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Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf die Energiespeisung von tragbaren und ähnlichen
Radioempfängern
und dergl. und insbesondere auf die Energieerhaltung für solche
Empfänger
mit Perioden der Ruhe und der Aktivität, z.B. für die Überwachung von Signalen, die
für bestimmte
Empfänger
gedacht sind, die von Sendern übertragen
werden, welche Bereiche abdecken, in denen der Empfänger angeordnet
ist oder in sonstiger Weise eingeführt werden kann.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Problem der Energiespeisung solcher tragbarer oder ähnlicher
Empfänger,
wie z.B. austauschbarer Energiequellen, wie Batterien oder dergl.,
hat in jüngerer
Zeit erhebliche Bedeutung erlangt, insbesondere in Verbindung mit
schnurlosen Telefonen, Personenrufanlagen und dergl. Hierzu sind
eine große
Anzahl von Patenten erteilt worden, die sich mit der Erhaltung der
Energie oder Batterie befassen, um einen lang andauernden funktionierenden
Betrieb des Empfängers
zu gewährleisten.
Derartige Vorschläge
auf dem Gebiet der schnurlosen Telefone und mobilen Kommunikationssysteme
sind beispielsweise Gegenstand der folgenden US-Patente: 4 860 005,
4 961 073, 4 987 317, 5 023 932, 5 031 231, 5 054 052, 5 089 813,
5 095 308, 5 128 938, 5 140 698, 5 150 364, 5 175 870, 5 230 084,
5 237 603, 5 293 639, 5 301 225, 5 376 975, 5 384 564, 5 392 287,
5 392 457, 5 392 462, 5 404 578, 5 406 613, 5 428 638, 5 440 229,
5 440 650, 5 448 756, 5 465 392, 5 465 394, 5 471 655, 5 475 374,
5 483 672, 5 487 181, 5 507 039, 5 507 040, 5 517 679, 5 519 762,
5 530 911, 5 541 976, 5 541 929, 5 542 116, 5 542 1 17, 5 561 693,
5 568 513, 5 570 025, 5 590 396, 5 594 951, 5 606 313, 5 606 728,
5 606 739, 5 613 235, 5 627 833, 5 628 054, 5 640 441.
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Typische
Vorschläge,
die für
solche Probleme in Radioinformations-Übertragungseinrichtungen geeignet
sind, sind beispielsweise Gegenstand der folgenden US-Patente: 4 652 875,
4 691 382, 4 745 408, 4 755 816, 4 779 091, 4 940 975, 5 001 471,
5 025 251, 5 150 954, 5 193 211, 5 274 843, 5 420 576, 5 459 457,
5 508 688, 5 556 081, 5 625 884, 5 649 314. Andere Kommunikationseinrichtungen
und allgemeinere Energieeinspar- oder Steuerschaltungen ergeben
sich aus den folgenden US-Patenten: 4 821 309, 4 893 094, 4 903
335, 4 905 271, 4 977 611, 4 996 526, 5 027 428, 5 101 510, 5 103
192, 5 109 530, 5 111 201, 5 204 986, 5 222 245, 5 421 691, 5 251 325,
5 265 270, 5 278 521, 5 299 117, 5 327 1 72, 5 357 245, 5 359 594,
5 361 397, 5 389 930, 5 422 681, 5 423 057, 5 423 077, 5 430 441,
5 438 696, 5 438 701, 5 440 556, 5 463 382, 5 465 400, 5 513 385,
5 524 021, 5 525 992, 5 533 058, 5 592 171, und internationale Patentanmeldung
WO 97/12475, die sich auf Kommunikationseinrichtungen beziehen und
insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reduzieren
des Energieverbrauchs und zum Erhöhen der Frequenz-Effizienz
von mobilen Kommunikationseinrichtungen, wie sie bei zellularen
Kommunikationsnetzwerken verwendet werden. Die Zusammenfassung dieser
Veröffentlichungen
ist von besonderer Bedeutung.
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Wie
nachstehend näher
ausgeführt
wird, betrifft vorliegende Erfindung vorzugsweise einen Sender/Empfänger-Bereich,
der sehr stark verschieden ist von zellularen Systemen und Informationsübertragungseinrichtungen
zwischen Speichern und sich mit Wiederauffindsystemen von Fahrzeugen
befassen, wie sie beispielsweise in den US-Patenten 4 818 998 und
4 908 629 beschrieben sind und wie sie derzeit unter der Markenbezeichnung „LoJack" in Betrieb sind
(in der Broschüre
der Anmelderin aus 1989 erläutert
unter „LoJack
Stolen Vehicle Police recovery Network"), wobei ein auf einem Fahrzeug mitgeführter Transponder-Empfänger nur
ein Aktivierungssignal aus einem Sender oder aus Sendern in dem
Bereich, der für
diesen Empfänger
bestimmt ist, empfangen kann, wenn das Fahrzeug als vermisst gemeldet
worden ist, und der oder die Sender so ausgelegt sind, dass sie
ein solches Aktivierungssignal übertragen.
Bei den derzeitigen Fahrzeug-Auffind-Systemen dieser Art wird der
Fahrzeugempfänger
kontinuierlich mit Energie, z.B. aus der Fahrzeugbatterie gespeist. Der
Empfänger
muss dabei kleine, eingebaute, sich verbrauchende Batterien begrenzter
Lebensdauer aufweisen; Energie aus diesen Batterien muss deshalb
konserviert und sparsam eingesetzt und nur verbraucht werden, um
einen normalerweise ruhenden Empfänger zu aktivieren, um eine
mögliche
Aktivierungs-Übertragung,
die speziell dafür
vorgesehen ist, zu erzielen, und darf nur aktiviert bleiben (mit
einem Ansprechen des Transponders, wenn geeignet), wenn das Fahrzeug-Aktivierungssignal „Gestohlen" oder „Fehlen" übertragen wird, und ansonsten
in den Ruhezustand zurückkehren.
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Es
ist deshalb ein sehr schwieriges Unterfangen, das sehr unterschiedliche
Probleme einschließt, die
der Energieerhaltung unterliegen, verglichen mit dem Bereich der
vorerwähnten
zellularen Telefon- oder Personenruf-Bereichen, bei denen für den letzteren
Fall Energie erhaltende Techniken vorgeschlagen werden, einschließlich denen
die in den vorerwähnten
Gruppen von Patenten zu Zwecken vorliegender Erfindung als nicht
anwendbar und nicht ausreichend beschrieben dargestellt worden sind.
Die unterschiedlichen Anforderungen an solche Fahrzeug-Auffind-Systeme
sind im Unterschied zu den synchronisierten Personenruf-Übertragern,
die die gleiche Nachricht zur gleichen Zeit senden, oder die Zweiweg-Zellensystem-Steuerung
von Handys in der Benutzung einer Serie von Übertragern über einen geographischen Bereich,
z.B. acht Übertragern
pro Steuerungs-Zentrum gelegen, wobei jedes (wenn ein Fahrzeug als
gestohlen gemeldet wird) sequentiell in einem anderen Zeitkanal übertragen
wird, wobei die Zeitkanäle
exakt in der Zeit entweder von einer Zeitnorm, die von WWW (dem
nationalen Normenbüro
in Boulder, Colorado, USA) oder von der Zeitnorm von globalen Positionssatelliten
(GPS) empfangen werden.
