CN1204536C - 电子控制系统/网络 - Google Patents

Abstract

可编程固定位置节点(20)和可移动标志节点(1)的网络系统提供直接节点间通信能力。对各个节点预编程以识别外部环境条件，并根据识别的条件参数进行逻辑动作，并与其它节点进行通信。每个节点包括具有共享一个存储器(7、28)和控制电路(6、27)但具有分开的寄存器组的三个独立处理器(3、4、5)的IC(2)，第一处理器(3)提供媒体访问控制和节点间通信，而且包括收发机元件(9、36)，以接收和发送消息。第二处理器(5)运行为特殊用途写入的代码以及整个操作系统，它设有与i/o装置(11、31)的直接链接，以根据环境条件进行初始处理。第三处理器(4)把应用处理器(5)与通信处理器(3)链接，并进行网络变量处理、寻址等。节点提供了独立可操作的整个网络。

Description

电子控制系统/网络

发明领域

本发明涉及用于对象或人员识别和定位的系统，特别是用于雇员和物资跟踪目的的系统。

发明背景

虽然已发展用于对象和人员识别及定位的系统，并取得专利，但是迄今为止，那些系统只是允许从经编码的识别标志(tag)或者允许在标志(读-写模式)上对数据进行编程，但仅响应于阅读器的询问。此外，这些系统几乎常常引起使用集中式数据库或集中式处理器。这种系统的例子包括电子识别系统(4,937,581和5,132,687)和便携式现场可编程检测微芯片(5,218,343)。已发展描述协议的其它识别方法以及用于识别标志的方法(诸如，电子识别标志询问方法(5,266,925))。所有这些标志实际上都具有带有有限响应能力的存储器存储单元。它们不能根据环境状态以认识逻辑方法独立操作或者响应。此外，即使在网络阵列中，也不交互共享在标志之间的信息，或者系统判定操作(除了通过中央处理单元之外)。

本发明的目的在于提供可编程节点的网络，每个节点都能够响应特定的经预编程的外部环境状态并通过发送未请求的消息、请求信息或者警告系统有关特定的状态，与在网络中的其它节点进行通信。

本发明的另一个目的在于，向网络中每个节点提供微处理器和固件以赋予节点独立于中央处理单元作出决定的能力。

本发明的又一个目的在于，利用对于每个节点的判定能力估计消息的上下文确定每次传输的适当距离。

本发明的再一个目的在于，利用网络进行在各种应用中对于对象监控和包括识别在内的定位。

本发明的又一个目的在于，提供一个网络用于监控包括外部状态的各种参数。

从下列讨论和附图，本发明的这些和其它目的、特性以及优点将会变得更加明显，其中：

附图简述

图1是示出节点标志元件的方框图；

图2是示出固定位置节点项(member)元件；和

图3是用于监控对象或人和用于识别、定位及这种信息的其它状态估计的标志和固定位置节点的放置示意图。

发明概述

本发明一般包括用于定位和识别对象和人、在环境状态下对它们和系统相关参数监视，以及用于控制这种环境的方法。本发明还包括独立的参数监控和评估系统以及定位及识别控制系统包括两个或多个有源操作节点(至少一个是可编程、可移动识别和处理的标志节点(tag node)或者至少一个可编程固定位置节点(FPN))的系统。FPN’s位于已知的固定位置上，而且标志节点是可移动的，与它相关的。在固定和可移动节点之间的关系(即，接近于一个或多个固定节点的相关可移动标志节点)提供了定位功能。初始化时对所有节点提供识别编码，指示每个节点安置在哪里，它正在监控谁或什么。还对可移动标志节点编程，这对于在它的变化位置上的监控、存储、改变和/或处理环境状态是可应用的。

每个节点包括用于直接节点间通信的装置和不用微处理器就能具有判定能力的装置。标志节点还包括用于通过无线通信与其它标志节点或FPN进行应答通信的装置。

各个节点(可移动和固定节点)包括整个电源，诸如可移动节点用的长命电池和固定节点用的电路电源。节点还包括预编程的微处理器和存储单元，它们适于该应用以识别外部环境状态和询问并根据经确定的状态参数(通过i/o装置接收到的)作出逻辑动作，还包括与其它节点进行通信以例如通过收发机装置进行全部或部分网络动作的装置。由微处理器装置确定通过无线收发机进行通信的距离，而且与正在发送的消息相关。通过来自其它节点以及来自所附i/o装置的通信交互作用，经过无线询问获得外部环境状态信息。

用唯一ID号识别每个标志节点和FPN，使用唯一ID号可唯一地对它寻址和识别它。每个节点包括可操作控制的集成电路，最好包括共享一个存储器和控制电路但具有分开的寄存器组的至少三个独立微处理器：

