CN114303154B - 一种智能追踪系统及其方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及了一种智能追踪系统及其方法和系统。根据本公开的一些实施方案，公开了一种智能追踪系统。智能追踪系统包括一个或多个无源追踪设备、激励器和追踪器。每个无源追踪设备包含一个或多个收发器并由电磁频率激励。响应于被激励，每个无源追踪设备都会传输短消息。激励器传输电磁频率。追踪器从一个或多个无源追踪设备接收短消息，并基于接收到的消息确认一个或多个无源追踪设备在追踪器附近的存在。

Description

一种智能追踪系统及其方法和系统
优先权要求
本申请要求于2019年5月31日提交的题为“AN INTELLIGENT TRACKING SYSTEMAND METHODS AND SYSTEMS THEREFOR”的美国临时专利申请号62/855,474的优先权，该美国临时专利申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种智能追踪系统，其包括追踪系统和支持该追踪系统的后端服务器系统。
背景技术
追踪设备用于追踪各种项目(items)。通常，追踪设备包括GPS模块。GPS模块可能很耗电。因而，典型的追踪设备需要持续供电，因此不适合追踪长途运输(例如，轮船、火车和长途卡车)上的货物。GPS模块也可能很昂贵。因而，由于与在单个货物或项目群组上放置大量追踪设备相关的成本，典型的追踪设备不能用于追踪许多项目。GPS模块也可能很大。因而，典型的追踪设备可能不适合追踪较小的项目。此外，虽然小型追踪标签可用于追踪较小的项目，但这些标签中的大多数都依赖于蜂窝调制解调器的使用并包含电池，并且可能相当昂贵。
发明内容
根据本公开的一些实施方案，公开了一种无源追踪设备。无源追踪设备包括按第一频带传输第一响应信号的第一天线，按第二频带接收第一激励信号的第二天线，以及按第三频带既传输第二响应信号又接收第二激励信号的第三天线。无源追踪设备进一步包括能量收获模块，其经由第二天线和/或第三天线从远程设备接收激励信号，并将激励信号从RF电能转换为激励无源追踪设备的DC电能。无源追踪设备进一步包括第一传输模块，当无源追踪设备根据第一通信协议以第一模式操作时，该第一传输模块调制第一响应信号以按第一频带进行传输，并且将调制的第一响应信号输出到第一天线进行传输，其中第一响应信号包括指示无源追踪设备的第一设备标识符的第一消息。无源设备还包括第二传输模块，当无源追踪设备根据第二通信协议以第二模式操作时，该第二传输模块准备第二响应信号以按第三频带进行传输，并且通过切换第三天线的阻抗来促进所准备的第二响应信号的传输。第二响应信号包括指示无源追踪设备的第二设备标识符的第二消息。无源追踪设备还包括模式选择模块，其基于激励信号确定无源追踪设备将以第一模式还是第二模式操作。
在实施方案中，第一通信协议是蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一个，并且第一频带适合于根据蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一种来承载信号。在这些实施方案中，第二频带等于第一频带，第二通信协议为RFID通信协议，并且第三频带适合于根据RFID通信协议承载信号。在这些实施方案中的一些中，第一频带和第二频带基本上等于2.4GHz并且第三频带基本上等于900MHz。在一些实施方案中，第二通信协议是EPC UHFRFID通信协议。
在实施方案中，无源追踪设备以第一模式操作时根据蓝牙通信协议、蓝牙低功耗通信协议和Wi-Fi通信协议中的一个调制和传输第一响应信号，并以第二模式操作时根据RFID通信协议准备和传输第二响应信号。在这些实施方案中的一些中，模式选择模块默认根据蓝牙低功耗协议来调制和传输第一响应信号，除非激励信号在第三频带上接收到并且包含公认的RFID命令。
在实施方案中，模式选择模块响应于经由第二天线按第二频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第一模式操作。
在实施方案中，模式选择模块响应于确定接收到的激励信号不包含RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。在这些实施方案中的一些中，第一模式选择模块响应于确定接收到的激励信号不包含EPC UHF RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。
在实施方案中，第一传输模块基于由无源追踪设备存储的能量的量来确定无源追踪设备何时传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一传输模块确定当由无源追踪设备存储的能量的量超过第一功率阈值时，无源追踪设备将基本上立即传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一传输模块确定，当由无源追踪设备存储的能量的量超过第二功率阈值并且小于第一功率阈值，第二功率阈值小于第一功率阈值时，无源追踪设备将在延迟之后传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一功率阈值是0dBm并且第二功率阈值是-20dBm。
在实施方案中，模式选择模块响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第二模式操作。
在实施方案中，模式选择模块基于激励信号的内容来确定无源追踪设备将以第二模式操作。在这些实施方案中，模式选择模块响应于确定激励信号包括RFID格式标头而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，模式选择模块响应于接收到的激励信号包含完整RFID格式消息而确定无源追踪设备将以第二模式操作。
在实施方案中，第一模式是默认传输模式，并且第二模式由模式选择模块响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号以及包括RFID格式标头和包含EPC命令的完整RFID格式消息的激励信号来选择。在一些实施方案中，能量收获模块将DC电能输出到第一和第二传输模块以及模式选择模块中的一个或多个。在一些实施方案中，第一设备标识符和第二设备标识符相同。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括传感器模块，该传感器模块包括一个或多个传感器，其中传感器模块在无源追踪设备以第一模式操作时将由一个或多个传感器生成的传感器数据输出到第一传输模块，并且第一传输模块将传感器数据的至少一部分包括在调制的第一响应信号中，以经由第一天线进行传输。在一些实施方案中，一个或多个传感器包括温度传感器、光传感器、声音传感器、湿度传感器、运动传感器、震动传感器和加速度传感器中的一种或多种。在一些实施方案中，第一传输模块将传感器数据的至少一部分包括在调制的第一响应信号中以在传感器数据的值满足预定条件时经由第一天线进行传输。在这些实施方案中的一些中，当温度值超过上阈值时，第一传输模块将从温度传感器获得的温度值包括在第一响应信号中。在一些实施方案中，当温度值小于下阈值时，第一传输模块将从温度传感器获得的温度值包括在第一响应信号中。在一些实施方案中，当传感器数据的值已经达到和/或超过阈值时，第一传输模块将由一个或多个传感器生成的传感器数据包括在第一响应信号中。在这些实施方案中的一些中，当传感器数据不满足预定条件时，第一传输模块避免将传感器数据包括在第一响应信号中。
在实施方案中，无源追踪设备包括加密模块，该加密模块在无源追踪设备以第一模式通信时对消息进行加密并将加密消息输出到第一传输模块，并且第一传输模块将加密消息的至少一部分包括在调制的第一响应信号中以经由第一天线进行传输。在一些实施方案中，加密模块基于秘密模式和密钥对无源追踪设备的第一设备标识符进行加密以获得加密消息并将加密消息输出到第一传输模块。
在实施方案中，能量收获模块包括变换器，该变换器将激励信号的阻抗与无源追踪设备基本匹配。
根据本公开的一些实施方案，公开了一种无源追踪设备。无源追踪设备包括按第一频带传输第一响应信号的第一天线，按第二频带接收第一激励信号的第二天线，以及按第三频带既传输第二响应信号又接收第二激励信号的第三天线。无源追踪设备进一步包括能量收获器，该能量收获器经由第二天线和/或第三天线从远程设备接收激励信号并且至少部分地将激励信号从RF电能转换成DC电能。无源追踪设备还包括钳位电路，该钳位电路从能量收获器接收激励信号并且与能量收获器一起将激励信号从RF电能至少部分地转换成DC电能。无源追踪设备进一步包括存储电容器，其从钳位电路接收DC电能并存储DC电能；以及电压调节器，其从钳位电路和存储电容器之一或两者接收DC电能，并且调节DC电能的电压。无源追踪设备还包括电源总线，其从电压调节器接收经调节的DC电能并激励无源追踪设备；以及相位锁定环，当无源追踪设备根据第一通信协议以第一模式操作时，该相位锁定环调制第一响应信号以按第一频带进行传输并将调制的第一响应信号输出到第一天线，其中第一响应信号包括指示无源追踪设备的第一设备标识符的第一消息。无源追踪设备还包括放大器，其从相位锁定环接收调制的第一响应信号并将调制的第一响应信号放大以经由第一天线进行传输；以及AC电源，其向相位锁定环提供信号以进行调制。无源追踪设备还包括向AC电源提供参考频率的参考振荡器，以及与相位锁定环一起工作以调制第一响应信号的高斯频移键控调制器。无源追踪设备进一步包括状态机，其将信息输出到高斯频移键控调制器以包含在调制的第一响应信号中；以及非易失性存储器，其存储可用于状态机检索并包含在调制的第一响应信号中的信息。无源追踪设备还包括反向散射开关，当无源追踪设备根据第二通信协议以第二模式操作时，该反向散射开关准备第二响应信号以按第三频带进行传输并且通过切换第三天线的阻抗来促进所准备的第二响应信号的传输，其中第二响应信号包括指示无源追踪设备的第二设备标识符的第二消息。无源追踪设备还包括EPC调制解调器，其致动反向散射开关以准备第二响应信号；以及模式选择器，其从第二天线或第三天线接收激励信号并确定无源追踪设备基于激励信号以第一模式还是第二模式操作。
在实施方案中，第一通信协议是蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一个，第一频带适合于根据蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一种来承载信号，第二频带等于第一频带，第二通信协议为RFID通信协议，并且第三频带适合于根据RFID通信协议承载信号。在这些实施方案中的一些中，第一频带和第二频带基本上等于2.4GHz并且第三频带基本上等于900MHz。
在实施方案中，第二通信协议是EPC UHF RFID协议通信协议。在一些实施方案中，无源追踪设备在以第一模式操作时根据蓝牙通信协议、蓝牙低功耗通信协议和Wi-Fi通信协议中的一个调制和传输第一响应信号，并在以第二模式操作时根据RFID准备和传输第二响应信号。在一些实施方案中，模式选择模块默认根据蓝牙低功耗协议确定调制和传输第一响应信号，除非激励信号在第三频带上接收到并且包含公认的RFID命令。在一些实施方案中，模式选择器响应于经由第二天线按第二频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第一模式操作。在一些实施方案中，模式选择器响应于确定激励信号不包含RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。在一些实施方案中，模式选择器响应于确定激励信号不包含EPC UHF RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。
在实施方案中，状态机基于由存储电容器存储的能量的量来确定无源追踪设备何时传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，状态机确定，当由存储电容器存储的能量的量超过第一功率阈值时，无源追踪设备将基本上立即传输调制的第一响应信号。在一些实施方案中，状态机确定，当由存储电容器存储的能量的量超过第二功率阈值并且小于第一功率阈值，(第二功率阈值小于第一功率阈值)时，无源追踪设备将在延迟之后传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一功率阈值是0dBm并且第二功率阈值是-20dBm。
在实施方案中，模式选择器响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，模式选择器基于激励信号的内容而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在这些实施方案中的一些中，模式选择器响应于确定激励信号包括RFID格式标头而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，模式选择器响应于接收到的激励信号包含完整RFID格式消息而确定无源追踪设备将以第二模式操作。
在实施方案中，模式选择器响应于由能量收获器和钳位电路从激励信号转换的能量的量而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，第一模式是默认传输模式，并且由模式选择器响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号以及包括RFID格式标头和包含EPC命令的完整RFID格式消息的激励信号而选择第二模式。在一些实施方案中，电力总线将DC电能传输到第一和第二传输模块中的一个或多个和模式选择器。在一些实施方案中，第一设备标识符和第二设备标识符相同。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括传感器模块。传感器模块包括一个或多个传感器。当无源追踪设备以第一模式操作时，传感器模块将由一个或多个传感器生成的传感器数据输出到状态机和/或非易失性存储器，并且状态机将传感器数据的至少一部分包括在调制的第一响应信号以经由第一天线进行传输。在一些实施方案中，一个或多个传感器包括温度传感器、光传感器、声音传感器、湿度传感器、运动传感器、震动传感器和加速度传感器中的一种或多种。在这些实施方案中的一些中，状态机将传感器数据的至少一部分包括在调制的第一响应信号中，以在传感器数据的值满足预定条件时经由第一天线进行传输。在一些实施方案中，当温度值超过上阈值时，状态机将从温度传感器获得的温度值包括在第一响应信号中。在这些实施方案中的一些中，当温度值小于下阈值时，状态机将从温度传感器获得的温度值包括在第一响应信号中。
在实施方案中，当传感器数据的值已经达到和/或超过阈值时，传感器模块将由一个或多个传感器生成的传感器数据输出到状态机和/或非易失性存储器。在一些实施方案中，当传感器数据不满足预定条件时，状态机避免将传感器数据包括在第一响应信号中。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括加密模块，当无源追踪设备以第一模式通信时，该加密模块对消息进行加密并将加密消息输出到状态机，并且状态机将加密消息的至少一部分包括在调制的第一响应信号以经由第一天线进行传输。在一些实施方案中，加密模块基于秘密模式和密钥对无源追踪设备的第一设备标识符进行加密以获得加密消息并将加密消息输出到状态机。
在实施方案中，参考振荡器是体声波振荡器。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括连接到第二天线的变换器，以及能量收获器，该能量收获器将经由第二天线接收到的激励信号的阻抗基本匹配到无源追踪设备，并将阻抗匹配的激励信号输出到能量收获器。
根据本公开的其他实施方案，公开了无源追踪设备。无源追踪设备包括按第一频带传输响应信号的第一天线，以及按第二频带接收激励信号的第二天线。无源追踪设备进一步包括能量收获模块，其经由第二天线从远程设备接收激励信号，并将激励信号从RF电能转换为激励无源追踪设备的DC电能。无源追踪设备还包括传输模块，其调制响应信号以按第一频带进行传输，并且将调制响应信号输出到第一天线以根据通信协议进行传输，其中响应信号包括指示无源追踪设备的设备标识符的消息。无源追踪设备进一步包括传感器模块，该传感器模块包括一个或多个传感器。响应于被能量收获模块激励，传感器模块将由一个或多个传感器生成的传感器数据输出到传输模块，并且传输模块将传感器数据的至少一部分包括在调制响应信号中以经由第一天线进行传输。
在实施方案中，一个或多个传感器包括温度传感器、光传感器、声音传感器、湿度传感器、运动传感器、震动传感器和加速度传感器中的一种或多种。
在实施方案中，当传感器数据的值满足预定条件时，传输模块将传感器数据的至少一部分包括在调制响应信号中。在一些实施方案中，当温度值超过上阈值时，传输模块将从温度传感器获得的温度值包括在调制响应信号中。在一些实施方案中，当温度值小于下阈值时，传输模块将从温度传感器获得的温度值包括在调制响应信号中。在一些实施方案中，当传感器数据的值已经达到和/或超过阈值时，传输模块将由一个或多个传感器生成的传感器数据包括在调制响应信号中。在一些实施方案中，当传感器数据不满足预定条件时，传输模块避免将传感器数据包括在响应信号中。
在实施方案中，传输模块为第一传输模块，响应信号为第一响应信号，激励信号为第一激励信号，通信协议为第一通信协议，消息为第一消息，并且设备标识符是第一设备标识符。在这些实施方案中的一些中，当无源追踪设备以第一模式操作时，第一传输模块调制第一响应信号并将调制响应信号输出到第一传输模块，并且当无源追踪设备以第一模式操作时，传感器模块将传感器数据输出到第一传输模块。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括第三天线，其按第三频带既传输第二响应信号又接收第二激励信号；以及第二传输模块，当无源追踪设备根据第二通信协议以第二模式操作时，该第二传输模块准备第二响应信号以按第三频带进行传输并且通过切换第三天线的阻抗促进准备的第二响应信号的传输。第二响应信号包括指示无源追踪设备的第二设备标识符的第二消息。无源追踪设备还包括模式选择模块，其基于经由第二天线和/或第三天线从远程设备接收到的激励信号来确定无源追踪设备是以第一模式还是第二模式操作。
在实施方案中，第一通信协议是蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一种。第一频带适用于根据蓝牙、蓝牙低功耗或Wi-Fi通信协议中的一种来承载信号。第二频带等于第一频带。第二通信协议是RFID通信协议。第三频带适合于根据RFID通信协议承载信号。在一些实施方案中，第一频带和第二频带基本上等于2.4GHz，并且第三频带基本上等于900MHz。在这些实施方案中的一些中，第二通信协议是EPC UHF RFID通信协议。
在实施方案中，无源追踪设备在以第一模式操作时根据蓝牙通信协议、蓝牙低功耗通信协议和Wi-Fi通信协议中的一种来调制和传输第一响应信号，并在以第二模式操作时根据RFID准备和传输第二响应信号。在一些实施方案中，模式选择模块默认根据蓝牙低功耗协议确定调制和传输第一响应信号，除非激励信号在第三频带上接收到并且包含公认的RFID命令。在一些实施方案中，模式选择模块响应于经由第二天线按第二频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第一模式操作。
在实施方案中，模式选择模块响应于确定接收到的激励信号不包含RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。在这些实施方案中的一些中，第一模式选择模块响应于确定接收到的激励信号不包含EPC UHF RFID标头或命令而确定无源追踪设备将以第一模式操作。
在实施方案中，第一传输模块基于由无源追踪设备存储的能量的量来确定无源追踪设备何时传输调制的第一响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一传输模块确定，当由无源追踪设备存储的能量的量超过第一功率阈值时，无源追踪设备将基本上立即传输调制的第一响应信号。在一些实施方案中，第一传输模块确定，当由无源追踪设备存储的能量的量超过第二功率阈值并且小于第一功率阈值，第二功率阈值小于第一功率阈值时，无源追踪设备将在延迟之后传输调制的第一响应信号。在一些实施方案中，第一功率阈值是0dBm并且第二功率阈值是-20dBm。
在实施方案中，模式选择模块响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号而确定无源追踪设备将以第二模式操作。
在实施方案中，模式选择模块基于激励信号的内容来确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，模式选择模块响应于确定激励信号包括RFID格式标头而确定无源追踪设备将以第二模式操作。在一些实施方案中，模式选择模块响应于接收到的激励信号包含完整RFID格式消息而确定无源追踪设备将以第二模式操作。
在实施方案中，第一模式是默认传输模式，并且由模式选择模块响应于经由第三天线按第三频带接收激励信号以及包括RFID格式标头和包含EPC命令的完整RFID格式消息的激励信号而选择第二模式。
在实施方案中，能量收获模块将DC电能输出到第一和第二传输模块以及模式选择模块中的一个或多个。在实施方案中，第一设备标识符和第二设备标识符相同。
在实施方案中，传感器模块包括体声波温度传感器。
在实施方案中，传输模块包括参考振荡器，该参考振荡器是体声波振荡器。
根据本公开的一些实施方案，公开了一种追踪设备。追踪设备包括按第一频带传输响应信号的第一天线。追踪设备还包括传输模块，其调制响应信号以按第一频带进行传输并且将调制响应信号输出到第一天线以根据通信协议进行传输。追踪设备进一步包括加密模块。加密模块获得设备标识符，其唯一识别追踪设备，基于设备标识符和秘密模式生成隐蔽的设备标识符，基于隐蔽的设备标识符生成消息，使用密钥对消息进行加密以获得加密消息，以及将加密消息输出到传输模块。传输模块将加密消息包括在调制响应信号中以经由第一天线进行传输。
在实施方案中，生成隐蔽的设备标识符包括生成随机N位串以及根据秘密模式将随机N位串插入到设备标识符中。在这些实施方案中的一些中，秘密模式限定N个不同的插入槽，其中每个插入槽分别限定设备标识符的位位置，在该位置中插入随机N位串的相应位。在一些实施方案中，认证设备使用密钥解密消息以获得隐蔽的设备标识符，以及通过从解密消息中去除随机N位串来认证追踪设备以获得设备标识符，从而从已知设备标识符的列表中追踪和认证设备标识符。
在实施方案中，加密消息包括加密部分和未加密部分，未加密部分包括向认证设备识别密钥的密钥标识符。在这些实施方案中的一些中，认证设备基于密钥标识符检索密钥并使用密钥对加密消息进行解密。在一些实施方案中，加密消息进一步包括向认证设备识别秘密模式的秘密模式标识符。在这些实施方案中的一些中，秘密模式被包括在加密消息的未加密部分中。在一些实施方案中，秘密模式被包括在加密消息的加密部分中。
在实施方案中，追踪设备是在接收到来自远程设备的激励信号时被激励的无源追踪设备。在这些实施方案中的一些中，响应信号由读取设备接收，该读取设备继而将包含在其中的加密消息传输到认证设备，该认证设备基于加密消息、密钥和秘密模式来认证追踪设备。在一些实施方案中，无源追踪设备是双模式追踪设备，其基于激励信号的频带和激励信号的内容选择性地以第一模式和第二模式操作。在实施方案中，加密模块仅在双模式追踪设备以第一模式操作时生成加密消息。在一些实施方案中，第一模式对应于蓝牙低功耗通信协议以及第二模式对应于RFID通信协议。
在实施方案中，追踪设备包括电源。在这些实施方案中的一些中，追踪设备将加密消息直接传输到认证设备。
在实施方案中，追踪设备由认证设备基于加密消息、秘密模式和密钥进行认证。在这些实施方案中的一些中，认证设备是认证追踪设备的认证服务器。
根据本公开的一些实施方案，公开了一种用于生成加密消息的方法，该加密消息用于由认证设备认证追踪设备。该方法包括通过无源追踪设备的加密模块获得唯一识别追踪设备的设备标识符。该方法还包括由加密模块基于设备标识符和秘密模式生成隐蔽的设备标识符。该方法进一步包括由加密模块基于隐蔽的设备标识符生成消息。该方法还包括由加密模块使用密钥对消息进行加密以获得加密消息。该方法进一步包括由加密模块将加密消息输出到追踪设备的传输模块。该方法进一步包括由传输模块调制包括加密消息的响应信号以经由追踪设备的天线进行传输。
在实施方案中，生成隐蔽的设备标识符包括生成随机N位串以及根据秘密模式将随机N位串插入到设备标识符中。在一些实施方案中，秘密模式限定N个不同的插入槽，其中每个插入槽分别限定设备标识符的位位置，在该位置中插入随机N位串的相应位。在一些实施方案中，认证设备使用密钥解密消息以获得隐蔽的设备标识符，以及通过从解密消息中去除随机N位串来认证追踪设备以获得设备标识符，从而从已知设备标识符的列表中追踪和认证设备标识符。
