專利名稱：用于綜合位置檢測和無線通信的系統(tǒng)和設備的制作方法
技術領域：
本公開大體上涉及一種通信系統(tǒng)，并且更特別i也涉及用于足服宗以及無線通
〈言節(jié)點的系統(tǒng)和設備。
背景技術：
在許多過程控制應用中，從諸如傳 1、激勵器(actuator)和用戶接口之 類的節(jié)點至過程控制系統(tǒng)之間的配線(wire)的成本限制了這樣的節(jié)點最初部署 的數量和位置。配線安裝的成本和困難也會限制在已經運行(alreadyfonctioning) 的工廠(plant)中部署另外的節(jié)點。無線通信技術一如藍牙、正EE②802.11， RFID 和其他一提出了針對這樣的配線成本的解決方案，但是卻為過程控制系統(tǒng)的可 靠性和安全性引入新的難題。
通常使用過程控制系統(tǒng)來管理處理機構(facility)。示例性雌機構包括制 造廠、化工廠、原油精煉廠、礦石處理廠和煤炭或其他類型礦產。除其他操作 以外，過程控制系鄉(xiāng)M常管理閥、泵和其他IQlk設備在處理機構中的j頓。
人員和資產(asset) mi^系統(tǒng)通常提供在特定環(huán)境中跟蹤不同人員和資產 的位置的能力。這些系統(tǒng)常規(guī)地作為安全系統(tǒng)的一部分被使用，從而允許安全 系統(tǒng)識別出人員何時駄限制區(qū)或者資產何時被從它們的指定位置移開。在工 業(yè)機構中，這樣的系統(tǒng)用于改進保險性、安全性和操作效率。作為安全系統(tǒng)， 資產雖跟宗系統(tǒng)能夠當未被授權的個體佩,艮蹤l斜己(badge) iSA限制區(qū)時發(fā)送 通知。作為保險系統(tǒng)(safety system),資產^S宗系統(tǒng)育,當事件發(fā)生時對個Ait 行定位或育詢多在危險進程中整合(integrate)資產的j體。另外，作為操作艦 系統(tǒng)，資產跟蹤系統(tǒng)育,定位資產或提供關于資產利用的統(tǒng)計數據。但是，把 持續(xù)的精確實時的人員和資產跟蹤系統(tǒng)用于覆蓋大的室內或室外區(qū)域通常是不 可行的，例如大的工業(yè)或其他M機構。超寬帶(UWB)射頻識別(RFID)跟
蹤技將n其他技術的發(fā)展使得在很大的機構中足跟宗人員和資產成為可能
發(fā)明內容
本公開提供了用于齢(integmted)健檢測和通信中繼的系統(tǒng)和設備。
在第一實施例中，設備包括外殼，位于外殼中的無線節(jié)點，和位于外殼中 的跟蹤接收機。跟蹤接收機被耦合至無線節(jié)點，并且無線節(jié)點可操作來傳鄉(xiāng)艮 蹤接收機所接收的位置信號。在特定實施例中，無線節(jié)點包括無線中繼節(jié)點， 所述無線中繼節(jié)點可操作來將射頻信號從葉節(jié)點中繼至網關和中間節(jié)點之一。
在第二實施例中，系統(tǒng)包括足跟宗設備和跟蹤節(jié)點。足跟宗節(jié)點包括外殼，位 于外殼中的無線節(jié)點和位于外殼中的足跟宗接收機。^!^接收豐幾被耦合至無線節(jié) 點，并且無線節(jié)點可操作來傳鄉(xiāng)艮蹤接收機/A^艮蹤設備接收到的位置信號。在 特定實施例中，該系統(tǒng)還包括位置服務器。跟蹤節(jié)點可操作 le傳送位置信號至 ^S服務器，并且位置服務器可操作來確定足服宗設備的位置。
在第三實施例中， 一種方法包括提供位于外殼中的無線節(jié)點。該方法還