在集成电路中，在较佳实施例中，第一微处理器或通信CPU提供媒体存取控制，而且包括与应用在节点之间(诸如，在标志和FPN之间、标志间、或者FPN到FPN)接收和发送信息的收发机装置间的链接。

第二微处理器是应用CPU，它运行写入的代码以供节点的特定用途。提供这个第二微处理器到i/o装置的直接链接，以如预先编程的那样，根据环境状态进行初始处理，和人们为信息进入和接收进行交互作用。输入装置的例子包括键盘、状态传感器(诸如，温度计量器等)。输出装置的例子包括LCD显示、声音报警等。

第三微处理器、网络CPU把应用CPU与通信CPU相连，并进行网络变量处理、寻址、事务处理、鉴别、网络管理等。

带有具有附加应用结构和电源的附加数字电路和i/o和通信硬件的微处理器在能够对预先编程的环境状态进行位置识别、监控和链接控制操作以及与用于事务操作的外部询问进行逻辑交互作用的的限定区域中，提供独立可操作网络的元件。特定应用包括雇员在工作地点的位置。其它应用包括定位医生(doctor)和在医院里的设备、病人监护、在仓库或工厂内产品和存货(inventory)位置以及生产监控、自动时间和运动研究、货物运输监控等，还包括在大学环境中和监控非特许进入安全位置和监控易腐坏存货的温度状态中的安全应用。

各个节点提供智能化处理功能。例如，在雇员或人事位置应用中，在安全控制下，用安全级参数对标志节点进行编程以使系统能够对标志和其佩戴者确定适当的位置。此外，标志节点保存位置信息和雇员工作习惯以及花在工作上的时间或者特定工作功能的处理简表。可对标志进行编程以确定一般使用模式，而且如果偏离这种模式就发出信号。由于标志和FPN’s的处理和通信能力，使得可以获得通常要求运用中央处理器的功能。

本发明还包括对于网络系统的特定应用以供在医院、工厂和仓库环境、大学环境以及在货物运输监控中使用。

发明的详细描述

使用在第二微处理器(应用CPU)以及附在第二微处理器上的输入/输出装置上运行的适当固件，以及在第三微处理器(网络CPU)上运行的适当网络结构，构造系统以适于特定监控或识别应用的需要。

多于一个FPN和/或标志节点之间的通信和互相联络(无线或其它)便创建了一个网络。如上所述，三个微处理器组成的一个集成电路是可获得的，而且特别包括Neuron3150集成电路，由Motorola和Toshiba制造，最好在每个标志节点和FPN中使用。在这些集成电路中，第一微处理器(如上所述，通信CPU)处理媒体存取算法(预测p-持续CSMA)。第二微处理器处理应用代码。最后微处理器进行网络参数处理和网络管理。

在这些较佳集成电路中，运用多个微处理器，每个集成电路包括存储在只读存储器中的唯一48位ID，它方便了网络寻址和识别。根据本发明，标志节点接收来自FPN的消息，或者包括节点的ID数的其它标志节点，因此只对发送节点作出定向的智能化响应。通过运用确认服务、要求/响应、不确认或其它，可以影响在不同标志节点和FPN之间的消息。大多数应用采用允许发送节点知道它的消息已被接收的确认服务。此外，当网络可获得时可赋予某些消息(诸如，那些对侵入或非法闯入作出安全告警的消息)第一访问网络的优先权。较佳的是，全部内存(RAM、ROM、EEPROM等)至少有64K，以便允许充足的应用代码和数据存储。

为了提供附加安全级，某些消息可采用鉴别密钥算法(authentication-keyalgorithm)发送。这使得在进行任何改变之前对例如企图改变标志和雇员的安全级的那些消息进行确认。系统的又一个功能是存在网络变量，它允许一个节点(标志或FPN)的变量必定特别成为另一个节点的另一个变量。

除了微处理器之外，每个节点(标志或FPN)包括电源(对于标志节点，电源最好是移动的，诸如电池或太阳能电池)、存储器、收发机(发射机-接收机)和某些输入/输出(I/O)装置。收发机提供在节点和其它网络之间的通信链路。标志与FPN或其它标志通过运用无线收发机进行通信，以提供不接触通信。这使得对象和人成为网络的一部分，而不必通过中介，只需在“捕获带”内(适于通信的范围)即可。“捕获带”距离根据收发机的功率输出和天线设置或类型而改变。“捕获带”限定FPN与标志节点的相对位置相同。从Motorola(R-net)、Utilicom和Telxon可售得合适的无线收发机。运用双绞线布线方案、电源线、无线、链路功率(linkpower)解决方法等，使FPN互相连接。I/O装置向标志或FPN提供人员界面(诸如，键盘和显示器)，或者提供与标志或FPN适于检测的其它传感器和启动器的连接。

