DE112011104622T5

DE112011104622T5 - Stromversorgungs-Management bei einem drahtlosen Verfolgungsgerät mit beschränkter Stromquelle

Info

Publication number: DE112011104622T5
Application number: DE112011104622.7T
Authority: DE
Inventors: Martin Turon; Yang Xin; Michael P. Dierks
Original assignee: Moog Inc
Current assignee: Moog Inc
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2014-01-02
Also published as: US10061033B2; ES2865729T3; US20170269220A1; US11487019B2; EP2659467A1; US10782416B2; GB201311126D0; US11796684B2; CN103380446A; US10488526B2; US9696429B2; GB2501626A; US20200379125A1; EP3828596A1; EP2659467A4; WO2012091785A1; US20200057164A1; EP2659467B1; CN103380446B; US20210255334A1

Abstract

Ein drahtloses Verfolgungsgerät, das in wenigstens zwei Modi arbeitet, um den Stromverbrauch zu reduzieren und die Zeit, in der es betrieben werden kann, zu verlängern. In einem aktiven Modus tastet das drahtlose Verfolgungsgerät Sensor-Signale mit einer höheren Auflösung ab und kann auch aktiv mit einer entfernt liegenden Überwachungsstation über eine drahtlose Kommunikation kommunizieren. In einem Schlaf-Modus sind die meisten der Komponenten oder Module in dem drahtlosen Verfolgungsgerät abgeschaltet, um den Stromverbrauch zu reduzieren. Das drahtlose Verfolgungsgerät kann zum aktiven Modus schalten, wenn ein vordefiniertes Ereignis detektiert wird.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich darauf, den Betrieb eines drahtlosen Verfolgungsgeräts (wireless tracking device) mit beschränkter Stromquelle zu steuern, spezifischer das drahtlose Verfolgungsgerät in mehr als einem Betriebsmodus zu betreiben, um den Stromverbrauch zu reduzieren und dessen Betriebszeit zu verlängern.
2. Hintergrund der Erfindung
Drahtlose Verfolgungsgeräte werden eingesetzt, um Positionen und Zustände von verschiedenen Gegenständen (assets) zu verfolgen. Derartige drahtlose Verfolgungsgeräte sind oft auf den Gegenständen montiert oder in der Nähe der Gegenstände platziert. Wenn die Gegenstände transportiert oder einer wechselnden Umgebung ausgesetzt werden, erfassen die drahtlosen Verfolgungsgeräte die Position und/oder erkennen wechselnde Zustände der Gegenstände. Dann senden die drahtlosen Verfolgungsgeräte drahtlose Nachrichten, die Positionen und/oder andere Umgebungsparameter der Gegenstände an eine entfernt liegende Überwachungsstation anzeigen. Auf der Basis der gesammelten Information kann die entfernt liegende Überwachungsstation Aktionen veranlassen, wie Berichte zu Kunden zu schicken, Abhilfemaßnahmen zu ergreifen, um Verschlechterungen der Gegenstände zu verhindern und die Wiederauffindung von gestohlenen Gegenständen zu veranlassen.
Generell enthält ein drahtloses Verfolgungsgerät verschiedene Komponenten und Sensoren, die in einem Gehäuse eingeschlossen sind. Das Gehäuse gewährleistet einen robusten Schutz gegen Schmutz und andere Verunreinigungen ebenso wie gegen externe Krafteinwirkung. Das drahtlose Verfolgungsgerät kann verschiedene Komponenten enthalten, wie Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Lichtsensoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Magnetometer, Steuerungen, GPS-Module und drahtlose Kommunikationsmodule. Diese Komponenten oder Module können während ihres Betriebs Strom verbrauchen. Einige drahtlose Verfolgungsgeräte beinhalten Sensoren, um verschiedenen Anwendungen Rechnung zu tragen, wogegen andere drahtlose Verfolgungsgeräte mit weniger Typen von Sensoren, die für spezifische Anwendungen gewählt wurden, ausgestattet sind.
Um diesen Komponenten und Modulen Strom zur Verfügung zu stellen, beinhaltet ein drahtloses Verfolgungsgerät eine beschränkte Stromquelle wie Batterien oder Solarzellen. In vielen Fällen arbeiten die drahtlosen Verfolgungsgeräte in Umgebungen, wo ein Zugang zu anderen Stromquellen nicht verfügbar ist. Die drahtlosen Verfolgungsgeräte verlassen sich oft auf die beschränkte Stromquelle für ihren Betrieb. Daher ist es, um die Betriebszeit eines drahtlosen Verfolgungsgeräts zu erhöhen, erforderlich, den Stromverbrauch seiner Komponenten zu reduzieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsformen beziehen auf ein drahtloses Verfolgungsgerät, das in wenigstens zwei Betriebsmodi betrieben wird, um den Stromverbrauch zu reduzieren. In einem Schlaf-Modus (Hibernation-Mode) schaltet das drahtlose Verfolgungsgerät die Komponenten ab, die viel Strom verbrauchen, um Strom zu sparen. Das drahtlose Verfolgungsgerät wird zeitweilig in einen aktiven Modus geschaltet, in dem die Komponenten, die viel Strom verbrauchen, eingeschaltet werden. Sobald ein Ereignis detektiert wird, schaltet das drahtlose Verfolgungsgerät vom Schlaf-Modus in den aktiven Modus, um Positionen zu verfolgen oder um Änderungen in seiner Umgebung zu detektieren. Das drahtlose Verfolgungsgerät kann zum Schlaf-Modus zurückkehren, wenn keine weiteren Ereignisse detektiert werden oder eine voreingestellte Zeitspanne verstrichen ist.