在实施方案中，加密消息包括加密部分和未加密部分，未加密部分包括向认证设备识别密钥的密钥标识符。在这些实施方案中的一些中，认证设备基于密钥标识符检索密钥并使用密钥对加密消息进行解密。在一些实施方案中，加密消息进一步包括向认证设备识别秘密模式的秘密模式标识符。在一些实施方案中，秘密模式被包括在加密消息的未加密部分中。在一些实施方案中，秘密模式被包括在加密消息的加密部分中。
在实施方案中，追踪设备是在接收到来自远程设备的激励信号时被激励的无源追踪设备。在这些实施方案中的一些中，响应信号由读取设备接收，该读取设备继而将包含在其中的加密消息传输到认证设备，该认证设备基于加密消息、密钥和秘密模式来认证追踪设备。在一些实施方案中，无源追踪设备是双模式追踪设备，其基于激励信号的频带和激励信号的内容选择性地以第一模式和第二模式操作。在一些实施方案中，加密模块仅在双模式追踪设备以第一模式操作时生成加密消息。在一些实施方案中，第一模式对应于蓝牙低功耗通信协议以及第二模式对应于RFID通信协议。
在实施方案中，追踪设备包括电源。在这些实施方案中的一些中，追踪设备将加密消息直接传输到认证设备。
在实施方案中，追踪设备由认证设备基于加密消息、秘密模式和密钥进行认证。在这些实施方案中的一些中，认证设备是认证追踪设备的认证服务器。在一些实施方案中，认证设备是聚合器设备。在一些实施方案中，认证设备是后端服务器系统。在一些实施方案中，认证设备是用户设备。
根据本公开的一些实施方案，一种用于认证追踪设备的系统公开了。该系统包括追踪设备，其生成指示唯一识别追踪设备的追踪标识符的加密消息以及调制包括加密消息的响应信号以经由追踪设备的天线进行传输。该系统还包括认证服务器，其接收加密消息，基于加密消息确定设备标识符，以及基于已知设备标识符的列表认证设备标识符，其中已知设备标识符的列表指示有效追踪设备的设备标识符。
在实施方案中，追踪设备包括加密模块。加密模块基于设备标识符和秘密模式生成隐蔽的设备标识符。加密模块还基于隐蔽的设备标识符生成消息。加密模块进一步使用密钥对消息进行加密以获得加密消息，以及将加密消息输出到传输模块。
在实施方案中，生成隐蔽的设备标识符包括生成随机N位串以及根据秘密模式将随机N位串插入到设备标识符中。在这些实施方案中的一些中，秘密模式限定N个不同的插入槽，其中每个插入槽分别限定设备标识符的位位置，在该位置中插入随机N位串的相应位。在一些实施方案中，认证设备使用密钥对加密消息进行解密以获得隐蔽的设备标识符，以及通过从解密消息中去除随机N位串来确定追踪设备的设备标识符。
在实施方案中，加密消息包括加密部分和未加密部分，未加密部分包括向认证设备识别密钥的密钥标识符。在这些实施方案中的一些中，认证设备基于密钥标识符检索密钥并使用密钥对加密消息进行解密。在一些实施方案中，加密消息进一步包括向认证设备识别秘密模式的秘密模式标识符。在这些实施方案中的一些中，秘密模式被包括在加密消息的未加密部分中。在一些实施方案中，秘密模式被包括在加密消息的加密部分中。
在实施方案中，该系统进一步包括读取设备。读取设备接收来自追踪设备的响应信号，以及将包含在响应信号中的加密消息传输到认证服务器经由通信网络。在这些实施方案中的一些中，追踪设备是无源追踪设备以及读取设备播送激励无源追踪设备的激励信号。在一些实施方案中，无源追踪设备是双模式追踪设备，其基于激励信号的频带和激励信号的内容选择性地以第一模式和第二模式操作。在这些实施方案中的一些中，加密模块仅在双模式追踪设备以第一模式操作时生成加密消息。在一些实施方案中，第一模式对应于蓝牙低功耗通信协议以及第二模式对应于RFID通信协议。
在实施方案中，追踪设备包括电源。在这些实施方案中的一些中，追踪设备将加密消息直接传输到认证设备。在一些实施方案中，认证服务器基于加密消息确认一般位置中追踪设备的存在。
根据本公开的其他实施方案，公开了无源追踪设备。无源追踪设备包括按第一频带传输响应信号的第一天线以及按第二频带接收激励信号的第二天线。无源追踪设备还包括能量收获模块，其经由第二天线从远程设备接收激励信号以及将激励信号从RF电能转换为激励无源追踪设备的DC电能。无源追踪设备进一步包括传输模块，其调制响应信号以按第一频带进行传输并且将调制响应信号输出到第一天线以根据通信协议进行传输。响应信号包括指示无源追踪设备的设备标识符的消息。传输模块包括产生输出频率的体声波参考振荡器，体声波参考振荡器包括体声波延迟器参考。传输模块调制响应信号，使得响应信号具有基于体声波参考振荡器的输出频率的载波频率。
在实施方案中，体声波参考振荡器包括主时钟，时间差检测器，相位频率检测模块，以及环路滤波器。在一些实施方案中，主时钟将输出频率输出到第一传输模块的其他部件以用作载波频率参考以及将输出频率输出到时间差检测器。在一些实施方案中，时间差检测器检测体声波延迟器参考的多个回波，分别基于多个回波的第一回波以及第二回波生成第一回波信号以及第二回波信号，比较第一回波信号与输出频率以生成结束脉冲，以及将结束脉冲和第二回波信号两者输出到相位频率检测模块。在一些实施方案中，相位频率检测模块比较结束脉冲的相位与第二回波信号的相位，生成泵浦脉冲，以及基于泵浦脉冲生成电流。在一些实施方案中，环路滤波器放大电流以及将放大的电流输出到主时钟，由此形成反馈环路以及校正输出频率。
在一些实施方案中，当结束脉冲的相位早于第二回波信号的相位时，泵浦脉冲是降压脉冲，以及相位频率检测模块基于降压脉冲生成负电流。在这些实施方案中的一些中，当结束脉冲的相位晚于第二回波信号的相位时，泵浦脉冲是泵升脉冲，以及相位频率检测模块基于泵升脉冲生成正电流。在一些实施方案中，时间差检测器包括温度补偿模块，其接收温度读数以及基于温度读数将温度调节信号输出到时间差检测器，以及时间差检测器基于温度调节信号调节回波信号和结束脉冲中的一者或两者。
在实施方案中，体声波延迟器参考是第一体声波延迟器参考以及多个回波是第一多个回波。在这些实施方案中的一些中，体声波振荡器包括体声波温度传感器。体声波温度传感器检测体声波延迟器参考的第二多个回波，基于第二多个回波的第一回波以及第二回波生成第一回波信号以及第二回波信号，分别根据基于第二多个回波的第一回波以及第二回波的第一以及第二回波信号生成粗略温度读数，以及将粗略温度读数输出到体声波振荡器的时间差检测器。在一些实施方案中，体声波温度传感器从体声波生成器接收输出频率以及基于第五以及第六回波信号以及输出频率生成精确温度读数。在一些实施方案中，无源追踪设备进一步包括生成粗略温度读数以及精确温度读数中一者或两者的体声波温度传感器，体声波温度传感器包括第二体声波延迟器参考。
在实施方案中，体声波温度传感器检测第二体声波延迟器参考的第二多个回波，分别基于第二多个回波的第一回波以及第二回波生成第一回波信号以及第二回波信号，根据基于第二多个回波的第一回波以及第二回波的第一以及第二回波信号生成粗略温度读数，以及将粗略温度读数输出到体声波振荡器。在这些实施方案中的一些中，体声波温度传感器从体声波生成器接收输出频率以及基于输出频率以及基于第二多个回波的第一回波以及第二回波的第一以及第二回波信号两者生成精确温度读数。在一些实施方案中，体声波温度传感器将精确温度读数输出到传输模块以包含在响应信号中。
在实施方案中，无源追踪设备进一步包括变换经由第二天线接收到的激励信号的体声波变换器，体声波变换器包括第二体声波延迟器参考。在这些实施方案中的一些中，体声波变换器增加激励信号的阻抗。
在实施方案中，传输模块调制响应信号，使得响应信号具有基本上等于体声波参考振荡器的输出频率的因数的载波频率。
在实施方案中，传输模块是第一传输模块，响应信号是第一响应信号，激励信号是第一激励信号，通信协议是第一通信协议，消息是第一消息，以及设备标识符是第一设备标识符。在这些实施方案中的一些中，无源追踪设备进一步包括第三天线，其按第三频带既传输第二响应信号又接收第二激励信号。无源追踪设备还包括第二传输模块，当无源追踪设备根据第二通信协议以第二模式操作时，该第二传输模块准备第二响应信号以按第三频带进行传输，并且通过切换第三天线的阻抗来促进所准备的第二响应信号的传输，以及其中第二响应信号包括指示无源追踪设备的第二设备标识符的第二消息。无源追踪设备进一步包括模式选择模块，其基于经由第二天线和/或第三天线从远程设备接收到的激励信号确定无源追踪设备将以第一模式还是第二模式操作。在这些实施方案中的一些中，第一频带等于第二频带。
根据本公开的一些实施方案，公开了一种智能追踪系统的聚合器设备。聚合器设备可以包括一个或多个存储设备；使用一种或多种长距离通信协议与外部设备通信的一个或多个长距离通信单元；使用一种或多种短距离通信协议与邻近设备通信的至少一个短距离通信单元；GPS设备；以及执行可执行指令的一个或多个处理器。该指令使处理设备：经由短距离通信单元向聚合器设备的读取范围内的追踪设备播放激励信号，其中激励信号触发追踪设备以播放追踪消息；经由短距离通信单元从一个或多个相应的响应追踪设备接收一个或多个响应信号，其中每个响应信号包括来自包括追踪信息的相应响应追踪设备的追踪消息；基于相应的响应信号生成追踪记录；并将追踪记录报告给后端服务器系统。
在实施方案中，一个或多个短距离通信单元包括多输出多输入(MOMI)通信设备，其被配置为接收来自响应追踪设备的响应信号并基于响应信号确定响应追踪设备相对于聚合器设备的范围(range)和方位(bearing)。在这些实施方案中的一些中，MOMI通信设备包括至少一个MOMI收发器，其包括：第一射频(RF)天线；以及第二RF天线，其紧邻第一RF天线并设置成与第一RF天线呈大于零度且小于180度的角度。在这些实施方案中的一些中，MOMI设备被配置为：从一个或多个处理器接收激励命令；将第一RF天线和第二RF天线之间的激励信号调制到聚合器设备的读取范围内的追踪设备；从响应追踪设备在第一RF天线处接收第一响应信号并在第二RF天线处接收第二响应信号；基于第一响应信号的第一信号强度和第二响应信号的第二信号强度确定响应追踪设备的范围和方位；并将范围和方位输出到处理设备。
在实施方案中，聚合器设备进一步包括分别输出传感器数据的成组的一个或多个环境传感器。在这些实施方案中的一些中，可执行指令进一步使一个或多个处理器：接收传感器数据；基于传感器数据和机器学习模型对环境事项的存在进行分类；并响应于对环境事项进行分类：生成环境事项记录；并将环境事项报告给后端服务器系统。
在实施方案中，可执行指令进一步使一个或多个处理器接收相机信号。在这些实施方案中的一些中，可执行指令进一步使一个或多个处理器使用经训练以识别可追踪项目的图像分类器来对相机信号的一个或多个帧中的可追踪项目进行分类。在这些实施方案中的一些中，可执行指令进一步使一个或多个处理器响应于对可追踪项目进行分类并且没有接收到与可追踪项目相对应的追踪消息来确定追踪设备丢失、损坏或以其他方式不可读。在一些实施方案中，可执行指令进一步使一个或多个处理器使用经训练以识别可追踪项目和视觉标记的图像分类器来对附加到相机信号的一个或多个帧中的可追踪项目的视觉标记进行分类。在这些实施方案中的一些中，可执行指令进一步使一个或多个处理器：扫描视觉标记；并对视觉标记进行解码以获得值，该值指示视觉标记所附加到的项目的追踪信息。在这些实施方案中的一些中，可执行指令进一步使一个或多个处理器响应于未接收到对应于从视觉标记解码的值的追踪消息而确定追踪设备丢失、损坏或以其他方式不可读。
在一些实施方案中，聚合器设备进一步包括输出相机信号的相机。在一些实施方案中，一个或多个处理器经由长距离通信单元或短距离通信单元或经由连接器电缆从远程摄像机接收视频信号。在一些实施方案中，视频信号是包括高分辨率彩色视频和深度视频的3D视频信号。在一些实施方案中，可执行指令进一步使一个或多个处理器：从第一追踪设备接收自第一响应信号导出的第一范围和方位数据；基于第一响应信号确定对应于第一追踪设备的第一追踪数据；从第二追踪设备接收自第二响应信号导出的第二范围和方位数据；基于第二响应信号确定对应于第二追踪设备的第二追踪数据；使用经训练以识别可追踪项目的图像分类器对摄像机信号中的一个或多个帧中的第一可追踪项目和第二可追踪项目进行分类；以及基于第一范围和方位数据以及第二范围和方位数据对第一可追踪项目和第二可追踪项目进行消歧，使得基于消歧使第一追踪数据与第一可追踪项目相关联并且使第二追踪数据与第二可追踪项目相关联。
在实施方案中，响应追踪设备包括无源追踪设备。在这些实施方案中的一些中，无源追踪设备包括多媒体追踪设备，其配置有RFID标签和BLE传输器，使得可以经由RFID询问器或BLE扫描仪读取多媒体追踪设备。在这些实施方案中的一些中，RFID标签和BLE传输器被集成到单个ASIC中。
根据本公开的一些实施方案，公开了一种智能追踪系统。智能追踪系统包括一个或多个无源追踪设备、激励器和追踪器。每个无源追踪设备包括一个或多个收发器并由电磁频率激励。响应于被激励，每个无源追踪设备都传输一条短消息。激励器发射电磁频率以为无源标签供电。追踪器从一个或多个无源追踪设备接收短消息，并基于接收到的消息确认一个或多个无源追踪设备在追踪器附近的存在。
在实施方案中，短消息是蓝牙低功耗(BLE)信标。在这些实施方案中的一些中，BLE信标中的每一个都包括传输了BLE信标的一个或多个无源追踪设备的相应无源追踪设备的相应设备标识符。在实施方案中，短消息中的每一个都包括传输了该短消息的一个或多个无源追踪设备的相应无源追踪设备的相应设备标识符。在这些实施方案中的一些中，相应的无源追踪设备使用低功率加密算法对短消息中的相应设备标识符进行加密。在这些实施方案中的一些中，相应的无源追踪设备基于共享的密钥和共享的秘密模式对短消息中的相应设备标识符进行加密。共享秘密模式可以限定在用共享密钥加密之前将随机位插入到短消息中的模式。此外，在实施方案中，智能追踪系统包括认证设备，其使用共享秘密模式和共享密钥来认证相应的通过设备(passing device)。在这些实施方案中的一些中，认证设备是追踪器。在其他实施方案中，认证设备是与追踪器通信的后端服务器系统。
在实施方案中，激励器嵌入在追踪器中。在其他实施方案中，激励器是独立设备。在一些实施方案中，智能追踪系统包括维护一个或多个无源追踪设备的位置的后端服务器系统。在这些实施方案中的一些中，后端服务器系统经由一个或多个无源追踪设备的位置来管理项目清单。
在实施方案中，一个或多个无源追踪设备各自包括在被激励时输出当前温度的温度传感器，其中每个无源追踪设备将当前温度数据包括在由无源追踪设备输出的短消息中。在一些实施方案中，智能追踪系统包括后端服务器系统，其基于由无源追踪设备传输的相应短消息中的当前温度数据和与温度数据相关联的时间戳来维护温度日志。在实施方案中，智能追踪系统包括后端服务器系统，其接收运动数据并基于运动数据确定对应于与特定无源追踪设备相关联的项目的运动概况。在实施方案中，一个或多个无源追踪设备各自包括光传感器，其输出指示在无源追踪设备附近检测到周围光的值，其中该值在无源追踪设备被激励时被包括在短消息中。在实施方案中，一个或多个无源追踪设备各自包括运动传感器，其输出指示无源追踪设备的相应运动的运动数据，其中运动数据在无源追踪设备被激励时被包括在短消息中。在一些实施方案中，智能追踪系统包括增强现实使能设备，其被配置为在增强现实使能设备在无源追踪设备的方向上定向时显示无源追踪设备的标记。
在实施方案中，一个或多个无源追踪设备包括多频带天线，使得每个无源追踪设备以第一频率接收电磁频率并以第二频率传输短消息。在实施方案中，激励器包括多频带天线，使得激励器以第一频率传输电磁频率并以第二频率接收短消息。
在实施方案中，追踪器是被配置为与一个或多个无源追踪设备通信的用户设备。
在实施方案中，智能追踪系统包括后端服务器系统，其从追踪器接收对应于一个或多个无源追踪设备的位置数据，并基于位置数据生成对应于一个或多个无源追踪设备的区域的虚拟地图。
在实施方案中，追踪器被配置为确定追踪器的环境的特征；并且基于该特征确定追踪器与后端服务器通信的通信形式，其中追踪器被配置为从多于一种不同的通信形式中进行选择。
在实施方案中，一个或多个无源追踪设备中的每一个都包括多个天线并且被配置为：响应于被激励使用多个天线中的一个向追踪器传输广告包，其中广告包指示正在使用的天线；响应于广告包从追踪器接收响应包，该响应包包括指示包含广告包的信号的强度的接收到的信号强度指示；并且基于接收到的信号强度指示，使用多个天线中的一个选择性地将短消息传输到追踪器。
在实施方案中，一个或多个无源追踪设备的每个无源追踪设备在无源追踪设备的天线和无源追踪设备的硅芯片之间的连接处制造有静电放电保护机构。在这些实施方案中的一些中，在将硅芯片嵌入到无源追踪设备的壳体中之后去除静电放电保护。
在实施方案中，一个或多个无源追踪设备的每个无源追踪设备包括MEMS振荡器。
在一些实施方案中，无源追踪设备包括多媒体追踪设备，其配置有RFID标签和BLE传输器，使得可以经由RFID询问器或BLE扫描仪读取多媒体追踪设备。在这些实施方案中的一些中，RFID标签和BLE传输器被集成到单个ASIC中。
将根据以下的描述和附图以及权利要求完成对本公开的更完整的理解。
附图说明
包括附图以提供对本公开的更好理解，该附图示出了本公开的实施方案并且与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1是示出包括追踪系统和后端服务器系统的示例性智能追踪系统的示意图。
图2是示出根据本公开的一些实施方案的产品的示例性生命周期的示意图。
图3是示出根据本公开的一些实施方案的无源追踪设备的示例性配置的示意图。
图4是示出根据本公开的一些实施方案的无源追踪设备的示例性配置的示意图。
图5是描绘根据本公开的一些实施方案的用于确定无源追踪设备是以第一模式还是第二模式操作的方法的成组的示例性操作的流程图。
图6是描绘根据本公开的一些实施方案的用于操作无源追踪设备108的方法600的示例性操作的流程图。
图7是描绘根据本公开的一些实施方案的用于认证追踪设备的方法的示例性操作的流程图。
图8是描绘根据本公开的一些实施方案的用于生成用于认证追踪设备的加密消息的方法的示例性操作的流程图。
图9是描绘根据本公开的一些实施方案的用于基于接收到的加密传输消息来认证追踪设备的方法的示例性操作的流程图。
图10是示出根据本公开的一些实施方案的示例性体声波振荡器的示意图。
图11是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的主时钟的示例性配置的示意图。
图12是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的时间差检测器的示例性配置的示意图。
图13是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的相位频率检测器和环路滤波器的示例性配置的示意图。
图14是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的示例性配置的示意图。
图15是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的示例性配置的示意图。
图16是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的示例性配置的示意图。
图17是示出根据本公开的一些实施方案的体声波振荡器的示例性配置的示意图。
图18是示出根据本公开的一些实施方案的示例性体声波温度传感器的示意图。
图19是示出根据本公开的一些实施方案的示例性体声波变换器的示意图。
图20是示出根据本公开的一些实施方案的无源追踪设备的示例性配置的示意图。
图21是示出根据本公开的一些实施方案的聚合器设备的示例性成组部件的示意图。
图22是示出根据本公开的一些实施方案的示例性多输出多输入设备的示意图。
具体实施方式
图1示出了智能追踪系统10。智能追踪系统10(或“系统10”)可以包括一个或多个追踪设备系统100(或“追踪系统100”)以及后端服务器系统120。在实施方案中，智能追踪系统10可以进一步包括用户设备130和/或增强现实(AR)使能用户设备140。系统10可以包括未示出的附加部件。
追踪系统100可以包括一个或多个追踪设备。在实施方案中，追踪系统100包括以下项的任何组合：一个或多个多模式追踪设备102，一个或多个聚合器设备104，一个或多个成对的追踪设备106，一个或多个无源追踪设备108，一个或多个激励器110，一个或多个双媒体追踪设备112，一个或多个视觉标记追踪器114，以及一个或多个视觉系统116。
在实施方案中，多模式追踪设备102是被配置为确定其地理定位以及经由通信网络将其地理定位报告给后端服务器系统120的电子设备。多模式追踪设备102可以被配置为使用长距离通信(例如，直接经由通信网络(例如，使用蜂窝连接))，或使用短距离通信(例如，通过追踪系统100中的中间设备(例如，聚合器设备104))与服务器系统120通信。例如，在一些场景中多模式追踪设备102可处于禁止多模式追踪设备102连接到蜂窝网络的环境中或可设置为排除多模式追踪设备102经由蜂窝网络进行通信的模式。在这些场景中，多模式追踪设备102可以将其位置数据传输到聚合器设备104，该聚合器设备104可以将位置数据传输到后端服务器系统120。在实施方案中，多模式追踪设备102还可以被配置为确定除位置数据之外或代替位置数据可报告的其他类型的数据。多模式追踪设备102可以包括收集对应于多模式追踪设备102或其环境的数据的一个或多个环境传感器。例如，多模式追踪设备102可以确定和/或报告指示多模式追踪设备102的环境中的周围温度的温度数据，描述多模式追踪设备102运动的运动数据，指示多模式追踪设备102的环境湿度的湿度数据，指示在多模式追踪设备102的环境中感测到的周围光的程度的光数据等。在实施方案中，多模式追踪设备102可以周期性地记录所收集的数据，使得多模式追踪设备102可以追踪在日志中被运送或存储的项目的状况。例如，多模式追踪设备102可以维护温度日志，该温度日志限定一段时间内设备附近的环境温度。在运输药品、化学品和食品等项目时可能需要这些类型的日志。在一些实施方案中，多模式追踪设备102可以代表不具有足够处理或存储能力来保存这样的日志的其他设备来维护温度日志(或其他数据日志)。
多模式追踪设备102可以包括可充电电池(例如，3.7V6800mAh锂离子电池)，使得它可以放置在其中多模式追踪设备102可以移动并且数周或数月不连接到电源的环境(例如，卡车、仓库、集装箱等)中。
聚合器设备104是被配置为将来自追踪系统100中一个或多个设备(例如，多模式追踪设备102，成对的追踪设备106，和/或无源追踪设备108)的位置数据聚合以及将位置数据报告给后端服务器系统120的电子设备。在实施方案中，聚合器设备104被配置为认证追踪系统100中的各种设备。以这种方式，可以避免追踪系统100的设备的反向装配(counter-fitting)。
在实施方案中，聚合器设备104是移动聚合器设备104。移动聚合器设备104可以是被配置用于便携的聚合器设备104。移动聚合器设备104可以包括可充电电池(例如，3.7V6800mAh锂离子电池)，使得它可以放置在其中聚合器设备104可以移动并且数周或数月不连接到电源的环境中。
在实施方案中，聚合器设备104可以是固定的聚合器设备。固定的聚合器设备可以是被配置为处于固定位置的聚合器设备104。固定的聚合器设备可以连接到电源(例如，AC插座)。固定的聚合器设备可以进一步被配置为执行更多功率密集型操作，例如确定追踪系统的其他设备的位置、执行功率密集型加密操作等。
在一些实施方案中，聚合器设备104可以代表不具有足够处理或存储能力来保存这样的日志的其他设备(例如，无源追踪设备108)维护数据日志(例如，温度日志、湿度日志等)。以这种方式，聚合器设备104可以为每个无源追踪设备108维护单独的日志。每个相应的日志可以对应于相应的无源追踪设备108并且可以包括相应的无源追踪设备108的设备标识符，从无源追踪设备108收集的每个相应的数据项目的时间戳，以及对应于时间戳的数据项目。
在一些实施方案中，多模式追踪设备102可以被设置为用作聚合器设备104。在实施方案中，聚合器设备104可以被配置为包括激励器设备110(下文进一步讨论)。
成对的追踪设备106可以是被配置为确定其地理定位以及经由聚合器设备104将其地理定位报告给后端服务器系统的电子设备。成对的追踪设备106可以利用短距离通信协议与聚合器设备通信。在实施方案中，成对的追踪设备106可以实施蓝牙TM或蓝牙低功耗TM通信协议以与聚合器设备104通信。成对的追踪设备106可以包括一个或多个环境传感器，其收集关于成对的追踪设备106或其环境的数据，成对的追踪设备106可以对其进行监测以将收集到的传感器数据报告给聚合器设备104。例如，成对的追踪设备106可以确定和/或报告指示成对的追踪设备106的环境中的周围温度的温度数据，描述成对的追踪设备106的运动的运动数据，指示成对的追踪设备106的环境湿度的湿度数据，指示在成对的追踪设备106的环境中感测到的周围光的程度的光数据等。在实施方案中，成对的追踪设备106可以周期性地记录收集到的数据，使得成对的追踪设备106可以追踪在日志(例如，温度日志)中被运送或存储的物体的状况。
成对的追踪设备106可以包括可充电电池(例如，3.0V6800mAh锂离子电池)，使得它可以放置在其中成对的追踪设备106可以移动并且数周或数月不连接到电源的环境(例如，卡车、仓库、集装箱等)中。
