本申請總體涉及無線充電系統(tǒng)以及在此類系統(tǒng)中使用的硬件和軟件部件。

背景技術：

關于以無線方式向電子設備發(fā)射能量，其中接收機設備可消耗傳輸?shù)哪芰坎⑵滢D(zhuǎn)換成電能，已有多次嘗試。然而，大多數(shù)常規(guī)技術無法發(fā)射能量至任何有意義的距離。例如，磁諧振無需電子設備連線到功率諧振器即可向設備供應電力。然而，該電子設備被要求鄰近于功率諧振器的線圈(即，在磁場內(nèi))。其它常規(guī)方案并未設想到針對正在對其移動設備充電的用戶的用戶移動性，或者此類方案不允許設備位于可操作性的狹窄窗口之外。

以無線方式為遠程電子設備供電要求用于識別電子設備在功率發(fā)射設備的傳輸場中的位置的手段。常規(guī)系統(tǒng)通常試圖將電子設備置于鄰近的位置，因此沒有能力在電子設備可能會到處移動的例如大型咖啡店、住戶、寫字樓或其它三維空間中識別并映射可用設備的頻譜以進行充電。此外，需要一種針對兩方面：即方向性目的和功率輸出調(diào)制，來管理功率波產(chǎn)生的系統(tǒng)。由于很多常規(guī)系統(tǒng)并未設想到其所服務的電子設備會大范圍移動，故而還需要一種用于動態(tài)和準確地跟蹤功率發(fā)射設備可服務的電子設備的手段。

無線功率傳輸可能需要滿足某些法規(guī)要求?？赡芤筮@些發(fā)射無線能量的設備遵守針對人類或其它生物的電磁場(EMF)暴露保護標準。美國和歐洲標準就功率密度極限和電場極限(以及磁場極限)定義了最大暴露極限。這些極限中的某些是由聯(lián)邦通信委員會(FCC)針對最大容許暴露(MPE)制定的，某些極限是由歐洲監(jiān)管者針對輻射暴露制定的。由FCC針對MPE制定的極限編制于法典47CFR§1.1310中。對于微波范圍內(nèi)的電磁場(EMF)頻率，功率密度可用于表達暴露強度。功率密度被定義為每單位面積的功率。例如，功率密度通?？捎萌缦路绞絹肀磉_：每平方米的瓦特數(shù)(W/m2)、每平方厘米的毫瓦特數(shù)(mW/cm2)或每平方厘米的微瓦特數(shù)(μW/cm2)。

相應地，期望適當?shù)毓芾碛糜跓o線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法以滿足這些法規(guī)要求。需要這樣一種用于無線功率傳輸?shù)氖侄危汉喜⒏鞣N安全技術，以保證傳輸場中的人類或其它生物不會暴露于在接近或高于法規(guī)極限或其它標稱極限的EMF能量中。需要這樣一種實時監(jiān)控和跟蹤傳輸場中的物體的手段，并提供一種控制功率波的產(chǎn)生以調(diào)整為與傳輸場中的環(huán)境相適應的手段。

技術實現(xiàn)要素：

本文公開的系統(tǒng)和方法旨在解決現(xiàn)有技術中的缺陷，同時還可提供額外或替代的優(yōu)點。本文公開的實施例可生成并發(fā)射功率波，所述功率波的物理波形特性(例如，頻率、幅度、相位、增益、方向)導致功率波在傳輸場中的預定位置收斂，以生成能量口袋。與正在由無線充電系統(tǒng)供電的電子設備相關聯(lián)的接收機可從這些能量口袋提取能量，隨后將該能量轉(zhuǎn)換成與接收機相關聯(lián)的該電子設備可用的電功率。所述能量口袋可表現(xiàn)為三維場(例如，傳輸場)，其中能量可由位于能量口袋中或附近的接收機收獲。在某些實施例中，發(fā)射機可通過基于從傳感器輸入的傳感器數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)功率水平或避開特定物體調(diào)整功率波的傳輸來實現(xiàn)自適應口袋形成。一種用于識別傳輸場中的接收機的技術可用來確定應在哪里形成能量口袋以及應將功率波發(fā)射到哪里。這種技術可得到熱圖數(shù)據(jù)，這是一種制圖數(shù)據(jù)，可存儲在映射存儲器中，以供稍后參考或計算。這些傳感器可生成傳感器數(shù)據(jù)，所述傳感器數(shù)據(jù)可識別功率波應避開的區(qū)域。此傳感器數(shù)據(jù)可為制圖數(shù)據(jù)的補充或替代形式，其也可存儲在映射存儲器中以供稍后參考或計算。

在一個實施例中，一種處理器實現(xiàn)的方法包括：發(fā)射機基于來自傳感器的指示要避開的區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)和來自指示包含接收機的區(qū)域的通信信號的熱圖數(shù)據(jù)，來確定傳輸場中待發(fā)射一個或多個功率波的位置，以及所述發(fā)射機基于所述位置將所述一個或多個功率波發(fā)射到所述傳輸場中，其中所述一個或多個功率波在所述位置處收斂。

在另一實施例中，一種處理器實現(xiàn)的方法包括：響應于發(fā)射機從一個或多個傳感器接收到傳感器數(shù)據(jù)：所述發(fā)射機基于所述傳感器數(shù)據(jù)識別敏感物體在傳輸場中的位置；響應于從接收機接收到指示所述接收機在所述傳輸場中的位置的反饋信號：所述發(fā)射機確定所述傳輸場中的口袋位置，其中所述口袋位置與所述敏感物體的位置超過閾值距離，并且至少鄰近所述接收機的所述位置；以及所述發(fā)射機向所述傳輸場中的所述口袋位置發(fā)射所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種系統(tǒng)包括：發(fā)射機，所述發(fā)射機包括：傳感器，被配置為檢測傳輸場中的敏感物體，并生成指示所述敏感物體的位置的傳感器數(shù)據(jù)；以及通信部件，被配置為與一個或多個接收機進行傳送一個或多個通信信號的通信，其中所述發(fā)射機被配置為：在從所述傳感器接收到傳感器數(shù)據(jù)時，識別敏感物體在所述傳輸場中的位置，響應于所述發(fā)射機從接收機接收到指示所述接收機在所述傳輸場中的位置的反饋通信信號，確定所述傳輸場中的口袋位置，所述口袋位置與所述敏感物體的位置超過閾值距離，并且至少鄰近所述接收機的位置，并且向所述傳輸場中的口袋位置發(fā)射所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種計算機實現(xiàn)的方法包括：用戶設備的通信部件從發(fā)射機接收指示由所述發(fā)射機發(fā)射的一個或多個功率波的一個或多個特性的通信信號，至少一個特性是所述一個或多個功率波的功率水平；所位于接收機位置的所述用戶設備識別從所述一個或多個功率波接收的能量的量；所述用戶設備確定能量口袋的口袋位置，其中，所述口袋位置是具有所述一個或多個特性的所述一個或多個功率波在所述傳輸場中收斂的地方；并且當所述口袋位置具有比接收機位置更高的功率水平時，所述用戶設備生成并顯示具有指示相對于所述接收機位置到所述口袋位置的方向的指示符的用戶界面。

在另一實施例中，一種用戶設備包括：無線通信部件，被配置為從發(fā)射機接收包含指示一個或多個功率波的一個或多個特性的一個或多個參數(shù)的通信信號；一個或多個天線，被配置為從由在口袋位置處收斂的一個或多個功率波形成的能量口袋收集功率；以及接收機處理器，被配置為識別從所述一個或多個功率波接收的能量的量；基于在所述通信信號中接收的一個或多個參數(shù)，來識別在所述一個或多個功率波中發(fā)射的能量的量；確定所述口袋位置；以及生成并顯示具有指示相對于接收機位置到所述口袋位置的方向的指示符的用戶界面。

在另一實施例中，一種計算機實現(xiàn)的方法包括：發(fā)射機向傳輸場中多個段中的每一個發(fā)射低功率波；響應于所述發(fā)射機從接收機接收到包含指示包含所述接收機的段的數(shù)據(jù)的通信信號，所述發(fā)射機發(fā)射被配置為在包含所述接收機的所述段處收斂的一個或多個功率波。

一種計算機實現(xiàn)的方法，包括：發(fā)射機設備向與所述發(fā)射機設備相關聯(lián)的傳輸場發(fā)射一個或多個功率波和通信信號，所述通信信號包含定義所述一個或多個功率波的一個或多個特性的第一組傳輸參數(shù)；響應于所述發(fā)射機從接收機設備經(jīng)由通信信號接收到指示所述接收機在所述傳輸場中的位置的設備數(shù)據(jù)：所述發(fā)射機設備根據(jù)所述設備數(shù)據(jù)向所述傳輸場的子段發(fā)射第二組傳輸參數(shù)，所述第二組傳輸參數(shù)定義所述一個或多個功率波的一個或多個特性；所述發(fā)射機設備基于定義一個或多個精煉特性的一組一個或多個精煉參數(shù)，來確定所述一個或多個功率波的一個或多個精煉特性，所述精煉參數(shù)基于從接收機設備接收的指示所述子段中的精煉位置的精煉位置數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機根據(jù)所述一組精煉參數(shù)，生成具有所述一個或多個精煉特性的一個或多個精煉功率波；以及所述發(fā)射機將所述一個或多個精煉功率波發(fā)射到所述傳輸場額所述子段，從而在所述精煉位置處形成能量口袋。

在另一實施例中，一種無線功率系統(tǒng)，包括：映射存儲器，包括被配置為存儲包含針對一個或多個接收機的數(shù)據(jù)的一個或多個接收機記錄的非易失性機器可讀存儲介質(zhì)；與傳輸場相關聯(lián)的一個或多個發(fā)射機，一發(fā)射機包括：天線陣列，其被配置為向傳輸場的一個或多個段發(fā)射探索功率波；通信部件，被配置為向所述傳輸場的各個段發(fā)射指示被發(fā)射到相應段的探索功率波的一個或多個特性的一組參數(shù)，并且在從第一段中一位置處的接收機設備接收到指示所述接收機位于第一段中的位置數(shù)據(jù)時，向第一段的一子段發(fā)射指示被發(fā)射到該子段的第二探索功率波的一個或多個精煉特性的第二組參數(shù)；以及發(fā)射機處理器，被配置為基于針對所述傳輸場的各個段的一個或多個參數(shù)，確定針對探索波的一個或多個特性，以及在從所述接收機接收到第一段位置數(shù)據(jù)時，確定針對第二探索功率波的一個或多個精煉特性。

在另一實施例中，一種設備實現(xiàn)的方法，包括：發(fā)射機從接收機經(jīng)由通信信道接收通信信號，所述通信信號包含識別所述接收機在與所述發(fā)射機相關聯(lián)的傳輸場中的第一位置的一個或多個參數(shù)；在接收到所述一個或多個參數(shù)時：所述發(fā)射機將針對所述接收機的所述一個或多個參數(shù)存儲在映射存儲器中，所述映射存儲器包括被配置為存儲所述一個或多個參數(shù)的非易失性機器可讀存儲介質(zhì)；以及所述發(fā)射機根據(jù)所述一個或多個參數(shù)將所述一個或多個功率波發(fā)射到所述第一位置；以及在從所述接收機接收到一個或多個更新后的參數(shù)時：所述發(fā)射機根據(jù)所述一個或多個更新后的參數(shù)將所述一個或多個功率波發(fā)射到第二位置。

在另一實施例中，一種無線充電系統(tǒng)，包括：映射存儲器數(shù)據(jù)庫，被寄宿(hosted)于非易失性機器可讀存儲介質(zhì)中，所述非易失性機器可讀存儲介質(zhì)被配置為存儲與一個或多個發(fā)射機相關聯(lián)的傳輸場中的一個或多個位置的一個或多個記錄；以及發(fā)射機，包括：通信部件，被配置為從接收機接收包含識別所述接收機的第一位置的一個或多個參數(shù)的通信信號；以及天線陣列，包括一個或多個天線，所述天線被配置為將一個或多個功率波發(fā)射到所述傳輸場中的所述第一位置，以及當通信部件接收到一個或多個更新后的參數(shù)時，根據(jù)所述一個或多個更新后的參數(shù)向所述傳輸場中的所述第二位置發(fā)射所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種設備實現(xiàn)的方法，包括：發(fā)射機向包括多個段的傳輸場的第一段發(fā)射探索波；所述發(fā)射機在從接收機接收到指示所述接收機在所述第一段的一子段中接收到所述探索波的通信信號時，確定所述第一段的所述子段。

在另一實施例中，一種方法，包括：發(fā)射機向傳輸場的多個子段順序發(fā)射針對所述傳輸場中的各個段的探索功率波和通信信號，其中，被發(fā)射到各個段的通信信號包含指示所述探索功率波被發(fā)射到的相應段的數(shù)據(jù)；在從所述傳輸場的第一段中的第一位置處的接收機接收到響應消息時，所述發(fā)射機向所述第一段的一個或多個子段順序發(fā)射針對所述第一段的各個子段的探索功率波和通信信號，其中，被發(fā)射到各個子段的通信信號包含指示所述探索功率波被發(fā)射到的相應子段的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機確定待發(fā)射到在所述第一位置處的所述接收機的一個或多個功率波的一個或多個特性的集合；以及所述發(fā)射機生成具有所述一個或多個特性的一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種無線充電系統(tǒng)，包括：映射數(shù)據(jù)庫，包括被配置為存儲傳輸場中的一個或多個接收機的一個或多個記錄的非易失性機器可讀存儲介質(zhì)；以及發(fā)射機，包括：一個或多個天線的陣列，其被配置為根據(jù)發(fā)射機處理器發(fā)射具有一個或多個特性的一個或多個功率波；通信部件，被配置為根據(jù)所述發(fā)射機處理器與一個或多個接收機進行以傳送一個或多個通信信號的通信；以及所述發(fā)射機處理器，包括指令，所述指令用于使所述發(fā)射機：向傳輸場的多個段順序發(fā)射針對所述傳輸場中各個段的探索功率波和通信信號，其中被發(fā)射到各個段的通信信號包含指示所述探索功率波被發(fā)射到的相應段的數(shù)據(jù)；在從所述傳輸場的第一段中的第一位置處的接收機接收到響應消息時，向所述第一段的一個或多個子段順序發(fā)射針對所述第一段中各個子段的探索功率波和通信信號，其中被發(fā)射到各個子段的通信信號包含指示所述探索功率波被發(fā)射到的相應子段的數(shù)據(jù)；確定待發(fā)射到所述第一位置處的所述接收機的一個或多個功率波的一個或多個特性的集合；以及生成具有所述一個或多個特性的所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種計算機實現(xiàn)的方法，包括：接收機設備從發(fā)射機設備接收探索功率波和通信信號，所述通信信號基于所述探索功率波請求反饋通信信號；所述接收機發(fā)射包含指示所述接收機在傳輸場中相對于所述發(fā)射機的位置的數(shù)據(jù)的反饋通信信號；所述接收機接收第二探索功率波和第二通信信號，所述第二通信信號基于所述第二探索功率波請求第二反饋通信信號；以及所述接收機發(fā)射包含指示所述接收機在所述傳輸場中相對于所發(fā)射機的相比更細粒度位置的數(shù)據(jù)的第二反饋通信信號。

在另一實施例中，一種接收機設備，包括：天線陣列，其包括一個或多個天線，一天線被配置為接收一個或多個功率波，并從所述一個或多個功率波捕獲能量；通信部件，被配置為從發(fā)射機接收一個或多個通信信號；以及接收機處理器，其命令所述接收機：從發(fā)射機設備接收探索功率波和通信信號，所述通信信號基于所述探索功率波請求反饋通信信號；發(fā)射包含指示所述接收機在傳輸場中相對于所述發(fā)射機的位置的數(shù)據(jù)的反饋通信信號；接收第二探索功率波和第二通信信號，所述第二通信信號基于所述第二探索功率波請求第二反饋通信信號；以及發(fā)射包含指示所述接收機在所述傳輸中相對于所發(fā)射機的相比更細粒度位置的數(shù)據(jù)的第二反饋通信信號。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：與發(fā)射機通信的至少一個傳感器獲取指示電氣裝置的存在的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中的記錄中存儲的數(shù)據(jù)來確定所述電氣裝置是否是被指定用于從所述發(fā)射機接收功率的接收機；以及所述發(fā)射機在確定所述電氣裝置被指定用于從所述發(fā)射機接收功率時，向所述電氣裝置發(fā)射一個或多個功率波，其中所發(fā)射的一個或多個功率波在三維空間中收斂，以在與所述電氣裝置相關聯(lián)的位置處形成一個或多個能量口袋。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)陌l(fā)射機，包括：至少兩個天線；控制器，被配置為控制由所述發(fā)射機通過所述至少兩個天線廣播的功率波在三維空間中收斂以形成一個或多個能量口袋；數(shù)據(jù)庫，可操作地連接到所述控制器，包括針對被指定為從所述發(fā)射機接收功率的設備的識別信息；以及至少一個傳感器，被配置為感測電氣裝置的存在，并將指示所述電氣裝置的存在的數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；其中，所述控制器將所述指示所述電氣裝置的存在的數(shù)據(jù)與所述識別信息進行比較，以確定所述設備是否被指定為從所述發(fā)射機接收功率，并且如果所述設備被指定為從所述發(fā)射機接收功率，則所述發(fā)射機通過所述至少兩個天線廣播所述功率波，所述功率波在所述三維空間中收斂以形成一個或多個能量口袋，從而供所述電氣裝置接收以對所述電氣裝置充電或供電。

一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：與發(fā)射機通信的至少一個傳感器獲取指示電氣裝置的存在的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機將所述指示電氣裝置的存在的數(shù)據(jù)與針對被指定為從所述發(fā)射機接收功率的設備的識別信息進行匹配；以及所述發(fā)射機發(fā)射功率波，所述功率波在三維空間中收斂以形成一個或多個能量口袋，從而對所述電氣裝置充電或供電。

在另一實施例中，一種設備實現(xiàn)的方法包括：發(fā)射機從標記設備接收設備標記，所述設備標記包含指示第一接收機設備的第一位置的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機基于由所述設備標記指示的所述第一位置，來確定待發(fā)射到所述第一接收機設備的一個或多個功率波的一個或多個特性；以及所述發(fā)射機將具有所述一個或多個特性的所述一個或多個功率波發(fā)射到所述設備標記所指示的所述第一位置。

在另一實施例中，一種系統(tǒng)，包括：映射存儲器，被配置為存儲一個或多個接收機的一個或多個記錄，各個記錄包含指示接收機的位置的數(shù)據(jù)；標記設備，被配置為生成包含針對接收機的標記數(shù)據(jù)的設備標記，所述標記數(shù)據(jù)被配置為生成指示所述接收機的位置的數(shù)據(jù)以及用于使一個或多個發(fā)射機將一個或多個功率波發(fā)射到所述接收機的位置的指令；以及發(fā)射機，包括天線陣列，所述天線陣列被配置為將一個或多個功率波發(fā)射到存儲器數(shù)據(jù)庫中針對接收機的設備標記所指示的接收機的位置。

在另一實施例中，一種系統(tǒng)，包括：發(fā)射機，所述發(fā)射機被配置為從連接到所述發(fā)射機的傳感器設備接收傳感器數(shù)據(jù)，確定所述傳感器數(shù)據(jù)是否識別出要避開的物體，以及發(fā)射避開所述物體的一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：發(fā)射機發(fā)射功率波，所述功率波在三維空間中收斂，以在預定位置處形成一個或多個第一能量口袋，以供接收機的天線元件接收，其中所述接收機被配置為在所述預定位置處從所述一個或多個第一能量口袋收獲功率；與所述發(fā)射機通信的至少一個傳感器獲取指示生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機基于所述指示生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)來獲取與所述生物或敏感物體的位置相關的信息；以及所述發(fā)射機響應于所述與所述生物或敏感物體的位置相關的信息，確定是否要調(diào)整所述功率波的功率水平，所述功率波在所述三維空間中收斂，以在所述預定位置形成一個或多個第一能量口袋。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)陌l(fā)射機，包括：至少兩個天線；控制器，被配置為控制由所述發(fā)射機通過所述至少兩個天線廣播的功率波，所述功率波在三維空間中收斂，以在預定位置處形成一個或多個能量口袋，以供接收機的天線元件接收；容納所述至少兩個天線的發(fā)射機外殼；以及位于所述發(fā)射機外殼上的至少一個傳感器，用于感測生物或敏感物體的存在，并將指示所述生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)傳送到所述控制器；其中，所述控制器響應于所述與所述生物或敏感物體的存在相關的數(shù)據(jù)，確定是否要調(diào)整所述功率波的功率水平，所述功率波在所述三維空間中收斂，以在所述預定位置形成一個或多個能量口袋。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：發(fā)射機發(fā)射功率波，所述功率波在三維空間中收斂，以在預定位置處形成一個或多個能量口袋，以供接收機的天線元件接收，其中所述接收機在所述預定位置處從所述一個或多個能量口袋收獲功率；與所述發(fā)射機通信的多個傳感器獲取指示生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機基于所述指示生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)來獲取與所述生物或敏感物體的位置相關的信息；以及當與所述生物或敏感物體的存在相關的數(shù)據(jù)指示所述生物或敏感物體鄰近所述三維空間中的所述預定位置時，所述發(fā)射機至少降低所述功率波的功率水平，所述功率波在所述三維空間中收斂，以在所述預定位置形成一個或多個能量口袋。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：發(fā)射機通過將接收機位置和一個或多個功率波的路徑與待排除于功率波接收之外的實體的存儲位置相比較，來確定是否要向所述接收機位置發(fā)射所述一個或多個功率波；以及在確定待排除的實體不在所述接收機位置且不在所述路徑中時，所述發(fā)射機發(fā)射在所述接收機位置收斂的所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)陌l(fā)射機，包括：至少兩個天線；可操作地連接到控制器的數(shù)據(jù)庫，包括指示待排除于一個或多個功率波接收之外的實體在傳輸場中的位置的存儲位置；以及所述控制器，被配置為控制由所述發(fā)射機通過所述至少兩個天線廣播的一個或多個功率波，所述功率波在三維空間中收斂，以在接收機位置處形成一個或多個能量口袋，其中所述控制器被配置為確定待排除的實體的存儲位置是否在所述接收機位置處或者在所述一個或多個功率波在被發(fā)射時到所述接收機位置的路徑中，并在確定所述待排除的實體不在所述接收機位置處或者到所述接收機位置的路徑中時，發(fā)射所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，包括：發(fā)射機從標記設備接收設備標記，所述設備標記包含指示待排除于功率波接收之外的實體的第一位置；所述發(fā)射機確定接收機的第二位置及一個或多個功率波到所述接收機的路徑；所述發(fā)射機確定所述設備標記所指示的第一位置是否與所述第二位置相同，或者是否在所述一個或多個功率波的路徑中；以及當所述第一位置與所述第二位置不同或者所述第一位置不在所述一個或多個功率波的路徑中時，所述發(fā)射機發(fā)射所述一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種在無線功率傳輸系統(tǒng)中的方法，該方法包括：發(fā)射機確定由傳感器數(shù)據(jù)和映射數(shù)據(jù)指示的一個或多個參數(shù)；所述發(fā)射機基于所述一個或多個參數(shù)來確定所述一個或多個功率波的輸出頻率；所述發(fā)射機基于所述一個或多個參數(shù)以及一個或多個天線陣列中的每一個中的一個或多個天線之間的間隔來在所述發(fā)射機的所述一個或多個天線陣列中選擇一個或多個天線；以及所述發(fā)射機使用所述輸出頻率和所選擇的天線來發(fā)射一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個或多個發(fā)射機，所述一個或多個發(fā)射機中的每一個包括：一個或多個天線陣列，所述一個或多個天線陣列中的每一個包括被配置為發(fā)射功率波的一個或多個天線；微處理器，被配置為基于一個或多個參數(shù)通過如下方式來調(diào)整功率波的傳輸：選擇一個或多個額外的發(fā)射機，改變功率波的輸出頻率，改變一個或多個天線陣列中天線的選集，或選擇天線以調(diào)整所述一個或多個天線陣列中的每一個中的一個或多個天線之間的間隔，以形成能量口袋，從而對電子設備供電。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，該方法包括：發(fā)射機基于映射數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)確定一個或多個傳輸參數(shù)；所述發(fā)射機確定功率波的與所述一個或多個傳輸參數(shù)相對應的一個或多個特性，其中所述一個或多個特性包括幅度和頻率；所述發(fā)射機的波形發(fā)生器根據(jù)所述一個或多個傳輸參數(shù)生成具有所述一個或多個特性的一個或多個功率波，其中所述一個或多個功率波為非連續(xù)波；以及所述發(fā)射機的波形發(fā)生器基于對與功率波的一個或多個特性相對應的所述一個或多個傳輸參數(shù)的一個或多個更新來調(diào)整所述一個或多個功率波的頻率和幅度。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個或多個發(fā)射機，被配置為基于映射數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)來確定一個或多個傳輸參數(shù)，所述一個或多個發(fā)射機中的每一個包括：被配置為發(fā)射功率波的一個或多個天線陣列，所述一個或多個天線陣列中的每一個包括一個或多個天線；以及波形發(fā)生器，被配置為生成一個或多個功率波，其中所述一個或多個功率波為非連續(xù)波，并且其中所述波形發(fā)生器進一步被配置為基于所述一個或多個傳輸參數(shù)調(diào)整頻率和幅度的增減。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)姆椒?，該方法包括：所述發(fā)射機接收與所述發(fā)射機的傳輸場中的一個或多個物體所關聯(lián)的位置相關的位置數(shù)據(jù)；所述發(fā)射機發(fā)射在目標電子設備的位置收斂以形成能量口袋的一個或多個功率波；以及所述發(fā)射機發(fā)射在所述一個或多個物體的位置處收斂形成零空間的一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個或多個發(fā)射機，所述一個或多個發(fā)射機中的每一個包括一個或多個天線陣列，所述一個或多個天線陣列中的每一個包括一個或多個天線，所述一個或多個天線基于一個或多個物體的位置在所述一個或多個發(fā)射機的傳輸場中的接收位置數(shù)據(jù)，發(fā)射在所述位置處生成零空間的一個或多個功率波。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一個或多個發(fā)射機，所述一個或多個發(fā)射機中的每一個包括一個或多個天線陣列，所述一個或多個天線陣列被配置為發(fā)射一個或多個功率波，其中第一天線陣列的第一天線與第二天線陣列的第二天線相隔一距離，使得由所述多個天線發(fā)射的所述一個或多個功率波被定向為形成能量口袋，以對目標電子設備供電，其中所述發(fā)射機被配置為基于在來自目標電子設備的通信信號中接收的一個或多個參數(shù)來確定第一天線與第二天線之間的距離。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)射機，其包括：一個或多個天線陣列，所述一個或多個天線陣列中的每一個包括多個天線，每個天線被配置為發(fā)射一個或多個功率波；以及微處理器，被配置為基于使用所述一個或多個功率波定向能量口袋的目標，激活所述多個天線中的第一組天線，其中，所述第一組天線是基于第一組天線中天線之間的距離而從所述多個天線中選擇的。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)射機，其包括至少兩個天線陣列，其中所述至少兩個天線陣列中的每一個包括被配置為發(fā)射一個或多個功率波的至少一行或至少一列天線；以及微處理器，被配置為控制功率波從所述兩個天線陣列中的一個或多個天線的傳輸，其中所述至少兩個陣列中的第一陣列位于三維空間中的第一平面上，所述至少兩個陣列中的第二陣列位于三維空間中的第二平面上，所述第一平面與第二平面相隔預定義距離的偏移量。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)射機，其包括一個或多個天線，所述一個或多個天線被配置為發(fā)射用于形成能量口袋的一個或多個功率波，以為目標電子設備供電，其中所述一個或多個天線位于選自凹形和凸形構成的組的三維陣列的非平面形天線陣列表面上。

在另一實施例中，一種用于無線功率傳輸?shù)南到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)射機，其包括一個或多個天線，所述一個或多個天線被配置為發(fā)射一個或多個功率波，其中所述一個或多個天線位于選自凹形和凸形構成的組的三維陣列的非平面形天線陣列表面上，并且其中所述一個或多個天線位于相對于彼此3到6英尺的深度處，使得由所述一個或多個天線中的每一個發(fā)射的一個或多個功率波被定向為形成能量口袋，以為目標電子設備供電。

附圖說明

以下附圖構成本說明書的一部分并示出本發(fā)明的實施例。參考以下附圖可以更好地理解本公開。附圖中的部件不一定按比例繪制，而是著重于示出本公開的原則。

圖1示出根據(jù)一示例性實施例的示例性無線充電系統(tǒng)的部件。

圖2示出根據(jù)一示例性實施例的發(fā)射機定位發(fā)射場中的接收機的示例性方法。

圖3示出無線充電系統(tǒng)的部件，該系統(tǒng)用于跟蹤及更新用于所述示例性系統(tǒng)的發(fā)射場的圖數(shù)據(jù)，其中所述示例性系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)一示例性實施例的用于定位接收機的示例性方法。

