FI122328B - Aktiivinen paikannusjärjestelmä - Google Patents

Aktiivinen paikannusjärjestelmä Download PDF

Info

Publication number
FI122328B
FI122328B FI20105860A FI20105860A FI122328B FI 122328 B FI122328 B FI 122328B FI 20105860 A FI20105860 A FI 20105860A FI 20105860 A FI20105860 A FI 20105860A FI 122328 B FI122328 B FI 122328B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
antenna
tag
signals
active
active positioning
Prior art date
Application number
FI20105860A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105860A0 (fi
FI20105860A (fi
Inventor
Sauli Hepo-Oja
Original Assignee
Sauli Hepo-Oja
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sauli Hepo-Oja filed Critical Sauli Hepo-Oja
Priority to FI20105860A priority Critical patent/FI122328B/fi
Publication of FI20105860A0 publication Critical patent/FI20105860A0/fi
Publication of FI20105860A publication Critical patent/FI20105860A/fi
Priority to PCT/FI2011/050718 priority patent/WO2012022838A1/en
Priority to EP11817819.3A priority patent/EP2606370B1/en
Priority to US13/816,649 priority patent/US8682347B2/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122328B publication Critical patent/FI122328B/fi
Priority to US14/167,182 priority patent/US9234658B2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0257—Hybrid positioning
    • G01S5/0263—Hybrid positioning by combining or switching between positions derived from two or more separate positioning systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0064—Health, life-saving or fire-fighting equipment
    • F21V33/0076—Safety or security signalisation, e.g. smoke or burglar alarms, earthquake detectors; Self-defence devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08—Systems for determining direction or position line
    • G01S1/14—Systems for determining direction or position line using amplitude comparison of signals transmitted simultaneously from antennas or antenna systems having differently oriented overlapping directivity-characteristics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/28—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics
    • G01S3/30—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived simultaneously from receiving antennas or antenna systems having differently-oriented directivity characteristics derived directly from separate directional systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/025—Services making use of location information using location based information parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

Aktiivinen paikannusjärjestelmä
Keksinnön ala 5 Kun erilaiset aluekohtaiset paikannustekniikat kehittyvät, niille löytyy yhä enemmän erilaisia hyödyllisiä sovelluskohteita.
Tunnettu tekniikka 10 Markkinoilla on ollut myytävänä RFID-antenneja (Radio Frequency IDentifica-tion), jotka rajaavat valvottavan alueen RF-säteilykuviollaan (Radio Frequency) tietyksi alueeksi, jolle rajatulle RF-alueelle saapuvat liikkuvat laitteet eli TAGit pystytään tunnistamaan. Liikkuva laite on luonteeltaan RFID-tagi, joka ei tarvitse RF-vastaanottimessaan virtaa kuluttavaa aktiivista etuvahvistinta, 15 vaan se toimii RF-lähikentässä passiiviseen signaalin ilmaisuun perustuen, kytkeytyen aktiiviseksi vasta tullessaan riittävän voimakkaan signaalin alueelle, jolloin se edullisesti, ilman odotusaikaa, voi heti suoraan mitata tulevaa signaalia ilman etuvahvistimen kuormaa, jonka suuruus voisi olla esimerkiksi noin 10 mA.
20
Kyseisessä teknologiassa esimerkiksi kulunvalvontasovelluksissa ongelmana on ollut se, että juuri siinä sijainnissa valvottavan rakennuksen sisäpuolista kattoa, missä olisi antennin edullisin sijoituspaikka, on erittäin usein valaisin.
Toisin sanoen valaisimen sijainti olisi juuri kyseisen antennin paras sijainti tai ^ 25 jopa ainoa hyvä sijainti. Lisäksi ongelmana on se, että valaisimet ovat usein o ^ ulkokuoreltaan eli sivuiltaan metallia, jolloin ne aikaansaavat helposti vääris-
O
T tymää vierelleen asennetun RFID-antennin säteilykuvioon. Täten antennin
C\J
pitäisi pystyä tarvittaessa korvaamaan valaisin, kun antenni halutaan sijoittaa
CC
“ valaisimen varaamalle paikalle.
o to 30 00
LO
? Toinen keskeinen ongelma, varsinkin perinteisessä RFID-paikannuksessa on
O
w ollut se, että haluttaessa tarkkarajaista paikannusta pienessä tilassa, kul kusuunta huomioiden, on tilaan pitänyt asentaa kaksi antennia, jotka usein 2 vaativat omat lukijansa, ja joiden säteilykuviot häiritsevät toisiaan ilman erikoisjärjestelyltä. Varsinkin lähetysten ollessa samanaikaisia, säteilykuviot sotkeutuvat pahasti. Tilanahtaudessa antennit helposti joudutaan sijoittamaan lähelle metallisia rakenteita, kuten ovirakenteita tai putkia, jotka myös aihe-5 uttavat vääristymiä säteilykuvioon ja esimerkiksi noin 50cm etäisyydellä ollessaan voivat jopa tuhota säteilykuvion.
Jos antennit saadaankin mahtumaan samaan pieneen tilaan, niin signaaleja saadaan rajapinnan molemmilta antenneilta. Tällöin, ilman erityisjärjestelyltä, 10 paikallaan oltaessakin alue vaihtuu koko ajan uusia signaaleja vastaanotettaessa, ellei signaaleja mitata ja laskemalla ja/tai päättelemällä arvioida TAGin sijaintia kullakin ajan hetkellä, kuten esimerkiksi patenttihakemusjulkaisussa FI20095222 on esitetty.
15 Ongelma paikantavan hätäkutsun automaattiseksi lähettämiseksi henkilön poikkeavan terveydentilan perusteella esimerkiksi kaatumistapauksessa on se, että kiihtyvyysanturin pitää periaatteessa olla koko ajan mittaamassa, koska kaatumisen mahdollisesti ilmaiseva isku tulee vasta kiihtyvyyden päättyessä, jolloin mittaus on jo myöhässä. Toisaalta kaikki terveydentilan huo-20 nonemisesta johtuvat kaatumiset eivät ole äkillisiä, vaan henkilö voi myös hitaasti ja varovasti vaipua lattialle, kun alkaa pyörryttämään. Toisaalta pelkkää vaaka-asentoa ei ole voitu käyttää indikaattorina, koska vaaka-asennossa ___ ollaan myös normaalitilanteissa ainakin sängyssä, δ
CM
^ 25 Keksinnön lyhyt selostus
CD
0X1 Keksinnön tavoitteena on kehittynyt antennitekniikkatoteutus paikannusjär-
X
* jestelmän yhdeksi paikannussoluksi, jossa antennit ja säteilijät voidaan sijoitin taa mahdollisimman hyviin sijainteihin ja lähelle toisiaan siten, että paikan- ° 30 nustekniikkaan ei aiheudu virheellisyyttä läheisestä toisen antennin tai säteili- δ ^ jän sijainnista tai muusta metallirakenteesta eikä myöskään antennien tai säteilijöiden keskenään samanaikaisesta funktionaalisuudesta. Tämä saavute- 3 taan aktiivisella paikannusjärjestelmäantennilla ainakin yhden liikkuvan laitteen paikallistamiseksi radiotaajuustekniikkaa hyväksi käyttäen, paikannusjärjestelmä käsittäen ainakin yhden olennaisen kiinteästi asennetun tukiaseman elektroniikkayksikön eli lähetinvastaanottimen, joka käsittää ainakin yhden 5 antennin ainakin paikkatietoja sisältävien signaalien lähettämiseksi yhdelle tai useammalle liikkuvalle laitteelle, joka signaalien sisältämä paikkatieto käsittää tietoa ainakin yhden antennin kantama-alueesta tietyllä lähetysteholla, joka antennin kantama-alue on jaettavissa yhteen tai useampaan osa-alueeseen tehomittaukseen, laskemiseen ja/tai päättelyyn perustuen, ja joka liikkuva 10 laite käsittää ainakin yhden elektroniikkayksikön ja ainakin yhden antennin mainittujen signaalien vastaanottamiseen ja signaalien radiotaajuiseen lähettämiseen. Aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni käsittää liikkuvana laitteena TAG:in, yhden tai useamman eri kohtiin valvottavalle alueelle suunnatun säteilijän ja tarvittaessa yhden tai useamman ulkoisen antennin valvottavan 15 alueen jakamiseksi osiin ja antennikohtaisia sekä säteilijäkohtaisia raja- ja säätöarvoja käsittävien lisäinformaatiosignaalien aikajakoiseksi lähettämiseksi liikkuvalle laitteelle eli TAG:ille paikkatietoja sisältävien signaalien lähettämisen lisäksi, ja paikannusjärjestelmä käsittää mainitun liikkuvan laitteen eli TAG:in mainitun yhden tai useamman säteilijän lähettämien signaalien ja li-20 säinformaatiosignaalien vastaanottamiseksi mittaussignaalien muodostamiseksi sijaintinsa selvitysprosessoinnin suorittamista varten ja mainittujen mittaussignaalien ja/tai niistä sekä mainituista lisäinformaatiosignaaleista muo-dostetun informaation lähettämiseksi mainitulle aktiiviselle paikannusjärjes- ^ telmäantennille, joka vastaanottaa mainitut mittaussignaalit ja mainitun in- ° 25 formaation, paikannusjärjestelmäantenni käsittäen edelleen säätövälineet mainitun ainakin yhden säteilijän säteilyvoimakkuuden säätämiseen mainittu- | jen vastaanottamiensa mittaussignaalien ja/tai mainitun vastaanottamansa o informaation perusteella ainakin säteilyvoimakkuuden tasoon perustuvan liik- 00 g kuvan laitteen sijainnin selvitysprosessoinnin suorittamista varten.
§ 30 4
Keksintö perustuu paikallistamisessa käytettävien signaalien a ikaja koi suuteen ja valvottavan alueen jakamiseen eri osiin sekä paikannusjärjestelmäteknii-kan kuten antennien, säteilijöiden ja elektroniikkayksiköiden yhteistoiminnan funktionaaliseen tehokkuuteen mainitun aikajakoisuuden ja ainejakoisuuden 5 hyödyntämisessä.
Keksinnön etuna on paikannukseen käytettävän antennitekniikan mahdollisimman edullinen fyysinen sijoitettavuus. Keksinnön mukaisella toteutuksella on myös kompensoitu menestyksellisesti pois tunnetun tekniikan ongelmina 10 olleita keskeisiä virhelähteitä.
Keksinnön mukaisella aktiivisella paikannusjärjestelmäantennilla eli aktiivian-tennilla voidaan myös eräässä toteutusmuodossaan korvata tunnetun tekniikan mukainen valaisin, joka on ikävällä tavalla ollut kiinteistöissä sijoitettuna 15 juuri niille paikoille, joihin paikannusjärjestelmäantennin sijoittaminen on optimaalista. Esimerkiksi keksinnön mukaiseen paikannusjärjestelmäantenniin integroidulla tehokkaalla LED-tekniikalla (Light Emitting Diode) valaisu on toteutettavissa niin pienivirtaisena, että valaisin voi jännitekatkostilanteessa toimia esimerkiksi hätäuloskäynnin valaisimena oman akun tai paristojen 20 syöttämänä tai saadessaan syöttönsä jostain ulkoisesta varmennetusta virtalähteestä tai jännitelähteestä.
