ES2214132A1 - System for controlling distance of elements from reference element, e.g. for supervising individuals, has electronic devices with radio transceiver incorporated in garment or accessory and detects separation based on e.g. signal strength - Google Patents
System for controlling distance of elements from reference element, e.g. for supervising individuals, has electronic devices with radio transceiver incorporated in garment or accessory and detects separation based on e.g. signal strengthInfo
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Abstract
Description
Sistema para el control de la distancia de un conjunto de elementos a un elemento de referencia.System for controlling the distance of a set of elements to a reference element.
La invención se refiere a un sistema para el control de la distancia de un conjunto de elementos a un elemento de referencia, y concretamente a un elemento de referencia móvil.The invention relates to a system for control of the distance of a set of elements to an element of reference, and specifically to a reference element mobile.
Este sistema es aplicable en cualquier sector en que sea preciso controlar un conjunto de elementos, ya sean personas, animales u objetos, con el fin de garantizar que mantengan dentro de rango de distancias menor que un cierto límite especificado respecto a un elemento de referencia móvil. Posibles aplicaciones son el de control de niños en colegios al realizar una salida como actividad extraescolar (sector educativo), control de personas en una excursión (sector turístico), control de animales en una granja o espacio abierto (sector agrícola-ganadero).This system is applicable in any sector in that it is necessary to control a set of elements, whether people, animals or objects, in order to ensure that keep within a range of distances less than a certain limit specified with respect to a mobile reference element. Possible applications are the control of children in schools when making a Exit as extracurricular activity (education sector), control of people on an excursion (tourism sector), animal control in a farm or open space (sector agricultural-livestock).
En los últimos años se ha desarrollado principalmente en Estados Unidos el concepto de sistema "vestible" o "llevable" (en inglés, wearable), que consiste en realizar los sistemas electrónicos tan pequeños que se puedan llevar permanentemente, o se puedan considerar como parte de la ropa. La invención que aquí se describe se basa en este concepto, y concretamente realiza una aplicación del concepto al problema del control de distancia entre elementos de un conjunto.In recent years, the concept of "wearable" or "wearable" system (in English, wearable ) has been developed mainly in the United States, which consists of making electronic systems so small that they can be permanently carried, or can be considered as part of clothes The invention described here is based on this concept, and specifically makes an application of the concept to the problem of distance control between elements of a set.
Diversos dispositivos y sistemas que permiten una medida de la distancia son:Various devices and systems that allow a Distance measurement are:
- Medida mediante ultrasonidos- Measurement by ultrasound
- Medida mediante láser- Laser measurement
- Medida mediante radiofrecuencia- Measurement by radiofrequency
Los dos primeros sistemas precisan que no haya ningún objeto sólido entre el elemento de referencia y el elemento a controlar. Además, son altamente direccionales, es decir, se necesita dirigir el haz (de ultrasonidos o láser) en la dirección que une los puntos de localización entre el elemento en cuestión y la referencia. Estas dos características los hace inadecuados para la aplicación que se busca, en la que el usuario no interviene para dirigir el haz y saber su distancia.The first two systems require that there is no no solid object between the reference element and the element to control. In addition, they are highly directional, that is, they you need to direct the beam (ultrasound or laser) in the direction which links the location points between the element in question and The reference. These two characteristics make them unsuitable for the application you are looking for, in which the user does not intervene to direct the beam and know its distance.
Las señales de radiofrecuencia no tienen los dos inconvenientes citados, porque las ondas emitidas pueden recibirse desde cualquier dirección, y pueden atravesar objetos sólidos, si bien con alguna atenuación. A su vez, existen diversos sistemas y métodos basados en radiofrecuencia. Los sistemas relacionados con el descrito en la presente invención son los de localización de objetos. Existen sistemas que dan la localización de un objeto, basados en una infraestructura fija de emisores/receptores. Un sistema de este estilo puede resolver el problema de la distancia relativa a partir de la localización de la referencia y de cada elemento. El sistema GPS es del tipo descrito, y existen en el mercado receptores GPS que podrían ser incorporados a prendas de ropa, aunque por sí solos no realizarían la función expuesta, ya que tiene que haber un sistema supervisor que recoja todas las posiciones de los diferentes elementos y de la referencia, y realice el cálculo de la distancia de cada elemento a dicha referencia.Radio frequency signals do not have both drawbacks cited, because the emitted waves can be received from any direction, and can pass through solid objects, if Well with some attenuation. In turn, there are various systems and radiofrequency based methods. The systems related to the one described in the present invention are those of location of objects. There are systems that give the location of an object, based on a fixed transmitter / receiver infrastructure. A system of this style can solve the problem of distance relative from the location of the reference and each element. The GPS system is of the type described, and they exist in the market GPS receivers that could be incorporated into garments of clothes, although by themselves they would not perform the exposed function, since that there has to be a supervisory system that collects all the positions of the different elements and the reference, and perform the calculation of the distance of each element to said reference.