包括提供位于外殼中的跟蹤接收機并且將跟蹤接收機耦合至無線節(jié)點。無線
節(jié)點可操作來傳鄉(xiāng)艮蹤接收機所接收的位置信號。
根據以下的附圖、說明書和權利要求中，其他技術特征對于本領域技術人 員而言將是很明顯的。
為了更加^M地理解本公開，現(xiàn)在參考結合附圖所給出的以下說明，其中 圖1圖示出用于樹維置信息的無線報告的系統(tǒng)； 圖2圖示出根據本公開的用于樹維置信息的無線報告的系統(tǒng)；并且 圖3圖示出根據本公開的卿宗中繼節(jié)點。
具體實驗式
圖1圖示出用于提f，置信息的無線報告的系統(tǒng)100。^a服務器104可以 il3ia信f凝各106耦合至無線網關108，所述無線網關108向過程控制系統(tǒng)元件 提供無線通信。
資產跟蹤(或位置檢測)系 常是有線系統(tǒng)一也就是，足跟宗接收mil常 通過有線連接耦合至位置服務器，所述位置服務器合并來自多個接收機的信號 以產生被足服宇、人員或資產的位置信息。為了在工廠中f頓健檢測系統(tǒng)，位置 檢測接收機可以被有線連接至現(xiàn)有的或特另按裝的無線鄉(xiāng)機。
當位置檢測功能被加入系統(tǒng)100時，位置檢測接收機110 (也被稱為跟蹤接
收機)可以被安裝在待監(jiān)控的區(qū)域中，并且M:有線通信鏈路in耦合至職
節(jié)點112。這樣，度跟宗接收機110從位置檢測標簽(tag) 114 (也被稱作足跟對示 簽)接收的信號可以被無線地傳送至網關108，并且之后經由通信鏈路106傳送 至位置服務器104。無線通信路徑在圖2中用虛線g。
在位置檢測被加入另一區(qū)域盼瞎況下，第二足跟宗接收機120可以被安裝且 艦有線通信鏈路121耦合至無線節(jié)點122。這樣，健檢測接收機120可以從 位置檢測標簽124接收信號，并且向無線節(jié)點122發(fā)送信號以用于傳輸到位置 月艮務器104。在位置檢測接收機110監(jiān)控的區(qū)域中需要,的準確度的情況下， 卿宗接收機120可以被安裝以用于i^跟斜礎114接收信號。ffl31位置檢測從 足跟宗接收機110和120這二者接收這樣的信號允許位劉艮務器104產頓跟蹤 標簽114的位置的更準確的估計。
在系統(tǒng)100中，無線節(jié)點112和122可以由第一制造者制造并且通過第一 子承包者(sub-contractor)安裝，而g跟宗接收機110和120可以由第二制造者制 造并且由第二子承包者安裝。當卿宗接收板無線節(jié)點對出現(xiàn)問題時，技術人員 將，到麻煩，即無法確定故障是在足跟宗接收機、通信^^各還是無線節(jié)點中。
圖2圖示出根據本公開的用于提^i置信息的無線報告的系統(tǒng)200。在圖2 中示出的系統(tǒng)200的實施例僅僅用于示例。在不脫離本公開范圍的情況下，系 統(tǒng)200的其他實施例也可衡頓。
在該例子中，系統(tǒng)200包括經由網絡206進4fffl信的控制器202和4ig月艮 務器204。網絡206可以是以太網、容錯以太網或其他適當網絡。系統(tǒng)200還包 括網關節(jié)點208和230，所述網關節(jié)點208和230經由網絡206彼此通信，并且 與控制器202禾口寸M服務器204進行通信。網關節(jié)點也可以彼ltkiS行無線通信。 無線通信路徑在圖1中用虛g示。系統(tǒng)200中的無線通信可以通過4OT WiFi 協(xié)議、紫蜂(ZigBee)協(xié)議、其他無線通信協(xié)議或協(xié)議組合來執(zhí)行。中間節(jié)點 238肖,與網關節(jié)點208和230這二者進纟亍無線31信，而中間節(jié)點僅能夠與網關 208進行無線通信。中間節(jié)點236和238也會,彼ltkiS行無線31信。
