CN112639505A - 数据定位方法、控制系统、发射器设备 - Google Patents

数据定位方法、控制系统、发射器设备 Download PDF

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CN112639505A CN201980056335.6A CN201980056335A CN112639505A CN 112639505 A CN112639505 A CN 112639505A CN 201980056335 A CN201980056335 A CN 201980056335A CN 112639505 A CN112639505 A CN 112639505A
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Abstract

一种用于控制至少一个有用数据(DATA1)的完整性的方法，包括：通过无线接口从发射器(20)采集至少一个UWB消息(M1)；解调所述至少一个UWB消息(Mi)和解码至少一个有用数据(DATA1)；通过接收由所述发射器(EM)发射的多个消息(M1、Mi)并分析这些消息(Mi)之间的飞行时间差(ΔTvol)，确定所述UWB发射器(20)的位置(POSE)；将计算的位置(POSE)与至少一个有用数据(DATA1)相关联。

Description

数据定位方法、控制系统、发射器设备
技术领域
本发明的领域涉及能够定位由设备传输的数据以保证其完整性的方法和设备。本发明的领域涉及包括用于传输至少一个数据的UWB接口的发射器设备，希望主要通过控制传输数据的位置来保证该数据的来源。
背景技术
现有的解决方案使得可以保护个人的身份或者控制此人在交易期间传输的数据的完整性。当旨在对包括电子通信模块的不同实体之间所交换的数据进行访问、获得权限或进行控制而特别求助第三方时，交易的概念很广。
例如，其可以涉及到在门的级别上对房间的访问权的传递，对于该房间，用户会预先通过电子通信设备传输获得该访问权的请求。
根据另一个示例，目标情况可以对应于由烟雾检测器传输的火灾警报的验证，希望对其验证传感器的测量值及其位置，以便验证干预与否。
最后，根据另一个示例，在给定场所的交易期间，交易实际上是从该场所进行的这一确定性可能足以授权在该场所的用户进行交易。
目前，解决这些情况是为了利用用户的位置使交易可靠。
在这个意义上，专利文献US8869305描述了一种解决方案，其中从WiFi类型的无线网络或通过蓝牙链路来确定位置。该位置可以以绝对或相对方式利用。以绝对的方式，本解决方案旨在验证与设备的本地连接性，例如验证其确实位于WiFi网络内或者通过控制由GPS系统获得的位置。以相对的方式，特别是希望验证当用户位于例如他的音频耳机或他的计算机附近时的情况。推断用户可能位于或不在其工作场所。
关于通过设备在某个场所的连接性来定位设备(如在专利文献US200080096529中也描述)的问题在于这种解决方案不精确，并且它包括数据完整性控制的可靠性的风险。事实上，仅仅是通过连接性就可以返回用户位于给定区域的信息，但是它不能精确地知道用户的位置。因此，当将位置用作密码时，盗用身份可能非常危险。当仅使用设备的位置来验证交易时，这在传输数据完整性控制方面存在危险。
最后，关于GPS位置，如专利文献US20060107008中所述，后者也不够精确，不能广泛使用通过用户设备位置对数据完整性的控制。此外，在可能无法检测到设备的分隔的、封闭的或浸没的场所，很难获得GPS位置。
此外，使用GPS型卫星定位的移动解决方案通常处理以不同算法获取的位置相关的数据。因此，这些数据可能被第三方检测、捕获和/或破坏。例如，这种操作允许生成虚假位置以盗用身份的可能性。
因此，需要为以下问题提供一种解决方案：定位要产生的数据，以确保其完整性，也就是说，将其来源识别为设备或用户。该数据定位功能优选以可靠的方式执行，也就是说，不允许第三方伪造位置。此外，这些解决方案还应该能够在分隔或封闭的环境中操作，而不限制设备精确位置的产生。
发明内容
根据第一方面，本发明涉及一种用于控制至少一个有用数据的完整性的方法，所述方法包括：
■通过无线接口和UWB解调器，在UWB无线电频带中采集来自发射器的至少一个消息；
■解码至少一个有用数据，指定为第一信息；
■从由所述发射器传输的消息的多次接收中确定UWB发射器的位置信息，指定为第二信息；
■生成数据对，该数据对一方面包括第一信息，另一方面包括第二信息。
根据另一方面，本发明涉及一种用于控制至少一个有用数据的完整性的方法，其特征在于，该方法包括：
■由多个信标采集至少一个消息，每个信标的位置是已知的，每次采集在UWB无线电频带中执行，每个信标通过无线接口和UWB解调器接收来自发射器的每个消息；
■由每个信标解码至少一个有用数据，指定为第一信息；
■根据由所述发射器传输并由每个信标接收的所述至少一个消息的不同接收之间的计算，确定UWB发射器的位置信息，指定为第二信息；
■生成数据对，一方面包括第一信息，另一方面包括第二信息；
■从控制第二信息的操作中验证所述第一信息的完整性；
■传输用于激活服务的消息。
本发明的优点是从UWB消息传输的位置中获益，以证明给定信息的完整性。UWB无线电频带的优点是能够非常精确地定位产生UWB消息的传输源。因此，通过用期望的位置确认数据传输的位置，可以提高各种交易中消息控制的安全性。
有利地，可以以第三方服务器为目的地传输消息，以激活所述服务。
根据实施例，用于控制所确定位置的操作包括：
■控制由多个信标(30)接收的每个消息之间的一致性，该一致性对应于低于预定阈值的消息到达时间差，和/或；
■在通过三边测量确定的位置和预期位置之间进行比较，和/或；
■控制第一信息的数据序列的至少一个模式的相似性。
根据实施例，采集包括由多个信标接收、定义UWB消息的无线电脉冲序列，其中每个信标位于预定位置。
优点是覆盖给定的、交易有可能被干预的区域。关注点是生成不可篡改的位置信息。后者可以例如包括位置向量，其分量是信号到达时间或飞行时间的测量值。这些数据实际上是不可篡改的，因为这样一个向量的再现需要知道每个接收器中的接收数据。特别是，有必要在每个接收器的级别上篡改信号，同时保持篡改数据之间的同步，该同步比纳秒量级的持续时间更好，同时防止原始信号到达这些相同的接收器。
此外，根据实施例，本发明可以生成代码，例如，在每次传输时输入日期。在这些情况下，不可能预先猜测消息，因此不可能对已经接收的消息进行回放攻击，更常见的名称是称为“重放攻击(replay attack)”或“回放攻击(playback attack)”。
第三方想要篡改过时的消息，那么就必须在场所内并在每个接收器的级别上同时进行攻击。然后，他必须知道无线电架构和接收信标的布局。
根据实施例，在所述接收信标级别处，发射器的位置信息的估计由以下各项方法确定：
■UWB消息的到达时间，以便从中推导出后者的飞行时间差，和/或；
■UWB消息的到达功率，和/或；
■UWB消息的到达频率。
优点是例如通过组合不同的定位技术来获得增强的发射器位置精度。
根据实施例，当估计消息到达时间差时，从不同UWB消息的到达时间之间的三边测量计算中推导出发射器的位置。
优点是以短的处理时间获得精确和可靠的位置。
根据实施例，接收的至少一个UWB消息包括发射器的标识符。优点是通过验证发射器设备的标识及其位置来确保完整性控制。
在烟雾检测器的情况下，标识符可以在UWB无线电级别上透明地传输，也就是说没有加密。在其他情况下，可以从传输的UWB消息的接收场所推断出标识。在后一种情况下，烟雾检测器标识的传输可能是可选的，因为通过构造接收的UWB消息确定了传输帧的检测器。通常，烟雾检测器的标识符是已知的，并且可以参考其在空间中的位置并存储在远程存储器中。当由接收信标计算的位置是假的并且不对应于预期的理论位置时，则包括来自UWB消息的位置的重构消息是假消息。
根据实施例，执行从由信标接收的每个消息中提取数据序列的步骤，每次提取在每个接收的消息的相同位置提取数据，每个提取的数据序列形成点对点(ad hoc)消息标识符。