In einer Ausführungsform beinhalten die Komponenten, die im Schlaf-Modus ausgeschaltet werden, ein Ortsbestimmungsgerät, um den Ort des drahtlosen Verfolgungsgeräts zu bestimmen und ein Kommunikationsmodul, um die Nachricht über ein drahtloses Netzwerk zu senden. Das Ortsbestimmungsgerät und das Kommunikationsmodul verbrauchen viel Strom, und daher werden diese Komponenten zeitweilig in dem aktiven Modus Betrieben, um Strom zu sparen.
In einer Ausführungsform beinhaltet das drahtlose Verfolgungsgerät zwei Steuergeräte. Ein Steuergerätverbraucht weniger Strom als das andere Steuergerät. Das Steuergerät, das weniger Strom verbraucht, bleibt sowohl im aktiven Modus als auch im Schlaf-Modus eingeschaltet. Demgegenüber wird das Steuergerät, das mehr Strom verbraucht, selektiv während des aktiven Modus eingeschaltet, um Komponenten, die viel Strom verbrauchen, zu steuern.
In einer Ausführungsform wird ein geofence (geographische Begrenzung) für ein Gebiet errichtet, das geringe Verbindungsqualität (connectivity) mit dem drahtlosen Netzwerk aufweist. Das drahtlose Verfolgungsgerät bestimmt eine Nähe zur geographischen Begrenzung und schaltet mit einer höheren Frequenz in den aktiven Modus, um zu detektieren, ob das drahtlose Verfolgungsgerät in die geographische Begrenzung eingetreten ist, und um aktualisierte Nachrichten zu senden bevor das drahtlose Verfolgungsgerät in die geographische Begrenzung eingetreten ist.
Die Merkmale und die Vorteile, die in der Spezifikation beschrieben werden, sind nicht umfassend und vor allem werden viele zusätzliche Merkmale und Vorteile für einen Fachmann, angesichts der Zeichnungen, der Spezifikation und der Ansprüche, ersichtlich sein. Darüberhinaus sollte angemerkt werden, dass die Sprache, die in der Spezifikation benutzt wird, prinzipiell für Lesbarkeit und Lehrzwecke ausgewählt wurde.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine konzeptuelle Darstellung eines drahtlosen Verfolgungsgeräts in einem Fahrzeug, gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines drahtlosen Verfolgungsgeräts, gemäß einer Ausführungsform.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, das drahtlose Verfolgungsgerät in mehr als einem Modus zu betreiben, gemäß einer Ausführungsform.
4 zeigt die Darstellung eines geofences mit verschiedenen zugeordneten Betriebsmodi, gemäß einer Ausführungsform.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Prozessablaufs des Umschaltens zwischen dem aktiven Modus und dem Schlaf-Modus, wenn der geofence implementiert ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, stellen ein drahtloses Verfolgungsgerät zur Verfügung, das in wenigstens zwei Modi betrieben wird, um den Stromverbrauch zu reduzieren und die Betriebszeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts zu verlängern. In einem aktiven Modus aktiviert das drahtlose Verfolgungsgerät ein Kommunikationsmodul, um über eine drahtlose Verbindung oder mittels anderer Komponenten, die viel Strom verbrauchen, mit einem entfernt liegenden Gerät zu kommunizieren. Im Schlaf-Modus sind die Komponenten oder Module im drahtlosen Verfolgungsgerät abgeschaltet (shut down), um den Stromverbrauch zu reduzieren. Das drahtlose Verfolgungsgerät kann selektiv vom Schlaf-Modus zum aktiven Modus umschalten, wenn ein vordefiniertes Ereignis detektiert wird.
Beispielhafte Verwendung des drahtlosen Verfolgungsgeräts
1 zeigt eine Darstellung eines drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 in einem bewegten Fahrzeug 120. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann in einem Frachtgut 126 platziert sein, das von dem Fahrzeug 120 transportiert wird. Bei diesem Beispiel verfolgt das drahtlose Verfolgungsgerät 122 seine Position mittels eines Global Positioning System (GPS) Moduls, das Signale von Satelliten 110 detektiert. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in Frachtgütern 126 kommuniziert ebenfalls mit einer entfernt liegenden Überwachungsstation 128 über einen drahtlosen Kommunikationskanal 130.
