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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Bestandsaufnahmesysteme
und das Fernmessen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Bestandsaufnahme einzelner Gegenstände aus
einer Mehrzahl von Gegenständen nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Zufallsintervallinventarisierungssystem
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 22. Solch ein Verfahren
und solch ein System sind aus der
US-A-5425425 bekannt.
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Es
ist im Stand der Technik bekannt ein Identifikationssystem vorzugeben,
welches Wiedergabesender verwendet, die mit einem Identifikationsempfänger kommunizieren.
Das
US-Patent US-A-5,491,468 ,
Everett et al. beschreibt eine tragbare Plakette, die Energie von
einer Lesevorrichtung über
magnetische Kopplung empfängt,
um einen Speicherkondensator aufzuladen. Das Entladen des Kondensators
speist eine codierte Informationsübertragungsschaltung während eines
kleinen prozentualen Anteils des Arbeitszyklus. Übertragungen werden ausgeführt von
der tragbaren Plakette zur Lesevorrichtung.
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Ebenfalls
bekannt ist ein Identifikationssystem, welches Wiedergabesender
verwendet, die mit einem Identifikationsempfänger kommunizieren, um die
Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass mehr als ein Wiedergabesender
gleichzeitig Signale gleicher Frequenz an den Empfänger sendet.
Die
US-Patente US-A-5,302,954 ,
Brooks et al. und
US-A-5,153,583 , Murdoch,
beschreiben eine Basisstation zum Anlegen eine Magnetfelds an eine
Mehrzahl von Wiedergabesendern. Jeder dieser Wiedergabesender entnimmt
dem Magnetfeld Energie. Die durch die einzelnen Wiedergabesender
dem Magnetfeld entnommene Energie ermöglicht diesen Identifikationscodes und/oder
speziell abgespeicherte oder andere Informationen zu senden, um
durch einen Basisstationempfänger
identifiziert zu werden. Diese Wiedergabesender können aus
einem verfügbaren
Satz von Trägerfrequenzen
eine oder mehrere Trägerfrequenzen
erzeugen. An sich können
viele Wiedergabesender, die gleichzeitig an die Basisstation senden,
identifi ziert werden, unter Bedingungen, bei denen normalerweise
Co-Interferenz eine
korrekte Identifikation ausschließen würde. Ein Ruhezustand, während dessen
einzelne der Wiedergabesender keine Signale senden, wird angewandt,
um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass mehr als ein Wiedergabesender
Signale auf der gleichen Frequenz überträgt, wodurch sichergestellt
wird, dass eine korrekte Identifizierung eines übertragenden Wiedergabesenders durchgeführt wird.
Signale, die gegebenenfalls verfälscht
wurden oder mit anderen Signalen co-interferieren, können durch
den Empfänger
ignoriert werden. Jeder Wiedergabesender kann sequentiell einen
Identifikationscode auf einer zufällig ausgewählten Frequenz senden, die
aus einem verfügbaren Satz
von Trägerfrequenzen
ausgewählt
wurde.
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Die
Anwendung eines Ruhezustands und zufällig ausgewählter Frequenzen kann die Wahrscheinlichkeit
reduzieren, dass mehr als ein Wiedergabesender Signale auf der gleichen
Frequenz zur gleichen Zeit sendet. Das Maß der Reduzierung, welches
durch diese Techniken möglich
ist, ist immer noch begrenzt, da zum Beispiel typischerweise aufgrund
der begrenzten Empfänger
und/oder Senderbandbreiten nur eine begrenzte Anzahl von Frequenzbändern verfügbar ist.
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Die
US-A-5,426,425 beschreibt
ein Verfahren zur Bestandsaufnahme einzelner Gegenstände aus
einer Mehrzahl von Gegenständen
mit den Schritten: Senden von Informationssignalen von den einzelnen
aus einer Mehrzahl von Senderplaketten, die an jeweiligen einzelnen
Gegenständen
aus der Mehrzahl von Gegenständen
befestigt sind, an einen Hauptsendeempfänger, wobei das Senden von
Informationssignalen, die zu zufälligen
Zeitpunkten auftreten, innerhalb bestimmter Zeitintervalle aus einer Mehrzahl
aufeinanderfolgender erster vorbestimmter Zeitintervalle erfolgt,
und die von den einzelnen Senderplaketten gesendeten Informationssignale
mindestens den jeweiligen Gegenständen entsprechen, an denen
die Senderplaketten befestigt sind, und Senden des Informationssignals
in Erwiderung auf ein Ein gangssignal, welches an mindestens eine
der Senderplaketten angelegt ist, von der mindestens einen Senderplakette
an einen Hauptsendeempfänger zu
zufälligen
Zeitpunkten innerhalb bestimmter, einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden
zweiten vorbestimmten Zeitintervallen. Ferner ist ein Zufallsintervallinventarisierungssystem
beschrieben zur Bestandsaufnahme einzelner einer Mehrzahl von Gegenständen mit
einer Mehrzahl Senderplaketten, die an jeweils einzelnen einer Mehrzahl
von Gegenständen
befestigt sind, wobei jede der Senderplaketten entweder in einem
ersten Sendemodus oder einem zweiten Sendemodus arbeitet, wobei,
während
die Senderplaketten in dem ersten Sendemodus arbeiten, sie Informationssignale
zu zufälligen
Zeitpunkten innerhalb bestimmter einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden
ersten vorbestimmten Zeitintervallen senden, und wobei, während die
Senderplaketten in dem zweiten Sendemodus arbeiten, sie Informationssignale
zu zufälligen
Zeitpunkten innerhalb bestimmter einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden zweiten
vorbestimmten Zeitintervallen senden, und wobei einzelne der Senderplaketten
in dem ersten Sendemodus arbeiten, wobei einzelne Senderplaketten
auf ein angelegtes Eingangssignal reagieren, um in dem zweiten Sendemodus
zu arbeiten.
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Eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Wahrscheinlichkeit gesteigert
werden kann, dass einzelne einer Mehrzahl von Sende-Empfängern erfolgreich
Signale an einen Empfänger
senden.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Bestandsaufnahme einzelner Gegenstände aus
einer Mehrzahl von Gegenständen
anzugeben, die auf Zufallszeitpunkten basieren, die in Funktion eines
vorgegebenen Zeitintervalls auftreten.
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Diese
Aufgaben werden durch ein Verfahren und ein System gemäß der Patentansprüche 1 bzw. 22
gelöst.
