DE69915370T2 - Antennensystem für identifikation mit radiofrequenzen - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Kommunikationssysteme vom Typ mit mehreren Sende- und Empfangsvorrichtungen, die sich ein gemeinsames Kommunikationsmedium teilen, und Verfahren zum Herstellen von Kommunikation bei Anwesenheit von großen Anzahlen derartiger Vorrichtungen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Herkömmliche Datenkommunikationssysteme sind eingesetzt worden, um eine Objektidentifikation unter Verwendung des Rundfunkmediums durchzuführen. Derartige Radiofrequenzidentifikations(Radio Frequency Identification (RFID))-Systeme werden auf den Gebieten der Fördertechnik, Lagerverwaltung und allgemein auf dem Gebiet des Verfolgens von Personal, Gegenständen und Tieren eingesetzt. In einer beispielhaften Anordnung kann ein derartiges System eine Abfrageeinrichtung und mehrere tausend Transceivers enthalten, wobei jeder Transceiver als ein wegwerfbares Etikett oder Anhänger verpackt und an einem zu verfolgenden Gegenstand, Tier oder einer Person plaziert ist. Jeder Transceiver ist unter Verwendung von IC(Integrated Circuit)-Technologie hergestellt, mit einem eindeutigen Identifikator programmiert und mit einer Mikrostrip-Antenne montiert, um einen flachen Aufbau zum Einbau in das Etikett oder den Anhänger zu bilden. Typischerweise weist die Abfrageeinrichtung einen festen Ort auf, während Transceivers von Zeit zu Zeit in das Kommunikationsgebiet der Abfrageeinrichtung hinein- und dort herausbewegt werden. Es ist in höchstem Maße erwünscht, Transceivers aus einer Gesamtheit von Transceivern, die Millionen zählen können, genau und schnell zu identifizieren.
  • Gleichzeitig ist es äußerst erwünscht, die Kosten jedes Transceivers auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
  • Eine genaue und zuverlässige Detektion von Transceivern wird durch eine Anzahl von Faktoren erschwert, die zum Beispiel einschließen, daß (a) Transceivers eine begrenzte Energiemenge aufweisen, die für den Betrieb verfügbar ist, wenn mit einer Funkübertragung geantwortet werden muß; (b) die Orientierung der Transceiverantenne zum Absorbieren von ausreichender Energie von dem von der Abfrageeinrichtung gesendeten Signal ungeeignet sein kann; (c) die Orientierung der Antenne des Transceivers zum Liefern eines für einen genauen Empfang durch die Abfrageeinrichtung ausreichenden Sendesignals ungeeignet sein kann; (d) das Zusammenspiel eines Transceivers mit der Abfrageeinrichtung eine durchdachte Logik in dem Transceiver erfordern kann, um den Teil eines Kommunikationsprotokolls des Transceivers genau durchzuführen, das verwendet wird, um einen offenen Kommunikationskanal zwischen der Abfrageeinrichtung und einem einzelnen Transceiver zu erhalten; und (e) simultan sendende Transceivers eine sogenannte Kollision verursachen.
  • Es besteht ein Bedarf an einem Kommunikationssystem, das zur Koordination der Verwendung eines gemeinsamen Mediums unter potentiell Millionen von Transceivern zur Abfrage oder für Steueraktivitäten, die in einer begrenzten Zeit durchzuführen sind, geeignet ist. Zusätzlich besteht ein Bedarf bei einigen Anwendungen, die bei jedem Transceiver erforderliche Komplexität der Schaltung, Firmware und Software zu minimieren, um den Kommunikationsarbeitsbereich zu erweitern und größere Zahlen von individuellen Identifikationsnummern wahrscheinlich auf Kosten der Komplexität an der Abfrageeinrichtung zu unterstützen. Ohne diese Verbesserungen können die Größe und Kosten pro Transceiver nicht reduziert werden, um neue und verbesserte Kommunikationssysteme zuzulassen, die kostengünstige wegwerfbare Transceivers, wie zum Beispiel Identifikationsanhänger, Kofferanhänger, Inventarschildchen und dergleichen, verwenden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist gerichtet auf ein Antennennetz zum Betrieb mit einer bereitgestellten Steuereinrichtung, worin die Steuereinrichtung ein erstes Signal zum Senden durch das Netz liefert, auf ein von dem Netz in Übereinstimmung mit dem Empfangen durch das Netz bereitgestelltes zweites Signal antwortet und eine Vielzahl von binär kodierten Befehlen an das Netz liefert, wobei das Netz eine Vielzahl von Antennenknoten aufweist, worin: a) jeder Knoten mit der Steuereinrichtung zum Empfangen eines jeweiligen Befehls der Vielzahl gekoppelt ist; und b) jeder Knoten aufweist: (1) eine Vielzahl von Transceiverkanälen, wobei jeder Kanal aufweist: (a) eine Sendeschaltung zum Senden als Antwort auf das erste Signal; (b) eine Rauschsperre; und (c) eine Empfangsschaltung, wobei das zweite Signal als Antwort auf ein Ausgabesignal der Empfangsschaltung selektiv bereitgestellt wird; und (2) eine Koppeleinrichtung zum selektiven Koppeln eines bestimmten Transceiverkanals der Vielzahl mit irgendeiner einer Vielzahl von bereitgestellten Antennen in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Befehl.
  • Ein die vorliegende Erfindung betreffendes System enthält eine Überwachungseinrichtung und eine Vielzahl von Transceivers, die über ein gemeinsames Medium kommunizieren. Die Überwachungseinrichtung enthält einen ersten Sender, einen ersten Empfänger und einen Prozessor. Jeder Transceiver enthält einen Schwingkreis, einen Sender, einen Empfänger und eine mit dem Schwingkreis gekoppelte Antenne. Der Prozessor führt ein Verfahren zur Durchführung von Transceiverkommunikation durch, das die Schritte enthält: (a) Senden von dem ersten Sender eine erste Frequenz für eine erste Zeitdauer; (b) nach Verstreichen der ersten Zeitdauer, Empfangen eines Antwortsignals von mindestens einem der Schwingkreise über den ersten Empfänger; (c) Bestimmen einer zweiten Frequenz von dem empfangenen Antwortsignal; und (d) Durchführen von Transceiverkommunikation unter Verwendung der zweiten Frequenz.
  • Transceivers vom Typ mit einem mit einer Antenne gekoppelten Schwingkreis können, wenn sie dicht zueinander im Betrieb sind, die Antwort von einem einzelnen Transceiver durch Absorbieren der zum Empfangen durch den Transceiver vorgesehenen Energie, Absorbieren der von dem Transceiver gesendeten Energie oder durch Ändern der Resonanzfrequenz des Schwingkreises stören. Durch Bestimmung der zweiten Frequenz für die Transceiverkommunikation kann die Überwachungseinrichtung eine Kommunikation mit dem einzelnen Transceiver auf einer Frequenz herstellen, die zum Übertragen von Arbeitsenergie an den Transceiver, zur Führung eines Abfrageprotokolls zur Identifikation des Transceivers oder für den Datentransfer besser geeignet ist. Die Kommunikation wird trotz Variation der Resonanzfrequenz des Schwingkreises aufrechterhalten, die sich anhand oben erörterter Kopplung oder anhand von Variation der Herstell- und Betriebsumgebung (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Relativbewegung oder Alterung von Komponenten) ergeben kann.
  • Die Überwachungseinrichtung kann außerdem eine mit dem ersten Sender gekoppelte erste Antenne und eine Rauschsperre zur Dissipation von Energie an der Antenne nach Verstreichen der ersten Zeitdauer und vor Empfang des Antwortsignals von dem Schwingkreis von dem ersten Empfänger enthalten. Durch schnelle Energiedissipation kann das Antwortsignal von dem zweiten Empfänger schneller und genauer empfangen werden und demzufolge kann die zweite Frequenz schneller und genauer bestimmt werden, was die Systemempfindlichkeit und -zuverlässigkeit erhöht. Das Erzielen eines schnelleren Empfangs von dem zweiten Empfänger erweitert den Arbeitsbereich der Überwachungseinrichtung oder läßt einen Betrieb mit schwächeren Signalen zu. Schwächere Signale können in Transceivern begründet sein, die sich von der Überwachungseinrichtung weiter weg oder in einer Orientierung befinden, die für den Empfang durch den ersten Empfänger nachteilig ist. Eine derartige nachteilige Orientierung der Antenne in dem Transceiver kann in Bezug auf die erste Antenne der Überwachungseinrichtung oder in Bezug auf andere Transceivers in der Nähe der Transceiverantenne bestehen.
  • Die Überwachungseinrichtung kann außerdem einen zweiten Empfänger, der für eine Phasendetektion sorgt, oder einen Signalanalysator enthalten, der für eine Phasendetektion sorgt. Die Phasendetektion liefert Phaseninformation hinsichtlich des empfangenen Antwortsignals. Der Prozessor kann außerdem die zweite Frequenz entsprechend der Phaseninformation bestimmen. Die Phaseninformation variiert über einen breiteren Wertebereich in der Nähe einer Resonanzfrequenz. Durch Bestimmung der zweiten Frequenz entsprechend der Phaseninformation kann die zweite Frequenz genauer bestimmt werden. Eine Kommunikation mit einer genaueren zweiten Frequenz verbessert die Effizienz der Übertragung von Arbeitsenergie an einen Transceiver, erlaubt eine schnellere oder genauere Identifikation von Transceivers, erweitert den Arbeitsbereich der Überwachungseinrichtung, überwindet oben erörterte Probleme mit schädlicher Orientierung oder läßt einen schnelleren oder genaueren Datentransfer zwischen der Überwachungseinrichtung und einem einzelnen Transceiver zu.
  • Wenn jeder Transceiver eine jeweilige Identifikationsnummer mit einer einheitlichen Gesamtmenge von Abschnitten aufweist, kann ein Verfahren zur Bestimmung einer Identifikationsnummer eines Transceivers von mehreren derartigen Transceivern die Schritte enthalten: (a) Senden eines Startsignals; (b) Empfangen einer Antwort zu einer Zeit nach dem Startsignal; (c) Bestimmen einer Anzahl entsprechend der in Schritt (b) bestimmten Zeit; (d) Senden eines Startsignals und der in Schritt (c) bestimmten Anzahl; (d) Wiederholen der Schritte (b) bis (d), bis eine Anzahl von Durchführungen des Sendeschrittes nicht geringer als die einheitliche gesamte ist; und (f) Bestimmen der Identifikationsnummer entsprechend jeder Antwort.
  • Durch Wiederholung der Sendeschritte eine Anzahl von Malen, die nicht geringer als die einheitliche gesamte ist, ist ein Schritt des Detektierens, ob eine Kollision aufgetreten ist, nicht notwendig. Die Antwort kann nicht mehr Information als das Faktum, dass eine Antwort gegeben worden ist, übermitteln, wodurch der Bedarf an einer längeren Antwortdauer beseitigt wird. Durch Unterteilen einer Identifikationsnummer in Abschnitte und Einsatz des oben erörterten Protokolls besteht praktisch eine große Anzahl von eindeutigen Identifikationsnummern (z. B. 240 in 4 10-Bit-Abschnitten) ohne erhöhte Komplexität oder Kosten in jedem Transceiver.
  • Eine kurze Antwortdauer ist mit mehreren Vorteilen verbunden. Mehrere Antworten können in einer vorgegebenen Zeitdauer empfangen werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Identifizierung von Transceivers erhöht wird, die nur kurz im Bereich der Überwachungseinrichtung sind; redundante Antworten können zur Erhöhung der Systemzuverlässigkeit verwendet werden; und die in jedem Transceiver zum Senden einer Antwort notwendige Energiemenge kann reduziert werden.
  • Ein geringerer Energieverbrauch ist mit mehreren Vorteilen verbunden, enthaltend: Transceiver mit leichterem Gewicht, geringerer Größe können mit niedrigeren Kosten nutzbar sein; und der Kommunikationsbereich kann durch Erweiterung des zum Empfangen oder Senden oder beides verwendeten Energieetats erweitert werden.
  • Eine Erweiterung des Kommunikationsbereiches weist zusätzliche Vorteile auf, enthaltend: Vergrößerung der zur Kommunikation für Transceivers, die sich nur kurz im Bereich befinden, möglichen Zeit, Abnahme der oben erörterten nachteiligen Wirkungen von schädlicher Orientierung; Zulassen von dichterer Nähe zwischen Transceivers; Zulassen von größeren Anzahlen von Transceivern in dichter Nähe zueinander; Reduzierung der Größe von Antennen; und Abnahme der Anzahl von Überwachungseinrichtungen beziehungsweise Antennen, die andernfalls zum Sorgen für Kommunikation in einem großen Gebiet notwendig sind.
  • Das Verfahren zur Bestimmung einer Identifikationsnummer kann einen Schritt im Anschluß an Schritt (b) zum Verwerfen einer ungültigen Antwort enthalten. Weiterhin können Zeitbereich- oder Frequenzbereichtechniken, die in dem Prozeß zur Bestimmung einer zweiten Frequenz in dem Verfahren zur Durchführung von Transceiverkommunikation benutzt werden können, in dem Prozeß zur Bestimmung einer Identifikationsnummer in dem Schritt des Verwerfens einer ungültigen Antwort verwendet werden.