Das Fahrzeug 120 kann mehrere Einheiten von Frachtgütern 126 transportieren, wobei jede Einheit mit einem drahtlosen Verfolgungsgerät ausgestattet ist. Jedes Frachtgut 126 kann für einen unterschiedlichen Bestimmungsort bestimmt sein. Wenn das Frachtgut 126 transportiert wird, verfolgt ein drahtloses Verfolgungsgerät 122, das an dem Frachtgut 126 angebracht ist, die Position des Frachtguts 126 und die Umgebungsbedingungen (environmental conditions), die um das Frachtgut 126 herrschen. Daraufhin werden die Position und andere Umgebungsinformationen an eine Überwachungsstation 128 in einer drahtlosen Nachricht übertragen.
Die Umgebungsbedingungen, die von dem drahtlosen Verfolgungsgerät 122 detektiert werden, können Temperatur, Feuchtigkeit, Licht, Geräusche, Vibration, Neigungswinkel, Erschütterung, bestimmte Typen von chemischen Verbindungen, Druck, Magnetfelder, Rauch und Bewegung beinhalten, sie sind aber nicht beschränkt darauf. Das drahtlose Verfolgungsgerät kann konfiguriert werden, dass es einige oder alle diese Umgebungsbedingungen detektiert.
Die Verwendung des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 ist nicht auf bewegte Frachtgüter 126 beschränkt. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann für ein Objekt, das stationär bleibt, verwendet werden. In einen solchen Fall wird das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in erster Linie verwendet, um Umgebungsbedingungen zu detektieren, die das drahtlose Verfolgungsgerät 122 umgeben. Weiterhin ist das Fahrzeug 120 nur ein Beispiel einer Art des Transports. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 und das Frachtgut 126 kann durch andere Arten des Transports transportiert werden, etwa per Schiff, Eisenbahn oder Flugzeug. Das Frachtgut 126 kann irgendein Gegenstand sein, der kommerziell transportiert wird, einschließlich, unter anderem, Umschläge, Pakete, Express-Versandstücke, Kisten, Paletten, Container, Lattenkisten und Spezialerzeugnisse und Materialien.
Beispielhafte Struktur eines drahtlosen Verfolgungsgeräts
Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wird in zwei unterschiedlichen Modi betrieben: in einem aktiven Modus und einem Schlaf-Modus. Im aktiven Modus sind die meisten oder alle Komponenten im drahtlosen Verfolgungsgerät aktiviert. Die aktivierten Komponenten schließen Komponenten mit hohem Stromverbrauch ein, wie etwa ein drahtloses Kommunikationsmodul. Im Schlaf-Modus sind eine geringere Anzahl an Komponenten oder Modulen im drahtlosen Verfolgungsgerät aktiviert. Andere Komponenten oder Module sind abgeschaltet, um Strom zu sparen. Das draht-lose Verfolgungsgerät 122 schaltet zwischen dem aktiven Modus und dem Schlaf-Modus um, als Reaktion auf die Detektion oder in Erwartung eines Ereignisses.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines drahtlosen Verfolgungsgeräts, gemäß einer Ausführungsform. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann, neben anderen Komponenten, ein Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch, ein Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch, ein Global Positioning System (GPS) Modul 222, ein drahtloses Kommunikationsmodul 226, einen Stromversorgungs-Manager 230, eine beschränkte Stromquelle 234 und verschiedene Sensoren 250 bis 262 enthalten. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann andere Komponenten enthalten, die nicht in 2 gezeigt werden, wie ein Eingabe-Modul oder Lautsprecher.
Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 von 2 weist eine Dual-Prozessor-Struktur auf, die zwei Steuergeräte enthält: das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch und das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch. Durch die Verwendung der zwei Steuergeräte kann der Stromverbrauch im Schlaf-Modus reduziert werden, wogegen eine hohe Rechenleistung während des aktiven Modus erzielt wird. Wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus versetzt wird, wird das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch aktiv und führt leistungsintensive Operationen durch. Derartige leistungsintensive Operationen enthalten beispielsweise die Ortsbestimmung des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 mittels des GPS-Moduls 222 und die drahtlose Kommunikation mit der entfernt liegenden Überwachungsstation 128 über das drahtlose Kommunikationsmodul 226. Während des Schlaf-Modus können das drahtlose Verfolgungsgerät 122, das GPS-Modul 222 und das drahtlose Kommunikationsmodul 226 deaktiviert sein, um den Stromverbrauch zu reduzieren.
