專利名稱：防篡改集裝箱定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及用于定位集裝箱和其他物體的定位和通信系統(tǒng)。更具體地， 本公開涉及通過發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器設(shè)備加標(biāo)簽的集裝箱的使用。每個集裝 箱標(biāo)簽?zāi)軌蚺c其他集裝箱標(biāo)簽或基站定位器設(shè)備通信。集裝箱標(biāo)簽可被布置成使用如下 所述的無線通信方法(例如RF(射頻)通信)來跟蹤單獨(dú)的集裝箱上的門的打開和關(guān)閉， 且還可跟蹤集裝箱的移動。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知用于定位物體的一些方法。在授權(quán)給Brid的美國專利 Νο.5,418,736中描述了丟失車輛定位器系統(tǒng)。車輛定位器系統(tǒng)連同GPS (全球定位系統(tǒng)) 天線、接收器/發(fā)送器、具有相關(guān)聯(lián)天線的電話以及安裝在位置要被監(jiān)控的車輛中的調(diào) 制解調(diào)器一起使用一個或多個GPS系統(tǒng)。車輛中的尋呼應(yīng)答器發(fā)出并接收尋呼請求。尋 呼請求使調(diào)制解調(diào)器詢問GPS接收器以確定車輛的當(dāng)前位置。車輛的當(dāng)前位置通過蜂窩 電話鏈路被發(fā)送以將車輛的當(dāng)前位置通知給車輛位置服務(wù)中心。其他已知的位置確定技 術(shù)包括使用羅蘭系統(tǒng)(Lonm，遠(yuǎn)距離無線電導(dǎo)航系統(tǒng))或基于Glonass (格諾納斯系統(tǒng))衛(wèi) 星的系統(tǒng)。在授權(quán)給Sadler的美國專利No.5,576,716中描述了用于定位丟失或被盜財產(chǎn)的另 一物體定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)包括GPS模塊、微計算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器以及電話，所有這 些都必須安裝在車輛中。所描述的系統(tǒng)定期且自動地計算財產(chǎn)的位置，以通過電話鏈路 發(fā)送到中央接收器/發(fā)送站。低功率傳送經(jīng)受由于噪聲、靜電和信號干擾導(dǎo)致的信號惡化。當(dāng)信息信號與噪 聲源是相同量級時，在存在該干擾和噪聲的情況下從信號中提取信息是非常困難的。當(dāng) 前描述的發(fā)明從常規(guī)解決方案中識別各種噪聲問題，并提供新穎的系統(tǒng)、方法和裝置， 所述系統(tǒng)、方法和裝置被布置為在小尺度物體定位系統(tǒng)中使用非常低的功率從傳輸中提 取信號。


參照附圖來描述非限定性和非窮盡的實(shí)施例圖1A-1D是示出被布置成作為防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)工作的示例系統(tǒng)的框 圖；圖2A-2B是示出用于防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的示例操作環(huán)境的圖；圖3A-3C是示出布置成用在防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)中的示例集裝箱標(biāo)簽的 圖；圖4A-4E是示出用于防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的定位器操作的圖；圖5A-5D是示出用于防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的示例處理的流程圖；圖6A和6B是示出與防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)中的基站相配合布置的示例集裝箱標(biāo)簽的詳細(xì)框圖；圖7示出了示例發(fā)送器；圖8是示出被格式化用于發(fā)送的一組幀的圖；圖9A和9B是示出用于示例通信系統(tǒng)的定時獲取的圖；圖10A-10B是用于示例接收器的示例圖；圖10C-10D是示出用于示例接收器的示例相關(guān)峰值的圖；圖11是用于示例發(fā)送器的流程圖；圖12A-12B、圖13A-13B和圖14是用于示例接收器的流程圖；圖15A是在旋轉(zhuǎn)過360度期間距離的有效變化的示例圖；圖15B是用于來自通過360度的旋轉(zhuǎn)的相關(guān)相位信息的示例圖；圖16是示出用于防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的單查詢模式、慢查詢模式、快查詢 模式和半查詢模式的示例圖，這些模式全都根據(jù)本公開布置；圖17A-17C示出了示例系統(tǒng)，其中單個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或集裝箱標(biāo)簽從單個的定 位器接收序列，并且然后同時發(fā)送被多個定位器或基站接收的應(yīng)答序列；圖18A-18B示出示例系統(tǒng)，其中在倉庫或其他限定的區(qū)域中多個定位器或基站 從一個或多個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)或集裝箱標(biāo)簽(CCT)接收應(yīng)答發(fā)送，并且每個定位器 將關(guān)于所接收的應(yīng)答的信息通過一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)傳送到中央處理單元；圖18C示出了被布置成作為中央處理單元操作的示例計算設(shè)備；圖19A-19B示出了在中央處理單元處合并關(guān)于所接收的應(yīng)答(結(jié)果)的信息的 定位處理的示例流程圖；以及圖19C-19D示出了用于存儲關(guān)于定位器和標(biāo)簽的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下文參考附圖更充分地描述本公開，附圖構(gòu)成本公開的一部分，且通過圖示示 出了用于實(shí)踐本發(fā)明的具體示例實(shí)施例。然而，本公開可以實(shí)施為許多不同的形式，并 且不應(yīng)解釋為限于在此闡述的實(shí)施例；相反，這些實(shí)施例被提供以使得本公開全面且完 整，以及將保護(hù)范圍充分告知本領(lǐng)域技術(shù)人員。此外，本公開可以實(shí)施為方法或設(shè)備。 因此，本公開可采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例或組合軟件和硬件方面的實(shí)施例 的形式。因此，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)從限制的角度理解。在說明書中且在權(quán)利要求中，術(shù)語“連接”指的是被連接的事物之間的直接電 連接，沒有任何中間設(shè)備。術(shù)語“耦合”指的是被連接的事物之間的直接電連接或經(jīng)過 一個或多個無源或有源中間設(shè)備的非直接連接。術(shù)語“電路”是指被布置成彼此配合 以提供期望功能的一個或多個無源和/或有源組件。術(shù)語“信號”是指至少一個電流信 號、電壓信號、電磁波信號或數(shù)據(jù)信號?！癮”、"an"和“the(所述)”的含義包括 復(fù)數(shù)引用?！霸谀澄镏小钡暮x包括“在某物中”和“在某物上”。簡而言之，本公開涉及可用于通過以發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器形式的無 線通信子系統(tǒng)使用標(biāo)簽定位集裝箱的定位和通信系統(tǒng)。每個集裝箱標(biāo)簽(CCT)能夠與其 他集裝箱標(biāo)簽或基站(BS)定位器設(shè)備通信。標(biāo)簽可被布置成使用無線通信方法來跟蹤單 獨(dú)的集裝箱上的門的打開和關(guān)閉?？墒褂脕碜曰竞图b箱標(biāo)簽的通信來定位丟失的集裝箱。CCT設(shè)備還可檢測對集裝箱的侵入和/或篡改，并存儲各種收集的數(shù)據(jù)以用于后 期檢索。雖然單個標(biāo)簽可能足以允許跟蹤或發(fā)現(xiàn)集裝箱，但是兩個標(biāo)簽的存在可用作通 過使用內(nèi)部和外部天線允許標(biāo)簽彼此通信來進(jìn)行侵入和篡改檢測的基礎(chǔ)。檢測進(jìn)入集裝 箱的一個示例方式是通過與后端相對地在門上安裝端標(biāo)簽，使得該門中的任何移動改變 兩個標(biāo)簽之間的距離。然而，標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的端部實(shí)際上具有兩個門，任一個門可被打 開，因此僅簡單的距離測量可能是不夠的。在單個集裝箱上可使用兩個CCT設(shè)備以改進(jìn)感測和定位集裝箱的可靠性，或提 供用于檢測集裝箱中的門的打開或關(guān)閉的內(nèi)部測量機(jī)制。在一個例子中，第一 CCT被放 置在一個門的頂部處的內(nèi)邊緣附近，而第二 CCT標(biāo)簽被放置在集裝箱中的側(cè)壁上。可周 期性地(例如每隔若干秒)激活標(biāo)簽，以彼此通信并用作基于來自發(fā)送和接收應(yīng)答的行程 往返時間(round-trip time of flight，TOF)來確定距離的短距離定位器。該門無論何時打 開，標(biāo)簽之間的距離一定增加?？赏ㄟ^記錄標(biāo)簽之間的距離連同某些種類的時間或日期 戳來觀察和記入打開或關(guān)閉事件。這結(jié)合每個CCT中的相當(dāng)準(zhǔn)確的實(shí)時時鐘以及所有事 件在兩個標(biāo)簽中的存儲，可產(chǎn)生集裝箱的所有打開和關(guān)閉的冗余高可靠性記錄。天線可 被布置成通過集裝箱中的機(jī)械機(jī)構(gòu)(諸如門閂、鉚釘或?qū)CT安裝到集裝箱的壁的其他 緊固器機(jī)構(gòu))或通過切入集裝箱的金屬壁中的槽形天線來輻射能量。每個CCT設(shè)備還可被布置成使用多個天線。例如，一個天線可以是如通過門閂 在集裝箱外傳播信號的天線，而另一天線可被布置成在集裝箱內(nèi)部傳播信號。由于集裝 箱一般被布置為金屬箱，所以集裝箱的壁形成法拉第籠，該法拉第籠形成標(biāo)簽之間的屏 蔽。換句話說，當(dāng)集裝箱的門關(guān)閉時，標(biāo)簽之間的信號路徑在幅度上大大衰減。然而， 當(dāng)即使稍微打開集裝箱門時信號路徑大幅度增加(約20dB)并且標(biāo)簽可以容易地確定門 已打開。同樣的原理適用于通過在一個壁中切出的孔來打開集裝箱的情況。因此，可通 過利用集裝箱的法拉第籠特性，監(jiān)控用于多普勒和多路徑信號反射的信號，來設(shè)計侵入 警報。同樣的原理適用于通風(fēng)的金屬集裝箱，該金屬集裝箱仍應(yīng)該具有足夠的衰減來工 作，這是因?yàn)橥L(fēng)是通過較窄縫隙進(jìn)行的。許多集裝箱不具有全金屬地板，這潛在地使它們成為不那么令人滿意的法拉第 籠。然而，位于地面上的集裝箱是令人滿意的法拉第籠，這是由于UHF(超高頻)信號 不能透過人行道和/或下面的土地很好地傳播。而且，沒有靜止地放在某種形式土地上 的集裝箱一般堆疊在另一集裝箱的金屬頂上，或堆疊在其他傳導(dǎo)表面上(諸如船的船艙 或甲板等)。因此，當(dāng)集裝箱處于除了在卡車底盤上的所有位置時，法拉第籠模型應(yīng)該成 立并且可通過CCT設(shè)備來檢測集裝箱的打開和關(guān)閉。可如前所述使用法拉第籠模型檢測 打開和關(guān)閉靜止的集裝箱的事件。而且，在集裝箱被提起或移動的情況下(例如通過貨 物裝運(yùn)場中的起重機(jī)，在卡車、鐵路車廂上等)，可檢測該事件，這是因?yàn)樵诘孛嫔祥T打 開/關(guān)閉事件的信號波形(或簽名)具有與集裝箱的舉起或移動不同的信號波形(例如頻 譜/幅度波形)。每個CCT設(shè)備還可包括指南針傳感器。一個指南針傳感器可用來檢測由附著到 門的CCT設(shè)備觀察到的磁場中的變化，而另一指南針傳感器可用來檢測由附著到集裝箱 側(cè)部的CCT設(shè)備觀察到的磁場中的變化。對于門關(guān)閉的一些情況，指南針傳感器應(yīng)該具有基本不同的磁場效果。然而，在門打開的情況下，指南針傳感器應(yīng)檢測到相似的磁場 效果。指南針傳感器還可用來通過激活集裝箱標(biāo)簽中的跟蹤模式并在跟蹤模式激活時周 期性地記錄指南針讀數(shù)，來輔助跟蹤集裝箱經(jīng)過行進(jìn)路徑的移動。還可基于檢測到的條 件(諸如集裝箱的移動(從地面提升，放在地面上，放在軌道車上，放在另一集裝箱上 等)，集裝箱門的打開，集裝箱門的關(guān)閉等)來選擇性地激活跟蹤模式。每個CCT設(shè)備還可包括溫度傳感器。在一些例子中，溫度傳感器可用來檢測 或警報集裝箱中的潛在火災(zāi)。在一些其他例子中，溫度傳感器可用來在溫度上升到高于 某個預(yù)定閾值時檢測出故障的制冷器集裝箱。在其它例子中，溫度傳感器可用來檢測會 損害貨物的條件，如過熱或過冷條件下的易腐壞的食物。濕度傳感器也可用于相似的目 的，諸如防止可以損壞干燥食物、農(nóng)產(chǎn)品或其他商品的過量潮濕或露水。運(yùn)動傳感器可 用來檢測集裝箱內(nèi)的移動，諸如偷渡者、未經(jīng)捆扎的貨物或害蟲。光傳感器可用來檢測 集裝箱內(nèi)的光，諸如從門開口、孔或從開啟光源的偷渡者。CCT設(shè)備中發(fā)送器的初始相位匹配于或至少跟蹤從BS設(shè)備的發(fā)送中接收到的信 號的接收相位，加上針對時間和頻率偏移的任何校正。如下所述，CCT設(shè)備(也稱作發(fā)射機(jī)應(yīng)答器)和BS設(shè)備(也稱作定位器)各 自包括接收器和發(fā)送器。使用獨(dú)特的ID碼對來自發(fā)送器的通信信號編碼。在一些例子 中，可使用群組ID使得基站(BS)可同時尋址多個CCT設(shè)備，諸如在庫存量跟蹤系統(tǒng)中 可能是令人期望的。通信信號包括編碼發(fā)送的序列，其中每個序列被布置成提供時鐘同 步和校準(zhǔn)信息的一部分。每個接收器驗(yàn)證用于發(fā)送的ID碼，并解碼信息。通過發(fā)送序 列自身來確定編碼發(fā)送序列的頻率、相位和開始時間，使得可在沒有另外信息的情況下 進(jìn)行時鐘恢復(fù)。CCT設(shè)備中的頻率和相位信息最初是根據(jù)來自BS設(shè)備的發(fā)送的一部分恢復(fù)的， 并且使用引導(dǎo)程序處理進(jìn)一步改進(jìn)。幀內(nèi)的定時位置(例如粗定時)是在來自BS設(shè)備的 發(fā)送的另一部分中恢復(fù)的。在定時后，相位和頻率被恢復(fù)，可以以確定的程度來制定數(shù) 據(jù)接收的計劃。數(shù)據(jù)被提取出并且從CCT設(shè)備向BS設(shè)備發(fā)送回應(yīng)答消息，其中進(jìn)行相 似的信號處理功能。認(rèn)真校正的行程往返時間(TOF)和發(fā)送序列的恢復(fù)出的相位用來識 別CCT設(shè)備和BS設(shè)備之間的距離。當(dāng)前描述的系統(tǒng)具有利用不對稱傳輸系統(tǒng)通過兩個或更多個BS設(shè)備來識別CCT 設(shè)備的位置的能力。由CCT設(shè)備捕獲的信號一般在時間上不與序列(例如2047芯片序 列)中的完整模式的開始和結(jié)束對齊。一個或更多個BS設(shè)備被布置成隨時間發(fā)送序列中 的重復(fù)模式。CCT設(shè)備被布置成循環(huán)地捕獲序列中的完整模式，即使所捕獲的模式相對 于完整模式的開始和結(jié)束在時間上不旋轉(zhuǎn)。循環(huán)相關(guān)器可用來評估所捕獲的信號，使得 不論模式的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)如何，所捕獲的信號都被CCT設(shè)備正確地識別。由于CCT設(shè)備不 具有與從BS設(shè)備發(fā)送和接收有關(guān)的定時的先驗(yàn)知識，所以CCT設(shè)備使用所接收的發(fā)送的 循環(huán)相關(guān)以確定精細(xì)定時和粗定時。循環(huán)相關(guān)是對固定長度的序列進(jìn)行操作的相關(guān)器， 其中序列可在時間上循環(huán)移位，使得在原始序列結(jié)束之后可在經(jīng)移位的序列中接收原始 序列的開頭。盡管一般的相關(guān)器可能不給出有效的定時信息，然而在所捕獲的信號不與 完整模式的開始和結(jié)束在時間上對齊時，循環(huán)相關(guān)提供有效的定時信息。當(dāng)前描述的不對稱發(fā)送系統(tǒng)可被配置為使得CCT設(shè)備從BS設(shè)備接收結(jié)構(gòu)化信號的相對較高功率發(fā)送，而從CCT設(shè)備到BS設(shè)備的應(yīng)答或確認(rèn)發(fā)送是非常低功率的發(fā)送。 示例CCT設(shè)備被配置成在非常低功率“非激活”模式或“睡眠模式”操作，其中CCT 設(shè)備“激活”或“醒來”短暫的時間間隔以聽取來自BS設(shè)備的發(fā)送。CCT設(shè)備使其接 收的每個結(jié)構(gòu)化信號相關(guān)聯(lián)以確定是否用特定與CCT設(shè)備關(guān)聯(lián)的識別碼(ID碼)對這些 信號進(jìn)行編碼。CCT設(shè)備還根據(jù)所接收的結(jié)構(gòu)化信號確定可將應(yīng)答發(fā)送傳送回BS設(shè)備 的精確頻率、定時、相位和節(jié)奏。從CCT設(shè)備向BS設(shè)備發(fā)送的應(yīng)答發(fā)送是短持續(xù)時間 的非常低功率的發(fā)送(短結(jié)構(gòu)化信號)，使得節(jié)省了較長的電池壽命。盡管應(yīng)答發(fā)送是非 常低的功率發(fā)送，然而BS設(shè)備被布置成利用積分和循環(huán)相關(guān)技術(shù)來提高所捕獲的應(yīng)答發(fā) 送的信噪比水平。在當(dāng)前描述的系統(tǒng)中，從CCT設(shè)備向BS設(shè)備發(fā)送回應(yīng)答發(fā)送信號，其中CCT 設(shè)備根據(jù)由CCT設(shè)備從BS設(shè)備接收的信號來合成應(yīng)答發(fā)送的定時、頻率、相位和節(jié)奏。 來自CCT設(shè)備的應(yīng)答發(fā)送的頻率通過多普勒偏移與從BS設(shè)備的發(fā)送的原始頻率不同(忽 視其他噪音和微小誤差源)。這樣，BS設(shè)備可以用非常小的誤差裕度來預(yù)測應(yīng)答發(fā)送頻 率。應(yīng)答發(fā)送頻率的潛在不確定性足夠小，使得在幾十個發(fā)送序列上的相位旋轉(zhuǎn)比一圈 (經(jīng)過360度的一個相位旋轉(zhuǎn))小得多。這允許BS設(shè)備對應(yīng)答發(fā)送進(jìn)行采樣并在模擬域 或數(shù)字域中累加(或積分)來自應(yīng)答發(fā)送序列的各個樣本。因?yàn)樵肼曌鳛槠椒礁涌偠?信號線性地加總，所以所捕獲的信號的信噪比增加，允許比不使用窮盡計算的情況接收 電平低得多的信號。CCT設(shè)備以發(fā)送的相位應(yīng)答，該發(fā)送的相位匹配于所接收的定位器信號的相位 (零度相位差)，或附加地與所接收的定位器信號的相位相關(guān)。因此BS設(shè)備能夠精確地 確定往返相位偏移，并根據(jù)載波周期確定距離。例如，如圖IOC所示，BS設(shè)備從CCT 設(shè)備接收應(yīng)答發(fā)送，并識別時間間隔、、內(nèi)的相關(guān)性峰值。時間間隔(ti_t2)完全對應(yīng)于 圖IOD所示的載波的一個周期。例如，915MHz載波具有約1.093納秒的時段。在該示 例中在相關(guān)性峰值時的載波相位對應(yīng)于時間間隔(tft2)的約70%或約252度。當(dāng)CCT設(shè) 備處和BS設(shè)備處的信噪比足夠大以允許選擇特定載波周期時，該相位確定變得有用。由 于915MHz處的載波周期例如是約33厘米的距離，沒有載波相位識別的距離確定必須準(zhǔn) 確到約33厘米以允許選擇特定的載波相位。例如，915MHz載波的100個周期對應(yīng)于約 32.8米的距離。然后可使用相位信息將距離測量準(zhǔn)確地精確到小部分載波周期內(nèi)(一厘米 或兩厘米)。例如，對于915MHz的載波頻率，252度的相位對應(yīng)于約23厘米的距離。 因此，所述系統(tǒng)具有兩個準(zhǔn)確狀態(tài)，一個用于在找到相關(guān)性峰值之前發(fā)生的周期數(shù)，一 個用于在檢測到相關(guān)性峰值時的載波信號的準(zhǔn)確相位。例如，具有252度的檢測到的相 位的915MHz載波的100個周期對應(yīng)于約33米的距離。當(dāng)一起考慮來自若干基站的詢問 的多個獨(dú)立距離估計時，常?？蓪⒕嚯x估計改進(jìn)到以格外的準(zhǔn)確度進(jìn)行基于相位導(dǎo)航、 干涉儀的測量變?yōu)榭赡艿狞c(diǎn)。這些和其他特征將根據(jù)以下公開變得明顯。示例系統(tǒng)1A-1D是示出布置為作為根據(jù)本公開的至少一些特征布置的防篡改集裝箱定 位器系統(tǒng)操作的示例系統(tǒng)的框圖。圖IA示出了被布置為與集裝箱標(biāo)簽(CCT)設(shè)備(120)通信的基站(BS)設(shè)備(110)。BS設(shè)備110包括處理塊(111)、遠(yuǎn)程定位器塊(116)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)塊(119)。 CCT設(shè)備120被布置為使以任何數(shù)目的操作模式操作的定位器標(biāo)簽協(xié)作，以通過無線射 頻通信與BS設(shè)備110通信。處理塊111可以通過基于硬件或軟件的解決方案包括任何種類的應(yīng)用水平特 征。在一個示例中，處理塊111包括庫存量跟蹤控制塊(112)，使得處理系統(tǒng)可例如通 過庫存量日志(114)來跟蹤集裝箱的位置。在另一例子中，處理塊111包括詢問控制塊 (113)，使得處理系統(tǒng)可向CCT設(shè)備詢問例如可被存儲在數(shù)據(jù)/事件日志(115)中的另外 的信息。這些示例僅被提供作為示例應(yīng)用，然而在不脫離本公開的精神的情況下，任何 其他應(yīng)用也可同樣適用。遠(yuǎn)程定位器塊116包括被布置成經(jīng)由一個或多個天線(118)發(fā)送和接收無線通信 信號的無線子系統(tǒng)塊(117)。在一些例子中，可在單個的集成塊中將遠(yuǎn)程定位器塊(116) 和處理器塊(111)的功能組合在一起。在其它例子中，遠(yuǎn)程定位器塊(116)處理器塊
(111)的功能彼此獨(dú)立。在BS設(shè)備(110)中還可以包括可選的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(119)，使得可確定集裝箱 的絕對位置。例如，處理塊(111)可被布置成與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(119)配合，以確定集裝 箱的絕對坐標(biāo)并將數(shù)據(jù)存儲在庫存量日志(114)中。在一些其他例子中，處理塊(111) 可被布置成在檢測到事件(例如門打開、門關(guān)閉等)時存儲基站或集裝箱的絕對坐標(biāo)。CCT設(shè)備(120)可包括微應(yīng)答器無線子系統(tǒng)塊(121)、一個或多個天線(122)、 模式配置控制塊(123)、數(shù)據(jù)日志塊(124)、一個或多個溫度或環(huán)境傳感器(125)設(shè)備以 及指南針傳感器(126)。模式配置控制塊(123)可用來動態(tài)地將CCT設(shè)備(120)配置為 任何種類的操作模式如列舉一些，用于編程目的，有接收器和發(fā)送器發(fā)送方法，數(shù)據(jù)報 告功能。無線子系統(tǒng)塊(121)被布置成與天線(122)配合，使得便于BS設(shè)備(110)和 CCT設(shè)備(120)之間的通信。溫度傳感器(125)和/或任何其他環(huán)境傳感器諸如濕度傳感器、火傳感器、結(jié)露 點(diǎn)傳感器可用來檢測集裝箱內(nèi)的環(huán)境條件，以防止通過熱、冷或潮濕毀壞食物產(chǎn)品(例 如谷物、水果、蔬菜、肉類等)和/或損壞財產(chǎn)。如前所述，指南針傳感器(126)可用 來檢測在其附著在集裝箱中的位置處由CCT觀察的磁場中的變化。CCT設(shè)備可使用數(shù)據(jù)日志塊(124)來存儲集裝箱標(biāo)簽中的任何傳感器(指南針、 溫度、濕度等)的測量、距離測量以及用于如門打開和門關(guān)閉檢測的信號波形的特征簽 名，以及針對事件的其他數(shù)據(jù)記錄操作。BS設(shè)備(110)發(fā)送信號到CCT設(shè)備(120)，CCT設(shè)備(120)發(fā)送作為響應(yīng)的應(yīng) 答發(fā)送。BS設(shè)備(110)被布置成使用發(fā)送和應(yīng)答的接收之間的行程往返時間(TOF)來 計算BS和CCT之間的距離。可使用衛(wèi)星導(dǎo)航信息來確定BS設(shè)備(110)的絕對地理位 置，同時可根據(jù)往返TOF信息來確定CCT設(shè)備(120)相對于BS設(shè)備(110)的位置(取 決于BS和CCT中利用的天線的數(shù)目)。如下所述，BS設(shè)備和CCT設(shè)備各自包括接收器和發(fā)送器。用獨(dú)特的ID碼對來 自發(fā)送器的通信信號編碼。通信信號包括經(jīng)編碼的發(fā)送的序列，其中每個序列被布置成 提供一部分時鐘同步和校準(zhǔn)信息。每個接收器驗(yàn)證用于發(fā)送的ID碼，且解碼信息。通 過發(fā)送序列自身確定經(jīng)編碼的發(fā)送序列的頻率、相位和開始時間，使得可在沒有附加信息的情況下執(zhí)行時鐘恢復(fù)。CCT設(shè)備可在需要時附著到或嵌入集裝箱內(nèi)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(119)可以是任何種類的，諸如GPS、Loran(羅蘭)、Glonass(格