足跟宗節(jié)點234育嫩,A^跟對示簽224接收位置信號，并且經由中間節(jié)點236 和238將相應信號無線發(fā),，服務器204。這樣，，跟對示簽224接收的位 置信號可以M31多個通信路徑發(fā)，位置服務器204。在系統(tǒng)200中使用多4^t
信路徑為無線通^f共了更好的可靠性。
足g^宗中繼節(jié)點232育,厠跟斜示簽214接收位置信號，并且經由中間節(jié)點 236和網關208將相應信號無線被發(fā)送至位置月艮務器204。足跟宗中繼節(jié)點還能夠 在葉節(jié)點218和過程控制系統(tǒng)元件(例如控制器202)之間提供無線中鄉(xiāng)信。 在葉節(jié)點218是傳感器的情況下，它可以經由足服宗中繼節(jié)點232向控制器202 發(fā)送，tt控過程變量的讀數。在葉節(jié)點218是W]器盼瞎況下，它可以經由跟 蹤中繼節(jié)點232從控制器202接收命令。兩者中任一鄉(xiāng)的葉節(jié)點可以針對控 制器202發(fā)送診斷信息或接收配置命令。葉節(jié)點218的{立置允許其直接與中間 節(jié)點236或網關208進行無線通信以便針對控制器202發(fā)送和接收信號。
雖然系統(tǒng)200描述了g跟對示簽的使用，但是應理解，還可以從其4tkm蹤設
備向雖gi宗節(jié)點232和234發(fā)送位置信息。這樣的設備的例子是移動計算機、手 持設備(如個人數字助理(PDA))和蜂窩電話。
足跟對示簽214和224可以被用于確定個人或實物資產的位置。當位置服務 器204為足S1^標簽確定位置時，其可以傳送該位置至控制器202?？刂破?02 將該位置信息與地圖數據(m邵data)或其他存儲的 進行比較以確定是否由 于標簽移動進A^移出所關心的地理區(qū)域而應該發(fā)出報警割牛(condition)。該 控制器202還可以響應于個人移動i2A危險區(qū)域或資產被從其合適位置移走而 例如M關閉機器離空資料存儲容器弓胞難過程的改變。
盡管圖2圖示出提供^g信息的無線報告的系統(tǒng)的一個例子，但對于圖2 可以謝亍各種改變。例如，系統(tǒng)的布局和排列可以改變，并且任何數量的足服宗 設備、葉節(jié)點、跟蹤節(jié)點、跟蹤中繼節(jié)點、中間節(jié)點、網關、網絡、月艮務器和 控制器可以被f頓鼓持。同樣，依照特定需求可以在系統(tǒng)200中對組件進行 組合或省略，并且可以添加額外的組件。另外，盡管系統(tǒng)200的職通儲皮描 述為射頻通信，但應理解其他類型的無線通信，例如紅外，也可以被使用。此 外，盡管被描述為被用于在工廠中提糊體信息的無線報告，但是系統(tǒng)200可 以被用于在任何鄉(xiāng)環(huán)境中衛(wèi)離置信息的無線報告。
圖3圖示出依照本公開的^l^中繼節(jié)點300。圖3中示出的設備300的實施 例僅僅用于示例。在不脫離本公開范圍的情況下，節(jié)點300的其他實施例也可 以被^頓。同樣，為了便于解釋，針對圖2中的系統(tǒng)200來描述節(jié)點300。節(jié)點 300可以被用于其他倒可適當的系統(tǒng)中。