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Da
Personenruf-Empfänger
häufig
vom Benutzer am Körper
getragen werden, sind kleine Dimensionen und geringes Gewicht entscheidende
Anforderungen, was wiederum eine möglichst kleine Batteriegröße und eine
längere
Batterielebensdauer ausschlaggebend macht. Das Personenrufsystem arbeitet
hauptsächlich
im Einwegbetrieb, obgleich einige Zweiweg-Systeme auf dem Markt
sind, und unterscheiden sich von dem Fahrzeug-Auffind-System nach
der Erfindung in zwei entscheidenden Funktionen. Erstens ist in
einem Personenruf-Netzwerk, das aus vielen Übertragern besteht, ein nahtlos
vorhandenes Netzwerk von Übertragern
im Erfassungsbereich erforderlich, und die Übertrager werden so synchronisiert,
dass alle Übertrager
die gleiche Nachricht gleichzeitig übertragen. Das Übertragungssystem
braucht nicht zu wissen, wo der Empfänger sich befindet, solange
der Personenruf-Empfänger
sich irgendwo im Erfassungsbereich befindet, damit er die Nachricht
empfängt.
Dies eröffent
bestimmte entscheidende energiesparende Möglichkeiten und Vorteile für den Personenruf.
Sie können
die Zeit einstellen, sie können
auch bewirken, dass der Empfänger sich
selbst abschaltet und zu einer bestimmten Zeit wieder zurückkommt
und sie können
ferner die Zeit einstellen, so dass der Empfänger genau weiß, wann seine
Nachricht gesendet werden soll. Der Empfänger braucht nicht zu wissen,
wo er sich befindet, um zu wissen, wann er bereit sein muss zu hören.
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Bei
dem Fahrzeug-Auffind-System andererseits wird die gleiche Nachricht
nicht zur gleichen Zeit über
die Übertragungsnetzwerk-Geometrie
gesendet. Da die primäre
Betriebsweise in einem Fahrzeug erfolgt, ist davon auszugehen, dass
das Fahrzeug sich von einer Stelle zu einer anderen bewegt. Wie vorstehend
ausgeführt,
werden die Fahrzeug-Auffind-Sender in einem sequentiellen System
betrieben und im Unterschied zu einem synchronisierten Personenruf-System
hat der Empfänger
keine Möglichkeit,
festzustellen wo er ist, wenn er auf ein Signal hört und eine
neuartige algorithmische Unterstützung fordert,
die Personenruf-Empfängern
und ihrem Betrieb völlig
fremd ist. Ein weiterer Vorteil, den Personenruf-Empfänger gegenüber Fahrzeug-Auffind-Systemen
haben, besteht darin, dass sehr viel mehr synchronisierte Sender
vorhanden sind, so dass die Personenruf-Signale um ein Vielfaches
häufiger
sind als die Signale, die aus der Signalumgebung der Fahrzeug-Auffind-Systeme
stammen.
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Mobile
Telefone (Handys) gehen manchmal in unterschiedlicher Weise in bezug
auf Energieeinspeisungssysteme vor, die sich von Bereich zu Bereich
bewegen, haben jedoch die Fähigkeit,
mit der mobilen Station zu kommunizieren, die die Parameter kennt
und die dem Handy melden können,
dass sie aufnahmebereit sein sollen. Da das mobile System das Handy
steuert und von Handy zu Handy weitergibt, kann es die entsprechenden
Parameter weitergeben, um zu bestimmen, wann es bereit sein soll.
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Das
Fahrzeug-Auffind-System nach vorliegender Erfindung weist, wie oben
bereits ausgeführt, kein
Zweiwege-System auf und hat keine Möglichkeit, in das Netzwerk
einzudringen und die benötigte Information
abzufragen. Die Probleme der Erhaltung der Energie der Empfängerbatterie
sind somit wesentlich schwieriger zu handhaben, weil der Empfänger nicht
weiß,
wo er zu einem gegebenen Zeitpunkt ist, und er nicht sicher sein
kann, wann er genau ansprechbar sein muss. Wenn er außer Phase
oder Synchronisation kommt, hat er ferner nicht die Möglichkeit
der mobilen Telefon-Systeme,
eine Nachricht zurück
in den Steuerungsbereich zu senden und die Information anzufordern,
was weiter geschehen soll.
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Der
Fahrzeugempfänger
kann, wenn das Fahrzeug gestohlen ist, sich an einer beliebigen
Stelle befinden; im Normalfall solcher Ereignisse bewegt sich das
Fahrzeug von einer Stelle zu einer anderen Stelle. Während dies
kein Problem darstellt, falls der Empfänger die ganze Zeit eingeschaltet
ist, verbraucht ein solcher Betrieb jedoch laufend Batterieenergie
und kann nicht das Problem der Erhaltung der Energie lösen, das
vorliegender Erfindung zugrunde liegt, nämlich grundsätzlich den
Empfänger
abzuschalten, wenn kein übertragenes
Signal für
ihn vorliegt, und dies bei einer minimalen Anschaltung oder Aktivierung
zur Überwachung
für ein
solches Signal. Wenn der Empfänger
tatsächlich
abgeschaltet ist, muss er auch wissen, zu welchem Zeitpunkt er zurückkehren
muss, um nach einem nächsten
Nachrichtensignal Ausschau zu halten, das für ihn bestimmt ist. Wenn er
sich von einem geographischen Bereich zu einem anderen geographischen
Bereich bewegt hat, hat der Zeitpunkt, zu dem der Empfänger sich
selbst aktivieren muss, sich nunmehr geändert, und all dies ohne Kenntnis
darüber,
was der neue Zeitpunkt oder die Stelle des Empfängers ist.
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Mit
vorliegender Erfindung werden diese Probleme in besonderer Weise
gelöst
und es wird eine Technik vorgeschlagen, mit der erstens bekannt wird,
wann der Empfänger
aktiviert bzw. aufgeweckt werden soll, damit er nicht unnötigerweise
Energie verbraucht, während
er darauf horcht, wann keine Informationen übertragen werden und zweitens,
wenn der Empfänger
aufgewacht und aktiviert ist, er Energie in höchst intellegenter Weise verbraucht,
indem auf rasche Weise bestimmt wird, ob die Signalnachrichtigen
nicht für
diesen Empfänger
bestimmt sind und dann entsprechend abschaltet, damit nicht weitere
Energie für
das Decodieren von Nachrichten verbraucht wird, die nicht für den Empfängr bestimmt sind.
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AUFGABEN DER
ERFINDUNG
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Entscheidende
Aufgabe ist somit, ein neues und verbessertes Verfahren und eine
neue und verbesserte Einrichtung für die Erhaltung bzw. Konservierung
der Energie von Batterien und ähnlichen Speisequellen
in tragbaren und ähnlichen
Funkempfängern
und dergl. vorzuschlagen, die insbesondere für die eindeutigen Probleme
von Fahrzeug-Auffind-Systemen geeignet sind, die bei mobilen Telefon-
oder Personenruf- und
verwandten Systemen, wie sie vorstehend beschrieben sind, vorhanden sind.