^ Keksinnön kehittyneellä antenni- ja TAGi-tekniikalla voidaan lisäksi monin ^ eduin parantaa tunnetun tekniikan mukaisen ratkaisun toimivuutta paikan- ° 25 nuksessa, jossa liikkuva laite TAG lähettää majakkasignaalia ja tukiasemat c\j mittaavat RSSI-arvon saapuvasta signaalista ja laskennallisesti järjestelmäta- | solia pyrkivät määrittämään TAGin sijainnin, o
CO
00 g Suurin etu saadaan siitä, että aktiiviantenni usealla säteilijällään pystyy mää- ^ 30 rittelemään suunnan, mistä signaali tulee ja pystyy TAGin askel mitta uksen ja elektroniseen kompassiin perustuvan mittauksen kanssa yhdessä jo yksinään 5 määrittelemään TAGin sijainnin ilman tukiasemaverkostoa, joka tarvitaan perinteisissä kolmiomittaukseen perustuvissa järjestelmissä poistamatta silti mahdollisuutta edelleen parantaa paikannustarkkuutta useamman aktiivian-tennin muodostavan verkon yhteistyöllä esim. kolmiomittausta hyödyntäen.
5 TAGin elektroninen kompassi-ratkaisu mahdollistaa käyttäjän vartaloon tai vaatetukseen kiinnitetyn TAGin hyödyntämisen henkilön asennon ilmaisuun vähintään kolmessa koordinaatissa (x,y,z), joka ominaisuus yhdessä henkilön sängyssä olemisen tiedon antavan TAGin, esim. sängyn painon ja/tai siinä tapahtuvan liikkeen mittaukseen perustuen, ainakin yhdessä järjestelmän 10 antaman paikannustiedon kanssa mahdollistaa automaattisen ilmoituksen lähettämisen epänormaalista tilanteesta, jossa henkilö on vaaka-asennossa sänkynsä ulkopuolella.
Kuvioluettelo 15
Kuviossa 1 esitetään keksinnön mukaisesta toteutuksesta sovellusesimerkki, jossa on kaksi valvottavaa aluetta.
Kuviossa 2 esitetään rakenne-esimerkki keksinnön erään kalustukseltaan 20 monipuolisen ja kehittyneen toteutusmuodon mukaista esimer kinomaista toteutusta aktiivisesta paikannusjärjestelmäantennis-ta kuvan kaksiulotteisuuden aiheuttamin rajoituksin.
^ Kuviossa 3 esitetään rakenne-esimerkki keksinnön TAGin 100 kalustuksel- $2 25 taan monipuolisen ja kehittyneen toteutusmuodon mukaista esi- c\j merkinomaista toteutusta.
CC
Q_ o Keksinnön yksityiskohtainen selostus 00
LO
o ^ 30 Keksinnön mukaisessa paikannusjärjestelmässä on toteutettu RFID- tekniikkaa (Radio Frequency IDentification) hyödyntävä aktiivinen paikannus- 6 järjestelmäantenni 101 ainakin yhden liikkuvan laitteen eli TAGin 100 paikallistamiseksi paikannusjärjestelmän paikannusalueella. TAGilla ei tässä patenttihakemuksessa välttämättä tarkoiteta minkään standardin mukaista laitetta tai laiteosaa, vaan laitetta, joka on kiinnitetty johonkin valvottavaan liikku-5 vaan ja ainakin ajoittaisesti paikallaan olevaan kohteeseen. Antennina käytetään esimerkiksi suuntausantennia 202 tai sanomaliikenneantennia RF-taajuiseen vastaanotto- ja/tai lähetystoimintaan. Käytettäessä antennista nimitystä säteilijä(102, 104) painotetaan sitä, että säteilijää käytetään ensisijaisesti signaalien lähetystehtävään, mutta säteilijä on siis myös antenni, jota 10 voidaan tarvittaessa käyttää sekä signaalien lähetys- että vastaanottotehtäviin.
Erittäin edullisena ratkaisuna pientä kokoa tavoiteltaessa on mahdollista sijoittaa esimerkiksi kahta antennia 202 vastaava toteutus samaan koteloon 15 siten, että kaksi erillistä vastaavan toiminnon toteuttavaa säteilijää 102,104 on asennettu samaan koteloon. Tällöin ratkaisun ulkomitat saadaan pienim-mälle mahdolliselle tasolle ja tuotteen valmistettavuus mahdollisimman yksinkertaiseksi. Myös tukiaseman elektroniikka 106 on tässä tapauksessa erittäin edullista asentaa samaisen antennikotelon sisälle.
20
Aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni 101 käsittää elektroniikkayksikköönsä 106 integroituna tai liitettynä valaisinjärjestelyn edullisimmillaan LED- ^ tekniikalla toteutettuna 132,134.
δ
(M
° 25 Keksinnön mukainen yksi aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni eli aktiivian- tenni 101 voi korvata sitä häiritsevän valaisimen ja esimerkiksi kaksi erillistä | antennia sekä RFID-tukiaseman, mahdollistaen kyseisen RFID-valvonta- o paketin asentamisen hyvin pieneen tilaan ja lisäksi sijainniltaan edullisimpaan
OO
g paikkaan aluerajauksen sijoittamisen ja kulunvalvonnan toimivuuden kannal- ^ 30 ta. Aktiiviantenni 101 voidaan myös korkeassa tilassa laskea alas sopivalle korkeudelle johtonsa varassa kuten normaali valaisin.
7
Vaativissa kohteissa aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni 101 käsittää elektroniikkayksikköönsä 106 liitetyn yhden tai useamman aikajakoisesti toimivan ulkoisen kaapelilla liitetyn antennin 202 olennaisen selvän alue-erotettavuuden toteuttamiseksi.
5
Aktiiviantenni 101 käsittää yhden tai useamman säteilijän 102,104, jotka on kytketty tai edullisimmillaan integroitu elektroniikka-yksikköön 106. Säteilijät kytketään edullisimmillaan yhteiseen päätevahvistimeen aikajakoisesti niin, että kytkemätön säteilijä edustaa korkeaa impedanssia, ainakin lähetystaa-10 juuskohtaisesti, silloin kun se ei ole säteily- eli lähetysvuorossa.
Säteilijät erotetaan vahvistimista RF-kytkimin siten, että kukin säteilijä on vuorollaan yhteydessä omaansa tai säteilijöiden kesken yhteiseen päätevahvistimeen. Yhden tai useamman ulkoisen antennin 202 ja/tai säteilijän 15 102,104 sijoittelulla ja suuntauksella valvottava alue jaetaan yhteen tai use ampaan osa-alueeseen erityisesti silloin, kun halutaan erottaa kyseiset osa-alueet toisistaan olennaisen selvällä rajalla.
Liikkuva laite eli TAG 100 tietää yhden tai useamman säteilijän tai ulkoisen 20 antennin lähettämien RF-signaalien perusteella, minkä säteilijän tai antennin alue on kyseessä kullakin ajanhetkellä. Aktiiviantenni 101 voi yhden tai useamman ulkoisen antennin 202 ja/tai sisäisten säteilijöidensä 102, 104 kautta ^ lähettää TAG:ille lisäinformaatiota, kuten antenni- ja säteilijäkohtaisia säätö- ° arvoja, joiden perusteella TAG pystyy paremmin laskemaan ja/tai päätteleviä 25 mään sijaintinsa. TAG 100 käsittää ainakin yhden antennin 103 RF-lähetys- cnj /vastaanottotehtävien suorittamiseksi ja elektroniikkayksikön 110 mainittujen | vastaanotettujen signaalien mittaamiseksi ja prosessoimiseksi antennin kaut- o ta vastaanottamansa ja/tai muistissaan pitämänsä lisäinformaation perusteel- 00 .
m a.
o δ -30 C\1 8
Keksinnön mukaista paikannusta suoritetaan siten, että rajapinnassa liikkuva laite eli TAG 100 saa yhden tai useamman antennin 202 ja/tai säteilijän 102, 104 kautta signaaleja, joiden voimakkuuden se itse mittaa ja/tai laskee signaalien määrää aikayksikköä kohden ja laskee ja/tai päättelee erilaisia algo-5 ritmeja käyttäen, millä paikannussignaalia lähettävien antennien tai säteilijöiden edustamista alueista TAG 100 minäkin ajanhetkenä on. Tässä ratkaisevan edun tuo se, että liikkuva laite 100 itse mittaa signaalin voimakkuutta ja käsittelee sitä matemaattisesti ja loogisesti niin, että se on vertailukelpoinen myös muilta säteilijöiltä ja/tai antenneilta saataviin signaaleihin. Raja on siten 10 asetettavissa ja muutettavissa myös ohjelmallisesti. Mainitut asiat mahdollistavat aluerajauksen toimimisen luotettavasti myös hyvin pienessä tilassa, koska tässä antennien ja/tai säteilijöiden signaalit saavat ulottua päällekkäisesti toistensa alueille.
15 Keksintö perustuu siihen, että valvottavan alueen eri kohtiin suunnatut aktiivisen paikannusjärjestelmäantennin eli aktiiviantennin 101 sisäiset säteilijät 102,104 ja/tai yksi tai useampi aktiiviantennin elektroniikkayksikköön 106 kaapelilla kytketty ulkoinen antenni 202 lähettää ainakin yhtä säteilijää käyttäen säteilijä kohta isiä raja- ja säätöarvoja käsittäviä lisäinformaatiosignaaleja 20 aikajakoisesti paikkatietoja sisältävien signaalien lisäksi. Liikkuva laite eli TAG 100 vastaanottaa mainitut ulkoisen antennin ja/tai sisäisen säteilijän lähettämät signaalit sijaintinsa selvitysprosessoinnin suorittamista varten ja mitta-^ ussignaalien muodostamiseksi, jotka mittaussignaalit ja/tai niistä prosessoi- ^ dut arvot liikkuva laite 100 voi tarvittaessa lähettää aktiivisen paikannusjär- ? 25 jestelmäantennin 101 käsittämille säätövälineille, jolloin ainakin niin sanotus- i ^ sa opetustilanteessa mainitun ainakin yhden säteilijän ja/tai tai ulkoisen an- | tennin säteilyvoimakkuutta säädetään tilannekohtaisesti mainituilla säätöväli- o neillä kyseisten mittaussignaalien ja/tai niistä prosessoitujen arvojen perus- 00 g teella siten, että liikkuvan laitteen 100 sijainnin selvitysprosessointia tarken- ^ 30 netaan ainakin säteilyvoimakkuuden tasoon perustuen. Samalla voidaan suo rittaa suodatuksia ja luoda niiden perusteella liikkuvalle laitteelle lähetettäviä 9 parametreja, joilla estetään tietyissä hankalissa koordinaateissa esiintyviä paikannussignaalin vääristymisistä johtuvia virhearvoja vaikuttamasta liikkuvan laitteen sijainnin selvitysprosessoinnin suorittamiseen.