  • Ein Transceiver kann einen Schwingkreis (mit einer Resonanzfrequenz), einen Empfänger, einen Speicher, einen Komparator, einen Zähler und einen Sender enthalten. Der Schwingkreis enthält eine zum Empfangen und Senden verwendete Antenne. Der mit dem Schwingkreis gekoppelte Empfänger detektiert ein Startsignal, gefolgt von einem Hinweis auf einen ersten Code. Der Komparator liefert ein Vergleichsergebnis als Antwort auf den ersten Code und einen von dem Speicher gelieferten zweiten Code. Der Zähler wird mit einer von dem Speicher gelieferten Zählung geladen und liefert ein Vollständigkeitssignal nach einer Zeitdauer gemäß der Zählung. Der Sender sendet eine Antwort als Antwort auf das Vergleichsergebnis und das Vollständigkeitssignal.
  • Wenn der zweite Code auf eine Transceiveridentifikationsnummer abbildet, kann eine derartige Transceiveridentifikationsnummer bestimmt werden, ohne daß der Transceiver den zweiten Code sendet. Die Dauer des Sendens der Antwort ist somit kurz mit den oben erörterten Vorteilen.
  • Wenn ein derartiger Transceiver mit dem oben beschriebenen System verwendet wird und der Schwingkreis zum Erzeugen der Frequenz zum Senden verwendet wird, kann der erste Empfänger der Überwachungseinrichtung wahlweise in einem reduzierten Frequenzband, bei dem erwartet wird, daß es die Antwort enthält, empfangen. Dies ergibt eine verbesserte Empfängerempfindlichkeit mit gleichzeitig verbessertem Empfangsbereich.
  • Ein Transceiver kann außerdem einen Phasenregelkreis enthalten, der auf die gerade empfangene Frequenz aufschaltet, die aufgeschaltete Frequenz bei Fehlen eines Empfangssignals beibehält und den Sender ansteuert, um bei der beibehaltenen Frequenz anstelle der Resonanzfrequenz zu senden. Es kann ein verbesserter Sendebereich von dem Transceiver erzielt werden. Eine verbesserte Kommunikation kann als Folge dessen erzielt werden, daß man Arbeitsenergie liefern, Identifikation bestimmen und für einen Datentransfer bei einer Frequenz sorgen kann, die sich von der Resonanzfrequenz unterscheidet, insbesondere wenn die Resonanzfrequenz durch oben erörterte nachteilige Orientierung beeinflußt wird.
  • Durch Senden einer Antwort als Reaktion auf das Vollständigkeitssignal kann ein numerischer Wert vom Transceiver zur Überwachungseinrichtung mit einer numerischen Auflösung entsprechend der Zeitdauer vom Startsignal übertragen werden. Zum Beispiel können Mehrfachbit-Digitalwerte mit einer 1-Bit-Antwort übertragen werden.
  • Eine Überwachungseinrichtung kann einen Prozessor zur Kommunikation mit mehreren Transceivers, einen Ereignisdetektor, mehrere Empfänger, mehrere Sender und eine Antennennetzwerksteuereinrichtung zum Koppeln der Überwachungseinrichtung mit einem vorgesehenen Antennennetzwerk enthalten. Der Prozessor kann einen ersten und einen zweiten Prozessor enthalten, die für einen Datentransfer durch ein Computernetzwerk gekoppelt sind. Der Prozessor kann den Ort eines Transceivers in einem von einem Ereignisdetektor überwachten Gebiet als Antwort auf ein von dem Ereignisdetektor in Kooperation mit oben erörterter Transceiverkommunikation bereitgestelltes Signal bestimmen. Mehrere Empfänger sorgen für eine simultane Schmalbanddetektion zum Empfangen eines Signals entsprechend einer vorab festgelegten Phase. Mehrere Sender sorgen für jede von mehreren simultanen oder sequentiellen Übertragungen, jede auf einer jeweiligen Antenne (oder Gruppe von Antennen) und mit einer jeweiligen Amplitude, Frequenz und Phase, die von anderen jeweiligen Übertragungen abweichen können.
  • Ein Antennennetzwerk in einer Ausführungsform gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält mehrere mit einem Antennenbus gekoppelte Antennenknoten. Jeder Antennenknoten enthält mehrere Transceiverkanäle und einen Koppler zum Koppeln jedes Transceiverkanals mit einer vorgesehenen Vielzahl von Antennen. Jeder Tranceiverkanal enthält eine Rauschsperre. Wenn die Rauschsperre in der Nähe eines Punktes in jeder von mehreren Antennen angeordnet ist, wird mit Rauschen in Beziehung stehende bandexterne Energie verringert. In einer anderen Ausführungsform enthält die Rauschsperre mehrere Stromquellen für jeden Zweig einer zu sperrenden Antenne.
  • Ein Antennennetzwerkknoten in einer weiteren Ausführungsform gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Kreuzkanalkoppler und einen Transceiverkanal, der einen Differenzverstärker zur Signalverarbeitung in der Nähe von bereitgestellten Antennen enthält.
  • Ein Antennennetzwerk in einer weiteren Ausführungsform gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Antennenbus und mehrere Netzwerkknoten, wobei jeder einen Prozessor, einen Tuner und einen Koppler zum Koppeln von vorgesehenen Antennen mit dem Tuner umfaßt. Der Bus befördert ein Signal mit Hinweisen auf einen Befehl mit Einstellungen. Der Prozessor führt den Betrieb des Tuners entsprechend den Einstellungen durch. In einer weiteren Ausführungsform befördert ein Leiter des Busses zu einem ersten Zeitpunkt Hinweise auf den Befehl und zu einem zweiten Zeitpunkt Hinweise auf ein zu sendendes Signal.
  • Ein Durchgang kann planare Antennen enthalten, die jeweils unter einem jeweiligen Winkel angeordnet sind, um in Kombination ein minimales empfangenes Signal bereitzustellen, das größer als ein vorab festgelegter Wert für alle möglichen Orientierungen eines Transceivers in dem Durchgang ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform enthält jede Antenne einen Q modifizierenden Schaltkreis, der einen breitbandigeren Empfang als Übertragung erleichtert.
  • Ein Träger kann eine Antenne und ein Reihe von Kondensatoren zum Abstimmen der Antenne enthalten. Es ergibt sich eine verbesserte Transceiverkommunikation, wenn die Transceivers in dem Träger plaziert sind. In einer alternativen Ausführungsform enthält ein Träger eine erste und eine zweite Antenne jeweils mit einem jeweiligen Abstimmkondensator. Die erste und die zweite Antenne sind zum Zusammenwirken gekoppelt. In einem ersten Muster empfangene Energie wird in einem zweiten Muster für eine noch weiter verbesserte Transceiverkommunikation neu ausgestrahlt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines die vorliegende Erfindung betreffenden Objektidentifikationssystems ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform von Transceiverbereichen von Objekten 104 und 105 in dem System von 1 ist;
  • 3 eine Graphik von Signalmerkmalsgröße versus Frequenz für die Gesamtheit von Objekten 102 bis 112 in dem System von 1 ist;
  • 4 ein Zeitablaufdiagramm von Signalen 170 und 172 in einem Sende- und Antwortszenario des Systems von 1 ist;
  • 5 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Datenkommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung und einem oder mehreren Transceiver(s) des Systems von 1 ist;
  • 6 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des Scanschrittes des Verfahrens von 5 ist;
  • 7 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des Subscanschrittes des Verfahrens von 5 ist;
  • 8 ein Datenflußdiagramm von durch jeden Transceiver durchgeführten Prozessen in einer beispielhaften Ausführungsform des Systems von 1 ist;
  • 9 eine Tafel ist, die den Zweck und Umfang von zahlreichen Befehlen beschreibt, die von einer Überwachungseinrichtung gegeben und von einem Transceiver in dem System von 1 durchgeführt werden;
  • 10 eine Tafel ist, die die Struktur und die Wirkung eines Satzes von Befehlen in einer Ausführungsform des Systems von 1 beschreibt;
  • 11 ein Nachrichtenformatdiagramm ist, das Nachrichtenformate beschreibt, die zum Herstellen und Durchführen von Datenkommunikation in einer beispielhaften Ausführungsform des Systems von 1 verwendet werden;
  • 12 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des Abfrageschrittes in dem Verfahren von 5 ist;
  • 13 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des "Sende Befehl und stapele Antworten"-Schrittes des Verfahrens von 12 ist;
  • 14 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des "Liste Mitglieder"-Schrittes des Verfahrens von 12 ist;
  • 15 ein Zeitablaufdiagramm von mit einer Abfrage in Beziehung stehenden Signalen in einer beispielhaften Ausführungsform von Datenkommunikation für das System von 1 ist;
  • 16 ein Zeitablaufdiagramm von Signalen zur Demodulation eines Empfangssignals und zur Modulation eines Signals zum Senden in einem Transceiver in dem System von 1 ist;
  • 17 ein Funktionsblockdiagramm eines Gleichrichters eines Transceivers wie in 2 ist;
  • 18 ein Funktionsblockdiagramm eines Empfängers eines Transceivers wie in 2 ist;
  • 19 ein Funktionsblockdiagramm eines alternativen Detektors für den Empfänger von 18 ist;
  • 20 ein Funktionsblockdiagramm eines Senders eines Transceivers wie in 2 ist;
  • 21 ein Funktionsblockdiagramm eines alternativen Senders für einen Transceiver wie in 2 ist;
  • 22 ein Funktionsblockdiagramm einer Zustandsmaschine eines Transceivers wie in 2 ist;
  • 23 ein Funktionsblockdiagramm eines Speichers der Zustandsmaschine von 22 ist;
  • 24 ein Funktionsblockdiagramm einer Überwachungseinrichtung des Systems von 1 ist;
  • 25 ein Funktionsblockdiagramm eines Empfängers der Überwachungseinrichtung von 24 ist;
  • 26 ein Funktionsblockdiagramm eines Diodendetektors des Empfängers von 25 ist;
  • 27 ein Funktionsblockdiagramm eines synchronen Detektors des Empfängers von 25 ist;
  • 28 ein Funktionsblockdiagramm eines Senders der Überwachungseinrichtung von 24 ist;
  • 29 ein Funktionsblockdiagramm eines Antennenknotens des Systems von 1 ist;
  • 30 ein Funktionsblockdiagramm eines RF-Kanals des Antennenknotens von 29 ist;
  • 31 ein Funktionsblockdiagramm eines Tuners des Antennenknotens von 29 ist;
  • 32 ein Funktionsblockdiagramm einer Rauschsperre des Antennenknotens von 29 ist;
  • 33 ein Funktionsblockdiagramm einer Antennennetzwerkschnittstelle des Antennenknotens von 29 ist;
  • 34 eine Tafel ist, die zahlreiche planare Antennen unter Bezugnahme auf die Geometrie des Durchgangs von 35 beschreibt;
  • 35 eine Draufsicht eines Durchgangs ist, durch den Objekte von 1 für die Zwecke der Identifikation und Kontrolle in einer beispielhaften Installation des Systems von 1 treten können;
  • 36 ein Schemadiagramm einer Antenne des Systems von 1 ist; und
  • 37 eine Draufsicht eines Trägers ist, der verwendet werden kann, um die Kommunikation für mehrere Objekte des Systems von 1 zu verbessern.
