CN102648472B - 可配置监视设备系统中的波束成形和定位 - Google Patents

可配置监视设备系统中的波束成形和定位 Download PDF

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Abstract

一种在询问区中的标签的射频识别系统，其包括：校准节点，该校准节点置于询问区中，以测量来自波束成形系统的射频识别信号的信号强度并且根据该信号强度提供信号数据。阅读器节点被配置为接收所述信号数据，并且基于所述信号数据调整由所述波束成形系统生成的射频识别信号。所述校准节点、所述阅读器节点、以及所述波束成形系统中的至少一个是可配置监视系统。所述校准节点、所述阅读器节点、以及所述波束成形系统被耦合在反馈控制回路中。所述波束成形系统包括多个波束成形节点。根据所述反馈控制回路使至少一个波束成形节点的信号最优化。

Description

可配置监视设备系统中的波束成形和定位
对相关申请的交叉引用
本专利申请要求下列优先权：2009年9月21日提交的题为“ACONFIGURABLEMONITORINGDEVICE”的美国临时专利申请No.61/244,320；2009年10月2日提交的题为“COMMUNICATIONSSYSTEMSANDMETHODSUSINGCONFIGURABLEMONITORINGDEVICES”的美国临时专利申请No.61/248,140；2008年2月25日提交的题为“LOCALIZINGTAGGEDASSETSUSINGMODULATEDBACKSCATTER”的美国专利申请No.12/072,423；以及2009年12月11日提交的题为“SYSTEMS，METHODSANDAPPARATUSESFORMANAGINGCONFIGURABLEMONITORINGDEVICES”的美国专利申请No.12/636,564。
技术领域
本发明的实施例总体涉及通信和系统管理技术。
背景技术
诸如产品电子防盗(EAS)系统等的传统零售安全系统有效地用于防止入店行窃等。然而，传统系统通常限于小范围地提供安全功能。例如，置于零售店铺出口的EAS闸门可以被配置为在带有EAS标签的物品通过该闸门时报警。除了执行这个重要的报警功能之外，许多传统系统未向诸如商店主、商店管理员等的系统用户提供更多功能。另外，当商店主考虑购买并在零售店铺处安装传统安全系统时，由系统提供的有限功能会不利地影响安装和维护该系统的成本效用分析。
发明内容
用于询问区(interrogationzone)中标签的射频识别的系统包括在询问区中设置的校准节点，所述校准节点用于测量来自波束成形系统的射频识别信号的信号强度，并且根据信号强度来提供信号数据。阅读器节点被配置为接收信号数据，并且基于信号数据来调整由波束成形系统生成的射频识别信号。校准节点、阅读器节点、以及波束成形系统中的至少一个是可配置的监视系统。将校准节点、阅读器节点、以及波束成形系统耦合在反馈控制环路中。波束成形系统包括多个波束成形节点。根据反馈控制环路来使至少一个波束成形节点的信号最优化。根据反馈控制环路来使至少一个波束成形节点的信噪比最优化。根据反馈控制环路来使至少一个波束成形节点的相位最优化。多个波束成形节点形成一维波束成形阵列或者二维阵列。
以在网格的标记中的至少两个之间的标签对标签的通信来在网格中布置多个标签。根据基于标签对标签通信的范围数据来定位在询问区内的标签。根据基于标签对标签通信的范围数据与信号数据的结合来定位在询问区内的标签。根据在询问区内提供的信标信号和信号数据来定位在询问区内的标签。信标信号具有用于提供多个范围确定的多个范围，基于所述多个范围确定来执行逻辑运算以定位标签。信标信号由被配置为信标的可配置监视设备来提供。经由标签对标签的通信来将信号数据发送给阅读器节点。经由网络行为节点来将信号数据发送给阅读器节点。经由网关节点来将信号数据发送给阅读器节点。波束成形系统接收信号数据并且基于信号数据来调整射频识别信号。波束成形系统经由控制射频连接来接收信号数据。波束成形系统经由硬线连接来接收信号数据。
在标签通信系统中，方法包括：确定表示(representative)多个标签中的两个标签之间的距离的范围信息，以及估计表示制造商(marker)标签和资产标签的反向散射(backscatter)信号的参数信息。根据范围信息和参数信息来定位多个标签中的一个标签，以提供经定位的标签。根据信标信号来确定范围信息。系统包括多个信标信号，并且方法还包括根据多个信标信号的至少两个信标信号来确定范围信息。基于至少两个信标信号的范围信息来执行逻辑运算。信标信号还具有多个信号范围，并且根据所述多个信号范围来确定范围信息。基于多个信号范围的范围信息来执行逻辑运算。参数信息包括天线阵列响应信息、角度信息、传输时间信息、信号强度信息或者信噪比信息。
使用发送波束成形阵列来使电磁信号扫描包括经定位的标签的区域。扫描被执行于使用具有多个天线的接收波束成形阵列，该多个天线被配置为从经定位的标签接收经调制的反向散射信号。经定位的标记和波束成形阵列中的至少一个是可配置监视设备。由来自两个不同的电磁信号源的反向散射信号表示范围信息和参数信息。标签通信系统包括信息收集节点，并且将范围信息传送至信息收集节点。经由网关节点将范围信息传送给信息收集节点。
在网格中布置多个节点，并且经由网格将范围信息传送给信息收集节点。网格包括以标签对标签通信的至少两个节点，并且经由网格内的标签对标签通信将范围信息传送给信息收集节点。经由网络行为节点将范围信息传送给信息收集节点。通过被配置为信标的可配置监视设备来提供信标信号。根据在被配置为波束成形反馈回路中的校准节点的可配置监视设备来执行所述估计。
本发明的一些示例实施例因而提供了支持安全系统的功能、以及能够益于商店老板、商店管理员、以及顾客的另外功能。例如，一些示例实施例支持库存和营销功能，以及更高级的安全功能。
根据一些示例实施例，提供了一种用于管理可配置监视设备的系统。可配置监视设备可以是基于微处理器的无线通信设备，其能够承担系统中的可配置的角色或者操作模式。可以基于在可配置监视设备中存储的配置信息来实施操作模式。可以在可配置监视设备中预先载入配置信息，或者可配置监视设备可以经由至网络的无线连接来接收配置信息。
被称为“监视系统”的系统可以包括被配置为例如用作网状网络的任何数量的可配置监视设备。无关于根据本发明的示例实施例的网络是否为网状网络，网络可以包括支持监视终端(也被称为协调器)的网关节点。网关节点可以用作：例如经由外部网络在可配置监视设备网络与监视终端之间的接口。监视终端可以被配置为可配置监视设备与可配置监视设备网络进行相互作用以实施各种功能。
附图说明
下面将结合以下附图来描述本发明，其中相同的参考标号指代相同的元件，在附图中：
图1是根据本发明的示例实施例的包括多个可配置监视设备的监视系统的示意性框图；
图1A是示出根据本发明示例性实施例的可配置监视设备(CMD)的各种功能组件的框图；
图1B是根据本发明示例性实施例的CMD的各种物理组件的框图；
图1C示出了根据示例性实施例对CMD的配置的流程图；
图2示出了根据示例实施例的监视终端的框图；
图3示出了根据本发明示例实施例在示例零售环境下实施的各种可配置监视设备的图示；
图4示出了流程图的示例，该流程图示出了根据示例实施例的用于管理可配置监视设备的示例方法；
图5A、B示出了根据示例实施例由监视终端实施并描绘了监视系统的表示的示例用户界面窗口。
图6示出了根据示例实施例用于显示标签的属性信息的标签信息窗口；
图7示出了根据示例实施例用于显示节点的属性信息的集线器信息窗口；
图8示出了根据示例实施例用于显示标签的电池水平的标签电池水平窗口；
图9示出根据示例实施例的示例标签的流程图；
图10示出根据示例实施例的示例可配置监视设备，该示例可配置监视设备具有用于在节点角色中执行一些功能的专用硬件；
图11示出根据示例实施例的示例可配置监视设备，该示例可配置监视设备具有用于以密钥角色执行一些功能的专用硬件；
图12示出了根据示例实施例的关联过程的信令图示；
图13示出了根据示例实施例的脱离程序的信令图示；
图14示出了根据本发明不同实施例的用于射频识别应用的波束成形系统；
图15是根据本发明不同实施例的用于射频识别应用的波束成形系统的框图；
图16是根据本发明不同实施例的阅读器节点的框图；
图17是根据本发明不同实施例的波束成形控制系统的框图；
图18是根据本发明不同实施例的波束成形节点系统的框图；
图19是根据本发明不同实施例的校准节点系统的框图；
图20示出了根据本发明不同实施例的波束成形阵列；
图21示出了根据本发明不同实施例的波束成形方法；
图22示出了根据本发明不同实施例的从RFID标签读取数据的方法；
图23示出了根据本发明不同实施例的波束成形方法；
图24示出了使用标志标签和财产标签的定位系统；
图25示出了货架应用中的定位系统；
图26示出了卷帘门(dockdoor)应用中的定位系统；
图27是示例性的发射器波束成形系统的框图；
图28是示例性的接收器波束成形系统的框图；
图29示出了多径环境中的定位系统；
图30示出了具有二维可移动阅读器配置的定位系统；
图31A-图31D示出了在标签通信系统中适用于波束成形和设备的定位的可配置监视系统的实施例；
图32示出了本发明的可配置监视系统的实施例。
具体实施方式
随后公开的是对下列美国实用发明申请或临时申请的改进，即：2009年9月21日提交的和2009年9月28日提交的题目皆为“ACONFIGURABLEMONITORINGDEVICE”美国专利申请No.61/244,320和No.61/246,388；2009年9月28日提交的题为“SYSTEMS，METHODSANDAPPARATUSESFORMANAGINGCONFIGURABLEMONITORINGDEVICES”的美国专利申请No.61/246,393；2009年9月28日提交的题为“SYSTEMS，METHODSANDAPPARATUSESFORMANAGINGCONFIGURABLEMONITORINGDEVICES”的美国专利申请No.61/246,393；2006年2月4日提交的题为“METHODSANDARCHITECTURESFORINCREASINGRANGEANDRELIABILITYINRFIDSYSTEMS”的美国专利申请No.60/765,331；2007年2月5日提交的题为“SYSTEMSANDMETHODSOFBEAMFORMINGINRADIOFREQUENCYIDENTIFICATIONAPPLICATONS”的申请No.11/702,980；2008年2月25日提交的题为“LOCALIZINGTAGGEDASSETSUSINGMODULATEDBACKSCATTER”的申请No.12/072,423；2008年3月20日提交的题为“FUNCTIONALITYENHANCEMENTINRADIOFREQUENCYIDENTIFICATIONSYSTEMS”的申请No.61/070,024；2009年3月19日提交的题为“APPLIQUENODESFORPERFORMANCEANDFUNCTIONALITYENHANCEMENTINRADIOFREQUENCYIDENTIFICATIONSYSTEMS”的申请No.12/407,383；2008年3月19日提交的和2009年3月18日提交的题目皆为“RANGEEXTENSIONANDMULTIPLEACCESSINMODULATEDBACKSCATTERSYSTEMS”的申请No.61/069,812和No.12/406,629；2008年9月3日提交的和2009年8月27日提交的题目皆为“RFIDREPEATERFORRANGEEXTENSIONINMODULATEDBACKSCATTERSYSTEMS”的申请No.61/190,791和No.12/548,993；以及2009年3月11日提交的题为“LOCALIZATIONUSINGVIRTUALANTENNAARRAYSINMODULATEDBACKSCATTERRADIOFREQUENCYINDETIFICATIONSYSTEMS”的申请No.61/159,305。
上述申请的全部内容以引用方式并入本文中。
在下文中将参考附图更完整的描述本发明的一些实施例，其中示出了本发明的一些但非全部实施例。实际上，本发明的各个实施例可以以许多不同形式来体现，并且不应理解为限于本文中所述的实施例；相反地，提供这些实施例从而使得本公开将满足适用的法律要求。相同的参考标号在全文中指代相同的元件。
本文中所定义的“计算机可读存储介质”表示物理存储介质(例如，易失性或非易失性存储设备)，可以不同于表示电磁信号的“计算机可读发送介质”。此外，如本文使用的那样，术语“电路”不仅表示包括模拟和/或数字电路的仅有硬件的电路实现，还至少表示电路与存储在计算机可读存储介质上的对应软件和/或指令的结合。
如上面指出的那样，本发明的示例实施例可以被配置为例如在零售环境中支持各种安全、库存、营销和其它功能。为此，可以在零售环境中安装可配置监视设备。在2009年9月21日提交的题为“AConfigurableMonitoringDevice”的美国临时专利申请No.61/244,320中，提供了可配置监视设备以及可以支持这些可配置监视设备的监视系统的一些示例实施例的描述，该申请的全部内容通过引用方式并入本文中。可配置监视设备可以是无线通信设备，该无线通信设备可以被动态地配置为在监视系统的操作中承担一个或多个角色。为了促成这个动态变更角色的能力，可配置监视设备可以包括处理器、存储器、通信接口(例如，无线电发射器/接收器、射频ID(RFID)模块，等等)。基于希望可配置监视设备承担的角色，可配置监视设备还可以包括诸如警报器、传感器、显示器等的更专用的硬件组件。
如上面指出，可配置监视设备可以承担监视系统内的多种角色。例如，可配置监视设备可以被配置为经由安装设备附到物品上的安全标签。该安全标签可以被配置为在安全标签确定报警条件满足时报警或发送报警消息。在另一个示例中，可配置监视设备可以被配置为用作监视系统内的节点。作为节点，可配置监视设备可以支持由系统限定的通信网络内的通信和消息路由。就此而言，节点可以被配置为确定网络内的路由路径以高效地传递消息。根据另一示例，可配置监视设备可以被配置为用作监视系统与诸如有线局域网(LAN)或者互联网等的外部网络之间的网关。此外，可配置监视设备可以被配置为用作安全密钥以锁定和解锁与安全标签相关联的安装设备。就此而言，安全密钥可以被配置为激活或去激活安全标签的电子安全特性。出于解释目的，被配置为以节点模式操作的可配置监视设备将被称为“节点”，而被配置为以标签模式操作的可配置监视设备将被称为“标签”。被配置为以网关模式操作的可配置监视设备将被称为“网关”，而被配置为以密钥模式操作的可配置监视设备将被称为“密钥”。上面描述的以及下面进一步描述的可配置监视系统的角色并非是可配置监视设备可实现的角色的穷举清单。此外，尽管各种角色被分开描述，但是可想到，单一可配置监视设备可以被配置为同时承担多于一个角色。
图1示出了示例的监视系统60，该监视系统60包括处于各种角色的多个可配置监视设备。标签68(例如标签68a-68i)可以是附到产品上的可配置监视设备以为了支持安全、库存、营销以及其它功能。网络行为节点66(例如，节点66a-66c)可以被配置为支持诸如通信路由、标签定位等的网络级活动。
网关节点64可以被配置为网关节点以在监视系统60与外部网络30之间提供网络接口。监视终端62可以例如经由外部网络30或者经由到网关节点64的直接连接与网关节点64进行通信，以利于由监视终端62管理可配置监视设备，并且还利于对接收自可配置监视设备的数据进行聚集和分析。网关节点可以与蜂窝网络对接，以获取对诸如互联网等的其它网络的访问。在一些示例实施例中，网关节点可以支持用于连接到USB或以太网络的USB和以太网连接。
网关节点64还可以包括网络协调器或者与网络协调器关联。网络协调器可以被配置为监督和管理各种网络操作。例如，网络协调器可以实现网络的形成、将网络地址分配给网络实体并且维护网络的绑定表。
在一些情况中，监视系统60可以由多个通信设备(诸如多个可配置监视设备)组成，所述多个通信设备经由设备对设备的通信来相互通信以形成网状网络。然而，在另一些情形中，网络可以包括多个将信号发送给基站或访问点以及从基站或访问点接收信号的设备，该基站或访问点例如可以是数据网络的基站或访问点，该数据网络诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)、和/和诸如互联网的广域网(WAN)。
诸如处理元件或设备(例如，个人计算机、服务器计算机、显示器、和/或销售点(POS)终端等等)等的其它设备可以被耦合到可配置监视设备以访问监视系统60。通过将可配置监视设备直接或间接地连接到各个网络设备和/或经由监视系统60连接到其它可配置监视设备，基于可配置监视设备的当前配置，可配置监视设备能够动态接收配置修改并且与网络设备或其它可配置监视设备结合来执行各种功能或者任务。
可配置监视设备，以及总体而言的监视系统60，可以利用任何无线通信技术用于在设备之间传递信息或将信息传送至监视终端62。例如，可配置监视设备可以被配置为支持在IEEE802.15.4标准上建立的通信协议如Zigbee或专有无线协议。根据一些示例实施例，可以基于路由下的MAC(介质访问控制)(RUM)协议或者变型RUM协议来执行监视系统60内的通信。不管协议如何，可以将监视系统内的通信与诸如个人区域网(PAN)标识符等的网络标识符相关联。在一些示例实施例中，在没有匹配的网络标识符的情况下，可以不允许可配置监视设备在监视系统内通信。在一些实施例中，出于安全目的，监视系统可定期或不定期变更网络标识符并且过渡到新的网络标识符。
此外，为了支持监视系统内的网络通信，可以实现系统范围的同步时钟。可以经由时钟信号来保持时钟的同步。可配置监视设备可以包括实时时钟电路，以支持经同步的时钟并且调节精确通信窗口的使用。
可配置监视设备还可以支持RFID通信，如基于二代超高频(UHF)RFID标准的通信。在其中的可配置监视设备包括无线电(例如，IEEE802.15.4无线电)和RFID模块的示例实施例中，可配置监视设备可以被配置为用作接口，该接口允许RFID设备访问监视系统60。例如，RFID阅读器或不包括可配置监视设备的其它RFID设备可以与诸如标签等的可配置监视设备进行通信，并且可配置监视设备可以对这样的通信进行中继以到达与监视系统相连的实体。通过相同的方式，标签可以对始于监视系统的通信进行中继以到达已与标签对接的RFID设备。像这样，可配置监视设备可以用作对监视系统的网关以进行RFID通信。
监视系统60可以被配置为用作网状网络或混合网状网络。在一些示例实施例中，监视系统被配置为星形网络结构、混合星形网络结构、簇状树等。就此而言，监视系统60可以支持消息跳跃(hopping)和网络自愈。关于消息跳跃，节点66可以被配置为从邻近的或指定的标签68处接收信息。节点66可以被配置为确定系统架构和/或高效的路径，以将消息传送给网络内的各个实体。就此而言，节点66可以被配置为生成和维护路由表，以利于网络内信息的高效通信。图10中描绘了根据各个示例实施例的示例节点设备的框图。图10的示例节点通过包括星形和网状网络路由器来支持星形和网状网络。图10的示例节点还被示为被配置为使用Zigbee以及RFID协议进行通信。
例如，根据实现的营销功能，标签68h可以被配置为传达出：附有标签68h的产品已从其展示位置移开。在假设顾客明显决定购买附有标签68h的产品的条件下，因为附有标签68h和68d的产品是顾客或许有兴趣购买的相关产品，所以标签68h可以被配置为将该信息传送给标签68g和68d。因而，标签68h可以生成并传送要寻址至标签68g和68d的消息。该消息可由节点66c接收，且节点66c可被配置为确定在给定当前网络流量下如何路由该消息，使得该消息被标签68g和68d高效接收。例如，通过使用生成的路由表，节点66c可以确定：由于标签68g与节点66c连接或直接通信，所以消息能够首先被直接发送给标签68g。为了将消息发送给标签68d，节点66c可以确定该消息应该被转发至节点66b。节点66b可以执行类似的分析并且确定该消息可以直接从节点66b转发至标签68d。标签68h还可以被配置为将消息发送给监视终端62。节点66c可以相应地对消息进行路由，使得网关64可以将消息转发至监视终端62。
如上面所示，节点66可以被配置为在监视系统60内执行通信路由。就此而言，节点66c可以用于扩展监视系统的范围。然而，根据一些示例实施例，在监视系统60内的所有可配置监视设备均可以被配置为执行路由功能。像这样，如果在范围内，则被配置为用作标签和节点的可配置监视设备可以直接相互通信，而无需通过另一节点进行通信路由。
此外，由于监视系统60可以被配置为网状网络或混合网状网络，所以监视系统60可以支持自愈。就此而言，如果节点66出现故障并且不能再进行通信，则可以经由不涉及故障节点的路径来自动对消息进行路由。例如，在给定的情节下，标签可以与超过一个的节点相连。如果这些节点中的一个故障，则标签可以简单地使消息通过与标签相连的另一个节点进行路由。根据一些示例实施例，例如如果不存在另一可用节点，则标签可以被触发、指示或者配置为实现节点功能(其例如存储在标签的存储器中并且由标签的处理器实现)。标签因而可以变为节点以支持其它标签的通信。
根据一些示例实施例，旨在使可配置监视设备主要用作节点而安装和配置的这些可配置监视设备可以通过建筑物的有线电力系统供电或由干线供电(与只电池供电形成对比)。由于节点可涉及频繁传送信息，因此节点的电能利用可相对较高。像这样，由于被配置为主要用作标签的可配置监视设备出于移动性目的而很可能由电池供电，因而在标签内实现节点功能的示例实施例可以是在故障节点进行修理时保持网络连续性的暂时方案。
此外，监视系统60可以被配置为对封闭环境(诸如零售店)中可能出现的干扰和多径条件进行补偿。为此，例如可以由监视终端62来配置监视系统60以修改选择节点和标签的信号功率以使干扰最小化。根据一些示例实施例，可配置监视设备还可以使用定向天线来使干扰最小化。
根据各个示例实施例，监视系统60可以被配置为与任何数量的其它类型网络和/或系统对接。例如，监视系统60可以与下列系统对接：EAS系统、RFID系统、闭路电视系统、库存系统、安全系统、销售系统、运送系统、销售点终端、广告系统、营销依从系统、订购系统、补货(restocking)系统、虚拟去激活系统、Lojack系统，等等。
尽管监视系统60可以被配置为以分布式方式操作，但是监视终端62可以被配置为协调监视系统60的操作，并且获取、聚集和分析由系统的可配置监视设备提供的数据。
基于前述，并且根据一些示例实施例，节点可以被配置为提供可由范围内的标签接收的无线信号。根据一些示例实施例，由节点提供的信号功率或者节点的范围可以基于由该节点负责的区域的大小来设置。例如，如果节点与小型陈列架(floordisplay)相关联，则信号功率可以相对较低。另一方面，如果节点负责大型货架单元，则可以将信号功率设置为更高级别以确保对整个货架单元的覆盖。