无源追踪设备108是与追踪系统100中的另一个设备通信的小型低成本电子设备。与成对的追踪设备106或多模式追踪设备102不同，无源追踪设备108不包括板载长期电力存储机构(例如，无电池)。相反，无源追踪设备108被配置为由电磁场(例如，射频(RF)信号)激励。这允许无源追踪设备108成为小型且成本相对较低的追踪解决方案。注意，无源追踪设备108可以包括短期功率存储机构，例如电容器，以在短时间内存储经由激励获得的电荷。如下文将讨论的，追踪系统100可以包括被配置为发射激励无源追踪设备108的电磁信号的一个或多个激励器110。激励器110可以是独立的设备或可以集成到追踪系统100的其他设备中(例如，聚合器104或多模式追踪设备102中)。关于RF相关技术的使用的更详细讨论可以在Kawaguchi的美国专利号8,774,329中找到，该美国专利的内容通过引用并入本文。
重新参考图1，在实施方案中，无源追踪设备108可以包括可集成到小形状因数(small form factor)中的小型集成电路(例如，<2mm x 2mm)。例如，无源追踪设备108可以集成到面积小于1cm x 1cm的标签或图块(tile)中。以这种方式，无源追踪设备108可以粘附到正在运送的包装上，插入一箱贵重物品(例如，医疗用品)中、嵌入衣物(例如，鞋子)中，或用于任何其他合适的场景。
无源追踪设备108可以将短消息传送到包括将无源追踪设备108与其他无源追踪设备108识别开来的设备标识符(“设备ID”)的另一设备(例如，聚合器设备104)。通过传输短消息，无源追踪设备108可以确认其在聚合器设备104附近的存在。在实施方案中，无源追踪设备108包括根据蓝牙通信协议配置的蓝牙TM使能收发器。在实施方案中，无源追踪设备108可以与具有蓝牙使能收发器的其他设备(例如，聚合器设备108)通信。在实施方案中，蓝牙使能收发器利用蓝牙低功耗(BLE)协议(例如，BLE使能收发器)。BLE是由与其他蓝牙通信协议相比需要较低功耗的蓝牙SIG开发的短距离通信协议。在实施方案中，无源追踪设备108被配置为在被激励时传输信标。信标可以是根据通信协议(例如，蓝牙TM或BLE)编码的固定长度的一个或多个数据包。信标是短消息的非限制性示例。在实施方案中，信标可以指示传输短消息(例如，信标)的无源追踪设备108的设备标识符(ID)。无源追踪设备108可以在短消息(例如，信标)中包括附加数据，包括但不限于温度数据，运动数据，和/或周围光数据。注意，当无源追踪设备108对该数据进行采样，无源追踪设备108在时间上接近地传输短消息时，上游追踪器(例如，聚合器104，多模式追踪设备，或用户设备120)或后端服务器系统120可以将时间戳施加于从无源追踪设备108接收到的温度数据，运动数据，和/或周围光数据。
无源追踪设备108可以各自包括用于接收以及传输电磁信号的一个或多个天线。以这种方式，天线可以接收电磁信号以激励无源追踪设备108和/或可以经由短距离通信链路(例如，BLE)将电磁信号传输到追踪系统100的另一设备。无源追踪设备108可以在非常短的距离(例如，<2m)内传输。在一些实施方案中，无源追踪设备108可以被配置为如果由另一个设备充分激励，则以更长的距离(例如，～10m)传输。如所提到的，无源追踪设备108可以在经由天线接收到电磁信号时被激励。在实施方案中，天线可以是施加到无源追踪设备108的外部壳体的金属涂料或材料。在这些实施方案中，天线可以被涂漆以覆盖整个壳体，以便改善无源追踪设备108的接收。
在实施方案中，无源追踪设备108可以配置有双频带天线。例如，无源追踪设备108可以包括允许在900MHz或2.4GHz处进行有效能量收获并且在2.4GHz处传输信标的双频带天线。在实施方案中，无源追踪设备108可以配置有允许在700、850、1900MHz以及900和2.4GHz ISM频带信号处从用户设备130(例如智能手机或平板电脑)信号进行有效能量收获的多频带天线。
无源追踪设备108中BLE使能收发器可能出现的一个问题是BLE使能传输器可以用非常简单的RF和数字设计来实现，但是接收器的实现要复杂得多。简单的“仅传输”无源BLE追踪设备可以通过有限的安全接收和在标签中写入数据的能力来显著增强。这些限制可能仅包括具有非常近的范围和一致的高信号电平的专用设备。蓝牙5.0规范中的BLE协议要求使用连接事件将数据从主设备传输到从设备。考虑到无源追踪设备108的功率和处理限制，这可能需要无源追踪设备108实现比所期望的更复杂的状态机和接收器。
因此，在一些实施方案中，追踪系统100可以实现BLE广告包的专有版本，以将RF功率和数据两者均从用电设备(例如，激励器110)传输到无源追踪设备108。传统上，BLE广告包是可由BLE外围设备传输到另一个BLE使能设备(或蓝牙使能设备)以向其他BLE使能设备宣布外围设备的存在的包。在实施方案中，可以将命令结构嵌入到广告数据字段中。在这些实施方案中的一些中，命令可以包括但不限于：(i)写入模式(例如，告知无源追踪设备108收听的非常短且唯一的命令；(ii)认证发送器；(iii)写入地址和数据；(iv)请求确认写入地址和状态；以及(v)(通过无源追踪设备108)发送带有确认的信标。
在一些实施方案中，将数据写入标签可以通过恒定波上的幅移键控(ASK)调制方案来完成，以降低接收器的复杂性。在这些实施方案中，如果无源追踪设备108实施例如基本C1G2(1类，2代)接口部分并且具有多频带天线，无源追踪设备108可以包括UHF RFID读取器。附加地或替代地，无源追踪设备108可以将近场通信(NFC)标签和无源BLE模块组合。
无源追踪设备108可以与许多不同类型的设备通信。在实施方案中，无源追踪设备108可以与聚合器设备104，多模式追踪设备102，激励器110，用户设备130，AR使能用户设备140，和/或读取器设备150通信。在实施方案中，无源追踪设备108被配置为在被激励时传输信标。如所提到的，信标可以指示传输信标的无源追踪设备108的设备标识符(ID)。以这种方式，每次无源追踪设备108被激励，无源追踪设备108就宣布其接近追踪系统100中的另一个设备。响应于信标，从无源追踪设备108接收信标的设备可以读取设备的设备ID以及可以记录无源追踪设备的存在，以及信标中传输的任何其他数据。
在实施方案中，无源追踪设备108可以加密设备ID，使得可以防止伪造无源追踪设备。这在库存管理系统或一般追踪应用程序中可能非常重要。例如，恶意行为者可能试图伪造无源追踪设备以窃取其上附加的真实的无源追踪设备108的包装。在实施方案中，无源追踪设备108可以实施低功率加密算法来加密设备ID(或任何其他需要加密的数据)。在实施方案中，无源追踪设备108可以利用共享密钥和共享秘密模式来加密设备ID。共享密钥可以是用于加密设备ID的数值。共享密钥可以存储在相应的无源追踪设备上，并且可以用于加密要加密的消息(例如，位串)。认证设备(例如，聚合器设备104、后端服务器系统120、用户设备130或激励器110)也知道共享密钥和共享秘密模式。共享秘密模式限定其中位被插入到要加密的消息中的模式。例如，在包含最多8个字节的消息中，示例性模式可以指示要在第一位和第二位之间、在第五和第六位之间、在第十六和第十七位之间、在第30和第31位之间，在第42和第43位之间，以及在第50和第51位之间插入的位。无源追踪设备可以生成随机的N位串(例如，以上示例中的五个位)，并且可以根据秘密模式将来自N位串的相应位插入到要加密的消息中。然后，无源追踪设备可以使用共享密钥加密其中插入了N位的消息，并且可以传输加密消息。通过在每次迭代传输时使用不同的随机N位串来插入要加密的消息(例如设备ID)，确保加密消息在传输之间变化，尽管包含相同的设备ID并由相同的密钥加密。认证设备可以接收加密消息并且可以使用共享密钥对加密消息进行解密。认证设备还可以根据共享秘密模式从解密消息中去除位以获得原始消息(例如，去除第二位、第七位、第18位、第34位、第47位和第56位)。在认证无源追踪设备108时，认证设备或与其相关联的设备可以确认无源追踪设备在一般位置的存在。
在实施方案中，无源追踪设备108可以包括一个或多个集成传感器，其允许无源追踪设备108收集附加类型的数据。在实施方案中，无源追踪设备108可以包括温度传感器。温度传感器可以是包括在用于集成电路的其他功能的集成电路中的热敏电阻。以这种方式，无源追踪设备108可以背负(piggy-back)来自温度传感器的温度读数，而无需向无源追踪设备108添加任何附加的传感器。在从温度传感器读取温度数据时，无源追踪设备108可以包括要传输的信标中的温度数据，从而提供无源追踪设备108的环境的瞬时或当前温度。由于无源追踪设备108没有供电并且具有很少或没有存储能力，因此无源追踪设备108可以仅能够提供当前的温度数据。另一个设备(例如，聚合器设备104或后端服务器系统120)可以从无源追踪设备108的集合接收温度数据，可以将时间戳施加于温度数据，和/或可以为每个相应的无源追踪设备108维护温度日志。以这种方式，可以使用无源追踪设备108来追踪其中必须维持温度记录的正在运送的项目。在这些实施方案中，记录设备(具有集成激励器110的聚合器设备104)或设备的组合(例如，聚合器设备104和激励器110)可以周期性地激励其附近的无源追踪设备108，以从每个相应的无源追踪设备108获得温度数据，并且可以将由此获得的温度数据记录在温度日志中，如上文所讨论的那样。注意，在一些实施方案中，某些无源追踪标签可以配置为“无源温度追踪标签”。在这些实施方案中，无源温度追踪标签可以被包括在包装内以测量包装内的项目(例如，食品项目)的温度。无源温度追踪标签可以允许系统追踪包装内部的环境温度，从而可以比较包装内部和外部的温度。
在实施方案中，无源追踪设备108可以包括光传感器。在这些实施方案中的一些中，光传感器是光电检测器。如果光检测器已经暴露于足够量的光，则光检测器可以输出第一信号，并且如果光检测器没有暴露于足够量的光，则可以输出第二信号。在被激励时，无源追踪设备108可以包括指示无源追踪设备108是否已经暴露于传输到聚合器设备108的信标中的光的光数据。在一些实施方案中，光电检测器可以进一步被配置为在暴露于光时激励无源追踪设备108。在这些实施方案中，当无源追踪设备108被激励时，无源追踪设备108可以传输包含指示光存在的光数据的信标。以这种方式，聚合器设备104可以确定特定的包装或项目是否已经被打开。在实施方案中，可见光或红外激光可以指向无源追踪设备108之一。可以触发正被可见光或红外线照射的无源追踪设备108以输出信标，其中信标中的光数据指示无源追踪设备108被照亮。
在实施方案中，无源追踪设备108可以被配置为包括一个或多个运动传感器。例如，无源追踪设备108可以包括加速度计(例如，MEMS加速度计)。在这些实施方案中，加速度计可以集成到无源追踪设备108中以使得能够识别运动中的无源追踪设备。加速度计可以输出指示无源追踪设备在任何方向上的移动幅度的信号。该信息可用于确定无源追踪设备108是否以步行加速度、驾驶加速度、平面加速度等移动。在实施方案中，当无源追踪设备108被确定为处于运动中时，无源追踪设备108可以被配置为更频繁地、更不频繁地或根本不传输信标。
在实施方案中，无源追踪设备108可以向用户设备120和/或AR使能设备130传输信标。用户设备120可以是具有用户界面的任何合适的电子设备。例如，用户设备120可以是智能手机、平板计算设备、游戏设备、扫描仪等。AR使能设备130可以是被配置为将计算机生成的覆盖显示到屏幕上的设备。AR使能设备的示例包括智能手机、平板计算设备、智能眼镜(例如Google )、视频游戏设备等。
在实施方案中，无源追踪设备108包括一个或多个振荡器以实现电磁信号的传输。在某些情况下，BLE需要准确的载波频率来传输信标。晶体非常准确，但通常包装非常大。因此，在一些实施方案中，无源追踪设备108的振荡器是MEMS振荡器，其使用接合到单个硅芯片的微型谐振器。这为完全集成的无源追踪设备提供了最低成本和尺寸的解决方案。虽然MEMS振荡器具有限制(例如，较长的开启时间、高相位噪声、裸片直接安装在硅上、调谐校准等)，但无源追踪设备108可以被配置为在比主电路较低的能量存储水平上调度振荡器的开启时间。在一些实施方案中，晶体振荡器硅裸片被集成到与无源追踪设备108的硅芯片相同的封装中。
在无源追踪设备108中使用可用的硅技术可能引起的问题是在电压整流电路的输入处需要100mV或更高的RF电压电平以用于能量收获。这些类型的电路在这些电压下开始遵循平方律行为，这意味着收获效率与输入电压成比例。为了在较低功率水平(例如，<-20dbM)下获得所需电压，可能需要更高的并联等效输入电阻。所得电路的Q可以由该并联电阻的阻抗相对于电路的并联输入阻抗的阻抗组成。为了构建可用的无源追踪设备108，希望电路的输入Q不要变得太高。因此，希望将输入电容减小到尽可能低的值。对输入电容的一大贡献是静电放电(ESD)结构，该结构通常用于天线输入，以在制造和处理过程中保护设备。因此，为了减小输入电容，ESD保护可以以在设备被安装到其形状因数后可去除的方式施加。例如，在将无源追踪设备108的硅芯片附接到无源追踪设备的嵌体(例如，用作天线的具有金属涂层的塑料片)上之后，可以去除ESD保护。假设在嵌体中，天线端子可能与DC路径短路，从而不再需要ESD保护。最初，在制造、处理和测试期间，ESD设备通过一个或多个链路连接到天线输入。在实施方案中，链路可以是在无源追踪设备的硅芯片内部形成的电路连接。链路可以是在制造过程期间形成在硅衬底中的金属迹线。在附接了天线电路，且在天线电路和硅片之间建立DC路径后，可以去除一个或多个链路，从而降低有效输入电容并提高无源追踪设备的性能。可以以任何合适的方式去除链路。例如，可以机械地(例如，物理地切割)、化学地(蚀刻)或光学地去除链路。
在实施方案中，无源追踪设备108可以由激励器110激励。激励器110可以是独立设备或可以集成到追踪系统100的另一个设备中(例如，在多模式追踪设备102或聚合器设备104中)。在实施方案中，激励器110可以播放电磁信号(例如，RF信号)，该电磁信号可以激励靠近追踪设备108的任何无源追踪设备108。此外，在一些实施方案中，激励器110可以被配置为从靠近激励器110的一个或多个无源追踪设备108接收电磁信号中编码的信标。在实施方案中，激励器110可以以多频带方式配置，由此激励器110可以传输第一频率(例如,900MHz)的电磁信号并且可以接收第二频率(例如,2.4GHz)的电磁信号。
出现的一个问题是无源追踪设备108的范围受到为设备芯片供电所需的最小RF电平的限制。一旦无源追踪设备108具有足够的功率来传输信标，其他设备(例如，激励器110)可以听到信标的范围就更远了。因此，在一些实施方案中，可将用于向无源追踪设备108提供RF能量的补充激励器110放置在战略位置，从而使其他设备(例如，用户设备120、聚合器设备104、多模式追踪设备102)能够从无源追踪设备108接收信标，而不必为无源追踪设备本身供电。
在实施方案中，激励器110被放置在战略位置并以预限定的占空比和高达预限定的功率水平传输电磁信号。例如，在一些实施方案中，激励器110可以被配置为以高达30dBm的传输功率和高达6dBi的天线增益以占空比为2.4GHz的能量源信号进行传输。以这种方式，激励器110可以被配置为增加特定区域中的激励范围。在实施方案中，激励器110可以是1瓦、900MHz的跳频器。这可以减少或消除2.4GHz的任何干扰问题，并以较低的载波频率和更少的路径损耗提供更多的功率。在实施方案中，激励器110可以经由以太网、WiFi和/或蓝牙形成自协调网络。FCC第15.247部分规定了ISM频带的最大功率和扩频要求，可在以下网址找到：https://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CFR-2013-title47-vol1/pdf/CFR-2013-title47-vol1-sec15-247.pdf，其内容通过引用整体并入本文。
在实施方案中，激励器110还可以实现2.4GHz接收器以监听来自无源追踪设备108的BLE信标，同时以900MHz传输能量并在云中建立库存。在实施方案中，激励器110中的2.4GHz天线可以包括用于到达角计算的多个天线和无线电。在这些实施方案中，激励器110(或可包括激励器110或与激励器110通信的聚合器104)可利用不同的多个天线和/或无线电处的信号强度来基于在每个天线或无线电处感测的接收到的信号的不同信号强度和/或接收到的信号的到达角，以及激励器110的已知位置确定相应无源追踪设备108的大致位置。在实施方案中，一个或多个激励器110的位置、指向方向、激励器功率输出等可以用单个信标设备和/或在用户设备上运行的应用程序来校准。在实施方案中，无源追踪设备108可以配置有双频带天线。例如，无源追踪设备108可以包括允许在900MHz或2.4GHz处进行有效能量收获并且在2.4GHz处传输信标的双频带天线。在实施方案中，无源追踪设备108可以配置有多频带天线(例如，700、850、1900MHz以及900和2.4GHz ISM天线)。例如，多频带天线可以在700、850、1900MHz以及900和2.4GHz ISM频带信号处实现从用户设备(例如，手机信号)的有效能量收获。
注意，在一些实施方案中，关于激励器110/聚合器104描述的补充传输和信标读取功能可以嵌入智能家居中心设备中。在这些实施方案中，用户设备应用程序可以在其接近补充传输器时访问该数据。
双媒体无源追踪设备112可以是支持两种不同通信方法的一类无源追踪设备108。因此，在实施方案中，双媒体无源追踪设备112可以根据上面讨论的无源追踪设备108进行配置，但是可以包括附加的配置以支持除了BLE无线电之外还经由RFID反向散射无线电的数据(例如，短消息)传输。以这种方式，双媒体无源追踪设备112可以由电磁信号激励并且可以经由一个或两个无线电(BLE和/或RFID)输出消息。将RFID反向散射无线电添加到无源追踪设备108可能会使双媒体无源追踪设备的成本仅增加例如每单位0.5美分，但提供了与双媒体无源追踪设备112实现了两种介质的优点一样的许多优点。例如，双媒体无源追踪设备112由于BLE能力可以保持长达40米的更长读取距离，但也可以保持由RFID提供的安全措施。此外，双媒体无源追踪设备112允许产品在其整个生命周期中被追踪，而不是通过供应链或在销售点之后受到限制。
图2示出了产品的示例性生命周期。示例性生命周期被划分为供应链侧200和售后侧202。在示例性供应链侧中，产品可以在制造设施210中开始其生命周期，从那里产品经由运送车辆214(例如，卡车、火车、飞机和/或轮船)进行运输。在一些情况下，产品被运送到仓库218，产品在此等待交付。在一些场景中，产品然后可以被装载到交付车辆222(例如，卡车或汽车)上并被交付到零售店226。注意，在其他场景中，如果购买是经由例如电子商务网站或通过电话进行的，则产品的卖家可以将产品直接运送到消费者。一旦产品到达零售商店226，它就可以被放置在货架中或保留在库存中，直到它在销售点230被购买。一旦产品被购买，它可以被认为处于其在产品生命周期的售后部分(例如，在家庭234、企业(未示出)等)。
在产品生命周期的供应链侧200中，大多数遗留系统严重依赖RFID。产品在供应链的整个过程中都会被定期扫描并且常见的扫描形式是使用RFID标签和读取器完成的。在销售点，一旦产品到达其最终目的地(例如，家庭或企业)，蓝牙使能设备就会更加普遍，这使得BLE成为一种更方便的追踪形式。在上面的示例中，RFID功能允许在制造设施210中、运送车辆214中、在仓库218处、在交付车辆222中和/或在零售设施226处的时候使用例如聚合器设备104追踪产品。在这个过程期间，供应链中涉及的各方也可以在正常的业务过程中使用传统的RFID设备来扫描双媒体无源追踪设备112。此外，随着新技术(例如，智能眼镜240)的出现，这些新设备可以开始利用追踪设备112的蓝牙扫描能力和/或可以扫描附加在项目上的视觉标记追踪器114。一旦产品在销售点230，就可以使用蓝牙或RFID扫描双媒体无源追踪设备112，具体取决于零售商的能力。一旦产品售出，产品的所有者就可以依靠蓝牙功能来追踪或以其他方式对产品进行盘点。
视觉标记114可以是用值编码的任何文本、标记、图案和/或图像。视觉标记114的示例可以包括UPC和QR码。在实施方案中，视觉标记114(例如，UPC和/或QR码)可以在追踪系统100中用作使用扫描技术和/或机器视觉来追踪项目的手段。在实施方案中，视觉标记114可以用作与上述其他追踪设备的冗余。例如，可以在诸如运输设施或生产线之类的环境中使用视觉系统116来追踪视觉标记。嵌入在每个视觉标记114中的值可以是从其他项目中识别其所附加到的项目的唯一值。在一些实施方案中，中心系统(例如，后端系统)可以在其印刷之前分配值以嵌入到视觉标记114中。在其他实施方案中，可以实施一种方案，其中每个实体具有生成视觉标记的能力。例如，任何印刷视觉标记114以在追踪系统100中使用的公司都可以被分配一个唯一值，该唯一值构成该值的一部分，然后可以与由该公司生成的另一个值组合并且对公司而言是唯一的，由此唯一值与要追踪的项目相关联。注意，这些用于印刷值的技术可以用于将值嵌入到追踪系统的其他追踪设备中。一旦印刷并分配给一个项目，该值可与特定项目相关联。
视觉系统116可以包括监测区域的一个或多个相机和将视频流/深度流路由到聚合器设备104和/或后端系统120所需的任何设备。在一些实施方案中，相机包括捕获视频和深度信息的3D相机。替代地或可替代地，摄像机系统、红外摄像机、深度摄像机等的任何组合可以包括在相机系统中。视觉系统116可以包括网络设备(例如，WIFI、LTE等)和/或短距离通信设备(例如，蓝牙使能芯片)，其使捕获的流流到聚合器设备104和/或后端系统120中。
图3示出了根据本公开的一些实施方案的示例性无源追踪设备108(例如双媒体追踪设备112)。在一些实施方案中，无源追踪设备108通过同时在第一频带上收获能量并在相同频带或不同频带上传输来允许多频带操作。根据一些实施方案，无源追踪设备108被配置为通过作为无源BLE或Wi-Fi(例如2.4GHz)或EPC RFID(例如900MHz)标签进行通信而进行多模式多频带操作，具体取决于它接收到的信号。
在实施方案中，无源追踪设备108包括第一天线302、第二天线304、第三天线306、能量收获模块308、第一传输模块310、第二传输模块312和模式选择模块314。在一些实施方案中，无源追踪设备108可以进一步包括传感器模块316，其包括一种或多种不同类型的传感器和/或对由无源追踪设备108传输的包进行加密的加密模块。
在实施方案中，无源追踪设备108经由第一、第二和第三天线302、304、306在多个频带中的一个或多个频带上接收激励信号并传输响应信号。如本文所用，响应信号可以指响应于被激励而由无源追踪设备108传输的任何类型的信号。响应信号可以包括RFID信号；根据蓝牙、BLE或WiFi协议信号传输的信标信号；或根据任何其他合适的协议传输的信号。第一天线302被配置为在第一频带上传输响应信号。第二天线304被配置为在第二频带上接收激励信号。第三天线306被配置为在第三频带上既接收激励信号又传输响应信号。第一、第二和第三频带可以是通常用于Wi-Fi、蓝牙、蓝牙低功耗(BTE)、RFID或任何其他合适形式的信号传输和/或接收的频带。天线可以接收或传输的示例性频带可以包括2.4GHz、5GHz、900MHz、700MHz和/或其组合。在一些实施方案中，第一和第二频带是相同的。例如，在一些实施方案中，第一和第二频带可以是2.4GHz，而第三频带是900MHz。第一、第二和第三天线302、304、306允许无源追踪设备108在若干不同频带上从若干不同类型的设备接收激励信号并将响应信号传输至若干不同类型的设备。第一、第二和第三天线302、304、306中的每一个可以是偶极天线、单极天线、阵列天线、环路天线或任何其他合适类型的天线。进一步注意的是，在实施方案中，无源追踪设备108可包括更少(例如，两个或更少)或更多(四个或更多)的天线。
能量收获模块308被配置为将RF电能以交流电能的形式从经由第一、第二和第三天线302、304、306接收的激励信号至少部分地转换成DC电能并且向模式选择模块314、第一和第二传输模块310、312、加密模块318和传感器模块316中的一个或多个提供DC电能。在实施方案中，能量收获模块308接收至少部分由来自第二和/或第三天线304、306的RF电能组成的激励信号。在一些实施方案中，能量收获模块308从第二天线304和第三天线306中的一者或两者接收RF电能(也称为“激励信号”)。在一些实施方案中，能量收获模块308被配置为将从第二天线304接收到的激励信号从低阻抗信号转换为高阻抗信号，从而增加经由阻抗匹配从转换的信号中收获的能量的量。通过将来自从第二和/或第三天线304、306接收到的激励信号的RF电能转换为DC电能并将DC电能提供给无源追踪设备108的其他部件，无源追踪设备108能够基本上独立于分立电源，例如电池或连接到电网的AC-DC适配器而操作。
在一些实施方案中，能量收获模块308包括能量存储设备，例如存储电容器，其存储能量以传输到无源追踪设备108的其他部件。在一些实施方案中，能量收获模块308向模式选择模块314指示何时收获到足够量的能量以供应无源追踪设备108的部件。当能量收获模块308已经收集到足够量的能量时，模式选择模块314可以确定以第一模式(例如，BLE或WiFi)还是第二模式(例如，RFID)操作无源追踪设备。模式选择模块314然后可以基于能量收获信号的频带和/或其内容(例如，激励信号是否在2.5GHz或900MHz处接收和/或激励信号是否包含RFID命令)确定以第一模式还是第二模式操作无源追踪设备109。