In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch als ATMEGA 8-bit Microcontroller (erhältlich von Atmel Corporation, San Jose, Kalifornien), Energy Micro Gecko Microcontroller (erhältlich von Energy Micro AS, Oslo, Norwegen) oder SAM3 (erhältlich von Atmel Corporation, San Jose, Kalifornien) ausgeführt. Beispiele für das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch sind die Marvell PXA Serie, ARM11, CPositionenx-A Serie oder TI DSPs.
In einer Ausführungsform steuert das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch den Betrieb des GPS-Moduls 222 und des Kommunikationsmoduls 226. Wenn das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch ausgeschaltet wird, werden das GPS-Modul 222 und das drahtlose Kommunikationsmodul 226 ebenfalls deaktiviert, um den Stromverbrauch zu reduzieren.
Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch bleibt sowohl im aktiven Modus als auch im Schlaf-Modus aktiv. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch bestimmt, ob das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus oder in den Schlaf-Modus geschalten wird, wie unten im Detail mit Bezug auf 3 beschrieben wird. In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch mit Komponenten mit niedrigem Stromverbrauch, wie etwa den Sensoren 250 bis 262 verbunden. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch empfängt fortwährend Sensor-Signale 282 bis 294 sogar im Schlaf-Modus, um den Verlust von bedeutungsvollen Sensor-Daten zu vermeiden. Jedoch können die Abtastrate und die Empfindlichkeit der Sensor-Signale 282 bis 294 im Schlaf-Modus reduziert werden, um den Strom-verbrauch zu reduzieren.
Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch sendet Kommandos an den Stromversorgungs-Manager 230, um den Strom für das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch ein- oder auszuschalten. Wenn das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch ein Kommando ausgibt, welches anzeigt, das drahtlose Verfolgungsgerät 122 solle in den Schlaf-Modus geschaltet werden, schaltet der Stromversorgungs-Manager 230 den Strom zum Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch aus.
Der Stromversorgungs-Manager 230 ist mit der Stromquelle 234 verbunden. Die Stromquelle 234 kann eine beschränkte Stromquelle, wie eine Batterie oder Solarzellen, sein. In einer Ausführungsform schießt die Stromquelle 234 eine Ladeeinheit ein. Der Ladestromkreis empfängt elektrischen Ladestrom über einen Port 238, um die Batterie zu laden.
Das GPS-Modul 222 kann eine Antenne und eine Signalprozessor-Einheit, um GPS-Signale zu empfangen, beinhalten. Das GPS-Modul 222 arbeitet unter dem Kommando des Steuergeräts 210 für das System mit hohem Stromverbrauch, um die aktuelle Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 zu identifizieren. In einer Ausführungsform ist das GPS-Modul 222 als A-GPS (Assistiertes GPS) ausgeführt, das die Leistung beim Startup oder die TTFF (Time To First Fix, Zeit bis zur ersten Positionsbestimmung) dadurch verbessert, dass Daten die über das drahtlose Kommunikationsmodul 226 empfangen wurden, verwendet werden. Zu diesem Zweck empfängt das GPS-Modul 222 Ephemeriden-Daten von einem entfernt liegenden Server über das drahtlose Kommunikationsmodul 226.
Das drahtlose Kommunikationsmodul 226 enthält einen Transceiver, um Daten von einer entfernt liegenden Überwachungsstation 128 zu senden oder zu empfangen. Das drahtlose Kommunikationsmodul 226 kann eine Kommunikation unter Verwendung verschiedener Kommunikations-Protokolle wie GSM, WiFi, Bluetooth, Zigbee, UMTS/HSxPA, 3GPP Long Term Evolution (LTE) und WiMAX aufbauen.
Die Sensoren 250 bis 262 detektieren verschiedene physikalische Eigenschaften oder Zustände und senden die Sensor-Signale 282 bis 294 zum Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch. Die Sensoren im dem drahtlosen Verfolgungsgerät 122 beinhalten beispielsweise einen Beschleunigungsmesser 250, einen Lichtsensor 254, einen Temperatursensor 258 und einen Feuchtigkeitsmesser 262. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann andere Typen von Sensoren beinhalten, um verschiedene physikalische Eigenschaften oder Zustände zu detektieren.
Das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch und das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch kommunizieren über eine Datenbrücke 212. Das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch kann die Sensor-Daten vom Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch erhalten, die Sensor-Daten in eine Nachricht zusammenstellen und die Nachricht zur entfernt liegenden Überwachungsstation 128 über das drahtlose Kommunikationsmodul 226 senden. Andererseits empfängt das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch Ortsinformationen (auf der Basis des GPS-Moduls 222) vom Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch oder irgendwelche Daten (z. B. Steuerkommandos) von der entfernt liegenden Überwachungsstation 128 über die Datenbrücke 212.