Unteransprüche
sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsformen gerichtet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
oben beschriebenen sowie weitere Merkmale der Erfindung werden in
der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert:
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1 zeigt
ein Diagramm eines Zufallsintervallinventarisierungssystems nach
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Nur-Übertragungsplakette
nach einer Ausführungsform
des Zufallsintervallinventarisierungssystems gemäß 1,
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3 zeigt
ein Empfängerteil
eines Sende-Empfängers,
der gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des Zufallsintervallinventarisierungssystems gemäß 1 gebaut
ist,
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4a zeigt
ein Diagramm zur Erläuterung aufeinanderfolgend
auftretender mittlerer Zeitintervalle, während in jedem von diesen ein
Zufallszeitfenster auftritt, in dem die Plakette gemäß 2 ein Signal überträgt,
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4b stellt
ein duales Empfangsbandplakettenschema gemäß der vorliegenden Erfindung dar,
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4c zeigt
eine Sende-Empfangsplakette gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des Zufallsintervallinventarisierungssystems gemäß 1,
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5 zeigt
ein Diagramm, in dem die Wahrscheinlichkeiten dargestellt sind,
dass keine der Mehrzahl von Plaketten gemäß 2 Notsignale
zu jeder Zeit sendet für
verschiedene Anzahlen von Plaketten, die zufällig verteilt Informationssignale
auf der Grundlage von 15-Sekunden-Intervallen
senden,
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6 zeigt
eine graphische Darstellung der Wahrscheinlichkeiten, dass eine
bestimmte aus 500 Plaketten gemäß 2 aufeinanderfolgend
Notsignale an den Hauptsendeempfänger
gemäß 3 kommuniziert
für jede
einer Anzahl von Zufallsübertragungen,
die auf der Grundlage von 15-Sekunden-Intervallen auftreten,
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7 zeigt
im Diagramm die Wahrscheinlichkeiten, dass nicht aktivierte einer
Mehrzahl von Plaketten gemäß 2 Notsignale
zu jeder Zeit übertragen,
für verschiedene
Anzahlen von Plaketten, die zufällig
verteilt Informationssignale auf der Grundlage von 1-Sekunden-Intervallen übertragen,
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8 zeigt
im Diagramm die Wahrscheinlichkeiten, dass eine bestimmte aus 50
Plaketten gemäß 2 erfolgreich
Notsignale an den Hauptsendeempfänger
gemäß 3 kommuniziert
für jede
einer Anzahl von Übertragungen,
wobei jede Plakette zufällig
Informationssignale auf der Grundlage von 1-Sekunden-Intervallen überträgt,
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9 zeigt
im Diagramm die Wahrscheinlichkeiten, dass keine der Mehrzahl von
Plaketten gemäß 2 Informationssignale
zu jeder Zeit übertragen,
während
eines sicheren Betriebsmodus für
verschiedene Anzahlen von Plaketten, die zufällig verteilt Informationssignale
mit einer Pulslänge
von 17 Millisekunden übertragen,
auf der Basis von 5-Minuten-Intervallen,
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10 zeigt
ein Diagramm, welches die Wahrscheinlichkeiten zeigt, dass keine
der Plaketten gemäß 2 Informationssignale
zu jeder Zeit übertragen,
während
eines sicheren Betriebsmodus, für ver schiedene
Anzahlen von Plaketten, die zufällig verteilt
Informationssignale mit einer Pulslänge von 141 Millisekunden übertragen,
auf der Basis von 5-Minuten-Intervallen,
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11 zeigt
ein Diagramm, welches Wahrscheinlichkeiten darstellt, dass eine
bestimmte von 1000 Plaketten gemäß 2 erfolgreich
17 Millisekunden Pulsinformationssignale an den Hauptsendeempfänger gemäß 3 kommunizieren
für jede
Anzahl der Zufallsübertragungen,
die auf der Basis von 5-Minuten-Intervallen auftreten,
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12.
zeigt im Diagramm die Wahrscheinlichkeiten, dass eine bestimmte
von 1000 Plaketten gemäß 2 erfolgreich
141 Millisekunden Pulsinformationssignale an den Hauptsendeempfänger gemäß 3 kommuniziert
pro Anzahl von Zufallsübertragungen,
die auf der Grundlage von 5-Minuten-Intervallen auftreten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine Ausführungsform
eines nach der vorliegenden Erfindung konstruierten Zufallsintervallinventarisierungssystems 1 (im
Folgenden auch als "RIIS" bezeichnet). Das
System 1 weist mindestens eine Konsole 3 (im Folgenden
auch "Hauptsendeempfänger" genannt) und eine
Mehrzahl von Senderplaketten (im Folgenden auch als "Plaketten", "Nur-Sendeplaketten" oder "TXs" bezeichnet) 5a1-5xc.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des RIIS 1 weist
ebenfalls mindestens einen entfernt gelegenen Sender-Empfänger (im
Folgenden auch mit "Sender-Empfänger" bezeichnet) 4a-4n auf,
und mindestens eine Sicherheitsstation (Bestätigungsvorrichtung), die beispielsweise
eine Sicherheitskonsole 2 ist. In bestimmten anderen Ausführungsformen
der Erfindung, die unten beschrieben werden, wird der mindestens
eine entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a-4n nicht
verwendet und die Sicherheitskonsole 2 wird durch eine
andere geeignete Vorrichtung ersetzt. Diese Komponenten sind somit
als optional anzusehen.
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Aus
Gründen
der Klarheit wird im Folgenden ein Kontext beschrieben, bei dem
eine Mehrzahl von Sende-Empfängern 3,
eine Sicherheitskonsole 2 und ein Hauptsendeempfänger 3,
wie in 1 gezeigt, verwendet werden. Der Hauptsendeempfänger 3 ist mit
der Sicherheitskonsole 2 verbunden und kann zum Beispiel
darauf montiert sein. Die Sicherheitskonsole 2 speichert
Inventurinformationen, die der Mehrzahl von Plaketten 5a1 bis 5xx entsprechen,
wie unten beschrieben wird. Der Hauptsendeempfänger 3 hat eine Antenne 3a,
jeder der entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n hat
eine Antenne 4a1-4n1 und, wie man in 2 erkennt,
hat jede Plakette 5a1-5xx jeweils
eine Antenne 22. Es ist festzustellen, dass, obwohl die
folgende Beschreibung des RIIS 1 im Zusammenhang mit einer
Anwendung zum Inventarisieren von Gemälden in einer Kunstgalerie
beschreibt, es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf eine solche
Anwendung zu beschränken.
So kann zum Beispiel die Erfindung auch bei anderen Inventarisierungsanwendungen
angewandt werden, bei denen es notwendig ist, Gegenstände zu inventarisieren,
wie zum Beispiel eine Labortestausrüstung oder gefährliche
(z. B. radioaktive, giftige, explosive) Materialien zu inventarisieren.
Ebenso kann das RIIS 1 verwendet werden, um eine Inventarisierung und/oder
Personenlokalisierungsverfolgung in definierten Gebieten durchzuführen, wie
beispielsweise in Krankenhäusern,
Laborkomplexen, etc. Außerdem kann
das RIIS 1 bei Sicherheitsanwendungen verwendet werden,
um zum Beispiel die Kindersicherheit in Krankenhäusern zu kontrollieren, das Öffnen/Schließen von
Türen und
Fenstern, oder um das Hereingelangen oder Verlassen eines bestimmten Gegenstandes
in ein Haus bzw. aus einem Haus oder einem industriellen Gebäude zu überwachen. Ferner
kann das RIIS 1 dazu verwendet werden, eine Fernablesung
(Gas, Wasser, Strom, etc.) durchzuführen, eine Zugangskontrolle,
das zweiseitige Suchen von Personen innerhalb eines Gebäudes, die Gefangenenüberwachung,
industrielle und Verfahrenssteuerung, die Steuerung einer Beleuchtung, Heizung
und anderer Betriebsmittel in Gebäuden.
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Wie
oben erwähnt,
kann das RIIS 1 als beispielhafte Anwendung in einer Kunstgalerie
verwendet werden, um die routinemäßige Inventarisierungskontrolle über Gemälde zu erhalten,
die in verschiedenen Räumen
der Kunstgalerie lokalisiert sind. Für dieses Beispiel ist die Erfindung
wie folgt ausgeführt. Jedes
der Gemälde
(nicht gezeigt) ist mit einer jeweiligen Plakette 5a1-5xx verbunden
(z. B. ist jedes Gemälde
mit einer der Plaketten 5a1-5xx versehen, die daran
befestigt ist). Bei einer. bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
jede einzelne Plakette (z. B. die Plakette 5a1) an einen
Bereich des jeweiligen Gemälderahmens
derart befestigt, dass in Abhängigkeit
von dem effektiven Sendebereich der Plakette und der relativen Lage
innerhalb der Galerie bezüglich
der Lagen des Hauptsendeempfängers 3 und
der entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a die Plakette 5a effektiv
mit mindestens dem Hauptsendeempfänger 3 oder einem
entfernt gelegenen Sende-Empfänger
(z.B. der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a)
kommunizieren kann, wie unten beschrieben wird.
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Jede
der Plaketten 5a1-5xx arbeitet in einem ersten
Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus. Der erste Betriebsmodus,
der zu Zwecken dieser Beschreibung als ein Sicherheitsmodus angenommen
wird, ist der Betriebsmodus, währenddessen
reguläres
Inventarisieren der Gegenstände
(z.B. der Gemälde),
an denen die Plaketten 5a1-5xx montiert sind, durchgeführt wird.