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Weiter
ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung mit einer neuartigen
Technik zur Steuerung der Einsparung von sich verbrauchender Batterie-Energie
anzugeben, um die Aktivierungzeiten zum Feststellen von Übertragungen
auf einem Minimum zu halten, die Energie bei der Aktivierung auf
intellegente Weise zu nutzen, um festzustellen, ob eine Übertragung
tasächlich
für diesen
Empfänger
bestimmt ist, und um verbrauchte Energie zu kompensieren, damit Überwachungs-Zeitintervalle übersprungen
werden und feststehende Schlafperioden festgelegt werden können, die
berechnet werden, um das Vorhandensein von entsprechender Energie
für den
einwandfreien Empfang von beabsichtigten Übertragungen sicher zu stellen,
nachdem ein Fahrzeug gestohlen worden ist. Weitere Aufgabe der Erfindung
ist, eine neuartige Technik zum Erhalten der Batterie oder einer ähnlichen
Energiequelle in Empfängern
und elektronischen Einrichtungen allgemein zu erzielen.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anschließenden Patentansprüchen.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Zusammenfassend
ist ein Verfahren zum Nutzen und Konservieren einer Energiequelle
bei einem Funkempfänger,
der nur gelegentliche, an den Empfänger adressierte Funk-Übertragungen aufnimmt, die
während
vorbestimmter Gesamtübertragungs-Zeitablaufpläne auftreten,
bei dem aufeinanderfolgende kurze Zeitperioden möglicher energiegleicher Nutzung
durch den Empfänger
zugeordnet werden, die insgesamt eine Energiebudget-Kapazität der beabsichtigten
Lebensdauer der Energiequelle des Empfängers beträgt, der Empfänger kurzzeitig aktiviert
wird, indem ihm Energie während
lediglich einer solchen Kurzzeitperiode zugeführt wird, die für den Empfänger ausreicht,
um das mögliche
Vorhandensein einer Funk-Übertragung
festzulegen, die eine Adresse für
diesen Empfänger
enthält,
anschließend
der Empfänger
durch die Beendigung des Zuführens
von Energie bei Fehlen eines Empfanges solcher adressierter Übertragung
deaktiviert wird, und Überspringen
nachfolgender Zeitperioden einer möglichen Aktivierung entsprechend
mindestens der Zeitperiode, die bei einer solchen Bestimmung verwendet
wird, wenn keine solche Übertragung
als vorhanden festgestellt wird, um eine Gesamt-Übereinstimmung mit dem Energiebudget
sicher zu stellen, jedoch dieses Überspringen so eingestellt
wird, dass die Aktivierung des Empfängers zu einem bestimmten Zeitpunkt
innerhalb der vorbestimmten Übertragungsabläufe gesichert
wird, wodurch der Empfänger
in die Lage versetzt wird, nach an ihn adressierten Übertragungen
nur zu den richtigen Zeiten und nur über kurze Zeitperioden Ausschau
zu halten, während
er in der übrigen
Zeit in einem energiesparenden, deaktivierten Betrieb arbeitet,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Fehlen des Empfangs einer Übertragung,
die für
diesen Empfänger
bestimmt ist, ein Fenster für
den Empfänger
zum Suchen nach Übertragungen
erweitert wird.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es
zeigt:
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1 ein
Zeitsteuerdiagramm für
die Senderfolgesteuerung eines Fahrzeug-Auffind-Sendersystems der vorbeschriebenen Art,
speziell für
das Implementieren des „LowJack"-Systems;
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2 ein
Diagramm des bevorzugten Datenrahmens in jeder übertragenen Nachricht für die Zwecke
vorliegender Erfindung;
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3 ein
Diagramm, das den Zeitablauf der Aktivierungs- (Aufweck-) und Abschalt-Steuerung des Empfängers durch
seinen Mikroprozessor zeigt;
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4 die
Kanalsignalabfühl-
und Decodier-Architektur nach der Erfindung,
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5 die
Daten-Kurvenform (unter der Annahme des Empfangs von Daten) zum
Mikroprozessor während
einer Präambel
der aufgenommenen Nachricht;
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6 ein
Such-Muster für
einen der acht Fahrzeug-Auffind-Sender in dem obigen System;
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7 ein
Diagramm, das einen Synchronisierzyklus zeigt, der an eine dreistündige Ruhezeit des
Empfängers
nach der Erfindung anschließt,
wobei die Kanalabfühlung
nach 4 angewendet wird, und
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8 ein
Diagramm, das das Überspringen von
Zeitkanälen
nach dem Empfangen eines Nachrichten-Signalburst zeigt, um wieder
zu einer Energieverbrauchs-Einsparzuordnung
zurück
zu kehren.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
DER ERFINDUNG
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Vor
der Beschreibung der Details der bevorzugten Ausführungsform
der Technik und der Einrichtung nach der Erfindung soll der Übertragungs-Bereich
des dargestellten Fahrzeug-Auffind-Systems wie auch die Gesamtbeschreibung
der Einrichtung nach der Erfindung erläutert werden, wobei die Einrichtung
so ausgelegt sein soll, dass sie beispielsweise eine mehrjährige Zeitperiode,
z.B. drei bis fünf Jahre
oder darüber
betrieben werden kann, bevor eine Auswechslung erforderlich wird.
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Wie
bereits weiter oben beschrieben, war bei bekannten und derzeit im
Einsatz befindlichen Fahrzeug-Wiederauffind-Systemen dieser Art
der Empfänger
des versteckten Fahrzeug-Transponders kontinuierlich angeschaltet,
der nach einem übertragenen
Signal mit seinem Aktivierungs-Identifizierungscode oder ID Ausschau
hält. Diese
Methode hat sich als sehr effektiv bewährt, sie verbraucht jedoch
eine erhebliche Energiemenge über
einen bestimmten Zeitraum von z.B. drei Jahren. Für ein geparktes
oder untergestelltes Fahrzeug kann eine derartige Einrichtung nicht
durch eine Fahrzeugbatterie über
mehr als einige Monate betrieben werden, bevor die Fahrzeugbatterie
erschöpft
wäre.
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Bei
dem System „LoJack" werden beispielsweise
acht sequentiell in Zeitkanälen
betriebene Sender verwendet, die so ausgelegt sind, dass sie mindestens
einmal pro sechzehn Minuten übertragen.
Nach der bevorzugten Technik vorliegender Erfindung wird jeder Fahrzeugempfänger durch
Energiespeisung in Intervallen von acht Sekunden aktiviert (aufgeweckt),
letztlich in den Ruhezustand oder in den Schlafzustand versetzt
und dadurch wird drei Stunden lang Energie eingespart für den Fall,
dass keine Übertragung
innerhalb von vier, jeweils sechzehn Minuten dauernden Intervallen
erfolgt (d.h. innerhalb etwa einer Stunde) – eine Zeitspanne, die ausreicht,
um den Empfang mindestens einer Übertragung
zu garantieren, wenn das Fahrzeug sich innerhalb des Überwachungsbereiches
befindet.
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Wie
weiter oben beschrieben, bestehen zwei Forderungen. Eine ist, dass
man weiß,
wann der Empfänger
aufwachen soll, damit er nicht verfügbare Energie nutzt, um zu
hören,
wenn keine Informationen übertragen
werden. Die andere Forderung besteht darin, dass beim Aufwachen
die Energie in intellegenter Weise verwendet wird und bestimmt wird, dass
eine aufgenommene Übertragung
nicht eine Nachricht ist, die für
diesen Empfänger
bestimmt ist, und damit eine Abschaltung möglich ist, ohne dass Energie
zum Decodieren von Nachrichten verbraucht wird, die nicht für diesen
Empfänger
bestimmt sind.
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Wenn
während
des acht Sekunden dauernden Aufwachens kein übertragenes Signal während eines
sechzehn Minunten dauernden Intervalsl empfangen wird, und wenn
das System garantiert, dass die Sender mindestens einmal pro sechzehn
Minuten tatsächlich übertragen,
schaltet der Empfänger
einige, z.B. drei Stunden lang ab, was eine ausreichende Zeitspanne
bedeutet, um zu einem Betrieb der Energieeinsparung zurück zu kehren,
damit die Betriebsfähigkeit über die
für die
Batterie beabsichtigte mehrjährige
Lebensdauer (z.B. drei Jahre) gewährleistet ist, ohne dass sie
ausfällt.
Für diese
Darstellung gilt sechzehn Minunten auf und drei Stunden zu.
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Wenn
andererseits der Empfänger
aufwacht und eine Übertragung
aufnimmt, muss er unmittelbar analysieren, ob die Übertragung
es wert ist, beachtet zu werden, d.h. wirklich für den Empfänger ID bestimmt ist.