在操作过程中，在分开的节点之间的通信是基于消息传递的，如下面的互换所例证的：

在发送节点中，应用CPU决定(根据定时器、i/o输入等)需要通过网络发送消息以与其它节点进行某些信息通信，作为应用处理器更新的“网络变量”。当更新(它发生在网络和应用CPU(即，应用缓冲区)之间共享的存储器中)时，由网络CPU把变量传递到网络缓冲区。于是，网络CPU变更存储器以包括其它信息(诸如，地址(到和来))，和任何特定处理信息(诸如，鉴定)。特定消息被发送到的系统的节点地址，该地址例如在系统安装时就存储在存储器中。通信CPU监测网络通信直至通信信道是十分清晰的，在此时它在网络上通过收发机并经过媒体(诸如，双绞线、射频等)，发送消息。当发送消息时用于确定的算法是预测p持续CSMA。

沿着网络传送消息直至由媒体把它衰减到不可识别为有效消息的程度。只有在限定可达网络区域(即，根据收发机的特性)内的那些节点将接收到有效消息。

在接收节点处，通过它的收发机接收消息，这里消息是发送到通信CPU的。通信CPU确定接收到的消息包括有效格式。如果这样的，把它存储在它的网络缓冲区。知道已接收到消息，网络CPU对消息进行解码，以检测消息是否针对那个节点。如果不是，就删除它。如果是，就进行附加检测或处理，如有必要的话，例如，进行鉴定和确认。提取网络变量的新值，并通过应用缓冲区把它送回到应用CPU的应用程序。然后，程序根据特定应用的参数运用新值。

相对于所有节点，存在操作或捕获带的范围，在这种带中的标志可与其它节点进行通信。范围随着特定应用以及被发送的消息类型而变。例如，在雇员检测应用中，检测雇员安全级的FPN的捕获带被限制在入口或单个房间。此外，如果FPN寻找希望进门的雇员，那么它发出达到门的唯一入口的寻找标志消息。如果FPN想要确定在房间中的所有雇员的姓名，那么该消息发出的距离将覆盖整个房间。对于最佳运算，可以稍重叠通常具有圆圈结构的各种标志或FPN的捕获带以保证运用至少一个节点有完全的区域覆盖(areal coverage)。接收从两个或多个FPN的位置反馈，自动更加狭窄地把标志定位在各个捕获带之间的重叠区域。

此外，在一些应用中，需要把人员界面节点连到网络上。在这种情况下，可以把个人计算机连到网络上以查看并改变被授权访问和能与其进行网络通信的网络上的信息。

更精确地说，在雇员检测和访问控制应用中，所包含的系统操作包括如下：例子1-安全性和时间卡应用

雇员携带或佩戴(wear)标志，该标志经编程后在存储器中带有包含雇员识别手段(具体说就是雇员的姓名和雇员ID号)的信息。为了时间记录，各个标志通过保持跟踪雇员的到达时间(time in)、离去时间和在雇员在工作场所的时间(即，全部工作时间(假设如此))，提供雇员时间跟踪手段。这种功能还可用于提供定位特定雇员的方法。此外，对于安全应用，标志包括雇员的安全级，雇员的拇指指纹的电子存储版本、安全性PIN号等。如在用于这个目的的安全许可或者具体详述或者确定在什么日期什么时间雇员可以进入哪扇门(以及区域)。

把FPN设置在整个工作地点，最好是在每个被检测的房间或区域中至少有一个、以及沿着走廊和在进口和出口处，包括有门的雇员停车场。在进口和出口处的节点不断地发出“寻找标志”消息。标志接收这种消息并用它们的安全级响应，以确定雇员是否可以进入。当证实时(或者通过在标志上的正确安全级或者通过运用PIN所获得的)，FPN输出装置使门打开以便进入。然而，如果在单个证实开门的单个时间内一组雇员进入，那么仍然证实所有标志。如果任一标志表示雇员不能进入，那么产生安全报警。雇员可以校验对于标志运用的实际监测，这里雇员必须保证没有不待标志的人进入门，或者通过把FPN耦连到运动传感器输入装置以感觉没有相应标志消息的进入。

当允许访问标志(以及雇员)以进入大楼时，标志接收并存储来自FPN的消息，并依次将进入时间和地点存储在它的存储器中。当雇员离开房屋时，定位在出口处上方的FPN(它还不断地发出“寻找标志”消息)与出口标志接触关于出口时间以及日期消息。标志计算全部工作时间(即，被定义为在工作场所内的全部时间)，然后把计算的值送到FPN。存储该信息，然后供工资单或其它雇员评估之用。

