CN104106076A - 用于超声数据传输和定位的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种将数据从超声标签发送至超声读取器的方法和装置。该方法包括：产生和发送超声压力波；在第一超声转发器接收超声压力波；确定所接收的超声压力波未在超声读取器处受过处理；从第一超声转发器重新发送超声压力波；以及在超声读取器处理重新发送的超声压力波。

Description

用于超声数据传输和定位的方法和装置

技术领域

本公开总地涉及超声数据标签，且更具体地涉及从超声标签向超声读取器发送数据。

背景技术

超声识别标签被用于标记、库存和跟踪多种物品。超声识别标签一般以超声方式调制和发送数据，并且该数据可包括例如序列号或产品信息。超声读取器随后可接收和解调数据，由此确定物品的存在。

超声信号在穿透声吸收或反射阻挡物(例如墙壁)处一般是糟糕的。因此，从标签发送的数据的信噪比可能因为标签和读取器之间的环境而降低。例如，声音吸收和/或反射材料的层(例如软纤维或热绝缘物)可衰减超声波的声压级别或声响。随着信噪比增加，误听或者未听到标签的可能性增加。

另外，由于超声信号在穿透声吸收或反射阻挡物(例如墙壁)处一般是糟糕的，因此通常需要大量传感器以准确定位标签。

因此，需要一种改善的方法和装置以用于超声数据传输和/或定位。

附图说明

其中相同附图标记在各附图中表示相同或功能类似的元件连同下面的详细描述被纳入于此并作为说明书的一部分，并用来进一步解说包括所要求保护的发明的理念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优势。

图1是根据一些实施例从超声标签发送数据至超声读取器的系统的方框图。

图2是根据一些实施例从超声标签发送数据至超声读取器的系统的又一方框图。

图3是示出根据一些实施例的超声转发器的方框图。

图4是根据一些实施例从超声标签发送数据至超声读取器的另一系统的方框图。

图5是根据一些实施例用于估计超声标签的位置的系统的方框图。

图6是根据一些实施例用于估计超声标签的位置的系统的方框图。

图7是示出根据一些实施例从超声标签发送数据至超声读取器的方法的图。

本领域内技术人员将理解，这些附图中的各个要素为了简化和清楚而被示出，并且不一定按照比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可相对于其它要素被放大以帮助增进对本发明实施例的理解。

已通过附图中的传统标号在适宜的位置对装置和方法构成进行了表示，这些标号仅示出理解本发明的实施例有关的那些特定细节，这是为了不使本领域内技术人员借助这里的说明书容易理解的那些细节的披露变得晦涩。

具体实施方式

根据本公开的一些实施例，提供将数据从超声标签发送至超声读取器的方法。该方法包括：产生和发送超声压力波；在第一超声转发器接收超声压力波；确定所接收的超声压力波未曾在超声读取器处受过处理；从第一超声转发器重新发送超声压力波的副本；以及在超声读取器处理重新发送的超声压力波。

图1是根据一个实施例从超声标签105发送数据至超声读取器110的系统100的方框图。

超声标签105产生并发送超声压力波。超声标签105包括例如扬声器(未示出)这样的应答器，它发送与超声标签105关联的数据。该数据可包括例如序列号、产品信息或任何其它适当的数据。数据可根据任何已知的调制方案被调制，例如，基于频率或时间的调制方案。

超声读取器110包括超声换能器115和耦合至超声换能器115的处理器120。超声读取器110可包括图1中未示出的又一些组件，例如网络接口、存储器和/或视觉显示器。

系统100还包括超声转发器125。该超声转发器125包括超声换能器130以及可操作地耦合至超声换能器130的超声应答器135。超声转发器125从超声标签105接收超声压力波。超声转发器125随后可简单地重新发送由超声换能器130接收的信号，或在重新发送之前处理该信号。可使用另一调制方案或参数重新调制该信号，和/或该信号的数据可被修正。例如，可修正该数据以指示信号已通过超声转发器125被发送。

根据某些实施例，超声转发器125在比超声标签105输出的更强的功率下输出一信号。这使得超声转发器125能布置在多个超声标签105附近，同时使单个或更少数量的超声读取器110设置在离超声标签105更远的位置。