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Hierzu
gibt es jedoch nur zwei Möglichkeiten. Entweder
die Übertragung
ist für
diese bestimmte Empfängereinheit
bestimmt oder aber nicht. Ist sie dafür bestimmt, wird das Signal
decodiert und der Transponder antwortet, um der Polizei die Suche nach
dem Fahrzeug zu ermöglichen – ein Prozess, bei
dem die Energieeinsparung keine Rolle spielt. Wenn nicht, horcht
der Empfänger
grundsätzlich
alle acht Sekunden, da wie vorher ausgeführt, ein bestimmter Empfänger (falls
in diesem Bereich ein solcher überhaupt
vorhanden ist) alle acht Sekunden die Gelegenheit zur Übertragung
hat.
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Sollte
der Empfänger
ein Signal empfangen, muss er rasch bestimmen, ob dieses für diesen
Empfänger
bestimmt war – andernfalls
muss er zur Einsparung von Energie den Horchbetrieb beenden und ausschalten.
Um von diesem Prozess aus auf eine Energie-Einsparung zurückkommen können, können, wie weiter unten erläutert wird,
Mehrfach-Sprünge
von acht Sekunden Dauer vorgesehen werden, abhängig davon wie viele Nachrichten überprüft worden
sind. Selbst wenn die Übertragung
für diesen Empfänger nicht
beabsichtigt war, kann er dazu verwendet werden, das Zeitfenster
rückzusetzen,
wie weiter unten erläutert
wird.
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Bei
der Durchsuche des acht Sekunden dauernden Kanals jedoch gibt es
Fehler, die es erforderlich machen, dass ein Fenster um die acht
Sekunden beanspruchende Stelle freigehalten wird, um solche Fehler
aufzunehmen. Das Fenster wächst
aufgrund der Ungenauigkeit des Taktes und je länger ein Empfänger, ohne
eine Nachricht zu empfangen, betrieben wird, desto größer muss
das Fenster sein, weil der Taktgeber schnell oder langsam ist.
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Die
wahrscheinlichsten Szenarien dafür, dass
kein Signal innerhalb einer Stunde empfangen wird sind entweder,
dass das Fahrzeug sich aus dem Bereich entfernt hat, in dem das
System arbeitet (in Ferien oder auf einer Reise), oder aber das
Fahrzeug befindet sich in einer Tiefgarage, was in einem Stadtzentrum
auftreten kann und wobei es wahrscheinlich ist, dass das Fahrzeug
dort während
einer längeren Zeitperiode
verbleibt, z.B. den gesamten Tag. Es wäre natürlich nicht erwünscht, bei
diesen Situationen einen wesentlichen Teil der Energie einer Batterie
zu verbrauchen.
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Nachdem
das System sich beispielsweise drei Stunden lang zur Ruhe begeben
hat, wird es aktiviert und wiederholt den gleichen vorbeschriebenen Vorgang.
Wenn der Empfänger
von selbst aufwacht, arbeitet er jedoch nicht synchron, so dass
ein Anfangsprozess durchgeführt
werden muss, um ausfindig zu machen, wo die Übertragung steht.
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Wie
vorstehend erläutert,
wacht der Empfänger
periodisch alle sechzehn Minuten auf, und hält häufig genug Ausschau, damit
er, wenn eine Übertragung
eintritt, eine solche Übertragung
empfangen kann. Er ist nicht notwendigerweise in der Lage, diese Übertragung
zu decodieren, jedoch nimmt er sie auf. Wenn er eine Übertragung
empfängt,
setzt er gemäß der Erfindung
ein Zeitfenster und hält
nach jeweils 64 Sekunden im Anschluss an eine Übertragung nach der gleichen Übertragung
Ausschau.
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Empfängt er eine
solche Übertragung,
ist er bereit, sich in einen Synchronisierbetrieb einzuschalten,
der weiter unten erläutert
wird. Die minimale Dauer für
eine Nachricht wird auf z.B. 100 Millisekunden eingestellt, so dass
der Empfänger
jeweils nach 80 Millisekunden aufwacht. Wenn eine übertragene Nachricht
irgendeiner Art vorhanden ist, wird dabei eine Aufwachzeit erfasst.
Wenn der Empfänger
eine Nachricht aus dem Zeitkanal Eins des Übertragers „ausmacht", kann er evt. den Zeitkanal Zwei oder Drei überspringen,
und zwar so viele wie erforderlich ist, jedoch nicht mehr als Acht gleichzeitig
und nicht so viele, dass er nicht auf den nächsten Zeitkanal Eins schauen
kann, um innerhalb des Energie-Budgets zu bleiben.
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Wenn
Nachrichten übersprungen
werden, räumt
das System dem Zeitkanal Priorität
ein, in dem es die letzte Nachricht empfangen hat, wobei die Anordnung
nach der Erfindung in diesem Beispiel ein Maximum von elf Nachrichten
ermöglicht.
Wenn der Empfänger
nur elf Nachrichten sieht, die dort vermutet werden, würde er nie
mehr als sechs Zeitkanäle überspringen,
d.h. Zeitkanäle
von anderen Übertragern
(z.B. Übertrager
2–7).
Grundsätzlich überspringt der
Empfänger
einen Zeitkanal der anderen Übertrager
für jeweils
zwei Nachrichten. Wenn das Fahrzeug sich in einen neuen Bereich
hineinbewegt, schaut der Empfänger
weiter alle acht Sekunden. Die Chancen liegen darin, dass eine gewisse
Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Empfänger, weil er immer noch nach
Scheiben der Zeitkanäle
Ausschau hält,
eigentlich die Nachricht in einem der anderen Zeitkanäle, z.B.
einem der acht Sekunden, aufnimmt, weil er alle 64 Sekunden zu sich
selbst zurückkommt.
Wenn er die Nachrichten einer dieser anderen acht Sekunden langen
Kanäle
aufnimmt, arbeitet er kontinuierlich. Ist dies nicht der Fall und
der neue Übertrager
ist einer dieser Zeitkanäle,
die übersprungen
worden sind, damit man innerhalb des Energie-Budgets bleibt, wird seine
Nachricht das nächste
Mal aufgenommen, da der Empfänger
nur so viele Zeitkanäle überspringt und
dann mit dem Springen innehält,
um wiederum alle acht Sekunden Ausschau zu halten. Die Abdeckung
des Bereiches durch den Übertrager
soll keine Spalte ermöglichen;
da die Zeitsynchronisierung aller Zeitkanäle fest ist und durch den gleichen
Taktgeber eingestellt wird, ist der Empfänger auf dem Zeitkanal Eins
in Synchronismus und er bleibt synchron auf dem Zeitkanal Zwei usw..
Wenn das Fahrzeug sich nicht aus dem Bereich für einen beliebigen Übertrager
während
einer bestimmten Zeitperiode herausbewegt, die groß genug
ist, damit die Synchronisation verloren geht, stellt dies kein Problem
dar. Zeitkanal Eins und Zeitkanal Zwei sind nur acht Sekunden auseinander,
und ergeben ein verhältnismäßig kontinuierlich
arbeitendes System. In dem Fall, in dem sich das Fahrzeug im Bereich
von Mehrfach-Übertragern befindet,
hört der
Empfänger
alle Sender, was Informationen ergibt, die redundant sind, aber
dies stellt keinen Unterschied gegenüber dem Fall, dass laufende
Fahrzeug-Wiederauffind-Operationen durchgeführt werden, bei denen der Empfänger die
ganze Zeit horcht.