根据实施例，所计算的位置信息和有用数据，以及可选的发射器的标识符，通过唯一密钥的生成来关联。优点是将安全数据传送到具有控制有用数据完整性的能力的控制服务器。这种解决方案避免了例如透明地传达访问给定服务的用户的位置。因此，在执行位置计算的计算器级别执行第一计算，以便生成不恢复位置值的全部的中间数据。
可以将包括第一有用数据信息和第二位置信息的数据对的生成解释为数据的关联。这种关联可以例如通过组合第一和第二信息以生成第三方值的操作来实现，或者替代地通过保存由唯一密钥链路的两项信息来实现。
根据一个实施例，计算的位置信息和有用数据之间的关联包括由操作产生的代码的生成：
■通过编码算法对数据进行编码；
■交织、数据置换或使得能够生成包括位置信息的数据位和源自有用数据的数据位的数据字段的操作，和/或；
■通过加密密钥相互加密数据。
优点是不会透明地传送用户的位置。
根据实施例，该方法包括向远程服务器传输概要消息，该概要消息包括：
■有用数据和计算的位置信息，该信息能够编码在概要消息的不同字段中，和/或；
■有用数据和计算的位置信息，所述计算的位置在概要消息中被加密，和/或；
■唯一的密钥，使得能够解密在概要消息的字段中加密的位置信息，和/或；
■已经传输消息的UWB发射器的标识符，和/或；
■布置有标签的设备的标识符，所述设备和标签形成发射器设备。
优点是与远程服务器数据通信，使得可以验证有用数据的完整性。
根据实施例，该方法包括以下初步步骤：
■由包括无线电标签的发射器设备通过无线电信道收集一定量的能量，所述无线电标签包括用于接收无线电波流的无线电接收模块；
■在UWB频带中传输至少一个消息，所述消息编码有用的数据，所述传输由收集的能量产生。
根据另一方面，本发明涉及一种控制系统，包括：
■至少一个接收信标，包括：
ο第一无线接口，配置成在UWB频带中接收信号；以及
ο无线电模块，能够处理接收到的信号，以便对接收到的多个消息的接收加时间戳，并对至少一个有用数据进行基带解调；
■计算器，用于根据对接收的、来自至少一个发射器的消息的多个属性的分析而确定空间的位置，所接收的属性以确定发射器的位置信息的方式关联；
■存储器，用于保存至少一个值，该值一方面与空间的计算位置信息相关联，另一方面与至少一个有用数据相关联。
根据实施例，该系统包括第二计算器，用于从控制第二信息的操作中验证所述第一信息的完整性。
根据实施例，本发明的控制系统包括多个信标，例如至少两个信标，优选三个或更多个信标。
优点是拥有完整的系统，使得可以在给定的场所进行安全交易。因此，场所可以配备信标，旨在覆盖给定的区域。由多个信标生成的位置信息很难伪造，因为用于查找位置的数据取决于无线电信号的属性和信标的位置。
第二计算器可以例如集成在第二服务器中。
根据实施例，在本发明的系统中：
■每个信标包括用于给接收的UWB消息加时间戳的组件；
■计算器确定接收的、来自至少一个发射器的多个消息的飞行时间差，以便确定发射器的位置信息。
优点是获得提供精确位置的系统。所确定的位置越精确，本发明的系统就越有可能提供用于对有用数据完整性的增强控制的服务。
根据实施例，控制系统还包括第二远程服务器，所述远程服务器包括用于接收由计算器生成的概要消息的接口，并且包括计算装置，用于：
■解码和控制位置信息，以及；
■生成旨在允许或禁止给定设备访问服务的消息，
第二服务器还包括用于向给定设备传输所述消息的接口。
优点是从交易的有用数据可能与交易期间的位置相关联的时刻起，保护任何类型的交易。
根据另一方面，本发明涉及一种发射器设备，包括：
■设备，能够在预定环境中产生至少一个有用数据，并通过第一接口传送所述有用数据；
■无线电标签，包括用于接收所述至少一个有用数据的第二接口，所述无线电标签包括UWB频带中的UWB调制器，用于传输包括所述至少一个有用数据的信号。
优点是将现有设备转换成能够确保与第三方设备交易期间传输的数据的完整性的设备。
根据实施例，发射器设备还包括：
■无线电接收模块，用于接收无线电波流；
■整流器，用于将由无线电接收模块接收的频谱功率转换成电压或电流；
■蓄能器；以及
■能量容量管理模块，用于触发从UWB调制器在UWB频带中传输消息。
所关注的是提供一种能量自主设备，其由安装在覆盖能够在其中循环的发射器设备的场所的无线电能量源供应。
根据实施例，发射器设备包括无线电标签和设备之间的供电链路，能量容量管理模块包括用于唤醒设备的功能，以确保输送足够量的能量以激活所述设备的至少一个传感器的至少一个测量，并将至少一个与所述测量相关的数据传输到标签。
根据实施例，能量容量管理模块包括用于优化收集的能量的功能，以至少确保：
■唤醒设备，
■测量设备的传感器并将数据从设备传送到标签，以及
■通过无线电标签传输UWB信息。
根据实施例，无线电能量容量管理模块包括自学习功能，该功能旨在评估设备EQ1所需的能量，使其能够完成一系列动作，这些动作至少包括测量物理参数及将物理参数从数据链接传输到标签。
根据实施例，无线电标签包括用于管理对设备EQ1确保的至少一个功能的可用性进行监视的模块，所述模块以规则的间隔接收表示所述设备EQ1的活动的指示符的信号或数据。
根据另一方面，本发明涉及一种用于控制由本发明的设备产生并由本发明的系统解码的至少一个有用数据的完整性的系统。
优点是定义一个解决方案，提供以自主方式生成有用数据DATA1的可能性。使用具有短持续时间脉冲的UWB帧来获得精确的位置以及本发明设备的能量限制通常包括“透明地”传输源自设备EQ1的传感器的原始数据。事实上，在这种解决方案中，数据编码或传输不需要的任何能量消耗可被证明是多余的。因此，对从位置数据的数据接收的完整性的控制对于这种定位和数据传输解决方案特别有意义。
事实上，如果数据是在没有编码或没有加密的情况下传输的，本发明的解决方案具有控制由UWB发射器传输的数据确实是由与所述UWB发射器相关联的设备EQ1测量的数据的优点。因此，本发明可以提供一种解决方案，用于以自主方式传输和接收设备EQ1的有用数据以及与所述设备EQ1相关联的发射器的位置，同时确保对所接收数据的完整性的控制。
附图说明
参考附图，通过阅读下面的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得清楚，其中：
图1示出了根据本发明方法的实施例实现的本发明方法的不同步骤；
图2示出了根据本发明实施例的发射器设备；
图3示出了数据帧的示例，该数据帧包括设备的位置和由该设备传输的数据之间的关联；
图4示出了根据本发明的不同实施例，布置多个用于接收来自发射器设备的消息的接收器单元的场所透视图；以及
图5示出了根据本发明的实施例，布置了用于接收来自移动发射器设备的消息的接收器单元的场所透视图。
具体实施方式
在本说明书的其余部分中，包括UWB调制器的无线电标签表示在UWB频带中传输信号的无线电标签。标签20也可以称为“UWB无线电标签”或“UWB标签”。其由图中的附图标记20表示。在其最广泛的解释中，UWB无线电标签表示至少包括调制器和UWB天线的电子支撑件。后者可以电子方式集成在设备EQ1的其他电子级中。
在本说明书的其余部分中，无线电标签以超宽带无线电脉冲序列的形式传输消息M1，称为“UWB消息”。这种由无线电脉冲序列形成的UWB消息也称为“超宽带脉冲无线电(Ultra Wide Band-Impulse Radio)”或UWB-IR。
在本说明书的其余部分中，本发明的包括UWB标签20的发射器设备1可以与标签20相类似，用于描述传输功能。因此，为了读者的方便，由UWB无线电标签20传输的消息M1指定由发射器设备1传输消息M1，其中该发射器设备1包括使得可以在UWB频带中传输消息M1的功能块和组件。因此，“标签”的概念是相对的，而本发明的发射器设备1执行传输功能，同时集成UWB无线电标签的必要特性以执行这些传输。为此，图2示出了根据实施例的发射器设备1，该发射器设备1包括标签20，该标签20布置成使得其物理链接到设备EQ1，所述设备EQ1生成数据DATA1，该数据DATA1的完整性必须通过本发明的方法来保证。