Otro sistema existente y utilizado por el Estado de Florida (EEUU) es el del control de la posición de un individuo confinado en un determinado recinto. El individuo lleva un dispositivo colgado del tobillo que emite señales de radiofrecuencia. Si se aleja del recinto más allá de cierta distancia, el sistema detecta la circunstancia y da un aviso a la policía. El sistema descrito en la presente invención, controla simultáneamente a varios elementos, y lo que importa no es la posición de cada elemento, sino su distancia a una cierta referencia, que es móvil.Other system existing and used by the State of Florida (USA) is the control of the position of an individual confined in a certain enclosure. The individual wears a device hung from the ankle that emits signals from radiofrequency If you move away from the enclosure beyond certain distance, the system detects the circumstance and gives a warning to the police. The system described in the present invention controls simultaneously to several elements, and what matters is not the position of each element but its distance to a certain reference, which is mobile.
El sistema objeto de la invención comprende un terminal de referencia (BASE) y unos dispositivos electrónicos de pequeño tamaño y peso, incorporados a unas prendas de ropa o complementos que permiten a los portadores de dichas prendas o complementos formar parte del sistema de control de distancias.The system object of the invention comprises a reference terminal (BASE) and electronic devices of Small size and weight, incorporated into clothing items or accessories that allow the wearers of said garments or complements be part of the distance control system.
El sistema se basa en un enlace de radio entre el terminal de referencia (BASE) y cada uno de los dispositivos electrónicos incorporados en la prenda que lleva cada elemento a controlar (PRENDAS). Se establece una comunicación periódica por radio entre el terminal de referencia y cada uno de los dispositivos electrónicos.The system is based on a radio link between the reference terminal (BASE) and each of the devices electronic incorporated in the garment that carries each element to control (CLOTHING). Periodic communication is established by radius between the reference terminal and each of the electronics devices.
Cada uno de los dispositivos electrónicos incorpora, al menos, un emisor y receptor de radiofrecuencia. Cada dispositivo tiene definido de fábrica un código de identificación único, que lo distingue de cualquier otro. Los dispositivos electrónicos incorporados en las prendas se comunican con el terminal de referencia de forma automática, sin intervención del portador de la prenda. El terminal de referencia calcula la distancia a partir de la información de dichos mensajes.Each of the electronic devices incorporates at least one radio frequency transmitter and receiver. Each device has an identification code factory set unique, which distinguishes it from any other. The devices electronics incorporated into the garments communicate with the reference terminal automatically, without intervention of garment carrier. The reference terminal calculates the distance from the information in these messages.
El terminal de referencia consiste en un equipo electrónico de mano que permite introducir la información de los elementos a controlar, esto es, su número (cuántos elementos se deben controlar) y su identificación. Esta introducción inicial de datos puede ser manual o automática. En la introducción manual, el usuario portador del terminal de referencia o BASE debe introducir el código único de los dispositivos electrónicos (PRENDAS) que desea controlar y, opcionalmente, su descripción (por ejemplo, el nombre si la prenda la lleva una persona). En la introducción automática, se establece un protocolo en que el terminal de referencia (BASE) recibe por radio todos los códigos de los dispositivos electrónicos (PRENDAS) cercanas. Opcionalmente, el usuario del terminal de referencia (BASE) puede asociar una descripción a cada código. Una vez introducidos los elementos a controlar, el terminal de referencia permitirá especificar el radio del perímetro de seguridad, identificar a aquellos dispositivos electrónicos (PRENDAS) que sobrepasen este radio y emitir una señal de alarma.The reference terminal consists of a device Handheld electronic that allows you to enter the information of the elements to control, that is, their number (how many elements are must control) and their identification. This initial introduction of Data can be manual or automatic. In manual introduction, the user carrying the reference terminal or BASE must enter the unique code of electronic devices (GARMENTS) that you want to control and, optionally, its description (for example, the name if the garment is worn by a person). In the introduction automatic, a protocol is established in which the terminal reference (BASE) receives by radio all the codes of the electronic devices (CLOTHES) nearby. Optionally, the reference terminal user (BASE) can associate a Description to each code. Once the elements have been introduced to control, the reference terminal will allow to specify the radius of the security perimeter, identify those devices electronics (GARMENTS) that exceed this radius and emit a signal alarm
En el caso en que uno de los dispositivos electrónicos (PRENDAS) se sitúe a una distancia mayor que la especificada en el terminal de referencia (BASE), éste indicará al usuario esta circunstancia, identificando cuál de los circuitos electrónicos (PRENDAS) ha sido.In the case where one of the devices Electronic (GARMENTS) is located at a distance greater than the specified in the reference terminal (BASE), this will indicate the user this circumstance, identifying which of the circuits Electronic (GARMENTS) has been.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to facilitate the understanding of characteristics of the invention, is attached herein descriptive a set of drawings in which, with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:
La figura 1 muestra una vista esquemática el sistema objeto de la invención, compuesto por un terminal de referencia (BASE) y por varios dispositivos electrónicos (PRENDAS) situados a diferentes distancias de la BASE. En esta figura también se ha representado la distancia máxima, introducida en el terminal de referencia y que define el perímetro de seguridad dentro del cual deben permanecer los dispositivos electrónicos (PRENDAS) a controlar.Figure 1 shows a schematic view of system object of the invention, consisting of a terminal of reference (BASE) and by various electronic devices (GARMENTS) located at different distances from the BASE. In this figure too the maximum distance entered in the terminal has been represented reference and defining the security perimeter within which electronic devices (GARMENTS) must remain control.