圖4示出根據(jù)一示例性實施例的利用熱圖標識接收機的示例性無線功率系統(tǒng)。

圖5示出根據(jù)一示例性實施例的以無線方式發(fā)射功率的示例性方法。

圖6示出根據(jù)一示例性實施例的使用傳感器進行無線功率發(fā)射的步驟。

圖7示出根據(jù)一示例性實施例的使用傳感器進行無線功率發(fā)射的步驟。

圖8示出根據(jù)一示例性實施例的使用傳感器進行無線功率發(fā)射的步驟。

圖9示出根據(jù)一示例性實施例的使用傳感器進行無線功率發(fā)射的步驟。

圖10示出根據(jù)一示例性實施例的能量口袋的生成，以為無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的一個或多個電子設備供能。

圖11示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的能量口袋的生成。

圖12示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的能量口袋的形成圖式。

圖13示出根據(jù)一示例性實施例的形成用于無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的一個或多個設備的能量口袋的方法。

圖14A示出根據(jù)一示例性實施例的形成無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的能量口袋的波形。

圖14B示出根據(jù)一示例性實施例的形成無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的能量口袋的波形。

圖15示出根據(jù)一示例性實施例的生成無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的波形的方法。

圖16示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中空值空間(null space)的形成。

圖17示出根據(jù)一示例性實施例的形成無線功率發(fā)射系統(tǒng)中空值空間的方法。

圖18示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)的天線陣列中天線的設置。

圖19示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中多個天線陣列的設置。

圖20示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中多個天線陣列的設置。

圖21示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖22A以及圖22B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖22C示出由如圖22A以及22B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖23A以及23B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖23C示出由如圖23A以及22B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖24A以及24B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖24C示出由如圖24A以及24B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖25A以及25B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖25C示出由如圖25A以及25B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖26A以及26B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖26C示出由如圖26A以及26B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖27A以及27B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖27C示出由如圖27A以及27B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖28A以及28B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖28C示出由如圖28A以及28B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖29A以及29B示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖29C示出由如圖29A以及29B中所示根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置所致的能量口袋的尺寸。

圖30示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖31示出根據(jù)一示例性實施例的無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的天線陣列配置。

圖32示出根據(jù)一示例性實施例的形成無線功率發(fā)射系統(tǒng)中的能量口袋的方法。

具體實施方式

參考附圖中示出的實施例對本公開進行具體說明，附圖構成本公開的一部分。在不背離本公開的精神和范圍的情況下，可以使用其它實施例和/或做出其它改變。在本具體實施方式中描述的示例性實施例并不用于限制本文呈現(xiàn)的主題。

現(xiàn)參考附圖中示出的所述示例性實施例使用特定用語進行描述。并不意圖對本發(fā)明的范圍進行限制。掌握本公開的相關領域中技術人員會對這里所示的創(chuàng)造性特征進行變更和進一步的修改，以及對這里所示的本發(fā)明的原則進行附加應用，所述變更、修改和應用應視為落入本發(fā)明的范圍。

以下說明中，所述“發(fā)射機”可以指設備，該設備包括可以生成并發(fā)射一個或多個功率波，例如射頻(RF)波，的芯片，其中至少一個RF波具有相對其它RF波的相移以及增益調(diào)整，且基本上所有所述波通過一個或多個天線，使得聚焦的RF波指向目標。“接收機”可以指設備，該設備包括至少一根天線，至少一個整流電路，以及至少一個功率轉(zhuǎn)換器，其可以利用能量口袋為電子設備供能或充電。“口袋形成”可以指生成在發(fā)射場中匯聚的一個或多個RF波，形成受控的能量口袋以及空值空間?！澳芰靠诖笨梢灾缚臻g的區(qū)或區(qū)域，在該區(qū)或區(qū)域，基于波匯聚引起相長干涉，能量或功率可以積聚。所述“空值空間”可以指未形成能量口袋的空間的區(qū)或區(qū)域，其可以由波在該區(qū)或區(qū)域的相消干涉引起。

能量口袋可以在所述發(fā)射機所發(fā)射的功率波的相長干涉圖樣的位置形成。所述能量口袋可以表現(xiàn)為三維場，其中的能量可以被處于所述能量口袋中或其附近的接收機所收割。由發(fā)射機在口袋形成過程中產(chǎn)生的所述能量口袋可以被接收機收割，轉(zhuǎn)換為電荷，然后提供給與所述接收機相關聯(lián)的電子設備(例如膝上電腦，智能手機，可充電電池)。在某些實施例中，多個發(fā)射機和/或多個接收機可以向各種電子設備供能。所述接收機可以獨立于所述電子設備，或與所述電子設備集成在一起。

在某些實施例中，發(fā)射機可以通過調(diào)整所述功率波的發(fā)射進行適應性的口袋形成過程，以便基于從傳感器輸入的傳感器數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)功率水平。在一實施例中，適應性的口袋形成降低給定位置處的功率波的功率水平(測量為，例如，功率密度)。例如，適應性的口袋形成可以降低匯聚在空間中3D位置或區(qū)域處的功率波的功率水平，從而響應于指示該位置附近的生命或敏感目標的傳感器讀數(shù)，降低或完全消除用于在該位置形成一個或多個能量口袋的能量量。在其它實施例中，適應性的口袋形成使用“相消干涉”減少、降低或防止集中在該位置的功率波的能量。例如，發(fā)射機可以使用“相消干涉”減少一個或多個傳感器所感知的集中在目標位置處的功率波的能量，其中所述目標在發(fā)射機的數(shù)據(jù)庫中被標識或“標記”為不接收功率。在另一實施例中，響應于指示空間中3D位置或區(qū)域附近的生命或敏感目標的傳感器讀數(shù)，適應性的口袋形終止功率波在該位置處匯聚形成一個或多個能量口袋。

適應性的口袋形成可以使用這些技術的結合響應來自傳感器的數(shù)據(jù)。例如，當向空間中3D區(qū)域發(fā)射功率波產(chǎn)生一個或多個具有高功率密度的能量口袋時，使用能檢測目標、生命和/或敏感目標的存在和/或運動的傳感器，基于一系列不同時刻的傳感器讀數(shù)，當來自傳感器的存在和/或運動數(shù)據(jù)指示欲回避的目標例如生命和/或敏感目標的存在和/或運動，作為響應，發(fā)射機可以降低所述功率波的功率水平。在某些情況下，當來自傳感器的位置數(shù)據(jù)指示所述生命或敏感目標到達或即將到達空間的所述含有能量口袋的3D區(qū)域內(nèi)，所述發(fā)射機可以終止或調(diào)整所述功率波。

可以由所述接收機或所述發(fā)射機使用外部電源和本地振蕩器芯片，在某些情況下可以包括使用壓電材料，來產(chǎn)生通信信號。通信信號可以為RF波或任何其它能在處理器間交換數(shù)據(jù)的通信介質(zhì)或協(xié)議，例如藍牙無線保真(Wi-Fi)、射頻識別(RFID)、紅外線、近場通信(NFC)、ZigBee等等。所述通信信號可以用于在所述發(fā)射機和所述接收機之間傳遞用于調(diào)整所述功率波的信息，同時也包含狀態(tài)、效率、用戶數(shù)據(jù)、耗電量、計費、地理位置等相關信息。

發(fā)射機和接收機可以使用通信信號交換帶有數(shù)字數(shù)據(jù)的無線信號形式的、與所述接收機和/或所述發(fā)射場相關的更一般的信息，其可以包括圖數(shù)據(jù)、熱圖數(shù)據(jù)、所述具體無線協(xié)議特有的數(shù)據(jù)等等。發(fā)射機可以使用通過所述通信信號交換的數(shù)據(jù)中的信息作為輸入?yún)?shù)，用于確定如何產(chǎn)生以及發(fā)射用于所述發(fā)射場中的接收機的功率波。即，所述發(fā)射機可以使用從一個或多個接收機收集的與發(fā)射場相關的數(shù)據(jù)來確定例如接收機在發(fā)射場中何處、朝何處或不朝何處發(fā)射功率波、在何處生成能量口袋、所述功率波的物理波形特征、以及使用哪根天線或哪個天線陣列發(fā)射所述功率波。本領域普通技術人員會明了任何數(shù)目的可能的基于波的技術，包括RF波、超聲波、微波、激光、紅外線等等均可以用于生成功率波以向接收機提供能量。還會明了所述功率波會具有物理波形特征，例如振幅、頻率、方向、功率水平等等。為在所述發(fā)射場中具體位置處產(chǎn)生能量口袋，所述發(fā)射機可以生成具有具體特征集合的功率波，所述具體特征集合使得所述功率波在所希望的位置匯聚形成能量口袋。在確定所述適當?shù)奶卣鲿r，所述發(fā)射機可以參考所述輸入?yún)?shù)，所述輸入?yún)?shù)是從所述接收機(通過所述通信信號)、或從其它來源例如圖數(shù)據(jù)庫或傳感器接收的數(shù)據(jù)。如上所述，所述發(fā)射機還可以使用所述輸入?yún)?shù)作出與功率波發(fā)射以及接收機識別相關的附加的或替代的判斷，例如確定應使用哪根天線或哪個天線陣列生成并發(fā)射所述功率波。

雖然本文所述示例性實施例提及使用基于RF的波發(fā)射技術，應理解可能利用的無線充電技術并不限于此類技術。相反，應理解存在附加的或替代的無線充電技術，包括任何數(shù)目的用于以無線方式向接收機發(fā)射能量的技術，所述接收機能將所發(fā)射的能量轉(zhuǎn)換為電功率。用于能被接收設備轉(zhuǎn)換為電功率的能量的非限制性的示例性發(fā)射技術可以包括：超聲波、微波、激光、紅外線，或其它形式的電磁能量。對于超聲波，例如，可以部署一個或多個換能器(transducer)元件形成換能器陣列向接收設備發(fā)射超聲波，所述接收設備接收所述超聲波并轉(zhuǎn)換為電功率。此外，雖然所述示例性發(fā)射機被示為包括均用于RF發(fā)射功率以及用于本段提及的其它功率發(fā)射方法的可能的多個發(fā)射機(發(fā)射機天線陣列)的單個單元，所述發(fā)射陣列可包括物理上分散于房間內(nèi)的多個發(fā)射機，而不是小型常規(guī)結構。

I、示例性無線充電系統(tǒng)的部件

圖1示出示例性無線功率發(fā)射系統(tǒng)100的部件。所述示例性系統(tǒng)100可以包括發(fā)射機101、外部圖存儲器117、接收機103、以及欲充電的電子設備121。發(fā)射機101可以發(fā)送各類波131、133、135，例如通信信號131、傳感器波133以及功率波135，到發(fā)射場中，所述發(fā)射場可為發(fā)射機101可以向其中發(fā)射功率波135的二維或三維空間。

在操作中，發(fā)射機101可以發(fā)射包括功率波135的功率發(fā)射信號，功率波135可以被接收機103捕獲，接收機103配置為將功率波135的能量轉(zhuǎn)換為用于與所述接收機103相關聯(lián)的電子設備121的電能。即，所述接收機103可以包括天線、天線元件、并且可以為與所述接收機103相關聯(lián)的電子設備121將所捕獲的功率波135轉(zhuǎn)換為可用電能源的其它電路。在某些實施例中，發(fā)射機101可以通過操控功率波135的特征(例如相位、增益、方向、頻率)和/或選擇用于發(fā)射所述功率波135的發(fā)射機天線115的子集，來智能地發(fā)射所述功率波135到發(fā)射場中。在某些實施方式中，所述發(fā)射機101可以操控功率波135的特征，使得功率波135的軌跡導致功率波135匯聚在發(fā)射場中的預定位置(例如空間中的3D位置或區(qū)域)，引起相長或相消干涉。

相長干涉可以為一種波形干涉的類型，其可以生成于與一個或多個發(fā)射機101相關聯(lián)的發(fā)射場中具體位置處的功率波135匯聚處。相長干涉發(fā)生時，功率波135匯聚且它們各自的波形特征聯(lián)合(coalesce)，從而增加在功率波135匯聚的具體位置處集中的能量的量。所述相長干涉可以由這樣的功率波135導致，所述功率波135具有的具體波形特征導致在所述發(fā)射場中功率波135匯聚的具體位置處發(fā)生能量場或“能量口袋”137中的相長干涉。

相消干涉可以為另一種波形干涉的類型，其可以生成于與一個或多個發(fā)射機101相關聯(lián)的發(fā)射場中具體位置處的功率波135匯聚處。相消干涉可以發(fā)生在當功率波135匯聚在具體位置而它們各自的波形特征彼此相反(即波形相互抵消)，從而減少集中在所述具體位置能量的量。當能量足夠時，相長干涉可以導致生成能量口袋，而相消干涉可以導致在所述發(fā)射場內(nèi)功率波135匯聚形成相消干涉的具體位置處生成可忽略的能量量或“空值”。

A.發(fā)射機

發(fā)射機101可以包括或關聯(lián)于：處理器(未示出)、通信部件111、傳感器113以及天線陣列115。處理器可以控制、管理或支配發(fā)射機101的部件、功能以及各種過程。附加地或替換地，發(fā)射機101可以包括內(nèi)部圖存儲器(未示出)，和/或可以以有線或無線方式連接到外部圖存儲器117。

i.發(fā)射機處理器

發(fā)射機101可以包括一個或多個發(fā)射機處理器，所述處理器可以配置為處理并交換各類數(shù)據(jù)(例如熱圖數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù))。附加地或替換地，發(fā)射機101的發(fā)射機處理器可以管理所述發(fā)射機的各種過程和功能的執(zhí)行，并且可以管理所述發(fā)射機101的部件。例如，所述發(fā)射機處理器可以確定一時間間隔，通信部件111以所述時間間隔廣播信標信號，以識別占據(jù)所述發(fā)射場的接收機103。又例如，所述處理器可以從通信部件111接收的通信信號131生成熱圖數(shù)據(jù)；爾后，基于從傳感器113或傳感器處理器接收的傳感器數(shù)據(jù)，所述發(fā)射機處理器可以確定用于功率波135的最安全最有效的特征。在某些情況下，單個發(fā)射機101可以包括單個發(fā)射機處理器。但是應該理解，在某些情況下，單個發(fā)射機處理器可以控制并支配多個發(fā)射機101。例如，所述發(fā)射機101可以連接到包括執(zhí)行軟件模塊的處理器的服務器計算機(未示出)，所述軟件模塊指令所述服務器的處理器充當發(fā)射機處理器，所述發(fā)射機處理器能控制所述各種發(fā)射機101的行為。附加地或替換地，單個發(fā)射機101可以包括多個處理器，所述多個處理器配置為執(zhí)行或控制發(fā)射機101的行為和部件的規(guī)定方面。例如，所述發(fā)射機101可以包括發(fā)射機處理器以及傳感器處理器，其中所述傳感器處理器配置為管理傳感器113并生成傳感器數(shù)據(jù)，且其中所述發(fā)射機處理器配置為管理發(fā)射機101的其余功能。

應理解示例性系統(tǒng)100可以包括任何數(shù)目的發(fā)射機101，例如第一發(fā)射機101a以及第二發(fā)射機101b，其可以發(fā)射波131、133、135到一個或多個發(fā)射場中。這樣，所述系統(tǒng)100可以包括與發(fā)射機101相關聯(lián)的多個分立的發(fā)射場，其中所述發(fā)射場可以或可以不部分重疊，而是可以分立地接受發(fā)射機處理器的管理。附加地或替換地，所述系統(tǒng)100可以包括發(fā)射場，其可以或可以不部分重疊，而是可以作為一統(tǒng)一的發(fā)射場接受所述發(fā)射機處理器的管理。

ii.發(fā)射機的通信部件

通信部件111可以實現(xiàn)與所述系統(tǒng)100的接收機103的雙向有線和/或無線通信。在某些情況下，通信部件111可以為嵌入發(fā)射機101的部件；而在某些情況下，所述通信部件111可以通過任何有線或無線通信介質(zhì)附著于所述發(fā)射機101。在某些實施例中，所述通信部件111可以為多個發(fā)射機101所共享，使得連接到所述通信部件111的每個所述發(fā)射機101都可以使用通信部件111在通信信號131內(nèi)接收的數(shù)據(jù)。

通信部件111可以包括機電部件(例如處理器、天線)，所述機電部件允許通信部件111與一個或多個接收機103、系統(tǒng)100的其它發(fā)射機101和/或所述發(fā)射機101的其它部件交換各類數(shù)據(jù)。在某些實施方式中，這些通信信號131可以代表用于舉行通信的獨立于所述功率波135和/或所述傳感器波133的不同信道?？梢曰陬A定有線或無線協(xié)議以及相關硬件以及軟件技術使用通信信號131交換所述數(shù)據(jù)。所述通信部件111可以基于任何數(shù)目的通信協(xié)議，例如無線保真(Wi-Fi)，近場通信(NFC)，ZigBee等等進行操作。但是應理解所述通信部件111并不限于基于射頻的技術，而是可以包括雷達、紅外線以及用于聲波三角測量接收機103的聲音設備。

無線充電設備101、103可以使用所述通信信號131包含的數(shù)據(jù)來確定所述發(fā)射機101如何發(fā)射生成能量口袋137的安全有效的功率波135，所述接收機103可以從能量口袋137捕獲能量并轉(zhuǎn)換為可用交流電(AC)或直流電(DC)。所述發(fā)射機101可以使用通信信號135交換可用數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)例如用于識別發(fā)射場中的接收機103，確定電子設備121或用戶是否被授權從所述系統(tǒng)100接收無線充電服務，確定用于功率波135的安全有效的波形特征，以及改善能量口袋137的布置等等可能的功能。類似地，接收機103的通信部件(未示出)可以使用通信信號135交換數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可以用于例如警告發(fā)射機101所述接收機103已進入或?qū)⑦M入發(fā)射場、提供與所述用戶或接受所述接收機103充電的電子設備121相關的信息、指示所述功率波135的有效性、提供所述發(fā)射機101可以用于調(diào)整所述功率波135的更新的發(fā)射參數(shù)等有用數(shù)據(jù)。例如，所述發(fā)射機101的通信部件111可以交換(即發(fā)送和接收)包含各類信息的不同類型的數(shù)據(jù)(例如鑒權數(shù)據(jù)、熱圖數(shù)據(jù)、發(fā)射參數(shù))。所述信息的非限制性的實例可以包括信標消息、發(fā)射機標識(TX ID)、用于電子設備121的設備標識(設備ID)、用戶標識(用戶ID)、所述設備121的電池水平，所述接收機103在所述發(fā)射場中的位置，所述設備121在所述發(fā)射場中的位置等等信息。

iii.發(fā)射機傳感器

傳感器113可以以物理方式關聯(lián)于(即連接到或作為其部件)發(fā)射機101或設備，可以配置為檢測并識別系統(tǒng)100和/或發(fā)射場的各種狀況，然后可以生成用于所述發(fā)射機101的傳感器數(shù)據(jù)，從而有助于由發(fā)射機101生成和發(fā)射功率波135。所述傳感器數(shù)據(jù)可以幫助所述發(fā)射機101確定各種操作模式和/或如何適當生成并發(fā)射功率波135to，使得所述發(fā)射機101可以向接收機103提供安全可靠高效的無線功率。具體地，傳感器113可以發(fā)射傳感器操作期間收集到的傳感器數(shù)據(jù)供發(fā)射機101的發(fā)射機處理器后續(xù)處理。附加地或替換地，所述傳感器113可以連接到或容納一個或多個傳感器處理器。傳感器處理器可以包括執(zhí)行各種初級數(shù)據(jù)處理程序的微處理器，從而所述發(fā)射機處理器處接收的傳感器數(shù)據(jù)已經(jīng)部分或完全預處理為可用于生成功率波135的圖數(shù)據(jù)。

傳感器113發(fā)射傳感器數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101。雖然在所述示例性實施例中被描述為原始傳感器數(shù)據(jù)，但所述傳感器數(shù)據(jù)并不限于原始傳感器數(shù)據(jù)，而是可包括經(jīng)與所述傳感器相關聯(lián)的處理器、所述接收機、所述發(fā)射機或任何其它處理器處理的數(shù)據(jù)。所述傳感器數(shù)據(jù)可包括從所述傳感器得到的信息。經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)可包括基于所述傳感器數(shù)據(jù)的判斷。例如，接收機的陀螺儀可以提供原始數(shù)據(jù)例如X平面、Y平面、Z平面內(nèi)的取向；來自所述陀螺儀的經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)可以包括基于所述接收機的取向的對所述接收機的位置或接收機天線的位置進行的判斷。再例如，來自接收機的紅外線傳感器的原始傳感器數(shù)據(jù)可以提供熱成像信息，而經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)可以包括基于所述熱成像信息對人員141a進行識別。本文中任何提及的傳感器數(shù)據(jù)或原始傳感器數(shù)據(jù)可包括在所述傳感器或其它設備處處理過的數(shù)據(jù)。在某些實施方式中，所述接收機103或與所述接收機103相關聯(lián)的電子設備的陀螺儀和/或加速度計可以提供傳感器數(shù)據(jù)指示所述接收機或電子設備121的取向103，所述發(fā)射機101可以使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定是否要發(fā)射功率波135至所述接收機103。例如，所述接收機103可以嵌入或附著于電子設備121(例如智能手機、板、膝上電腦)，所述電子設備121包括陀螺儀和/或加速度計，生成傳感器數(shù)據(jù)指示所述電子設備121的取向。所述接收機103然后可以通過通信波131發(fā)射所述傳感器數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101。在所述實施方式中，所述發(fā)射機101可以發(fā)射功率波135至所述接收機的位置103，直到所述發(fā)射機101通過通信波131接收到由所述陀螺儀和/或加速度計產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，指示所述接收機103或電子設備正在運動或具有一取向，該取向表明所述電子設備121正被使用或鄰近人員141a。例如，接收機103可以附著于或嵌入包括陀螺儀和加速度計的智能手機。在該實例中，當所述智能手機在一段時間內(nèi)平置于桌子141b，所述發(fā)射機101可以發(fā)射功率波135至所述智能手機。但當所述人員141a將所述智能手機舉起至頭部，所述加速度計則生成傳感器數(shù)據(jù)指示所述智能手機正在運動且所述陀螺儀生成傳感器數(shù)據(jù)指示所述智能手機具有的二維取向指示所述智能手機貼近所述人員141a耳部。所述發(fā)射機101則可從由所述陀螺儀和加速度計產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)確定所述智能手機貼近人員141a頭部，從而所述發(fā)射機101停止發(fā)射所述功率波131至與所述智能手機相關聯(lián)的接收機103。所述發(fā)射機101可以根據(jù)任何數(shù)目的與由陀螺儀和/或加速度計產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相關的預置閾值做出所述判定。

傳感器113可為配置為發(fā)射傳感器波133的設備，傳感器波133可為可用于識別發(fā)射場中敏感目標141、143(例如人員141、家具143)的任何類型的波。用于所述傳感器113的傳感器技術的非限制性的實例可以包括：紅外線/熱電傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器、光學傳感器、多普勒傳感器、加速度計傳感器、微波傳感器、毫米傳感器以及RF駐波傳感器。適于次級和/或鄰近檢測傳感器的其它傳感器技術可以包括諧振LC傳感器、電容性傳感器以及電感性傳感器。傳感器113可以基于所使用的傳感器波133的具體類型及與所述傳感器波133相關聯(lián)的具體協(xié)議生成傳感器數(shù)據(jù)。在某些情況下，所述傳感器113可以包括傳感器處理器，其可以接收、解釋并處理傳感器數(shù)據(jù)，然后由所述傳感器113提供給發(fā)射機處理器。

傳感器113可為無源傳感器、有源傳感器和/或智能傳感器。無源傳感器例如(諧振、電容性或電感性)調(diào)諧LC傳感器是一種簡單類型的傳感器113，可以提供最低但高效的目標區(qū)分。所述無源傳感器可以用作次級(遠程)傳感器，其可以分散在所述發(fā)射場內(nèi)，可作為接收機103的部分或獨立地捕獲原始傳感器數(shù)據(jù)，所述原始傳感器數(shù)據(jù)可以以無線方式交換給傳感器處理器。有源傳感器例如紅外線(IR)或熱電傳感器可以提供高效有效目標區(qū)分并且可以具有與由所述有源傳感器產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)相關聯(lián)的最低處理。智能傳感器可為具有用于初級(即未經(jīng)所述發(fā)射機處理器處理的)傳感器數(shù)據(jù)的機載數(shù)字信號處理(DSP)的傳感器113。所述處理器能進行精細粒狀目標區(qū)分并向發(fā)射機處理器提供經(jīng)預處理的傳感器數(shù)據(jù)，由所述發(fā)射機處理器更高效的處理以確定如何生成并發(fā)射所述功率波135。

傳感器113能操作并生成不同類型的傳感器數(shù)據(jù)并且可以生成各種形式的位置相關信息?？梢愿鶕?jù)傳感器類型、特征硬件和軟件要求以及距離計算和運動檢測能力對有源以及智能傳感器進行分類，如表1所示：

表1：有源以及智能傳感器屬性

在某些實施方式中，傳感器113可以配置用于人類辨識，從而可以將人員141a與其它目標例如家具141b區(qū)分開。經(jīng)具有人類辨識能力的傳感器113處理的傳感器數(shù)據(jù)的非限制性的實例可以包括：體溫數(shù)據(jù)、紅外線測距儀數(shù)據(jù)、運動數(shù)據(jù)、活動辨識數(shù)據(jù)、輪廓檢測和辨識數(shù)據(jù)、手勢數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)、便攜設備數(shù)據(jù)以及可穿戴設備數(shù)據(jù)(例如生物識別讀數(shù)和輸出、加速度計數(shù)據(jù))。

在一實例中，發(fā)射機101的控制系統(tǒng)遵循用于人類主體的電磁場(EMF)暴露防護標準。最大暴露限值由美國和歐洲標準通過功率密度限值和電場限值(以及磁場限值)進行限定，包括例如由聯(lián)邦通信委員會(FCC)建立的MPE限值，以及由歐洲監(jiān)管機構建立的輻射暴露限值。由FCC建立的MPE限值被編入47CFR§1.1310。對于微波范圍內(nèi)的電磁場(EMF)頻率，功率密度可用于表示暴強度露。功率密度定義為單元面積功率。例如，功率密度一般可表示為每平方米瓦特數(shù)(W/m2)、每平方厘米毫瓦數(shù)(mW/cm2)或每平方厘米微瓦數(shù)(μW/cm2)。

在一實例中，當前用于無線功率發(fā)射的方法引入各種安全技術以確保發(fā)射場中或附近的人141a不暴露于接近或高于監(jiān)管限值或其它標稱限值的EMF能量。一種安全方法是包括超過所述標稱限值(例如約10％至20％)的誤差余量，使得人類主體不暴露于處在所述EMF暴露限值處或附近的功率水平。第二種安全方法能提供階段性防護測量，例如當人類141a(以及在某些實施例中，其它生命或敏感目標)向含有超過EMF暴露限值的功率密度水平的能量口袋137移動時，降低或終止無線功率發(fā)射。另一安全方法為冗余安全系統(tǒng)，例如同時使用功率降低方法和報警器119。

在操作中，傳感器113可以檢測目標例如人員141或家具143是否進入發(fā)射機101、功率波135和/或能量口袋137的預定鄰域。在一配置中，所述傳感器113則可指令所述發(fā)射機101或所述系統(tǒng)100的其它部件基于檢測到的目標采取各種行動。在另一配置中，所述傳感器113可以發(fā)射傳感器數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101，所述發(fā)射機101可以確定采取什么行動(例如調(diào)整能量口袋、停止功率波發(fā)射、降低功率波發(fā)射)。例如，當傳感器113識別出人員141進入所述發(fā)射場后，確定所述人員141在發(fā)射機101的預定鄰域內(nèi)，所述傳感器可提供所述相關傳感器數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101，使得所述發(fā)射機101降低或終止發(fā)射所述功率波135。又例如，當識別出所述人員141進入所述發(fā)射場后，確定所述人員141來到能量口袋137的預定鄰域內(nèi)，所述傳感器113可以提供傳感器數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101，使得所述發(fā)射機101調(diào)整所述功率波135的特征，減少集中在所述能量口袋137的能量量、生成空值和/或重新定位所述口袋能量137的位置。再例如，所述系統(tǒng)100可以包括報警器設備119，其可以產(chǎn)生警告和/或可以生成并發(fā)射數(shù)字消息至系統(tǒng)日志或配置為管理所述系統(tǒng)100的管理計算設備。在該實例中，當所述傳感器113檢測到所述人員141進入發(fā)射機101、功率波135和/或能量口袋137的預定鄰域，或檢測到系統(tǒng)100的其它不安全或禁止狀況，可以生成所述傳感器數(shù)據(jù)并發(fā)射至所述報警器設備119，所述報警器設備119可以啟動所述警告和/或生成并發(fā)送通知至所述管理設備。由所述報警器119產(chǎn)生的警告可以包括任何類型的傳感器反饋，例如音頻反饋、視覺反饋、觸覺反饋或某些結合。