  • In jedem Funktionsblockdiagramm repräsentiert ein breiter Pfeil symbolisch eine Gruppe von Signalen, die gemeinsam einen Binärcode bedeuten. Zum Beispiel wird die Ausgabe eines Binärzählers durch einen breiten Pfeil wiedergegeben, da eine Binärzahl von den Signalen auf mehreren Leitern, die zu einem Zeitpunkt gemeinsam abgenommen werden, gekennzeichnet ist. Eine Gruppe von Signalen ohne binär kodierte Beziehung kann als eine einzelne Linie mit einem Pfeil gezeigt sein. Eine einzelne Linie zwischen Funktionsblöcken überträgt ein oder mehrere Signal(e). Signale, die in mehreren Figuren in Erscheinung treten und dieselbe Mnemonik aufweisen, sind durch direkte Verbindung oder durch zusätzliche Einrichtungen miteinander gekoppelt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ein Objektidentifikationssystem gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung sorgt für eine Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung und einem Objekt, während sich die Überwachungseinrichtung und das Objekt innerhalb eines Kommunikationsbereiches befinden. Jedes Objekt enthält einen Schwingkreis, der mit einer zur Kommunikation verwendeten Antenne gekoppelt ist. Kommunikation, in der hierin verwendeten Form, kann verwendet werden, um einen oder mehrere Zweck(e) zu erfüllen, einschließend: (a) das Vorhandensein eines Schwingkreises (z. B. zum Orten eines Objekts in einem Gebiet) zu detektieren, (b) Arbeitsenergie an einen Transceiver zu liefern, (c) die Resonanzfrequenz eines derartigen Schwingkreises zu bestimmen, (d) eine Transceiveridentifikation zur bestimmen, (e) Daten von einem Transceiver zu empfangen, oder (f) Daten an einen oder mehrere Transceiver(s) zu senden. Sendeenergiepegel können entsprechend dem für die Kommunikation geeigneten Bereich variieren. Zum Beispiel können Objekte mit einem höheren Sendeenergiepegel detektiert und eine Warnung ausgegeben werden, daß einige Objekte sich außerhalb des Abfragebereiches befinden können. Eine Kommunikation kann unter Verwendung derselben oder verschiedener Medien oder Frequenzen für unterschiedliche Zwecke (z. B. magnetische Induktion, Funk, Infrarotlicht oder Schall) durchgeführt werden. Es können unterschiedliche Medien oder Frequenzen simultan oder zu unterschiedlichen Zeiten für denselben Zweck verwendet werden. Wenn sich besagte Objekte in der Nähe voneinander befinden, können die Antennen die Schwingkreise koppeln, um eine gemeinsame Resonanzfrequenz zu liefern, die typischerweise geringer als die Resonanzfrequenz jedes Schwingkreises bei Isolation ist. Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikation hergestellt, wobei die oben beschriebenen Probleme überwunden werden, die die Variation der Orientierung jeder Objektantenne und Kopplungseffekte (z. B. Nähe von Objektantennen zueinander und Flächen, die die Kommunikation durch Reflexion, Absorption oder Brechung stören) enthalten, überwunden werden. Zum Beispiel enthält das Objektidentifikationssystem 100 einen Hauptrechner 122, ein Netzwerk 128, Überwachungseinrichtungen 124 und 126, Antennensysteme 120 und 122, Sensoren 160 und 162 und Steuereinrichtungen 164 und 166. Das System 100 kann eine zuverlässige Kommunikation trotz Störung durch Sendequellen, die nicht Teil des Systems 100 sind, herstellen. Zum Beispiel sendet eine Störquelle 190 (die für eine Anzahl von Quellen und Orten repräsentativ ist) ein Signal 193 (das eine oder mehrere Frequenzkomponente(n) oder Rauschen repräsentiert) in dem Empfangsbereich der Antennensysteme 120 und 121.
  • Der Hauptrechner 122 kann irgendein Computersystem mit Rechenkapazität und Schnittstellen zur Unterstützung von Datenkommunikation auf dem Netzwerk 128 unter einer oder mehreren Überwachungseinrichtung(en) 124, 126 enthalten. Es kann ein herkömmliches Bürocomputersystem verwendet werden. Der Hauptrechner 122 kann betrieben werden, um Meldung von Objekten zu erlangen, die von den Überwachungseinrichtungen 124, 126 detektiert oder identifiziert worden sind, und um irgendeinen ansonsten herkömmlichen Geschäftsprozeß als Antwort auf besagte Meldung durchzuführen. Als ein repräsentatives Beispiel kann der Hauptrechner für Materialbuchhaltung, Verkaufstellenservice, Materialverwaltung, automatische Datenerfassung, elektronische Warenüberwachung oder elektronische Zugangskontrolle als Antwort auf Objektdetektion oder -identifiktation sorgen, wo Objekte Personaldienstausweise, Identifikationsanhänger, Transportanhänger, Warenetiketten, elektronische Schlüssel, Autorisationseinrichtungen oder Preisschilder enthalten können.
  • Das Netzwerk 128 kann jedes Netzwerk für einen Datentransfer (z. B. ein Internet, ein Wide Area Network, ein Local Area Network unter Verwendung von Kabel-, Fernsprech- oder drahtloser Technologie) zwischen einer Überwachungseinrichtung und einem Hauptrechner enthalten. Zusätzlich kann das Netzwerk 128 einen Datentransfer zwischen einer oder mehrerer Überwachungseinrichtung(en) 124, 126 unterstützen.
  • Der Hauptrechner 122 kann einen wesentlichen Teil der Datenanalyse, Kommunikations- (z. B. Bildung und Analyse von Nachrichten an und von Objekten gemäß einem oder mehrerer Protokoll(e) zur Bestimmung der Identifikation) und Steuerfunktionen, die hierin in Bezug auf eine Überwachungseinrichtung erörtert werden, durchführen, wenn zum Beispiel eine Überwachungseinrichtung 124, 126 eine begrenzte Verarbeitungskapazität aufweist. In einer derartigen Ausführungsform empfängt die Überwachungseinrichtung 124 Befehle vom Hauptrechner 122 und liefert sie Berichte an den Hauptrechner 122 über das Netzwerk 128. Die Befehle können Anfragen von dem Hauptrechner 122 hinsichtlich des aktuellen Zustands der Steuerungen 164, der aktuellen Meßwerte von den Sensoren 160, des Zustands irgendeines Antennenknotens 140, 142 und des Zustands der Konfiguration der Überwachungseinrichtung 124 oder des Antennensystems 120 enthalten. Der Hauptrechner 122 kann der Überwachungseinrichtung 124 befehlen, auf einer oder mehreren gewünschten Frequenz(en) zu senden, kann die Überwachungseinrichtung 124 anweisen, auf einem oder mehreren Band/Bändern (breit oder schmal) zu empfangen und/oder eine analoge und digitale Analyse von Signalen durchzuführen, die vom Antennensystem 120 empfangen sind, und kann eine Neukonfiguration der Überwachungseinrichtung 124, Sensoren 160, Steuerungen 164 und/oder des Antennensystems 120 anweisen. Außerdem kann der Hauptrechner 122, durch geeignete Befehle, eine Meldung von detektierten Objekten oder eine Liste von Objektidentifikationen gegenwärtig im Kommunikationsbereich der Überwachungseinrichtung 124 anfordern und/oder Rohdaten anfordern, von denen der Hauptrechner 122 Objekte detektieren oder eine derartige Liste bestimmen kann. Schließlich kann der Hauptrechner 122, unter Verwendung von geeigneten Befehlen für die Überwachungseinrichtungen 124 und 126, eine Kooperation der Überwachungseinrichtungen 124 und 126 zur Durchführung irgendeiner der oben erörterten Funktionen anweisen.
  • Eine Überwachungseinrichtung enthält irgendein System, das mit einem oder mehreren Objekt(en) kommuniziert und Ergebnisse besagter Kommunikation liefert. Ergebnisse können einem Nutzer an der Überwachungseinrichtung (z. B., wenn der Hauptrechner 122 weggelassen ist) oder einem Hauptrechner zur oben erörterten Verarbeitung bereitgestellt werden. Das System 100 kann eine oder mehrere Überwachungseinrichtung(en) enthalten, wobei mehrere Überwachungseinrichtungen zur Redundanz verwendet werden, oder wenn die Kapazität einer einzigen Überwachungseinrichtung durch physikalische Verteilung von Objekten oder das gewünschte Ausmaß von Kommunikation in einer erwarteten Gesamtheit von Objekten in vielleicht einer begrenzten Zeit überschritten ist. Zum Beispiel können die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 funktionsmäßig äquivalent und in zwei geographischen Gebieten oder Territorien angeordnet sein. Wenn keine redundante Kommunikation mit Objekten durch jede Überwachungseinrichtung gewünscht ist, kann der Ort eines Objekts innerhalb eines besonderen Gebietes durch Kommunikation mit einer der zwei Überwachungseinrichtungen 124 oder 126 ermittelt werden. Eine Bewegung eines Objekts von einem Gebiet zu einem anderen kann von dem Hauptrechner 122 von geeigneten Berichten durch die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 bestimmt werden.
  • Ein Antennensystem enthält irgendein System zur Kopplung von einer oder mehreren Antenne(n) mit einer Überwachungseinrichtung zur Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung und einem oder mehreren Objekt(en). Wenn eine Kommunikation von einer oder mehreren Überwachungseinrichtungen auf das Bereitstellen von Arbeitsenergie beschränkt ist, können Empfangsantennenfunktionen von derartigen Überwachungseinrichtungen und Antennensystemen weggelassen werden. Zum Beispiel enthält ein Antennensystem 120, für eine oben erörterte Kommunikation, einen Antennenbus 132, der einen Antennenknoten 140 und Antennenknoten 142 mit der Überwachungseinrichtung 124 koppelt. Der Antennenknoten 140 unterstützt Antennen 150. Der Antennenknoten 142 unterstützt Antennen 152. In gleicher Weise enthält das Antennensystem 121 einen Antennenbus 136 zur Kopplung des Antennenknotens 144 und des Antennenknotens 146 mit der Überwachungseinrichtung 126. Der Antennenknoten 144 unterstützt Antennen 154. Der Antennenknoten 146 unterstützt Antennen 156. In der hierin verwendeten Form stellt eine Antenne jeden Wandler von bei der Kommunikation verwendeter Energie dar, einschließlich, zum Beispiel, eine Linse für Infrarotlichtenergie oder ein Horn oder eine Struktur für Schallenergie. Ein alternatives Antennensystem enthält ein oder mehrere austauschbare(s) Modul(e) zur Neukonfigurierung des Betriebs von irgendeinem Kommunikationsmedium oder Frequenzband auf ein anderes Medium oder Frequenzband.
  • Ein Antennenbus enthält irgendein Netzwerk zum Übertragen von Signalen zur Kopplung von einem oder mehreren Sender(n) mit einer oder mehreren Antenne(n), zum Übertragen von Signalen zur Kopplung von einer oder mehreren Antenne(n) mit einem oder mehreren Empfänger(n) und zum Koppeln eines oder mehrerer Prozessors/Prozessoren zur Datenkommunikation. Zum Beispiel koppelt der Antennenbus 132 die Antennen 150, 152 mit Sendern und Empfängern der Überwachungseinrichtung 124. Zusätzlich koppelt der Antennenbus 132 Prozessoren in Antennenknoten 140 und 142 mit einem Prozessor der Überwachungseinrichtung 124. Die Überwachungseinrichtung 124 kann durch Ausgeben von Befehlen an einen oder mehrere Antennenknoten über den Antennenbus 132 Antennenknotenfunktionen anweisen und Zustandsinformationen empfangen. In einer alternativen Ausführungsform können mehr als eine Überwachungseinrichtung denselben Antennenbus verwenden. Zum Beispiel können die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 zur Kommunikation über den Antennenbus 132 anstelle (oder zusätzlich zu) der Kommunikation zwischen Überwachungseinrichtungen über den Bus 128 gekoppelt sein.
  • Eine Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung und einem Objekt kann eine oder mehrere Antenne(n) einschließen. Zum Beispiel ist eine Kommunikation zwischen der Überwachungseinrichtung 124 und einem Objekt 103 mit Signalen 170 von den Antennen 152 an das Objekt 103 und einem Signal 172 vom Objekt 103 an die Antennen 152 dargestellt. Es ist nicht notwendig, daß derselbe Antennenknoten zur Sende- und Empfangskommunikation mit einem besonderen Objekt fungiert. Zum Beispiel liefern die Antennen 152 ein Signal 174 an ein Objekt 102 und liefert das Objekt 102 ein Signal 176 für den Empfang durch die Antennen 150.
  • Die Orientierung einer Objektantenne schließt, wie oben erörtert, die Orientierung der Objektantenne in Bezug auf eine von einer Überwachungseinrichtung zur Kommunikation mit Objekten verwendete Antenne ein und schließt die Orientierung der Objektantenne in Bezug auf andere Objektantennen ein. Wenn im wesentlichen planare Antennen in der Überwachungseinrichtung und in den Objekten verwendet werden, kann eine Kopplung der Antennen zur Energieübertragung von einer Überwachungseinrichtung auf ein Objekt hauptsächlich durch Magnetfelder erfolgen. Eine derartige Kopplung kann abnehmen, wenn sich die Objektantennenorientierung von koplanar (oder parallelen Ebenen) in Bezug auf die Überwachungseinrichtungsantenne unterscheidet. Wenn planare Objektantennen koplanar (oder in parallelen Ebenen) in Bezug zueinander liegen, kann ein Objekt Energie von anderen Objekten empfangen und kann die Kopplung von mehreren Schwingkreisen das Verhalten von einem oder mehreren derartiger Schwingkreis(e) bewirken. Wenn zum Beispiel jedes Objekt einen Schwingkreis mit einer Resonanfrequenz bei Betrieb in Isolation aufweist, kann eine Gruppe von Objekten eine Energieabsorptionsspitze bei einer anderen (z. B. niedrigeren) Frequenz, hierin als eine Stapelresonanzfrequenz bezeichnet, aufweisen. Einige Objekte in einem Stapel können nicht in demselben Maße wie andere (z. B. eine Mehrheit) Objekte gekoppelt sein und können somit Energie bei einer Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz bei Isolation und der Stapelresonanzfrequenz der Mehrheit effizienter absorbieren. Mit anderen Worten kann ein ungleichförmiger Stapel von Objekten mehrere Stapelresonanzfrequenzen aufweisen.
  • Das Zusammenwirken von Schwingkreisen in einem derartigen System von gekoppelten Objektantennen kann einen nachteiligen Effekt auf die Kommunikation aufweisen. Nachteilige Effekte können einschließen, daß unzureichende Arbeitsenergie von einem bestimmten Transceiver in einem Objekt empfangen wird, so daß andere Kommunikationszwecke nicht erfüllt werden können; unzureichende oder diskontinuierliche Energie zum Unterstützen von digitalen und analogen Funktionen (z. B. Zählen, Messen, Umwandeln), so daß die Datenkommunikation ungenau sein kann; begenzter Bereich eines Signals, das von einem individuellen Objekt gesendet wird, und eine von der erwarteten abweichende Energiespektraldichte eines von einem individuellen Objekt gesendeten Signals.