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1 zeigt
das Übertragungsschema,
das in 64 zweite Intervalle unterteilt ist, wobei jeder Sender der
dargestellten acht Sender in dem Bereich alle 64 Sekunden sendet,
und jeder der anderen Sender sequentiell in Zeitversetzungen von
acht Sekunden an den Vorausgehenden überträgt, wie vorbeschrieben. Der
gesamte Zyklus beginnt zu einer bestimmten Tageszeit, die wie vorstehend
angegeben, durch das National Bureau of Standards WWV Funksignal
oder durch das GPS zu absoluten Tageszeiten bestimmt ist – alle Sender
arbeiten mit dem gleichen Taktgeber. Da die einzelnen Sender keine
Kommunikation miteinander haben, muss der Zeit-Standard im Gegensatz
zu einem relativen Zeit-Standard absolut sein. A, B und C stellen
aufeinanderfolgende Sender dar, die geographisch positioniert sind,
wobei die Übertragungs-Gelegenheiten
acht Sekunden voneinander entfernt sind. Sender B startet acht Sekunden
nach A und Sender C startet acht Sekunden nach B, wenn sie eine Übertragung
durchzuführen
haben. Die halbe Sekunde, die in 1 angedeutet
ist, zeigt, dass der aktuelle Sender eine halbe Sekunde in die Kanal-Übertragung
hineinreichend startet.
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In 2 sind
die Nachrichten-Bursts in Datenrahmen dargestellt, die miteinander
zu einem Burst von bis zu elf Nachrichten zusammengefasst sind,
wie vorstehend beschrieben. Die minimale Größe einer Nachricht, die gesendet
werden kann, beträgt
beispielsweise zwischen 124 Bits und, falls alle elf Nachrichten
vorliegen, etwa 800 – die
Nachricht hat somit eine variable Länge. Der Burst beginnt stets mit
24 Millisekunden eines unmodulierten Signals, in 2 als „LEADER" bezeichnet. Dann
beginnt eine 48 Bits umfassende Präambel – abwechselnde Nullen und Einsen – die etwa
40 Millisekunden dauern, wie dargestellt. Wenn der Empfänger sein
Fenster durchsucht und alle 30 Millisekunden aufwacht, um zu schauen,
ist er darauf festgelegt, dass er die Bursts irgendwo in der Präambel erfasst,
z.B. mit einer Reserve von 10 Millisekunden, die ausreichen, um
die verschiedenen Zeitfehler aufzunehmen, die entstehen können. Zu
Beginn einer jeden individuellen Nachricht wird ein FLAG- Schema vorgesehen, das
aus vier Nullen, gefolgt von vier Einsen dargestellt ist, das dem
Empfänger
identifiziert, wo der Datenrahmen beginnt.
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Nach
jedem Rahmen, vor dem zweiten und vorausgehenden Rahmen, ist eine
kurze Präambel von
acht Bits vorgesehen, bevor der nächste FLAG-Zähler beginnt.
Die Nachricht wird in dieser Weise bis zu elf Nachrichten fortgesetzt,
wie bereits ausgeführt.
Zu Beginn wird die Empfängereinheit
in der 48-Bit Präambel
aufgeweckt und sie fährt
so lange fort zu lauschen, bis sie das FLAG-Zeichen sieht. Der Empfänger weiß dann,
dass er Daten vor sich hat und er beginnt, die Daten bitweise mit
dem zu vergleichen, was der Empfänger
zu empfangen erwartet, wenn die Nachricht für ihn bestimmt ist, bis eine
spezielle Diskrepanz auftritt. Wenn eine solche Diskrepanz festgestellt
wird (z.B. in den VRC- oder LRC-Bits), geht der Empfänger wieder
auf Schlafen zurück
und setzt das Decodieren der Nachricht nicht fort, sondern wacht
in der kurzen Präambel
der nächsten
Nachricht auf. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Empfänger die
VRC-Bits beispielsweise betrachtet und entscheidet, dass diese Nachricht
nicht für
ihn bestimmt ist. Daraufhin kehrt er wieder in den Ruhezustand zurück und wacht
vor der kurzen Präambel
auf, um das FLAG und dann die nächste
Nachricht aufzunehmen, wobei der Vorgang sich wiederholt. Dabei
liegen Informationen vor, die für
die Adresse spezifisch sind und die gesamte Nachricht reflektieren,
die in den führenden
Bits enthalten ist, welche der Adresse vorausgehen; die Bestimmung
darüber,
ob die Übertragung
für den
Empfänger
bestimmt ist oder nicht, ist sofort erkennbar gemacht, wodurch ein
Verlust an Energie beim Decodieren der Adressen-Bits vermieden wird.
-
Der
mittlere Teil der Nachricht – der
Funktionscode FCN und die Adresse – sind die Teile, die die Informationen,
die für
den bestimmten Empfänger vorgesehen
sind, transportieren. Die Adressen-Bits identifizieren die bestimmte
Empfängereinheit
(ID). Der Funktions-Code FCN steuert Aktivierungs/Deaktivierungs-Instruktionen
für den
Transponder, die Beschleunigung von Übertragungen (wie in den LoJack Patenten
beschrieben) und instruiert den Empfänger, was zu veranlassen ist.
Für die vorliegenden
Zwecke jedoch ist die einzige Funktion, die von Interesse ist, der
Aktivierbetrieb, um auf den Empfängereinheit-Transponder
zu antworten.
-
In
den CRC-Bits (Prüfung
auf Adressen-Port) und den LRC-Bits (Computer-Steuerung) sind Informationen
darüber
vorhanden, ob der Empfänger
eine Nachricht aufnimmt, die für
ihn beabsichtigt ist, ohne dass der Empfänger die vollen 64 Bits der
Nachricht abhören
muss – eine
weitere Möglichkeit
der Unterbrechung zum Zwecke der Energieeinsparung. Diese Check-Bits
ermöglichen
eine rasche Bestimmung darüber,
ob es sich um eine Nachricht für
diesen Empfänger
handelt, und dadurch wird zum Zweck der Energieeinsparung das Abhören des übrigen Teils
der Nachricht eliminiert.
-
Der
Wecker-Check, durch den der Empfänger
den Befehl erhält,
zu einem bestimmten Zeitpunkt aufzuwachen, wird vorzugsweise durch
einen Kristall-Oszillator gesteuert, und zwar 50 Millisekunden pro
Minute, wie mit CLOCK in 3 dargestellt. Das Diagramm
zeigt, dass dann, wenn der Wecker ein Aufwach-Signal checkt, er
den Empfänger
RX benachrichtigt, der am meisten Zeit benötigt, um fertig zu werden.
Es ist ein Mechanismus vorgesehen, aufgrund dessen 1,5 Millisekunden
verstreichen, bevor der Mikroprozessor MP aufgeweckt wird, und dann eine
weitere Millisekunde, um den Vorgang des Aufwachens des Mikroprozessors
zu vervollständigen, bevor
er beginnt, Instruktionen an den Empfänger RX zu geben und gültige Daten
an ihn zu liefern. Damit werden 1,5 Millisekunden des vollen Betrages
der Energie, die der Mikroprozessor MP verbraucht, gegenüber der
Energie eingespart, die durch Betreiben des Empfängers RX zum gleichen Zeitpunkt
verbraucht worden wäre,
wobei sicher gestellt wird, dass jeder Aufwachvorgang so wenig Energie
wie möglich verbraucht.
-
Der
MUX (Multiplex) Betrieb ermöglicht
die zeitanteilige Aufteilung zwischen dieser Funktion und anderen
Funktionen, die in Verbindung mit 4 weiter
unten beschrieben werden.
-
Wie
vorstehend ausgeführt,
wird der Mikroprozessor MP exakt unter Steuerung eines Kristall-Oszillators
angeschaltet. Auf der rechten Seite ist das Signal RXDIS dargestellt, das
an den eigentlichen Empfänger
RX geht, um ihn anzuschalten, und bei der Steuerung zum Rücksetzen
für den
Prozess ganz von vorne zu beginnen und das Abschalten und Wiedereinschalten
des Empfängers
zu dem geeigneten Zeitpunkt zu ermöglichen.