Während
im Sicherheitsmodus gearbeitet wird, übermittelt jede einzelne Plakette 5a1-5xx unabhängig voneinander
hochfrequente Energie (z.B. Sicherheitssignale) über ihre Antenne 22 an
einen der entfernt gelegenen Sende-Empfänger (z.B. Sende-Empfänger 4a)
innerhalb Zufallszeitintervallen (die unten näher beschrieben werden). Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung verwenden die Plaketten 5a1-5xx ein
Direct-Sequence-Spread-Spektrum
(DSSS), um Signale zu übermitteln.
Der zweite Betriebsmodus wird weiter unten diskutiert.
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Jedes
der Sicherheitssignale, welches von einer individuellen Plakette
(z.B. Plakette 5a1) gesendet wird, weist Informationsbits
auf, die der Plakette 5a1 entsprechen und somit dem bestimmten Gemälde, an
dem die Plakette 5a1 befestigt ist. Die Information kann
zum Beispiel Daten aufweisen (z.B. eine Seriennummer), mit der das
bestimmte Gemälde
identifiziert wird. Diese Information entspricht einer Information,
die innerhalb der Sicherheitskonsole 2 gespeichert ist,
und kann in den Controller 10 der Plakette über ein äußeres Anwender-Interface 13 (siehe 2)
programmiert werden.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer "Nur-Sendeplakette" (z.B. Plakette 5a1),
die gemäß einer
ersten und zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung konstruiert ist. Eine Mikroprozessorsteuereinrichtung 10 mit
einer Uhr 10a sendet Steuersignale zu zufälligen Zeitpunkten,
welche von der Uhr 10a so bestimmt werden, wie es im Folgenden
näher beschrieben
wird. Jedes Kontrollsignal, welches von der Steuereinheit 10 gesendet
wird, wird einem Modulator 15 zugeführt, wo das Signal mit einem
Trägersignal
gemischt wird, welches von einem lokalen Oszillator 18 generiert
wird. Danach wird das Signal auf eine geeignete Amplitude durch
einen Verstärker 16 verstärkt. Der
in 2 gezeigte Verstärker 17 wird bei der
zweiten Ausführungsform
der Erfindung (persönlicher
Notalarm) verwendet, die weiter unten beschrieben wird. Der Verstärker 17 muss
nicht notwendigerweise bei den Nur-Sendeplaketten gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet werden. Danach wird das Signal durch einen Filter 19 gefiltert
und als Sicherheitssignal über
die Antenne 22 an den Hauptsendeempfänger 3 oder einen
der entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n gesendet.
Jede Plakette 5a1-5xx hat einen effektiven Sendebereich
von, beispielsweise mindestens 200 Metern und eine relativ geringe
effektive Strahlungsleistung (ERP). Ebenfalls sendet bei einer bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung jede Plakette 5a1-5xx Signale auf einer
festen Frequenz von beispielsweise 2.414 GHz.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Antenne 22 für die einzelnen Plaketten 5a1-5xx klein
und hat die Fähigkeit,
energieeffizient in einer Grundebene und/oder im freien Raum abzustrahlen.
Zum Beispiel bei einer Betriebsfrequenz von 2.414 GHz ist die Größe der Antenne 22 etwa
1 Inch × 1
Inch, bei einer Dicke von 0,05 Inch.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung ist das Sicherheitssignal ein Pulssignal mit relativ
kurzer Dauer (z.B. 10-100 Millisekunden). Die Erzeugung eines solchen
kurzen Pulssignals ermöglicht
es jeder Plakette 5a1-5xx, relativ kleine Energiemengen über die
Zeit zu verwenden und spart somit die Energie einer Stromversorgung
wie einer Batterie (nicht gezeigt).
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Übertragungszeitpunkte
wirklich zufällig
generiert, indem "externe" Signale verwendet
werden, um einem Pseudozufallsgenerator einen Anfangswert zu geben
(dieser ist in der Kontrollschaltung 10 angeordnet), wie
beispielsweise ein binärer
Schieberegisterabfolgegenerator, oder andere Mittel, wie sie im
Stand der Technik bekannt sind, um eine pseudozufällige Frequenz
zu erzeugen. Zuerst wird nach einer dieser Techniken zur Erzeugung einer
pseudozufälligen
Sequenz eine Periode (z.B. 5 Minuten oder 60 Minuten) festgelegt
durch zum Beispiel einen Anwender, der geeignete Initialisierungsdaten
(z.B. einen Anfangswert) in die Steuereinheit 10 über das
externe Anwender-Interface 13 eingibt. Diese Periode sollte
zum Zwecke dieser Beschreibung ein erstes mittleres Zeitintervall
sein. Zweite "externe
Signale" werden
der Steuereinheit 10 zugeführt, als Antwort auf, zum Beispiel,
die Erfassungen von Geschehnissen (z.B. Schockwellen, das Erreichen
einer vorbestimmten Temperatur oder das Erreichen einer vorbestimmten
lokalen Batteriespannung), die durch mindestens einen Sensor erfasst werden
(siehe dazu die untenstehende Diskussion der Sensoren 12 und 14).
Die Steuereinheit 10 bestimmt dann eine zeitliche Trennung
zwischen, zum Beispiel, zwei "externen" Signalen, die von
dem Sensor geliefert werden und verwendet diesen vorbestimmten zeitlichen
Abstand, um dem Pseudozufallsfolgengenerator einen Anfangswert zu
geben. Auf der Basis des ersten mittleren Zeitintervalls und dem Geben
eines Anfangswertes für
den Pseudozufallszahlengenerator über "externe" Signale sendet die Steuereinheit 10 dann
Sicherheitssignale zu Zufallszeitpunkten, zu denen einzelne, die
zufällig
während jeweiligen
einzelnen in Folge auftretenden Zeitintervallen auftreten, die Dauern
haben, die gleich der des ersten mittleren Zeitintervalls sind.
Auf diese Weise überträgt die anbringbare
Plakette (z.B. Plakette 5a1) Sicherheitssignale zu zufälligen Zeitpunkten,
wodurch Routineinventurchecks (z.B. treten diese etwa alle 5 Minuten
oder alle 60 Minuten auf) der Gemälde, an denen die Plakette 5a1 befestigt
ist, ermöglicht werden. 4a illustriert
ein Beispiel von sequentiell auftretenden Zeitintervallen, während jedem
von diesen ein Zufallszeitfenster auftritt, welches als ton (Zeit
an) bezeichnet ist. Zum Zwecke dieser Beschreibung werden die Zufallszeitpunkte,
die mit dem Sicherheitsmodus verbunden sind, als "erste Zufallszeitpunkte" bezeichnet.
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Jeder
der entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n arbeitet
als Kommunikationsquelle, um eine effektive indirekte Kommunikation
zwischen dem Hauptsendeempfänger 3 und
mindestens einer Plakette 5a1-5xx in Fällen zu
ermöglichen,
bei denen zum Beispiel der Hauptsendeempfänger 3 nicht innerhalb
des effektiven Übertragungsbereichs
einer Plakette (z.B. Plakette 5a1) gelegen ist. Zum Beispiel für den Fall,
dass eine Plakette 5a1 an einem Gemälde befestigt ist, welches
innerhalb eines Raums der Kunstgalerie angeordnet ist, so dass die
Plakette 5a1 nicht auf andere Weise effektiv direkt mit
dem Hauptsendeempfänger 3 kommunizieren
kann, wird ein entfernt gelegener Sende-Empfänger (z.B. Sende-Empfänger 4a)
verwendet, um eine solche Kommunikation zu erleichtern. Bei diesem
Beispiel ist der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a bezüglich der
Plakette 5a1 und dem Hauptsendeempfänger 3 so angeordnet,
dass er Signale von der Plakette 5a1 an den Hauptsendeempfänger 3 übermitteln kann. Der
entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a kann nahe
des Eingangs des Raums angeordnet sein, in dem die hier interessierende
Plakette 5a1 zum Beispiel angeordnet ist. Dieser entfernt
gelegene Sende-Empfänger 4a kann
auch dazu dienen, Kommunikationen von anderen Plaketten (z.B. die
Plaketten 5a2-5ax), die sich im gleichen Raum
befinden, an den Hauptsendeempfänger 3 zu übermitteln.