  • Die Sensoren 160, 162 messen zahlreiche Aspekte der Umgebung in der Nähe der jeweiligen Überwachungseinrichtung, während die Steuerungen 164, 166 Änderungen in der Umgebung bewirken. Die Sensoren 160, 162 können irgendwelche herkömmlichen elektronischen Wandler, die zum Beispiel Temperatursensoren, Drucksensoren, Annäherungssensoren, elektromagnetische Sensoren, optische Sensoren enthalten, und mechanische Sensoren enthalten, wie sie bei Detektion von physikalischen Umgebungsbedingungen, Bewegung von Objekten in einem Überwachungsgebiet, Öffnen und Schließen von Türen und Durchgang von Fahrzeugen, Tieren, Personal und/oder nicht mit Transceivern ausgestatteten Gegenständen herkömmlicherweise verwendet werden. In einer Ausführungsform des Systems 100 zur automatischen Datenerfassung bezüglich eines Kassenterminals können die Sensoren 160, 162 ein Barcodelesegerät, eine Videokamera und andere herkömmliche Produktverfolgungssensoren enthalten. Die Steuerungen 164, 166 können irgendwelche herkömmlichen Anlagensteuerungen enthalten, wenn die Überwachungseinrichtungen 124, 126 stationär sind; oder, erforderlichenfalls, Fahrzeugsteuerungen für Überwachungseinrichtungen 124, 126 in einer mobilen Konfiguration enthalten. Die Steuerungen 164, 166 können Steuerungen zur Änderung der Orientierung einer oder mehrerer Antenne(n) der Antennensysteme 120, 121 enthalten. Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 integriert und meldet Informationen, die sich auf von den Sensoren 160, 162 detektierte Ereignisse und auf eine Kommunikation mit einem oder mehreren Objekt(en) 102 bis 112 beziehen. Derartige Berichte können durch Warnmeldungen, akustische Ansageeinrichtungen, Ausdrucke oder Anzeigen (nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 kann auf ein oder mehrere detektierte Ereignisse durch Änderung des Zustands der Steuerungen 164, 166 und/oder Melden eines oder mehrerer Ereignisse über das Netzwerk 128 an den Hauptrechner 122 und/oder eine weitere Überwachungseinrichtung antworten.
  • Die oben erörterten Sensoren und Steuerungen können in einer alternativen Ausführungsform des Systems 100 von einem oder mehreren Antennenknoten zusätzlich zu oder anstelle der von der Überwachungseinrichtung 124 direkt unterstützten Sensoren 160 und 164 unterstützt werden. Bei Unterstützung durch einen Antennenknoten können Sensoren und Steuerungen an Orten plaziert werden, die sich fern von der Überwachungseinrichtung 124 befinden oder zur Signalweiterleitung, Systeminstallation, Test oder Wartung geeigneter sind. Ein Knoten einer derartigen Ausführungsform kann irgendeine Kombination von Antennen, Sensoren und Steuerungen, einschließlich Konfigurationen ausschließlich aus Antennen (wie gezeigt), Sensoren oder Steuerungen, unterstützen.
  • Das System 100 kann unter Verwendung von herkömmlichen elektrischen und elektronischen Komponenten und Techniken, die unter Verwendung von herkömmlichen Softwareentwicklungstechniken entwickelte Firmware und Software einschließen, konstruiert und zusammengesetzt sein. Objekte zur Verwendung mit dem System 100 können unter Verwendung von herkömmlichen elektrischen, elektronischen und mechanischen Techniken konstruiert und zusammengesetzt sein, die Baugruppe als integrierte Schaltkreise, Hybride, Smart Cards, Etiketten, Anhänger, Ausweise, Verpackungsmaterialien, Verpackung, Behälter oder Beschilderung, wie dies für irgendeine der oben erörterten Anwendungen gewünscht ist, enthalten. Obwohl die physikalische Nähe der Objekte der Klarheit halber in 1 dargestellt ist, soll das Funktionsblockdiagramm von 1 nicht andere physikalische Aspekte des Systems 100 vermitteln. Es können irgendwelche von zahlreichen räumlichen Baugruppen und Verteilungen der Funktionen des Systems 100 unter Verwendung von herkömmlicher Baugruppen- und Datenkommunikationstechnologie für einen gewünschten Systembetrieb genutzt werden. Zum Beispiel können die Funktionen des Hauptrechners, der Überwachungseinrichtung und des Antennensystems in einer Baugruppe integriert oder in zahlreiche zusammenwirkende oder redundante Baugruppen unterteilt werden. Das System 100 kann derart erweitert werden, daß es irgendeine Anzahl von Hauptrechnern (einer ist der Einfachheit halber gezeigt), irgendeine Anzahl von Überwachungseinrichtungen (zwei sind der Einfachheit halber gezeigt) und irgendeine Anzahl von Antennenknoten pro Antennensystem (zwei sind der Einfachheit halber gezeigt) enthält. Das Antennensystem 100 kann integral mit einem einzigen Ort, verteilt in einem oder mehreren Gebieten oder mobil sein. In ähnlicher Weise können die Objekte 102112 relativ feststehende Orte (z. B. in Straßen, Laufbändern etc. eingebettet) aufweisen, wenn die Überwachungseinrichtungen mobil oder tragbar sind.
  • Die Objekte 104 und 105 bilden Stapel 114, worin jeweilige Objektantennen in gewissem Maße gekoppelt sind (z. B. mehr oder weniger in parallelen Ebenen oder koplanar ausgerichtet und/oder in mehr oder weniger dichter Nähe zueinander positioniert). In ähnlicher Weise bilden die Objekte 107 bis 112 einen Stapel 116. Für Objekte mit planaren Antennen, die bei von 1 bis 15 MHz arbeiten, kann ein Koppeln, das dazu ausreicht, um eine Stapelresonanzfrequenz zu beobachten, die sich von der Resonanzfrequenz eines isolierten Objekts unterscheidet, in Abständen zwischen parallel ausgerichteten Objektantennen von weniger als 8 Zoll (z. B. ungefähr 1 Zoll) auftreten. Der Stapel 114 aus Objekten 104 und 105 wirkt, wie unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, zusammen. Jedes Objekt 104, 105 enthält einen identischen Transceiver 201, 231. Der Transceiver 201 enthält eine Antenne 202, einen Tankkreis 204, einen Gleichrichter 206, einen Empfänger 208, einen Sender 210 und eine Zustandsmaschine 212.
  • Der Tankkreis 204 ist ein herkömmlicher Schwingkreis (z. B. ein Reihen-, Parallel- oder Reihen/Parallel-Schwingkreis). Die Induktivität der Antenne 202 kann mit dem Tankkreis 204 als eine zusätzliche Induktivität oder als die Hauptinduktivität des Tankkreises 204 zusammenwirken. Wenn sie sich in der Nähe der Antenne 232 befindet, kann die Antenne 202 durch allgemein bei 290 gekennzeichnete Flußlinien verbunden sein. Die Flußlinien 290 stellen magnetische Kopplung zwischen den Antennen 202 und 232 dar. Die Effekte der magnetischen Kopplung auf den Tankkreis 204 enthalten (a) Änderung der Resonanzfrequenz des Tankkreises 204, (b) Änderung des Q des Tankkreises 204, (c) Laden des Senders 210, wenn gesendet wird, und (d) Dämpfen irgendeines von dem Empfänger 208 empfangenen Signals (z. B. Energie oder Nachricht). Wenn der Tankkreis 204 Energie zum Zwecke des Versorgens des Transceivers 201 mit Energie empfängt, kann die magnetische Kopplung die zur Energieumwandlung vom Gleichrichter 206 empfangene Energie absenken. Die Tankkreise 204 und 234 wirken zusammen, wenn sie gekoppelt sind (z. B. Ringströme in Phase, eine Resonanzfrequenz, hierin als die Stapelresonanzfrequenz bezeichnet, und Energieteilung). Besondere Vorteile werden in dem System 100 als eine Folge der Verbesserung einiger dieser Effekte und Berücksichtigung dieser Effekte bei den von der Überwachungseinrichtung 124 und/oder dem Hauptrechner 122 durchgeführten Funktionen erzielt. Für einen bei 8 bis 10 MHz (vorzugsweise bei ungefähr 5,5 MHz) betriebsfähigen Transceiver kann der Tankkreis 204 einen Q im Bereich von 90–130 bei Isolation, 40–70 bei Kopplung mit der Transceiverschaltung und bis 20 hinunter aufweisen, wenn er sich in der Nähe anderer Transceiver befindet. Zum Beispiel kann ein Stapel aus von 3 bis 100 Transceivers in koplanarer Orientierung einen Q von ungefähr 35 aufweisen.
  • Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 kann zu jedem geeigneten Zeitpunkt ein Verfahren zum Auswählen von einer oder mehreren Frequenzen (oder Ändern von Frequenzen) zur Kommunikation zwischen der Überwachungseinrichtung und einem oder mehreren Objekt(en) durchführen. Bei Auswahl einer Frequenz (oder eines Bandes) zur Kommunikation kann die Überwachungseinrichtung 124 damit weitermachen, Daten zu detektieren, zuzulassen, abzufragen oder zu übertragen mit einem oder mehreren Transceivern durch Senden und/oder Empfangen von Nachrichten unter Verwendung der ausgewählten Frequenz (oder des ausgewählten Bandes). Zum Beispiel kann ein Verfahren 500 von 5 von der Überwachungseinrichtung 124 oder durch die oben erörterte Kooperation des Hauptrechners 122 und der Überwachungseinrichtung 124 durchgeführt werden. Eine Überwachungseinrichtung kann Energie an Transceivers zu irgendeinem Zeitpunkt in Bezug auf weitere Kommunikation liefern (z. B. vor Abfrage, verzahnt während der Abfrage, simultan auf einer anderen Frequenz oder überhaupt nicht für batteriebetriebene Transceivers).
  • In Schritt 502 wird eine Sequenz von Frequenzen in einem gewünschten Scanbereich bestimmt und in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen zum Scannen, MTFS [1 ... A], gespeichert. Eine derartige Sequenz von Frequenzen kann irgendeine ganze Zahl von Frequenzen (z. B. wie durch die Variable A gekennzeichnet) enthalten und kann aus dem Feld MTFS in irgendeiner geeigneten Weise ausgewählt (oder darin gespeichert) werden. Vorzugsweise ist eine Sequenz von Frequenzen so ausgewählt, daß ein Senden von mehr als einer vorab festgelegten durchschnittlichen Energie in irgendeinem besonderen Frequenzband vermieden wird. Ein Frequenzbereich kann in irgendeine Zahl von Bändern unterteilt sein. Besagte Bänder können irgendeine Bandbreite aufweisen, überlappen und können einen oder mehrere Teile des Bereiches weglassen. Die Sequenz von Frequenzen kann für eine oder mehrere Übertragungen in einem ersten Band, gefolgt von einer oder mehreren Übertragungen in irgendeinem anderen Band, sorgen. Zum Beispiel kann sich an ein Senden auf einer Frequenz in einem ersten Band (z. B. F308 in Band F304 bis F312) ein Senden irgendeiner Frequenz in einem zweiten Band (z. B. F324 in Band F320 bis F328) anschließen, um die in dem ersten Band gesendete durchschnittliche Energie zu begrenzen. Ein Frequenz-Offset vom Beginn eines Bandes kann als ein Offset in einem anderen Band verwendet werden; obwohl unterschiedliche jeweilige Offsets in jedem Band verwendet werden können.
  • Zum Beispiel kann irgendeine in der oben zitierten verwandten Patentanmeldung S/N 09/088,924 beschriebene Reihenfolge von Frequenzübertragung verwendet werden.
  • Scannen kann für einen Bereich um eine mittige Frequenz, der in eine ganze Zahl von durchgehenden Bändern mit identischer Bandbreite unterteilt ist, definiert werden. Für den Zweck des Begrenzens der in jedem Band gesendeten durchschnittlichen Energie kann Scannen in einer Zahl von Unterscans durchgeführt werden. Jeder Unterscan kann ein Senden in jedem Band mit einem Offset von der unteren Grenze des Bandes enthalten. Der Unterscan kann von Band zu Band in sequentieller Reihenfolge mit ansteigender Frequenz vonstatten gehen. Der in einem ersten Unterscan verwendete Offset kann um einen inkrementalen Betrag zur Verwendung in einem nachfolgenden Unterscan erhöht werden. Die Anzahl von durchgeführten Unterscans kann davon abhängen, ob eine interessierende Frequenz oder Anwärterfrequenz detektiert wird (wie unten erörtert); oder die Anzahl von Unterscans kann gleich der Anzahl von in jedem Band vorzunehmenden Übertragungen sein. Angesichts all der oben genannten Randbedingungen kann die bei jedem Senden verwendete Frequenz durch die Formeln ausgedrückt werden: f(s, t) = [n(s, t) × (2R/N)] + (F – R)
    Figure 00250001
    F ist die Mittelpunktfrequenz (z. B. in MHz);
    F ± R ist der zu scannende Frequenzbereich;
    2R/N ist der Frequenzschritt (z. B. in MHz);
    N ist die Gesamtanzahl von Übertragungen in dem zu scannenden Bereich;
    T ist die Gesamtanzahl von Übertragungen in einem Unterscan;
    n ist die Frequenzzahl für jede Übertragung;
    s ist die Unterscanzahl in jedem Scan; und
    t ist die Übertragungsanzahl in jedem Unterscan.