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Die
den Senderkanal abfühlenden
und decodierenden Strukturen sind in 4 dargestellt.
Die Kanal-Abfühlung
bestimmt, ob ein übertragenes
Signal tatsächlich
vorhanden ist oder nicht. Da die Sender nicht notwendigerweise jeweils
in Intervallen von acht Sekunden übertragen (wie in Fällen, in
denen kein Diebstahl eines Fahrzeug berichtet wird), kann ein Signal
vorhanden sein oder nicht. Ist das Signal nicht vorhanden, will
der Empfänger
beim Aufwachen dies so rasch wie möglich feststellen, um keine
Energie zu vergeuden, wobei er versucht, die Nachricht nach 2 zu
decodieren. Das System betrachtet zwei Aspekte des ankommenden Signals.
Das Signal wird zuerst bei DEMOD demoduliert, und dann von RF auf
Audio herabgestuft, um einen Code zu erzielen. Der Code ist das
Schalten zwischen zwei Audiofrequenzen, z.B. 1200 Hz und 1800 Hz,
wobei die eine Frequenz eine digitale „1" und die andere eine digitale „0" darstellt. Die Folge
dieser Frequenzen, deren jede eine Dauer von 840 Millisekunden hat,
decodiert als eine „1" oder „0", abhängig von
der Frequenz, wie links in 4 dargestellt.
Der untere Signalpfad zeigt den Durchgang durch ein Bandpassfilter
BPF zum Isolieren von Frequenzen, um ein Signal zu erzeugen, das
einen der beiden Pegel darstellt, wobei die digitalen 1 und 0 Signale,
die der Prozessor benutzen kann, kreiert werden. Der Mikroprozessor MP
schaut auf diese Übergänge von
1 nach 0 und von 0 nach 1, und versucht, eine Entscheidung dahingehend
zu fällen,
ob sie bei einer Frequenz auftreten, die interessierende Daten darstellt,
die mit 1200 oder 1800 pro Sekunde ankommen, damit sie aktuelle
Daten sind.
-
Ein
weiterer Faktor, der in diese Entscheidung eingeht, ergibt sich
daraus, dass das demodulierte Signal auch über ein zusätzliches Bandpassfilter AUX
BPF (oberer Pfad in 4) geführt wird, das Frequenzen herausfiltert,
die im wesentlichen über dem
Bereich liegen, in dem die Daten gesendet werden sollen. Wenn ein
Signal vorhanden ist, würde
auf diesem oberen Signalpfad nichts erwartet werden, so dass das
Hindurchlaufen durch eine Fenster-Vergleichsvorrichtung eine Spannung
erzeugt würde,
die bei 0 liegt, also eine Ruheleitung, die mit QUIET bezeichnet
ist. Wenn das Signal andererseits nicht vorhanden ist, würde ein
Geräusch
erhalten werden, und ein solches Geräusch würde gelegentlich eine Spannung
(NOISY) verursachen, die aus dem Fenster austritt und in den Mikroprozessor
MP eingeführt wird.
Der Mikroprozessor misst nach der Erfindung den prozentualen Anteil
der Zeitdauer, während
der eine solche Spannung außerhalb
des Fensters wirkt, und benutzt diese als Maß für die Beurteilung, wie viel
an Geräusch
im Gegensatz zu dem Signal vorhanden ist, wodurch seine Fähigkeit
zum Decodieren beeinflusst wird, d.h., wenn das höchste Signal-Rausch-Verhältnis erzeugt
wird. Dieser Vorgang ergibt deshalb ein grobes Maß für das Signal-Rausch-Verhältnis, und
wenn dieses Maß nicht gut
genug ist, wird der Empfänger
nicht versuchen, zu decodieren – was
wiederum Energie spart.
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Der
MUX (Multiplex-Vorgang) ermöglicht
die Wahl, ob das Signal in 3 aufwachen
soll oder die Daten in 4 zu dem mit IMTO im Mikroprozessor MP
bezeichneten Port gehen sollen. Wenn der Empfänger ruht, wird dem Aufwach-Signal
ermöglicht,
zu kommen; wenn der Empfänger
aufgewacht ist, wird er in die Lage versetzt, entsprechend nach
den 3 und 4 zu kommen. Wird der MUX ignoriert,
zeigt 3 den Fall, bei dem der Empfänger schläft, und 4, wenn
er aufgewacht ist, die CTL-Leitung, die die Steuerung anzeigt.
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In
bezug auf den vorgeschriebenen Synchronisierungsprozess wird auf
die Symbol-Synchronisierung
in der 5 Bezug genommen, die darstellt, wie die Daten-Kurvenform unter
Annahme des Empfangs der übertragenen
Nachrichten-Daten zum Mikroprozessor während einer Nachricht (8-Bit
0101 usw. Präambel
von 2) aussehen soll, d.h, abwechselnde Code Nullen
und Einsen werden übertragen.
Die Nullen (S) sind bei den 1800 Hz Kurvenformen nach 4 über eine
Zeitperiode von 840 Mikrosekunden codiert. Die ersten drei im Diagramm
nach 5 sind Nullen. Während der 840 Mikrosekunden
kann die Spannung steigen oder fallen, oder kann fallen, steigen
oder fallen, wobei das Symbol S kurze Intervalle des 1800 Hz Codes darstellt
(„0"). Die Intervalle
zwischen Übergängen des
Spannungspegels sind drei kurze Intervalle mit jeweils 280 Mikrosekunden.
Betrachtet man eine „1 ", die bei 1200 Hz
codiert ist, wie zuvor erläutert
und mit L dargestellt, sind nur zwei Intervalle zwischen Übergängen sichtbar,
jedes mit 420 Mikrosekunden. Durch Unterscheidung zwischen diesen
wird die Decodierung erreicht. Das einzig möglich Problem ist, dass der
Start nicht kommen muss, wo er in 5 gezeigt
ist, sondern zu einem beliebigen Zeitpunkt während des 0101 Präambelsignals
der 2 kommen kann. Das Problem der Symbol-Synchronisierung
ist, herauszufinden, von wo das Signal gekommen ist, und dies zu
veranlassen, ohne dass viel Zeit (und Energie) darauf verwandt wird.
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Die
Lösung
dieses Problems nach der Erfindung besteht darin, Messungen zwischen
den Übertragungen
vorzunehmen. Wenn das Aufwachen des Empfängers dort erfolgt, wo es in 5 gezeigt
ist, wird SSSLL die Folge sein. Wenn das Aufwachen jedoch 560 Mikrosekunden
später
erfolgt, ist die Folge gleich SLLSS, und es ist eine Unterscheidung
erforderlich, um zwischen diesen beiden zu differenzieren. Die Technik
nach vorliegender Erfindung sieht das Messen von fünf Zeitintervallen
und das Betrachten der Summen von abwechselnden Einsen vor (t1+t2, t2+t4, t2+t3,
t4+t1 und t1+t2 nach 5).
Gleichgültig,
welche dieser Summen die kleinste ist, entspricht die erste Zahl
dieser Summe dem ersten S. Wenn deshalb das Aufwachen zu dem in 5 gezeigten
Zeitpunkt „START" erfolgt, betragen
t1+t2 nur 560 Mikrosekunden,
t2+t4 betragen 700,
t2+t3 betragen 700,
t4+t1 betragen 700
und t1+t2 betragen
ebenfalls 700. Wäre
das Aufwachen 500 Mikrosekunden später aufgetreten, z.B. mit dem
START-Pfeil, der auf das dritte S zeigt, wo die Zeit t3 geschrieben
steht, würde
dies dann t1 genannt werden und es würde den
Betrag t4+t1 haben.