在实施方案中，第一传输模块310被配置为调制响应信号以在第一频带上进行传输。例如，当由能量收获模块314收获的能量充分激励无源追踪设备108并且模式选择模块314确定无源追踪设备102将以第一模式操作(例如，基于由能量收获模块314收获的激励信号的内容)时，第一传输模块310可以调制响应信号(例如，根据BLE协议在例如2.4GHz下调制的信标信号)。第一传输模块310输出载波频率与第一频带基本相等的调制响应信号，使得能够在第一频带上接收信号的设备可以接收到响应信号。
在实施方案中，响应信号可以各自包括一个或多个数据包或其他合适的数据结构。例如，在实施方案中，响应信号可以包括无源追踪设备108的设备ID，该设备ID可以被加密模块318加密/隐蔽或不被加密/隐蔽。此外，在一些实施方案中，第一传输模块310可以在响应信号中包括附加数据。例如，第一传输模块310可以从传感器模块316的一个或多个传感器获得传感器数据，第一传输模块310将其编码为响应信号。在这些实施方案中的一些中，第一传输模块310可以配置有管控在响应信号中包含附加数据(例如传感器数据)的逻辑(例如，一个或多个规则和/或条件)。例如，如果传感器数据中包括的一个或多个值高于或低于阈值，则第一传输模块310可以被配置为仅在响应信号中包括传感器数据。在特定示例中，第一传输模块310可以被配置为在测量的温度值超过温度上阈值(例如，>60℃)或低于温度下阈值(例如，<5℃)时仅在响应信号中包括热传感器数据。在另一个具体示例中，第一传输模块310可以被配置为在测量的震动值超过加速度阈值(例如>2G)时仅在响应信号中包括震动传感器数据。规则和条件的上述具体示例仅作为示例提供，并不旨在限制本公开。
在实施方案中，第二传输模块312被配置为准备响应信号以用于在第三频带(例如，900MHz)上传输。在这些实施方案中，第二传输模块312可以被配置为当无源追踪设备108以第二模式操作时，将准备的响应信号输出到第三天线306以进行传输。在一些实施方案中，第二传输模块312通过调制响应信号来准备响应信号。以第二模式操作的无源追踪设备108可能由于几个原因是有利的，例如与可以在第三频带上接收信号的设备通信，与可以理解由在第三频带上传输的第二传输模块312实施的通信协议的设备通信，在合适的范围内传输等。在实施方案中，当响应信号被经由第三频带接收信号的设备读取时，无源追踪设备108可以以第二模式操作。例如，读取设备可以用在900MHz下调制的激励信号来激励无源追踪设备108并且激励信号可以包含EPC RFID命令，从而指示读取设备接收和读取根据EPCRFID协议提供的信号。
在实施方案中，第二传输模块312输出准备的响应信号，其具有基本上等于第三频带的载波频率，使得能够在第三频带上接收信号的设备可以接收信号。例如，在实施方案中，第二传输模块312在RFID频带(例如，900MHz)内发送和接收信号。在这些实施方案中，第二传输模块312可以遵循RFID通信协议。例如，第二传输模块312可以根据EPC通信协议、ISORFID标准、ISO/IEC RFID标准、ASTM RFID标准或任何其他合适的标准或协议来输出信号。在一些实施方案中，第二传输模块312包括反向散射开关。在这些实施方案中，第二传输模块312被配置为致动反向散射开关以准备具有基本等于第三频带的载波频率的信号以在第三天线306上进行传输。在一些实施方案中，第二传输模块312可以准备响应信号并通过致动反向散射开关传输响应信号，从而切换第三天线的阻抗。在一些实施方案中，例如，第二传输模块312可以允许无源追踪设备108通过经由反向散射传入的RFID信号在第三频带上传输，使用基本上为零的能量或非常少量的能量经由第三频带传输。在一些实施方案中，第二传输模块312还可以被配置为根据例如EPC通信协议传输有限类型的数据。在这些实施方案中，由第二传输模块312输出的响应信号可以限于诸如追踪设备的设备标识符之类的信息，并且可以不包括例如由传感器模块316收集的传感器数据。避免在响应信号中包括一个或更多类型的信息可以允许无源追踪设备108在以第二模式操作并经由第二传输模块312传输时进一步节省能量，而不是通过以第一模式操作并经由第一传输模块310传输而消耗更多能量。
在实施方案中，模式选择模块314被配置为确定无源追踪设备108要以第一模式还是第二模式传输。例如，在实施方案中，模式选择模块314可以确定是经由第一传输模块310使用BLE(第一模式)还是经由第二传输模块312使用RFID(第二模式)来传输响应信号。在实施方案中，模式选择模块314可以接收激励信号并且可以基于激励信号的频率和/或信号的内容(例如，在信号中是否存在RFID标头，后跟完整的RFID消息)来确定操作模式。在一些实施方案中，无源追踪设备108可以默认以第一模式操作，除非模式选择模块314确定无源追踪设备将以第二模式操作。在实施方案中，无源追踪设备108可以以第一模式操作，除非满足其中无源追踪设备108以第二模式操作的一个或多个条件。在这些实施方案中的一些中，模式选择模块314可以从第三天线306接收信号。当从第三天线306接收到激励信号时，模式选择模块314被配置为基于激励信号的内容确定无源追踪设备108以第一模式还是以第二模式操作。
在第一模式对应于BLE通信模式并且第二模式对应于RFID通信模式的示例性实施方案中，第三天线可以是根据RFID协议接收和传输的RFID天线，无源追踪设备108可以配置为默认以第一模式操作，并且模式选择模块314可以基于接收到的激励信号来选择第二模式。例如，当经由第三天线306接收到信号时，模式选择模块314可以确定该信号是否包含EPC标头和对应的EPC命令。在这种情景下，模式选择模块314可以指示第二传输模块312以第二模式响应。如果经由第二天线304接收到激励信号和/或接收到的信号不包含EPC标头和/或包含以第一模式操作的命令，则模式选择模块314以第一模式操作。当模式选择模块314确定无源追踪设备108以第二模式操作时，无源追踪设备108经由第三天线306在第三频带上传输信号，使得能够在第三频带上接收信号的设备可接收到信号。在一些实施方案中，如果在第三天线306上没有接收到信号，则模式选择模块314确定无源追踪设备108以第一模式操作，并且如果在第三天线306上(例如，在第三频带上)接收到信号并且在第三天线306上接收到的信号包含指定类型的消息，例如包含RFID标头的消息，仅确定无源追踪设备108以第二模式操作。如果消息不是指定的类型，例如消息不包含RFID标头或以其他方式无效，则模式选择模块314确定无源追踪设备108以第一模式操作。
在实施方案中，无源追踪设备包括传感器模块316。在这些实施方案中，传感器模块316可以包括生成传感器数据的一个或多个传感器。传感器的示例可以包括但不限于温度传感器(例如，热敏电阻、热通量传感器或体声波温度传感器)、光传感器(例如，光子检测器)、声音传感器(基于电容的声音传感器)、湿度传感器(基于电容的湿度传感器、基于电阻的湿度元件、基于热的湿度传感器)、运动传感器(例如，加速度计、陀螺仪)、震动传感器(例如，当检测到阈值震动量时触发的传感器)、加速度传感器(例如，加速度计、陀螺仪)或任何其他合适的传感器。在一些实施方案中，传感器被配置为提供实时(例如，基本上瞬时的)读数，该读数指示在无源追踪设备108被供电时无源追踪设备108的环境的一个或多个条件。例如，可以在无源追踪设备108被激励时测量诸如温度和湿度之类的值。在一些实施方案中，传感器被配置为指示在无源追踪设备108被激励之前的某个点是否已经满足一个或多个条件。例如，传感器可以记录是否已达到某个条件(例如，传感器检测到光，检测到最小量的力，温度或湿度超过下限或低于下限等)。在这些实施方案中，传感器的状态可以指示特定条件的发生，使得在特定条件发生之前读取的传感器数据不同于在特定条件发生之后读取的传感器数据。以这种方式，可以从来自无源追踪设备108的一系列响应中确定特定条件何时发生的近似。在一些实施方案中，一个或多个传感器可以记录在没有一个或多个传感器被供电的情况下已经满足条件。例如，光传感器可以包括在暴露于光时发生可测量的变化的光敏膜，或者震动传感器可以包括仅在震动传感器接收到获得阈值的力的量从而指示条件已经满足时才改变物理位置的部件。在接收到激励信号或以其他方式准备用于传输的信号时，传感器模块316可以向第一传输模块310和第二传输模块312中的一个或多个指示条件已经满足，使得无源追踪设备108可以在一个或多个信号传输中包括与已满足条件相关的信息，例如指示何时满足条件的时间戳。在一些实施方案中，一个或多个传感器可以是体声波传感器(例如体声波温度传感器)。
在实施方案中，传感器模块316被配置为仅在无源追踪设备108以第一模式通信时将由一个或多个传感器生成的传感器数据输出到第一传输模块310。在一些实施方案中，当以第二模式操作时不传输传感器数据。替代地，在一些实施方案中，传感器模块316被配置为在无源追踪设备108以第二模式或第一模式通信时将由一个或多个传感器生成的传感器数据传输到第二传输模块312。在这些实施方案中，当从传感器模块316接收到传感器数据时，第一传输模块310和第二传输模块312各自被配置为将传感器数据包括在分别由第一天线304和第三天线306传输的调制信号中。
在一些实施方案中，无源追踪设备108包括存储设备，例如非易失性随机存取存储器(NVRAM)。在这些实施方案中的一些中，传感器模块316可以被配置为将传感器数据存储在存储设备中。
应当理解，虽然传感器模块316是在无源追踪设备108的多模式实施方案的上下文中描述的，但是传感器模块316可以在无源追踪设备108的单模式实施方案、多模式追踪设备102、成对的追踪设备104等中类似地或基本相同地实现。
在一些实施方案中，加密模块318被配置为加密由无源追踪设备108传输的消息。在这些实施方案中的一些中，当第二模式中使用的协议(例如EPC RFID)不支持类似的加密算法时，加密模块318仅加密使用第一模式(例如，BLE或Wi-Fi)传输的消息。在一些实施方案中，加密模块318被配置为在被能量收获模块308激励时输出加密消息(例如，到第一传输模块310)。在一些实施方案中，加密模块318如本公开全文所讨论的利用密钥和秘密模式加密响应消息以获得加密消息(例如，加密数据包)。加密模块318可以将加密消息输出到例如第一传输模块310，该第一传输模块310继而经由第一天线302传输加密消息。
在一些实施方案中，加密模块318可以被进一步配置为将加密消息输出到例如第二传输模块312，该第二传输模块312继而经由第三天线364传输加密模块。当从加密模块318接收到加密消息时，第一传输模块310和第二传输模块312各自被配置为将加密消息包括在分别由第二天线304和第三天线306传输的调制和/或准备信号中。由加密模块318加密的加密消息可以包括无源追踪设备108的标识符，例如RFID标识符或BLE标识符。在一些实施方案中，EPC标识符被加密以通过BLE进行传输。应当理解，虽然加密模块318是在无源追踪设备108的多模式实施方案的上下文中描述的，但是加密模块318可以在无源追踪设备108的单模式实施方案(例如、仅使用BLE传输的无源追踪设备108)、多模式追踪设备102、成对的追踪设备104和其他合适的追踪设备中类似地或基本相同地实现。
应注意，在一些实施方案中，图3的无源追踪设备可以是单模式无源追踪设备。例如，在一些实施方案中，无源追踪设备108可以实现为没有第三天线308、第二传输模块312和模式选择模块314的BLE追踪设备。在这些实施方案中的一些中，无源追踪设备108可以使用第二天线在第一频带(例如，2.5GHz)下进行激励，并且可以使用第一天线使用相同频带(例如，2.5GHz)传输响应信号。在其他实施方案中，无源追踪设备108可以实现为没有第二传输模块312和模式选择模块314的BLE追踪设备。在这些实施方案中，无源追踪设备108可以使用第二天线304在第一频带(例如，2.5GHz)下收获能量或使用第三天线306在第二频带(例如，900MHz)下收获能量，但将仅在第一频带(例如，2.5GHz)下进行传输。无源追踪设备108可以以类似的方式配置为仅支持RFID传输，由此该设备可以不包括第一传输模块310和模式选择模块314。
图4示出了根据本公开的一些实施方案的无源追踪设备108(例如，图3的无源追踪设备108)的示例性部件。在一些实施方案中，第一天线302被配置为在2.4GHz频带上传输蓝牙低功耗(BLE)。在实施方案中，第二天线304被配置为在2.4GHz频带上接收BLE，这可以激励无源追踪设备108。注意，第一天线302和第二天线304可以根据其他合适的协议，例如蓝牙、WiFi和其他合适的短距离通信协议分别进行传输和接收。在实施方案中，第三天线306被配置为例如根据电子产品代码(EPC)C1G2标准在900MHz频带上传输和接收RFID信号，使得无源追踪设备108可以被激励并且可以经由第三天线306传输响应。
在实施方案中，无源追踪设备108包括变换器408、能量收获器410、钳位电路412、存储电容器414和电压调节器416，其可以被配置为收获能量激励无源追踪设备108。在实施方案中，变换器408从经由第二天线304接收到的BLE和/或Wi-Fi信号接收低阻抗交流电能形式的低阻抗RF电能，并将低阻抗RF电能转换为高阻抗RF电能。变换器408将高阻抗RF电能输出到能量收获器410。由于阻抗匹配，能量收获器410可以从高阻抗RF电能中收获比其能够从由变换器408从第二天线304接收到的低阻抗RF电能中收获的能量更多的能量。变换器408可以是体声波RF电压变换器、空芯变换器、铁氧体芯变换器、传输线变换器或任何其他合适类型的变换器。在一些实施方案中，能量收获器410从第二天线304和第三天线306接收RF能量并且对RF能量执行平滑化。RF能量可以在到达能量收获器410之前通过一个或多个二极管(未示出)，从而去除RF能量的负部分。在一些实施方案中，能量收获器410向钳位电路412输出平滑化的能量波，例如峰值大约等于6V-10V的正弦波。钳位电路412被配置为移动平滑化的能量波的DC值并且限制平滑化的能量波的峰值，使得平滑化的能量波适合于存储在存储电容器414中并为无源追踪设备108的其他部件供电。钳位电路412然后将平滑化的能量波传输到存储电容器414和电压调节器416。存储电容器414被配置为存储能量并且在需要能量来为无源追踪设备108供电时向电压调节器416输出能量。电压调节器416被配置为经由电源总线418从钳位电路412和存储电容器414提供能量到无源追踪设备108的其他部件并确保无源追踪设备108的其他部件接收相对恒定的电压量，例如2V。在实施方案中，电压调节器416可以是低压差调节器。
在实施方案中，当无源追踪设备108以第一模式操作时，无源追踪设备108被配置为调制BLE以在2.4GHz频带上传输。在实施方案中，无源追踪设备108包括参考振荡器404、AC电源407、相位锁定环(PLL)402、放大器403、GFSK调制器405和状态机426。在经由第一天线302传输之前，状态机426向GFSK调制器405传输一个或多个识别信息，例如EPC ID和符合BLE标准的格式的传感器数据。在一些实施方案中，无源追踪设备108包括非易失性存储器(NVM)424，并且GFSK调制器405从NVM 424读取识别信息和/或传感器数据。GFSK调制器405、PLL 402、AC电源407和参考振荡器404协同操作以调制具有2.4GHz载波频率并包含由状态机426提供给GFSK调制器405的信息的信号。放大器403然后放大该信号并将该信号传输到第一天线302以进行传输。在一些实施方案中，为了促进满足小尺寸、低成本、耐热性、耐污染性、耐振动性、耐湿性或其组合的需要，参考振荡器404可以是体声波振荡器，例如在Lal等人的美国专利申请公开号2019/0074818中公开的那样，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。在其他实施方案中，参考振荡器404可以是任何其他合适类型的振荡器，例如MEMS振荡器或晶体。
在实施方案中，无源追踪设备108被配置为在无源追踪设备108以第二模式操作时准备RFID信号(例如，RFID C1G2)以在900MHz频带上传输。在实施方案中，无源追踪设备包括诸如EPC C1G2调制解调器之类的EPC调制解调器422和反向散射开关406。当无源追踪设备108响应于经由第三天线306接收到的具有900MHz的载波频率的RFID信号而以第二模式操作时，EPC调制解调器422根据C1G2 RFID标准格式生成RFID消息。EPC调制解调器422然后致动反向散射开关406以准备先前经由第三天线306接收到的相同900MHz信号，使得相同的900MHz信号包含由EPC调制解调器422生成的RFID消息。然后经由第三天线306传输该消息。在一些实施方案中，RFID消息包括无源追踪设备的设备标识符和传感器数据中的一个或多个。EPC调制解调器422可以在生成RFID消息之前从NVM 424读取标识符。在实施方案中，EPC调制解调器422可以从传感器模块316获得传感器数据。
在实施方案中，无源追踪设备108包括模式选择器420，其被配置为在900MHz频带上经由第三天线306接收RFID信号。在从第三天线306接收到RFID信号时，模式选择器420被配置为确定无源追踪设备108是以第一模式还是以第二模式操作。当模式选择器420确定无源追踪设备108以第一模式操作时，无源追踪设备108经由第一天线302在2.4GHz频带上传输响应信号(例如，BLE信标信号)，使得能够在2.4GHz频带上接收响应信号(例如，BLE信标信号)的设备可以接收到该信号。当模式选择器420确定无源追踪设备108处于第二模式时，无源追踪设备108经由第三天线306在900MHz频带上传输RFID信号，使得能够在900MHz频带上接收RFID信号的设备可以接收到响应信号。在一些实施方案中，模式选择器420包括低功率定时器(例如，低功率32kHz定时器)(未示出)。
在一些实施方案中，模式选择模块314被配置为基于由能量收获器410收获和/或由存储电容器存储的能量的量来确定在以第一模式操作时何时传输响应信号。例如，如果无源追踪设备108接收到至少0dBm的RF功率，则无源追踪设备108可以尽可能快且频繁地传输BLE信标信号。如果无源追踪设备108接收介于-20dBm和0dBm之间的RF功率，则无源追踪设备108可以根据间隔定时器仅以间隔传输BLE信标信号以便节省能量。如果无源追踪设备108接收到小于-20dBm的RF功率，则无源追踪设备108可以仅在存储的能量超过大约1微焦时传输BLE信标信号。上面提供的阈值功率值(0dBm和-20dBm)是作为示例提供的，并非旨在限制本公开的范围。
在一些实施方案中，当无源追踪设备108以第一模式(例如，BLE)操作时，状态机426可以被配置为基于传感器数据的值是否满足必要条件(例如，如果传感器数据中包括的一个或多个值高于或低于阈值)来确定是否将传感器数据包括在响应信号中。例如，如果热传感器数据中包括的一个或多个温度值超过温度阈值(例如，50℃)或者小于较低的温度阈值(例如，<0℃)，状态机426可以被配置为将传感器数据包括在响应信号(例如，BLE信标信号)中。在另一个示例中，如果包括在震动传感器数据中的加速度值超过震动阈值(例如，3G)，状态机426可以被配置为将传感器数据包括在响应信号(例如，BLE和/或Wi-Fi信号)中。
应注意，在一些实施方案中，图4的无源追踪设备可以是单模式无源追踪设备(例如，仅BLE、仅WiFi或仅RFID)。例如，在一些实施方案中，无源追踪设备108可以实现为没有第三天线306、反向散射开关406、EPC调制解调器422或模式选择器4230的BLE追踪设备。在这些实施方案中的一些中，无源追踪设备108可以使用第二天线304在第一频带(例如，2.5GHz)下被激励并且可以使用第一天线302使用相同的频带(例如，2.5GHz)来传输响应信号。在其他实施方案中，无源追踪设备108可以实现为没有反向散射开关406、EPC调制解调器422或模式选择器4230的BLE追踪设备。在这些实施方案中，无源追踪设备108可以使用第二天线304在第一频带(例如，2.5GHz)下收获能量或使用第三天线306在第二频带(例如，900MHz)下收获能量，但将仅在第一频带(例如，2.5GHz)下进行传输。无源追踪设备108可以以类似方式配置为仅支持RFID传输，由此该设备可以不包括用于以第一模式传输的部件。
图5是描绘根据本公开的一些实施方案的用于确定无源追踪设备108将以第一模式还是第二模式操作的方法500的成组的示例性操作的流程图。方法500可以由多模式无源追踪设备108的任何合适的部件(例如，模式选择模块314或模式选择器420)来执行。为了解释的目的，方法500是关于图3的无源追踪设备108及其部件来描述的。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，方法500可以由任何其他合适的设备基本上类似地执行。
在502处，无源追踪设备108为模式选择模块314供电。由于模式选择模块314通常需要很少的能量来运行，模式选择模块314可以在方法500执行之后保持供电并且可以在方法500的后续执行之前保持从方法500的先前执行中供电。在一些实施方案中，当接收到激励信号时，模式选择模块314在无源追踪设备108的任何其他部件之前被供电，从而允许模式选择模块314在无源追踪设备108的一个或多个其他部件保持未供电的同时执行方法500。
在504处，无源追踪设备108经由第二天线304或第三天线306接收激励信号。
在506处，模式选择模块确定经由第二天线304还是第三天线306接收激励信号。如果经由第二天线304接收激励信号，则无源追踪设备108以第一模式操作(518)。如果经由第三天线306接收激励信号，则无源追踪设备108执行操作508。在第一模式是默认操作模式的实施方案中，无源追踪设备108进行到操作518，除非经由第三天线306接收激励信号。
在508处，模式选择模块等待第一持续时间(例如，2.5ms)以确定激励信号是否包含RFID标头，例如EPC超高频(UHF)RFID格式命令的开始。
在510处，无源追踪设备108确定在第一持续时间期间是否检测到RFID标头。如果激励信号包含RFID标头，则无源追踪设备108执行操作510。如果激励信号不包含RFID标头，则无源追踪设备108以第一模式操作，如操作518所示。
在512处，模式选择模块314等待第二持续时间，例如长达10ms，以便第二传输模块有足够的时间来接收和解析RFID格式命令，例如经由激励信号接收到的EPC UHF RFID格式命令。
在514处，无源追踪设备108确定在第二持续时间期间是否检测到、接收到和解析了RFID格式命令。如果接收到并解析了RFID格式命令，则无源追踪设备108以第二模式操作，如操作516所示。如果接收到并解析了RFID格式命令，则无源追踪设备108以第一模式操作，如操作518所示。
在516处，无源追踪设备108以第二模式(例如，RFID)操作。在一些实施方案中，无源追踪设备108以第二模式操作一段时间，例如，40ms，或直到满足某个条件，例如40ms内未收到任何RFID格式命令。在518处，无源追踪设备108以第一模式(例如，BLE)操作。
图6是描绘根据本公开的一些实施方案的用于操作无源追踪设备108的方法600的示例性操作的流程图。在一些实施方案中，模式选择模块314、第一传输设备310、第二传输设备312、传感器模块316和加密模块318执行方法600的部分。在一些实施方案中，模式选择420、EPC调制解调器422、能量收获器410、状态机426和图4中所示的其他部件执行方法600的部分。为了便于解释，方法600是关于图3的无源追踪设备108来描述的。应当理解，方法600可以由包括图4中所示的部件的无源追踪设备108的实施方案基本上类似地执行并在实施方案的相关描述中进行了描述。
在602处，无源追踪设备108为模式选择模块314供电。由于模式选择模块314通常需要很少的能量来运行，所以模式选择模块314可以在方法600的执行之后保持供电并且可以保持在方法600的后续执行之前保持从方法600的先前执行供电。在一些实施方案中，当接收到激励信号时，模式选择模块314在无源追踪设备108的任何其他部件之前被供电，从而允许模式选择模块314在无源追踪设备108的一个或多个其他部件保持未供电的同时执行方法600。
在604处，无源追踪设备108经由第二天线304或第三天线306接收激励信号。
在606处，模式选择模块314确定经由第二天线304还是第三天线306接收激励信号。如果经由第二天线304接收激励信号，则无源追踪设备108进行到操作618。如果经由第三天线306接收激励信号，则无源追踪设备108执行操作608。在第一模式是默认操作模式的实施方案中，除非经由第三天线306接收激励信号，否则无源追踪设备108进行到操作618。
在608处，模式选择模块等待第一持续时间(例如，2.5ms)以确定激励信号是否包含RFID标头，例如EPC UHF RFID格式命令的开始。
在610处，无源追踪设备108确定在第一持续时间期间是否检测到RFID标头。如果激励信号包含RFID标头，则无源追踪设备108执行操作612。如果激励信号不包含RFID标头，则无源追踪设备108进行到操作618。
在612处，模式选择模块314等待第二持续时间(例如，长达10ms)，使得第二传输模块有足够的时间来接收和解析经由激励信号接收到的RFID格式命令(例如EPC UHF RFID格式命令)。