在本说明书的其余部分中，本发明的方法旨在确保由发射器设备1(或更具体地，由与UWB无线电标签相关联的设备EQ1)传输的至少一个数据DATA1的完整性。该数据被称为解码数据或有用数据。其可以包括对应于“0”或“1”数据位的最小信息，并且不限于八位字节大小。根据实施例，有用数据DATA1包括多个八位字节。
图1表示本发明方法的实施例。该图示出了不同实体(即设备EQ1、标签20、接收信标30、服务器SERV1或集中不同消息M1的设备)之间的交换以便生成位置信息，第二服务器SERV2，以及在其之间传输的不同消息。根据实施例，设备EQ1和UWB标签仅形成包括调制器和UWB天线的单一且相同的设备。
设备EQ1包括用于生成有用数据DATA1的计算器。这些数据可以源自存储器，并且可以对应于例如存储的标识符、公钥或参数值。这些有用数据DATA1也可以来源于收集数据的传感器。在后一种情况下，数据DATA1可以是原始数据、过滤后的数据或处理后的数据，或者是源自用其他参数收集的数据的计算结果。最后，这些数据可以由对来自数据库、来自服务器并通过设备EQ1的有线或无线链路获取的数据的操作产生。
根据示例性实施例，该方法包括例如通过计算器生成数据DATA1的步骤GEN_DATA1。生成的数据被传输到UWB标签20。为此，步骤TRANS_MDATA1使得可以将数据DATA1传送到标签20。根据发射器设备1的不同实施例，这些数据DATA1可以经由物理接口或无线接口传输。
UWB标签20然后接收数据DATA1。因此，该方法包括接收(未示出)来自设备EQ1的数据的步骤。根据实施例，将在消息M1中调制的数据包括从设备EQ1接收的数据DATA1和来自标签20的数据(例如数据TAG1)，当标签20电子地或物理地集成在设备EQ1中时，该数据TAG 1在此编码标签20或发射器设备1的标识符。
当要由设备EQ1传输的数据DATA1太大而不能编码在由标签20传输的单个消息M1中时，该方法包括旨在将数据DATA1分割成多个分组DATA11、DATA12、…DATA1k、DATA1N,kε[1；N]。数据编码模块可以配置成优化多个消息M1内的数据DATA1的编码。可以实现数据冗余、交织或加密功能，以便生成响应于预定义配置的消息M1。
本发明的方法还包括生成消息M1的步骤GEN_M1，以便在至少一个UWB消息M1中编码和调制数据DATA1以及可能的数据TAG1。然后，一个或多个消息M1接着被传输到至少一个接收信标30，该步骤被称为TRANS_M1。消息M1通过标签20的天线传输。
根据实施例，由同一标签20发送的UWB消息可以具有相同的大小。某些字段是预定义的，例如，包括标签20：TAG1或发射器设备1的标识符的字段。因此，该字段中包含的信息位可以是相同的。根据设想的实施例，对应于数据DATA1的字段可以是固定的或可变的。
根据一个实施例，本发明的方法包括接收包括至少一个有用数据DATA1的多个消息M1的步骤。
根据第一实施例，多个接收由单个信标30顺序执行。在该实施例中，消息M1由标签20顺序发送。图5示出了该实施例的应用模式。信标30在空间中的位置是已知的，并且可以通过分析连续接收从不同位置传输的消息M1以确定标签20的路径。
根据第二实施例，消息M1的多次接收由分布在给定地理区域上的一组信标30A、30B、30C执行。该实施例在图3中由包括接收模块的三个块示出，该接收模块包括用于在UWB频带中接收消息的天线。每个信标30的位置是已知的，并且可以例如为了定位标签20而定义基本参考系。
根据实施例，本发明的系统包括两个信标，其各自在空间中的位置是已知的。本发明的方法能够估计每个信标所接收消息的到达时间差。因此，在这种情况下，可以获得至少一维空间上的位置信息。这种可能性为例如在几何约束区域(如走廊、电梯、隧道或其他区域)中定位传输的数据提供了解决方案。
在使用三个信标的情况下，所关注的是获得根据二维空间的位置信息。并且通过向系统添加第四信标，本发明的方法可以获得额外的尺寸，例如高度，或者进一步提高标签定位精度。
因此，该方法包括由信标30接收UWB消息的步骤REC。该方法包括消息M1的解调步骤和旨在对消息的到达加时间戳HORO的步骤。根据示例性实施例，估计接收质量，以便减少错误检测，或者应用特定滤波，以便减少信号解调期间的误差。每个信标30对接收到的消息M1执行接收、解调和加时间戳这三个步骤。此外，每个信标30在步骤TRANS M2i，iε[A,B,C]向计算器SERV1传输消息M2A、M2B、M2C，其中该计算器SERV1集中传输的数据，尤其是确定标签的位置。根据示例，计算器SERV1是服务器。根据实施例，由每个信标30传输的消息M2A、M2B、M2C因此包括设备EQ1的数据DATA1、标签20的数据TAG1和信标30的丰富数据HORO1，特别包括接收的每个消息M1的到达时间。
根据实施例，本发明的方法接下来包括接收由每个信标30传输的消息M2i，iε[A,B,C]的步骤REC。根据特定实施例，计算器SERV1可以布置在信标30之一中。
该方法包括处理由不同信标30接收的消息M1的不同接收日期的步骤Δtvol。
根据示例性实施例，当几个接收信标30接收到相同的UWB消息M1时，可以通过比较UWB消息在每个接收信标30上的相应到达时间而估计UWB标签20的位置。值得注意的是，可以以已知的方式通过为几对信标30计算每对接收信标30上的UWB消息的到达时间差(timedifference of arrival，TDOA)而估计标签20的位置。该计算步骤可以从对每个接收信标30在接收的每个消息M1加时间戳开始执行。
在该步骤中，根据示例性实施例，可以考虑接收信号的质量，以估计在计算中是否考虑数据。
根据实施例，消息M1的飞行时间可以例如通过估计消息到达时间差的三边测量算法而确定标签20的位置。这种算法对于本领域技术人员来说可能是已知的。
根据其他实施例，标签20的位置是通过估计位置的方法估计，该估计位置方法能够特别地、可替换地或作为补充而使用所述接收信标30级别的UWB消息的到达功率和/或到达频率。然而，使用UWB消息的关注点在于，其使得可以进行非常精确的到达时间测量，这也使得可以以非常精确的方式估计标签的位置。
为此，该方法包括确定位置POS1(或者更一般地确定位置信息POS1)的步骤。该位置信息可以包括：
-包括GPS型坐标的重建位置；
-参考空间系中相对于每个信标位置定义的相对位置；
-每个分量对应于标签和给定信标之间飞行时间的测量值，或每个信标的到达日期的测量值的向量，
-其它。
根据实施例，本发明的方法包括位置信息POS1和数据DATA1以及可选的标签的数据TAG1的关联步骤。
为了建立数据关联，使数据DATA1的完整性不可篡改，后者可以以各种方式关联，使得第三方不能再现该关联。
位置数据和数据DATA1的关联可以包括数据相互编码、交织和/或加密的步骤。
在另一个实施例中，位置信息POS1可以定义唯一的密钥，该密钥旨在返回表示位置被验证或未被验证的值。因此，位置信息不一定从关联密钥能够证明位置被验证的时刻开始传输。
根据一个实施例，位置信息POS1可以定义加密密钥或密码以传输给第三方应用。根据另一个实施例，可以组合位置向量的不同分量，以便编码数据DATA1。
图2示出与UWB标签20相关联的设备EQ1的实施例。根据本发明的应用情况，这种关联可以采取不同的形式。包括设备EQ1和标签20的设备被称为发射器设备1。根据实施例，在电子和物理接口可以在两个实体之间交换数据的意义上，设备EQ1集成了标签20。相同的帧可以用于两个实体EQ1和20。
根据另一示例，两个实体EQ1、20可以在物理上分离。在这种情况下，UWB标签20通过无线接口与设备EQ1通信。
根据一个实施例，设备EQ1包括存储器M、计算器K和传感器C，使得可以收集数据DATA1。在图2的示例中，设备EQ1包括与UWB标签的接口26兼容的物理接口10。UWB标签20包括调制器25和天线21，用于在UWB频带中传输信号。数据DATA1从接口26获取，并由调制器25调制。根据实施例，存储器和计算器可以集成在标签20中，用于处理、存储和格式化来自接口26的数据。
根据示例性实施例，UWB标签包括电源，以便向不同组件提供电压。根据另一个实施例，供电来自设备EQ1。其可以由连接器从接口26传送。
