JP2010041254A - Enhanced room separation in wlan-based rtls and its method - Google Patents
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関連出願
本出願は、米国特許第6,968,194号「METHOD AND SYSTEM FOR LOCATION FINDING IN A WIRELESS LOCAL AREA NETWORK(無線ローカルエリヤネットワークにおける所在位置の検知方法およびシステム)」(2005年11月22日発行)、米国特許第6,963,289号「WIRELESS LOCAL AREA NETWORK(WLAN) CHANNEL RADIO−FREQUENCY IDENTIFICATION(RFID) TAG SYSTEM AND METHOD THEREFOR(無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)チャネル無線周波数識別(RFID)タグシステムおよびその方法)」(2005年11月8日発行)、および米国特許出願第11/466,540号「ENHANCED AREA SEPARATION IN WIRELESS LOCATION SYSTEMS SYSTEM AND METHOD(無線所在位置システムにおけるエリアの区別の機能強化および方法)」(2006年8月8日出願)に関連する。上記参考文献のすべては、同じ譲受人に譲渡され、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般に、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)に関し、より具体的には、資産(asset)のリアルタイムの位置情報のほか、所定の時間で資産が所在する正確な部屋を、高い信頼性および精度で提供するWLAN位置情報システムに関する。
RELATED APPLICATIONS This application is based on US Pat. No. 6,968,194 “METHOD AND SYSTEM FOR LOCATION FINDING IN A WIRELESS LOCAL AREA NETWORK” (November 22, 2005). Issued), US Pat. No. 6,963,289 “WIRELESS LOCAL AREA NETWORK (WLAN) CHANNEL RADIO-FREQENCY IDENTIFICATION (RFID) TAG SYSTEM AND METHOD THEREFER (Wireless Local Area Network (WLAN)) Channel Radio Frequency Identification (RFID) And its method) "(issued November 8, 2005), and Related to national Patent Application No. 11 / 466,540 "ENHANCED AREA SEPARATION IN WIRELESS LOCATION SYSTEMS SYSTEM AND METHOD (enhanced and method distinguish areas in a wireless location system)" (August 8, 2006 filed). All of the above references are assigned to the same assignee, the contents of which are hereby incorporated by reference.
The present invention relates generally to wireless local area networks (WLANs), and more specifically, real-time location information of assets, as well as accurate rooms where assets are located at a given time, with high reliability and The present invention relates to a WLAN location information system provided with accuracy.
リアルタイム位置情報システムが導入された多くの場所では、資産のリアルタイム位置情報を知るだけではなく、所定の時間および高い信頼性で、資産が所在する正確な部屋番号を知ることも重要である。このことは、特に、病院の建物など、多くの小部屋に分割されている大規模な建物のフロアで必要とされる。 In many places where a real-time location system has been introduced, it is important not only to know the real-time location information of the asset, but also to know the exact room number where the asset is located at a given time and with high reliability. This is particularly necessary on the floors of large buildings that are divided into many small rooms, such as hospital buildings.
標準のWLANベースのリアルタイム位置情報システム(RTLS)では、装置の所在位置を計算するために無線信号を利用している。ここでは、通常タグによって送信される無線信号のRSSI(受信信号強度検出:remote signal strength indication)またはTOA(着信時刻)の測定が行われる。その信号は、さまざまな位置にあるいくつかの位置情報受信機またはアクセスポイントで受信される。そして特殊な幾何的および数学的アルゴリズムが実装され、装置の所在位置が計算される。これらのシステムおよび方法の詳しい説明については、上述の特許出願書類を参照することができる。 A standard WLAN-based real-time location information system (RTLS) uses radio signals to calculate the location of the device. Here, RSSI (remote signal strength indication) or TOA (arrival time) of a radio signal transmitted by a normal tag is measured. The signal is received at several location information receivers or access points at various locations. Special geometric and mathematical algorithms are then implemented and the location of the device is calculated. For a detailed description of these systems and methods, reference may be made to the aforementioned patent application documents.
今日のそのようなシステムでも、高精度の位置情報(1〜2メートル未満)を実現できているが、現在のシステムには、正確な部屋の位置/番号を知るための最善の解決策を提供するためには問題がある。この特徴を「部屋の区別」と呼ぶことにする。そのため、一つの部屋に所在する資産が、誤って壁のもう一方の側、すなわち隣接した部屋にあると認識される場合がある。このようなことが発生するのは、無線信号が壁を貫通でき、システムに壁の存在に対する「感度」がない場合があるという事実のためである。 Even today's such systems can achieve highly accurate location information (less than 1-2 meters), but current systems provide the best solution to know the exact room location / number There is a problem to do. This feature is called “room distinction”. Thus, an asset located in one room may be mistakenly recognized as being on the other side of the wall, i.e., an adjacent room. This occurs because of the fact that wireless signals can penetrate walls and the system may not be “sensitive” to the presence of walls.
部屋の区別に関する主な課題(要件)は次のとおりである。(1)ほとんど100パーセントの部屋の区別を実現し、ユーザに、資産の正確な部屋の位置情報を通知し、資産が誤った部屋にあると検知する可能性が非常に少ないこと、(2)位置情報機能、および屋外の位置情報、遠隔計測など、WLANベースのリアルタイム位置情報システムの他の利点を保持すること、および(3)部屋あたりの追加コストを最低限に抑えて上記を実現すること。 The main issues (requirements) concerning the room distinction are as follows. (1) Realizing almost 100% room distinction, notifying the user of the accurate room location information of the asset, and very unlikely to detect that the asset is in the wrong room; (2) Maintain other benefits of WLAN-based real-time location information systems, such as location information functions, outdoor location information, telemetry, and (3) achieve the above with minimal additional cost per room .