在614处，无源追踪设备108确定在第二持续时间期间是否检测到(例如，接收到和解析了)RFID格式命令。如果检测到RFID格式命令，则无源追踪设备108执行操作616。如果接收到并解析了RFID格式命令，设备108进行到操作618。
在616处，第二传输模块312准备并以第二模式传输第二响应信号。在实施方案中，无源追踪设备108在EPC UHF RFID消息中使用RFID协议来传输第二响应信号。
在618处，第一传输模块310确定无源追踪设备108是否将在第一响应信号中包括传感器数据。如果无源追踪设备108将在第一响应信号中包括传感器数据，则无源追踪设备108执行操作620。如果无源追踪设备108不需要在第一响应信号中包括传感器数据(例如，设备不包括传感器模块316或没有要报告的传感器数据)，则无源追踪设备108继续进行操作622。
在620处，第一传输模块310获得由传感器模块316收集的传感器数据。在一些实施方案中，第一传输模块310响应于传感器模块316被激励而从传感器模块316接收传感器数据。传感器数据可以是基本上瞬时的(例如，当设备108被激励时被捕获)或者可以是预先确定的(例如，在设备108被激励之前使传感器跳闸的设备状态)。附加地或替代地，第一传输模块310可以从无源追踪设备108的存储器设备获得传感器数据。在实施方案中，第一传输模块310将传感器数据编码在数据包或其他合适的数据结构中，其在第一响应信号中的调制如下面所讨论。
在622处，第一传输模块310开始在第一频带(例如，2.5GHz)上调制第一响应信号。如果无源追踪设备108被配置为在第一响应信号中包括传感器数据，则第一传输模块310调制第一响应信号使得调制的第一响应信号包括传感器数据。在实施方案中，第一响应信号的内容根据BLE协议或任何其他合适的协议(例如，WiFi)进行编码。
在624处，第一传输模块310确定无源追踪设备108可用于传输的功率是否大于第一阈值(例如，0dBm)。如果可用于传输的功率大于第一阈值，则第一传输模块310经由第一天线302输出第一调制响应信号以进行传输，并且第一天线302传输第一调制响应信号，如9126所示。如果可用于传输的功率不大于第一阈值，则无源追踪设备108确定无源追踪设备108可用于传输的功率是否大于第二阈值(例如，-20dBm)，如628所示。如果可用于传输的功率大于第二阈值，则无源追踪设备108在一个时间间隔(例如，5s)之后经由第一天线302输出第一调制响应信号以进行传输，并且第一天线302在接收到第一调制响应信号之后传输第一调制响应信号，如630处所示。时间间隔允许无源追踪设备108接收比在执行操作628时可能已经可用的能量更多的能量来传输调制的第一响应信号。如果无源追踪设备108可用于传输的功率不大于第二阈值，则无源追踪设备108确定模式选择模块314是否仍被供电。如果模式选择模块314仍被通电，则当由无源追踪设备108存储的能量足以为设备108供电时(例如，传输第一调制响应信号所需的能量的量)，无源追踪设备108经由第一天线302输出第一调制响应信号以进行传输，并且第一天线302在接收到第一调制响应信号之后传输第一调制响应信号，如634处所示。否则，无源追踪设备108自行复位，如636处所示，然后返回操作602。
图7是描绘根据本公开的一些实施方案的用于认证追踪设备的方法700的流程图。针对追踪设备、读取设备和认证设备公开了方法700。追踪设备可以是任何合适的追踪设备，包括无源追踪设备108、112或供电追踪设备102、106。在实施方案中，认证设备可以是包括认证服务器的后端服务器(例如，图1的后端服务器120)。替代地，在一些实施方案中，认证设备可以是执行用于追踪设备的认证服务的独立认证服务器。在一些实施方案中，认证设备可以是认证聚合器设备104附近的追踪设备102、106、108和/或112的聚合器设备104。读取设备是任选的。在这些实施方案中，读取设备可以是例如聚合器设备104、用户设备130或AR使能用户设备140。此外，虽然读取设备在下面被描述为激励追踪设备，但应当理解无源追踪设备108可以由与读取设备不同的设备激励。例如，激励器110可以激励设备，而聚合器设备104、用户设备130或AR使能用户设备140接收响应信号。
在702处，读取设备激励追踪设备。在实施方案中，读取设备在频带(例如，2.5GHz或900MHz)上播放激励信号。
在704处，追踪设备接收激励信号。在追踪设备是无源追踪设备的实施方案中，激励信号可以激励无源追踪设备，这导致追踪设备开始操作。
在706处，追踪设备生成指示追踪设备的设备标识符的加密消息。在一些实施方案中，追踪设备生成包含追踪设备的设备标识符的消息，使得设备标识符唯一地识别追踪设备。在这些实施方案中，追踪设备可以例如，使用追踪设备和认证设备已知的密钥来进行对消息进行加密以获得加密消息。在其他实施方案中，追踪设备可以例如，使用追踪设备的密钥和认证设备的公钥来对消息进行加密以获得加密消息。
在一些实施方案中，追踪设备可以在对包含设备标识符的消息进行加密之前首先隐蔽设备标识符。在这些实施方案中的一些中，追踪设备使用在设备被激励时生成的随机N位串以及追踪设备和认证设备已知的秘密模式来隐蔽设备标识符。参考图8描述了用于生成加密消息的示例方法。可以理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以由追踪设备实现对消息进行加密的其他方法。
在708处，追踪设备将加密消息传输到接收设备。追踪设备可以以包括本公开中描述的各种方式在内的任何合适的方式传输加密消息。例如，追踪设备可以在用于接收激励信号的频带上调制响应信号，使得调制响应信号包括加密消息。
在710处，读取设备接收加密消息并将加密消息传输到认证设备。在一些实施方案中，读取设备接收调制响应信号并从调制响应信号读取加密消息。读取设备可以从调制响应信号中提取加密消息，并且可以例如，经由通信网络(例如，互联网或蜂窝网络)，将加密消息路由到认证设备。
在712处，认证设备接收加密消息。
在714处，认证设备基于加密消息来认证追踪设备。在一些实施方案中，认证可以使用例如追踪设备的密钥来解密消息。在这些实施方案中的一些中，加密消息的未加密标头部分可以包括用于加密消息的密钥的密钥标识符。认证设备可以基于密钥标识符从成组的密钥中检索密钥，并且可以使用检索到的密钥对加密消息进行解密。在使用密钥/公钥对来对加密消息进行加密的实施方案中，加密消息的未加密标头部分可以包括追踪设备的公钥。在这些实施方案中，认证设备可以使用追踪设备的公钥和认证设备的私钥对加密消息进行解密。一旦被解密，认证设备可以确定包含在解密消息中的设备标识符。在设备标识符被追踪设备使用秘密模式隐蔽的实施方案中，追踪设备可以基于秘密模式从隐蔽的设备标识符中确定设备标识符(如关于图9所讨论的那样)。认证设备然后可以确定设备标识符是否是有效的设备标识符。在一些实施方案中，认证设备维护已知设备标识符的列表，该列表指示能够被认证设备认证的所有追踪设备的设备标识符。在这些实施方案中，认证设备可以将从解密消息中获得的设备标识符与已知设备标识符的列表进行交叉对照，以确定该设备标识符是否出现在该列表中。如果是，则认证设备确定追踪设备被认证。否则，认证设备确定它不能认证该设备。一旦关于追踪设备真实性的确定做出，认证设备就可以向相关设备或系统提供通知。例如，认证设备可以通知读取器设备和/或后端系统该设备已经被认证。
在实施方案中，前述方法700可以被实现为认证追踪设备的认证服务，以便阻止伪造追踪设备。认证服务可以由追踪设备的制造商或第三方提供商提供。
图8是描绘根据本公开的一些实施方案的用于生成用于认证追踪设备的加密消息的方法800的流程图。方法800可以由任何合适类型的追踪设备执行。在一些实施方案中，该方法由无源追踪设备(例如，图3或图4)的加密模块执行。在这些实施方案中的一些中，该方法在无源追踪设备108被激励并包含在响应信号中时被执行。
在802处，追踪设备获得追踪设备的设备标识符。设备标识符可以从其他追踪设备中唯一地识别追踪设备。在实施方案中，追踪设备可以从追踪设备的非易失性存储器中获得设备标识符。
在804处，追踪设备生成随机N位串。在实施方案中，追踪设备可以在每次执行该方法时生成不同的N位串，以便保证N位串不重复。追踪设备可以包括随机数生成器，其生成随机N位串或者可以以任何其他合适的方式生成随机N位串。
在806处，追踪设备根据追踪设备已知的共享秘密模式将N位串插入到设备标识符中以获得隐蔽的设备标识符。共享的秘密模式(或“秘密模式”)可以被追踪设备和一个或多个能够认证追踪设备的认证设备已知。在一些实施方案中，秘密模式限定N个不同的插入槽，使得每个插入槽分别限定设备标识符的位位置，在该位位置中插入了随机N位串的相应位。例如，在包含最多8字节且其中N位串是6位串的消息中，示例性秘密模式可以限定六个位位置(例如，1、5、16、30、42、50)以将随机6位串的位插入到追踪设备的设备标识符中。在该示例中，无源追踪设备可以在设备标识符的第一位和第二位之间插入6位串位的第一位，在第五和第六位之间插入6位串位的第二位，在第16和第17位之间插入6位串位的第3位，在第30和第31位之间插入6位串位的第4位，在第42和第43位之间插入6位串位的第5位，以及在第50和第51位之间插入6位串位的第6位。在该示例中，所得的串是隐蔽的设备标识符。在一些实施方案中，传输设备可以进一步存储从其他设备使用的秘密模式中识别共享秘密模式的秘密模式标识符。如关于操作808所讨论的，秘密模式标识符可以包括在加密传输消息的加密部分中或加密传输消息的未加密标头中。
通过在每次迭代传输时利用不同的随机N位串以插入待加密的消息(例如，设备ID)，确保加密消息在传输之间变化，尽管包含相同的设备ID并且通过相同的密钥被加密。以这种方式，可以防止希望复制追踪设备的入侵者复制由追踪设备发送并被入侵者拦截的加密传输消息。
在808处，追踪设备基于隐蔽的设备标识符生成传输消息并且将该传输消息加密。在一些实施方案中，传输消息的主体仅包含隐蔽的设备标识符。在其他实施方案中，传输消息的主体还包含附加数据。例如，在一些实施方案中，传输消息的主体可以包括秘密模式的秘密模式标识符。追踪设备然后可以将传输消息的主体加密。追踪设备可以以任何合适的方式将传输消息的主体加密。
在一些实施方案中，追踪设备可以使用追踪设备和认证设备已知的共享密钥来加密传输消息的主体。共享密钥可以是用于加密设备ID的数值。共享密钥(和密钥标识符)可以存储在追踪设备的非易失性存储器中，并且可以被无源追踪设备用来加密传输消息的主体(例如，位串)。在这些实施方案中，追踪设备可以在加密消息的未加密标头中包括共享密钥的密钥标识符。在一些实施方案中，加密传输消息的未加密标头可以进一步包括用于生成隐蔽的设备标识符的共享秘密模式的秘密模式标识符。
在一些实施方案中，追踪设备可以使用密钥/公钥对来加密传输消息的主体。在这些实施方案中，追踪设备可以使用仅由追踪设备已知的追踪设备的密钥和认证设备的公钥来加密传输消息的主体，该公钥也可以由追踪设备已知和/或在激励信号中接收到。在这些实施方案中的一些中，追踪设备可以在加密消息的未加密标头中包括追踪设备的公钥。在一些实施方案中，加密传输消息的未加密标头可以进一步包括用于生成隐蔽的设备标识符的共享秘密模式的秘密模式标识符。
在810处，追踪设备对加密传输消息进行传输。追踪设备可以以包括本公开中描述的各种方式在内的任何合适的方式传输加密传输消息。例如，追踪设备可以在用于接收激励信号的频带(例如，2.5GHz)下调制响应信号，使得调制响应信号包括加密传输消息。
图9是描绘根据本公开的一些实施方案的用于基于接收到的加密传输消息来认证追踪设备的方法900的流程图。方法900可以由任何合适类型的认证设备来执行。在实施方案中，认证设备可以是包括认证服务器的后端服务器(例如，图1的后端服务器120)。替代地，在一些实施方案中，认证设备可以是执行用于追踪设备的认证服务的独立认证服务器。在一些实施方案中，认证设备可以是认证聚合器设备104附近的追踪设备102、106、108和/或112的聚合器设备104。
在902处，认证设备接收加密传输消息。认证设备可以直接从追踪设备接收加密传输消息，或者可以从中间设备(例如，读取设备)接收加密传输消息。
在904处，认证设备对加密传输消息进行解密。认证设备可以以任何合适的方式对加密传输消息进行解密。
在使用共享密钥对消息进行加密的实施方案中，认证设备可以从加密传输消息的未加密标头部分读取密钥标识符。在这些实施方案中，认证设备可以使用共享密钥对加密消息的加密部分进行解密，以获得传输消息的主体，包括受阻设备标识符。
在使用密钥/公钥对来对消息进行加密的实施方案中，认证设备可以从加密传输消息的未加密标头部分读取追踪设备的公钥。在这些实施方案中，认证设备可以使用追踪设备的公钥和认证设备的私钥对加密消息的加密部分进行解密，以获得传输消息的主体，包括受阻设备标识符。
在906处，认证设备从受阻设备标识符中提取N个位以获得设备标识符。在一些实施方案中，认证设备可以从传输消息中获得秘密模式标识符。如所讨论的，秘密模式标识符可以出现在传输消息的未加密部分或传输消息的加密主体中。一旦认证设备确定秘密模式标识符，认证设备就可以从存储器中检索追踪设备的共享秘密模式。认证设备然后可以从受阻设备标识符中提取N个位以获得秘密模式标识符。例如，借用图8的示例，认证设备可以从隐蔽的设备标识符中去除第二位、第七位、第18位、第34位、第47位和第56位，从而得到8字节设备标识符。
在908处，认证设备基于未隐蔽的设备标识符来认证追踪设备。在实施方案中，认证设备可以确定未隐蔽的设备标识符是否是有效的设备标识符。如所讨论的，在一些实施方案中，认证设备维护已知设备标识符的列表，该列表指示能够被认证设备认证的所有追踪设备的设备标识符。在这些实施方案中，认证设备可以将从解密的传输消息中获得的未隐蔽的设备标识符与已知设备标识符的列表进行交叉对照，以确定设备标识符是否出现在该列表中。如果是，则认证设备确定追踪设备被认证。否则，认证设备确定它不能认证该设备。一旦关于追踪设备的真实性的确定做出，认证设备就可以向相关设备或系统提供通知。
在一些实施方案中，认证设备可以进一步确保在认证设备之前，没有先前接收到加密消息或隐蔽的设备标识符。在这些实施方案中，认证设备可以维护先前接收到的加密消息的列表和/或隐蔽设备标识符。当接收到重复的加密消息和/或隐蔽的设备标识符时，认证设备可以确定加密消息先前被恶意方截获并用于欺骗追踪设备。在这些场景中，认证设备可以请求追踪设备重新发送一个新的加密消息，使得由于在随后的新加密消息中用于隐蔽设备标识符的新的随机N位串，新消息会在传输之间发生改变。在其他实施方案中，追踪设备可以发送多于一个(即，两个或更多个)加密响应消息，其中每个加密消息是使用不同的随机N位串生成的。在这些实施方案中，认证设备可以对多个加密消息进行解密，并且可以使用相同的秘密模式从每个隐蔽的设备标识符中去除N位，以从每个隐蔽的设备标识符中获得设备标识符。如果在所获得的设备标识符匹配的同时隐蔽的设备标识符发生变化，则认证设备然后可以确定所获得的设备标识符是否是已知的追踪设备标识符。
图10示出了根据本公开的一些实施方案的示例性体声波(BAW)振荡器1000。在一些实施方案中，体声波振荡器1000可以是图3的第一传输模块310的振荡器。在无源追踪设备108的一些实施方案中，BAW振荡器1000可以是图4的振荡器。BAW振荡器1000可以在不脱离本公开范围的情况下用作其他合适的追踪设备中的振荡器。
在一些实施方案中，BAW振荡器1000是基于单片CMOS的高精度参考振荡器，其安装在追踪设备(例如，多模式追踪设备102、成对的追踪设备106、无源追踪设备108和/或双媒体追踪设备112)中。这些追踪设备可以使用具有基于BAW振荡器1000的输出的频率的载波信号来实现用于信号传输的载波频率的期望精度。在实施方案中，BAW振荡器1000包括主时钟1002、时间差检测器1004、相位频率检测器1006和环路滤波器1008，它们将在下面更详细地进行描述。
在实施方案中，主时钟1002是压控振荡器，其被锁定以延迟连续回波之间的时间。在实施方案中，主时钟1002可以是适合于RF突发功能(例如，低GHz频率)的频率(F1)的连续运行的振荡器。在实施方案中，频率F1是为低GHz频率(例如，1024MHz)的RF振荡器频率。在实施方案中，由该时钟驱动的计数器对成组的主时钟脉冲进行计数并在与形成RF突发的主时钟脉冲的完成计数的速率相对应的频率下输出具有峰值的信号。
在实施方案中，时间差检测器1004包括由硝酸铝(AlN)接收换能器驱动的一个或多个包络检测器(也称为回波检测器)。在一些实施方案中，接收换能器可以基本上由可具有比AlN更高效率的氮化铝钪(AlScN)组成。在这些实施方案中的一些中，包络检测器用于恢复RF突发的第一和第二回波的包络，即脉冲之间时间的测量。第一回波启用一个计数器，该计数器对主时钟周期(cycles)的固定数量N4进行计数，然后生成结束脉冲。在实施方案中，温度补偿信号用于调整第一和第二回波的包络检测器阈值，以及使用例如多个N4值之间的抖动来控制分数N分频器。
在实施方案中，相位频率检测器1006将第二回波的时间与结束脉冲进行比较。如果结束脉冲在第二回波之前到达，则相位频率检测器1006生成“泵降”脉冲，因为主时钟太快了。如果第二回波在结束脉冲之前到达，则主时钟太慢，并且会产生“泵升”脉冲。泵升和泵降脉冲驱动互补电流源，即电荷泵，其继而驱动连接到主时钟VCO的控制端口的环路滤波器1008，从而形成锁频环路。锁频环路强制主时钟的频率为计数N1和回波时间倒数的乘积，其中N1是F1和超声脉冲重复率的乘积。在经过几个回波时间后，该整个周期定期重复，整个循环时间为数百纳秒。最后，锁定的主时钟信号被另一个计数器(例如N1)分频以产生振荡器的输出，一个稳定的参考时钟频率F2。
图11示出了根据本公开的一些实施方案的主时钟1002的示例性实施方案。在实施方案中，主时钟1002是提供定时信号(即参考频率)以同步参考时钟1010(例如图4的AC电源407中包括的时钟)的精确时钟。在实施方案中，主时钟1002包括压控振荡器(VCO)1102、多个主时钟计数器1104-1、1104-2、1104-3(通常由1104标记)、一个或多个主时钟锁存器1106和一个或多个门1108。在实施方案中，主时钟1002被锁定到延迟时间。延迟时间是体声波(BAW)谐振器的连续回波之间的时间。在一些实施方案中，主时钟1002从自由运行的VCO1102接收输入。在实施方案中，VCO 1102是环振荡器。主时钟1002通过VCO 1102调谐到RF振荡器频率F1。频率F1可以是适合RF突发功能的低GHz频率。在一些实施方案中，VCO 1102被配置成使得F1基本上等于1024MHz。
在实施方案中，主时钟计数器1104是各自都被配置为存储指示特定事件或过程已经发生的次数的相应计数(例如计数N1-N3)的数字计数器。在一些实施方案中，一个或多个主时钟计数器1104对VCO 1102的振荡进行计数。在这些实施方案中的一些中，主时钟计数器1104是可以包括锁存器和/或触发器的数字计数器。在实施方案中，一个或多个主时钟门1108是对从主时钟计数器1104接收到的计数执行逻辑操作以形成RF脉冲的数字逻辑门。在实施方案中，一个或多个主时钟门1108包括与门(AND gate)。AND门接收计数信号，例如因数为N1的信号频率，以及频率信号，例如频率为F1的信号，并对计数信号和频率信号进行AND运算，从而生成并输出RF突发。在实施方案中，RF突发是其频率与具有峰值的信号的逻辑AND值相等的信号，该峰值对应于具有频率F1的信号的分数计数；以及具有频率F1的信号。在实施方案中，一个或多个主时钟门1108将RF突发输出到时间差检测器1004。在一些实施方案中，VCO 1102和一个或多个主时钟计数器1104可以被配置为将脉冲、信号和/或计数输出到一个或多个主时钟锁存器1106，例如触发器，并且一个或多个主时钟锁存器1106可以被配置为基于周期复位输入来输出信号或避免输出信号。
图12示出了根据本公开的一些实施方案的示例性时间差检测器1004。在实施方案中，时间差检测器1004被配置为从主时钟1002接收RF突发，检测BAW延迟的回波，并将回波信号、结束脉冲或其组合输出到相位差检测器1004。在实施方案中，时间差检测器1004包括BAW延迟器参考1202(例如，BAW延迟器1202)、多个回波检测器1204-1、1204-2(也称为“包络检测器”)、一个或多个时间差检测器锁存器1206、一个或多个时间差检测器门1208、一个或多个时间差检测器计数器1210，以及温度补偿模块1212。
在实施方案中，BAW延迟器1202被配置为从主时钟1002接收RF突发并且将BAW信号输出到回波检测器1204。在接收到RF突发时，来自RF突发的能量通过BAW延迟器1202的硅衬底的主体，从而从硅衬底的一个或多个边缘反弹并产生一个或多个回波。回波可在BAW信号中测量，例如通过测量BAW信号的脉冲上升边缘之间的时间进行测量，并且可以根据BAW延迟器1202的温度而不同。
在实施方案中，回波检测器1204被配置为接收BAW信号并测量回波之间的时间(例如，经由包络检测进行)。图12示出了包括两个回波检测器1204的时间差检测器1004的实施方案，其中每个回波检测器1204测量BAW延迟器1202的多个回波的不同回波。在一些实施方案中，在测量回波之间的时间之后，每个相应的回波检测器1204将指示相应回波测量的相应回波信号输出到一个或多个时间差检测器锁存器1206、一个或多个时间差检测器门1208和/或一个或多个时间差检测器计数器1210。
在实施方案中，时间差检测器计数器1210是配置为存储指示在第一回波的上升边缘之后的主时钟周期数的计数(例如，可变计数N4)的数字计数器。在一些实施方案中，时间差检测计数器1210在计数达到N4时发出结束脉冲。在实施方案中，计数值N4可以从一个周期到下一个周期变化，从而影响跨多个周期的平均值中的分数计数值。在实施方案中，时间差检测器计数器1210是可以包括锁存器或触发器的数字计数器。在一些实施方案中，时间差检测器计数器1210将回波计数输出到相位频率检测器1006。
在一些实施方案中，多个回波检测器1204中的第一回波检测器1204-1检测BAW延迟器1202的第一回波并将第一回波信号传输到时间差检测器计数器1210，其中第一回波信号包含第一回波的度量。多个回波检测器1204中的第二回波检测器1204-2可以检测BAW延迟器1202的第二回波并且可以生成第二回波信号，其中第二回波信号包含第二回波的度量。时间差检测器计数器1210被配置为与时间差检测器锁存器1206和/或时间差检测器门1208一起运行以对来自主时钟1002的第一回波信号和脉冲执行逻辑AND运算以生成结束脉冲，其中结束脉冲是指示主时钟周期的预定计数N4在第一回波检测信号之后已经过去的信号。时间差检测器1004将结束脉冲和第二回波检测信号输出到相位频率检测器1006。
在实施方案中，温度补偿模块1212被配置为从温度传感器接收温度读数，例如从体声波温度传感器接收粗略温度读数，并向多个回波检测器1204和/或时间差检测器计数器1210输出温度调节信号，其中温度调节信号是基于温度读数的。在实施方案中，在接收到来自温度补偿模块1212的温度调整信号时，多个回波检测器1204基于温度调整信号调整回波检测和/或时间差检测器计数器1210基于温度调节信号调整计数，例如计数N4，从而允许时间差检测器1004精确且准确地检测和计数回波，尽管BAW振荡器1000的温度有波动。在一些实施方案中，回波检测器1204被配置为基于从温度补偿模块1212接收到的相应的温度调整信号来调整回波检测阈值。在一些实施方案中，时间差检测器计数器1210被配置为基于从温度补偿模块1212接收到的相应温度调节信号，使用例如多个计数值之间的抖动来调整计数，例如调节分数N分频器。应理解，虽然图12示出了包括两个回波检测器1204的时间差检测器1004，其中每个回波检测器1204测量BAW延迟器1202的多个回波的不同回波，时间差检测器1004的一些实施方案包括单个回波检测器1204，其中单个回波检测器1204测量BAW延迟器1202的单个回波。
图13示出了相位频率检测器1006和环路滤波器1008的示例性实施方案。在实施方案中，相位频率检测器1006包括相位频率检测模块1302，其被配置为从时间差检测器1004接收第二回波信号和结束脉冲，并且基于此生成泵浦脉冲。基于第一和第二回波之间的时间差，泵脉冲可以是“泵降”脉冲或“泵升”脉冲。如果结束脉冲的相位早于第二回波信号的相位，则主时钟1002可能太快，并且相位频率检测模块1302生成泵降脉冲。如果结束脉冲的相位晚于第二回波信号的相位，则主时钟1002可能太慢，并且相位频率检测模块1302生成泵升脉冲。
在实施方案中，相位频率检测器1006包括互补电流源1304、1306(例如，电荷泵)。相位频率检测模块1302向互补电流源1304、1306输出泵降脉冲或泵升脉冲。互补电流源1304、1306基于从相位频率检测模块1302接收到泵降脉冲还是泵升脉冲而选择性地向环路滤波器1008输出电流。如果从相位频率检测模块1302接收到泵降脉冲，则互补电流源1304、1306的负电流源1304将负电流传输到环路滤波器1008。如果从相位频率检测模块1302接收到泵升脉冲，则互补电流源1304、1306的正电流源1306将正电流传输到环路滤波器1008。
