CN107923961A - 系统、装置、节点和用于跟踪装置的方法 - Google Patents

系统、装置、节点和用于跟踪装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种解决方案涉及节点、装置以及被布置和适于跟踪装置的方法。节点适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且被配置成将位置请求传输到装置，从装置接收位置响应，并且计算到装置的距离。节点被配置成基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定节点和装置之间的第一最大距离，并且如果节点和装置之间的距离超过第一最大距离，则将警告传输到装置。

Description

系统、装置、节点和用于跟踪装置的方法
技术领域
本发明大体涉及用于跟踪装置的节点、由节点跟踪的装置及其系统。
背景技术
在现有技术中，存在可用于室内和室外器具两者的装置的定位的许多系统和解决方案。示例为GPS、GLONASS、三角测量、往返时间测量和多雷达解决方案。根据使用，考虑不同的特征设计每个系统，不同的特征例如，在不同环境中的功耗、准确性和性能。GPS(全球定位系统)为可用的最常见系统中的一种，并且用来自用于系统的卫星的或多或少的全球覆盖提供相对良好的准确性。虽然对于室外定位来说很好，但是GPS系统关于覆盖和功耗两者具有很多限制。GPS系统和其他类似的系统诸如GLONASS在具有高层建筑物的大城市以及其中朝向卫星的自由视野被阻挡或部分阻挡的室内环境中都具有困难。该问题尤其与室内区域和室外区域两者中的具有有限电池容量的移动装置有关。
在现有技术中尝试产生其它系统已经导致其它缺陷，诸如有限的地理覆盖和准确性差。
因此，提供解决前面提及的缺陷中的至少一些缺陷的解决方案将是有益的。
发明内容
本发明的一个目的是提供功率有效跟踪系统，而不损害地理覆盖范围。
另一个目的是提供安全解决方案，其中基于跟踪装置的需要跟踪装置。
又一个目的是布置允许装置的双功率模式定位和/或跟踪的解决方案和系统。
因此，解决方案涉及被布置用于跟踪装置的节点，其中节点适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且被配置成将位置请求传输到装置，从装置接收位置响应，并且计算到装置的距离。节点被配置成基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定节点和装置之间的第一最大距离，并且如果节点和装置之间的距离超过第一最大距离，则将警告传输到装置。
本解决方案的一个优点是本解决方案适于在相对低的频率范围(即，在300MHz和1000MHz之间)中通信。低频范围允许具有障碍物(诸如墙或建筑物)的区域中的增强的覆盖。原因在于，与用于常规数据通信的频率(诸如WiFi频率2.4GHz和5GHz)相比，300MHz和1000MHz之间的范围中的频率具有用于穿透建筑结构和其他阻挡物体的更好的特性。还有，虽然低频限制数据传送的速度，但是低频允许与所需的能量水平有关的长距离通信。从而，该解决方案为合理地大的覆盖区域提供了良好的覆盖。
节点可为任何形式的节点，诸如接入点、基站、移动电话、智能电话或任何其他形式的节点。本解决方案的另一个优点是节点处理用于跟踪或定位确定的大部分计算和计算结果。从而可能显著增加装置的电池寿命。
一个优点是，节点计算到装置的距离，并且基于用于距离计算的预定信号强度阈值确定第一最大距离。虽然用于确定到装置的距离的传输速率和数据量为低，但是存在对信号强度和传输的质量的要求，以便以可接受的准确性计算距离。本解决方案的优点在于用于数据通信的可接受的信号强度低于用于距离确定的可接受的信号强度，该距离确定用于如本文中将另外描述的双功率模式定位。
根据实施例，节点还被配置成基于用于数据通信的预定信号强度阈值，确定节点和装置之间的第二最大距离。
本解决方案的一个优点在于节点还被配置成确定第二最大距离，第二最大距离基于用于数据通信的信号强度阈值。从而，基于在不丢失信息的情况下用于数据通信的最大距离长于在不丢失关键性的准确性的情况下用于距离测量的最大距离，与第一最大距离相比，第二最大距离是更长的距离。
根据节点的实施例，位置请求包括唤醒装置的请求。
本解决方案的一个优点在于在一个实施例中的位置请求包括唤醒装置的请求。装置可为适于由节点跟踪的任何形式的装置，包括但不限于标签、手持游标器、电话、PDA或任何其它形式的装置。然而，在一个实施例中，装置是适于容纳具有低容量的长寿命电池的标签。长寿命电池适于通过由装置的低能耗向装置提供长时间的能量。从而，一个优点是，除了当接收包括唤醒装置的请求的位置请求时之外，装置可在几乎所有的时间处于睡眠模式。
根据实施例，节点还被配置成使用第一最大距离和第二最大距离产生围绕节点的地理区域。