例如，因为标签位于与节点相关联的陈列架上，所以标签可以被配置为接收与该节点相关联的信号，并且给节点回应，指出标签现在与节点相关联。例如，标签可以被配置为周期性地或者伪随机地上电(例如基于唤醒定时器)、监听节点信号(例如信标信号)、基于节点信号执行时间同步、以及发送指出标签从哪个节点接收了信号的消息。随后，标签可以执行第二时钟同步，然后在另一个时间段掉电以进入休眠模式。从节点所提供的信号中，标签可以接收该标签已检测到的节点的唯一标识符且可以存储该标识符。像这样，标签会知道哪个节点已与该标签相关联。类似地，节点可以接收来自标签的讯息，该讯息包括了该标签的唯一标识符，该节点因而可以知道哪个标签与该节点相关联，并且节点可以被配置为将节点/标签的关联反回报告给监视终端，或者监视系统协调器。经由这些或其它类型的所定义的标签/节点关系，可以实现如上所述的和本文中其它地方描述的各种功能。
另外，如本文中进一步描述，标签可以包括微动开关，该微动开关的启动可以指示出标签正在被移动。在检测到微动开关的启动时，标签可以从休眠状态移至唤醒状态。在进入唤醒状态时，标签可以执行与节点的一个或多个时钟同步并确定当前与标签相连的节点的标识符，并且发送指出当前与标签相连的节点(由于可能发生了移动，所以可能是个新的节点)的标识符的消息。如果标签未检测到节点，则标签可报警。已经检测到节点的标签可以执行移动等待定时器，以利于确定是否发生标签的进一步移动。如果在移动等待时间期间检测到了另外的移动，则标签可以再次执行时间同步并且检测节点。如果移动等待时间过期，则标签可以确定直到下一次唤醒进入唤醒状态的时间，并且相关联的唤醒定时器可以被重置。在开始叫醒定时器时，标签可以转为休眠模式。图9示出了如上描述的示例标签的操作的流程图。
图1A和图1B示出了根据示例性实施例的可配置监视设备10的基本框图。如图1A和图1B所示，可配置监视设备10可以包括：支持可配置监视设备10的基本操作以及可配置监视设备10处于其各种可配置的角色和/或模式中的任一者时的操作的各个组件。这些组件的一些示例示于图1和图2中。然而，应当理解的是，一些实施例可以包括比图1A和图1B中示出的示例组件更多或更少的组件。因而，图1A和图1B的实施例是举例而言提供的，并不是限制性的。
图1A是示出了根据示例性实施例的可配置监视设备10的各种功能组件的框图。图1B是根据示例性实施例的可配置监视设备10的各种物理组件的框图。现在将参考图1A和图1B以描述根据示例性实施例的可配置监视设备10的功能操作和示例结构。就此而言，如图1A所示，可配置监视设备10可以包括处理器20以及通信接口22。在一些示例实施例中，处理器20可以是Linux单板计算机(SBC)的一部分并且用于支持和处理结构化查询语言(SQL)服务器。处理器20又可以(例如通过依照相应指令的操作来)控制或者实施配置管理器24和报警模块26，或者与配置管理器24和报警模块26通信。同时，如图2所示，可配置监视设备10可以包括诸如处理器20、电池40、报警器42、存储器设备44、无线电发射器/接收器46、以及RFID模块48等的物理组件。在一些情况中，可配置监视设备10还可以包括传感器50和安装设备52。
在示例性实施例中，处理器20可以被配置为(例如，通过所存储指令的执行或者依照编程指令的操作来)控制可配置监视设备10的操作。可以以许多不同的方式来实施处理器20。例如，处理器20可以被实施为如下各种处理装置或者设备中的一个或多个：协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、带有或不带有伴随DSP的处理元件、或者包括诸如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、硬件加速器、专用计算机芯片等的集成电路的各种其它处理设备等。在示例性实施例中，处理器20可以被配置为执行存储在存储器设备(例如，图2的存储器设备44)中或以其它方式可由处理器20访问的指令。指令可以是永久的(例如，固件)或者可变的(例如，软件)指令。可替选地或者另外地，处理器20可以被配置为执行硬编码功能。像这样，无论通过硬件或软件方法还是由其结合来配置处理器20，处理器20可以代表在经相应配置时能够根据本发明的实施例执行操作的实体(例如电路中物理实施的实体)。因而，例如，当处理器20被实施为ASIC、FPGA等时，处理器20可以是专门排至的硬件，用于进行本文中所描述的操作。可替选地，如另一个示例，当处理器20被实施为软件或固件指令的执行器时，所述指令可以具体配置该处理器20来在指令被执行时执行本文中所描述的操作和/或算法。此外，处理器20可以包括时钟、算术逻辑单元(ALU)以及用于支持处理器20的操作的逻辑门。
处理器20还可以包括输入/输出(I/O)端口(或者针脚)。通过配置信息，I/O端口可以被配置为与如下任何数量的外部设备对接：电子安全设备、报警器、扬声器、压电蜂鸣器(pizeobuzzer)、麦克风、发光体(例如发光二极管LED，其包括双色LED)、按钮、键区、监视器、显示器(例如用于可变定价标签的显示器)、传感器(例如，加速度计、移动传感器(例如微动开关)、光传感器、温度传感器)、照相机、安全闸门、商店音频系统、顾客计数器、照明开关、员工通信器(例如耳机、手持式无线电设备)、撞门垫(doorstrikemat)、珠宝盒垫、Lojack设备、全球定位系统(GPS)设备、条码扫描器、优惠卡扫描器等等。像这样，I/O端口可以被配置为支持可配置监视设备经配置后可执行的一个或多个角色。例如可以将被配置为与光传感器对接的I/O端口用于确定受保护的物品是否被放置在外套内，或者以其它方式隐藏。如另一个实施例，I/O端口可以与LED对接以使LED定期闪烁，以提供可配置监视设备的状态的可视指示以及对想要成为小偷的人的威慑。对于另一示例，I/O端口可被配置为与压电蜂鸣器对接以由处理器20播放各种音调。根据各个示例的实施例，微动开关的启动以及I/O端口对该启动的检测对于可配置监视设备可以是从休眠状态转换为唤醒状态的触发。
经由处理器20的I/O端口，可以基于可配置监视设备的配置信息和角色来触发各种功能。可以在可配置监视设备级别或者在系统或监视终端级别发起触发。例如，在可配置监视设备被配置为标签时，可配置监视设备的处理器的I/O端口可以与用于价格标签的显示器对接。在标签的被配置的角色中，例如，可以将显示器上示出的价格设置为在给定时间时降价。在一些示例实施例中，可以由标签的处理器来监视时间，并且当达到给定时间时，处理器可以指引I/O端口以及所连接的显示器来示出降价后的价格。可替选地，在监视终端级别进行触发的示例可以包括由监视终端来监视时间，并且监视终端可以在给定的时间处将包括降价后价格的消息或者降价的指示传送给标签，以触发该标签来相应地降低价格。
存储器设备44可以包括，例如，一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话说，例如，存储器设备44可以是电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)，该电子存储设备带有可配置用于存储数据(例如比特)的门，该数据可由机器(例如，包括诸如处理器20等的处理器的计算设备)获取。存储器设备44可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，以使可配置监视设备10能够实现根据本发明的示例性实施例的各种功能。例如，存储器设备44可以被配置为缓冲输入数据供处理器20进行处理。另外地或者可替选地，存储器设备44可以被配置为存储指令以供处理器20执行。
在一些环境中，通信接口22可以可替选地或者一并支持有线通信。例如，在一些示例实施例中，诸如当可配置监视设备被配置为用作POS(销售点)节点时，通信接口可以经由RJ45端口支持有线通信。像这样，例如，通信接口22可以包括通信调制解调器和/或其它硬件/软件以用于支持利用电缆、数字用户线(DSL)、通用串行总线(USB)或者其它机制的通信。
在示例性实施例中，通信接口22可以支持利用一个或多个不同通信协议或方法的通信。在一些实施例中，通信接口22可以被配置为支持相对低功率、低数据速率的通信。像这样，例如，可以在通信接口22中包括低功率和短距离的通信无线电(例如，无线电发射器/接收器46)。在一些示例中，无线电发射器/接收器46可以包括发射器和对应的接收器，该发射器和对应的接收器用于根据诸如IEEE802.15等的IEEE(电子和电器工程师协会)通信标准支持射频(RF)通信。像这样，例如，一些实施例可以在诸如无线个人区域网(WPAN)等的网络中采用蓝牙、小蓝牙(Wibree)、超带宽(UWB)、无线HART、MiWi或者其它采用较近距离无线通信的通信标准。在一些情况中，可以使用基于IEEE802.15.4的通信技术如ZigBee，或其它低功率、短距离的通信协议如基于IEEE802.15.4的专有技术。根据一些示例实施例，通信接口22可以被配置为支持互联网协议版本6(IPV6)协议栈。
通信接口22还可以支持路由下MAC(介质访问控制)(RUM)协议或者变型RUM协议。不管协议如何，通信接口22可以被配置为利用网络标识符，例如存储在存储器设备44中的网络标识符，如个人区域网(PAN)标识符。在一些示例实施例中，在没有使用匹配的网络标识符的情况下，可配置监视设备可能不允许在监视系统内进行通信。
根据一些示例实施例，可配置监视设备或者监视系统可以选择用于监视系统通信的通信信道，以实现固定信道方案。监视设备可以基于噪声或信道流量而选择低噪声信道。然而，例如当信道开始运行较差时，监视终端和可配置监视设备可以实现提供信道变更的程序。根据一些示例实施例，监视终端可以与节点进行通信来该变更信道，而标签可以执行信道扫描来确定新的信道。
在可配置监视设备10包括无线电发射器/接收器46(例如，IEEE802.15.4无线电)和RFID模块48的示例实施例中，可配置监视设备可以被配置为用作接口，该接口允许RFID设备访问监视系统。例如，RFID阅读器或者未包括可配置监视设备的其它RFID设备可以与诸如标签等的可配置监视设备进行通信，并且可配置监视设备可以将信息传递给与监视系统相连的实体。通过相同的方式，标签可以对监视系统上发起的讯息进行中继以到达已与标签对接的RFID设备。像这样，可配置监视设备可以用作监视系统的网关以进行RFID通信。
可以与通信接口22相连的网络30(其可以包括监视系统)可以是本地网络(例如WPAN)，在一些情况中，该本地网络还可以连接到远程网络或者以其它方式周期性地或者连续地与远程网络进行通信。例如，经由通信接口22，可配置监视设备可以与EAS系统、RFID系统、闭路电视系统、库存系统、安全系统、销售系统、运送系统、销售点终端、广告系统、营销依从系统、订购系统、补货系统、虚拟去激活系统、Lojack系统等等对接。
网络30可以包括可经由对应的有线和/或无线接口而相互通信的各种不同的节点、装置或功能的集合。像这样，图1A的图示应当理解为网络概图的示例而并非整个网络30或网络30的详图。在一些情况中，网络30可以由多个通信终端(诸如多个可配置监视设备)组成，所述多个通信终端经由设备对设备的通信方式相互通信以形成网状网络。然而，在另一些情况中，网络可以包括每个均包括一个或多个天线的多个装置，所述天线用于将信号发送给基站或访问点以及从基站或访问点接收信号，所述基站或访问点例如可以是诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)、和/或(如互联网等的)广域网(WAN)等的数据网络的基站或访问点。继而，诸如处理元件或设备(例如，个人计算机、服务器计算机、显示器、和/或销售点(POS)终端，等等)等的其它设备可以经由网络30耦合到可配置监视设备10。通过将可配置监视设备10经由网络30直接或间接地连接到各个网络设备和/或其它可配置监视设备，基于可配置监视设备10的当前配置，使得可配置监视设备10能够动态接收配置修改并且与网络设备或其它可配置监视设备相结合来执行各种功能或者任务。
如上面所指出，示例实施例的处理器20可以被实施为包括或者以其它方式控制配置管理器24和/或报警模块26。如本文中所述，配置管理器24和报警模块26中的每个可以是任何装置，诸如根据固件/软件操作的、或者以硬件或者硬件与固件/软件的结合(例如，在软件控制下操作的处理器20，被实施为特别用于执行本文中所述操作的ASIC或FPGA的处理器20，或者上述的结合)实施的设备或电路，从而配置该设备或电路用于分别执行配置管理器24和/或报警模块26的相应功能，如本文所述。因而，在采用软件的示例中，执行该软件的设备或电路(其例如在一个示例中为处理器20)形成与这些装置相关联的结构。
配置管理器24可以被配置为基于提供给可配置监视设备10或者在可配置监视设备10中预先存储的配置信息(例如，经由通信接口22)来控制可配置监视设备10的操作。根据一些示例实施例，利用通信接口，配置管理器24可以支持无线引导加载。像这样，例如，配置管理器24可以被配置为：基于如配置管理器24确定的当前情势或者基于由配置管理器24接收到的指令，确定和/或控制所述配置，从而还确定和/或控制可配置监视设备10的操作。
基于例如处理器20的处理能力以及存储器设备44的存储容量，角色或配置可能简单或者复杂。就此而言，可配置监视设备可以被配置为执行最少的数据处理，并且协调和管理监视系统的监视终端可以被配置为执行越来越多的数据处理。可替选地，一些可配置监视设备可以包括相对更高的处理能力以及更大的存储器容量，以支持在可配置监视设备而非监视终端处的更多的数据处理。
例如，在用作标签的可配置监视设备包括最小容量的存储器的实施例中，对附有该标签的物品进行描述的属性信息可以被存储在监视终端。当查询设备(例如，价格扫描器、库存扫描器)从标签请求属性信息时，通过监视系统或者通过监视系统外部的连接，标签可以将该请求传送至监视终端，并且该监视终端可以将属性信息提供给该查询设备。
可替选地，在存储器设备44包括相对大容量的存储器的实施例中，在存储器设备44内，描述附有该标签的物品的属性信息可被本地存储至该标签。当查询设备(例如，价格扫描器、库存扫描器)从标签请求属性信息时，该标签可以将属性信息从该标签直接传送至该查询设备，或者发起该属性信息从该标签到该查询设备的传送。
通过经由到配置设备(诸如监视终端)的物理连接向可配置监视设备提供配置信息，也可配置该可配置监视设备。物理连接可以支持在配置设备与可配置监视设备之间传送电信号。可替选地，根据一些示例实施例，如果要利用可配置监视设备的无线配置来配置多个设备，则包括配置信息的信号的功率要准确地设置，从而不会对不需要进行配置的可配置监视设备进行配置。
在被初始配置之后，可配置监视设备10可以被认为是“经委任的”。就此而言，可配置监视设备10的委任可以包括为可配置监视设备10提供如其指定的角色/模式所定义的初始配置。然而，在一些情况中，可以通过修改现有的配置信息、替代现有的配置信息、和/或提供与可配置监视设备10通信的另外硬件以进一步添加功能能力和/或操作向导，从而委任已经配置的设备。可由配置管理器24内部操控的委任处理可以包括：为可配置监视设备10提供配置信息，或者标识要采用的配置信息(例如，预先存储的配置信息)。然而，在一些情况中，委任处理还可以包括为可配置监视设备10提供指引对可配置监视设备10的已有配置进行变更的信息。这可能发生在例如当已委任的可配置监视设备为了与另一个产品共用而要被重新安排任务而不是被卸去委任时。在这种情况中，由于存在进行变更的已有信息，所以变更现有配置的操作可被视为重新委任。可以经由通过通信接口接收到的无线指令来完成委任(或重新委任)。还可以通过对RFID标签的扫描、读取条形码、添加专用硬件、使可配置监视设备10接近专用硬件等等来提供委任。
在一些示例实施例中，可配置监视设备可以首先被配置为标签，该标签随后被委任。为了委任标签，可以采取下面的示例程序。标签首先被附到物品上并且接近委任节点。当标签处于委任节点的范围内时，委任节点可以通过无线通信直接与标签进行通信。当标签位于委任节点的范围内时，可以使用与该委任节点相连的条形码扫描器来扫描附有该标签的物品的条形码。通过扫描条形码，可以定义条形码与标签的关系。在生成标签/条形码关系后，可以认为该标签是经委任的。标签/条形码关系可以被存储在标签和/或对监视系统的操作进行监督的监视终端可访问的存储器上。当被委任后，标签可以被配置为通过生成诸如两次蜂鸣等的音频声音来确认正确的委任。
当被委任时，可配置监视设备10可以(例如经由通信接口22)继续接收指令或者用于针对要采用的配置和承担的对应角色/操作模式作出决定的其它信息。然而，在一些情况中，用于关于配置变更(例如，模式和/或角色转换)作出决定的信息可以通过响应于可被(例如经由图1B的传感器50来)局部感测到或确定的行为来生成。
可配置监视设备10的卸去委任同样可以由配置管理器24来操纵，所述卸去委任可以包括：使可配置监视设备10掉电、清除或重置配置信息、或者指引可配置监视设备10进入空闲或非发送模式以保存电池电荷直到可配置监视设备10被重新委任。可以根据经由通信接口22(例如经由软件或编码密钥)接收到的指令或者通过由用户进行的手动行为(例如使用物理密钥)来使可配置监视设备10卸去委任。当被卸去委任时，标签可以进入永久休眠模式，直到例如用户启动标签上的开关。
根据一些示例实施例，在卸去委任期间，被配置为标签的可配置监视设备的处理器20可以执行电池检查。就此而言，标签可以包括硬件和软件(例如根据指令进行配置的处理器)来提供对电池电荷水平的监视。如果标签的电池电荷水平下降到给定阀值之下，则标签可以报警或者以其它方式向商店职员指出该标签应该停止服务以进行充电或者更换电池。具有的电池水平在给定阀值之上的标签可以被卸去委任并且被标识为可进行用于被重新委任。根据一些示例实施例，具有的电池水平下降到给定阀值之下的标签可防止进行重新委任直到该电池电荷水平得到足够提高为止。通过这种方式，可以使标签电池在标签未在销售架时放电的情形最小化或者避免。
因此，一般而言，可配置监视设备10可以是通过无线指令可动态配置的，以改变可配置监视设备10的操作模式从而还改变可配置监视设备10在其环境网络中的角色。在可配置监视设备10中可用的不同配置也可以被动态改变并且可以由配置管理器24来管理。因而，基于在可配置监视设备10存储的和/或接收到的配置信息，在一些情况中，可替选地基于或者共同基于在可配置监视设备10感测到的局部条件，配置管理器24可以(例如，通过处理器20执行所存储的指令)提供对可配置监视设备10的操作进行控制。
可配置监视设备10进行操作时的一些配置可以指定要触发的具体报警条件。像这样，当基于当前配置而触发报警条件时，配置管理器24可以与报警模块26进行通信，以管理报警器42的报警功能。报警器42可以被配置为通常以声能形式产生输出，但是也可能有光、振动或其它输出。像这样，报警器42可以包括诸如扬声器、振动套件、发光体(例如，发光二极管(LED))等等中的一个或多个的输出装置或其它装置。报警模块26可以被配置为基于从配置管理器24接收到的指令来控制报警器42的操作。就此而言，基于如配置管理器24确定的可配置监视设备10的当前配置，可以识别报警条件并且以信号通知报警模块26。在一些实施例中，可以将报警条件与预定的报警信号相关联，报警模块26可以被配置为将该报警信号提供给报警器42以指示输出。报警器42可以被配置为响应于报警信号而提供任何数量的不同输出，该报警信号包括但不限于音调或一系列音调、振铃噪音、记录的或者合成的语音输出、连续光或者具有各种预定闪烁序列的闪烁光、连续的振动或者具有各种不同脉冲序列的脉冲振动、或者各种其它输出或上述和/或其它输出的结合。
在一些实施例中，报警模块26可以提供的报警响应未必仅仅是听觉输出、光输出、或者机械振动输出。就此而言，例如，报警模块26还可以被配置为将警示提供给监视设备(例如，警报面板、网络监视服务器或计算机、和/或本地计算机或服务器)。这个警示可以是说明触发警示的相应情形的文本警示。然而，在其它情况中，警示可以进入警报面板以由预先配置的光序列等来指示。像这样，例如，当遇到特定条件或刺激时，报警模块26可以被配置为提供警示，该警示可由监视或管理职员进行审核、以及进行相应动作或批注及清除。在一些实施例中，警示可以为诸如维护警告、低电荷指示等的日常警示、或者其它网络或系统相关警示。然而，在一些实施例中，警示也可能具有营销目的。就此而言，特定行为可以触发相关物品待售的警示给顾客，触发询问顾客是否可以提供特定类型的协助，或者可以通过在顾客正在观察且包括可配置监视标签的产品附近的视频显示器来触发匹配物品及其位置的标识。
在示例性实施例中，报警模块26可以针对所有报警条件仅仅指示单个响应(例如，上面列举的报警输出之一)。然而，在示例性实施例中，由报警器42生成的报警响应可基于当前情形而变化。因而，例如，配置管理器24可为报警模块26提供信息，该信息标识出基于可配置监视设备10的当前操作模式而要提供的特定报警响应(例如，上面列举的可能报警输出中所选择的一个或组合)。在一些情况中，标识出的特定报警响应可以是至少部分地基于与当前操作模式相关联的当前条件而标识出的。因而，例如，当前操作模式可以定义：没有报警响应，除非遇到特定刺激。响应于本地遇到(例如，通过由传感器50提供的信息)或远程遇到(例如经由通过通信接口22提供的信息)的刺激，配置管理器24可以以信号通知报警模块26以选择适当的报警响应。因而，由于与可提供的报警相关联的灵活性以及与报警响应的生成相关联的有条件的感知，所以可出于多种理由而采用报警器42。例如，报警器42可以被用于标识可配置监视设备10附近产品的产品位置或者附有可配置监视设备10的产品的产品位置。可替选地，报警器42可以被用于以信号通知潜在的盗窃情形，甚至(例如，在相对短的距离内)处于被偷盗、跟踪或定位过程中的另一可配置监视设备的存在。
在一些情况中，传感器50可以是添加到可配置监视设备10上的可选设备(例如，包括能够被设置为与可配置监视设备10可操作地通信的可选硬件)。就此而言，传感器50可被用于确定可配置监视设备10处的本地条件。传感器50可以实施为任何用于检测运动、光、图像、声音或其它环境刺激的各种感测设备。像这样，传感器50可以包括光检测器、光学扫描器、运动检测器或者其它感测设备。在示例性实施例中，传感器50可以被配置为检测如下企图的特定标志：从附有可配置监视设备10的产品取下可配置监视设备10的企图，或者偷盗该产品的其它企图。像这样，例如，如果附有可配置监视设备10的特定类型产品通常易受带有隐藏被偷盗产品、从产品上取下可配置监视设备10、或者损坏产品等企图的盗贼以特定方式操纵，则传感器50可以被配置为感测相应操纵的标志。因而，例如，当接收到表示不正当行为的相应操纵的标志时，可配置监视设备10处于偷盗威慑相关模式，响应于此，传感器50可以将信号提供给配置管理器24以指出当前情形，以使得配置管理器24能够相应地改变可配置监视设备10的操作(例如，通过指示报警模块26在报警器42处生成报警响应，该报警响应表现相应的不正当行为)。