5 Aktiivisen paikannusjärjestelmäantennin eli aktiiviantennin 101 prosessoin-tiosa tallentaa muistiinsa ainakin konfigurointi- ja opetustilanteissa TAGiltä 100 näin saamansa ja mahdollisesti edelleen prosessoimansa arvot ja parametrit säteilijä kohta isinä 102, 104 arvoina tai ulkoisen antennin(202) ollessa kyseessä, antennikohtaisina arvoina ja lähettää näitä tietoja lisäinformaationa 10 paikkatietoja sisältävien signaalien lisäksi kaikille muillekin jäijestelmän liikkuville laitteille 100 ainakin silloin, kun ne liikkuvat kyseisen paikannussolun alueelle.
Keksinnön mukaisessa toteutuksessa ulkoisia antenneja 202 ja sisäisiä säteili-15 jöitä 102, 104 onnistutaan sijoittamaan lähelle toisiaan, koska ne ovat, tai ainakin osa niistä on, aikajakoisesti eriaikaisesti toimivia niin, etteivät niiden kentät sotke tai pahimmillaan kumoa toisiaan. Kyseinen aikajakoisuus muodostetaan edullisesti käyttäen RF-kytkinjärjestelyä silloin, kun yhtä ja samaa päätevahvistinta käytetään edullisesti useamman säteilijän tai antennin lähe-20 tystoimintoon.
Kuitenkaan pelkkä eriaikaisuuskaan ei vielä riitä mahdollistamaan normaalira-_ kenteisten antennien 202 ja säteilijöiden 102, 104 sijoittamista hyvin lähelle ^ toisiaan, koska ilman erityisjärjestelyltä hyvin lähellä oleva toinen antenni tai i 2 25 säteilijä aiheuttaa häviöitä toisen säteilyyn ainakin vääristäen säteilykuviota.
Hyvin läheisellä sijoitettavuudella tarkoitetaan tässä esimerkiksi sellaista an- | tennien ja säteilijöiden sijoitettavuutta, että antennit keskenään tai säteilijät o keskenään tai sekä antennit ja säteilijät keskenään, kunkin toteutustavasta 00 g riippuen, ovat sijoitettuina 2 mm - 60 cm etäisyydelle toisistaan. Hyvin lähel- ^ 30 lä toisiaan sijoitettujen antennien ja/tai säteilijöiden lähetyksen on siten tär keää olla ainakin aikajakoisesti eriaikaista ja lisäksi lähetystä suorittamatto- 10 mien antennien ja/tai säteilijöiden on, ainakin pieniä ulkomittoja kokonaisuudelle tavoiteltaessa, hyvin edullista olla sähköisesti irti kytkettynä kulloinkin lähetystä suorittavaan antenniin tai säteilijään nähden sen lähetyksen suori-tusaikana, eli edustettava aikajakoisesti vuorollaan hyvin suurta impedanssia 5 kulloinkin vuorollaan lähettävään säteilijään 102, 104 ja lähietäisyydellä olevaan antenniin 202 nähden. Tällä tavoin antennit ja/tai säteilijät eivät kuormita toistensa signaaleja.
Erikoisrakenteisilla säteilijöillä, kuten esim. CAN-antenneilla (engl. nimi tulee 10 tölkki-muodosta), on toteutettavissa aktiiviantennin eräs sovellusmuoto, jossa voidaan saavuttaa säteilijäkohtainen suuntaavuus ja toistensa häiritsemät-tömyys tietyin järjestelyin ilman, että muiden säteilijöiden tarvitsee olla sähköisesti irti yhden lähettäessä, mutta ainakin ratkaisun ulkomitat tulevat suuriksi verrattuna pienempiin säteilijäratkaisuihin, jotka hyötyvät RF-kytkimien 15 avulla tapahtuvasta irtikytkennästä.
Keksinnön mukaisella toteutuksella saavutetaan myös merkittävänä etuna TAG:in 100 pieni virran kulutus, mikä johtuu siitä, ettei TAG tarvitse RF-etuvahvistinta. Nimittäin tunnetun tekniikan mukaisessa toteutuksessa, kun 20 käytetään RF-etuvahvistinta, on sen virrankulutus helposti jopa luokkaa
10mA. Keksinnön mukaisessa toteutuksessa TAG kykenee passiivisesti ilmaisemaan aktiivisen paikannusjärjestelmäantennin 101, joka on käytännössä __ RFID-tukiasema antenneineen, voimakkaan aikajakoisen signaalin ja TAG
^ kykenee heräämään lepotilasta mainitun ilmaisemansa signaalin keston ylit- ? 25 täessä ennalta asetetun rajan, jolloin TAG vasta alkaa prosessoida ilmaiseen maansa signaalia. Tämän jälkeen TAG siirtyy takaisin lepotilaan odottamaan | uutta signaalia. Keksinnön eräässä toteutusmuodossa TAG odottaa liikeil- o maisimensa signaalia, jonka jälkeen TAG 100 vasta sallii paikannussignaaliin 00 g heräämisensä tai aloittaa paikannussignaalin prosessoinnin.
S 30 11
Keksinnön mukaisessa prosessoinnissaan liikkuva laite 100 hyödyntää virtaa säästääkseen myös liikeanturia 153 ainakin askelmittausperiaatteella esimerkiksi hylkäämällä paikalla oltaessa toistuvia samankaltaisia arvoja tai jopa kieltäytyen mittaamasta niitä laisinkaan näin säästäen paristonsa energiaa.
5
Kuviossa 1 esitetään keksinnön mukaisesta toteutuksesta sovellusesimerkki, jossa on kaksi valvottavaa aluetta. Siinä on esitetty oviaukko, jonka sisäpuolella "aluel(sallittu alue)" voidaan liikkua vapaasti, mutta heti siirryttäessä toiselle puolelle rajapintaa "alue2(kielletty alue)", lähettää liikkuva laite eli 10 TAG 100 automaattisesti ilmoituksen rajan ylityksestä.
Aktiiviantennin elektroniikkayksikkö 106 voi lisäksi käsittää ainakin yhden RFID-lähetin-vastaanottimen prosessointiyksikköineen eli toteuttaa käytän-15 nössä tukiaseman käyttöfunktiota käsittäen ainakin yhden säteilijän ainakin paikkatietoja sisältävien signaalien lähettämiseksi yhdelle tai useammalle TAG:ille. Tällöin ei tarvita erillistä tukiasemaa, vaan kaikki tukiasematoimin-not sijaitsevat edullisesti samassa kotelossa eli paketissa. Tällöin yksi aktii-viantenni 101, joka voi käsittää yhden tai useampia aikajakoisesti eriaikaisia 20 säteilijöitä 102, 104, pystyy yksinään, ainakin useammalla säteilijällä varustettuna, toteuttamaan toimivan aluerajauksen erittäin pienellä alueella vastaavalla tavalla kuin, jos kyseessä olisi kaksi erillistä antennia eri sijainneissaan. Toteutustapa mahdollistaa lisäksi aktiiviantenniin liitettäväksi yhden tai ^ useampia ulkoisia antenneja 202, joiden avulla paikannusaluetta voidaan δ ™ 25 esimerkiksi leventää kattamaan tehokkaasti isompikin kulkuväylä.
ö
CO
^ RFID-kulunvalvonnassa on lisäksi edullista sijoittaa keksinnön mukaisen aktii-
X
viantennin elektroniikkayksikölle muita kykyjä, kuten tehdä valvonta-alueella § mittauksia infrapuna (PIR, Passive InfraRed) 133, 135 ja/tai ultraääni (US) -
LO
o 30 liiketunnistimella sekä lisäksi/vaihtoehtoisesti tarvittaessa käyttää IR:ää (Inf- o ^ raRed) ja/tai ultra-ääntä TAGin kanssa kommunikoitaessa.
12 Tällöin aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni käsittää elektroniikkayksik-köönsä 106 yhdistetyn laitekotelon ulkopuolisen tai sisäisen liiketunnistimen, edullisimmillaan elektroniikkayksikön 106 kanssa samalle piirikortille integroidun liiketunnistusosan, jonka toiminta perustuu ainakin yhden tekniikoista 5 infrapunatekniikka PIR 133, 135 ja ultraäänitekniikka sekä mikroaaltotekniikka hyödyntämiseen ja jonka ilmaisualue on parhaimmillaan päällekkäinen säteilijöiden 102,104 muodostaman aluerajauksen kanssa, jolloin ratkaisu mahdollistaa varmatoimisesti esim. kulkuoikeudettoman liikkujan havaitsemisen ilmaisualueella sen perusteella, ettei tällä ole TAG:iä 100, joka lähettäisi 10 järjestelmälle kyseessä olevan solun paikannusalueelle tultaessa kulkuoikeuden sallivan koodin ja/tai ID-tiedon.
Aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni 101 käsittää ainakin yhden elektro-niikkayksikköönsä 106 liitetyn ja edullisimmillaan piirikortille integroidun tieto-15 liikenteen yhteysjärjestelyn 121, 125 tiedon välittämiseksi aktiivisen paikan-nusjärjestelmäantennin ja ulkomaailman välillä.
Täten samaan keksinnön mukaiseen aktiiviantenniin on tarvittaessa edullista integroida puhe- ja/tai IP-yhteys ulkomaailmaan esimerkiksi ainakin yhdellä 20 tekniikoista GSM/GPRS/3G/CDMA WLAN/WiFi/WiMAX/Flash-OFDM/W-CDMA toteutetulla moduulilla 125 ja/tai langallisesti ainakin yhdellä tekniikoista puhelin/modeemi/ISDN/ADSL/VOIP/USB/Ethernet toteutetun moduulin 121 ___ avulla.
o
(M
° 25 Aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni 101 käsittää välineinä äänentoiston ja ^ vähintään kaksisuuntaisen puheyhteyden suorittamiseksi ainakin yhden kaiut- | timen 111 ja mikrofonin 138, joka mikrofoni kytkeytyy pois päältä automaatio tisesti TAGissä 100 olevan radiomikrofonin 139 tullessa päälle.
CO
CO
LO
o ^ 30 Mikrofoni 138, 139 voi sijaita itse antennissa 106 tai edullisimmin radioyhtey den päässä mainitussa TAG:issä 100, joka on kyseisessä tilanteessa käytössä 13 esim. valvottavalla henkilöllä hänen puhuessaan. Tällöin edullisesti vältytään akustisen kierron aiheuttamilta ongelmilta ja kaiuttimessa 111 voidaan tarvittaessa käyttää suuria äänenvoimakkuuden tasoja, kun mikrofoni 138 ja kaiutin 111 ovat kaukana toisistaan.
5
Joissain sovelluksissa aktiiviantenni 101 pystyy liikennöimään langallisesti ulkomaailman kanssa muun muassa yhdellä tai useammalla yleisien Ethernet-, RS232-, RS485/422- ja esim. USB x.O-standardien mukaisilla yksiköillä ja liikennöintiprotokollilla esim. liittyessään kiinteistön kulunvalvontajärjes-10 telmään. Sitä varten laitteessa on tällöin yksi tai useampi langallisen tietoliikenteen moduuli 121 erillisenä ja/tai sitä vastaavaa elektroniikkaa integroituna suoraan piirikortille 127.