諾納斯)和基于伽利略的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)可被提供為單芯片方案、芯片組，或在需 要時與一個或更多個其他功能塊集成在一起。處理塊(111)可包括任何種類的處理器，該處理器包括處理器核或集成電路。 示例處理器包括微處理器、微控制器、復(fù)雜指令集計算機(jī)(CISC)處理器、精減指令集計 算機(jī)(RISC)處理器、專用集成電路(ASIC)或可編程邏輯設(shè)備(PLD)中的任何一個?？稍诖鎯ζ麟娐?未示出)或某些其他存儲介質(zhì)(例如硬盤驅(qū)動、光盤等)中提 供處理器塊(111)所需的軟件和/或固件。列舉一些，示例存儲器電路包括隨機(jī)存取存儲 器(RAM)電路、所有種類的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)電路和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (SRAM)電路。一些示例存儲器電路是只讀存儲器(ROM)電路，而另一些可以是可編程 只讀存儲器電路(PROM)諸如EPROM、EEPROM等，以及其他非易失性存儲器(NVM) 諸如閃存類型存儲器和其他種類等。BS設(shè)備(110)還可包括任何種類的用戶接口裝置(未示出)諸如來自鍵盤、袖 珍鍵盤、操縱桿、按鈕、麥克風(fēng)或其他合理的用戶輸入裝置的用戶輸入。此外，用戶接 口設(shè)備可以包括任何種類的輸出設(shè)備諸如音頻設(shè)備、顯示設(shè)備或任何其他合理的輸出裝置。圖IB示出系統(tǒng)(101)，其中兩個CCT設(shè)備(120，120，)可被配置成在集裝箱 內(nèi)彼此通信。一個CCT設(shè)備與圖IA的BS設(shè)備(110)相似地操作，其中發(fā)送被傳送到 其他CCT設(shè)備，且然后應(yīng)答被處理以確定往返TOF距離測量。圖IC示出系統(tǒng)(102)，其中任何數(shù)目的CCT設(shè)備(120)可被布置成與公共的 BS設(shè)備(110)通信以用于跟蹤和數(shù)據(jù)記錄/安全目的。在一些例子中還可將多個CCT 設(shè)備配置成合作地確定特定CCT設(shè)備的準(zhǔn)確位置。例如五個CCT設(shè)備(120)中每一個 布置在相對于BS設(shè)備(110)的位置(位置BS)的不同地理位置處(例如位置CCTl-位 置CCT5)。然后可請求每個CCT設(shè)備進(jìn)行距離測量(例如距離1-距離5)，并將距離測 量報告給某些形式的中央處理如通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的服務(wù)器(例如參見圖ID)。CCT設(shè)備的位 置和距離測量一起可形成一組地理布置的交疊圓，其包括對應(yīng)于特定CCT的位置的公共 點(diǎn)。以下將參考圖4A-4E進(jìn)一步詳細(xì)說明確定位置的整個方法。圖ID示出操作環(huán)境(103)，其中一系列集裝箱標(biāo)簽(120)被布置成與也可通過 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)連接訪問的公共基站(Iio)通信?？赏ㄟ^個人計算機(jī)(130)或允許 訪問基站(110)的各種功能的某些其他終端來訪問IP網(wǎng)絡(luò)連接(131)。在該示例系統(tǒng)中， 部分地通過保持所有集裝箱標(biāo)簽(CCT)的庫存量數(shù)據(jù)庫(133)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(132)來 負(fù)責(zé)處理功能。由庫存量數(shù)據(jù)庫(133)跟蹤的每個集裝箱標(biāo)簽(CCT)具有用作到數(shù)據(jù)庫的索引 的獨(dú)特的標(biāo)識符(CCT ID)。在一些示例中，數(shù)據(jù)庫跟蹤每個集裝箱標(biāo)簽(CCT)的當(dāng)前 地理位置。在其他示例中，數(shù)據(jù)庫可用來跟蹤其他事件，如門的打開和關(guān)閉，提起或移 動集裝箱等。每個CCT設(shè)備(120，TAGl, TAG3等)可與基站設(shè)備(110)直接通信，或與其 他CCT設(shè)備通信(例如TAG2和TAG3彼此通信)。在一些例子中，CCT設(shè)備可被布置成從不同的CCT設(shè)備中繼消息。一旦收集到足夠的測量，服務(wù)器可基于與附著到集裝箱 的CCT設(shè)備有關(guān)的測量來確定特定集裝箱的精確地理位置。在一些其他示例中，可例如通過基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)的通信從個人計算機(jī) (或計算設(shè)備)將搜索請求提交到BS設(shè)備(110)。在一些替代例中，可通過一些其他機(jī) 制(如在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)起的SMS (短消息業(yè)務(wù))消息(未示出)或也許使用IP語音(因特 網(wǎng)語音，VoIP)通信方法的預(yù)先記錄的語音消息)建立到BS設(shè)備(110)的通信。服務(wù)器 可再次執(zhí)行定位處理以搜索被識別的集裝箱，并將搜索結(jié)果報告回個人計算機(jī)(或計算 設(shè)備)。還構(gòu)思了許多其他例子，且上述聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)僅作為示例的例子提供。示例操作環(huán)境圖2A-2B是示出根據(jù)本公開的方面布置的防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的示例操作 環(huán)境的圖。圖2A示出從上到下的視圖的集裝箱。集裝箱包括兩端，其中一端包括一組雙 門。在靠近集裝箱的頂中線附近的一個門(一般右手門)上，附著CCT設(shè)備(TAGl)。 在靠近集裝箱的中心線處的壁的頂部附近沿著集裝箱的壁附著第二 CCT設(shè)備(TAG2)。 CCT設(shè)備(TAG1，TAG2)的距離和朝向使得兩個標(biāo)簽之間的歐幾里得距離隨門打開而改變。圖2B示出了當(dāng)出現(xiàn)在貨運(yùn)場、裝載碼頭、船的甲板或貨艙或一些相似結(jié)構(gòu)中時 集裝箱的布置。集裝箱以行列布置，且根據(jù)一些堆疊高度標(biāo)準(zhǔn)垂直地堆疊。當(dāng)集裝箱被放置在船上時，其堆疊在彼此的頂部，所述堆疊被無縫隙地彼此挨 著放置，且這些堆疊的橫排被布置為沿著船的長度，使得每個集裝箱的長軸平行于船的 長軸。唯一的明顯縫隙位于這些橫排之間，因此標(biāo)簽的最佳無線位置是在集裝箱的端 部。當(dāng)集裝箱在貨運(yùn)場被堆疊時，它們或者被與在船上相同地堆疊，在集裝箱橫排 之間的縫隙允許到集裝箱端部的無線可見度，或者被以長的方式按行堆疊，沿集裝箱的 側(cè)部的縫隙允許到側(cè)部的無線可見度。當(dāng)集裝箱堆疊在單長度平板卡車或機(jī)動軌道車上時，側(cè)部和端部都是可無線訪 問的，即使當(dāng)半長度(例如二十英尺)集裝箱被擠在一起時，也有可能隱藏門端部，因此 側(cè)部是確?？杀辉L問的唯一面。對于該示例，集裝箱應(yīng)具有兩個標(biāo)簽，一個安裝在集裝 箱的端部上，且另一個安裝在側(cè)部上。額外標(biāo)簽的成本與集裝箱的成本相比較小，且與 集裝箱在其壽命期間賺取的運(yùn)送費(fèi)相比微不足道。電子監(jiān)控的示例益處電子監(jiān)控的一個益處是提供發(fā)現(xiàn)和定位丟失的集裝箱的自動或半自動方式。另 一益處與在集裝箱門上使用封條相似，在于提供了對集裝箱的侵入或篡改檢測的自動方 式。盡管電子系統(tǒng)不從物理上防止侵入，但進(jìn)行侵入的記錄，使得可在運(yùn)送時徹底地檢 查貨物。由于沒有被篡改的大量集裝箱可在沒有特殊檢查的情況下被運(yùn)送到其目的地， 還可以實(shí)現(xiàn)大量成本節(jié)省。電子監(jiān)控還相對于傳統(tǒng)封條和鎖具有若干優(yōu)點(diǎn)。由于不使用可移除設(shè)備，電子監(jiān)控在物理上更方便。電子日志保持在包括門打 開的所有可檢測事件的標(biāo)簽內(nèi)，因此讀取該日志的外部定位設(shè)備可告知在裝載了集裝箱 之后的時間是否發(fā)生了該事件。
只要(例如在船上、在貨運(yùn)場中等時)集裝箱與基站通信(通過集裝箱標(biāo)簽設(shè) 備)，可立即檢測侵入或篡改并發(fā)出警報。物理封條僅在進(jìn)行集裝箱的視覺檢查時可揭示 篡改。在集裝箱的側(cè)部切割孔從而在不打開門的情況下偷盜貴重內(nèi)容會引起即刻的警 報，這是因?yàn)殡娮酉到y(tǒng)可檢測由集裝箱提供的屏蔽中的變化，不僅是門的打開。可檢測集裝箱內(nèi)任何事物的移動。可檢測在集裝箱內(nèi)移動的偷渡者。也可檢測 貨物中的任何顯著移位，該移位會指示可能的破壞。由于標(biāo)簽具有在其存儲器中記錄事件的能力，添加不昂貴的傳感器(例如溫度 傳感器、濕度傳感器等)可以記錄其他有趣的條件，如溫度或機(jī)械沖擊的極大值。示例標(biāo)簽圖3A-3C是示出根據(jù)本公開的至少一些特征的被布置為用在防篡改集裝箱定位 器系統(tǒng)中的示例集裝箱標(biāo)簽的圖。圖3A示出了模塑入由不影響元件的耐沖擊塑料制成的相當(dāng)不可毀壞外殼中的示 例包裝CCT設(shè)備。重型螺栓用來將CCT附著到集裝箱。該螺栓可由同樣的塑料制成， 在其內(nèi)部有金屬棒稍微延伸入集裝箱的內(nèi)部。螺栓中的一對棒可提供集裝箱內(nèi)的粗略偶 極天線。放置在外殼內(nèi)的屏蔽罐可使該偶極天線與外部世界隔離，保持其與外部天線分 離，該外部天線可以是在外部表面附近模塑入外殼內(nèi)的更常規(guī)的雙極天線。使集裝箱的側(cè)部粗略地起皺，因此在集裝箱緊靠著另一集裝箱放置時安裝在側(cè) 部上的標(biāo)簽可適配到該皺紋的凹處以防止毀壞(見圖3)。一些門沒有起皺(見圖3B)， 然而標(biāo)簽仍可安裝在門的凹入部分上，只要其不比門把手突出得更遠(yuǎn)。在一些例子中，代替前述螺栓種類天線，可使用槽類型天線。在一些實(shí)現(xiàn)中槽 天線可以是優(yōu)選的，這是由于槽天線可僅通過金屬中的填充有非傳導(dǎo)材料的裂縫形成。 由于槽天線難以識別，所以更難篡改天線以禁止相關(guān)聯(lián)的CCT設(shè)備。示例衛(wèi)星導(dǎo)航操作圖4A-4E是示出用于根據(jù)本公開的一些特征布置的防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的 定位器操作的圖。圖4A示出了定位器系統(tǒng)(400)，其中BS設(shè)備(110)被配置成作為與例如可能在 集裝箱中發(fā)現(xiàn)、附著到集裝箱等的CCT設(shè)備(420)通信的定位器操作。當(dāng)定位器模式激 活時，該例子中的BS設(shè)備(410)在任意方向移動。可通過旋轉(zhuǎn)天線、相控天線或通過選 擇以約四分之一波長間隔開的多個天線中的一個的多路復(fù)用器完成該移動。在第一時間例(例如時間=t0)到CCT設(shè)備的方向被表示為方向A，而在第二時 間例(時間=tl)方向被表示為方向B。當(dāng)行進(jìn)方向?qū)?yīng)于方向A時BS設(shè)備(410)的速 度對應(yīng)于第一速度(Vl)，且當(dāng)行進(jìn)方向?qū)?yīng)于方向B時對應(yīng)于第二速度(V2)。從衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)(例如GPS)檢索用于BS設(shè)備(410)的這些速度，如同BS設(shè)備(310)的已知地 理位置(例如橫/縱)。圖4B是示出第一速度矢量(VA)的圖解圖(430)。從圓的中心處的原點(diǎn)定位速 度矢量VA，且速度矢量VA在兩個點(diǎn)A和A’之間延伸。點(diǎn)A和A’對應(yīng)于與通過定 位器邏輯由處理器確定的方向矢量相關(guān)聯(lián)的視速度，這在從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)檢索到速度Vl 的同時發(fā)生。
圖4C是示出第二速度矢量(VB)的圖解圖(440)。從圓的中心處的原點(diǎn)相似地 定位速度矢量VB，且速度矢量VB在兩個點(diǎn)B和B’之間延伸，其中點(diǎn)B和B’對應(yīng)于 從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)檢索到速度V2的同時發(fā)生的視速度。CCT設(shè)備(420)相對于BS設(shè)備(410)的方向?qū)?yīng)于這兩個速度矢量(VA，VB) 之間的公共方向。由于A’和B被映射到同一位置，方向的模糊性被解決且其他方向被 丟棄。該處理是這樣實(shí)現(xiàn)的通過相對于地球的參考系統(tǒng)分析CCT設(shè)備/BS設(shè)備的真 實(shí)速度并使該速度與來自所選擇的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的信號的視頻率和節(jié)奏移位相關(guān)聯(lián)。圖4D是示出來自BS設(shè)備的位置確定的圖解圖(450)，在BS設(shè)備(或CCT設(shè)備 相對于BS設(shè)備)移動通過行進(jìn)路徑時，該BS設(shè)備進(jìn)行一系列距離測量。在時間=tl， BS設(shè)備位于第一位置(位置1)處且基于行進(jìn)時間(TOF)計算第一距離測量(距離1)。 在時間=t2，BS位于第二位置(位置2)處且基于飛行時間(TOF)計算第二距離測量(距 離2)。圖4D中所示的圓示出了關(guān)于CCT的位置在該點(diǎn)隨時間的恒定距離。兩個圓在 兩個點(diǎn)處交叉，其中一個點(diǎn)對應(yīng)于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的位置。重要的是要注意在另一交叉點(diǎn) 處存在模糊，這可在行進(jìn)路徑繼續(xù)時通過附加測量容易地解決。圖4E是示出從一個BS設(shè)備或通過多個CCT設(shè)備的位置確定的圖解圖(450)， 其中所述一個BS設(shè)備在沿行徑路徑(相對于CCT)移動通過三個點(diǎn)時進(jìn)行一系列距 離測量，所述多個CCT設(shè)備報告其位置和距離測量，如之前對圖2A-2C所述。第一 CCT(CCTl)位于第一位置(位置CCT1)處，并測量到發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的第一距離(距離 1)。第二 CCT (CCT2)位于第二位置處(位置CCT2)，并測量到發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的第二距 離(距離2)。第三CCT (CCT3)位于第三位置(位置CCT3)處，并測量到發(fā)射機(jī)應(yīng)答器 的第三距離(距離3)。示出了三個圓以表示在通過BS設(shè)備(或CCT設(shè)備)進(jìn)行測量時關(guān)于定位的距離 的恒定半徑。盡管每個圓可在兩個地方交疊，使得發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的確切位置不清楚，但 使用所有三個測量導(dǎo)致發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的單個位置(CCT設(shè)備位置)。這樣，以上描述示出 了通過服務(wù)器或彼此直接通信的CCT設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)可容易地用作機(jī)會性模型以合作地識別 發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的精確位置。發(fā)送編碼的一般概念基站(BS)設(shè)備和集裝箱標(biāo)簽(CCT)設(shè)備之間的發(fā)送是編碼發(fā)送。在一個示例 中，發(fā)送包括2047個QPSK(正交相移鍵控)符號的分組，使用的碼以最大正交性提供 2048個這樣的碼。對于該示例，每個分組對十一個信息位進(jìn)行編碼?；贔FT (快速 傅立葉變換)的相關(guān)可檢測該信號的存在，即使當(dāng)埋于噪聲下時。每個CCT設(shè)備具有獨(dú) 特的標(biāo)識符(例如33位序列號)，該標(biāo)識符被編碼到在多個分組上的發(fā)送中。因此，在 CCT設(shè)備發(fā)送應(yīng)答之前識別任何發(fā)送前，需要多個分組的接收以獲知整個經(jīng)編碼的序列 號?；贔FT的相關(guān)機(jī)制不僅可檢測特定碼的接收，還可檢測其時間，以及其相對 載波相位。初始通信包括分組的連續(xù)重復(fù)，分組包含序列號的第一部分(例如第一十一 位)，因此在該時間段期間異步地捕獲的單個分組時間價值的數(shù)據(jù)將產(chǎn)生相關(guān)性峰值，該 相關(guān)性峰值示出接收器和發(fā)送器的分組時間段之間的時間偏移。BS設(shè)備和CCT設(shè)備各自包括晶體振蕩器。晶體振蕩器用于數(shù)字地合成用于設(shè)備之間通信的發(fā)送頻率。BS設(shè)備對其晶體振蕩器具有嚴(yán)格的容限，使得頻率隨溫度和使 用壽命在精確值的約士 Ippm范圍內(nèi)。CCT設(shè)備不具有嚴(yán)格控制的晶體頻率，相反通過 使CCT設(shè)備故意將相位滾動引入模式中使得所述模式可以在接收器中相關(guān)，從而被布置 成保持相對恒定的誤差。CCT設(shè)備的晶體振蕩器的溫度響應(yīng)可在制造時準(zhǔn)確地表征。溫度傳感器與晶體 盡可能近地耦合，使得可以仔細(xì)地跟蹤晶體的溫度。然后CCT設(shè)備可被布置成檢測何時 殘余誤差開始變得顯著(1或2ppm)，在該點(diǎn)處CCT設(shè)備可重新計算模式(針對該模式 CCT設(shè)備可進(jìn)行相關(guān))以解釋相位滾動的變化量。當(dāng)其實(shí)際上從BS設(shè)備接收信號時， 其接收在時間上隔開的多個復(fù)制，這允許其對相位滾動進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量，并且然后在 發(fā)送其應(yīng)答時精確地復(fù)制。一旦建立了該分組定時，CCT設(shè)備中的接收器就可與使用恢復(fù)出的發(fā)送器分組 定時同步地進(jìn)一步接收分組。來自BS設(shè)備的發(fā)送器然后可通過在分組時間內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)分 組來將另外的數(shù)據(jù)附加到分組。一個示例實(shí)現(xiàn)允許10位以下的任意信息被附加到每個同 步接收的分組，且這些位可用來對命令或其他信息進(jìn)行編碼。集裝箱內(nèi)部的示例特征集裝箱的內(nèi)部是混響室，在接收器中對傳送來的碼的相關(guān)將產(chǎn)生該室的脈沖響 應(yīng)的圖像，這將大大取決于室內(nèi)有什么。一般說來，直接路徑是最強(qiáng)的尖峰脈沖，然而 不一定如此；實(shí)際上，軟件應(yīng)該查找超過閾值的最早相關(guān)，并將其理解為直接路徑?？占b箱將具有代表直接路徑的單個強(qiáng)脈沖，隨后是相當(dāng)長的平滑衰減的脈沖 響應(yīng)，這是因?yàn)闆]有什么吸收無線能量。(雖然實(shí)際上在直接路徑和第一反射之間有短 暫的安靜，然而其不會出現(xiàn)在脈沖響應(yīng)中，這是因?yàn)槠淇偸潜纫粋€樣本時間段短，表示 四十英尺的延遲)。裝載有吸收性事物的集裝箱具有主要指示直接路徑的短脈沖響應(yīng)。 (可通過在集裝箱的頂部(其中最可能存在內(nèi)部空氣隙)附近安裝標(biāo)簽來提高具有良好直 接路徑的機(jī)會)。在極端情況下，填充有某物(如洗衣機(jī))的集裝箱會在沒有表示直接路 徑的非常強(qiáng)的初始尖端脈沖的情況下產(chǎn)生復(fù)雜的長脈沖響應(yīng)。不管集裝箱的脈沖響應(yīng)如何，其在集裝箱被裝載和卸載的時間之間應(yīng)該是穩(wěn)定 的。響應(yīng)中的任何變化指示在內(nèi)部環(huán)境中某事物變化了，并且可被看作侵入或者貨物在 集裝箱內(nèi)移位的指示；如果貨物被適當(dāng)?shù)亟壸?，則脈沖響應(yīng)中的變化變成侵入的可靠指 不器。防篡改系統(tǒng)的示例處理流程圖5A-5D是示出根據(jù)本公開布置的防篡改集裝箱定位器系統(tǒng)的示例處理流程的 流程圖。如圖5A所示，BS設(shè)備可使用第一處理(510)來從每個CCT設(shè)備收集信息，使 得可隨時間跟蹤每個CCT設(shè)備的位置。處理510包括處理塊511-519。在發(fā)起跟蹤處 理之后，處理在塊511開始(用CCT I.D.選擇下一個CCT)，其中BS設(shè)備被布置成選擇 每個集裝箱標(biāo)簽(例如在循環(huán)中一次一個)用于詢問。每個集裝箱標(biāo)簽與獨(dú)特的標(biāo)識符 (CCTI.D.)相關(guān)聯(lián)。繼續(xù)到塊512 (發(fā)出用于所選擇的CCT的“發(fā)送”)，BS設(shè)備被布 置成將來自BS設(shè)備的“發(fā)送”傳送到所選擇的CCT設(shè)備，其中以獨(dú)特的標(biāo)識符(CCT I.D.)對“發(fā)送”進(jìn)行編碼并且使用無線通信子系統(tǒng)和天線通過BS設(shè)備發(fā)射“發(fā)送”。在塊513 (捕獲期望應(yīng)答的頻譜)，BS設(shè)備被配置成根據(jù)與來自所選擇的CCT設(shè)備的期望 應(yīng)答相關(guān)聯(lián)的無線信號頻譜來捕獲無線信號。繼續(xù)到塊514 (評估捕獲)，BS設(shè)備被布置 成評估根據(jù)無線信號頻譜而捕獲到的無線信號，并且在判定塊515確定是否從所選擇的 CCT設(shè)備接收到有效的應(yīng)答發(fā)送(檢測到來自所選擇的CCT的應(yīng)答？)。當(dāng)有效的應(yīng)答 “發(fā)送”被檢測為從所選擇的CCT設(shè)備接收時，處理從判定塊515繼續(xù)到塊516 (評估應(yīng) 答和/或確定到所選擇的CCT的距離)。否則，在沒有檢測到有效的應(yīng)答發(fā)送時，處理 從判定塊515繼續(xù)到判定塊519。在塊516，BS設(shè)備被布置成基于發(fā)送和接收的應(yīng)答之間的往返TOF，評估接收 到的應(yīng)答發(fā)送和/或確定所選擇的CCT設(shè)備相對于BS設(shè)備的距離(和/或方向)。在一 些例子中，應(yīng)答發(fā)送可包括被編碼在其中的用于記錄的附加數(shù)據(jù)。在一些其他例子中， 應(yīng)答發(fā)送可包括用于由CCT設(shè)備檢測到的事件的發(fā)生的警報。在其他例子中，應(yīng)答發(fā)送 可包括CCT設(shè)備的當(dāng)前操作狀態(tài)。示例事件可包括警報條件如門打開、檢測到火、溫度 超過高溫閾值、溫度低于低溫閾值、集裝箱中檢測到水、濕度大于閾值、濕度低于閾值等。在一些例子中，在塊516處從BS設(shè)備的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中檢索速度和位置以識別 BS設(shè)備的當(dāng)前位置。這對于從CCT設(shè)備接收指示對集裝箱的非授權(quán)進(jìn)入的數(shù)據(jù)時識別 集裝箱的確切位置是重要的。可用系統(tǒng)識別視速度，且使用所描述的相關(guān)操作來確定從 BS設(shè)備到CCT設(shè)備的方向和距離。處理從塊516繼續(xù)進(jìn)行到判定塊517 (進(jìn)一步詢問？)，其中BS設(shè)備基于所接收 的應(yīng)答發(fā)送來確定是否需要進(jìn)一步的詢問。當(dāng)不需要進(jìn)一步的詢問時處理從判定塊517 進(jìn)行到判定塊519 (完成？)。否則，當(dāng)需要進(jìn)一步的處理時從判定塊517進(jìn)行到塊518。 在塊518 (記錄所選擇的CCT的數(shù)據(jù)和/或發(fā)起警報)處，BS設(shè)備被布置成記錄所選擇 的CCT設(shè)備的任何恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)(例如距離和方向確定、接收到的數(shù)據(jù)等)，和/或在需要 時發(fā)起警報條件。此時BS設(shè)備還可記錄其自身的數(shù)據(jù)，諸如當(dāng)前時間、當(dāng)前日期、BS 設(shè)備的GPS位置(例如，指示用于集裝箱的當(dāng)前港口或貨運(yùn)場)、計算出的到CCT設(shè)備 的距離和方向等。處理從塊518繼續(xù)到判定塊519。在判定塊519(完成？)處，BS設(shè)備被布置成判定例如對于被跟蹤的另外CCT 設(shè)備是否需要額外的處理。當(dāng)BS設(shè)備需要額外的發(fā)送時，處理返回塊511，否則處理終止。如圖5B所示，CCT設(shè)備可使用第二處理(520)從BS設(shè)備(或從另一 CCT設(shè)備) 接收發(fā)送。處理520包括處理塊521-529。處理在塊521處開始(喚醒和捕獲頻譜)， 其中CCT設(shè)備被布置成從低功率狀態(tài)到有效狀態(tài)周期性地激活(例如喚醒/睡眠定時器 可周期性地激活/禁止設(shè)備)CCT設(shè)備。在有效狀態(tài)期間，且CCT設(shè)備的接收器部被激 活以“聽取”可能的通信。例如，CCT設(shè)備被配置成捕獲與來自另一設(shè)備(如來自基 站)或來自另一 CCT設(shè)備的期望的發(fā)送相關(guān)聯(lián)的無線信號頻譜中的無線信號。每個CCT 設(shè)備被指派存儲在CCT設(shè)備內(nèi)部的獨(dú)特的標(biāo)識符(CCTI.D.)。如之前參考圖5A所述， 以用于集裝箱標(biāo)簽的獨(dú)特的標(biāo)識符對CCT設(shè)備的有效發(fā)送進(jìn)行編碼。此外在有效狀態(tài)， CCT設(shè)備被進(jìn)一步布置成監(jiān)控與集裝箱相關(guān)聯(lián)的條件(例如集裝箱的環(huán)境條件、集裝箱 的侵入狀態(tài)等)，并將監(jiān)控的條件記錄在如前所述的數(shù)據(jù)記錄塊中。