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In
manchen Fällen
kann ein einzelner entfernt gelegener Sende-Empfänger 4a nicht
ausreichend sein, um die Kommunikation zwischen der Plakette 5a1 und
dem Hauptsendeempfänger 3 zu
erleichtern. In solchen Fällen
können
zusätzliche
entfernt gelegene Sende-Empfänger 4b-4n verwendet werden,
um die Übertragungen
zu übermitteln.
Es soll festgehalten werden, dass diese Beschreibung die Erfindung
primär
im Kontext einer Anwendung beschreibt, bei der nur ein einzelner
entfernt gelegener Sende-Empfänger
(z.B. der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a) verwendet
wird, um die Kommunikation zwischen mindestens einem der Plaketten 5a1-5xx und
dem Hauptsendeempfänger 3 zu
erleichtern. Es sollte festgehalten werden, dass für den Fall,
in dem eine Plakette (z.B. Plakette 5a1) in der Lage ist,
direkt mit dem Hauptsendeempfänger 3 zu kommunizieren,
keine entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n verwendet
werden müssen,
um die Kommunikation zu vermitteln.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kommunizieren die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n untereinander
und/oder mit dem Hauptsendeempfänger 3 über Wechselstromleitungen. 3 zeigt
eine Stromleitungsverbindung 50 für entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a-4n (oder
einem Hauptsendeempfänger 3).
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3 zeigt
ein Blockdiagramm eines Sende-Empfängers, der als Hauptsendeempfänger 3 oder
als einer der entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n arbeiten
kann, und der gemäß verschiedener
Ausführungsformen
der Erfindung konstruiert ist. Eine Antenne 48 (die die
Antenne 3a für
einen Hauptsendeempfänger 3 oder
Antennen 4a1-4n1 für die jeweiligen entfernt gelegenen
Sende-Empfänger darstellt),
ist an einen Direct-Sequence-Spread-Spektrum-Empfänger (DSSS RS)-Block 42 angeschlossen,
ferner an einen DSSS-Sende-Empfänger (DSSS
TX)-Block 44 und an einen "An-Aus"-Schalter-Sende-Empfänger (OOK TX)-Block 46.
Der DSSS RX-Block 42 wird bei allen Ausführungsformen
der Erfindung zum Empfang von Signalen von den Plaketten 5ax-5xx,
von anderen entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n und
von Hauptsendeempfänger 3.
Der DSSS RX-Block 42 wendet eine bekannte Direct-Sequence-Spread-Spektrum-Technik
an, um Signale zu empfangen. Wenn ein Signal von dem Sende-Empfänger über die
Antenne 48 empfangen wird, wird dieses Signal an den DSSS
RX-Block 42 weitergegeben, wo es decodiert und auf Fehler
untersucht wird. Signale, die mit Fehlern von den Plaketten 5a1-5xx empfangen
werden, werden ignoriert. Signale, die von einem entfernt gelegen
Sende-Empfänger 4a von
dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen
werden, werden auf Fehler geprüft.
Wenn das empfangene Signal fehlerlos ist, antwortet der entfernt
gelegen Sende-Empfänger 4a an
den Hauptsendeempfänger 3 mit
einem Verifikationssignal. Wenn von dem Hauptsendeempfänger 3 kein
Verifikationssignal empfangen wird, sendet der Hauptsendeempfänger mit
einer Zufallsverzögerung,
die durch den Prozessor 40 des Hauptsendeempfängers 3 bestimmt wird,
der geeignete Protokollfunktionen handhabt. Es sollte angemerkt
werden, dass eine Situation, in der der Hauptsendeempfänger 3 Signale
an die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n sendet,
weiter unten bezüglich
einer Ausführungsform
behandelt wird, die eine Datenreduktion anwendet.
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Der
DSSS TX-Block 44 wird verwendet, um in Erwiderung auf ein
von dem Prozessor 40 erhaltenes Signal Signale zu senden
unter Anwendung einer DSSS-Technik. Signale, die von dem DSSS TX-Block 44 geliefert
werden, werden über
die Antenne 48 zu anderen entfernt gelegenen Sende-Empfängern 4a-4n oder
zum Hauptsendeempfänger 3 gesendet,
je nach interessierender Anwendung. Der DSSS TX-Block 44 wird
hauptsächlich
bei der ersten Ausführungsform
der Erfindung verwendet sowie in der zweiten Ausführungsform,
die untenstehend beschrieben wird.
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Der
OOK TX-Block 46 wird (anstelle des DSSS TX-Blocks 44)
bei einer Ausführungsform
der Erfindung verwendet, die Empfangs-/Sende-(RX/TX)-Plaketten verwendet,
die ebenso unten beschrieben werden. Bei der RX/TX-Ausführungsform
wird der OOK TX-Block 46 zur Übertragung von Signalen zu
dem RX/TX-Plaketten verwendet.
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In
Abhängigkeit
von dem Bereich, der übertragen
wird, kann die Antenne 48 zum Beispiel eine omnidirektionale
Antenne mit geringer Verstärkung oder
mit hoher Verstärkung,
oder eine Richtantenne (die den Sendebereich etwa um das Zwei- bis
Dreifache vergrößert), wenn
geeignet, sein. Ebenso ähnlich
wie die Plaketten 5a1-5xx kann jeder Sende-Empfänger ein
Benutzer-Interface 54 aufweisen zum Programmieren von Informationen
in den Sende-Empfänger.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, bei der Wechselstromleitungen verwendet werden, um
die Kommunikation zum Beispiel zwischen entfernt gelegenen Sende-Empfängern 4a-4n und/oder
zwischen einem entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a und dem Hauptsendeempfänger 3 zu
erleichtern, wird der Stromleitungsverbindungsblock 50 anstatt
des DSSS TX-Blocks 44 verwendet.
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In 3 ist
auch ein Interface-Link 52 dargestellt, der im Hauptsendeempfänger 3 verwendet wird,
um diesen mit der Sicherheitskonsole 2 oder mit einem Pagersystem
zu verbinden.
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Nachdem
im Vorstehenden im Detail die Funktionsweise und Konstruktion des
in 3 gezeigten Sende-Empfängers beschrieben wurde, wird nun
die Arbeitsweise des RIIS 1 weiter diskutiert. Nachdem
ein Signal von dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen wurde,
wird es an die Sicherheitskonsole 2 weitergeleitet, wo
erkannt wird, dass das Signal einem Teil der Information entspricht,
die innerhalb der Sicherheitskonsole 2 gespeichert ist.
Genauer gesagt entspricht Information, die innerhalb der Sicherheitskonsole 2 gespeichert
ist, den Informationsbits, die von jeder Plakette 5a1-5xx gesendet
werden. Wenn die Sicherheitskonsole 2 ein Sicherheitssignal
von einer der Plaketten (z.B. Plakette 5a1), die an einem
bestimmten Gemälde
montiert ist, empfängt
und anschließend
erkennt, dass die empfangene Information Information entspricht,
die in der Sicherheitskonsole 2 gespeichert ist, wird bestätigt, dass
das bestimmte Gemälde
in der Kunstgalerie präsent
ist. Auf diese Weise ist das Gemälde
inventarisiert.