根据某些实施例，超声转发器125确定所接收的超声压力波或信号是否曾被超声读取器110接收和/或处理过。超声转发器125随后选择地仅转发被确定为尚未由超声读取器110接收和/或处理过的信号。超声转发器125可通过确定例如所接收的超声压力波的声压级别低于预定阈值或基于与超声读取器110的距离确定所接收的超声压力波未曾由超声读取器110接收和/或处理过。

图2是根据一个实施例从超声标签105发送数据至超声读取器110的系统200的进一步方框图。系统200类似于系统100，但在超声标签105和超声读取器110之间额外存在声音吸收和/或反射物体205。

超声标签105向超声读取器110发送无法通过声音吸收和/或反射物体205的数据。然而，超声转发器125被设置成使其具有至超声读取器110的畅通路径和至超声标签105的畅通路径。由此，信号数据可从超声标签105传至超声转发器125，并随后从超声转发器125传至超声读取器110。

根据某些实施例，超声转发器125知道声音吸收和/或反射物体205的位置。基于超声标签105的位置的估计，超声转发器125随后确定来自超声标签105的信号未曾被超声读取器110接收和/或处理过。

图3是示出根据一个实施例的超声转发器300的方框图。可能与超声转发器125相同或类似的超声转发器300包括超声换能器305、经由处理器315可操作地连接至超声换能器305的超声应答器310以及可操作地连接至存储器320的存储器310。

超声换能器305接收超声信号。超声信号随后使用计算机指令代码被解码和/或解调，所述计算机指令代码被存储在存储器320上并由处理器315执行。存储器320可包括用于处理信号和/或解调数据的进一步指令。解调的数据随后使用被存储在存储器320并由处理器315执行的计算机指令代码被编码和/或调制，并随后通过超声应答器310被发送。

图4是根据一个实施例从超声标签105发送数据至超声读取器410的另一系统400的方框图。系统400包括多个超声转发器405a、405b。

超声标签105如前所述地发送超声数据。超声转发器405a、405b侦听来自超声标签105的数据，一旦从超声标签105接收到数据，超声转发器405a、405b广播它们已接收到的数据的细节。这些细节可包括数据标识符或其它数据标识手段。通过广播已被接收的数据的细节，多个转发器405a、405b知道其它转发器已接收的数据中的至少一些，并因此多个转发器405a、405b中的每个转发器不需要重新发送该数据。

根据一个实施例，超声转发器405a、405b广播每个超声压力波被接收到的时间。超声转发器405可随后通过确定来自第二超声转发器405b的广播在预定时限内未被超声转发器405a接收而确定超声转发器405b未接收到超声压力波。超声转发器405a可随后重新发送信号。

在图4的方框图中，超声转发器405a、405b从超声标签105接收超声数据。每个超声转发器405a、405b随后确定所接收的超声压力波未被超声读取器410接收和/或处理，例如如果后一超声转发器尚未听到超声数据。这是通过侦听来自后一超声转发器405b或超声读取器410的数据细节的广播来实现的。

在这种情形下，转发器405a基于来自转发器405b的数据广播确定其已接收的数据已由转发器405b接收。转发器405b确定超声数据尚未由超声读取器410接收，因为它未接收到来自超声读取器410的广播数据。转发器405a将因此执行任何进一步操作，其中转发器405b将重新发送数据。超声接收器410随后接收来自转发器405b的超声数据，并广播所接收的数据的细节。

如本领域内技术人员理解的那样，转发器405a、405b不需要确定超声数据尚未被后一实体接收。转发器405a、405b能将其细节尚未从后一转发器405b或超声接收器410接收的所有数据重新发送。

广播不一定是超声的，但可代替地是声波、有线电气、光学、RF或RF背向散射信令中的一种。

图5是根据一个实施例用于估计超声标签105的位置的系统500的方框图。

系统500包括超声转发器505和超声读取器510。超声转发器505可类似于超声转发器125、405a或405b。

超声标签105的传输强度低于超声转发器505的传输强度。能够由超声标签105的信号覆盖的距离因此比来自超声转发器505的信号覆盖的距离更短。根据一个实施例，可由来自超声转发器的信号覆盖的距离比来自超声标签105的信号高出10倍。

