專利名稱：通過利用射頻技術(shù)的區(qū)域標(biāo)識和區(qū)域限定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
例如，醫(yī)院區(qū)域中還有醫(yī)院區(qū)域外的癡呆患者的位置標(biāo)識是重要的，這是因為為了患者自己的安全患者不能離開允許患者移動的區(qū)域太遠。
背景技術(shù)：
基于射頻技術(shù)即RF(射頻)技術(shù)的系統(tǒng)已經(jīng)在市場上存在很長時間了，在該系統(tǒng)中移動裝置例如以電磁方式獲得區(qū)域信息，例如在文獻WO 9928881 Al "Person locating system”中，其中通過使用沒有長的作用距離的低頻信號限定區(qū)域。移動裝置當(dāng)它進入所述場的作用區(qū)域時通過射頻信號發(fā)送告警。在所述系統(tǒng)中，移動裝置本身未攜帶有任何區(qū)域特定代碼。在不同的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中，區(qū)域信息基于天線而被存儲到標(biāo)簽上，該標(biāo)簽已經(jīng)從該天線接收到最后的信號。市場上還已知基于傳統(tǒng)RFID(射頻標(biāo)識)技術(shù)的解決方案，其中當(dāng)移動裝置進入天線場時固定裝置檢測到它。傳統(tǒng)RFID解決方案的一個問題是例如關(guān)于移動方向和區(qū)域交換，表示不同區(qū)域的天線之間的距離必需長以便限定不同的區(qū)域，使得當(dāng)正在從一個所述的限定區(qū)域退出時，最后的信號確實是來自最近的天線。幾乎不可能在天線之間的界面區(qū)域上限定正確的區(qū)域，這是因為從界面區(qū)域上所有或幾乎所有天線接收到信號。甚至在固定位置，當(dāng)接收到來自不同天線的新信號時，區(qū)域可能一直改變。市場上的定位系統(tǒng)典型地基于基站網(wǎng)絡(luò)，并且通常在定位時應(yīng)用所謂的三點測量，這需要至少三個基站，使得它們對于小且呈蜂窩狀的地方來說是昂貴的解決方案。在一些基于WLAN(無線局域網(wǎng))/WiFi (Wi-Fi聯(lián)盟的商標(biāo))的RF系統(tǒng)中，定位是基于由基站根據(jù)在RF遠場中接收的信號的RSSI (接收信號強度指示)測量進行的三點測量，該測量基于由移動裝置發(fā)射的RF信號，并且因此這消耗它的電池。所述消耗已經(jīng)很大了，原因是，WLAN/ffiFi表示用于實現(xiàn)移動裝置的重技術(shù)，這是因為它最初是數(shù)據(jù)傳送的解決方案。并且因為遠場，它不能進行準(zhǔn)確的區(qū)域限定。在例如在專利文獻US 7312752 (Awarepoint Corporation)和 US7042391 (Xerox Corporation)中提出的一些基于WLAN/WiFi的RF系統(tǒng)中，定位是基于移動裝置在RF遠場中進行的信標(biāo)信號強度測量，其中，當(dāng)移動裝置活動地等待不是連續(xù)發(fā)射而是在某些時間間隙之間發(fā)射的信標(biāo)信號上的無線電時，移動裝置的電池被消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)改變其位置的對象即移動裝置的定位的定位系統(tǒng)， 具有良好的可靠性，使得移動裝置本身執(zhí)行所需的測量并很少執(zhí)行RF頻率發(fā)射，由此實現(xiàn)小的功率消耗。這個目的是由用于通過在所述系統(tǒng)的定位區(qū)域上利用射頻技術(shù)定位至少一個移動裝置的定位系統(tǒng)實現(xiàn)。所述系統(tǒng)包括至少一個固定基站，即收發(fā)器，所述固定基站包括用于向至少一個移動裝置發(fā)射至少包括位置信息的信號的至少一個天線，所述信號的位置信息包括關(guān)于通過使用一定發(fā)射功率所述天線的作用區(qū)域的信息，所述天線的作用區(qū)域可基于功率測量、計算和/或判斷被分成兩個或更多段，并且所述移動裝置包括用于接收所述信號的至少一個天線，并且所述系統(tǒng)包括所述移動裝置作為用于測量接收信號的至少強度并用于處理和存儲包括位置信息的接收信號并用于通過其天線自動和/或在請求時向至少一個固定基站發(fā)射至少包括位置信息的信號的電子單元。