用与外部通道相同的方法，使内部门和区域保持安全。根据一天的时间或根据用途，可对标志间隙编程以具有不同的安全级。对于高安全应用，标志具有层叠的雇员照片以用于视觉检验的情况。此外，把唯一生物鉴定信息(诸如，雇员的拇指指纹的图象)存储在标志的存储器中。在请求进入以前，雇员运用拇指指纹阅读器扫描他的或她的拇指。处理图象并把它与存储在标志上的图象相比较。匹配能使门打开。如果不匹配，发出安全报警。此外，可以把其它生物测定信息存储在报警上(诸如，视网膜扫描等)。作为备份，使标志装入雇员的个人数据，而且把关于这些数据的随机提出的问题摆到雇员面前并通过本地键盘输入回答。正确的回答允许进入。

为了连续控制大楼入口，对标志初始编程时就具有终止日期。每月，标志咨询证实节点(validation node)(该节点存储当前安全证实级)，以把当前雇员和他们的许可相比较。使终止雇员的标志失效。下级承包商和参观者设有带有适当许可的短期有效性的标志。当进行变更以达到标志的安全级(可以适当地升级或降级)时，把消息发送到所有FPN以定位标志。如果标志没有出现在房屋内以证实或不同再证实，把新参数存储在每个入口FPN的存储器中一个月，或者直至把标志带入适当的范围内，或者变更或使之失效。然后，在证实节点中，更新这些变化。如果每月时间限制到期，那么自动使标志失效，而且可由安全办公室在当时进行改变再启用它。由于在标志、FPN和证实节点之间的通信链路，使得自动进行对于标志的改变，而不必收集和返回标志。

无线收发机允许雇员不从他们个人身上除去ID标牌，从而不必对带有进入和退出时间记录的卡刷卡。因此，也不要求授权雇员组的多次刷卡(即，如果多个雇员同时进门，那么不要求所有人各自主动证实他们的标牌)。运用每个雇员的活动记录，在监控和双向呼叫的所有时间内，已知雇员的位置。

由于用唯一识别标记对每个标志(诸如，雇员姓名或雇员ID号)进行编码，所以可以利用标志以把雇员或雇员组定位在工作区内(或在医院中的医生等)。通过带有进入的雇员识别(姓名和ID号)的它的i/o端访问FPN，并生成位置消息。把位置消息发送到所有FPN，它询问在相关区域的捕获带中的所有标志。经定位的标志向该发送FPN确认接收带有标示位置的消息。在雇员标志上的听得见的声音向佩戴者发出关于呼叫和/或在显示个人消息的LCD视屏上的消息。邻近FPN产生表示所论的标志落在捕获带内，而且把它发送回给初始的FPN，建议询问者关于雇员或其它人被定位在哪里。可以把响应类似地发送到原始寻呼者或任何其它相关人员。

人员界面(HI)节点可以轮询从人员界面节点可达到的在网络上的任何节点，而且检索存储在该节点的存储器中的任何信息。这种能力的例子如下：在这种HI节点上运行的软件使得管理者查看他们的雇员的位置。它还使管理者编译他们的雇员的工作习惯的统计。证实节点、示例HI节点包括所有安全许可，而且管理者或其它安全人员可以从这种HI节点在任何时候查看并改变这个节点。因此，通过访问网络，管理者有一个关于他的/她的雇员和他们的许可的清单。此外，会计软件包括在会计HI节点上，其中所述会计节点接收来自标志节点的信息以保持跟踪可以按每周/每月累计的工作时间(根据进入或退出时间)。然后，把这种信息用于工资单评定。

下面是在医院、制造工厂、货物运输和大学的环境中运用本发明的其它特定例子：

例2-医院

医生、病人和其它医院人员戴上标志节点，而且还可把标志节点附在用于与监控、识别和定位相关的各种功能的重要的可移动设备。通过跟踪每个标志的位置，系统提供只允许授权人员在受限区域内并限制标记设备的运用和移动。

虽然大多数病人在固定位置(医院病床或周围环境)上，但是可以监控企图游荡的病人。通过不断地监控医生和病人位置，可以把电话来话呼叫直接连到离医生或病人最近的电话，还可以作为双向呼叫系统。在一个实施例中，标志设有信息输入键盘以允许把信息传递到遥远的其它标志(包括与它们相连的人或设备(包括特定医生的病人)。