在节点的一个实施例中，一个优点是，节点被配置成产生围绕节点的地理区域。从第一最大距离和第二最大距离产生的地理区域构成第一地理区域和第二地理区域，其中第一地理区域是其中可由节点利用如在所附权利要求中所描述的低功率跟踪选项跟踪装置的地理区域。在一个实施例中，通过节点用在300MHz和1000MHz之间通信的通信装置将位置请求传输到装置进行低功率跟踪。节点还接收对位置请求的响应，并且使用飞行时间、ToA、RSSI，或任何其它形式的本领域已知的定位技术来确定到装置的距离。
在一个实施例中，地理区域被用于为用户产生示出其中装置可位于的而不会由节点产生警告的区域的地图。
根据一个实施例，节点还被配置成使得用户能够手动设定第一最大距离，只要第一最大距离低于用于距离计算的预定信号强度阈值距离。
在一个实施例中，用户能够设定第一地理区域或第一最大距离是有利的，以便限制其中装置被允许而不会产生警告的区域。本领域的技术人员理解，在一个实施例中，地理区域可具有除了圆圈之外的另一种形式。
根据一个实施例，节点还包括用于确定信号的方向的装置。
在一个实施例中，节点发送多个信号，以确定其中信号强度是最强的方向，并且从而确定装置的方向。
在一个实施例中，多个天线被装配在节点上以使得节点能够确定在所述天线中的每个天线处的所接收的信号的相位，从而使得能够确定到装置的方向。
在其中节点为移动单元的一个实施例中，移动单元适于指导用户使用他的或她的身体作为影响信号强度的屏蔽使装置旋转，并且从而使得能够确定到装置的方向。
在其中节点为移动单元的一个实施例中，移动单元适于指导用户以Z字形模式移动，以使得能够进行移动单元和装置之间的多个距离计算，从而使得移动单元能够确定到装置的方向。
根据一个实施例，节点还被配置成使得用户能够手动绘制地理区域，其中该地理区域具有规则或不规则形状。
本解决方案的一个优点是用户具有手动设定第一最大距离的可能性，以便减小其中装置被允许而不会传输警告的区域。此外，优点在于仅由用户手动配置第一最大距离，以便第二最大距离可用于尽可能多地节省能量。
根据一个实施例，节点是移动节点。根据一个实施例，节点是智能电话。根据又一个实施例，节点是任何形式的固定节点，诸如基站或接入点，或移动节点诸如移动电话、平板计算机、PDA或任何其它形式的移动节点。
根据方面，装置被布置成由节点跟踪。装置适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，从节点接收位置请求，并且将位置响应传输到节点。装置还适于在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值装置超出节点和装置之间的第一最大距离的警告时，启用包括在装置中的定位装置。
在如本文中所述的装置的一个实施例中，装置在大多数时间处于被动模式，以便增强装置的电池寿命。
在装置的一个实施例中，装置适于在接收定位请求时唤醒。
在装置的一个实施例中，定位装置是GPS、GLONASS、WiFi，或适于将装置定位不是在地理上预定的区域中的任何其他形式的定位装置。
根据实施例，只是在基于用于数据通信的预定信号强度阈值装置超出节点和装置之间的第二最大距离时，装置适于使用所述定位装置。
一个优点是，如果装置在定位成到达节点之外，则装置通过仅使用定位装置省电。在一个实施例中，装置还被配置成如果装置在第一地理区域和第二地理区域外或超出第二最大距离且从而在从节点到达外，则在300MHz-1000MHz下不使用通信装置用于与节点通信。
根据一个实施例，如果装置处于地理区域中或在第一最大距离和第二最大距离之间的距离处且从而无法到达从节点定位但在与节点的通信距离内，则装置适于在300MHz-1000MHz下通过装置的通信装置发送具有来自定位装置的位置信息的定位信息。
根据实施例，装置适于在从节点接收位置请求时唤醒。
根据实施例，定位装置是GPS(全球定位系统)定位装置。
根据实施例，装置发起唤醒节点的请求。
根据方面，用于跟踪装置的系统包括节点和装置，其中节点和装置中的每个适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且
-节点通过经过所述无线通信交换数据计算到装置的距离，
-节点基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定节点和装置之间的第一最大距离，
-如果节点和装置之间的距离超过第一最大距离，则节点将警告传输到装置，
-装置包括定位装置，并且
-装置适于在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值装置超出节点和装置之间的第一最大距离的警告时，启用所述定位装置。
根据实施例，第一最大距离和第二最大距离用于产生围绕节点的地理区域。
用于跟踪装置的系统的一个优点在于，系统产生围绕节点的两个地理区域。第一地理区域表示其中如本文中和所附权利要求中描述的可由节点通过在300MHz-1000MHz下的数据通信跟踪装置的区域。第二地理区域表示其中节点可与装置通信但信号强度低于准确地跟踪装置所需的阈值的区域。
根据在用于跟踪装置的节点中的方面，其中节点适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且