根据实施例，标签20包括配置成控制UWB消息M1的传输的控制模块(未示出)。根据实施例，在控制模块中配置传输周期、传输功率、数据编码、UWB调制等以执行UWB消息M1的传输。根据实施例，列出的不同功能可以由不同的组件支持或者由相同的组件实现。
根据示例性实施例，标签20包括用于接收无线电波流的无线电接收模块23。在该实施例中，无线电流的发射器信标(未示出)使得标签20能够收集射频能量。
根据实施例，无线电流的发射器信标可以是散布在由信标30覆盖的地理区域上的一个或多个无线供电单元(未示出)。在该实施例中，无线供电单元向标签20远程供电。
发射器信标(也称为“无线供电单元”)不同于接收信标30。然而，根据其他示例，不排除具有集成在一个或多个接收信标30中的一个或多个所述无线供电单元，使得所述用于估计位置的系统的至少一个设备既是无线供电单元又是接收信标30。
根据图2的实施例，标签20包括整流器24，用于将无线电接收模块23接收的频谱功率转换成电压或电流。然后，转换的能量可以存储在蓄能器(未示出)中。因此，蓄能器的作用就像电池一样，可以提供传输UWB信息所需的能量。
根据实施例，本发明的发射器设备还可以向传感器和/或计算器(例如微处理器)供电，其与UWB调制器接口连接。
在后一种情况下，供电链路能够为本发明的发射器设备1的至少一个传感器、特别是设备EQ1供电。因此，在这种情况下，供电链路在标签20和传感器之间(或者更一般地是设备EQ1之间)建立。为了描述该供电链路和不同的实施例，未对术语“传感器”或“设备EQ1”加以区分，只要设备EQ1可以简化为具有与UWB标签连接的接口的传感器便可。
根据实施例，可编程配置存储器可以嵌入在UWB标签中，以便存储要传输到传感器的能量级别的参数。当设备EQ1或传感器包括可以通过接收最小量的能量来激活的唤醒功能时，该功能尤其有利。根据情况，一种配置能够自动激活从标签20经由电链路到设备EQ1的电源。例如，当UWB标签内有最小电压阈值和/或最小蓄积电荷可用时，可以触发这种激活。因此，由无线电信道收集的能量可以一方面用于向UWB调制解调器供电以触发消息M1的传输，另一方面用于向设备EQ1的至少一个传感器供电。
根据示例性实施例，设备EQ1的传感器通过数字链路连接到标签20，特别是为了确保有用数据DATA1的传输。替代地，链路是模拟的。其可以由一个或多个模数转换器和/或数模转换器保证，分别称为ADC和DAC。在实现ADC型转换器的情况下，例如，执行模拟测量的是UWB标签20，其对信号进行数字转换，并在传输的UWB消息中以有效载荷DATA1的形式传送结果。
根据示例，UWB标签20包括存储器，用于收集、存储并可能平均从设备EQ1的至少一个传感器接收的几个测量值。根据配置，在数据收集周期结束时，存储在存储器中的数据以有效载荷DATA1的形式传送到在UWB中传输的消息M1中。
根据实施例，设备EQ1的传感器的标识符在UWB帧的头部中传输。
根据实施例，由传感器测量的物理数据被用作由标签传输的消息M1内的传感器的标识符。这种配置确保每个接收到的消息M1确实来自相同的UWB标签20，并因此来自与其相关联的相同传感器。
根据示例，包括形成相同传感器或几个传感器的不同测量源的设备EQ1可以收集物理参数的不同测量值。在这种情况下，这些不同的测量值与UWB标签20相关联。因此，设备EQ1包括至少一个测量温度参数和压力参数的传感器，每个传感器将测量的数据传输到UWB标签20。UWB标签20例如配置成在这种情况下传输两个不同的传输。第一传输包括用作第一传输的标识符的与温度测量相关的数据，第二传输包括用作第二传输的标识符的与压力测量相关的数据。
优点是获得一种配置，其中UWB标签20可以与在相同地理位置的多个传感器相关联，并且每个传感器具有其自己的标识符。无论标识符是什么，都优先在传感器和下一个要传输到信标的UWB标签20之间的数据链路中传输。根据情况，一个或多个传感器的标识符存储在UWB标签20的配置存储器中。
根据不同的实施例，传感器可以是温度传感器、压力传感器、ADC类型的模拟和/或数字电流传感器、到期传感器、日期传感器。根据其他示例，传感器可以包括固定存储器内容、具有集成微处理器的智能电路或者致动器。
在传感器包括具有集成微处理器的智能电路或致动器的情况下，后者可以是DAC转换器。在这种情况下，电源例如用于激活外部智能电路，该外部智能电路以自主方式触发ADC输出，该ADC输出接下来由UWB标签测量以生成有用数据DATA1。在这种情况下，由标签20生成的UWB消息M1用于向信标返回UWB状态，以指示ADC是否已经被触发。特殊之处在于，UWB标签不能在功能上控制传感器，而只能通过无线电信道的能量收集而向其供能。因此，UWB标签不用于确保从信标开始的下行功能链路。在这种情况下，与UWB标签20相关联的设备EQ1的传感器在其决定中保持自主，其例如用作致动器。
根据实施例，UWB标签20和设备EQ1之间的供电链路可以由所述设备EQ1的传感器的通知而调节。在后一种情况下，供电管理包括两个供电模块。第一供电模块为传感器的唤醒提供电源，第二供电模块(例如更强的功率)触发传感器。“更强的功率”是指比“唤醒”传感器所需的功率更大的功率。然而，在不同的实施例中，将功率限制在几纳瓦至有可能几毫瓦。触发传感器可以激活由传感器执行的测量值到UWB标签20的传输。
在该示例中，第一模块和/或第二模块的供电链路优选地是从UWB标签20到设备EQ1的单向链路。允许数据交换的数据链路可以根据双向示例。在这种情况下，UWB标签20然后指示在给定时间可用的能量级别。根据配置，并根据设备EQ1的传感器所估计的电力需求，传感器然后可以决定是否请求启动要执行的功能的“功率”供应。如果该级别不够，传感器可以传输请求，该请求旨在要求标签20在给定的持续时间之后(例如几毫秒)，或者在收集的能量储备高于给定阈值之后，激活唤醒。这调节了被称为“盲”的供电原理。这使得只有当所述传感器具有足够的能量时才能够唤醒所述传感器，从而完成其测量、保存数据并将其传输到标签20。
根据该示例性情况，传感器的每次测量都与最小能量级别相关联，以参与由传感器执行的一系列动作。关注点是优化包括UWB标签20和设备EQ1的本发明的设备1的收集能量的管理。
根据实施例，设备EQ1的传感器包括用于对UWB标签20的配置存储器进行编程的计算装置，使得其在存储器中保存对应于设备EQ1的传感器在其下一次供电之前的数据状态的最小配置。该选项可以覆盖设备EQ1在超过给定阈值的持续时间内不再被供电的情况。在这种情况下，本发明使得可以补偿过长的不供电，在该不供电过程中，能量的蓄积将停止足够长的时间而不再向标签20本身供电。由于有了存储器，当能量由于蓄能器而再次开始蓄积时，再次读取保存的最小配置，因此标签20激活传感器的最小请求。该存储器可以是闪存、MRAM或任何其他非易失性存储器。
根据实施例，用于触发供电的链路可以是简单的I/O接口，当设备EQ1接收到足够的能量时，该接口触发设备EQ1的传感器。在这种情况下，传感器或设备EQ1的组件使用ADC测量标签20上的可用电压，并决定何时接收供电。在这种情况下，“按需”进行决定的是传感器或设备EQ1。该实施例是对标签20进行编程并决定何时向传感器供电的实施例的替代。
在实施例中，标签20包括旨在采用自学习模式管理来自集成在标签20中的蓄能器的能量的配置。
根据示例，标签20第一次实现最大负载并触发传感器的供电。在包括从传感器供电的触发到消息M1的传输的序列的完整阶段之后，标签20测量其蓄能器中剩余的可用能量。因此，其根据一个或多个第一测量值自动调整其下一个触发阈值。在这个示例中，如果只有一部分能量(例如50％)是完成完整序列所必需的，则本发明可以避免蓄积100％的蓄能器电量。标签可以在几个循环内对这种消耗情况进行学习，以确保消耗是可再现的，并且从一个序列到另一个序列不会有太大的变化。因此，最小极限由几次连续测量确定，并存储在非易失性存储器中。
根据实施例，数据交换协议或I/O接口的步骤确保对应于“操作结束”的步骤的执行。操作结束信息例如可能从设备EQ1的传感器传输到标签20。这种操作结束信息可以发起例如在UWB中消息M1的传输。
