TW201445171A - 用於定位無線節點之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種追蹤系統，該追蹤系統包含：一網路；複數個信號源，其以通信方式耦合至該網路，該複數個信號源經組態以傳輸實質上相同信號；及一射頻識別(RFID)標籤，其經組態以自該複數個信號源接收該等實質上相同信號，自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定使用者裝置之一位置。在某些實施例中，該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。

Description

用於定位無線節點之系統及方法
本發明係關於射頻識別(RFID)系統且特定而言係關於一種用於定位一RFID系統中之一無線節點之相對低成本系統及方法。
資產追蹤通常係指使用一或多個無線鏈路來輸送來自附接至一實體資產(諸如一人或動物或所關注之其他物件)之一射頻識別(RFID)微晶片或「智慧型標籤」之資訊。資產追蹤可用於(舉例而言)倉庫及存貨之儲存操作及產品追蹤中。通常，一基礎結構追蹤系統偵測來自RFID智慧型標籤之一或多個信號且確定其位置。在產品追蹤應用中，由於大數目個標籤之必要性，因此實施方案相對簡單及相對廉價係重要的。
大多數短程低成本資產追蹤依賴於RSSI(所接收信號強度指示)方法。廣義而言，RSSI提供一天線處所接收之功率位準之一指示。因此，使用RSSI之資產追蹤係基於在一特定系統天線或台處自資產的智慧型標籤所接收之信號之強度而判定資產的位置。然而，RSSI可受多路徑干擾不利地影響。亦即，來自智慧型標籤之信號可藉由一個以上路徑到達天線，因此導致對資產的位置之一錯誤判定。作為一結果，使用RSSI之準確度可係相對不良的。
其他位置判定及/或追蹤解決方案係已知的。某些導航及資產追蹤系統可利用(舉例而言)全球定位系統(GPS)技術。GPS技術需要一 GPS接收器及對四個或四個以上GPS衛星之一不受阻礙視線。一般而言，GPS依賴於一行進時間判定且需要知曉傳輸一GPS訊息之時間及傳輸之時間處之衛星位置。因此，GPS接收器通常必須係在室外且係相對精確計時的，且在衛星及GPS接收器兩者處皆需要時脲同步。此外，GPS追蹤系統實施方案係相對複雜的、相對昂貴的且對於低成本解決方案而言可係成本高昂的。舉例而言，GPS接收器通常安裝於不適合追蹤大數目個物件(諸如(舉例而言)一商店或倉庫存貨)之蜂巢式電話或獨立式導航電腦中。
LORAN(遠程導航輔助設備)系統允許船及飛機使用一板上接收器依據固定陸上無線電信標所傳輸之無線電信號而判定其位置。一般而言，LORAN採用用以發送出一信號之一主控台及以不同延遲來延遲訊息之從屬台。LORAN基於來自不同台之信號之間的時間差而判定一船或飛機之一位置。然而，LORAN係相對複雜的且延遲台可引入計時誤差。此外，準確度係僅約0.1海裏至0.25海裏，此使得一基於LORAN之系統不適合資產追蹤。
藉由根據本發明之實施例之一系統及方法在很大程度上克服先前技術中之此等及其他缺陷。
一種根據實施例之追蹤系統包含：一網路；複數個信號源，其以通信方式耦合至該網路，該複數個信號源經組態以傳輸實質上相同信號；及一RFID標籤，其經組態以自該複數個信號源接收該等實質上相同信號，自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定使用者裝置之一位置。在某些實施例中，該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。
一種根據實施例之用於追蹤一裝置之方法包含：自複數個信號 源傳輸複數個實質上相同信號；在一RFID標籤處自該複數個信號源接收該等實質上相同信號；及自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定該RFID標籤之一位置。在某些實施例中，該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。
一種根據某些實施例之追蹤裝置包含：一收發器，其用於自複數個信號源接收複數個實質上相同信號；及一位置處理模組，其可操作地耦合至該收發器且經組態以識別該等實質上相同信號之一相位差，該位置處理模組進一步經組態以識別界定若干對該複數個實質上相同信號之間的該等相位差之曲線之一相交點。
一種根據實施例之電腦程式產品包含用於追蹤一裝置之有形機器可讀取指令，該等指令用於：自複數個信號源傳輸複數個實質上相同信號；在一RFID標籤處自該複數個信號源接收該等實質上相同信號；及自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定該RFID標籤之一位置。