在塊522(評估捕獲)處，CCT設(shè)備被布置成評估捕獲到的無線信號以確定對于 CCT設(shè)備是否接收到有效發(fā)送(例如在一些示例中從BS設(shè)備或從另一 CCT設(shè)備)。評 估信號頻譜的處理在后面描述，其中使用CCT設(shè)備中的晶體振蕩器數(shù)字合成載波頻率， 且進(jìn)行FFT相關(guān)以確定捕獲到的無線頻譜是否包括用于CCT設(shè)備的特定編碼。處理從塊 522繼續(xù)到塊523 (評估和調(diào)整載波相位)，其中CCT設(shè)備被布置成檢測用于有效發(fā)送的 載波相位，比較檢測到的載波相位和數(shù)字合成的載波信號以識別差別(即誤差)，以及基 于識別出的差別來調(diào)整載波相位、載波頻率和數(shù)字合成的載波信號的節(jié)奏中的一個或更 多個。處理從塊523進(jìn)行到判定塊524(接收到命令？)。在判定塊524處，CCT設(shè)備被布置成評估接收到的信號以確定在發(fā)送中是否接 收了有效命令。處理進(jìn)行到塊525 (處理命令)，其中CCT設(shè)備被布置成當(dāng)在發(fā)送中接收 到有效命令時處理該有效命令。否則，在發(fā)送中沒發(fā)現(xiàn)有效命令時，處理進(jìn)行到判定塊 526。在判定塊526 (防偷盜模式有效)，CCT設(shè)備被布置成確定是否防偷竊(或防篡改 模式)有效。處理進(jìn)行到塊527 (處理防偷竊模式)，其中CCT設(shè)備被布置成處理防偷竊 模式，否則處理進(jìn)行到塊528 (處理其他模式)，其中CCT設(shè)備被布置成處理其他模式。 在塊529 (進(jìn)入睡眠模式)，在使用數(shù)字合成的載波信號完成了發(fā)送任何所需的應(yīng)答發(fā)送 (例如到基站或CCT設(shè)備)之后，CCT設(shè)備被布置成返回睡眠狀態(tài)或低功率狀態(tài)。如圖5C所示，CCT設(shè)備可使用第三處理(530)來處理從BS設(shè)備接收到的命 令。處理530包括處理塊531-539。處理在塊531處開始(評估命令)，其中CCT設(shè)備 被布置成評估從有效接收的發(fā)送中識別出的任何有效命令。繼續(xù)判定塊532 (命令=改變 模式？)，CCT設(shè)備被布置成評估命令以確定是否接收到改變模式命令。當(dāng)接收到改變 模式命令時，處理進(jìn)行到塊533 (改變到新模式)，且CCT設(shè)備被布置成基于針對改變模 式命令接收到的參數(shù)來選擇用于操作的新模式。否則處理進(jìn)行到判定塊534。在判定塊534(命令=記錄簽名？)，CCT設(shè)備被布置成評估命令以確定是否接 收到記錄簽名命令。當(dāng)接收到記錄簽名命令時處理進(jìn)行到塊535，并且CCT設(shè)備被布置 成從在前的捕獲存儲信號波形(例如在存儲器中)作為隨后使用的簽名(例如門打開簽 名，門關(guān)閉簽名，集裝箱從地面提起簽名，集裝箱在地面上簽名，集裝箱在鐵路車廂上 簽名等)。否則處理進(jìn)行到判定塊536。在判定塊536 (命令=報告數(shù)據(jù)？)，CCT設(shè)備被布置成評估命令并且確定在發(fā) 送中是否接收到報告數(shù)據(jù)命令。當(dāng)在發(fā)送中接收到報告數(shù)據(jù)命令時，處理進(jìn)行到塊537， 否則處理終止。在塊537 (對請求的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼)，CCT設(shè)備被布置成從報告數(shù)據(jù)命令 中識別所請求的數(shù)據(jù)，且在應(yīng)答發(fā)送中對所請求的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在塊538 (發(fā)送經(jīng)編碼 的數(shù)據(jù)到請求方)，CCT設(shè)備被布置成使用數(shù)字合成的載波信號將應(yīng)答發(fā)送傳送到請求方 (例如基站或另一 CCT設(shè)備)。繼續(xù)到判定塊539 (要發(fā)送更多數(shù)據(jù)？)，CCT設(shè)備被布 置成確定是否要將更多數(shù)據(jù)發(fā)送到請求者。當(dāng)要發(fā)送更多數(shù)據(jù)(例如發(fā)送多個數(shù)據(jù)分組) 時，處理從判定塊539進(jìn)行到塊537。否則處理終止。如圖5D所示，CCT設(shè)備可使用第四處理(540)以處理防偷竊模式。處理540 包括處理塊541-549。處理假定在防偷竊模式中，每個CCT與另一 CCT成對以在彼此之 間通信(且可能記錄數(shù)據(jù))。可根據(jù)計劃完成通信，使得在一個例子中，第一 CCT用作 發(fā)起方，在另一例子中第二 CCT用作發(fā)起方。
處理在塊541開始(評估傳感器數(shù)據(jù))，其中接收CCT設(shè)備被布置成評估傳感 器數(shù)據(jù)以生成報告數(shù)據(jù)。報告數(shù)據(jù)可以對應(yīng)于任何相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)諸如來自溫度、濕 度、指南針或其他傳感器。繼續(xù)到塊542 (發(fā)送報告數(shù)據(jù)命令到成對CCT)，處理被布置 成對報告數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并將報告數(shù)據(jù)發(fā)送到成對CCT設(shè)備。在塊543 (捕獲期望應(yīng)答的頻 譜)，處理被布置成在期待來自成對CCT設(shè)備的應(yīng)答的時間間隔從無線信號頻譜捕獲無 線信號。繼續(xù)到塊544(評估捕獲)，處理被布置成評估從無線信號頻譜捕獲的無線信號 以在塊545判定是否在捕獲的無線信號中發(fā)現(xiàn)了有效應(yīng)答發(fā)送(檢測到來自成對CCT的 應(yīng)答？)。當(dāng)有效的應(yīng)答發(fā)送被檢測為從成對CCT設(shè)備接收時，處理從判定塊545進(jìn)行 到塊546 (評估應(yīng)答簽名和/或確定到成對CCT的距離)，其中處理被布置成評估有效的 應(yīng)答發(fā)送以識別簽名(例如門打開、門關(guān)閉、集裝箱放置在地上，集裝箱從地面提起、 集裝箱位于鐵路車廂上、集裝箱具有破裂的艙等)，和/或被布置成如前所述基于行程往 返時間計算兩個CCT設(shè)備之間的距離。處理從塊546且當(dāng)沒有從成對CCT設(shè)備檢測到應(yīng)答時還從判定塊545進(jìn)行到塊 547。在塊547 (記錄CCT的數(shù)據(jù))CCT設(shè)備被布置成記錄數(shù)據(jù)(諸如由使用在發(fā)送和來自 成對CCT設(shè)備的應(yīng)答發(fā)送之間的TOF的任何距離測量而產(chǎn)生的數(shù)據(jù))，傳感器信息，或 其他檢測到的事件或條件(例如門打開簽名，門關(guān)閉簽名，集裝箱從地面提起簽名等)。 處理繼續(xù)到判定塊548 (集裝箱打開或傳感器警報？)，其中處理被布置成評估被記錄的 數(shù)據(jù)以確定集裝箱是否被損壞了(例如，通過某種傳感器警報如火損壞、水損壞等而打 開或毀壞)。當(dāng)處理檢測到集裝箱的被損壞的狀態(tài)時，處理繼續(xù)到塊549 (發(fā)起警報)， 且處理被布置成通過在下次通信將被損壞的狀態(tài)報告回BS設(shè)備來發(fā)起警報。否則，處理 終止。示例詳細(xì)系統(tǒng)圖6A和6B是示出與根據(jù)本公開的至少一個方面布置的防篡改集裝箱定位器系 統(tǒng)中的基站協(xié)作地布置的示例集裝箱標(biāo)簽的詳細(xì)框圖。為了簡化，BS設(shè)備有時被稱作遠(yuǎn) 程定位器(RL)，而CCT設(shè)備有時被稱作發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)。示例BS遠(yuǎn)程定位器設(shè)備(610)包括處理器、天線(ANT1A，ANT1 B)、軟件配 置的雙向無線裝置、存儲器、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和一系列用戶接口。存儲器包括但不限于模 式控制邏輯、定位器邏輯和無線配置邏輯。處理器被布置成在如存儲器中所示的各種軟 件應(yīng)用的控制下配置軟件配置的雙向無線裝置。發(fā)送器和接收器塊被示為基于或者為發(fā)送(例如所謂的TXl)或者為接收(例如 所謂的RX1N)的操作模式通過發(fā)送/接收開關(guān)(SWl)耦合到天線(ANT1A和ANT1B)。 當(dāng)發(fā)送開始時發(fā)送序列(例如TSEQ)耦合到第一發(fā)送器塊，其中通過與目標(biāo)標(biāo)簽相關(guān) 聯(lián)的ID碼(例如ID碼=f(目標(biāo)ID))來確定序列。接收器塊耦合到基帶和信號處理 塊。用于發(fā)送器、接收器、基帶處理器和處理器的定時參數(shù)是通過被示為各種時鐘信號 (CLK1，BBCLKl, TCLKl和RCLK1)的時間控制塊來提供的。處理器從各種用戶輸入設(shè)備(諸如來自如前所述的麥克風(fēng)的音頻輸入流、袖珍 鍵盤類型設(shè)備、觸摸屏或接觸墊類型設(shè)備或者任何其他合理的輸入設(shè)備)接收輸入。處 理器還被布置成向任意種類的輸出機(jī)構(gòu)(諸如音頻輸出(例如揚(yáng)聲器)或顯示輸出(例如 LCD顯示器))提供輸出。
處理器被布置成協(xié)調(diào)以下操作管理BS設(shè)備(610)的操作模式，管理存儲器 訪問，執(zhí)行軟件應(yīng)用程序，進(jìn)行計算，管理用戶接口和與用于基于位置的計算的衛(wèi)星導(dǎo) 航系統(tǒng)連接。處理器還協(xié)調(diào)用于軟件配置的無線裝置的操作諸如基帶處理，信號分 析，存儲器緩沖，輸入處理。存儲器處理可以包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器 (ROM)以及非易失性存儲器(NVM)(諸如閃存，電池供電的RAM，EEPROM以及其他 NVM類型技術(shù))。在一些實(shí)現(xiàn)中，對于BS設(shè)備中的所有天線使用兩個分離的開關(guān)(未示出)而不 是單獨(dú)的開關(guān)(即SWl)。例如，第一開關(guān)(SWlA)可用來將BS設(shè)備的接收器/發(fā)送器 耦合到天線ANT1A，而第二開關(guān)(SWlB)可用來將接收器/發(fā)送器耦合到天線ANT1B。 BS設(shè)備可使用開關(guān)(例如SW1、SW1A、SWlB等)在各種天線之間復(fù)用。各種天線可 被布置為(例如彼此正交)用來獲得關(guān)于信號強(qiáng)度、距離和多普勒等的附加信息的分集式 天線?？稍诿總€地點(diǎn)(例如船的貨物艙中，船的甲板上，裝載碼頭區(qū)中等)放置天線組 件，而不是使用單個的天線元件。除了位于約四分之一波長遠(yuǎn)的天線元件之外，該天線 組件可能還包括BS設(shè)備硬件以檢測如上、下、港口和右舷的方向。連續(xù)發(fā)送之間的相位 差在與我們的其他信息組合時應(yīng)給出良好的位置發(fā)現(xiàn)。圖6B的示例CCT設(shè)備(620)或MT包括耦合到第二發(fā)送/接收開關(guān)(SW2)的 第二天線組(ANT2A，ANT2B)。在一些示例中，一個天線(例如ANT2A)用于在集裝 箱內(nèi)到其他集裝箱標(biāo)簽的通信，另一個天線(例如ANT2B)用于在集裝箱外(例如槽天 線或螺栓天線等)到基站設(shè)備的通信。還構(gòu)思了天線的其他配置。第二發(fā)送/接收開關(guān) (SW2)響應(yīng)于另一控制信號(TX2/RX2N)而耦合到第二發(fā)送器塊和第四接收器塊。在一 些實(shí)現(xiàn)中，對于CCT設(shè)備中的所有天線使用兩個分離的開關(guān)(未示出)，而不是單個開關(guān) (即SW2)。例如，第一開關(guān)(SW2A)可用來將CCT設(shè)備的接收器/發(fā)送器耦合到天線 ANT2A，同時第二開關(guān)(SW2B)可用來將接收器/發(fā)送器耦合到天線ANT2B。CCT設(shè) 備可使用開關(guān)(例如SW2，SW2A，SW2B等)選擇各種天線的一個或更多個。當(dāng)發(fā)送開始時，應(yīng)答序列(例如RSEQ)耦合到第二發(fā)送器塊，其中通過ID碼確 定序列。第二接收器塊被布置成提供被捕獲到緩沖器(例如存儲器緩沖器諸如數(shù)字緩沖 器或模擬采樣緩沖器)中的同相和正交信號(I和Q)。捕獲緩沖器耦合到基帶信號處理 器塊中的相關(guān)器，其可提供直接形式相關(guān)和FFT相關(guān)功能二者。FFT相關(guān)器被布置成提 供接收到的I/Q數(shù)據(jù)的循環(huán)相關(guān)功能，復(fù)數(shù)I/Q數(shù)據(jù)與ID碼相關(guān)。信號分析器和處理 器都被布置成接收從相關(guān)器輸出的數(shù)據(jù)用于評估。時間控制以各種附加控制信號的形式 (TCLK2, RCLK2和CLK2)被提供給發(fā)送器、接收器和處理器。處理器接收輸入并協(xié) 調(diào)相關(guān)器的操作、信號分析、序列生成、存儲器緩沖和其他相關(guān)的任務(wù)。用于處理器的 存儲器可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)以及非易失性存儲器(NVM) (諸如閃存、電池供電的RAM、EEPROM以及其他NVM類型技術(shù))。用于定位人和物的當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)具有相當(dāng)短的電池壽命，這會限制其使用。本 公開描述了通過抑制能量消耗直到需要操作而具有較長電池壽命的小型設(shè)備(例如發(fā)射 機(jī)應(yīng)答器或微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器)。由于MT設(shè)備需要處于激活狀態(tài)非常短暫的時間間隔，所 以電池壽命被大大延長。盡管蜂窩電話技術(shù)可用來與全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置結(jié)合以確 定位置，但對于MT該系統(tǒng)是不合適的，這是因?yàn)榧词乖诖龣C(jī)模式操作傳統(tǒng)蜂窩電話所需的能量也將快速耗盡小型電池。另外，MT設(shè)備中的GPS裝置將從睡眠醒來，并進(jìn)行 冷啟動位置固定，該處理將消耗相當(dāng)多的能量，這再次快速地耗盡電池。本公開構(gòu)思了 優(yōu)選地使MT間斷操作的便攜式定位技術(shù)，以便最小化功率消耗，因此解決來自常規(guī)位 置確定技術(shù)的一些問題。本公開分析和識別了諸如在GPS信號中發(fā)現(xiàn)的當(dāng)前多普勒頻移技術(shù)的問題，這 使得它們不適用于本系統(tǒng)中的MT。盡管可通過FFT相關(guān)來有效地檢測GPS信號，但大 概有包括根據(jù)約士 15ppm的較高水平的多普勒不確定性的28個GPS衛(wèi)星。對于1.5GHz 的GPS信號和1毫秒的捕獲間隔，最大大約22KHz的多普勒頻移需要大約幾十個多普勒 通道(Dopplerbin)或相關(guān)嘗試以識別多普勒頻移。利用常規(guī)GPS技術(shù)所需的處理努力對 于當(dāng)前公開的使用是不可接受的。例如，當(dāng)前公開中的MT搜索單個碼，且另外不需要 對付較大的速度，并且因此不需要任何多普勒通道。而且，本公開描述了相對于常規(guī)技 術(shù)具有較少捕獲時間的裝置和系統(tǒng)，其中處理的量減少約兩個數(shù)量等級。通信和定位問題起初從來自RL的發(fā)送的一部分恢復(fù)MT中的頻率和相位信息，并進(jìn)一步使用引 導(dǎo)程序處理對其進(jìn)行改進(jìn)。在來自RL的發(fā)送的另一部分中恢復(fù)幀內(nèi)的定時位置(例如粗 定時)。在定時后，恢復(fù)相位和頻率，可通過確定度來制定數(shù)據(jù)接收的計劃。數(shù)據(jù)被提 取并且從MT向RL發(fā)送回應(yīng)答消息，其中通過RL中重配置的無線裝置進(jìn)行相似的信號 處理功能。仔細(xì)校正的發(fā)送序列的往返時間被用來識別RL和MT之間的距離?？蓽y量 與MT的內(nèi)部時鐘無關(guān)的合成往返多普勒頻移并針對RL和MT的相對運(yùn)動來相關(guān)，以評 估RL和MT之間的方向矢量的量值。當(dāng)前描述的系統(tǒng)具有利用不對稱發(fā)送系統(tǒng)以識別MT相對于RL配置的定位器的 位置的能力。由MT捕獲的信號一般在時間上不與序列(例如2047芯片序列)中的完整 模式的開始和結(jié)束對齊。然而，RL配置的定位器被布置成在序列中隨時間發(fā)送重復(fù)的模 式。MT被布置成循環(huán)地捕獲序列中的完整模式，即使捕獲到的模式可能相對于完整模式 的開始和結(jié)束在時間上被旋轉(zhuǎn)。循環(huán)相關(guān)器可用來評估捕獲到的信號，使得MT正確地 識別捕獲到的信號，而不考慮模式的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。由于MT不具有與發(fā)送和來自RL的接收 有關(guān)的定時的先驗(yàn)知識，所以MT使用接收到的發(fā)送的循環(huán)相關(guān)以確定精細(xì)定時和粗定 時。循環(huán)相關(guān)是對固定長度的序列進(jìn)行操作的相關(guān)器，其中序列可隨時間循環(huán)移位使得 在原始序列結(jié)束之后可在經(jīng)移位的序列中接收到原始序列的開頭。雖然一般的相關(guān)器可 能不給出有效的定時信息，但在捕獲到的信號在時間上不與完整模式的開始和結(jié)束對齊 時循環(huán)相關(guān)提供有效的定時信息。當(dāng)前所述的不對稱發(fā)送系統(tǒng)可被配置成使得MT從RL接收結(jié)構(gòu)化信號的相當(dāng)高 功率的發(fā)送，而從MT到RL的應(yīng)答或確認(rèn)發(fā)送是非常低功率的發(fā)送。示例MT被配置成 以非常低功率的“非激活”模式或“睡眠模式”操作，其中MT “激活”或“醒來” 短暫的時間間隔以聽取來自RL的發(fā)送。MT將其接收的每個結(jié)構(gòu)化信號相關(guān)，以確定是 否通過特定與MT關(guān)聯(lián)的識別碼(ID碼)對這些信號進(jìn)行編碼。MT還從接收到的結(jié)構(gòu) 化信號確定可將應(yīng)答發(fā)送傳送回RL的精確頻率、定時、相位和節(jié)奏。從MT發(fā)送到RL 的應(yīng)答發(fā)送是短持續(xù)時間(短結(jié)構(gòu)化信號)的非常低功率的發(fā)送，使得節(jié)省了較長的電池 壽命。盡管應(yīng)答發(fā)送是非常低功率的發(fā)送，但RL中的信號處理功能可被配置成利用積分和循環(huán)相關(guān)技術(shù)以提高捕獲到的應(yīng)答發(fā)送的信噪比水平。在當(dāng)前所述的系統(tǒng)中，從MT向RL發(fā)送回應(yīng)答發(fā)送信號，其中MT根據(jù)由MT 從RL接收的信號來合成用于應(yīng)答發(fā)送的定時、頻率、相位和節(jié)奏。來自MT的應(yīng)答發(fā)送 的頻率與來自RL的發(fā)送的原始頻率相差多普勒頻移(忽略其他噪聲和微小誤差源)。這 樣，RL可以通過非常小的誤差容限裕度來預(yù)測應(yīng)簽發(fā)送頻率。應(yīng)答發(fā)送頻率的潛在不確 定性足夠小，使得在幾十個發(fā)送序列上的相位旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)小于一圈(通過360度的一個相位旋 轉(zhuǎn))。這允許RL對應(yīng)答發(fā)送進(jìn)行采樣并在模擬域或數(shù)字域加上(或積分)來自應(yīng)答發(fā)送 序列的各個樣本。由于噪聲作為平方根求和而信號線性地求和，所以捕獲到的信號的信 噪比增加，這允許比不使用窮盡計算的情況接收電平低得多的信號。示例遠(yuǎn)稈定位器(RL)或基站(BS)圖6A示出了被布置成與示例MT (例如CCT設(shè)備)通信的示例遠(yuǎn)程定位器(RL， 例如BS設(shè)備)。MT被布置成(例如通過睡眠定時器)在預(yù)定的間隔醒來并且接收經(jīng)編 碼的發(fā)送信號(例如COM13)。使用各種信號處理方法，列舉一些的話，諸如數(shù)字信號 處理、模擬信號處理、快速傅里葉變換(FFT)、相關(guān)、逆FFT (IFFT)，來接收和評估經(jīng) 編碼的信號。MT評估接收到的經(jīng)編碼的信號以確定是否該信號是否特定與MT聯(lián)系(例 如通過獨(dú)特的ID碼)在一起。通過各種信號處理功能，改變各種內(nèi)部信號和參數(shù)，使得 連續(xù)地改進(jìn)用于接收和發(fā)送經(jīng)編碼的信息的時間、頻率和相位對齊(例如通過數(shù)字控制 機(jī)制)以進(jìn)行準(zhǔn)確的處理。MT使用來自遠(yuǎn)程定位器的信號的多普勒頻移的頻率作為其時 基，隨后將應(yīng)答序列發(fā)送回RL，該應(yīng)答序列也被相似地編碼。RL以與MT相似的方式 接收經(jīng)編碼的發(fā)送并處理輸入的信號。RL包括可以是任何適當(dāng)?shù)奶幚硌b置的處理器，包括但不限于以下至少一個列 舉一些，微處理器、微控制器、CISC處理器、RISC處理器、專用集成電路(ASIC)。處 理器被布置成接收并評估輸入，控制輸出，記錄數(shù)據(jù)，檢索記錄的數(shù)據(jù)并執(zhí)行程序。 因此處理器被布置成與任何數(shù)目的電路組件通信，諸如時間控制電路，輸入電路，顯 示輸出電路，音頻輸出或輸入電路，存儲電路以及存儲器電路。示例輸入可以來自任何數(shù)目的輸入設(shè)備(或用戶輸入設(shè)備)，諸如中斷信號， 喚醒定時器，鍵盤設(shè)備，袖珍鍵盤設(shè)備，一個或更多個按鈕或按鍵，觸摸屏(無源或有 源)，觸摸面板，控制桿設(shè)備，游戲墊設(shè)備，鼠標(biāo)設(shè)備，指向設(shè)備，觸摸墊設(shè)備，壓力敏 感輸入設(shè)備，或其他處理器，以及通過軟件程序生成的輸入。在一些示例中，聲音可用 作經(jīng)由音頻輸入處理器(諸如包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路或編碼器-解 碼器(CODEC)電路)到RL的輸入。麥克風(fēng)可置入RL中或通過用于聲音輸入目的的麥 克風(fēng)端口從外部耦合到RL，其中信號被麥克風(fēng)接收為可被理解為輸入的數(shù)字信號。基于 聲音的輸入可被存儲以進(jìn)一步使用(例如用于回放或識別目的的聲音文件)，或被理解為 可由RL使用的語音輸入。在一些實(shí)現(xiàn)中，語音到文本的解釋器可并入硬件方案中，該硬 件方案被布置成與處理器通信。在一些其他例子中，由音頻輸入處理器實(shí)現(xiàn)的軟件控制 下的語音識別作為生成示例輸入的語音輸入設(shè)備操作。音頻輸出電路可用作將可聽信息報告給RL設(shè)備的用戶并提供導(dǎo)航和定位信息的 指示裝置。音頻輸出電路可包括音頻輸出設(shè)備和音頻輸出處理器。音頻輸出處理器被 布置成與音頻輸出設(shè)備協(xié)作以向用戶提供可聽的通知。在一些實(shí)現(xiàn)中可組合音頻輸出設(shè)備和音頻輸出處理器的功能。音頻輸出設(shè)備可以是用于耳機(jī)類型設(shè)備或揚(yáng)聲器類型設(shè)備 的音頻驅(qū)動器電路。在一些例子中，在RL中包括揚(yáng)聲器或壓電設(shè)備以提供聲音輸出。 在另一例子中，在RL中可提供音頻輸出端口(諸如耳機(jī)插孔)以便用戶連接耳機(jī)類型設(shè) 備，或也許是外部揚(yáng)聲器連接。音頻輸出處理器可以是單音調(diào)生成器電路，多音調(diào)生成器電路，多音調(diào)合成器 電路，語音合成器電路，MIDI(音樂設(shè)備數(shù)字接口)回放電路或聲音回放電路。在一 些例子中，音頻輸出處理器包括數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(諸如來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)電路或來自 CODEC (編解碼)電路)。語音合成器電路可包括文本至語音解釋器。語音合成器還可 被布置成提供各種區(qū)域語音模仿和語言口音，諸如男性和女性語音，機(jī)器人語音，英語 口音，法語口音，西班牙語口音等。在一些例子中，音頻輸出處理器被布置成提供可以 是任何期望形式的音樂回放，諸如損失壓縮聲音文件，非損失壓縮聲音文件或未壓縮聲 音文件。在其他示例中，音頻輸出處理器設(shè)備被布置成提供之前記錄的聲音或用戶記錄 的聲音的回放。所記錄的聲音可以是如可提供在人物語音(例如卡通人物)中的語音消 息，名人的記錄或可識別語音的印象。在一些例子中，音頻輸出處理器可在功能上與前 述音頻輸入處理器組合。顯示電路還可用作將視覺信息報告給RL設(shè)備的用戶以及提供導(dǎo)航和定位信息的 指示裝置。示例顯示電路可提供任何適當(dāng)?shù)囊曨l輸出，諸如LED類型顯示器，LCD類 型顯示器，有源顯示器，無源顯示器，黑白顯示器，單色顯示器和/或彩色顯示器。其 他示例顯示電路可以是LED的離散布置，七段顯示器，以及可用于報告視覺信息的其他 發(fā)光設(shè)備。在一些例子中，用戶接口可與視頻輸出設(shè)備集成，例如與LCD顯示器集成的 觸摸屏。在其它例子中，用戶輸入接口與視頻輸出設(shè)備分離。本公開的RL中的處理器可被布置成與用于確定RL的旋轉(zhuǎn)位置的指南針傳感器 設(shè)備(未示出)或一些相似的裝置配合。指南針傳感器可以是集成電路，離散電路，或 被布置成提供與RL的方向定向有關(guān)的指南針傳感器信息的某些其他設(shè)備。指南針傳感器 可以是被布置成與模數(shù)轉(zhuǎn)換器一起工作的數(shù)字指南針設(shè)備，或模擬指南針設(shè)備，例如以 提供可比較的功能。在一些例子中，可以通過字母數(shù)字表示(例如100，100，，100ft, IOOm等)的
顯示電路來報告距離。在其它例子中，可以以圖形表示(諸如圖標(biāo)、線或其他圖形形狀) 來報告距離。相似地，可以通過字母數(shù)字表示(例如N，S，E，W, NE, SE, NW或 SW)或圖形表示來報告方向。也可進(jìn)行圖形和字母數(shù)字表示的任何組合。處理器被布置成響應(yīng)于如后面所述用于激活和禁止各種操作模式的各種用戶輸 入來應(yīng)用模式控制邏輯。RL的模式控制邏輯和任何相關(guān)設(shè)置可以提供為軟件形式或固 件諸如裝載到傳統(tǒng)存儲器中以被處理器執(zhí)行的只讀存儲器(ROM)，或通過某些等效機(jī)制 (列舉一些的話，諸如非易失性存儲器(NVM)，閃存設(shè)備，以及微控制器中的硬編碼指 令)提供。在另一例子中，處理器和存儲器可以用可編程邏輯設(shè)備(PLD)(具體設(shè)計的 電路諸如專用集成電路(ASIC))以及被布置成提供相似功能的其他設(shè)備替換。當(dāng)RL中的雙向無線裝置被配置用于定位器模式時，操作RL以發(fā)出包括一系列 經(jīng)編碼的信號的發(fā)送。通過與特定MT相關(guān)聯(lián)的獨(dú)特的標(biāo)識符(例如ID碼)來生成碼。 序列生成器被布置成評估獨(dú)特的標(biāo)識符并產(chǎn)生發(fā)送序列。在針對獨(dú)特的標(biāo)識符生成經(jīng)編