在实施方案中，环路滤波器1008包括环路放大器1308。环路放大器1308被配置为放大从负电流源1304或正电流源1306接收到的电流，并将放大的电流输出到主时钟的VCO1102的输入，从而形成反馈回路并基于泵降脉冲或泵升脉冲降低或增加BAW振荡器1000的输出频率。在一些实施方案中，环路放大器1308是三阶类型2相位锁定环。
图14至图17示出了根据本公开的不同实施方案的体声波振荡器1000的示例性变体。
在图14的示例中，BAW振荡器1000的主时钟作为突发时钟按突发频率操作。在该示例中，计数器对时钟周期进行计数，直到经过多个时钟(例如，180个时钟)。在该示例中，BAW振荡器1000将终端计数与第一回波的定时进行比较，而不考虑第二回波。
在图15的示例中，一个单独的环振荡器通过以例如1/176ns，或5.68MHz操作的主时钟突发一段时间(例如，30ns)。将下一个主时钟周期的前沿与第一回波脉冲进行比较，而不考虑第二回波。
在图16的示例中，主时钟以突发频率作为突发时钟操作。在该示例中，第一回波使计数器能够对时钟周期进行计数，直到经过了多个(即计数)时钟(例如，经过了180个时钟)。在该示例中，BAW振荡器1000将终端计数与第二回波的边缘进行比较。当计数器启用时(例如，+/-主时钟周期的一半)，第二相位频率检测器用于追踪相位模糊度。
在图17的示例中，一个单独的环振荡器通过主时钟突发，如图15所示。在该示例中，主时钟频率现在可以是5.68MHz的相对较低的倍数，甚至低至1MHz。在这种情况下，可以完全去除计数器。替代地，可以使用5.68MHz的2、3、4、5或更多倍的“中等”低主时钟频率，然后可能需要这种大小的计数器。
图18示出了根据本公开的一些实施方案的体声波(BAW)温度传感器1800的示例性实施方案。在无源追踪设备108的一些实施方案中，传感器模块316(图3)的温度传感器可以是BAW温度传感器1800。BAW温度传感器1800可以在不脱离本公开范围的情况下在任何其他合适的追踪设备中实施。
在一些实施方案中，BAW温度传感器1800是低廉地安装在追踪设备中的单片免校准温度传感器。在一些实施方案中，BAW温度传感器1800被配置为从BAW振荡器1000的主时钟1002接收RF突发，检测包含在BAW温度传感器1800中的BAW延迟器1802的回波，并将粗略温度信号输出到BAW振荡器1000的时间差检测器1004以用于由温度补偿模块1212进行的温度补偿中。
在实施方案中，BAW温度传感器1800包括BAW延迟器1802、多个回波检测器1804、一个或多个信号变换器1808、一个或多个数字转换器1810、一个或多个锁存器1812、一个或多个门1814，以及一个或多个计数器1816。在BAW温度传感器1800的一些实施方案中，包括在BAW温度传感器1800中的BAW延迟器1802与包括在时间差检测器1004中的BAW延迟器15N02分开。在其他实施方案中，BAW延迟器1800包括在时间差检测器1004中的BAW延迟器15N02。
在一些实施方案中，BAW温度传感器1800被配置为从BAW振荡器1000的主时钟1002接收RF突发，检测包括在BAW温度传感器1800中的BAW延迟器1802的回波，并输出精确的温度信号。在实施方案中，BAW温度传感器1800的BAW延迟器1802和回波检测器1804以与关于时间差检测器1004讨论的其对应物基本相同的方式配置。
在实施方案中，BAW温度传感器1800可以包括第一回波检测器1804-1和第二回波检测器1804-2。第一回波检测器1804-1被配置为测量BAW延迟器1802的回波并生成第一回波信号。第一回波检测器1804-1将第一回波信号输出到一个或多个信号修改器1808，例如电压斜坡1808-1、配置为对回波数据进行采样和保持的采样和保持电路1808-2，以及数模转换器1808-3。第二回波检测器1804-2被配置为测量BAW延迟器1802的第二回波并生成第二回波信号。第二回波检测器1804-2将第二回波信号输出到一个或多个信号修改器1808。
在BAW温度传感器1800被配置为向BAW振荡器1000的时间差检测器1004输出粗略温度信号的实施方案中，信号转换器1808处理第一和第二回波信号以确定表示BAW延迟器1802的温度的粗略温度值。信号变换器1808可以经由温度信号将粗略温度值输出到数字转换器1810中的一个或多个。一个或多个数字转换器1810可以转换粗略温度值，例如使得温度信号以摄氏度指示温度值。信号转换器1808将包括粗略温度值的转换温度信号传输到BAW振荡器1000的时间差检测器1004。
在BAW温度传感器1800被配置为输出精确温度信号作为传感器测量值的实施方案中，信号转换器1808与一个或多个锁存器1812、一个或多个门1814和一个或多个计数器1816一起运行以处理第一和第二回波信号以确定指示BAW延迟器1802的温度的精确温度值，其中精确温度值例如通过更准确和/或具有更显著数字而比粗略温度值更精确。信号转换器1808、一个或多个锁存器1812、一个或多个门1814以及一个或多个计数器1816可经由温度信号将精确温度值输出到数字转换器1810中的一个或多个。一个或多个数字转换器1810可以转换精确的温度值，例如，使得温度信号以摄氏度指示温度值。信号转换器1808将包括精确温度值的转换温度信号传输到追踪设备的其他部件(例如，传输到图3中的无源追踪设备108的第一传输模块310)。
例如，在实施方案中，第一回波信号可以使电压斜坡1808-1能够开始使电压斜升，并且第二回波信号可以使采样和保持电路1808-2在接收到第二回波信号的时间采样和保持电压。模数转换器1808-3在电压被采样时读取电压并将其转换为数字值。第一信号转换器1810-1然后可以将数字样本转换为以摄氏度为单位的粗略温度值。然后可以使用温度样本来将BAW振荡器1000补偿到准确的频率。一旦BAW振荡器1000被锁定在频率上，就可以任选地通过数字测量第一和第二回波之间的延迟来更准确地测量温度。第二信号转换器1810-2可以测量第一回波和第二回波之间的延迟，并且第三信号转换器1810-3可以将测量的延迟转换为以摄氏度为单位的精确温度值。在实施方案中，温度传感器中的回波检测器1804可以不包括温度补偿以能够测量振荡器频率锁定之后的延迟方差(variance)。然后可以在BLE信标中使用精确的温度样本来传达由追踪设备测量的温度。
图19示出了根据本公开的一些实施方案的体声波(BAW)变换器1900的示例性实施方案。在无源追踪设备108的一些实施方案中，变换器408可以是BAW变换器1900。在一些实施方案中，BAW变换器1900通过将天线的阻抗变换到输出处的更高阻抗来提高追踪设备的能量收获效率，并且成比例地增加在电压整流器输入处的电压摆幅，例如可以包括在无源追踪设备108的能量收获模块308中。在接近灵敏度阈值的RF输入功率水平处，电压整流器的输入接近阈值电压，因此在将RF信号转换为可为电容器充电的DC电压方面效率非常低。增加进入电压整流器的电压可以按大于由BAW变换器1900的输入阻抗引起的功率损失的量来提高效率。
在实施方案中，BAW变换器1900包括传输换能器1902、声谐振器1904和接收换能器1906。传输换能器1902和接收换能器1906可以基本上由氮化铝(AlN)组成。在一些实施方案中，传输换能器1902和接收换能器1906可以基本上由可具有比AlN更高的效率的氮化铝钪(AlScN)组成。传输换能器1902经由RF输入信号从天线接收RF能量(例如，2.4GHz RF能量)。传输换能器1902将RF输入信号转换为超声波，例如2.4GHz超声波，并将该超声波输出到声谐振器1904。超声波通过声谐振器1904的主体，从而被放大，并反弹(或“回波”)到接收换能器1906。接收换能器1906将超声波转换成变换的RF信号，变换的RF信号具有比输入RF信号更高的有效源阻抗。在实施方案中，接收换能器1906将变换的RF信号输出到整流器1908。由于变换的RF信号的较高有效源阻抗，变换的RF信号具有比输入RF信号的电压和电流更高的电压但更低的电流。较高的电压使整流器1908能够以高得多的效率将来自变换的RF信号的RF能量转换为DC电压。
图20示出了根据本公开的一些实施方案的无源追踪设备108的示例性配置。无源追踪设备可以包括低功率加密模块、一个或多个传感器、状态机、非易失性存储器(NVRAM)、电压调节器、谐振器、整数合成器、振荡器(例如，BAW振荡器)、电荷泵和需求模块。无源追踪设备108可以进一步包括电容器、一个或多个天线、一个或多个逆变器以及其他合适的部件。
图21示出了根据本公开的一些实施方案的示例性聚合器设备104。在实施方案中，聚合器设备104可以包括处理设备2102、一个或多个长距离通信单元2104(WIFI芯片、LTE芯片、以太网卡等)、一个或多个短距离通信单元2106(RFID芯片组、蓝牙芯片组等)、GPS设备2108、电源2110(例如，连续电源、可充电电池、感应电源等)、一个或多个环境传感器2112(例如，热敏电阻、温度计、压力传感器、周围光传感器、加速度计、陀螺仪、摄像机、IR摄像机等)、一个或多个存储设备2114(例如RAM、ROM、闪存等)和内部时钟2116。
在实施方案中，长距离通信单元2104实现与通信网络(例如，互联网、蜂窝网络等)的通信。处理设备2102可以经由远程通信单元将消息传输到外部设备，例如后端服务器120。在实施方案中，长距离通信单元2104可以被配置为从具有必要通信能力的追踪设备(例如，经由WIFI)接收包含追踪信息和任何其他合适信息的消息。
短距离通信单元2106可以实现与追踪设备(例如，多功能追踪设备102、成对的追踪设备106、无源追踪设备108、双模式追踪设备112和激励器102)的短距离通信。在实施方案中，短距离通信单元2106可以播放信号以激励邻近设备或以其他方式触发邻近设备的报告。短距离通信单元2106可以从包含短消息的设备接收返回信号(或“响应信号”)，该短消息可以包括追踪信息和/或任何其他合适的数据(例如，传感器读数)。
在一些实施方案中，短距离通信单元2102包括一个或多个多出多入(MOMI)设备。图22示出了示例性MOMI设备2200。在实施方案中，MOMI设备2200包括一个或多个MOMI收发器2202，其各自包括设置成与彼此成角度(例如，在60度和120度之间)的彼此相对接近地间隔开(例如，<20cm)的两个或更多个天线2204。MOMI设备2200可以进一步包括控制、调制、转换和/或滤波模拟信号和数字信号的处理电路2206(例如，R/F模拟前端2212、ADC和DAC转换器2210、FGPA 2208等)(如图22所示)。在实施方案中，MOMI设备2200可以调制来自MOMI收发器2202的RF信号，该RF信号激励任何邻近的追踪设备，该邻近的追踪设备继而提供可为较弱信号的响应RF信号(或响应信号)。响应信号可以包含消息，该消息包括激励的追踪设备的追踪信息(例如，追踪设备ID)。MOMI设备2200将响应RF信号路由到处理设备2102，该处理设备2102可以使用其中编码的追踪信息来识别从不同追踪设备接收到的消息。
在实施方案中，MOMI设备2200可以使用从激励的追踪设备(例如，无源追踪设备108、112)接收的响应信号来确定激励的追踪设备相对于MOMI设备2200的范围和方位，这在下面更详细地描述。范围可以是指示MOMI设备2200和激励的追踪设备之间的距离的值。方位可以是指示激励的追踪设备和MOMI设备2200的取向(例如，参考矢量和从MOMI设备2200到激励的追踪设备的方向矢量之间的角度)的值。MOMI设备2200可以将确定的范围和方位值输出到处理设备2102。
现在更详细地描述根据本公开的一些实施方案的操作MOMI设备2200的示例性方法。在实施方案中，控制器向调制器信号处理块发送命令，其中该命令将发起激励传输。调制器块创建数字化基带信号以发送到数模转换器。数字化信号被转换为模拟信号、滤波和从基带向上转换到RF频率，该RF频率将用于在空中进行传输。在实施方案中，RF信号可以在功率放大器中被放大(例如，放大到33dBm或2瓦)。放大的信号可以被分离成两个或更多个相等功率的信号并且被发送到两个或更多个相应的耦合器。每个耦合器将传输信号从传输器路径路由到MOMI收发器2202的相应天线2204，并且还将接收信号(也称为“响应信号”)从相应天线2204路由到接收器路径。在一些实施方案中，每个耦合器连接到与相应天线2204连接的开关。在实施方案中，每个分离信号从成对的等增益天线传输，该等增益天线并置但指向稍微不同的方向，例如相隔60度和120度。在实施方案中，MOMI设备2200可以具有多个MOMI收发器2202以使用开关创建多个非同时读取区域。
响应于来自MOMI收发器2202的RF信号，MOMI收发器2202的读取区域中的追踪设备通过例如将其标识号(例如，追踪设备ID)从主载波反向散射在子载波(例如160KHz)上来响应来自MOMI设备2200的RF命令。在大多数情况下，激励的追踪设备的响应水平更接近一个天线2204的视轴，并且在该天线上会强得多。如果激励的追踪设备位于两个天线的视轴之间的中途，则响应水平将实际上相等。因此，MOMI设备2200可以基于从每个天线2204测量的响应水平来估计标签位于两个天线2204的视轴之间的角度。信号水平的变化将是天线增益对角度的函数。在实施方案中，可以使用相机输入先验地或实时地为给定天线对校准角度估计。
由激励的追踪设备传输的响应反向散射信号由MOMI收发器2202的每个天线2204接收，并通过相应的开关和耦合器路由回去。来自MOMI收发器2202的每个天线2204的接收信号可以由低噪声放大器放大并向下转换为复同相(I)和正交(Q)轨。I和Q模拟信号可以被低通滤波并由模数转换器转换为数字样本。在实施方案中，每个I和Q信号对在解调器信号处理块中单独处理。在实施方案中，来自一个解调器的已处理输出可用于改进另一解调器中的处理。如果有足够的信噪比如此做，每个解调器都会从响应信号中提取追踪信息。每个解调器还提取接收信号强度信息(RSSI)和返回信号相对于传输信号载波相位的到达相位差(PDOA)。每个解调器模块的RSSI和PDOA用于计算方位和范围估计。在每个传输之前，MOMI设备2200可以执行载波消除程序以尽可能减少强传输信号(例如30dBm)泄漏返回到接收器以将接收器灵敏度提高到低电平(例如-80dBm)标签响应信号。在实施方案中，MOMI设备2200可以实现链路预算方程。
前述是MOMI设备2200的示例性实现方式并且MOMI设备2200的其他实现方式被设想到并且在本公开的范围内。
返回参考图21，在实施方案中，处理设备2102可以包括执行可执行指令的一个或多个处理器。在实施方案中，处理设备是具有神经处理引擎的多核移动处理器。在实施方案中，处理设备2102可以执行和/或包括追踪系统2130、监测系统2132、机器视觉模块2134、机器学习模块2136和报告模块2138。这些模块可以实现为可执行指令、电路和/或硬件部件。在不脱离本公开的范围的情况下，处理设备可以执行或包括附加的或替代的模块。
在实施方案中，追踪模块2130追踪聚集器设备104附近的项目。在实施方案中，追踪模块2130可以发起输出信号的播放，该输出信号可以激励无源追踪设备108、112，或者以其他方式触发聚合器设备104附近的其他追踪设备102、106的报告。在一些实施方案中，激励信号可以包括报告追踪数据(和任何其他合适的数据)的命令。追踪模块2130可以基于从接收到输出信号的相应追踪设备102、106、108和/或112传输的短消息来追踪项目。响应于从追踪设备接收到短消息，追踪模块2130可以读取传输设备的追踪信息(例如，追踪设备ID)，以及在短消息中提供的任何其他相关数据(例如，温度数据、周围光数据、湿度数据、时间戳等)。在一些实施方案中，追踪模块2130可以解密从相应的追踪设备接收到的短消息。例如，追踪模块2130根据上述方法进行。如果追踪模块2130接收到多个短消息实例，则追踪模块2130可以对短消息进行去重。
在实施方案中，追踪模块2130可以从机器视觉模块2134接收追踪信息。在这些实施方案中，机器视觉模块2134可以读取由聚合器设备的相机或将视频流入聚集器设备104的相机捕获的视觉标记。在这些实施方案中的一些中，视觉标记中的值可以是与分配给追踪设备的追踪设备ID相同的值，使得视觉标记和追踪设备可以追踪相同的项目。在这些实施方案中，追踪模块2130可以对两个单独的追踪事件(即，一个来自追踪设备，而另一个来自视觉标记)去重，以便不重复报告项目。
在实施方案中，追踪模块2130可以针对每个独特的追踪事件，生成记录追踪事件的追踪事件记录。追踪事件的示例可以包括从追踪设备接收消息和/或由机器视觉模块2134从视觉标记读取追踪信息。在这些实施方案中，追踪事件记录可以是包括与追踪事件相关的数据的任何合适的数据结构。相应的追踪事件记录可以包括但不限于提供消息或从视觉标记读取的追踪设备的设备标识符、对应于追踪设备(或项目)的地理定位和时间戳。地理定位可以由追踪设备(例如，追踪设备102或106)报告，或者当报告追踪设备不具有GPS或其他基于位置的功能时，可以由追踪模块2130从聚合器设备的GPS设备2108获得。在一些实施方案中，地理定位可以基于来自GPS设备2108的GPS读数来确定，并基于由MOMI设备2200确定的范围和方位值来细化。在这些实施方案中，单个项目的地理位置可以比仅使用聚合器设备104的地理位置估计得更好。时间戳可以由追踪设备报告或者可以从时钟2116获得。在实施方案中，追踪模块2130可以在追踪事件记录中包括其他数据，例如在消息中获得的和/或从环境传感器2112读取的传感器测量值。追踪模块2130可以将追踪事件记录输出到报告模块2138和/或可以将追踪事件记录写入存储设备2114。附加地或替代地，追踪模块2130可以维护数据日志，例如追踪日志、温度日志、光日志、周围压力日志等。追踪模块2130可以将这些数据日志写入存储设备2114，其中数据日志由报告模块2138报告给后端服务器120(或另一个合适的设备)。
在实施方案中，监测系统2132监测一个或多个条件以确定事项的存在。事项可以是被认为值得注意的任何条件(例如，由专家确认和/或从包括与事项相关的训练数据集和与非事项相关的训练数据集的训练数据集中学习)。在一些实施方案中，监测系统2132可以应用基于规则的逻辑来确定是否满足触发环境事项的一个或多个条件。在实施方案中，监测系统2132可以监测聚合器设备104的环境以确定是否存在任何环境事项(例如，温度太高或太冷、湿度太高等)。在这些实施方案中，监测系统2132可以利用机器学习模块2136来获得关于环境的分类或预测，例如可以指示环境事项已经被触发(分类)或可能被触发(预测)的传感器数据的趋势。在这些实施方案中，监测系统2132可以将传感器数据提供给机器学习模块2136，该机器学习模块2136利用一个或多个被训练来对环境事项进行分类的分类模型和/或一个或多个被训练来预测环境事项是否可能基于传感器数据的预测模型。在监测系统2132确定存在环境事项或可能存在环境事项的情况下，监测系统2132可以生成事项记录。在这些实施方案中，事项报告可以包括被确定、分类或预测的事项类型(例如，环境事项的类型)；为确定、分类或预测事项而读取的数据；以及时间戳。
在实施方案中，监测系统2132可以监测一个或多个项目以确定具有视觉标记的标签或追踪设备是否丢失、损坏或以其他方式不可读或不报告。在这些实施方案中，监测系统2132可以接收来自机器视觉模块2134和/或追踪模块2130的输入以确定视觉标记或追踪设备是否已经丢失、损坏或以其他方式不可读或未报告。在一些实施方案中，监测系统2132可以接收来自追踪模块2130的追踪数据和从来自机器视觉模块2134的视觉标记读取的值。如果监测系统2132接收到值但没有接收到对应的追踪数据，则监测系统2132可以确定与值相关联的项目不具有追踪设备或追踪设备没有响应。类似地，如果监测系统2132没有从追踪模块2130接收到追踪数据，但确实从机器视觉模块2134接收到值，则监测系统2132可以确定与值相关联的项目不具有追踪设备或追踪设备没有响应。在一些实施方案中，监测系统2132可以接收来自机器视觉模块2134的报告，该报告指示可追踪项目(例如，应该具有追踪设备或附加到其上的视觉标记的项目)何时处于与机器视觉模块2134通信的相机的视野中。在这些实施方案中的一些中，机器视觉模块2134可以进一步(例如，基于包括深度数据的3D视频以及相机和聚合器设备之间的校准)提供项目与聚合器设备之间的估计距离。当监测系统2132没有接收到追踪信息并且估计的距离小于聚合器设备104的读取范围时，监测系统2132可以确定对应于项目的追踪设备丢失、损坏或以其他方式不报告。此外，如果机器视觉模块2134(例如，使用图像分类器)检测到附加到检测到的项目的追踪设备，则机器视觉模块2134可以确定追踪设备被损坏或以其他方式发生故障。响应于确定追踪设备丢失、损坏、故障或以其他方式不可读，监测系统2132可以生成事项记录，该事项记录被报告给报告模块2138和/或存储在存储设备2114中。
在实施方案中，监测系统2132从机器视觉模块2134接收损坏项目的报告。在这些场景中，监测系统2132可以从追踪模块2130和/或从机器视觉模块2134(即，扫描值)获得追踪数据。监测系统2132可以生成指示损坏项目事件和与损坏项目相关联的追踪数据(例如，追踪设备ID)的事项记录。在实施方案中，监测系统2132可以在事项记录中包括附加数据，例如损坏项目的图像。监测系统2132可以将事项记录报告给报告模块2138和/或将事项记录存储在存储设备2114中。
在实施方案中，机器视觉模块2134从聚合器设备104的一个或多个相机和/或从将相机信号流入其的视觉系统116的一个或多个外部相机接收相机信号。在这些实施方案中，相机可以包括但不限于高分辨率摄像机、深度相机、IR相机和/或3D相机，并且相机信号可以包括但不限于视频信号、深度信号、IR信号和/或3D视频信号(其可以包括视频数据和深度数据)等。
在一些实施方案中，机器视觉模块2134可以包括被训练以基于相机信号的一个或多个帧检测一个或多个条件的一个或多个图像分类器。图像分类器可以被训练以识别可追踪的项目(例如，被训练以识别盒子、特定产品、袋子、托盘等)、可能已损坏的项目、附加在项目外表面上的视觉标记和/或附加在项目外表面上的追踪设备。例如，图像分类器可就以下图像进行培训：包含应被追踪的项目的图像(以及不描绘任何应被追踪的项目的图像)、描绘已标记为损坏的项目的图像(以及描绘已标记为“未损坏”的项目的图像)，描绘在其外表面上附加有追踪设备/视觉标记的项目的图像(以及描绘在其未遮挡的外表面上没有附加有追踪设备/视觉标记的项目的图像)。图像分类器可以实现任何合适的技术，例如对图像执行特征提取、将图像的特征与标记图像的特征进行聚类(例如，k-means聚类、KNN聚类等)、利用图像分类模型(例如，一种或多种不同类型的神经网络、回归模型等)等。
在一些实施方案中，当分类器将图像分类为描绘可追踪项目(例如，应当具有追踪设备和/或附加到其上的视觉标记的项目)时，无论追踪设备或视觉标记是否附在其上，机器视觉模块2134都可以将项目的检测报告给监测系统2132。这样的报告可以用作应被追踪的项目在聚合器设备104附近的通知。
在一些实施方案中，当分类器将图像分类为描绘视觉标记时，机器视觉模块2134可以扫描和解码视觉标记以获得编码在视觉标记中的值。在这些实施方案中的一些中，机器视觉模块2134可以与对扫描的视觉标记进行解码的解码器(例如，条形码解码器或QR码解码器)一起实施或与该解码器通信。机器视觉模块2134可以将视觉标记的检测的报告输出到监测系统2132和/或可以将其中编码的值报告给追踪模块2130。
在一些实施方案中，当图像分类器将图像分类为描绘其上附加有追踪设备的项目时，机器视觉模块2134可以将追踪设备的检测报告给监测系统2132。以这种方式，监测系统2132可以确定追踪设备是否正常操作，因为它会从检测到的追踪设备接收追踪数据。
在一些实施方案中，当图像分类器将图像分类为描绘损坏项目时，机器视觉模块2134可以将损坏项目的检测报告给监测系统2132。在这些实施方案的一些中，图像分类器可以是使用标记的训练数据集进行训练，该训练数据集包括项目的图像和指示图像中描绘的项目是否损坏或未损坏的标签。在训练期间，可以提取这些相应图像的特征并将其与归属于相应图像的标签(损坏或未损坏)组合。在这些实施方案中的一些中，标签可以指示损坏的类型(例如，破损的密封、撕开的包装、打开的包装等)，使得图像分类器可以对检测到的损坏类型进行分类。在实施方案中，报告可以指示对应于与损坏相关联的并且在这些实施方案中的一些中与损坏的类型相关联的追踪设备的追踪信息。
在一些实施方案中，机器视觉模块2134可以对接收到的相机信号执行视频处理/分析。在这些实施方案中的一些中，机器视觉模块2134可以被配置为确定检测到的项目和聚合器设备104之间的距离。在这些实施方案中的一些中，视觉模块2134可以被配置为接收包括视频和深度数据的3D视频流。在这些实施方案中，可以分析3D视频以确定相机和检测到的项目之间的估计距离。机器视觉模块2134可以使用该值来基于摄像机和聚合器设备104之间的校准来确定项目和聚合器设备104之间的距离。在一些实施方案中，可以分析视频以基于例如检测到的项目在视频帧中的位置以及捕获视频的相机的内在校准来确定检测到的项目的大小。