Aufgrund dieser Messungen kann eine Schätzung durchgeführt werden,
wo diese Prüfzeit
liegt, nämlich
wo das letzte L endet und das erste S beginnt. Die bevorzugte Technik
ist, 5/6 des Weges in das Symbol für die Abtastdauer, weil dies der
entscheidende Punkt zwischen der Unterscheidung ist, was eine „1" und was eine „0" ist. Gleichgültig, welcher
Wert gewählt
wird, wird ein Mittelwert aus diesen fünf Messungen berechnet. Eine
Mittelung dieser Schätzwerte
hat ferner zur Folge, dass individuelle Fehler ausgeschaltet werden.
Danach decodiert das System Nullen und Einsen und bei jedem Zeitpunkt
der Änderung
beträgt
dies drei S, ist dies nicht der Fall, beträgt es zwei L. Der Grund, auf
5/6 der Strecke zu gehen, liegt darin, dass es vernünftig ist,
soweit wie möglich
von der Übergangszeit
wegzugehen und den größten Randabstand
zu verwenden.
-
6 adressiert
die vorbeschriebenen Fenster des Aufwachens und zeigt ein Suchschema für einen
der beispielsweise acht Übertragerkanäle, wobei
zugrunde gelegt wird, dass bei normalen Betriebsfällen, wenn
eine Synchronisierung mit dem System besteht, tatsächlich acht
dieser Muster nach 6 gleichzeitig in Betrieb sind,
und zwar acht Sekunden voneinander getrennt. Wenn in 6 ein Übertrager
in einem bestimmten Zeitfenster beginnt und kein übertragenes
Signal jeweils alle 64 Sekunden aufgenommen wird, wird das Zeitfenster
um 30 Millisekunden erweitert. Alle 64 Sekunden, die der Empfänger ein
Signal nicht erkennt, wird eine gewisse Ungenauigkeit darüber hinzuaddiert,
wie weit in bezug auf diesen Übertrager
zu gehen ist. Auf diese Weise erweitert das System das Fenster alle
neun Perioden um 30 Millisekunden auf beiden Seiten dieses Fensters.
Die „k" Kanal-Abfühlung in 6 stellt die
beispielsweise acht Übertrager
dar, beginnend mit einem Fenster mit k Kanal-Sensoren, und wiederholt dies j Male
und dann werden je m der 64 Sekunden zwei hinzuaddiert, bis zu n
64 Sekunden dauernden Intervallen. Das Produkt von m × k = 2
oder m × k
= 4 usw. ist ein Zählwert
von Kanal-Sensoren, der darstellt, wie viele Kanal-Sensoren in der
64 Sekunden dauernden Periode gezählt werden, die erforderlich
ist, um eine Berechnung zur Bestimmung der Energiekosten durchzuführen. Dies
ist dafür
gedacht, wenn der Empfänger
seine Synchronisation verloren hat, und online wieder zurückkommt,
um eine Synchronisierung zu erreichen, wenn er ein erstes Signal „hit" aufgenommen hat
und nach dem Bestätigungssignal
Ausschau hält.
Dies ist nicht anwendbar, wenn der Empfänger seine Synchronisierung
nicht verloren hat, jedoch keine Signale aufnimmt, wie bei dem Durchfahren
eines Tunnels.
-
Ein
Beispiel der Bedingungen im Anschluss an die vorbeschriebene beispielsweise
dreistündige Empfänger-Ruhe
und bei der eine erneute Synchronisierung erforderlich ist, ist
in 7 gezeigt. Nach jeder dreistündigen Ruhepause ist der Empfänger 16 Minunten
lang aufgewacht und nimmt eine Übertrager-Kanal-Abfühlung alle
80 Millisekunden vor. Bei einer minimalen Nachricht von 100 Millisekunden kann
der Empfänger,
wie bereits ausgeführt
worden ist, eine Nachricht innerhalb der 80 Millisekunden empfangen
und kann dann eines dieser Suchmuster durchführen, wobei er nach einem Bestätigungssignal
Ausschau hält;
da ein solches Suchmuster 16 Minuten beansprucht, wird unterstellt,
dass ein Signal vorhanden war. Die in Klammern gesetzten Muster-Zahlen
13, 2, 15 und 19 in 7 entsprechen den expandierenden
Fenster-Such-Musterbuchstaben k, j, n und m, die in Verbindung mit 6 beschrieben wurden.
Dies bedeutet, dass das Starten mit 13 Kanal-Sensoren und bei zweifacher
Ausführung
und dann bei Erhöhung
um 2, bis die gesamte Folge 15 Mal wiederholt worden ist, das Fenster
jeweils nach neun Abtastungen oder Fenstern vergrößert wird. Die
Hinweise „12000
fach" in 7 liegen
innerhalb einer Periode von 16 Minuten. Dies ist eine Berechnung
darüber,
wie viel an Energie für
jede Kanal-Abfühlung benötigt wird
und versetzt den Betreiber in die Lage, zu verhindern, dass das
Budget überzogen wird.
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In 8 ist
das vorerwähnte Überspringen von
Slots zur Rückgewinnung
von Budget-Energie oder
zur Überbrückung von
Spalten angesprochen, wodurch bei einer Aufnahme eines Burst bestimmt wird,
wie acht Sekunden betragende Slots übersprungen werden, bis die
Kanäle
durch alle in dem Budget verbleibenden Slots abgestimmt sind. Wie gezeigt,
beträgt
das dargestellte Budget anteilmäßig pro
Slot über
die Lebensdauer der Batterie verteilt 143 Nanowellen-Stunden pro
Slot. Es ist lediglich eine Frage des Überspringens der vorbestimmten richtigen
Anzahl von Slots, abhängig
davon, wie viele Nachrichten im Burst enthalten waren. Zurückkommend
auf das Budget fährt
der Empfänger
dann mit den acht Suchmustern fort – beginnend mit sieben Kanal-Sensoren
im Fenster nach 6 und 7. Das Muster
der Zahlen von 8 (7, 3, 57, 9) (entsprechend
k, j, n, m der 6) beschreibt, wie – falls ein
Nachrichten-Burst
in dem äußersten
linken acht Sekunden dauernden Slot im Diagramm nach 8 aufgenommen
wird – eine
Anzahl von aufeinanderfolgenden Slots übersprungen wird, die ausreichend
ist, damit die gesamte Anzahl von Betriebs-Zeitslots, die von diesen Slots
verbraucht wird, und einschließlich des
ersten Slots des Burst 143 Nanosekunden an Energie pro Slot einspart,
so dass der Verbrauch wieder dem Budget entspricht. Der Empfänger führt damit
in jedem Zeitslot ein Suchmuster aus, das mit sieben Kanal-Sensoren in einem
Fenster startet, das N-mal 64 Sekunden aufrecht erhalten wird, wie
in Verbindung mit 6 weiter oben beschrieben, und dann
wird die Anzahl von Kanal-Sensoren um zwei an dieser Stelle und
bei jeder 64 Sekunden dauernden Periode im Anschluss daran, bis
eine Gesamtanzahl von 57 Versuchen gemacht worden ist. Dieser ganze
Vorgang beansprucht 60 Minunten und 48 Sekunden nach diesem Beispiel.
Ist der Empfänger
erfolgreich beim Empfang einer Nachricht, bevor diese 60 Minunten
und 48 Sekunden abgelaufen sind, beginnt dieser Vorgang von Neuem.