「部屋の区別」問題に対する通常の解決策は、低周波数の無線通信を使用することである。つまり、低周波数の送信機(励振器とも呼ばれる場合がある)が、周期的に、部屋の番号情報を含むビーコン信号を送信する。タグは、低周波数の送信により起動され、機能し始め、励振器IDおよび/または部屋番号をシステムに通知するWLANメッセージを送信する。励振器は、部屋の入口に位置しているので、部屋に入ってくるすべてのタグを起動する。他のシナリオでは、励振器が部屋の内側の壁に位置しており、このため信号の放射が部屋内のほとんど各位置で、そして部屋の内部のみで受信されるように調整される。これらのシステムおよび方法のさらに詳しい説明については、上述の特許出願書類を参照することができる。 The usual solution to the “room distinction” problem is to use low frequency wireless communication. That is, a low-frequency transmitter (sometimes called an exciter) periodically transmits a beacon signal including room number information. The tag is activated by a low frequency transmission and begins to function, sending a WLAN message notifying the system of the exciter ID and / or room number. Since the exciter is located at the entrance of the room, it activates all tags that enter the room. In other scenarios, the exciter is located on the inner wall of the room, so that the signal radiation is tuned to be received at almost every location in the room and only inside the room. For a more detailed description of these systems and methods, reference may be made to the aforementioned patent application documents.
上記システムでは、上記要件(2)を解決している。つまり、WLAN RTLSを完備する。しかし、上記要件(3)を十分に満たすことにはならない。すなわち、励振器のコストのゆえに、一部屋あたり比較的低コストの解決策を実現することは困難である。さらに、100パーセントの部屋の区別(上記要件(1))を必ずしも実現することはできない。その理由は、(a)励振器を部屋の各地点で、そして部屋の内部のみで受信するように調整することが非常に困難な場合がある、および(b)部屋に入る状況と部屋から出る状況を区別することは、困難であり、システムの解決策全体を複雑にする、ためである。 The above system solves the requirement (2). That is, the WLAN RTLS is complete. However, the above requirement (3) is not sufficiently satisfied. That is, due to the cost of the exciter, it is difficult to achieve a relatively low cost solution per room. Furthermore, 100% room distinction (the above requirement (1)) cannot always be realized. The reasons for this may be: (a) it may be very difficult to adjust the exciter to receive at each point in the room and only inside the room, and (b) the situation entering and leaving the room It is difficult to distinguish the situation because it complicates the overall system solution.
超音波の使用は部屋の区別を実現する別の方法である。超音波は空いた空間に自由に広がるが、壁を貫通しないからである。超音波を利用する既存のリアルタイム位置情報システムは、タグの送信機、およびネットワークに接続された1つ以上の超音波受信機を含み、部屋の内側の壁や天井に取り付けられている。タグは常時、超音波信号を送信し、受信機は信号レベルおよび/またはタグIDをネットワークに通知し、それによって、タグが送信を行う部屋を識別する。タグによって送信される超音波信号は、タグと同じ部屋にある受信機のみで受信されるので、正確な部屋を判別することはある程度容易である。また、部屋の中での正確な位置情報を判別することも可能ではあるが、かなり困難である。 The use of ultrasound is another way to achieve room differentiation. This is because the ultrasonic wave freely spreads in the vacant space but does not penetrate the wall. Existing real-time location systems that utilize ultrasound include a tag transmitter and one or more ultrasound receivers connected to a network and are attached to the interior walls and ceiling of the room. The tag always transmits an ultrasound signal, and the receiver notifies the network of the signal level and / or tag ID, thereby identifying the room in which the tag is transmitting. Since the ultrasonic signal transmitted by the tag is received only by the receiver in the same room as the tag, it is easy to determine an accurate room to some extent. Although it is possible to determine accurate position information in the room, it is quite difficult.
このシステムは上記要件(1)を解決する。それは、ほとんど完璧な部屋の区別を実現する優れた方法を提供するからである。しかし、超音波システムは、独自のインフラストラクチャが必要な独立したシステムなので、上記要件(2)を満たさず、ユーザが位置情報システム用に標準WLANインフラストラクチャを使用して享受するすべての利点が含まれない。さらに、上記要件(3)も満たさない。それは、WLANインフラストラクチャの他に独自のインフラストラクチャが必要なので、解決策の総コストが増大することになるからである。各部屋に、数台の受信機の設置が必要となり、部屋ごとの総コストも比較的高くなる。 This system solves the above requirement (1). It provides an excellent way to achieve almost perfect room differentiation. However, since the ultrasound system is an independent system that requires its own infrastructure, it does not meet the requirement (2) above and includes all the benefits that users enjoy using a standard WLAN infrastructure for location-based systems. I can't. Furthermore, the requirement (3) is not satisfied. This is because the total cost of the solution increases because it requires a unique infrastructure in addition to the WLAN infrastructure. Each room requires several receivers, and the total cost of each room is relatively high.