电池40可以是任何类型的电池或电池组，其提供充足电力来允许可配置监视设备10的长期操作。电池40可以是可充电的或者可更换的，并且可以具有任何适当的大小。在一些实施例中，电池40可以具有从可配置监视设备10的壳体或外罩伸出的端子，以使得可配置监视设备10能够被放置在充电座上。在一些情形中，可以提供单元或多元充电座以使得停止提供服务(或者有些处于服务中)的可配置监视设备能够进行充电。所述端子还可以实现与配置管理器24的有线通信，以使得当电池40正在充电时或者当可配置监视设备10正被委任、重新委任时、甚至当可配置监视设备10卸去委任时，能够经由充电座来将配置信息提供给可配置监视设备。在一些示例实施例中，诸如当可配置监视设备被配置为用作静止节点时，可配置监视设备可替选地或者另外地可以包括主电源连接以用于为可配置监视设备供电。
如上面所指出，在一些情况中，可配置监视设备10可以在标签模式下工作。当以标签模式工作时，一般期望可配置监视设备10附到特定产品或零售物品上。当以节点模式工作时，一般期望可配置监视设备10被设置在相对靠近多个标签的中心位置处，或者策略性地放置在所选择的位置以便于与标签进行通信和/或从标签获取信息。然而，上面所述情形的例外也是允许的，并且事实上在采用本发明实施例的许多示例性架构中是很普通的。在任何情况下，可配置监视设备10都可以包括安装设备52以便于可配置监视设备10的安置。
在可配置监视设备10被附到产品或零售物品上的情形下，安装设备52可以被配置为专用于提供将可配置监视设备10附到相应产品上的适当机构。像这样，例如，在一些情形中，粘合剂、按扣、夹子、扣子、系绳、钩环扣、磁扣、销钉连接、或者使可配置监视设备10能够直接连接到对应产品上的其它紧固装置可以用作安装设备52。一个这样的安装设备可以被配置为附着到高尔夫球杆或者类似物品的杆上，该设备诸如为美国专利No.7,266,979中公开的设备，该美国专利通过引用方式以其全部内容并入本文中。其它这样的安装设备可以被配置为附着到瓶颈或者瓶盖，该设备诸如为美国专利No.7,259,674和No.7,007,523中公开的设备，其通过引用方式以其全部内容并入本文中。其它的安装设备可以被配置为穿过诸如一件衣服或者泡罩包装等的产品而附着，诸如在美国专利No.6,920,769中公开的硬标签，其通过引用方式以其全部内容并入本文中。每个前述专利由本申请的受让人所共有。
然而，在其它情形中，一些产品可能不适于直接附着到产品上。例如，虽然诸如高尔夫球杆、瓶子、鞋或者衣服等的产品可能适于通过直接连接而与其附着，但是在包装盒内销售的物品一般较不适于这样的附着。就此而言，包装盒可能被打开，而其中的物品则可能在不带盒子的情况下被偷走。此外，将包装打开以将可配置监视设备10与产品直接连接，这可能不切实际或者并不希望出现。因此，在一些实施例中，安装设备52可以实际为诸如阿尔法安全产品的蜘蛛捆包器(AlphaSecurityProduct′sSpiderWrapTM)等的捆包器，其在美国专利No.7,162,899中公开，该专利通过引用方式以其全部内容并入本文中。此外，例如在美国专利No.7,249,401中公开的阿尔法安全产品的缆锁设备(AlphaSecurityProduct′sCablelokTM)等的缆锁、或者例如在美国专利No.6,832,498中公开的保持器，可以包括可配置监视设备10。每个前述专利由本申请的受让人所共有，并且通过引用方式以其全部内容合并于本文中。捆包器与较大物品的六面盒包装结合特别有用。外壳(或保持器)对于诸如CD、DVD、瓶子、壶、或者其它用于健康、美容和/或其它产品的容器等等的较小物品特别有用。
取决于安装设备52的类型，作为标签的可配置监视设备可以被配置为不同方式操作。例如，硬标签可以由于将针插入以激活或开启报警器而开始报警。当针被破坏时，则硬标签可以报警。CablelokTM设备可以响应于卡销的插入而开启，并且可以监视卡销的连续性，从而该设备被配置为响应于卡销被切断以及连续性被中断而报警。SpiderWrapsTM也响应于电缆被切断而报警。保持器可以经由滑动开关来开启并且可以响应于保持器的盖被破坏而报警。
在一些应用中，可以通过实现密钥来使安装设备52可解锁。密钥可以以许多不同方式实施。就此而言，在一些情形中，密钥可以是特别形成的装置，其与安装设备52的某部分机械匹配以使安装设备52的锁定机构失效。作为可替选方式，密钥可以是磁装置，其被配置为与安装设备52的锁定机构对接，以使得安装设备52能够解锁以允许安装设备52从附有该安装设备52的对应产品上取下。如又一可替选方式，密钥可以实际地包括电组件，用于与安装设备52交换信号或信息，以使安装设备52能够解锁。像这样，例如，密钥可以是设置有特定配置信息的可配置监视设备10的实施例，该特定配置信息定义了可配置监视设备的、用作对其它可配置监视设备的安装设备进行解锁的密钥的功能。在这样的实施例中，密钥(或者与密钥相关联的配置信息)可以包括对于特定个人(例如，特定的管理员或者助理管理员)唯一的软件组件或代码。此外，被配置为用作密钥的可配置监视设备10可以将解锁行为和/或关于所遇到的其它装置或所采取的行为的其它信息报告给本地或远程数据库，从而可以监视密钥的行为。另外，可以对代码的真实性进行定义或者验证，从而例如如果特定管理员的密钥丢失或者管理员离去，则该管理员的密钥的对应代码可以被无效，从而使用该管理员的密钥来进行后续解锁操作是不可能的。除了解锁安装设备之外或者作为对解锁安装设备的可替选方式，密钥可以用于设置报警器或者使报警器开启或关闭。
在一些实施例中，传感器50可以是安装设备52的一部分或者被定位用于监视关于安装设备52的行为。因而，例如，传感器50可以被配置为确定外壳是否被打开或者捆包器是否被切断、拉伸、毁坏、或者损坏。传感器50可替选地可以被配置为确定该安装设备52是否被从附有该安装设备52的对应产品上取下。因此，响应于传感器50检测从产品上试图取下可配置监视设备10，传感器50可以(例如，经由处理器20)将指示提供给配置管理器24，并且配置管理器24可以采取适当的行动(例如，变更可配置监视设备10的操作模式，和/或发信号给报警模块26以发出报警响应，等等)。
如上面所指出，在一些情况中，安装设备52可以不将可配置监视设备10附着到产品上。像这样，安装设备52可替选地可以包括座台、基座或者其它支持物，用于使可配置监视设备10定位在期望的位置。在一些情形中，安装设备52可以包括粘合剂或者其它机制，用于将可配置监视设备10附着到诸如天花板、地板、桌子、陈列橱、架、平台、门、门侧柱、车辆或者其它结构等的表面。当安装到这样的结构时，可配置监视设备10通常可以以节点(路由器)、集线器或网关模式来操作。在示例性实施例中，通过在建筑物出口的每个门侧柱上设置可配置监视设备，在门侧柱的每一侧上的可配置监视设备可形成EAS闸门。
在各个实施例中，可配置监视设备10可以以各种不同模式中的任一模式操作，因而执行各种对应的角色。在下面将更具体描述这些模式的某些模式的一些示例。在一些情况中，可配置监视设备10的多模式操作可延伸至相对宽的类别，其涉及可配置监视设备10的对应操作角色。例如，在一些情形中，可配置监视设备10可以被动态配置为根据针对安全模式、营销模式和/或库存管理模式定义的角色等等来操作。此外，每个模式均可以包括子模式。例如，子操作模式的一些示例可以包括标签模式或节点模式，各自分别具有担当标签或节点的对应角色。一些实施例可以许可定义另外的子模式和对应的角色，例如，用作集线器或网关等。然而，在可替选的实施例中，标签操作模式、节点操作模式和其它操作模式它们自己可以为主操作模式，而未必为子模式。
图1C示出了流程图的示例，其示出根据示例性实施例的可配置监视设备的配置。就此而言，如图1C所示，在操作200处，可配置监视设备可在初始时上电(或者进行初始化)。在上电或初始化之后，在操作202处，可配置监视设备可以检查配置信息。如果发现了配置信息，则在操作204处，可配置监视设备可以根据所发现的配置信息来配置自身。如果没有发现配置信息，则可配置监视设备可以在操作206处从最近的节点或网关请求配置信息，或者仅仅在操作208处等待接收配置信息并在此期间进入空闲模式。在操作210处，响应于对配置信息的请求，或者响应于向可配置监视设备提供手动或自动生成的配置信息的指示，可配置监视设备可以接收配置信息。在操作204处，配置信息的接收可以触发可配置监视设备根据所发现的配置信息来配置自身。在被配置之后，在操作212处，可配置监视设备可以根据配置信息来监视行为。在监视期间的任何时刻，可以接收新的配置信息以在步骤204处触发对可配置监视设备的重新配置。然而，在监视期间，可能遇到若干次发生中的任何一次。例如，可配置监视设备可能在操作214被卸去委任或者在操作216将行为报告给另一个可配置监视设备(例如，节点、网关或集线器)或者外部装置。在一些情况中，在操作218处，在可配置监视设备处可以检测到特定刺激，或者可配置监视设备可以接收来自另一个可配置监视设备的刺激的通知。响应于检测到刺激，可配置监视设备可以在操作216报告行为，或者在操作220根据(例如，配置管理器24所定义的)配置信息采取行动。
图2示出了根据示例性实施例的监视终端62的框图。如图2所示，监视终端62可以包括各种组件，所述组件支持监视终端62的基本操作以及监视终端62作为监视系统的协调器的相对更复杂的操作。图2中示出了这些组件的一些示例。然而，应当理解的是，这些示例实施例可以包括比图2所示更多或更少的示例组件。因而，图2的示例实施例是举例提供的而不是限制性的。
现在参照图2来描述根据示例性实施例的监视终端62的示例结构和功能操作。就此而言，如图2所示，监视终端62可以包括处理器1250和通信接口252。在一些示例实施例中，监视终端62可以包括用户界面258。而处理器1250可以(例如，通过依照相应指令的操作来)与监视系统管理器256进行通信、控制或实施监视系统管理器256。
在示例性实施例中，处理器1250可以被配置为(例如，通过所存储指令的执行或者依照经编程指令的操作来)控制监视终端62的操作。可以以许多不同的方式来实施处理器1250。例如，处理器1250可以被实施为如下各种处理装置或者设备中的一个或多个：协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、带有或不带有伴随DSP的处理元件、或者包括诸如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、硬件加速器、专用计算机芯片等的集成电路的各种其它处理设备等。在示例性实施例中，处理器1250可以被配置为执行存储在存储器设备(例如，图2的存储器设备254)中的指令或处理器1250可访问的指令。指令可以是永久的(例如，固件)或者可修改的(例如，软件)指令。可替选地或者另外地，处理器1250可以被配置为执行硬编码功能。像这样，无论通过硬件或软件方法还是由其结合来配置处理器1250，处理器1250可以代表在经相应配置时能够根据本发明实施例执行操作的实体(例如在电路中物理实施的实体)。因而，例如，当处理器1250被实施为ASIC、FPGA等时，处理器1250可以是用于引导本文中所述操作的特别配置的硬件。可替选地，如另一个示例，当处理器1250被实施为软件或者固件指令的执行器时，所述指令可以具体配置处理器1250，以当指令被执行时执行本文中所述的操作和/或运算。此外，处理器1250可以包括用于支持处理器1250的操作的时钟、算术逻辑单元(ALU)以及逻辑门等等。
存储器设备254可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话说，例如，存储器设备254可以是电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)，所述电子存储设备带有用于存储可由机器(例如，包括诸如处理器1250之类的处理器的计算装置)获取的数据(例如比特)的门(例如，逻辑门)。存储器设备254可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，以使监视终端62能够根据本发明的示例性实施例实现各种功能。例如，存储器设备254可以被配置为缓冲输入数据以供处理器1250处理。另外地或者可替选地，存储器设备254可以被配置为存储指令以供处理器1250执行。
用户界面258可以与处理器1250进行通信以经由用户界面258接收用户输入和/或向用户呈现输出例如听觉的、视觉的、机械的或其它输出指示。用户界面258可以包括例如键盘、鼠标、操纵杆、显示器(例如，触摸屏显示器)、麦克风、扬声器或其它输入/输出机构。此外，处理器1250可以包括用户界面电路或者可以与用户界面电路进行通信，该用户界面电路被配置为控制用户界面的一个或多个元件的至少一些功能。处理器1250和/或用户界面电路可以被配置为：通过在处理器1250可访问的存储器(例如，易失性存储器和/或非易失性存储器，等等)上存储的计算机程序指令(例如软件和/或固件)，控制用户界面的一个或多个元件的一个或多个功能。在一些示例实施例中，用户电路被配置为：通过使用被配置用于对用户输入进行响应的显示器，促成监视终端62的至少一些功能的用户控制。处理器1250还可以包括显示电路或者可以与显示电路进行通信，该显示电路被配置用于显示用户界面的至少一部分，显示器和显示电路用于促成监视终端258的至少一些功能的用户控制。
通信接口252可以是诸如以硬件、软件、或者硬件与软件的结合实施的设备或电路等的任何装置，其被配置为从与监视终端62进行通信的网络和/或任何其他装置或模块接收数据和/或向其发送数据。根据将监视终端62直接连接到监视系统的一些示例实施例，通信接口252可以包括适当配置的可配置监视设备。此外，通信接口252可以包括例如天线(或多个天线)以及用于使得能够与无线通信网络30或者其它设备(例如其它可配置监视设备)进行通信的支撑硬件和/或软件。在一些环境中，通信接口252可替选地或者另外地可以支持有线通信。像这样，例如，通信接口252可以包括通信调制解调器和/或其它硬件/软件以用于支持经由电缆、数字用户线(DSL)、通用串行总线(USB)或者其它机构进行的通信。
在示例性实施例中，通信接口252可以支持经由一个或多个不同通信协议或方法进行的通信。在一些实施例中，通信接口252可以被配置为支持相对低功率、低数据率的通信。像这样，例如，可以在通信接口252中包括低功率和短距离的无线电通信(例如，无线电发射器/接收器)。在一些示例中，无线电发射器/接收器可以包括发射器和对应的接收器，其用于支持依照诸如IEEE802.15等的IEEE(电子和电器工程师协会)通信标准的射频(RF)通信。像这样，例如，一些实施例可以在诸如无线个人区域网(WPAN)等的网络中采用蓝牙、小蓝牙(Wibree)、超带宽(UWB)、无线HART、MiWi或者其它采用相对近距离无线通信的通信标准。在一些情况中，可以采用基于IEEE802.15.4的通信技术诸如ZigBee或其它低功率、短距离的通信协议诸如基于IEEE802.15.4的专有技术。
在一个示例性实施例中，通信接口252另外地或者可替选地可以被配置为经由射频识别(RFID)或其他短距离通信技术来支持通信。因此，除了现有RFID标签或模块之外，监视终端62还可以被配置为对接可配置监视设备。在另一个实施例中，监视终端62可以被配置为对接条形码扫描器，或其它数据输入设备。
如上面提及，可以经由被配置为网关的可配置监视设备来将监视终端62直接连接到监视系统60，或者可以经由网关和外部网络30来将监视终端62连接到监视系统60。通信接口252可以连接的网络30可以是本地网(例如，WPAN)，在一些情况中该本地网还可以连接到远程网络或者周期性地或连续地与远程网络进行通信。网络30可以包括可经由对应的有线和/或无线接口而相互通信的各种不同节点、设备或功能的集合。
如上面所指出，监视终端62的处理器1250可以被实施为包括或者控制监视系统管理器256。如本文中所述，监视系统管理器256可以是任何装置，诸如根据固件/软件进行操作的设备或电路，或者以硬件、或者硬件与固件/软件的结合(例如，在软件控制下操作的处理器1250，被实施为专门配置用于执行本文所述操作的ASIC或FPGA的处理器1250，或者上述的结合)实施的设备或电路，从而将设备或电路配置为用于执行监视系统管理器26的对应功能。因而，在采用了软件的示例中，执行该软件的设备或电路(例如，在一个示例中为处理器1250)形成了与这种装置相关联的结构。
监视终端的监视系统管理器256可以被配置用于协调、管理以及配置可配置监视设备的操作。就此而言，监视系统管理器256可以被配置为执行下文中或文中其他地方进一步描述的关于监视系统的一些行为。尽管监视系统管理器256可以被配置为执行本文中描述的关于监视系统管理器256的所有功能，但还可以想到监视系统管理器256可以被配置为执行所述功能的任何子集。
配置信息可以包括：角色策略信息，所述角色策略信息指示出：可配置监视设备在该设备被指定的角色中应该执行的功能；以及诸如相关联的产品属性等的属性信息。属性信息可以是可配置监视设备在角色内为执行功能而采用的数据。例如，如果附有可配置监视设备的产品是衣服，则属性信息可以包括衣服分类(例如，衬衫、裤子、领带、外套等)、颜色或颜色指示符、大小指示符、价格指示符、和分组指示符等等。基于属性信息，可以决定由可配置监视设备执行的功能。例如，基于产品的价格，以同一角色策略信息配置的可配置监视设备可以触发不同类型的报警响应。根据一些示例实施例，属性信息可以被存储在中央位置，而非存储在可配置监视设备，并且根据需要，可配置监视设备可以经由监视系统的网络来远程访问该信息。
根据一些示例实施例，配置信息可以包括可执行代码，该可执行代码可能被解压并且存储在可配置监视设备上由可配置监视设备随后执行。然而在一些示例实施例中，可配置监视设备可以被制造成：配置信息形式的可执行代码存储在该设备的存储器内。可替选地，硬件装置如存储器设备或具有预先存储的配置信息的预配置处理设备可以被插入到可配置监视设备中和/或与可配置监视设备电连接，以提供配置信息并且将角色指定给该可配置监视设备。预先存储的配置信息可以涉及：可配置监视设备可扮演的多个可能角色。就此而言，为了配置可配置监视放备，监视系统管理器256可以提供消息，该消息包括可配置监视设备要去扮演哪个角色的指示符。可配置监视设备可以接收指示符，并且开始通过执行预先存储的配置信息的适当部分而扮演指示符所描述的角色。
此外或者作为可替选方式，网关节点(G)可以与监视终端(MT)190进行通信。监视终端190可以是诸如膝上型电脑、PC、服务器等的计算设备或者其它终端，在网状网络内所交换的信息被报告给该终端，并且可以从该终端接收信息。在一些实施例中，监视终端190可以包括数据库和/或被配置为记录由节点报告的行为的其它信息记录设备。例如，可以记录标签的移动、从标签接收到的或者响应于标签的移动而提供的产品和/或营销信息、标签位置和/或位置历史、模式变更、配置变更、以及其它信息，以供商场职员或其它操作人员在本地或远程进行监视。此外，在一些情况中，通过将用于通信的配置信息提供给具体标签和/或节点，监视终端190可以用于与标签或节点对接。像这样，根据示例性实施例，监视设备190还可以至少包括显示器和用户界面以实现具有图形用户界面(GUI)的应用，该图形用户界面被定制用于实现与可配置监视设备相关联的监视行为和/或与可配置监视设备进行通信。因此，GUI还可以被配置用于使得能够使用监视终端190以用于定义配置信息以提供给标签或节点。
一旦经由配置信息为可配置监视设备指定了角色，则该设备可以开始以其相应的角色操作。角色或者配置可以简单或复杂，这基于例如处理能力和可配置监视设备可用的存储容量。就此而言，可配置监视设备可以被配置为执行最小的数据处理，并且监视终端190可以被配置为进行逐步增加的数据处理。可替选地，一些可配置监视设备可以包括相对较高的处理能力和较大的存储容量以在可配置监视设备处而非监视终端190处支持更多的数据处理。
可替选地，在可配置监视设备包括较大存储的存储器的实施例中，对附有可配置监视设备的物品进行描述的属性信息可以在该标签本地存储，存储于标签的存储器内。当查询设备(例如，价格扫描器，或者库存扫描器)从标签请求属性信息时，标签可以将属性信息从标签直接传送至查询设备，或者发起从该标签到该查询设备的属性信息的传送。
下面描述了可配置监视设备可实现的一些角色，以及当可配置监视设备在它们的角色中操作时可涉及监视终端62和监视系统管理器256的相互作用。如上面描述以及本文中普遍描述，可配置监视设备可以包括处理器和存储器。处理器可以被配置为支持网络通信。根据各个示例实施例，处理器可以例如通过存储器上存储的指令(例如从配置信息得到的指令)而被配置为根据由配置信息定义的角色来支持通信。此外，可配置监视设备的处理器包括输入/输出(I/O)端口(或者针脚)。经由配置信息，I/O端口可以被配置为与如下的任何数量的外部设备对接：电子安全设备、警报器、扬声器、麦克风、发光体(例如发光二极管(LED))、按钮、键区、监视器、显示器(例如用于可变定价标签)、传感器(例如，加速度计、移动传感器、光传感器、温度传感器)、照相机、安全门、商店音频系统、顾客计数器、照明开关、员工通信器(例如耳机、手持式无线设备)、撞门垫、珠宝盒垫、Lojack设备、和全球定位系统(GPS)设备等等。像这样，I/O端口可以被配置为支持可由可配置监视设备执行的一个或多个角色。
经由处理器的I/O端口，可以基于可配置监视设备的配置信息和角色来触发各种功能。接着上面的论述，可以在可配置监视设备级别或者在监视终端级别发起触发。例如，当可配置监视设备被配置为标签时，可配置监视设备的处理器的I/O端口可以与用于价格标签的显示器对接。在被配置为标签的角色中，例如，可以将显示器上示出的价格设置为在给定时间时降价。在一些示例实施例中，可以由标签处理器来监视时间，并且当达到给定时间时，处理器可以指引I/O端口以及所连接的显示器来示出降价后的价格。可替选地，带有在监视终端级别进行触发的示例可以包括由监视终端来监视时间，并且监视终端可以在给定的时间将包括降价后的价格的消息、或者降价的指示传递给标签，以触发标签相应地降低价格。
虽然可以从零售环境中的实现的角度来考虑在本文中描述的角色，但是本发明的范围不限于此实现。为了便于理解，参考图3(其示出了示例零售环境100)，以描述可以由可配置监视设备在示例监视系统内实施的一些角色。