Sekä TAGin 100 että aktiiviantennin säätövälineet käsittävät edullisesti oh-15 jelmoitavaa prosessoritekniikkaa, kuten esimerkiksi PLC (Programmable Logic Controller), toimenpiteidensä suorittamiseksi kuten esimerkiksi mittaussignaalien muodostamiseksi TAG:issa ja säteilyvoimakkuuksien säätötoimenpiteiden suorittamiseksi säätövälineissä.
20 Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa aktiiviantenni voi käsittää ainakin yhden antennin, joka on varsinaisista paikannusjärjestelmäantenneista erillinen antenni, jolla suoritetaan RF taajuisten signaalien lähetystä ja vastaanot-^ toa muuta käyttöfunktiota kuin paikannusta varten. Tämä suoritetaan edulli- ^ sesti siten, että mainittu lähetys ja vastaanotto voivat olla keskenään riippu- ° 25 mattomasta taajuusalueesta.
<o cv | Antenni tarvitaan joissain sovelluksissa pelkästään muuhun radiotaajuiseen o liikennöintiin, koska RFID-ilmaisuun tarkoitetut säteilijät eivät suuntauksensa 00 g takia välttämättä pysty kovin hyvään vastaanottoon säteilykuvionsa ulkopuo- ° 30 lella. Antenni on yhdessä edullisista toteutusmuodoistaan liitettynä tai integ roituna aktiiviantennin liitäntäkaapeliin 109.
14
Aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni voidaan sijoittaa edullisimpaan sijaintiinsa esimerkiksi siten, että siihen liitetään integroidusti valaisinjärjestely, jolloin molemmat, sekä valaisin että aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni, voivat toteuttaa käyttöfunktiotaan edullisessa sijainnissa kuten esimerkiksi 5 rakennuksen eteistilassa.
Aktiiviantenni käsittää ainakin yhden RF-kytkimen kunkin käytössä olevan säteilijän tai ulkoisen antennin vuorollaan ja/tai valikoidusti yhtä aikaa tapahtuvaan kytkemiseen yhteen tai useampaan päätevahvistimeen, ja eristysto-10 teutuksen irrotettavan säteilijän 102,104 ja/tai ulkoisen antennin 202 sähköiseksi erottamiseksi siten, että mainitusta säteilijästä 102 tai ulkoisesta antennista 202 muodostuu yhdelle tai useammalle muulle säteilijälle 104 ja/tai ulkoiselle antennille sähköisesti suuri-impedanssisena näkyvä kohde.
15 Kyseinen RF-kytkinelektroniikka voi olla edullisesti toteutettu myös yhdellä tai useammalla integroidulla piirillä, jotka kukin käsittävät yhden tai useamman RF-kytkimen.
Samalla RF-kytkinratkaisulla aktiiviantennin elektroniikkayksikössä 106, jota 20 käytetään säteilijöiden kytkemisessä, voidaan käyttää myös niiden sähköisen pituuden ja muiden suureiden, kuten heijastimen ja ainakin maatason suuruuden ja/tai muodon säätelyssä, saadaan aktiiviantennin ominaisuuksia ^ muokattua käyttötilanteen ja hetken vaatimusten mukaisesti niin, että säteilisi joiden lähetystaajuutta ja säteilykuviota voidaan muuttaa ilman, että ratkai- i 2 25 sun toimivuus kärsii oleellisesti. Esimerkiksi lähetystaajuus ja suuntaavuus voi poiketa vastaanottotaajuudesta ja suuntaavuudesta suurestikin.
X
tr
CL
o Aktiivista paikannusjärjestelmäantennia voidaan edullisessa toteutusmuodos- 00 g sa kehittää myös siten, että aktiiviantenniin yhdistetään tai integroidaan liike- 30 tunnistusosa, joka perustuu edullisesti infrapunatekniikan PIR 133,135 ja ultra-äänen yhtäaikaiseen hyödyntämiseen tai ainakin toisen mainituista hyö- 15 dyntämiseen. Aktiiviantenniin 101 voidaan myös liittää tietoliikenteen yhteys-järjestely 121,125 tiedon välittämiseksi aktiiviantennin ja ulkomaailman eli muiden laitteiden ja/tai tietoliikenneverkkojen välillä. Tietoliikenteen yhteys-järjestely ulkomaailman kanssa voidaan myös liittää tai integroida aktiivian-5 tennin muidenkin osien kuten esimerkiksi säätövälineiden yhteyteen. Aktii-viantenni voi myös käsittää välineet äänentoiston ja vähintään kaksisuuntaisen puheyhteyden muodostamiseksi. Välineinä äänentoiston muodostamiseksi voivat olla ainakin yhdet välineistä kaiutin 111 ja mikrofoni MIC 138, joista välineistä ainakin toiset ovat sijoitettavissa liikkuvaan laitteen eli TAGin 100 10 yhteyteen, jolta on tietoliikenneyhteys paikannusjärjestelmäantennin 101 ainakin yhden antennin kanssa ja sitä kautta mahdollisesti myös ulkomaailman kanssa. Esimerkiksi ainakin yksi mikrofoni 139 voi sijaita käytettävän tietoliikenneyhteyden vaikutusalueella sijaitsevassa TAG:issä, ja olla yhteydessä paikannusjärjestelmäantennin ainakin yhteen antenniin.
15
Keksinnön edullisessa toteutusmuodossa voidaan hyödyntää nivelelintä käyttäen toteutettua liityntää, jolla suuntaussäteilijä liitetään elektroniikkayksik-köönsä 106 mainitun nivelelimen hyödyntämiseksi suuntaussäteilijän 102, 104 suuntaamisessa. Nivelelin 118 voi yksinkertaisimmillaan olla vapaasti 20 taipuva metallinen tai muusta sopivasta materiaalista valmistettu liuska, joka yhdistää säteilijämoduulin elektroniikkayksikön 106 muodostamaan kotelon runkorakenteeseen, maatasoon tai piirikorttiin 127.
^ Sen lisäksi, että usean säteilijän ratkaisulla saavutetaan RF-lähikentässä hyvä ° 25 alueselektiivisyys, voidaan ratkaisua käyttää tehokkaasti hyväksi paranta- c\j maan kaukokentässä tapahtuvaa paikannusta siten, että TAG 100 itse lähet- | tää majakkasignaalia poistuttuaan lähikentästä aktiiviantennin mitatessa näin o vastaanottamastaan lähetteestä RSSI(Received Signal Strenght Information)-
OO
g arvon kullakin säteilijällään ja/tai antennillaan.
§ 30 16
Aktiiviantenni pystyy mittaamaan TAGin 100 lähetteestä RSSI (Received Signal Strenght Information)-arvon kullakin säteilijällään 102,104 ja/tai antennillaan 202, jolloin se saa suurimman lukeman TAGiin 100 nähden parhaassa suunnassa olevalta säteilijältään 102,104 ja/tai ulkoiselta antenniltaan 202 ja 5 muilta vastaavasti pienempiä mittausarvoja suhteessa niiden suuntauksen kulmapoikkeaman suuruuteen parhaaseen suuntaan nähden.
Esimerkiksi neljän säteilijän ratkaisulla saavutetaan jo hyvin suuri selektiivi-syys suunnan suhteen verrattuna normaaliratkaisuihin, joissa ei yksittäisellä 10 antennilla saada lainkaan tietoa majakan (TAG 100) suunnasta. Suuntaselek-tiivisyydeltään edullisessa keksinnön sovellusmuodossa yksittäinen säteilijä on rakenteeltaan itsenäinen säteilijämoduuli suunta-antennin ominaisuuksilla 102,104, jolloin sen säteilykuviolla on hyvä etu/taka-suhde (esim. lOdB), jolloin se vastaanottaa takaa päin tulevaa signaalia lOdB heikommalla tasolla 15 kuin suoraan edestä tulevaa.
TAG lähettää virran kulutuksen minimoimiseksi mahdollisimman harvoin askel-ilmaisua ja edullisimmillaan myös askel-mittausta hyödyntäen esimerkiksi pietsosähköistä liikeanturia 153. Edullisimmillaan liikeanturi on toteutettu is-20 kuanturin 151 yhteyteen, jolloin ko. yhdistelmäanturi on säädettävissä eri herkkyyksille.
Askelpituus kuljetun matkan arvioimiseksi voidaan uudelleen kalibroida aina ^ henkilön kulkiessa mitoiltaan tunnetun lähikentän läpi, jonka jo yhden aktii- i ° 25 viantennin paikannussolu muodostaa. Tässä tehtävässään aktiivinen paikan- i nusjärjestelmäantenni ilmoittaa TAGille säteilykentän muodostaman alueen | rajat ja/tai mitat ainakin eri säteilijöidensä 102,104 ja mahdollisten ulkoisten o antenniensa 202, 204 säteilyn voimakkuuksiin perustuen sekä tarvittaessa 00 g hyödyntäen esim. IR- tai ultra-äänitutkan antamaa tietoa. Menetelmä lisää ^ 30 kalibroinnin jälkeen TAGin kulkeman matkan arvioinnin mittaustarkkuutta.
17
Kyseisellä tarkennetulla askelmittausmenetelmällä voidaan lisäksi paremmin arvioida henkilön energiankulutusta varsinkin, kun lisäksi tunnetaan henkilön paino.
5 Järjestelmän eräässä sovelluksessa majakkasignaalia lähettävän ja askelmit-tausta suorittavan TAGin 100 elektroniikkayksikössä 110 on edullisesti maan magneettikenttään perustuva elektroninen kompassi-ratkaisu 152 kulkusuunnan mittaamiseksi askelten lukumäärän mittaamisen lisäksi, jolloin voidaan jopa ainoastaan yhden aktiiviantennin 101 muodostaman solun lähialueella 10 suorittaa paikannus, kun tiedetään TAGin 100 menosuunta sen poistuessa aktiiviantennin 101 muodostaman paikannussolun lähikentästä, TAGin 100 lähettämä tieto kompassisu un nasta ja kuljetusta matkasta sekä TAGin 100 lähettämän majakkasignaalin voimakkuustieto(RSSI), joka edullisesti saadaan samalla, kun TAG 100 lähettää mainitut askelmittaus-/suunta-tietonsa.
15
Tietonsa ja majakkasignaalin TAG lähettää virrankulutuksensa minimoimiseksi harvoin, vain sijaintinsa oleellisesti muuttuessa tai jonkin sen toimintalogii-kan tunnistaman tapahtuman yhteydessä. Elektronisen kompassin 152 toteutus perustuu edullisimmillaan integroituun piiriratkaisuun ns. electronic com-20 pass-piiriin.