したがって、上記の問題を克服するシステムおよび方法を提供する必要がある。本システムおよび方法は、超音波信号を使用して部屋の区別を行うほか、WLANベースの位置情報とサービスを可能にするものである。2つの技術が組み合わされ、統合された構造的方法により、上述の部屋の区別の要件すべてに、非常に効率的な方法で応えることができる。 Therefore, there is a need to provide a system and method that overcomes the above problems. The system and method allow for WLAN-based location information and services as well as distinguishing rooms using ultrasound signals. The combination of the two technologies and an integrated structural method can meet all the room differentiation requirements mentioned above in a very efficient way.
本発明の一実施形態によって、無線位置情報システムが開示されている。この無線位置情報システムは、定義されたエリア間の区別ができるような定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のために使用される。無線位置情報システムには、定義されたエリアのそれぞれに置かれた少なくとも1つの超音波送信機があり、エリアの識別および/または送信機ID情報を有する超音波信号を送信する。複数の無線タグが備えられており、各無線タグは、無線タグで受信し受け入れられた最新のエリア識別情報または最新の送信機IDを、タグメッセージで送信する。複数の位置情報受信機および/またはWLANアクセスポイントが構造の中に導入され、タグメッセージを受信し、タグから受信したメッセージを任意で測定したパラメータと共に、共通サーバに通知する。サーバは、各無線タグから通知された定義エリアまたは送信機IDも使用し、構造の中での各無線タグの所在位置を判別する。 In accordance with one embodiment of the present invention, a wireless location information system is disclosed. This wireless location information system is used for tracking and location detection of wireless tags in a structure having defined areas so that distinctions can be made between defined areas. The wireless location system has at least one ultrasound transmitter located in each of the defined areas and transmits an ultrasound signal having area identification and / or transmitter ID information. A plurality of wireless tags are provided, and each wireless tag transmits the latest area identification information or the latest transmitter ID received and accepted by the wireless tag in a tag message. A plurality of location information receivers and / or WLAN access points are introduced into the structure to receive the tag message and notify the common server of the message received from the tag along with optionally measured parameters. The server also uses the definition area or transmitter ID notified from each wireless tag to determine the location of each wireless tag in the structure.
本発明の別の実施形態によれば、構造の定義されたエリア内で無線タグの追跡および所在位置検知を行い、定義されたエリア間の区別が可能な方法が開示されている。本方法には、無線タグの所在位置検知を行うため、構造の中に導入された位置情報受信機および/またはWLANアクセスポイントを備えること、定義された各個別のエリアに少なくとも1つの超音波送信機を導入すること、定義された各個別のエリアの少なくとも1つの超音波送信機のそれぞれから超音波信号を送信し、各超音波信号は送信される定義された個別のエリアに制限され、超音波信号はエリア識別情報および/または送信機IDを有すること、定義された個別のエリアの少なくとも1つの超音波送信機のカバー範囲にある無線タグにより、エリア識別情報および/または送信機IDを有する超音波信号を受信すること、およびカバー範囲にある無線タグからタグメッセージを送信し、タグメッセージには、無線タグにより受信し受け入れられた最新の識別情報(エリア識別および/または送信機ID)および無線タグ識別データが組み込まれることが含まれている。 According to another embodiment of the present invention, a method is disclosed that enables tracking and location detection of a wireless tag within a defined area of a structure and distinguishing between defined areas. The method comprises providing a location information receiver and / or a WLAN access point introduced in the structure to detect the location of the wireless tag, and transmitting at least one ultrasonic transmission to each defined individual area. An ultrasonic signal is transmitted from each of at least one ultrasonic transmitter of each defined individual area, each ultrasonic signal being limited to the defined individual area to be transmitted, The sonic signal has area identification information and / or transmitter ID, and has radio identification tag and / or transmitter ID in the range covered by at least one ultrasonic transmitter in a defined individual area Receives ultrasonic signals and transmits tag messages from wireless tags in the coverage area. Tag messages are received by wireless tags. Latest identification information (area identification and / or transmitter ID) and a wireless tag identification data that is accepted is contained be incorporated.
本発明の別の実施形態によれば、無線タグが開示されている。無線タグは、エリア識別および/または送信機ID情報を有する超音波信号を受信するための超音波受信機モジュールを有している。送信機は、無線タグにより受信し受け入れられたエリア識別および/または送信機ID情報、および無線タグの識別番号を送信するために用意されている。メモリは、少なくとも識別番号(エリアおよび/または送信機ID)を格納するために用意されている。マイクロプロセッサは、メモリ、超音波受信機モジュール、および送信機と結合されている。電力供給装置は、電源を無線タグの回路に供給するために用意されている。 According to another embodiment of the invention, a wireless tag is disclosed. The wireless tag has an ultrasonic receiver module for receiving an ultrasonic signal having area identification and / or transmitter ID information. The transmitter is prepared to transmit the area identification and / or transmitter ID information received and accepted by the wireless tag and the identification number of the wireless tag. The memory is provided for storing at least an identification number (area and / or transmitter ID). The microprocessor is coupled with the memory, the ultrasonic receiver module, and the transmitter. The power supply device is prepared for supplying power to the circuit of the wireless tag.
本発明は、添付図面と共に、以下の詳細な説明を読んで参照することにより最良に理解される。 The invention is best understood by reading and referring to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
同じ要素を示すために、図面と詳細な説明全体で、共通の参照符号が使用されている。 Common reference symbols are used throughout the drawings and the detailed description to refer to the same elements.