在某些實施例中，例如所述示例性系統(tǒng)100，傳感器113可作為發(fā)射機101的部件容納于所述發(fā)射機101內(nèi)。在某些實施例中，傳感器113可作處于發(fā)射機101外部并且可以通過有線或無線連接交換傳感器數(shù)據(jù)至一個或多個發(fā)射機101。傳感器113，其可處于一個或多個發(fā)射機101外部或作為單個發(fā)射機101的一部分，可以提供傳感器數(shù)據(jù)至所述一個或多個發(fā)射機101，所述發(fā)射機101的處理器則可分享所述傳感器數(shù)據(jù)來確定功率波135的適當構造和發(fā)射。類似地，在某些實施例中，多個傳感器113可以與多個發(fā)射機101分享傳感器數(shù)據(jù)。在所述實施例中，傳感器113或主機發(fā)射機101可以與系統(tǒng)100中其它傳感器113或主機發(fā)射機進行傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。附加地或替換地，所述傳感器113或所述主機發(fā)射機101可以向或從一個或多個圖存儲器117發(fā)射或獲取傳感器數(shù)據(jù)。

例如，如圖1示例性系統(tǒng)100所示，第一發(fā)射機101a可以包括第一傳感器113a，第一傳感器113a發(fā)射傳感器波133a并生成傳感器數(shù)據(jù)，其可以存儲于所述第一發(fā)射機101a和/或圖存儲器117；所述系統(tǒng)100還可以具有第二發(fā)射機101b，第二發(fā)射機101b包括第二傳感器113a，第二傳感器113a發(fā)射傳感器波113b并生成傳感器數(shù)據(jù)，其可以存儲于所述第二發(fā)射機101b和/或系統(tǒng)100的圖存儲器117。在該實例中，發(fā)射機101a、101b均可以包括處理器，其可以從所述傳感器113a、113b接收傳感器數(shù)據(jù)，和/或從所述具體存儲位置取回存儲的傳感器數(shù)據(jù)；這樣，由各傳感器113a、113b產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)可以為各發(fā)射機101a、101b所共享。每個所述發(fā)射機101a、101b的處理器則可使用所述共享的傳感器數(shù)據(jù)確定用于生成并發(fā)射功率波133a、133b的特征，包括確定當檢測到敏感目標141、143時是否要發(fā)射功率波133a、133b。

如上所述，發(fā)射機101可以包括或關聯(lián)于多個傳感器113，所述發(fā)射機101從所述多個傳感器113接收傳感器數(shù)據(jù)。例如，單個發(fā)射機101可以包括位于所述發(fā)射機101上第一位置的第一傳感器以及位于所述發(fā)射機101上第二位置的第二傳感器。在該實例中，所述傳感器113可為二進制傳感器，其可以獲取立體傳感器數(shù)據(jù)例如敏感目標141的位置至所述傳感器113。在某些實施例中，所述二進制或立體傳感器可以配置為提供三維成像能力，其可以發(fā)射至管理員的工作站和/或其它計算設備。此外，二進制以及立體傳感器可以改善接收機103或目標141位置檢測以及位移的精度，其可應用于例如運動辨識和跟蹤。

為了允許發(fā)射機101檢測并確認所述用戶希望從無線能量(即功率波135、能量口袋137)接收中排除的目標141，所述用戶可以向發(fā)射機101發(fā)送欲記錄于發(fā)射機101的圖存儲器的標記信息。例如，所述用戶可以通過用戶設備123提供標記信息，所述用戶設備123通過自身的圖形用戶界面(GUI)與發(fā)射機101控制器通信。示例性標記信息包括電設備121的位置數(shù)據(jù)，其可以包括空間中包含所述目標141的的一維坐標、空間中包含所述目標141的區(qū)域的二維(2D)坐標、或空間中包含所述目標141的區(qū)域的三維(3D)坐標。

在某些實施例中，標記可以分配給發(fā)射場中的具體目標141和/或位置。進行標記期間，標記數(shù)據(jù)可以被生成并存入圖數(shù)據(jù)庫，并且可以通知所述發(fā)射機101針對所述發(fā)射場中的特定目標141或位置采取何種行動。進行標記期間生成的標記數(shù)據(jù)可以通知發(fā)射機101是否要發(fā)射功率波至目標141或位置、和/或在發(fā)射場中何處發(fā)射功率波135或生成能量口袋137。例如，可以更新或生成所述圖數(shù)據(jù)庫中的位置記錄，其含有的標記數(shù)據(jù)指令所述發(fā)射機101永不發(fā)射功率波137至所述具體位置。同樣，再例如，標記數(shù)據(jù)可以填充到位置記錄，指令所述發(fā)射機101總是發(fā)射功率波137至該位置。換言之，在某些實施方式中，所述標記過程可以簡單為通過某種用戶界面預先填充標記數(shù)據(jù)至所述圖數(shù)據(jù)庫。雖然可以通過僅輸入所述標記數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101的圖數(shù)據(jù)庫生成標記，在某些情況下，當所述圖數(shù)據(jù)庫或其它設備從無線標記設備123例如智能手機或其它移動設備接收標記指示時，傳感器處理器、發(fā)射機處理器或其它計算設備可以自動生成所述標記數(shù)據(jù)。例如，由于兒童習慣躲藏在桌子141b下，用戶想禁止功率波137發(fā)射至兒童游戲房中的桌子141。在該實例中所述用戶可以與其智能手機123圖形界面互動生成并發(fā)射包含桌子141b的坐標的標記數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101的圖數(shù)據(jù)庫。在某些情況下，所述用戶可以將移動標記設備123放在所述桌子141b附近或勾勒桌子141b的坐標，然后按下所述用戶界面的指示鍵，以發(fā)射所述相關位置數(shù)據(jù)至所述發(fā)射機101或圖數(shù)據(jù)庫。必要時，所述發(fā)射機101或圖數(shù)據(jù)庫則可將所述位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述發(fā)射場的可用坐標。所生成的發(fā)射場坐標則可存儲至所述圖數(shù)據(jù)庫以在后續(xù)當所述發(fā)射機101確定在何處生成能量口袋137時作為參考。

在某些實施方式中，傳感器113可以檢測發(fā)射場中預定或標記為敏感的敏感目標141。在某些情況下，無論傳感器113是否識別出人員141a或其它敏感目標141接近所述發(fā)射場中具體障礙物例如家具141b或墻壁，都希望回避所述具體障礙物。這樣，內(nèi)部或外部圖存儲器117可以存儲標記所述具體障礙物的具體位置的圖數(shù)據(jù)和/或傳感器，從而將所述具體位置有效標記為功率波135的界限。附加地或替換地，所述具體目標可以數(shù)字地或以物理方式關聯(lián)于產(chǎn)生傳感器113、通信部件111或所述發(fā)射機101的其它部件可檢測的信號或物理表現(xiàn)(例如熱信號)的數(shù)字或物理標記。例如，作為生成用于所述發(fā)射機101的傳感器數(shù)據(jù)的一部分，所述傳感器113可以接入內(nèi)部(即容納所述傳感器113的發(fā)射機101內(nèi)部的)圖存儲器，該內(nèi)部圖存儲器存儲被標記為需要回避的障礙物例如桌子141b的記錄。在該實例中，所述傳感器113會檢測到作為被標記的障礙物的所述桌子141，并生成傳感器數(shù)據(jù)113，所述傳感器數(shù)據(jù)113使得所述發(fā)射機101降低桌子141處功率波135提供的能量量、終止發(fā)送所述功率波135至所述桌子141b處或重定向所述功率波135。

附加地或替換地，在某些實施方式中，傳感器113可以檢測已被標記(即之前記錄在內(nèi)部圖存儲器或外部圖存儲器117或接收到所述傳感器113可檢測的數(shù)字或物理標記)為要接收無線功率波137的電設備121。此時，檢測到標記或被標記的目標或確定標記或被標記的目標應接收無線能量后，傳感器113可以生成傳感器數(shù)據(jù)，使發(fā)射機101發(fā)射功率波135至所述被標記的目標處以在被標識的標記或被標記的目標處形成能量口袋137。

iv.天線陣列、天線元件和線

發(fā)射機101可以包括天線陣列115，其可為配置為發(fā)射一個或多個類型的波131、133、135的一個或多個天線的集合。在某些實施例中，天線陣列115可以包括天線元件，所述天線元件為包括天線的可配置片(tile)、以及零或更多控制該元件中天線行為(例如生成具有預定特征例如振幅、頻率、軌跡、相位的功率波135)的集成電路。天線陣列115的天線可以發(fā)射一系列具有所述預定特征的功率波135，使得所述一系列功率波135到達發(fā)射場中的給定位置處，并展現(xiàn)所述特征?？偠灾炀€陣列115的天線可以發(fā)射在所述給定(通常為檢測到接收機103的)位置相交的功率波135，由于其各自的特征，功率波135形成能量口袋137，所述接收機103可以從能量口袋137收集能量并生成電。應理解，雖然所述示例性系統(tǒng)100描述基于射頻的功率波135，可以使用附加的或替代的發(fā)射機天線、天線陣列和/或基于波的技術(例如超聲波，紅外線，磁共振)以無線方式從所述發(fā)射機101發(fā)射功率至所述接收機103。

發(fā)射機101可以使用圖數(shù)據(jù)來確定天線陣列115應該在何處以及如何發(fā)射功率波135。所述圖數(shù)據(jù)可以指示所述發(fā)射機101應向何處發(fā)送功率波135以及在何處形成能量口袋137，以及在某些情況下，不應向何處發(fā)射所述功率波135。與發(fā)射機101相關聯(lián)的處理器可以捕獲、查詢并解釋所述圖數(shù)據(jù)，從而所述發(fā)射機101可以確定天線陣列115的天線應如何形成以及發(fā)射所述功率波135。當確定如何形成所述功率波，所述發(fā)射機101確定要從天線陣列115的各天線發(fā)射的每個所述功率波135的特征。所述功率波135的特征的非限制性的實例特征可以包括：振幅、相位、增益、頻率以及方向等等。例如，為了在具體位置處生成能量口袋137，所述發(fā)射機101從所述天線陣列115識別出子集天線，發(fā)射功率波135至所述預定位置，然后所述發(fā)射機101生成所述功率波135。從所述子集各天線發(fā)射的功率波135具有相對不同的例如相位以及振幅。在該實例中，所述發(fā)射機101的波形生成集成電路(未示出)能形成所述功率波137的帶有相差的延遲版本陣列，向所述功率波137的延遲版本陣列施加不同振幅，然后從適當?shù)奶炀€發(fā)射所述功率波137。對于正弦波形，例如RF信號、超聲波、微波等等，延遲所述功率波137類似于對功率波135施加相移。在某些情況下，一個或多個發(fā)射機處理器(未示出)控制由發(fā)射機101通過所述天線陣列115廣播的功率波135的形成以及發(fā)射。

天線陣列115可以包括與生成所述功率波135的天線相關聯(lián)的一個或多個集成電路。在某些實施例中，集成電路在容納集成電路的天線元件以及與所述集成電路相關聯(lián)的天線上。集成電路可以充當與所述集成電路相關聯(lián)的天線的波形發(fā)生器，提供所述適當?shù)碾娐芬约爸噶钪了鱿嚓P天線，使得所述天線可以根據(jù)被識別用于所述功率波135的預定特征形成并發(fā)射所述功率波135。所述集成電路可以從微處理器(例如發(fā)射機處理器)接收指令，所述微處理器確定應如何發(fā)射所述功率波135至發(fā)射場中發(fā)射機101。所述發(fā)射機處理器例如可以基于圖數(shù)據(jù)確定在何處形成能量口袋137，然后可以指令所述天線陣列115的集成電路生成含有波形特征集合的功率波135。所述集成電路則可形成所述功率波135并指令其各相關天線相應發(fā)射所述功率波135至所述發(fā)射場。

如上所述，映射數(shù)據(jù)可基于以下數(shù)據(jù)：由通信部件111所收集并且由發(fā)射機處理器所生成的熱圖數(shù)據(jù)，和/或傳感器113所收集并且傳感器處理器所生成的傳感器數(shù)據(jù)。熱圖數(shù)據(jù)可包含用于標識傳輸場內(nèi)的接收機103以及用于標識接收機在傳輸場內(nèi)相對于發(fā)射機101的位置的數(shù)據(jù)。例如，熱圖數(shù)據(jù)可包括代表接收機的位置的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在發(fā)射機從接收機處接收的通信信號中，該數(shù)據(jù)對接收機檢測到來自發(fā)射機101的低功率波的位置進行標識，和/或?qū)Πl(fā)射機所檢測到的低功率波的功率水平是否超過特定閾值進行標識。傳感器數(shù)據(jù)可包含用于標識敏感目標141、143的數(shù)據(jù)，敏感目標141、143為在傳輸場內(nèi)的以下位置處發(fā)現(xiàn)的目標：該位置的功率波135應該具有最小能量或者根本不該被發(fā)射。換言之，映射數(shù)據(jù)可代表輸入?yún)?shù)，該輸入?yún)?shù)被發(fā)射機101用來確定生成和發(fā)射功率波135所采用的特征。由于映射數(shù)據(jù)(即，熱圖數(shù)據(jù)和/或傳感器數(shù)據(jù))由發(fā)射機101進行更新和查詢，所以發(fā)射機101可調(diào)整天線陣列115產(chǎn)生和發(fā)射功率波135的方式，以考慮傳輸場內(nèi)環(huán)境的變化(比如，接收機103或人141的運動)。

在某些情況下，發(fā)射機101可將天線陣列115劃分為天線組，以使得組分天線(constituent antenna)執(zhí)行不同的任務。例如，在包括10個天線的天線陣列115中，其中的9個天線可發(fā)射在接收機103處形成能量口袋137的功率波135，以及第10個天線可與通信部件111一起操作，以通過持續(xù)且順序地發(fā)射低水平能量至傳輸場內(nèi)的離散位置來標識傳輸場中的新的接收機(未示出)，新的接收機可捕獲低水平能量連同通信信號131從而確定該新的接收機在傳輸場內(nèi)相對于發(fā)射機101的位置。在另一示例中，具有10個天線的天線陣列115可被劃分為數(shù)量為5的兩組天線，每組天線發(fā)射功率波135至傳輸場中的兩個不同接收機103。

v.映射存儲器

發(fā)射機101可與一個或多個映射存儲器相關聯(lián)，一個或多個映射存儲器可以是被配置為存儲映射數(shù)據(jù)的非瞬時性機器可讀存儲介質(zhì)，映射數(shù)據(jù)可以是對傳輸場中與發(fā)射機101相關聯(lián)的特定部分進行描述的數(shù)據(jù)。映射數(shù)據(jù)可包括熱圖數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)。熱圖數(shù)據(jù)可由發(fā)射機處理器生成以標識位于傳輸場中的接收機103；以及傳感器數(shù)據(jù)可由發(fā)射機處理器和/或傳感器處理器生成以標識位于傳輸場中的敏感目標141、143。因此，系統(tǒng)100的映射存儲器中所存儲的映射數(shù)據(jù)可包括：指示接收機103的位置的信息、指示敏感目標141、143的位置的信息、功率波135的傳輸參數(shù)、以及能被發(fā)射機101用來生成和發(fā)射安全且有效功率波135的其他類型數(shù)據(jù)(例如，被標記目標的位置、追蹤參數(shù))。發(fā)射機101可查詢存儲在映射存儲器的記錄中的映射數(shù)據(jù)，或者記錄可被實時“推送”至發(fā)射機101，以使得發(fā)射機101可將映射數(shù)據(jù)用作輸入?yún)?shù)以用于確定發(fā)射功率波135的特征以及用于確定生成能量口袋137的位置。在某些實施方式中，發(fā)射機101可在最新的映射數(shù)據(jù)被從管理通信部件111或傳感器113的處理器接收到時，更新映射存儲器中的映射數(shù)據(jù)。

在某些實施例中，無線充電系統(tǒng)100可包括由一個或多個服務器計算機的非瞬時性機器可讀存儲介質(zhì)所托管的外部映射存儲器117，該外部映射存儲器117可以是數(shù)據(jù)庫或機器可讀計算機文件的集合。在這樣的實施例中，外部映射存儲器117可通過任何有線或無線通信協(xié)議以及硬件耦接至一個或多個發(fā)射機101。外部映射存儲器117可包含一個或多個傳輸場的映射數(shù)據(jù)，該一個或多個傳輸場與系統(tǒng)100的一個或多個發(fā)射機101相關聯(lián)。外部映射服務器117的記錄可被每個發(fā)射機101所訪問，每個發(fā)射機101在掃描到針對接收機103或敏感目標141、143的傳輸場時可更新映射數(shù)據(jù)，和/或在確定出發(fā)射機101將要生成的功率波135的安全且有效特征時可查詢映射數(shù)據(jù)。

在某些實施例中，發(fā)射機101可包括被配置為托管內(nèi)部映射存儲器的非瞬時性機器可讀存儲介質(zhì)，內(nèi)部映射存儲器可將映射數(shù)據(jù)存儲在發(fā)射機101內(nèi)。發(fā)射機101的處理器(比如發(fā)射機處理器或傳感器處理器)在新的映射數(shù)據(jù)被標識并存儲時可更新內(nèi)部映射存儲器的記錄。在某些實施例中，存儲在內(nèi)部映射存儲器中的映射數(shù)據(jù)可被發(fā)射到系統(tǒng)100的附加發(fā)射機101，和/或內(nèi)部映射存儲器中的映射數(shù)據(jù)可以以固定的間隔或?qū)崟r地被發(fā)射并存儲到外部映射存儲器117中。

B.接收機

接收機103可被用于對相關聯(lián)的電子設備121供電或充電，電子設備121可以是耦接至一個或多個接收機103或者與一個或多個接收機103集成在一起的電子設備121。接收機103可包括一個或多個天線(未示出)，該一個或多個天線可接收功率波135，該功率波135來自源自一個或多個發(fā)射機101的一個或多個功率波135。接收機103可對由發(fā)射機101產(chǎn)生并直接從發(fā)射機101發(fā)射的一個或多個功率波135進行接收，或者接收機103可從一個或多個能量口袋137得到功率波135，一個或多個能量口袋可以是空間中的三維場，該三維場由一個或多個發(fā)射機101所產(chǎn)生的多個功率波135的會聚來產(chǎn)生。

在某些實施例中，接收機103可包括天線陣列，天線陣列被配置為從功率傳輸波接收功率波135。接收機103天線可從一個或多個功率波135或能量口袋137得到能量，能量口袋由功率波135在傳輸場內(nèi)的特定位置處的積累來形成。在功率波135被接收和/或能量被從能量口袋137收集后，接收機103的電路裝置(例如，集成電路、放大器、整流器、電壓調(diào)節(jié)器)可將功率波135(例如，射頻電磁輻射)的能量轉(zhuǎn)換為電能(即，電力)，電能可被存儲在電池(未示出)中或者可被電子設備121所使用。在某些情況下，例如，接收機103的整流器可將電能從AC轉(zhuǎn)化為可被電子設備121所使用的DC形式除了從AC到DC的轉(zhuǎn)換或者作為從AC到DC轉(zhuǎn)換的替代，其他類型的調(diào)節(jié)也同樣適用。例如，電壓調(diào)節(jié)電路可根據(jù)電子設備121的要求增大或減小電能的電壓。繼電器則可將電能從接收機103傳送到電子設備121。

接收機103或者電子設備121可包括接收機側(cè)通信部件(未示出)，接收機可通過接收機的通信部件所生成的通信信號實時或接近實時地與發(fā)射機101傳遞各種類型的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)包括映射數(shù)據(jù)(例如，熱圖數(shù)據(jù))以及設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如，接收機103的狀態(tài)信息、電子設備121的狀態(tài)信息、功率波135的狀態(tài)信息和/或能量口袋137的狀態(tài)信息。換言之，接收機103可向發(fā)射機101提供與以下各項有關的信息以及其他類型的信息：設備121的當前位置數(shù)據(jù)、接收機103所接收的電荷量、電子設備121所使用的電荷量以及某些用戶賬戶信息。

如上所述，在某些實施方式中，接收機103可被集成到電子設備103中，以使得對于所有實際目的，接收機103和電子設備121可被理解為單個單元或產(chǎn)品，而在某些實施例中，接收機103可在生產(chǎn)后被耦接至電子設備121。應當理解的是，接收機103可被配置為使用電子設備121的通信部件和/或被配置為包括自身的通信部件。作為一個示例，接收機103可以是可被連接至電子設備121的可附接但不同的單元或產(chǎn)品，以向電子設備121提供無線功率充電的益處。在該示例中，接收機103可包括自身的通信部件以與發(fā)射機101傳遞數(shù)據(jù)。附加地或可替換地，在某些實施例中，接收機103可使用電子設備121的通信部件或者以其他方式與電子設備121的通信部件一起操作。例如，接收機103可在制造便攜式計算機121的過程中或其后的某一時刻被集成到便攜式計算機121中。在該示例中，接收機103可使用便攜式計算機的通信部件(例如，基于的通信部件)以與發(fā)射機101傳遞數(shù)據(jù)。

C.電子設備以及用于設備和目標的標記信息

耦接至接收機103的電子設備121可以是要求持續(xù)電能或要求來自電池的電力的任何電子設備121。接收機103可被永久地集成到電子設備121中，或者，接收機103可被可拆卸地耦接至電子設備121，這在某些情況下可導致單個集成產(chǎn)品或單元。作為一個示例，電子設備121可被放置在保護套筒中，保護套筒包括可被可拆卸地耦接至設備121的電源輸入端的嵌入式接收機103。電子設備121的非限定性示例可包括便攜式計算機、移動電話、智能電話、平板電腦、音樂播放器、玩具、電池、閃光燈、燈泡、電子表、相機、游戲機、電器、GPS設備、可穿戴設備(例如，健康手環(huán)、計步器、智能手表)以及其他類型的電子設備121.

電子設備121可包括嵌入式或相關聯(lián)的接近傳感器、加速度計、羅盤、陀螺儀和/或環(huán)境光傳感器，這些可充當發(fā)射機101的輔助數(shù)據(jù)源，以對于發(fā)射機101物理上相關聯(lián)的傳感器113所生成的傳感器數(shù)據(jù)、熱圖數(shù)據(jù)和/或映射數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進行補充。

在某些示例中，電子設備121或相關聯(lián)的接收機103都不與能夠與發(fā)射機101通信的通信部件相關聯(lián)。例如，電子設備121可以是更小的家用電氣設備121(比如時鐘或煙霧報警器),更小的家用電氣設備可不包括將通信信號發(fā)射至發(fā)射機101的通信部件，因此電氣設備121以及附接至電氣設備121的接收機103將無法交換指引發(fā)射機101產(chǎn)生功率波135所需要的數(shù)據(jù)。

為了使得發(fā)射機101能夠定位和標識這樣的電氣設備121，用戶將向發(fā)射機101傳送“標記”數(shù)據(jù)，“標記”數(shù)據(jù)可被記錄在內(nèi)部或外部映射存儲器117中。例如，用戶可經(jīng)由用戶設備(例如，便攜式計算機121、智能電話、管理計算機或服務器)來提供標記信息，用戶設備與發(fā)射機101或外部映射存儲器117進行通信。用戶設備可執(zhí)行管理軟件應用，該管理軟件應用經(jīng)由圖形用戶界面(GUI)允許用戶生成標記信息。標記信息然后可作為映射數(shù)據(jù)(例如，傳感器數(shù)據(jù)、熱圖數(shù)據(jù))被存儲在系統(tǒng)100的一個或多個映射存儲器117中以供系統(tǒng)100的一個或多個處理器(例如，發(fā)射機處理器、傳感器處理器、用戶設備處理器)檢索。示例性的標記信息包括用于電氣設備121的位置數(shù)據(jù)、電氣設備121的電力使用水平、電氣設備121的電力使用時長、電氣設備121的電力傳送調(diào)度、以及電氣設備121的認證證書。

附件地或可替換地，用于電氣設備121的標記信息可在掃描傳輸場以標識電氣設備121和/或敏感目標141時被傳感器113和/或通信部件所自動標識和生成。作為一個示例，采用傳感器113進行掃描可動態(tài)地維護發(fā)射機101的內(nèi)部映射存儲器，從而可通過用戶設備對手動提供給映射存儲器117的標記信息進行更新。在一個實施例中，無線供電系統(tǒng)100的傳輸場被周期性地掃描以使用一個或多個熱電傳感器、超聲傳感器、毫米傳感器和功率傳感器來檢測傳感器113響應，該響應指示用于電氣設備121和/或敏感目標141的更新的標記信息。在操作中，在一個或多個傳感器113或通信部件111標識出電氣設備101并輸出傳感器數(shù)據(jù)至發(fā)射機處理器之后，發(fā)射機處理器可將所捕獲的傳感器數(shù)據(jù)與存在在系統(tǒng)100的映射存儲器117中的標記信息進行比較。基于該比較，發(fā)射機處理器可確定發(fā)射機101是否應該發(fā)射功率波135至電氣設備121，或者發(fā)射機處理器是否應該避免發(fā)射功率波135至電氣設備121。

在某些實施例中，系統(tǒng)100可包括管理設備123，管理設備123可充當界面以供管理員進行配置設置或提供運行指令至系統(tǒng)100的各個部件。管理設備123可以是包括通信部件和微處理器的任何設備，通信部件能夠與系統(tǒng)100的部件進行有線或無線通信，微處理器被配置為發(fā)射某些類型的數(shù)據(jù)至系統(tǒng)100的部件。管理設備123的非限定性示例可包括導引設備(例如，無線電導引設備、紅外導引設備、激光導引設備)、計算設備、智能電話、平板電腦或者能夠向系統(tǒng)100的部件提供指令和操作數(shù)據(jù)的其他設備。

在某些實施例中，管理設備123可以是包括處理器的導引設備，該處理器被配置為基于所采用的技術的類型，執(zhí)行用于“標記”電子設備121的各種例程。如上所述，在傳輸場內(nèi)標記接收機103和其他目標可向系統(tǒng)100的部件指示這些部件應該或不應該執(zhí)行某些例程。作為一個示例，管理設備123可以是激光導引設備，該激光導引設備將標記數(shù)據(jù)發(fā)射到發(fā)射機通信部件111、傳感器113、映射存儲器117或者系統(tǒng)100的被配置為接收和處理基于激光導引的標記數(shù)據(jù)的其他設備。在該示例中，每當用戶與界面輸入(比如按鈕或圖形用戶界面(GUI))交互時以及激光“標記”所需要的目標時，標記數(shù)據(jù)可被生成。在某些情況下，所產(chǎn)生的標記數(shù)據(jù)立即被發(fā)射至發(fā)射機101或其他設備以存儲到映射數(shù)據(jù)中。在某些示例中，具有激光敏感技術的傳感器101可標識和檢測基于激光的標記。盡管在本文中描述了標記目標和設備的附加和可替換的方式，但是本領域普通技術人員將會理解存在可被用來“標記”目標以及生成或檢測標記數(shù)據(jù)的各種導引技術。

在某些實施例中，管理設備123執(zhí)行與無線充電系統(tǒng)100相關聯(lián)的軟件應用，其中軟件應用包括用于生成標記數(shù)據(jù)并將標記數(shù)據(jù)發(fā)射到系統(tǒng)100的部件的軟件模塊。軟件應用所生成的標記數(shù)據(jù)可包含用于標識目標或目標的位置的信息。也就是說，標記數(shù)據(jù)可被用來指令傳感器113在特定傳感特征(sensory signature)(例如紅外線)被檢測到時，傳感器113應該生成特定的傳感器數(shù)據(jù)，從而最終告知發(fā)射機101如何生成和發(fā)射功率波135。

在某些實施例中，管理設備123可以是耦接至發(fā)射機處理器的服務器計算機或其他工作站計算機。在這樣的實施方式中，管理員可將標記數(shù)據(jù)直接提供給外部映射存儲器117，標記數(shù)據(jù)可被存儲直到發(fā)射機101需要標記數(shù)據(jù)為止。盡管圖1將管理設備123示為與被發(fā)射機101和接收機103所充電的電子設備121不同的設備，但是應當理解它們可以是相同的設備并且所起作用相似。換言之，電子設備121可以像管理設備123那樣起作用；和/或管理設備123可通過內(nèi)嵌或連接至管理設備123的相關聯(lián)接收機103來接收無線充電服務。

II.確定接收機位置和熱圖數(shù)據(jù)

無線充電系統(tǒng)的發(fā)射機可確定接收機在發(fā)射機所覆蓋的傳輸場中的位置。發(fā)射機可以與映射存儲器縣關聯(lián)，當接收機在傳輸場中移動時，映射存儲器使得發(fā)射機能夠追蹤接收機的運動。

A.熱圖的示例性方法

圖2示出了無線充電系統(tǒng)的一個或多個發(fā)射機(TX)在傳輸場內(nèi)定位接收機以使得發(fā)射機可發(fā)射功率波至接收機設備的示例性方法200。方法200描述了單個發(fā)射機的部件所執(zhí)行的動作，盡管應當理解的是至少某些動作可由無線供電傳輸系統(tǒng)的附加或可替換的部件(比如，其他發(fā)射機、微處理器、計算設備或者能夠接收和下發(fā)與發(fā)射機相關的指令的其他設備)來執(zhí)行。然而，應當理解的是，示例性方法200的動作可由任何數(shù)量的發(fā)射機或處理器來同時執(zhí)行或以特定于每個設備的個性化間隔來執(zhí)行。