在紧急情况下，病人或护士诸如通过按下按钮立即呼叫最近医生以启动标志。系统可以通过轮询与接收呼救消息的FPN最近的FPN。类似地，医院人员通过键控最近的设备的代码，可以定位这种设备(诸如EKG机器)。视屏通知要求者关于最近设备的位置。护理医生可以立即获得存储在标志存储器中的病人病历。在存储器中可以类似地获得病人处方消息或吃药时间安排，以增加准确度并提醒病人何时漏了配药或用餐(当发药或送餐时，护士的标志把确认消息发送到病人的标志)。没有确认消息会导致病人的标志发出警报声音，而且报告适当的个人标志。

例3-制造工厂

虽然可把系统用作时卡间系统、双向呼救设备和雇员跟踪装置，但是还可把它用作生产控制和成本会计工具，同时由雇员戴上的标志自动跟踪他们的进入和退出时间并跟踪他们关于特定机器或某些作业(即，生产力)的使用。关于生产设备监控运用中的存货和工件单的标志通知计划员在生产处理中的数量和位置，以及监控整个生产过程中的作业。

雇员标志用于测量雇员使用机器的输出和时间以评估雇员的表现并跟踪劳工成本(即，雇员工作哪个工件单(work order)要多少时间)。在这种模式下，标志与连在机器的输出端上的FPN进行通信。根据用户的需要(诸如，用于容纳残疾人或为特殊工件单的需要而定做的)自动定做识别雇员运用它的机器。

把带有插入键盘的特定尺寸的标志连到工件单，并把它传送到适当的工作站以通过i/o装置监控生产过程各阶段，把成品数据(yield data)输入到标志上，以与存储在标志上的由工业工程师完善的公式相比以最优化内部和外部质量。可把该数据用于确定工件单的路线。故障率或大偏差表示处理失控，而且由标志通过前面描述的通信链路或由标志的直接询问立即通知主管者。

通过监测在各个工作站耗费的时间以及通过存储关于按工件单工作的特定雇员的信息，可以评估成本，而且把它与特定工件单快速并准确地联系起来。当与雇员相关的标志与跟工件单相关的标志通信时(它们与跟机器相关的FPN通信)，完成这个。此外，可以实时评估工件单的状态。

标志还在监控存货位置、数量、时期及环境条件中十分有用。用与前面相对于雇员位置所述的方法类似的方法完成存货的定位。开始标志装有产品、来源或其它识别信息，而且所有标志识别的总和用于识别特定项目，并提供关于存货量的信息。标志开始时就具有日期编程。该日期用于以后确定存货的特定项目的时期，因而，以利于采用FIFO方法。连到标志i/o装置上的适当计量器提供近似的环境条件，诸如存储产品或在存储中它们要经受的温度。当发出存货时，数据直接进入随部件的适当标志。运用预确定的参数，当存货低于设定水平时，系统警告购买代理人的标志以重新补足特定项的库存。

当生产线出故障或者当发生紧急事件时，标志的双向呼叫能力大大提高了效率。

例4-货物运输监控

通过货物运输，把标志连到带有关于货物类型、产地、到目的地时间、当前位置等的存储信息的火车、卡车或容器上，因而产生装载的电子单据。然后，标志每隔一定时间把位置和状态或者近似位置发送到路边或卡车边固定位置节点。还对标志编程以提供实时燃料消耗信息、冷冻车监控等。

把登记信息存储在用于火车的标志上以与运动称重传感器通信以存储重量等。带有FPN的高速公路、桥梁和隧道管理局可以读取来自卡车的相关信息，而无需使卡车停下。如果需要的话，可以把在卡车或其它车辆上标志输入线链接到计速器、里程表、刹车或燃料计量器等以监测司机和车辆性能。

例5-大学识别和安全卡

在大学或其它校园环境中，FPN遍布于整个设施以接收来自戴有标志的人员的警报。当按下在标志上的按钮时，在区域中的FPN接收来自标志的警报信号，并把区域分成三角形以确定特定位置。由接收与它周围的那些信号进行通信的呼救信号以确定哪个接收到消息的FPN完成三角形划分。准确定位区域时，把信号发送到在最近的安全中心处的HI节点。返回的确认信号(诸如在标志上的听得见声音)确认正在进行抢救。通过运用相同的FPN网格所获得的附加功能是“巡回看守(guard tour)”功能以保证看守者在安排的时间内到达他们的站岗点。

标志的其它用途包括存储学生或雇员ID号和大学帐目信息。该帐目信息可用于校内购物和图书馆事务等。学生可以用标志监控和跟踪他们的花费习惯并保持在预算之内。通过运用鉴定算法可以杜绝非法侵入。

可以容易地将如上所述的三角形划分功能用于其它应用，如从两个或多个FPN输入的位置所要求的那样，特定定位项目或人。在这个方面，可以提供FPN各种通信范围(根据功率输出)以允许扩充范围以便更有效地运用三角形划分位置，其中只有一个FPN位于“捕获带”中。