図を参照すると、本発明の無線ネットワーク100の一実施形態が開示されている。ネットワーク100は、資産のリアルタイムの位置情報のほか、所定の時間で資産が所在する正確な部屋を、高い信頼性および精度で提供する無線位置情報システムである。
With reference to the figures, an embodiment of a
ネットワーク100では、標準の無線タグ102を使用する。図1では、異なる6つのタグ102が示されている。しかし、これは例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定するものではない。一実施形態によれば、タグ102はWLANベースのタグである。しかし、本発明は、タグ102のほか、そのようなネットワークで動作する任意の標準の無線クライアントに実装可能である。簡単にするために、本出願でタグ102に言及する場合はいつでも、それは、WLANモバイルユニットまたはWLAN標準クライアントにも当てはまり、その逆も同様である。
The
タグ102は、無線位置情報システム104で使用される。無線位置情報システムには、WLANベースの位置情報システムなどを含めることができる。本発明の趣旨および範囲を逸脱しない、他のタイプの無線位置情報システムも使用できる。以下の説明は、WLANベースのシステム向けに作成されている。しかし、これによって、本発明の範囲が限定されていると理解すべきではない。図1で示しているように、無線位置情報システム104では、全体図Aの随所に配置された複数の位置情報受信機および/またはアクセスポイント110を使用し、タグ102から送信されるメッセージを受信できる。しかし、上述のように、部屋の区別は問題である。各タグ100の所在位置は、タグ100のそれぞれに対応する位置情報受信機および/またはアクセスポイント102から通知された情報に基づき、それらの位置情報受信機および/またはアクセスポイント102に接続されたサーバ(図1には図示せず)により計算される。前述のように、この所在位置がRF無線信号で測定されたパラメータのみに基づき計算される場合、ある程度、誤った部屋を検知してしまう可能性がある。
The
部屋の区別の問題を克服するために、各タグ102には、超音波受信機モジュール106が搭載されている(図3を参照)。いったん、部屋および/または送信機ID番号を含む、超音波信号(US)送信機108から送信される超音波信号により起動すると、タグ102は、部屋および/または送信機IDを含み、特定のタグ102を特定の部屋に関連付けるWLAN無線メッセージ(RM)をネットワーク100に送信する。
In order to overcome the problem of room distinction, each
本発明の一実施形態によると、1つ以上の超音波ベースの送信機108が部屋の内側に配置され、周期的に部屋ID(すなわち、エリア番号1、エリア番号2など)または他のいずれかの識別情報(例えば、送信機ID)を含む超音波信号(US)を送信する。超音波信号(US)の非貫通性の性質のために、タグ102は、タグ102が配置された部屋の内部に置かれた送信機108の超音波信号(US)のみで起動する。超音波信号(US)は、部屋の壁を貫通できないので、その部屋の外側に置かれているタグ102は起動することはない。密閉構造物の内側の超音波信号(US)の伝播性により、超音波信号は、部屋内のどのような位置や角度にタグ102があっても受信される。図1において、一般的に、ドアが部屋の出入口エリアで使用されるので、超音波信号(US)による部屋の出入口エリアの向かい側のタグ102の起動が回避されることに留意されたい。したがって、図1のエリア2のタグ番号2は、エリア番号1の送信機108から送信される超音波信号(US)を受信することはない。
In accordance with one embodiment of the present invention, one or more ultrasound-based
タグ102では、タグ102が受信するいくつかの超音波信号(US)のTOA(着信時刻)を測定でき、その情報は位置情報サーバで、TDOA(着信時刻差)を使用して正確な所在位置を検知するために使用できる。超音波信号TOAおよびLF信号TOAを+/−1ミリ秒の精度で測定し、単一の送信機から送信される両方の信号により、送信機108からタグ102の距離を計算することも可能である。
The
ネットワーク100の1つ主要な利点は、ネットワーク100が、部屋および/または送信機IDおよびタグIDを送信するために、タグ102のバックボーンWLAN接続を利用することである。したがって、ネットワーク100には、超音波ユニットからの追加のネットワーク接続や新しいネットワークインフラストラクチャをまったく必要としない。
One major advantage of
ネットワーク100の別の実施形態では、WLANベースのシステム104の位置情報精度を向上させることが可能で、単に資産が所在する部屋の情報を提供するだけではない。送信機108から送られる送信IDによって、資産の位置座標が定義されたエリア(すなわち、定義された部屋のエリア)に限定されるので、送信IDにより、送信IDの定義された部屋の外側の座標となる位置情報計算結果を取り除くことができる。別の実施形態では、部屋情報はフロア情報のサブセットなので、この追加情報を使用して、誤ったフロア(フロアの区別)での資産の検出を防止することができる。本方法の別の実施形態では、部屋および/または送信機ID情報を使用して、一部のWLAN位置情報受信機110の読み取りをフィルタリングすることができる。このようなエラー要因(ある特定の位置情報受信機への干渉など)は取り除くことができ、WLANシステム104により計算される位置座標全体の精度がさらに向上する。
In another embodiment of the
次に、図3を参照すると、一実施形態に従って、タグ102には1つ以上の超音波マイク112が組み込まれている。超音波マイク112は、受信した超音波信号(US)からデータを取得できる超音波受信機モジュール106に接続されている。超音波信号(US)の送信IDは、マイクロプロセッサ120に送られる。空中の周期的な超音波信号(US)によって、WLANベースの位置情報システム104を通して関連情報(例えば、部屋IDおよび/または送信機ID)を送信する、送信機114が起動される。あるいは、情報はタグ102のメモリ116で格納でき、タグ102のWLAN伝送の次のセッションで送信される。WLANで送信される信号は、通常、事前に定義された間隔で周期的に送信され、さらに、ブロードキャストアドレス、シーケンス番号、およびタグIDと遠隔計測情報を含むタグに関連する他の情報がさらに含まれる。送信信号には、最小限、メモリ116から取得されるタグ102に関連付けられた識別番号が含まれており、さらに、マイクロプロセッサ120の命令とデータも格納できる。
Referring now to FIG. 3, one or more
センサ回路122は、信号プロセッサ120と結合し、外部センサコネクタ124または内部センサ126から信号を受信することができ、バッテリ状態監視回路128も、信号プロセッサ120と結合し、電力供給装置130の強度を示すことができる。バッテリ状態監視回路128とセンサ回路122は、信号プロセッサ120に対して、タグIDと共に、WLANベースの位置情報システム104の位置情報受信機および/またはアクセスポイント110に送信できる情報を提供する。