在第一步驟201中，發(fā)射機(TX)可向發(fā)射機的傳輸場中連續(xù)發(fā)射功率波和通信系統(tǒng)。功率波可以是具有任何特征集合的任何類型的波，該任何類型的功率波可向位于傳輸場內(nèi)的給定位置處的設備提供電力。功率波的非限定性示例可包括超聲波、微波、紅外波以及射頻波。功率波可以以特定集合的物理特征(例如，頻率、相位、能量水平、幅值、距離、方向)來發(fā)射，特定集合的物理特征產(chǎn)生在傳輸場的給定位置處提供升高的能量水平的功率波。在步驟201中，發(fā)射機可發(fā)射所謂的探測(exploratory)功率波，探測功率波所具有的的功率水平相比之下低于提供功率至接收機的功率波通常所使用的功率水平。探測功率波可以用于標識接收機，和/或被用來確定最終提供功率至傳輸場中的接收機的功率波的合適的特征。

通信信號可以是電氣設備通過相關聯(lián)的協(xié)議傳遞數(shù)據(jù)所使用的任何類型的波。非限定性的示例可包括NFC-Wi-Fi、等。通信信號可被用來傳遞發(fā)射機為正確生成功率波所使用的參數(shù)。在第一步驟201中，通信信號可包含用于描述被反射的低水平功率波的特征的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可指示例如與通信信號一起發(fā)射的功率波的方向和能量水平。在某些實施方式中，通信信號的數(shù)據(jù)所指示的功率波特征可被接收機和發(fā)射機用作進行多個判定的參數(shù)。這些參數(shù)則可通過通信信號進行更新和交換以更新所生成和發(fā)射的功率波的特征。

在下一步驟203中，接收機的一個或多個天線可從發(fā)射機接收功率波和通信信號。功率波可具有使得功率波具有低水平功率的波形特征。通信信號可包含指示功率波的特征的數(shù)據(jù)。當發(fā)射機在某個方向生成功率波和/或?qū)⒐β什òl(fā)射至傳輸場內(nèi)的某個位置，發(fā)射機的通信部件可在通信信號內(nèi)生成描述功率波的數(shù)據(jù)并發(fā)射該數(shù)據(jù)。例如，通信信號可指示有關功率波形成的信息，比如，幅值、頻率、功率水平、功率波的軌跡和/或功率波所被發(fā)射的期望位置。

在下一步驟205中，接收機可采用自身在傳輸場內(nèi)的位置的指示(例如，位置信息的明確通信或指示在某一段或子段對探索低功率波傳輸進行接收的通信、和/或所述探測波的功率水平超過特定閾值的確認)來對發(fā)射機進行響應，從而將通信信號中的數(shù)據(jù)用作輸入?yún)?shù)。接收機可包括處理器，該處理器被配置為生成用于以自身位置的指示來響應發(fā)射機的信號。接收機可被集成到電子設備(例如，智能電話)中或者耦接至電子設備(例如，智能電話背板)，電子設備包括處理器，該處理器被配置為當接收到低功率波傳輸時生成指示接收機的位置的消息。在一可替換實施例中，接收機能夠基于所接收的通信信號所指示的接收功率波的特征來確定自身的位置。

在某些實施方式中，在功率波被接收機接收后，接收機必須基于功率波的波形特征(由通信信號來指示)推出自身的位置。例如，接收機處理器可使用指示目標區(qū)域(即，功率波被發(fā)射到傳輸場中的位置)、功率波的低水平量和發(fā)射功率波的特定軌跡的數(shù)據(jù)來確定發(fā)射機的位置。在該實例中，接收機可通過如下方式來確定自身在發(fā)射機的傳輸場中的位置：基于實際接收到的功率量確定接收機相對于目標區(qū)域的位置，然后基于功率波的軌跡確定目標區(qū)域相對于發(fā)射機的位置。應當理解的是，上述確定接收機的位置的方式僅是示例性的；任何數(shù)量的附加或可替換的計算、輸入、參數(shù)和其他信息可在接收機和發(fā)射機之間傳遞并被接收機用來確定自身在傳輸場中的位置。

在下一步驟207中，在確定接收機在傳輸場內(nèi)的位置之后，接收機可采用更新的傳輸參數(shù)來對發(fā)射機進行響應，更新的傳輸參數(shù)將被發(fā)射機用來生成功率波。發(fā)射機可生成和發(fā)射具有特定波形特征的功率波，特定波形特征由發(fā)射機根據(jù)一組參數(shù)來確定，該組參數(shù)是預先確定的或者由接收機通過通信信號數(shù)據(jù)來提供。在步驟207中，在接收機確定出自身相對于發(fā)射機所處的位置后，接收機提供參數(shù)給發(fā)射機。在某些情況下，接收機也可提供更新的參數(shù)以供發(fā)射機生成和發(fā)射功率波所用。

例如，接收機可確定功率波的有效性，其中有效性可被確定為功率波中發(fā)射的功率量與接收機實際接收到的功率量之比(有效性比)。在該示例中，有效性可通過通信信號(例如，Wi-Fi、NFC、)發(fā)送到發(fā)射機，發(fā)射機可將有效性用作用于確定生成和發(fā)射功率波的方式的參數(shù)。接收機也可發(fā)射在前一步驟205中所確定的、指示自身位置的更新的參數(shù)數(shù)據(jù)。作為另一示例，在接收機度額定功率波的有效性比以及確定自身在傳輸場中的位置之后，接收機可對某些或全部通信信號數(shù)據(jù)進行預處理，以使得接收機發(fā)射該數(shù)據(jù)至發(fā)射機以及發(fā)射機使用該數(shù)據(jù)來確定放置能量口袋的位置。然后，接收機可確定和發(fā)射其他有用數(shù)據(jù)，發(fā)射機可將其他有用數(shù)據(jù)用作用于確定功率波的波形特征的經(jīng)更新參數(shù)。例如，數(shù)據(jù)可包括電子設備的電池水平和/或電子設備的期望的電池水平。

在可選的下一步驟209中，發(fā)射機可基于接收機反饋數(shù)據(jù)來精煉傳輸參數(shù)以標識發(fā)射機的更細粒度的位置(more granular location)。基于如同在先步驟207中的初始標識掃描，發(fā)射機可尋求有關傳輸場或特定接收機的經(jīng)更新或更精煉的信息。在某些實例中，該數(shù)據(jù)可被存儲在映射存儲器中作為用于特定接收機的熱圖數(shù)據(jù)，或者可被用來更新存儲在映射存儲器中的接收機的記錄。

在某些示例中，接收機所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反饋可指示接收機的位置坐標已經(jīng)變化。換言之，對于發(fā)射機而言，用于標識接收機和用于生成功率波的經(jīng)更新或變化的數(shù)據(jù)參數(shù)可基于更新的位置或基于發(fā)射機或接收機所確定的接收機的移動來進行修訂。

在下一步驟211中，發(fā)射機可基于從接收機接收到的反饋通信信號數(shù)據(jù)來對發(fā)射功率波到接收機的天線陣列中的天線。

B.追蹤算法和更新熱圖

圖3示出了無線充電系統(tǒng)300的部件，這些部件用于追蹤和更新針對示例性系統(tǒng)300的傳輸場307的映射數(shù)據(jù)，其中，示例性系統(tǒng)300執(zhí)行與圖2中所示的方法類似的示例性方法。示例性系統(tǒng)300包括發(fā)射機301和接收機設備309。

發(fā)射機301可包括通信部件305，通信部件305可以以給定的間隔發(fā)送通信信號到傳輸場307的段311。除了通信信號之外，發(fā)射機301可向各個段311發(fā)送低水平功率波，低水平功率波即具有相對小的能量量的功率波，該小的能量量可被接收機檢測到但不包含足以提供無線供電的能量。通信信號可包含指示低水平功率所發(fā)射到的段311的數(shù)據(jù)。該指示可以采用標識低水平功率波的各個特征(例如，距離、高度、方位角、仰角、功率水平)的信息的形式。

盡管示例性實施例記載了使用對傳輸場內(nèi)的段的順序掃描，但是其意味著其他掃描方法或位置標識方法也可被使用。例如，接收器可確定自身位置并在到發(fā)射機的通信信號傳輸中標識該位置。在一種配置中，段可被替代為使用使用X、Y、Z坐標或極坐標(例如，方位角、仰角、距離)。在另一可替換實施例中，接收機可在未從發(fā)射機接收到低水平功率波并且僅接收到通信信號的情況下，采用自身位置的指示來響應發(fā)射機。

在示例性實施例中，發(fā)射機301可以以順序方式在段311上發(fā)射通信信號和低水平功率波。已占據(jù)的段2B中的接收機309可最終接收到通信信號和低水平功率波，并做出如下響應：發(fā)射機309從低水平功率波收集能量，或者接收機接收到特定閾值功率水平處或以上的低水平功率波。

發(fā)射機301可需要更多的信息以更精細地確定接收機309的位置。在某些情況下，發(fā)射機301可通過掃描傳輸場307的更大的段311來更高效地掃描傳輸場307。然而，在這樣的情況下，段311可能太大而無法發(fā)射功率波。對于發(fā)射機301接收到來自接收機309的響應(該響應指示接收機309在特定的已占據(jù)段被發(fā)現(xiàn))的每種情況，發(fā)射機則可掃描已占據(jù)段2B的子段2B1-4；其中，掃面子段2B1-4可包括發(fā)射通信信號到每個相應的子段2B1-4，從而以更高的分辨率確定接收機309的位置。作為一個示例，發(fā)射機301可尋求一分辨率，在該分辨率下，發(fā)射機307可沿X軸以例如30度的增量水平地發(fā)射通信信號。當發(fā)射機301從接收機309接收到接收機在沿X軸的第二段處被發(fā)現(xiàn)的指示時，發(fā)射機307則可在第二段內(nèi)以1度的增量發(fā)射通信信息。然后，接收機309可指示自身位于沿X軸的第二子段中。該過程可沿Y軸和Z軸重復，以確定接收機309的相對高度或仰角以及相對于發(fā)射機309的距離。

當針對粒度的預定閾值被滿足(即，接收機的位置在足夠的區(qū)域內(nèi)被確定)時，并且因此令人滿意的足夠小的能量口袋可被限定在接收機的周圍時，發(fā)射機301的天線可發(fā)射一個或多個功率波至接收機309的位置，其中，該位置通過例如在足夠小的三維空間內(nèi)發(fā)現(xiàn)的三維坐標來限定。在某些實施例中，發(fā)射機301可命令發(fā)射機陣列303的天線子集與發(fā)射機301的通信部件一起工作以針對額外的接收機309繼續(xù)掃描傳輸場307，而天線陣列的另一天線子集繼續(xù)發(fā)射功率波至接收機309的位置。作為一個示例，發(fā)射機301可使天線陣列303的95％：專注于發(fā)射功率波到已占據(jù)位置，而剩余的5％繼續(xù)發(fā)射低水平功率波連同通信部件一起掃描傳輸場307。

然后，發(fā)射機301可在發(fā)射機301機經(jīng)由通信信號從接收機309接收到更新的反饋數(shù)據(jù)時，檢測接收機何時移動。如果接收機309移動的太快而無法確定接收機309的新的位置或者接收機309停止發(fā)射反饋數(shù)據(jù)，則發(fā)射機301可關斷全部功率波。通常，接收機309所提供的反饋數(shù)據(jù)指示從功率波所接收到的相對的功率量，該相對的功率量可被用來標識和磨練發(fā)射機301和/或接收機309對接收機309在傳輸場307中所處的位置的了解。相似地，發(fā)射機301可執(zhí)行追蹤算法以確定接收機是否在移動(即，確定位移)。在某些實施方式中，發(fā)射機301可使用該數(shù)據(jù)來估計接收機309移動的相對速度，以及怎樣相應地重新調(diào)整功率波。在某些情況下，發(fā)射機301能夠更新功率波，以使得功率波匯集在接收機309被估計的新的位置處；以及在某些情況下，發(fā)射機301可在接收機309到達估計的新位置前更新發(fā)送到該預期新位置的功率波。例如，在發(fā)射機301確定出接收機309的位移速率隨時間增加時，發(fā)射機可確定天線會在新的位置中沿X軸以5度的增量進行發(fā)射，這與以1度增量的情況相反。

在某些情況下，為了使得在搜尋粒度位置時發(fā)射機301能夠計算出應用于天線陣列303的天線的功率波特征(例如，相位)，發(fā)射機301可確定到達位置的距離，比如Z軸上從每個天線振子(antenna element)到段311的距離。在這樣的實施例中，發(fā)射機301可預計算從每個點到接收機309或其他興趣點的距離。也就是說，發(fā)射機301預測距離每個發(fā)射天線的距離，以使得發(fā)射機301可識別功率波的相位和增益。這可以通過例如預先確定的數(shù)據(jù)或表格來實現(xiàn)，或基于接收機的坐標(X，Y，Z)來實時實現(xiàn)。然后，發(fā)射機301可確定各個功率波的相位的延遲，因為此時發(fā)射機301知曉其與接收機309的相對精確距離。在某些情況下，該預先確定的距離可以由通信部件305聯(lián)通低水平功率波一起發(fā)射。

圖4示出了示例性無線供電系統(tǒng)400，該無線供電系統(tǒng)采用熱圖以標識無線供電系統(tǒng)400的服務區(qū)域(即，傳輸場)內(nèi)的接收機409。發(fā)射機401可包括通信部件405和天線陣列403。在該示例中，發(fā)射機401可以位于室內(nèi)的升高的位置，發(fā)射機401可從該升高的位置執(zhí)行一個或多個映射例程，比如用以標識接收機409的熱圖例程。

在熱圖例程中，通信部件405可持續(xù)發(fā)射通信信號至沿X軸、Y軸和Z軸下降的每個順序段。此外，在某些情況下，天線陣列403可將具有相對低功率水平的功率波(即，低水平功率波)連同通信信號一起發(fā)射到每個順序段中。通信信號可指示發(fā)射低水平功率信號所使用的參數(shù)(例如，預期坐標、功率水平)。在某些情況下，接收機409可使用通信信號的數(shù)據(jù)來采用通信信號中所標識的參數(shù)的取值以對發(fā)射機401作出響應，從而使得發(fā)射機401能夠標識接收機在傳輸場中的位置。以及在某些情況下，發(fā)射機409可通過發(fā)射響應性通信信號來通過使用有別于功率波的通信協(xié)議和/或技術的通信信道來響應通信信號，響應性通信信號所包含的反饋數(shù)據(jù)可被發(fā)射機401用來磨練接收機409的位置坐標或者可被用來生成功率波或暫停功率波。通信部件405可以以任何順序穿過每個順序段。例如，通信部件405可向給定平面內(nèi)具有粗間隔(coarse interval)的段發(fā)射通信信號，從而試圖標識該平面上的接收機409。然后，通信部件405可達到平面上的下一粗間隔段，但是當接收機409在較粗的段掃描中被標識出時，通信部件可以相對更細粒度的子段重新掃描特定的段。

在某些實施例中，數(shù)據(jù)記錄可被存儲到映射存儲器中。數(shù)據(jù)記錄可包含與傳輸場的屬性有關的數(shù)據(jù)。例如，映射存儲器的數(shù)據(jù)記錄可存儲數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與以下各項相關聯(lián)：接收機409、傳輸場中所標識的目標、以及由一組坐標所限定的特定位置。映射存儲器可以是數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含從發(fā)射機301和/或接收機409所接收的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的復雜度變化，從指示接收機409是否接收到功率波的幾比特二進制數(shù)據(jù)變化為與傳輸場的每個屬性有關的數(shù)據(jù)記錄。在圖4所示的當前示例中，映射存儲器針對多個屬性(例如，接收機409、家具、墻)存儲多個數(shù)據(jù)點，據(jù)此，映射存儲器可存儲可用來邏輯地生成如圖4所示的熱圖的數(shù)據(jù)。

C.與熱圖相關聯(lián)的附加或可替代方法

圖5示出了根據(jù)示例性實施例用于無線地從發(fā)射機發(fā)射功率至任意數(shù)量的接收機設備以對接收機設備供電的示意性方法500。

在第一步驟501中，發(fā)射機(TX)與接收機(RX)建立連接或通過其他方式與接收機相關聯(lián)。也就是說，在某些實施例中，發(fā)射機和接收機可使用無線通信協(xié)議(例如，BLE、Wi-Fi,NFC,)通過通信信號傳送控制數(shù)據(jù)，無線通信協(xié)議能夠在電氣設備的兩個處理器之間傳輸信息。例如，在使用或的變型的實施例中,發(fā)射機可掃描接收機的廣播信標信號(有時被稱為“廣告信號”)，或者接收機可發(fā)射廣告信號至發(fā)射機。廣告信號可將接收機的存在通知給發(fā)射機，并且觸發(fā)發(fā)射機與接收機之間的關聯(lián)。如下面所要描述的，在某些實施例中，廣告信號可傳遞可被各個設備(例如，發(fā)射機、客戶端設備、服務器計算機、其他接收機)所使用的信息以執(zhí)行和管理形成口袋(pocket-forming)的步驟。廣告信號中所包含的信息可包括：設備標識(例如MAC地址、IP地址、UUID)、所接收的電能的電壓、客戶端設備功率消耗、以及與功率波有關的其他類型的數(shù)據(jù)。發(fā)射機可使用所發(fā)射的廣告信號以標識接收機，以及在某些情況下在二維空間或三維空間中定位接收機。一旦發(fā)射機標識出接收機，發(fā)射機可在發(fā)射機中建立與接收機相關聯(lián)的連接，從而使得發(fā)射機和接收機能夠通過第二信道傳遞通信信號。

作為一個示例，當包括處理器的接收機被上電或者位于發(fā)射機的檢測范圍內(nèi)時，藍牙處理器可開始根據(jù)標準廣告接收機。發(fā)射機可識別出廣告并開始建立連接i以用于傳遞控制信號和功率傳輸信號。在某些實施例中，廣告信號可包含唯一標識，以使得發(fā)射機可區(qū)分廣告，并最終將發(fā)射機與附近范圍內(nèi)的所有其他設備區(qū)分開來。

在下一步驟503中，當發(fā)射機檢測到廣告信號時，發(fā)射機可自動與接收機建立通信連接，通信連接的建立使得發(fā)射機和接收機能夠通過通信信號進行通信。然后，發(fā)射機可命令接收機開始發(fā)射實時采樣數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)。發(fā)射機也可開始發(fā)射來自發(fā)射機的天線陣列中的天線的功率傳輸信號。

在下一步驟505中，除了與功率傳輸信號的有效性有關的其他度量之外，接收機可基于接收機的天線所接收到的電能來測量電壓。接收機可生成包含測量信息的控制數(shù)據(jù)，然后將包含控制數(shù)據(jù)的控制信號發(fā)送至發(fā)射機。例如，接收機可例如以每秒100次的速率采樣所接收的電能的電壓測量結果。接收機可將電壓采樣測量結果采用控制信號的形式以每秒100次的頻率發(fā)送回發(fā)射機。

在某些實施例中，發(fā)射機可執(zhí)行軟件模塊，該軟件模塊對經(jīng)由通信信號從接收機所接收的度量(比如，電壓測量結果)進行監(jiān)視。算法可改變發(fā)射機的天線所進行的功率傳輸信號的產(chǎn)生和傳輸，以使接收機周圍的能量口袋的有效性最大化。例如，發(fā)射機可在發(fā)射機的、發(fā)射功率傳輸信號的天線處調(diào)整相位，直到接收機所接收到的功率指示有效的能量口袋被在接收機周圍建立為止。當識別出天線的優(yōu)化配置，發(fā)射機的存儲器可存儲該配置以保持發(fā)射機以最高水平進行廣播。

在下一步驟509中，發(fā)射機的算法可確定何時需要調(diào)整功率傳輸信號，并且還可響應于確定這樣的調(diào)整是有必要的而改變發(fā)射天線的配置。例如，發(fā)射機可基于從接收機所接收到的數(shù)據(jù)來確定接收機處所接收到的功率小于最大值。然后，發(fā)射機可自動調(diào)整功率傳輸信號的相位，但是也可同時繼續(xù)對由接收機所上報的電壓進行接收和監(jiān)視。

在下一步驟511中，在與特定的接收機通信預定時段后，發(fā)射機可掃描和/或自動檢測來自位于發(fā)射機的范圍內(nèi)的其他接收機的廣告。發(fā)射機可與第二接收機建立另一通信信號連接，在某些實施例中，該另一通信連接是響應于第二接收機或發(fā)射機分別從第二接收機或發(fā)射機接收到廣告或信標信號而建立的。

在下一步驟513中，在與第二接收機建立第二通信連接之后，發(fā)射機可繼續(xù)調(diào)整發(fā)射機的天線陣列中的一個或多個天線以同時或以交替的方式將功率波從發(fā)射機發(fā)射到第二接收機和第一接收機。在某些實施例中，發(fā)射機可識別為第二接收提供服務的天線子集，從而將天線陣列劃分為與接收機相關聯(lián)的陣列子集。在某些實施例中，整個天線陣列可為第一接收機提供服務長達一給定的時間段，然后整個陣列可為第二接收機提供服務長達該時間段。

發(fā)射機可對多個接收機的傳輸劃分優(yōu)先順序。例如，優(yōu)先順序可基于接收機與發(fā)射機之間的距離，以確定接收機由于其與發(fā)射機的距離是否能夠接收到足夠量的功率。該距離可根據(jù)發(fā)射機與接收機之間的通信信號來得到。在另一示例中，優(yōu)先順序可基于與接收機相關聯(lián)的設備的功率水平(即，電池水平)以及基于對該設備的電池進行充電的必要性(例如，具有低電荷的電池將優(yōu)先于被基本充滿電的電池)。設備的功率水平可根據(jù)從接收機到發(fā)射機的通信信號來得到。相應地，發(fā)射機可基于優(yōu)先順序來分配第一子集天線和第二子集天線。

發(fā)射機所進行的手動或自動過程可選擇天線子集來為第二接收機提供服務。在該示例中，發(fā)射機的陣列可被劃分我兩半，從而形成兩個子集。因此，一半的天線可被配置為發(fā)射功率傳輸信號至第一接收機，而另一半天線可被配置給第二接收機。在當前步驟513中，發(fā)射機可應用上述討論的類似技術以配置或優(yōu)化用于第二接收機的天線子集。當選擇天線子集用于發(fā)射功率傳輸信號時，發(fā)射機和第二接收機可傳遞控制數(shù)據(jù)。因此，在發(fā)射機交替會與第一接收機通信和/或掃描新的接收機時，發(fā)射機已經(jīng)接收到足夠量的采樣數(shù)據(jù)以調(diào)整發(fā)射機的天線陣列的第二子集所發(fā)射的波的相位，從而有效地將功率發(fā)送到第二接收機。

在下一步驟515中，在調(diào)整第二子集以發(fā)射功率傳輸信號至第二接收機之后，發(fā)射機可交替回與第一接收機傳遞控制數(shù)據(jù)或掃描附加的接收機。發(fā)射機可重新配置第一子集的天線，然后以預定的間隔在第一和第二接收機之間交替。

在下一步驟517中，發(fā)射機可繼續(xù)在接收機之間交替并且以預定額間隔掃描新的接收機。在檢測到每個新的接收機時，發(fā)射機可建立連接并相應地開始發(fā)射功率傳輸信號。

在一個示例性實施例中，接收機可被電連接至諸如智能電話的設備。發(fā)射機的處理器可掃描任何藍牙設備。接收機可開始通過接收機的通信部件(比如芯片)來廣告指示其為例如藍牙使能設備的數(shù)據(jù)。在該廣告內(nèi)，可存在唯一標識符，以使得發(fā)射機一旦接收到針對廣告的響應時就可以對該接收機的廣告進行區(qū)分，從而最終將該接收機與傳輸范圍內(nèi)的所有其他接收機區(qū)分開來。當發(fā)射機檢測到該廣告并注意到其為接收機時，發(fā)射機可立即與該接收機形成通信連接并命令該接收機考試發(fā)送實時采樣數(shù)據(jù)。

然后，接收機可測量其接收天線處的電壓，并將該電壓采樣測量結果發(fā)送回發(fā)射機(例如以高達或超過每秒100次的頻率)。發(fā)射機可開始通過調(diào)整相位來改變發(fā)射天線的配置。在發(fā)射機調(diào)整相位時，發(fā)射機對從接收機發(fā)送回的電壓進行監(jiān)視。在某些實施方式中，電壓越高，口袋中的能量越多。天線相位可被改變直到電壓處于最高水平并且在接收機附近存在最大的能量口袋。發(fā)射機可將天線保持在特定的相位以使得電壓處于最高水平。

發(fā)射機可以每次一個的方式改變每個單獨天線。例如，如果在發(fā)射機中存在32個天線并且每個天線具有8個相位，則發(fā)射機可從第一天線開始并且使第一天線遍歷所有8個相位。然后，接收機將第一天線的8個相位中的每個相位的功率水平發(fā)送回發(fā)射機。然后，發(fā)射機可存儲第一天線的最大相位。發(fā)射機可針對第二天線重復該過程，并使第二天線遍歷8個相位。接收機可再次將針對每個相位的功率水平發(fā)送回發(fā)射機，以及發(fā)射機了存儲最高水平。接下來，發(fā)射機可針對第三天線重復該過程，并繼續(xù)重復該過程直到所有32個天線都遍歷了8個相位。在該過程的末尾，發(fā)射機可以最高效的方式發(fā)送最大電壓至接收機。

在另一示例性實施例中，發(fā)射機可檢測第二接收機的廣告并且與第二接收機形成通信連接。當發(fā)射機與第二接收機形成通信連接時，發(fā)射機可將原來的32個天線對準第二接收機，并針對與第二接收機對準的32個天線中的每個天線，重復相位過程。一旦該過程完成，第二接收機可從發(fā)射機獲得盡可能多的功率。發(fā)射機可與第二接收機通信一秒，然后交替回第一接收機長達一預定時段(例如，一秒)，以及發(fā)射機可繼續(xù)在第一接收機和第二接收機之間以預定的時間間隔來回交替。

在又一實施方式中，發(fā)射機么檢測到第二接收機的廣告并與第二接收機形成通信連接。首先，發(fā)射機可與第一接收機通信，并對瞄準第一接收機的示例性的32個天線中的一半進行重新分配，使16個天線專用于第一接收機。然后，發(fā)射機將第二半天線分配給第二接收機，使16個天線專用于第二接收機。發(fā)射機可針對第二半天線調(diào)整相位。一旦16個天線遍歷了8個相位中的每一個，第二接收機可以最高效的方式得到最大電壓至接收機。

D.用于接收機的移動應用

在一些實例中，接收機可以被嵌入到電氣設備中，或者可以由與無線功率系統(tǒng)相關聯(lián)的軟件應用來控制。這些實例在如下情況下出現(xiàn)，例如，接收機和電氣設備是同一產(chǎn)品，或者接收機有能力接收功率波，但是可能不包括可操作的通信部件。在這樣的實例中，諸如智能電話應用的軟件應用可以被用于代表發(fā)射機來識別或“標記”接收機。

標記可以是向發(fā)射機傳達如下信息的任何手段：發(fā)射機負責向電氣設備的接收機發(fā)射功率波，而不管典型的數(shù)據(jù)交換是否發(fā)生。例如，在一個實施例中，管理員可以使用執(zhí)行系統(tǒng)的軟件應用的智能電話來通知發(fā)射機將功率波發(fā)射到包括接收機天線但缺少通信部件的掛鐘。使用智能電話應用，用戶可以將智能電話放置到掛鐘附近，然后選擇接口輸入以將掛鐘的傳輸場坐標發(fā)射到發(fā)射機和/或映射存儲器。結果，發(fā)射機將基于現(xiàn)在由智能電話應用提供的“被標記的”位置來繼續(xù)將功率波發(fā)射到接收機。

在一些實例中，智能電話應用可以生成界面，該界面為用戶指示用于接收能量口袋中的功率波的所建議位置。即，智能電話應用可以查詢存儲器地圖以識別在何處發(fā)射機和/或接收機已經(jīng)確定形成能量口袋并且避開所識別的敏感物體。映射存儲器數(shù)據(jù)可以向智能電話應用提供坐標數(shù)據(jù)，智能電話應用可以被預先配置為理解和解釋坐標數(shù)據(jù)以識別能量口袋的位置。然而，在一些實施例中，如本文中所公開的那樣，智能電話可以執(zhí)行由接收機設備執(zhí)行的算法中的一個或多個，以識別放置接收機的最有效的位置。智能電話應用可以動態(tài)地確定在傳輸場的何處接收機可以從由一個或多個發(fā)射機發(fā)射到傳輸場中的功率波或能量口袋接收最有效的功率量。智能電話應用可以從傳輸場中的任意數(shù)量的功率口袋中確定哪個功率口袋是最有效的，或者甚至確定哪個功率口袋是最接近的，然后生成具有指示器(諸如箭頭)的界面，將用戶指引至能量口袋。