-将位置请求传输到装置，
-从装置接收位置响应，
-计算到装置的距离，
-基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定节点和装置之间的第一最大距离，并且
-如果节点和装置之间的距离超过第一最大距离，则将警告传输到装置。
根据在由节点跟踪的装置中的方面，其中装置适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且
-从节点接收位置请求，
-将位置响应传输到节点，
装置还包括定位装置并且实行以下步骤：
-在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值装置超出节点和装置之间的第一最大距离的警告时，启用所述定位装置。
根据包括计算机可读代码装置的计算机程序的方面，当在节点中执行计算机可读代码装置时致使节点实行如本文描述的解决方案。
根据包括计算机可读代码装置的计算机程序的方面，当在装置中执行计算机可读代码装置时致使装置实行如本文描述的解决方案。
根据包括计算机可读介质和计算机程序的计算机程序产品的方面，其中计算机程序存储在计算机可读介质上。
根据实施例，在ISM(工业、科学和医学)频带上进行通过300MHz和1000MHz之间的频率的通信。
附图说明
现在参考附图以示例的方式描述本发明，在附图中：
图1示出包括节点和装置的用于跟踪装置的系统的实施例，其中已经计算第一距离并且产生地理区域。
图2示出包括节点的用于跟踪装置的系统的实施例，其中已经计算第一距离和第二距离。
图3示出包括节点和装置的用于跟踪装置的系统的实施例，其中基于所述第一距离和第二距离已经产生地理区域。
图4示出包括节点和多个装置的用于跟踪装置的系统的实施例，其中一个装置在第一地理区域内，一个装置在第一地理区域和第二地理区域的边界之间的区域中，并且具有启用的定位装置的一个装置在地理区域外。
图5示出用于跟踪装置的系统的实施例，其中系统包括多个互连节点和待跟踪的多个装置。
图6示出包括节点和装置的跟踪系统的实施例的示意图。
具体实施方式
在以下中，在参考附图下公开了节点、装置、方法和跟踪系统的不同实施例的详细描述。本文中的所有示例应该被看作一般描述的一部分，并且因而可能以一般术语的任何方式组合。各种实施例和方面的各个特征可组合与或交换，除非此类组合或交换清楚地与所公开的节点、装置、方法和/或系统的总体功能相矛盾。
简略地，本文中的解决方案涉及被启用用于双功率模式定位的节点、装置、方法和跟踪系统，其中节点和装置适于通过定位或距离计算的至少两种不同装置实现装置的定位、距离计算和/或跟踪。解决方案通过利用低功率装置确定大多数时间装置的大致位置、用第二更高功率装置提供附加位置信息以当需要时实现装置的位置的更精确确定，解决了改进待跟踪的装置的电池寿命的问题。
图1示出跟踪系统、装置和节点的一个实施例，其中基于从用于信号强度的预定阈值计算的第一最大距离6，已经产生第一地理区域7。第一最大距离6构成距离边界，在该距离边界内，节点1可成功地且以良好的准确性跟踪到装置2的距离。在一个实施例中，由用户手动决定第一最大距离6。在另一个实施例中，第一最大距离6意味着产生第一地理区域7，由用户手动绘制或产生第一地理区域。本领域技术人员理解，第一地理区域7可为自动地或由用户产生的任何形式的地理区域7，只要整个地理区域7在由第一最大距离6产生的边界内。
图1还示出位于第一地理区域7内的装置2。装置2可为任何类型的装置2，任何类型的装置2包括但不限于标签、手持游标器、移动装置、智能电话或待跟踪的任何其它形式的装置。在一个实施例中，装置2为另一个物体(诸如自行车、船、护套或电动工具)的一部分的嵌入式装置2。
图2示出距系统10中的节点1的第一最大距离6和第二最大距离4。系统10可包括任何数量的节点1和装置2，如将在下面关于图5变得清楚的。
在一个实施例中，第一最大距离6和第二最大距离4相对于到节点1的距离不是恒定的距离。例如，根据围绕节点1的环境，信号强度阈值可根据物体以信号等的方式变化。
图2还清楚地示出节点1。节点1可为任何形式的节点1，诸如移动节点、智能电话、基站、基本单元、接入点，或适合于系统10的任何其他形式的节点。
图3示出包括节点1和装置2的系统10的一个实施例，其中已经由节点1计算了第一最大距离4和第二最大距离6。图3还示出第一地理区域7和第二地理区域5。第一地理区域7是其中节点1具有用于以良好的准确性计算到节点1的距离的覆盖的区域。第二地理区域5是其中节点1可与装置2通信的区域。第一最大距离6和第二最大距离4之间的区域为第二地理区域5的一部分，其中节点1可与装置2通信，但不能准确地确定到装置2的距离。
图4示出系统10的实施例，其中存在多个装置2a、装置2b、装置2c，并且节点1适于跟踪装置2a、装置2b、装置2c。在如本文中描述的解决方案的不同实施例中，节点1可适于跟踪任何数量的装置2。节点1可成功地测量到装置2a的距离，且从而还确定装置2a在第一地理区域7内。节点1还可与装置2b通信，但是由于装置2b位于第一地理区域7外，所以节点不能确定到装置2b的距离。装置2c在用于节点1的范围外。