附图详细描述和较佳实施例

首先参照图1，示出根据本发明，与标志1相关的基本硬件元件(位于对象上的控制装置)的方框图。标志1包括集成电路2，其中它的三个(3)微处理器3、4和5以及它们相关的固件6。包含在固件6中的是一般通信协议和特定应用代码及特定应用的特定网络配置。把固件6存储在芯片内存储器7和芯片外存储器8。还把集成电路2耦连到无线收发机9。无线收发机从微处理器取出数字信号并把它转换成电磁信号，然后通过天线10传送。

此外，天线10接收电磁信号，随后通到无线收发机9，然后把这些电磁信号转换成数字信号，然后送到集成电路2。

由长命电池12给每个标志1供电。依赖于系统的特定应用，集成电路2具有与它相关的各种输入/输出(I/O)装置11。这些可以包括传感器和驱动器，诸如键盘或显示器。

图2示出与FPN20相关的基本硬件元件的方框图。节点20(如在本发明中定义)具有两个主要元件：监控节点22和路由器硬件21。电源32装置给系统的两个部分供电。监控节点22的其余部分与标志节点2相同，除了通过双绞线收发机30进行通信，以及改变固件以适于特定应用外。把它的特定固件27存储在芯片内存储器28和芯片外存储器29。与集成电路相关的可能是某种I/O装置31。

路由器硬件21转换在不同媒体类型之间的消息，这里是在标志的无线收发机和监控节点22的双绞线收发机30之间。离开监控节点22的消息，沿着网络37传送，并由双绞线收发机36接收到。该收发机把在网络37上的信号转换成路由器硬件35可理解的数字信号。然后，把该信号改成可由无线收发机34识别的形式，并通过天线33把它传播到广播频道。类似地，最终在通过路由器21转换来自标志的消息之后把它设置在网络37上。

作为定位和安全应用的例子，在图3中，给入口装上具有询问的特定范围的FPN101，它可与在系统中的其它节点的范围重叠。如图所示，雇员通过入口，并戴上标志节点201引起在关于安全级许可和雇员身份的FPN和标志之间的询问对话。如果被授权，由节点101开启门110上的锁，并打开它以允许雇员到特定的区域，并把记录输入在进入时间和日期的标志上。一旦从区域退出，节点101与标志节点201交谈、记录退出时间并从先前写在标志上的进入数据计算出现在工作地点的全部时间。然后，通过FPN把全部时间发送到会计节点以确定工资。

由关于在他们的询问范围内的标志的链接FPN完成在工作场所内的雇员定位直至定位所述标志。通过询问标志的网络把标志(和雇员)的位置发送给需要者中。

相对于在医院环境中的医生、病人和可移动医疗仪器的位置；和在仓库或工厂环境内的存货和产品的位置；和如上所述的货物等的货物运输的位置，可以进行类似操作。然而，应理解上述应用例子是应用本发明的例子，而且对于系统、询问和响应协议以及系统元件的改变是可行的，而不偏离在下面权利要求书中限定的本发明的范围。

Claims (41)

1.一种识别和定位网络系统，其特征在于，所述系统包括两个或更多个节点，其中至少一个是可编程、作位置标记和处理的、可移动的标志节点，并且至少一个是可编程的FPN，用于与所述标志节点进行通信，并定位、识别和监控与所述FPN相关的所述标志节点；

每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器；

所述标志节点还包括一整体电源和用于与FPN或其它标志节点进行通信的装置；并且

所述FPN或标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，并且所述集成电路包括至少三个独立的微处理器，它们共享公共的存储器装置和控制电路，但带有分开的寄存器组，其中第一微处理器包括一通信CPU，用于提供媒体访问控制和所述节点间的通信，而且包括与用于接收和发送信息的所述收发机装置的链接，第二微处理器包括适于运行为特殊用途写入的代码的应用CPU，以及全部操作系统，所述第二微处理器设有与i/o装置直接链接，用于如所编的程序那样根据环境条件进行初始处理并对指令进入进行人为交互作用，第三微处理器包括适于把所述应用CPU与所述通信CPU链接起来的网络CPU，所述第三微处理器适于进行网络变量处理、寻址、事务处理、鉴别和网络管理。

2.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，用安全级参数对所述标志节点进行编程，以使所述系统确定所述标志和佩戴者的适当位置。

3.如权利要求2所述的识别和定位系统，其特征在于，所述标志节点电子存储其所述佩戴者的所述生物测定信息文本。

4.如权利要求2所述的识别和定位系统，其特征在于，标志节点包括其佩戴者的个人数据，而且所述标志节点向所述佩戴者提出随机问题，对进入安全保护场所要求作出正确反映，对这些场所标志节点已用适当的安全级参数进行编程。