III.發(fā)射機傳感器和識別敏感物體

一些操作模式可能對屬于生物或敏感物體的監(jiān)管要求(regulatory requirement)敏感。生物可以包括人類和諸如飼養(yǎng)的動物的其他生物。敏感物體包括對功率波中的電磁能量敏感的某種設備和其他有價值的物體。在另一操作模式中，傳感器可以檢測已經(jīng)被標記為避免在功率波的軌跡中的無線功率發(fā)射的無生物的物體，諸如對功率發(fā)射的障礙物。在這些情況下，數(shù)據(jù)傳感器可以使發(fā)射機減少或終止功率波，或者重新指引功率波(例如，以避免障礙物)或如上所述的其他響應。

此外，用于形成能量口袋的系統(tǒng)包括安全措施，以利用對能量口袋附近的人類或其他生物或敏感物體的可靠檢測，來解決傳輸場內(nèi)的實體(諸如物體)可以與其干涉的情況。在一個實施例中，傳感器檢測已經(jīng)被標記為從功率波的軌跡中的無線功率發(fā)射的接收中被排除的無生物物體或其他實體(在以下討論中被稱作物體)。在這些情況下，傳感器可以使發(fā)射機減少或終止功率波，以重新指引功率波遠離所標記的物體，和/或諸如激活報警器的其他安全措施。所標記的無生物物體可以包括例如與傳感器接收干涉的障礙物、和嬰兒或幼兒所占用的物體，諸如兒童床。

為了使發(fā)射機能夠檢測并確認用戶希望從無線功率的接收中排除的物體，用戶可以向發(fā)射機機傳遞標記信息以在發(fā)射機的映射存儲器中記錄。例如，用戶可以經(jīng)由與發(fā)射機的控制器通信的用戶設備、經(jīng)由用戶設備的圖形用戶界面(GUI)來提供標記信息。示例性的標記信息包括用于電子設備的位置數(shù)據(jù)，位置數(shù)據(jù)可以包括空間中包含物體的區(qū)域的一維坐標、在空間中包含物體的區(qū)域的二維(2D)坐標、或空間中包含物體的區(qū)域的三維(3D)坐標。

此外，可以通過利用傳感器來掃描無線功率系統(tǒng)的傳輸場來檢測這樣的物體而提供用于待從無線功率的接收中排除的物體的標記信息。利用傳感器進行的掃描動態(tài)地維護發(fā)射機的映射存儲器，例如，以更新如上所述那樣之前經(jīng)由用戶設備而被提供到映射存儲器的標記信息。在實施例中，使用熱電傳感器、超聲傳感器、毫米波傳感器和功率傳感器或其他傳感器技術中的一種或多種來周期性地掃描無線功率系統(tǒng)的傳輸場以檢測傳感器響應，傳感器響應指示待從無線功率的接收中排除的物體的更新后的標記信息。

傳感器可以檢測由無線充電系統(tǒng)所伺服的二維或三維空間(即，傳輸場)內(nèi)的各種狀況，諸如敏感物體或被標記的物體的存在。結合無線充電系統(tǒng)的一個或多個發(fā)射機進行操作，傳感器和發(fā)射機可以執(zhí)行通過動態(tài)地產(chǎn)生、調(diào)整和/或終止由發(fā)射機生成的功率波來提供安全、可靠和有效的無線功率的各種方法。如在本文中進一步詳述的那樣，當確定用于功率波的適當?shù)牟ㄐ翁匦詴r，發(fā)射機可以計算匯聚以在傳輸場內(nèi)的預定位置處形成能量口袋的那些功率波的功率水平。這些功率水平的測量可以包括例如功率密度(W/m2)和/或電場水平(V/m)，盡管本領域技術人員將理解到其他測量也是可行的。

A.傳感器識別設備和調(diào)整功率波

圖6示出了使用傳感器數(shù)據(jù)來自動識別和調(diào)整無線功率發(fā)射系統(tǒng)的工作狀況的無線功率發(fā)射的示例方法600的執(zhí)行步驟。

在第一步驟601處，發(fā)射機計算傳輸場內(nèi)的預定位置的功率波，傳輸場可以是從無線功率系統(tǒng)的發(fā)射機接收無線功率服務的二維或三維空間。發(fā)射機可以計算在發(fā)射機的操作起動期間用于預定位置的功率波，或者可以計算在發(fā)射機的正在進行的無線功率發(fā)射期間用于預定位置的功率波。在一些實施方式中，發(fā)射機計算預定位置的功率波，用于在預定位置處形成能量口袋。如本文所公開的那樣，在計算功率波時，發(fā)射機可以計算在三維空間中匯聚以在預定位置處形成一個或多個第一能量口袋的功率波的功率水平，諸如功率密度(W/m2)和/或電場水平(V/m)。

在該步驟601的一些實施例中，發(fā)射機的針對預定位置的計算功率波被包括在映射數(shù)據(jù)或熱圖數(shù)據(jù)中，被用于確定由發(fā)射機發(fā)射的用于功率波的口袋形成位置。熱圖數(shù)據(jù)可以被存儲在由發(fā)射機維護的映射數(shù)據(jù)庫中，或者可以被維護于發(fā)射機外部所存儲的數(shù)據(jù)庫中，諸如在與發(fā)射機通信的服務器處存儲的數(shù)據(jù)庫。在實施例中，發(fā)射機將所計算出的功率波與預定位置處的傳輸場的位置坐標(例如，三維或二維坐標)相關聯(lián)。

在該步驟601的附加的或替換的實施例中，發(fā)射機發(fā)射在傳輸場中匯聚以在預定位置處形成一個或多個第一能量口袋的功率波、以及匯聚以在第二位置處形成一個或多個第二能量口袋的功率發(fā)射信號，第二位置與預定位置分離。在實施例中，功率波生成旁波瓣，這導致第二能量口袋(有時，第二能量口袋是不期望的)的形成。在實施例中，一個或多個第一能量口袋的預定位置和第二能量口袋的第二位置兩者均被包括在形成發(fā)射機的位置的口袋的熱圖中。在這樣的旁波瓣導致不期望的第二能量口袋的情況下，用于第二能量口袋的位置數(shù)據(jù)可以被用于在第二能量口袋的位置處生成零(即，匯聚功率波以產(chǎn)生破壞性的干涉)。

在接下來的步驟603中，傳感器可以向發(fā)射機傳遞與功率傳輸場內(nèi)的狀況有關的傳感器數(shù)據(jù)。在實施例中，傳感器傳遞與系統(tǒng)的不安全的或被禁止的操作狀況(例如，在特定位置處發(fā)射的功率波的功率水平會超過可允許的量)有關的傳感器數(shù)據(jù)。在一個實施例中，傳感器傳遞與傳輸場內(nèi)的生物或敏感物體的存在有關的傳感器數(shù)據(jù)。在另一實施例中，傳感器將與待從功率波的接收中排除的一個或多個物體的存在有關的傳感器數(shù)據(jù)。例如，可以存在如下實例：不管人是否當前被特定位置處的傳感器所檢測到；總共地避免向特定位置發(fā)射功率波可能是優(yōu)選的。

在步驟603的實施例中，傳感器獲取與生物或物體有關的位置相關信息并將位置相關信息傳遞到發(fā)射機。在實施例中，一個或多個傳感器獲取與所檢測到的生物或物體距一個或多個傳感器的距離有關的信息。在另一實施例中，一個或多個傳感器基于一系列在不同時間指示生物或物體的存在的數(shù)據(jù)來獲取指示生物或物體的運動的信息。在步驟603的另一實施例中，傳感器獲取并傳遞生物或物體的位置相關信息和至少一個非位置屬性。在實施例中，生物或物體的至少一個非位置屬性包括如下中的一種或多種：熱電傳感器響應、光學傳感器響應、超聲傳感器響應和毫米波傳感器響應。

在步驟605處，發(fā)射機基于在之前的步驟603處所獲取并傳遞的傳感器數(shù)據(jù)來確定是否調(diào)整用于預定位置的功率波。在實施例中，發(fā)射機將在之前的步驟603中由傳感器識別的生物或物體的位置數(shù)據(jù)與預定位置的一維、二維或三維坐標進行比較。在實施例中，發(fā)射機對著用于安全操作的一個或多個最大可允許的功率水平來比較如在之前的步驟601處計算出的匯聚在或被設置為匯聚在預定位置處的功率波的功率水平(例如，功率密度(W/m2)、電場水平(V/M))。

在步驟605的另一實施例中，發(fā)射機對著指示待從功率波的接收中排除的物體的標記信息來比較與一個或多個物體有關的物體檢測數(shù)據(jù)，并且可以被存儲為映射數(shù)據(jù)或傳感器數(shù)據(jù)。在實施例中，指示待從功率波的接收中排除的物體的標記信息之前由用戶設備傳遞到了發(fā)射機，用戶設備諸如執(zhí)行與無線功率充電系統(tǒng)相關聯(lián)的軟件應用的智能電話或工作站計算機。在另一實施例中，在針對物體(例如，敏感物體和/或接收機)而掃描傳輸場的同時，由一個或多個傳感器將與待從功率波的接收中排除的物體有關的標記信息提供到了發(fā)射機。在另一實施例中，一個或多個傳感器獲得傳輸場內(nèi)的各個區(qū)域處的傳感器的敏感度的測量，并且將敏感度的測量傳遞到發(fā)射機。由傳感器處理器或發(fā)射機處理器將在傳輸場中的、傳感器具有低傳感器敏感度測量的區(qū)域標記為待從功率波的接收中被排除。

在接下來的步驟607處，在確定用于發(fā)射功率波的功率水平之后，發(fā)射機對天線進行校準并基于在之前的步驟605處進行的確定來發(fā)射功率波。在該確定沒有檢測到不安全的或被禁止的狀況的情況下，則在步驟607中發(fā)射的功率波可以具有在之前的步驟605處最初計算的波形特性(例如，功率水平)。在另一方面，在確定檢測到不安全的或被禁止的狀況的情況下，在步驟607中發(fā)射的功率波可以被終止發(fā)射或者它們可以具有如按照需要根據(jù)步驟601處計算出的功率波而調(diào)整的更新后的波形特性。在各個實施例中，不安全的或被禁止的狀況可以是與生物或敏感物體的位置有關的信息，該信息指示生物或敏感物體位于預定位置(例如，能量口袋的位置)的附近(例如，接觸預定位置、鄰近預定位置或預定位置附近)，或者不安全的或被禁止的狀況可以是物體檢測數(shù)據(jù)，物體檢測數(shù)據(jù)對應于標簽信息，標簽信息與待從能量波的接收中排除的物體有關。

在步驟607的實施例中，當步驟605處的確定識別不安全的或被禁止的狀況時，發(fā)射機減少預定位置處的功率波的功率水平。在另一實施例中，當步驟605處的確定識別不安全的或被禁止的狀況時，發(fā)射機終止到預定位置處的功率波的發(fā)射。在另一實施例中，當步驟605處的確定識別不安全的或被禁止的狀況時，發(fā)射機調(diào)整功率波的特性以減少由功率波在預定位置處提供的能量大小。在另一實施例中，當步驟605處的確定識別在傳輸場中的特定位置處的不安全的或被禁止的狀況時，發(fā)射機可以調(diào)整功率波的特性，或者調(diào)整發(fā)射機的天線陣列，以重新指引圍繞該特定位置的功率波。附加地或可替換地，當基于從與發(fā)射機相關聯(lián)的傳感器接收的傳感器數(shù)據(jù)、發(fā)射機在步驟605處識別不安全的或被禁止的狀況時，發(fā)射機可以激活報警器。

在當前的步驟607中發(fā)射的最初計算的或調(diào)整的功率波可以是匯聚為建設性的干涉圖案的RF波，其最終可以形成能量口袋，能量口袋可以被接收機的天線所攔截或以另外的方式被接收。接收機可以對RF波進行整流以然后將經(jīng)整流的RF波轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓，直流電壓可以被用于為電子設備充電或供電。

B.適應性地調(diào)整正在進行的功率充電的功率波

圖7示出了在由無線功率系統(tǒng)的發(fā)射機正在進行的功率波發(fā)射期間保護生物和其他敏感物體的無線功率發(fā)射示例性方法700的步驟。無線功率系統(tǒng)的發(fā)射機可以包括傳感器，傳感器檢測生物或敏感物體是否位于一個或多個能量口袋、功率波和/或發(fā)射機附近。在這些情況下，由傳感器生成的傳感器數(shù)據(jù)可以使發(fā)射機減少或終止功率波的功率水平以及多個附加或可替換的動作。

在第一步驟701處，發(fā)射機向預定位置發(fā)射功率波。如所提到的那樣，在該步驟701發(fā)射的功率波可以匯聚成三維建設性干涉圖案，最終在預定位置處形成一個或多個能量口袋。預定位置可以被包括在用于確定在傳輸場中何處發(fā)射功率波的映射數(shù)據(jù)中，映射數(shù)據(jù)諸如傳感器數(shù)據(jù)或熱圖數(shù)據(jù)。在一些實施方式，包含預定位置的映射數(shù)據(jù)可以被存儲發(fā)射機內(nèi)部或外部的映射存儲器中。在一些實施方式中，可以由發(fā)射機處理器或傳感器處理器實時地或接近實時地生成映射數(shù)據(jù)。此外，在一些實施方式中，可以從用戶設備通過與無線充電系統(tǒng)相關聯(lián)的軟件應用來提供包含預定位置的映射數(shù)據(jù)。

在步驟701的一些實施例中，發(fā)射機發(fā)射匯聚在傳輸場中以在預定位置處形成能量口袋的功率波，并且還發(fā)射匯聚以在傳輸場中的第二位置處形成第二能量口袋的功率波，第二位置與用于第一能量口袋的預定位置分離。即，在一些實例中，功率波可以導致功率波的旁波瓣的生成，這導致除了在預定位置處生成的第一能量口袋之外還形成一個或多個第二能量口袋。在一些實施方式中，用于第一能量口袋的預定位置和具有第二能量口袋的第二位置兩者均被包括在映射數(shù)據(jù)(例如，傳感器數(shù)據(jù)、熱圖數(shù)據(jù))中，跟蹤針對發(fā)射機的形成口袋的位置。盡管可以采用波形生成和發(fā)射技術來避免或減少旁波瓣的形成，但是當這些及其他類型的第二能量口袋存在于傳輸場中時，本文所公開的無線功率發(fā)射的各個實施例(諸如示例性方法700)可以智能地保護生物和敏感物體。

在接下來的步驟703處，一個或多個傳感器獲取指示生物或敏感物體的存在的原始傳感器數(shù)據(jù)，然后將原始的或經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)傳遞到發(fā)射機。在實施例中，傳感器可以獲取并傳遞與生物或敏感物體有關的位置相關信息。在實施例中，一個或多個傳感器獲取生物或敏感物體的位置相關信息以及至少一個非位置屬性并將其傳遞到發(fā)射機。在實施例中，生物或敏感物體的至少一個非位置屬性包括如下中的一種或多種：熱電傳感器響應、光學傳感器響應、超聲傳感器響應和毫米波傳感器響應。

在實施例中，第一傳感器位于發(fā)射機上的第一位置處，而第二傳感器位于發(fā)射機上的與第一位置分離的第二位置處。第一傳感器和第二傳感器獲取指示生物或敏感物體的存在的立體數(shù)據(jù)。

在實施例中，第一傳感器提供指示生物或敏感物體的存在的第一類型數(shù)據(jù)，而第二傳感器提供指示生物或敏感物體的存在的第二類型數(shù)據(jù)。對混和傳感器類型的使用大體上改進了目標辨別。在實施例中，第一類型數(shù)據(jù)和第二類型數(shù)據(jù)中的至少一種指示生物或敏感物體的三維空間中的位置。

在實施例中，一個或多個傳感器獲取人類辨識傳感器數(shù)據(jù)并將其傳遞到發(fā)射機，人類辨識傳感器數(shù)據(jù)包括如下中的一種或多種：人體溫度數(shù)據(jù)、紅外測距儀數(shù)據(jù)、運動數(shù)據(jù)、活動辨識數(shù)據(jù)、輪廓數(shù)據(jù)、姿勢數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)、便攜式設備數(shù)據(jù)和可穿戴設備數(shù)據(jù)。附加地或可替換地，獲取指示生物或敏感物體的存在的傳感器數(shù)據(jù)的一個或多個傳感器可以包括如下中的一種或多種：無源傳感器、有源傳感器和智能傳感器。傳感器可以包括如下中的一種或多種：紅外傳感器、熱電傳感器、超聲傳感器、激光傳感器、光學傳感器、多普勒傳感器、加速度傳感器、微波傳感器、毫米波傳感器、諧振LC傳感器和射頻駐波傳感器。

在接下來的步驟705處，發(fā)射機從傳感器或映射存儲器獲得傳感器數(shù)據(jù)，傳感器數(shù)據(jù)包括如由傳感器所生成的指示生物或敏感物體的存在的原始的或經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)所指示的、與生物或敏感物體對應的位置相關信息。作為示例，一個或多個傳感器可以獲取指示生物或敏感物體的存在的原始傳感器數(shù)據(jù)，對原始傳感器數(shù)據(jù)進行處理，然后生成傳感器數(shù)據(jù)，該傳感器數(shù)據(jù)包含指示生物或敏感物體距一個或多個傳感器或發(fā)射機的距離的信息。

在另一實施例中，第一傳感器位于發(fā)射機上的第一位置處，而第二傳感器位于發(fā)射機上的與第一位置分離的第二位置處。在步驟705中，發(fā)射機基于位于發(fā)射機上的各分離的位置處的第一傳感器和第二傳感器所獲取的數(shù)據(jù)來獲得與生物或敏感物體有關的立體位置數(shù)據(jù)。在實施例中，在步驟705中，發(fā)射機將距離信息與諸如立體傳感器數(shù)據(jù)的其他信息結合，以便確定生物或敏感物體與如下位置的鄰近：用于功率波的預定位置，或傳輸場內(nèi)的應當避免功率波的發(fā)射的其他位置。

在另一實施例中，一個或多個傳感器可以獲取原始傳感器數(shù)據(jù)，或基于一系列在不同時間的指示生物或敏感物體的存在的數(shù)據(jù)來生成經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)包含指示傳輸場中的生物或敏感物體的位移或運動的信息。在步驟705中，發(fā)射機使用該運動信息來感測生物或敏感物體相對于預定位置的移動。

在一些實施例中，在步驟705中，一個或多個傳感器、發(fā)射機或兩者可以對指示生物或敏感物體的存在的傳感器數(shù)據(jù)進行過濾，以消除或最小化錯誤的假陽性(即，對生物或敏感物體的存在的錯誤指示)。該過濾可以按照需要來查詢、變更和/或去除與生物或敏感物體的位置有關的信息。作為示例，熱電傳感器的傳感器處理器可以將過濾技術應用于在發(fā)射機的傳輸場內(nèi)檢測到的與外來熱源相關聯(lián)的熱電傳感器數(shù)據(jù)。在該示例中，過濾可以從指示生物或敏感物體的傳感器數(shù)據(jù)中排除與外來熱源對應的數(shù)據(jù)點。

在接下來的步驟707處，發(fā)射機基于在映射數(shù)據(jù)或傳感器數(shù)據(jù)中識別的與生物或敏感物體相關聯(lián)的位置數(shù)據(jù)來確定是否要調(diào)整功率波的特性。發(fā)射機對著與預定位置相關聯(lián)的平面坐標(例如，一維坐標、二維坐標、三維坐標、極坐標)來比較在之前的步驟705處獲得的用于生物或敏感物體的位置數(shù)據(jù)，其中用于預定位置的坐標可以被存儲在無線充電系統(tǒng)或發(fā)射機的映射存儲器中。在實施例中，發(fā)射機對著用于生物或敏感物體的一個或多個最大可允許的功率水平來比較由功率波在預定位置處生成的功率水平(例如，功率密度(W/m2)和/或電場水平(V/m))，該功率水平可以是在之前的步驟701處計算出的功率水平。

在一些實施方式中，在步驟707中，發(fā)射機可以使用與生物或敏感物體相關聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)中的位置數(shù)據(jù)來將安全技術應用于對是否調(diào)整功率波的確定。一種安全技術是包括超過對最大可允許功率水平或?qū)MF暴露的監(jiān)管限制或其他限制的誤差的界限(例如，10％-20％的界限)，以確保生物或敏感物體不被暴露于該限制處或該限制附近的功率水平。第二安全技術涉及對是否以及如何調(diào)整功率波的特性的多階段確定。例如，在第一階段，由傳感器生成的位置數(shù)據(jù)可以指示生物或敏感物體朝著能量口袋的位置的移動，導致確定要減少功率波的功率水平(即，預見生物或敏感物體進入能量口袋)。在第二階段，位置數(shù)據(jù)可以指示生物或敏感物體到達能量口袋位置處，導致確定要終止功率波。

在接下來的步驟709處，如果發(fā)射機在之前的步驟707處基于與生物或敏感物體相關聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)中的位置數(shù)據(jù)來確定要調(diào)整功率波，則發(fā)射機可以執(zhí)行一個或多個動作。在一些情況下，當發(fā)射機在之前的步驟707處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機減少預定位置處的功率波的功率水平。在一些情況下，當發(fā)射機在之前的步驟707處確定要調(diào)整或終止功率波時，發(fā)射機終止向預定位置發(fā)射功率波。在一些情況下，當發(fā)射機在之前的步驟707處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機減少在預定位置處的功率波的能量大小。在一些實施例中，當發(fā)射機在之前的步驟707處確定要調(diào)節(jié)功率波時，發(fā)射機重新指引圍繞生物或敏感物體的功率波的發(fā)射。附加地或可替換地，當發(fā)射機在之前的步驟707處確定要調(diào)節(jié)功率波時，發(fā)射機可以激活發(fā)射機或無線充電系統(tǒng)的報警器。

C.對要避開的物體進行標記

圖8示出了一種無線功率發(fā)射方法，在該方法中，在由發(fā)射機正在進行的功率波發(fā)射期間，傳感器通過檢測一個或多個物體來獲取物體檢測數(shù)據(jù)，一個或多個物體可以是諸如功率發(fā)射的障礙物的無生物物體。發(fā)射機對物體檢測數(shù)據(jù)與同待從功率波的接收中排除的實體有關的標識信息進行比較，并且基于該比較，確定是否要調(diào)整功率波的發(fā)射。

在步驟801處，發(fā)射機將功率波發(fā)射到預定位置。在實施例中，在該步驟處發(fā)射的功率波以三維圖案匯聚以在預定位置處形成一個或多個能量口袋。

在步驟803處，至少一個傳感器獲取指示一個或多個物體的存在的物體檢測數(shù)據(jù)并且將物體檢測數(shù)據(jù)傳遞到發(fā)射機。在實施例中，物體檢測數(shù)據(jù)包括用于一個或多個物體的位置相關信息。在實施例中，物體檢測數(shù)據(jù)包括用于一個或多個物體的位置相關信息、以及用于一個或多個物體的至少一個非位置屬性。在實施例中，至少一個傳感器包括如下中的一種或多種：無源傳感器、有源傳感器和智能傳感器。在實施例中，至少一個傳感器包括如下中的一種或多種：紅外傳感器、熱電傳感器、超聲傳感器、激光傳感器、光學傳感器、多普勒傳感器、加速度計、微波傳感器、毫米波傳感器、諧振LC傳感器和射頻駐波傳感器。

在步驟805處，發(fā)射機通過對物體檢測數(shù)據(jù)與同待從功率波的接收中排除的實體有關的標識信息進行比較，來確定是否要調(diào)整功率波的發(fā)射。在實施例中，之前由用戶將用于待從功率波的接收中排除的物體的標識信息傳遞到發(fā)射機，以用于存儲在發(fā)射機的數(shù)據(jù)庫中。標識信息可以包括與待從功率波的接收中排除的物體的位置有關的信息，并且可以包括與待從功率波的接收中排除的物體有關的非位置信息。用戶可以使用與發(fā)射機通信的計算機設備上的圖形用戶界面(GUI)(諸如標準的網(wǎng)絡瀏覽器)來提供標識信息。計算機設備可以是例如臺式計算機、膝上型計算機、平板計算機、PDA、智能電話和/或可以接收、處理和/或發(fā)射數(shù)字數(shù)據(jù)的別的類型的處理器控制的設備。計算機設備可以被配置為從應用商店下載圖形用戶界面以與發(fā)射機通信。

在另一實施例中，由至少一個傳感器經(jīng)由對用于無線功率發(fā)射的傳輸場進行掃描以檢測標識信息而將用于待從功率波的接收中排除的物體的標識信息提供到發(fā)射機。

在實施例中，用于待從功率波的接收中排除的實體的標識信息包括空間中包含實體的區(qū)域的一維坐標、空間中包含實體的區(qū)域的二維坐標、或空間中包含實體的區(qū)域的三維坐標。

在實施例中，物體檢測數(shù)據(jù)包括用于一個或多個物體的位置相關信息、以及一個或多個物體的至少一個非位置屬性。在實施例中，至少一個非位置屬性包括如下中的一種或多種：指定設備的熱電傳感器響應、光學傳感器響應、超聲傳感器響應、毫米波傳感器響應、和一個或多個物體的功率傳感器響應。

在實施例中，至少一個傳感器獲得空間中的各個區(qū)域處的傳感器的敏感度測量，并且將這些敏感度測量傳遞到發(fā)射機?？臻g中具有傳感器的低敏感度測量的區(qū)域由發(fā)射機標記為待從功率波的接收中排除。該動態(tài)掃描方法避免了將功率波發(fā)射到空間中的如下區(qū)域中：在該區(qū)域中，阻礙傳感器進行檢測、或者傳感器以其他方式不能檢測無線功率發(fā)射系統(tǒng)的不安全或被禁止的狀況。

在實施例中，物體檢測數(shù)據(jù)包括用于一個或多個物體的位置相關信息，以及標識信息包括待從功率波的接收中排除的實體的坐標。在確定是否要調(diào)整功率波的發(fā)射時，發(fā)射機確定位置相關信息是否指示一個或多個物體貼近待從功率波的接收中排除的實體的坐標。

在步驟807處，如果發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波的發(fā)射，則發(fā)射機減少功率水平，終止功率波的發(fā)射，或者重新指引功率波。在實施例中，當發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機減少預定位置處的功率波的功率水平。在另一實施例中，當發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機終止向預定位置的功率波發(fā)射。在另一實施例中，當發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機減少在預定位置處的功率波的能量。在另一實施例中，當發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機重新指引功率波。此外，當發(fā)射機在步驟805處確定要調(diào)整功率波時，發(fā)射機可以激活報警器。

D.利用傳感器來識別接收機

如之前所提到的那樣，在一些實施方式中，傳感器可以被配置為識別傳輸場中應當從發(fā)射機接收功率波的接收機。在這樣的實施方式中，發(fā)射機可以收集傳輸場中的用于接收機的映射數(shù)據(jù)，作為對典型地由發(fā)射機用來識別接收機的通信部件的替代方式或補充。作為示例，當接收機和/或發(fā)射機無權訪問通信部件時，識別接收機的替代或附加解決方案可以由發(fā)射機來實施。

圖9示出了對選出(例如，由用戶選出)為從無線功率系統(tǒng)接收功率的電氣設備進行供電或充電的無線功率發(fā)射的方法。例如，圖9的方法可以向諸如報警器時鐘或煙霧報警器的電氣設備發(fā)射無線功率，該電氣設備不包括將通信信號發(fā)射到發(fā)射機以便實時地或近實時地交換數(shù)據(jù)的通信部件。在該方法中，傳感器檢測電氣設備并且將裝置檢測數(shù)據(jù)傳遞到發(fā)射機。發(fā)射機參照發(fā)射機的包括用于一個或多個這樣的指定設備的標識信息的數(shù)據(jù)庫，來確定裝置檢測數(shù)據(jù)是否對應于被選出為從發(fā)射機接收功率的指定設備?；谠摯_定，發(fā)射機可以發(fā)射功率波，該功率波匯聚以在與被選出為接收無線功率發(fā)射的指定設備對應的任何所檢測到的電氣設備的位置處形成一個或多個能量口袋。

在步驟901處，至少一個傳感器獲取指示電氣裝置的存在的裝置檢測數(shù)據(jù)。在實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息。在另一實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息、以及用于電氣裝置的至少一個非位置屬性。在實施例中，至少一個傳感器包括如下中的一種或多種：熱電傳感器、光學傳感器、超聲傳感器、毫米波傳感器和功率傳感器以及其他傳感器技術。

在步驟903處，發(fā)射機確定在步驟901處獲取的裝置檢測數(shù)據(jù)是否對應于被選出為從發(fā)射機接收功率的指定設備。在實施例中，之前由用戶將用于被選出為從發(fā)射機接收功率的一個或多個指定設備的標識信息傳遞到發(fā)射機，以用于存儲在發(fā)射機的數(shù)據(jù)庫中。標識信息可以包括與一個或多個指定設備的位置有關的信息，并且可以包括與指定設備有關的非位置信息。用戶可以使用與發(fā)射機通信的計算機設備上的圖形用戶界面(GUI)(諸如標準的網(wǎng)絡瀏覽器)來提供標識信息。計算機設備可以是例如臺式計算機、膝上型計算機、平板計算機、PDA、智能電話和/或可以接收、處理和/或發(fā)射數(shù)字數(shù)據(jù)的別的類型的處理器控制的設備。計算機設備可以被配置為從應用商店下載圖形用戶界面以與發(fā)射機通信。