  • In der durch die obigen Formeln beschriebenen Scantechnik können N, T, n, s und t zur Erleichterung der Berechnung (z. B. Schleifenzähler und Grenzen) ganzzahlig sein. Werte für S und t können fortlaufend als ganze Zahlen anhand der Reihen von ganzen Zahlen ausgewählt werden, die durch die Begrenzungen in den obengenannten Formeln gekennzeichnet sind.
  • In alternativen Scantechniken können irgendwelche Reihen anstelle der Reihen von ganzen Zahlen, zum Beispiel eine Reihe von reellen Zahlen verwendet werden. Es kann jede Funktion verwendet werden, um einen nächsten Wert der Reihen zu bestimmen, einschließlich zum Beispiel ein Pseudo-Zufallszahlengenerator. Wenn Bänder nicht aufeinanderfolgend behandelt werden, keine gleiche Bandbreite aufweisen oder nicht kontinuierlich sind, kann irgendein Algorithmus (z. B. eine Nachschlagetabelle oder eine Reihe von Regeln) verwendet werden, um geeignete Werte für eine für das Senden zu verwendende nächste Frequenz zu bestimmen. In ähnlicher Weise kann ein in jedem Unterscan für jedes Band zu verwendender geeigneter Offset durch irgendeinen geeigneten Algorithmus bestimmt werden. Zum Beispiel kann ein Pseudozufallszahlengenerator verwendet werden, um ein nächstes Band und einen nächsten Offset für ein nächstes Senden in dem Band zu bestimmen. Die Amplitude und/oder Dauer jeder Übertragung kann zum Beispiel als eine Frequenzfunktion variieren, wenn die durchschnittliche Energie in einer Blind- oder Resonanzlast (z. B. eine Last, die nicht rein widerstandsbehaftet ist) zu begrenzen ist. Eine nächste Frequenz, die entsprechend einer Reihe oder einem oben erörterten Algorithmus bestimmt wird, kann bei einem Unterscan als Folge einer Vorhersage der durchschnittlichen Energie, die in dem Band übertragen würde, und einer Bestimmung, ob eine maximale durchschnittliche Energie überschritten würde, wenn das Senden nicht unterlassen würde, weggelassen werden. Eine derartige Bestimmung kann ein Berücksichtigen von früheren Übertragungen über eine geeignete Zeitdauer enthalten.
  • Wenn verschiedene Arbeitsfrequenzen für oben erörterte verschiedene Kommunikationszwecke verwendet werden (z. B. kann ein Objekt einen Schwingkreis zum Empfangen von Energie und einen zweiten Schwingkreis zur Abfrage aufweisen), können Scanfrequenzen in irgendeiner Sequenz zur Bestimmung irgendeiner Kombination von Arbeitsfrequenzen von einem oder mehreren Objekten gewählt werden. Für Transceivers, die bei Isolation bei ungefähr 5,5 MHz arbeiten, kann das Scannen Frequenzen in einem Bereich von ungefähr 2,5 MHz (z. B. F304) bis ungefähr 6,0 MHz (z. B. F328) enthalten, um Herstelltoleranzen und Objektorientierung (z. B. Stapel), wie oben erörtert, Rechnung zu tragen.
  • Das Feld MTFS kann, für jede Frequenz, Werte enthalten, die die zum Senden und Empfangen zu verwendende Konfiguration spezifizieren. Derartige Werte können Konfigurationsparameter für jeden Sender (z. B. Energiepegel, Synchronisation, Dauer, eine oder mehrere Antennen, Abstimmung und Steuerphasen) und für jeden Empfänger (z. B. Detektorauswahl, Auswahl von Taktsignalen, Filterparameter, Synchronisation, eine oder mehrere Antennen, Abstimmung, Rauschsperrzeitablauf und Signalverarbeitungsparameter wie unten erörtert) spezifizieren. Aus Effizienzgründen können Vorgabewerte oder Bezugnahmen auf Sätze mit vordefinierten Werten verwendet werden. Filterparameter und/oder Signalverarbeitungsparameter können eine selektive Dämpfung von Interferenz (im Zeitbereich oder Frequenzbereich) bewirken, wie dies in irgendeiner früheren Ausführung eines Schrittes von Verfahren 500 bestimmt ist. Da sowohl das Sendeband als auch das Empfangsband für jeden Eintrag in dem Feld MTFS spezifiziert werden können, können alternative Scantechniken verwendet werden, die einschließen: (a) Senden eines Schmalbandsignals und Empfangen mit einem Breitbanddetektor; (b) Senden eines Breitbandsignals und Empfangen mit einem Schmalbanddetektor; (c) Senden von zwei oder mehr Schmalbandsignalen (aufeinanderfolgend oder simultan) und Empfangen mit einem Breitbanddetektor; oder (d) Beibehalten des Sendens eines Breitbandsignals, während zu aufeinanderfolgenden Zeiten mit unterschiedlichen Schmalbanddetektoreinstellungen empfangen wird.
  • In Schritt 504 wird eine Scanunterroutine entsprechend den Inhalten des Feldes MTFS durchgeführt. Es kann irgendein geeignetes Scanverfahren zur Bestimmung eines oder mehrerer Signalmerkmale von Anwärterfrequenzen durchgeführt werden, um das Auswählen von einer oder mehreren Frequenzen zur Abfrage zu erleichtern. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung eines Scanverfahrens von 6 erzielt. Die Steuerung kann von Schritt 504 auf Schritt 601 von 6 übertragen werden.
  • In Schritt 602 wird die erste Überwachungseinrichtungssendefrequenz zum Scannen aus dem Feld MTFS unter Verwendung einer Schleifenvariable S ausgewählt, die dem ersten Indexwert 1 zugeordnet ist.
  • In Schritt 604 wird ein unmodulierter Träger auf der durch den Wert MTFS[S] gekennzeichneten Frequenz von dem Antennensystem 120 (z. B. eine oder mehrere Vorgabeantennen, oder eine oder mehrere Antennen, die, wie oben erörtert, in Schritt 502 bestimmt worden sind) für eine Dauer D430 gesendet, der in 4 als Signal 170 dargestellt ist. Die Trägerübertragung beginnt zum Zeitpunkt T410 und setzt sich bis zum Zeitpunkt T414 fort. Die Anstiegs- und Abfallzeit des unmodulierten Trägers kann, wie in 4 gezeigt, wesentlich sein oder (vorzugsweise) vernachlässigbar sein. Die Dauer D430 ist im Vergleich mit einem unten erörterten START-Signal vorzugsweise kurz. Ein vollständiger Betrieb der Transceivers 201, 231 ist während des Scannens nicht erforderlich. In einem bevorzugten Scanverfahren reicht die Trägerübertragung nicht aus, um Arbeitsenergie in jedem Transceiver zu liefern.
  • In Schritt 606 kann/können eine oder mehrere Antenne(n) (z. B. diejenigen, die in dem Antennensystem 120 zum Senden des Trägers in Schritt 604 verwendet werden) für eine Dauer D434 gesperrt werden, um Strahlung zu stoppen, die ein Empfangen auf denselben oder anderen Antennen stören kann. Die Antennensperrfunktion ist, wie zum Zeitpunkt T414 gezeigt, bei oder in der Nähe des Nulldurchgangs des Signals 170 wirksam, um ein Senden von bandexternem Rauschen zu vermeiden. Der Sperrvorgang ist zum Zeitpunkt T416 abgeschlossen. Die Dauer D434 ist vorzugsweise geringer als eine Periode der in Schritt 604 gesendeten Frequenz (z. B. von ungefähr drei Perioden des gesendeten Trägers bis zu weniger als 1 Mikrosekunde, vorzugsweise von 1 bis 3 μs). Nicht im Gebrauch befindliche Antennen werden gesperrt oder offengelassen, um eine Detektion einer Antennenresonanzfrequenz in Schritt 608 zu vermeiden.
  • Von dem Signal 170 gesendete Energie (z. B. ein Magnetfeld) wird, wenn sie von einem oder mehreren Transceivers 201, 231 empfangen wird, demzufolge einen oszillierenden (d. h. Ruf-)Strom in den Tankkreisen 204, 234 und Antennen 202, 232 entwickeln. Jeder oszillierende Strom wird als eine Folge des Q des Tankkreises nach der Zeit T414 andauern. Zum Beispiel wird ein Rufsignal, da ein oszillierender Strom durch die Antenne 202 tritt, von der Antenne 202 vom Zeitpunkt T416 bis zum Zeitpunkt T422 gesendet. Das Signal 172 von 4 stellt näherungsweise das Ausmaß des Rufsignals dar. Wenn Flußlinien 290 einen oder mehrere Tankkreise koppeln, wirken alle gekoppelten Tankkreise zusammen. Demzufolge kann das Signal 172 die Überlagerung von Signalen von einem oder mehreren separaten Objekten und/oder einem oder mehreren Stapel(n), wie oben beschrieben, enthalten. Das Signal 172 ist typischerweise mehrere Ordnungen oder Größer geringer in der Amplitude als das Signal 170. Das Signal 172 kann sich auch in der Frequenz und in der Phase von dem Trägersignal 170 unterscheiden. Diese Frequenz- und Phasenunterschiede sowie Änderungen in der Amplitude des Signals 172 zwischen den Zeitpunkten T416 und T422 übermitteln Information über den Tankkreis 204, über die Orientierung der Transceiverantenne 202 in Bezug auf das Antennensystem 120 und andere Transceivers, die Anzahl von simultan rufenden Tankkreisen und möglicherweise den Ort und die Relativbewegung (z. B. innerhalb eines Gebietes) von Tankkreisen in Bezug auf das Antennensystem 120.
  • In Schritt 608 wird das Signal 172 von dem Antennensystem 120 (z. B. einer oder mehrere Vorgabeantennen oder einer oder mehreren Antennen, die, wie oben erörtert, in Schritt 502 bestimmt sind) empfangen und für Dauer D436 zwischen den Zeitpunkten T416 und T418 abgetastet. Obwohl eine kürzere Zeitdauer verwendet werden kann, werden die Dauer T416 bis T418 und die Empfindlichkeit des Empfängers (bei erwarteten in einer besonderen Anwendung zu empfangenden Signalpegeln) derart ausgewählt, daß sie ungefähr 8 Perioden des Rufsignals zum Abtasten liefern. Eine Anzahl von Abtastpunkten 417 wird in dem Monitor Received Scan-Feld MRS [1 .. D] aufgezeichnet. Jeder Abtastpunkt kann eine Amplitude des Signals 172 kennzeichnen (z. B. eine in eine digitale Wiedergabe umgewandelte gemessene analoge Spannung). Zusätzlich können Abtastpunkte zum Zeitpunkt T418 bis T422 zur weiteren Analyse aufgenommen werden.
  • In Schritt 610 werden zahlreiche Signalmerkmale entsprechend den Inhalten des Feldes MRS und ähnlicher Felder entsprechend den früheren Durchführungen des Schrittes 610 bestimmt. Es kann irgendein herkömmliches Signalmerkmal bestimmt werden. Ein bestimmtes Signalmerkmal kann zu einem ersten Zeitpunkt (A) und wiederum zu einem zweiten Zeitpunkt (B) (während der erwarteten Abfallzeit eines Rufsignals) bestimmt und die Beziehung zwischen Signalmerkmalwerten bei A und B verwendet werden, um ein drittes Signalmerkmal zu bestimmen. Die Analyse von Signalmerkmalen kann im Zeitbereich (z. B. Amplitude, Phase) oder im Frequenzbereich vonstatten gehen. Eine Analyse im Frequenzbereich kann vom Ergebnis einer herkömmlichen Fast Fourier-Transformation (FFT) einer Reihe von Abtastpunkten (z. B. eines Abtastfensters von 5 bis 50 μs), die beginnend beim Zeitpunkt A (z. B. Zeitpunkt T416 für 5 μs) und/oder beginnend beim Zeitpunkt B (z. B. Zeitpunkt T418 für 5 μs) aufgenommen wurden, vonstatten gehen. Beispiele von geeigneten Signalmerkmalen sind in Tabelle 1 beschrieben. In einer alternativen Ausführungsform werden Abtastpunkte zu einem weiteren Zeitpunkt C nach Zeitpunkt B aufgenommen. Werte von Abtastpunkten zu den Zeitpunkten A und C werden danach durch Teilen (z. B. A' = A/B und C' = C/B) oder durch Subtrahieren (z. B. A' = A – B und C' = B – C) normalisiert. Die Zeitpunkte A, B und C sind in gleichen Zeitintervallen innerhalb der erwarteten Dauer eines Reaktionssignals oder Antwortsignals angeordnet.