27碼的序列之后，附加信息被編碼入發(fā)送序列中。在一個例子中，附加信息可以是針對MT 的命令/控制指令。需要發(fā)送僅一個序列來完成通信、定時同步和序列驗(yàn)證?？稍趯⑿?號耦合到發(fā)送器塊之前對序列生成器(例如TSEQ)的輸出進(jìn)行濾波(諸如通過低通濾波 器(LPFl))。發(fā)送器塊被布置成以載波頻率、擴(kuò)展頻譜載波和/或跳頻方法對經(jīng)編碼的信號 進(jìn)行載波調(diào)制(例如，多相移鍵控，二進(jìn)制相移鍵控，正交相移鍵控，差分相移鍵控， 連續(xù)相位調(diào)制，多幅度和相移鍵控等)。發(fā)送-接收開關(guān)(SWl)被布置成在發(fā)送序列期 間將載波調(diào)制的經(jīng)編碼的信號耦合到天線(ANTl)或多個天線?？稍谔炀€和發(fā)送-接收開 關(guān)(SWl)之間提供帶限濾波器Gf^nBPFl)，使得帶外信號被忽略。帶限濾波器(BPFl) 可以是提供以下合理的帶限功能的任何濾波器(或成對濾波器BPF1A、BPFlB等)，諸 如列舉一些的話，無源帶通濾波器，有源帶通濾波器，聲表面波(SAW)濾波器，體聲 波(BAW)濾波器，梳形濾波器，帶狀線濾波器?；赗L的定位器被操作以從MT接收包括另一系列的經(jīng)編碼的信號的發(fā)送。該 經(jīng)編碼的信號是類似地使用與特定MT相關(guān)聯(lián)的獨(dú)特的標(biāo)識符(例如ID碼)由MT生成 的。接收器塊被布置成經(jīng)由SWl從天線(ANT1A，ANT1B)接收載波調(diào)制(例如多相 移鍵控，二進(jìn)制相移鍵控，正交相移鍵控，差分相移鍵控，連續(xù)相位調(diào)制，多幅度和相 移鍵控等)的經(jīng)編碼的信號。接收到的信號被還可以提供信號處理功能的基帶處理器處 理?？商娲?，基帶處理器被布置成將捕獲到的信號提供給處理器，該處理器被布置成 應(yīng)付各種信號處理功能。所述RL通過往返時間測量來進(jìn)行距離測量。例如，可通過被任何其他延遲偏移 的從MT到RL的信號發(fā)送，以及從RL返回MT的確認(rèn)信號的隨后應(yīng)答發(fā)送之間的時間 差來確定往返時間。如后面所述在搜索和定位模式中通過RL的操作確定相對于MT的方位。一般說 來，用戶發(fā)起搜索模式以獲取通信鏈路和初始距離計算，隨后是用戶發(fā)起的RL自身的移 動。在一些例子中，RL或RL的天線經(jīng)過相對于用戶的弧形部分旋轉(zhuǎn)，其中評估附加的 距離和相關(guān)器信息以確定方向。在一些其他例子中，在距離和相關(guān)性計算期間線性或非 線性地移動RL。通過如圖6A所示的時間控制電路來生成由RL采用的各種定時信號。系統(tǒng)使用 定時信號來根據(jù)RL中本地生成的振蕩器信號來數(shù)字地合成發(fā)送器和接收器載波信號。示例微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)或CCT圖6B示出了被布置成與RL(610)通信的示例MT(620)。 示例MT(620)可 置入袖口、衣領(lǐng)、表中，縫入衣服制品中，或諸如通過仿生類型的設(shè)備植入病人中。 MT (620)被布置成經(jīng)由開關(guān)SW2和天線ANT2通過接收器塊從RL如前所述那樣接收經(jīng) 編碼的發(fā)送信號?？蛇x地，帶限濾波器(例如BPF2)或?yàn)V波器(例如BPF2A，BPF2B 等)可用來最小化來自接收器中的帶外信號的干擾和/或防止與其他設(shè)備的干擾。接收 器解調(diào)載波頻率并提供I和Q信息，其隨后被捕獲緩沖器捕獲。捕獲緩沖器將數(shù)據(jù)形式 的輸出信號提供給FFT相關(guān)器，F(xiàn)FT相關(guān)器將經(jīng)解碼的發(fā)送與獨(dú)特的標(biāo)識符(ID碼)相 關(guān)。與針對RL在前所述相似，處理器被布置成與存儲器配合。采用各種處理方法來進(jìn)行基帶處理和MT中的信號分析，包括相關(guān)器塊和信號
28分析器塊。相關(guān)器塊可包括FFT相關(guān)器和直接形式的相關(guān)器。信號分析器被布置成評 估來自FFT相關(guān)器和/或直接形式的相關(guān)器的輸出，以確定接收到的發(fā)送序列是否與特 定MT相關(guān)。當(dāng)適當(dāng)?shù)刈R別了序列時，調(diào)整各種定時信號，使得在MT中數(shù)字合成的發(fā) 送器和接收器信號的頻率和相位被精確地對齊。一旦驗(yàn)證了發(fā)送序列，則處理器提取來 自經(jīng)編碼的信號的信息。該信息可包括針對MT的命令和控制指令，例如將睡眠間隔設(shè) 為新的時延(例如10分鐘)，記錄接收器信號強(qiáng)度，記錄無效接收的信號，記錄接收器頻 率和相位，發(fā)送所記錄的數(shù)據(jù)，改變到低查驗(yàn)(ping)模式，改變到快查驗(yàn)?zāi)Ｊ降?。重要的是注意到本公開的MT (620)中的壓縮器被布置成響應(yīng)于從RL (610)接收 的信號而應(yīng)用模式控制邏輯。列舉一些的話，模式控制邏輯和用于MT (620)的任何相 關(guān)布置可以提供在任何上述存儲器設(shè)備或作為微控制器中的硬編碼的指令。在另一例子 中，處理器和存儲器可以通過任何其他適當(dāng)?shù)奶幚砥餮b置(諸如PLD，專門設(shè)計的電路 如ASIC)以及被布置成提供相似功能的其他設(shè)備來替換。從MT向RL發(fā)送應(yīng)答消息，使得RL可從MT識別、查找和接收數(shù)據(jù)。用根 據(jù)獨(dú)特的標(biāo)識符(ID碼)調(diào)節(jié)的應(yīng)答序列生成器(與發(fā)送序列生成器相似)來生成應(yīng)答消 息。低通濾波器(例如LPF2)可放置在MT中的序列生成器和發(fā)送器塊之間。發(fā)送器塊 經(jīng)由SW2耦合到天線ANT2以促成經(jīng)編碼的應(yīng)答發(fā)送(例如COM31，COM32)。由于示例MT以有限的能量操作，一般以低功率或睡眠模式操作MT。在睡眠模 式中消耗的能量足以操作根據(jù)低頻時鐘操作的睡眠定時器。根據(jù)預(yù)定的時間間隔，MT被 激活(例如通過睡眠定時器喚醒)且MT在操作高頻時鐘的同時尋找要接收的信號。當(dāng) 沒有接收可識別的信號時，MT返回睡眠模式，其中高頻時鐘被禁止?？赏ㄟ^相應(yīng)的控 制信號(例如HF EN)使能和禁止高頻時鐘。如圖6B所示的時間控制電路生成由MT(或MT)采用的各種定時信號。處理器 根據(jù)一個時鐘信號(CLK2)工作，而MT中的發(fā)送器和接收器通過其他時鐘信號(TCLK2 和RCLK2)工作。系統(tǒng)使用各種定時信號根據(jù)MT中的本地生成的振蕩器信號來數(shù)字合 成發(fā)送器和接收器載波信號。時間控制電路可包括另外的功能以通過校準(zhǔn)邏輯電路來校準(zhǔn)高頻時鐘。校準(zhǔn)邏 輯電路可包括任何數(shù)目的高頻計數(shù)器(HF CNTR)，低頻計數(shù)器(LF CNTR)和數(shù)字比較器 電路(COMP)，以及其他邏輯電路(諸如寄存器、鎖存器和相關(guān)邏輯)。在操作中，如 當(dāng)應(yīng)用模式控制邏輯時響應(yīng)于處理器，當(dāng)校準(zhǔn)信號(CAL)有效時使能校準(zhǔn)邏輯。上述RL可被布置成在長時間間隔(例如2.5秒)上提供相對較高的功率的發(fā)送 信號(例如1瓦特)，以確保MT具有足夠的時間來在其有效時捕獲必需的信號。MT可 捕獲的能量的上限是通過來自RL的輻射功率乘以針對MT的捕獲時間間隔，乘以由發(fā)送 路徑導(dǎo)致的任何損失因數(shù)來確定的。示例發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)可被布置成在157 μ s期間 捕獲來自RL的信號，其中在157 μ s時間間隔上所捕獲的能量的上限(忽略路徑損失)約 為 157 μ Jules。MT可被布置成在比RL(例如2.5s)短的時間間隔(例如15.7ms)發(fā)送非常低功 率的發(fā)送信號(例如IOmW)。RL可捕獲的能量的上限是通過來自MT的輻射能量乘以 RL的捕獲時間間隔，乘以由發(fā)送路徑導(dǎo)致的任何損失因數(shù)來確定的。對于15.7毫秒間隔 上的IOmW發(fā)送，來自MT的所發(fā)送的能量約為157 μ Jules (微焦)。RL必須被仔細(xì)地布置成如通過使用后面所述的積分方法來捕獲來自MT的信號。在一個示例實(shí)施例中構(gòu) 思了 MT被植入病人中，且使用手表類型電池工作至少若干年。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)被布置成通過使用其從RL獲取的定時信息來合成用于發(fā)送 確認(rèn)信號的其自身的內(nèi)部頻率。MT從RL接收的定時信息相對于來自RL的原始發(fā)送頻 率經(jīng)過多普勒頻移。作為結(jié)果的MT的合成頻率極其準(zhǔn)確，對應(yīng)于來自RL的原始發(fā)送 頻率的多普勒頻移版。來自MT的確認(rèn)信號被RL接收，且相對于來自MT的發(fā)送頻率再 次經(jīng)過多普勒頻移。以下將由信號發(fā)送的往返(即從RL到MT的發(fā)送，且從MT到RL 的應(yīng)答發(fā)送)導(dǎo)致的多普勒頻移稱為合成往返多普勒頻移。示例發(fā)送器圖7示出了示例發(fā)送器系統(tǒng)。發(fā)送器系統(tǒng)包括晶體振蕩器(XTAL OSC)、定時 控制電路、復(fù)數(shù)調(diào)制器、模式生成器、具有定時控制的插值濾波器、積分器以及復(fù)數(shù)協(xié) 調(diào)旋轉(zhuǎn)數(shù)位計算機(jī)(cordic)旋轉(zhuǎn)器。晶體振蕩器被布置成提供振蕩器信號作為用于定時控制電路的具有第一相位 (Φ》的時鐘信號(CLOCK)。在一個例子中，晶體振蕩器具有約26.14MHz的額定頻率， 該頻率可選地可被調(diào)整(例如通過信號FREQ.TRIM)。振蕩器可以是晶體類型振蕩器， 或具有基本上穩(wěn)定的振蕩頻率的任何其他振蕩器。定時控制電路包括具有被布置成合成頻率的可選分配器電路的反饋控制環(huán)?？?制環(huán)包括相位檢測器、低通濾波器(LPF)、電壓控制的振蕩器(VCO)和可選的分配器電 路。通過相位檢測器比較參考時鐘信號(例如CLOCKref)的相位(Φ》與來自反饋信 號(例如CLOCK’)的相位(Φ2)，以確定所得的時鐘信號(CLOCK)是否與參考時鐘 (CLOCKref)同相地操作。相位檢測器的輸出對應(yīng)于相位差信號0DIFF)，其被提供給低 通濾波器以生成用于VCO的控制信號(VTUNE)。VCO調(diào)整以180度彼此失相的時鐘信 號CLKP和CLKN的輸出頻率。還從VCO向可選的分配器電路提供反饋信號(CLOCK)。 分配器電路的輸出作為信號CLOCK’被提供給相位檢測器，這閉合了控制環(huán)。而且， 可選地將VCO頻率提供給其他分配器電路，該分配器電路生成與正弦和余弦函數(shù)相關(guān)聯(lián) 的合成頻率。在一個例子中，VCO具有1.83GHz的額定輸出頻率，反饋環(huán)分配器電路具有70 的劃分比，且相位檢測器被布置成通過低通濾波器調(diào)整VTUNE信號，使得26.14MHz信 號的平均值匹配于1.83GHz/70?？赏ㄟ^調(diào)整控制環(huán)分配器電路中的分配比，可采用其他 參考信號來提供相同的結(jié)果。而且，可通過輸出分配器電路(例如分配比為2)來進(jìn)一步 調(diào)整VCO的輸出，以產(chǎn)生對應(yīng)于SIN(915MHz)和COS(915MHZ)或任何其他期望頻率 的合成頻率。模式生成器包括碼控制塊和偽噪聲生成器塊。碼控制塊被布置成提供用于稍后 所述的“A”、“B”和“C”序列化模式的根據(jù)ID碼調(diào)節(jié)的預(yù)定模式。偽噪聲生成 器基于用于對模式排序的定時信號(模式定時)根據(jù)碼生成復(fù)數(shù)(例如I和Q)。在一個 例子中，偽噪聲生成器塊被布置成提供2047個復(fù)數(shù)。復(fù)數(shù)序列(I和Q)被提供給插值濾 波器和定時控制塊，插值濾波器和定時控制塊被布置成調(diào)整與I和Q’信號相關(guān)聯(lián)的精細(xì) 定時，并提供與復(fù)數(shù)插值的基帶信號相關(guān)聯(lián)的I’和Q’。積分器電路用來對所發(fā)送和 接收的頻率之間的差進(jìn)行積分以調(diào)整精細(xì)定時(精細(xì)定時調(diào)整)。插值器為I和Q復(fù)數(shù) (例如8192/2047)提供精細(xì)的定時調(diào)整，并對發(fā)送器提供低通濾波?？赏ㄟ^初始化參數(shù)如fINIT和/或ΦΙΝΙΤ初始化積分器電路。對協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)數(shù)位計算機(jī)旋轉(zhuǎn)器提供復(fù)數(shù)插值的基帶信號(I’和Q’)。協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn) 數(shù)位計算機(jī)旋轉(zhuǎn)器響應(yīng)于相位調(diào)整信號(例如旋轉(zhuǎn)相位)來調(diào)整復(fù)數(shù)基帶信號(數(shù)字域) 的旋轉(zhuǎn)相位。通過對頻率偏移進(jìn)行積分的另一積分器來提供相位調(diào)整信號?？稍俅瓮ㄟ^ 初始化參數(shù)(諸如fINIT和/或ΦΙΝΙΤ)來初始化積分器電路。復(fù)數(shù)協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)數(shù)位計算機(jī)旋 轉(zhuǎn)器的輸出是頻率偏移的復(fù)數(shù)基帶信號(I”和Q”)，其中通過插值濾波器和協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)數(shù) 位計算機(jī)旋轉(zhuǎn)器的數(shù)字合成操作進(jìn)行頻移。復(fù)數(shù)調(diào)制器被布置成接收頻率移位的復(fù)數(shù)基帶信號(I”和Q”)，以及正弦和余 弦定時信號，以提供經(jīng)調(diào)制的信號輸出?？蓪⒔?jīng)調(diào)制的信號輸出提供給功率放大器(未 示出)，功率放大器耦合到天線用于發(fā)送經(jīng)調(diào)制的信號。調(diào)整各種定時控制信號(例如時 鐘頻率，時鐘相位，時鐘偏移)，使得被調(diào)整的信號輸出的速率、精細(xì)定時和相位具有嵌 入在所得信號中的足夠定時信息。碼控制基于獨(dú)特的標(biāo)識符(ID碼)。在一個示例中，獨(dú)特的標(biāo)識符被提供給多 項(xiàng)式生成器。在另一例子中，將獨(dú)特的標(biāo)識符存儲在易失性存儲器中。在又一例子中， 將獨(dú)特的標(biāo)識符存儲在非易失性存儲器(諸如閃存設(shè)備、ROM、EPROM、EEPROM,雙 列直插開關(guān)或某些其他裝置)中。在另一例子中，將以ID碼而不是獨(dú)特的標(biāo)識符產(chǎn)生的 模式存儲在存儲設(shè)備或查找表中。示例發(fā)送序列圖8是示出被格式化用于發(fā)送的一組幀的圖。幀對應(yīng)于發(fā)送序列的時間段。對 于圖8的例子，發(fā)送被分成三個序列幀。在第一時間段期間，包括第一發(fā)送序列(即“序 列A”)的第一幀(即“幀1”)被發(fā)送。序列A包括順序序列的一組重復(fù)的模式，其 中每個模式(模式A)基本上相同。在第二時間段期間，包括第二發(fā)送序列(即“序列 B”)的第二幀(即“幀2”)被發(fā)送。序列B包括順序序列的一組重復(fù)的模式，其中 如稍后所述序列中的每個隨后的模式被移位了。在第三時間段期間，包括第三發(fā)送序列 (即“序列C”)的第三幀(即“幀3”)被發(fā)送。序列C包括一組重復(fù)的模式，其中 如稍后所述每個模式(模式“C”)形成經(jīng)編碼的消息的一部分。如稍后所述將發(fā)送中 的三個序列幀的集合稱為查詢(PING)。系統(tǒng)中的每個MT具有用來唯一地表示特定MT的獨(dú)特的標(biāo)識符(例如M位地 址)。在一個例子中，獨(dú)特的標(biāo)識符是提供大約85.8億獨(dú)特的標(biāo)識符的33位地址碼。 M位地址可以分散在各種模式上。在一個例子中，33位被均勻地分散在三個序列上，使 得11位被編碼在“序列A”中，11位被編碼在“序列B”中，且11位被編碼在“序列 C”中。在另一例子中，碼沒有均勻地分散在發(fā)送序列上。在又一例子中，相同的碼被 用于每個模式中。因此，根據(jù)用于相應(yīng)的序列部分的相應(yīng)編碼位對所發(fā)送的每個符號進(jìn) 行編碼。術(shù)語“波特”和“片”還可用來指代符號。序列“A”的相關(guān)用來驗(yàn)證在發(fā)送中編碼了獨(dú)特的標(biāo)識符的第一部分(例如第一 11位或位0-10)。當(dāng)檢測到相關(guān)時，可得出精細(xì)的波特和載波定時。然而，MT沒有之 前的定時信息(例如不知道粗略的幀定時)。由于在第一時間間隔上重復(fù)“A”模式， 所以可以在進(jìn)行相關(guān)之前通過將其添加到彼此頂部來累積信號，使得信號敏感性得到改 進(jìn)。在一個示例MT中，不需要信號的累積。在另一示例MT中，在重復(fù)跟蹤模式期間
31進(jìn)行信號的累積?！┇@取了 “A”模式，MT繼續(xù)采樣以查找“B”序列。序列“B”的相關(guān) 用來驗(yàn)證在發(fā)送中編碼了獨(dú)特的標(biāo)識符的第二部分(例如，第二 11位或位11-21)。如 前所述，“B”序列隨時間移位。例如，第一 B序列包括經(jīng)編碼的波特B0，B1...BM， 而第二 B序列(B，)包括經(jīng)編碼的波特Bi，B2...BM，BO0當(dāng)使用MT的“B”序列 實(shí)現(xiàn)相關(guān)時，MT識別“B”序列內(nèi)的流位置。一旦根據(jù)移位模式確定了發(fā)送流位置， MT計劃序列“C”的接收，序列“C”的到達(dá)現(xiàn)在可被預(yù)測。對于上述“B”序列化例子，在隨后的發(fā)送之間使用單個波特移位?？墒褂?其他移位方法，使得用于在隨后的發(fā)送之間移位的步長尺寸可以是不同整數(shù)的波特移位 (例如2、3、4等)，或非整數(shù)的波特移位(例如1/2波特，3/4波特，I^2波特，波
特等)，或整數(shù)或非整數(shù)種類的樣本中的移位。在另一示例中，可通過載波相位旋轉(zhuǎn)來替 換隨后的發(fā)送之間的移位機(jī)制，其中每個隨后的發(fā)送具有旋轉(zhuǎn)了固定量的載波相位。幀“C”具有編碼于其中的獨(dú)特的標(biāo)識符的第三部分，以及用于MT的可能的命 令和控制數(shù)據(jù)(或針對RL的其他數(shù)據(jù))。序列“C”的相關(guān)被用來驗(yàn)證在發(fā)送中編碼 了獨(dú)特的標(biāo)識符的第三部分(例如第三11位或位22-33)。還可以以少量比特的數(shù)據(jù)非 常慢地調(diào)制“C”序列。例如，低于63位的數(shù)據(jù)和誤差校正碼(ECC)可被傳遞到序列
“C”中。在一個例子中，通過在發(fā)送幀中反轉(zhuǎn)或不反轉(zhuǎn)“C”的模式來對片或發(fā)送符 號進(jìn)行編碼。前面描述了經(jīng)編碼的命令和控制信息的例子。對于上述“C”序列，使用反轉(zhuǎn)和不反轉(zhuǎn)編碼方法來編碼數(shù)據(jù)。可使用其他數(shù) 據(jù)編碼方法，諸如以與“B”序列相似的移位比特模式來編碼數(shù)據(jù)。例如，可對“000” 二進(jìn)制碼進(jìn)行編碼，且二進(jìn)制碼中的每個增量是通過遞增的移位步長(例如1/2波特步 長，1波特步長，2波特步長等)移位的相同模式?？梢匀缜笆鰳?biāo)稱部分“B”中那樣用 模式定時變化來對標(biāo)稱“C”中的數(shù)據(jù)消息進(jìn)行編碼。MT以與上面描述的格式基本相同的格式發(fā)送序列A和B。然而，由于RL發(fā)起 發(fā)送并且不具有“喚醒”時間段，這在何時開始接收方面造成了模糊性，所以整體上來 自MT的發(fā)送序列可以更短。縮短的發(fā)送序列有助于最小化MT的能量消耗。幀“C” 被相似地格式化，但是可以包括其他報告的數(shù)據(jù)，諸如當(dāng)前溫度，心率，血壓等。從相對于內(nèi)部MT時鐘而被測量的RL的合成時鐘得出MT中用于發(fā)送的定時和 載波信號。與MT相似，RL繼而將這些信號相關(guān)，并確定精確的往返時間。RL還確定 相對于其自身時鐘的信號定時中的偏離，這是MT試圖模仿的。信號定時中的偏離是多 普勒頻移、噪聲和振蕩器不穩(wěn)定的結(jié)果。示例系統(tǒng)具有以下總體信息接收的幀包括4096個樣本，2047波特；接收的樣本速率是25.777M復(fù)式采樣/秒；發(fā)送的樣本速率是2*25.777M復(fù)式采樣/秒；通過樣本速率* (2047/2048)/2 = 12.8822M波特符號/秒，QPSK來確定波特速 率；以及幀周期是158.98 μ S。示例系統(tǒng)具有以下RL TX參數(shù)
“Α”序列是2.2263秒長，(13x1024幀)，與2047個第一地址部分中的一個一
起未移位地重復(fù)；“B”序列是317.96ms長(2000幀)，與2047個第二地址部分中的一個一起移
位地重復(fù)；以及“C”序列是10.174ms長(64幀)，與2047個第三地址部分中的一個一起未移 位地重復(fù)，幀根據(jù)被調(diào)制的數(shù)據(jù)而反轉(zhuǎn)。示例系統(tǒng)具有以下MT TX參數(shù)“A” 序列是 81.397ms 長，(512 幀)；“B” 序列是 20.349ms 長(128 幀)；以及“C”序列10.174ms長(64幀)，與2047個第三地址部分中的一個一起未移位 地重復(fù)，幀根據(jù)被調(diào)制的數(shù)據(jù)而反轉(zhuǎn)。示例定時獲取序列圖9A和9B是示出用于示例通信系統(tǒng)的定時獲取的圖。參考圖1A、1B、2和3 在接收在前面所述的三部分發(fā)送序列時，MT可采用所述的定時獲取序列。然而，如此 處所述，可以僅用發(fā)送序列的三個部分中的兩個(例如序列A和序列B)來完成定時獲取 序列。根據(jù)本地生成的時鐘電路(例如晶體振蕩器)數(shù)字地合成接收器頻率。來自RL 的載波也根據(jù)其自身本地生成的定時電路被數(shù)字地合成，并且可能與MT中的接收器頻 率不匹配。該不匹配可能與操作環(huán)境中的熱差、電路中的熱瞬變、晶體容限、MT和RL 之間的處理差別以及其他非理想效果有關(guān)。而且，整個系統(tǒng)沒有同步，因此沒有辦法在 起初知道與發(fā)送有關(guān)的開始相位、頻率和節(jié)奏。圖9A示出了與示例“模式A”序列相 關(guān)聯(lián)的相位和頻率確定的例子，而圖9B示出了在定時獲取期間接收器頻率隨時間的不確 定性。在時間tl通信系統(tǒng)的接收器部分被初始化成指定為f = fO的初始頻率(f)。然 而在時間t = tl不知道在數(shù)字合成的接收器頻率和來自接收到的發(fā)送的載波頻率之間的偏 移。MT被布置成測量與來自模式A的接收到的信號相關(guān)聯(lián)的相位作為相位Φ1?？赏?過相關(guān)器的輸出來生成相位測量(例如Φ1)。在時間t = C，接收模式A的發(fā)送的另一部分，且MT被布置成測量相位Φ 2， 并計算與期待的接收器頻率和來自RL的發(fā)送的實(shí)際載波之差相關(guān)聯(lián)的頻率偏移差。 頻率偏移^ffe2)根據(jù)相位之差和發(fā)送之間經(jīng)過的時間被確定為f-M = [Φ2-Φεχ2]/ [360(^-0],其中Φex2對應(yīng)于在時間t2的期待相位。重要的是要注意第一兩個測量之 間的時間應(yīng)該短得足以導(dǎo)致大大小于180度的期待相對相位差，從而確保不會出現(xiàn)不可 解決的模糊性。注意對于該時間的期待相位對應(yīng)于Φ1。在時間t = t3，接收模式A的發(fā)送的另一部分，且MT被布置成測量相位Φ 3， 并計算與期待的接收器頻率和來自RL的發(fā)送的實(shí)際載波之差相關(guān)聯(lián)的頻率偏移差。 頻率偏移^ffe3)根據(jù)相位之差和發(fā)送之間經(jīng)過的時間被確定為f-m = [Φ3-Φ6χ3]/ [360(t3-t2)],其中Φεχ3對應(yīng)于在時間t3的期待相位。重要的是要注意對第一兩個測量 經(jīng)過的時間也應(yīng)該導(dǎo)致大大小于180度的期待相對相位差，從而確保不會出現(xiàn)不可解決 的模糊性。然而，絕對相位差被期待為顯著地大于360度，使得連續(xù)偏移計算之間的時間差可隨著通過每個隨后的評估來調(diào)整定時獲取而被逐漸地進(jìn)一步間隔開。注意，隨著 每個隨后的調(diào)整逐漸減小頻率差，直到被Allan方差(艾倫方差)限制。圖9B是示出數(shù)字合成的接收器頻率在經(jīng)過的定時獲取時段上的不確定性的圖。 注意對兩個軸的刻度是對數(shù)的，并且不確定性將漸近地接近與MT和RL中的晶體振蕩器 相關(guān)聯(lián)的Allan方差。水平軸示出經(jīng)過的時間，而垂直軸示出頻率的不 確定性。每個相 繼的時間段具有對接收器定時的改進(jìn)評估，使得不確定性以指數(shù)方式下降。在獲取了接 收到的信號的足夠樣本之后(例如時間t5)出現(xiàn)不確定性曲線的拐點(diǎn)，使得對于接收到的 載波頻率的評估漸近地接近由Allan方差確定的最小不確定性。示例接收器圖IOA是用于示例接收器的框圖。示例接收器包括天線(ANT)、可選濾波器、 低噪聲放大器(LNA)、第一混合器、第二混合器、第一低通濾波器(LPFl)、第二低通濾 波器(LPF2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、緩沖器、FFT處理器、相關(guān)器和逆FFT處理器。其 他示例接收器可使用模擬存儲方法并進(jìn)行延遲的A/D轉(zhuǎn)換。天線被布置成通過可選的濾波器(例如帶通濾波器)將接收到的信號耦合到 LNA。LNA被布置成提高信號強(qiáng)度，并將提高后的信號耦合到混合器。第一混合器被布 置成以余弦波外差法生成同相信號，而第二混合器被布置成以正弦波外差法生成正交信 號(Q)。該同相信號作為信號IA經(jīng)由LPFl耦合到ADC，而正交相位信號作為信號QA 經(jīng)由LPF2耦合到ADC。ADC工作于采樣頻率(fSAM)。ADC可實(shí)現(xiàn)為具有在信號之間的時分復(fù) 用的單個A/D轉(zhuǎn)換器電路。ADC可替代地實(shí)現(xiàn)為兩個分離的A/D轉(zhuǎn)換器電路。ADC 電路將Ia和Qa信號分別轉(zhuǎn)換成耦合到緩沖器的量化數(shù)字信號的信號Id和Qd。緩沖器可 實(shí)現(xiàn)為一個連續(xù)存儲器、作為分區(qū)的存儲器(例如MEM1、MEM2等)或緩沖捕獲到的 數(shù)據(jù)的任何其他適當(dāng)?shù)呐R時存儲器。緩沖器的輸出耦合到FFT處理器，F(xiàn)FT處理器將輸入的信號轉(zhuǎn)換至頻域。參考 信號的FFT是乘以捕獲到的信號的頻域表示的復(fù)數(shù)共軛。對乘積進(jìn)行逆FFT，這是捕獲 到的信號和所選擇的參考信號的循環(huán)相關(guān)。由于FFT參考是根據(jù)MT的獨(dú)特的標(biāo)識符(例 如ID碼)確定的，所以當(dāng)在信號中識別了接收到的有效碼時FFT處理器輸出的相關(guān)將達(dá) 到峰值。載波相位和模式定時也根據(jù)接收到的信號提取。圖IOB示出了可作為DSP塊執(zhí)行的接收器中的操作。FFT參考信號被提供為 N通道的陣列。捕獲到的信號也作為N個通道的FFT計算。接著，指定的存儲箱(BIN 1-BINN)中每個復(fù)數(shù)元素的復(fù)數(shù)共軛乘以來自其他對應(yīng)的存儲箱的數(shù)據(jù)。例如，F(xiàn)FT參 考信號的復(fù)數(shù)共軛存儲在第一陣列(ARRAY 1)中作為Dri-Drn,且FFT捕獲數(shù)據(jù)存儲在 第二陣列(ARRAY2)中作為Dei_DeN。在另一例子中，F(xiàn)FT參考信號存儲在第一陣列 (ARRAYl)中作為Dri-Drn,且FFT捕獲數(shù)據(jù)的復(fù)數(shù)共軛存儲在第二陣列(ARRAY 2)中 作為 DC1_DCN。乘法器被布置成從第一陣列和第二陣列接收數(shù)據(jù)以提供相乘的輸出，從而產(chǎn)生 可存儲在第三陣列(ARRAY 3)中作為Dmi-Dmn的相乘結(jié)果。根據(jù)在第三陣列(ARRAY 3)中識別的乘積來計算逆FFT，以得出循環(huán)相關(guān)器輸出。循環(huán)相關(guān)器輸出結(jié)果可存儲 在第四陣列(ARRAY 4)，或可選地可重寫來自第三陣列(ARRAY 3)的值。第四陣列(ARRAY 4)或第三陣列(根據(jù)實(shí)現(xiàn))的內(nèi)容是包括幅度和相位二者的復(fù)數(shù)結(jié)果。如圖5B 所示，循環(huán)相關(guān)器輸出的逆FFT具有在FFT參考和捕獲到的數(shù)據(jù)彼此相關(guān)時出現(xiàn)的峰值 幅度(PEAK)。第三陣列(ARRAY 3)或第四陣列(根據(jù)實(shí)現(xiàn))的每個箱(BIN I-BIN N) 對應(yīng)于相關(guān)器的輸出，其中在發(fā)生相關(guān)時，PEAK可位于一個箱中(例如BINX)。用于發(fā)送和接收的示例操作流稈