图3示出了被配置用于定义监视系统的各可配置监视设备的图示。就此而言，图3描绘了示例零售环境100，该零售环境100包括：储藏室110，该储藏室110保留过量库存；办公空间120，从该办公空间120可以(例如通过监视终端62)协调或者观察监视行为；试衣间130，在该试衣间130中潜在的顾客可以对衣服进行试穿；零售陈列架140，在该零售陈列架140上可以陈列或者布置可让顾客购买的各种产品；以及洗手间150。图3还描绘了：销售点(POS)终端160，在该销售点终端160可以为产品进行支付；以及门170，顾客可以通过该门170进入或离开零售陈列架140。
在零售环境应用内，为各种不同产品中的每个均提供了用作标签的对应的可配置监视设备。此外，可以在整个零售环境中的不同位置设置例如用作节点的数个其它可配置监视设备。就此而言，节点在零售环境内的位置对于例如监视设备62和监视系统管理器256是已知的(例如，节点的坐标可以是已知的)，以利于通过节点来实现标签的实时定位系统(RTLS)。以节点模式操作的数个可配置监视设备在图3中被示为其内具有字母“T”的圆圈。其它一些可配置监视设备可以在委任期间被配置为以节点模式操作。以节点模式操作的可配置监视设备的示例在图3中被示为其内具有字母“N”的圆圈。另外一些(或者单个可配置监视设备)可以被配置为用作门或者以集线器或网关模式操作。虽然可配置监视设备可以被配置为标签、节点、网关等，但是这些角色中的每个均可以例如通过配置信息而进一步细化以使可配置监视设备在特定角色中的功能具体化。
为了加入监视系统，可配置监视设备首先可以与监视系统相关联。为了将监视设备关联到监视系统，并且为了加入监视系统的通信网络，要关联的可配置监视设备可以执行关联程序诸如在图12中描绘的示例关联程序。为了关联可配置监视设备，可以利用网络协调器。可以在协调器与所关联的设备之间执行消息程序，诸如图12中描述的程序。相关联的设备可以提供MAC层关联程序作为给网络(NWK)层的服务。NWK层可以管理网络信息。类似地，图13描绘了在可配置监视设备要离开网络时使用的示例性脱离程序。
可以利用各种技术来关联可配置监视设备以及使该设备脱离。例如，具体网络标识符(例如PANID)可以在制造可配置监视设备时提供给该设备。此外，可以使用近场信号来实施低发送功率关联和脱离。此外，硬件、开关(例如DIP(双列处理器)开关)、跳线、MAC地址过滤、按钮驱动的关联/脱离、单独的通信链路关联/脱离、或者条形扫描器可以被用于关联或脱离。
被配置为用作标签的可配置监视设备可以执行支持安全功能、库存功能、营销功能、或者上述组合等的功能性。就此而言，在将可配置监视设备配置为标签之后，可以执行委任或绑定程序。在委任之前，可配置监视设备可以被配置为标签，但是该设备可以尚未关联到或附到产品上。当标签与产品进行关联时，可以委任该标签。监视终端62和监视系统管理器256可以通过与标签的无线通信来管理标签的委任和卸去委任。例如，用于委任和卸去委任标签的程序可以包括RFID扫描该标签、条形码扫描该标签、和/或硬件(例如专用微芯片)附着或连接。
为了对标签进行委任，监视系统管理器256可以向标签提供信号，指出标签目前关于其所配置的角色是活跃的。就此而言，可以激活报警、库存、以及营销功能。在被委任后，标签可以继续接收指令或者其它信息，所述其它信息可用于针对要采用的功能以及要承担的对应的角色/操作模式作出决定。
标签的卸去委任可以包括：使标签掉电、清除或重置数据(例如产品的具体信息)、或者指引标签进入空闲或非发送模式，以保存电池电荷直到标签被重新委任为止。可以根据从监视信息62和监视系统管理器256接收到的指令和/或信号来使标签卸去委任。
卸去委任可以在销售点如POS160处进行。与销售点相关联的节点(POS节点)可以通过配置信息被进行配置以执行卸去委任的功能。就此而言，POS节点可以被配置为当产品进入到销售交易中时使标签卸去委任。监视系统管理器256可以被配置为与销售数据库或销售系统对接以监视交易。当检测到交易时，可以获取关于交易中所涉及的产品的数据，并且基于所获取的数据，可以将卸去委任信号发送给受影响的标签。根据一些示例实施例，由于考虑到关于销售和顾客信息的机密性，所以不能直接访问销售数据库或销售系统。在这些情形中，本发明的示例实施例可以实施条形码扫描光楔作为对交易行为的接口，而无需访问销售数据库或销售系统。
根据一些示例实施例，标签可以在卸去委任期间执行电池检查。就此而言，可配置监视设备可以包括硬件和软件(例如根据指令配置的处理器)来提供对电池电荷水平的监视。如果标签的电池电荷水平下降到给定的阀值之下，则标签可以报警或者以其它方式指示商店职员该标签应该停止服务以充电或者更换电池。具有在给定阀值之上的电池水平的标签可以被卸去委任并且被标识为可用于重新委任。根据一些示例实施例，具有的电池水平下降到给定阀值之下的标签将被阻止重新委任直到该电池电荷水平充分改善为止。这还能够如所期望那样降低商店店员从现场或商店环境中取回低电池标签的需要。
条形码扫描光楔可以被嵌入安装在条形码扫描器与销售点结账终端之间，以接收由条形码扫描器获取的数据。光楔可以被配置为截取由条形码扫描器获取的一些或全部数据，并且将该数据例如经由POS节点提供给监视系统，而无需中断去往销售点终端的数据流。
扫描光楔可以被配置为利于作为监视系统一部分的通信标签的委任和卸去委任。例如，当在购买交易期间出纳员扫描产品的条形码时，确定该交易的数据可以经由该光楔被上传至监视系统和监视系统管理器。保密的顾客和销售信息可能不会被上传至零售安全网络。响应于接收到销售信息，监视系统管理器256可以被配置为将卸去委任的信号发送给附着到所购买产品的相关标签，以使得标签卸去委任。卸去委任可以与从产品取下标签和/或由监视系统管理器256例如在存储器设备254中存储的标签信息(例如，库存信息)或记录的移除或修改相关联。
可配置监视设备还可以被配置用作在监视系统内实施的管理员密钥。图11描绘了诸如管理员密钥等的密钥的示例框图。图11的密钥被描述为使用Zigbee协议，但也可以使用任何其它协议。在一些应用中，以机械方式保护产品的安装设备可以由密钥的实施来解锁。根据一些示例性实施例，安装设备可以是针脚标签(用于保护衣服)、保持器或塑料外壳(用于保护光盘、软件和古龙水等等)、蜘蛛捆包器、或者线捆包器设备(用于保护较大盒子产品)，等等。一个这样的安装设备可以被配置为附着到高尔夫球杆或者类似物品的杆上，诸如此类的设备公开在美国专利No.7,266,979中，其通过引用方式以其全部内容合并于本文中。其它这样的安装设备可以被配置为附着到瓶颈或者瓶盖，诸如此类的设备被公开在美国专利No.7,259,674和No.7,007,523中，其通过引用方式以其全部内容皆合并于本文中。其它的安装设备可以被配置为穿过诸如一件衣服或者泡罩包装等的产品而附着，诸如在美国专利No.6,920,769中公开的硬标签，其通过引用方式以其全部内容合并于本文中。前述专利中的每个均由本申请的受让人所共有。
如上面所提及，阿尔法安全产品的蜘蛛捆包器被公开在美国专利No.7,162,899中并且通过引用方式以其全部内容合并于本文中，并且也可以被配置为用作安装设备。此外，诸如在美国专利No.7,249,401中公开的阿尔法安全产品的缆锁装置等的缆锁、或者诸如在美国专利No.6,832,498中公开的保持器，都可以是安装设备。前述专利中的每个均由本申请的受让人所共有，并且通过引用方式以其全部内容合并于本文中。
可以以许多不同的方式来实施密钥。就此而言，在一些情形中，密钥可以是特别形成的设备，其与安装设备的某部分机械匹配，以使安装设备的锁定机构失效。作为可替选方式，密钥可以是磁设备，该磁设备用于与安装设备的锁定机构对接，以使安装设备能够解锁以允许安装设备从附有该安装设备的对应产品取下。作为又一可替选方式，密钥可以在实际中包括电组件，该电组件用于与关联到安装设备的标签交换信号或信息，以实现安装设备的解锁。像这样，例如，密钥可以是设置有特定配置信息的可配置监视设备的实施例，该特定配置信息定义了可配置监视设备的、用作对标签的安装设备进行解锁的密钥的功能。在这样的实施例中，密钥(或者与密钥相关联的配置信息)可以包括软件组件或者对于特定个人(例如，一个具体的管理员或助理管理员)唯一的代码。
密钥还可以将解锁行为和/或关于遇到的其它设备或者采取的行为的其它信息报告给监视系统管理器256，从而可以监视、记录和/或跟踪密钥(或者拥有密钥的人)的行为。另外，可以对代码的真实性进行定义或者验证，从而例如如果特定管理员的密钥丢失或者管理员离开，则该管理员密钥的对应代码可以被无效化从而使用该管理员的密钥来进行后续解锁操作是不可能的。关于密钥自身的安全性，密钥可以被配置为如果密钥例如被不正常地从零售环境移走，则报警和/或破坏密钥功能的必要方面。例如，密钥可清除密钥存储器，使密钥无用。
利用密钥来解锁安装设备，可能受存储于密钥或者监视终端处的规则的限制。例如，使用密钥的规则可以关于密钥的位置(例如在商店里面/外面、部门区域的里面/外面)、使用密钥的员工(例如，该密钥通过用户的RFID标签的检测或通行码指示)、时刻、星期几、工作表来进行定义。在违背规则下使用密钥会导致密钥报警。
此外，或者作为对安装设备进行解锁的可替选方式，密钥可以用于设置报警器或者使报警器开启或关闭。就此而言，为了利用密钥，可以开启密钥上的按钮，这标识密钥正准备或者正执行锁定或解锁功能。按钮已被按下的指示可以被传递给要与其交互的标签或者监视终端。此外，考虑到下面描述的定位功能，密钥可以被定位和跟踪，并且可以关于密钥，可以定义和加强使用区域(例如密钥不能用在贮藏室110中)以及其他规则。
根据一些示例实施例，用作标签的可配置监视设备无论是被委任还是被卸去委任，都可以将状态信号(或者心跳信号)提供给监视系统。状态信号可以是标签的唯一标识符的短发送。状态信号可以提供电池仍未被耗尽或者标签正适当工作的指示。状态信号还可以被用于如下面进一步描述的RTLS目的。状态信号可以由监视系统管理器256接收。监视系统管理器256可以保持关于最近从标签接收到状态信号的日志。如果标签无法在阀值时间段内提供状态信号，则可以生成报警或错误指示。
根据一些示例实施例，监视系统的节点可以被配置为提供信标信号。标签可以被配置为接收信标信号以及响应于信标信号的接收而传递信息。例如，响应于信标信号，可以提供电池状态、报警状态、以及接收到的信号强度等等。
如上面所提及，在标签角色中，可以实施诸如高级安全功能等的各个功能。例如，可以基于从标签上的传感器接收到的数据、位置信息和移动信息等等来为标签定义复杂的报警条件。例如，标签可以被配置为用作EAS标签或者与EAS标签操作，从而当标签通过EAS闸门时，EAS闸门可以检测标签(或者所连接的EAS标签)，并且可能拉向报警器。根据一些示例实施例，监视终端62可能已接收到关于报警条件的信息。
关于在EAS系统内的操作，可配置监视设备可以被配置为用作要进行检测的标签，或者用作用于检测标签的门节点。就此而言，通过提供给可配置监视设备的配置信息，可配置监视设备可以承担门节点角色，诸如在门口170处放置的门节点180。门节点可以被配置为检测穿过的EAS标签，诸如传统EAS标签或者被配置用作EAS标签的可配置监视设备，并且使报警器(例如，标签上包含的报警器、门节点具有的报警、全店范围的报警器)响起。门节点可以直接使本地报警器响起，或者门节点可以与监视系统管理器256通信以使报警器响起。
需注意，由于可配置监视设备的动态重新配置能力，任何可配置监视设备都可以被配置为用作门节点。像这样，可以在零售环境内的许多位置动态实施EAS闸门。例如，在零售环境内已经被配置为用作标签并且附到陈列架上的产品的可配置监视设备，还可以被重新配置为用作放置产品的过道的门节点。
除了执行EAS功能之外，监视系统可以被配置为执行另外的高级安全功能。一些高级安全特征，以及一些其它库存、营销和其它特征可依靠监视系统内RTLS的实施。为了实施RTLS方案，可配置监视设备可以被配置作为位置节点。
根据一些示例实施例，由节点生成的信标信号可用于对标签进行定位。就此而言，标签可以被配置为例如向监视终端报告：标签当前位于由特定节点提供的信标信号的范围内。节点可以被配置为基于算法来随机修改信标信号强度。当修改了信号强度时，曾经在范围内的一些标签将可能不再位于范围内，或者之前在范围内的一些标签可能现在仍位于信标信号的范围内。随着标签由于变化的信号强度而进入和离开范围，所以可以使用那时的信号强度来确定标签到特定节点的距离。在一些情况中，如果关于多个节点确定了距离，则可以确定标签的物理位置。
根据一些示例实施例，可以在标准定位模式中利用标准操作功率设定(其描述功率的标准波动)。然而，在主动定位模式中，当要求对特定物品进行定位时，可以利用主动定位功率设定。
另外地，或者可替选地，定位节点可以被配置为使用多边测量(multilateration)、双曲线定位、到达时间差(TDOA)、三边测量、三角测量、接收的信号强度指示(RSSI)、全球定位系统(GPS)、或者支持对零售环境内标签的位置进行识别的其它定位机制。根据一些示例实施例，定位节点可以独立地操作以检测信号的存在，并且可能检测信号的强度，以确定标签何时位于附近。定位节点可以进行信号测量，并且将信息转发至例如监视系统管理器256，以分析信号并确定位置。根据一些示例实施例，定位节点可以被放置在零售环境内的策略性位置以支持对标签的准确定位。
由于在诸如零售商店等的封闭环境中会发生干扰，因此可以通过监视系统(例如受监视终端指导)来执行信号功率优化程序，以使干扰最小化并且确定信标信号的最优信号强度。就此而言，可以修改各个节点的信号强度以确定出现最小干扰和节点信号重叠时的设置。
为了支持标签(以及附有该标签的产品)的实时定位，标签可以被配置为提供定位信号(例如状态信号)，盖定位信号可以例如由被配置作为定位节点的可配置监视设备来接收。可以将定位信号的指示提供给监视系统管理器256进行分析以确定标签在零售环境内的位置。当确定了标签的位置时，监视系统管理器256可以被配置为将标签的位置输出在通过用户界面258显示的地图上，例如在图3和图5中所示。
除了将标签的位置简单输出到用户界面258之外，监视系统管理器256还可以被配置为考虑与所定义的规则、报警条件、以及报警响应有关的标签的位置信息。就此而言，可以在零售环境内定义关注区，并且当监视系统管理器256确定标签进入到关注区时，可以实施安全功能诸如报警响应。例如，商店职员可能希望定义报警条件为当产品进入图3的洗手间150时。像这样，可以为洗手间150定义关注区。因而，当监视系统管理器256确定标签进入了洗手间时，可以产生报警信号或消息，并且报警响应可以被实施为使报警器响起。可以将报警信号或消息发送给标签，并且可以激活标签上的报警。另外地或者可替选地，可以将通知经由例如移动通信终端来提供给商店职员，和/或可以激活远程报警。此外，可以针对零售环境内的多个区域(例如，贮藏室，销售点、试衣间等等)定义关注区。
关注区还可以与诸如时间间隔或持续时间等的其他参数相关联。例如，可以允许顾客将具有标签的物品带入到试衣间130，但是只能是持续阀值时间长度。商店职员可以例如希望为试衣间设置三十分钟的持续时间。因此，监视系统管理器256可以被配置为为关注区定义持续时间诸如三十分钟。监视系统管理器256可以被配置为基于持续时间阀值来实施定时器。当标签位于关注区内时，该定时器可以连续计时，并且当时间到达阀值时，可以由监视系统管理器256生成和发送报警信号或消息。如果监视系统管理器256确定标签已经移出了关注区，则监视系统管理器256可以被配置为重新设置定时器。
对标签进行定位还可以允许在商店中跟踪标签和相关联产品的移动。跟踪产品的移动可以提供库存、安全以及营销功能。对于安全功能，已经确定许多有经验的商店扒手以特定方式在商店内四处走动。基于关于标签确定的位置信息，可以由监视系统管理器256来跟踪产品的移动，并且可以生成移动分布并将其与可疑行为移动分布作比较。如果确定匹配，则可以通过移动通信终端通知给管理员或保安等，以调查该情形。此外，根据一些示例实施例，监视系统管理器256可能已配置其它标签，或者当识别出匹配时可以发信号给临近设备上的其它标签以报警，以例如协助定位商店扒手。临近节点能够提供报警分布，其在零售环境周围或零售环境中“跟随”嫌疑商店扒手。
此外，监视系统管理器256可以被配置为经由网络连接等来与顾客信息终端195对接以支持安全功能。顾客信息终端195可以是包括显示器和具有音频输出能力(例如扬声器、扬声器驱动器等等)的计算设备。顾客信息终端可以被放置在策略性安全位置诸如出口或入口等等。监视系统管理器256可以被配置为经由例如网络连接来与顾客信息终端195对接，以提供输出给用户和嫌疑商店扒手。例如，顾客信息终端和可移动摄像机可以放置于零售环境的出口。可移动摄像机可以由监视系统管理器256控制。当监视系统管理器256确定标签已经移动到靠近出口定义的关注区时，可移动摄像机可以移动以捕捉携带标签(以及相关联产品)的个人的图像。由摄像头所捕捉到的视频可以被显示在顾客信息终端上，以向商店扒手指出他们正被记录从而具有威慑效果。
在涉及顾客信息终端的类似应用中，可以考虑进入商店的标签。例如，如果监视系统管理器256确定标签已通过前入口进入商店，则监视系统管理器256可以被配置为使得顾客信息终端从视觉上和/或听觉上指引顾客到顾客服务台以将产品归还。
除了将可配置监视设备配置为EAS闸门节点之外，通过上面描述的定位功能或者基于确定出标签位于门节点的信标信号的范围内，可配置监视设备还可以被配置为用作门节点。在一些示例实施例中，响应于由门节点提供的信标信号，门节点可以通过从标签接收到信息而检测出标签的邻近。可以实施守卫节点以避免下列情形：门节点检测到正确处于零售环境内的标签邻近，但是它并未位于离出口如此近以致指出所附着的物品正在被偷走。守卫节点可以靠近出口放置，并且可以被配置为防止商店内的标签不正确地将它们自身与门节点相关联并造成错误报警。
门节点可以与主电源相连，并且可以包括电池以在失去主电源时支持操作。门节点可以发送包括门节点的唯一标识符的常规信标信号，并且监听来自范围内的标签的响应。如果标签检测出该标签正在接收的最强信标信号是来自门节点，则标签可以将包括该标签的唯一标识符的消息发送给门节点，并且标签可以进入第一报警模式。在这点上，标签可以维护门节点的标识符列表，以确定来自门节点的信号何时被检测到。
在第一报警模式中，标签可以被配置为每秒(或者其它预定的时间段)发射可听的吱喳声，以向拿着附有标签的物品的个人提供威慑指示。当在第一报警模式时，标签可以继续监听来自其它节点的信标信号，并且如果来自非门节点的信标信号变为该标签所检测到的最强信标信号，则(例如，由于标签已经明显远离门节点和出口)标签可以从第一报警模式转变为正常模式。然而，如果接收到的最强信标信号继续是来自门节点的信号，并且接收到的信号强度超过预定义的门节点信号强度阀值，则标签可以转变为第二模式。在第二模式中，标签可以被配置为持续报警。再次，标签可以继续监听来自其它节点的信标信号，并且如果来自非门节点的信标信号变为该标签所检测到的最强信标信号，则(例如，由于标签已经明显远离门节点和出口移动)标签可以从第一报警模式转变为正常模式。
如上面所述，标签跟踪还可以提供营销益处。与特定产品相关联的标签的移动可以由监视系统管理器256以日志记录一段时间，并且监视系统管理器256可以被配置为通过聚集数据而识别顾客的倾向。使用该倾向，可以修改商店内的产品布局以增加销售。顾客倾向可以揭示购买模式、顾客流量模式、以及店内盲点等等，这可能在其它方式下未曾标识出。此外，可以基于顾客的移动和相关联产品的销售来确定关于在商店内移动产品陈列架以及相关联产品的效果的信息。
关于另外的营销功能，由于能够确定产品的位置，因此监视系统和监视系统管理器256可以被配置向顾客提供购买其它产品的建议。例如，可以检测到与礼服衬衫相关联的标签的移动，并且可以跟踪该移动直到领带的销售区域。监视系统管理器256可以被配置为：基于与附到衬衫上并与其关联的标签相关联的属性信息，咨询数据库以建议与该衬衫匹配的领带。为了实现建议程序，监视系统管理器256可以与位于靠近领带零售区域的顾客信息终端195对接。
监视系统还可以实施示例的营销一致性应用及功能。在这点上，一些零售商店可能要求商店应该如何设置(即，特定产品应该放置在商店内的哪个地方)。可以遵循平面图或布景设计用于设置商店。为了确保商店与给定的布景设计一致，可以查询标签的位置。可以针对存储的电子布景设计而检查与特定产品相关联的标签，以确保产品被放置在商店内的正确位置。例如，可以查询商店内冬装毛衣的位置，以确定冬装毛衣是否根据布置设计被放置在了位于商店入口处的桌子上。查询结果可以与布景设计进行比较以确定商店在这方面是否一致。
另一个示例的营销应用可以是自动价格修改。在这点上，标签可以被配置为基于各种因素来变更产品的价格(或者建议对产品变更价格)。标签可以被配置为实施定时器并且确定例如“上架时间”的值。如果上架时间的值到达阀值水平，则将会修改与该标签相关联的物品的价格。为了支持这个功能，根据一些示例实施例，当标签被委任或者被放置在销售架上时，可以定义物品的时间和日期阀值。例如，可以设置三十天的阀值。当如标签或者监视终端确定经过了三十天时，标签可以被配置为修改或建议修改物品的价格，或者监视终端可以指引标签来修改或建议修改物品的价格。此外，或者可替选地，当达到阀值时标签可以报警，以向销售职员指出该标签应该被移至清仓架。价格也可以基于相关产品的销售而修改。例如，如果特定产品的销售增加了，则可能提高价格。
另一个示例的营销应用可以涉及关联或指定给具体顾客的标签(顾客标签)。在这点上，顾客标签可以被永久地指定给顾客(例如，顾客带着标签离开零售商店)，或者当顾客光顾零售商店时标签可以被暂时指定给顾客(例如，当离开商店时顾客返还标签)。标签和/或监视系统可以被配置为存储关于与标签相关联的顾客的配置信息。在这点上，顾客的配置信息可以被存储在标签上或者存储在监视终端处。在一些示例实施例中，标签可以被配置为与手机无线对接以获取配置信息。配置信息可以包括顾客姓名、年龄、性别、家庭住址、电话号码、信用卡号码、信用信息、以及购买偏好等等。
配置信息还可以包括指出客户优惠级别的信息。在这点上，基于顾客的优惠级别，各种优惠活动特征可能适用该顾客或者不适用。例如，与具有特定顾客优惠级别的顾客相关联的标签可以被配置为允许该顾客在零售商店使用自主结账通道、在无需商店职员协助的情况下打开陈列柜、打开保护产品的安全装置、使用预存的信用卡信息来购买产品、以及对与所购买的产品相关联的安全标签卸去委任，等等。
顾客标签还可以被配置用于在商店中跟踪和定位顾客。此外，顾客标签可以被配置为例如通过监视系统接收产品列表(例如，食品列表)，并且顾客标签可以协助顾客找到列表上的产品。
根据不同的示例实施例，诸如为安全功能、营销功能、库存功能而配置的标签或者被配置为密钥(例如，管理员的密钥)等的标签被配置用于帮助个人找到另一个标签和相关联产品。在这点上，试图定位目标标签的个人所拥有的定位器标签，可以被配置用于给用户提供关于目标节点位于何处或者目标标签离定位器标签有多远的指示。定位标签和/或目标标签可以被配置为给用户提供听觉反馈和/或视觉反馈以指示目的标签的位置。例如，定位标签和/或目标标签可以被配置为输出可听见的蜂鸣或滴答声(类似于盖革(Geiger)计数器的声音)，当定位标签越来越靠近目标标签移动时，该声音的频率可以增加。该输出可以基于通过上面所述信标节点来执行的定位，或者基于通过直接在定位标签和目标标签之间的信号强度检测来执行的定位。