  • TABELLE 1
    Figure 00300001
  • Figure 00310001
  • Figure 00320001
  • Figure 00330001
  • In Schritt 612 wird jedes in Schritt 610 bestimmte Signalmerkmal in einem Feld mit einer Indexposition gespeichert, die der gesendeten Frequenz in Schritt 604 entspricht. Zum Beispiel können mehrere Felder für Überwachungseinrichtungsantwortsignalmerkmale unter Verwendung der Schleifenvariablen S als MRSP1[S], MRSP2[S], etc. indiziert werden.
  • In Schritt 614 wird die Schleifenvariable S erhöht und eine nachfolgende Überwachungseinrichtungssendefrequenz ausgewählt, bis alle Überwachungseinrichtungssendefrequenzen gesendet worden sind. Wenn ein nächste Überwachungseinrichtungssendefrequenz erfolgreich ausgewählt worden ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 604 voran; andernfalls geht die Steuerung 616 für eine Rückkehr zu einer Rufroutine, zum Beispiel, folgend Schritt 504, weiter.
  • In Schritt 506 werden Felder MRSP1, MRSP2, etc. individuell und/oder durch Vergleich und/oder Korrelation analysiert, um zu bestimmen, welche Frequenz oder Frequenzen mit maximalen Werten eines Gütefaktors basierend auf einem oder mehreren Signalmerkmalen übereinstimmt/übereinstimmen. Die Korrelation kann zeit- oder spektralkohärent sein. Wenn zum Beispiel ein Gütefaktor nur auf einem einzigen Signalmerkmal, wie in 3 dargestellt, basiert, kann eine herkömmliche Feldanalyse verwendet werden, um zu bestimmen, daß die Frequenz F324 mit einem maximalen Signalmerkmal S384 übereinstimmt. Hier kann die in 3 gezeigte Graphik von Werten im Speicher als eine Liste (oder Feld) mit Frequenz-Merkmal-Paaren, enthaltend, zum Beispiel, (F304, S360), (F308, S380) und zahlreiche Paare dazwischen, dargestellt werden. Spitzenwerte des Signalmerkmals können in der Analyse, enthaltend Frequenzen F308, F312, F316 und F320, erwähnt werden. Weitere Analyse kann eine oder mehrere Anwärterfrequenzen entsprechend herkömmlicher Profilerkennungslogik und Profilen von erwarteten Signalmerkmalen basierend auf theoretischen Modellen, Messungen und Analyse bestimmen. Wenn zum Beispiel Frequenz F324 mit der für einen individuell arbeitenden Transceiver erwarteten Tankfrequenz übereinstimmt, dann wäre die Frequenz F324 ein Anwärter. Durch Profilerkennung kann ermittelt werden, daß die Frequenz F320 mit dem Stapel 114 übereinstimmt und Frequenzen F308, F312 und F316 mit dem Stapel 116 übereinstimmen können. Unter Verwendung des Signalmerkmalswertes S384 zur Normierung kann man bestimmen, daß mit der Frequenz F308 korrespondierender Signalmerkmalswert S380 auch ein Anwärter ist, da seine relative Amplitude einen Schwellenwert erfüllt oder überschreitet. Jedoch können die der jeweiligen Frequenz F312 und F316 entsprechende Signalamplitude S378 und S374 aufgrund der Möglichkeit, daß diese kleineren Spitzen in dem Signalmerkmalswert mit Objekt 107 und 112 (oder ähnlich angeordneten Objekten) mit schwächerer Kopplung mit allen anderen Objekten 108 bis 111 des Stapels 116 aufgrund der Positionierung an den jeweiligen Enden des Stapels 116 entsprechen können, von geringem Interesse sein. Mit anderen Worten können die Frequenzen F308, F312 und F316 mit einem einzigen Stapel 116 übereinstimmen, der mit einer einzigen Frequenz, zum Beispiel Frequenz F308, abgefragt werden kann. Eine Kommunikation kann bei Frequenzen F312 und F316 absichtlich für einen oder mehrere Zwecke (z. B. Senden von Arbeitsenergie) zum Beispiel durchgeführt werden, wenn erwartet wird, daß jede Frequenz jeweils einem oder mehreren anderen Transceivern entspricht (zum Beispiel ein aus irgendeinem Grunde, einschließlich der Nähe zu einem anderen Transceiver oder zu einer Oberfläche, die die Kommunikation, wie oben erörtert, stört, verstimmter Transceiver).
  • Zusätzlich zur Analyse von maximalen Werten des in 3 gezeigten Signalmerkmals kann eine weitere Analyse den Q (z. B. Gütefaktor oder Standardabweichung) des Signalmerkmals bei jeder Spitzenfrequenz berücksichtigen. Zum Beispiel weist das Signalmerkmal bei Frequenz F324 einen hohen Q auf; weist das Signalmerkmal bei Frequenz F308 einen etwas geringeren Q auf; und weist das Signalmerkmal bei Frequenz F320 einen relativ niedrigen Q auf. Einige anfänglich als Anwärter betrachtete Frequenzen können beseitigt werden, wenn der Wert des Signalmerkmals (oder Gütefaktor) nicht einem Q entspricht, der größer als ein minimaler erwarteter Q ist oder die Relativgröße des Signalmerkmals eine minimale erwartete Größe nicht überschreitet. Im Falle des Stapels 106, der eine Signaleigenschaft mit bei Frequenz F308, F312 und F316 dargestellten mehreren Spitzenwerten aufweist, kann eine weitere Analyse verwendet werden, um zu bestimmen, welche der drei möglichen Anwärterfrequenzen für die Abfrage am geeignetsten ist.
  • In einer kontrollierten Umgebung können Signalmerkmale die Anzahl von vorhandenen Objekten, unsachgemäße Orientierung von einem oder mehreren Objekten oder unsachgemäßer Abstand zwischen Objekten anzeigen.
  • In Schritt 508 kann eine oder mehrere Anwärterfrequenzen einer weiteren Analyse in Verbindung mit einer Unterscanprozedur unterzogen werden. Für jede Anwärterfrequenz wird ein geeigneter Bereich von Frequenzen in der Nähe der Anwärterfrequenz für einen Unterscan spezifiziert. Es kann jede Unterscanprozedur verwendet werden. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Durchführen der Unterscanprozedur in einer Weise erzielt, die der oben unter Bezugnahme auf den Schritt 504 erörterten Scanprozedur ähnelt. Zum Beispiel kann die Steuerung von Schritt 508 zu Schritt 701 von 7 übergehen. Für einen Unterscan spezifizierte Frequenzwerte in dem Feld MTFS können von irgendeinem der Konfigurationswerte (z. B. für diesen Unterscan nachgeprüft), die oben unter Bezugnahme auf Schritt 502 erörtert wurden, begleitet werden.
  • In Schritt 702 wird eine Sequenz von Frequenzen innerhalb jedes gewünschten Unterscanbereiches bestimmt. Es werden Werte in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen zum Scannen bestimmt, zum Beispiel MTFS[1 .. C]. Ein typischer Unterscan kann einen Frequenzbereich von ±200 KHz um eine interessierende Frequenz umfassen.
  • In Schritt 704 wird eine Scanprozedur gemäß den Inhalten von Feld MTFS durchgeführt. Die Steuerung kann zu Schritt 601 übergehen und, wie oben beschrieben, von Schritt 616 zurückkehren.
  • In Schritt 706 werden nachgeprüfte Signalmerkmalsfelder MRSP1, MRSP2, etc. verwendet, um einen oder mehrere Gütefaktoren nachzuprüfen, wie oben unter Bezugnahme auf Schritt 506 erörtert. Die Steuerung kehrt in Schritt 708 zur Rufroutine, zum Beispiel, Schritt 501 von 5 zurück.
  • In Schritt 510 wird jede mit einem Gütefaktor mit einer geeigneten Größe verbundene Frequenz in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen zur Abfrage, zum Beispiel, MTFI[1 .. B] identifiziert.
  • In Schritt 512 wird jede Abfragefrequenz bei der Führung eines Abfrageszenarios verwendet. Es werden irgendein Abfrageprotokoll und Modulationsverfahren verwendet. Geeignete Abfrageprotokolle sind in TABELLE 2 beschrieben. Ein Abfrageprotokoll zur Verwendung in dem System 100 enthält irgendein herkömmliches Protokoll für die Übertragung einer individuellen Identifikation von einem Transceiver zu einer Überwachungseinrichtung sowie irgendein Protokoll, anhand dessen eine Überwachungseinrichtung eine individuelle Identifikation bestimmen kann. Es kann dann eine die individuelle Identifikation benutzende nachfolgende Kommunikation ohne Kollision, Interferenz oder Mehrdeutigkeit im Systembetrieb vonstatten gehen. Es können irgendein Nachrichtenformat und Modulationsverfahren verwendet werden, vorzugsweise eine Schmalbandmodulation, zum Beispiel, irgendeine Pulsbreitenmodulations(PWM)-Technik.
  • Transceiveridentifikation kann die Frequenz (oder das Frequenzband), in dem eine Kommunikation zuverlässig hergestellt werden kann, einen Code oder eine Sequenz von Codes, die von dem Transceiver zum Aktivieren einer oder mehrerer Antworten erkannt werden, einen in (oder durch) eine(r) Antwort angezeigten Code oder eine Kombination dieser Merkmale enthalten.
  • TABELLE 2
    Figure 00370001
  • Figure 00380001
  • Figure 00390001
  • Besondere Vorteile werden in dem System 100 unter Verwendung der in den 12, 13 und 14 beschriebenen Abfrageprozedur 512 erzielt. Die Steuerung kann von Schritt 512 zu Schritt 1201 unter Bezugnahme auf 12 übergehen.
  • Die ausgewählten Frequenzen in Schritt 510 können zur Abfrage verwendet werden oder alternativ können diese Frequenzen zum Übertragen von Energie von der Überwachungseinrichtung 124 auf eines oder mehrere Objekte 102 bis 112 verwendet werden. Im letztgenannten Fall kann die Abfrage auf irgendeine herkömmliche Weise auf irgendeiner geeigneten Frequenz vonstatten gehen. Zum Beispiel kann ein Objekt mit einem Tankkreis, der mit dem Tankkreis von in der Nähe befindlichen Transceivern zusammenwirkt, Energie von seiner Ausstrahlung auf einer Frequenz empfangen, die sich in der Nähe der Resonanzfrequenz des Tankkreises befindet. Außerdem kann ein derartiger Transceiver antworten und in einem Abfrageszenario mit einer anderen Frequenz (z. B. 250 MHz bis 350 MHz) unter Verwendung herkömmlicher RFID teilnehmen. Das in herkömmlicher RFID verwendete Abfrageprotokoll und die Sendemodulationstechniken enthalten zum Beispiel Frequenzen, die für geeignete Ausbreitungsmerkmale ausgewählt sind, Infrarot und andere optische Frequenzen und Ultraschall- und andere Schallfrequenzen. Magnetische Kopplung zwischen benachbarten Transceivern, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, können auf irgendeiner für die Abmessungen von Antennen und Abstände zwischen Antennen für den gewünschten Kommunikationszweck geeigneten Frequenz erzielt werden. Eine magnetische Kopplung wird zum Liefern eines Energiesignals bevorzugt, um den Bereich des Energiesignals zu begrenzen und Ausführungsrichtlinien zu erfüllen.
  • Modulationstechniken enthalten zum Beispiel Streuspektrum, Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation, Einseitenbandmodulation und Unterbrechungstastungs(Off/On Keying (OOK))-Modulation. OOK wird wegen seines schmalen Frequenzspektrums bevorzugt, das eine Kommunikation bei Vorhandensein und Orientierung von anderen Objekten zuläßt, die Teile von breitbandigerer Modulation auf ein unvorhersagbares Ausmaß absorbieren.
  • Die Komplexität von Schaltungen und Firmware zur Durchführung der Funktionen eines Transceivers kann durch Verwendung einer oder mehrere der folgenden Techniken in Kombination reduziert werden: (a) Empfangen von Arbeitsenergie für den Empfänger über die Antenne und den Tank, wie oben beschrieben; (b) Verwendung von Transceiverdetektion (z. B. Detektieren eines Rufsignals) auf derselben Frequenz, die zum Speisen des Transceivers mit Energie verwendet wird; (c) Verwenden von OOK-Modulation zur Abfrage; (d) Durchführen einer Abfrage auf derselben Frequenz, wie sie zum Versorgen des Transceivers mit Energie verwendet wird; (e) Begrenzen der Antwort von einem Transceiver während der Abfrage (z. B. ein oder zwei Bits); (f) Verwenden von mehreren vorab festgelegten Antwortschlitzen für mehrere Transceivers zum Antworten auf einen einzelnen Befehl; (g) Verwenden von vorab festgelegten Zeitdauern eines unmodulierten Trägers für eine oder mehrere Transceiverresetoperationen; (h) Verwenden einer Transceiveridentifikationsnummer mit ausreichender Auflösung zum praktischen Reduzieren der Möglichkeit von Kollisionen in einer erwarteten Betriebsumgebung auf ein vernachlässigbares Maß (z. B. möglicherweise auf Null); (i) Verwenden eines Protokolls, das identifiziert, wenn eine Antwort genau einem Transceiver entspricht, ohne sich auf Kollisionsdetektionsmechanismen zu stützen; und (j) Verwenden einer in N Teile unterteilten Transceiveridentifikationsnummer und Verwenden eines Protokolls zur Ermittlung eines Teils einer Identität in mehr als einer anderen Sequenz von Abfragenachrichten.