在一些实施方案中，机器视觉模块2134可以接收由短距离通信单元2106(例如，图22的MOMI设备)确定的范围和方位值，使得每组范围和方位值与范围和方位值所属的追踪设备的追踪信息相关联。范围和方位值可以指示追踪设备与聚合器设备104的距离(并因此指示被追踪的项目的距离)，并且范围可以指示相对于聚合器设备104的取向(例如，相对于与聚合器设备104对应的参考线的角度)。在一些实施方案中，当接收到针对两个或更多个项目的追踪信息并且在视频帧中观察到两个或更多个项目时，机器视觉模块2134(或监测系统2132或追踪模块2130)可以使用范围和方位值连同图像分类来将两个或更多个项目消歧。在这些实施方案中，聚合器设备104可以用每个相机校准，该相机为机器视觉模块2134提供聚合器设备104相对于相机视场的取向。因此，聚合器设备104可以基于属于特定追踪设备的范围和方位以及描绘两个或更多个项目的视频帧来确定哪个项目对应于特定追踪设备。在这些实施方案中，对正在传输追踪信息的多个项目进行消歧的能力为聚合器设备104提供了追踪数据的改进的可靠性和交叉认证。例如，如果特定项目被分类为损坏，则机器视觉模块2134可以在有多个项目可供选择时识别损坏项目的追踪信息。
在实施方案中，机器学习模块2136代表聚合器设备104执行机器学习和人工任务。在一些实施方案中，机器学习模块2136可以实现TensorFlow库。在实施方案中，机器学习模块2136可以训练由聚合器设备104使用的模型。附加地或替代地，机器学习模块2136可以从后端服务器120获得训练模型，该后端服务器120基于专家生成的训练数据集和/或从一个或多个聚合器设备104接收的训练数据集来训练模型。在这些实施方案中，后端服务器120可以维护可用于各种基于人工智能的任务的模型库。在实施方案中，机器学习模型可以包括神经网络(例如，递归神经网络、卷积神经网络、深度神经网络)、基于回归的模型、隐马尔可夫模型、贝叶斯模型、决策树等。在实施方案中，这些机器学习模型可包括可用于配置聚合器设备104的部署配置模型。模型可附加地或替代地包括图像分类模型、环境预测模型、环境分类模型等。
在实施方案中，机器学习模块2136可以使用来自追踪设备的输入，例如追踪信息和范围以及方位值，和/或来自相机(例如，3D相机)的输入来训练和/或利用用于配置聚合器以准确读取正被追踪的项目和对该项目消歧的模型。在实施方案中，机器学习模块2136可以进一步使用GPS、蜂窝数据和/或WIFI数据来自动配置聚合器设备104。
在一些实施方案中，机器学习模块2136可以利用分类或预测模型，该分类或预测模型被训练来分类或预测聚合器设备104的环境的变化和/或聚合器设备104的传感器的变化。在这些实施方案中，机器学习模块2136可以从环境传感器2112和/或从追踪设备获得传感器数据，并且可以将传感器数据输入到分类模型和/或预测模型以确定聚合器设备104的环境或其传感器2112的变化。此外，在实施方案中，机器学习模块2136可以使用与那些预测或分类相关联的结果(例如，用户提供的结果)来加强/重新训练模型。
在实施方案中，机器学习模块2136可以利用模型和/或规则集合来提高错误处理的准确性。异常是先前被归类为正常的情况。异常的示例包括对追踪数据和/或视觉标记的误读、关于标识的歧义(例如，两个包装相互接触)和/或包装仅受到轻微损坏。在实施方案中，机器学习模块2136可以执行馈送到基于规则的异常处理器的分类算法。这些规则可以由开发人员硬编码和/或可以基于分析来学习。例如，机器学习模块2136可以记录一个或多个人如何处理某些异常，使得机器学习模块2136(或后端系统120)可以学习用于基于人类活动处理异常的规则。
在实施方案中，机器学习模块2136可以被配置为检测聚合器设备的RF环境中的变化并且将该变化与已知变化的知识基础进行比较。在这些实施方案中，机器学习模块2136可以对聚合器设备的环境中的频率和信号强度进行采样，并且可以分析所采样的频率以确定RF环境中是否存在变化(例如，总是在信号噪音中检测到的信号不再被检测到)。在这些实施方案中的一些中，机器学习模块2136可以将这些变化与信号样本的知识基础和信号样本趋势进行比较以诊断变化的原因。
机器学习模块2136可用于执行与被追踪的环境相关的附加或替代机器学习任务。这些任务可能是特定领域的，因为某些追踪功能(例如，监测消费者在零售部分的参与)需要与其他类型不同的模型和算法(例如，监侧运送设施中的包装)。
在一些实施方案中，机器学习模块2136可以与后端服务器一起操作以优化与后端服务器120的通信。在这些实施方案中，机器学习模块2136可以使用预测模型来预测传输个体的或成批次的追踪记录和/或数据日志的最佳时间，以便预测模型被训练以确定后端服务器何时将消耗所述数据。
在实施方案中，报告模块2138将数据报告给外部设备(例如，后端服务器120和/或商业实体的计算基础设施)。在实施方案中，报告模块2138可以从追踪模块2130接收追踪事项记录，并且可以经由远程通信单元2104将追踪事项记录转发给外部设备。在实施方案中，报告模块2138可以成批次地报告追踪记录。在这些实施方案中的一些中，报告模块2138可以维护存储追踪事项记录的缓存，使得报告模块2138可以周期性地将缓存中的追踪事项记录按批次报告给外部设备。在一些实施方案中，追踪事项记录存储在存储设备2112中，使得报告模块2138周期性地检索成批次的追踪事项记录，并将该成批次的追踪事项记录报告给外部设备。报告模块2138可以在外部设备的请求(例如，响应于接收到报告未报告的追踪事项记录的请求)下、在预定时间(例如，每十分钟)或响应于触发条件(例如，缓存已满)而报告成批次的追踪事项记录。
在实施方案中，报告模块2138也可以报告其他数据。例如，报告模块2138可以将数据日志报告给外部设备(例如，后端服务器120或商业实体的计算基础设施)。在其他实施方案中，报告模块2138可以报告事项记录。在这些实施方案中，报告模块2138可以从监测系统2132接收事项记录并且可以将事项记录传输到外部设备和/或可以作为通知报告给一个特定的人或一组人。
在实施方案中，报告模块2138可以将数据报告给与聚合器设备通信的机器人系统。例如，在自动化运送设施中，报告模块2138可以从环境传感器2112和/或从报告追踪设备接收传感器测量值，并且可以将环境传感器数据传输到机器人系统，该机器人系统然后可以基于传感器数据采取适当的行动(例如，响应于指示不利条件的传感器数据而关闭生产线或响应于此而调整环境条件)。在这些实施方案中，报告模块2138可以向机器人系统报告附加的或替代的数据。例如，报告模块2138可以向机器人系统报告事项记录、数据日志和/或追踪事项记录。
聚合器设备104可包括本文未讨论的附加或替代部件。例如，在一些实施方案中，聚合器设备104可以被配置为检测显示设备(例如，智能监测器、智能电视、可穿戴设备或移动设备)的存在并连接到本地显示设备。在这些实施方案中，聚合器设备104可以被配置为对本地显示设备进行负载平衡和分配工作指令。
返回参考图1，聚合器设备104可以放置在不同类型的设置中。这些设置包括制造设施、运送车辆、运送设施、仓库、交付车辆和零售设置。根据设置，聚合器设备104可以执行不同的功能。例如，在运送设施设置中，聚合器设备可以从一个或多个监测传送包装的传送带的相机摄取视频(例如，3D视频)。聚合器设备104可以读取追踪设备和/或包装的视觉标记，并且可以确定包装的范围和方位。聚合器设备104可以使用该信息来传送包装、追踪包装和/或识别损坏的包装或追踪设备。
在实施方案中，聚合器设备104可以放置在零售设置中，由此聚合器104可以追踪零售设置中的项目的位置。在这些实施方案中，当消费者在商店购物时，他们可能携带用户设备，该用户设备报告其相应位置和/或可由聚合器设备104(通过例如用户设备的操作系统中的模块)追踪。以这种方式，聚合器设备104或后端服务器系统120可能够确定哪些项目被查看得最多、商店中的哪些区域接收到最多的流量等。
在实施方案中，追踪系统100可以经由通信网络190(例如，互联网和/或蜂窝网络)与后端服务器系统120通信。追踪系统100可以将位置数据传送到后端服务器系统120，该位置数据指示追踪系统100的一个或多个设备的地理定位和/或大致位置。例如，追踪系统100可以将位置数据传送到后端服务器系统120，该位置数据由多模式追踪设备102或成对的追踪设备106基于设备接收到的GPS信号获得或基于接收到的电磁信号(例如，WIFI信号和/或蜂窝信号)的信号强度通过三角测量计算获得。在另一个示例中，追踪系统100可以将从无源追踪设备108收集的信标传送到后端服务器系统120。在该示例中，后端服务器系统120或另一个追踪设备(例如，聚合器设备104或多模式追踪设备102)可以基于从追踪设备接收到的信标(例如，无源追踪设备108的设备ID)和追踪设备的已知位置(例如，从GPS信号或三角测量技术获得)估计相应的无源追踪设备108的位置。如上所述，追踪系统100可以传送附加类型的数据。例如，追踪系统100可以传送对应于何时对特定数据项目进行采样的时间戳、温度数据、周围光数据、湿度数据、运动数据等中的一个或多个。
后端服务器系统120可以接收位置数据、温度数据、时间戳、周围光数据、湿度数据、运动数据和/或其他合适类型的数据，并且可以基于其执行任何种类的操作。在实施方案中，后端服务器系统120被配置为支持库存追踪。例如，后端服务器系统120可以认证货物运送中当前没有库存丢失。附加地或替代地，后端服务器系统120可以被配置为管理项目的移动、项目的签出(checking-out)、项目的签入(checking-in)或针对来自成组项目(例如，存储的医疗用品)中的项目执行的其他类似措施。在实施方案中，后端服务器系统120被配置为维护与从追踪成组项目的追踪系统收集的数据相对应的日志和/或数据库。例如，后端服务器系统120可以维护位置数据、温度数据、周围光数据、湿度数据、运动数据和/或其他合适类型的数据的索引或日志。在实施方案中，后端服务器系统120被配置为支持在用户设备130和/或AR使能用户设备140上执行的应用程序，如下面所述的那样。在实施方案中，后端服务器系统120可以管理追踪系统100中的个体设备。例如，后端服务器系统120被配置为命令激励器110或聚合器104从追踪系统100中的其他设备采样数据。在实施方案中，后端服务器系统120被配置为认证追踪系统100中的设备，如上面所讨论的那样。
追踪系统100和后端服务器系统120组合起来可以支持许多不同的应用程序。该组合可以被配置为追踪设施处的库存或项目，追踪货物(例如，食品、医疗用品和电子商品)的运送，以支持用户设备和/或AR使能用户设备等。下面更详细地讨论追踪系统100和后端服务器系统120的组合的不同应用程序。
医疗用品很昂贵，并且在紧急情况下可能难以保持库存。其他行业(例如高科技测试设备和工具、珠宝等)也是如此。在一些应用中，追踪系统100可用于追踪医疗用品(例如，医疗设备和/或药品)和其他高价值项目的库存。例如，在一些实施方案中，无源追踪设备108(和/或多模式追踪设备102和/或成对的追踪设备106)被配置为使得它们可以被商业上可用的用户设备(例如，智能手机、平板电脑、扫描仪等)读取。追踪系统100可用于使供应室定位、签出和库存过程更加高效和可靠。
在实施方案中，无源追踪设备108被应用于所有供应项目和雇员的徽章中。用户设备120可以运行被配置为搜索特定项目的应用程序(本地或网络应用程序)。在这些实施方案中，应用程序可以调整由用户设备120输出的传输功率以减少用于定位的搜索区域。例如，应用程序可以调整传输功率，使得用户设备120的范围小于五米。应用程序和/或后端服务器系统120可以利用对应于特定无源追踪设备108(和/或多模式追踪设备102和/或成对的追踪设备106)的设备ID的列表，其中每个设备ID可以与特定项目或员工相关联。以这种方式，应用程序可以读取用户设备130附近的设备的设备ID以识别附近的项目。还可以向应用程序提供特定项目的标识符，由此应用程序可以确定特定项目是否在用户设备130附近。一旦特定项目被确认在附近，则应用程序和/或网关设备可以签出项目并记下员工徽章ID。
在一些实施方案中，应用程序可以控制用户设备130以根据与无源追踪设备的接近度来改变用户设备130的传输器功率和/或询问率。
在一些实施方案中，每个无源追踪设备108可以具有与其相关联的两个ID：(i)未加密的模型号或SKU ID；以及(ii)加密的序列化设备ID。未加密的ID可用于搜索特定项目，而加密的ID可用于项目库存管理。
在一些实施方案中，所有人员用户设备130可以配置有自定义应用程序，该自定义应用程序报告在用户设备130和/或项目运动时应用程序检测到的任何项目信标的位置(或大致位置)。应用程序可以将数据发送到后端服务器系统120，该后端服务器系统120可以维护无论是静止的还是移动的所有项目的位置数据库。
在一些实施方案中，追踪器(例如，聚合器104或具有激励器110的多模式设备102)可以放置在每个入口/出口网关或门厅(hallway)处。追踪器可以被配置为报告它检测到的每个无源追踪设备108的设备ID。注意，在接收到包含特定无源追踪设备108(其可以与项目或雇员相关联)的设备ID的信标时，可以说追踪器已经检测到无源追踪设备108。追踪器可以报告设备ID、与检测到设备的时间相对应的时间戳和/或当它检测到无源追踪设备108时追踪器的位置。追踪器可以将该数据发送到后端服务器系统120，其可以维护在整个区域(例如，医院)中移动的所有项目的位置数据库。
在一些实施方案中，追踪系统100可以用于追踪用户的个人空间中(例如，家中)的项目。一个人的空间中的大多数项目都不是无线可见的，因为在大多数物品上放置RF标签太昂贵了。低成本的无源追踪设备108可以增加标记项目的数量，使得它们更加普遍。然而，读取这些标签可能需要对用户设备130的操作方式进行一些改变。此外，可能需要新的应用程序和基于云的服务。
在一些实施方案中，用户设备(例如，智能手机或平板电脑)可以被配置为发射RF功率以便在监听从无源追踪设备108发送的BLE信标之前为无源追踪设备108供电。用户设备130可以优化成为无源追踪设备108供电。
在一些实施方案中，用户设备130可以执行被配置为识别(例如，“嗅探”)用户设备附近的所有无源追踪设备108并将识别的无源追踪设备108的设备ID的列表发送到后端服务器系统120的应用程序。诸如用户设备130的位置、检测到的WiFi网络等的其他信息可以帮助定位所标记的项目。应用程序/后端服务器系统120可以利用对应于特定无源追踪设备108(和/或多模式追踪设备102和/或成对的追踪设备106)的设备ID的列表，其中每个设备ID可以与特定项目或员工相互关联。以这种方式，应用程序可以读取用户设备130附近的设备的设备ID，以识别用户设备130附近的项目。考虑到当在附近存在大量无源追踪设备108时可收集的大量数据，可以执行边缘处理以减少所需的数据量。在一些实施方案中，机器学习可用于识别在空间内移动不大的项目，使得仅在特定位置的特定扫描期间未找到这些项目时才可报告这些项目。
在一些实施方案中，后端服务器系统130可以维护用户的项目的库存并且可以维护用户的档案。在这些实施方案中，后端服务器系统130可以基于发明人和/或档案向人发送有针对性的广告电子邮件和文本消息。例如，在获知保存在用户家中或办公室的项目的类型后，后端服务器系统130可以确定要发送给用户的类似产品的广告。
在一些实施方案中，追踪系统100可以被配置为与AR使能设备140一起操作。在实施方案中，无源追踪设备108可以被具有蓝牙功能的任何BT使能和UR使能的用户设备140(包括AR功能智能眼镜或语音拾取音频耳机)读取。这允许直接读取来自AR使能设备140的产品上的无源追踪设备108，然后可以将其考虑到该过程中。补充传输器(例如，激励器110)可以扩展读数范围，但这可能导致附近更多的无源追踪设备108传输信标。在这种情景中，AR使能设备140可能无法确定哪些无源追踪设备108在附近。
在一些场景中，AR使能设备140可能无法传输足够的功率来持续激励无源标签。然而，WiFi接入点、蓝牙基站或其他RF传输器可以被配置为激励无源追踪设备108，而AR使能设备可以从无源追踪设备108接收信标。在一些实施方案中，这些AR使能设备140可以包含蓝牙接收器，该蓝牙接收器配置有到达角检测(angle of arrival detection)，以对无源追踪设备108的位置进行三角测量。在一些实施方案中，每个标记项目(例如，其上附加有无源追踪设备140的项目)的位置可以经由AR使能设备云数据管理器(例如，后端服务器系统)被中继到AR使能设备。AR使能设备140可以将标记项目的位置与其自身的位置和方向进行比较，并且当项目被确定在AR使能设备140的视野中时可以在AR使能设备的屏幕上显示标记以指示项目的位置。
在实施方案中，AR使能设备云数据管理器可以将检测到的无源追踪设备108的设备ID与相关联的项目的视觉标识符相匹配，该视觉标识符例如形状、大小、颜色、标记等(其可以存储在存储器和与设备ID相关联)。AR使能设备140可以在AR使能显示器140的显示器中突出显示设备或勾勒其轮廓，并且可以匹配任何数据，例如模型号、日期、到期、过程中的正确/不正确项目等。
在实施方案中，AR使能设备140可以包含可指向正在查看的项目的红外线或可见光激光器。AR使能设备140可以显示十字线、轮廓或其他标记以指示激光正指向的位置或激光被指向的位置。如所讨论的，无源追踪设备108可以包含可以检测入射在无源追踪设备108上的光水平的光电检测器。附加地或替代地，无源追踪设备108可以包含温度传感器，当激光照射在设备108上一段时间时，该温度传感器可以检测温度的升高。在这种配置中，BLE信标可以包含用于光电探测器光强度状态/值和/或温度值的字段(field)。在指向激光之前和指向时读取BLE信标时，报告的Lux值可以针对不同的光照条件进行自归一化。调制光并实施低功率调制检测器[例如，在短时间帧内(例如，100毫秒)内的最大最小值]可以进一步识别被照亮的特定项目。红外光可以穿透一些包装材料，从而甚至可以识别嵌入的无源追踪设备108。
在实施方案中，低功率加速度计(例如，MEMS加速度计)可以嵌入在无源追踪设备108中。当标记项目被AR使能设备140检测到时，无源追踪设备108可以在信标中报告其运动。AR使能设备云数据管理器可以将这种检测作为标识输入中继到AR使能设备140。
在一些实施方案中，AR使能设备140可以被配置为追踪用户的眼睛注视。在追踪用户的眼睛注视时，AR使能设备140可以确定用户正注视的更准确的位置。在这些实施方案中，AR使能设备140可以被配置为仅当用户在注视所检测到的项目的方向时才显示所检测到的项目。
在一些实施方式中，追踪系统100和/或后端服务器系统120可以被配置为代表无源追踪设备108维护温度日志。传统的温度监测标签不经常读取，因此需要电池以定期间隔进行采样并且将数据存储在日志中。当没有电源可用时，纯无源设备无法采样和存储。因此，在实施方案中，无源追踪设备108可以周期性地被激励，以便获得温度数据，该温度数据可以通过上游设备(例如，聚合器设备、多模式追踪设备102和/或后端服务器系统120)使用，以代表追踪设备108维护温度日志。如果更频繁地读取无源追踪设备108，则无源追踪设备108可以在被激励时采集温度样本并将值发送到相应的信标中。追踪器(例如，聚合器设备104和/或多模式追踪设备102)可以将采样值、时间戳和位置信息发送到后端服务器系统120。后端服务器系统120和/或追踪器可以利用该信息为每个相应的无源追踪设备108维护温度日志。虽然这不是常规采样，并且在任何给定时间只能读取一些无源追踪设备108，但云数据分析可以对来自无源追踪设备108的读数进行分组，并重建整组无源追踪设备108的温度和位置历史。
通常，资产追踪器依赖于位置的连接性。资产追踪器可以使用GNSS、WiFi、蜂窝和蓝牙连接的组合来获取和传输位置信息。这些服务并不总是可用，并且可能会不必要地消耗功率和资源。为了减轻这些问题，在一些实施方案中，追踪系统100可以实施基于惯性测量单元(IMU)的活动检测和追踪。与个人可穿戴活动追踪器确定佩戴者何时游泳、步行或跑步的方式相同，追踪系统100中的设备将检测与资产移动相关的活动。在这些实施方案中，追踪算法可以被设计为例如：检测资产正在装载到交付卡车或货车上或从其上卸载；检测资产是否装载在托盘中；检测正在构建托盘；检测包含资产的托盘正在包裹或完成；检测托盘中的追踪设备在仓库中移动；检测有人拿起并携带该资产；检测资产从高处掉落；等等。在这些实施方案中的一些中，后端服务器120和/或追踪设备可以对追踪设备报告的运动数据进行采样，并且可以将运动数据与不同的运动签名进行比较以对运动的类型进行分类。该系统可以实施一个或多个机器学习模型(例如，神经网络)来对运动的类型进行分类。
在一些场景中，集成在低功率电池供电的消费者或工业设备中的无线电需要周期性地开启以传送数据或获取位置。集成在这种设备中的无线电并不总是具有连接性，并因此可能会浪费能量。因此，在一些实施方案中，实施活动检测的追踪系统100可用于在活动检测方面表征环境、建筑物和存储设施的无线电连接性。随着追踪系统100收集更多数据，它将改进其对何时可以开启特定无线电以具有更高获得连接性的机会的预测。该知识可用于培训同一系统内的其他资产追踪器，无需先前的培训即可立即获得结果。例如，追踪设备(例如，多模式追踪设备102)可以被训练以检测它何时第一次被装载到卡车中，它何时具有很高的连接机会以获得WiFi连接性而不是LTE连接性等。基于活动检测，追踪设备(例如，多模式追踪设备102)可以开启或关闭其WiFi功能。在另一个示例中，与火车上携带的资产相关联的追踪设备可以确定其获得GNSS位置的概率很低。因此，追踪设备可能永远不会开启其无线电，直至确定资产不再在火车上为止。
在一些实施方案中，追踪系统100中的追踪设备(例如，无源追踪设备108或成对的追踪设备106)可以实施天线分集管理以便使功率效率最大化。在这些实施方案中，支持天线分集的BLE信标传输广告包中使用的天线。来自接收设备(例如，聚合器104)的接收器以广告响应进行应答，该广告响应包含由传输的信标使用的接收RSSI和天线。追踪设备(例如，无源追踪设备108或成对的追踪设备106)使用该数据来选择用于传输的最佳天线，由此该设备仅在选择的天线上为接下来的几个(例如，五个)信标进行传输，直到RSSI显著变化或设备未获得响应。
在一些场景中，在通过供应链移动或在存储中时难以定位资产。今天的追踪设备依赖于个人对资产位置的“知识”。可以在单个位置中部署许多追踪设备以在任何给定时间追踪资产，但这些追踪设备今天不依赖于共享知识。
在一些实施方案中，追踪系统100可以被配置为共享个体追踪设备的情报和/或由追踪设备收集的数据点，以改进附近资产的定位精度。例如，追踪设备可以在许多追踪设备之间共享压力传感器数据。低成本大气压力传感器提供相对压力测量。数据的相对性质不允许追踪系统确定例如托盘在仓库中的存储高度。通过共享附近的许多其他资产追踪设备的数据，后端服务器系统120可以创建空间的虚拟地图。在实施方案中，可以通过合并其他传感器数据源来扩充地图。例如，资产按两个水平在仓库中移动，我们可以推断出两层。此外，固定资产在这两个水平之间具有不同的压力读数。在该示例中，后端服务器系统120可以统计地推断出托盘高度或存储架高度高于所述水平。随着收集到更多数据，可以更准确地计算此类估计。可以通过取向、加速度、方位、温度、压力、湿度、周围光、基于无线电的地理定位、激光干涉测量等来给出创建虚拟地图的尺寸。
期望能够在许多不同的环境中，而不仅仅是在诸如运送环境或存储环境之类的受控环境中追踪设备。然而，出现的问题是，在许多不同的环境中实施追踪基础设施是一种昂贵的方法，并且由于电源问题，并不总是可行的。因此，在一些实施方案中，用户设备160可以被配置为发现与被追踪项目相关联的追踪设备(例如，无源追踪设备和/或用电追踪设备)，并且可以将这种发现报告给后端追踪系统120。
在一些实施方案中，追踪设备在其从追踪设备接收到短消息时，可以发现追踪设备(用电的或无源的)。在实施方案中，追踪设备包括用电追踪设备，其被配置为通过发射包含追踪设备的设备标识符和任何其他合适数据的短消息来周期性地宣布它们的存在。在一些实施方案中，追踪设备包括无源追踪设备。在这些实施方案中，无源追踪设备可以由另一个设备(例如，由另一个设备发射的RF信号)激励，并且响应于被激励可以发射包含追踪设备的设备标识符和任何其他合适数据的短消息。在这些实施方案中，用户设备160可以被配置为周期性地发射信号，该信号激励其附近的无源设备。当用户设备160的用户移动(例如，步行、跑步、骑自行车等)通过具有被追踪项目的环境时或随着被追踪项目移动到用户设备160的环境中，用户设备160可以激励无源追踪设备，该无源追踪设备发射短消息。在任一情景中，追踪设备可以传输包含信标数据(例如追踪设备的设备标识符和任何其他合适的数据)的短消息。响应于从追踪设备接收到短消息，用户设备160可以将从被发现的追踪设备接收到的任何信标数据推送到后端追踪系统120。例如，用户设备160可以将包含在短消息中的追踪设备的设备标识符以及任何其他数据传输到后端追踪系统120。在实施方案中，用户设备160还可以将其地理定位(例如，从用户设备160的GPS系统获得的地理定位)与信标数据一起传送到后端追踪系统120。