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Der
zweite Modus, in dem die Plaketten 5a1-5xx arbeiten,
wird zum Zwecke dieser Beschreibung "Panik-Modus" genannt. Dieser Betriebsmodus dient
dazu, die Bewegung von Gegenständen
zu verfolgen und zur Identifikation des Auftretens eines spezifischen
Ereignisses, wie zum Beispiel das Entfernen eines Gemäldes von
dem ihm zugeteilten Platz innerhalb der Kunstgalerie, oder das Erreichen einer
vorgegebenen Temperatur innerhalb der Kunstgalerieumgebung. Der
Panik-Modus, wie durch die Beschreibung des folgenden Beispiels
erläutert
wird, folgendermaßen
implementiert. In 2 erkennt man, dass der "Bump-Monitor" Sensor 12,
der mit einer Plakette (z.B. Plakette 5a1) verbunden ist,
die Bewegung eines Gemäldes
erfasst, was zum Beispiel die Entfernung des Gemäldes von dessen ihm zugeordneten
Ort innerhalb der Kunstgalerie anzeigen kann. Der Sensor 12,
der zum Beispiel ein Beschleunigungsmesser, ein bewegungsempfindlicher Schalter,
ein Temperatursensor, etc. sein kann, liefert Information, die das
Auftreten eines spezifischen Ereignisses darstellt, an die Steuereinheit 10,
die als Antwort Steuersignale innerhalb zweiter Zufallszeitintervalle
sendet. Die zweiten Zufallszeitintervalle basieren auf einem zweiten
mittleren Zeitintervall. Das zweite mittlere Zeitintervall wird
zum Beispiel durch einen Anwender vorbestimmt, der über das
Anwender-Interface 13 Information in die Steuereinheit 10 eingibt,
um eine angenäherte
mittlere Frequenz zu bestimmen (z.B. jede Sekunde oder alle 15 Sekunden)
mit der gewünscht
wird, von Notsignalen benachrichtigt zu werden, wenn ein spezifisches
Ereignis erfasst wurde. Jedes Steuersignal wird im Modulator 15 mit
einem Trägersignal
gemischt, das durch einen lokalen Oszillator 18 erzeugt
und durch einen Verstärker 16 verstärkt wird
auf die gleiche Weise wie oben für
den Sicherheitsmodus. Dann wird das Signal als ein "Not"-Signal über die
Antenne 22 an einen der entfernt gelegenen Sende-Empfänger (z.B.
der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a) übertragen. Danach
wird das Notsignal an den Hauptsendeempfänger 3 auf die gleiche
Art wie oben für
den Sicherheitsmodus beschrieben weitergeleitet. Der Hauptsendeempfänger 3 liefert
dann das Notsignal an die Sicherheitskonsole, worin bestimmt wird,
dass auf der Basis der Frequenz des Empfangs der Notsignale bezüglich der
Sicherheitssignale das vorbestimmte Ereignis (z.B. die Bewegung
des Gemäldes)
aufgetreten ist. Es sollte bemerkt werden, dass der zweite Betriebsmodus
auch ausgelöst
werden kann durch den "Übertemperatur"-Messsensor 14,
der mit der Plakette 5a1 verbunden ist und erfasst, dass
die Umgebungstemperatur einen vorbestimmten "überschwellenwertigen" Wert erreicht hat,
oder durch jeden anderen Typ von Sensoren, der mit der Plakette 5a1 verschaltet
ist und das Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses erfasst. Für die Zwecke
der Erläuterung
dieser Erfindung werden Plaketten 5a1-5xx, die im Panik-Modus arbeiten, "aktive Plaketten" genannt.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der zweite Betriebsmodus ebenfalls
durch einen Anwender ausgelöst
werden, der zum Beispiel das Anwender-Interface 13 oder
einen "Panik-Knopf" betätigt (der
z.B. an das Anwender-Interface 13 angekoppelt ist), um
einen persönlichen
Notalarm (PDA) anzuzeigen. Bei dieser Ausführungsform ist jede Plakette 5a1-5xx ähnlich den
Plaketten des zuvor diskutierten Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich ein
Leistungsverstärker 17 zwischen
den Verstärker
und den Filter 19 geschaltet ist, wie in 2 gezeigt.
Der Verstärker 17 ist
zum Beispiel ein 25 dBm-Verstärker.
Zusätzlich haben
die Plaketten die ser Ausführungsform
eine größere Batterie
und weisen eine höhere
Sendeleistung/ERP auf, was es erlaubt, die Wahrscheinlichkeit einer
Verbindung mit dem Hauptsendeempfänger 3 herzustellen,
erhöht.
Darüber
hinaus können
die Plaketten dieser Ausführungsform
programmiert werden, um verschiedene erste und zweite mittlere Zeitintervalle,
verschiedene "Überschwellenwerttemperaturen", und verschiedene
Sendeantworten haben, zum Beispiel Bewegung und/oder Temperatur,
als Plaketten gemäß der ersten
Ausführungsform.
Eine Plakette kann zum Beispiel so programmiert sein, dass sie ein
Notsignal sendet, wenn der Detektor 12 keine Bewegung während einer
Zeit anzeigt, während
bekannt ist, dass das mit der Plakette verbundene Gemälde eine
Bewegung erfährt,
wodurch somit angezeigt wird, dass zum Beispiel die Plakette von dem
Gemälde
entfernt worden ist. Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Hauptsendeempfänger 3 mit
einem Pagersystem (nicht gezeigt) gekoppelt anstelle der oder zusätzlich zu
der Sicherheitskonsole 2, so dass, wenn ein PDA-Signal
von einer Plakette (z.B. Plakette 5a1) empfangen wird,
der Hauptsendeempfänger 3 Signale
an das Pagersystem sendet, die zum Beispiel einen Namen oder eine
Meldung spezifizieren.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung führt
das RIIS 1 eine Spurfolge der Objekte (z.B. Gemälde) aus.
Die Technik, mit der das RIIS 1 die Spurfolge von Objekten
durchführt,
kann jede im Stand der Technik bekannte Technik zur Bestimmung relativer
Lagen von Objekten sein, die auf Leistungsmessungen von Signalen
beruhen, die von Sende-Empfängern
empfangen werden, die am oder in der Nähe des jeweiligen Objekts positioniert
sind. Die Technik kann zum Beispiel ausgeführt werden bei den einzelnen,
entfernt gelegenen Sende-Empfängern 4a-4n,
dem Hauptsendeempfänger 3,
und/oder der Sicherheitskonsole 2. Zum Beispiel für den Fall, dass
diese Technik bei der Sicherheitskonsole 2 angewandt wird,
wird ein erstes von der Sicherheitskonsole 2 empfangenes
Signal gemessen, um die empfangene Signalstärke zu bestimmen. Die bestimmte Signalstärke wird
innerhalb der Sicherheitskonsole 2 gespeichert. Nach Empfang
eines folgenden zweiten Signals, welches von derselben Plakette
gesendet wird, misst die Sicherheitskonsole 2 die Signalstärke dieses
zweiten Signals. Auf der Grundlage der relativen Signalstärken der
ersten und zweiten Signale wird eine Verlagerung der Plakette und
dessen zugehörigen
Gemäldes
bestimmt, die zwischen dem Zeitpunkt auftritt, wenn das erste Signal
gesendet wurde und dem Zeitpunkt, wenn das zweite Signal gesendet wird.
Eine Berechnung kann angestellt werden, um die Position des Gemäldes zu
bestimmen. Der gleiche Vorgang findet für danach empfangene Signale statt.
Der Vorgang kann auch ausgeführt
werden, indem gemessene Signalstärken
von Signalen verglichen werden, die von einer Plakette empfangen
wurden mit einer Referenzsignalstärke, die von der Plakette gesendet
wird, wenn diese an ihrem vorbestimmten Ort ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung führen
die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n autonom
eine Datenreduzierung durch, indem sie identifizieren, welche Information
dem Hauptsendeempfänger 3 mitgeteilt
werden muss (z.B. was sich im Inventur- oder Alarmstatus geändert hat). Diese Information
wird dem Hauptsendeempfänger 3 in
Erwiderung auf ein Steuersignal geliefert, welches von dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen
wird und womit die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n abgefragt
werden, um Inventur- und Alarmstatussignale zu übermitteln. Auf diese Weise
wird, anstatt eine komplette Liste des ganzen aktuellen Inventars
zu liefern, von den entfernt gelegenen Sende-Empfängern 4a-4n nur
Information geliefert, die zum Beispiel Änderungen im Alarm- oder Inventurstatus
angeben. Diese Protokoll ist bei Anwendungen anwendbar, die die
Nur-Sendeplaketten und die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n verwenden,
um Kommunikation mit dem Hauptsendeempfänger 3 zu erleichtern
(z.B. durch eingeschränktes
Laden von Daten).