Sl^中繼節(jié)點300包括外殼302。位于外殼302中的^M信地耦合至無線節(jié) 點的無線節(jié)點304和跟蹤接收機306。電源308可以被包含在外殼302中以用來 向無線節(jié)點304和雖li宗接收機306衞共電源。在本公開的其{也實施例中，電源 308可被置于外殼302之外。在另一些其他實施例中，可以為無線節(jié)點304和跟 蹤接收機306提供m^蟲的電源。在又一些其他實施例中，外殼302中的電池電 源可以由夕卜殼302外的第二電源來支持，如太陽能電源和其他提取(scavenged) 電源。
^販宗接收機306可以是超寬帶接收機。^^宗接收機306被耦合至天線314， 以用于從^服斜示簽214鄉(xiāng)跟斜示簽224接收位置信號。天線314可以是定向天 線、繊陣列或全向天線。在纖314是纖陣列的情況下，跟蹤接收機306 在經由無線節(jié)點304向^g服務器204轉發(fā)與足服對示簽或接收信號有關的一個 或多個信號之前^bS接收到的位置信號。
無線節(jié)點304是中繼節(jié)點，其可以被耦合至，310和312。經由天線310 從葉節(jié)點218接收信號，并且經由天線312將其轉發(fā)至網關208、中間節(jié)點236 或其他中繼節(jié)點。S跟 接收機306所接收的JM信號還可以經由天線312來傳 送。
在其他實施例中，無線節(jié)點304可以僅被耦合至天線312，并且《頓該天線 從葉節(jié)點218接收信號，并朋于傳送信號。在又一些其他的實施例中，無線 節(jié)點304可以是僅傳送的節(jié)點，僅被耦合至天線312。在這樣的實施例中，無線 節(jié)點304僅僅操作來傳，艮蹤接收機306所接收的位置信號。
盡管圖3圖示出綜合mg宗接收機和無線中繼節(jié)點的一，仔，但可對圖3 進行各種改變。例如，節(jié)點300的布局和排列可以改變，并且任何數量的足跟宗 接收機、無線節(jié)點、纖的數量和類型都可以被^f頓或支持。同樣，依照特定 需求可以在節(jié)點300中對組件進行組合或省略，并且可以添加客妙卜的組件。
在一些實施例中，以上描述的各種功能由計算t/Lfi^來實現(xiàn)或支持，所述
禾聘由計穀幾可^i歸代碼形成并且被包含在計^m可讀介質中。短語"計^+幾
可凝將代碼"包括任何鄉(xiāng)的計穀幾代碼，包括源代碼、對象代碼和可執(zhí)行代 碼。短語"計算機可讀介質"包括任何類型的能被計算機存取的介質，如只讀存 儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、硬盤驅動器、壓縮盤(compact disc CD)、 數字視頻磁盤(勵)或任何其他類型的存儲器。
闡明在此專利文件中通篇4頓的某些詞語和短語的定義是有利的。術語"耦 合"和其派生詞是指在兩個或更多元件之間的樹可直接或間接的通信，而不管這 些元件是否彼此物理接觸。術語"應用"和"禾號'是 髓舒以適當的計#^幾代碼 (包括源代碼、對象代碼或可執(zhí)行代碼)實施的一個或多^i十^laf聘、軟件組 件、指令集、進程、功能、對象、類、實例、相^ 或其一部分。術語"傳送"、 "接收"和"通信'，及其派生詞，包含了直接和間接通信。術語"包括"和"包含"及 其派生詞，意指不受限制的包含。術語"或者"是包含的，意味著和/或。短語 "與......相關耽鄰"與之相關聯(lián)"及其派生詞，意指包括、被包括在其中、相互
連接、包含、被包含其中、連接至或與......連接、耦合至或與......耦合、與......