Yhteen tai useampaan aktiiviantenniin perustuvan ja askel-suuntamittausta suorittavan TAGin muodostaman järjestelmän paikannusta voidaan parantaa ^ edelleen sijoittamalla kulkuväylien ovien päälle kiinteästi asennettavia järjes- ° 25 telmän TAGin 100 versioita, tyyppiä Ovi-TAG, joka tunnista esim. oveen kiin- nitetyn magneetin etäisyyden muuttumisen sijaintiinsa nähden yksinkertai-| simmillaan esim. reed-kytkimeen perustuen, tai kehittyneemmässä versiossa o magneetin kenttää mittaavalla sensorilla, joka mahdollistaa suuremman il- 00 g maisuetäisyyden TAGin sijoittamiseksi vapaammin. Kyseinen mittauselin voi ^ 30 olla edullisesti jopa sama sensori, jolla liikkuvan TAGin 100 kompassi on to teutettu.
18 Näin järjestelmä saa tiedon, minkä huoneen ovi on avattu kyseisellä käytävällä samaan aikaan, kun liikkuva TAG 100 on liikkeessä ko. suunnalla. Tapahtuman havaitsemisen logiikkaa parantaa TAGin tieto askelluksen pysähtymisestä ja/tai suunnan kääntymisestä samalla hetkellä, kun Ovi-TAG ilmoit-5 taa tapahtumasta. Kyseisen informaation perusteella voidaan varsin suurella todennäköisyydellä loogisesti yhdistää tapahtumat ja siten varsin luotettavasti tehdä tarkka paikannus ko. huoneeseen. Samalla järjestelmä saa automaattisesti varmennettua paikannustietoa RSSI-mittausarvoina kyseisessä huoneessa olevalta TAGiltä ilman erillistä "site survey"-tyyppistä järjestelmän 10 opettamiskierrosta, joka perinteisissä järjestelmissä joudutaan tekemään järjestelmän käyttöönoton yhteydessä.
Lisäksi aktiiviantennien suorittaman majakkasignaalimittauksen arvoja voidaan tilastoida ja ajan mittaan havaita määrän perusteella mittausarvoissa 15 lukemia, jotka tarkoittavat ko. henkilön yleisiä sijaintipaikkoja, kuten työpiste, sänky, WC jne., joita tietoja voidaan käyttää hyväksi järjestelmän automaattisessa oppimisessa edelleen ilman "site survey'-tyyppisen opettamiskierrok-sen tarvetta. Lisä-arvona Ovi-TAG- investoinnille kiinteistössä, esim. hätäkut-susovelluksessa, sama Ovi-TAG edullisesti ilmaisee esim. äänellä ja merkkiva-20 loa vilkuttamalla kyseisen huoneen oven päällä sijaitessaan kyseisen avun tarvitsijan huoneen sijainnin käytävällä tämän kutsuttua apua hälytin-TAGillään, mikä helpottaa ja nopeuttaa avun perille löytämistä.
^ TAGin 100 elektroninen kompassiratkaisu 152 mahdollistaa käyttäjän vartain 25 loon tai vaatetukseen kiinnitetyn TAGin 100 hyödyntämisen henkilön asennon oi ilmaisuun vähintään kolmessa koordinaatissa(x,y,z), joka ominaisuus yhdessä | henkilön sängyssä olemisen tiedon antavan TAGin 100, esim. sängyn painon o ja/tai siinä tapahtuvan liikkeen mittaukseen perustuen, ainakin yhdessä jär-
OO
g jestelmän antaman paikannustiedon kanssa mahdollistaa automaattisen il- ^ 30 moituksen lähettämisen epänormaalista tilanteesta, jossa henkilö on vaaka- asennossa sänkynsä ulkopuolella 19 TAGin 100 elektroninen kompassi-ratkaisu 152 mahdollistaa käyttäjän vartaloon tai vaatetukseen kiinnitetyn TAGin 100 hyödyntämisen henkilön asennon ilmaisuun vähintään kolmessa koordinaatissa (x,y,z), mikä ominaisuus yhdessä sängyn painoa ja/tai siinä tapahtuvaa liikettä mittaavan TAGin 100 anta-5 man tiedon ja ainakin yhdessä järjestelmän ylläpitämän paikannustiedon kanssa toteuttaa automaattisen ilmoituksen lähettämisen epänormaalista tilanteesta, jossa käyttäjä on vaaka-asennossa sänkynsä ulkopuolella.
Keksinnön mukainen TAG pystyy tietyssä sovelluksessa elektronisen kompas-10 sin 152 ja iskuanturin avulla sopivia ohjelma-algoritmeja käyttäen havaitsemaan esim. sitä kantavan henkilön kaatumisen tai muun epätavallisen käyttäytymisen ja pystyy radio-osallaan ilmoittamaan tapahtumasta ainakin aktii-viantennille, joka tietoliikenne-välineillään siirtää tiedon eteenpäin rajoituksitta, langallisesti tai langattomasti. Tarvittaessa kaatumistapahtuman havainto-15 tarkkuutta voidaan parantaa tietyn elektronisen kompassipiirin, esim.
AK8976A sisältämän kiihtyvyysanturin, tai erillisen kiihtyvyysanturin käytöllä, mikäli sovelluksessa käytettävä elektronisen kompassipiiri ei kykene mittaamaan kiihtyvyyttä.
20 Keksinnön erittäin edullisessa sovelluksessa kaatumistapahtuman havaitsemisessa perinteisen "kiihtyvyys, jota seuraa isku ja vaaka-asento"-mittaus-proseduurin käyttö on jopa tarpeetonta, kun kaatumisilmoituksen ehtona ^ käytetään pelkästään henkilön vaaka-asentoa ja(AND) tietoa sängystänsä ^ poistumisesta. Näin varmistetaan, ettei henkilön mentyä normaalisti sän- i ? 25 kyynsä vaaka-asentoon nukkumaan, tule annettua virheellistä hälytystä.
i ^ Vastaavasti henkilön mennessä makuulle, vaikka hyvin hitaastikin vaipuen, | kuten sairauskohtauksen tapahtuessa voi sattua, voidaan ilmoittaa asia välit- o tömästi vähintään epänormaalina tapahtumana, esim. työturvallisuuden tai
CO
g potilaan valvontaan liittyvissä sovelluksissa.
§ 30 20
Lisäksi mainittu vaaka-asennon tunnistamiseen liittyvä menetelmä antaa anteeksi henkilön kantaman TAGin 100 pariston energiabudjetin suhteen siten, ettei kiihtyvyysmittauksen tarvitse ehtiä mukaan tapahtuman käsittelyyn, koska poikkeavan tapahtuman toteamiseen riittää, että henkilö on poistunut 5 sängystä ja on vaaka-asennossa.
Tapahtumien järjestys on kiihtyvyysanturin hyödyntämisen kannalta ongelmallinen, koska liipaisu tilanteeseen saadaan vasta iskusta, joka herättää TAG:in mittaamaan, jolloin kiihtyvyysanturin olisi pitänyt olla kytkettynä mit-10 taamaan jo ennen iskua, eli periaatteessa jatkuvasti, mikäli sen avulla pitäisi pystyä ilmaisemaan kyseinen tapahtuma. IC-piiritekniikan kehittyessä kiihtyvyysmittauksen virrankulutusongelma on pienentymässä ja uusilla piiriratkaisuilla, kuten esimerkiksi Analog Devices ADXL346-piirillä voidaan jopa jatkuvasti mitata virrankulutuksella, joka valmistajan mukaan on ainoastaan 23uA. 15 Tällöin yhdellä kiihtyvyysanturilla voidaan kaatumisen detektoimisen lisäksi suorittaa muita funktioita, kuten iskun tunnistaminen, jotka toiminnot muuten vaatisivat oman anturinsa ja ohjelmistonsa. Myös askelmittaus saadaan suoritettua samalla piirillä, kuten esimerkiksi edellä mainitulla Analog Devices ADXL346.
20
Kaatumisen havaitsemiseksi TAG:in tulee olla kiinnitettynä vartaloon, esim. kuten sykemittari, jotta vartalon vaaka-asento pystytään varmuudella ilmai-semaan. Myös sopivalla tavalla vaatetukseen tai päähineeseen kiinnitetty ^ TAG 100 pystyy ilmaisemaan vartalon asennon ja hälyttäminen voidaan so- i ° 25 velluksen mukaan vielä virheellisen hälytyksen välttämiseksi ehdollistaa muil- i la mittaus- tai palautetiedoilla, kuten esim. henkilön liikkumattomuudella tai | passiivisuudella tai reagoinnin puutteella esim. TAG:in pietsokalvon 151 ge- o neroimaan ääneen tai TAG:iin liitetyn matkapuhelimista tutun väristinelimen 00 g synnyttämään tärinään. Kyseisessä sängynvalvonta tehtävässä on edullinen ^ 30 keksinnön TAGin 100 eräs sovellusmuoto, sänky-TAG_l 100, jossa kuvion 3 iskuanturi 151 on korvattu painoa mittaavalla anturilla, esim. resistiivisellä tai 21 piezosähköisellä, joka TAG 100 sijoitetaan valvottavan henkilön sängyn jalan alle, jolloin TAG ilmoittaa milloin henkilö on poistunut sängystä tarkkailemalla älykkäästi ainakin sängyn painoa ja vertaamalla lukemia tilanteeseen, jossa paikannus on ilmoittanut henkilön olevan kaukana sängystä. Kyseinen painon 5 mittaus TAGillä pystyy adaptoitumaan kohtuullisiin painon muutoksiin vaihte-levissa kuormituksissa, sängyn painopisteen vaihdellessa, älykkyytensä ja paikannuksen tarkkuuden ansiosta.
Kyseinen TAG voi tarvittaessa myös lähettää tietoa henkilön liikkumisesta 10 sängyssä yön aikana esim. samassa yksikössä sijaitsevan piezosähköisen lii-keanturin 153 signaaleihin perustuen, mikäli TAGin painoa/painetta mittaava anturi 151 ei pysty riittävään herkkyyteen.
Edullinen sänky-TAGin versio2 voi olla lähes normaali keksinnön mukainen 15 perus-TAG 100, jossa tarvitsee olla ainoastaan herkkä liikeanturi, esimerkiksi pietsosähköinen, jolloin se esimerkiksi patjan alla, ilmaisee ja tunnistaa patjaan kohdistuvan liikkeen ja/tai paineen, mikä tieto yhdessä paikannusinfor-maation kanssa riittää helposti takamaan luotettavan ilmaisun sängyssä olemisesta. TAGiin voidaan myös liittää normaali patjan alle sijoitettava yleisesti 20 saatavissa oleva sänkyanturi, esim. Emfit Bed Sensor.
Parhaimmillaan TAG voi lähettää keräämänsä liike-mittaustiedot aikasarjana, ^ esim. yhdessä tai useammassa paketissa RF:llä tietyin aikavälein virrankulu- ^ tuksensa minimoimiseksi, jolloin vastaanottava aktiiviantenni voi toimittaa 2 25 datan esim. PC:Ile, jossa se on katsottavissa graafisena aktiviteettikäyränä c\j myös selaimen kautta etäyhteydellä.
CC
CL
o Aktiviteettikäyrän piirtäminen jatkuu tarvittaessa sängystä pois oltaessa kan- 00 g nettavan TAGin 100 toimiessa vastaavalla tavalla kuin sänky-TAG 100, vähin- ^ 30 täänkin liikeanturinsa mittaustuloksiin perustuen. Näin aktiviteettikäyrän piir- 22 täminen voi toimia vuorokauden ympäri, vaikka henkilö riisuisi yön ajaksi kannettavan TAGinsa.