如上面所述，标签定位协助功能如盖革计数器型功能可以在一些应用中实施。在另一示例中，定位器标签，诸如被配置为管理员密钥的标签，可以被用于对到达电池电量阀值的标签进行定位。在标签包括电池监视电路(例如经由处理器)时，具有的电池电量低的标签可以被配置为报警以指示低电池电量状况。此外，具有的电池电量低的标签可以被配置为提供指示出低电池电量状况的无线信号。该无线信号可以被定位器标签检测到，并且该定位器标签可以被配置为向定位器标签的用户提供关于低电池电量的位置的指示。根据一些示例实施例，在电池电量低的标签附近标签可以被配置为通过无线信号来将低电池电量的指示中继到相邻标签，并且相邻标签可以报告低电池能量状况，以甚至在低电池电量标签不能再通信之后提供对低电池电量标签的定位。
关于库存应用，监视系统管理器256可以被配置为总体跟踪库存，以及通过标签来跟踪库存的位置。除了委任和卸去委任行为之外，监视系统管理器256还可以被配置为通过对由标签提供的状态信号进行监视和记录日志来跟踪库存。
监视系统管理器256还可以协助找到特定库存以例如协助销售。监视系统管理器256可以被配置为接收特定产品的请求(例如，棕色长裤、32码的背心、30长的裤管)，并且与满足请求标准的标签进行通信，以使得标签发警报。在这点上，警报可以是微小的低音频警报，以协助销售人员以及顾客找到期望的产品。
另一示例库存应用可以涉及监视系统与搬运箱的交互作用。搬运箱可以是诸如塑料集装箱之类的集装箱，该集装箱能够容纳更小的、并且更具价值的产品，例如药物、化妆品、电池、胶卷、和珠宝等等。搬运箱可以在大批发商店、或另一商店处装载，并且载运至目的商店。搬运箱可以包括机械锁定机构，其需要例如磁性钥匙或与钥匙的机械交互作用，以打开搬运箱并获取搬运箱内的产品。在一些示例实施例中，搬运箱还可以包括被配置为搬运箱标签的可配置监视设备。
类似于上面描述的方式，搬运箱标签可以被用于定位搬运箱。搬运箱标签还可以被配置为检测标签以及在搬运箱内的相关联产品的存在。通过这种方式，关于在搬运箱内存储的标签，搬运箱标签可以类似于节点进行操作。在一些实施例中，借助与搬运箱内的各个带有标签的产品的通信，以及与各个标签相关联的产品相关信息的提取和/或存储，搬运箱标签可以维护搬运箱内的产品库存清单。当搬运箱从大批发商店运至目的商店时，可以在两个位置均验证库存清单信息，以确保搬运箱的内容未被攒改或偷窃。
搬运箱标签还可以与诸如管理员密钥之类的密钥对接。在这点上，密钥能够解除诸如报警之类的搬运箱标签的安全功能。搬运箱标签可以被配置为：如果企图不使用密钥或使用未被批准的密钥来打开搬运箱，则报警。搬运箱标签还可以被配置为：如果与搬运箱内的一个或多个带有标签的产品的标签失去通信，则报警。密钥可以被配置为直接地或者通过监视系统与搬运箱标签对接，以激活或解除搬运箱标签的报警功能。监视系统或者搬运箱标签可以被配置为：通过例如对标识特定密钥或特定类型密钥(例如高级别管理员的密钥)(其已使得能够打开搬运箱)的列表的维护，管理对搬运箱内容物的访问。如果使用了或者企图使用未被批准的密钥来打开搬运箱，则搬运箱标签报警。
基于前述，图4示出了可由监视系统管理器256实施的用于管理根据本发明各示例实施例的可配置监视设备的示例方法。在400处，可以生成可配置监视设备的配置信息，该配置信息为目标可配置监视设备定义角色。在配置信息中可以包含和定义诸如规则、报警条件、报警响应、和属性信息等等的具体参数。在410处，可以将配置信息经由例如无线网络连接提供给目标可配置监视设备。目标可配置监视设备可以接收并存储配置信息并且随后在由配置信息所定义的角色下进行操作。如果配置信息定义了节点或网关的角色，则在可配置监视设备用作节点或网关期间，可以从节点或网关接收以及向其发送基于角色的信息。
如果配置信息定义了标签的角色，则随后在430处可以提供委任信号以对标签进行委任。随后，在可配置监视设备作为标签操作期间，在步骤440处可以从标签接收以及向其发送基于角色的信息。随后在450处，可以给标签提供卸去委任信号以对标签卸去委任。标签卸去委任后，则在430处通过提供另一委任信号，标签可以等待被重新委任。
图5A至图8示出了用于显示可在监视终端上实施的用户界面各方面的示例窗口。图5A、图5B示出了示例窗口500，该窗口500显示监视系统的所生成的表示。标签地图510示出零售环境的示例销售架。标签地图510包括位于整个销售架中不同位置的节点(被称为“集线器”)的基于位置的表示。节点由标记(例如“集线器14”)唯一地标识，该标记后面跟的是位于括号内的相关标签计数，指出由节点提供的邻近标签(或者在信号(例如信标信号)范围内的标签)的数量。当监视终端基于来自标签或节点的信息确定标签发生了移动，从而标签与第一节点脱离并且新关联到第二节点的时候，标记计数在第一节点处可以减小并且在第二节点处增加。标签地图510还描绘了POS节点(例如，“销售点2”、“销售点3”等等)。靠近入口区域，示出的门节点“门1”被配置为保护入口/出口区域。标签地图510还包括网关节点“根0”，其被配置为与外部网络对接，该外部网络可以连接到监视终端。
示例窗口500还包括标签树520。标签树520包括作为监视系统成员的节点的列表。在范围内具有标签的节点，诸如集线器16，可以被展开，以显示当前位于该节点范围内的或者与该节点相关联的每个标签的条目。当标签在节点之间移动时，标签树520可以更新以显示节点与标签之间的当前关联。标签树520还可以包括描述标签或节点的状态的状态图例511。在这点上，监视终端可以被配置为例如将报警标签突显为红色、将无响应标签突显为紫色、以及将低电池标签突显为黄色，或者可以采用其它颜色/突显方案。
示例窗口510还包括事件日志530。在事件日志中描述的信息可以被链接到标签树520中当前选择的项目。像这样，可以显示所选择标签的事件信息。每个事件可以与时间戳相关联。示例性事件可以包括节点间的标签移动事件、报警事件、通信失败事件、篡改事件、低电池事件等等。
图6示出了用于与标签或节点相关联的属性信息的示例性标签信息窗口600。示例标签信息窗口600描绘了标签的属性信息。可以在示例标签信息窗口600中提供相关联的附有标签的物品的图像610。此外，可以在表格区域620中提供另外的属性信息，例如标签的地址、当前电池电量、当前相关联的集线器、附有标签的物品的描述、库存单位(SKU)的值、来自标签的最后报告的时间/日期、标签在节点之间最后转移的时间/日期、标签的最后委任的时间/日期，以及标签的最后卸去委任的时间/日期。
图7示出了示例性集线器信息窗口700。集线器信息窗口700可以包括表格区域710，该表格区域710包括关于集线器(或节点)的信息。示例集线器的属性信息可以包括集线器的地址、集线器的标记或描述、集线器的电池电量、相关联标签的当前数量、以及集线器例如最后报告给监视设备的时间/日期，等等。
图8示出了用于标签的示例电池电量窗口800。电池电量窗口可以包括基于线图的过去和当前电池电量的图形表示。可以关于Y轴上的电压和X轴上的时间来提供该图示。在该图示上还可以包含阀值电池电量830，其可以指示会将标签置于低电池状态的电池电量。
本文描述的许多应用和功能利用了监视终端62和可配置监视设备之间的无线通信。除了经由该空中接口与各个标签进行通信之外，或者作为其代替，监视终端62的通信接口252还可以与单独的桥接设备进行通信以将信息和数据转发至可配置监视设备，并且从可配置监视设备接收信息和数据。桥接设备可以单方面操作或者与监视终端62协同操作来管理可配置监视设备。桥接设备可以为手持式扫描器型设备，可被配置为以两个通信模式之一操作，以与附到零售产品的标签对接，以用于安全、库存和其它目的。在第一通信模式中，桥接设备被配置为与标签进行通信，所述标签被配置用于RFID型通信。例如，标签和桥接设备可以被配置为根据二代超高频(UHF)RFID标准来通信。在第二通信模式中，桥接设备被配置为：使用在IEEE802.15.4标准上建立的协议如ZigBee或者在IEEE802.15.4上建立的专有协议，与标签进行通信。为了支持双通信模式，桥接设备可以包括被配置为支持IEEE802.15.4的发射器/接收器和天线，以及调制器/解调器和可能的单独天线，以支持RFID通信。根据一些示例实施例，桥接设备可以包括被配置用于操作桥接设备的可配置监视设备。经由两个通信模式之间的无缝切换，单一的、可能是手持式的桥接设备可以用作标签阅读器，并且可以用于与不同类型的标签进行通信。执行与标签的通信可以出于各种理由，例如，用于库存计数、价格检查、标签固件升级、以及标签编码等等。
现在参照图14，该图示示出了适于用在可配置的监视系统中的根据本发明的波束成形校准系统的实施例。本发明的波束成形校准系统可用于增强RFID应用中的可靠性和读取范围，并且利于非专家部署RFID应用。分布式架构使用反馈控制回路和天线波束成形技术来将射频(RF)能量引到到被称为询问区的特定区域上，该询问区包括被配置为校准节点的可配置监视设备，在该询问区可以放置一个或多个RFID标签。应当理解的是，在波束成形校准系统中的任何设备均可以是可配置监视设备。
对于给定的发送功率，波束成形系统的使用增加了询问区中的信号强度，因而允许在给定的发送功率量下增加范围，或者允许需要较小发送功率以实现在询问区中的给定信号强度。因此，在部署了多个RFID阅读器的应用中可以减小干扰(例如阅读器间的干扰)。波束成形系统还可以指引所发射的信号，并且因此减小由于来自散射的信号反射而造成的多径干扰，因而降低了信号衰减并且增加了可靠性。
使用了被配置为询问区中的校准节点的可配置监视设备的反馈控制回路使得波束成形系统能够使询问区中的信噪比和信号功率得到自动优化，而无需手动配置和/或调整。波束成形系统包括波束成形节点、校准节点、以及阅读器节点，该波束成形系统可以自校准以适应环境条件以及节点和询问区的相对位置。因而，可以简化波束成形系统的安装与维护。
波束成形系统不需要经由同轴电缆来连接波束成形节点，因而降低了成本并且增加了部署的灵活性。波束成形节点安置的灵活性还降低了衰减和阴影效应。例如，即使从所述波束成形节点之一到RFID标签的路径被阻挡，来自其它波束成形节点的信号也可以在RFID标签处提供足够的接收信号强度，以用于可靠的操作和与阅读器进行通信。
本发明的各个实施例包括在询问区中的带有标签的物品的射频识别系统，其包括：被配置为多个波束成形节点的可配置监视设备，多个波束成形节点的每个均被配置用于在第一频带中生成射频识别信号；设置在询问区中的至少一个校准节点，其被配置为测量射频识别信号的信号强度并且在第二频带中发送信号强度数据；以及阅读器节点，其被配置为在第二频带中接收信号强度数据、调整由波束成形节点生成的射频识别信号、并且在第一频带中从标签接收射频识别数据。
本发明的其它实施例包括波束成形方法，该方法包括：生成射频识别信号，测量在询问区中的射频识别信号的信号强度，读取信号强度，并且基于信号强度在反馈控制回路中调整射频识别信号。
本发明的又一些实施例包括波束成形方法，该方法包括：将命令和功率和/或相位数据发送给多个波束成形节点，使用多个波束成形节点发送射频识别信号，使用校准节点来接收射频识别信号，基于射频识别信号来将信号强度数据从校准节点发送给阅读器节点，基于信号强度数据调整命令和数据，并且将经调整的命令和经调整的数据发送给多个波束成形节点。
本发明包括在射频识别应用中用于波束成形的系统和方法。可配置监视设备的分布式架构使用反馈控制回路和天线波束成形技术以将射频(RF)能量引导到包括有校准节点的被称为询问区的特定区域上，在该询问区中可以放置一个或多个RFID标签。
波束成形系统的分布式架构可以抵抗衰减和阴影效应，以即使在多径效应环境中或者诸如人四处移动、设备的位置变化之类的变化环境中也能够提供准确的RFID阅读器操作。通过使用无线耦合来将波束成形节点与RFID阅读器节点相连，因而不需要同轴电缆。分布式架构还使得能够使用低成本、低数据率的线缆用于阅读器节点与波束成形节点之间的通信。此外，波束成形系统的架构提供了在波束成形节点数量上和安置上的灵活性。
波束成形节点是自校准的，因而当系统初始安装时不需要手动配置RFID阅读器和天线。此外，自校准特性使得波束成形系统在射频识别标签处于移动中时能够工作。通过使用反馈控制回路，使用来自置于标签附近(即，询问区中)的校准节点的反馈，能够实现自校准特性。在各个实施例中，波束成形节点使用来自一个或多个校准节点的闭合回路反馈来调整由波束成形节点发送的射频识别信号的相位，从而使询问区中的RFID标签接收到的信噪比或者功率最大化。
反馈控制回路提供了在波束成形节点定位方面的灵活性。因而，波束成形节点的定位可以基于实际考虑(如部署的方便性)以及性能考虑(如功率或信噪比的最大化)的结合来进行。使用询问区中的校准节点来提供闭合回路反馈。
由波束成形节点发送的射频识别信号的功率和/或相位的闭合回路反馈调整可以经由各种迭代算法来完成，所述各种迭代算法包括每次迭代只需一比特反馈的算法，参见例如IEEETransactionsonAntennasandPropagation，卷24，号码5，第615-637页(1976年9月)的由BernardWidrow和JohnM.McCool发表的“AComparisonofAdaptiveAlgorithmsBasedontheMethodsofSteepestDescentandRandomSearch”；以及澳大利亚的阿德莱德市的Proc.2005IEEEInternationalSymposiumonInformationTheory(ISIT2005)，由R.Mudumbai，J.Hespanha，U.Madhow，G.Barriac发表的“ScalableFeedbackControlforDistributedBeamforminginSensorNetworks”(2005年9月)。
在各个实施例中，可配置的波束成型系统可以使用用于射频识别信号的900MHzUHF频带作为由RFID标签接收和发送的信号所采用的第一频带(RFID带)；以及使用另一频带例如2.4GHz频带作为用于控制信号的第二频带，该控制信号用于在校准节点、阅读器节点和波束成形节点之间进行耦合。RFID频带与控制频带之间的频率分离简化了波束成形系统的模拟组件的设计。波束成形系统可以使用除本文中所标识的第一频带和第二频带之外的频带。此外，RFID频带和用于控制信号的第二频带可以部分或全部地在频率上交叠。
参照图14，示出了射频识别应用的可配置监视设备波束成形系统。该系统包括：波束成形模块1110，其具有生成射频识别信号1160的两个或多个波束成形节点；阅读器模块1120；一个或多个RFID标签1150；一个或多个校准模块1140；以及询问区1170，在该询问区1170中可以具有一个或多个校准模块1140和RFID标签1150。控制射频连接1135将阅读器模块1120与波束成形模块1110耦合。校准数据射频连接1180将校准模块1140耦合到阅读器模块1120，并且射频识别数据1190将RFID标签1150耦合到阅读器模块1120。
在各个实施例中，阅读器模块1120可以经由波束成形控制射频连接1135、或者经由波束成形控制硬线连接1130、或者经由上述二者，与波束成形模块1110进行通信。校准模块1140也可以通过硬线连接(未示出)而非通过校准数据射频连接1180与阅读器模块1120进行通信，并且通过无线或硬线连接(未示出)与波束成形模块1110进行直接通信，而非间接地使用阅读器模块1120进行通信。校准模块1140可以接收由RFID标签1150发送的射频识别数据1190并且将这个数据传送至阅读器模块1120。
校准模块1140测量经由射频识别信号1160而来自波束成形模块1110净接收信号。校准模块1140与阅读器模块1120进行通信(或者如上的与波束成形模块1110进行直接通信)，以报告对接收信号的测量。
反馈控制回路具有校准模块1140、阅读器模块1120以及波束成形模块1110。该反馈控制回路可以用来调整射频识别信号1160的功率和相位，从而增加在校准模块1140处接收到的射频识别信号1160的强度和/或信噪比。由波束成形模块1110发送的射频识别信号1160与标准RFID阅读器-标签协议一致，并且通过阅读器1120以标准方式处理来自RFID标签1150的响应。阅读器模块1120可以与波束成形模块1110共处一地。在各个实施例中，波束成形模块1110与校准模块1140被分开一米或更远，和/或阅读器模块1120与校准模块1140被分开一米或更远。在典型应用中，这些分开距离可以从小于一米到大于一米变化。
图15是射频识别应用的可配置监视设备波束成形系统的框图。波束成形系统1200具有阅读器1220、多个波束成形节点1210、多个波束成形控制信道天线1250、RFID信道天线1260、波束成形控制硬线连接1130、波束成形射频连接1135、一个或多个校准节点1230、位于询问区1170中的一个或多个RFID标签1150、校准数据射频连接1180、射频识别数据1190、以及射频识别信号1160。阅读器节点1220可以使用传统RFID阅读器的标准读/写协议(例如，管理应答、重传、多路接入仲裁的定时)。
波束成形节点1210可以被耦合到两个类型的射频天线，即波束成形控制信道天线1250和RFID信道天线1260。波束成形节点1210使用RFID信道天线1260以形成射频识别信号1160，以通过使用诸如用于标准RFID通信的频带(本文中称为“RFID带”)等等的第一频带来使数据能量化并发送给询问1170中的RFID标签1150。波束成形控制信道天线1250使用第二频带(本文中称为“控制频带”)来与阅读器节点1220进行通信。在一些实施例中，RFID频带可以处于900MHzUHF射频频带内，并且控制频带可以处于未授权的2.4GHz射频频带内。波束成形节点1210生成具有合适的功率、相位以及经调制数据的射频识别信号1160。波束成形节点1210根据由阅读器节点1220通过波束成形控制硬线连接1130或者波束成形控制射频连接1135提供给波束成形节点1210的命令和数据而生成信号1160。
波束成形控制信道天线1250彼此结合工作以将射频识别信号1160指引至询问区1170。校准节点1230获取对射频识别信号1160的测量，例如净接收功率或信噪比等，并且将关于该信息的反馈直接地或者通过如上的阅读器节点120转播回至波束成形节点1210。波束成形节点1210采用反馈控制回路来调整射频识别信号1160的相位和/或发射功率，以使由校准节点1230接收到的、进而由询问区1170中的任何RFID电路1240接收到的信噪比和功率最大化。
在各个实施例中，可配置监视设备波束成形系统1200可以使用任何数量的反馈控制回路迭代算法。反馈控制回路使校准节点1230处的净接收信号的质量最大化，该质量由净接收功率或信噪比来确定。反馈控制回路可以提供在校准节点1230处的平均接收功率的直接估计，和/或接收信号的相位演变和功率二者的估计。可选地，反馈控制回路可以提供与波束成形节点1210所采用的不同相位设置相对应的接收功率差异估计。反馈控制回路还可以用于集中式天线阵列的调整。因而，在这种集中式设置中使用的任何算法也可以被用在分布式设置中，只要第i个阵列元素的波束成形权重wi只取决于其在先值以及反馈即可。这样，第i个波束成形节点1210变为与集中式可适应阵列天线中的第i个阵列元素等效。
如下是Mudumbai等人所描述的算法在波束成形系统1200中的一个应用。波束成形节点1210以恒定增益进行发射，并且只改变它们的相位。因而，第i个波束成形节点1210的波束成形权重是wi＝ejΦi。迭代算法于是执行以下步骤。首先，阅读器节点1220命令波束成形节点1210通过小随机数字来随机微扰它们的相位，其分布是围绕0对称。例如，可以选择等概率为+a或-a的微扰，其中a是小相位值。可替选地，微扰可以被选择为在间隔[-a，a]内均匀。接下来，校准节点1230计算接收功率P。这个值被送回至阅读器节点1220。在一些实施例中，表示P的当前值是大于还是小于前一迭代时的值的一个比特可以被送回至阅读器节点1220。如果接收功率P大于前一迭代，则保留在波束成形节点1210处进行的相位变化。否则保留来自前一迭代的相位。这些步骤可以重复。使用这个算法，由波束成形节点1210生成的射频识别信号1160可以收敛到最优相位值，因而使得在询问区1170中的RFID标签1150处的接收功率最大化。
当将接收功率P报告给反馈回路控制中的阅读器节点1220时，还可使用诸如梯度上升算法等等的迭代算法以使校准节点1230的接收功率最大化。例如，在上升算法中，诸如在Widrow和McCool中的DRD及LRS算法中，第i个波束成形权重wi仅取决于它的过去值及反馈。因此，即使在不分配波束成形节点1210的情况下，也可使用这些梯度上升算法来调整波束成形权重。
反馈回路控制的优点在于减少对RFID信道天线1260进行仔细的手工校准的需求。在各种实施例中，波束成形节点1210使用迭代算法利用校准节点1230提供的测量数据优化射频识别信号1160，因此最大程度地保证在校准节点1230接收的信号质量。可替选地，阅读器节点1220计算命令并将命令提供给波束成形节点1210，以优化射频识别信号1160，因此最大程度地保证在校准节点1230接收的信号质量。在各种实施例中，可以软件、固件、硬件或它们的结合执行迭代适应算法以实现反馈控制回路。
在各种实施例中，为了改善链路功率预算、多样性及空间复用而使用多天线元件(例如，多RFID信道天线1260)可以与天线设计和/或无线通信领域的技术人员已知的其它技术相结合。例如，波束成形节点1210的本地振荡器能够以开环回路工作，而不是锁定来自阅读器节点1220的参考频率信号。在每个波束成形节点1210的射频识别信号1160与其标称值的频率偏差可使用来自校准节点1230的反馈进行校正。例如，校准节点1230可使用其本地振荡器作为参考以计算波束成形节点1210的第i个实例的估计频率偏差，并将该信息反馈给波束成形节点1210的第i个实例。可为每个波束成形节点1210一次性执行该校准。每个波束成形节点1210则可在发射电路(将参考图18进行描述)中采用合适的频率偏差校正。可使用反馈控制算法对残余相位漂移进行校正。可替选地，如果波束成形节点1210的本地振荡器公差足够小，则频率漂移可作为反馈控制算法的一部分而得到校正，而在波束成形系统建立时无需任何初始校准。