100‧‧‧資產追蹤系統/系統
102‧‧‧射頻識別標籤/行動台/無線節點或裝置/行動裝置
102a‧‧‧天線
102b‧‧‧天線
104a‧‧‧天線
104b‧‧‧天線
104c‧‧‧天線
106‧‧‧網路
108‧‧‧電腦
201‧‧‧微控制器/MCU/板上MCU
202‧‧‧唯讀記憶體
203‧‧‧隨機存取記憶體
204‧‧‧網路介面
205‧‧‧收發器
206‧‧‧中央處理單元
207‧‧‧位置處理模組
208‧‧‧唯讀記憶體
210‧‧‧隨機存取記憶體
212‧‧‧儲存記憶體/硬碟機
214‧‧‧輸入/輸出
302‧‧‧信號
304‧‧‧信號
306‧‧‧雙曲線
308‧‧‧雙曲線
310‧‧‧雙曲線
312‧‧‧位置
402a‧‧‧天線
402b‧‧‧天線
402c‧‧‧天線
l‧‧‧長度
熟習此項技術者藉由參考隨附圖式，可更好地理解本發明且易知本發明之眾多目標、特徵及優點。在不同圖式中使用相同參考符號來指示類似或相同物項。
圖1係圖解說明根據實施例之一例示性資產追蹤系統之一圖式。
圖2圖解說明根據實施例之一資產追蹤系統之一例示性架構。
圖3A至圖3C圖解說明根據實施例之資產追蹤。
圖4圖解說明根據實施例之一例示性台組態；圖5係圖解說明實施例之操作之一流程圖。
參考在隨附圖式中圖解說明且在以下說明中詳述之例示性(且因此非限制性)實施例更全面地闡釋本發明及其各種特徵及有利細節。可省略已知程式化技術、電腦軟體、硬體、操作平台及協定之說明以便不會不必要地在細節上模糊本發明。然而，應理解，儘管指示較佳實施例，但詳細說明及特定實例僅以圖解說明方式而非以限制方式給出。熟習此項技術者將自本發明明瞭在基本發明概念之精神及/或範疇內之各種替換、修改、添加及/或重新配置。
如本文中所使用，術語「包括」、「包含」、「含有」、「具有」或其任何其他變化意欲涵蓋一非窮盡性包含。舉例而言，包括一要素清單之一程序、產品、物品或設備未必僅限制於彼等要素，而是可包含未明確列舉或此程序、物品或設備所固有之其他要素。此外，除非明確陳述相反之情形，否則「或」係指一包含性「或」而非排他性「或」。舉例而言，一條件A或B係藉由以下各項中之任一者來滿足：A係真(或存在)且B係假(或不存在)、A係假(或不存在)且B係真(或存在)以及A與B兩者皆係真(或存在)。
另外，本文中所給出之任何實例或圖解說明無論如何不應視為對任何術語或藉助其實例或圖解說明得以利用之術語之約束、限制或明確定義。替代地，此等實例或圖解說明應視為關於一項特定實施例進行闡述且僅視為說明性的。熟習此項技術者將瞭解，任何術語或藉助其此等實例或圖解說明得以利用之術語涵蓋其他實施例以及可或不可隨其或在說明書中其他地方給出之其實施方案及調適且所有此等實施例意欲包含於彼術語或彼等術語之範疇內。指定此等非限制性實例及圖解說明之語言包含但不限制於：「舉例而言」、「比如」、「例如」、「在一項實施例中」及諸如此類。
如下文將較詳細闡釋，用於定位一資產追蹤系統中之無線節點之一系統及方法量測距傳輸相同信號之三個無線電源之距離差。距無 線電源中之任何兩者具有相同距離差之位置界定雙曲線。雙曲線之相交點識別無線節點之位置。有利地，本文中所闡述之實施例提供：用於多個天線之一低成本準確信號源；及基於符號差異之準確計時差異擷取，此對於藉助多符號調變及一高頻率載波信號進行偵測係相對容易的。因此，實施例提供一相對小環境(諸如一辦公室、倉庫或商店)中之低成本RFID實施方案。
現在轉向圖式且尤其注意圖1，展示圖解說明根據實施例之一資產追蹤系統100。如圖1中所展示，系統100包含一或多個RFID標籤102。RFID標籤102可包含射頻接收器及/或傳輸器。如下文將較詳細闡釋，RFID標籤102可經組態以自耦合至天線104a、104b、104c之一或多個傳輸器接收射頻信號。基於信號之計時，RFID標籤102可判定其位置。通常，包含天線104a、104b、104c之系統100係在諸如一工廠或倉庫或商業區或者其他校園之一相對小地理區中實施。
與天線104a至104c相關聯之RFID標籤102及/或控制器(未展示)可經由一或多個網路106與一或多個電腦108進一步通信。一或多個網路106可實施為任何有線或無線網路，諸如網際網路或者區域網路或廣域網路或者公用或私有內部網路。電腦108可係任何適合計算裝置，諸如一膝上型電腦、平板電腦、桌上型電腦、一伺服器或蜂巢式電話或智慧型電話。在某些實施例中，RFID標籤102可將其位置及/或其他資訊傳輸至電腦108。電腦108繼而可將RFID標籤的位置傳遞至一使用者。