Liikkuva TAG voi myös päivän aikana varastoida mittaustietoa ollessaan aktii-5 viantennin ulottumattomissa ja purkaa kertyneet mittaustiedot tullessaan jälleen kantama-alueelle.
Koska kaatumisen havaitsemiseksi TAG 100 on jo kiinnitettynä vartaloon, esim. kuten sykemittari, voi se liikeanturillaan mitata kätevästi myös sykettä, 10 jotka tiedot se voi lähettää esim. sykemittarin rannekkeelle sen kanssa yhteensopivalla protokollalla sen lisäksi, että ko. syketiedot lähetetään muun tiedon mukana aktiiviantennille. Sykkeestä saadaan siten aktiviteetti käyrää ja energiankulutuskäyrää vastaava graafinen kuvaaja esim. PC:lle tai yksinkertaisimmillaan numeerisena lukuna aktiiviantennin 101 yhteydessä olevalle 15 näyttölaitteelle.
Energiankulutus voidaan arvioida varsin tarkasti, kun syke, kuljettu mat-ka/vauhti sekä henkilön paino tiedetään, joka paino saadaan mitattua halutessa automaattisesti sänkyantureiden avulla asentamalla kaikkien sängyn 20 jalkojen alle vastaavat TAGit, joiden ilmoittamien mittausarvojen perusteella esim. liikkuva TAG 100 tai aktiiviantenni 101 voi laskea henkilön ja sängyn yhteisen painon ja vähentää siitä sängyn painon, joka saadaan mitattua sil-loin, kun paikannus ilmoittaa henkilön olevan kaukana sängystä. Kyseisellä ^ TAGi-ratkaisulla pystytään toteuttamaan jopa henkilön painonvaihtelun pas- ° 25 siivinen tarkkailu ja henkilön painokäyrä voidaan esittää graafisena kuvaajani na aikatasossa muiden kuvaajien yhteydessä, josta toiminnosta ja palvelusta | on merkittävää hyötyä esimerkiksi nesteenpoistolääkityksellä olevan henkilön o lääkityksen annostelun vaikutusten seuraamisessa.
00
LO
o ^ 30 Lisätietona sängyssä olemisen varmentamiseksi aktiiviantenni voi käyttää hyväksi, järjestelmän automaattisesti oppimaa sängyn sijaintitietoa, mikä 23 tieto erityisesti sängyn punnituksen kanssa yhdessä nopeuttaa merkittävästi kyseisellä tavalla varmennetun sängyn ulkopuolella tapahtuvan ns. oikean kaatumistapahtuman automaattista hälytyksen antamista verrattuna perinteisiin ratkaisuihin, joissa joudutaan pakosta odottamaan kohtuuttoman pitkä 5 aika analysoiden tilanteen jatkumista, ennen kuin ilmoitus uskalletaan tehdä väärien hälytysten pelossa.
Paikannettu kaatumistapahtuma voidaan ilmoittaa myös TAGin 100 ollessa aktiiviantennin 101 RF-kantaman ulottumattomissa, esim. ulkotiloissa, kun 10 keksinnön mukaisessa TAGissä on integroituna vähintään GPS-elektroniikka-osa 155 sekä vaihtoehtoisesti joko yleisen langattoman liikenteen elektroniikka-osa varustettuna esim. GPRS-yhteensopivalla protokollalla toteutetulla moduulilla 156 tai henkilöllä on matkapuhelin, jossa on esim. Bluetooth valmius ja siihen asennettuna esim. Java-sovellus, joka keskustelee TAGin kans-15 sa Bluetoothin välityksellä.
Aktiivi-TAGin eräs versio 100 voidaan myös integroida matkapuhelimen tai muun kannettavan laitteen sisälle, jolloin se informoi puhelinta sen sijainnista sisätiloissa GPS:n ulottumattomissa samalla mahdollistaen sen, että puhelin 20 kytkee GPS-paikannuksen päälle vasta ulkotiloissa, mikä tieto mahdollistaa merkittävän energiansäästön puhelimen virran kulutuksessa, varsinkin jos enimmäkseen ollaan sisätiloissa.
^ Mainitunlainen versio TAGistä pystyy jopa toimimaan itsenäisesti ilman aktii- i ? 25 viantennia, pelkästään sänkyanturin kanssa yhdessä, mutta ulkotiloihin pois- i ^ tumisen ilmaisu jää silloin liikkuvan TAGin ja sänky-TAG:in RF-kantomatkan | varaan, mikä on epätarkkaa, o
CD
CO
g Kun TAGiin 100 näin lisätään vielä mainittu maan magneettikenttään perus- ^ 30 tuva elektroninen kompassi kulkusuunnan mittaamiseksi, voidaan jopa aino astaan yhden aktiiviantennin 101 muodostaman solun lähialueella suorittaa 24 paikannus näin saadun informaation perusteella, kun tiedetään kuljettu matka, suunta ja TAGin lähettämän majakkasignaalin voimakkuus. TAG lähettää majakkasignaalin mukana edellä mainitut tietonsa ja tarvittaessa saa heti tai seuraavalla kerralla aktiiviantennilta ainakin mainittuihin mittauksiin perustu-5 vaa uutta tietoa RF:n paluusuunnassa ja tarvittaessa myös mahdollisen laajemman kokonaisuuden tietoa. Yksinkertaisimmillaan TAG 100 voi ilmoittaa majakkasignaalissaan sijaintinsa muutoksen esim. pätkissä kuljettuna matkana ja suuntana aina suunnan vaihduttua, alkaen viimeiseltä aktiiviantennilta 101 ja/tai viimeisestä edellisessä sanomassaan ilmoittamastaan pisteestä 10 laskettuna aina, kun kulkusuuntaan tulee asetetun rajan ylittävä poikkeama tai tietyin aikavälein, varastoiden ko. tietoa virran kulutuksen minimoimiseksi ja lähettäen sen mainituin aikavälein, esimerkiksi kerran 20 sekunnin välein, sarjana, joka koostuu joukosta perättäisiä mittaustuloksia.
15 Useamman aktiiviantennin 101 muodostaman laajemman kokonaisuuden piirissä voidaan lisäksi hyödyntää kolmiomittausta ja matemaattisia algoritmeja TAGin 100 tarkennetun sijainnin määrittämiseksi TAGin 100 lähettämään majakkasignaalin RSSI-arvoon perustuen ja samalla hyötyen mittaustulosten tarkkuudessa merkittävästi kunkin yksittäisen aktiiviantennin 101 20 hyvästä suuntaselektiivisyydestä ja edelleen tarkennetun sijainnin määrittämisessä lisäksi TAGin 100 majakkasignaalissaan lähettämistä askelmittaus-/suunta-tiedoista.
^ Ulkotiloissa suoritettavassa paikannuksessa aktiiviantenneja tarvitaan esimer- ° 25 kiksi noin yhden kilometrin välein sijoitettuna verkostoksi, jonka osina voivat c\j toimia myös yksityisiin asuntoihin tai palvelu kohteisiin sijoitetut aktiivianten- | nit, jolloin voidaan edullisesti muodostaa varsin kattava aluepaikannus o TAG:eillä, joiden virrankulutus on minimaalista esimerkiksi GPS-paikannusta 00 g käyttäviin ratkaisuihin verrattuna.
° 30 25
Aktiiviantenni tai muu järjestelmä edullisimmillaan päivittää ja tarkentaa pa-luutietona TAGille päin sen itsestään ylläpitämää sijaintitietoa esim. koordinaatein, vektorein ja/tai aluetiedolla, joka tiedon esitysmuoto riippuu sovelluksesta ja järjestelmän tavasta ja vaaditusta tarkkuudesta hahmottaa sijain-5 tia esim. PC:n näytöllä esitettävällä karttapohjalla tai alfanumeerisella käytä-vänäytöllä.
TAGi pystyy ilmoittamaan ID:nsä lisäksi ainakin sijaintinsa esimerkiksi hätä-kutsutilanteessa henkilön kutsuessa apua painamalla nappia 150 tai lyömällä 10 TAGin yhteydessä olevaa iskuanturia 151, joka on säädettävissä sopivalle herkkyydelle sovelluksen mukaan. Iskuanturiperiaate hälytyksen käynnistävänä tapana mahdollistaa TAG:in sijoittamisen esimerkiksi vaatetuksen alle, koska käden osumatarkkuudeksi riittää se, että TAGiin osuu riittävän voimakas isku, joka poikkeaa normaalista toiminnasta.
15
Ainakin painonapin 150 ja iskuanturin 151, kuten myös mikrofonin ja muun elektroniikan, sijainti voi vaihdella piirilevyn eri puolilla sovelluksen mukaan poiketen kuviossa 3 esitetystä.
20 Keksinnön TAGiin voi olla liitettynä tai edullisimmillaan integroituna ulkotiloissa tapahtuvaa paikannusta varten GPS-elektroniikka-osa 155 sekä yleisen langattoman liikenteen elektroniikka-osa esim. GPRS-yhteensopivalla proto-kollalla toteutettuna moduulina 156 tai integroituna piirilevylle, jolloin laite voi ilmoittaa sijaintinsa myös aktiiviantennin ulottumattomissa esim. ulkoti- ° 25 loissa ja silti toimia erittäin pienellä virrankulutuksella suurimman osan ajasta sen ansiosta, että keksinnön mukaisen aktiiviantennin ollessa rakennuksen | uloskäynnissä TAG tietää, että GPS kytketään päälle vasta ulkona ja esimer- § kiksi GPRS vasta, kun sitä tarvitaan yhteyden muodostamiseen. Tämä mah- oo g dollistaa hyvin pienikokoisen liikkuvan laitteen toteuttamisen ainakin paristoon 30 jen koon osalta, koska monessa käyttösovelluksessa ulkotiloissa ollaan nor maalisti hyvin lyhyitä aikoja.
26
Ainakin vuorosuuntainen puheyhteys pystytään toteuttamaan GPRS-yhteydellä hyvin edullisesti, kun esim. pietsosähköiseen audioelementtiin perustuva iskuanturi 151 kytketään GPRS:n 156 audiopääteasteeseen samalla kytkinratkaisulla kuin mikrofoni 139 irrotetaan muusta elektroniikasta ja kyt-5 ketään GPRS:n 156 äänituloon puheyhteyden ajaksi. Parannettua äänenlaatua tavoiteltaessa audioelementin sijaan voidaan kytkeä varsinainen kaiutin-ratkaisu.
Edullisessa toteutusmuodossaan, erillisten antennien sijaan, TAGin 100 RFID-10 elektroniikka ja/tai GPS- elektroniikka 155 ja yleisen langattoman liikenteen elektroniikka 156 käyttävät yhteistä antennia 103, jonka sähköinen pituus muutetaan kullekin taajuudelle sopivaksi käyttötilanteen mukaan esimerkiksi samalla RF-kytkinratkaisulla, jota käytetään aktiiviantennin elektroniikkayksi-kössä 106 säteilijöiden kytkemisessä. Joissain sovelluksissa yleisen langatto-15 man liikenteen elektroniikkaosa 156 on korvattu Blue tooth-elektroniikalla, jonka kautta TAG keskustelee esim. matkapuhelimen kanssa mahdollistaen TAGin virrankulutuksen ja koon pienentämisen verrattuna vaihtoehtoon, jossa TAG käsittää esim. GPRS-elektroniikan.