图16是可配置监视设备阅读器节点1220的框图。阅读器节点1220包括网络接口1310、处理器1320、波束成形节点接口1330、校准节点接口1340及RFID接收器电路1350。阅读器节点1220与波束成形控制信道天线1250及RFID信道天线1260耦合。RFID接收器电路1350使用RFID信道天线1260接收从RFID标签1150返回的经调制和反向散射的无线射频识别数据1190、解调该数据、并将数据提供给处理器1320。网络接口1310实现在阅读器节点1220与外部计算及通信设备(未示出)之间的通信，网络接口1310可使用任何有线或无线通信信道实现。网络接口1310可与处理器1320连接，从而在这些外部计算及通信设备与波束成形系统1200之间进行通信和控制，并可与这些外部计算及通信设备共享来自处理器1320的RFID标签数据。该RFID标签数据包括标识符、在询问区1170内RFID标签1150的数量和/或位置。处理器1320包含RFID系统领域的技术人员已知的标准的RFID信号解码算法(其用于通过RFID信道天线1260对RFID接收器电路1350接收的数据进行处理)。
处理器1320通过波束成形节点接口1330连接至波束成形节点1210以控制波束成形操作。波束成形操作包括：指定对哪个区进行扫描，并指定将要发送给RFID标签1150的数据。波束成形节点接口1330可通过波束成形控制硬线连接1130与波束成形节点1210通信和/或通过波束成形控制无线射频连接1135利用波束成形控制信道天线1250与波束成形节点1210通信。
处理器1320通过校准节点接口1340接收的数据对用于引导由波束成形模块1110在询问区1170内产生的无线射频识别信号1160的算法进行控制。校准节点接口1340可通过硬线连接(未示出)、使用波束成形控制信道天线1250的校准数据无线射频连接1180或二者与校准节点1230通信。如果校准节点1230与波束成形节点1210直接通信而不采用如上所述与阅读器节点1220通信，则阅读器节点1220不需要包含校准节点接口1340。
图17是可配置监视波束成形控制系统的框图。波束成形控制系统包括阅读器节点1220和多个波束成形节点1210。阅读器节点1220可与波束成形节点1210通过三个逻辑链路通信，这三个逻辑链路可通过一个或多个硬线或无线连接通信，如参考图15所述。这三个逻辑链路是命令链路1451、数据链路1452和时钟链路1453。阅读器节点1220包括校准反馈处理器1410、RFID信道解调器1420、载波发生器1430和时钟发生器1440。波束成形节点1210包括命令接口1460、调制器1470、相位/增益控制1490及载波发生器1480。阅读器节点1220与RFID信道天线1260和波束成形控制信道天线1250耦合。阅读器节点1220使用RFID协议1425发送数据给调制器1470。波束成形节点1210使用相位更新算法1465调整相位/增益控制1490。
阅读器节点1220通过波束成形控制信道天线1250从校准节点1230接收反馈信息。校准反馈处理器1410对该信息进行解调和处理，并使用命令链路1451将信息分发给波束成形节点1210。在一些实施例中，校准反馈处理器1410经由命令链路1451将由校准节点1230接收的数据简单地传递给波束成形节点1210。在其它实施例中，校准反馈处理器1410使用算法对从校准节点1210接收的数据进行处理，生成用于波束成形节点1210的特定命令，以控制使用RFID信道天线1260发射的无线射频识别信号1160的相位/增益。阅读器节点1220使用时钟发生器1440生成时钟信号，该时钟信号随后用于使用载波发生器1430生成载波频率。阅读器节点还将来自时钟发生器1440的时钟信号在时钟链路1453上分发给波束成形节点1210。波束成形节点1210使用该时钟信号在所有波束成形节点1210中实现频率同步。RFID信道解调器1420使用载波发生器1430对来自询问区1170内的RFID标签1150的数据进行解调。阅读器节点1220使用RFID协议1425在数据链路1452上向波束成形节点1210分发RFID特定标签数据。将该RFID特定标签数据发射给询问区1170内的RFID标签1150。
波束成形节点1210通过命令链路1451、数据链路1452和时钟链路1453与阅读器节点1220对接。载波发生器1480使用时钟链路1453实现与其它波束成形节点1210的频率同步。数据链路1452可包含将要由波束成形节点1210在RFID信道天线1260上发射的RFID特定标签数据。使用调制器1470将RFID特定标签数据调制在处于RFID频带(第一频带)中的RFID链路频率的载波上。通过相位/增益控制1490设置经调制的载波的相位和功率级，随后通过RFID信道天线1260发射该载波的相位和功率级。命令接口1460使用命令链路1451从阅读器节点1220接收关于在校准节点1230接收的无线射频识别信号1160的信息。波束成形节点1210使用相位更新算法1465利用该信息控制在RFID信道天线1260上发射的无线射频识别信号1160的复包络的增益和相位。增益g和相位φ一起定义复值的波束成形权重wi＝gejφ，其中j＝√-1。
图18是可配置监视设备波束成形节点系统的框图。波束成形节点1210包括阅读器控制接口1510、处理器1520及发射电路1530。波束成形节点1210与波束成形控制信道天线1250耦合。波束成形节点1210还与RFID信道天线1260耦合。阅读器控制接口1510接收从阅读器节点1220通过命令链路1451和数据链路1452发送的数据和命令。如上所述，波束成形节点1210可经由波束成形控制信道天线1250、波束成形控制硬线连接1130或它们的组合与阅读器节点1220对接。处理器1520利用由阅读器控制接口1510提供的数据和命令连同来自阅读器节点1220的时钟链路使用发射电路1530生成无线射频识别信号1160，发射电路1530随后驱动RFID信道天线1260发射该无线射频识别信号1160。
图19是根据各种实施例的可配置监视设备校准节点系统的框图。校准节点1230包括RFID信道接收电路1610、地址解码器电路1620、反馈信道计算电路1630和反馈信道发射电路1640。该校准节点与RFID信道天线1260和波束成形控制信道天线1250耦合。如上所述，在一些实施例中，校准节点1230可经由硬线连接(未示出)直接与阅读器节点1220或波束成形节点1210连接。通过RFID信道天线1260，校准节点1230使用RFID信道接收电路1610接收并解调无线射频识别信号1160。反馈信道计算电路1630然后分析用于反馈回路中的该接收的信号以控制由波束成形节点1210生成的无线射频识别信号1160。该分析取决于在波束成形控制系统1200中执行的特定波束成形算法。产生的数据可包括信噪比、接收信号的强度及复振幅。该数据由反馈信道计算电路1630量化为所需数量的比特并使用反馈信道发射电路1640发射回至阅读器节点1220。
在典型的系统中，可在询问区1170中设置一个或多个校准节点1230。阅读器节点1220可选择来自任何或所有的校准节点1230的反馈信息。另外，阅读器节点1220同步校准节点1230，从而它们不会同时发送数据(同时发送数据的方式会导致干扰)。为了实现这点，在各种实施例中，在波束成形系统1200内的每个校准节点1230都具有唯一的地址。在这些实施例中，阅读器节点1220首先发射应该响应的校准节点1230的地址。该发射可经由波束成形节点1210使用无线射频识别信号1160实现。每个校准节点1230使用RFID信道天线1260接收该地址信息。在RFID信道接收电路1610对接收的地址进行解调后，地址解码器电路1620对接收的地址进行解码并与预置的校准节点地址进行比较。如果接收的地址与其预置的地址匹配，则每个校准节点1230仅响应阅读器节点1220。
图20示出了根据不同实施例的波束成形面板阵列。波束成形阵列1700包括多个波束成形面板1710，每个波束成形面板1710包括多个波束成形节点1210及它们各自的波束成形控制信道天线1250和RFID信道天线1260(未示出)。波束成形阵列1700在波束成形面板1710上可包括任何数量的波束成形节点1210，并可包括任何数量的波束成形面板1710，只要在波束成形阵列1700中存在至少两个波束成形节点1210即可。任何数量的波束成形面板1710可以是可配置监视设备。为了改善无线射频识别信号1160的波束(方向)控制性能，可布置波束成形阵列1700使得所有波束成形节点1210之间的距离与距离1720相等，其中，距离1720优选地是由波束成形阵列1700发射的无线射频识别信号1160的波长的一半。在各种实施例中，波束成形阵列1700可扩展至一维空间、二维空间或三维空间。
为了减少干扰并增加读取范围和可靠性，可在波束成形阵列1700中使用更多的波束成形面板1710，以产生指向更窄空间区域的无线射频识别信号1160。然而在其它实施例中，可任意布置波束成形节点1210，而在各个波束成形节点1210之间不具有一致的距离。本文描述的反馈控制回路能够实现自动自校准，该自动自校准可用于补偿波束成形面板1710中一组波束成形节点1210的未知布置和/或在波束成形阵列1700中任何布置的一组波束成形面板1710。
图21是根据本发明的各种实施例波束成形的方法的流程图。反馈控制回路用于控制定向电磁能量束，该定向电磁能量束为询问区1170内的RFID标签1140、1150提供能量并与RFID标签1140、1150通信。在步骤1810中，在第一频带中生成无线射频识别信号1160。在步骤1820中，校准节点1230对接收的无线射频识别信号1160(例如平均功率和/或信噪比)进行测量。在步骤1830中，校准节点1230将在步骤1820中测得的信号测量数据发送给阅读器节点1220、波束成形节点1210或它们二者。在步骤1840中，通过例如波束成形节点1210和/或RFID信道天线1260发射无线射频识别信号1160的相位和/或功率级，并使用反馈回路基于信号测量数据对该相位和/或功率级进行调整。反馈回路可使用之前讨论的各种波束成形算法之一。在步骤1840之后，方法返回到步骤1810并可重复。
图22是根据本发明的各种实施例从RFID标签读取数据的方法的流程图。在该方法中，阅读器节点1220读取来自RFID标签电路1240的数据，然后基于例如波束成形阵列1700的波束控制特性确定特定RFID标签1150的位置。在步骤1910中，阅读器节点1220接收由RFID标签电路1240经由经调制和反向散射的无线射频识别数据1190传输的数据。在步骤1920中，阅读器节点使用从RFID标签电路1240接收的信息(包括例如标识号)连同从校准节点1230接收的数据及来自波束成形控制算法的数据确定RFID标签电路1240的物理位置以及随后由RFID标签电路1240标记的项目。在各种实施例中，可使用取决于RFID标签1150及一个或多个校准节点1230接收的无线射频识别信号1160的无线射频识别数据1190的信号强度确定RFID标签1150的位置。
图23示出了根据本发明的各种实施例波束成形的方法。在这些方法中，利用反馈控制回路控制定向电磁能量束，该定向电磁能量束为询问区1170内的RFID标签1140、1150提供能量并与RFID标签1140、1150通信。在步骤2010中，阅读器节点1220向波束成形节点1210发送命令和数据以控制生成无线射频识别信号1160。在步骤2020中，波束成形节点1210直接向询问区1170发射无线射频识别信号1160。在步骤2030中，校准节点1230接收由波束成形节点1210发射的无线射频识别信号1160。在步骤2040中，校准节点1230基于无线射频识别信号1160的测量将信号强度数据发射给阅读器节点1220。在步骤2050中，阅读器节点1220基于信号强度数据调整待发送给波束成形节点1210的命令和数据。在步骤2060中，阅读器节点1220将经调整的命令和数据发送给多个波束成形节点1210。在步骤2060之后，方法返回至步骤2020并可重复。
现参考图24，示出了适于用在可配置监视系统中的根据本发明的定位系统的实施例。发明的实施例包括方法：使用阅读器节点从一个或多个标志标签或制造商节点接收经调制的反向散射信号、使用阅读器从资产标签接收经调制的反向散射信号、对从所述一个或多个标志标签接收的经调制的反向散射信号的参数进行估计，以及对从资产标签接收的经调制的反向散射信号的参数进行估计。在定位系统中的任何标签或节点可以是可配置监视设备。该方法进一步包括：确定资产标签的位置估计，该位置估计基于从所述一个或多个标志标签接收的经调制反向散射信号的估计参数以及从资产标签接收的经调制反向散射信号的估计参数。
根据另一个实施例，方法包括：当阅读器处在第一位置时估计从多个标志标签接收的经调制反向散射信号的第一参数、当阅读器处在该第一位置时估计从资产标签接收的经调制反向散射信号的第二参数、将阅读器移到第二位置、当阅读器处在第二位置时估计从多个标志标签接收的经调制反向散射信号的第三参数，以及当阅读器处在第二位置时估计从资产标签接收的经调制反向散射信号的第四参数。该方法进一步包括：基于第一参数、第二参数、第三参数和第四参数估计资产标签的位置。
本发明的实施例包括：用于从一个或多个标志标签接收经调制反向散射信号的装置、用于从资产标签接收经调制反向散射信号的装置、用于对从所述一个或多个标志标签接收的经调制反向散射信号的参数进行估计的装置、用于对从资产标签接收的经调制反向散射信号的参数进行估计的装置，以及用于确定资产标签的位置估计的装置，该位置估计基于从所述一个或多个标志标签接收的经调制反向散射信号的估计参数及从资产标签接收的经调制反向散射信号的估计参数。
本发明包括用于使用来自资产标签及一个或多个标志标签的经调制反向散射信号对资产进行定位的方法及系统。阅读器和位置模块可使用来自标志标签的经调制反向散射信号以估计阅读器和资产标签的位置。资产可以是位置受关注的任何项目，且资产标签是与资产关联的标签，例如，通过将资产标签附到资产上而与资产关联。资产可以是无生命物体例如书，或者人、动物和/或植物。
该方法及系统能够实现获知位置的存货清单，其中在关注区域中确定带有标签的资产的估计位置。另外，在包括移动阅读器的实施例中，该方法和系统可定位资产标签并确定标签在整个大区域内的运动，并且可以例如获得整个大区域内的带有标签的资产的存货清单。
该系统包括阅读器和位置模块以及一个或多个标志标签，标志标签用于部分地基于一个或多个标志标签中各自的位置的先备知识而提供资产标签的位置估计。可将每一个标志标签的位置存储在数据库中。可基于存储的标志标签确定资产标签的位置估计。一旦估计出资产标签的位置，资产标签可充当标志标签，并在本文中称为模拟标志标签。
位置模块使用从一个或多个标志标签及资产标签接收的调制反向散射信号的估计参数确定资产标签的位置估计。参数可通过标量值或向量值表示，参数可包括例如：经调制的反向散射信号相对于阅读器轴线的到达角，和/或，从标志标签和/或资产标签到阅读器的范围(即，距离)。使用已知的标志标签位置以及估计参数可确定资产标签的位置估计。位置估计可以是相对位置、绝对位置，和/或包括标志标签的区域。
在一个示例中，在书架的每一端的标志标签可确定包括资产标签的区域。当资产标签附到书架上的某个项目例如书上时，可由此确定书在此区域，同样也在书架上。在这种配置中，也可通过处理从资产标签和标志标签接收的调制反向散射信号确定阅读器的相对位置。
参考图24，示出了使用标志标签和资产标签用于定位的可配置监视系统。本发明的定位系统包括使用来自资产标签及一个或多个标志标签的调制反向散射对资产进行定位的方法和系统。阅读器和位置模块可使用来自标志标签的调制反向散射信号以估计阅读器和资产标签的位置。资产可以是位置受关注的任何项目，且资产标签是与资产关联的标签，例如，通过将资产标签附到资产上。资产可以是非生命的物体例如书，或者人、动物和/或植物。
该方法及系统能够实现获知位置的存货清单，其中在关注的区域中确定带有标签的资产的估计位置。另外，在包括移动阅读器的实施例中，该方法和系统可在整个大区域内定位资产标签，并且可以例如获得整个大区域内的带有标签的资产的存货清单。
该系统包括阅读器和位置模块以及一个或多个标志标签，标志标签用于部分地基于一个或多个标志标签的每一个的之前位置信息为资产标签提供位置估计。可将每一个标志标签的位置储存在数据库中。可基于储存的标志标签确定资产标签的位置估计。一旦估计出资产标签的位置，资产标签可充当标志标签，并在本文中称为模拟标志标签。
位置模块使用从一个或多个标志标签及资产标签接收的调制反向散射信号的估计参数确定资产标签的位置估计。参数可通过标量值或向量值表示，参数可包括例如：调制反向散射信号相对于阅读器的轴的到达角，和/或，从标志标签和/或资产标签到阅读器的范围(即，距离)。使用已知的标志标签位置以及估计参数可确定资产标签的位置估计。位置估计可以是相对位置、绝对位置，和/或包括标志标签的区域。
在一个示例中，可在书架的每一端由标志标签确定包括资产标签的区域。当资产标签附到书架上的某个项目例如书上时，可由此确定书在此区域，同样也在书架上。在这种配置中，也可通过处理从资产标签和标志标签接收的调制反向散射信号确定阅读器的相对位置。
图24示出了使用标志标签和资产标签的可配置监视系统的定位系统。定位系统包括阅读器2110和位置模块2170。阅读器2110可生成由波束2150代表的发射电磁信号。视场(FOV)2160可代表用于接收从标志标签2120(或制造商节点2120)和/或资产标签2140(或资产节点2140)接收的调制反向散射信号的视场(可见区)。在图24中出于简洁以二维示出FOV2160，但其可以是三维的视场。区域2130可以是在标志标签2120A和标志标签2120B之间的区域，其在图24中出于简洁以二维示出。如在图24中所示，资产标签2140B落在区域2130内。在各种实施例中，区域2130还可以是三维的区域(未示出)。因此，可使用一个或多个标志标签2120限定具有二维和/或三维几何学的区域。
在各种实施例中，阅读器2110包括用于向标志标签2120和资产标签2140发射电磁信号的一个或多个天线(未示出)，以及包括用于从标志标签2120和资产标签2140接收调制反向散射信号的一个或多个天线。阅读器2110可以在下面的一种或多种模式中操作：(i)单天线发射，多天线接收；(ii)多天线发射，多天线接收；(iii)多天线发射，单天线接收。
标志标签2120和资产标签2140使用调制反向散射信号与阅读器节点2110通信。阅读器节点2110从标志标签2120和资产标签2140接收调制反向散射信号，并估计调制反向散射信号的参数。如在本文中使用的那样，从标志标签2120和资产标签2140接收的调制反向散射信号的估计参数包括从调制反向散射信号可确定和/或估计的任何可测量的量、特性或信息。
估计参数可包括但不限于：RFID前导序列、RFID净荷数据和/或附加信息、从标志标签2120和/或资产标签2140接收的调制反向散射信号的信号强度、从标志标签2120和/或资产标签2140接收的调制反向散射信号的到达角、对从标志标签2120和/或资产标签2140接收的调制反向散射信号的天线阵列响应、从标志标签2120和/或资产标签2140到阅读器2110的范围、调制反向散射信号从标志标签2120和/或资产标签2140到阅读器2110的行程时间。当阅读器2110随着时间对调制反向散射信号的参数进行估计时，位置模块2170可确定资产标签2140的运动方向和/或资产标签2140的速率。
可将标志标签2120的位置储存在位置模块2170可访问的数据库(未示出)中。标志标签2120的位置可包括在二维(x，y)坐标空间中的绝对位置或相对位置，或者在三维(x，y，z)坐标空间中的绝对位置或相对位置。
位置模块2170可通过使阅读器2110读取(例如，接收调制反向散射信号)阅读器2110的FOV2160中的一个或多个标志标签2120和资产标签2140而提供资产标签2140的位置估计2180。位置估计2180可以是资产标签2140的绝对或相对位置估计，可提供确定资产标签2140是包括在区域2130中，可提供资产标签2140的绝对或相对位置的概率性估计，和/或可提供资产标签2140是否包括在区域2130中的概率性估计。例如，当阅读器2110读取资产标签2140B时，位置模块2170可将资产标签2140B的位置与标志标签2120A和2120B的位置进行比较，并提供包括确定区域2130包括资产标签2140B的位置估计2180。
在各种实施例中，位置模块2170可在多个时刻和/或在多个时间段中提供位置估计2180。因此，位置模块2170可用于确定资产标签2140的运动方向和速率。这使得，例如，位于门口的阅读器2110能够确定资产标签2140是否出入关注的特定区域。
在各种实施例中，标志标签2120和/或资产标签2140可以是无源标签、半无源标签、有源标签或这些类型标签的组合。例如，一些标志标签2120可以是半无源的，以提供高空间分辨率的区域识别，而资产标签2140为了减少成本可以是无源标签。如果在阅读器2110与标志标签2120及资产标签之间的范围比无源标签所适合的范围大，则标志标签2120和资产标签2140都可以是半无源的。
一旦估计出资产标签2140的位置，资产标签2140可充当标志标签2120的角色，因此减小标志标签2120的密度。以这种方式使用的资产标签2140可称为模拟标志标签。因此可基于一个或多个模拟标志标签确定区域。
图25示出了在架子应用中的定位系统。标志标签2120A可设置在架子2210的一端，而标志标签2120B设置在架子2210的另一端。则区域2220可限定为架子上在两个标志标签2120A和2120B之间的区域。在此应用中，位置模块2170可提供位置估计2180，其包括资产标签2140是否在区域2220中。
图26示出了在卷帘门应用中的定位系统。在此应用中，可由标志标签2120A的辐射范围限定包括卷帘门2310的区域，而可由标志标签2120B的辐射范围限定包括卷帘门2320的另一个区域。尽管图26示出了包括两个卷帘门(卷帘门2310和卷帘门2320)的卷帘门应用，但是定位系统可与单个卷帘门(未示出)使用，或者与更多的卷帘门(未示出)使用。
阅读器2110可从穿过卷帘门2310的资产标签2140接收调制反向散射信号。可基于在标志标签2120A的辐射范围内的位置估计2180确定资产标签2140穿过卷帘门2310。
图27是在可配置监视系统中使用的示例性发射机波束成形系统的框图。发射机波束成形系统包括锁相环(PLL)2410、移相器2420、调制器2430、天线2440、时钟2450、发射波束成形模块2460、发射数据2470及标志标签反馈2480。每个天线2440可以是单个的天线，或者是天线元件。发射机波束成形使用两个或更多的天线2440以将发射的波束引向空间中的某个区域。在各种实施例中，阅读器2110(图24)包括发射机波束成形能力，该能力使得阅读器2110能够选择将其波束2150的能量指向哪里。
就通带信号的标准复基带表示而言，如果发射机波束成形系统具有N个天线元件，则来自第i(i＝1，...，N)个天线的发射信号ui(t)可由wis(t)给出，其中wi是作为第i个波束成形系数的复增益，s(t)是待发射信号(通常为复值)。在向量形式中，
u(t)＝(u1(t)，...，uN(t))T，
w＝(w1，...，wN)T，及
u(t)＝ws(t).