The
スニファ(sniffer)回路132が組み込まれ、WLANチャネルがクリアかどうかを判定することができる。WLANチャネルがクリアの場合、送信信号は、事前に設定された時間に送信され、そうではない場合には、WLANで採用されている特定のWLAN仕様で指定されたバックオフアルゴリズムが適用され、信号はチャネルがクリアになった後に送信される。あるいは、スニファ回路132を省略することができる。そのような場合、送信信号は、非標準のコードシーケンスまたは非標準のプリアンブルを使用することで標準のWLAN信号から区別される。 A sniffer circuit 132 may be incorporated to determine if the WLAN channel is clear. If the WLAN channel is clear, the transmission signal is transmitted at a preset time, otherwise the backoff algorithm specified in the specific WLAN specification employed in the WLAN is applied and the signal Is sent after the channel is cleared. Alternatively, the sniffer circuit 132 can be omitted. In such a case, the transmitted signal is distinguished from the standard WLAN signal by using a non-standard code sequence or non-standard preamble.
本発明の別の実施形態では、タグ102は超音波信号(US)を受信する目的で、既存の低周波受信機134(上述の励振器による解決策で使用されるものなど)を利用できる。それは、普通、低周波受信機134は同じ周波数帯(40KHz〜200KHz)で動作するからである。超音波マイク112と低周波受信機134の低周波数アンテナ134Aの両方は、2つのアンテナとして並列で低周波受信機134に接続することができ、タグ102に両方のオプションを含めることができる。
In another embodiment of the present invention, the
本発明の別の実施形態によれば、タグ102は、送信機側で超音波信号(US)と同期する低周波数無線信号で起動されることができる。この実施形態では、無線電波に比べ超音波の伝播速度が遅いので、この同期を使用し、無線信号と超音波信号(US)間の時間遅延を測定することによって、タグ102と送信機108間の距離を計算することができる。この情報はWLANベースの位置情報システム104を通して送信でき、部屋内の所在位置の改善など、所在位置についての各種の目的に使用することができる。どのような場合でも、タグ102は非常に電源の影響を受けやすい装置なので、タグ102が超音波受信機側を有しても、超音波送信機を有しないことは、低消費電力を可能にし、バッテリ寿命も長くなる。
According to another embodiment of the present invention, the
システムのある特定の実施形態では、タグ102は、低周波受信機134が周期的に起動し、超音波信号の存在を検出する受信ウィンドウを有することができる。低周波受信機134は、アイドル(省電力モード)または完全に電源をオフにした状態から起動することができる。この機能は、タグ102の電力消費全体を減らし、バッテリ寿命を延ばすために使用することができる。この機能が重要性なのは、超音波信号の伝播が遅いので、メッセージの受信はタグ102にとって電力を消費するタスクだからである。
In certain embodiments of the system, the
本発明の別の実施形態では、低周波数励振器は、多くの部屋があるエリアの出入口に配置でき、タグ102がそのエリアに入る、またはそのエリアから出る際に、タグ102にある超音波受信機106を起動/停止(常時、または周期的な受信間隔を起動/停止)するために使用できる。これはタグのバッテリ寿命を延ばすために使用される。そのため、超音波エリアの区別が必要な場所の一部に位置していない時間期間には、超音波受信機106を完全に停止している。別の実施形態では、励振器を使用して、超音波受信機を単に起動/停止するのではなく、タグの超音波受信間隔を変更することができる。
In another embodiment of the present invention, the low frequency exciter can be placed at the entrance of an area where there are many rooms, and the ultrasonic reception at the
本発明の別の実施形態では、タグ102は、独自の無線ネットワーク受信機を有することができる(双方向タグ)。他の手段でタグの所在位置を認識できるシステムでは(RFベースの所在位置など)、システムはタグが超音波エリアの区別が必要なエリアに入る、またはそのエリアから出る場合に、超音波受信機106(または周期的受信ウィンドウ)を起動/停止するコマンドを、RF受信機を介してタグ102に送る。
In another embodiment of the invention,
次に、図4を参照すると、超音波送信機108には、超音波信号を周期的に送信するのに使用される、超音波トランスデューサ108Aが組み込まれている。マイクロプロセッサ108Cは、超音波信号(US)を送信するタイミングを決めるのに使用することができる。超音波信号(US)のデータペイロードには、部屋IDまたは他のいずれかの識別情報(例えば、送信機IDなど)が組み込まれている。好ましい一実施形態では、超音波送信機108に電力供給装置108Dが組み込まれている。電力供給装置は電気プラグとすることができ、それによって、送信機108を壁面に取り付けて、送信機動作用の電源を入手することができる。あるいは、電力供給装置108Dは、バッテリで動作したり、天井の電灯などの電気回路に直接接続することもできる。あるいは、数台の送信機108を同じ部屋の内側に設置し、すべてで同じデータを送信することにより、非常に大きな密閉構造物を確実にカバーできる。
Referring now to FIG. 4, the
部屋ID(または他のいずれかの関連するID)は、手作業で送信機108に設定したり(例えば、DIPスイッチ108Eを使用)、シリアルコネクタ108Fなどの他のいずれかのインタフェースを使用して設定することができる。
The room ID (or any other associated ID) can be manually set on transmitter 108 (eg, using