圖11是MT或RL中的示例發(fā)送器配置的流程圖。當(dāng)用戶或一些其他處理發(fā)起 查找特定MT的請求時開始處理。用獨(dú)特的標(biāo)識符(ID碼)來初始化發(fā)送序列。如上所述生成用于幀發(fā)送的序列 (諸如序列“A”、“B”和“C”)。 “A”、“B”和“C”序列中每個序列都包括 以獨(dú)特碼的一部分編碼的波特。接著，然后RL (或MT)開始發(fā)送模式“A”，并重復(fù)發(fā)送模式“A”(注意 未移位)直到完成整個“A”序列(例如，13X1024順序模式，或幀“A”)。RL然后 開始發(fā)送模式“B”。如上所述，對于模式“B”的每個隨后的發(fā)送，如使用位旋轉(zhuǎn)算法 對模式進(jìn)行移位。在發(fā)送“B”模式的整個序列(例如，2000個順序模式或幀“B” ) 之后，RL開始發(fā)送“C”模式。“C”模式的序列包括可與用于MT的命令和控制信息 相對應(yīng)的調(diào)制數(shù)據(jù)。在發(fā)送調(diào)制數(shù)據(jù)(例如，64個序列模式或幀“C”)之后，RL停 止發(fā)送并切換到接收模式。在接收模式中，RL以RL和MT之間提供的相似格式從MT接收信號。然后如 前所述，RL可基于往返時間和接收到的信號中的多普勒頻移來計算距離和位置。而且， 接收到的“C”幀發(fā)送可包括在MT和RL之間通信、由RL提取和評估的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù) 可包括生理信息諸如心跳速率、體溫、血壓、心率、血糖水平以及與MT的用戶相關(guān) 聯(lián)的其他傳感器信息。圖12A是用于MT中的示例接收器的示例流程圖。當(dāng)從睡眠模式激活MT時 (例如發(fā)起喚醒)開始處理。圖12A示出與序列“A”(或幀“A”)相關(guān)聯(lián)的樣本的 捕獲。在發(fā)起喚醒之后，接收器捕獲噪聲和/或信號。MT將嘗試使捕獲到的噪聲和/ 或信號與用于特定MT的獨(dú)特的標(biāo)識符的第一部分相關(guān)。當(dāng)相關(guān)不能匹配時，MT確定 發(fā)送是針對另一設(shè)備，或可能不存在發(fā)送，并返回睡眠模式?；蛘?，MT從發(fā)送序列提 取波特和載波定時信息以改進(jìn)接收器定時。通過重復(fù)計劃捕獲間隔來改進(jìn)定時。接收器等待并且然后開始根據(jù)每個計劃的 捕獲時間捕獲樣本的一部分，且嘗試使捕獲到的樣本和鍵入的用于MT的碼的參考的另 一部分相關(guān)。每當(dāng)相關(guān)指示匹配，則調(diào)整用于接收器的定時(引導(dǎo)程序RL)以進(jìn)一步改 進(jìn)時間/頻率評估。最終，模式A的相關(guān)不能匹配編碼的參考，且處理繼續(xù)至捕獲和評 估模式B，如參考圖13A所述。圖7B示出了與示例RL設(shè)備的接收器中的序列“A”(或幀“A” )相關(guān)聯(lián)的樣 本的捕獲。由于MT具有用于發(fā)送的有限功率，所以信號可能比來自RL的信號弱很多。 在通過RL發(fā)起喚醒之后，接收器捕獲噪聲和/或信號。RL將繼續(xù)在預(yù)定的時間間隔期 間捕獲發(fā)送并使用循環(huán)累積捕獲技術(shù)(例如，在序列中循環(huán)選擇的捕獲緩沖器的陣列)累 積值。對每個隨后的捕獲，基于時間來改變所選擇的捕獲緩沖器。此外，加速度計用來 測量RL設(shè)備的速度以評估用于接收的時間等。
在預(yù)定的時間間隔終止后，RL嘗試使累積/捕獲的信號和噪聲與用于特定RL 的獨(dú)特的標(biāo)識符的第一部分相關(guān)。使用所描述的循環(huán)累積在序列上對被捕獲模式的累積 改進(jìn)了信號水平并最小化了噪聲對接收的影響。當(dāng)相關(guān)不能識別匹配時，RL確定發(fā)送針 對另一設(shè)備，不存在發(fā)送，或發(fā)生了誤差，并返回睡眠模式?；蛘?，使用RL精細(xì)定時和 來自發(fā)送序列的相位信息來改進(jìn)用于RL的接收器定時。然后如參考圖13B所述，處理 繼續(xù)至捕獲和評估模式B。圖13A示出了 MT設(shè)備中與模式“B”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器捕獲樣本 序列，假定這些樣本對應(yīng)于序列“B”。MT將嘗試使捕獲到的樣本與用于特定MT的 唯一標(biāo)識符的第二部分FFT相關(guān)。當(dāng)相關(guān)不能識別匹配時，MT可確定信號序列用于另 一設(shè)備。在處理時間間隔期間，期待的B序列被移位和捕獲，且然后接下來是FFT相關(guān) 確定。當(dāng)在沒有序列“B”的匹配的情況下完成處理時間間隔時，MT確定發(fā)送用于另 一 MT或不存在要接收的發(fā)送并返回睡眠模式?；蛘?，如果MT發(fā)現(xiàn)針對序列“B”的 匹配，則MT基于產(chǎn)生匹配的移位位置來確定匹配模式在序列內(nèi)(或幀內(nèi))的相對位置。 由于現(xiàn)在定時、相位和頻率信息是已知的，所以MT計劃“C”序列的接收。在圖14中 對MT繼續(xù)處理，這在后面進(jìn)行描述。

圖13B示出與RL設(shè)備中模式“B”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器捕獲復(fù)式采 樣的序列(例如4096個復(fù)式采樣)，假定這些樣本對應(yīng)于使用與針對圖7B所述的技術(shù)相 似的循環(huán)累積/積分技術(shù)的序列“B”。生成與模式“B”相關(guān)聯(lián)的參考模式。每個接 收到的樣本被捕獲且置于一系列緩沖器中的相應(yīng)緩沖器中，其中，每個緩沖器具有相關(guān) 聯(lián)的索引諸如指針。每個隨后捕獲的樣本被置于不同的捕獲緩沖器(例如容性存儲單元) 中。如關(guān)于MT之前所述，多次發(fā)送序列“B”以被RL接收，其中每個隨后的 “B”序列相對于在前的序列循環(huán)地旋轉(zhuǎn)(例如，參見圖3)。隨著時間向前流逝，不同的
捕獲緩沖器用作用于通過RL捕獲序列的開始點(diǎn)。例如，假定4096個復(fù)式采樣模式，其 中開始指針指向捕獲緩沖器0，捕獲將順序地置入緩沖器0-4095中。在第一 “B”序列 被捕獲后，接著的模式“B”序列的開始點(diǎn)將針對捕獲緩沖器2，且捕獲被順序地置入緩 沖器2-4094中，接著是捕獲緩沖器0和1。每個緩沖器可以是模擬存儲單元使得使用上 述方法來自第一模式的樣本與來自第二模式的樣本累積。在額外模式的大量累積之后， 完成積分并且可評估累積的信號。在接收(即“模式完成”)和累積了模式序列“B”的所有樣本(例如來自模 式“B”的序列的4096個復(fù)式采樣)之后，RL將嘗試使經(jīng)積分的捕獲到的序列與針對 模式“B”的之前生成的模式FFT相關(guān)。當(dāng)FFT相關(guān)不能識別匹配時，RL落入錯誤俘 獲。當(dāng)發(fā)送是針對另一 MT或也許當(dāng)出現(xiàn)錯誤時，對接收到的序列的處理可能在沒有匹 配的情況下終止。當(dāng)出現(xiàn)錯誤時錯誤俘獲應(yīng)付其余的處理。當(dāng)RL發(fā)現(xiàn)針對生成的模式“B”的相關(guān)匹配時，RL就可基于產(chǎn)生匹配的模式 中的移位位置來確定序列內(nèi)(或幀內(nèi))匹配模式的相對位置。由于現(xiàn)在知道了定時、相 位和頻率信息，RL計劃接收“C”序列。圖9中對RL繼續(xù)處理，在以下接著描述。在一些示例系統(tǒng)中，在發(fā)送器處四次采樣“B”序列，每個序列步驟是四個采 樣。對于該示例，接收器以發(fā)送速率的一半采樣，使得模式中的每個移位對應(yīng)于兩個緩沖器位置。換句話 說，該示例中針對每個“B”序列捕獲的開始點(diǎn)總是對應(yīng)于偶數(shù)編號 的緩沖器(例如O、2、4.......)。然后RL可通過評估匹配于期待模式或與之相關(guān)的緩沖器
或樣本箱的開始點(diǎn)索引，來確定序列或幀內(nèi)的匹配模式的相對位置。圖14示出與序列“C”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器從MT中的接收器捕獲樣 本，假定這些符號對應(yīng)于模式“C”。MT將繼續(xù)捕獲樣本，直到幀被預(yù)期達(dá)到完成。 MT然后嘗試使捕獲到的序列(假定是來自RL的序列“C”)與用于特定MT的獨(dú)特的 標(biāo)識符的第三部分相關(guān)。當(dāng)相關(guān)不能達(dá)到用于檢測匹配的充足水平時，作為規(guī)定，可假 定由于任何數(shù)目的原因(環(huán)境中的過度噪聲，高強(qiáng)度干擾信號等)導(dǎo)致“C”序列的發(fā)送 失敗。由于我們確切地知道序列“C”的發(fā)送何時應(yīng)該發(fā)生，且發(fā)送應(yīng)該以何種載波頻 率、相位、定時和節(jié)奏發(fā)生，所以“C”模式的接收可形式上用于驗(yàn)證有效的發(fā)送。序列“C”包括可以以誤差校正碼(ECC)編碼的被調(diào)制的數(shù)據(jù)，其中經(jīng)編碼的 信息可被相位調(diào)制并且隨后被解調(diào)和解碼。當(dāng)時間段沒有終止時，期待的C序列的捕獲 繼續(xù)進(jìn)行，隨后是再次相關(guān)確定。當(dāng)時間段在沒有序列“C”的匹配的情況下終止時， MT確定發(fā)送針對別人并且適當(dāng)?shù)夭蹲藉e誤情況?；蛘撸琈T發(fā)現(xiàn)用于模式“C”的匹 配，評估在該幀中接收的符號的極性，并從“C”序列提取命令和控制信息。在MT的情況下，完成的序列C的捕獲隨后是序列“A”、“B”和“C2”(或 也許是某些其他順序，或甚至是不同組的A，B，C，)的發(fā)送。序列“A”和“B”包 括與之前對RL所述相似的模式，盡管長度上更短。序列“C2”仍然是相同數(shù)目的幀， 除了數(shù)據(jù)被編碼到用于MT和RL之間通信的發(fā)送。在RL的情況下，完成的序列C的捕獲隨后是評估往返時間以確定從RL到MT 的線性距離。在從兩個不同的接收天線接收的兩個信號的接收之間評估時間差以幫助識 別RL和MT之間的方向的矢量。對從MT接收的信號中的多普勒頻移的分析也可用來輔 助確定方向矢量。另外，評估序列“C”以提取從MT到RL傳遞的信息。而且，如稍 后所述，來自指南針傳感器的測量可用來輔助確定位置。示例操作特征和觀察本公開將定位處理自身與“定位請求”查詢合并。RL設(shè)備被布置成提供相對 長、有力的編碼信號，其持續(xù)時間跨越MT的查詢間隔。MT非常短暫地采樣相關(guān)頻譜， 并找到經(jīng)編碼的擴(kuò)展頻譜信號。在這種情況下，MT從過長的發(fā)送進(jìn)行多個信號捕獲， 從而連續(xù)地更準(zhǔn)確地評估信號頻率、節(jié)奏和時間參考。這些評估在精度上受到MT和RL 的時基(例如石英晶體振蕩器)的短期穩(wěn)定性(Allan方差根)和RL和MT之間的相對相 關(guān)的限制。該Allan方差一般好于十億分之一，然而在0.25秒的觀察時間段期間加速度 可以約為在0.25秒期間為10米/秒2，這會給出2.5米/秒的多普勒變化。該搖擺是 不尋常的，一般觀察到0.25米/秒的變化或更小的變化。0.25米/秒往返的速度變化是 0.5米/秒，這是0.5/3*108的多普勒變化或十億分之1.6(ppb)。因此，對輸入的信號頻 率/序列的評估應(yīng)該具有約十億分之二(2)或更好的精度。實(shí)驗(yàn)上來說，觀察到了十億 分之二⑵。MT可使用對接收到的信號定時的精確評估通過基本上相同的定時和載波頻率來 合成經(jīng)編碼的擴(kuò)展頻譜應(yīng)答。在輸入信號結(jié)束之后立刻發(fā)射該應(yīng)答信號。由于準(zhǔn)確地捕 獲了定時，所以延遲或間隙的存在實(shí)質(zhì)上不降低準(zhǔn)確度。例如，如果時基誤差是2ppb，則30ms的延遲轉(zhuǎn)換成約60ps的時間不確定性，這是約一厘米的往返距離。來自MT的編碼應(yīng)答信號足夠長，使得時間上的積分補(bǔ)償了其相對較低的功 率。RL可以一致地處理來自MT的信號，這是由于返回信號加上或減去合成的往返多普 勒頻移與RL的時 基相一致。4096個復(fù)數(shù)容性積分器的循環(huán)組可用來處理信號累積以提 升弱信號且從噪聲基底突出。復(fù)數(shù)模式(例如，長度為2047片的模式)具有約33db的擴(kuò) 展增益。添加循環(huán)積分器可通過信號的重復(fù)部分來實(shí)現(xiàn)另外20db的信號增益，從而提供 53db的總增益。通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)從26MHz到約IOOHz的帶寬降低。在IOOHz帶寬上的 熱噪聲約為_154dbm，其中在-140dbm的噪聲水平附近期待合理的信號接收。對+IOdbm 發(fā)送器實(shí)現(xiàn)了 150dB的最大路徑損失。假定915MHz信號和全向天線，針對該發(fā)送器的 對應(yīng)的理想自由空間范圍大概是1000km。對于建立滲透、置入的設(shè)備等，該大自由空間 范圍或損失容限是有用的。MT中的捕獲持續(xù)時間受到MT和BL之間的相對晶體頻率容限的限制。通過時 間和溫度，且利用周期性的校準(zhǔn)信號，可將該容限管理到百萬分之幾。因此，信令頻率 和晶體容限的乘積給出頻率偏移，這轉(zhuǎn)而指示在不使用多個多普勒通道或重復(fù)的相關(guān)嘗 試的情況下可能的最大接收時間。例如，在915MHz以及3.5ppm的頻率誤差的情況下， 312 μ s的捕獲時段對應(yīng)于第一完整信號空信號。RL—般接收其節(jié)奏和頻率非常緊密地匹配于其內(nèi)部晶體時鐘的信號，并且因 此RL可使用長循環(huán)積分時間，這大大地增加了可用的信噪比。當(dāng)信號在捕獲間隔末尾 旋轉(zhuǎn)過180度時，所述的一致的積分(或一致的累積)處理具有最大的信號功率。對于 3.5ppm的頻率容限，此時擴(kuò)展信號的時段被指定到約150 μ S。使用自身是復(fù)數(shù)的信號是 有利的。通過使用復(fù)數(shù)信號實(shí)現(xiàn)編碼信號之間的改進(jìn)正交性。例如，GPS系統(tǒng)中使用的 Gold碼具有1023個片的長度，對于1025個可能的碼具有約_24db的交叉相關(guān)。當(dāng)前所 述的公開中采用的復(fù)數(shù)信令碼是2047個片的長度，對2048個可能的碼具有_33db的交叉 相關(guān)。使用復(fù)數(shù)碼允許改進(jìn)的信號拒絕。較慢移動的物體(例如人走動)之間的往返多普勒頻移約為4_5ppb。在接收到 的信號有可能在頻率上非常接近RL的時基的情況下，緩慢移動的物體提供顯著更長的積 分時間。甚至汽車速度會導(dǎo)致200ppb或更少的往返多普勒頻移。可選的RL指南針操作所描述的系統(tǒng)通過往返時間測量來進(jìn)行距離測量。根據(jù)本公開，對于不需要用 于分辨方向信息的多個天線或加速度計的遠(yuǎn)程定位器(RL)設(shè)備，可使用經(jīng)濟(jì)的解決方 案。指南針傳感器可被適配成用在RL中使得可連續(xù)地顯示目標(biāo)方向(從RL朝向MT的 方向)，而不管RL的朝向中的任何相對變化?？墒褂梅旨炀€來獲得關(guān)于信號強(qiáng)度、距 離和多普勒等的附加信息。最開始，當(dāng)RL的用戶試圖尋找MT時，進(jìn)行“搜索”模式。當(dāng)RL從MT接 收到令人滿意的應(yīng)答信號時，RL可確定到MT的距離并對用戶提供適當(dāng)?shù)木瘓笾甘酒鳌?警報指示器可以包括例如通過音頻輸出設(shè)備的可聽指示器，通過視頻輸出設(shè)備的可視指 示器或振動指示器。在完成了最初的搜索和警報之后，用戶可激活“定位”模式。在定位模式中， 用戶保持RL遠(yuǎn)離身體約一臂長。然后用戶移動RL通過弧線的至少一部分或通過完整的圓圈(約以用戶的頭為中心)運(yùn)動，以掃描MT。在定位模式期間，RL與MT交換信息多次，同時獲取一系列數(shù)據(jù)項(xiàng)，諸如到達(dá)時間(TOA)以及作為干涉測量的多普勒讀數(shù)。 由于RL以圓圈運(yùn)動旋轉(zhuǎn)，還可取得指南針讀數(shù)。指南針讀數(shù)與距離和多普勒讀數(shù)相關(guān) 聯(lián)。通過往返發(fā)送時間使與旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的距離變化加倍。在一個例子中，用戶可延伸RL 遠(yuǎn)離其身體約70cm的距離，且對應(yīng)的往返時間變化約為280cm，或在頻率915Mhz處的 約8個波。示例用戶在可以約36度/秒和180度/秒之間的范圍內(nèi)的多個速率旋轉(zhuǎn)RL。RL 獲取的距離測量將基于RL相對于MT的相對朝向而波動。換句話說，RL和MT之間的 距離是圓圈旋轉(zhuǎn)期間RL的旋轉(zhuǎn)位置的函數(shù)。距離還是在旋轉(zhuǎn)移動期間用戶延伸其胳臂 以保持RL遠(yuǎn)離其身體的距離的函數(shù)。在一個例子中，用戶保持RL遠(yuǎn)離其身體70cm， 指南針讀數(shù)具有84度的初始讀數(shù)，且實(shí)際目標(biāo)位于120度的首向處。對于該示例，初 始讀數(shù)和實(shí)際目標(biāo)之間的首向差是34度，這導(dǎo)致實(shí)際目標(biāo)和用戶之間的距離變化為 2 · 0.7m · COS (34° ) = 1.1326m。隨著用戶繼續(xù)繞其中心線旋轉(zhuǎn)，如圖IOA所示到 目標(biāo)的距離繼續(xù)改變。當(dāng)RL朝向120度的目標(biāo)首向時，距離變化達(dá)到峰值(1.4m)，而 在RL朝向300度的首向時距離變化最低(_1.4m)，這是因?yàn)镽L位于相對于目標(biāo)的最遠(yuǎn) 點(diǎn)處(遠(yuǎn)離目標(biāo)180度)。不知道從RL到MT的首向，直到完成至少部分旋轉(zhuǎn)并且收集了指南針讀數(shù)、距 離測量和多普勒讀數(shù)的足夠數(shù)據(jù)以分辨正確的方向。RL中的相關(guān)器被布置成生成目標(biāo)位 置(MT)和RL之間的相關(guān)相位信息首向。相關(guān)相位信息如圖IOB的圖所示，其中通過 以下等式確定相關(guān)相位(相位)相位=360° · (φ-Δ(1/λ)，其中φ是初始相關(guān)器相 位，Ad是對于給定的方向首向的距離變化，λ是發(fā)送的波長。如上所述，RL被布置成收集一系列指南針首向和距離以分辨針對MT的目標(biāo)位 置。對用戶所需的運(yùn)動或動作是相對直觀的，因?yàn)閷L所需的圓圈運(yùn)動與用戶通過“環(huán) 顧”其當(dāng)前位置來從視覺上進(jìn)行搜索所需的運(yùn)動相似。由于不需要使用加速度計，相當(dāng) 多地減小了上述例子中采用的RL的成本。而且，與某些常規(guī)雙軸指南針傳感器設(shè)備相關(guān) 聯(lián)的成本目前少于約兩美元。杳詢模式圖16是示出單查詢模式、慢查詢模式和快查詢模式的示例圖。如前所述，“查 詢”對應(yīng)于通過RL到MT的整個發(fā)送，如完整組的三幀發(fā)送序列。類似地“應(yīng)答”對 應(yīng)于從MT向RL發(fā)送的完整組的幀。在圖16中，指定為Px的每個塊用于指示用于包 括完整組的幀的查詢的發(fā)送時間，而Rx用于指示用于也包括完整組的幀的應(yīng)答的發(fā)送時 間。所述系統(tǒng)通過往返時間測量進(jìn)行距離測量。查詢模式被布置成提供RL和MT之 間的定期通信，其中可在沒有過度的能量消耗或頻譜污染的情況下跟蹤距離。在MT和 RL交換了簽名之后，其共享非常精確的相互的時鐘速率信息。該時鐘速率信息的準(zhǔn)確度 在不存在任何多普勒頻移的情況下是十億分之一或更好。隨著發(fā)送之間時間流逝，未充 分穩(wěn)定的單位時基將相對于彼此漂移。通過針對高速時鐘來校準(zhǔn)低速睡眠模式振蕩器， 使得可準(zhǔn)確地列舉給定的睡眠時間段作為已知數(shù)目的高速時鐘時段，有可能在不實(shí)際操 作高速時鐘的情況下準(zhǔn)確地測量若干分鐘的時段。然而，需要用于頻率確定的長初始基線以在最初同步MT和RL之間的時鐘。一旦被同步/校準(zhǔn)，就知道精確的定時，且更短 的發(fā)送成為可能。在單查詢模式中，RL發(fā)送單個查詢(Pl)到MT。MT在位于用于正確接收的 RL的發(fā)送范圍內(nèi)時接收查詢Pl。MT被布置成當(dāng)查詢被正確地識別為對特定MT編碼時 響應(yīng)于查詢Pl將應(yīng)答(Rl)發(fā)送到RL。在慢查詢模式中，RL被布置成向MT連續(xù)地發(fā)送一系列單個查詢(P1’， P2’ ...PN’)。如圖所示每個隨后的查詢都通過查詢間隔(Tl)在時間上分離。MT在 其位于用于正確接收的RL的發(fā)送范圍內(nèi)時接收每個查詢，并針對被正確地識別為對特定 MT編碼的每個查詢發(fā)送對應(yīng)應(yīng)答(R1’，R2’ ....RN’)。在快查詢模式中，RL被布置成連續(xù)地向MT發(fā)送一系列短持續(xù)時間單個查詢 (Pl"，P2” ...PN”)。每個隨后的查詢都通過查詢間隔(T2)在時間上分離，該查詢間 隔(T2)比查詢間隔Tl在時間上顯著地短。例如，快查詢模式中的每個查詢在長度上約 為幾百微秒的到若干毫秒。由于根據(jù)之前的接收已知定時和節(jié)奏，所以已知粗定時并且 RL能夠利用大大縮短的發(fā)送。可僅使用“A”序列的一部分來完成短持續(xù)時間查詢。 MT在其位于用于正確接收的RL的發(fā)送范圍內(nèi)時接收每個查詢，并針對被正確地識別為 對特定MT編碼的每個查詢發(fā)送對應(yīng)應(yīng)答(R1’，R2’ ...RN’)。 重要的是要注意MT可能不能總是從RL正確地接收特定查詢，即使其被正確 地編碼以被MT識別。環(huán)境條件諸如噪聲、建筑物和其他電子干擾會阻止查詢(例如查 詢P2’)到達(dá)期望的MT。相似地，環(huán)境條件會導(dǎo)致應(yīng)答(例如應(yīng)答R3”)到達(dá)期望的 RL0如下所述，可使用各種通信協(xié)議來便于集裝箱標(biāo)簽設(shè)備之間以及到基站設(shè)備的 通信。在一些例子中，通信協(xié)議便于集裝箱分析模式，其中根據(jù)脈沖響應(yīng)和延遲/衰退 /回聲模式的信號頻譜分析裝置(例如FFT分析)來分析集裝箱的內(nèi)容。例如，內(nèi)容分 析可使用內(nèi)部多普勒測量來檢測侵入者(諸如集裝箱中的人或害蟲)的存在?？墒褂孟?關(guān)脈沖應(yīng)答及其衰退/回聲模式以測量到什么程度內(nèi)容減少或者修改相關(guān)脈沖的時間結(jié) 構(gòu)，來分析內(nèi)容。簽名或參考模式可用作針對集裝箱的初始基線，該初始基線后來用作 比較的基線以確定集裝箱的內(nèi)容的變化(可能由于移位內(nèi)容、移除、添加等)。因此，相 關(guān)矢量簽名中的比較可用來指示侵入或集裝箱的內(nèi)容的變化。以下進(jìn)一步討論可從內(nèi)部朝向的天線或外部朝向的天線獲得的多普勒測量的使 用。來自內(nèi)部朝向的天線的多普勒測量用于評估集裝箱的內(nèi)部運(yùn)動。一般，即使集裝箱 在移動，也不存在來自集裝箱內(nèi)部的多普勒測量。外部朝向的天線在集裝箱沿路徑(諸 如有軌車、卡車或其他運(yùn)輸裝置行進(jìn)時用于使用多普勒測量來監(jiān)控運(yùn)動。盡管基于外部 的多普勒測量(來自外部天線的多普勒測量)有些混亂，但由于天線沒有占據(jù)集裝箱的相 同面，所以簽名分析技術(shù)和/或基本模式識別方法允許解釋多普勒測量以推論出集裝箱 的行進(jìn)路徑。半杳詢協(xié)議半查詢是單個分組的單向通信。一個標(biāo)簽(例如第一 CCT設(shè)備)發(fā)送稍微加寬 的分組以處理兩個標(biāo)簽之間可能的定時誤差，而另一標(biāo)簽(例如第二 CCT設(shè)備)接收單 個分組并針對碼進(jìn)行相關(guān)。由于兩個設(shè)備不同步，所以表示脈沖響應(yīng)的相關(guān)模式具有隨機(jī)載波相位旋轉(zhuǎn)以及相對于由FFT產(chǎn)生的樣本的隨機(jī)對齊。還有可能幅度具有不期望的 變化，這或者是由于無線中的增益變化或者因?yàn)榻邮掌鞯那袚Q的AGC在兩個增益范圍之 間的轉(zhuǎn)變上交替。這意味著半查詢模式中的接收應(yīng)被歸一化。首先，應(yīng)在直接路徑相關(guān) 尖峰的區(qū)域中過采樣信號，以便找到尖峰的真實(shí)部分時間。該部分然后可用來在直接路 徑后的大概一微秒期間在整個混響模式中計算隨后樣本處的被插入的相關(guān)值。而且，可 通過用這些值(作為復(fù)數(shù))除以主尖峰的值來歸一化這些值，以移除載波相位旋轉(zhuǎn)和幅度 變化。在沒有對集裝箱的某些侵入的情況下，所獲得的值應(yīng)總是相同的。如果針對“臟”碼相關(guān)，所獲得的相關(guān)將呈現(xiàn)較窄的尖峰，且?guī)缀鯖]有混響模 式。這使得更容易識別用于歸一化其余數(shù)據(jù)的參考，且還可以減少可被記錄為基線簽名 (例如通過標(biāo)簽接收的歸一化信號的頻譜構(gòu)成)用于日后比較的信息的量，這是因?yàn)樵谥?尖峰外能量應(yīng)該少得多。然而，“臟”碼的自動相關(guān)屬性是不能預(yù)測的，因此在該尖峰 的任一側(cè)上仍有些能量，且 在存在侵入時出現(xiàn)的額外能量也會出現(xiàn)在任一側(cè)上。完全杳詢協(xié)議完全查詢是雙向通信，包括盡可能接近地間隔開的在每個方向上的半查詢，因 此對持續(xù)時間而言兩個CCT設(shè)備被供電。當(dāng)?shù)诙?biāo)簽從第一標(biāo)簽接收初始半查詢時，其 如上所述搜集相同信息，然而當(dāng)發(fā)送其應(yīng)答時，第二標(biāo)簽根據(jù)發(fā)起標(biāo)簽的定時對應(yīng)答準(zhǔn) 確定時。當(dāng)?shù)谝粯?biāo)簽接收應(yīng)答時，其從應(yīng)答得出的定時提供了準(zhǔn)確的距離測量。給定集 裝箱內(nèi)的極好的S/N比，應(yīng)該有可能在英寸水平等測量距離，然而這需要如由FFT產(chǎn)生 的實(shí)際樣本之間的256個插值點(diǎn)。這提供了針對上面安裝有標(biāo)簽的集裝箱門可能稍微打 開的可能性的一些附加保護(hù)，雖然在時間上移位通信，但無需實(shí)際上顯著改變脈沖響應(yīng) 的形狀。由于響應(yīng)標(biāo)簽負(fù)責(zé)在整個插值中測量精確的分組定時，所以其應(yīng)答可被校準(zhǔn)使 得在發(fā)起標(biāo)簽中檢測到的直接路徑相關(guān)尖峰與樣本完全對齊。這意味著發(fā)起標(biāo)簽可跳過 插值處理，且僅通過用其余樣本來除以該參考樣本來進(jìn)行歸一化。此外，響應(yīng)標(biāo)簽不需 要發(fā)送加寬的分組，這是因?yàn)榕c一個樣本時間相比距離的最大變化是微乎其微的。完全查詢完成略多于兩個“半查詢操作”(這是因?yàn)樗黾拥木嚯x測量)，且還 在一半的時間內(nèi)(兩秒對四秒，計算操作之間的睡眠時間)完成。此外，以更少的電池 功率進(jìn)行，因?yàn)槠錅p半了加熱帶隙參考和啟動晶體振蕩器的開銷，這比實(shí)際通信花費(fèi)更 長。因此，相對于半查詢一般優(yōu)選完全查詢。完全查詢也可使用“臟”碼，“臟”碼可以改進(jìn)性能，這是因?yàn)樵诖嬖诖罅?反彈的情況下所獲得的相關(guān)模式提供更不模糊的定時信息。半查詢是單個分組的單向通