如果信号s(t)是窄带的(即，其带宽相对于信道的相关带宽较小)，则在这样的系统中，从第i个发射元件到标志标签2120和/或资产标签2140的信道增益可作为复标量hi建立模型。定义信道向量为：
h＝(h1，...，hN)T，
可对标志标签2120和/或资产标签2140接收的信号建模为：
y(t)＝hTws(t)+n(t)，
其中n(t)表示噪声。
因此，来自标志标签2120和/或资产标签2140的调制反向散射信号具有与(hTw)2成比例的功率。信道向量h取决于标志标签2120和/或资产标签2140相对于天线2440的位置。例如，当天线2440是元件由距离d间隔开的线性阵列时，对于与较宽面成θ角的标志标签2120和/或资产标签2140，信道向量由以下公式给出：
a(θ)＝(1，α，α2，...，αN-1)T，
其中α＝exp(j2πdsinθ/λ)，且λ表示载波波长。因此，来自标志标签2120和/或资产标签2140的调制反向散射信号的强度与标志标签2120和/或资产标签2140相对于阅读器2110的位置相关。
使用发射器波束成形，位置模块2170可如下所述从调制反向散射信号提供位置估计2180。可在整个区域对发射波束(例如波束2150)的主瓣进行扫描。通过使用天线2440的阵列对天线2440发射的无线射频(RF)信号的相对相位和振幅进行控制，波束2150是电可控的。可将随着扫描角而变的从标志标签2120接收的调制反向散射信号的强度提供给标志标签反馈2480及位置模块2170。使用该信息，可估计包括从标志标签2120接收的调制反向散射信号的到达角的位置估计2180。
例如，随着扫描角而变的调制反向散射信号强度的峰值可用于估计包括到达角的所接收的调制反向散射信号的参数。对于高空间分辨率的估计，假设wk是与第k(其中k＝1，...，K)个扫描相对应的发射波束成形系数的向量，且h(x)是从阅读器2110到标志标签2120和/或资产标签2140在相对于阅读器2110的位置x的信道向量。此处x可表示三维位置、二维位置，或者相对于阅读器2110的发射波束成形阵列的到达角和/或离开角。则关于K个扫描的接收功率的向量具有如下比例：
Q(x)＝((h(x)Tw1)2，...，(h(x)TwK)2).
接收功率P＝(P1，...，PK)的实际向量与Q(x)的比较可因此用于从x的一组可行值中估计出x。例如，考虑带有阵列响应a(θ)的阵列。为了在第k个扫描上朝向角度θk形成波束，波束成形系数设置为wk＝a*(θk)，所以(hTwk)2的峰值出现在h＝a(θk)。因此来自在角度θ的标志标签2120和/或资产标签2140的期望接收功率的向量可由以下公式给出：
Q(θ)＝((a(θ)Ha(θ1))2，...，(a(θ)Ha(θK))2).
接收功率P＝(P1，...，PK)的实际向量与Q(θ)的比较现在可用于估计θ。
将该技术推广到二维阵列可实现两个角度的估计。尽管可基于P与Q(θ)的形状比较进行角度估计，但是P的强度(接收信号的强度)可用于估计标志标签2120和/或资产标签2140相对于阅读器2110的范围。因此二维发射波束成形阵列可用在可配置监视系统中，通过与两个角度及范围的估计相结合估计标志标签2120和/或资产标签2140相对于阅读器2110的三维位置。
如果标志标签2120发射包括已知数据序列的调制反向散射信号，则与序列的相关性可用于提供对接收的调制反向散射信号的参数的估计。来自标志标签2120和/或资产标签2140的调制反向散射信号还已知作为上行链路。相关性可提供与hTw成比例的复基带信道增益的估计，且可用于适应发射波束成形系数w。例如，使采样y[l]与在上行链路上传输的第l个符号b[l]对应，则：
y[l]＝b[l]βhTw+N[l]，
其中N[l]表示噪声，且β是由于来自标志标签2120和/或资产标签2140的调制反向散射信号及到阅读器2110的传播而引起的从上行链路上看的全局复增益。则，相关性提供βhTw的估计，βhTw可用于调整w以使增益(hTw)2最大化。
由于阅读器2110是基于从上行链路信号提取的信息提取有关下行链路的信息并有可能使该提取信息适应下行链路，因此该技术是隐含的反馈机制。可替选地，如果上行链路上的数据解调足够可靠，则该技术可用于由阅读器2110进行面向决定的参数估计，以减少标志标签2120发送已知数据段的需求。因此，在这种面向决定的自适应中，符号b[l]可由它们的估计量代替。阅读器2110还可通过例如计算|y[l]|2的平均值来估计上行链路上的平均接收功率。所估计的参数可包括由标志标签2110发送给阅读器2110的直接反馈。直接反馈的示例是，当标志标签2120对关于其在调制回路信号中正发回的数据中的其接收信号的特定信息进行编码的情况。
阅读器2110还可使用发射机波束成形，以减小在传统的RFID系统和/或可位于相同区域中的其它发射机波束成形系统之间的干扰。使用标志标签2120，阅读器2110可使用发射机波束成形将发射的RF能量(例如波束2150)引向期望的区域并远离非期望的区域，使用标志标签反馈2480以控制发射波束成形模块2460。如本文所讨论的那样，来自标志标签2120的反馈可以是隐式的或显式的。因此，发射机波束成形和/或功率控制如本文所讨论的可以减小干扰，并因此适应距离较近的多RFID系统和/或多阅读器2110。
图28是示例性接收机波束成形系统的框图，该系统可包括两个或更多的可配置监视设备。接收机波束成形系统包括锁相环(PLL)2510、移相器2520、解调器2530、天线2540、时钟2550、接收波束成形模块2560及接收数据2570。每个天线2540可以是单个的天线，或者是天线元件。接收机波束成形可使用两个或更多的天线2540调谐阅读器2110到空间中的某区域(例如FOV2160)的敏感度。在各种实施例中，天线2540可与参考图27描述的天线2440相同。在各种实施例中，阅读器2110包括接收波束成形能力，该能力使得阅读器2110能够确定包括从标志标签2120和资产标签2140接收的调制反向散射信号的到达角的定位信息。
阅读器2110可包括应用在基带中的接收波束成形，如图28所示。使用接收机波束成形，可基于从标志标签2120和资产标签2140在天线2540接收的调制反向散射信号之间的关系对资产标签2140进行定位。接收波束成形模块2560可通过对天线2540接收的信号和已知的或测量的数据信号进行关联来估计与来自标志标签2120和资产标签2140的调制反向散射信号对应的接收阵列响应。
例如，考虑窄带信令(其信号带宽小于信道相关带宽)和具有M个天线的阅读器2110。使用复基带表示在M个天线的通带接收信号，第j(其中j＝1，...，M)个天线的接收信号可写为yj(t)＝hjv(t)+nj(t)，其中v(t)是由标签反向散射的信号，hj是从标签到第j个天线元件的复信道增益，及nj(t)是对第j个天线元件可见的噪声。使用向量表示法：
y(t)＝(y1(t)，...，yM(t))T，
h＝(h1，...，hM)T，
n(t)＝(n1(t)，...，nM(t))T，于是
y(t)＝hv(t)+n(t).
向量h可称为接收阵列响应，或者称为从标志标签2120和/或资产标签2140到阅读器2110的空间信道。
考虑前一表示的离散时间模式(可通过对连续时间向量信号y(t)进行滤波和采样获得)是有益的，如下：
y[l]＝hb[l]+n[l]，
其中b[l]可表示在上行链路上传输的第l个符号。接收机波束成形系统可形成向量接收信号与复值接收波束成形系数的相关性。因此，使w＝(w1，...，wM)T表示复值波束成形系数的向量，或者波束成形权重。则接收机波束成形系统可形成内积：
r(t)＝wHy(t)＝(wHh)v(t)+wHn(t).
对于离散时间模型，相应的内积可遵循模型：
r[l]＝wHy[l]＝(wHh)b[l]+wHn[l].
这种波束成形的实现与在图28所示基带中实现的相移对应，也与振幅缩放(未示出)对应。
在各种实施例中，根据本领域已知的波束成形技术，可使用对天线2540各个元件接收的调制反向散射信号进行相位调制而将接收波束成形应用在RF频带中。波束成形系数w可通过接收波束成形模块调整，从而跟踪关注的期望信号，该信号可能，例如，是由标签在上行链路上发送的已知符号。适应性权重的值提供关于接收阵列响应h的信息。可替选地，接收波束成形模块可直接从y(t)估计接收阵列响应h，例如，通过将其与一组已知的或估计的符号相关。其它关注的量是空间协方差矩阵C：
C＝E[y(t)yH(t)]，
可估计该该矩阵，例如，通过对外积y[l]yH[l]求和或求平均。
根据本领域已知的技术，则位置模块2170可使用与标志标签2120和/或资产标签2140对应的接收阵列响应，从而为资产标签2140提供位置估计2180。位置模块2170还可使用第二顺序统计，例如空间协方差矩阵C。在典型的RFID协议中，由常规RFID标签调制的数据包括已知的前导序列，该前导序列后面是净荷，该净荷可包括标签标识符和/或附加信息。在各种实施例中，标志标签2120和/或资产标签2140可使用已知的前导序列来估计接收阵列响应。RFID协议除了提供前导序列，还可通过直接配置净荷以容纳包括已知数据段的附加信息的方式提供可改进接收阵列响应估计的更大训练序列。例如，对于离散时间模型：
y[l]＝hb[l]+n[l]，
可使用相关性估计接收阵列响应h，其中符号b[l]的序列是已知的，如本文讨论的，由于符号b[l]的序列是已知前导序列或训练序列的一部分而是先验的。
使用根据本领域已知技术的训练与面向决定的自适应的结合，接收波束成形模块2560可将接收自天线2540的信号相结合。例如，接收波束成形模块2560可包括本领域已知的基于线性最小均方误差(MMSE)准则的适应性算法。例如，对于离散时间模型：
r[l]＝wHy[l]＝(wHh)b[l]+wHn[l]，
接收波束成形系数w可适应为最小化均方误差E[|wHy[l]-b[l]|2]。这可通过本领域已知的算法实现，这些算法包括：最小均方误差(LMS)、递归最小二次方算法(RLS)或块最小平方(BLS)，和/或其各种变型。如果标志标签2120和/或资产标签2140与阅读器通信，并且噪声是白噪声，则MMSE波束成形系数是h的纯量倍数。因此，w的适应性提供了关于接收阵列响应h的信息。可将如此确定的波束成形系数w提供给位置模块2170。位置模块还可提供任何附加信息，例如空间协方差矩阵C。
在各种实施例中，阅读器2110可执行数据解调，而无需使用诸如在图28中示出的接收机波束成形系统。在这些实施例中，可对天线阵列中的各个天线单独实现解调。可如下执行数据解调：首先使用一个或多个天线；然后根据不同天线元件的接收信号估计接收阵列响应，从而作出决定。例如，对于离散时间模型：
y[l]＝hb[l]+n[l]，
对h的面向决定的估计可使用相关性估计接收阵列响应h，其中从解调器获得符号b[l]的估计。
如本文描述的，可通过各种方法估计接收机阵列响应h，这些方法包括通过计算向量接收调制反向散射信号与已知或估计信号的相关性的直接估计，及通过调整接收波束成形权重w的间接估计。由于接收阵列响应h取决于标志标签2120和/或资产标签2140相对于接收天线阵列中的天线2540的位置，位置模块2170可使用接收阵列响应的估计以提供标志标签2120和/或资产标签2140相对于阅读器2110的位置估计2180。
例如，当天线2540是元件间隔d的线性阵列时，对于与较宽面成θ角的标志标签2120和/或资产标签2140，信道向量由以下公式给出：
a(θ)＝(1，α，α2，...，αN-1)T，
其中α＝exp(j2πdsinθ/λ)，且λ表示载波波长。对于在天线2540与标志标签2120和/或资产标签2140之间的瞄准线(LOS)链路，可通过使θ的函数|aH(θ)h|在其允许范围内最大化，而估计出标志标签2120和/或资产标签2140相对于天线2540的当前位置所在的方向。对于天线2540是二维天线阵列的实施例，可估计两个角度。另外，接收信号强度可用于估计范围，该范围则可实现三维定位。还可使用用于估计范围的本领域已知的其它技术，例如使用调频连续波(FMCW)的波形。
一旦通过位置模块2170确定出标志标签2102和/或资产标签2140相对于阅读器2110的位置，对这些位置的比较可用于确定资产标签2140相对于标志标签2120的位置估计2180。因此，如果标志标签2120的绝对位置已知，则可确定资产标签2140的绝对位置。可替选地，位置模块2170可比较位置相关参数(例如，发射或接收波束形成系数，或者接收阵列响应的估计)，从而提供资产标签2140相对于标志标签2120的位置估计2180。这样的位置估计2180可量化到一个区域，如本文描述的，而不是在二维或三维坐标系统中的直接估计。如参考图24、图25、图26讨论的，区域可限定为在一个或多个标志标签2120周围的区域，而无需已知标志标签的绝对坐标。
如果参考图27描述的天线2440与参考图28描述的天线2540是相同的天线阵列，则由接收波束成形模块2560确定的波束成形系数可用于发射波束成形模块2460的发射，因此将波束2150更加精准地引向标志标签2120和/或资产标签2140的区域。可替选地，为了减少来自标志标签2120的波束在特定区域内干扰，发射波束成形模块2460可通过调整发射波束成形系数与接收波束成形系数成近似直角，而在特定标志标签2120的方向合成无效波束。
包括发射机波束成形和/或接收机波束成形的阅读器2110通过使用本领域已知的空分复用接入(SDMA)方法可提供改良的性能。例如，阅读器2110可将其在波束2150中的发射能量引向小的区域，因此减少由波束2150照射的标志标签2120的数量。在各种实施例中，使用SDMA可简化分区任务。对于包括接收波束成形的阅读器2110，多用户识别技术及算法(例如MUSIC)可用于基于多标志标签2120的接收阵列响应的差异对来自它们的同步响应成功解码。进一步，如果标志标签2120净荷包括以直接序列展频(DSSS)形式编码的数据，则通过采用本领域已知的码分多址(CDMA)技术可同时读出多标签，从而对阅读器2110接收的多响应成功解码。在具有接收机波束成形能力的阅读器2110中，该CDMA技术可与SDMA结合使用。
阅读器2110还可用于确定范围估计。由于来自标志标签2120和资产标签2140的调制反向散射信号是电反射给阅读器2110的，用于阅读器2110的几何结构类似于雷达和/或声纳。因此，根据本领域已知的方法，雷达和/或声纳技术可用于估计范围信息。例如，阅读器2110可发射包括FMCW波形而非CM基调的波束2150。可处理从标志标签2120和/或资产标签2140的返回，以检测在发射FMCW波形和接收FMCW波形之间的差异，从而估计范围，如可在FMCW雷达中所作的那样。阅读器2110可用于使用从标志标签2120和/或资产标签2140接收的调制反向散射信号的强度确定范围信息。
图29示出了在多路环境中的定位系统。阅读器2110和位置模块2170可将标志标签2120和/或资产标签2140定位于反射或散射物体的多路元件的面前。一种这样的反射或散射物体是地表面。如图29中所示，多路环境可包括在位置(x，y，z)的阅读器2110、地面2630、在位置(xt，yt，zt)的标志标签2120。阅读器标签2110接收来自标志标签2120的直接反向散射2610以及接收地面反射2620。
在没有地面反射2620的简单的瞄准线环境中，标志标签2120和/或资产标签2140的最大概似法(ML)估计与使接收阵列响应与阵列副本的相关性最大化相对应。然而，对于多路环境，ML估计取决于几何结构。在一个示例中，主要的多路元件可在由地面2630反射的地面反射2620上。在阅读器2110与标志标签2120和/或资产标签2140之间的其它反射或散射物体还可产生多路元件。
与图29中所示的多路环境相对应的复基带接收阵列响应可由以下建模：
h＝α1a1(xt，yt，zt)+α2a2(xt，yt，zt)+N
其中a1是与直接反向散射2610(LOS路径)对应的阵列响应，a2是与来自地面反射2620的路径对应的阵列响应，α1，α2是与这些路径对应的复增益并取决于传播环境，且可以是未知的，N是噪声。上面的接收阵列响应h可表示接收阵列响应的估计，是使用本文讨论的技术之一获取的，且噪声N可解释为估计噪声，其典型是适当近似的白噪声和高斯噪声。
对这些复增益建模的一种方式是，通过执行以下最小化，获取复增益的联合ML估计以及标志标签2120的位置(xt，yt，zt)。
min α 1 , α 2 min ( x t , y t , z t ) ( y - α 1 a 1 ( x t , y t , z t ) + α 2 a 2 ( x t , y t , z t ) ) H ( y - α 1 a 1 ( x t , y t , z t ) + α 2 a 2 ( x t , y t , z t ) )
其中H是共轭转置，且当噪声N是加性白高斯噪声时该最小化是最优的。
本领域已知的一种解决方案是，选择标志标签2120的位置(xt，yt，zt)，该位置使得与由a1(xt，yt，zt)和a2(xt，yt，zt)横跨的子空间成直角的发射y最小化。可进一步基于附加信息(例如，范围估计，或者从标志标签2120的位置估计获得的有关阅读器2110的距离的先前信息)约束对位置(xt，yt，zt)最佳估计的研究。
本领域已知的其它解决方案使用诸如MUSIC或ESPRIT算法基于空间相关矩阵找到主要多路元件。通常，可使用考虑了多路环境模型的标准ML或贝叶斯定理(Bayesian)技术实现为特定接收阵列响应找到适于标志标签2120的最合适位置。
对于高散射环境，其中多径不足够稀少以至于不能按照本文描述的方式建模，可能不能按照本文描述的方式为接收阵列响应对标志标签2120位置的依赖性正确建模。然而，接收阵列响应仍随着标志标签2120的位置平稳地变化。因此，如果足够密集地设置一个或多个标志标签2120，则对资产标签2140的阵列响应与对标志标签2120的阵列响应的比较(例如，通过计算估计参数之间的归一化相关性)可用于估计资产标签2140(图24)的位置。如果ha和hb是对标签a和b的估计接收阵列响应，则归一化相关性可定义为：
| h a H h b | ( h a H h a ) ( h b H h b ) .
例如，如果接收阵列响应与对在架子2210(图25)上的标志标签2120的接收阵列响应高度相关(如通过集群算法确定的)，则可估计资产标签在架子2210上。
图30示出了在二维移动阅读器配置中的定位系统。在各种实施例中，阅读器2701可以是移动的，即阅读器2701可以从第一位置移动到第二位置(表示为阅读器2702)。移动阅读器配置可用于得到资产标签2140在整个店铺中的存货清单。
在移动配置中，阅读器2110可使用阅读器2701从多个标志标签2120及资产标签2140接收调制反向散射信号，其中阅读器2701是阅读器2110在第一位置的具体形式。然后，阅读器2702可从多个标志标签2120及资产标签2140接收调制反向散射信号，其中阅读器2702是阅读器2110在第二位置的具体形式。
如在图30中示出的，角度2710可定义为在标志标签2120A和阅读器2701轴之间的角度。同样地，角度2720可定义为在资产标签2140和阅读器2701的轴之间的角度，以及，角度2730可定义为在标志标签2120B和阅读器2701的轴之间的角度。范围2715定义为在标志标签2120A和阅读器2701之间的距离。同样地，范围2725定义为在资产标签2140和阅读器2701之间的距离，以及，范围2735定义为在标志标签2120B和阅读器2701之间的距离。
类似地，角度2740和2760可定义为分别从标志标签2120A和2120B到阅读器2702的轴。同样地，范围2745和2765可定义为分别从标志标签2120A和2120B到阅读器2702。范围2755可定义为从资产标签2140到阅读器2702的距离。
在一个实施例中，从标志标签2120A和2120B接收的调制反向散射信号的估计参数包括角度2710和2730(相对于阅读器2701的轴)及角度2740和2760(相对于阅读器2702的轴)。在该实施例中，从资产标签2140接收的调制反向散射信号的估计参数包括角度2720和2750。
由于标志标签2120A和2120B的位置已知，通过首先估计阅读器2701和阅读器2702的位置，位置模块2710使用标志标签2120A和2120B的位置、角度2710、2720、2730、2740、2750、2760及几何结构可提供资产标签2140的位置估计2180。阅读器2701的位置可使用标志标签2120A和2120B的位置、角度2710和2730及简单的几何计算进行估计。阅读器2702的位置可类似地估计。
位置模块2170可如下提供资产标签2140的位置估计2180：使(x1，y1)表示标志标签2120A的位置，(x2，y2)表示标志标签2120B的位置，θ1表示角度2730，以及θ2表示角度2710。则，可通过求解下面的等式估计阅读器2701的位置(a1，b1)：
y 1 - b 1 a 1 - x 1 = tan θ 1 , y 2 - b 1 x 2 - a 1 = tan θ 2 .