根据实施例，蓄能器集成在设备EQ1中或者直接集成在传感器的组件中。在这种情况下，从UWB标签20的角度来看，蓄能器被视为外部蓄能器。然后，UWB标签给外部蓄能器充电，并控制蓄积的能量级别。因此，蓄积容量由传感器本身根据其需求决定。因此，标签20包括用于执行确保传感器或设备EQ1充电的功能的模块。
根据实施例，本发明的发射器设备1一方面包括包含第一蓄能器的UWB标签20，另一方面包括包含至少一个传感器和第二蓄能器的设备EQ1。在该实施例中，本发明的设备1包括两个能量储备，其可独立于传感器而操作标签20。
根据本发明的应用情况，用于监视程序可用性的软件(称为SW-SDP)安装在本发明的设备1上，特别是在标签20内。这种软件更广为人知的名字是“心跳(Heartbeat)”。在这种应用中，软件SW-SDP可以实现为通过计算器在I/O接口内产生协议数据或信号，以确保传感器不会由于例如缺乏供电或故障而受阻。如果标签20不再看到软件SW-SDP，则由此推断能量级别不足以使传感器上升到其循环结束。“不再看见”意味着标签20不再从设备EQ1接收数据或信号。在这种情况下，标签20重新评估蓄能器的下一次向上充电，以触发传感器的新唤醒和/或能够由设备EQ1传送给其的有用数据DATA1的新重新询问。根据示例性情况，UWB标签20可以更新先前描述的自学习循环。程序SW-SDP可以配置成当其不再从设备EQ1接收信号或数据时执行初始化脚本。
根据本发明的另一个应用，时间延迟功能可以由本发明的设备1实现，特别是在标签20和设备EQ1之间。根据示例，设备EQ1和标签20的连续操作可以通过由无线电信道收集足够的能量来确保。在这种情况下，该能量可以是非优化的，以确保在标签20和设备EQ1之间以规则的周期交换能量和数据的所有序列。本发明使得可以通过引入时间延迟而实现时间延迟功能，以调整完整序列的激活循环周期。因此，时间延迟可以优化标签20对设备EQ1的唤醒以及在该唤醒之后的数据或能量交换的排序。这种时间延迟功能的目的是减少标签20和设备EQ1之间的链路上的负载，并在标签传输期间释放UWB信道上的时间。另一个目的是当消息M1的传输在蓄能器充电后自动产生时，减少与来自其它UWB标签的其它传输的可能冲突。
根据另一个应用，旨在收集状态数据的控制功能可以由本发明的设备1实现。在集成在由标签20传输的消息M1中的这些状态数据中，可以根据实现本发明的情况找到充电信息，例如充电持续时间、充电量、设备EQ1的传感器的消耗或设备EQ1的总消耗。在后一种情况下，数据可以编码在传输的UWB信号中。优点是监视传感器池的操作，从而检测供电可能被认为不足或过多的区域。
当标签20配置具有自学习功能时，根据情况，其可以包括异常检测功能。该功能允许标签20产生指示错误状态的消息，例如当传感器不能到达其协议的结束而导致产生功能结束指示符时。该功能可以通过该操作结束指示符的标签来补偿未接收。标签20然后传输异常信号，指示其不能操作与其相关联的设备EQ1的传感器。在标签20甚至处于其最大容量的情况下，其可以配置成每次重试传输消息M1，以确保其不仅仅是暂时的故障。
根据实施例，标签20包括能量容量管理模块(未示出)，以触发从UWB调制器在UWB频带中传输消息。可以对该管理模块进行控制，以便一旦收集的电能级别足以传输给定大小的UWB消息，就传输消息。根据实施例，根据给定的配置，不同的阈值配置成传输不同的消息M1。根据实施例，随机变量的管理可以从UWB标签20以随机方式生成消息。根据另一个实施例，标签包括时钟，使得可以在一段时间内以规则的时间间隔传输消息M1。
图3示出由服务器SERV1传输的帧的示例，该帧将源自设备EQ1的数据关联在字段F2中，将源自UWB标签20的数据关联在字段F1中，并将与标签20的位置信息POS1相关的数据关联在字段F3中。这个帧的示例是在传输到远程服务器SERV2的消息MS1中未加密的字段的并置。根据其他实施例，可以从这些数据构建其他帧。根据示例性实施例，传输唯一密钥，该唯一密钥从数据DATA1和位置信息POS1之间的关联中生成。因此，可以执行对唯一密钥的值的简单控制，以便证明消息MS1的来源。
在图4和图5中，场所50由封闭空间表示。其可能是机库、房间、工厂、大厅、画廊或任何其他事先被墙和/或屋顶部分或完全包围的场所。这种场所通常有办法将设备固定在墙上或天花板上。
将在这样的场所通过示例性实施例描述本发明。然而，本发明也适用于开放的或公共的空间，只要存在能够紧固至少一个接收信标30的支撑件即可。
通过对应于本发明的不同应用情况的几个示例性实施例来详细描述图1的示例。在该示例中，多个接收信标30A、30B、30C(更一般地标注为30)布置成接收来自发射器20的UWB信号。根据实施例，信标30形成系统的一部分，该系统包括配置成通过三边测量方法计算UWB发射器20或1的位置信息的装置。
图5的示例通过对应于本发明的应用情况的示例性实施例来详细描述和说明。在这个示例中，单个接收信标30布置成接收来自在空间中移动的发射器20的UWB信号。根据实施例，信标30配置成通过三边测量方法计算给定时间段内UWB信号的发射器20的位置。
在图4和图5的两个示例性情况下，服务器SERV2可以包括数据库，该数据库包括能够用于证实从服务器SERV1接收的位置信息的参考数据。因此，根据实施例，服务器SERV2可以根据发射器的标识符TAG1和根据产生数据DATA1的位置而验证有用数据DATA1的完整性。
根据示例性实施例，服务器SERV2传输消息M3，使得用户能够访问服务。消息M3可以传输到计算机、服务器、连接到互联网的设备或者甚至传输设备1。根据应用的情况，使得能够访问服务的权限可以由服务器SERV2，或者由从第二服务器SERV2接收请求的另一个服务器远程传递。这可能是当操作需要从诸如银行服务器或任何其他服务器的权限管理服务器发出的授权时，需要与服务器SERV2不共享的用户相关的信息的情况。
存在于场地中
图1示出包括智能手机EQ1的第一用户U1。例如，第一用户U1进入他的工作场所，如商店。当他进入该场地时，这个人必须能够访问不同的服务。为了激活不同项目的设备或应用服务，他可能有必要拥有特定的计算机权限。其可以是支付终端、访问服务器的目录，或者访问管理一组销售人员工作时间的服务。
用户U1携带UWB标签20，该标签可以与智能手机EQ1相关联，同时例如附着到电话上。在这种情况下，标签20可以例如集成在盖子或支架中，或者替代地以贴纸的形式。在这种情况下，本发明的发射器设备1对应于智能手机、其支架和标签20。
根据另一个示例，UWB标签20布置在另一个设备中。在后一种情况下，则是整个设备：UWB标签20和智能手机EQ1对应于发射器设备1，而其不必彼此附着。
当用户U1在商店50中时，UWB标签20传输由每个信标30接收的信号。根据实施例，由计算器SERV1执行的三边测量算法可以根据从每个信标30内的标签接收的每个信号，确定UWB标签20的位置POSU1。因此，根据实施例，由标签20传输的数据还包括来自智能手机EQ1的至少一个数据DATA1。从智能手机EQ1传输到UWB标签20的数据可以包括例如标识符或者来自给定服务的数据，例如访问远程服务的请求。
智能手机EQ1和UWB标签20之间的链路可以是无线链路，例如蓝牙链路。在该示例性情况下，UWB标签包括兼容的接收接口，这里是蓝牙接口。根据设备EQ1使用的接口，可以使用任何其他类型的接口。根据另一个实施例，标签20可以与支架或物理和/或电子接口相关联，使得可以例如从USB、USBC或音频插孔接口与智能手机建立有线链路。
UWB标签20然后能够传输至少一个UWB消息，该消息将被信标30A、30B、30C接收。数据DATA1接下来由每个信标30解调。
服务器SERV1可通过检索来自每个信标30的每个解调消息M1的到达日期，执行位置POS1的计算。数据DATA1接下来与位置信息相关联，该位置信息是由旨在比较由每个信标30接收的每个信号的不同飞行时间的操作产生的。