本発明の別の実施形態では、送信機108は、ネットワークの設定目的(部屋IDや出力電力の設定など)でWLANベースの位置情報システム104に接続したり、PoE(Power over Ethernet(登録商標))スイッチによる電源供給のために、有線ネットワーク(例えば、イーサネット(登録商標)など)接続したりすることができる。ネットワーク構成(有線または無線)によって、ユーザは設置および保守の際により柔軟性を得ることができる。WLAN接続を使用する場合、送信機ユニットに任意の無線トランシーバ108Gを組み込むと、超音波送信機ユニット108にあるマイクロプロセッサ108Cは、WLANベースの位置情報システム104に接続することができ、こうして、OTA(Over The Air)設定および制御を行うことができる。
In another embodiment of the present invention, the
送信機108の別の実施形態によれば、送信機108は、上述の励振器などの低周波送信機108Bと統合され、超音波励振器を形成する。これによって、超音波ビーコンと低周波数無線ビーコンとの同期が可能になり、その結果、電力消費量の理由のために、そのような起動が望ましいタグの場合、低周波数無線でのタグの起動が可能になる。
According to another embodiment of the
この実施形態では、超音波励振器に複数のスピーカを組み込むことができる。標準的な実施形態では、ボックス前面に1つのスピーカがあり、そして各側に、最大4つのスピーカがあるはずである。すべてのスピーカで同時または順次、送信が行われる。各スピーカは起動または停止することができる。各スピーカの振幅と位相も制御でき、ゼロと使用可能な最大出力の間の任意のレベルに設定できる。この機能を使用すると、部屋のさまざまな位置での超音波励振器の取り付け自由度を増大することができ、部屋の容積全体わたるカバー範囲を最適化し、ドアおよび窓など、部屋の開口部からの漏れを低減化する。 In this embodiment, a plurality of speakers can be incorporated into the ultrasonic exciter. In a standard embodiment, there should be one speaker on the front of the box and up to four speakers on each side. All speakers transmit simultaneously or sequentially. Each speaker can be activated or deactivated. The amplitude and phase of each speaker can also be controlled and can be set to any level between zero and the maximum available power. With this feature, you can increase the degree of freedom of mounting the ultrasonic exciter at various locations in the room, optimize the coverage over the entire volume of the room, and from the opening of the room, such as doors and windows. Reduce leakage.
本発明の種々の実施形態では、超音波励振器の送信周波数を、20KHzから200KHzまで変化されることができる。周波数が高いほど伝播損失も大きいので、高い周波数は、位置情報精度をより厳密にする場合に使用することができる。他の実施形態では、さまざまな周波数を使用して、タグ102の受信機の干渉を回避できる(近接した他のUS発信源が原因の干渉など)。干渉の回避は、周波数を動的または静的に変更することで実行することができる。 In various embodiments of the present invention, the transmission frequency of the ultrasonic exciter can be varied from 20 KHz to 200 KHz. The higher the frequency, the greater the propagation loss. Therefore, the higher frequency can be used when the positional information accuracy is more strict. In other embodiments, various frequencies can be used to avoid interference with the receiver of tag 102 (such as interference due to other nearby US sources). Interference avoidance can be performed by changing the frequency dynamically or statically.
本発明のある特定の実施形態では、超音波励振器(またはハイブリッドLF+超音波励振器)を、共にデイジーチェーン(daisy chain)接続することができる。チェーン接続を使用し、すべての励振器を同時に送信することで(そのため、空間位相は励振器間で相関される)、特定の空間での超音波信号のカバー範囲をより広くまたは最適化することができる。別の実施形態では、それぞれ超音波励振器が異なる時間間隔で送信できるように、超音波励振器を同期することができる。これを使用することで、同じ部屋での数台の超音波励振器による送信間の電波干渉を回避でき、同じ部屋の中で高い分解能のエリアの区別を作成することができる。 In certain embodiments of the invention, ultrasonic exciters (or hybrid LF + ultrasonic exciters) can be daisy chained together. Use a chain connection and transmit all exciters at the same time (so that the spatial phase is correlated between the exciters) to broaden or optimize the coverage of the ultrasound signal in a particular space Can do. In another embodiment, the ultrasonic exciters can be synchronized so that each ultrasonic exciter can transmit at different time intervals. By using this, it is possible to avoid radio wave interference between transmissions by several ultrasonic exciters in the same room, and to create a high resolution area distinction in the same room.