5.如权利要求2所述的识别和定位系统，其特征在于，所述标志节点包括用于允许通过所述收发机装置远距改变所述安全级参数或使其失效的装置。

6.如权利要求2所述识别和定位系统，其特征在于，带有安全级的位置具有行动检测器以监控不佩戴标志节点的任何人的进入。

7.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，所述标志节点适于保持位置信息和雇员工作习惯及在工作上所花费的时间或具有特定工作功能的处理简表。

8.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，标志节点适于接收来自另一个节点的消息，其中所述消息包括所述发送节点的所述ID号，从而所述接收节点把智能地定向的响应只送回到所述发送节点。

9.如权利要求8所述的识别和定位系统，其特征在于，所述标志节点还包括用于允许远距离双向呼叫所述佩戴者的呼叫装置。

10.如权利要求9所述的识别和定位系统，其特征在于，所述呼叫装置包括警报启动部件，当启动时它使在通信区域范围内的至少一个FPN接收来自其上具有这种警报启动部件的标志的警报信号。

11.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，通过运用确认服务、请求/响应、非确认或其它影响节点间的消息，以允许所述发送节点知道已接收到它的消息。

12.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，每个节点包括包含RAM、ROM和EEPROM的存储装置，而且所述存储装置的所述内存至少为64k。

13.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，在要监控的区域中设置所述FPN，所述区域包括由所述收发机的所述服务确定的可能重叠询问捕获带和进出位置，其中在所述进出位置上的FPN不断地发出“寻找标志”消息，据此当进入所述捕获带的标志节点与所述FPN进行通信并接收和存储来自所述FPN的消息，而且依次在标志节点存储器内存储进入时间和位置，当标志通过出口处离开时，出口EPN正不断地发出“寻找标志”消息，从而把所述退出标志与退出时间和日期信息联系起来，其中所述标志节点计算全部工作时间，所述全部工作时间定义为所述标志节点出现在所述被监测区域内的全部时间。

14.如权利要求1所述的识别和定位系统，其特征在于，根据所述收发机的所述功率输出改变所述捕获带距离，其中所述捕获带定义为所述标志节点相对于所述FPN的相对位置。

15.一种监控系统，其特征在于，所述监控系统包括至少一个标志节点，其中每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器，并且所述标志节点还包括一整体电源和用于其它标志节点进行通信的装置，并且所述标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，

所述标志具有适于附在制造工厂中的工件单上的特定尺寸，而且所述标志适于通过i/o装置监控在所述制造工厂中的生产过程阶段，以与由工业工程师优化的公式相比较以最优化存储在所述标志上的内部和外部质量，从而故障率或较大偏差表示处理失控，而且所述标志还包括通知主管者关于所述失控处理的装置。

16.一种供医院使用的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括至少一个标志节点，其中每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器，并且所述标志节点还包括一整体电源和用于其它标志节点进行通信的装置，并且所述标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，

把所述标志节点固定在特定病人身上，而且把所述病人的病史存储在看护医生通过其i/o装置可获得的标志的存储器中。

17.一种供医院使用的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括至少一个标志节点，其中每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器，并且所述标志节点还包括一整体电源和用于其它标志节点进行通信的装置，并且所述标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，

把所述标志节点固定在特定病人身上，而且把病人药方或食谱信息存储在看护医生可以获得的所述标志节点的存储器中，而且所述标志节点包括当漏掉配药或用餐时提醒个人的装置。

18.如权利要求17所述的监控系统，其特征在于，把标志节点固定在看护护士上，而且所述护士的标志节点设有当给所述病人用药或用餐时把确认信息发送到病人的标志节点的装置，其中没有确认消息的所述病人的标志节点包括发出警报声音的装置。

19.一种供在定制的机器操作中使用的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括至少一个标志节点和一个FPN，其中每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器，并且所述标志节点还包括一整体电源和用于其它标志节点进行通信的装置，并且所述标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，

所述FPN附在所述机器上，而且所述标志节点对于所述FPN识别其佩戴者，而且所述机器包括使其操作适应于用来自所述FPN的识别信息进行预编程的所述佩戴者的要求的装置。

20.一种供在存货控制中使用的监控系统，其特征在于，所述监控系统对于存货的每个项目包括至少一个标志节点，还包括至少一个附加节点，其中每个所述节点包括一集成电路，所述集成电路具有可编程微处理器装置、唯一识别号、用于接收和发送信息的收发机装置，以及存储器存储装置，并且每个节点还包括用于直接进行节点间通信的装置和能够自己作出判决的装置，它们不需要中央系统处理器，并且所述标志节点还包括一整体电源和用于其它标志节点进行通信的装置，并且所述标志节点包括用于与人或对象的输入和输出连接的界面装置，