在實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息，并且發(fā)射機將該信息與之前存儲的空間中包含指定設備的區(qū)域的一維坐標、空間中包含該指定設備的區(qū)域的二維坐標、或空間中包含該指定設備的區(qū)域的三維坐標進行比較。在示例中，發(fā)射機對著之前在耦合到發(fā)射機的數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)記錄來比較指示在傳輸場內(nèi)的坐標處的電氣裝置(例如，掛鐘)的位置的裝置檢測數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)記錄包含用于被選出為從發(fā)射機接收功率的指定設備的數(shù)據(jù)?；陔姎庋b置的位置與之前存儲的傳輸場坐標之間的對應性，發(fā)射機確定電氣裝置對應于掛鐘，并且因此掛鐘應當在特定坐標處從發(fā)射機接收功率波。

在實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息、以及電氣裝置的至少一個非位置屬性。在實施例中，至少一個非位置屬性包括如下中的一種或多種：指定設備的熱電傳感器響應、光學傳感器響應、超聲傳感器響應、毫米波傳感器響應、以及指定設備的功率傳感器響應。在非位置屬性的示例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括諸如RFID標記的標識符，并且發(fā)射機將該標識符與之前在發(fā)射機中存儲的指定設備的唯一標識符進行比較?；谘b置檢測數(shù)據(jù)的標識符和指定設備的之前存儲的唯一標識符之間的對應性，發(fā)射機確定電氣裝置對應于指定設備。在該實例中，發(fā)射機可以進行要將功率發(fā)射到電氣設備的確定，即使電氣裝置可能已經(jīng)移動到與之前在發(fā)射機數(shù)據(jù)庫中存儲的指定設備的位置不同的位置。

在實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息，并且除了執(zhí)行確定步驟903之外，發(fā)射機還存儲與電氣裝置的位置對應的映射信息，以用于未來的參照。在實施例中，裝置檢測數(shù)據(jù)包括關于電氣裝置的位置的信息，并且除了執(zhí)行確定步驟903之外，發(fā)射機還更新與電氣裝置的位置對應的之前存儲的映射信息。

在步驟903的實施例中，在確定裝置檢測數(shù)據(jù)是否對應于指定設備時，發(fā)射機進一步確定用于指定設備的標識和屬性信息，標識和屬性信息包括如下中的一種或多種：指定設備的功率使用水平、指定設備的功率使用持續(xù)時間、指定設備的功率時間表、和指定設備的認證憑證。

在步驟905處，如果裝置檢測數(shù)據(jù)對應于被選出為從發(fā)射機接收功率的指定設備，則發(fā)射機發(fā)射功率波以用于由電氣裝置來接收。在實施例中，發(fā)射機確定用于指定設備的標識和屬性信息，標識和屬性信息可以控制是否或者何時發(fā)射機發(fā)射功率波以用于由電氣裝置來接收。標識和屬性信息的示例包括指定設備的功率使用、指定設備的功率使用持續(xù)時間、指定設備的功率時間表和指定設備的認證憑證。

在步驟907處，在電氣裝置被連接到接收機的情況下，接收機攔截功率波并對功率波進行轉(zhuǎn)換以對電氣裝置進行充電或供電。在實施例中，功率波是射頻波，射頻波以射頻波的建設性干涉圖案的形式形成一個或多個能量口袋，然后接收機從所得到的能量口袋中收集能量。此處，接收機對來自產(chǎn)生能量口袋的射頻波的能量進行整流，并且將經(jīng)整流的射頻波轉(zhuǎn)換為恒定的DC電壓，恒定的DC電壓能夠?qū)﹄姎庋b置進行充電或供電。

E.示例性實施例

在無線功率發(fā)射機(“發(fā)射機”)的傳感器子系統(tǒng)的以下示例性實施例中，發(fā)射機可以包括兩個類型的傳感器：初級傳感器和次級傳感器。初級傳感器可以實現(xiàn)能夠捕獲并生成位于傳輸場內(nèi)的物體(例如，生物)的溫度或熱信息的傳感器數(shù)據(jù)的任何傳感器技術，所述任何傳感器技術可以包括紅外或熱傳感器。次級傳感器可以利用如下傳感器技術來進行操作：該傳感器技術的目的為使用可替換的傳感器技術(諸如超聲傳感器)來測量距發(fā)射機某一距離和/或發(fā)射機附近的物體。應當理解到，在一些實施例中，對“初級”和“次級”傳感器的提及不總是指示由這些傳感器產(chǎn)生的信息的優(yōu)先級水平。

繼續(xù)該示例，初級熱傳感器和次級距離傳感器可以將模擬數(shù)據(jù)(即，原始傳感器數(shù)據(jù))直接報告到與對應傳感器相關聯(lián)的特定應用集成電路(ASIC)。ASIC的操作可以由傳感器處理器來控制，傳感器處理器可以是被配置用來控制ASIC的微控制器或處理器。作為示例，在接收到原始傳感器數(shù)據(jù)之后，每個ASIC然后可以對傳感器數(shù)據(jù)進行數(shù)字化、處理，并且將經(jīng)處理的傳感器傳遞到對應的處理器。ASIC和/或傳感器處理器可以被集成到傳感器組件，或者與傳感器分離某一物理或機械距離。在一些實施例中，ASIC和/或傳感器處理器可以使用串行外圍接口(SPI)和/或I2C串行數(shù)字通信接口來傳遞數(shù)據(jù)和命令。并且在一些實施例中，傳感器處理器和/或初級和次級傳感器組件可以被集成到單個印刷電路板(“傳感器PCB”)中，或者取決于特定機械要求或不同的系統(tǒng)應用需要而可以分離開。在該示例中，傳感器包括具有傳感器處理器和ASIC的單個PCB。

在操作中，傳感器處理器將與一個或多個發(fā)射機通信經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)。例如，處理器可以利用SPI將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)射到主發(fā)射機的命令控制單元(Command-and-Control-Unit，CCU)。在一些實施方式中，只有每當要求對系統(tǒng)的安全和有效的操作進行優(yōu)化時才執(zhí)行傳感器PCB到CCU的通信，但同時維護最佳資源(例如，功率、存儲器、處理)效率。

i.示例性校準操作

在第一時間采樣處(例如，時間＝0(T0))，第一次或在清除存儲器之后對系統(tǒng)進行上電或初始化。執(zhí)行自測試以確定各部件在低功率水平處是否是可操作的。執(zhí)行次級測試，次級測試檢查網(wǎng)絡連接性和(假設發(fā)現(xiàn)因特網(wǎng)連接) 軟件更新。假設所有系統(tǒng)都是可操作的并且固件是最新的，傳感器PCB將執(zhí)行會在小于2秒內(nèi)完成的自校準。傳感器PCB將是全功能的，并且即使在沒有網(wǎng)絡連接性的情況下仍能夠完成校準。網(wǎng)絡連接性不會是用于安全和有效的操作的前兆(precursor)。

在一些實施方式中，當同時滿足若干標準時，自校準可以隨后著手起動。作為示例，對于對基于熱的技術進行操作的初級傳感器，傳感器將確定是否沒有感興趣的熱物體(TOoI)存在于視場中以及是否沒有功率接收機存在于傳輸場中；并且通過CCU來檢測功率接收機的存在。對于該示例性實施例中的次級傳感器，起動準則要求在執(zhí)行自校準所需要的最小時間量內(nèi)發(fā)射機是固定的，其中在傳輸場內(nèi)沒有感興趣的熱物體存在也沒有檢測到其移動。

接下來，當在傳輸場中沒有檢測到可能被確定為感興趣的熱物體的事物時，開始初級傳感器自校準處理和增益控制。換言之，傳感器不能檢測到具有可能與生物的存在相匹配的熱和/或形狀輪廓的任何物體，生物包括(但不限于)在傳輸場內(nèi)自由漫步的寵物和任何年齡的人。初級傳感器然后可以根據(jù)所實施的技術來執(zhí)行自校準處理。

在初級傳感器的自校準的示例性方法中，初級傳感器將通過使用等溫快門來執(zhí)行自校準，等溫快門在操作時隨時覆蓋傳感器的熱攝像裝置陣列的鏡頭或輸入。獨立的之前校準的溫度傳感器(例如，NTC或PTC電熱調(diào)節(jié)器，2或4接觸電阻溫度檢測器(RTD)、熱電偶或其他精確的溫度感測器件)與初級傳感器組件集成，并且盡可能地與鏡頭和輸入快門設備接近等溫。在等溫快門禁止初級傳感器輸入時，外部的溫度感測設備和熱攝像裝置的整個像素陣列被讀取。用于每個熱像素的模擬傳感器值被分析并且被分配到(校準到)外部(快門-等溫的)溫度感測設備的溫度讀數(shù)。該模擬到數(shù)字的熱自動校準可以是初級傳感器ASIC的功能，并且可以需要或不需要來自傳感器處理器/控制器的外部輸入或交互。當快門被再次打開(不遮擋初級傳感器)時，來自初級傳感器中的熱像素的大陣列中的每個像素的讀數(shù)將被分配精確的絕對溫度讀數(shù)。將由傳感器處理器在所有隨后的熱陣列采集(熱幀)中分析這些值，以確定傳輸場內(nèi)或室內(nèi)/空間附近的任何感興趣的熱物體的位置。

假設初級傳感器沒有檢測到場景移動或感興趣的熱物體，次級傳感器的校準可以與初級傳感器校準同時或在初級傳感器校準的一秒內(nèi)發(fā)生。超聲距離和其他近程傳感器的操作是將小數(shù)量的快速發(fā)射脈沖發(fā)射到室內(nèi)或空間中，并且從室內(nèi)的所有物體接收回來的反射。發(fā)射圖案典型地將發(fā)生小于1/1000秒(<1ms)，并且可以感測反射數(shù)十微秒，允許感興趣的區(qū)域(感興趣的區(qū)域包括無線功率發(fā)射的區(qū)域)的深度范圍以及感測和邊界。由每個次級傳感器所收集的反射在這些狀況(即，沒有感興趣的熱物體并且沒有檢測到移動)下將形成參考幀或背景反射圖案，將對著背景反射圖案來測量未來的次級傳感器接收幀。

ii.正常操作

在對初級傳感器進行校準之后，可以由傳感器處理器來感測并且識別如感興趣的熱物體(TOoI)之類的物體。當感測到感興趣的熱物體時，一對超聲或近程傳感器將發(fā)送出標準的發(fā)射脈沖并且接收回來的反射圖案?；跀?shù)學(例如，三角法)傳感器分析和處理，反射圖案給出到感興趣的熱物體的距離和角度。數(shù)學和反射處理將被用于檢測并且跟蹤功率發(fā)射的域內(nèi)的生物體(例如，人類和動物)；并且在一些實施例中，可以在沒有CCU的情況下完全完成初級傳感器操作和檢測。

在一些情況下，當CCU檢測到功率接收機的存在時，CCU可以從發(fā)射機請求傳感器PCB將幾乎立即報告回的、生物體(感興趣的熱物體)在X、Y、Z或X、Y中的坐標、以及方位角。根據(jù)室內(nèi)的任何接收機的位置和/或任何生物體(例如，最終用戶)的位置的知識，可以控制用于生成能量口袋的功率波，不僅在空間上也在功率輸出上進行控制，這是因為CCU會具有功率以調(diào)節(jié)、定標和控制被發(fā)射到接收機周圍的能量口袋的功率波。有利地，該系統(tǒng)使得能夠進行同時具有最大合規(guī)和安全的、不具有來自最終用戶的主動交互或想法的最佳功率發(fā)射。

當系統(tǒng)檢測到生物體位于傳輸場的該能量口袋的四周外部時，接收機可以接收用于能量口袋的最大功率。如果能量口袋非常接近于生物體，則通過調(diào)節(jié)功率波來將功率發(fā)射自動壓制為處于FCC合規(guī)和安全規(guī)格內(nèi)。

如果存在接收無線功率的接收機但是在傳輸場中沒有檢測到感興趣的熱物體(即，生物體)并且任何障礙物都迅速地移動穿過視場(可能非常接近于發(fā)射機)，則傳感器和傳感器處理器將足夠迅速地感測并且響應以將中斷信號發(fā)送到發(fā)射機的CCU，發(fā)射機的CCU將立即并且臨時禁用功率發(fā)射，直到接收機的區(qū)域沒有障礙物并且可以恢復功率發(fā)射的這樣的時間為止。例如，發(fā)射機可以具有檢測感興趣的熱物體緊密接近發(fā)射機(借此，發(fā)射機禁止功率發(fā)射，直到感興趣的熱物體不再處于發(fā)射機和接收機之間的發(fā)射路徑中為止)的傳感器。在另一示例中，發(fā)射機可以具有檢測感興趣的熱物體緊密接近發(fā)射機(借此，發(fā)射機禁止功率發(fā)射直到感興趣的熱物體不再接近發(fā)射機為止)的傳感器。

IV.生成功率波并形成能量口袋

在無線充電系統(tǒng)中，發(fā)射機是包括各種元件和電路的裝置，或者是與各種組件和電路相關聯(lián)的裝置。這些電路和組件例如負責以下事項：產(chǎn)生和發(fā)射功率波、在傳輸場中的位置處形成能量口袋、對傳輸場的條件進行監(jiān)視以及在需要的地方產(chǎn)生零空間。發(fā)射機可以基于一個或多個參數(shù)來產(chǎn)生和發(fā)射用于口袋形成和/或零控制的功率波。這些參數(shù)可以基于從一個或多個接收機、發(fā)射機內(nèi)部的傳感器和/或發(fā)射機外部的傳感器接收的數(shù)據(jù)，由發(fā)射機處理器、傳感器處理器、或向發(fā)射機提供指令的其他處理器來確定。關于系統(tǒng)的處理器，應當理解的是，內(nèi)部傳感器可以是發(fā)射機或者接收機的整體部件。還應當理解的是，外部傳感器可以是置于發(fā)射機的工作區(qū)域內(nèi)的傳感器，并且可以與系統(tǒng)的一個或多個發(fā)射機進行有線或者無線通信。

發(fā)射機可以無線地發(fā)送具有某些物理波形特性的功率波，這些物理波形特性對于所實施的特定波形技術是特有的。功率波被發(fā)送給發(fā)射機的傳輸場內(nèi)的接收機，功率波可以是通過空間傳播的任何物理媒介的形式并且被轉(zhuǎn)換成用于對一個或多個電子設備進行充電的可用電能。物理媒介的示例包括射頻(RF)波、紅外、聲學、電磁場和超聲。功率傳輸信號可以包括具有任意的頻率或波長的任何無線電信號。本領域技術人員應當理解的是，無線充電技術不限于射頻波傳輸技術，還可以包括將能量發(fā)送給一個或多個接收機的替代或者額外技術。

A.產(chǎn)生和使用功率波的系統(tǒng)的部件

圖10示出了根據(jù)示例性實施例的產(chǎn)生能量口袋以對無線功率傳輸系統(tǒng)中的一個或多個電子裝置進行供電。

無線功率傳輸系統(tǒng)1000包括發(fā)射機1002，發(fā)射機1002將一個或多個功率傳輸波形1004從天線陣列1006發(fā)送，以對諸如移動電話1008和膝上型筆記本電腦1010之類的一個或多個電子裝置進行供電。除了其他類型的電子裝置以外，一個或多個電子裝置的非限定性示例還可以包括膝上型筆記本電腦、移動電話、智能電話、平板電腦、音樂播放器、玩具、電池、手電筒、電子表、照相機、游戲控制臺、家用電器和GPS裝置。

功率波的示例可以包括微波、無線電波和超聲波。功率波1004通過發(fā)射機1002的微處理器進行控制，以在需要形成能量口袋1012的位置處形成能量口袋1012。在示例性的實施例中，能量口袋1012預期在一個或多個電子裝置1008和1010處。發(fā)射機1002進一步被配置成發(fā)送功率波1002，功率波聚合在三維空間中，以在一個或多個位置中創(chuàng)建一個或多個零空間，在零空間出，所發(fā)送的功率波大體上相互抵消。

發(fā)射機1001的微處理器進一步被配置成基于一個或多個參數(shù)來選擇功率傳輸波形、選擇功率傳輸波形的輸出頻率、一個或多個天線陣列1006的形狀、以及至少一個天線陣列1006中的一個或多個天線的間隔，以在目標位置處形成能量口袋，從而對一個或多個電子裝置1008和1010進行供電。發(fā)射機1001的微處理器進一步被配置成基于一個或多個參數(shù)來選擇功率波形的輸出頻率、一個或多個天線陣列1006的形狀、至少一個天線陣列1006中的一個或多個天線的間隔，以在發(fā)射機1002的傳輸場中的一個或多個位置處形成零空間。能量口袋形成在功率波1002聚集以形成能量三維場處，在能量三維場周圍由發(fā)射機1002產(chǎn)生特定位置處的一個或多個相應的傳輸零。

發(fā)送功率波的發(fā)射機1002的天線陣列1006的天線可以工作在單陣列、雙陣列、四陣列或者由發(fā)射機1002的微處理器根據(jù)一個或多個參數(shù)所選擇的任何其他配置中。在示例性的實施例中，發(fā)射機1002的天線陣列1006的天線可以操作為單陣列。

接收機可以與發(fā)射機1002進行通信，以指示其相對于發(fā)射機1002的位置。通信部件使得接收機通過發(fā)送符合無線協(xié)議的通信信號來與發(fā)射機1002進行通信。無線協(xié)議可以從由以下所組成的群組中選擇：BLE,Wi-Fi,NFC。通信部件可以用于傳遞信息，例如一個或多個電子裝置1008和1010的標識符、一個或多個電子裝置1008和1010的電池水平信息、一個或多個電子裝置1008和1010地理位置數(shù)據(jù)、或者用于發(fā)射機1002確定何時發(fā)送功率給接收機以及將創(chuàng)建能量口袋1012的功率波1002傳遞至何處之類的信息。然后，接收機使用發(fā)射機1002所發(fā)射的功率波1002來建立能量口袋1012，以對一個或多個電子裝置1008和1010進行充電或者供電。接收機可以包括用于將功率波1002轉(zhuǎn)換成電能的電路，電能被提供給一個或多個電子裝置1008和1010。在本申請的其他實施例中，可以有多個發(fā)射機和/或多個天線陣列，以對多種電子設備進行供電，例如，智能電話、平板電腦、音樂播放器、玩具或者其他。

在某些實施例中，一個或多個電子設備1008和1010可以與和一個或多個電子裝置1008和1010相關聯(lián)的接收機不同。在這些實施例中，一個或多個電子裝置1008和1010可以通過電線連接到接收機，電線將轉(zhuǎn)換后的電能從接收機傳遞給一個或多個電子裝置1008和1010。

發(fā)射機1002從接收機接收到通信之后，發(fā)射機1002對接收機進行識別和定位。建立一個路徑，發(fā)射機1002通過這個路徑可以獲悉來自接收機的通信信號的增益和相位。除了來自接收機的通信信號之外，發(fā)射機1002從一個或多個內(nèi)部傳感器、一個或多個外部傳感器、關于接收機的位置和一個或多個物體(例如，人類和動物)的位置的熱圖數(shù)據(jù)接收信息/數(shù)據(jù)?；趶膬?nèi)部傳感器、外部傳感器、熱圖數(shù)據(jù)、來自接收機的通信信號所接收的全部信息和數(shù)據(jù)，發(fā)射機1002的微處理器對信息和數(shù)據(jù)進行分析，然后確定一個或多個參數(shù)，這些參數(shù)作為輸入以用于確定在目標位置處產(chǎn)生能量口袋1012所需要的選擇。在確定一個或多個參數(shù)之后，發(fā)射機1002隨后選擇待發(fā)送的功率傳輸波1002的類型，功率傳輸波1002的輸出頻率，以在發(fā)射機1002的傳輸場內(nèi)的目標位置處產(chǎn)生能量口袋1012。在其他實施例中，除了選擇功率傳輸波1002的類型和確定功率傳輸波形1002的輸出頻率之外，發(fā)射機1002還可以從一個或多個天線陣列1006的固定物理形狀選擇天線的子集，天線的子集對應于天線的期望間隔，并且用于在發(fā)射機1002的傳輸場內(nèi)的目標位置處產(chǎn)生能量口袋1012。在功率波的輸出頻率、一個或多個天線陣列106的形狀、一個或多個天線陣列1006中的每個天線陣列中的一個或多個天線的間隔的選擇之后，發(fā)射機1002的天線可以開始發(fā)送在三維空間聚合的功率波1002。還可以通過使用外部電源和使用壓電材料的本地振蕩器芯片來產(chǎn)生功率波1002。功率波1002由發(fā)射機1002的微處理器不斷控制，發(fā)射機1002的微處理器包括用于調(diào)整功率波1002的相位和/或相對幅度的專用芯片。功率波1002的相位、增益、幅度、頻率和其他波形特征是基于一個或多個參數(shù)來確定的，并且可以用作天線形成能量口袋1012的多個輸入中的一個輸入。

圖11示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的能量口袋的產(chǎn)生。

如圖11所示，發(fā)射機1102產(chǎn)生功率波1104，功率波1104在接收機處形成能量口袋1106。如之前所討論的，發(fā)射機1106的微處理器將基于從內(nèi)部和外部傳感器、熱圖數(shù)據(jù)、來自接收機的通信信號接收的全部信息和數(shù)據(jù)來確定一個或多個參數(shù)。發(fā)射機1102的微處理器將使用一個或多個參數(shù)作為輸入來從一個或多個波形的列表中選擇功率波1104，并且由波形發(fā)生器在所期望的輸出頻率下產(chǎn)生功率波1104。功率波1104的相位、增益、幅度、頻率和其他波形特征也是由發(fā)射機1102的微處理器基于該一個或多個參數(shù)來確定的。發(fā)射機1102的微處理器可以使用一個或多個參數(shù)作為輸入來從全部數(shù)量的天線陣列中選擇天線陣列的子集，并且從所選擇的天線陣列的子集的全部數(shù)量的天線中選擇天線的子集，以用于形成功率波1104，從而形成能量口袋1106。

基于一個或多個參數(shù)，發(fā)射機1102的微處理器將會選擇天線陣列、選擇所選擇的天線陣列的形狀、選擇將要在所選擇的天線陣列中使用的天線、選擇由波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形以供所選擇的天線陣列中的所選擇的天線進行傳輸，并且最后由所選擇的天線陣列中的所選擇的天線發(fā)送的所選擇波形的輸出頻率。發(fā)射機1102的微處理器進一步基于一個或多個參數(shù)來選擇從所選擇的天線陣列中的所選擇的天線發(fā)射所選擇的波形的發(fā)射時間。在一個實施例中，發(fā)射機1102的微處理器連續(xù)地從內(nèi)部和外部傳感器、熱圖數(shù)據(jù)、來自接收機的通信信號接收新信息和數(shù)據(jù)；基于新接收到的信息和數(shù)據(jù)，發(fā)射機1102的微處理器可以產(chǎn)生新的一個或多個參數(shù)。發(fā)射機1102的微處理器使用新的一個或多個參數(shù)來控制所發(fā)送的功率波104的頻率，用于傳輸新的功率波1104的新的天線陣列的子集和天線的子集。舉例而言，如圖3和4所示，發(fā)射機1102可以連續(xù)地掃描傳輸場的分段，以識別接收機的新位置，如圖13所示，發(fā)射機1102可以基于新的參數(shù)來調(diào)整天線功率波傳輸?shù)姆较?、天線陣列中的天線的選擇(例如，天線陣列的形狀、天線的間隔)和輸出頻率。

在圖11中，安全區(qū)域1108可以是接近發(fā)射機1102的區(qū)域，在接近于天線陣列時，功率波1104不用通過使用零控制來消除，因此功率波1104的輻射能量不能由發(fā)射機1102來取消。在某些實現(xiàn)方式中，由功率波1104從發(fā)射機1102產(chǎn)生的能量不適用于諸如人類和動物的物體。因此，安全區(qū)域1108表示傳輸場內(nèi)、發(fā)射機1102自動地降低所產(chǎn)生的能量或者整體停止功率波1104的傳輸?shù)膮^(qū)域，特別是如果傳感器在安全區(qū)域內(nèi)識別到人類或敏感物體。

圖12示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的能量口袋的形成的圖示。圖12示出了距離和分貝毫瓦特之間的圖示。能量口袋形成在36dBm和5尺處。發(fā)射機天線發(fā)送功率傳輸信號，使得功率傳輸信號在接收機周圍的三維空間中聚集，其位于5尺距離處。接收機周圍所產(chǎn)生的場形成36dBm的能量口袋，接收機從該能量口袋獲得電能。如圖所示，在能量口袋的預期位置之外，功率波中所包含的能量快速減少，以避免在能量口袋的位置附近的其他區(qū)域創(chuàng)建不期望的能量。在本附圖中，能量口袋預期在5尺的距離處產(chǎn)生，因此在超過5尺的任何距離處，功率傳輸信號減少。圖12示出了天線陣列具有相等的天線間隔、天線陣列具有不同的天線間隔并且可以置于非平面天線陣列這兩種情況下，功率波何時逐漸消失的兩條曲線。在不同天線間隔和非平面天線的情況下，功率水平在能量口袋的預定位置之外迅速減小。

圖13示出了根據(jù)示例性實施例的一種形成用于無線功率傳輸系統(tǒng)中的一個或多個裝置的能量口袋的方法。

在第一步驟1302中，發(fā)射機(TX)接收從一個或多個傳感器收集和產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)。在某些情況下，根據(jù)用于發(fā)射機的通信組件和接收機的通信組件之間的通信的無線協(xié)議，發(fā)射機建立與接收機(RX)的連接。也就是，發(fā)射機的通信組件和接收機的通信組件可以使用無線通信協(xié)議(例如，Wi-Fi,NFC,ZigBee)來相互傳遞數(shù)據(jù)，無線通信協(xié)議能夠在電子裝置的處理器(例如，發(fā)射機處理器和接收機處理器)之間發(fā)送信息。舉例而言，發(fā)射機可以掃描接收機的廣播信號或者反之亦然，或者接收機可以向發(fā)射機發(fā)送信號。信號可以向發(fā)射機宣告接收機的存在，或者向接收機宣告發(fā)射機的存在，并且可以觸發(fā)發(fā)射機和接收機之間的關聯(lián)。一旦發(fā)射機識別到接收機，則發(fā)射機可以在發(fā)射機內(nèi)建立與接收機相關聯(lián)的連接，從而允許發(fā)射機和接收機傳遞信號。發(fā)射機隨后可以指令接收機開始發(fā)送數(shù)據(jù)。接收機測量電壓等，并且將電壓采樣測量結果發(fā)送回發(fā)射機。發(fā)射機進一步從一個或多個內(nèi)部傳感器、一個或多個外部傳感器、與接收機的位置有關的熱圖數(shù)據(jù)、關于一個或多個電子裝置和一個或多個其他物體的信息接收信息和數(shù)據(jù)。

在下一步驟1304中，發(fā)射機可以確定一個或多個參數(shù)。在一個實施例中，發(fā)射機的微處理器可以執(zhí)行一個或者多個軟件模塊，以便對所接收的數(shù)據(jù)和信息進行分析，并且基于分析結果來確定一個或多個參數(shù)。一個或多個參數(shù)充當微處理器的輸入，以進行必要的選擇，從而在一個或多個目標位置處形成能量口袋。

在下一步驟1306中，發(fā)射機可以基于一個或多個參數(shù)來執(zhí)行一個或多個軟件模塊，以選擇由波形發(fā)生器所產(chǎn)生的波形、選擇波形的輸出頻率、從一個或多個天線陣列的固定物理形狀選擇天線的子集，天線的子集對應于天線的期望間隔，以在一個或多個接收機的目標位置處形成能量口袋。

在一個實施例中，基于一個或多個參數(shù)的發(fā)射機算法可以通過發(fā)射機的天線來改變功率傳輸信號的產(chǎn)生和傳輸，以優(yōu)化接收機周圍的能量口袋。舉例而言，發(fā)射機可以調(diào)整發(fā)射機的天線發(fā)送功率傳輸信號的相位，直到接收機所接收的功率指示在接收機的周圍有效地建立了能量口袋。當天線的優(yōu)化配置被識別之后，發(fā)射機的天線可以存儲這些配置，以使得發(fā)射機在最大水平下進行廣播。

在一個實施例中，基于一個或多個參數(shù)的發(fā)射機的算法可以確定何時調(diào)整功率傳輸信號，并且還可以改變發(fā)射天線的配置。舉例而言，發(fā)射機可以基于一個或多個參數(shù)來確定接收機處所接收的功率小于最大值。隨后，發(fā)射機可以調(diào)整功率傳輸信號的相位，但是還同時基于接收機和傳感器裝置回報的信息和數(shù)據(jù)來繼續(xù)產(chǎn)生新的一個或多個參數(shù)。