  • Die Funktionen der Überwachungseinrichtung 124 und des Transceivers 201 werden unten in einer Ausführungsform beschrieben werden, die alle die oben aufgelisteten Techniken enthält. Obwohl irgendeine Ausführungsform von Hardware, Firmware (z. B. Zustandsmaschine-Mikrocode) oder Software (z. B. Mikroprozessorbefehlscode) verwendet werden kann, um den Teil des dem Transceiver zugeordneten Protokolls durchzuführen, unterstützt eine beispielhafte Ausführungsform die Abfrage und außerdem Lese/Schreib-Datenkommunikation. Zum Beispiel kann der Prozeß 800 von 8 von einem Transceiver 201 durchgeführt werden, um ein derartiges Protokoll zu unterstützen. Der Prozeß 800 enthält Prozesse zur Detektion von START- und SEPARATOR-Signalen 802; Erwarten eines Zugangscodes 804; Ändern eines Zugangszustands 810; Vergleichen eines Zugangscodes mit einem Zugangscode aus dem Speicher 806; Senden einer Antwort in einem Antwortschlitz entsprechend einem Zugangszustand 812; Erwarten eines Befehls 814; und Senden einer Nachricht 816.
  • Diese Prozesse können in der irgendeiner Kombination von Software, Firmware oder Logikschaltungen unterstützt werden. Die Ausführung dieser Prozesse kann in einer interruptgesteuerten, gepollten, eingängigen oder parallelen Multitasking-Ausführweise vonstatten gehen. Wie unten erörtert, meldet ein Prozeß einen weiteren Prozeß in irgendeiner herkömmlichen Weise, zum Beispiel unter Verwendung einer gemeinsamen Variablen, Ausgeben eines Befehls, Erzeugers eines Signals etc.
  • Der Prozeß 802 analysiert kontinuierlich einen empfangenen Träger nach Hinweisen für ein START-Signal und SEPARATOR-Signal. Ein ununterbrochener, unmodulierter Träger für mehr als eine erste vorab festgelegte Zeitdauer kann ein START-Signal anzeigen. Wenn ein START-Signal empfangen wird, kann der Prozeß 804 in Kenntnis gesetzt werden. Wenn ein START-Signal detektiert wird, sollte der Zustand des Transceivers auf einen bekannten Anfangszustand zurückgesetzt werden. Der Prozeß 802 liefert eine derartige Meldung an den Prozeß 810, um den Zugangszustand zurückzusetzen. Ein ununterbrochener, unmodulierter Träger für eine zweite vorab festgelegte Dauer (vorzugsweise geringer als die erste vorab festgelegte Dauer), kann zum Anzeigen eines SEPARATOR-Signals verwendet werden. Ein hierin verwendetes SEPARATOR-Signal kann eine Unterbrechung in einer Nachricht anzeigen und dadurch den Beginn einer nachfolgenden Nachricht anzeigen. Bei Detektion eines SEPARATOR-Signals liefert der Prozeß 802 eine Meldung an den Prozeß 812, um irgendeine Übertragung zu beenden, die im Gange oder zum Senden vorgesehen sein kann. Der Prozeß 802 bis Prozeß 812 liefert Meldungen, um den Schlitzzähler entsprechend zurückzusetzen. Bei fehlgeschlagenem Versuch, ein geeignetes START-Signal zu empfangen, kann der Transceiver 201 in einem ausgeschalteten zurückgesetzten Zustand bleiben. Bei fehlgeschlagenem Versuch, ein geeignetes SEPARATOR-Signal zu empfangen, kann der Transceiver darin belassen werden, die Vervollständigung des aktuellen Nachrichtenformats zu erwarten.
  • Der Prozeß 804 untersucht einen eintreffenden demodulierten Träger beginnend von einer Meldung eines START-Signals bis zu einem vorab festgelegten Zeitpunkt, wenn ein Zugangscode gemäß dem Nachrichtenformat erwartet wird. Ein von dem Prozeß 800 unterstütztes Protokoll unterteilt die individuelle Transceiveridentifikation in einen oder mehrere Zugangscodes. Jeder Zugangscode ist mit einem sogenannten Ebenencode verbunden, der unten zu erörtern ist. Der Prozeß 804 leitet den empfangenen Ebenencode und Zugangscode bei Empfang zu Prozeß 806.
  • Der Prozeß 806 arbeitet auf einem gültigen empfangenen Ebenencode und Zugangscode, wenn sie von dem Prozeß 804 geliefert werden. Der Prozeß 806 verwendet den Ebenencode als eine Adresse oder einen Index in einem in dem Speicher 808 gespeicherten Feld zur Wiedergewinnung eines gespeicherten Zugangscodes. Ferner vergleicht der Prozeß 806 den gespeicherten Zugangscode mit dem empfangenen Zugangscode und liefert er Ergebnisse des Vergleichs an den Prozeß 810 in zahlreichen von dem Prozeß 800 unterstützten Protokollen. Man beachte, daß es nicht notwendig sein kann, daß die Zugangscodes in irgendeiner bestimmten Sequenz empfangen werden, soweit wie jeder Zugangscode mit einem zugehörigen Ebenencode empfangen wird, was die Wiedergewinnung eines geeigneten Zugangscodes aus dem Speicher gemäß dem Ebenencode erleichtert. Alternativ kann, wie unten erläutert, irgendeine geeignete Sequenz eine gewünschte Zugangszustandsänderung diktieren.
  • Der Prozeß 810 ändert den Zugangszustand des Transceivers 201. Als Antwort auf einen "Setze Zustand zurück"-Befehl (oder -Signal) von Prozeß 802 setzt Prozeß 810 alle Zugangszustandsbits zurück. Wenn ein geeignetes Vergleichsergebnis von Prozeß 806 empfangen wird, kann der Prozeß 810 ein oder mehrere Zugangszustandsbits setzen. Vorzugsweise setzt der Prozeß 810 ein Zugangszustandsbit in Übereinstimmung mit der von dem Prozeß 804 bereitgestellten Ebene, wenn ein geeignetes Vergleichsergebnis anzeigt, daß der empfangene Zugangscode exakt mit dem gespeicherten Zugangscode übereinstimmt. Zahlreiche alternative Protokolle erlauben oder erfordern, daß ein Zugangszustandsbit zu setzen ist, wenn ein Vergleichsergebnis irgendeine herkömmliche Beziehung zwischen dem empfangenen Zugangscode und dem gespeicherten Zugangscode anzeigt (z. B. <, >=, <, <= innerhalb eines Bereiches etc.). Der Prozeß 810 liefert den aktuellen Zugangszustand an den Prozeß 812 und kann, bei Erhalt eines vorab festgelegten Zugangszustands, dem Prozeß 814 befehlen, eine Befehls/Antwortsitzung zu beginnen.
  • Der Prozeß 812 wird zum Senden aktiviert, wenn der von dem Prozeß 810 gelieferte Zugangszustand einen vorab festgelegten Aktivierzugangszustand erfüllt oder überschreitet (d. h., der Transceiver ist in irgendeinem von dem Protokoll definierten Maße adressiert worden). Der Prozeß 812 gewinnt eine Schlitzzahl aus dem Speicher 808 in Übereinstimmung mit dem von dem Prozeß 804 bereitgestellten Ebenencode wieder. Gemäß einem von dem Prozeß 800 unterstützten bevorzugten Protokoll folgen Schlitze (gekennzeichnet mit vorab festgelegten Zahlen) dem Auftreten eines START-Signals mit einer vorab festgelegten Verzögerung. Nach Verstreichen der vorab festgelegten Verzögerungszeit zählt der Sendeprozeß 812 vorab festgelegte Schlitzzeitdauern (oder Schlitzgrenzsignale), bis die Schlitzzahl erzielt ist. Der Prozeß 812 sendet danach ein Antwortsignal in dem Schlitz, der der aus dem Speicher wiedergewonnenen Schlitzzahl entspricht. Durch Senden eines Antwortsignals in einem vorab festgelegten Antwortschlitz liefert der Prozeß 812, wie in mehreren identischen Transceivern durchgeführt, eine Antwort, die, bei Empfang durch Überwachungseinrichtung 124, anzeigt, daß ein oder mehrere Transceivers aktiviert worden sind, um als Folge des Empfangs von einem oder mehreren geeigneten Zugangscodes zu senden.
  • Jeder Zugangscode kann eine Gruppen(oder Untergruppen)-Identifikationsnummer repräsentieren. Bei hierarchischer Anordnung kann die individuelle Transceiveridentifikation aus einer (GID)-Nummer, einer Untergruppenidentifikationsnummer (SGID), einer Unter-Untergruppenidentifikationsnummer (S2GID) etc. bis zu irgendeiner Anzahl von Ebenen bestehen. Wenn zum Beispiel jeder Zugangscode eine 10-Bit-Binärzahl repräsentiert und vier Ebenen verwendet werden, besteht eine individuelle Transceiveridentifikationsnummer aus einer 40-Bit-Binärzahl. Diese Identifikationsnummer reicht aus, um mehr als eine Million Transceivers in jeder von mehr als 1.000 unabhängigen Betriebsumgebungen eindeutig zu identifizieren. Jede Betriebsumgebung ist durch eine 10-Bit-Gruppenidentifikationsnummer (z. B. ein Zugangscode auf oberster Ebene) mit zur Identifikation von individuellen Transceivern verbleibenden 30 Bits identifiziert.
  • Der Prozeß 814 führt, bei Meldung eines "Beginne Sitzung"-Befehls, von Prozeß 810, irgendein geeignetes Befehls/Antwort-Protokoll durch, das sich in der Struktur und Funktion von dem oben unter Bezugnahme auf die Prozesse 802 bis 812 beschriebenen Abfrageprotokoll unterscheiden kann. Das Befehls/Antwort-Protokoll kann Befehle zum Senden von Daten an einen Transceiver und zum Erhalten von Antwortdaten von einem Transceiver über der oben unter Bezugnahme auf den Prozeß 812 erörterten 1-Bit-Sendefähigkeit erhalten. Der Prozeß 814 kann empfangene Daten in dem Speicher 808 speichern und einen Befehl an einen Prozeß 816 liefern. Der Prozeß 814 kann für mehrere Befehls/Antwort-Wechsel fortsetzen, bis: (a) die Arbeitsenergie nicht länger von der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt wird (oder der Befehl gegeben wird, abgezogen zu werden); (b) ein Befehl einen oder mehrere Aktivierzugangszustandsbits in einem oder mehreren Transceivern adressiert und ändert; oder (c) die Vervollständigung eines Befehls durch einen Transceiver durch eine automatische Änderung eines oder mehrerer Aktivierzugangszustandsbits begleitet wird.
  • Der Prozeß 816 empfängt einen Befehl von dem Prozeß 814 und kann in dem Speicher 808 gespeicherte Daten abrufen und/oder Meßdaten von einem herkömmlichen Sensor (nicht gezeigt) erhalten. Daten vom Speicher und/oder einem oder mehreren Sensoren können durch den Prozeß 816 in irgendeiner geeigneten Weise entsprechend dem oben unter Bezugnahme auf eine Abfrage erörterten Protokoll, dem oben unter Bezugnahme auf eine Befehls/Antwort-Sitzung diskutierten Protokoll oder irgendeinem herkömmlichen Protokoll gesendet werden.
  • In einer Ausführungsform des Systems 100, in der ein Datentransfer zu und von einem Transceiver über die Fähigkeit zum Identifizieren des Transceivers hinaus nicht erforderlich ist, können die Prozesse 814 und 816 weggelassen und geeignete Vereinfachungen an dem Prozeß 810 vorgenommen werden. Andererseits kann ein von dem Prozeß 800 unterstütztes Protokoll eine Vielzahl von Befehlen einschließen, wie unten unter Bezugnahme auf 9 erörtert. Zum Zwecke des Abfragens und Identifizierens einer individuellen Transceiveridentifikation können die Befehle 904 und 912 eine minimale Konfiguration repräsentieren.
  • Die Befehle 902, 904 und 906 beeinflussen den Zugangszustand eines Transceivers. Der Befehl 902 setzt ein Zugangszustandsbit zurück. Befehl 902 kann in einer vereinfachten Variante weggelassen werden, in der ein Zurücksetzen aller Zugangszustandsbits durch Einstellen des Lieferns von Arbeitsenergie an einen Transceiver durchgeführt wird. Da Energie von der Überwachungseinrichtung 124 durch Rundfunkträger zugeführt wird, besteht in einigen Ausführungsformen des Systems 100 der Bedarf, ein oder mehrere bestimmte Zugangszustandsbits in einer Gruppe von Transceivern oder in einem Transceiver zurückzusetzen, ohne den Zugangszustand von nicht adressierten Transceivern zu beeinflussen. Der Befehl 902 in Kombination mit einem oder mehreren Zugangscodes wird für die Einrichtung zum Zurücksetzen von einem oder mehreren Zugangszustandsbits, wie in einer herkömmlichen Weise definiert, durch geeignete zusätzliche Codes sorgen, die den Befehl begleiten (oder integral damit sind).