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In
einer beispielhaften Situation wird ein Wechsel im Status durch
den entfernt gelegenen Sende-Empfänger identifiziert, der erkennt, dass
ein Signal nicht von einer speziellen Plakette innerhalb eines ersten
vorbestimmten Zeitintervalls empfangen wird. Nachdem zum Beispiel
ein Signal an dem entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a von der Plakette 5a1 empfangen
wurde, beginnt eine interne Uhr (nicht gezeigt) innerhalb des entfernt
gelegenen Sende-Empfängers 4a an
zu laufen. Wenn die von der Uhr erfasste Zeit dann das erste vorbestimmte
Zeitintervall überschreitet,
welches in dem entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a gespeichert
ist, wird eine Änderung
im Status durch den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a erfasst.
Die Änderung
im Status kann zum Beispiel anzeigen, dass ein Gemälde, an
dem die Plakette 5a1 befestigt ist, aus dem Bereich des
entfernt gelegenen Sende-Empfängers 4a entfernt
wurde. Der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a speichert
Information, die diese Änderung im
Status angibt und die eine bestimmte Plakette identifiziert (und/oder
das Gemälde,
an dem die Plakette befestigt ist), von der das Signal ursprünglich gesendet
wurde.
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Es
sollte angemerkt werden, dass diese Beispiele nur zu illustrativen
Zwecken gegeben werden und nicht den Schutzumfang einschränken sollen, und
dass andere Statusänderungen
durch einen entfernt gelegenen Sende-Empfänger identifiziert werden können. Zum
Beispiel kann ein entfernt gelegener Sende-Empfänger erfassen, dass zwei von
einem bestimmten der Plaketten empfangene Signale von dem entfernt
gelegenen Sende-Empfänger
innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls empfangen wurden
(z.B. zeigen diese den Panik-Modus an). Ferner kann, wie oben beschrieben,
der entfernt gelegene Sende-Empfänger
die Signalstärken der
empfangenen Signale messen, um zu bestimmen, ob ein Gemälde von
seinem vorbestimmten oder Referenzort entfernt worden ist.
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Wie
oben erwähnt, überträgt der Hauptsendeempfänger 3 Befehle
an die entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a-4n,
und verlangten von diesen das Zurücksenden von Statussignalen.
Dies kann zum Beispiel in vorbestimmten Zeitintervallen erfolgen.
Wenn ein Befehlssig nal, welches von dem Hauptsendeempfänger 3 gesendet
wurde, von einem entfernt gelegenen Sende-Empfänger empfangen wurde (z.B.
von dem entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a), antwortet
der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a,
indem er gespeicherte Information überträgt, die jede Änderung
im Status angibt und die spezielle Plaketten und/oder mit diesen
verbundene Gemälde
identifiziert, einschließlich
deren von dem entfernt gelegenen Sende-Empfänger identifizierten Statusänderungen,
seit zum Beispiel ein letzter Befehl von dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen
wurde. Danach wird die Information vom Hauptsendeempfänger 3 empfangen
und der Sicherheitskonsole 2 zugeführt, um zum Beispiel einen
Anwender über
die Statusänderungen
zu informieren, die die spezielle Plakette und/oder das Gemälde betreffen,
welches durch die Information identifiziert wurde. Bei einer anderen
Ausführungsform
antwortet der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a auf Befehle,
die er von dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen
hat, indem er die Information liefert, die von dem entfernt gelegenen
Sende-Empfänger 4a während eines
vorbestimmten Zeitintervalls empfangen und gespeichert wurden.
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Nachdem
bis jetzt verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurden, wird jetzt ein anderer Aspekt
der Erfindung diskutiert, der alle Ausführungsformen der Erfindung
betrifft, einschließlich
die weiter unten diskutierten. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung
kann die Art, wie Signale bei jeder Plakette 5a1-5xx übertragen
werden, so gewählt
werden, dass die Möglichkeit
das von mehr als einer Plakette 5a1-5xx gesendete
Signale gleichzeitig von dem Hauptsendeempfänger 3 empfangen werden,
minimiert wird. Zum Beispiel kann dies durchgeführt werden, indem das Anwender-Interface benutzt
wird oder durch die Verwendung von Erfassungen eines Sensors (z.B.
Sensor 12 und/oder 14) einer jeden Plakette 5a1-5xx, um
den Anfangswert zu ändern,
um ein einziges erstes und zweites mittleres Zeitintervall für jede Plakette 5a1-5xx zu
spezifizieren. Ebenfalls beispielsweise kann dies ausgeführt werden,
in dem die Zufallszeitpunktsänderungen
(Frequenzen) der Uhr 10a, die mit jeder Plakette 5a1-5xx verbunden
ist, gewählt
werden, so dass sich diese von denen anderer Plaketten 5a1-5xx unterscheiden.
Die Wahrscheinlichkeit, dass mehr als eine Plakette 5a1-5xx gleichzeitig
sendet und dass der Hauptsendeempfänger 3 gleichzeitig
Signale von mehr als einer Plakette 5a1-5xx empfängt, ist
minimiert. Dies wird durch die folgenden Wahrscheinlichkeitsgleichungen
verständlicher.
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Die
Wahrscheinlichkeit P
tx, dass eine bestimmte
Plakette (z.B. Plakette
5a1) zu einem bestimmten Zeitpunkt
sendet, ist durch die Gleichung dargestellt:
wobei P
tx die
Wahrscheinlichkeit darstellt, dass eine bestimmte Plakette (z.B.
Plakette
5a1) ein Signal sendet; ton bezeichnet die Sendedauer
eines zufallsweise auftretenden Signals und toff bezeichnet das mittlere
Zeitintervall zwischen Zufallstransmissionen.
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Die
Wahrscheinlichkeit P
ntx, dass eine bestimmte
Plakette nicht ein Sicherheitssignal zu einem bestimmten Zeitpunkt
sendet, ist gegeben durch die Gleichung:
wobei ton und toff die gleichen
Bedeutungen haben wie oben.
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Auf
der Grundlage der obenstehenden Gleichungen ist die Wahrscheinlichkeit
P
tx, dass eine Plakette (z.B. Plakette
5a1)
ein erstes Sicherheitssignal während
eines Zeitintervalls sendet, in dem keine andere Plakette (z.B.
Plaketten
5a2-
5xx) Sicherheitssignale sendet und
somit die Wahrscheinlichkeit, dass der Hauptsendeempfänger
3 das
erste Sicherheitssignal sicher empfängt, gegeben durch die Gleichung:
wobei Ptx die Wahrscheinlichkeit
darstellt, dass eine bestimmte sendende Plakette (z.B. Plakette
5a1)
die einzige aller Plaketten
5a1-
5xx ist, die ein
Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt überträgt, ton und toff haben die
gleiche Bedeutung wie oben beschrieben, und n bezeichnet die Gesamtzahl
der Plaketten (z.B. der Plakette
5a2-
5x), die
nicht die interessierende Senderplakette (z.B. Plakette
5a1)
einschließt,
die ein Signal zur gleichen Zeit senden kann wie die sendende Plakette
5a1.
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Ähnlich ist
die Wahrscheinlichkeit Pm, dass eine Plakette (z.B. Plakette
5a1)
mindestens eines von m Sicherheitssignalen während eines Zeitintervalls
sendet, in dem keine anderen Plaketten (z.B. die Plaketten
5a2-
5xx)
Sicherheitssignale senden und somit die Wahrscheinlichkeit, dass
der Hauptsendeempfänger
3 mindestens
ein Sicherheitssignal von den m gesendeten Sicherheitssignalen sicher empfängt gegeben
durch die Gleichung:
wobei n, ton und toff die
gleiche Bedeutung wie oben beschrieben haben und m die Anzahl der
Sicherheitssignalsendungen bezeichnet, die von der interessierenden
sendenden Plakette (z.B. Plakette
5a1) durchgeführt werden.