Das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch und das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch beinhalten ein computer-lesbares Speichermedium 270 bzw. ein computer-lesbares Speichermedium 272. Das computer-lesbare Speichermedium 270 speichert Befehle zur Ausführung durch das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch. Das computer-lesbare Speichermedium 272 speichert Befehle zur Ausführung durch das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch. In einer Ausführungsform sind die computer-lesbaren Speichermedien 270, 272 als nicht-flüchtige Speichergeräte (z. B. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, elektrisch löschbarer programmierbarer nur-lesbarer Speicher) oder als Flash-Speicher), als flüchtige Speichergeräte (z. B. Random Access Memory (RAM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff) oder als Kombination von beidem ausgeführt.
Die Ausführungsform von 2 ist nur zur Veranschaulichung. Es können auch drahtlose Verfolgungsgeräte mit anderen Konfigurationen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Architektur mit einem einzelnen Prozessor (single processor architecture) verwendet werden, der nur ein einzelnes Steuergerät beinhaltet. In der Architektur mit einem einzelnen Prozessor sind alle Komponenten und Sensoren mit dem einzelnen Steuergerät verbunden und werden von ihm gesteuert. In einer Ausführungsform kann das einzelne Steuergerät in zwei Modi arbeiten: einem aktiven Modus mit einer höheren Prozessorleistung und einem Schlaf-Modus mit reduzierter Prozessorleistung. In einer weiteren Ausführungsform könnten das Steuergerät 210 für das System mit hohem Stromverbrauch und das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch auch als Konfiguration mit mehreren Prozessorkernen (multi core configuration) oder über eine Virtualisierung mit einem einzelnen Prozessorkern ausgeführt sein.
Schema zum Umschalten des Leistungs-Modus
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, um das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus oder den Schlaf-Modus zu versetzen, gemäß einer Ausführungsform. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch empfängt 310 die Sensor-Signale 282 bis 294 von den Sensoren 250 bis 262 oder die Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts vom GPS-Modul 222. Zu diesem Zweck speichert das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch Befehle, um die Leistungs-Modi umzuschalten, im computer-lesbaren Speichermedium 272.
Dann bestimmt 312 das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch, ob ein oder mehrere vordefinierte Ereignisse detektiert werden, um das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus zu schalten. Es können verschiedene Typen von Ereignissen verwendet werden, um die Modi umzuschalten. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wird in den aktiven Modus geschaltet, wenn Ereignisse, die für einen Benutzer interessant sind, sich wahrscheinlich ereignen oder fortgesetzt werden, wogegen das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den Schlaf-Modus versetzt wird, wenn es unwahrscheinlich ist, dass sich die interessanten Ereignisse ereignen oder fortgesetzt werden.
Wenn ein oder mehrere vordefinierte Ereignisse detektiert werden, schaltet das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus oder behält ihn bei 314. In eine Ausführungsform beinhalten die vordefinierten Ereignisse die Detektion von Bewegung des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 durch den Beschleunigungsmesser oder der Geschwindigkeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 über eine Schwelle. Während das drahtlose Verfolgungsgerät 122 sich im aktiven Modus befindet, kann das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch Ortsveränderungen auf der Basis von GPS-Signalen von der aktuellen Sitzung im aktiven Modus beobachten, um die Geschwindigkeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 zu bestimmen. Alternativ kann das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch die Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 mit der Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 in der vorherigen Sitzung im aktiven Modus vergleichen, um die Geschwindigkeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 zu bestimmen.
In einer Ausführungsform wird das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus geschaltet oder in diesem belassen 314, wenn externe Ereignisse über die Sensoren 250 bis 262 detektiert werden. Die externen Ereignisse beziehen sich auf Ereignisse, die außerhalb des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 geschehen, und sie können beispielsweise (i) eine Bewegung des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 (wie sie vom Beschleunigungsmesser 250 detektiert wird), (ii) Veränderungen vom Außenbereich zum Innenbereich oder umgekehrt (wie sie vom Lichtsensor 254 detektiert werden), (iii) Temperaturveränderungen (wie sie vom Temperatursensor 258 detektiert werden), (iv) Veränderungen in der Feuchtigkeit (wie sie vom Feuchtigkeitssensor 262 detektiert werden) und (v) Detektion von bestimmten chemischen Verbindungen oder Rauch beinhalten. Wenn derartige externe Ereignisse detektiert werden, ist es wahrscheinlich, dass Ereignisse von Interesse folgen oder fortgesetzt werden. Daher wird das drahtlose Verfolgungsgerät 122 im aktiven Modus gehalten, um Daten zu erfassen, die mit den externen Ereignissen verknüpft sind.
In einer Ausführungsform kann das Ereignis das Verstreichen von Zeit sein oder ein Signal von einem Zeitnehmer, der eine vordefinierte Zeit anzeigt. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch kann das drahtlose Verfolgungsgerät 122 periodisch in den aktiven Modus schalten. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch schaltet den aktiven Modus öfter oder bleibt für eine längere Zeit im aktiven Modus, wenn der Beschleunigungsmesser 250 ein Signal 282 sendet, das die Bewegung des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 anzeigt. Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 erfährt mit höherer Wahrscheinlichkeit signifikante Änderungen in der Umgebung, wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 transportiert wird. Daher wird das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus geschaltet, um häufigere Aktualisierungen zur entfernt liegenden Überwachungsstation zu senden. Das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch kann zum Schlaf-Modus zurückschalten, wenn eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist.