本發(fā)明基于所述系統(tǒng)包括至少一個固定不動的基站即收發(fā)器，所述基站包括用于向至少一個電子單元發(fā)射至少包括位置信息的信號的至少一個天線，所述電子單元用于至少測量接收信號的強度并用于處理和存儲包括位置信息的接收信號，并用于通過其天線自動和/或在請求時向所述至少一個固定基站發(fā)射至少包括位置信息的信號。根據(jù)本發(fā)明的這個實施例可最小作為一個基站的區(qū)域上的小區(qū)操作，因為基站通過一個或多個其天線向標(biāo)簽發(fā)射關(guān)于一定發(fā)射功率上其作用區(qū)域的信息。由此，在定位時不需要數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行計算操作的外部系統(tǒng)配置，因為標(biāo)簽本身測量信號強度，并基于從天線接收的信息實時判斷其位置。本發(fā)明的益處是使得可以很好地執(zhí)行改變其位置的對象即移動裝置的定位，具有良好的可靠性，使得移動裝置本身執(zhí)行所需的測量并很少執(zhí)行RF頻率發(fā)射，由此實現(xiàn)小的功率消耗。


圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)，通過在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的區(qū)域中利用射頻技術(shù)執(zhí)行至少一個移動電子單元的定位。該系統(tǒng)包括至少一個固定基站，即收發(fā)器，該固定基站包括向一個或多個移動電子單元發(fā)射至少含有位置信息的信號的至少一個天線，該移動電子單元包括接收所述信號的至少一個天線。電子單元包括用于執(zhí)行接收信號的至少強度測量的測量單元。電子單元包括用于處理和存儲含有位置信息的接收信號的處理器，例如微控制器。電子單元包括無線電單元，用于經(jīng)無線電單元的天線向至少一個固定基站發(fā)射至少含有位置信息的信號。當(dāng)存在多于一個基站時，它們還可作為電信網(wǎng)絡(luò)的部分操作。固定基站和天線還可以是較大移動實體的一部分，并且在該實體的地域上根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行定位。該系統(tǒng)可包括多于一個固定基站作為網(wǎng)絡(luò)部分，并且所述至少一個基站是更大移動實體的一部分，并且在該實體的地域上執(zhí)行定位。該系統(tǒng)的移動裝置包括用于通過將每時間單位的信號數(shù)量考慮進去并在適當(dāng)時通過利用這些信號上之前存儲的信息來處理含有位置信息的接收信號的電子單元。信號中含有的空間數(shù)據(jù)至少包括關(guān)于給定發(fā)射功率電平下天線的作用區(qū)域的信息，并且天線的作用區(qū)域可基于功率測量被分成一個或多個部分。移動裝置可包含電子單元和用于由電子單元中的無線電單元接收含有位置信息的信號的至少一個天線，并且所述電子單元還包括測量單元，用于測量信號電平以便形成測量信息；以及處理器，用于通過比較根據(jù)至少一個天線接收的信號計算的數(shù)學(xué)值與早先計算的值，并通過判斷和/或通過使用至少一個算法計算所述電子單元在不同時刻位于哪個天線區(qū)域和/或位于該天線區(qū)域的哪個部分，處理所述信息，所述天線發(fā)射含有位置信息的信號。該系統(tǒng)可包括至少一個收發(fā)器、用于發(fā)射電子單元所需的附加信息的至少一個天線、用于接收包括附加信息的所述信號的移動電子單元的一個或多個無線電單元、以及用于處理所述附加信息以計算和/或判斷電子單元的更精確位置的移動電子單元的一個或多個處理器。該系統(tǒng)可包括用于通過在學(xué)習(xí)模式下存儲信號值和/或電平、至少區(qū)域之間界面的值和/或電平來處理含有位置信息的接收信號的移動電子單元，所述值超過確定值和/ 或電平。