在实施方案中，后端追踪系统120可以维护所有BLE信标标记项目的位置配置文件。在实施方案中，位置配置文件可以对应于被追踪的项目。位置配置文件可以指示与被追踪项目相关联的成组的一个或多个追踪设备(例如，与被追踪项目相关联的任何项目的设备标识符)、相应用户设备160在它们发现与被追踪项目相关联的追踪设备时的地理定位，以及对于每个相应的地理定位指示时间戳，该时间戳指示报告用户设备160何时报告发现与被追踪项目相关联的追踪设备。位置配置文件还可以包括附加的元数据，包括报告发现的用户设备160的设备类型和/或设备标识符、向用户设备160传输短消息的追踪设备的设备标识符，和/或类似物。在实施方案中，后端追踪系统120可以响应于从用户设备160接收到追踪设备的设备标识符和用户设备160的地理定位来更新被追踪项目的位置配置文件。在这些实施方案的一些中，后端追踪系统可以聚合被追踪项目的位置配置文件中的数据，以确定关于被追踪项目的任何数量的合适的了解情况(insights)。例如，后端追踪系统可以确定被追踪项目的最近已知位置、被追踪项目的路线、与被追踪项目的移动相关的模式等。前述技术可以应用于消费品和/或工业品。
在一些情况下，被追踪的项目可以处于通常不充满用户设备160的区域中或者在不关心功率问题的区域中。例如，被追踪的项目可处于诸如工业环境、制造环境、运送环境和/或供应链环境之类的环境中。因此，在一些实施方案中，专门的位置收集器节点设备(或“收集器节点设备”)，例如固定安装件或移动追踪设备，可以安装在需要更精确和及时的位置信息的区域中。收集器节点设备可以以与上述用户设备160相同的方式操作，因为收集器节点设备可以接收由追踪设备发射的短消息，该短消息包括指示追踪设备的设备标识符的信标数据。响应于接收到短消息，收集器节点设备可以将追踪设备的设备标识符和收集器节点设备的地理定位位置报告给后端追踪系统120。后端追踪系统120可以接收追踪设备的设备标识符和收集器节点设备的地理定位，并且可以以上述方式更新被追踪项目的位置配置文件。
此外，在实施方案中，多个收集器节点设备可以放置在相同的环境中并且可以具有重叠的通信范围，以便改进被追踪项目的位置估计的准确性。例如，两个收集器节点设备可以放置在房间的任一侧，因此该房间中间的追踪设备可在两个收集器节点设备的通信范围内，但房间任一个端部处的追踪设备可仅在收集器节点设备之一的通信范围内。因此，当追踪设备发射指示追踪设备的设备标识符的短消息并且两个收集器节点设备都向后端追踪系统120报告此类事件时，后端追踪系统120可以确定追踪设备在房间的中间附近；而当只有一个收集器节点设备报告此类事件时，后端追踪系统可以确定追踪设备位于房间的端部之一处。
在实施方案中，收集器节点设备由到电源的有线连接供电，并且因此可以用更高功率的RF传输器来实现。以这种方式，收集器节点设备可以扩展收集器节点设备的读取范围，并且可以在收集器节点设备附近检测到更多数量的追踪设备。
然而，在一些场景中，环境中的可用RF能量可能不足以激励无源追踪设备，或者即使足够，收集器节点设备可能不得不在每个无源追踪设备之间长时间收获能量。在一些实施方案中，追踪系统可以包括RF照明器。RF照明器可以放置在扩展标签激励范围和/或使更多用户设备160能够从无源追踪设备接收短消息的位置中。在实施方案中，RF照明器可以是不与网络通信的简单的仅传输的设备。在一些实施方案中，照明器可以包括有线电源(例如，壁装插座)或便携式电源(例如，电池)。照明器可以以选自多个不同频率的频率传输以提供最大量的RF能量而不干扰其他频带。在实施方案中，照明器可以使用定向天线来创建期望的激励区域，由此进入期望的激励区域的追踪设备可以将短消息播放到追踪设备的接收范围内的任何用户设备160。注意，接收范围的半径通常大于激励区域的半径。因此，在激励区域之外的用户设备160可能仍然位于接收区域中。
在实施方案中，照明器可以包括传感器和/或网络接口设备以实现附加特征。在实施方案中，照明器可以包括网络接口设备以实现与后端追踪系统和/或其他照明器的通信。在这些实施方案中，后端追踪系统和/或另一个照明器可以向照明器传输命令以开始发射RF能量信号或停止传输RF能量信号。在实施方案中，照明器可以包括一个或多个运动传感器，由此一旦在照明器附近检测到运动，照明器就可以开始发射RF能量信号。在这些实施方案中，只有当检测到运动时，运动传感器才会触发照明器以开始激励附近的潜在追踪设备，以便记录最近进入照明器的激励区域的任何追踪项目。在实施方案中，照明器还可以通过RF能量信号向无源追踪设备传输命令。这些命令可包括对集成在追踪设备中的传感器收集的特定类型数据(例如温度数据或光数据)的请求。
在实施方案中，追踪设备可以包括嵌入式传感器，例如温度传感器、湿度传感器、光传感器、惯性传感器、震动传感器和/或化学传感器。这些传感器收集和存储数据，直到建立通信链路，从而允许上传收集的数据。然而，这些追踪设备可能比没有传感器的无源追踪设备贵得多，并且可能需要昂贵的WAN蜂窝模型，或者可能需要读取器的基础设施来从追踪设备下载收集的数据。无源追踪设备通常不具备存储传感器数据的能力，即使追踪设备已收获足够的RF能量以从传感器采集样本。
为了缓解这些担忧，在一些实施方案中，各种传感器可以被设计为嵌入并在无源追踪设备中操作。在这些实施方案中，无源追踪设备可以被配置为当无源追踪设备已经收获足够的功率来传输该数据时立即并重复地传输传感器数据。传感器数据由无源追踪设备的接收范围内的任何用户设备160收集。因此，在无源追踪设备附近的任何用户设备160都可以从无源追踪设备接收传感器数据并且可以将收集的传感器数据上传到后端追踪系统120。虽然任何一个用户设备160接收到包含收集到的数据的短消息的可能性相对较少且随机，但是来自经过并将传感器数据上传到后端服务器用户设备的聚合数据日志可能仍然提供充足的数据。
用户设备160的用户对追踪项目/追踪设备进行追踪出现的一个问题是用户设备160的位置没有给出在某些类型的位置或事件(例如音乐会、午餐车、售货亭、紧急响应事件等)的时间事件的全貌。
在实施方案中，无源追踪设备可以被配置为在短消息中提供上下文数据。上下文数据可以包括在给定位置提供时间信息的代码或其他标记。应用于特定应用车辆(如消防车、救护车、警车、公共汽车、午餐车、交付卡车等)的无源追踪设备(例如标签)可提供其他情况下无法获得的时间信息。类似地，应用于临时结构(例如，音乐会场地、售货亭、比赛终点线等)的标签可以为社交媒体上的企业提供广告机会和/或可以为标记的项目提供上下文信息。
在某些场景中，可能期望标记重要的项目，例如需要视觉标志和/或公证人认证的重要文件或可能需要真实性证明的贵重项目，例如珠宝、艺术品和昂贵的成衣制品。在实施方案中，追踪设备可以被配置为使用诸如区块链之类的分布式分类账簿来执行认证。在这些实施方案中，无源追踪设备(例如，标签)可以包括与存储在分布式寄存器上的条目相对应的设备标识符或其他值，由此该条目将无源追踪设备与一方(例如，文件的签署人、艺术品的制造者、债券的发行人、昂贵成衣制品的卖家)相关联。以这种方式，希望建立真实性的一方可以将无源追踪设备(例如，标签)附加到正在提供给另一方的重要项目上。另一方可以扫描无源追踪设备以认证项目。例如，响应于以用户设备160扫描项目，用户设备160可以请求存储与标签相对应的加密分类账簿的设备认证存在具有与标签相关联的设备标识符或其他标记的区块，并且标签与建立真实性的一方相关联。
在一些实施方案中，无源BLE标签(例如上面讨论的无源追踪设备)可以被配置为低成本硬件加密钱包。在这些实施方案中，无源BLE标签可以存储标签所有者的一个或多个私钥/公钥，由此私钥与用户的信用卡和/或加密货币账户相关联。BLE标签可以在销售点被激励/扫描，这可以提示用户授权关于与标签相关联的用户的账户的交易。
本文公开了本公开的详细实施方案；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是本公开的示例，其可以以各种形式实施。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础和作为教导本领域技术人员以几乎任何适当详细的结构不同地采用本公开的代表性基础。
如本文所用，术语“一种”或“一个”被限定为一个或多于一个。如本文所用，术语“另一个”被限定为至少第二个或更多个。如本文所用，术语“包括”和/或“具有”被限定为包括(即，开放过渡)。
虽然仅显示和描述了本公开的几个实施方案，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以对其进行许多改变和修改而不背离在以下权利要求中所描述的本公开的精神和范围。在法律允许的最大范围内，所有外国和国内专利申请和专利以及本文引用的所有其他出版物均以其全文纳入本文。
本文描述的方法和系统可以通过在处理器上执行计算机软件、程序代码和/或指令的机器部分或全部地部署。本公开可实现为机器上的方法、作为机器的一部分或与机器相关的系统或装置，或体现为在一个或多个机器上执行的计算机可读介质中的计算机程序产品。在实施方案中，处理器可以是服务器、云服务器、客户端、网络基础设施、移动计算平台、固定计算平台或其他计算平台的一部分。处理器可以是能够执行程序指令、代码、二进制指令等的任何类型的计算或处理设备。处理器可以是或可以包括信号处理器、数字处理器、嵌入式处理器、微处理器或可以直接或间接促进存储在其上的程序代码或程序指令的执行的任何变体，例如协处理器(数学协处理器、图形协处理器、通信协处理器等)等。此外，处理器可以实现多个程序、线程和代码的执行。可以同时执行线程以增强处理器的性能并促进应用程序的同时操作。作为实现方式，本文描述的方法、程序代码、程序指令等可以在一个或多个线程中实现。该线程可产生可能已分配与其相关联的优先级的其他线程；处理器可以基于优先级或基于程序代码中提供的指令的任何其他顺序来执行这些线程。处理器或使用一个处理器的任何机器可以包括存储如本文和其他地方所述的方法、代码、指令和程序的非瞬态存储器。处理器可以通过可以存储如本文和别处所述的方法、代码和指令的接口来访问非暂时性存储介质。与处理器相关联的用于存储方法、程序、代码、程序指令或能够由计算或处理设备执行的其他类型指令的存储介质可以包括但可以不限于CD-ROM、DVD、存储器、硬盘、闪存驱动器、RAM、ROM、缓存等中的一种或多种。
处理器可以包括一个或多个核，其可以提高多处理器的速度和性能。在实施方案中，该过程可以是组合两个或更多个独立核(称为裸片)的双核处理器、四核处理器、其他芯片级多处理器等。
本文描述的方法和系统可以通过在服务器、客户端、防火墙、网关、集线器、路由器或其他此类计算机和/或网络硬件上执行计算机软件的机器部分或全部地部署。软件程序可以与服务器相关联，该服务器可以包括文件服务器、印刷服务器、域服务器、因特网服务器、内联网服务器、云服务器以及诸如辅助服务器、主机服务器、分布式服务器等的其他变体。服务器可以包括以下项中的一种或多种：存储器、处理器、计算机可读介质、存储介质、端口(物理和虚拟)、通信设备，以及能够通过有线或无线介质访问其他服务器、客户端、机器和设备的接口等。如本文和别处描述的方法、程序或代码可以由服务器执行。此外，执行本申请中描述的方法所需的其他设备可以被认为是与服务器相关联的基础设施的一部分。
服务器可以向包括但不限于客户端、其他服务器、印刷机、数据库服务器、印刷服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器、社交网络等的其他设备提供接口。附加地，这种耦合和/或连接可以促进跨网络远程执行程序。这些设备中的一些或全部的联网可以促进在一个或多个位置处并行处理程序或方法而不偏离本公开的范围。此外，通过接口附接到服务器的任何设备可以包括能够存储方法、程序、代码和/或指令的至少一个存储介质。中心存储库可以提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实施方式中，远程存储库可以充当用于程序代码、指令和程序的存储介质。
软件程序可以与客户端相关联，该客户端可以包括文件客户端、印刷客户端、域客户端、因特网客户端、内联网客户端和诸如辅助客户端、主机客户端、分布式客户端等的其他变体。客户端可以包括以下项中的一种或多种：存储器、处理器、计算机可读介质、存储介质、端口(物理和虚拟)、通信设备以及能够通过有线或无线介质访问其他客户端、服务器、机器和设备的接口等。如本文和别处所描述的方法、程序或代码可以由客户端执行。此外，执行如本申请中所描述的方法所需的其他设备可被视为与客户端相关联的基础设施的一部分。
客户端可以向包括但不限于服务器、其他客户端、印刷机、数据库服务器、印刷服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器等的其他设备提供接口。附加地，这种耦合和/或连接可以促进跨网络远程执行程序。这些设备中的一些或全部的联网可以促进在一个或多个位置处并行处理程序或方法而不偏离本公开的范围。此外，通过接口附接到客户端的任何设备可以包括能够存储方法、程序、应用程序、代码和/或指令的至少一个存储介质。中心存储库可以提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实施方式中，远程存储库可以充当程序代码、指令和程序的存储介质。
本文描述的方法和系统可以通过网络基础设施部分或全部地部署。网络基础设施可以包括诸如计算设备、服务器、路由器、集线器、防火墙、客户端、个人计算机、通信设备、路由设备和本领域已知的其他有源和无源设备、模块和/或部件之类的元件。除了其他部件之外，与网络基础设施相关联的计算和/或非计算设备可以包括诸如闪存、缓冲器、堆栈、RAM、ROM等的存储介质。本文和别处描述的过程、方法、程序代码、指令可以由一个或多个网络基础设施元件执行。本文所述的方法和系统可适用于任何类型的私有、社区或混合云计算网络或云计算环境，包括涉及软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)和/或基础设施即服务(IaaS)的特征的那些环境。
本文和别处描述的方法、程序代码和指令可以在具有多个小区的蜂窝网络上实现。蜂窝网络可以是频分多址(FDMA)网络或码分多址(CDMA)网络。蜂窝网络可以包括移动设备、小区站点、基站、中继器(repeaters)、天线、塔等。蜂窝网络可以是GSM、GPRS、3G、EVDO、网格或其他网络类型。
本文和别处描述的方法、程序代码和指令可以在移动设备上或通过移动设备实现。移动设备可以包括导航设备、蜂窝电话、移动电话、移动个人数字助理、膝上型电脑、掌上电脑、上网本、寻呼机、电子书读取器、音乐播放器等。除了其他部件之外，这些设备可以包括存储介质，例如闪存、缓冲器、RAM、ROM和一个或多个计算设备。可以使与移动设备相关联的计算设备能够执行存储在其上的程序代码、方法和指令。替代地，移动设备可以被配置为与其他设备协作执行指令。移动设备可以与基站通信，该基站与服务器接口并被配置为执行程序代码。移动设备可以在对等网络、网格网络或其他通信网络上进行通信。程序代码可以存储在与服务器相关联的存储介质上并且由嵌入在服务器内的计算设备执行。基站可以包括计算设备和存储介质。存储设备可以存储由与基站相关联的计算设备执行的程序代码和指令。
计算机软件、程序代码和/或指令可以在机器可读介质上存储和/或访问，该机器可读介质可以包括：将用于计算的数字数据保留一段时间间隔的计算机部件、设备和记录介质；称为随机存取存储器(RAM)的半导体存储器；通常用于更永久存储的大容量存储器，例如光盘、硬盘、带子、磁鼓、卡片和其他类型的磁存储形式；处理器寄存器、高速缓冲存储器、易失性存储器、非易失性存储器；光存储，如CD、DVD；可移动媒体，例如闪存(例如USB棒或钥匙)、软盘、磁带、纸带、穿孔卡、独立RAM盘、Zip驱动器、可移动大容量存储器、脱机存储器(off-line)等；其他计算机存储器，例如动态存储器、静态存储器、读/写存储器、可变存储器、只读、随机访问、顺序访问、位置可寻址、文件可寻址、内容可寻址、网络附加存储器、存储区域网络、条形码、磁性墨水等。
本文所述的方法和系统可以将物理和/或无形项目从一种状态转换为另一种状态。本文所述的方法和系统还可以将表示物理和/或无形项目的数据从一种状态转换为另一种状态。
本文描述和描绘的元素，包括贯穿附图的流程图和框图，暗示了元素之间的逻辑边界。然而，根据软件或硬件工程实践，所描绘的元件及其功能可以通过计算机可执行介质在机器上实现，该计算机可执行介质具有能够将存储在其上的程序指令作为整体软件结构、作为独立软件模块或作为模块采用外部例程、代码、服务等或这些的任何组合来执行的处理器，并且所有此类实现方式都可以在本公开的范围内。此类机器的示例可包括但不限于个人数字助理、膝上型电脑、个人计算机、移动电话、其他手持计算设备、医疗设备、有线或无线通信设备、换能器、芯片、计算器、卫星、平板个人电脑、电子书、小工具、电子设备、具有人工智能的设备、计算设备、联网设备、服务器、路由器等。此外，流程图和框图中描绘的元素或任何其他逻辑部件可以在能够执行程序指令的机器上实现。因此，尽管前述附图和描述阐述了所公开系统的功能方面，但不应从这些描述中推断出用于实现这些功能方面的软件的特定布置，除非明确说明或以其他方式从上下文中清楚可见。类似地，应当理解，上述识别和描述的各种步骤可以变化，并且步骤的顺序可以适合本文公开的技术的特定应用。所有此类变化和修改旨在落入本公开的范围内。因此，对各种步骤的顺序的描绘和/或描述不应被理解为需要这些步骤的特定执行顺序，除非特定应用要求，或明确说明或以其他方式从上下文中清楚可见。
上述方法和/或过程以及与其相关联的步骤可以在硬件、软件或适用于特定应用的硬件和软件的任何组合中实现。硬件可以包括通用计算机和/或专用计算设备或特定计算设备或专用计算设备的特定方面或部件。过程可以在一个或多个微处理器、微控制器、嵌入式微控制器、可编程数字信号处理器或其他可编程设备以及内部和/或外部存储器中实现。过程还可以或替代地体现在专用集成电路、可编程门阵列、可编程阵列逻辑或任何其他可被配置为处理电子信号的设备或设备组合中。还将理解，一个或多个过程可以实现为能够在机器可读介质上执行的计算机可执行代码。计算机可执行代码可以使用诸如C之类的结构化编程语言、诸如C++的面向对象的编程语言或可以被存储、编译或解释以在上述设备之一上运行的任何其他高级或低级编程语言(包括汇编语言、硬件描述语言和数据库编程语言和技术)，以及处理器的异构组合、处理器架构或不同硬件和软件的组合，或任何其他能够执行程序指令的机器来创建。
因此，一方面，上述方法及其组合可以体现在当在一个或多个计算设备上执行时执行其步骤的计算机可执行代码中。在另一方面，方法可以体现在执行其步骤的系统中，并且可以以多种方式分布在设备上，或者所有功能可以集成到专用的独立设备或其他硬件中。在另一方面，用于执行与上述过程相关联的步骤的装置可以包括上述任何硬件和/或软件。所有此类排列和组合旨在落入本公开的范围内。
尽管已经结合详细示出和描述的优选实施方案公开了本公开，但是对其的各种修改和改进对于本领域技术人员来说将变得显而易见。因此，本公开的精神和范围不受前述示例的限制，而是应在法律可允许的最广泛的意义上理解。
在描述本公开的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)使用术语“一种”和“一个”和“该”以及类似的指称将被解释为既涵盖单数又涵盖复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在本文中另有说明，否则本文中值范围的叙述仅旨在用作单独指称落入该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独的值被并入说明书中，就如同它在本文中单独叙述一样。除非本文另有说明或另外与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。除非另有声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地阐明本公开并且不对本公开的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为指示任何未要求保护的元素对于本公开的实践是必不可少的。
尽管前述书面描述使本领域技术人员能够制作和使用目前认为是其最佳模式的方式，但本领域技术人员将理解且明白本文的具体实施方案、方法和示例的变化、组合和等同物的存在。因此，本公开不应受限于上述实施方案、方法和示例，而应受限于在本公开的范围和精神内的所有实施方案和方法。
权利要求中未明确说明“用于”执行特定功能的“装置”，或“用于”执行特定功能的“步骤”的任何要素不应解释为35 U.S.C.§112(f)中所规定的“装置”，或“步骤”。特别是，权利要求中“……的步骤”的任何使用并非旨在援引35 U.S.C.§112(f)。
本领域技术人员可以理解，许多设计配置可以享受本发明系统的功能益处。因此，鉴于本发明的实施方案的各种配置和布置，本发明的范围由以下权利要求的范围反映，而不是由上述实施方案缩小。

Claims (15)

1.一种无源追踪设备，其包括：
按第一频带发射响应信号的第一天线；
按第二频带接收激励信号的第二天线；
能量收获模块，其经由所述第二天线从远程设备接收激励信号并且将所述激励信号从RF电能转换为激励所述无源追踪设备的DC电能；以及
传输模块，其调制响应信号以按所述第一频带进行传输并且将调制的所述响应信号输出到所述第一天线以根据通信协议进行传输，所述响应信号包括指示所述无源追踪设备的设备标识符的消息，其中所述传输模块包括产生输出频率的体声波参考振荡器，所述体声波参考振荡器包括用于产生一个或多个回波的体声波延迟器参考、主时钟、检测所述体声波延迟器参考的多个回波的时差检测器、相位频率检测模块，以及环路滤波器，其中所述传输模块调制所述响应信号，使得所述响应信号具有基于所述体声波参考振荡器的所述输出频率的载波频率，以及其中所述体声波延迟器参考是第一体声波延迟器参考并且所述多个回波是第一多个回波。
2.根据权利要求1所述的无源追踪设备，其进一步包括体声波温度传感器，所述体声波温度传感器生成粗略温度读数和精确温度读数中的一者或两者，所述体声波温度传感器包括用于产生一个或多个回波的第二体声波延迟器参考。
3.根据权利要求1所述的无源追踪设备，其进一步包括对经由所述第二天线接收的激励信号进行变换的体声波变换器，所述体声波变换器包含第二体声波延迟元件。
4.根据权利要求3所述的无源追踪设备，其中所述体声波变换器增加进入能量收获器的所述激励信号的源阻抗。
5.根据权利要求3所述的无源追踪设备，其中所述体声波变换器增加进入能量收获器的电压。
6.根据权利要求3所述的无源追踪设备，其中所述体声波变换器包含传输换能器、声谐振器和接收换能器，其中所述传输换能器和所述接收换能器包括氮化铝。
7.根据权利要求3所述的无源追踪设备，其中所述体声波变换器包括传输换能器、声谐振器和接收换能器，其中所述传输换能器和所述接收换能器包括氮化铝钪。
8.一种无源追踪设备的方法，其包括：
经由能量收获模块，经由第二天线从远程设备接收激励信号；
经由所述能量收获模块，将所述激励信号从RF电能转换为激励无源追踪设备的DC电能；
经由传输模块，调制响应信号以按第一频带进行传输，使得所述响应信号具有基于体声波参考振荡器的输出频率的载波频率；以及
经由所述传输模块，将调制的响应信号输出到第一天线以根据通信协议进行传输，所述响应信号包括指示所述无源追踪设备的设备标识符的消息，其中所述传输模块包含产生输出频率的所述体声波参考振荡器，所述体声波参考振荡器包含用于产生一个或多个回波的体声波延迟器参考、主时钟、检测所述体声波延迟器参考的多个回波的时间差检测器、相位频率检测模块，以及环路滤波器，并且其中所述体声波延迟器参考是第一体声波延迟器参考并且所述多个回波是第一多个回波。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
经由包含在所述体声波参考振荡器中的体声波温度传感器，检测所述体声波延迟器参考的第二多个回波；
经由所述体声波温度传感器，基于所述第二多个回波的第一回波和第二回波生成第一回波信号和第二回波信号；
经由所述体声波温度传感器，分别根据基于所述第二多个回波的所述第一回波和所述第二回波的所述第一回波信号和第二回波信号来生成粗略温度读数；以及
经由所述体声波温度传感器，将所述粗略温度读数输出到所述体声波参考振荡器的所述时间差检测器。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括经由所述体声波温度传感器，生成粗略温度读数和精确温度读数中的一者或两者，所述体声波温度传感器包括用于产生一个或多个回波的第二体声波延迟器参考。
11.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括经由体声波变换器对经由所述第二天线接收到的激励信号进行变换，所述体声波变换器包括第二体声波延迟元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括经由所述体声波变换器增加进入能量收获器的所述激励信号的源阻抗。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括经由所述体声波变换器，增加进入能量收获器的电压。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述体声波变换器包含传输换能器、声谐振器和接收换能器，其中所述传输换能器和所述接收换能器包括氮化铝。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述体声波变换器包括传输换能器、声谐振器和接收换能器，其中所述传输换能器和所述接收换能器包括氮化铝钪。
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