把所述标志节点附在存货的各个项目上，而且所述标志节点的所述存储器初始化时装有与它所附的存货的所述项目相关的项目识别信息。

21.如权利要求20所述的监控系统，其特征在于，所述识别信息包括进入存货的所述项目中的所述初始数据以允许确定所述项目的存储。

22.如权利要求20所述的监控系统，其特征在于，所述标志节点可比用于测量所述存货项目的环境条件的i/o装置。

23.如权利要求22所述的监控系统，其特征在于，所述i/o装置包括温度计量器。

24.如权利要求20所述的监控系统，其特征在于，所述其它节点包括经编程的存货水平参数，其中当耗尽存货并除去标志节点，启动所述FPN的存货耗尽警报装置。

25.一种供通过运输装置监控货物运输中使用的监控系统，其特征在于，所述监控系统包括附在所述运输装置上的至少一个标志节点，以及至少一个其它节点；并且

所述标志节点的所述存储器包括关于所述货物的存储信息，足以提供装载的电子存储单据。

26.如权利要求25所述的监控系统，其特征在于，对所述标志节点进行编程并适于通过它的i/o装置监控所述运输装载的实时燃料消耗。

27.如权利要求25实时的监控系统，其特征在于，对所述标志节点进行编程并适于通过它的i/o装置监控所述货物的耗尽条件。

28.如权利要求25所述的监控系统，其特征在于，所述运输装置包括火车，而且对所述标志节点进行编程并适于通过它的i/o装置监控所述火车和其司机的工作表现。

29.一种用于运用如权利要求1所述的网络系统来识别和定位在指定区域内的对象或人的方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.在所述指定区域内的预定位置点处固定配置一个或多个FPN，其中每个FPN具有它自己的唯一识别号，

b.向所述对象或人提供具有唯一识别号的所述标志节点中的一个标志节点，

c.使所述FPN把寻找消息发送到用所述唯一识别号识别的所述标志节点，其中所述标志节点具有用确认响应响应离它最近的FPN或节点的所述唯一识别号，和

d.识别所述FPN或节点，它们用所述唯一识别号或其号码接收所述确认响应；从而定位具有与所述已知节点相关的所述标志节点的所述标志节点和对象或人。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述人是雇员而所述指定区域是所述雇员的工作场所。

31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，把所述FPN设置在所述工作场所的出口和进口处，从而记录所述步骤的进出，并根据来自与其进行通信的FPN的指令把它存储在所述标志的所述存储器存储装置中，所述FPN还包括时钟日历装置以使所述进出与特定时间相联系，而且由所述微处理器装置测量所述进出时间以计算出现在所述工作场所中的所述标志的所述积累时间。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，把所述积累时间发送到会计装置，以确定具有所述标志节点的所述雇员的工资单。

33.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述人是医生，而所述指定区域是医院。

34.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述人是病人，而所述指定区域是医院。

35.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述对象是可移动医疗装置，而所述指定区域是医院。

36.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述对象是存货项目，而所述指定区域是包括多个存货项目的仓库。

37.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述对象是工件单，而所述确定区域是用于根据所述工件单的指令生产项目的工厂。

38.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述对象包括由运输装置运输的项目，而所述指定区域是用于所述运输装置的所述路由。

39.一种用于运用如权利要求1所述的网络系统保持对指定区域的安全控制的方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.对所述标志节点的安全级编程，

b.对靠近所述指定区域的入口的固定位置上的FPN的安全访问级编程，

c.使所述FPN询问关于在其上进行所述安全级编程的所述标志节点，和

d.如果所述安全级与所述安全访问级匹配或超出它，那么所述FPN允许访问所述入口。

40.一种用于运用如权利要求1所述的网络系统保持在大学或其它校园环境中的安全性的方法，其特征在于，把FPN分配在所述大学中，以接收来自佩戴有标志的人的警报，而且每个标志设有警报驱动部件，当驱动时，它使在通信区域范围内的至少一个FPN接收来自所述标志的警报信号，从而对所述区域的三角形划分可能有利于确定谁也接收该消息。

41.一种用于运用如权利要求1所述的网络系统来定位其上具有标志节点的人或对象的方法，其特征在于，包括下列步骤，所述标志节点直接与两个或多个FPN进行通信，或者在标志节点和一个FPN之间进行通信，其中所述FPN依次与一个或多个其它FPN进行通信，而且所述两个或多个FPN把与所述标志节点相关的定位位置分成三角形，以定位所述标志节点和具有所述标志节点所述人或对象。

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