随着超声标签105靠近超声转发器505，转发的超声信号可用来获得超声标签105的接近位置，即使当该源未由读取器510直接听到时也是如此。

根据一个实施例，超声读取器510或者知道超声转发器505的位置或者能确定超声转发器505的位置。超声读取器510随后能基于超声转发器505的位置确定超声转发器的已知位置与超声标签之间的最大角θ。系统500可认为角θ足够小，例如低于预定阈值，即超声转发器505的位置是超声标签105的位置的准确估计。然后确定超声转发器505的位置并将其用作超声标签105的位置的估计。

图6是根据一个实施例用于估计超声标签105的位置的系统600的方框图。系统600包括超声读取器610和多个超声转发器605a-605c。

超声转发器605a-605c接收并重新广播超声数据，如前面描述的那样。然而，超声转发器605a－605c也广播原始超声压力波被接收的时间。

在数据解调之后，超声转发器605a-605c各自将关联于数据接收时间的信息添加至数据。包括所添加信息的数据随后被重新调制和重新发送。根据某些实施例，被添加至数据的信息包括时间戳，例如在数据的报头或前同步码中。信息也可包括超声标签的标识符、超声标签的位置或任何其它适当的信息。所接收的数据可能已包括对其添加信息的报头或前同步码，或者报头或前同步码可通过超声转发器605a-605c添加至数据。

如果超声数据通过多个超声转发器605a-605c被顺序地发出，则较为有利地将多个报头或前同步码累积地添加至数据，由此允许从超声标签105至超声读取器610的数据路径的确定。

一旦从多个超声转发器605a-605c接收到超声数据，超声读取器610则执行分析以确定超声标签的位置。根据一个实施例，分析包括通过在不同位置的多个超声转发器确定数据的接收时间。然后基于接收时间使用已知的三角法来确定位置或位置的估计。

一开始，超声读取器610可确定超声数据对应于在单个时间点来自单个超声标签105的数据。这可包括例如超声转发器605a-605c的位置的比较。

当个别超声标签105的时间戳从位于小区域内的一个以上的超声转发器605a-605c接收到时，产生接收器610可假设超声转发器605a-605c在略为不同的时间听到相同的最初超声压力波。随后可使用这种信息来估计超声标签105相对于听到它的超声转发器605a-605c的位置。可使用相同的技术来建立超声转发器605a-605b本身的位置。来自超声转发器605a-605c的角度数据可以相同方式或简单地使用以改善基于时间戳的位置估计。

超声压力波比无线电波慢上800000倍地行进。当建立标签位置时，这给予超过无线电波的显著优势，因为超声压力波的到达时间差被夸大。

图7是示出根据一个实施例从超声标签发送数据至超声读取器的方法700的图。

在705，超声压力波产生并由超声标签发送。

在710，超声压力波在第一超声转发器被接收。

在715，确定所接收的超声压力波是否曾由超声读取器接收和/或处理过。

如果是，在720，从第一超声转发器重新发送超声压力波的副本。如果否，则不执行720。

在725，重新发送的超声压力波在超声读取器被处理。

在上述说明书中已经描述了特定实施例。然而，本领域内技术人员能理解，可做出多种修正和改变而不脱离本发明如下面权利要求书记载的范围。因此，说明书和附图被认为是示例性的而非限定性的，并且所有这些修正都旨在落在本教义的范围内。

这些益处、优势、问题的解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。

此外在该文档中，诸如第一和第二、顶和底等等关系项可单独地用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体和动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“构成为”、“由……构成”、“具有”、“具备”、“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”或任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使构成为、具有、包括、包含一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“构成有一”、“具有一”、“包括一”、“包含一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在构成为、具有、包括、包含该要素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相似要素的可能性术语“一”和“一个”被定义为一个或多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“本质上”、“将近”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，并在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械方式连接的。以某种方式“配置的”设备或结构至少以那种方式配置，但也可以未列出的方式配置。