20 Samalla periaatteella TAG 100 voi muuttaa antenninsa sähköistä pituutta lii-kennöidessään muilla taajuusalueilla kuin aktiiviantennin 101 RFID-signaloinnin taajuudella. Siten TAGin ja aktiiviantennin 101 välinen, esim. FSK-signalointiin perustuva varsinainen tiedonsiirtoliikenne kaukokentässä, ^ voi toimia täysin eri taajuusalueella kuin RFID-paikannus.
έ 25
Aktiiviantennin langattoman liikenteen moduuli 125 voi olla myös WLAN-| tukiasema, jolloin aktiiviantenni voi näin korvata myös WLAN-tukiaseman.
o Ulkotiloissa tapahtuvaa paikannusta voidaan lisäksi suorittaa aktiiviantenni- 00 g ratkaisun avulla edullisesti siten, että usean aktiiviantennin muodostamalla ^ 30 verkolla katetaan valvottava suurempi alue siten, että ainakin alueen reunoil
le sijoitetaan aktiiviantennit 101, jotka suunnataan vastaanottamaan TAGI
27 100 lähettämää majakkasignaalia, josta saamansa mittausarvot kukin aktii-viantenni lähettää esim. radioteitse keskitetylle laskentayksikölle, joka voi olla esim. PC, joka matemaattisin algoritmein laskee alueella liikkuvien TAGien sijainteja ja joka sijaintitieto on reaaliaikaisesti saatavissa kyseiseltä palveli-5 meitä esim. web-selaimen avulla esim. etsittäessä kadonnutta henkilöä. Kyseinen verkko voi muodostua kätevästi myös siten, että alueella sijaitseviin keskeisiin palveluita tarjoaviin kiinteistöihin sijoitetaan aktiiviantennit, jotka yhdessä alueen kodeissa sijaitsevien kanssa pystyvät ilman erityisjärjestelyltäkin toteuttamaan varsin kattavan paikannusverkon.
10
Ulkotiloissa paikannusetäisyydet voivat ulottua jopa kilometrin päähän aktii-viantennista, kun antennin sijoituspaikka on riittävän korkealla ja valitaan sopiva radio-taajuuskaista sekä TAGin majakkasignaalin lähetyksessä käytetään riittävää lähetystehoa sen siirryttyä ulkotiloihin.
15
Tekstissä ja vaatimuksissa moduuleina esitetyt elektroniikkayksikön osat, kuten esimerkiksi langallisen tietoliikenteen moduuli 121, voivat joissain sovelluksissa olla myös pitkälle integroituja itse piirikortille, eivätkä ne täten välttämättä erotu erillisinä yksikköinä kuten kuviossa 2 on esitetty, jossa useim- 20 mat keksinnön eri variaatioissa tarvittavat toimielimet ja elektroniikkaosat on esitetty moduulien muodossa. On myös huomattava, että moduulit ja osat eivät kuviossa 2 pääsääntöisesti sijaitse reaalisilla paikoillaan siitä syystä, että _ kuvio joudutaan patenttihakemuksessa esittämään kaksiulotteisena. Ohjaus- ^ logiikka, säätöelimet ja prosessointiosat ovat yleensä niin jakautuneita ja si- ? 25 joittuneita elektroniikkayksikön 106 piirikortilla 127, ettei niitä voida esittää erillisinä moduuleina.
CC
Q_ o Keksinnön elektroniikkayksikön 106 kuviossa 2 sisältämä RF-vahvistin-/- 00 g kytkinosa on jossain keksinnön toteutusmuodossa mahdollisesti täysin omana ° 30 tytär-moduulinaan, jolloin se voidaan edullisesti häiriösuojata esimerkiksi me tal li kuorella. Sama koskee myös keksinnön elektroniikkayksiköiden osia 28 TAGissä 100.
Tekstissä esitetty jako lähikenttään ja kaukokenttään tarkoittaa tässä dokumentissa sitä, että lähikentässä TAGin 100 suorittama RF-signaalin vastaan-5 otto ja ilmaisu on mahdollista ilman etuvahvistinta suoraan esimerkiksi diodi-ilmaisimella. Kaukokentässä tarvitaan ainakin etuvahvistin ja pitkälle kantamalle on vielä lisättävä yksi tai useampi vahvistinaste. Siksi on järkevää, että kaukokentän mittaamisen suorittaa tukiasemaelektroniikka 106 TAGin 100 lähettämän majakkasignaalin perusteella.
10
Vaikka keksintöä on edellä selostusosassa kuvattu viitaten kuvioihin, ei keksintö ole kuitenkaan rajoittunut selostusosaan ja kuvioihin vaan keksintöä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa erilaisten käyttösovellusten mukaisesti.
o
(M
Ö
CO
(M
X
cc
CL
O
CO
CO
LO
o δ
CM

Claims (9)

29
1. Aktiivinen paikannusjärjestely ainakin yhden liikkuvan laitteen paikallistamiseksi radiotaajuustekniikkaa hyväksi käyttäen, paikannusjärjestely käsittä-5 en ainakin yhden olennaisen kiinteästi asennetun tukiaseman (101) eli aktiivisen paikannusjärjestelmäantennin (101) ja sen elektroniikkayksikön (106) eli lähetinvastaanottimen, joka käsittää ainakin yhden antennin ainakin paikkatietoja sisältävien signaalien lähettämiseksi yhdelle tai useammalle liikkuvalle laitteelle (100), joka signaalien sisältämä paikkatieto käsittää tietoa ai-10 nakin yhden antennin kantama-alueesta tietyllä lähetysteholla, joka antennin kantama-alue on jaettavissa yhteen tai useampaan osa-alueeseen tehomittaukseen, laskemiseen ja/tai päättelyyn perustuen, tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjärjestely käsittää liikkuvana laitteena käyttäjään tai käyttökohteeseensa suoraan tai välillisesti kiinnitetyn TAG:in (100), mainitun tukiase-15 man (101) elektroniikkayksikön (106), yhden tai useamman eri kohtiin valvottavaa aluetta suunnatun antennin (102, 104) ja tarvittaessa yhden tai useamman ulkoisen antennin (202, 204) valvottavan alueen jakamiseksi osiin ja antennikohtaisia raja- ja säätöarvoja käsittävien lisäinformaatiosignaalien aikajakoiseen lähettämiseen liikkuvalle laitteelle (100) eli TAG:ille paikkatieto-20 ja sisältävien signaalien lähettämisen lisäksi, ja mainittu TAG (100) käsittää ainakin yhden antennin (103), joka vastaanottaa mainittuja yhden tai useamman antennin (102, 104, 202, 204) lähettämiä signaaleja ja lisäinformaa-tiosignaaleja, ja TAG käsittää ainakin yhden elektroniikkayksikön (110) mitta- ^ ussignaalien ja informaatiosignaalien muodostamiseksi mainituista antennin i ? 25 (103) vastaanottamista signaaleista ja/tai lisäinformaatiosignaaleista TAG:in i c\j (100) sijainnin selvitysprosessoinnin suorittamista varten ja TAG käsittää ai- | nakin mainitun antennin (103) ainakin yhden muodostetuista signaaleista o mittaussignaalit ja informaatiosignaalit lähettämiseksi aktiiviseen paikannus- 00 g järjestelyyn, joka käsittää mainitun tukiaseman (101), joka vastaanottaa ^ 30 mainitun lähetetyn ainakin yhden signaalin muodostetuista signaaleista mit taussignaalit ja informaatiosignaalit ja joka paikannusjärjestely käsittää sää- 30 tövälineet mainitun ainakin yhden antennin (102, 104, 202, 204) säteilyvoi-makkuuden säätämiseen ainakin tukiaseman vastaanottaman ainakin yhden signaalin muodostetuista signaaleista mittaussignaalit ja informaatiosignaalit perusteella ainakin säteily voimakkuuden tasoon perustuvan liikkuvan laitteen 5 eli TAG:in (100) sijainnin selvitysprosessoinnin suorittamista varten.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni (101) käsittää elektroniik-kayksikköönsä (106) yhdistetyn laitekotelon ulkopuolisen tai sisäpuolisen lii-10 ketunnistimen, jonka toiminta perustuu ainakin yhden tekniikoista infra-punatekniikka PIR (133,135), ultraäänitekniikka ja mikroaaltotekniikka hyödyntämiseen ja jonka ilmaisualue on olennaisesti päällekkäinen antennien (102, 104) muodostaman aluerajauksen kanssa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni (101) käsittää elektroniik-kayksikköönsä (106) piirikortille integroidusti liitetyn tietoliikenteen yhteysjär-jestelyn (121, 125) tiedon välittämiseksi aktiivisen paikannusjärjestelyn ja ulkomaailman välillä. 20
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjärjestely käsittää välineinä äänentoiston ja ___ vähintään kaksisuuntaisen puheyhteyden suorittamiseksi ainakin yhden kaiut- ^ timen (111) ja ainakin yhden mikrofonin (138), joka mikrofoni kytkeytyy pois i ? 25 päältä automaattisesti TAGissä (100) olevan radiomikrofonin (139) kytkeytyen essä päälle. X tr Q_
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu CO g siitä, että aktiivinen paikannusjärjestely käsittää ainakin yhden RF-kytkimen ^ 30 kunkin käytössä olevan sisäisen antennin tai ulkoisen antennin vuorollaan ja/tai valikoidusti olennaisen yhtä aikaisesti tapahtuvaan kytkemiseen yhteen 31 tai useampaan päätevahvistimeen, ja eristystoteutuksen irrotettavan sisäisen antennin (102, 104) ja/tai ulkoisen antennin (202, 204) sähköiseksi erottamiseksi siten, että mainitusta sisäisestä antennista (102, 104) tai ulkoisesta antennista (202, 204) muodostuu yhdelle tai useammalle muulle sisäiselle an-5 tennille (102, 104) ja/tai ulkoiselle antennille (202, 204) sähköisesti suuri-impedanssisena näkyvä kohde.
6. Patenttivaatimuksien 1 tai 5 mukainen aktiivinen paikannusjäijestely, tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjäijestely on jäljestetty mittaamaan
10 TAGin (100) lähetteestä RSSI (Received Signal Strenght Information)-arvon kullakin sisäisellä antennillaan (102, 104) ja/tai ulkoisella antennillaan (202, 204), jolloin se saa suurimman mittausarvon TAGiin (100) nähden parhaassa suunnassa olevalta sisäiseltä antenniltaan (102,104) ja/tai ulkoiselta antenniltaan (202, 204) ja vastaavasti muilta pienempiä mittausarvoja suhteessa nii-15 den suuntauksen kulmapoikkeaman suuruuteen parhaaseen suuntaan nähden.