Las figuras 2 y 3 muestran los diagramas de bloques de sendos ejemplos de realización del terminal de referencia (BASE) y de uno cualquiera de los dispositivos electrónicos incorporados en las prendas.Figures 2 and 3 show the diagrams of blocks of two embodiments of the terminal of reference (BASE) and any one of the devices electronics incorporated in the garments.
Como se observa en la figura 1, el sistema comprende un terminal de referencia (BASE) (1) y unos dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) incorporados en las prendas de los elementos a controlar (PRENDAS).As seen in Figure 1, the system it comprises a reference terminal (BASE) (1) and some devices electronics (P1, P2, P3, P4) incorporated in the garments of the items to control (GARMENTS).
El terminal de referencia (1) se comunica con los diferentes dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) de modo que cuando la prenda portadora de alguno de dichos dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) sobrepasa el límite (2), identifica el dispositivo electrónico o prenda (P3) en cuestión y emite un mensaje al respecto.The reference terminal (1) communicates with the different electronic devices (P1, P2, P3, P4) so that when the garment carrying any of said devices electronic (P1, P2, P3, P4) exceeds the limit (2), identifies the electronic device or garment (P3) in question and issues a message about it.
El terminal de referencia o BASE (1) comprende un microcontrolador (11), un transceptor de radiofrecuencia (12), una antena (13) adecuada al rango de distancia con el que se deba trabajar y a la frecuencia de la señal de radio, unas baterías de alimentación (14) y un conjunto de periféricos (15) que permiten la interacción con el usuario; incluyendo dicho conjunto de periféricos (15) un sistema visual (por ejemplo una pantalla LCD), un teclado u otro dispositivo de entrada que permita introducir datos y un sistema auditivo de alarma.The reference terminal or BASE (1) comprises a microcontroller (11), a radio frequency transceiver (12), a antenna (13) appropriate to the distance range with which it is due work and at the frequency of the radio signal, batteries of power supply (14) and a set of peripherals (15) that allow the user interaction; including said set of peripherals (15) a visual system (for example an LCD screen), a keyboard or another input device that allows you to enter data and a auditory alarm system.
Los dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) también comprenden un microcontrolador (P11), un transceptor de radiofrecuencia (P12), una antena (P13) adecuada al rango de distancia con el que se deba trabajar y a la frecuencia de la señal de radio y unas baterías de alimentación (P14).Electronic devices (P1, P2, P3, P4) they also comprise a microcontroller (P11), a transceiver of radio frequency (P12), an antenna (P13) appropriate to the range of distance to work with and at the frequency of radio signal and power batteries (P14).
Se ha previsto que la comunicación por radiofrecuencia entre el terminal o BASE (1) y los dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) se realice en alguna de las bandas sin licencia que establece la regulación de estas comunicaciones (bandas ISM). Ante la existencia de posibles interferencias con otros sistemas cercanos usuarios de la banda elegida, es conveniente que el protocolo de comunicación terminal de referencia (1)-dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) permita escoger entre trabajar a una frecuencia fija o ir saltando entre diferentes canales dentro de la banda de frecuencias seleccionada. De esta forma se evita el bloqueo del sistema debido a las interferencias de equipos que se comuniquen en las mismas bandas y se minimiza igualmente la interferencia causada por este sistema a otros que trabajen en la misma banda.It is planned that communication by radio frequency between the terminal or BASE (1) and the devices electronic (P1, P2, P3, P4) is performed in any of the bands without a license that establishes the regulation of these communications (ISM bands). In the presence of possible interference with Other nearby systems users of the chosen band, is Convenient that the reference terminal communication protocol (1) - electronic devices (P1, P2, P3, P4) allow to choose between working at a fixed frequency or jumping between different channels within the frequency band selected This prevents the system from crashing due to to equipment interference that is communicated therein bands and the interference caused by this is minimized system to others who work in the same band.