該系統(tǒng)可包括移動電子單元，以通過在所述電子單元的移動檢測部分尚未執(zhí)行對象移動的通告的情況下在被通知所述系統(tǒng)保持靜止時不接受具有幾乎相同電平的連續(xù)新信號的計算，實現(xiàn)區(qū)域交換功能。該系統(tǒng)還可包括用于執(zhí)行基站任務(wù)的移動電子單元。在根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)中，移動裝置具有RFID標(biāo)簽的性質(zhì)，該標(biāo)簽在其RF接收器中不需要消耗功率的有源前置放大器，但它基于無源信號檢測在RF近場工作，并且當(dāng)它來到一個具有足夠強的信號的區(qū)域時它連接到有源模式，其中它優(yōu)選在沒有等待周期的情況下可立即測量到來的信號，并且仍然沒有前置放大器的載荷(該載荷例如可大約為IOmA)。這是可能的，因為RFID天線可發(fā)射高達2W的功率，并且這么高的發(fā)射功率還消除了其它RF 發(fā)射對標(biāo)簽已接收到的信號強度的測量準(zhǔn)確性的可能影響。特別是與在RF遠場工作的現(xiàn)有技術(shù)方案相比，通過這種方式可在小區(qū)域中實現(xiàn)高度準(zhǔn)確的區(qū)域區(qū)分。在這個實施例中， 甚至可彼此非?？拷夭贾锰炀€。下面至少部分參考圖1給出要在本發(fā)明優(yōu)選實施例中利用的本發(fā)明特征。電子單元100優(yōu)選是射頻標(biāo)簽或基于射頻標(biāo)識的收發(fā)器，其包括至少一個天線 108。定位系統(tǒng)包括至少一個收發(fā)器，即基站106，天線102、104被集成或連接到該基站 106 ；以及移動裝置100，即標(biāo)簽，其與基站通信并通過它們的天線108接收和發(fā)射RF信號。 還可注意到，根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)簽不一定是指任何符合標(biāo)準(zhǔn)的裝置，而是附著到被監(jiān)控對象例如醫(yī)院的患者的移動裝置。基站106和標(biāo)簽100必要時都可用作雙向RF裝置，該雙向RF 裝置包括收發(fā)器，即能夠執(zhí)行信號接收和信號發(fā)射的裝置。通過布置一個或多個天線102、104，區(qū)域被分成一個或多個段，并且使得這些段是可區(qū)分的(彼此之間具有明顯界面)。移動裝置100或標(biāo)簽基于由一個或多個基站106發(fā)射的RF信號而知道在不同時間點哪個區(qū)域是所討論的區(qū)域。正在移動的標(biāo)簽自己計算和/ 或判斷它當(dāng)前所在的區(qū)域，即使它同時從不同的天線102、104即從若干不同的區(qū)域接收到信號。判斷和/或計算是基于由天線發(fā)射的各個ID數(shù)據(jù)(區(qū)域號1/區(qū)域號2/. . . /區(qū)域號 n)、RF信號的強度和/或每時間單位的信號數(shù)量、以及歷史數(shù)據(jù)。天線可向標(biāo)簽發(fā)射附加信息，諸如天線規(guī)定的閾值和/或設(shè)置值，基于該附加信息移動裝置將能夠更好地計算和/ 或判斷其位置。附加信息至少可以是如下形式對標(biāo)簽設(shè)置操作指令，命令標(biāo)簽當(dāng)標(biāo)簽進入這個區(qū)域時，如果標(biāo)簽的配置需要的話，標(biāo)簽必須發(fā)射特定代碼和/或信息。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，以如下方式執(zhí)行定位在界面附近移動的標(biāo)簽100從一個或多個天線接收信號，并且標(biāo)簽自己測量這些信號的強度和/或?qū)γ繒r間單位的信號數(shù)量計數(shù)，并通過使用不同算法來計算和/或判斷在不同時刻標(biāo)簽位于哪個天線102、104 區(qū)域，所述天線102、104發(fā)射位置信號。標(biāo)簽包括區(qū)域和/或其它信息，并且根據(jù)應(yīng)用自動地或在請求時通知該信息。如下事實給出了決定性優(yōu)點移動裝置100自己測量信號強度并以數(shù)學(xué)方式和邏輯方式處理它，使得它還可與來自其它天線的信號比較。由此，界面也可通過軟件來配置和修改。