-
Dies
stellt eine Lösung
dar, die entgegengesetzt zu den Energie-Spartechniken für Empfänger nach
dem Stand der Technik ist. In den Gruppen von früheren Patenten, auf die vorstehend
hingewiesen wurde, lag das Prinzip zugrunde, zu versuchen, den Energieverbrauch
so gering wie möglich
zu halten; wenn der Empfänger
nicht mehr gespeist wird, wird er still gesetzt und es besteht keine
Garantie dafür, dass
die Batterie beliebig lange Zeitperioden hält. Im Falle vorliegender Erfindung
hingegen wird der Energieverbrauch minimiert, indem ein Abschalten
vorgenommen wird, wenn Übertragungen
nicht vorhanden sind, und wenn das übertragene Signal nicht für diesen
Empfänger
bestimmt ist; Perioden des Empfangens und Suchens werden durch den
Empfänger übersprungen,
wenn dies zweckmäßig ist,
um das System innerhalb des Energie-Budgets zu halten, während eine
einwandfreie Überwachung
des Empfangs gewährleistet
ist und mit einer garantierten, vorbestimmten Lebensdauer der Batterie-Energie.
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Eine
Darstellung der Anwendung der vorbeschriebenen Technik nach vorliegender
Erfindung für einen
eingebauten Fahrzeug-Transponder zum Zwecke der Rückgewinnung
eines gestohlenen Fahrzeuges wäre
ein Miniatur-Transponder mit integralen Batterien, die ein Energie-Budget
für eine
mindestens dreijährige
Betriebsdauer haben (wobei die meiste Zeit auf das gestohlene Fahrzeug
gewartet wird), das in der Lage ist, eine Übertragung innerhalb von drei
Stunden zu empfangen, nachdem das Fahrzeug in einen Bereich eingefahren
ist, der von einer Gruppe von Sendern abgedeckt wird (7)
und ferner in der Lage ist, bis zu eine Stunde nach dem letzten
Kontakt zu empfangen. Der Sender (acht für den Betrieb mit einer „LoJack"-Ausrüstung, wie
oben beschrieben) überträgt Aktivierungs-Nachrichten
bei einer Feststellung eines gestohlenen Fahrzeuges nur zu fest
vorgegebenen Zeiten, wobei jeder Sender mindestens alle 16 Minunten überträgt, indem
er Datenrahmen mit Prüflisten
an der Frontseite in den Aktivierungs-Nachrichten-Übertragungen
nach 2 benutzt.
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Wie
vorstehend beschrieben, führt
der Empfänger
aufgezeichnete Übertragungskanal-Abfühlungen
beim Aufwachen aus, bevor er beginnt, die Nachricht zu decodieren,
wobei das Signal-Rausch-Verhältnis
der empfangenen Übertragung
(4) und das Vorhandensein von Modulation in drei
ms dauerenden Kanal-Abfühlung-Perioden bewertet
wird. Es wird eine Symbol-Synchronisierung durchgeführt, wie
in Zusammenhang mit 5 beschrieben, wobei die Symbol-Grenzen
der Nachricht rasch lokalisiert werden, und bekannte Präambel-Muster
verwendet werden. Eine Datensynchronisierung wird dadurch erzielt,
dass nach einem Kennzeichen-Muster in der empfangenen Nachricht
Ausschau gehalten wird, die als Nachweis eines Senders auf Kanal
dient (2). Wenn eine Fehlanpassung in den führenden
Bits auftritt, die Informationen enthalten, welche die gesamte Nachricht
reflektieren (z.B. dass die empfangene Nachricht nicht für diesen Empfänger bestimmt
ist), wird die Energie zwischen den Nachrichten in einem Burst unterbunden.
Das System verwendet die vorstehend erläuterten expandierenden Fenster
(6), in denen das Aufwachen und das Abfühlen des
Kanals alle 30 ms auftritt; eine solche anfängliche Zeitperiode birgt in
sich eine gewisse Unsicherheit in bezug auf die Übertragungsdauer – die Expansion
gleicht die Taktziffer aus.
-
Ein
Budget mit zugeteiltem Wert pro acht Sekunden dauerndem Slot von
143 nAhr/Slot ist besonders gut geeignet, wobei Sprung-Slots, nachdem
sie empfangen worden sind, auf Budget zurückgehen, wie weiter oben ausgeführt. Das
gesamte Aufnahme-Budget beträgt
1753 mAhr, wobei dreistündige „Schlafdauer", wie vorbeschrieben,
und eine sechzehnminütige
Beobachtung der Übertragung
zusammen mit 80 ms zwischen Übertragungskanal-Abfühlungen
gegeben ist. Für
die vorstehend beschriebenen Überbrückungsspalte
ist ein Budget von 1454 mAhr für
die dargestellten Suchmuster für
jeden Sender geeignet, wenn man auf proballisitische Mittelwerte
setzt.
-
Eine
geeignete Architektur für
eine Einrichtung verwendet einen Phillips 83L51FB Mikroprozessor
(3 und 4) mit einem „Schlaf"-Modus niedriger
Energie und einer Randmitnahme, sowie mit einem PCF 8593 Echtzeit-Takt, 3,
mit einstellbaren Warnungen und Alarmabgabe-Aufwach-Triggerimpulsen.
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Die
für den
Verbrauch verfügbare
Batteriekapazität
kann 2200 mAhr für
einen Empfänger
betragen, der einen Strom von 3,48 mA entnimmt. Geeignete Prozessor-Ströme (12 MHz-Kristall 3)
sind: aktiver Betrieb 6,21 mA, Leerlaufbetrieb 2,1 mA, Ausfallversorgung
3,36 mA einschließlich
Bereitschaftsstrom für
den Taktgeber und andere Chips, Kristall-Start 1,0 mA und Taktgeber
200 mA. Typischer Anlaufzeiten für
den Empfänger
liegen in der Größenordnung
von 2,5 ms, für
den Prozessor 1,0 ms und für
den Transponder-Antwort-Übertrager
20 ms.
-
Während die
vorbeschriebenen Werte bevorzugte Werte für ein erfolgreich getestetes
System sind, können
natürlich Änderungen
im Rahmen der Methodik nach vorliegender Erfindung vorgenommen werden.
Die Technik kann allgemein bei anderen Empfängern und elektronischen Einrichtungen
ebenfalls angewendet werden, wenn die Merkmale der Energieeinsparung
nach der Erfindung erwünscht sind.
-
Zusammenfassung
-
Bei
einer Signal-Aufnahmeeinrichtung, wie z.B. einer solchen, bei der
in einem gestohlenen Kraftfahrzeug mit Sender/Empfänger das
Vorhandensein von sequentiell übertragenen
Signalen überwacht
wird, und bei der insbesondere erforderlich ist, dass der Sender/Empfänger anspricht,
um die Spur des Kraftfahrzeugs verfolgen zu können, wird der Empfänger durch
eine sich verbrauchende Energiequelle mit vorgegebener beschränkter Lebensdauer betrieben,
die in der Lage ist, zwischen einem ruhenden, energiesparenden und
einem energieverbrauchenden Zustand zur Durchführung der Überwachung der sequentiellen
Signale, der Identifizierung gewünschter
Signale und entsprechender Funktionen zu arbeiten. Ein Verfahren
und eine Einrichtung zur Gewährleistung
der Verfügbarkeit
von Energie muss dabei in der Lage sein, solche Funktionen innerhalb
der vorgegebenen beschränkten
Lebensdauer auszuführen,
die das Zuteilen von Energiespar-Zeitintervallen für das intermittierende
periodische Betreiben des Empfängers
im Energieentnahmezustand zur Durchführung solcher Funktionen wie der Überwachung
solcher Signale umfasst, und im Falle von erhöhtem Energieverbrauch während eines solchen
Betriebes bei Fortsetzung dieses Energieverbrauchs der Betrieb,
bei dem das gesamte zugeteilte Zeit-Budget überschritten würde, Zeitintervalle übersprungen
werden, in denen der Empfänger
einen Ruhebetrieb ausführt,
der ausreicht, um den Betrieb auf das über die gesamte Zeit verfügbare Budget
zurückzuführen.