fn °外部杳詢協(xié)議外部查詢是一個標(biāo)簽使用其外部天線且另一個使用其內(nèi)部天線的半查詢操作。 在正常情況下，實(shí)質(zhì)上不接收信號，因此接收器使用其內(nèi)部天線是有意義的，以避免被 強(qiáng)干擾信號混淆的可能性。如果在集裝箱的內(nèi)部和外部之間開辟任何路徑，則其將顯 示為特定可預(yù)測時間窗內(nèi)的相關(guān)尖峰，其寬度取決于32768Hz時鐘的可能的定時不準(zhǔn)確 性。由于該路徑包括外部世界，僅針對“干凈”碼進(jìn)行相關(guān)是有意義的。干擾的一個可能源是恰好同時發(fā)送相同的十一位碼的附近定位器。定位器一般大部分時間在發(fā)送，因?yàn)槎ㄎ黄鬏喸兤浞秶碌乃袠?biāo)簽，因此假定存在約兩千個可能 的碼，則可能有2500分之一的機(jī)會特定碼在特定時間處于發(fā)送狀態(tài)。還有可能從進(jìn)行相 同的外部查詢協(xié)議的附近集裝箱獲取碼。一個標(biāo)簽在外部發(fā)送碼使得集裝箱外部存在可 被其他標(biāo)簽用來檢測泄漏的某些確保的水平的“照明”。相同碼的其他外部源增加該照 明。多普勒杳詢協(xié)議這是被幾毫秒分離的使用兩個外部天線在相同方向上的一對“半查詢操作”， 在該幾毫秒期間兩個設(shè)備保持被供電。兩個接收應(yīng)實(shí)質(zhì)上相同，除非集裝箱以顯著的速 度移動，如在卡車上，在這種情況下，來自不位于卡車上的其他物體的反射將顯示多普 勒頻移。最強(qiáng)的信號將總是直接路徑，或者直接路徑的一些固定反射，并且可以用作參 考；稍后的反射可被假定為是離開卡車的。該協(xié)議的目標(biāo)是在集裝箱位于沿道路移動的卡車上時獲得近似的速度信息。如 果標(biāo)簽裝備有指南針芯片，則日志可對傳輸中的集裝箱記錄未加工的面包屑軌跡(例如 面包屑模式)。安裝在大型鋼集裝箱的側(cè)部上的指南針芯片，具有一些非線性響應(yīng)，然而 其可被一次校準(zhǔn)相當(dāng)好地校正。速度信息也是未加工的，然而該信息應(yīng)足夠好使得兩個 的結(jié)合可被穿到現(xiàn)有道路的地圖上，使得誤差不會累積。最后的結(jié)果是有能力查看卡車 司機(jī)是否將集裝箱帶到應(yīng)帶到的地方以外的某個地方。反射一般分成以下種類·來自與卡車在相同方向行駛的車輛的反射將具有幾乎零多普勒頻移。·來自在其它方向行駛的車輛的反射將具有感興趣的反射的大約兩倍多普勒頻 移?！碜造o止物體的反射將呈現(xiàn)與卡車速度乘以物體遠(yuǎn)離行駛方向的角度的余弦 相等的多普勒頻移?！づ紶枺瑫衼碜耘c卡車的行駛垂直地行駛的車輛的反射，如在側(cè)道或天橋 上，這會主要地基于該另一車輛的速度來產(chǎn)生多普勒頻移的量?？赏ㄟ^以下方式來解碼所得到的反射混亂將由FFT產(chǎn)生的關(guān)于兩個分組的脈 沖響應(yīng)時間對齊，使得其主直接路徑信號排列整齊，旋轉(zhuǎn)一個響應(yīng)中的矢量使得直接信 號具有相同的角度，然后將兩個響應(yīng)中的對應(yīng)矢量(丟棄幅度太低不能使用的)在最大距 離300-400英尺上劃分成在主反射后的大約十五或二十個樣本。所獲得的十五或二十個 矢量的角度將指示對應(yīng)距離處物體的主導(dǎo)多普勒頻移，并且這些矢量將具有可通過適當(dāng) 智能的軟件分析的非均勻分布。特別地，有可能多普勒頻移的分布大部分散布在士ν之間，其中ν是卡車的速 度，且可能向負(fù)極性偏斜，這是因?yàn)殚T上安裝的標(biāo)簽一般面向后部。然而，存在指示大 于ν的任何速度的相對較少反射，除了圍繞表示在其它路上行進(jìn)的車輛的-2v附近聚集 的一些較低水平反射。這些可被濾波，因?yàn)樗鼈儽硎颈热魏慰ㄜ嚳赡苄旭偟亩家斓乃?度，且可通過遵守卡車不能在若干秒期間在讀數(shù)之間太大改變速度來濾除其余異常。來 自垂直移動的車輛的反射可以產(chǎn)生混亂的讀數(shù)，但是該反射一般應(yīng)該較小，并且應(yīng)相當(dāng) 不尋常。最難過濾的事物可能是在 攜帶集裝箱的卡車靜止時反射移動車輛。然而一個可觀察到的差別是零多普勒反 射強(qiáng)得多且數(shù)量更多。另一個是其一般為正而不是負(fù)，這是 因?yàn)閺暮竺娼咏ㄜ嚨慕煌赡鼙葟那懊娼咏脑诼返牧硪粋?cè)上的交通更靠近。指南針 方向絕對穩(wěn)定這一事實(shí)也可能是有益的。脈沖響應(yīng)分析當(dāng)針對半查詢或完全查詢中的“干凈”碼相關(guān)時，可以根據(jù)分析脈沖響應(yīng)中的 任何變化的性質(zhì)來得出有用的信息。如果集裝箱包含移動的事物諸如偷渡者，該運(yùn)動對 脈沖響應(yīng)帶來的變化在一些情況下是可識別的且可與其它形式的侵入?yún)^(qū)分。雖然需要一 些智能模式識別來進(jìn)行該區(qū)分，但硬件能夠進(jìn)行該相關(guān)并將所得到的脈沖響應(yīng)傳遞給處 理器，因此這是留給使用模式匹配的軟件和使用特定限定事件(門打開、門關(guān)閉等)的信 號波形的評估的問題。通信計劃與通信計劃有關(guān)的一個外部需求是每個標(biāo)簽必須周期性地(每兩秒)啟動以在外 部環(huán)境中聽取其A碼，以便定位器嘗試聯(lián)系它。這意味著所有的標(biāo)簽間通信必須適于這 些事件之間的間隙。進(jìn)行該操作的最容易的方式是以相同的兩秒粒度計劃它們，然而在 聽取事件之間的一半處交插。另一問題是當(dāng)標(biāo)簽在外部世界聽到其A碼時，其然后必須將其通信資源專用于 聽取定位器的其余通信，這花費(fèi)更長的時間間隔(例如多于兩秒)。這意味著其有可能錯 過計劃的標(biāo)簽間通信事件中的一個。標(biāo)簽間通信協(xié)議必須允許其發(fā)生，不將任何單個的 錯過的通信視為指示任何問題。示例計劃通信的示例計劃可如下簡單時間 事件_t 聽取定位器。t+Ι 從A到B到A的完全查詢。t+2 聽取定位器。t+3 從A到B的外部查詢。t+4 聽取定位器。t+5 從B到A到B的完全查詢。t+6 聽取定位器。t+7 從B到A的外部查詢。這些事件的間隔是一秒，因此設(shè)備將每兩秒正確地聽取定位器?？梢苍S通過將 中間的標(biāo)簽到標(biāo)簽通信切分為兩半或更多來節(jié)省一些功率，然而這受捕獲相當(dāng)短的侵入 (諸如打開門和快速將危險的某物(例如某種毒藥)擲入集裝箱)的需要所限制。如果集裝箱被期待位于卡車上，則可指示集裝箱使用如下計劃時間 事件_t 聽取定位器。t+Ι 從A到B到A的完全查詢。
t+2 聽取定位器。t+3 從A到B的外部查詢。t+4 聽取定位器。t+5 從A到B的多普勒查詢。t+6 聽取定位器。

t+7 從B到A到B的完全查詢。t+8 聽取定位器。t+9 從B到A的外部查詢。t+10 聽取定位器。t+11 從B到A的多普勒查詢。注意這些交插的計劃所基于的一秒間隔不在兩個設(shè)備中開環(huán)運(yùn)行。相反，在任 何時候標(biāo)簽從另一標(biāo)簽接收完全查詢信號，則其被重新同步。發(fā)送標(biāo)簽發(fā)送稍微多于一 個分組時間并且接收標(biāo)簽嘗試在該時段的中間對齊其接收，這意味著接收器根據(jù)相關(guān)尖 峰的位置來學(xué)習(xí)其時間概念與發(fā)送器相比如何不對齊。其必須總是根據(jù)另一端接收的信 號的時間而不是從其自身期待何時信號被接收的概念來算出到下一事件的時間，使得兩 端總是保持同步。重新同步協(xié)議如果標(biāo)簽必須偏離其計劃，以便對定位器做出響應(yīng)，其應(yīng)該仍保持跟蹤計劃， 使得其可在正確的點(diǎn)重新開始以保持與其他標(biāo)簽同步。然而仍必須提供一些裝置用于首 先或在某個隨機(jī)故障導(dǎo)致標(biāo)簽分離的任何時間得到關(guān)于同一計劃的標(biāo)簽。這是通過以下進(jìn)行的檢測半查詢或全查詢協(xié)議的任何故障并且如果在整個計 劃中該狀況持續(xù)若干次則判斷已沒有希望地失去了同步。如果發(fā)生這種情況，則重新同 步協(xié)議用來將其返回同步。為了簡化該協(xié)議，通過將一個標(biāo)簽指定為同步主設(shè)備并將另 一個指定為從屬設(shè)備來在安裝時間彼此區(qū)分標(biāo)簽；該操作可在任何基礎(chǔ)上進(jìn)行，諸如使 門上的標(biāo)簽為主設(shè)備，或使具有更低序列號的標(biāo)簽為主設(shè)備。當(dāng)設(shè)備通知故障時，其在標(biāo)準(zhǔn)計劃的持續(xù)時間(如上所述，八秒)期間跳過查詢 協(xié)議，以確保另一設(shè)備也有時間通知故障。然后，同步主設(shè)備開始重復(fù)發(fā)送特定模式并 且同步從屬設(shè)備嘗試接收該特定模式。協(xié)議與定位器查詢協(xié)議相似，除了其僅使用一般 用于標(biāo)簽到標(biāo)簽通信的單個碼。主設(shè)備連續(xù)發(fā)送值兩秒的碼，然后在IOOms期間發(fā)送相 同碼的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，然后允許用于轉(zhuǎn)向的若干分組時間并接收單個分組。從屬設(shè)備每兩秒 接收，并且如果其檢測到分組，則可確定其接收了未旋轉(zhuǎn)的分組中的一個，此后其繼續(xù) 在分組邊界上每IOOms接收，直到接收到具有不同旋轉(zhuǎn)的分組，在該點(diǎn)處其具有絕對定 時。從屬設(shè)備然后在精確的時間發(fā)送回主設(shè)備正在聽取的碼，并且然后重新開始正常操 作，在開頭處重新開始正常計劃。當(dāng)主設(shè)備聽到響應(yīng)時，其也重新開始相同的計劃，然 而扮演相對的角色(在上述例子中的A對B)。如果主設(shè)備不聽取響應(yīng)，其重復(fù)模式，并且如果主設(shè)備在特定時間量內(nèi)、也許 是兩個計劃時間(十六秒)從來沒有聽到響應(yīng)，其放棄，并記錄其認(rèn)為另一標(biāo)簽現(xiàn)在不 活動。如果從屬設(shè)備在相同量的時間從來沒有聽到主設(shè)備，其也放棄，并記錄同樣的狀 況。該單獨(dú)的設(shè)備將重新開始從外部定位器聽取通信，并且嘗試將故障報告給定位器。來自定位器的命令(或也許與定位器的任何成功的通信)可使每個標(biāo)簽重新嘗試重新同步 協(xié)議，并且確實(shí)這是在其第一次被安裝時使其啟動的那樣。所述貨物定 位器系統(tǒng)是安全系統(tǒng)，并且因此對黑客是顯著目標(biāo)。黑客可能希望 進(jìn)行以下中的任何操作·從集裝箱標(biāo)簽的事件日志擦除對集裝箱的侵入的證據(jù)?！ぴ谝欢螘r間阻止標(biāo)簽之間的通信，在該時間期間檢測不到侵入。·從可識別特別有價值貨物的標(biāo)簽讀取任何與貨單相關(guān)的信息?！て茐拇罅考b箱的標(biāo)簽中的事件日志(通過擦除日志，或通過添加偽造事 件)，強(qiáng)迫大規(guī)模手動篩選。迎在不完全知道其設(shè)計的情況下破壞往返貨物系統(tǒng)的唯一方式是干擾其通信，這 在理論上不需要比系統(tǒng)的頻率和帶寬更多的知識。阻止集裝箱上的兩個標(biāo)簽彼此通信的 干擾不會檢測不到，并且確實(shí)會被記錄在標(biāo)簽的事件日志中，然而要點(diǎn)是整船貨的集裝 箱理論上可能被干擾，使得不可能相信在其中沒有至少一個已被篡改。在這種情況下， 將面臨手動篩選整個集裝箱負(fù)載的艱巨任務(wù)。幸運(yùn)的是，封閉的金屬集裝箱非常大地衰減任何外部信號。而且，編碼提供另 外33db的處理增益，從而允許在大大低于任何其他不相關(guān)信號的電平時干凈地檢測信 號。如果標(biāo)簽在集裝箱內(nèi)發(fā)送十毫瓦，則可能需要很多千瓦從緊鄰的外部干擾它，并且 如果干擾發(fā)送器足夠遠(yuǎn)以致不能覆蓋集裝箱的全部負(fù)載，則可能需要很多兆瓦。換句話說，即使在存在可被外部天線檢測并且可被記錄的強(qiáng)干擾信號的情況 下，內(nèi)部天線仍能成功地通信。而且，更容易檢測在這些情況下集裝箱的任何打開，這 是因?yàn)槠鋵⒃试S較大功率的外部信號進(jìn)入，而不僅是標(biāo)簽自身發(fā)送的比較弱的外部查詢 信號。_為了與標(biāo)簽通信，必須知道其序列號。不幸地，存在好的理由表明將序列號保 持為完全的秘密是不現(xiàn)實(shí)的。集裝箱將不可避免地通過不被所述集裝箱系統(tǒng)管理的領(lǐng) 域，例如在火車上。當(dāng)集裝箱最終到達(dá)被所述集裝箱系統(tǒng)管理的目的地時，諸如貨運(yùn) 場，系統(tǒng)中必須提供一些裝置以得到集裝箱標(biāo)簽序列號。序列號實(shí)際上是描述集裝箱的 內(nèi)容的船運(yùn)貨單的一部分，并且因此絕不會比集裝箱的內(nèi)容更秘密。在某地總是有不 被信任的人可獲得對標(biāo)簽的序列號的存取，并且可能將其傳遞給裝配了一些裝備的某些 人，該裝備可使用該信息來對標(biāo)簽發(fā)出命令。而且，在被真實(shí)的定位器監(jiān)控的過程中，標(biāo)簽將無論如何通過其外部天線發(fā)送 其多個十一位碼中的至少一個，如果不是全部三個。存在可檢測并捕獲這些發(fā)送的裝 備，足夠聰明的黑客可構(gòu)建進(jìn)一步的裝備，該裝備可使用該信息以對標(biāo)簽發(fā)出命令。完全不必麻煩去隱藏序列號提供了另外的便利。例如，使電子序列號凸出在標(biāo) 簽的側(cè)部上(或?yàn)榇擞≈圃诩b箱的側(cè)部上)將使得更容易處理由于某種人為錯誤而位于 某處的偶爾的未知集裝箱。MM
重要的是確保充分的加密，使得未授權(quán)用戶(例如黑客)不能向標(biāo)簽發(fā)出特定的具體命令，例如擦除事件日志，或詢問特定的秘密信息。公共密鑰密碼學(xué)技術(shù)可通過在 集裝箱離開第一領(lǐng)域時允許每個“安全領(lǐng)域”明確地對另一安全領(lǐng)域傳遞管理集裝箱的 允許來解決該問題。例如，當(dāng)使用所述系統(tǒng)的貨運(yùn)場要將集裝箱裝載到船上時，其可將 船的系統(tǒng)的公共密鑰編程到標(biāo)簽。這允許標(biāo)簽檢驗(yàn)其接收的被加密命令實(shí)際上由船的系 統(tǒng)而不是某些黑客發(fā)出，并且其防止任何黑客截獲和解碼對來自船的任何命令的應(yīng)答。即使在集裝箱要經(jīng)過不由所述系統(tǒng)管理的領(lǐng)域時這也起作用。如果船不具有該 系統(tǒng)，但在旅途的每個端處的貨運(yùn)場有系統(tǒng)，則向外輸出的貨運(yùn)場的系統(tǒng)可將進(jìn)入的貨 運(yùn)場的系統(tǒng)的公共密鑰編程到每個集裝箱的標(biāo)簽中。這當(dāng)然意味著標(biāo)簽必須具有用于至少若干公共密鑰的存儲器，這是因?yàn)榘l(fā)送方 可能希望在表示沿集裝箱的旅途的各個已知點(diǎn)的多個密鑰中編程。然而這還意味著標(biāo)簽 將需要用于密碼學(xué)算法的一些顯著的計算馬力。幸運(yùn)的是，這些算法僅偶爾被需要，因 此可通過僅偶爾通電的單獨(dú)處理器進(jìn)行該算法。大部分通信協(xié)議(諸如基本定位器查詢) 不需要任何加密。交替頻率在一些所述系統(tǒng)中，使用26.142857MHz的晶體振蕩器來合成約915MHz的頻 率。所述貨物系統(tǒng)還可在約2.4GHz的更高頻率上工作使得采用被允許的世界范圍頻帶。 通過將載波頻率提高2.5倍，無需改變?nèi)魏纹渌挛?，還將所需的誤差容限縮緊2.5倍， 這是因?yàn)榻o定兩個設(shè)備的時基之間的特定誤差量，現(xiàn)在每分組時間有2.5倍的載波旋轉(zhuǎn)。 這可通過成比例地增加其他需求來補(bǔ)償。如果波特率被增加(并且因此帶寬被增加)相 同的倍數(shù)，采樣率被增加了同樣的倍數(shù)，以及分組時間被縮短相同倍數(shù)，則誤差限制保 持不變。必須通過同樣的時間量、然而2.5倍的樣本數(shù)來加寬單分組發(fā)送，以便處理 32768Hz時鐘中的定時誤差。此外，當(dāng)在定位器查詢協(xié)議中標(biāo)簽接收B碼(或在重新同 步協(xié)議中接收C碼)時，其需要每40ms而不是每IOOms采樣空氣，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)的碼的 序列僅持續(xù)那么長。然而，提高頻率和采樣率具有一個基本的優(yōu)點(diǎn)，即其提高了可表征集裝箱內(nèi)部 的空間分辨率。這意味著可測量更小的變化，并且可檢測更小的移動。還改進(jìn)了多普勒 查詢協(xié)議的分辨率，因?yàn)樵诮o定距離上的反射被分類成2.5倍那么多的箱。具有多個基站的示例系統(tǒng)在示例集裝箱設(shè)施(或地點(diǎn))處可使用多個基站。基站可分散在整個地點(diǎn)上， 諸如通常在該地點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)的高照明設(shè)備上。每個基站可被布置成與集裝箱標(biāo)簽通信以收 集數(shù)據(jù)?；具€可被布置成通過中央數(shù)據(jù)庫彼此通信，使得可確定集裝箱的精確位置。 例如，一個基站可向集裝箱中的集裝箱標(biāo)簽發(fā)送詢問信號(第一發(fā)送)。集裝箱標(biāo)簽響應(yīng) 于詢問信號向基站發(fā)送應(yīng)答發(fā)送(第二發(fā)送)。然而，所有基站都可被配置成接收應(yīng)答發(fā) 送。由于基站全都在物理上布置在整個地點(diǎn)中的不同位置處，每個基站可各自在與不同 距離測量相對應(yīng)的不同時間接收應(yīng)答發(fā)送。由于基站位于地點(diǎn)處的固定位置處，所以可 共同地評估集裝箱標(biāo)簽和基站之間的時間和距離測量的集合，以確定集裝箱標(biāo)簽的精確 位置(例如使用多個距離測量的位置的三角測量)。而且，由于在每個集裝箱中可包括多 個集裝箱標(biāo)簽，所以還可通過來自集裝箱中的所有集裝箱標(biāo)簽的應(yīng)答發(fā)送的集合來確定集裝箱的確切朝向(即旋轉(zhuǎn)朝向)。圖17A-17C示出了示例系統(tǒng)(1700)，其中單個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(MT)或CCT設(shè)備 從單個定位器或基站(BS)設(shè)備接收發(fā)送序列，并且然后同時發(fā)送由多個定位器或BS設(shè) 備接收的應(yīng)答序列。如圖17A所示，系統(tǒng)1700包括被布置成與至少一個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器 (1706)通信的多個(Y)定位器(1701-1704)。第一定位器或基站(1701)位于第一物理位 置(位置1)，第二定位器或基站(1702)位于第二物理位置(位置2)，第三定位器或基站 (1703)位于第三物理位置(位置3)，而第四定位器或基站(1704)位于第四物理位置(位 置4)。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或CCT設(shè)備(1706)位于第五物理位置(位置5)。在操作中，定位器1701通過發(fā)送如前所述以CCT ID編碼的多幀序列的經(jīng)編碼的 發(fā)送序列(1710)來發(fā)起與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器1706的通信。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器1706接收經(jīng)編碼的 發(fā)送序列(1710)，在精確計算的延遲時間(DELAYX)之后等待發(fā)送時間間隔開始，并且 然后發(fā)送其自身的應(yīng)答，該應(yīng)答被在接收發(fā)送的應(yīng)答的范圍內(nèi)的每個定位器(1701-1704) 接收。如圖17A所示，每個定位器(1701-1704)位于不同的物理位置(位置1_位置4) 以及相對于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的物理位置(位置5)的不同距離處(距離1-距離4)。由于定 位器相對于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的物理布置，每個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器可能不在完全相同的時間從發(fā) 射機(jī)應(yīng)答器接收應(yīng)答發(fā)送。如圖17B所示，定位器1701可在第一到達(dá)時間(TOAl)接收 應(yīng)答發(fā)送(1711)，定位器1702可在第二到達(dá)時間(TOA2)接收相同的應(yīng)答發(fā)送(1712)， 定位器1703可在第三到達(dá)時間(TOA 3)接收相同的應(yīng)答發(fā)送(1713)，且定位器1704可 在第四到達(dá)時間(TOA4)接收相同的應(yīng)答發(fā)送(1714)。由于定位器1703與發(fā)射機(jī)應(yīng)答 器最近(即距離3是圖17A中的最短距離)，所以用于接收應(yīng)答發(fā)送1713的到達(dá)時間是 第一。由于定位器1701距發(fā)射機(jī)應(yīng)答器第二近(即距離1是圖17A中第二最短距離)， 所以用于接收應(yīng)答發(fā)送1711的到達(dá)時間是第二。由于定位器1702距發(fā)射機(jī)應(yīng)答器第三 近(即距離2是圖17A中第三最短距離)，所以用于接收應(yīng)答發(fā)送1712的到達(dá)時間是第 三。由于定位器1704與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器距離最遠(yuǎn)(即距離4是圖17A中的最長距離)，所 以用于接收應(yīng)答發(fā)送1714的到達(dá)時間是最后一個。中央處理圖18A-18B示出了示例系統(tǒng)(1800)，其中多個定位器或基站(BS)從庫房、裝 載碼頭、軌道車等中的一個或更多個發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或CCT接收應(yīng)答發(fā)送。每個定位器通 過一個或更多個通信網(wǎng)絡(luò)將關(guān)于接收到的應(yīng)答的信息傳送到中央處理單元。在圖18A中示出了庫房、裝載碼頭、軌道車或其他限定 區(qū)域(1801)，其中布置 了大量的加標(biāo)簽的集裝箱或其他物體(1804)。每個物體(1804)可以是可靠著限定區(qū)域 的任何地板或墻壁表面布置或如圖所示彼此堆疊的大量物體中的一個。可選擇定位器中 的一個(1820)來發(fā)起使用通過必需的組ID編碼的發(fā)送序列與加標(biāo)簽物體組的通信。作 為被識別組的成員的每個加標(biāo)簽物體(1804)然后將在相對于來自發(fā)起定位器(1820)的通 信發(fā)送的不同延遲時間處發(fā)送應(yīng)答發(fā)送。然后每個定位器(1820)從應(yīng)答發(fā)射機(jī)應(yīng)答器 (1804)捕獲應(yīng)答發(fā)送，以及隨后通過一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)(1804)到中央處理單元的通信 信息?？梢砸匀魏魏侠淼耐ㄐ磐?fù)?諸如光纖通信鏈路(如RF到光纖調(diào)制器))來實(shí)現(xiàn) 從定位器(1820)到通信網(wǎng)絡(luò)(1804)的通信(1803)。
每個定位器(1820)的物理位置彼此不同并且可在關(guān)于限定區(qū)域(1801)的不同位 置處布置在墻壁和/或天花板上。通過改變整個限定區(qū)域(1801)中定位器的數(shù)目和位 置，并且通過中央處理從定位器接收的各種信號，可對限定區(qū)域可靠地獲得準(zhǔn)確的位置/