在圖2中尤其較大程度地闡述用於使用實施例之一硬體架構。特定而言，圖2圖解說明一例示性架構且包含：一RFID標籤102，其可雙向耦合至網路106；及一監視裝置(諸如一電腦108)，其可雙向耦合至網路108。電腦108可包含一中央處理單元(「CPU」)206、一唯讀記憶體(「ROM」)208、一隨機存取記憶體(「RAM」)210、一硬碟 機(「HD」)或儲存記憶體212、(若干)輸入/輸出裝置(「I/O」)214及(若干)網路介面(NIC)。I/O 214可包含一鍵盤、監視器、印表機、電子指標裝置(例如，滑鼠、軌跡球等)或諸如此類。
RFID標籤102可包含一微控制器201、ROM 202、RAM 203、NIC 204及收發器205。電腦108及RFID標籤102中之每一者可係一資料處理系統之一實例。ROM 202及208、RAM 203及210以及HD 212包含可由MCU 201或CPU 206讀取之媒體。因此，此等類型之記憶體中之每一者包含一資料處理系統可讀取儲存媒體。此等記憶體可係在電腦或行動裝置之內部或外部。
本文中所闡述之方法可以可駐存於ROM 202及208、RAM 203及210以及HD 212內之適合軟體程式碼實施。除彼等類型之記憶體以外，本發明之一實施例中之指令亦可含於具有一不同資料處理系統可讀取儲存媒體之一資料儲存裝置(諸如一USB驅動器)上。另一選擇係，指令可在一DASD陣列、磁帶、軟磁碟、光學儲存裝置或其他適當資料處理系統可讀取儲存媒體或儲存裝置上儲存為軟體程式碼元素。
RFID標籤102與電腦108之間的通信可使用電子、光學、射頻或其他信號來完成。在一使用者(人)在電腦108處時，在將一通信發送至該使用者時，電腦108可將信號轉換至一人可理解形式且可將來自一人之輸入轉換至由電腦108或RFID標籤102使用之適當電子、光學、射頻或其他信號。通常，RFID標籤102實施為具有一微控制器之一相對簡單、小、廉價獨立裝置。
如下文將較詳細闡釋，在某些實施例中，RFID標籤102之收發器205自天線104a至104c接收信號。自此等，收發器205或MCU 201之一位置處理模組207導出行動台102之位置。然後，RFID標籤102可使用網路介面204將標籤的位置傳輸至電腦108。
參考圖3A至圖3C示意性地展示實施例之操作。在圖3A中展示天線104a及104b以及一無線節點或裝置102。天線102a將一信號302傳輸至行動裝置102，而天線104b傳輸一信號304。在某些實施例中，該等信號係多符號信號。在某些實施例中，該等信號係(舉例而言)16符號O-QPSK信號。
來自天線104a之信號302行進一距離(tr-ttA)×C，而來自天線102b之信號304行進一距離(tr-ttB)×C，其中C係光之速度，tr係接收到傳輸之時間，且ttA及ttB係自各別天線發送信號之時間。將在行動裝置處在有ttA-ttB之一相位差情況中接收該等符號。
如圖3B中所展示，相位差ttA-ttB或符號之間的時間差界定闡述一雙曲線306之一距離(ttA-ttB)×C。亦即，雙曲線306界定點之軌跡，對此兩個天線之間的距離係(ttA-ttB)×C。
儘管在某些應用中，對提供RFID標籤之一位置而言此將係足夠的，但在其他應用中，可提供三個天線，且所得三個雙曲線之相交點可識別一獨特位置。在圖3C中尤其較大程度地圖解說明此。展示天線104a、104b及104c以及一RFID標籤102。來自天線104a及天線104c之信號之間的時間差界定一雙曲線310；來自天線A及天線104B之信號之間的時間差界定雙曲線306，且來自天線104B及天線104C之信號之間的時間差界定一雙曲線308。該三個雙曲線在一位置312處相交。
如可瞭解，雖然某些實施例採用各自具有其自身傳輸器之單獨天線，但在某些例項中，在使用不同傳輸器時，可難以達成相同信號。因此，在某些環境中，提供一單個傳輸器及多個相同天線係有利的。在圖4中展示此一組態。信號源包括具有經耦合以自收發器傳輸信號之相同天線402a、402b、402c之一單個傳輸器或收發器205，而不是包括三個獨立傳輸器之三個獨立信號源。在某些實施例中，天線402a至402c係經由相同長度l之電纜耦合。此確保信號相位對所有信 號源係相同的。在此情形中，對信號接通/關斷之計時用以識別源天線。
現在轉向圖5，展示圖解說明實施例之操作之一流程圖500。一旦啟動系統100(圖1)，一RFID標籤102可自天線104A至104B接收位置信號(步驟502)。RFID標籤102識別信號之間的時間差(步驟504)。在某些實施例中，此可藉由接收器而非板上MCU 201(圖2)來執行。如上文所述，信號之間的時間差界定雙曲線。然後，行動裝置識別雙曲線之相交點之位置(步驟506)。最後，RFID標籤102之位置可顯示或以其他方式提供至一使用者。舉例而言，可將該位置傳輸至電腦108(圖1)。