源自智能手机EQ1的信息然后可以与用户U1的位置信息相关联。这种关联使得可以控制用户U1确实在公司/商店的场地50中，并且还使得可以精确地知道其位置。因此，看起来其位置POSU1可能被用作访问一定数量服务的密码。关注点是使该信息无法被未精确位于该场地的第三方篡改。关注点是确保用户对服务的访问控制，而不需要用户U1使用密码。因此，用户U1的身份很难伪造。
一种应用是将公钥作为数据DATA1传输。当位置POS1被远程设备验证时，例如用于管理用户访问权和权限的服务器SERV2，那么后者可以向访问控制设备传输由UWB标签传输的、由公钥加密的密码。访问控制设备可以是支付终端、包括服务的计算机或任何其他验证访问权的设备。也可以是设备EQ1，因为后者可以提供对远程服务的访问权。访问控制设备用私钥解密加密的消息。
优点是，为了能够传输加密的公共密钥，必须在物理上位于恰当的位置或授权的区域中。
该实施例的具体应用是当一个人处于由WiFi网络和来自信标30的UWB覆盖的特定区域中时，访问此WiFi网络。
例如，其可以是酒店，在该酒店中，仅当一个人位于所述酒店的卧室或休息室中时，可以访问WiFi网络而不必输入密码。因此，第三方无法在物理上不在场地内的情况下访问网络。
WiFi网络也可以用于增加对传输数据完整性的控制。在这种情况下，描述数据DATA1和用户U1的位置之间的关联的数据可以用另一个位置信息来证实，例如，从WiFi连接或从源自相机的图像获取的位置信息。该选项可以确保对位置信息完整性的控制。
因此，当用户U1通过已定位的传输数据被识别时，其便可以访问服务。
根据示例性情况，执行不同位置信息数据之间的一致性的控制。然而，这种控制可以在不计算位置的情况下进行。
用于控制不同位置信息数据的一致性的第一个示例是，验证由UWB标签20在多个信标30内传输的消息M1的不同到达时间包括在预定义的最大时间间隔内。这种验证使得可以确保消息M1确实来自位置一致的发射器。如果不是这样，可能是第三方企图篡改数据。该系统基于这样的事实，即在纳秒到几百纳秒甚至微秒量级的非常短的时间尺度内破坏这种完整性控制是极其困难的。
在后一种情况下，本发明的方法可以确保接收的不同消息M1确实来自同一传输。
作为补充，可以解码所接收的每个消息M1的公共信息，例如标识符。其包括验证每个信标接收的消息来自同一传输。这种控制可以在收集其它接收到的消息M1的信标内进行，或者在收集从每个信标接收到的消息M1中提取的数据以及时间戳数据的远程服务器内进行。
根据另一实施例，该方法包括旨在识别不同接收消息M1之间的相同数据序列的步骤。因此，不一定有预定义的标识符。源自每个接收到的消息M1的比较序列可以形成标识符。
根据第一种情况，从接收到的消息M1中在数据字段的给定位置提取序列，例如数据DATA1的字段或者由UWB发射器产生的数据的字段(例如其标识符TAG1)。
根据第二种情况，进行比较的数据序列是在接收的消息M1中随机选择的。在后一种情况下，所提取的序列，即使是随机选择的，也是以相同的方式在每个信标30接收的所有消息M1中选择的。随机变量使得可以确定每个消息M1的比较序列。然后在可以提取形成标识符序列的不同信标30之间共享，或者由服务器从不同的消息M1中进行比较。
使用点对点标识符的目的是执行数据控制，而不必解码包含在消息M1中的信息。这种控制可以通过加密或编码数据来完成。该选项提供了分离处理接收到的消息M1的不同层的可能性。例如，第一处理层旨在验证来自同一发射器的先验接收消息M1的一致性，第二处理层包括通过比较位置信息数据来验证数据的完整性，第三处理层旨在利用有用数据DATA1。根据利用的情况，不同的处理层可以由不同或相同的服务器实现。
门的访问控制
图4示出了具有电子芯片的用户U2，该电子芯片包括带有标识符的存储器。这个电子芯片对应于设备EQ1。该电子芯片可以集成在例如包括支架的公司徽章B1中。该标识符可用于访问其公司内的不同服务，例如在食堂付款、开放安全场地、预订房间等。
根据实施例，电子芯片的存储器包括可以访问服务的其他数据，例如标识符、密码或密钥。
在图4的情况下，徽章B1包括存储至少一个标识符的存储器。徽章B1包括接口，该接口使其可以与无线电标签20通信，该无线电标签20包括能够发射信号(更具体地说，能够发射UWB频带中的脉冲序列)的UWB调制器。
根据示例性实施例，徽章B1可以与标签整合，使得其结合在一起。然后可以在电子芯片和无线电标签之间产生物理接口。
根据简单的情况，设备EQ1是包括具有标识符的存储器的无线电标签。
根据另一个示例，徽章B1可以从UWB标签脱离。在这种情况下，无线接口能够将数据从徽章B1传送到UWB标签20。可以实现无线电接口，使得标识符以规则的间隔自发地传输，或者在唤醒或激活徽章B1之后传输。
根据另一示例，用户U2可以佩戴包括UWB标签和徽章B1的手镯，这些实体被脱离。
在这个示例中，本发明的发射器设备1例如是集成在另一个设备中的塑料徽章和UWB无线电标签20。
用户U2接近门51以便获得进入房间的权限，其中访问控制授权或不授权个人进入房间。
根据第一示例性情况，编码标识符由UWB调制器和UWB标签的天线调制，以传输到不同的信标30A、30B、30C。
每个信标30A、30B、30C接收描述来自标签20的无线电消息M1的信号。消息M1包括至少一个数据DATA1，例如用户U2的标识符。根据不同的实施例，可以在消息M1中调制和传输其他数据。然后，每个信标30A、30B、30C将来自解调信号的数据以及至少一个时间戳信息传输到服务器SERV1。
根据实施例，服务器SERV1通过预定义的算法，组合来自每个信标30A、30B、30C的每个解调的不同时间戳信息，以确定用户U2的标签20的位置。
服务器SERV1在一方面位置POSU2或描述该位置POSU2的数据，与另一方面解调的有用数据DATA1之间建立关联。
根据不同的场景，这种关联可能采取不同的形式：
·根据两项信息生成唯一密钥；该唯一密钥可以是关联两项信息{POS1，DATA1}的数据库的密钥；和/或
·根据两项信息生成加密密钥；这可以例如通过结合不同操作的算法来实现，例如编码、截断、交织、数据置换等。也可以使用基于私钥的算法加密关联两项信息的数据。
服务器SERV1然后通过访问PA1向远程服务器SERV2传输消息MS1，以便请求被门51关闭的房间的访问权。服务器SERV2然后接收由第一服务器SERV1传输的消息MS1。服务器之间的数据链路可以通过诸如图4的网络NET的网络来实现，该网络可以是互联网或内联网网络。根据另一个示例，该链路是点对点链路。
服务器SERV2然后控制发射器设备1的标识符。根据实施例，该标识符与位置POS1或相对于用户U2的位置POSU2的信息相关联。因此，通过考虑用户U2具有访问权限，服务器SERV2可以验证人U2的身份没有被盗用，并且位于门51前面的用户U2确实是具有访问权的UWB标签20的持有者。该位置信息POS1可以控制与访问请求一起传输的标识符的完整性。
在这种情况下，访问权授权可以传输到门51的锁箱，该锁箱例如由从数据网络传输的数字控制来控制。
定位从机器访问网络的用户帐户
图4示出了访问由计算机52提供的服务的另一用户U3，所述计算机52连接到专用网络。标签20与该计算机52相关联。用户U3通过标识符和密码连接到服务。
在这种应用情况下，希望知道用户U3从哪台计算机打开了会话并执行了给定的动作。这样就有可能以某种方式定位在用户连接期间传输的用户标识符。
同样，为了授权或不授权，可以定位交易数据。
在该实施例中，UWB标签20可以通过诸如SD卡、USB插头的物理连接与计算机52接口连接，或者替代地通过诸如WiFi、RFID、蓝牙链路等的无线连接与计算机52接口连接。
自主传感器的控制
图4示出了本发明的使用情况的第四个示例。
根据实施例，连接到诸如互联网的网络的设备包括传感器。在图4的示例性情况下，其是烟雾检测器51。该检测器51根据物理或无线接口与标签20相关联。发射器设备EQ1在这里因此对应于烟雾检测器51和UWB标签20。
在这种情况下，发射器设备EQ1的配置包括要传输给标签20的数据的配置和这些传输的重复周期。
根据这种配置，在烟雾检测器51中传输或存储的某些数据DATA1可以传输到UWB标签20。根据示例，检测器51的标识符可以传输到标签20。替代地，后一个标识符可以存储在UWB标签20的存储器中，并直接传输到信标30。