图4还示出解决方案的一个实施例的情形，其中装置2被示出在装置2a、装置2b、装置2c的不同位置处。装置2开始作为位于第一地理区域7内的装置2a。节点1发送位置请求且接收响应。基于所传输的请求和响应，节点1可成功地确定装置2a的位置。节点1确定装置2a在第一地理区域7内。除了当将响应传输到位置请求时，装置2a通过处于被动模式省电。
装置2从装置2a的位置向外移动到装置2b的位置。节点1例如通过发送位置请求或仅通过测量来自载波的信号强度，确定装置2b在第一地理区域7外但在第二地理区域5内。节点1将装置2a在第一最大距离6外的警告发送到装置2a。装置2a接收警告，并且激活与另一个源(诸如卫星40)通信的装置2a的嵌入式或外部定位装置。装置2a仍然可通过装置2a的通信装置在300MHz-1000MHz内将响应传输到节点1。
装置2从装置2b的位置向外移动到装置2c的位置，并且装置2c现在在用于节点1的范围之外。装置2c从而不再处于省电模式，并且例如利用卫星40确定装置2c的位置。
从而，本解决方案的一个优点是，装置2b在进入在用于由节点1的距离测量的范围中和在与节点1的通信范围之外之间的中间区时，可接收激活装置2中的定位装置的警告。
图5示出包括多个节点1和待跟踪的多个装置2的系统10的一个实施例。如图5中示出的实施例包括通过例如互联网52或包括存储装置51的任何其他网络52互连的多个节点1。根据系统10和/或节点1和装置2的应用区域，不同配置可用于解决方案的不同实施例中。
根据一个实施例，例如，地理区域可为其中假设使用电动工具的不同施工工地。地理区域可为限制装置2离开区域7而不会产生警告的约束。多个连接的区域7a、区域7b可对应于不同的施工工地。一些装置2可被允许连接到第一节点1a和第二节点1b两者，其他装置可被限制于区域7a、区域7b中的一个。
装置2、节点1和系统10还可在许多其他应用区域中实施，并且如上面呈现的示例仅是一个示例。本领域技术人员理解，任何实施方式可用于系统10。根据一个实施例，可使用任何数量的节点1a、节点1b，并且在一个实施例中，多个节点1a、节点1b可具有允许一些装置2在区域7a、区域7b两者中且其它装置2仅在区域7a、区域7b中的一个中的彼此重叠的区域7。
图6示出在一个实施例中由节点1和装置2进行的步骤的示意图。节点1将位置请求传输S100到装置2，装置2接收S200位置请求。装置2以由节点1接收S101的响应作出响应S201。节点1计算S102到装置2的距离，并且确定S103第一最大距离。在一个实施例中，节点1还确定S105第二最大距离。如果由节点1确定S102的距离长于所确定的S103第一最大距离，则节点2将警告传输S104到装置2。

Claims (20)

1.一种被布置用于跟踪装置(2)的节点(1)，其中
所述节点适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且被配置成将位置请求(S100)传输到所述装置(2)，从所述装置(2)接收位置响应(S101)，并且计算(S102)到所述装置(2)的距离，其特征在于所述节点被配置成基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定(S103)所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离(6)，并且如果所述节点和所述装置(2)之间的所述距离超过所述第一最大距离(6)，则将警告传输(S104)到所述装置(2)。
2.根据权利要求1所述的节点(1)，还被配置成基于用于数据通信的预定信号强度阈值，确定(S105)所述节点(1)和所述装置(2)之间的第二最大距离(4)。
3.根据权利要求1或权利要求2中任一项所述的节点(1)，其中所述位置请求包括唤醒所述装置(2)的请求。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的节点(1)，还被配置成使用所述第一最大距离(6)和所述第二最大距离(4)产生围绕所述节点(1)的地理区域(7、5)。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的节点(1)，还被配置成使得用户能够手动设定所述第一最大距离(6)，只要所述第一最大距离(6)低于用于距离计算的所述预定信号强度阈值距离。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的节点(1)，其中所述节点(1)为移动节点(1)。
7.一种被布置成由节点(1)跟踪的装置(2)，其中所述装置(2)适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，从所述节点(1)接收(S200)位置请求，并且将位置响应传输(S201)到所述节点(1)，其特征在于所述装置(2)适于在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值所述装置(2)超出所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离(6)的警告时，启用(S202)包括在所述装置(2)中的定位装置。