庫存量信息。如圖18B所示，每個 定位器(1821-1822)被布置成通過一個或多個通信網(wǎng)絡(luò) (1804)經(jīng)由通信鏈路(1803)與中央處理塊(1830)通信。從每個定位器(1821-1824)向 中央處理傳送信息，諸如應(yīng)答發(fā)送的到達(dá)時間(TOA)和用于應(yīng)答發(fā)送的相關(guān)矢量(復(fù)數(shù) 的矢量)。例如，中央處理塊1830從第一定位器(1821)接收第一到達(dá)時間(TOAl)和第 一相關(guān)矢量(CORRl)，從第二定位器(1822)接收第二到達(dá)時間(TOA2)和第二相關(guān)矢量 (CORR2)，從第三定位器(1823)接收第三到達(dá)時間(TOA3)和第三相關(guān)矢量(CORR3)， 且從第四定位器(1824)接收第四到達(dá)時間(TOA4)和第四相關(guān)矢量(CORR4)。中央處理塊(1830)被布置成執(zhí)行數(shù)據(jù)和定時恢復(fù)(1831)，基于其到達(dá)時間 (1832)來處理相關(guān)矢量，同步所有定位器(1833)的觀察，根據(jù)經(jīng)處理的矢量(1834)來 識別標(biāo)簽及其物理位置，并存儲信息或更新庫存量(1835)。還可通過中央處理塊(1830) 來收集來自每個標(biāo)簽的附加信息，諸如如前所述的涉及加標(biāo)簽的物體的溫度、濕度和其 他標(biāo)記。圖18C示出了可用于中央處理的示例計算設(shè)備(1840)。在基本配置中，計算設(shè) 備1840可以是靜止計算設(shè)備或移動計算設(shè)備。計算設(shè)備1840 —般包括至少一個處理單 元(1841)和至少一個系統(tǒng)存儲器(1842)。根據(jù)計算設(shè)備的確切配置和類型，系統(tǒng)存儲器 1842可以是易失性的(如RAM)、非易失性的(如ROM，閃存等)或二者的某種組合。 系統(tǒng)存儲器1842可包括操作系統(tǒng)(1843)、一個或多個應(yīng)用(1844)，且可包括程序數(shù)據(jù) (1845)。在一個實(shí)施例中，應(yīng)用1844進(jìn)一步包括執(zhí)行用于庫存量管理和控制的各種處理 操作的中央處理塊應(yīng)用(1830)。計算設(shè)備1840還可具有另外的特征或功能。例如，計算設(shè)備1840還可包括另 外的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(可移除和/或不可移除)，諸如磁盤、光盤或帶。通過可移除存儲 器(1846)和不可移除存儲器(1847)在圖18C中示出了該另外的存儲器。計算機(jī)存儲介 質(zhì)可包括以用于信息(諸如計算機(jī)可讀指令，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序模塊或其他數(shù)據(jù))存儲的任 何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移除和不可移除介質(zhì)。系統(tǒng)存儲器1842、可 移除存儲器1846和不可移除存儲器1847都是計算機(jī)存儲介質(zhì)的例子。計算機(jī)存儲介質(zhì) 包括但不限于RAM、ROM、EEPROM>閃存或其他存儲器技術(shù)，CD-ROM、數(shù)字多功 能盤(DVD)或其他光存儲器，盒式磁帶、磁帶、磁盤存儲器或其他磁存儲設(shè)備，或可用 來存儲期望信息且可被計算設(shè)備1840存取的任何其他介質(zhì)。任何這樣的計算機(jī)存儲介質(zhì) 可以是設(shè)備1840的一部分。計算設(shè)備1840還可具有輸入設(shè)備1848，諸如鍵盤、鼠標(biāo)、 筆或觸針、聲音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備等。還可包括一個或更多個輸出設(shè)備(1850)， 諸如顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等。計算設(shè)備1840還包含允許設(shè)備(如通過有線網(wǎng)絡(luò)(例如光網(wǎng)絡(luò))或無線網(wǎng)絡(luò)) 與其他計算設(shè)備或定位器(1851)通信的通信連接1850。通信連接1850是通信介質(zhì)的例 子。通信介質(zhì)一般實(shí)施計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(諸 如載波或其他傳輸機(jī)制)中的其他數(shù)據(jù)，并且包括任何信息遞送介質(zhì)。術(shù)語“經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號”可包括被布置或改變了一個或多個特性從而將信息編碼在信號中。作為例 子，且不是限制性的，通信介質(zhì)可包括有線介質(zhì)(諸如有線網(wǎng)絡(luò)或直接有線連接)，以及 無線介質(zhì)(諸如聲學(xué)、RF、紅外和其他無線介質(zhì))。此處使用的術(shù)語計算機(jī)可讀介質(zhì)包 括存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。示例處理流稈和杳詢序列圖19A示出在中央處理單元處的定位處理(1900)的示例流程圖，該定位處理合 并關(guān)于接收的應(yīng)答(結(jié)果)的信息。處理在塊1901開始(生成用于所識別的群組的群組 輪詢序列)，其中生成用于所識別的群組(例如與群組ID相關(guān)聯(lián))群組輪詢序列。系統(tǒng) 中的每個定位器都針對輪詢序列中的每個被分配操作模式。例如，塊1901示出定位器1 被選擇來在發(fā)送(TX)和接收(RX)模式中發(fā)起通信。在發(fā)送模式中所選擇的定位器被激 活以獲得被發(fā)送給發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的詢問信號，如前所述。在接收模式中，所選擇的定位 器將從相關(guān)的頻譜捕獲信號以“聽取”來自發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的應(yīng)答發(fā)送。在第一示例輪詢序列中，所有定位器都被選擇為處于接收(RX)模式，除了第一 定位器，該第一定位器被布置成發(fā)送(TX)詢問信號并且然后接收(RX)應(yīng)答發(fā)送。相似 地，在第二示例查詢序列中，所有定位器被選擇為處于接收(RX)模式中，除了第二定位 器，該第二定位器被布置成發(fā)送(TX)詢問信號并且然后接收(RX)應(yīng)答發(fā)送。所示出 的查詢序列是循環(huán)類型的重復(fù)序列(其中以定位器1 —定位器2 —定位器3 —...定位器 Y —定位器1 —...輪流傳送詢問發(fā)送)。盡管被示為循環(huán)序列，任何其他類型的序列也 是適合的，包括隨機(jī)序列、偽隨機(jī)序列或某些其他有序序列。在最簡單的實(shí)現(xiàn)中，可選 擇單個定位器總是發(fā)送詢問信號。在塊1901生成群組查詢序列之后，處理繼續(xù)到塊1902 (識別用于下一群組查詢 序列的定位器操作)，其中選擇用于下一群組查詢序列的定位器操作，且每個定位器被配 置到其作為接收器(RX)或收發(fā)器(TX+RX)的相應(yīng)操作模式。如圖19所示，選擇定位 器2作為收發(fā)器(TX+RX)設(shè)備操作(即詢問設(shè)備)，而選擇其余定位器設(shè)備(定位器1 和定位器2-定位器Y)作為接收器(RX)設(shè)備操作。處理從塊1902進(jìn)行到塊1903(在中央地點(diǎn)接收當(dāng)前選擇的查詢序列的結(jié)果)， 其中在中央地點(diǎn)接收來自所有定位器的結(jié)果(例如通過光纖通信鏈路)。如前所述，每 個定位器在其接收器操作期間從相關(guān)信號頻譜捕獲信號，對捕獲到的信號進(jìn)行相關(guān)，記 錄成功地與針對所選擇的群組標(biāo)識符(例如群組ID)的關(guān)聯(lián)參考模式相關(guān)的信號的到達(dá)時 間，以及可選地解碼從對應(yīng)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器發(fā)送的附加信息。因此，術(shù)語“結(jié)果”可在 廣泛的意義上被理解為包括根據(jù)相關(guān)獲得的所有信息，包括但不限于到達(dá)時間、往返 時間(對于詢問定位器)，相關(guān)矢量(復(fù)數(shù)的矢量)，以及從響應(yīng)標(biāo)簽接收的另外編碼的 信息。在塊1903示出的例子中，第一定位器(定位器1)處于接收器模式中并報告相關(guān) 矢量1和到達(dá)時間1 ；第二定位器(定位器2)處于收發(fā)器模式并報告相關(guān)矢量1、到達(dá)時 間2和往返時間；第三定位器(定位器3)處于接收器模式并報告相關(guān)矢量3和到達(dá)時間 3 ；且最后的定位器(定位器Y)處于接收器模式并報告相關(guān)矢量4和到達(dá)時間4。逐標(biāo) 簽地收集所述結(jié)果，使得從一個特定標(biāo)簽接收響應(yīng)的所有定位器幾乎在相同的時間向中 央處理單元報告其結(jié)果。處理從塊1903繼 續(xù)到塊1904 (時間同步觀察)，其中對每個相應(yīng)的標(biāo)簽評估從所有定位器收集的結(jié)果，且進(jìn)行時間同步。在一些示例同步處理中，可通過仔細(xì)計算中央處理單元和每個定位器之間的通 信鏈路的往返時間來實(shí)現(xiàn)時間同步?？赏ㄟ^通信鏈路(例如光纖通信鏈路)在中央處理 單元和每個定位器之間分布共同的時鐘信號。可從中央處理單元向每個定位器發(fā)送同步 脈沖(或同步序列)。每個定位器接收同步脈沖(或同步序列)，并發(fā)送回應(yīng)答同步脈沖 (或序列)。中央處理單元接收應(yīng)答同步脈沖(或序列)，并記錄對來自每個定位器的信 號到達(dá)所報告的時間(例如光信號到達(dá)時間)。然后中央處理單元計算從中央處理單元到 每個定位器的精確往返延遲時間。在一些光纖實(shí)現(xiàn)中，可通過光纖回環(huán)便利同步，使得 可對光纖通信鏈路計算精確的往返延遲。任何數(shù)目的通信線可用于上述時間同步方法。在一個示例配置中，對中央處理 單元和定位器之間的所有通信可使用單個光纖。在另一配置中，多個光纖通信線路用于 通信(例如一個光纖線路用于定時，一個光纖線路用于數(shù)據(jù)等)。處理然后從塊1904繼續(xù)到塊1905 (針對2D或3D空間對標(biāo)簽進(jìn)行最合適的位置 評估，在可能時應(yīng)用相位信息)。在塊1905，基于時間同步的觀察來對每個標(biāo)簽計算位 置評估。在一個例子中，可預(yù)先確定庫房內(nèi)每個定位器的精確位置并將其存儲在數(shù)據(jù)庫 中?；诘矫總€定位器的到達(dá)時間，可對發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(標(biāo)簽)識別到詢問設(shè)備的往返 時間以及其他信息(例如相關(guān)矢量的相位和幅度)精確位置。處理從塊1905繼續(xù)到塊1906 (向顯示器、數(shù)據(jù)存儲器、外部計算機(jī)系統(tǒng)等報告 標(biāo)簽位置)。在塊1906，每個標(biāo)簽的被確定的位置被報告給請求系統(tǒng)。在一些例子中， 請求系統(tǒng)是向中央處理單元提交請求的外部計算機(jī)(例如計算機(jī)終端，個人計算機(jī)等)。 在其他例子中，請求系統(tǒng)是中央處理單元自身(例如通過根據(jù)計劃、事件觸發(fā)器、用戶 發(fā)起的輸入等系統(tǒng)發(fā)起的處理)。定位的結(jié)果可被存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中以便日后檢索 (例如存儲在數(shù)據(jù)庫中，存儲在文件中等)，或以圖形或表格形式在顯示屏幕上查看。在一些例子中，外部計算機(jī)系統(tǒng)可用來提交請求以從遠(yuǎn)程位置掃描庫存量。對 于這些例子，可優(yōu)選具有允許外部計算機(jī)與中央處理單元互動的安全登錄程序，以用于 如下目的提交庫存量掃描請求，從庫存量刪除項(xiàng)目，將項(xiàng)目添加到庫存量，將群組ID 分配給標(biāo)簽，從標(biāo)簽移除群組ID，查看當(dāng)前庫存量，識別從編目錄的庫存量(例如之前 識別或有效的庫 存量)丟失的項(xiàng)目，以及識別在編目錄的庫存量中沒有發(fā)現(xiàn)的新項(xiàng)目。需要至少兩個定位器來計算用于定位發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的模糊位置?？赏ㄟ^對一個 發(fā)射機(jī)應(yīng)答器添加輔助的排列的感測天線來解決該模糊性。在最簡單的方案中，可使用 三個定位器來精確地識別發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的位置。另外的定位器可用于誤差耐受和改進(jìn)的 準(zhǔn)確性。可考慮如下功能對結(jié)果應(yīng)用統(tǒng)計分析功能以針對發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識別位置的最佳 評估最小平方，最佳擬合，加權(quán)函數(shù)(例如，較高幅度相關(guān)比較低幅度相關(guān)被賦予更 高的權(quán)重，使得更接近的定位器比遠(yuǎn)距離定位器更可靠)，以及其他數(shù)字模型。圖19B圖示出了示例定位處理，其中三個定位器被用來基于報告給中央處理單 元的各種結(jié)果來確定發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(標(biāo)簽)的精確位置。第一定位器位于遠(yuǎn)離響應(yīng)標(biāo)簽距 離1的位置1處。第二定位器位于遠(yuǎn)離響應(yīng)標(biāo)簽距離2的位置2處。第三定位器位于遠(yuǎn) 離響應(yīng)標(biāo)簽距離3的位置3處。如圖所示，距離2 >距離1 >距離3。每個定位器位于 可存儲在中央數(shù)據(jù)庫中的已知物理位置處。對于該例子第一定位器是詢問設(shè)備，且因此可使用往返時間(詢問序列的發(fā)送和來自發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的應(yīng)答的接收之間的時間)以更高 的精度計算距離1。然而，存在關(guān)于相對于定位器的絕對方向的不確定性，并且因此發(fā)射 機(jī)應(yīng)答器可位于第一位置處，該第一位置布置在遠(yuǎn)離定位器1距離1的固定距離處。第 二定位器從發(fā)射機(jī)應(yīng)答器接收應(yīng)答，并記錄到達(dá)時間和相關(guān)矢量，該到達(dá)時間和相關(guān)矢 量然后可與來自第一定位器的信息相結(jié)合以識別第二位置，第二位置布置在遠(yuǎn)離定位器2 距離2的固定距離處。第三定位器從發(fā)射機(jī)應(yīng)答器接收應(yīng)答，并記錄到達(dá)時間和相關(guān)矢 量，該到達(dá)時間和相關(guān)矢量然后可與來自第一定位器的信息相結(jié)合以識別第三位置，第 三位置布置在遠(yuǎn)離定位器3距離3的固定距離處。第一和第二位置可在如點(diǎn)Pl和P2所 示的兩個可能的點(diǎn)(在2D空間中)處彼此交叉。第一和第三位置可在如點(diǎn)P2和P4所 示的兩個可能的點(diǎn)(在2D空間中)處彼此交叉。第二和第三位置可在如點(diǎn)P2和P4所 示的兩個可能的點(diǎn)(在2D空間中)處彼此交叉。因此，所有三個位置在如點(diǎn)P2所示的 單個點(diǎn)處彼此交叉?？苫谝阎奈恢?-3以及確定的距離1-3之間的幾何關(guān)系來計算 位置P2。盡管被示為2D空間計算，但相同的討論在3D空間中也成立，其中3D球面在 被識別為發(fā)射機(jī)應(yīng)答器位置的公共點(diǎn)處交叉。 在另一例子中，用兩個定位器來識別發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的位置。第一定位器(例如 定位器1)位于具有與到發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的49.2米的距離相對應(yīng)的往返時間的第一位置處。 第二定位器(例如定位器2)比第一定位器早40納秒從發(fā)射機(jī)應(yīng)答器40接收應(yīng)答發(fā)送， 這對應(yīng)比第一定位器更靠近12米的距離，或約37.2米的距離。對于19米的定位器之 間的距離，以19米、37.2米和49.2米的邊在兩個定位器和發(fā)射機(jī)應(yīng)答器之間形成三角 形。應(yīng)用余弦定理(C2 = A2+B2_2*A*B*COS (theta))，角度 theta ( θ )可被計算為 theta = COS—1 ((AVB2-C2)/(2*A*B))。對于上述例子，三角形的角度對應(yīng)于118.56度、19.82度 和41.6度。因此，在相對于第二發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的41.6度的角度處發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相對于第 一定位器的位置被確定為49.2米，且在相對于第一發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的118.56度的角度處發(fā) 射機(jī)應(yīng)答器相對于第二定位器的位置被確定為37.2米。在一些例子中，定位器可布置在干擾設(shè)備附近，該干擾設(shè)備阻止、妨礙或扭曲 從定位器相對于一個標(biāo)簽的通信，而同一定位器可能相對于另一標(biāo)簽幾乎沒有或沒有干 擾。例如，墻壁、金屬罐、鋼板、鋼支持梁以及存儲區(qū)域中的其他材料可產(chǎn)生各種信號 阻止。在一些例子中，地點(diǎn)位置的物理限制可以是針對基于在一個或多個定位器的接收 范圍內(nèi)的這些標(biāo)簽的群組分配(或改變?nèi)航M分配)的決定因素?？蓪⑼ㄐ诺攸c(diǎn)調(diào)查生成為 列表或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一些其他相似形式，以便于在逐標(biāo)簽和逐定位器的基礎(chǔ)上識別被限制 的通信區(qū)域。可在通信地點(diǎn)調(diào)查中標(biāo)注成功地與每個定位器通信的每個標(biāo)簽。然后可使 用通信地點(diǎn)調(diào)查來改變標(biāo)簽的群組分配或被分配用于查詢所分配的群組的定位器群組， 以優(yōu)化效率或吞吐量。圖19C-19D示出了如在上述通信地點(diǎn)調(diào)查中可能使用的用于存儲關(guān)于定位器和 標(biāo)簽的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖19C示出了可用于存儲關(guān)于定位器的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)(1920)，而圖19D示出了可用于存儲關(guān)于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(標(biāo)簽)的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)(1930)。圖19C的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1920的頂行將用于每列的數(shù)據(jù)字段指示符示出為“定位器編 號”、“工作狀態(tài)”、“物理位置”、“可訪問標(biāo)簽”和“群組分配”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每行對應(yīng)于定位器(例如定位器1、定位器2...定位器Y)。如第一行所示，定位器1的工 作狀態(tài)是“好”，物理位置被記錄在“位置1”處，可由定位器1訪問的標(biāo)簽是所有標(biāo) 簽(標(biāo)簽1，標(biāo)簽2，標(biāo)簽3...標(biāo)簽N)，且定位器1當(dāng)前被分配到所有群組(群組1，群 組2，群組3...群組M)。如第二行所示，定位器2的工作狀態(tài)是“好”，物理位置被記 錄在“位置2”處，僅標(biāo)簽2可被定位器2訪問，且定位器2當(dāng)前被分配到群組1。如 第三行所示，定位器3的工作狀態(tài)是“不應(yīng)答”，物理位置被記錄為“*位置3*”，由于 不應(yīng)答所以對標(biāo)簽的可訪問性未知，且定位器3被分配到群組1、群組3和群組4。由于 定位器3對通信查詢不應(yīng)答，以星號(即“*位置3*”)列出位置以指示這是在通信失敗 前最后已知的位置。如第四行所示，定位器4的工作狀態(tài)是“好”，物理位置被記錄在 “位置4”處，可由定位器4訪問的標(biāo)簽是標(biāo)簽1、標(biāo)簽2和標(biāo)簽4，且定位器4當(dāng)前被 分配給群組1和群組2。如最后一行(行Y)所示，定位器Y的工作狀態(tài)是“好”，物理 位置被記錄在“位置Y”處，可由定位器Y訪問的標(biāo)簽是所有標(biāo)簽(標(biāo)簽1，標(biāo)簽2，標(biāo) 簽3...標(biāo)簽N)，且定位器Y當(dāng)前被分配到所有群組(群組1，群組2，群組3...群組M)。 圖19D中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1930的頂行將每列的數(shù)據(jù)字段指示符示出為“標(biāo)簽編號”、“工作狀 態(tài)”、“物理位置”和“群組分配”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每行對應(yīng)于標(biāo)簽(例如標(biāo)簽1，標(biāo)簽 2...標(biāo)簽N)。如第一行所示，標(biāo)簽1的工作狀態(tài)是“好”，物理位置被記錄在“位置1” 處，且標(biāo)簽1當(dāng)前被分配到群組2。如第二行所示，標(biāo)簽2的工作狀態(tài)是“不應(yīng)答”， 物理位置是“*位置2*”，且群組分配是所有群組(群組1，群組2，群組3...群組N)。 如第三行所示，標(biāo)簽3的工作狀態(tài)是“好”，物理位置被記錄為“未知”，且標(biāo)簽3當(dāng)前 不被分配給任何群組(“無”)。一旦標(biāo)簽被分配掃描到庫存量，可對標(biāo)簽3更新物理 位置，且可分配群組。如第四行所示，標(biāo)簽4的工作狀態(tài)是“好”，物理位置被記錄為 “位置4”，且標(biāo)簽3當(dāng)前被分配到群組1和群組3。如最后一行所示，標(biāo)簽N的工作狀 態(tài)是“好”，物理位置被記錄為“位置4”，且標(biāo)簽3當(dāng)前被分配給群組1和群組3。如通過上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例可理解，在被分配給相同群組時，標(biāo)簽可被不同的定位 器訪問。在該情況下，優(yōu)選地改變?nèi)航M分配使得由定位器共同訪問的標(biāo)簽在同一群組 中聚集在一起。而且，可使用優(yōu)化算法來將各種可能的群組和標(biāo)簽整理到群組分配的 最佳集合，使得可通過針對每個群組而不同的定位器的適當(dāng)集合來進(jìn)行庫存量的有效掃 描。應(yīng)該注意以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅是示例，且可構(gòu)思許多其他可比較的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為合理的 替換。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還可存儲在由中央處理單元或外部計算機(jī)系統(tǒng)存取的中央數(shù)據(jù)庫中。此 夕卜，在一些示例庫存量方案中，可對歷史文件印時戳以指示發(fā)生庫存量/狀態(tài)變化的日 期和時間。盡管前述說明描述了所述系統(tǒng)、裝置和方法的各種實(shí)施例，但本發(fā)明不限于該 實(shí)施例，而是覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、變化和等同物。例如，可改 變各種組件的定位，可組合或劃分多個組件的功能，可將單獨(dú)的組件分成不同的組件， 或分成如本領(lǐng)域所理解可被替換的組件。由于可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下 作出本發(fā)明的許多實(shí)施例，所以除被所附權(quán)利要求限制之外本發(fā)明不受限制。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測對集裝箱的侵入的系統(tǒng)，其中所述集裝箱是包括壁、頂、地板和門 的封閉容器，所述集裝箱傳感器系統(tǒng)包括在第一位置處附著到所述集裝箱的第一集裝箱標(biāo)簽，所述第一集裝箱標(biāo)簽包括第一對天線；第一無線子系統(tǒng)塊，其中所述第一對天線和所述第一無線子系統(tǒng)塊被布置為彼此配 合以便于通信；以及第一數(shù)據(jù)日志塊，被布置為捕獲與所述第一標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；以及在第二位置處附著到所述集裝箱的第二集裝箱標(biāo)簽，所述第二集裝箱標(biāo)簽包括第二對天線；第二無線子系統(tǒng)塊，其中所述第二對天線和所述第二無線子系統(tǒng)塊被布置為彼此配 合以便于通信，其中所述第一無線子系統(tǒng)塊和所述第二無線子系統(tǒng)塊被布置為彼此選擇 性通信，以基于所述選擇性通信來檢測對所述集裝箱的侵入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置和所述第二位置各自對應(yīng)于沿著 所述集裝箱的相同壁的不同位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置對應(yīng)于所述集裝箱的第一壁，所 述第二位置對應(yīng)于所述集裝箱的第二壁，其中所述第一壁和所述第二壁彼此不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置對應(yīng)于所述集裝箱的門，所述第 二位置對應(yīng)于所述集裝箱的壁，其中當(dāng)所述集裝箱的門打開或關(guān)閉時所述第一位置和所 述第二位置相對于彼此改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述門的狀態(tài)從關(guān)閉改變?yōu)榇蜷_時，通過所 述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的至少一個來記錄時間戳。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述門的狀態(tài)從打開改變?yōu)殛P(guān)閉時，通過所 述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的至少一個來記錄時間戳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，來自所述第一集裝箱標(biāo)簽的所述第一對天線包 括被布置為便于所述集裝箱外部的通信的第一天線和被布置為便于所述集裝箱內(nèi)部的通 信的第二天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二集裝箱標(biāo)簽被配置為檢測從所述第一 集裝箱標(biāo)簽的所述第一天線和所述第二天線發(fā)送的信號，其中通過所述第二集裝箱標(biāo)簽 來評估來自所述天線和所述第二天線的所發(fā)送的信號的幅度，以確定所述集裝箱的門何 時打開。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二集裝箱標(biāo)簽被配置為檢測從所述第一 集裝箱標(biāo)簽的所述第一天線和所述第二天線發(fā)送的信號，其中通過所述第二集裝箱標(biāo)簽 來評估來自所述天線和所述第二天線的所發(fā)送的信號的幅度，以確定所述集裝箱何時被 從地面提升。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，每個集裝箱標(biāo)簽進(jìn)一步包括指南針傳感器，其中， 每個指南針傳感器被布置為檢測在相應(yīng)的集裝箱標(biāo)簽處觀察到的磁場的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，在門打開和門關(guān)閉時，由一個或更多個所述 指南針傳感器檢測到的磁場是不同的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，每個集裝箱標(biāo)簽進(jìn)一步包括被配置為檢測所述集裝箱的潛在危險狀況的環(huán)境傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感 器、火傳感器和結(jié)露點(diǎn)傳感器中的一個或更多個。