可通信、與......合作、交織、并置、與......鄰近、被綁定至或與......綁定、具
有、具有......特性，等等。術語"控制器'意指控制至少一個操作的任何設備、
系統(tǒng)或其部分?？刂破骺梢砸杂布?、固件、軟件或其中至少兩個的某一組合來 實現(xiàn)。與任何特定控制器相關的功能可以集中式或分布式的，本地或遠程的。
盡管本公開已經對某些實施例和總體相關聯(lián)的方法進行了描述，但是這些 實施例和方法的變更和改變對于本領域技術人員來說將是很明顯的。因此以上 對示例性實施例的描述并不限定和約棘公開。在不脫離如權利要求所定義的 本公開的衞特卩范圍的情況下，其他改變、代替和替換也是可能的。
權利要求
1、一種設備(300)，包括外殼(302)；位于外殼中的無線節(jié)點(304)；和位于外殼中并被耦合至無線節(jié)點的跟蹤接收機(306)，其中，無線節(jié)點可操作來傳送跟蹤接收機所接收的位置信號。
2、 如權利要求1所述的設備，其中無線節(jié)點可操作來經由多個中間節(jié)點將 位置信號傳送至隨服務器。
3、 如權利要求l所述的設備，其中無線節(jié)點包括無線中繼節(jié)點，所述無線 中繼節(jié)點可操作來將射頻信號從葉節(jié)點中繼至網關和中間節(jié)點之一。
4、 一種系統(tǒng)，包括足跟宗設備(214， 224);和 足跟宗節(jié)點(232)，包括 外殼(302);位于外殼中的無線節(jié)點(304);和 位于外殼中并被耦合至無線節(jié)點的跟蹤接收機(306)，其中所淑跟宗節(jié)點可操作來1頓足跟 接收機/Am^設織收位置信號，并且使用無線節(jié)點傳送位置信號。
5、 如權利要求4所述的系統(tǒng)，還包括位置服務器(204)，其中 足跟宗節(jié)點可操作來傳送位置信號至位置服務器；并且 健服務器可操作來確定W誠備的位置。
6、 如權利要求5所述的系統(tǒng)，還包括多個中間節(jié)點(236， 238)，其中跟蹤節(jié)點可操作來經由所述多個節(jié)點將，信號傳,，服務器。
7、 如權利要求4所述的系統(tǒng)，還包括葉節(jié)點(218)，以及網關(208)和 中間節(jié)點(236)之一，其中所述無線節(jié)點包括無線中繼節(jié)點，所述無線中繼節(jié) 點可操作來將射頻信號從葉節(jié)點中繼至網關和中間節(jié)點之一。
8、 一種方法，包括^f，于外殼(302)中的無線節(jié)點(304); 掛維于外殼中的足跟宗接收機(306);禾口將足l^接收機耦合至無線節(jié)點，其中，無線節(jié)點可操作來傳鄉(xiāng)跟 接收tl^f接收的位置信號。
9、 如權利要求8所述的方法，其中所述無線節(jié)點可操作5l^圣由多個中間節(jié) 點(236， 238) )l維置信號傳,位置服務器(204)。
10、 如權利要求8戶皿的方法，其中無線節(jié)點可操作刺 頻信號從葉節(jié) 點(218)中繼至網關(208)和中間節(jié)點(236)之一。
全文摘要
本公開提供了用于綜合位置檢測和無線通信跟蹤節(jié)點(232)的設備，系統(tǒng)和方法。跟蹤節(jié)點包括外殼(302)，位于外殼中的無線節(jié)點(304)，位于外殼中的跟蹤接收機(306)。跟蹤接收機被耦合至無線節(jié)點，并且無線節(jié)點可操作來傳送跟蹤接收機從跟蹤設備(214，224)接收到的位置信號。無線節(jié)點可以包括無線中繼節(jié)點，其可操作來將射頻信號從葉節(jié)點(218)中繼至網關(208)和中間節(jié)點(236)之一。
文檔編號G01S13/74GK101355805SQ20081014468
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月1日 優(yōu)先權日2007年7月2日
發(fā)明者S·阿米迪 申請人:霍尼韋爾國際公司