在一個實施例中，當發(fā)射機從接收機和傳感器裝置接收關于新接收機存在的信息和數(shù)據(jù)時，發(fā)射機將產(chǎn)生新的一個或多個參數(shù)，并且基于新的一個或多個參數(shù)發(fā)射機可以調(diào)整發(fā)射機的天線陣列中的一個或多個天線。在某些實施例中，發(fā)射機可以確定天線的子集來為新的接收機提供服務，由此將陣列分為陣列的子集。在某些實施例中，整個天線陣列可以在指定的時間段內(nèi)為原接收機提供服務，并且然后整個陣列為新接收機提供服務。由發(fā)射機執(zhí)行自動流程以選擇陣列子集來為新接收機提供服務。在一個示例中，發(fā)射機陣列可以一分為二，形成兩個子集。結果，一半的天線可以被配置成向原接收機發(fā)送功率傳輸信號，另一半天線被配置成用于新接收機。

在下一步驟1308中，發(fā)射機將針對一個或多個接收機產(chǎn)生能量口袋。一個或多個接收機可以電連接到諸如智能電話之類的電子裝置。發(fā)射機可以在接收機之間交替變化并且在預定的間隔掃描新接收機，并且由此產(chǎn)生新的一個或多個參數(shù)。每檢測到一個新的接收機，則產(chǎn)生新的一個或多個參數(shù)，并且基于新的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機可以建立連接并且據(jù)此開始發(fā)送功率傳輸信號。

B.功率波的波形&操作波形

圖14A和14B示出了根據(jù)示例性實施例的用于在無線功率傳輸系統(tǒng)中形成能量口袋的波形。波形或功率波1402和1404由發(fā)射機1406產(chǎn)生，并且被指向接收機1408的發(fā)射機1406的一個或多個天線發(fā)送，以在預期的位置處形成能量口袋。

發(fā)射機1406接收通信信號。在一個實施例中，發(fā)射機1406可以從傳感器裝置接收通信信號。傳感器裝置包括一個或多個內(nèi)部傳感器和/或一個或多個外部傳感器。一個或多個內(nèi)部傳感器是發(fā)射機1406的整體部件。一個或多個外部傳感器位于發(fā)射機1406的外部。一個或多個外部傳感器可以形成為接收機1408的整體部件。在另一示例中，一個或多個外部傳感器可以位于本申請的無線通信系統(tǒng)的工作區(qū)域中。在另一個實施例中，一個或多個外部傳感器可以固定在待充電的一個或多個電子裝置上。在另一實施例中，發(fā)射機1406可以接收從接收機1408直接接收通信信號。發(fā)射機1406的微處理器對接收機1408通過通信部件發(fā)送的通信信號或者信息進行處理，以確定行程能量口袋的最佳時間和位置。通信部件和傳感器裝置可以用來傳遞信息，例如，裝置或用戶的標識符、電池水平、位置或者其他此類信息。其他通信部件是可能的，其可以包括雷達、紅外攝像機、用于聲波三角測量的聲音裝置，以用于確定裝置位置和物體位置。發(fā)射機1406可以進一步基于所接收的通信信號來產(chǎn)生傳輸信號。發(fā)射機1406根據(jù)微處理器所確定的操作模式來產(chǎn)生傳輸信號。操作模式反映了發(fā)射機1406的微處理器所確定的傳輸頻率。在一個實施例中，用戶使用與發(fā)射機1406的微處理器相關聯(lián)的用戶接口來手動設置操作模式。在另一實施例中，發(fā)射機1406的微處理器基于通信信號中的所接收信息來自動地設置操作模式。

一旦發(fā)射機1406基于通信信號中所包含的信息/數(shù)據(jù)識別和定位到接收機1408，則建立路徑。通過使用一個或多個天線陣列中的至少一個天線陣列的一個或多個天線，發(fā)射機1406可以開始發(fā)送在三維空間中聚合的功率波。

在一個實施例中，發(fā)射機1406的工作模式(工作頻率)是基于發(fā)射機1406從傳感器裝置或通信部件接收的通信信號來確定的。發(fā)射機1406的微處理器隨后對通信信號進行評估，并且基于通信信號的結果，發(fā)射機1406發(fā)起待由一個或多個天線陣列中的每個天線陣列中的一個或多個天線進行發(fā)送的波形(一個或多個類型)的產(chǎn)生。在一個示例中，如果傳感器裝置或者通信部件所接收的信息/數(shù)據(jù)包括指示接收機1408的第一位置(例如，接近發(fā)射機1406)的數(shù)據(jù)，則可以使用低功率波形發(fā)生器。在連續(xù)波模式中，如果傳感器裝置或者通信部件所接收的信息/數(shù)據(jù)包括指示接收機1408的第二位置(例如，遠離發(fā)射機1406)的數(shù)據(jù)，則需要高功率脈沖來向接收機發(fā)送更多能量，因此發(fā)射機使用高功率路徑(脈沖波形發(fā)生器)。這些波形中的每個波形通常被存儲在數(shù)據(jù)中，作為根據(jù)條件需要的一系列可能發(fā)送的波形。換言之，基于傳感器裝置或者通信部件所接收的通信信號中所包含的信息，發(fā)射機1406隨后產(chǎn)生由一個或多個天線發(fā)射的所期望類型的波形，并且進一步選擇所產(chǎn)生波形的工作頻率和幅度。如上位所討論的，使用波形發(fā)生器或者任何波形發(fā)生器電路的發(fā)射機1406可以產(chǎn)生脈沖波和連續(xù)波。在另一實施例中，這些RF波還可以使用外部電源或者使用壓電材料的本地振蕩器芯片來產(chǎn)生。RF波可以由RFIC電路來進行控制，RFIC電路可以包括用于調(diào)整RF信號的相位和/或相對幅度，RF信號的相位和/或相對幅度可以作為輸入，以便一個或多個天線形成口袋形成。口袋形成可以利用干擾來改變一個或多個天線的方向性，其中，干擾的一種形式產(chǎn)生能量口袋，而干擾的另一種形式產(chǎn)生零空間。接收機1408隨后利用口袋形成所產(chǎn)生的能量口袋來對電子裝置進行充電或者供電，并且因此有效地提供無線功率傳輸。

發(fā)射機1406包括在本申請的一個實施例中使用的用于產(chǎn)生波形的波形產(chǎn)生部件。發(fā)射機1406包括外殼。外殼可以由允許信號或波傳輸和/或接收的任意材料制成。外殼可以包括一個或多個微處理器和電源。在一個實施例中，若干個發(fā)射機可以由單個基站和單個微處理器來進行管理。這種能力可以允許發(fā)射機的位置在各種各樣的戰(zhàn)略位置中，例如天花板、墻壁等。

發(fā)射機1406的外殼包括一個或多個天線陣列。一個或多個天線陣列中的每一個天線陣列包括一個或多個天線。一個或多個天線可以包括用于在頻帶中工作的天線類型，例如，大致900MHz至約100GHz或者其他這樣的頻帶，例如，約1GHz,5.8GHz,24GHz,60GHz,and 72GHz。在一個實施例中，天線可以是方向性的，并且包括平面天線、貼片天線、偶極天線和用于無線功率傳輸?shù)娜魏纹渌炀€。天線類型可以包括，例如，高度從約1/8英寸到約6英寸、寬度從1/8英寸到約6英寸的貼片天線。天線的形狀和方向可以隨著發(fā)射機1406的期望特征來改變；方向可以在X軸、Y軸和Z軸是平坦的，以及在三維布置中的各種方向類型和組合。天線材料可以包括允許具有高效和良好熱耗散的RF信號傳輸?shù)娜我獠牧?。天線的數(shù)量可以隨著發(fā)射機1406的期望范圍和功率傳輸能力而變化。另外，天線可任意具有至少一個極化或者極化的選擇。這種極化可以包括垂直極化、水平極化、圓極化、左手極化、右手極化以及極化的組合。極化的選擇可以隨著發(fā)射機1406的特性而變化。另外，天線可以位于發(fā)射機1406的各種表面中。天線可以工作在單陣列、雙陣列、四陣列和根據(jù)一個或多個參數(shù)而設計的其他配置中。

發(fā)射機1406的外殼進一步包括一個或多個印刷電路板(PCB)、一個或多個RF集成電路(RFIC)、一個或多個波形發(fā)生器和一個或多個微處理器。

發(fā)射機1406包括多個PCB層，其可以包括天線，和/或基于一個或多個參數(shù)提供對能量口袋形成進行更大控制的RFIC。PCB可以是單側(cè)、雙側(cè)和/或多層的。多個PCB層可以增加發(fā)射器所傳遞的范圍和功率。PCB層可以連接到單個微處理器和/或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?。在某些時限方式中，包括多個PCB層的發(fā)射機1406可以包括對形成能量口袋提供更大控制的天線，并且可以基于一個或多個參數(shù)而增加對目標接收器的響應。此外，無線功率傳輸?shù)姆秶梢杂砂l(fā)射機來增加。由于天線的較高密度，多個PCB層可以增加發(fā)射機1406無線傳送和/或廣播的范圍和功率波的量。PCB層可以連接到針對每個天線的單個微處理器和/或?qū)Ｓ梦⑻幚砥鳌?/p>

發(fā)射機1406可以包括RFIC，RFIC可以從微處理器接收RF波，并且將RF波分成多個輸出，每個輸出鏈接到一個天線。在一個實現(xiàn)方式中，每個RFIC可以被連接到四個天線。在其他實現(xiàn)方式中，每個RFIC可以被連接到多個天線。RFIC可以包括多個RF電路，多個RF電路可以包括數(shù)字和/或模擬部件，例如，放大器、電容器、振蕩器、壓電晶體等。RFIC控制天線的特征，例如針對口袋形成的增益和/或相位。在發(fā)射機1406的其他實現(xiàn)方式中，從每個天線所發(fā)射的功率波的相位和幅度可以通過相應的RFIC來調(diào)節(jié)，以便基于一個或多個參數(shù)來產(chǎn)生所期望的能量口袋和零控制。RFIC和天線可以根據(jù)所期望的應用來設計的任何布置來工作。舉例而言，發(fā)射機1406可以包括平坦配置的天線和RFIC?；谝粋€或多個配置，天線的子集和/或任意數(shù)量的天線可以連接到單個RFIC。

微處理器包括ARM處理器和/或DSP。ARM可以包括基于精簡指令集計算的一個或多個微處理器。DSP可以是被配置為提供通信信號的數(shù)學運算、以某種方式修改或改善通信信號的單處理芯片，其中，通信信號可以由離散時間、離散頻率和/或其他離散域信號(包括一系列的符號和這些信號的處理)來表示。DSP可以測量、過濾和/或壓縮連續(xù)時域模擬信號。第一步是通過使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將信號從模擬轉(zhuǎn)函成數(shù)字，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字值流。微處理器還可以運行Linux和/或其他操作系統(tǒng)。微處理器還可以連接到Wi-Fi，以便通過網(wǎng)絡來提供信息。此外，微處理器可以發(fā)送功率波，功率波聚合形成針對多個接收機的多個能量口袋。發(fā)射機可以允許無線功率傳輸?shù)木嚯x區(qū)分。另外，微處理器可以通過控制通信部件來管理和控制通信協(xié)議和信號。

發(fā)射機1406的波形發(fā)生部件進一步可以包括波形發(fā)生器、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器、功率放大器和一個或多個濾波器。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器通常被編程以產(chǎn)生具有指定量噪聲、干擾、頻率偏移和頻率漂移的波形。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器被配置成基于一個或多個參數(shù)在發(fā)射機處產(chǎn)生多個版本的波形，針對每個天線有一個版本的波形。在一個實現(xiàn)方式中，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器產(chǎn)生由天線陣列中的各個元件所發(fā)送的波形。針對一個或多個天線中的每個天線，不同的波信號由發(fā)射機1406中的波形發(fā)生器來產(chǎn)生。這些信號中的每一個信號隨后通過D/A轉(zhuǎn)換器和一個或多個濾波器。所產(chǎn)生的模擬信號中每一個被功率放大器所放大，然后被發(fā)送至一個或多個天線中的相應天線。波形發(fā)生器的描述可以參見2014年12月27日申請、申請?zhí)枮?3/891,445、題為“用于無線功率傳輸?shù)陌l(fā)射機”的美國專利申請，2014年12月29日申請、申請?zhí)枮?4/584,364、題為“用于無線功率傳輸?shù)脑鰪姲l(fā)射機”的美國專利申請。這兩篇美國專利申請的全文以引用的方式并入本文。

在一個示例中，假設所發(fā)送的信號是基于一個或多個參數(shù)而確定的余弦波形，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器首先產(chǎn)生與待發(fā)送的波形的相位相對應的一系列相位角。由發(fā)射機1406的波形發(fā)生器所產(chǎn)生的這一系列相位角可以公用于所有天線，或者不公用于所有天線。在本申請中，由發(fā)射機1406的波形發(fā)生器所產(chǎn)生的這一系列相位角可以公用于所有天線。波形相位角可以被調(diào)整為通過針對每個天線增加時間延遲和相位調(diào)整來控制波形。針對每個天線產(chǎn)生一系列經(jīng)調(diào)整的相位角。隨后，通過向經(jīng)調(diào)整的相位角應用余弦功能，針對每個天線產(chǎn)生信號。這可以通過余弦查找表來完成。每個余弦波被加載并且讀出至D/A轉(zhuǎn)換器。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器產(chǎn)生與待發(fā)送的信號的相位相對應的一系列相位角。這些相位角是天線陣列中的每個天線公用的。由發(fā)射機1406的波形發(fā)生器所進行的相位角選擇可以由直接數(shù)字合成器(DDS)或類似的裝置來實現(xiàn)。隨后，對波形相位角進行處理以針對每個天線增加時間延遲和相位調(diào)整。時間延遲允許在較寬帶寬上的統(tǒng)一指向，并且相位調(diào)整補償了中心頻率出的時間延遲量化。為了對所發(fā)送的波進行控制，每個天線還需要具有向公共波形增加特定的相位角。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器被配置成基于一個或多個參數(shù)的輸入而對波形執(zhí)行所有的上述功能。

發(fā)射機1406的波形發(fā)生器進一步被配置成根據(jù)一個或多個傳輸參數(shù)來產(chǎn)生具有一個或多個特征的一個或多個功率波。一個或多個功率波是非連續(xù)波，非連續(xù)波具有基于對與一個或多個功率波的一個或多個特征相對應的一個或多個傳輸參數(shù)進行的一個或多個更新而增加或減小的頻率和幅度。在一個示例中，非連續(xù)功率波可以是啁啾波形(chirp waveform)。由于波形的頻率在時間上呈現(xiàn)線性變化或?qū)?shù)變化，從而掃除頻帶而不會創(chuàng)建一個特定頻率下的集中能量(而這不是所期望的)，通常使用啁啾波形。當然，取決于應用和當前需要哪種頻域波形，可以使用其他依賴時間的頻率。換言之，啁啾波形是頻率調(diào)制脈沖或信號，其中，經(jīng)調(diào)制的頻率通常在與一脈沖寬度相等的有限時間內(nèi)從初始頻率開始線性增加，例如從-50MHz到+50MHz，從而在例如10毫秒的脈沖寬度內(nèi)提供100MHz的帶寬，并調(diào)制例如160MHz的中心頻率。這種調(diào)制波形通常是增加的，并且在由發(fā)射機的一個或多個天線傳輸之前，可以被混合到較高RF載波，例如900MHz到100GHz。啁啾波形可以通過各種硬件模塊來產(chǎn)生。產(chǎn)生啁啾波形的其中一種方法包括一組集總電路元件。例如，這組集總電路元件可以包括一組電路，這一組電路產(chǎn)生各自組的交錯延遲信號，這些交錯的延遲信號相加，并且提供啁啾波形。產(chǎn)生啁啾波形的另一方法可以包括金屬化水晶設備，金屬化水晶設備經(jīng)受高脈沖信號以產(chǎn)生線性頻率調(diào)制的啁啾波形。在產(chǎn)生啁啾波形的另一示例性方法中，可以采用直接數(shù)字合成。產(chǎn)生啁啾波形的DDS方法通常采用被編程的存儲器，被編程的存儲器具有存儲的正弦值，這些正弦值通常被饋送到D/A轉(zhuǎn)換器，使得在某個脈沖寬度時間內(nèi)，數(shù)字值被以增加的速率循環(huán)輸入到D/A轉(zhuǎn)換器，模擬轉(zhuǎn)換器通過這個脈沖寬度產(chǎn)生啁啾波形。

在另一實施例中，可以基于一個或多個參數(shù)，產(chǎn)生啁啾子脈沖波形，并且將啁啾子脈沖波形混合到期望的中心中頻。連續(xù)地產(chǎn)生多個啁啾子脈沖波形，并且分別與多個中頻中的中頻相混合。這種連續(xù)混合的啁啾波形具有與全部啁啾子脈沖波形的脈沖寬度之和相等的擴展脈沖寬度。在這種情況中，當全部啁啾子脈沖波形的脈沖寬度具有相同脈沖寬度時，連續(xù)調(diào)頻脈沖波形的擴展脈沖寬度將會等于子脈沖的數(shù)量乘以每個子脈沖的脈沖寬度。

在另一實施例中，可以使用數(shù)據(jù)來對相對較高的頻率載波信號進行調(diào)制，以基于一個或多個參數(shù)來產(chǎn)生驅(qū)動一個或多個天線的波形。一種類型的調(diào)制是角調(diào)制，這包括調(diào)制載波信號的角度。角調(diào)制可以包括調(diào)制載波信號的頻率或調(diào)制子載波信號的相位。波形形成處理包括產(chǎn)生較多調(diào)制的波形信號，并且使用多個低通濾波器來漸進地過濾發(fā)射機的波形發(fā)射器中的角調(diào)制信號，以產(chǎn)生用于驅(qū)動一個或多個天線的調(diào)制正弦波形。該技術包括對發(fā)射機進行編程以濾波的轉(zhuǎn)角頻率(corner frequency)調(diào)諧到使用由發(fā)射機1406的微處理器所進行的編程可選擇的頻率范圍內(nèi)的頻率。

為了產(chǎn)生能量口袋，使用波形發(fā)生器的發(fā)射機1406產(chǎn)生具有與其自身相關度很低的一個或多個功率波。在一個示例中，使用啁啾波。啁啾波具有與其非常低的相關度。在一個實施例中，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器針對一個或多個天線中的全部天線產(chǎn)生相同的啁啾波形。在另一實施例中，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器針對一個和多個天線中的每一個天線產(chǎn)生不同的啁啾波形。在另一實施例中，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器針對一個或多個天線中的第一天線子集產(chǎn)生第一啁啾波形，并且一個或多個天線中的第二或剩余天線子集產(chǎn)生第二啁啾波形。在另一實施例中，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器可以包括一個或多個子波形發(fā)生器，其中，第一子波形發(fā)生器配置成產(chǎn)生針對一個或多個天線陣列中的第一天線陣列產(chǎn)生第一啁啾波形，并且第二子波形發(fā)生器配置為針對一個或多個天線陣列中的第二天線陣列產(chǎn)生第二啁啾波形，等等。

上文所描述的發(fā)射機1406的波形發(fā)生器產(chǎn)生啁啾波形。啁啾波形可以產(chǎn)生為線性啁啾波形和非線性啁啾波形。非線性啁啾波形是選擇由以下所組成的群組：指數(shù)、對數(shù)、任意形成的啁啾波形。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器基于一個或多個參數(shù)產(chǎn)生啁啾波形。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器基于從傳感器裝置和/或通信部件所接收的通信信號來確定一個或多個參數(shù)。發(fā)射機1406的波形發(fā)生器所產(chǎn)生的啁啾波的輸出頻率是基于一個或多個參數(shù)來確定的?；谝粋€或多個參數(shù)，發(fā)射機1406的波形發(fā)生器可以針對多個天線產(chǎn)生多個啁啾波形，其中，每個啁啾波形具有唯一的輸出頻率和幅度。發(fā)射機1406進一步被配置成基于一個或多個參數(shù)，相對于時間和距離的變化而增加所發(fā)送的啁啾波的頻率和幅度。發(fā)射機1406進一步被配置成基于一個或多個參數(shù)，相對于時間和距離的變化而減小所發(fā)送的啁啾波的頻率和幅度。在一個示例中，發(fā)射機1406所發(fā)送的啁啾波形的頻率在每秒的時間內(nèi)，隨機地變化1到1000次。頻率在第N秒處增加，然后頻率在第N+2秒處減小。在另一實施例中，發(fā)射機的一個或多個天線所發(fā)送的一個或多個功率波的頻率基于一個或多個物體的最大容許輻射量(MPE) 而變化。

在所示出的附圖中，基于有發(fā)射機1406的微處理器所確定的第一組的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機1406的第一波形發(fā)生器產(chǎn)生具有頻率發(fā)f1的第一波形1402。發(fā)射機1406的微處理器從傳感器裝置和接收機接收新數(shù)據(jù)和新信息，并且基于新數(shù)據(jù)和新信息，發(fā)射機1406的微處理器可以產(chǎn)生第二組的一個或多個參數(shù)。第二組的一個或多個參數(shù)不同于第一組的一個或多個參數(shù)?；诘诙M的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機1406的微處理器向第一波形發(fā)生器提供指令，以改變(增加/減小)所發(fā)射波形的頻率f1。在另一實施例中，基于第二組的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機1406的微處理器向第一波形發(fā)生器提供指令，以產(chǎn)生具有頻率f2的新波形1404。在另一實施例中，基于第二組的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機1406的微處理器可以使用新的波形發(fā)生器，而不是第一波形發(fā)生器來產(chǎn)生具有頻率f2的新波形1404。

圖15示出了根據(jù)示例性實施例的用于在無線功率傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生波形的方法。

在第一步驟1502中，發(fā)射機(TX)接收傳感器數(shù)據(jù)。發(fā)射機建立與接收機(RX)的連接。通過使用能夠在電子裝置之間傳遞信息的無線通信協(xié)議(例如，)，發(fā)射機和接收機通過通信信號傳遞信息和數(shù)據(jù)。舉例而言，發(fā)射機可以掃描接收機的廣播信號或者反之亦然，或者接收機可以發(fā)送信號給發(fā)射機。信號可以想發(fā)射機表明接收機的存在，或者向接收機表明發(fā)射機的存在，并且可以出發(fā)發(fā)射機和接收機之間的關聯(lián)。一旦發(fā)射機識別了接收機，則發(fā)射機在發(fā)射機中建立與接收機相關聯(lián)的連接，允許發(fā)射機和接收機傳遞信號。發(fā)射機然后可以指令接收機開始發(fā)送數(shù)據(jù)。除了其他度量之外，接收機可以測量電壓，并且將電壓采樣測量結果返回至發(fā)射機。發(fā)射機進一步從一個或多個內(nèi)部傳感器、一個或多個外部傳感器、與接收機的位置有關的熱圖數(shù)據(jù)、關于一個或多個電子裝置的信息(例如，電池使用)以及一個或多個物體接收信息和數(shù)據(jù)。

在下一步驟1504中，發(fā)射機可以確定一個或多個參數(shù)。在一個實施例中，發(fā)射機的微處理器可以執(zhí)行一個或多個軟件模塊，以分析所接收的數(shù)據(jù)和信息，并且基于所識別的一個或多個參數(shù)。一個或多個參數(shù)用作微處理器的輸入，以對波形和它們的輸出頻率進行必要選擇，從而在一個或多個目標位置處形成能量口袋。

在下一步驟1506中，發(fā)射機基于一個或多個參數(shù)來選擇待由波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形(例如，射頻波，聲波)。舉例而言，基于一組的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機可以選擇啁啾波來進行傳輸，基于另一組的一個或多個參數(shù)，發(fā)射機可以選擇正弦波來進行傳輸。由于啁啾波的頻率和幅度隨著時間和距離的增加而連續(xù)增加或者減少，發(fā)射機可以選擇啁啾波形，一個或多個參數(shù)可以表明一時間段內(nèi)部具有連續(xù)頻率的信號需求。

在下一步驟1508中，發(fā)射機向波形發(fā)生器提供指令，以產(chǎn)生所選擇的波形，例如啁啾波。波形還可以通過使用外部電源和使用壓電材料的本地振蕩器芯片來產(chǎn)生。波形可以由來進行控制，波形發(fā)生器和發(fā)射機電路可以包括用于調(diào)節(jié)波形的相位和/或相對幅度的專用芯片。波形的頻率、相位、增益、幅度和其他波形特征可以被調(diào)整，以在一個或多個電子裝置的目標位置處形成能量口袋。

C.零引導

圖16示出了根據(jù)示例性實施例在無線功率傳輸系統(tǒng)中形成零空間。發(fā)射機1602包括天線陣列中的一個或更多個天線。發(fā)射機配置為對從發(fā)射機1602的天線發(fā)射到接收機1604的功率波的其他可能屬性中的相位和幅度進行調(diào)節(jié)。在沒有任何相位或幅度調(diào)節(jié)的情況下，功率波可以從發(fā)射機1602的天線中的每一個天線發(fā)射，并且將達到不同位置且具有不同相位。這些差別通常是由于發(fā)射機1602的每個天線到位于不同位置處的接收機的不同距離。為了形成能量口袋，發(fā)射機1602發(fā)射的功率波彼此精確地同相到達接收機1604處并組合以增大每個波的幅度，從而產(chǎn)生比每個組成功率波更強的合成波。

在所示附圖中，接收機1604可以從發(fā)射機1602接收多個功率傳輸信號。多個功率傳輸信號中的每一個包括來自發(fā)射機1602的多個天線的功率波。這些功率傳輸信號的合成可以大致為零，這是因為功率波疊加以建立零空間。也就是說，發(fā)射機1602的天線可以發(fā)射精確相同的功率傳輸信號，該精確相同的功率傳輸信號包括具有相同特征(例如，相位、幅度)的功率波。因為每個功率傳輸信號的功率波1606、1608具有相同的特性，所以當功率波1606、1608到達接收機1604處時，功率波1606、1608相互偏移180度。因此，發(fā)射機1602發(fā)射的功率波1606相互抵消或取消。

在一個實施例中，基于通信信號和繪圖數(shù)據(jù)(例如，熱圖數(shù)據(jù)和/或傳感器數(shù)據(jù))，發(fā)射機1602將基于對接收機1604的位置指示來生成功率波。發(fā)射機1602則將在接收機1604的位置后方或在接近接收機的其他位置處生成零空間，或者相反地不期望具有功率水平超過特定閾值的能量口袋。在另一實施例中，基于繪圖數(shù)據(jù)(例如，熱圖數(shù)據(jù)和/或傳感器數(shù)據(jù))，發(fā)射機1602將確定一個或更多個諸如人和動物之類的目標的位置，并且之后在一個或更多個目標的位置處或附近生成零空間，或者相反地不期望具有功率水平超過特定閾值的能量口袋。發(fā)射機1602將從傳感器連續(xù)接收關于一個或更多個目標和一個或更多個接收機的位置的數(shù)據(jù)。發(fā)射機1602配置為在一個或更多個接收機的位置處生成能量口袋，并且發(fā)射機1602在接收機的位置之外、以及一個或更多個目標的位置處或附近、由或者不期望能量口袋的功率水平超過特定閾值之處生成一個或更多個零空間。發(fā)射機1602配置為不斷地測量一個或更多個目標和一個或更多個接收機的位置之間的距離。基于該距離，發(fā)射機1602選擇從一個或更多個天線陣列的一個或更多個天線選擇功率波發(fā)射以建立能量口袋或零空間。

在一個實施例中，發(fā)射機1602的波形發(fā)生器可以生成至少兩個波形。所生成的至少兩個波形具有不同的頻率。至少兩個波形之一或至少兩個波形中的全部波形的頻率的相位改變可以導致形成統(tǒng)一的波形。統(tǒng)一的波形使得將沿一定區(qū)域中的一個或更多個零空間在一個或更多個目標點處生成能量口袋。

圖17示出了根據(jù)示例性實施例的一種用于在無線功率傳輸系統(tǒng)中形成零空間的方法。

在第一步驟1702中，發(fā)射機(TX)發(fā)射功率波以在一個或更多個目標電子設備處生成能量口袋。發(fā)射機發(fā)射的功率波在三維空間中匯聚。通過相位和/或相對幅度調(diào)節(jié)控制功率波以在預期能量口袋的位置處形成能量口袋。能量口袋由在三維空間中的目標位置處匯聚的兩個或更多個功率波形成。

在下一步驟1704中，發(fā)射機接收目標的位置數(shù)據(jù)。一個或更多個內(nèi)部傳感器和一個或更多個外部傳感器將關于目標在發(fā)射機的工作區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)和位置的數(shù)據(jù)發(fā)射到發(fā)射機。一個或更多個目標可以包括人和動物。

在下一步驟1706中，發(fā)射機測量目標和接收機之間的距離。一旦接收到目標的位置數(shù)據(jù)，發(fā)射機測量目標的位置數(shù)據(jù)與能量口袋定向的一個或更多個接收機的位置(例如，圖2中所述的過程中識別的位置)之間的距離。發(fā)射機還配置為測量一個或更多個目標的位置數(shù)據(jù)距離發(fā)射機和功率波的距離?；谶@各種距離的測量值，發(fā)射機則確定是否生成零空間，并且在確定生成零空間時確定零空間的位置。