這些事實使得區(qū)域分段甚至在非常小的空間中也能可靠操作，這是因為天線信號可擴展到彼此的區(qū)域。對天線方向的要求可能因此不像在之前解決方案中要求的那么嚴格。通過參考圖1，作為一個應(yīng)用示例給出了人孔，其中在“區(qū)域1(允許區(qū)域)”內(nèi)人可以自由移動，但是一從界面的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一 “區(qū)域2 (禁止區(qū)域)”，移動裝置(標(biāo)簽)100 就自動發(fā)送超限通知。在圖1中天線102、104在天花板上，但是在一些應(yīng)用中，它們也可位于墻上，使得射束水平或成一個角度。它們也可位于地板下面。這些安裝方法的所有中間形式也適合于根據(jù)本發(fā)明的方法?？赏ㄟ^增大天線數(shù)量擴大區(qū)域的尺寸。在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的示例中，基站106和標(biāo)簽100的電子單元至少包括RF 收發(fā)器電路和微控制器作為組件。此外，基站包括功率組件和RF放大器。此外，標(biāo)簽包括用于信號處理的模擬電路、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、以及移動檢測器例如加速傳感器。其中一些組件可集成到同一 IC電路中。這些組件也可以是在市場上可自由買到的標(biāo)準(zhǔn)組件。可由從基站106發(fā)射的天線特定控制值向移動裝置100指示界面，和/或可通過如下方式教導(dǎo)移動裝置標(biāo)識界面將移動裝置設(shè)置為學(xué)習(xí)模式，并且使移動裝置在界面附近蛙式行進(或根據(jù)應(yīng)用以其它方式移動)，例如“在允許側(cè)(區(qū)域1)上”，其中移動裝置將來自天線102、104的信號收集到它的存儲器和/或向基站106發(fā)射在這些區(qū)域中容許的值和/或指示性極限值。學(xué)習(xí)模式可以是自動和/或人們要求的教導(dǎo)情形。在這個學(xué)習(xí)模式下，這樣獲得的天線特定閾值和/或設(shè)置值被至少存儲到基站106的存儲器，并在學(xué)習(xí)模式之后，基站將在適當(dāng)時刻向其它標(biāo)簽100發(fā)射它們，作為附加的天線特定信息。在學(xué)習(xí)模式結(jié)束時，值和/或電平被存儲在所述基站106中，以便后來在自己接收到這些信息(早先在學(xué)習(xí)模式下在這個階段被存儲在所述基站106中作為來自所述基站的附加信息)之后，并且當(dāng)標(biāo)簽100例如從另一個基站的區(qū)域再次進入所述基站的區(qū)域時，該標(biāo)簽?zāi)芨_地確定其位置。在學(xué)習(xí)模式下形成至少包括區(qū)域的容許閾值和/或指示性閾值的信息。在學(xué)習(xí)模式之后，基站在適當(dāng)時刻向其它標(biāo)簽發(fā)射在學(xué)習(xí)模式下形成的所述信息，作為附加信息或作為天線102、104特定信息。標(biāo)簽也可攜帶學(xué)習(xí)的所述信息。代替標(biāo)簽，為了這個意義基站可被單獨裝置教導(dǎo)。雖然已經(jīng)參考附圖和說明書給出了本發(fā)明，但是本發(fā)明決不局限于那些，這是因為本發(fā)明可在權(quán)利要求書所允許的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種定位系統(tǒng)，用于通過在所述定位系統(tǒng)的定位區(qū)域上利用射頻技術(shù)定位至少一個移動裝置(100)，其特征在于所述系統(tǒng)包括至少一個固定基站(106)，即收發(fā)器，該固定基站(106)包括用于向至少一個移動裝置(100)發(fā)射至少包括位置信息的信號的至少一個天線(102，104)，所述信號的位置信息包括關(guān)于通過使用一定發(fā)射功率所述天線(102，104) 