本発明の標準の実施形態では、超音波励振器の状態が監視される。この監視動作は、セルフテストのメカニズム、または励振器自体の内側に縮小範囲(reduced range)超音波受信機(タグで使用されている受信機など)を組み込むことによって、送信信号を検出できる。監視の表示は、励振器内で(例えば、LEDをオンにすることによって)、または励振器のネットワーク接続を通して行うことができる。 In a standard embodiment of the invention, the state of the ultrasonic exciter is monitored. This monitoring operation can detect the transmitted signal by incorporating a self-test mechanism or a reduced range ultrasonic receiver (such as a receiver used in a tag) inside the exciter itself. The indication of monitoring can be done within the exciter (eg, by turning on the LED) or through a network connection of exciters.
本発明の好ましい実施形態では、US励振器は、ボックス背面にAC電源コンセントがビルトインされたボックスに設計でき、その結果、励振器をソケットに差し込むだけで、取り付けおよび電源供給を行うことができる。これによって、簡単な取り付けおよび電源供給を組み合わせた解決策が可能になる。 In a preferred embodiment of the present invention, the US exciter can be designed into a box with an AC power outlet built into the back of the box so that it can be installed and powered by simply plugging the exciter into the socket. This enables a solution that combines simple installation and power supply.
また、本発明は任意の無線ベースのWLANネットワークにも実装することができる。好ましい実施形態は標準のWi−Fiネットワークであるが、他のいずれかのWLAN無線インフラストラクチャも、標準のものでも、独自開発のものでも、本発明の実装に使用することができる。 The present invention can also be implemented in any wireless-based WLAN network. The preferred embodiment is a standard Wi-Fi network, but any other WLAN wireless infrastructure, either standard or proprietary, can be used to implement the present invention.
本発明は、「部屋の区別」の3つの要件すべてを満たしている。本発明では、ほとんど100パーセントの部屋の区別が超音波信号をシステムに導入することによって実現する。システムは、WLANリアルタイム位置情報システムに基づいているので、既存のインフラストラクチャの使用、位置情報の正確さ、WLANベースのサービス、および遠隔計測の使用などを含む、WLAN位置情報システムのすべての利点が保持される。部屋ごとの総コストは、タグに必要な追加コンポーネントが少ないこと、超音波送信機ユニットの低コストおよび単純さ、ならびに既存のネットワークインフラストラクチャの利用のために、低く抑えられている。本発明は簡単に実装でき、かつ効果的である。上記の利点は、既存のコンポーネントへの最小限の追加コスト、およびタグのバッテリ寿命への最小限の影響で、自然にWLAN位置情報システムに組み合わされる実装で実現される。 The present invention satisfies all three requirements of “room distinction”. In the present invention, almost 100 percent room discrimination is achieved by introducing ultrasound signals into the system. Since the system is based on the WLAN real-time location system, all the advantages of the WLAN location system, including the use of existing infrastructure, location accuracy, WLAN-based services, and telemetry use, etc. Retained. The total cost per room is kept low due to fewer additional components required for the tag, the low cost and simplicity of the ultrasound transmitter unit, and the use of existing network infrastructure. The present invention can be easily implemented and is effective. The above advantages are realized in implementations that are naturally combined into a WLAN location system with minimal additional cost to existing components and minimal impact on tag battery life.
本開示では、本発明の例示的な実施形態を提供している。本発明の範囲は、これら例示的な実施形態に限定されない。本明細書で明示的に提供したものであろうと、本明細書で暗黙的に提供したものであろうと、多数の変形形態、すなわち構造、寸法、材料の種類、および製造過程における変形形態などを、本開示を考慮する当業者は実装することができる。 The present disclosure provides exemplary embodiments of the present invention. The scope of the invention is not limited to these exemplary embodiments. Numerous variations, whether explicitly provided herein or implicitly provided herein, include structure, dimensions, material types, variations in the manufacturing process, etc. Those skilled in the art in view of the present disclosure can implement.
Claims (26)
少なくとも1つのエリアの識別情報または送信機IDを含むデータを有する超音波信号を送信するために、前記定義されたエリアのそれぞれに置かれた少なくとも1つの超音波送信機と、
各無線タグが、前記無線タグで受信し受け入れられた最新のエリア識別情報または送信機IDの少なくとも1つを含むデータを、タグメッセージで送信する複数の無線タグと、
前記タグメッセージを受信し、前記受信したタグメッセージおよび測定したパラメータを通知するために、前記構造の中に導入された複数の位置情報受信機と、
前記タグメッセージおよび測定したパラメータを受信し、各無線タグの所在位置および定義エリアを判別するサーバとを備える、無線位置情報システム。 A wireless location information system for tracking a radio tag and detecting a location in a structure having the defined area so that a distinction between defined areas can be made,
At least one ultrasound transmitter located in each of the defined areas for transmitting an ultrasound signal having data including identification information or transmitter ID of at least one area;
A plurality of wireless tags, each of which transmits data including at least one of the latest area identification information or transmitter ID received and accepted by the wireless tag in a tag message;
A plurality of location information receivers introduced in the structure for receiving the tag message and notifying the received tag message and measured parameters;
A wireless location information system comprising: a server that receives the tag message and the measured parameter and determines a location and a definition area of each wireless tag.