8.根据权利要求7所述的装置(2)，其中只是在基于用于数据通信的预定信号强度阈值所述装置(2)超出所述节点(1)和所述装置(2)之间的第二最大距离(4)时，所述装置(2)适于使用所述定位装置。
9.根据权利要求7或权利要求8中任一项所述的装置(2)，其中所述装置(2)适于在从所述节点(1)接收所述位置请求时唤醒。
10.根据权利要求8至权利要求9中任一项所述的装置(2)，其中所述定位装置为GPS(全球定位系统)定位装置。
11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的装置(2)，其中所述装置(2)发起唤醒所述节点(1)的请求。
12.一种用于跟踪装置的系统，其中所述系统包括节点(1)和装置(2)，其中所述节点(1)和所述装置(2)中的每个适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，其特征在于
-所述节点(1)通过经过所述无线通信交换数据(S100、S200、S201、S101)计算(S102)到所述装置(2)的距离，
-所述节点(1)基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定(S103)所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离，
-如果所述节点和所述装置(2)之间的所述距离超过所述第一最大距离，则所述节点(1)将警告传输(S104)到所述装置(2)，
-所述装置包括定位装置，并且
-所述装置(2)在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值所述装置(2)超出所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离的警告时，适于启用(S202)所述定位装置。
13.根据权利要求12所述的系统(10)，其中所述第一最大距离(6)和第二最大距离(4)用于产生围绕所述节点(1)的地理区域(7、5)，其中所述第二最大距离(4)基于用于数据通信的预定信号强度阈值。
14.一种在用于跟踪装置(2)的节点(1)中的方法，其中所述节点(1)适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且所述方法包括：
-将位置请求传输(S100)到所述装置(2)，
-从所述装置(2)接收(S101)位置响应，
-计算(S105)到所述装置(2)的距离，
其中所述方法特征在于所述方法包括：
-基于用于距离计算的预定信号强度阈值，确定(S103)所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离(6)，并且
-如果所述节点和所述装置(2)之间的所述距离超过所述第一最大距离(6)，则将警告传输(S104)到所述装置(2)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述节点(1)为根据权利要求2至权利要求6中任一项所述的节点。
16.一种在由节点(1)跟踪的装置(2)中的方法，其中所述装置(2)适于在300MHz和1000MHz之间的频率范围中通过无线通信进行通信，并且所述方法包括：
-从所述节点(1)接收位置请求，
-将位置响应传输到所述节点(1)，
其特征在于所述装置(2)还包括定位装置，并且实行以下步骤：
-在接收基于用于距离计算的预定信号强度阈值所述装置(2)超出所述节点(1)和所述装置(2)之间的第一最大距离(6)的警告时，启用所述定位装置。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述装置(2)是根据权利要求7至权利要求11中任一项所述的装置。
18.一种包括计算机可读代码装置的计算机程序，当在根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的节点(1)中执行所述计算机可读代码装置时致使所述节点实行根据权利要求14所述的方法。
19.一种包括计算机可读代码装置的计算机程序，当在根据权利要求7至权利要求11中任一项所述的装置(2)中执行所述计算机可读代码装置时致使所述装置(2)实行根据权利要求16所述的方法。
20.一种包括计算机可读介质和根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的计算机程序的计算机程序产品，其中所述计算机程序存储在所述计算机可读介质上。
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