的作用區(qū)域的信息，所述天線的作用區(qū)域可基于功率測量、計算和/或判斷被分成兩個或更多段，并且所述移動裝置(100)包括用于接收所述信號的至少一個天線(108)，并且所述系統(tǒng)包括所述移動裝置(100)作為用于測量接收信號的至少強度、用于處理和存儲包括位置信息的接收信號、并用于通過其天線(108)自動和/或在請求時向所述至少一個固定基站(106)發(fā)射至少包括位置信息的信號的電子單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括至少一個固定基站(106) 作為網(wǎng)絡(luò)部分，并且所述至少一個基站(106)是更大移動實體的一部分，并且在所述實體的地域上執(zhí)行定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于射頻標(biāo)簽作為移動電子單元(100)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括移動電子單元(100)，用于通過考慮每時間單位的信號數(shù)量并在適當(dāng)時通過利用這些信號上之前存儲的信息，處理含有位置信息的接收信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括電子單元(100)和用于由所述電子單元中的無線電單元接收含有位置信息的信號的至少一個天線(108)，并且所述電子單元(100)包括測量單元，用于測量信號電平以便形成測量信息；以及處理器，用于通過比較根據(jù)至少一個天線接收的信號計算的數(shù)學(xué)值與早先計算的值，并通過判斷和/或通過使用至少一個算法計算所述電子單元在不同時刻位于哪個天線區(qū)域和/或位于該天線區(qū)域的哪個部分，處理所述信息，所述天線發(fā)射含有位置信息的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括至少一個收發(fā)器(106)、用于發(fā)射移動電子單元(100)所需的附加信息的至少一個天線(102，104)、以及用于接收包括附加信息的所述信號并用于處理所述附加信息以計算和/或判斷所述電子單元(100)的更精確位置的一個或多個移動電子單元(100)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括移動電子單元(100)，用于通過在學(xué)習(xí)模式下存儲信號值和/或電平、至少區(qū)域之間界面的值和/或電平，處理含有位置信息的接收信號，所述值超過或低于確定值和/或電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括移動電子單元(100)，以通過在所述電子單元(100)的移動檢測部分尚未執(zhí)行對象移動的通告的情況下在被通知所述系統(tǒng)保持靜止時不接受具有幾乎相同電平的連續(xù)新信號的計算，實現(xiàn)區(qū)域交換功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于執(zhí)行與基站(106)的任務(wù)類似的任務(wù)的移動電子單元(100)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種定位系統(tǒng)，用于通過在該系統(tǒng)的定位區(qū)域上利用射頻技術(shù)定位至少一個移動裝置(100)。該系統(tǒng)包括至少一個固定基站(106)，即收發(fā)器，該固定基站包括用于向至少一個移動裝置(100)發(fā)射至少包括位置信息的信號的至少一個天線(102，104)，該移動裝置包括用于接收所述信號的至少一個天線(108)。該系統(tǒng)包括所述移動裝置(100)作為用于測量接收信號的至少強度、用于處理和存儲包括位置信息的接收信號、并用于通過其天線(108)自動和/或在請求時向至少一個固定基站(106)發(fā)射至少包括位置信息的信號的電子單元。
文檔編號G08B21/02GK102395897SQ201080016280
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者J·O·凱內(nèi)寧, S·海波-奧亞 申請人:瑪麗亞-利薩·凱內(nèi)寧, 約爾馬·奧拉維·凱內(nèi)寧, 紹利·海波-奧亞