7. Patenttivaatimuksien 1, 5 tai 6 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu siitä, että majakkasignaalia lähettävä ja askelmittausta suorittava
20 TAG (100) käsittää elektroniikkayksikössään (110) maan magneettikenttään perustuvan elektronisen kompassi-ratkaisun (152) kulkusuunnan mittaamiseksi askelten lukumäärän mittaamisen lisäksi, jolloin suoritetaan paikannus ^ yhden tai useamman aktiivisen paikannusjärjestelmäantennin (101) muodos- ^ tämän solun lähialueella, kun tiedetään TAG:in (100) menosuunta sen pois- $2 25 tuessa aktiivisen paikannusjärjestemäantennin (101) muodostaman mainitun paikannussolun lähialueelta, TAG:in (100) lähettämä tieto kompassisuunnas-| ta ja kuljetusta matkasta sekä TAG:in (100) lähettämän majakkasignaalin o voimakkuustieto (RSSI), joka saadaan olennaisen samanaikaisesti kuin TAG 00 g (100) lähettää mainitut askelmittaustietonsa ja/tai suuntatietonsa. § 30 32
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely, tunnettu siitä, että käyttäjän vartaloon tai vaatetukseen kiinnitettyä TAG:ia (100) hyödynnetään käyttäjän asennon ilmaisuun vähintään kolmessa koordinaatissa (x,y,z) perustuen TAG:in (100) elektroniseen kompassi-ratkaisuun (152), mi- 5 kä ominaisuus yhdessä sängyn painoa ja/tai siinä tapahtuvaa liikettä mittaa-van TAGin (100) antaman tiedon ja ainakin yhdessä järjestelmän ylläpitämän paikannustiedon kanssa suorittaa automaattisen ilmoituksen lähettämisen epänormaalista tilanteesta, jossa käyttäjä on vaaka-asennossa sänkynsä ulkopuolella. 10
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aktiivinen paikannusjärjestely (101), tunnettu siitä, että aktiivinen paikannusjärjestelmäantenni (101) käsittää elektroniikkayksikköönsä (106) integroituna tai liitettynä valaisinjärjestelyn LED-tekniikalla (132, 134) toteutettuna siten, että näin muodostettu kokonai- 15 suus tarvittaessa korvaa paikannusjärjestelyn kannalta edullisen sijainnin aikaisemmin varanneen valaisimen. δ (M o CD (M X en CL O CD OO m o δ (M 33
FI20105860A 2010-08-18 2010-08-18 Aktiivinen paikannusjärjestelmä FI122328B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105860A FI122328B (fi) 2010-08-18 2010-08-18 Aktiivinen paikannusjärjestelmä
PCT/FI2011/050718 WO2012022838A1 (en) 2010-08-18 2011-08-17 Active positioning system
EP11817819.3A EP2606370B1 (en) 2010-08-18 2011-08-17 Active positioning system
US13/816,649 US8682347B2 (en) 2010-08-18 2011-08-17 Active positioning system
US14/167,182 US9234658B2 (en) 2010-08-18 2014-01-29 Active positioning system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105860 2010-08-18
FI20105860A FI122328B (fi) 2010-08-18 2010-08-18 Aktiivinen paikannusjärjestelmä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20105860A0 FI20105860A0 (fi) 2010-08-18
FI20105860A FI20105860A (fi) 2011-07-13
FI122328B true FI122328B (fi) 2011-12-15

Family

ID=42669365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105860A FI122328B (fi) 2010-08-18 2010-08-18 Aktiivinen paikannusjärjestelmä

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8682347B2 (fi)
EP (1) EP2606370B1 (fi)
FI (1) FI122328B (fi)
WO (1) WO2012022838A1 (fi)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9642089B2 (en) 2008-07-09 2017-05-02 Secureall Corporation Method and system for planar, multi-function, multi-power sourced, long battery life radio communication appliance
US11469789B2 (en) 2008-07-09 2022-10-11 Secureall Corporation Methods and systems for comprehensive security-lockdown
US20130241694A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 Secureall Corporation Non-contact electronic door locks having specialized radio frequency beam formation
US10128893B2 (en) 2008-07-09 2018-11-13 Secureall Corporation Method and system for planar, multi-function, multi-power sourced, long battery life radio communication appliance
US10447334B2 (en) 2008-07-09 2019-10-15 Secureall Corporation Methods and systems for comprehensive security-lockdown
US8594638B2 (en) * 2011-08-10 2013-11-26 Iviu Technologies, Inc. Dynamic wireless networks and interactive wireless information communication and delivery systems for calculating distance to an object
US20150134383A1 (en) * 2013-11-11 2015-05-14 Qualcomm Incorporated Granular asset tracking using landmark tags
US10158550B2 (en) 2014-08-19 2018-12-18 Sensormatic Electronics, LLC Access control system with omni and directional antennas
US9697656B2 (en) * 2014-08-19 2017-07-04 Sensormatic Electronics, LLC Method and system for access control proximity location
US9865144B2 (en) 2014-08-19 2018-01-09 Sensormatic Electronics, LLC Video recognition in frictionless access control system
US10235854B2 (en) 2014-08-19 2019-03-19 Sensormatic Electronics, LLC Tailgating detection in frictionless access control system
CN104217242A (zh) * 2014-08-26 2014-12-17 北京握奇数据系统有限公司 一种有源13.56MHz RFID装置
US9443406B2 (en) * 2014-12-18 2016-09-13 Checkpoint Systems, Inc. Dual mode security tags
US9752949B2 (en) 2014-12-31 2017-09-05 General Electric Company System and method for locating engine noise
US9947155B2 (en) 2015-05-20 2018-04-17 Sensormatic Electronics, LLC Frictionless access system for public access point
CN110495107A (zh) * 2017-02-08 2019-11-22 因默希弗机器人私人有限公司 用于移动设备通信的天线控制
US10148513B1 (en) * 2017-05-10 2018-12-04 International Business Machines Corporation Mobile device bandwidth consumption
EP3635952B1 (en) 2017-06-05 2024-07-03 Immersive Robotics Pty Ltd Digital content stream compression
EP3714598A4 (en) 2017-11-21 2021-03-31 Immersive Robotics Pty Ltd SELECTING A FREQUENCY COMPONENT FOR IMAGE COMPRESSION
AU2018372561B2 (en) 2017-11-21 2023-01-05 Immersive Robotics Pty Ltd Image compression for digital reality
CN111239769A (zh) * 2020-01-02 2020-06-05 壹翼科技(上海)有限公司 一种人员定位系统及方法
US11544517B2 (en) * 2020-10-03 2023-01-03 MHG IP Holdings, LLC RFID antenna
DE102020133787A1 (de) 2020-12-16 2022-06-23 Sick Ag Sicherheitssystem und Verfahren mit einem Sicherheitssystem
CN112508149A (zh) * 2020-12-30 2021-03-16 四川中控汇智科技有限公司 一种低功耗的人员定位管理系统
CN114363799B (zh) * 2021-12-01 2023-05-26 云南电网有限责任公司昆明供电局 一种根据需求动态启停的无人机室内定位系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5661457A (en) * 1995-06-19 1997-08-26 Sensormatic Electronics Corporation Directional antenna configuration for asset tracking system
US7839289B2 (en) * 2004-08-26 2010-11-23 Avante International Technology, Inc. Object monitoring, locating, and tracking system and method employing RFID devices
US7205896B2 (en) * 2005-02-23 2007-04-17 G-Time Electronic Co., Ltd. RFID reader having multi-dimensional antenna array
US7268688B2 (en) 2005-08-31 2007-09-11 Idx, Inc. Shielded RFID transceiver with illuminated sensing surface
US7733224B2 (en) * 2006-06-30 2010-06-08 Bao Tran Mesh network personal emergency response appliance
JP4120843B2 (ja) 2006-05-10 2008-07-16 オムロン株式会社 タグ通信装置、タグ移動方向検知システム及びタグ移動方向検知方法
US20090017910A1 (en) * 2007-06-22 2009-01-15 Broadcom Corporation Position and motion tracking of an object
JP4352414B2 (ja) * 2007-03-05 2009-10-28 オムロン株式会社 タグ通信装置及びタグ通信システム
EP3232414A1 (en) * 2008-04-14 2017-10-18 Mojix, Inc. Radio frequency identification tag location estimation and tracking system
CN101718859A (zh) 2008-10-09 2010-06-02 日电（中国）有限公司 以自适应分辨率定位目标的方法和系统
US8588805B2 (en) 2008-12-13 2013-11-19 Broadcom Corporation Receiver utilizing multiple radiation patterns to determine angular position
FI120989B (fi) * 2009-03-06 2010-05-31 Jorma Olavi Keinaenen RF-tekniikalla toteutettava alueiden tunnistaminen ja rajaus

Also Published As

Publication number Publication date
FI20105860A0 (fi) 2010-08-18
FI20105860A (fi) 2011-07-13
US20140197989A1 (en) 2014-07-17
US20130149991A1 (en) 2013-06-13
US8682347B2 (en) 2014-03-25
WO2012022838A1 (en) 2012-02-23
EP2606370A4 (en) 2014-06-25
US9234658B2 (en) 2016-01-12
EP2606370B1 (en) 2019-01-02
EP2606370A1 (en) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122328B (fi) Aktiivinen paikannusjärjestelmä
US10743100B1 (en) System and method for processing multi-directional audio and RF backscattered signals
US20200092683A1 (en) Sticker location device and associated methods
Dong et al. Evaluation of the reliability of RSSI for indoor localization
EP1831850B1 (en) Position finding system for people, animals and objects
US20150221194A1 (en) Monitoring system
US9313788B2 (en) Mobile device for wireless data communication and a method for communicating data by wireless data communication in a data communication network
US20160165405A1 (en) Devices and methods for indoor geolocation
CN107222836A (zh) 一种基于蓝牙的距离检测系统及检测方法
JPH10206183A (ja) 移動体位置検出システム
CN201910109U (zh) 一种防盗防丢报警系统
JP2004164282A (ja) 個人行動検知システム
CN202261308U (zh) 具移动无线传感器的互动感知系统
KR101487743B1 (ko) 신호강도 맵을 이용한 재택 의료형 위치인식 및 사용자식별 시스템
WO2015186218A1 (ja) 無線通信システム
CN213547849U (zh) 一种穿戴状态感受器
CN213152381U (zh) 一种定位装置
US20170039840A1 (en) Method and System for Locating a Wireless Tracking Device Associated With a Network of Alarm Panels
CN209482858U (zh) 一种智能锁扣、物品以及监控系统
CN206282403U (zh) 门磁报警系统及其门磁报警器
CN208061372U (zh) 一种采用激光检测物体移动的无线报警装置
JP7247385B2 (ja) 通信システム、半導体装置、電子機器および通信方法
Zhao et al. A hybrid network architecture by integrating both 2.4 GHz network and Sub-GHz network and its application in field environment surveillance system
CN108616808B (zh) 一种室内人员精确定位方法及系统
CN112601181A (zh) 一种多重定位切换管理方法、系统及穿戴状态感受器

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122328

Country of ref document: FI