Una posible realización de la presente invención consiste en integrar cada dispositivo electrónico (P1, P2, P3, P4) en una prenda de ropa, por ejemplo, un chaleco, estando conformado cada dispositivo electrónico en una pequeña placa de circuito impreso que contiene un chip transmisor (emisor y receptor) (P12) en la banda de alrededor de 433MHz. Se puede integrar la antena (P13) como un cable conductor en la misma estructura de la prenda. Los dispositivos electrónicos (P1, P2, P3, P4) incorporados en las prendas se comunica con el terminal de referencia o BASE (1), en donde hay otro transmisor (12) capaz de medir la potencia de la onda electromagnética del mensaje. Esta medida se conoce con las siglas RSSI (del inglés Receiver Signal Strength Indicator). Conociendo la potencia con la que se ha emitido el mensaje y midiendo la base la potencia recibida, se puede estimar la atenuación que el canal ha realizado sobre la señal electromagnética. Utilizando un modelo del entorno, incorporado en el terminal de referencia o BASE (1), se puede estimar la distancia a la que se encuentra la fuente emisora, es decir el dispositivo electrónico (P1, P2, P3, P4) en cuestión. Este método tiene la ventaja de que se aprovecha el mismo mensaje enviado con el código del circuito electrónico o prenda (P1, P2, P3, P4) para realizar la estimación de su distancia a el terminal de referencia o base (1). Con ello el dispositivo electrónico (P1, P2, P3, P4) incorporado en las prendas se simplifica y, por tanto, puede ser de bajo coste y tamaño.A possible embodiment of the present invention It consists of integrating each electronic device (P1, P2, P3, P4) on a piece of clothing, for example, a vest, being shaped each electronic device on a small circuit board printed containing a transmitter chip (transmitter and receiver) (P12) in the band around 433MHz. The antenna can be integrated (P13) as a conductor cable in the same structure of the garment. The electronic devices (P1, P2, P3, P4) incorporated in the garments communicates with the reference terminal or BASE (1), in where there is another transmitter (12) capable of measuring the power of the electromagnetic message wave. This measure is known with the Acronym RSSI (Receiver Signal Strength Indicator). Knowing the power with which the message was issued and by measuring the received power base, you can estimate the attenuation that the channel has performed on the signal electromagnetic Using an environment model, incorporated into the reference terminal or BASE (1), the distance can be estimated to which the emitting source is found, that is the device electronic (P1, P2, P3, P4) in question. This method has the advantage of taking advantage of the same message sent with the code of the electronic circuit or garment (P1, P2, P3, P4) to perform the estimate of its distance to the reference or base terminal (1). With this the electronic device (P1, P2, P3, P4) incorporated in garments are simplified and therefore can be low cost and size.
Otra posible alternativa de realización se puede basar en el sistema de localización GPS. Si cada dispositivo electrónico o PRENDA (P1, P2, P3, P4) y también la el terminal de referencia o BASE (1) tienen un receptor GPS, cada prenda, de forma secuencial, puede enviar su posición a la BASE. Ésta, conociendo su propia posición, calcula la distancia de cada PRENDA, y decide si está fuera de límites o no. Esta alternativa incrementa considerablemente el coste, tamaño, y requerimientos de potencia debido a que los dos tipos de elemento, PRENDA y BASE necesitan un receptor de GPS además del transmisor de los mensajes.Another possible alternative of realization can be base on the GPS tracking system. If each device electronic or ON (P1, P2, P3, P4) and also the terminal reference or BASE (1) have a GPS receiver, each garment, so sequential, you can send your position to the BASE. This one, knowing your own position, calculate the distance of each GARMENT, and decide if It is out of bounds or not. This alternative increases considerably cost, size, and power requirements because the two types of element, PRENDA and BASE need a GPS receiver in addition to the message transmitter.
Otra alternativa para medir la distancia consiste en medir el tiempo de propagación de la señal. Cuando el terminal de referencia (1) envía la información requiriendo la respuesta del dispositivo electrónico (P1, P2, P3 ó P4) incorporado en una cierta PRENDA, registra el tiempo que tarda en obtener la respuesta. Si se conoce el tiempo de proceso de los dispositivos electrónicos (P1, P2, P3 ó P4) incorporados en las prendas, se puede estimar el tiempo de propagación de la señal de ida y vuelta, y por tanto la distancia multiplicando por la velocidad de la luz.Another alternative to measure distance consists in measuring the propagation time of the signal. When the terminal reference (1) sends the information requesting the answer of the electronic device (P1, P2, P3 or P4) incorporated in a certain GARAGE, records the time it takes to get the answer. If the processing time of electronic devices is known (P1, P2, P3 or P4) incorporated into the garments, you can estimate the propagation time of the round trip signal, and therefore the distance multiplying by the speed of light.
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- 2003-02-17 ES ES200300385A patent/ES2214132B1/en not_active Expired - Fee Related
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