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Es
sollte erwähnt
werden, dass in Übereinstimmung
mit diesen Gleichugen während
einer PDA die Werte von ton, toff und m verhältnismäßig kleiner sind als während des
Sicherheitsmodus. Im Lichte der oben erläuterten Wahrscheinlichkeitsanalyse wurde
festgestellt, dass, wenn eine hohe Anzahl (z.B. mehr als tausend)
von Plaketten 5a1- 5xx in
dem RIIS 1-System verwendet werden, die Wahrscheinlichkeit, dass
diese Plakette 5a1-5xx erfolgreich mit dem Hauptsendeempfänger 3 zu
jedem Zeitpunkt Verbindung aufnehmen kann, wesentlich ist. Die 5 bis 12 zeigen
Wahrscheinlichkeitskurven für
verschiedene Anzahlen von Plaketten 5a1-5xx, Datenbitpakete
und Datenbitraten. 5 zeigt eine Kurve, die die
Wahrscheinlichkeiten darstellt, dass keine Plaketten 5a1-5xx Notsignale
zu jeder Zeit senden, für
den Fall, dass verschiedene Anzahlen (von 0 bis 1000) von Plaketten 5a1-5xx zufällig verteilt 12-Bit-Pakete,
1 kbps Informationssignale auf der Grundlage eines zweiten mittleren
Zeitintervalls von 15 Sekunden Dauer senden.
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6 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass eine bestimmte
Plakette (z.B. Plakette 5a1) von 500 Plaketten 5a1-5xx erfolgreich 12-Bit-Pakete,
1 kbps Notsignale mit dem Hauptsendeempfänger 3 kommunizieren
mittels jeweils 10 aufeinanderfolgenden Zufallsübertragungen, die auf der Basis
eines zweiten mittleren Zeitintervalls von 15 Sekunden Dauer auftreten.
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7 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass nicht aktivierte
Plaketten 5a1-5xx aus verschiedenen Anzahlen (0
bis 1000) von Plaketten Notsignale zu jeder Zeit übertragen,
für den
Fall, dass die Plaketten 5a1-5xx zufällig verteilt 12-Bit-Paket,
1 kbps Informationssignale senden auf der Grundlage eines zweiten
mittleren Zeitintervalls von 1 Sekunde Dauer.
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8 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass eine bestimmte
Plakette (z.B. Plakette 5a1) von 50 sendenden Plaketten 5a1-5xx erfolgreich
12-Bit-Paket, 1 kbps Notsignale an den Hauptsendeempfänger 3 senden,
für jeden
von 10 aufeinanderfolgenden Übertragungen,
wobei jede Plakette 5a1-5xx zufällig verteilt
Notsignale auf der Grundlage eines zweiten mittleren Zeitintervalls
von 1 Sekunde Dauer übertragen.
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9 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass keine Plaketten 5a1-5xx Informationssignale
zu jeder Zeit übertragen,
während
die Plakette 5a1-5xx im Sicherheitsmodus arbeiten,
wobei verschiedene Anzahlen (0 bis 10000) von Plaketten 5a1-5xx zufällig verteilt
17-Bit-Pakete, 1 kbps Informationssignale mit einer Pulslänge von
17 Millisekunden senden, auf der Grundlage eines ersten mittleren
Zeitintervalls von fünf
Minuten Dauer.
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10 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass keine Plaketten 5a1-5xx Informationssignale
zu jeder Zeit während
des Sicherheitsbetriebsmodus senden, für verschiedene Anzahlen (0
bis 1000) von Plaketten 5a1-5xx, die zufällig verteilt
17-Bit-Pakete und 120 bps Informationssignale mit einer Pulslänge von
141 Millisekunden senden, auf der Grundlage eines ersten mittleren
Zeitintervalls von fünf
Minuten Dauer.
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11 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass eine bestimmte
Plakette (z.B. Plakette 5a1) von 1000 Plaketten 5a1-5xx erfolgreich 17-Bit-Pakete,
1 kbps und Informationssignale mit einer Pulslänge von 17 Millisekunden dem
Hauptsendeempfänger
kommunizieren, für
jeden von zehn aufeinanderfolgenden zufällig verteilten Übertragungen,
die auf der Basis eines ersten mittleren Zeitintervalls von fünf Minuten
Länge auftreten.
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12 zeigt
Kurven, die die Wahrscheinlichkeiten darstellen, dass eine bestimmte
Plakette (z.B. Plakette 5a1) von 1000 Plaketten 5a1-5xx erfolgreich 141
Millisekunden Pulsdauer Informationssignale dem Hauptsendeempfänger 3 kommunizieren,
für jeden
von zehn aufeinanderfolgenden zufällig verteilten Übertragungen,
die auf der Basis eines ersten mittleren Zeitintervalls von fünf Minuten
Länge auftreten.
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Während Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurden mit Nur-Sendeplaketten, wird jetzt
eine weitere Ausführungsform
der Er findung beschrieben, die Empfangsquerschnittsendeplaketten (RX/TX)
verwendet. Für
die Zwecke dieser Beschreibung ist dieses weitere Ausführungsbeispiel
bezeichnet als "Sende-Dann-Empfange" (TTR)-Protokoll-Ausführungsbeispiel,
wobei einzelne Plaketten 5a1-5xx Signale in Intervallen
an den Hauptsendeempfänger 3 oder
an einen entfernt gelegenen Sende-Empfänger (z.B. entfernt gelegener
Sende-Empfänger 4a)
senden, um eine Inventarisierung von Gegenständen (z.B. von Gemälden), die
mit den Plaketten verbunden sind, auf die gleiche Weise durchzuführen, wie
oben beschrieben. Für
jede TTR-Protokoll-Ausführungsform
folgt jedoch auf jede Übertragung
eine vorbestimmte Wartezeit, während
der die Plakette im Empfangsmodus anstatt im Sendemodus für ein vorbestimmtes
Zeitintervall arbeitet. Ebenso, wie oben beschrieben, weist jeder
Hauptsendeempfänger 3 und
jeder entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a-4n (anstelle
des DSSS TX-Blocks 44) den OOK TX-Block 46 auf,
der, wie unten beschrieben wird, arbeitet. Der OOK-TX-Block 46 ist
ein weniger komplexes System als der DSSS TX-Block 44.
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4c zeigt
eine RX/TX Plakette, die nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die RX/TX-Plakette ist ähnlich der
Nur-Sendeplakette gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt,
insoweit, als sie einen lokalen Oszillator 18, einen Modulator 15 und
einen Verstärker 16,
einen Filter 19, eine Mikroprozessorsteuereinheit 10,
einen "Übertemperatur"-Monitorsensor 14,
einen "Versetzungs"-Monitorsensor 12,
eine Antenne 22 und ein externes Anwender-Interface 13 aufweist.
Diese Elemente funktionieren in ähnlicher
Weise wie die gleichen Elemente der Nur-Sendeplakette, obwohl die
Kontrolleinheit 10 zusätzliche
Funktionen zu denen der Nur-Sendeplaketten ausführt. Zusätzlich zu diesen Elementen
weist die RX/TX-Plakette ferner einen großen Speicher (z.B. 1 bis 100
Kilobyte) 60 als die Nur-Sendeplakette auf (deren Speicher in 2 nicht
gezeigt ist) und eine Verschaltung, nämlich einen OOK Empfängerschaltkreis,
der es ermöglicht,
Signale zu empfangen. Nachdem zum Beispiel ein Signal von der RX/TX
Plakette gesendet wurde, steuert die Steuereinheit 10 die
RX/TX Plakette so, dass sie ihren Betriebsmodus von dem Sendemodus
auf den Empfangsmodus während
eines Zeitintervalls umschaltet, das zum Beispiel die Information
vorbestimmt ist, die zuvor über
das Anwender-Interface 13 in die Steuereinheit 10 eingegeben
wurde. Das Zeitintervall ist vorzugsweise ein kurzes Zeitintervall.