在下一步驟1708中，如果發(fā)射機確定目標接近于功率水平超過給定閾值的能量口袋，發(fā)射機在能量口袋的位置處或附近建立零空間，或者建立對應于目標的位置的零空間。在一些情況下，當檢測到目標位于與預期能量口袋相同的位置處時，發(fā)射機能夠在預期生成能量口袋的位置處建立零空間。在這些情況下，所發(fā)射的功率波彼此抵消，導致沒有明顯的能量發(fā)射到包含目標的位置處。

D.發(fā)射機天線陣列的配置

i.天線陣列中天線的間隔

圖18示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)的天線陣列中的天線設置。

在一個實施方式中，無線功率傳輸系統(tǒng)包括一個或更多個發(fā)射機。一個或更多個發(fā)射機中的每一個包括一個或更多個天線陣列。在說明性實施例中示出了單個天線陣列1802。一個或更多個天線陣列中的每一個包括一個或更多個天線以發(fā)射一個或更多個功率波。在說明性實施例中，單個天線陣列1802包括多個天線1804。一個或更多個天線中的天線彼此間隔以使得多個天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向形成能量口袋，從而為目標電子設備供電。

無線功率傳輸系統(tǒng)還包括接收機，該接收機配置為接收使用一個或更多個發(fā)射機的一個或更多個天線陣列中的一個或更多個天線發(fā)射的一個或更多個功率波生成的能量口袋。在一個實施例中，發(fā)射機上的一個或更多個天線的至少一個天線的高度能夠從大約1/8英寸至大約1英寸，并且至少一個天線的寬度能夠從大約1/8英寸至大約1英寸。天線陣列中的兩個鄰近天線之間的距離能夠介于1/3至12λ。在一個實施例中，該距離能夠大于1λ。該距離能夠介于1λ和10λ之間。在一個實施例中，該距離能夠介于4λ和10λ之間。

天線陣列中的一個或更多個天線中的天線彼此以預定距離放置，以使得天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以在接收機處形成能量口袋。進一步地，一個或更多個天線中的每一個在三維空間中彼此以預定距離放置，以使得一個或更多個天線中的每一個發(fā)射的一個或更多個功率波在接收機外不形成能量口袋。進一步地，一個或更多個天線中的每一個在三維空間中彼此以預定距離放置，以使得一個或更多個天線中的每一個發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以在接收機處形成能量口袋，其中，能量口袋內(nèi)的能量大于由于一個或更多個功率波造成的接收機邊緣以外出現(xiàn)的能量。

在一個實施例中，一個或更多個天線固定在活動部件上，并且一個或更多個天線陣列中的每一個中的一個或更多個天線根據(jù)接收機的位置來動態(tài)調(diào)節(jié)，以使得一個或更多個天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以在接收機處形成能量口袋?；顒硬考槿我鈾C械致動器，該機械致動器由發(fā)射機的微處理器控制。發(fā)射機的微處理器接收來自一個或更多個內(nèi)部傳感器、一個或更多個外部傳感器以及關于接收機或目標電子設備的位置的熱圖數(shù)據(jù)的信息并且基于該傳感器數(shù)據(jù)中的一些或全部，微處理器控制安裝有天線的機械致動器的運動。

在一個實施例中，一個或更多個天線陣列中的每一個中的一個或更多個天線彼此以預定距離放置，這使得一個或更多個天線之間能夠相互耦合，并且其中，相互耦合使多個天線之間的電感耦合或電容耦合。

一個或更多個天線陣列中的每一個的一個或更多個天線配置為由于一個或更多個天線的放置以在相互不同的時間發(fā)射一個或更多個功率波。在另一實施例中，一個或更多個天線陣列中的每一個的一個或更多個天線配置為由于被發(fā)射器的微處理器控制的計時電路的存在以在相互不同的時間發(fā)射一個或更多個功率波。計時電路能夠用于為一個或更多個天線中的每一個選擇不同的傳輸時間。在一個示例中，微處理器可以為計時電路預配置來自一個或更多個天線中的每一個傳輸一個或更多個傳輸波的計時。在另一示例中，基于從一個或更多個內(nèi)部傳感器、一個或更多個外部傳感器和通信信號接收的信息，發(fā)射機可以對來自多個天線的多個傳輸波形的傳輸進行延遲。

在又一實施例中，提供了一種無線功率傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)射機。發(fā)射機包括一個或更多個天線陣列。一個或更多個天線陣列中的每一個包括多個天線。多個天線發(fā)射一個或更多個功率波。發(fā)射機還包括微處理器，該微處理器配置為基于使用一個或更多個功率波定向的能量口袋的目標來激活多個天線的第一天線集合。第一天線集合基于第一天線集合中的天線之間的距離來從一個或更多個天線中選擇，該距離對應于形成能量口袋的天線的期望距離。換言之，所選擇的第一天線集合的天線之間的距離使得鄰近的天線較優(yōu)地彼此遠離，并且從第一天線集合發(fā)射的一個或更多個功率波形成能量口袋，從而為目標電子設備供電。

在一個實施方式中，發(fā)射機包括天線電路，該天線電路配置為基于通信信號對天線陣列中的一個或更多個天線中的每一個進行開關。通信信號可以從一個或更多個內(nèi)部傳感器、一個或更多個外部傳感器或熱圖數(shù)據(jù)接收。在一個實施例中，天線陣列配置使得功率波方向能夠通過導通一個或更多個天線的第一天線集合被引導到第一方向上，并且天線陣列的功率波方向能夠通過導通一個或更多個天線的第二天線集合被引導到第二方向上。第二天線集合能夠包括第一天線集合中的一個或更多個天線，或者第二天線集合可以不包括第一集合中的任何天線。在一個實施例中，天線陣列的功率波方向能夠通過導通多個方向中的每一個上的一個或更多個天線中的天線集合在多個方向上切換。基于第一天線集合中的天線與第二天線集合中的天線之間的距離來選擇第一天線集合和第二天線集合中的天線。距離的選擇使得第一天線集合、第二天線集合或任何天線集合的出現(xiàn)在期望位置處生成有效的能量口袋。

在一個實施方式中，發(fā)射傳輸波以生成能量口袋的天線之間的間隔基于必須建立能量口袋的接收器的位置來確定。發(fā)射機確定接收機的位置。在一個示例中，接收機的位置使用接收機在通信組件上發(fā)射的諸如藍牙信號之類的通信信號進行測量。接收機的位置可以被微處理器使用以調(diào)節(jié)和/或選擇多個天線中的天線以形成能量口袋，該能量口袋可由接收機使用來為電子設備充電。

在一個實施例中，天線陣列可以包括1000個天線。天線開關電路配置為在給定時間連接1000個天線中的任何數(shù)量的天線。開關電路包括信號分路器，該信號分路器適于將信號分路為任何數(shù)量的信號。另外，開關電路包括1000個開關，并且開關電路適于控制開關的數(shù)量，以使得1000個天線中的特定數(shù)量的天線被導通。開關電路可以包括微機電系統(tǒng)開關。在另一實施例中，開關電路可以包括濾波器，該濾波器適于單獨地向天線陣列發(fā)射信號并從天線陣列接收信號。

在另一實施例中，天線陣列包括數(shù)量Z的天線，并且開關電路配置為在給定時間控制數(shù)量X個天線。依照該實施例，開關電路包括信號分路器，該信號分路器適于將信號分路為數(shù)量X個信號，開關矩陣包括數(shù)量X個1×Z開關，并且開關電路適于控制開關矩陣，以使得連續(xù)的X個天線集合被激活。在一些實施例中，1×Z個開關包括復用器。

ii.天線陣列形狀配置

圖19示出了根據(jù)示例性實施例的對無線功率傳輸系統(tǒng)中的多個天線陣列的管理。

在一個實施例中，提供了無線功率傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)包括發(fā)射機。發(fā)射機包括至少兩個天線陣列。在一個示例中，該至少兩個天線陣列包括第一天線陣列1902和第二天線陣列1904。應當注意，為了解釋方便，僅描述了具有第一天線陣列1902和第二天線陣列1904的系統(tǒng)，然而，在不背離所述實施例的范圍的情況下，系統(tǒng)中可以包括多于兩個天線陣列。第一天線陣列1902和第二天線陣列1904中的每一個包括配置為發(fā)射一個或更多個功率波的一行或更多行以及一列或更多列天線。發(fā)射機還包括微處理器。微處理器配置為控制第一天線陣列1902和第二天線陣列1904之間的間隔。該至少兩個陣列中的第一天線陣列1902留出間隔以在三維空間中相對于該至少兩個陣列中的第二天線陣列1904偏移預定距離，以使得第一天線陣列1902和第二天線陣列1904中的每一個的天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以形成能量口袋，從而為目標電子設備供電。第一天線陣列1902和第二天線陣列1904根據(jù)目標電子設備的位置被放置為彼此相距預定距離。換言之，預定距離由發(fā)射機基于目標電子設備的位置來選擇。

在一個實施例中，第一天線陣列1902與第二天線陣列1904之間的距離根據(jù)目標電子設備的位置來動態(tài)調(diào)節(jié)，以使得第一天線陣列1902和第二天線陣列1904的天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以在目標電子設備處形成能量口袋。在一個實施例中，第一天線陣列1902和第二天線陣列1904是平坦形狀的，并且該至少兩個天線陣列之間的偏移距離為4英寸。

iii.多個陣列

圖20示出了根據(jù)示例性實施例的對無線功率傳輸系統(tǒng)中的多個天線陣列的管理。

在一個實施例中，提供了無線功率傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)包括發(fā)射機。發(fā)射機包括至少兩個天線陣列。在一個示例中，該至少兩個天線陣列包括第一天線陣列2002和第二天線陣列2004。應當注意，為了解釋方便，進描述了具有第一天線陣列2002和第二天線陣列2004的系統(tǒng)，然而，在不背離所述實施例的范圍的情況下，系統(tǒng)中可以包括多于兩個天線陣列。第一天線陣列2002和第二天線陣列2004中的每一個包括配置為發(fā)射一個或更多個功率波的一行或更多行和一列或更多列天線。

在一個實施例中，第一天線陣列2002和第二天線陣列2004均用于在相同時間建立零空間。在又一實施例中，第一天線陣列2002和第二天線陣列2004均用于在相同時間建立能量口袋和零空間。

iv.三維陣列配置

圖21示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸中的天線陣列配置。

在一個示例中，公開了一種具有特定陣列大小和形狀的天線陣列2102。本申請中描述的天線陣列2102使三維天線陣列。三維天線陣列的形狀包括但不限于：任意形狀的平面天線陣列，以及圓柱形、圓錐形和球形。天線陣列包括特定類型、大小和形狀的一個或更多個天線。例如，一種類型的天線是所謂的貼片式天線，該貼片式天線具有方形形狀以及與特定頻率(例如，10GHz)的工作相容的大小。進一步地，天線被設置為方形配置并且具有例如一個波長(1λ)的間隔。本領域的技術人員意識到還可以使用額外或替代性的形狀、空間和天線類型。本領域的技術人員還理解，可以針對RF頻率范圍內(nèi)的任何頻率(例如，在大約900MHz至大約100GHz范圍內(nèi)的任何頻率)下的工作來選擇一個或更多個天線的大小。本公開的天線陣列中可以使用的天線的類型包括但不限于：凹槽部件、偶極子、或狹槽、或者本領域的常規(guī)技術人員公知的任何其他天線。此外，本申請中進行參照來根據(jù)天線陣列的形狀生成具有特定的形狀和功率傳輸波寬的天線功率傳輸波。本領域的技術人員理解，還可以通過公知技術來使用和提供具有其他形狀和寬度的天線功率波，諸如將幅度和相位調(diào)節(jié)電路包含在天線供給電路中的合適位置處。

在一個實施例中，三維天線陣列被用在本公開的無線功率傳輸系統(tǒng)中。三維天線陣列可以有兩種類型。這兩種類型包括有源天線陣列和無源天線陣列。有源天線陣列包括諸如半導體器件之類的有源器件以助于功率波的傳輸。無源天線陣列并不助于功率波的傳輸。在有源或無源陣列中以一些方式提供陣列中的天線之間的相位特性。在一個實施例中，有源天線陣列通常包括可控移相器，該可控移相器能夠用于對饋送到陣列的天線中的一個(或天線集合)上的RF波的相位進行調(diào)節(jié)。在另一實施例中，通過使用非相位受控信號幅度分割器(divider)并結合與每個天線或天線集合相連的相位控制部件的控制來避免對于相移功率傳輸波形成器的需求。因此，有源天線陣列通常包括多個天線以及連接到天線上的射頻電路。有源天線陣列是用于給予每個天線的所要發(fā)射的RF 信號適當?shù)南辔徊睢⒒蛘呦辔徊詈瓦m當?shù)脑鲆娌畹奶炀€系統(tǒng)。因此，能夠進行定向功率傳輸波掃描或者能夠?qū)崿F(xiàn)任意定向功率傳輸波。有源天線陣列還可以具有與每個天線或天線集合相關聯(lián)的發(fā)射放大器和接收放大器。

在一個替代性或附加實施例中，天線陣列包括立方體形狀的表面。為了以最大增益或期望增益將功率波指向特定方向以產(chǎn)生能量口袋，較優(yōu)地可以選擇(即激活)多個天線中盡可能多的天線、或者至少預先選擇的數(shù)量的天線。由于陣列的形狀不是線型的，該形狀造成天線之間的相位差。例如，可被當作參考天線的一個天線將產(chǎn)生其主瓣軸線在期望的功率傳輸波方向上的增益圖案或輻射圖案。其他的天線也將具有對于期望方向上的功率傳輸波增益有貢獻的輻射圖案，但是由于陣列的形狀，天線表面的輪廓造成的相位差將對可以產(chǎn)生有效的天線功率傳輸波形狀的簇大小進行限制。在一個實施方式中，相位差由天線相對于具有在期望方向上的輻射圖案的參考天線的位置造成。例如，參考天線將其功率傳輸波指向為垂直于參考天線的口徑。由于陣列的形狀，其他天線并不指向相同方向，并且其他天線的信號相位并不與來自參考天線的信號對準。在大多數(shù)情況下，距離參考部件越遠的部件的相位偏移越大，并且該相位偏移是天線陣列的平面和表面之間的角度的函數(shù)。由于相位偏移，來自簇中和天線陣列上的參考天線以及全部其他天線的信號之間的相干損失。相位延遲波具有能夠疊加到整體波上的分量，但是在一定的點處還將從波中減去或消除。這限制了簇的大小，并因此限制了簇陣列的最大增益。

在另一實施例中，一個或更多個天線包括第一天線集合和第二天線集合。第一天線集合和第二天線集合以關于三維天線陣列的非平面形的天線陣列表面的不同角度放置。通過選擇應當發(fā)射功率波的天線，三維陣列的形狀能夠基于接收機的位置動態(tài)調(diào)節(jié)。在一個替代性實施例中，一個或更多個天線陣列能夠具有基于預定、預測或預計的接收機位置的特定配置。

第一天線能夠與第二天線相距一距離，其中，兩個天線發(fā)射功率波至接收機，其中，在接收機處生成能量口袋。可以想到在第一和第二天線之間具有一距離，以使得所發(fā)射的功率波并未大體上相互平行。第一和第二天線之間的最優(yōu)距離取決于接收機的距離、房間的大小、功率波的頻率以及所發(fā)射的功率大小。

圖22A和22B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2202被設置在天線陣列2204中。如圖22A和22B中所示，天線陣列2204是三維天線陣列。天線陣列2204中的多個天線2202之間的間隔的增大導致能量口袋的大小(或袋大小)較小，如圖22C中所示。在該示例中，天線陣列2204的配置為40英寸×40英寸。

圖23A和23B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2302被設置在天線陣列2304中。天線陣列2304是三維天線陣列。如圖23A和23B中所示，天線陣列2304中的多個天線2302的設置上的深度增加導致能量口袋的大小(或袋大小)較小，如圖23C中所示。在該示例中，天線陣列2304的配置為40英寸×40英寸×5英寸。

圖24A和24B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2402被設置在天線陣列2404中。天線陣列2404是三維天線陣列。如圖24A和24B中所示，天線陣列2404中的多個天線2402之間的非線型間隔導致一個或更多個功率波形在能量口袋的大小(袋大小)周圍的能量分布發(fā)生改變，如圖24C中所示。圖中所示的非線型間隔為對數(shù)間隔。在該示例中，天線陣列2404的配置為40英寸×40英寸。

圖25A和25B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2502被設置在天線陣列2504中。天線陣列2504是三維天線陣列。如圖25A和25B中所示，天線陣列2504中的天線2502之間的非線型間隔導致一個或更多個功率波形在能量口袋的大小(袋大小)周圍的能量分布發(fā)生改變，如圖25C中所示。圖中所示的非線型間隔為對數(shù)間隔。在該示例中，天線陣列2504的配置為40英寸×40英寸×6英寸。

圖26A和26B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2602被設置在天線陣列2604中。天線陣列2604是三維天線陣列。如圖26A和26B中所示，天線陣列2604中的多個天線2602之間距離的增大導致產(chǎn)生多個功率波，這多個功率波并不相互抵消并因此造成產(chǎn)生較大的能量口袋，如圖26C中所示。在該示例中，天線陣列2604的配置為13英寸×75英寸。

圖27A和27B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2702被設置在天線陣列2704中。天線陣列2704是三維天線陣列。如圖27A和27B中所示，天線陣列2704中的多個天線2702之間距離的減小導致產(chǎn)生強功率波，該強功率波并不相互抵消并因此造成產(chǎn)生較大的能量口袋，如圖27C中所示。在該示例中，天線陣列2704的配置為8英寸×16英寸。

圖28A和28B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2802被設置在天線陣列2804中。天線陣列2804是三維天線陣列。如圖28A和28B中所示，天線陣列2804中沿天線陣列2804的大小的多個天線2802之間間隔/距離導致產(chǎn)生能量口袋，如圖28C中所示。在該示例中，天線陣列2804的配置為45英寸×93英寸。

圖29A和29B示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。多個天線2902被設置在天線陣列2904中。天線陣列2904是三維天線陣列。如圖29A和29B中所示，天線陣列2904中沿天線陣列2904的大小的多個天線2902之間間隔/距離導致產(chǎn)生能量口袋，如圖29C中所示。在該示例中，天線陣列2904的配置為30英寸×63英寸。

圖30和31示出了根據(jù)示例性實施例的無線功率傳輸系統(tǒng)中的天線陣列配置。發(fā)射機包括一個或更多個天線，該一個或更多個天線配置為發(fā)射一個或更多個功率波以形成能量口袋為目標電子設備供電。一個或更多個天線位于由包括凹面形狀和凸面形狀的組中選擇的三維陣列的非平面形天線陣列表面上。非平面形還可以從包括球狀凹面形、球狀凸面形、拋物線凹面形和拋物線凸面形的組中選擇。在一個實施例中，三維天線陣列中的一個或更多個天線由于非平面形天線陣列表面被相互放置為使得一個或更多個天線發(fā)射的一個或更多個功率波在接收機的邊緣以外形成能量口袋，如圖11至16中所述。在另一實施例中，三維天線中的一個或更多個天線由于非平面形天線陣列表面被相互放置為使得一個或更多個天線發(fā)射的一個或更多個功率波被定向以在接收機處形成能量口袋，該能量口袋大于存在于接收機的邊緣以外的能量。

V.使用熱圖和傳感器的示例性無線功率傳輸方法

圖32示出了根據(jù)示例性實施例的在無線功率傳輸系統(tǒng)中形成能量口袋的方法3200。

在第一步驟3202中，發(fā)射機(TX)接收指示接收機(RX)位置的數(shù)據(jù)(例如，熱圖數(shù)據(jù))，并且經(jīng)由通信信號與符合用于通信的一個或更多個協(xié)議的接收機建立連接。也就是說，發(fā)射機和接收機可以使用無線通信協(xié)議經(jīng)由通信信號傳輸諸如熱圖數(shù)據(jù)之類的各種類型的數(shù)據(jù)，無線通信協(xié)議(例如，NFC、Wi-Fi)能夠在兩個電氣設備的處理器之間發(fā)送信息，其中，無線通信協(xié)議一般完成一些在發(fā)射機和接收機之間建立連接的例程。一旦發(fā)射機識別到接收機，發(fā)射機可以與接收機建立關聯(lián)該發(fā)射機的連接，以使得發(fā)射機和接收機能夠通信。在關聯(lián)建立之后，則在當前步驟3202中，接收機可以將熱圖數(shù)據(jù)發(fā)射到發(fā)射機，從而指示接收機在傳輸場中所處的位置(例如，坐標、區(qū)段)。

在下一步驟3204中，發(fā)射機發(fā)射功率波以在接收機的位置處生成能量口袋。發(fā)射機發(fā)射的功率波在三維空間中匯聚。功率波可以通過相位和/或相對幅度調(diào)節(jié)進行控制，從而在預期能量口袋的接收機位置處形成能量口袋。在一個實施例中，能量口袋由在三維空間中的接收機位置處匯聚的兩個或更多個功率波形成。

在下一步驟3206中，發(fā)射機接收生命體或敏感目標的位置數(shù)據(jù)。一個或更多個傳感器采集指示生命體或敏感目標存在的傳感器數(shù)據(jù)，之后將未處理或處理后的的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給發(fā)射機。一個或更多個傳感器可以采集并發(fā)送指示生命體或其他敏感目標位置的位置相關傳感器數(shù)據(jù)。在一個實施例中，一個或更多個傳感器采集并向發(fā)射機發(fā)送位置相關信息、以及生命體或敏感目標的至少一個非位置屬性。在一個實施例中，生命體或敏感目標的至少一個非位置屬性包括熱電傳感器響應、光學傳感器響應、超聲波傳感器響應和毫米波傳感器響應中的一個或更多個。

在下一步驟3208中，發(fā)射機測量生命體或敏感目標與功率波之間的距離。在一個實施例中，發(fā)射機將生命體或敏感目標的位置數(shù)據(jù)與(在發(fā)射機和接收機之間發(fā)射的)功率波的位置進行對比。發(fā)射機還將生命體或敏感目標的位置數(shù)據(jù)與平面坐標(例如，一維坐標、二維坐標、或三維坐標、或極坐標)進行對比，該平面坐標與其坐標存儲在發(fā)射機的繪圖存儲器中的接收機的位置相關聯(lián)。發(fā)射機將功率波生成的功率水平與用于生命體或敏感目標的一個或更多個最大允許功率水平進行對比。如果發(fā)射機確定生命體或敏感目標與功率波之間的距離指示不夠接近，即功率波生成的功率水平低于生命體或敏感對象的位置處的一個或更多個最大允許功率水平，則發(fā)射機繼續(xù)發(fā)生功率波，借此在接收機的位置處形成能量口袋。

如果發(fā)射機確定生命體或敏感目標與功率波之間的距離指示接近時(即功率波生成的功率水平高于或接近生命體或敏感對象的位置處的一個或更多個最大允許功率水平)，則在步驟3210中，發(fā)射機基于生命體或敏感目標的位置調(diào)節(jié)功率波。在一些情況下，發(fā)射機降低接收機處的功率波的功率水平。在一些情況下，發(fā)射機停止將功率波發(fā)射到接收機處。在一些情況下，發(fā)射機減少接收機位置處的功率波的能量。在一些實施例中，發(fā)射機將功率波的發(fā)射重定向到生命體或敏感目標的周圍。在一些實施例中，發(fā)射機在接收機的位置處或附近、或者對應于生命體或敏感目標的位置建立零空間。在一些情況下，當在預期能量口袋的相同位置處檢測到生命體或敏感對象時，發(fā)射機在生成能量口袋的位置處建立零空間。在這些情況下，所發(fā)射的功率波相互抵消，以使得沒有大量的能量被發(fā)射到生命體或敏感對象的位置處。

在一個實施例中，一個或更多個天線中的每一個具有相同的尺寸，并且發(fā)射機的一個或更多個天線中的至少一個天線從包含以下各項的組中選擇：平面天線、貼片天線和偶極天線。發(fā)射機的一個或更多個天線配置為工作在從約900MHz至約100GHz的范圍內(nèi)的頻帶下，包括約1GHz、5.8GHz、24GHz、60GHz 和72GHz。一個或更多個天線配置為根據(jù)一個或更多個天線在至少一個三維天線陣列中的布置彼此在不同的時間發(fā)射一個或更多個功率波。

一個或更多個天線在三維天線陣列中均勻間隔。一個或更多個天線還非對稱地位于三維天線陣列內(nèi)，并且三維天線矩陣因而使得能夠在大的方向范圍內(nèi)的任何方向上發(fā)射一個或更多個功率波。在另一實施例中，一個或更多個天線能夠在天線陣列上均勻間隔、非對稱地位于天線陣列上、或者以上兩者皆有，借此使得能夠在大的方向范圍內(nèi)發(fā)射一個或更多個功率波。在又一實施例中，一個或更多個天線能夠在天線陣列上非均勻間隔、非對稱地位于天線陣列上、或者以上兩者皆有，借此使得能夠在大的方向范圍內(nèi)發(fā)射一個或更多個功率波。在又一實施例中，三維陣列中的一個或更多個天線設置在兩個二維陣列中。

前述方法說明和過程流程圖僅為說明性示例，并不用于要求或暗示各實施例中的步驟必須以所呈現(xiàn)的次序執(zhí)行。正如本領域的技術人員所理解的，前述實施例中的步驟可以任何次序執(zhí)行。諸如“之后”、“下一個”等的用語并不用于限定步驟的次序；這些用語僅用語引導讀者遍閱對方法的說明。盡管過程流程圖可以按照順序過程對操作進行描述，但是許多操作能夠并行或同時執(zhí)行。另外，操作的次序可以重設。過程可以對應于方法、函數(shù)、進程、子例程、子程序等。當過程對應于函數(shù)時，該過程的結束可以對應于功能返回至調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)。

結合本申請公開的實施例描述的各說明性的邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件或兩者的結合。為了對硬件和軟件的該可互換性進行清楚說明，各說明性組件、塊、模塊、電路和步驟已經(jīng)在上文中對其功能進行了描述。該功能是由硬件還是軟件實現(xiàn)取決于特定應用以及整體系統(tǒng)的設計約束。本領域的技術人員針對每個特定應用可以采用不同的方式實現(xiàn)所述功能，但是實施方式的決定并不應當理解為背離本發(fā)明的范圍。

以計算機軟件實現(xiàn)的實施例可以由軟件、固件、中間軟件、微代碼、硬件描述語言或以上各項的任意結合實現(xiàn)。代碼段或機器可執(zhí)行指令可以代表進程、函數(shù)、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類、或者指令、數(shù)據(jù)結構或程序語句的任意結合。代碼段可以通過傳遞和/或接收信息、數(shù)據(jù)、命令行參數(shù)、參數(shù)或存儲器內(nèi)容聯(lián)接到另一代碼段或硬件電路。信息、命令行參數(shù)、參數(shù)、數(shù)據(jù)等可以通過任何合適的途徑被傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)送，該合適的途徑包括：存儲器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網(wǎng)絡傳輸?shù)取?/p>

用于實現(xiàn)這些系統(tǒng)和方法的實際軟件代碼或?qū)Ｓ每刂朴布⒉挥杀景l(fā)明限制。因此，在不參照具體軟件代碼的情況下說明系統(tǒng)和方法的操作和行為，應當理解為軟件和控制硬件能夠被設計用于實現(xiàn)基于本申請的說明的系統(tǒng)和方法。

當以軟件方式實現(xiàn)時，函數(shù)可以一個或更多個指令或代碼的形式存儲在非易失性計算機可讀或處理器可讀存儲介質(zhì)中。本申請中所述的方法或算法的步驟可以被具體化為處理器可執(zhí)行的軟件模塊，該軟件模塊可以駐留在計算機可讀或處理器可讀存儲介質(zhì)中。非易失性計算機可讀或處理器可讀介質(zhì)包括計算機存儲介質(zhì)和實際存儲介質(zhì)，以便于計算機程序從一個地方到另一個地方的轉(zhuǎn)移。非易失性處理器可讀存儲介質(zhì)可以是計算機可以訪問的任何可用的介質(zhì)。舉例來說，非限制性地，此非易失性處理器可讀介質(zhì)可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM，或其他光盤存儲、磁盤存儲或其他磁存儲設備，或可用于存儲采用指令或數(shù)據(jù)結構形式的期望程序代碼且可由計算機或存儲器訪問的任何其他實際存儲介質(zhì)。本申請中使用的磁盤(disk)和光盤(disc)包括壓縮光盤(CD)、激光盤、光盤、數(shù)字多功能光盤(DVD)、軟磁盤和藍光盤，其中磁盤通常以磁方式復制數(shù)據(jù)，而光盤通常以使用激光的光學方式復制數(shù)據(jù)。以上的結合也應當包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。此外，方法和算法的操作可以作為一條代碼和/或指令、或代碼和/或指令的任何組合或集合駐留在非易失性處理器可讀介質(zhì)和/或計算機可讀介質(zhì)上，該代碼和/或指令可包含在計算機程序產(chǎn)品中。