Wenn keine signifikanten Ereignisse für eine vordefinierte Zeitspanne detektiert werden, schaltet oder belässt 318 das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch das drahtlose Verfolgungsgerät 122 im Schlaf-Modus. Es ist unwahrscheinlich, dass das drahtlose Verfolgungsgerät 122 signifikante Änderungen erfährt, wenn vordefinierte Ereignisse nicht detektiert werden. Daher schaltet das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den Schlaf-Modus, um Strom zu sparen.
Nachdem das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus oder den Schlaf-Modus geschaltet oder dieser beibehalten wurde 314, 318, kehrt der Prozess zum Empfang 310 der Sensor-Signale oder Positionen zurück.
In einer Ausführungsform sind signifikantere Ereignisse in den Sensor-Signalen oder drastischere Änderungen der Positionen erforderlich, um das drahtlose Verfolgungsgerät 122 vom Schlaf-Modus zum aktiven Modus zu schalten, verglichen mit den Ereignissen, um das drahtlose Verfolgungsgerät 122 im aktiven Modus zu lassen. Die Empfindlichkeit der Sensoren (z. B. des Beschleunigungsmessers 250) ist im Schlaf-Modus abgesenkt, um zu verhindern, dass das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wegen geringfügiger Veränderungen in den Sensor-Signalen in den aktiven Modus geweckt wird.
Im Gegensatz dazu wird die Empfindlichkeit der Sensoren angehoben, wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 gegenwärtig im aktiven Modus ist. Die Tatsache, dass das drahtlose Verfolgungsgerät 122 gegenwärtig im aktiven Modus ist, zeigt an, dass das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wahrscheinlich andere signifikante Ereignisse erfährt. Durch die Anpassung der Empfindlichkeit gegenüber Sensor-Signalen und Ortsveränderungen, auf der Basis des Modus des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122, kann verhindert werden, dass das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wegen nicht-signifikanter Ereignisse aufgeweckt wird, während die Chance signifikante Ereignisse zu detektieren beibehalten wird.
Geofencing des drahtlosen Verfolgungsgeräts
Das drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann sich durch eine geographische Region bewegen, in der drahtlose Kommunikation nicht verfügbar ist oder wo der Empfang der drahtlosen Kommunikation schlecht ist. In einer Ausführungsform kann eine derartige geographische Region als geofence (geographische Begrenzung) eingeführt werden, innerhalb dessen das drahtlose Verfolgungsgerät 122 nicht versucht, mit der entfernt liegenden Überwachungsstation 128 zu kommunizieren. Dabei bezieht sich ein geofence auf eine geographische Region, die für den einen oder anderen Zweck künstlich definiert wurde. Durch die Vermeidung der Kommunikation im geographisch begrenzten Bereich kann der Stromverbrauch, der mit den Kommunikationsversuchen mit der entfernt liegenden Überwachungsstation 128 einhergeht, in einem Bereich mit schlechtem Empfang vermieden werden. Zusätzlich kann dieses Merkmal verwendet werden, um bestimmte regulatorische Erfordernisse in speziellen Bereichen zu erfüllen.
4 zeigt die Darstellung eines geofence 410, der mit der drahtlosen Kommunikation des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 verknüpft ist, wo drahtlose Kommunikation nicht verfügbar ist oder der Signal-Empfang schlecht ist. Innerhalb des geofence 410 versucht das drahtlose Verfolgungsgerät 122 nicht, mit der entfernt liegenden Überwachungsstation 128 zu kommunizieren. Daten, die für Ereignisse gesammelt werden, während das drahtlose Verfolgungsgerät 122 im geofence 410 verbleibt/sich aufhält, werden gespeichert und dann an die entfernt liegenden Überwachungsstation 128 übertragen, wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 den geofence 410 verlässt. In der 4 stellt die Region 420 einen Bereich dar, in dem die drahtlose Kommunikation des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 mit gutem Empfang verfügbar ist.