根据示例性实施例，数据DATA1包括由传感器收集的原始数据。根据另一示例，数据DATA1对应于过滤后的数据，例如其物理参数的值已经超过给定阈值。根据示例性实施例，数据DATA1唯一地对应于以下预定义状态列表中的状态：{操作中、停止服务、检测到警报、供电减少等}。
因此，在烟雾检测器检测到烟雾的情况下，其会触发警报。该警报特别是通过UWB标签20传输到信标。具有上述操作的信标解调信号，计算器SERV1比较飞行时间。因此，烟雾检测器的位置由集中了被每个信标所接收的不同UWB消息20的计算器而重建。这种设备可以是数据服务器SERV1。所关注的是以某种方式定位由烟雾检测器51传输的数据。因此，烟雾检测的位置可以与已经通过另一个用于管理建筑物中的警报的系统传输和接收的警报确认。
远程服务器SERV2可以例如执行收集来自不同系统的数据的功能，和旨在验证决策的分析的功能。
图5示出了一种替代操作，其中不是确定标签的精确位置，而是由三边测量算法识别的轨迹。该方法包括分析来自同一发射器的连续飞行时间。这种解决方案的目的是最大限度地减少使用的信标数量，并放宽对位置精度的限制。应用情况是检测给定区域中个体的存在。例如，其可以是机库中操作不同工具并遵循路线的操作员。
三边测量可以确保已经进行位移的用户的位置，并且例如希望验证该位置在区域中的存在。
在该示例性情况下，UWB标签可以与智能手机、平板电脑、旨在进行库存盘点的无线电子终端等相关联。
UWB标签在三个连续的位置POSa、POSb和POSc传输信号，假设用户U1在信标30覆盖的区域内移动。在这个示例中，数据DATA1包括例如机库巷道中的零件库存。假定库存的不同零件位于一个给定的位置。因此，其可以用预期库存验证配备有标签的用户的路径。
根据实施例，本发明的系统可以检测和利用由标签20连续传输的一组消息，该标签20与产生有用数据DATA1的设备EQ1相关联。所关注的是通过分析例如从三个信标连续确定的位置序列来验证例如位移模式。
例如，本发明的系统和/或方法可以验证标签的位置，以及有用数据DATA1的位置已经在区域中持续了给定的时长。还可以验证已经以低于给定阈值的速度进行了移动和/或已经描述了包含在给定区域内的轨迹。
报警器解锁
根据实施例，覆盖由监视区域限定的周界的防入侵型报警器被激活。该报警器可以包括存在传感器，例如光学传感器或热变化检测器。
用于管理报警器的激活和去激活的系统可能由与报警器联合定位的自主组件或服务器，或者远程管理报警器的远程服务器确保。在这个示例中，可以传输去激活代码来去激活报警器。通过获取数字控制来管理报警器的激活和去激活。
根据示例性实施例，当多个信标30接收到由位于所述区域中的无线电标签20传输的消息M1时，去激活代码自动传输。警报器覆盖的区域优选地包括在本发明的信标30的覆盖区域中。因此，本发明的方法和设备可以通过利用由标签20传输的数据而自动去激活报警器。标签20必须位于检测区域内，因为消息M1是由不同的信标30收集的。因此，通过接收不同的接收消息M1，实际上证实了去激活代码的完整性，该消息证明了拥有权限的人确实在场地中。该实施例表明，由于必须实际位于具有标签20的区域中以确保所传输代码的完整性，因此破坏这种代码特别困难。
UWB发射器实施例的示例性情况
根据实施例，UWB标签20包括单工通信模块21。“单工(simplex)”是指通信模块仅适用于传输UWB消息，但不能接收其他第三方设备传输的UWB消息。
根据示例，单工通信模块21例如是电路的形式，包括诸如天线、放大器、本地振荡器、混频器、模拟滤波器和能够有助于传输UWB信号的任何其他设备的设备。
根据示例，单工通信模块21配置成在以4千兆赫(GHz)为中心和/或以7.25GHz为中心的频带中传输UWB消息。然而，不排除考虑以其他频率为中心的频带。
以无线电电信号形式传输的UWB消息在给定时间具有预定宽度的瞬时频谱，例如包括在500兆赫(MHz)和2.5GHz之间，这对应于持续时间分别包括在几纳秒和几十纳秒之间的无线电脉冲。
在实施例中，单工通信模块21配置成使用要传输的位的开关键控(On OffKeying，OOK)无线电脉冲调制传输UWB消息，也就是说，要传输的位的值由无线电脉冲的存在与否而编码。例如，如果在给定时间要传输的位等于“1”，则单工通信模块21传输无线电脉冲，而如果要传输的位等于“0”，则所述单工通信模块21不传输无线电脉冲。这样的安排是有利的，因为其可以减少传输UWB消息所需的电能消耗，因为以“0”传输的位传输几乎不消耗电能。
根据另一个实施例，可以在本发明的方法中实现无线电脉冲位置调制(PulsePosition Modulation，PPM)。例如，通过考虑以无线电脉冲形式传输的位以预定周期Tc律动，然后在每个周期Tc，脉冲以相对于周期Tc的偏移传输，所述偏移的值取决于要传输的位的值。
根据实施例，可以通过将正弦信号乘以脉冲包络而形成每个超宽带无线电脉冲。在这种情况下，形成对应于无线电脉冲载波频率的正弦信号的本地振荡器可以在UWB消息的整个持续时间内以连续的方式保持激活，并且由所述脉冲包络调制所述正弦信号的幅度。在无线电脉冲的传输时间之外，由零值信号调制正弦信号的幅度。
在正弦信号的幅度调制之后获得的调制信号接下来被提供给放大器的输入端，放大器也可以在要传输的UWB消息的整个持续时间内保持激活。
与根据现有技术的发射器设备相比，这种解决方案的优点是以更精确的方式形成超宽带无线电脉冲序列；现有技术的发射器设备是通过在放大器的输入端直接提供正弦信号，并在无线电脉冲传输开始时激活放大器，以及在所述无线电脉冲传输结束时去激活所述放大器而形成无线电脉冲。在根据现有技术的这些发射器设备中，无线电脉冲包络不太精确，因为其取决于可以控制放大器的激活/去激活时间的精度，而且脉冲包络的形状难以控制。
通过在放大之前用脉冲包络调制正弦信号，在放大器之前形成无线电脉冲。因此，所述放大器不再形成无线电脉冲，而是仅放大预先形成的所述无线电脉冲。然而，要注意的是，为了减少放大器的电能消耗，可以在无线电脉冲之间去激活放大器。
根据实施例，控制模块22包括一个或多个处理器和存储装置(磁性硬盘、电子存储器、光盘等)，其中以一组要执行的程序代码指令的形式存储了计算机程序产品。
替代地，或者作为补充，控制模块22包括一个或多个可编程逻辑电路(FPGA、PLD等)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。
根据实施例，控制模块22包括以软件(特定计算机程序产品)和/或硬件(FPGA、PLD、ASIC、分立电子组件等)形式配置的一组装置。

Claims (21)

1.一种用于控制至少一个有用数据(DATA1)的完整性的方法，其特征在于，包括：
■通过多个信标(30)采集(REC)至少一个消息(M1)，每个信标的位置是已知的，每次采集在UWB无线电频带中执行，每个信标通过无线接口和UWB解调器接收的每个消息来自发射器(20)，所述发射器(20)物理链接到设备(EQ1)，并且包括与所述设备(EQ1)的数据链路；
■通过每个信标解码至少一个有用数据(DATA1)，所述有用数据(DATA1)来自所述设备(EQ1)，并且被指定为“第一信息”；
■根据由所述发射器(1)传输并由每个信标接收的至少一个消息(M1)的不同接收之间的计算，确定所述UWB发射器(20)的位置信息(POS1)，指定为第二信息；
■生成数据对，所述数据对一方面包括所述第一信息(DATA1)，另一方面包括所述第二信息(POS1)；
■从控制所述第二信息(POS1)的操作中验证所述第一信息(DATA1)的完整性；
■传输用于激活服务的消息。
2.根据权利要求1所述的用于控制至少一个有用数据(DATA1)的完整性的方法，其特征在于，控制确定的位置的操作包括：
■控制由多个信标(30)接收的每个消息之间的一致性，所述一致性对应于低于预定阈值的消息到达时间差，和/或；
■对通过三边测量确定的位置和预期位置进行比较，和/或；