儘管前述說明書闡述特定實施例，但熟習此項技術者在參考此說明後將易知且可做出本文中所揭示之實施例及額外實施例之細節上之眾多改變。在此上下文中，應將說明書及各圖視為一說明性而非一限定性意義，且所有此等修改皆意欲包含於本發明之範疇內。相應地，本發明之範疇應由以下申請專利範圍及其合法等效形式來判定。
100‧‧‧資產追蹤系統/系統
102‧‧‧射頻識別標籤/行動台/無線節點或裝置/行動裝置
104a‧‧‧天線
104b‧‧‧天線
104c‧‧‧天線
106‧‧‧網路
108‧‧‧電腦

Claims (20)

  1. 一種追蹤系統，其包括：一網路；複數個信號源，其以通信方式耦合至該網路，該複數個信號源經組態以傳輸實質上相同信號；及一射頻識別(RFID)標籤，其經組態以自該複數個信號源接收該等實質上相同信號，自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定使用者裝置之一位置。
  2. 如請求項1之追蹤系統，其中該複數個信號源包括複數個傳輸器及對應複數個天線。
  3. 如請求項1之追蹤系統，其中該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。
  4. 如請求項1之追蹤系統，其中該等實質上相同信號係O-QPSK信號。
  5. 如請求項1之追蹤系統，其進一步包含經組態以自該RFID標籤接收該RFID標籤的位置之一指示之一監視裝置。
  6. 一種用於追蹤一裝置之方法，其包括：自複數個信號源傳輸複數個實質上相同信號；在一RFID標籤處自該複數個信號源接收該等實質上相同信號；及自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線界定相交點，三個雙曲線之一相交點界定該RFID標籤之一位置。
  7. 如請求項6之用於追蹤一裝置之方法，其中該複數個信號源包括 複數個傳輸器及對應複數個天線。
  8. 如請求項6之用於追蹤一裝置之方法，其中該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。
  9. 如請求項6之用於追蹤一裝置之方法，其中該等實質上相同信號係O-QPSK信號。
  10. 如請求項6之用於追蹤一裝置之方法，其進一步包含經組態以自該RFID標籤接收該RFID標籤的位置之一指示之一監視裝置。
  11. 一種追蹤裝置，其包括：一收發器，其用於自複數個信號源接收複數個實質上相同信號；一位置處理模組，其可操作地耦合至該收發器且經組態以識別該等實質上相同信號之一相位差，該位置處理模組進一步經組態以識別界定若干對該複數個實質上相同信號之間的該等相位差之曲線之一相交點。
  12. 如請求項11之追蹤裝置，其進一步包括用於將該相交點之一位置傳遞至一監視裝置之一網路介面。
  13. 如請求項11之追蹤裝置，其中該等實質上相同信號係O-QPSK信號。
  14. 如請求項11之追蹤裝置，其中該等曲線係雙曲線。
  15. 一種包含用於追蹤一裝置之有形機器可讀取指令之電腦程式產品，該等指令用於：自複數個信號源傳輸複數個實質上相同信號；在一RFID標籤處自該複數個信號源接收該等實質上相同信號；及自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線界定相交 點，三個雙曲線之一相交點界定該RFID標籤之一位置。
  16. 如請求項15之電腦程式產品，其中該複數個信號源包括複數個傳輸器及對應複數個天線。
  17. 如請求項15之電腦程式產品，其中該複數個信號源包括一單個傳輸器及藉由一實質上相同長度之多個電纜耦合至該單個傳輸器之預定複數個實質上相同天線。
  18. 如請求項15之電腦程式產品，其中該等實質上相同信號係O-QPSK信號。
  19. 如請求項15之電腦程式產品，其進一步包含經組態以自該RFID標籤接收該RFID標籤的位置之一指示之一監視裝置。
  20. 一種包含用於追蹤一裝置之有形機器可讀取指令之電腦程式產品，該等指令用於：在一RFID標籤處自複數個信號源接收複數個實質上相同信號；及自界定該等實質上相同信號之間的相位差之雙曲線判定相交點，三個雙曲線之一相交點界定該RFID標籤之一位置；其中該複數個信號源包括經由相同長度電纜耦合至一單個傳輸器之複數個天線。
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