Zuerst hat ein Verstärker 64 einen
Eingang, der an die Antenne 22 gekoppelt ist, so dass,
wenn die RX/TX-Plakette im Empfangsmodus ist und ein Signal von
der Antenne 22 empfangen wird, dieses Signal durch den
Verstärker 84 auf
ein geeignetes Niveau verstärkt
wird. Der Verstärker 64 ist
mit einem "off-chip
tuning block" 66 einstellbar.
Ein Mischer 62 mischt anschließend das verstärkte Signal
mit dem Ausgangssignal eines lokalen Oszillators 18, wonach
das Signal durch den Verstärker 68 verstärkt und
anschließend
durch einen Bandpassfilter 70 gefiltert wird (z.B. einem 4,5MHz
IF Bandpassfilter). Eine Detektorschaltung 72 erfaßt ein Ausgangssignal
des Filters 70 und liefert anschließend ein Signal an einen Logikblock 74, der
zum Beispiel ein Vergleicher ist. Der Vergleicher 74 bestimmt,
ob ein vom Detektor 72 empfangenes Signal von ausreichender
Größe ist (z.B.
oberhalb eines Rauschniveaus). Wenn dies der Fall ist, liefert der
Vergleicher 74 ein Signal an die Steuereinheit 10, die
danach den Betriebsmodus zum Sendemodus umschaltet (z.B. schaltet
die Steuereinheit 10 die Empfängerschaltung ab und die Sendeschaltung
an). Nachdem die RX/TX Plakette nun empfangen kann, kann sie ihre
Parameter von einem entfernten Ort programmiert bekommen, wie unten
beschrieben wird (z.B. eine Identitätsnummer, eine Gegenstandsliste
und erste und/oder zweite mittlere Zeitintervalle).
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Bei
einer beispielhaften Anwendung steuert die Steuereinheit 10 die
RX/TX Plakette, um deren Arbeitsmodus vom Sendemodus in den Empfangsmodus
zu schalten, wie oben beschrieben ist, nachdem eine einzelne der
RX/TX Plaketten (z.B. RX/TX Plakette 5a1) ein Signal sendet,
das die Plakette 5a1 zu einem ersten Zufallszeitpunkt identifiziert,
an, zum Beispiel einen der entfernt gelegenen Sende- Empfängern (z.B.
den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a). Danach empfangt
der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a das
Signal über
die Antenne 48, die dann das empfangene Signal an den DSSS RX-Block 42 liefert,
worin geeignete Empfangsfunktionen am Signal (3)
ausgeführt
werden. Nachdem das Signal durch den DSSS RX-Block 42 gelaufen ist, wird
es dem Prozessor 40 zugeführt. Der Prozessor 40 misst
die Frequenz des Signals, dessen Frequenz ursprünglich in der übertragenen RX/TX-Plakette 5a1 festgelegt
wurde. Diese Frequenzmessung tritt als ein erster Schritt während des Spread-Spektrum-Signalempfangens
auf und erhöht als
solche nicht die Komplexität
des Systems. Auf die Frequenzbestimmung folgend steuert der Prozessor 40 den
OOK TX-Block 46 in den Zustand "Zyklus an", um ein Datenrücksendesignal an die RX/TX-Plakette 5a1 bei
einer Frequenz zu senden, die von der gemessenen Frequenz um einen
vorbestimmten Betrag verschieden ist, um die Leistungsfähigkeit
der RX/TX-Plakette 5a1 zu optimieren. Dieses Datenrücksendesignal
kann Informationen beinhalten, die zum Beispiel ein neues ersten
und/oder zweites mittleres Zeitintervall für die RX/TX-Plakette 5a1 spezifizieren,
sowie eine Identifikationsnummer, oder das die Steuereinheit 10 der
RX/TX-Plakette 5a1 die RX/TX-Plakette 5a1 daran
hindern soll, weitere Übertragungen
durchzuführen.
Nach der Datenübertragung
durch den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a steuert der
Prozessor 40 den OOK TX-Block 46, um ihn auszuschalten.
Dieses Frequenzanpassungsschema ermöglicht verbesserte Systemcharakteristiken
wie zum Beispiel einen relativ einfachen, kostengünstigen
lokalen Plakettenoszillator (LO), die Minimierung der Plaketten
IF Bandbreitenanforderung (wodurch die Empfindlichkeit und der Betriebsbereich
maximiert werden) und einen kostengünstigen OOK-Empfänger.
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Auf
den Empfang des Rückführsignals,
welches von dem entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a gesendet wird,
durch die RX/TX-Plakette 5a1 folgend
durchläuft
das Signal die Empfangsschaltung in der oben beschriebenen Art und
wird letztlich der Steuereinheit 10 zugeführt. Danach ändert die
Steuereinheit 10 den Betriebsmodus vom Empfangsmodus auf
den Übertragungsmodus
und führt
einen Fehlercheck durch, um zu bestimmen, ob das empfangene Signal
fehlerfreie Daten enthält.
Wenn festgestellt wird, dass das Rückführsignal fehlerfreie Daten
aufweist, kann die Plakette selbst ein Bestätigungssignal zurück zum entfernt
gelegenen Sende-Empfänger 4a senden.
Wenn die Steuereinheit 10 feststellt, dass fehlerhafte
Daten empfangen werden, kann die RX/TX-Plakette 5a1 ein
Signal an den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a senden, indem sie
ein erneutes Senden fordert, wonach der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a das
Signal erneut sendet, bis die Steuereinheit 10 der TX/
RX-Plakette 5a1 feststellt,
dass das Signal fehlerfrei empfangen wurde. Wenn die RX/TX-Steuereinheit 10 kontinuierlich
einen Fehler in den Signalen findet, die es von dem entfernt gelegenen
Sende-Empfänger 4a empfängt, und
die RX/TX-Plakette 5a1 ein erneutes Übertragungsanforderungssignal
an den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a eine
vorbestimmte Anzahl oft überträgt, überträgt der entfernt
gelegene Sende-Empfänger 4a ein
Signal zurück
zum Hauptsendeempfänger 3,
womit er den Fehler anzeigt.
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Es
sollte erwähnt
werden, dass diese Anwendung als Beispiel dient und nicht den Umfang
der Erfindung schmälern
soll. Zum Beispiel kann der Hauptsendeempfänger 3 auf die gleiche
Weise wie oben für
den entfernt gelegenen Sende-Empfänger 4a beschrieben
funktionieren. Darüber
hinaus kann es bei manchen Anwendungen nicht notwendig sein, ein
Antwortsignal zu senden, obwohl die Anwendung in einem Kontext beschrieben
ist, in dem der entfernt gelegene Sende-Empfänger 4a ein
Antwortsignal an die RX/TX-Plakette 5a1 sendet. Zum Beispiel
müssen
fehlerfrei empfangene Signale nicht an den entfernt gelegenen Sende-Empfänger rückbestätigt werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass die RX/TX-Plaketten bei einer festen Frequenz arbeiten. Zum
Beispiel zeigt 4b eine bevorzugte angenäherte Frequenz
(z.B. 2.414 GHz) eines lokalen RX-Plaketten- Oszillators. 4b zeigt
ebenfalls mögliche Empfangsbandschemen
für die
RX/TX-Plakettenausführungsform
der Erfindung, die ein ISM-Band
für Anwendungen,
bei denen niedrige Energie empfangen wird, und ein höherfrequentes
lizensiertes Band für
Anwendungen mit höherer
Energie, umfassen.
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Gemäß eines
Aspektes dieser Erfindung arbeiten die Plaketten auf energieeffiziente
Art, da die Plaketten für
kurze Zeitübertragung
pausieren und dann für
kurze Zeit in einen Empfangsmodus umschalten.
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Während die
Erfindung durch die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert wurde,
ist dem Fachmann klar, dass Änderungen
in der Form sowie Änderungen
in Details vorgenommen werden können,
ohne den Schutzumfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung zu
verlassen.