■控制所述第一信息(DATA1)的数据序列的至少一个模式的相似性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集包括通过多个信标(30)接收定义UWB消息的无线电脉冲序列，每个信标(30)位于预定位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述接收信标(30)的级别处，所述发射器(1)的位置信息的估计由以下各项方法确定：
■所述UWB消息(M1)的到达时间，以便从中推导出所述消息的飞行时间差(ΔTvol)，和/或；
■所述UWB消息(M1)的到达功率，和/或；
■所述UWB消息(M1)的到达频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过估计由不同所述信标(30)接收的不同消息(M1)的到达时间差，从所述不同UWB消息的到达时间之间的三边测量计算中推导出所述发射器(1)的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个接收的UWB消息(M1)包括发射器(1、20)的标识符(TAG1)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，执行从每个接收的消息(M1)中提取数据序列的步骤，每个提取在每个接收的消息(M1)的相同位置提取数据，每个提取的数据序列形成点对点消息标识符(TAG1)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，计算的位置信息(POS1)和有用数据(DATA1)，以及可选的所述发射器(1)的标识符(TAG1)通过唯一密钥(K1)的生成而关联。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将计算的位置信息(POS1)与通过Wi-Fi、IP地址、RFID或GSM从地理定位系统推导出的位置信息进行比较，所述比较评估距离相对于预定阈值的差异，所述方法包括生成消息M3，所述消息M3的数据字段确定对预定服务的授权与否。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，计算的位置信息(POS1)和有用数据(DATA1)被组合以生成由以下操作产生的代码：
■通过编码算法对数据进行编码；
■数据交织、置换或使得生成包括所述位置信息(POS1)的数据位和源自所述有用数据(DATA1)的数据位的数据字段的操作，和/或；
■通过加密密钥相互加密数据。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，包括向远程服务器(SERV2)传输概要消息(MS1)，所述概要消息(MS1)包括：
■在所述概要消息(MS1)的不同字段中编码的有用数据(DATA1)和计算的位置信息(POS1)，和/或；
■有用数据(DATA1)和计算的位置信息(POS1)，计算的位置(POS1)在所述概要消息(MS1)中加密，和/或；
■唯一的密钥，使得解密在所述概要消息(MS1)的字段中加密的所述位置信息；
■已传输所述消息的所述UWB发射器(1、20)的标识符(TAG1)，和/或；
■布置有标签(20)的设备(EQ1)的标识符(ID1)，所述设备(EQ1)和所述标签(20)形成发射器设备(1)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下初步步骤：
■通过包括无线电标签(20)的发射器设备(1)，经由无线电信道收集一定量的能量，所述无线电标签包括用于接收无线电波流的无线电接收模块(23)；
■在所述UWB频带中传输至少一个消息(M1)，所述消息编码有用数据(DATA1)，所述传输由一定量的收集能量生成。
13.一种用于控制至少一个有用数据(DATA1)的完整性的系统，包括：
■多个接收信标(30)，每个接收信标(30)包括：
○第一无线接口，配置成在所述UWB频带中接收信号；
○无线电模块，处理接收到的信号，以便对接收到的多个消息(M1)加时间戳，并对至少一个有用数据(DATA1)进行基带解调；
■计算器(SERV1)，用于根据对所接收的、来自至少一个发射器(20)的消息(M1、∑Mi)的多个属性的分析，确定位置信息(POS1)，所接收的属性以确定发射器(1、20)的位置信息(POS1)的方式关联；
■存储器，用于保存至少一个值，所述值一方面与计算的空间位置信息(POS1)相关联，另一方面与至少一个有用数据(DATA1)相关联；
■第二计算器(SERV2)，用于从控制所述第二信息(POS1)的操作中验证所述第一信息(DATA1)的完整性。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于：
■每个信标(30)包括用于对接收的UWB消息(M1)加时间戳的组件；
■所述计算器(SERV1)确定所接收的、来自至少一个发射器(20)的消息(M1、∑Mi)的多个飞行时间差(Δtvol)，以便确定所述发射器(1、20)的位置信息(POS1)。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括第二远程服务器(SERV2)，所述远程服务器(SERV2)包括用于接收由所述计算器(SERV1)生成的概要消息(MS1)的接口，并且包括计算装置，用于：
■解码和控制所述位置信息(POS1)，以及；
■生成旨在允许或禁止给定设备访问服务的消息(M3)，
所述第二服务器(SERV2)还包括用于向所述给定设备传输消息(M3)的接口。
16.一种发射器设备(1)，包括：
■设备(EQ1)，在预定环境中生成至少一个有用数据(DATA1)，并且通过第一接口(10)传送所述有用数据(DATA1)；
■无线电标签(20)，包括用于接收所述至少一个有用数据(DATA1)的第二接口(26)，所述无线电标签(20)包括所述UWB频带中的UWB调制器，用于传输包括所述至少一个有用数据(DATA1)的信号，所述无线电标签(20)还包括：
○无线电接收模块(23)，用于接收无线电波流；
○整流器(24)，用于将由所述无线电接收模块(23)接收的频谱功率转换成电压或电流；
○蓄能器；
○能量容量管理模块，用于触发从UWB调制器在UWB频带中传输消息。
17.根据权利要求16所述的发射器设备(1)，其特征在于，包括在所述无线电标签(20)和所述设备(EQ1)之间的供电链路，所述能量容量管理模块包括用于唤醒所述设备(EQ1)的功能，以确保输送足够量的能量激活所述设备(EQ1)的至少一个传感器的至少一个测量，并将至少一个与所述测量相关的数据传输到所述标签(20)。
18.根据权利要求17所述的发射器设备(1)，其特征在于，所述能量容量管理模块包括用于优化所收集的能量的功能，以至少确保：
■唤醒所述设备(EQ1)，
■所述设备(EQ1)的传感器的测量和将所述数据从所述设备(EQ1)传送到所述标签(20)，以及
■通过所述无线电标签(20)传输UWB消息。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的发射器设备(1)，其特征在于，所述无线电能量容量管理模块包括自学习功能，所述自学习功能旨在评估所述设备EQ1所需能量的量，从而允许所述设备EQ1完成一序列动作，所述动作至少包括测量物理参数及将所述物理参数从数据链接传输到所述标签(20)。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的发射器设备(1)，其特征在于，所述无线电标签(20)包括用于管理对由所述设备(EQ1)确保的至少一个功能的可用性进行监视的模块，所述模块以规则的间隔接收表示所述设备(EQ1)活动的指示符的信号或数据。
21.一种用于控制至少一个有用数据(DATA1)的完整性的系统，所述数据由根据权利要求16至20中任一项所述的设备产生，并由根据权利要求13至15中任一项所述的系统解码。
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