要理解一些实施例可包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理器件”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以配合某些非处理器电路执行本文描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可由无存储程序指令的状态机执行，或者在一种或多种应用中由专用集成电路(ASIC)执行，在这类ASIC中每种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方式的组合。

另外，一实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包含处理器的)计算机编程以执行如本文描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的例子包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域内技术人员可能无需显著的努力和由例如可用时间、当前技术和财政因素促动的许多设计选择，当受到本文描述的理念和原则指导时，能以最少的试验容易地产生这些软件指令和程序和IC。

本公开的摘要被提供以使读者快速地确定本技术公开的性质。该摘要是以不用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解而提交的。此外，在上述详细描述中，可以看出为了使本发明整体化，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例相比各个权利要求中明确陈述的特征而言需要更多特征的意图。相反，如所附权利要求反映出来的那样，本发明的方面少于以上公开的单个实施例的所有特征。因此，下面的权利要求在此被纳入详细说明书中，其中每个权利要求独立本身成立作为单独要求保护的主题事项。

Claims (14)

1.一种将数据从超声标签发送至超声读取器的方法，包括：

产生并发送超声压力波；

在第一超声转发器接收所述超声压力波；

通过所述第一超声转发器确定所接收的超声压力波未曾在所述超声读取器受过处理；

通过所述第一超声转发器从所述第一超声转发器重新发送超声压力波的副本；以及

在所述超声读取器处理重新发送的超声压力波。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所接收的超声压力波未曾在超声读取器受过处理包括：确定所接收的超声压力波的声压级别低于预定阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产生和发送超声压力波是在所述超声标签或在另一超声转发器处被执行的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所接收的超声压力波未曾在超声读取器受过处理包括：确定第二超声转发器未曾接收到所述超声压力波。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述第二超声转发器未曾接收到超声压力波包括：确定来自所述第二超声转发器的广播未曾在预定时限内被接收到。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在第二超声转发器接收超声压力波；以及

使用通过所述第一超声转发器和所述第二超声转发器中的每一个接收到超声压力波的时间，来估计所述超声标签的位置；

其中每个转发器广播所述超声压力波被转发器接收到的时间。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，估计所述超声标签的位置还包括：使用所述第一和第二超声转发器的位置或角度数据。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述广播是使用声、超声、有线电气、光学、射频或射频背向散射信令中的一种接收的。

9.一种发送超声数据的系统，包括：

超声标签，用于产生和发送超声压力波；

超声转发器，包括：

超声接收器，用于接收超声压力波；

处理器，其耦合至超声接收器；

耦合至所述处理器的存储器，所述存储器包括当由所述处理器执行时确定所接收的超声压力波未曾在所述超声读取器被处理过的程序代码；以及

耦合至所述处理器的超声发射器，用以从所述超声转发器重新发送所述超声压力波；以及

超声读取器，包括：

超声接收器，用于接收重新发送的超声压力波。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述超声标签是另一超声转发器的组件。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，存储器还包括用于确定所接收的超声压力波的声压级别的程序代码，并且其中确定所接收的超声压力波未曾在所述超声读取器被处理过包括确定所述声压级别低于预定的阈值。

12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，存储器还包括用于确定是否第二超声接收到所述超声压力波的程序代码，并且其中确定所接收的超声压力波未曾在所述超声读取器被处理过包括确定所述第二超声转发器未曾接收到所述超声压力波。

13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，用于确定所述第二超声转发器未曾接收到所述超声压力波的程序代码包括：用于确定来自所述第二超声转发器的广播未曾在预定时限内被接收到的程序代码。

14.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

第二超声转发器，其包括：

超声接收器，用于接收超声压力波；

处理器，其耦合至超声接收器；

耦合至所述处理器的存储器；

耦合至所述处理器的超声发射器，其中：

所述第一超声转发器和所述第二超声转发器中的每一个转发器包括：用于确定所述超声压力波被接收到的时间并且广播所述超声压力波被接收到的时间的程序代码；以及

其中所述超声读取器进一步包括耦合至所述超声接收器的处理器和耦合至所述处理器的存储器，所述存储器包括当由所述处理器执行时使用所述超声压力波被每一个转发器接收到的时间来估计所述超声标签的位置的程序代码。