In dem Beispiel von 4 bewegt sich das drahtlose Verfolgungsgerät 122 vom Punkt X zum Punkt Z. Während das drahtlose Verfolgungsgerät 122 sich in der Region 420 befindet und von dem geofence 410 entfernt liegend ist (dargestellt durch die Gerade X-Y), schaltet das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus mit einer ersten Frequenz (d. h. Abtastrate). Wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 sich dem geofence 410 nähert (dargestellt durch die Gerade Y-Z), schaltet das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus mit einer zweiten Frequenz, die höher ist als die erste Frequenz (d. h. das drahtlose Verfolgungsgerät 122 wird häufiger in den aktiven Modus geschaltet). Beispielsweise kann das drahtlose Verfolgungsgerät 122 vom Schlaf-Modus alle 10 Minuten in den aktiven Modus schalten, wenn sich das drahtlose Verfolgungsgerät 122 vom Punkt X zum Punkt Y bewegt. Das selbe drahtlose Verfolgungsgerät 122 kann vom Schlaf-Modus alle 5 Minuten in den aktiven Modus schalten, wenn sich das drahtlose Verfolgungsgerät 122 vom Punkt Y zum Punkt Z bewegt.
In einer Ausführungsform schaltet das drahtlose Verfolgungsgerät 122 mit graduell ansteigender Frequenz in den aktiven Modus oder bleibt für längere Zeit im aktiven Modus, wenn das drahtlose Verfolgungsgerät 122 sich dem geofence 410 nähert.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Prozesses des Umschaltens zwischen dem aktiven Modus und dem Schlaf-Modus, wenn der geofence implementiert ist. Im ersten Schritt schaltet 508 das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus. Im aktiven Modus bestimmt 510 das Steuergerät 214 für das System mit niedrigem Stromverbrauch die Position, die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122. Auf der Basis von der Position, der Bewegungsrichtung und der Geschwindigkeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts 122 berechnet 514 das drahtlose Verfolgungsgerät 122 die geschätzte Zeit, wann das drahtlose Verfolgungsgerät 122 an der Region des geofence 410 ankommen wird.
Auf Basis der geschätzten Zeit der Ankunft an der Region des geofence 410 wird das Intervall bestimmt 518, mit dem in den aktiven Modus geschaltet wird. Nachdem alle Prozesse im aktuellen aktiven Modus beendet wurden oder nachdem eine voreingestellte Zeit, um in dem aktiven Modus zu bleiben, verstrichen ist, schaltet 522 das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den Schlaf-Modus.
Dann bestimmt 526 das drahtlose Verfolgungsgerät 122, ob es Zeit ist, in den aktiven Modus zu schalten, auf Basis des errechneten Intervalls. Wenn es Zeit ist, zum aktiven Modus zu schalten, verläuft der Prozess weiter, um das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den aktiven Modus zu schalten 508, und wiederholt die nachfolgenden Schritte. Wenn es noch nicht Zeit ist, zum aktiven Modus zu schalten, verbleibt das drahtlose Verfolgungsgerät 122 im Schlaf-Modus.
Durch Anpassen des Intervalls, mit dem das drahtlose Verfolgungsgerät 122 in den Schlaf-Modus geschaltet wird, auf der Basis der geschätzten Zeit der Ankunft an einem Bereich mit schlechtem drahtlosem Signal-Empfang kann das drahtlose Verfolgungsgerät 122 fortfahren, die entfernt liegende Überwachungsstation 128 mit drahtlosen Nachrichten zu aktualisieren, ohne exzessiven Stromverbrauch.

Claims

Ein drahtloses Verfolgungsgerät, aufweisend: ein Ortbestimmungsgerät, das konfiguriert ist, um eine geographische Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts zu bestimmen; wenigstens einen Sensor, der konfiguriert ist, um ein Sensor-Signal zu erzeugen, das einen Zustand oder eine Eigenschaft darstellt, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist; wenigstens ein Steuergerät, das mit dem Ortbestimmungsgerät und dem wenigstens einen Sensor gekoppelt ist, wobei das wenigstens eine Steuergerät konfiguriert ist, um: eine Nachricht zu erzeugen, welche die geographische Position, den Zustand oder die Eigenschaft, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist, anzeigt; das drahtlose Verfolgungsgerät in einen ersten Modus zu versetzen; und das drahtlose Verfolgungsgerät in einen zweiten Modus zu schalten, der mehr Strom verbraucht als der erste Modus als Antwort auf ein ein vordefiniertes Ereignis darstellendes Sensor-Signal; und ein Kommunikationsmodul, das konfiguriert ist, um die Nachricht über ein drahtloses Netzwerk zu senden.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Steuergerät ein erstes Steuergerät und ein zweites Steuergerät, das während des Betriebs mehr Strom verbraucht als das erste Steuergerät, aufweist.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei das erste Steuergerät konfiguriert ist, um Sensor-Signale von einer Mehrzahl von Sensoren zu empfangen, und wobei das zweite Steuergerät konfiguriert ist, um das Ortbestimmungsgerät und das Kommunikationsmodul zu betreiben.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 3, wobei das erste Steuergerät konfiguriert ist, um das zweite Steuergerät, das Ortbestimmungsgerät und das Kommunikationsmodul im ersten Modus auszuschalten.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 1, das weiterhin eine beschränkte Stromquelle, um das Ortbestimmungsgerät, das wenigstens eine Steuergerät und das Kommunikationsmodul mit Strom zu versorgen, aufweist.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Ortbestimmungsgerät ein Global Positioning System (GPS) Modul aufweist.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 6, wobei das Ortbestimmungsgerät Ephemeriden-Daten von einem entfernt liegenden Server über das drahtlose Kommunikationsmodul empfängt.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Steuergerät weiterhin konfiguriert ist, um: eine geschätzte Ankunftszeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts an einer geographischen Region, an der die Nachricht nicht über das drahtloses Netzwerk gesendet werden soll, zu berechnen; ein Intervall zu bestimmen, um das drahtlose Verfolgungsgerät vom ersten Modus in den zweiten Modus umzuschalten; und zu bestimmen, ob in den zweiten Modus geschaltet werden soll, auf der Basis des bestimmten Intervalls.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 8, wobei das Intervall verkürzt wird, wenn sich das drahtlose Verfolgungsgerät der geographischen Region nähert.