位置模块2170可使用标志标签2120A和2120B的位置、角度2740、2760及类似的几何计算估计阅读器2702的位置。
随后，可使用阅读器2701、2702的位置估计、角度2720、2750及类似的几何计算估计资产标签2140的位置。尽管图30为了简洁以二维示出，还可使用推广至三维的类似的几何计算在三维中对资产标签2140、阅读器2701及2702的位置进行估计。
在各种实施例中，从标志标签2120A和2120B接收的调制反向散射信号的估计参数包括范围2715和2735(到阅读器2701)及范围2745和2765(到阅读器2702)。在这些实施例中，从资产标签2140接收的调制反向散射信号的估计参数包括范围2725和2755。
由于标志标签2120A和2120B的位置已知，位置模块2170可使用例如标志标签2120A和2120B的位置、范围2715、2725、2735、2745、2755、2765及几何学提供对资产标签2140的位置估计2180。通过首先估计阅读器2701和2702的位置，可估计出资产标签2140的位置。可使用标志标签2120A和21020B的位置、范围2715和2735及几何计算估计阅读器2701的位置。可类似地估计阅读器2702的位置。
位置模块2170可如下估计资产标签2140的位置：使(x1，y1)表示标志标签2120A的位置，(x2，y2)表示标志标签2120B的位置，r1表示范围2715，r2表示范围2735。则，可通过求解以下等式估计阅读器2701的位置(a1，b1)：
( a 1 - x 1 ) 2 + ( b 1 - y 1 ) 2 = r 1 2 , ( a 1 - x 2 ) 2 + ( b 1 - y 2 ) 2 = r 2 2 .
对应于以标志标签2120A和2120B为中心的半径r1和r2的圆的两个交叉点，分别存在两个可能的解。(如果圆不交叉，则前述等式没有解)。确定对应于阅读器2701的位置的解可基于：例如，通过获知阅读器2110在标志标签2120A和2120B的哪一侧上。
位置模块可使用标志标签2120A和2120B的位置、范围2745和2765及类似的几何计算估计阅读器2702的位置。随后，可使用阅读器2701和2702的位置估计、范围2725和2755及类似的几何计算估计资产标签2140的位置估计2180。还可使用几何学在三维中估计资产标签2140、阅读器2701和2702的位置。
在各种实施例中，从标志标签2120和/或资产标签2140接收的调制反向散射信号的估计参数是接收阵列响应。在多路传播环境中，位置模块2170可使用接收阵列响应并可使用多路环境的先前信息或模型提供标志标签2120和/或资产标签2140的位置估计2180。例如，如果多路环境主要包括瞄准线路径和地面反射，如图29中所示的，则可使用ML或Bayesian方式通过考虑与每个路径关联的复增益对阅读器2110(例如，阅读器2701和阅读器2702)及资产标签2140的位置进行估计。
参考图31A，示出了可配置监视设备系统3000。根据本发明的系统及方法实施例，可配置监视设备系统3000适于标签通信系统(包括具有可配置监视设备的标签通信系统)中的器件的波束成形及定位。可配置监视设备系统3000可包括可配置监视设备3002、3004。可配置监视设备3002、3004可配置作为信标3002、3004，每个信标具有多个信号范围。另外，可配置监视设备系统3000可包括配置作为任何其它类型的节点的任何数量的可配置监视设备。例如，可在可配置监视设备系统3000内配置六个可配置监视设备作为标签3012a-f。尽管在二维中示出了可配置监视设备系统3000，但是可理解它可扩展至三维。
当标签3012a-f处于信标3002、3004的信号可达的区域内时，它们可以以传统的方式(例如通过反向散射)响应信标信号。可将标签3012a-f对来自可配置监视设备3002、3004的信标信号的响应报告给信息收集节点。例如，它们可报告给监视终端62，如之前关于图1中的监视系统60描述的，通过网关节点64进行报告。可将标签3012a-f对信标信号的响应通过标签68a-i的网络方式、通过通信路由或标签定位节点66的方式、直接报告给阅读器模块(仍如图1中所示的)或者通过其它方法报告给信息收集节点。
在示例性情况下，每个信标3002、3004可具有两个信号范围，即，弱而短的范围以及强而长的范围。在图31A中示出了来自信标3002的弱信号的辐射范围3006及来自信标3004的强信号的辐射范围3008。如所示，标签3012a、3012e、3012f不在来自信标3002的弱信号的范围内。因此，标签3012a、3012e、3012f不响应来自信标3002的信号，并且监视系统的监视终端62可根据缺少这样的响应确定：带有标签3012a、3012e、3012f的项目不包含在信标3004的辐射范围3006内。
另外，如在图31A中所示，标签3012b、3012c、3012d在信标3002的辐射范围3006内，并且它们响应来自信标3002的信号。因此，在监视系统60内的监视终端62可基于它从可配置监视设备系统3000中的信标3002发射的信号接收的信息确定：具有标签3012b、3012c、3012d的项目在信标3002的辐射范围3006内。
因此，监视终端62使用由信标3002提供的信号可获得关于带有标签3012a-f的项目的有用定位信息。然而，基于标签是否响应来自信标3002的信号的信息，仅仅可能确定标签3012a-f是否在辐射范围3006内或在辐射范围3006外。不可能确定它们位于辐射范围3006内的哪个位置或者辐射范围3006外的哪个位置。
以相同的方式，监视终端62可确定标签3012a、3012b、3012f不在信标3004的辐射范围3008内，并且标签3012c、3012d、3012e在辐射范围3008内。然而，单独基于该信息仅可能确定标签3012a-f是否在辐射范围3008内或者在辐射范围3008外。不可能基于该信息确定它们位于辐射范围3008内的哪个位置或者辐射范围3008外的哪个位置。
通过对来自两个信标3002、3004的数据执行逻辑或算法操作，可对标签3012a-f的某些标签执行附加定位。例如，由于标签3012c、3012d在辐射范围3006和辐射范围3008二者内，可确定他们在区域3010的某个位置，即信标3002和信标3004彼此交叠的地方。为了以这种方式进一步对本发明的可配置监视设备进行定位，可提供任何数量的附加信标。而且，信标3002、3004可理解为能够在期望功率级及在期望时间发射无线射频信号的任何可配置监视设备或者其它标签通信器件。
由于信标循环通过它们的多功率级，可确定在各个信标的各个范围内有哪些标签3012a-f。例如，标签3012a-f可位于来自信标的强信号的辐射范围内，但却不在来自相同信标的弱信号的辐射范围内。在这些情况下，标签3012a-f可定位到二维情况下的信标周围的环形区域内。可对所有使用前述技术获得的范围信息执行逻辑或算法操作。
另外，如前描述的，通过本发明的可配置监视设备形成的网络系统的各种节点可彼此直接通信。例如，标签3012a、3012b足够靠近以彼此通信，如箭头3014所示。因此，使用标签到标签的通信，标签3012a可通过其能够从标签3012b接收信息的网络方式进行通信，或者，标签3012b可通过其能够从标签3012a接收信息的网络方式进行通信，或者它们二者。可替选地，标签3012a、3012b可以以不同的方式传达该信息。由于标签3012a、3012b可彼此通信，因此它们能够向监视终端62提供它们位于彼此范围内的信息。
可对关于通信(例如在网络系统的标签3012a和标签3012b之间的通信)的信息执行逻辑或算法操作，及连同对标签3012a-f是否在信标3002、3004的各种信号范围内的信息执行逻辑或算法操作。这些操作可允许作出以下确定：例如，标签3012a在信标3002的辐射范围3006外但是在标签3012b的范围内，因此为标签3012a、3012b提供了一些进一步定位信息。可将标签3012a、3012b在彼此范围内的信息通过标签68a-i的网络方式、通信节点或标签定位节点66的方式、直接报告给阅读器模块或者通过任何其它方法报告给信息收集节点(例如监视终端62)。
参考图31B-C，示出了分别以二维及三维表示的可配置监视设备系统3050。可配置监视设备系统3050适于根据本发明的系统及方法实施例的可配置监视设备的波束成形及定位。可配置监视设备系统3050可包括可配置监视系统3000的元件，此外增加了可配置器件3052。在本发明的优选实施例中，可配置监视设备3052可包括并置的阅读器模块及具有任何数量的波束成形器节点以提供阅读器/波束成形器3052。因此，可对阅读器/波束成形器3052内提供的波束成形器模块内的任何数量的信号及任何数量的阵列元件执行功率、相位及调制数据的计算。在另一个优选实施例中，可以以单独器件的形式提供阅读器及波束成形器模块。
使用本发明的波束成形技术，在阅读器/波束成形器3052内的波束成形器模块可生成无线射频识别信号3054，如之前关于图14中的无线射频识别信号1160描述的。无线射频识别信号3054可用于为定位标签3012a-f提供进一步的定位信息。使用无线射频识别信号3054获得的进一步定位信息(例如到达角信息、行程时间信息及相位信息等)可与通过可配置监视系统3000获得的定位信息结合，从而进一步定位标签1012a-f。例如，无线射频识别信号3054可用于缩小从区域3010中的任何地方到区域3056的标签3012d的位置。因此可理解，当以这种方式定位标签(例如标签3012d)时，用于对其定位的范围信息及角度信息可通过来自至少两个不同电磁信号源的反向散射信号表示，在此情况下电磁信号源是信标3002、3004及阅读器/波束成形器3052。
而且，可对由可配置监视设备系统3000、3050、3080(下面将描述)获得的信息或信息集合执行逻辑或算法操作，从而进一步定位可配置监视设备。例如，可将到达角信息或相位角信息与关于在标签和一个或多个信标或阅读器之间的距离的距离信息进行逻辑或算术结合。可将关于标志标签和/或资产标签的到达角信息或相位角信息与关于在网络中的两个或更多的通信可配置监视设备之间的距离的距离信息相结合。功率信息可与距离信息相结合，等等。可通过网络或任何其它方式将距离信息传达给信息收集节点。
如之前描述的，在阅读器/波束成形器3052内的波束成形器模块可从阅读器模块接收用于控制波束成形操作的控制无线射频信息。可将在可配置监视设备系统3050内被选的可配置监视设备3012a-f配置作为校准模块或校准节点，用于对阅读器/波束成形器3052的波束成形器进行校准。来自阅读器模块的控制无线射频信息可因此基于从校准模块及阅读器模块的询问区内的标签接收的校准数据无线射频信息。
在各种实施例中，阅读器模块可经由波束成形控制无线射频连接、硬线连接或它们二者与阅读器/波束成形器3052内的波束成形模块通信。可配置监视设备3012a-f(配置作为询问区内的校准模块)可对经由无线射频识别信号来自波束成形模块的净值接收信号进行测量，并与阅读器模块通信以报告对接收信号的测量。
控制反馈控制回路因此形成为包括：一个或多个校准模块、阅读器模块及在阅读器/波束成形器3052内的波束成形模块。控制反馈回路用于调整来自波束成形模块的无线射频识别信号的功率和相位，从而增加在校准节点接收的无线射频识别信号的强度和/或信噪比。
如之前关于波束成形系统1200描述的，可配置监视设备系统3050可包括阅读器节点及多个波束成形器节点。还包括与这多个波束成形器节点对应的多个波束成形控制信道天线及RFID信道天线。还可包括用于多个波束成形节点的波束成形控制硬线连接及波束成形控制无线射频连接。还可包括一个或多个校准节点、位于询问区内的一个或多个RFID标签、校准数据无线射频连接、无线射频识别数据及无线射频识别信号。阅读器节点可使用常规RFID阅读器的任何标准读/写协议(例如，控制定时确收、重传、多路访问仲裁)。
校准节点可直接或通过阅读器节点执行无线射频识别信号(例如净值接收功率或信噪比，及关于返回给波束成形节点的该信息的延迟反馈)的测量。波束成形节点采用波束成形器反馈控制回路以适应无线射频识别信号的相位和/或发射功率，从而最小化由校准节点接收的功率或信噪比，并因此最小化由询问区中的任何RFID标签电路接收的功率或信噪比。
在各种实施例中，波束成形反馈系统可使用任何多种反馈控制回路迭代算法。反馈控制回路算法最大化在校准节点的净值接收信号的质量，其可通过净值接收功率或信噪比确定。反馈控制回路可提供在校准节点的平均接收功率的直接估计，和/或对接收信号的功率和相位演变二者的估计。可替选地，反馈控制回路可提供与波束成形节点采用的不同相位设置对应的接收功率的差异的估计。可采用反馈控制回路适应集中式天线阵列。
在这种集中式设置中使用的任何算法也可应用在分布式设置中，只要第i个阵列元件的波束成形权重wi取决于其之前值及反馈即可。在这种情况下，第i个波束成形节点变得与集中式适应性天线阵列中的第i个阵列元件相当。例如，可应用之前描述的Mudumbai等算法，其中第i个波束成形节点的波束成形权重wi＝ejΦ在其相位的随机干扰之后被迭代计算。可对在这些情况下由控制反馈回路报告给阅读器节点的接收功率P进行计算和优化。
参考图31D，示出了可配置监视设备系统3080。可配置监视设备系统3080适于可配置监视设备的波束成形及定位，根据本发明系统及方法的优选实施例可将可配置监视设备配置为标志标签3082a、3082b及资产标签(例如资产标签3084)。
可配置监视设备系统3080的阅读器3052可生成由波束3054表示的电磁信号。阅读器3052的FOV3088可表示用于接收从标志标签3082a、3082b和/或资产标签3084接收的调制反向散射信号的视场。在图31D中为了简洁以二维示出FOV3088，但其可扩展到三维视场中。在标志标签3082a和标志标签3082b之间可限定区域3086，如在图31D中为了简洁以二维示出的。资产标签3084落在区域3086内。在各种实施例中，区域3086还可以是三维区域(未示出)。因此，可使用一个或多个标志标签3082a、3082b限定具有二维和/或三维几何学的区域，用于定位资产标签(例如资产标签3084)。
在各种实施例中，阅读器3052包括一个或多个天线(未示出)，用于向标志标签3082a、3082b及资产标签3084发射电磁信号。另外，阅读器3052可包括一个或多个天线或虚拟天线，用于从标志标签3082a、3082b及资产标签3084接收调制反向散射信号。阅读器3052可在一个或多个如下模式中操作：(i)单天线发射，多天线接收；(ii)多天线发射，多天线接收；和/或(iii)多天线发射，单天线接收。
标志标签3082a、3082b及资产标签3084可使用调制反向散射信号与阅读器3052通信。阅读器3052从标志标签3082a、3082b及资产标签3084接收调制反向散射信号，并估计调制反向散射信号的参数。从标志标签3082a、3082b及资产标签3084接收的调制反向散射信号的估计参数可包括如之前描述的可由调制反向散射信号确定和/或估计的任何可测量的量、特性或信息。标志标签3082a、3082b的位置可包括在二维(x，y)坐标空间中的绝对位置或相对位置，或者在三维(x，y，z)坐标空间中的绝对位置或相对位置。
通过使阅读器3052读取阅读器3052的FOV3088中的一个或多个标志标签3082a、3082b及资产标签3084(例如，从其接收调制反向散射信号)，位置模块3090可提供资产标签3084的位置估计3095。位置估计3095可以是资产标签3084a、3084b的绝对或相对位置估计。可提供确定资产标签3084是包括在区域3086中。还可提供资产标签3084的绝对或相对位置的概率性估计，和/或可提供资产标签3084是否包括在区域3086中的概率性估计。例如，当阅读器3052读取资产标签3084时，位置模块3090可将资产标签3084的位置与标志标签3082a、3082b的位置进行比较，并提供位置估计3095，该位置估计3095包括确定区域3086包括资产标签3084。而且，以这种方式获得的位置信息可与如前所述的根据各种可配置监视设备对信标3002、3004的信标信号的响应及网络的节点之间的通信获得的位置信息进行逻辑结合。
可将标志标签3082a设置在架子的一端，并将标志标签3082b设置在架子的另一端。可将在架子上的两个架子标志标签3082a、3082b之间的区域限定为一个区域。在这种应用中，位置模块3090可提供包括资产标签3084是否在架子上的位置估计3095。在另一个应用中，可通过位于卷帘门的标志标签的辐射范围限定包括卷帘门的区域。阅读器3052则可从穿过卷帘门的资产标签3084接收调制反向散射信号。可基于资产标签3084是在标志标签3082a、3082b的辐射范围内的位置估计3095确定资产标签3084穿过卷帘门。
阅读器/波束成形器3052内的发射机波束成形系统包括锁相环、移相器、调制器、天线、时钟、发射波束成形模块、发射数据及标志标签反馈。在另一个实施例(未示出)中，可将波束成形器提供为单独的器件而非并置的。各个天线可以是单个的天线，或者是天线元件。发射机波束成形使用两个或更多天线以将发射波束引向空间中的某个区域。在本发明的各种实施例中，系统可包括使阅读器能够选择将其波束能量引向哪里的能力。
对于N个天线元件，来自第i(i＝1，...，N)个天线的发射信号ui(t)可通过wis(t)给出，其中wi是表示第i个波束成形系数的复增益，且s(t)是待发射的信号(通常是复值)。在向量形式中，
u(t)＝(u1(t)，...，uN(t))T，
w＝(w1，...，wN)T，以及
u(t)＝ws(t)
如果信号s(t)是窄带的，则从第i个发射元件到标签的信道增益可建模为hi。定义信道向量为：
h＝(h1，...，hN)T，
标签的接收信号可建模为：
y(t)＝hTws(t)+n(t)，
其中n(t)表示噪声。
来自标签的调制反向散射信号因此具有与(hTw)2成比例的功率。信道向量h取决于标签相对于天线的位置。如果天线是间隔d的线性阵列，则对于与较宽面成θ角的标签的信道向量是：
a(θ)＝(1，α，α2，...，αN-1)T，
其中α＝exp(j2πdsinθ/λ)，且λ是载波波长。来自标签的信号的强度与标签相对于阅读器的位置相关。
可如下获得位置估计3095。可通过一个区域对发射波束的主瓣进行扫描。通过使用天线的阵列控制天线发射的信号的相对相位及振幅，波束是电可控的，。可将随着扫描角而变的来自标志标签3082a、3082b的信号的强度提供给标志标签反馈模块及位置模块3090。使用包括从标志标签3082a、3082b接收的调制反向散射信号的到达角的该信息，可估计出位置估计3095。因此，将可配置监视设备系统3080配置为包括阅读器/波束成形器，其可使用信息(例如角度及相位信息)以确定标签(例如资产标签3084)是否位于标志标签之间的区域中。可将该信息与按照之前描述的根据各种可配置监视设备对信标3002、3004的信标信号的响应获得的位置信息相结合，从而进一步定位标签。
参考图32，示出了与上述系统3050类似的以二维表示的可配置监视设备系统4000。无线射频识别信号3054可用于结合第二无线射频识别信号3055，以提供用于定位标签3012c的向量信息4010。该进一步的向量信息4010可通过以下方式获得：比较无线射频识别信号3054和3055属性(例如，到达角信息、行程时间信息、相位信息等)以计算在时间T1和T2之间的标签3012c的移动速率和/或方向，其中T1是阅读器/波束成形器3052接收到对无线射频识别信号3054的响应的时刻，T2是阅读器3052接收到无线射频信号3055的时刻。
可以以各种方式使用向量信息4010，以推断标签3012c或多或少可能的进一步位置。例如，可以先验地或者通过实际商店操作、购物及偷窃事件的经验观察，设想关于标签运动的规则。这类规则可取决于标签3012c所处的环境。例如，可推断沿着购物通道慢慢移动的标签是由购物者移动的，因而很可能继续慢慢移动并最后被带到商店的销售点(例如收款台位置)。类似地，在开放的商店地面上，可推测运动中的标签有50％的可能性继续在所观察到的运动方向继续前进，有25％的可能性向左转，并有25％的可能性向右转。
参考图32，示出了在获得向量信息4010之后的T3时刻标签3012c的三个可能位置。出于说明的目的，将系统配置为在T2时刻观察时标签3012c继续移动的可能性是50％，因此现在处于区域4011中。有25％的可能性向左转且现在处于区域4012中，并且有25％的可能性向右转且处在区域4013中。
如果系统接下来在标签3012c处于信标3004的范围内的T3时刻接收到信息，则可推断标签3012c的位置最有可能在区域4012内。可将之前位置信息、之前向量信息及关于标签的可能运动的规则相结合而得出这个推论。在得出这个推论之前，无需从阅读器/波束成形器3052或其它系统进行另外的读取。
本文讨论的实施例是对本发明的示例性说明。尽管参考图例对这些实施例进行了描述，但是本领域技术人员可容易地对描述的特定元素或方法进行各种变形或调整。贯穿本发明已给出改进现有技术的启示，所有依赖本发明的这样的变型、调整或变化都应理解为落在本发明的精神及范围内。因此，本文的说明及附图不应理解为对本发明的限定，而本发明应理解为并不仅限于所示的实施例。

Claims (19)

1.一种在标签通信系统中的方法，包括：
提供多个标签；
确定表示所述多个标签中的两个标签之间的距离的范围信息，所述范围信息根据所述两个标签之间的标签对标签通信来确定；
估计表示所述多个标签的标志标签和所述多个标签的资产标签的反向散射信号的参数信息；以及
根据所述范围信息和所述参数信息来定位所述多个标签中的一个标签，以提供经定位的标签；
其中，所述标签通信系统中的所述多个标签的每个标签构造为与所述标签通信系统中的所述多个标签的每个其他标签进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括根据信标信号确定所述范围信息。
3.根据权利要求2所述的方法，包括多个信标信号，该方法还包括根据所述多个信标信号中的至少两个信标信号确定所述范围信息。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括对所述至少两个信标信号的范围信息执行逻辑运算。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，另一信标信号具有多个信号范围，该方法还包括根据所述多个信号范围确定所述范围信息。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括对所述多个信号范围的范围信息执行逻辑运算。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数信息包括天线阵列响应信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数信息包括角度信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数信息包括传输时间、信号强度、或信噪比信息。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用发送波束成形阵列来跨区扫描电磁信号，该区包括所述经定位的标签。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括使用具有多个天线的接收波束成形阵列来进行扫描，所述多个天线被配置为从所述经定位的标签接收经调制的反向散射信号。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述经定位的标签与所述波束成形阵列中的至少一个包括可配置监视设备。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，由来自两个不同电磁信号源的反向散射信号来表示所述范围信息和所述参数信息。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述标签通信系统包括信息收集节点的情况下，该方法还包括将所述范围信息传送至所述信息收集节点。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括经由网关节点将所述范围信息传送至所述信息收集节点。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个标签是以网状网进行布置的，并且其中所述范围信息经由所述网状网被传送至所述信息收集节点。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括经由网络行为节点将所述范围信息传送至信息收集节点。
18.根据权利要求2所述的方法，其中，由被配置为信标的可配置监视设备提供所述信标信号。
19.根据权利要求1所述的方法，还包括使用被配置为波束成形反馈回路中的校准节点的可配置监视设备来进行估计。
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