エリア識別情報を有する前記超音波信号を受信するための超音波受信機モジュールと、
前記無線タグで受信し受け入れられた前記エリア識別情報を送信するための送信機とを備える、請求項1に記載の無線位置情報システム。 Each of the plurality of wireless tags is
An ultrasonic receiver module for receiving the ultrasonic signal having area identification information;
The wireless location information system according to claim 1, further comprising a transmitter for transmitting the area identification information received and accepted by the wireless tag.
個別のタグの少なくとも識別番号を格納するためのメモリと、
前記メモリ、前記超音波受信機モジュール、および前記送信機と結合されたマイクロプロセッサと、
各個別のタグの回路に電源を供給するための電力供給装置とをさらに備える、請求項7に記載の無線位置情報システム。 Each of the plurality of wireless tags is
A memory for storing at least the identification number of each individual tag;
A microprocessor coupled to the memory, the ultrasonic receiver module, and the transmitter;
The wireless location information system according to claim 7, further comprising: a power supply device for supplying power to each individual tag circuit.
前記送信機が送信するために、チャネルがクリアか否かを判定するための、前記信号プロセッサと結合されたスニファ回路と、
前記電力供給装置の状態を監視するための電源状態モニタとをさらに備える、請求項8に記載の無線位置情報システム。 Each of the plurality of wireless tags is
A sniffer circuit coupled with the signal processor for determining whether a channel is clear for the transmitter to transmit;
The wireless position information system according to claim 8, further comprising a power supply state monitor for monitoring a state of the power supply device.
超音波マイクと、
前記超音波マイクおよび前記信号プロセッサと結合された超音波受信機とを備える、請求項8に記載の無線位置情報システム。 The ultrasonic receiver module is
An ultrasonic microphone,
The wireless location information system of claim 8, comprising an ultrasonic receiver coupled to the ultrasonic microphone and the signal processor.
無線タグの所在位置検知を行うため、前記構造の中に導入された位置情報受信機を備えることと、
前記定義されたエリアの各々に少なくとも1つの超音波送信機を導入することと、
前記定義されたエリアの各々の少なくとも1つの超音波送信機の各々によって、送信される前記定義された個別のエリアに制限されエリア識別情報または送信機IDの少なくとも1つを有する超音波信号を送信することと、
前記定義された個別のエリアの前記少なくとも1つの超音波送信機のカバー範囲内の無線タグにより、前記エリア識別情報または送信機IDの少なくとも1つを有する前記超音波信号を受信することと、
カバー範囲内の前記無線タグから、前記無線タグにより受信し受け入れられた最新の識別情報または送信機IDの少なくとも1つ、および無線タグ識別データが組み込まれたタグメッセージを送信することと、
を含む方法。 A method for tracking a radio tag and detecting a location within the defined area structured to distinguish between defined areas, comprising:
In order to detect the location position of the wireless tag, comprising a position information receiver introduced in the structure;
Introducing at least one ultrasonic transmitter in each of the defined areas;
Transmitted by each of the at least one ultrasound transmitter in each of the defined areas is an ultrasound signal limited to the defined individual area to be transmitted and having at least one of area identification information or transmitter ID. To do
Receiving the ultrasound signal having at least one of the area identification information or transmitter ID by means of a radio tag within a range of the at least one ultrasound transmitter of the defined individual area;
Transmitting a tag message incorporating at least one of the latest identification information or transmitter ID received and accepted by the wireless tag and the wireless tag identification data from the wireless tag within a coverage area;
Including methods.
前記タグメッセージを前記無線タグの次の送信セッションで送信することをさらに含む、請求項12に記載の方法。 Storing the area identification information in the wireless tag;
The method of claim 12, further comprising transmitting the tag message in a next transmission session of the wireless tag.
無線タグにより受信し受け入れられた前記エリア識別または送信機ID情報の少なくとも1つ、および前記無線タグの識別番号を送信するための送信機と、
少なくとも前記識別番号を格納するためのメモリと、
前記メモリ、前記超音波受信機モジュール、および前記送信機と結合されているマイクロプロセッサと、
電力を前記無線タグの回路に供給するための電力供給装置を備える、無線タグ。 An ultrasonic receiver module for receiving an ultrasonic signal having at least one of area identification or transmitter ID information;
A transmitter for transmitting at least one of the area identification or transmitter ID information received and accepted by the wireless tag, and an identification number of the wireless tag;
A memory for storing at least the identification number;
A microprocessor coupled to the memory, the ultrasonic receiver module, and the transmitter;
A wireless tag comprising a power supply device for supplying power to a circuit of the wireless tag.
前記電力供給装置の状態を監視するための電源状態モニタをさらに備える、請求項18に記載の無線タグ。 A sniffer circuit coupled with the signal processor for determining whether a channel is clear for the transmitter to transmit;
The wireless tag according to claim 18, further comprising a power supply state monitor for monitoring a state of the power supply device.
超音波マイクと、
前記超音波マイクおよび前記信号プロセッサと結合された超音波受信機を備える、請求項18に記載の無線タグ。 The ultrasonic receiver module is
An ultrasonic microphone,
The wireless tag of claim 18, comprising an ultrasonic receiver coupled to the ultrasonic microphone and the signal processor.
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JP2008200223A JP2010041254A (en) | 2008-08-01 | 2008-08-01 | Enhanced room separation in wlan-based rtls and its method |
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