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境傳感器是溫度傳感器，并且所述潛 在危險狀況包括以下中的一個或更多個高于高溫閾值的溫度，低于低溫閾值的溫度， 以及檢測到的火災(zāi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境傳感器是濕度傳感器，并且所述潛 在危險狀況包括以下中的一個或更多個低于低濕度閾值的濕度和高于高濕度閾值的濕度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集裝箱標(biāo)簽被進(jìn)一步布置成通過所 述第一無線子系統(tǒng)向所述第二集裝箱標(biāo)簽進(jìn)行發(fā)送，通過所述第一無線子系統(tǒng)從所述第 二集裝箱標(biāo)簽接收應(yīng)答發(fā)送，基于所述發(fā)送和所述應(yīng)答發(fā)送的接收之間的行程往返時間 來確定所述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽之間的距離，并通過所述第一數(shù)據(jù)日 志塊來記錄所確定的距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基站，所述基站包括第三天線；第三無線子系統(tǒng)塊，其中所述第三天線和所述第三無線子系統(tǒng)塊被布置為彼此配合 以便于通信；以及處理塊，被布置為協(xié)調(diào)所述基站和所述集裝箱標(biāo)簽中的每一個之間的通信使得所 述基站向所述集裝箱標(biāo)簽中的一個或更多個發(fā)送信號，從所述集裝箱標(biāo)簽中的一個或更 多個接收應(yīng)答發(fā)送，基于所述發(fā)送和每個應(yīng)答發(fā)送的接收之間的行程往返時間來確定所 述基站和每個集裝箱標(biāo)簽之間的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，來自所述集裝箱標(biāo)簽中的一個或更多個的接 收到的應(yīng)答發(fā)送包括由所述第一數(shù)據(jù)日志塊和所述第二數(shù)據(jù)日志塊中相應(yīng)的一個記錄的 數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，來自所述集裝箱標(biāo)簽中的一個或更多個的接 收到的應(yīng)答發(fā)送包括由所述第一數(shù)據(jù)日志塊和所述第二數(shù)據(jù)日志塊中相應(yīng)的一個記錄的 數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，所述基站進(jìn)一步包括衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，所述衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)被布置為與所述處理塊配合以確定所述集裝箱的絕對位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，從所述基站發(fā)送的所述通信信號包括用針對 所述集裝箱標(biāo)簽中的一個的ID碼編碼的經(jīng)編碼的發(fā)送的序列，其中每個序列被布置為提 供時鐘同步和校準(zhǔn)信息的一部分，使得相應(yīng)的集裝箱標(biāo)簽中的所述無線子系統(tǒng)驗(yàn)證所述 ID碼并根據(jù)所述發(fā)送來解碼信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)、格諾 納斯系統(tǒng)或伽利略系統(tǒng)中的一個。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，每個集裝箱標(biāo)簽被布置為測量到所述集裝箱 中的另一集裝箱標(biāo)簽的距離，記錄所述距離測量，并在請求時將所述距離測量報告給所 述基站。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述距離測量被所述基站共同地評估，以識 別一組地理上布置為交疊的圓圈，所述圓圈包括與特定集裝箱的位置相對應(yīng)的共同點(diǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，每個集裝箱標(biāo)簽的距離測量被所述基站收集 并存儲在庫存量數(shù)據(jù)庫中。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器被布 置為管理所述庫存量數(shù)據(jù)庫，并且便于所述庫存量數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)連接之 間的通信，用于所述庫存量系統(tǒng)的外部監(jiān)控。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，每個集裝箱標(biāo)簽被布置為測量所述集裝箱中 的指定狀況，記錄所述指定狀況，并在請求時將所述指定狀況報告給所述基站。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述指定狀況包括以下中的一個或更多 個所述集裝箱的環(huán)境狀況，所述集裝箱中門打開，所述集裝箱中門關(guān)閉，提升所述集 裝箱，放下所述集裝箱，在所述集裝箱中切孔，所述集裝箱內(nèi)的運(yùn)動，所述集裝箱內(nèi)的 光，或所述集裝箱的機(jī)械沖擊。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中，每個集裝箱的所述指定狀況被所述基站收 集，并存儲在庫存量數(shù)據(jù)庫中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述基站被進(jìn)一步布置為當(dāng)由所述集裝箱 報告的所述指定狀況中任一種表示侵入、篡改或所述集裝箱內(nèi)的運(yùn)動時發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP)消息。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所發(fā)送的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議消息對應(yīng)于SMS消 息、電子郵件消息和語音消息中的一個或更多個。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二集裝箱標(biāo)簽被布置為中繼所述基站 和所述第一集裝箱標(biāo)簽之間的通信。
33.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述基站設(shè)備被布置為通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP) 網(wǎng)絡(luò)與外部計算設(shè)備通信，其中定位搜索請求由所述外部計算設(shè)備發(fā)起，被所述基站處 理，并經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)報告回所述外部計算設(shè)備。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽 被配置為以集裝箱分析模式分析所述集裝箱的內(nèi)容，其中所述第一集裝箱標(biāo)簽被配置為 以所述集裝箱分析模式發(fā)送第一分組，其中所述第二集裝箱標(biāo)簽被配置為捕獲與所述集 裝箱分析模式中的所述第一分組相對應(yīng)的所述無線信號頻譜中的無線信號，歸一化與所 述第一分組相對應(yīng)的所捕獲到的無線信號以移除載波相位旋轉(zhuǎn)和幅度變化，通過所述第 一分組的經(jīng)歸一化的所捕獲到的無線信號的復(fù)相關(guān)來識別簽名，以及將第一分組的所識 別出的簽名存儲為指示所述集裝箱的內(nèi)容的基線簽名用于將來的比較。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集裝箱標(biāo)簽被進(jìn)一步布置為以所述 集裝箱分析模式發(fā)送所述第一分組隨后的第二分組，其中所述第二集裝箱標(biāo)簽被進(jìn)一步 布置為捕獲與所述貨物分析模式中的所述第二分組相對應(yīng)的所述無線信號頻譜中的無線 信號，歸一化與所述第二分組相對應(yīng)的所捕獲到的無線信號以移除載波相位旋轉(zhuǎn)和幅度 變化，通過所述第二分組的經(jīng)歸一化的所捕獲到的無線信號的復(fù)相關(guān)來識別簽名，以及 比較所述第二分組的所識別出的簽名和所述基線簽名以確定所述集裝箱的內(nèi)容的變化。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽被配置為以集裝箱分析模式分析所述集裝箱的內(nèi)容，其中所述第一集裝箱標(biāo)簽被配置 為在第一時間以所述集裝箱分析模式發(fā)送初始分組，在所述第一時間隨后的第二時間，捕獲與所述集裝箱分析模式中的隨后分組相對應(yīng) 的所述無線信號頻譜中的無線信號，當(dāng)所捕獲到的無線信號對應(yīng)于有效測量時根據(jù)所述第一時間和所述第二時間之間的 時間差來確定距離測量值，并且其中所述第二集裝箱標(biāo)簽被進(jìn)一步配置為捕獲與所述集裝箱分析模式中的所述第一分組相對應(yīng)的所述無線信號頻譜中的無線 信號，基于從所述第一分組捕獲到的無線信號來調(diào)整數(shù)字合成的載波頻率的定時和相位，以及以經(jīng)調(diào)整的數(shù)字合成的載波頻率來在第二時間發(fā)送所述集裝箱分析模式中的隨后分組。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，用于以所述集裝箱分析模式在所述第一集 裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽之間發(fā)送分組的通信協(xié)議對應(yīng)于半查詢協(xié)議、全查詢協(xié) 議、外部查詢協(xié)議和多普勒查詢協(xié)議中的一個。
38.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽 被配置為以面包屑模式分析多普勒測量，其中每個集裝箱標(biāo)簽被配置為當(dāng)所述集裝箱靜止時，以所述面包屑模式通過所述天線對中的外部天線在第一時間 間隔期間發(fā)送初始分組；在所述第一時間間隔期間從所述無線信號頻譜捕獲無線信號，其中所捕獲到的無線 信號與用于所述集裝箱的基線簽名相關(guān)聯(lián)；通過第一時間戳和第一指南針讀數(shù)來存儲用于所述集裝箱的所述基線簽名； 在所述第一時間間隔隨后的第二時間間隔期間通過所述天線對中的外部天線周期性 地發(fā)送隨后的分組；在所述第二時間間隔期間從所述無線信號頻譜用所述天線對中的外部天線周期性地 捕獲無線信號，其中所捕獲的無線信號包括與從其他集裝箱標(biāo)簽發(fā)送的分組相對應(yīng)的一 個或更多個信號，以及與從其他集裝箱標(biāo)簽發(fā)送的分組導(dǎo)致的散射信號相對應(yīng)的經(jīng)多普 勒頻移的信號的分布；評估每個周期性地捕獲的無線信號以識別多普勒頻移測量的分布；以及 通過對應(yīng)的時間戳和對應(yīng)的指南針讀數(shù)來存儲針對所評估的集裝箱的多普勒頻移測 量的每個分布。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基站，所述基站被配置為與每個集裝箱 標(biāo)簽通信以下載所存儲的多普勒頻移測量、時間戳和對應(yīng)的指南針讀數(shù)，以確定所述集 裝箱的行進(jìn)路徑。
40.一種用于基站跟蹤集裝箱的位置和侵入的方法，每個集裝箱都與一個或更多個集 裝箱標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)，用于基站的所述方法包括選擇用于詢問的每個集裝箱標(biāo)簽，其中每個集裝箱標(biāo)簽與獨(dú)特的標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)； 從所述基站向所選擇的集裝箱標(biāo)簽進(jìn)行發(fā)送，其中通過用于所選擇的集裝箱標(biāo)簽的獨(dú)特的標(biāo)識符來編碼所述發(fā)送；捕獲與來自所選擇的集裝箱標(biāo)簽的期待應(yīng)答相關(guān)聯(lián)的來自無線信號頻譜的無線信號；評估來自所述無線信號頻譜的所捕獲到的無線信號，以確定是否從所選擇的集裝箱 標(biāo)簽接收到了有效的應(yīng)答發(fā)送；基于所述發(fā)送和所接收到的應(yīng)答之間的行程往返時間來確定在接收到有效應(yīng)答發(fā)送 時所選擇的集裝箱標(biāo)簽相對于所述基站的距離和方向；以及 在數(shù)據(jù)庫中記錄所選擇的集裝箱標(biāo)簽的距離和方向。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，進(jìn)一步包括識別所述基站的絕對位置，基于所 述基站的絕對位置和所選擇的集裝箱相對于所述基站的距離和方向來確定所選擇的集裝 箱標(biāo)簽的精確位置，以及將所選擇的集裝箱標(biāo)簽的精確位置記錄在所述數(shù)據(jù)庫中。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，進(jìn)一步包括對于所選擇的集裝箱標(biāo)簽，從接收到的 應(yīng)答消息提取另外的數(shù)據(jù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述另外的數(shù)據(jù)對應(yīng)于用于記錄在所述數(shù)據(jù) 庫中的數(shù)據(jù)。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述另外的數(shù)據(jù)對應(yīng)于所選擇的集裝箱標(biāo)簽 的警報狀況。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述警報狀況對應(yīng)于以下中的一個或更多 個門打開，檢測到火，溫度超過高溫閾值，溫度低于低溫閾值，在所述集裝箱中檢測 到水，濕度大于閾值或濕度低于閾值。
46.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)與所述集裝箱的環(huán)境狀況相關(guān)聯(lián)， 或與關(guān)聯(lián)于所述集裝箱的侵入狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
47.—種用于集裝箱標(biāo)簽監(jiān)控與集裝箱相關(guān)聯(lián)的狀況并將至少一些所監(jiān)控的狀況傳送 到基站的方法，用于集裝箱標(biāo)簽的所述方法包括周期性地將所述集裝箱標(biāo)簽從低功率狀態(tài)激活到有效狀態(tài)，其中對所述集裝箱標(biāo)簽 分配內(nèi)部地存儲在所述集裝箱標(biāo)簽中的獨(dú)特的標(biāo)識符； 在所述有效狀態(tài)期間 監(jiān)控與所述集裝箱相關(guān)聯(lián)的狀況； 記錄所監(jiān)控的狀況；捕獲與來自所述基站的期待發(fā)送相關(guān)聯(lián)的無線信號頻譜中的無線信號； 評估所捕獲到的無線信號以確定是否針對所述集裝箱標(biāo)簽接收到了有效發(fā)送，其中 通過用于所述集裝箱標(biāo)簽的獨(dú)特的標(biāo)識符來編碼所述有效發(fā)送； 當(dāng)沒有接收到所述有效發(fā)送時，返回低功率模式； 當(dāng)接收到所述有效發(fā)送時檢測用于所述有效發(fā)送的載波相位，以識別所檢測到的載波相位； 比較所檢測到的載波相位和集裝箱標(biāo)簽的數(shù)字合成的載波信號，以識別差別； 基于所識別出的差別來調(diào)整所述集裝箱標(biāo)簽中的數(shù)字合成的載波信號的載波相位、 載波頻率和節(jié)奏中的一個或更多個；評估所接收到的信號，以確定在所述發(fā)送中是否接收到了有效命令；當(dāng)在所述發(fā)送中接收到所述有效命令時處理所述有效命令；使用數(shù)字合成的載波信號向所述基站進(jìn)行應(yīng)答發(fā)送；以及在完成所述應(yīng)答發(fā)送后返回所述低功率狀態(tài)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發(fā)送中是 否接收到了改變模式命令，并基于對所述改變模式命令接收到的參數(shù)來選擇用于操作的 新模式。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發(fā)送中是 否接收了記錄簽名命令，并存儲來自之前的捕獲的信號波形作為簽名用于后續(xù)使用。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述簽名與門打開簽名、門關(guān)閉簽名、在 地面上提升集裝箱簽名、集裝箱在地面上簽名或集裝箱在鐵路車廂上簽名中的一個相關(guān) 聯(lián)。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發(fā)送中是 否接收到了報告數(shù)據(jù)命令，從所述報告數(shù)據(jù)命令識別所請求的數(shù)據(jù)，并將所請求的數(shù)據(jù) 編碼在所述應(yīng)答發(fā)送中。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括當(dāng)所述命令指示激活 防偷竊模式時使能用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式。
53.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括當(dāng)所述命令指示禁止 所述防偷竊模式時禁止用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式。
54.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)有效命令且防偷竊模式激活 時，根據(jù)防偷竊模式處理來處理用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式處理包括評估所 述集裝箱的傳感器數(shù)據(jù)以生成報告數(shù)據(jù)，將所述報告數(shù)據(jù)編碼在用于成對的集裝箱標(biāo)簽 的發(fā)送中，以及在發(fā)送中將所述報告數(shù)據(jù)命令發(fā)送到所述成對的集裝箱標(biāo)簽。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式處理進(jìn)一步包 括在期待來自所述成對的集裝箱標(biāo)簽的應(yīng)答的時間間隔從所述無線信號頻譜捕獲無線信 號，評估來自所述無線信號頻譜的所捕獲到的無線信號，以及確定在所捕獲到的無線信 號中是否檢測到有效的應(yīng)答發(fā)送。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式處理進(jìn)一步包括 計算所述集裝箱標(biāo)簽和所述成對的集裝箱標(biāo)簽之間的距離，以基于到所述成對的集裝箱 標(biāo)簽的發(fā)送和從所述成對的集裝箱標(biāo)簽接收到的應(yīng)答發(fā)送之間的行程往返時間來提供距 離測量，以及記錄所述距離測量。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式處理進(jìn)一步包括 評估所述有效的應(yīng)答發(fā)送以識別簽名，評估所識別出的簽名以檢測事件或狀況，以及記 錄所識別出的簽名、所檢測到的事件或所檢測到的狀況中的一個或更多個。
59.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，用于所述集裝箱標(biāo)簽的防偷竊模式處理進(jìn)一步包括 檢測所述集裝箱的損壞狀態(tài)，并在接下來通信時將所述集裝箱的損壞狀態(tài)報告回所述基 站。
60.—種庫存量管理系統(tǒng)，被布置為監(jiān)控預(yù)定區(qū)域中的集裝箱，所述系統(tǒng)包括中央處理單元，被布置為處理通過通信網(wǎng)絡(luò)從基站設(shè)備接收到的通信；多個基站設(shè)備，每個基站設(shè)備都被布置在所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的不同位置處，其中所述 多個基站設(shè)備中的每一個都被布置為通過所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述中央處理單元通信，且還 被布置為與位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的集裝箱標(biāo)簽通信， 其中所述基站設(shè)備中所選擇的一個被配置為 通過集裝箱標(biāo)簽標(biāo)識符來編碼發(fā)送序列，以及在第一無線廣播中發(fā)送經(jīng)編碼的發(fā)送序列；以及其中，多個定位器中的每個都被配 置為在發(fā)起無線廣播的發(fā)送之后接收一個或更多個應(yīng)答發(fā)送序列， 使每個接收到的應(yīng)答發(fā)送序列與所述集裝箱標(biāo)簽標(biāo)識符相關(guān)，以以生成用于每個接 收到的發(fā)送序列的相關(guān)矢量，從接收到的應(yīng)答發(fā)送序列提取與集裝箱相關(guān)聯(lián)的信息，其中所述信息包括所述集裝 箱的環(huán)境狀況的一個或更多個，確定每個對應(yīng)的相關(guān)矢量的到達(dá)時間，以及將每個到達(dá)時間、對應(yīng)的相關(guān)矢量和任何提取出的信息轉(zhuǎn)發(fā)到所述中央處理單元以 進(jìn)行處理；第一集裝箱標(biāo)簽，被布置為接收所述無線發(fā)送序列，其中所述集裝箱標(biāo)簽與位于所 述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的集裝箱相關(guān)聯(lián)，且被布置為從所述無線廣播的至少一部分接收和捕獲信息；使捕獲到的信息和內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，其中內(nèi)部存儲的參考序列與指定的群 組相關(guān)聯(lián)；當(dāng)所接收到和捕獲到的信息與內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時識別相關(guān)； 監(jiān)控與所述集裝箱相關(guān)聯(lián)的狀況；在識別出相關(guān)后通過集裝箱標(biāo)識符和所監(jiān)控的狀況來編碼應(yīng)答序列； 在識別出相關(guān)后確定用于發(fā)送經(jīng)編碼的應(yīng)答序列的精確時間間隔；以及 在第二無線廣播中發(fā)送經(jīng)編碼的應(yīng)答序列，其中在精確確定的時間間隔處發(fā)送經(jīng)編 碼的應(yīng)答序列的發(fā)送以避免發(fā)送沖突；以及第二集裝箱標(biāo)簽，也與位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi) 的所述集裝箱相關(guān)聯(lián)，其中所述第二集裝箱標(biāo)簽被布置為監(jiān)控所述集裝箱內(nèi)的狀況，其 中所述第二集裝箱標(biāo)簽被布置為與所述第一集裝箱標(biāo)簽通信以傳送所監(jiān)控的狀況。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被進(jìn)一步布置成使從多個 基站接收到的所述相關(guān)矢量相關(guān)聯(lián)的觀察時間同步。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被進(jìn)一步布置成基于來自 與對應(yīng)的做出響應(yīng)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)的多個定位器中的每一個的所述到達(dá)時間和所 述相關(guān)矢量，來進(jìn)行針對每個做出響應(yīng)的基站的最合適的位置評估。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被進(jìn)一步布置成當(dāng)來自一 個或多個基站的所提取出的信息指示以下中的一個更或多個時激活用于集裝箱的警告 對所述集裝箱的未授權(quán)的破壞，對所述集裝箱的未授權(quán)的移動，所述集裝箱內(nèi)未授權(quán)的 移動，以及對所述集裝箱而言不容許的環(huán)境狀況。
64.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，針對所述集裝箱的所監(jiān)控的狀況包括溫度、 濕度和移動中的一個或更多個。
65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置為與用于處理由用 戶發(fā)起的請求的外部計算機(jī)系統(tǒng)通過接口相接。
66.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個被配置為確定所述集裝箱中的電子封印是否被破壞了。
67.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個包括運(yùn)動傳感器。
68.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個包括溫度傳感器。
69.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個包括濕度傳感器。
70.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個包括指南針傳感器。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的系統(tǒng)，其中，在針對相應(yīng)的集裝箱標(biāo)簽使能跟蹤模式時與 時間戳一起周期性地記錄來自每個集裝箱標(biāo)簽的所述指南針傳感器的讀數(shù)，使得大致記 錄所述集裝箱標(biāo)簽的行進(jìn)路徑。
72.根據(jù)權(quán)利要求70所述的系統(tǒng)，其中，針對相應(yīng)的集裝箱標(biāo)簽連同所述指南針傳感 器讀數(shù)和所述時間戳周期性地記錄激活的集裝箱標(biāo)簽之間的多普勒頻移讀數(shù)。
73.根據(jù)權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其中，第一集裝箱標(biāo)簽和所述第二集裝箱標(biāo)簽中的 一個或更多個包括光傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及定位和通信系統(tǒng)，該定位和通信系統(tǒng)可用于使用具有發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或微發(fā)射機(jī)應(yīng)答器形式的無線通信子系統(tǒng)的標(biāo)簽來定位集裝箱。每個集裝箱標(biāo)簽(CCT)能夠與其他集裝箱標(biāo)簽或基站(BS)定位器設(shè)備通信?？蓪?biāo)簽布置成使用無線通信方法來跟蹤各個集裝箱上的門的打開和關(guān)閉?？墒褂脕碜曰竞图b箱標(biāo)簽的通信來定位丟失的集裝箱。CCT設(shè)備還可檢測對集裝箱的侵入和/或篡改，并存儲各種收集的數(shù)據(jù)以用于將來提取。
文檔編號H04B7/24GK102017437SQ200880125532
公開日2011年4月13日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者保羅·D·德羅科, 凱文·C·墨菲, 勞倫斯·J·卡爾 申請人:自由移動有限公司