Das drahtlose Verfolgungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Steuergerät konfiguriert ist, um: das drahtlose Verfolgungsgerät im zweiten Modus zu halten als Antwort auf das Empfangen des Sensor-Signals mit einer Änderung, die eine erste Schwelle überschreitet; und das drahtlose Verfolgungsgerät vom ersten Modus zum zweiten Modus umzuschalten als Antwort auf das Empfangen des Sensor-Signals mit einer Änderung, die eine zweite Schwelle, die höher ist als die erste Schwelle, überschreitet.
Das drahtlose Verfolgungsgerät von Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Sensor einen Beschleunigungsmesser aufweist.
Ein Verfahren, um ein drahtloses Verfolgungsgerät zu betreiben, aufweisend: versetzen des drahtlosen Verfolgungsgeräts in einen ersten Modus; erzeugen eines Sensor-Signals, das eine Zustand oder Eigenschaft darstellt, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist; schalten des drahtlosen Verfolgungsgeräts in einen zweiten Modus, der mehr Strom verbraucht als der erste Modus als Antwort auf ein ein vordefiniertes Ereignis darstellendes Sensor-Signal; bestimmen einer geographischen Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts; erzeugen einer Nachricht, welche die geographische Position, den Zustand oder die Eigenschaft, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist, anzeigt; und senden der Nachricht über ein drahtloses Netzwerk.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, aufweisend das Ausschalten eines von zwei Steuergeräten, eines Ortbestimmungsgeräts des drahtlosen Verfolgungsgeräts und eines Kommunikationsmoduls, um die Nachricht in einem ersten Modus zu senden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Position durch ein Global Positioning System (GPS) bestimmt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, weiterhin aufweisend das Empfangen von Ephemeriden-Daten von einem entfernt liegenden Server über das drahtlose Kommunikationsmodul.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, weiterhin aufweisend: berechnen einer geschätzten Ankunftszeit des drahtlosen Verfolgungsgeräts an einer geographischen Region, an der die Nachricht nicht über das drahtloses Netzwerk gesendet werden soll; bestimmen eines Intervalls, um das drahtlose Verfolgungsgerät vom ersten Modus in den zweiten Modus umzuschalten; und bestimmen, ob in den zweiten Modus geschaltet werden soll, auf der Basis des bestimmten Intervalls.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Intervall verkürzt wird, wenn sich das drahtlose Verfolgungsgerät der geographischen Region nähert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 12, weiterhin aufweisend: halten des drahtlosen Verfolgungsgeräts im zweiten Modus als Antwort auf das Empfangen des Sensor-Signals mit einer Änderung, die eine erste Schwelle überschreitet; und umschalten des drahtlosen Verfolgungsgeräts vom ersten Modus zum zweiten Modus als Antwort auf das Empfangen des Sensor-Signals mit einer Änderung, die eine zweite Schwelle, die höher ist als die erste Schwelle, überschreitet.
Das Verfahren von Anspruch 12, wobei das Sensor-Signal von einem Beschleunigungsmesser erzeugt wird.
Ein computer-lesbares Speichermedium, das strukturiert ist, um Befehle zu speichern, die von einem Prozessor in einem drahtlosen Verfolgungsgerät ausführbar sind, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: das drahtlose Verfolgungsgerät in einen ersten Modus zu versetzen; ein Sensor-Signal zu erzeugen, das einen Zustand oder eine Eigenschaft darstellt, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist; das drahtlose Verfolgungsgerät in einen zweiten Modus zu schalten, der mehr Strom verbraucht als der erste Modus als Antwort auf ein ein vordefiniertes Ereignis darstellendes Sensor-Signal; eine geographische Position des drahtlosen Verfolgungsgeräts zu bestimmen; eine Nachricht zu erzeugen, welche die geographische Position, den Zustand oder die Eigenschaft, die mit dem drahtlosen Verfolgungsgerät verknüpft ist, anzeigt; und die Nachricht über ein drahtloses Netzwerk zu senden.