  • Der Befehl 904 wird zum Setzen eines Zugangszustandsbits in einem oder einer Gruppe von Transceivern verwendet. Wie oben erörtert, kann der Befehl 904 zum Akkumulieren einer ausreichenden Anzahl von erforderlichen gesetzten Zugangszustandsbits verwendet werden, um den Prozeß 812 zu aktivieren. In einer Variation des oben erörterten Abfrageprotokolls kann der Befehl 904 zum Setzen irgendeines willkürlichen Musters von Zugangszustandsbits verwendet werden, vielleicht in einer vorab festgelegten Sequenz, um irgendeinen hierin diskutierten Kommunikationszweck zu erleichtern.
  • Der Befehl 906 wird zum Löschen des Schlitzzählers in allen Transceivern verwendet. Durch Löschen des Schlitzzählers stellt dieser Befehl sicher, daß keine weiteren Antworten von Transceivern ohne das Auftreten eines nachfolgenden Befehls versucht werden, möglicherweise enthaltend weitere Zugangscodes, die zum Erhalten des für den Betrieb des Prozesses 812 erforderlichen Zugangszustands ausreichen. Der Befehl 906 kann in einer Systemausführungsform weggelassen werden, in der keine Nachricht beendet wird, bevor die Nachricht bis zur Vollständigkeit weitergehen kann. In einem den Befehl 906 verwendenden System können Effizienzen durch Löschen der Schlitzzähler erzielt werden, wenn alle erwarteten (oder wesentlichen) Antworten empfangen worden sind.
  • Die Befehle 908 und 910 führen das Senden von Daten zu Transceivern von der Überwachungseinrichtung 124 durch. Der Befehl 908 kann verwendet werden, um Daten von der Überwachungseinrichtung 124 zur Speicherung in dem Speicher 808 in einem oder einer adressierten Gruppe von Transceivern zu übertragen. Der Befehl 908 kann einen vorausgesetzten Zugangszustand für Gruppenidentifikations-, Sicherheits- oder Zuverlässigkeitszwecke erfordern. Der Befehl 910 kann verwendet werden, um ein oder mehrere Sensorkonfigurationsregister zu konfigurieren, um irgendeinen herkömmlichen Aspekt von Sensorbetrieb zu steuern (z. B. den Zeitpunkt, zu dem eine Messung begonnen wird, die Dauer, während derer eine Messung durchgeführt wird, die Auflösung oder Genauigkeit der Messung, Angabe irgendeiner Meßanalyse, etc.).
  • Die Befehle 912 bis 920 können zum Erhalten von Daten von einem Transceiver verwendet werden. Der Befehl 912 kann in dem oben erörterten Abfrageprofil verwendet werden, um die Existenz eines adressierten Transceivers anzuzeigen. Als Antwort auf den Befehl 912 kann ein Transceivern mit einer 1-Bit-Bestätigung in einem Antwortschlitz antworten, der mit der jeweiligen Zugehörigkeit des Transceivers korrespondiert. Wenn zum Beispiel eine Gruppe von Transceivern adressiert ist, kann jeder Transceiver mit einer Bestätigung in einem jeweiligen Antwortschlitz antworten, der mit der Zugehörigkeit des Transceivers in einer bestimmten Untergruppe der Gruppe korrespondiert. Bei vollständiger Adressierung (d. h. keine Untergruppe ist unter der untersten Ebene des aktuellen Zustands des Abfrageszenarios definiert), kann der Transceiverempfangsbefehl 912 mit einer Bestätigung in einem jeweiligen Antwortschlitz antworten, der seiner Identifikationsnummer entspricht (z. B. dem am wenigsten signifikanten Abschnitt der Identifikationsnummer, d. h. eine Mitgliedsidentifikationsnummer). Wie oben erörtert, kann der Befehl 912 mit dem Befehl 904 zu der Wirkung kombiniert werden, daß, wenn eine Antwort auf den Befehl 912 gegeben wird, ein Zugangszustandbit auch gesetzt wird. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Bereitstellen des Befehls 912 in einer Form mit dem Setzen eines Zugangszustandsbits (wie in Befehl 904) und in einer anderen Form, in der kein Zugangszustandsbit beeinflußt wird, erhalten.
  • Die Befehle 914 und 916 können erfordern, daß der Befehl an einen Transceiver zu richten ist, der vollständig adressiert worden ist, um sicherzustellen, daß nur ein Transceiver versuchen wird, auf den Befehl zu antworten. Angenommen, daß zum Beispiel Daten aus dem Speicher und Sensordaten eine Länge von einem Bit überschreiten, dann kann ein Transceiver mit Daten aus seinem Speicher als Antwort auf den Befehl 914 antworten (oder kann ein Transceiver mit Sensordaten als Antwort auf dem Befehl 916 antworten) ohne Kollision, nur wenn die Überwachungseinrichtung 124 einen Transceiver zum Senden der Daten identifiziert und nur den Transceiver vollständig adressiert hat. Die Länge der zu liefernden Daten in einer oder mehreren Antworten auf Befehle 914 und 916 kann variieren. Ohne von der allgemeinen Struktur einer Reihe von Antwortschlitzen, wie in dem oben erörterten Abfrageprotokoll erörtert, abzuweichen, könnten bis zu 1.000 Bits des Speichers oder Sensordaten von einem Transceiver als Antwort auf einen einzigen Befehl 914 oder 916 bereitgestellt werden. Besagte Daten können in einem redundanten oder differentiell redundanten Format bereitgestellt werden, um einen zuverlässigen Empfang durch die Überwachungseinrichtung 124 sicherzustellen.
  • Die Befehle 918 und 920 fordern eine Antwort von einem oder einer Gruppe von Transceivern. Die Antwort auf den Befehl 918 kann ein Dibit, zwei redundante Bits oder eine kurze Sequenz von Bits (z. B. vorzugsweise ein Bit) in jedem mit Daten aus dem Speicher korrespondierenden Antwortschlitz bestehen. In einem System mit 1.000 Antwortschlitzen können 1.000 Transceivers mit einem Bit antworten, jeweils bis alle Datenbits aus dem Speicher bereitgestellt worden sind. In gleicher Weise kann die Antwort auf den Befehl 920 Daten von bis zu 1.000 Sensoren mit einem Bit pro Sensor in jedem Antwortschlitz liefern. In einem alternativen Protokoll sind die Befehle 918 und 920 auf einen vollständig adressierten Transceiver gerichtet. Ein derartiger Transceiver liefert eine Antwort, aus der ein 10-Bit-Speicherwert oder -Sensorwert bestimmt werden kann. Durch Antworten in einem mit dem geeigneten Wert (z. B. 1 bis 1.000) korrespondierenden Antwortschlitz spezifiziert eine 1-Bit-Antwort eine Dezimalzahl auf ein Teil in 1.000. Wenn 1024 Antwortschlitze verwendet werden, übermittelt eine 1-Bit-Antwort einen 10-Bit-Binärwert. Eine Befehls/Antwortsitzung kann verwendet werden, um eine oder mehrere der in Tabelle 3 beschriebenen Funktionen durchzuführen.
  • TABELLE 3
    Figure 00490001
  • Ein oder mehrere der in Verbindung mit den Befehlen 902 bis 920 oben beschriebenen Zwecke kann durch bestimmte Nachrichtenformate in einem Satz von Nachrichten, die für eine Verwendung in einer besonderen Installation des Systems 100 optimiert sind, erfüllt werden. Zum Beispiel können Befehlsformate 1004 bis 1007 von 10 ausreichen, um eine Abfrage und Identifikation von bis zu 1 Million Transceivern in 1.000 Anwendungen, wie oben erörtert, zu liefern. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Erweitern der Befehlssätze derart, daß sie Befehle 1000 bis 1003 von 10 enthalten, erzielt. Der erweiterte Befehlssatz kann während einer Abfrage, einer Montage oder eines Tests zur Bestimmung, zum Beispiel, einer 40-Bit-Transceiveridentifikationsnummer ohne Gehen durch eine hierarchische Abfragesequenz verwendet werden. Zum Beispiel liefert jeder Befehl 1000 bis 1003 ein Argument, das eine Gruppenidentifikationsnummer identifiziert. Es müssen keine vorausgesetzten Zugangszustandsbits gesetzt werden. Es werden keine Zugangszustandsbits als eine Folge des Empfangens des Befehls gesetzt. Außerdem ist die Antwort von jedem Transceiver ähnlich mit der unter Bezugnahme auf den Befehl 912 beschriebenen Antwort, außer daß Transceivers mit einer Untergruppenidentifikationsnummer auf den Befehl 1000 antworten werden; mit einer Unter-Untergruppenidentifikationsnummer auf den Befehl 1001 antworten werden; mit einer Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer als Reaktion auf den Befehl 1002 antworten werden; und mit einer Unter-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer als Reaktion auf den Befehl 1003 antworten werden. Die Befehle 1000 bis 1003 können verwendet werden, um (a) die vollständige Identifikation eines physikalisch isolierten Transceivers zu bestimmen oder zu bestätigen; (b) die gesamte oder einen Teil einer Identifikationsnummer eines Transceivers zu bestimmen oder zu bestätigen, wenn alle anderen Transceivers deaktiviert worden sind; (c) die Anzahl von Transceivern innerhalb eines Kommunikationsbereiches schnell abzuschätzen; (d) die Möglichkeit schnell zu detektieren, daß Transceivers sich in oder aus dem Kommunikationsbereich bewegt haben; oder (e) zu bestätigen, daß eine bestimmte Untergruppe von Transceivern sich nicht innerhalb des Kommunikationsbereiches befindet.
  • Im Gegensatz zu den Befehlen 1000 bis 1003, die kein Zugangszustandsbit setzen, setzen die Befehle 1004 bis 1007 jeweils ein geeignetes Zugangszustandsbit. Zusätzlich können die Befehle 1005 bis 1007 die Transceiverzugangszustandslogik zurücksetzen, wenn das vorausgesetzte Zustandsbit nicht bereits gesetzt ist.
  • In einem beispielhaften Abfrageszenario wird der Befehl 1004 als erstes mit einer Ebene 1-Gruppenidentifikationsnummer versehen, um Informationen hinsichtlich Ebene 2-Untergruppenmitgliedschaften aller adressierten Transceiver zu erhalten. Die Antwortschlitze zeigen die Ebene 2-Untergruppenidentifikationsnummer dieser von der Gruppenidentifikationsnummer adressierten Transceiver. Zusätzlich wird das Zustandsbit B0 der Zugangszustandslogik gesetzt. Die Ebene 1-Gruppenidentifikationsnummer ist vorzugsweise ein 10-Bit-Zugangscode. Die von einem Antwortschlitz identifizierte Ebene 2-Untergruppenidentifikation zeigt einen 10-Bit-Zugangscode an. Zweitens liefert der Befehl 1005 die Ebene 2-Untergruppenidentifikationsnummer als sein Argument und eruiert er die Ebene 3-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer von adressierten Transceivern, die Mitglieder der Gruppenidentifikation und Untergruppenidentifikation sind, wie dies durch das vorausgesetzte Zustandsbit B0 und erfolgreichen Vergleich der bereitgestellten Untergruppenidentifikationsnummer und des aus dem Speicher wiedergefundenen Ebene 2-Zugangscode angezeigt wird. Als Ergebnis einer erfolgreichen Ausführung des Befehls 1005 werden Transceivers, die Mitglieder der Gruppe und Untergruppe sind, das Zustandsbit B1 entsprechend Ebene 2 setzen. Drittens wird der Befehl 1006 mit Ebene 3-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer als ein Argument versehen. Transceivers mit erfolgreich durchgeführten Befehlen 1004 und 1005 werden die vorausgesetzten Zustandsbits B0 und B1 gesetzt haben. Eine Antwort auf den Befehl 1006 liefert die von dem entsprechend numerierten Antwortschlitz angezeigte Ebene 4-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer. Außerdem wird das Zugangszustandsbit B2 entsprechend Ebene 3 gesetzt. Viertens liefert der Befehl 1007 die Ebene 4-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer als das Argument und eruiert er in dem jeweiligen Antwortschlitz die Mitgliedsidentifikationsnummer dieser Transceivers, die den Vergleich der Gruppenidentifikationsnummer, der Untergruppenidentifikationsnummer und Unter-Untergruppenidentifikationsnummer, dadurch angezeigt, daß die erforderlichen Zustandsbits B0, B1 und B2 gesetzt sind, und ferner den erfolgreichen Vergleich der mit dem Befehl 1007 gelieferten Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer und des aus dem Speicher wiedergefundenen Ebene 4-Zugangscodes erfolgreich passiert haben. Der Transceiver, der auf den Befehl 1007 erfolgreich geantwortet hat, wird auch das Zugangszustandsbit B3 setzen. Ein Systemmanager eines Systems 100 kann Transceiveridentifikationsnummern derart anordnen, daß sichergestellt wird, daß die von den Befehlen 1004 bis 1007 gelieferte Identifikationsnummer immer exakt einen Transceiver adressieren wird. In einer die Befehle 908, 910 und 914 bis 920 unterstützenden Variation des Systems 100 kann der Befehl 1008 mit einem geeigneten Argument zum Lesen oder Schreiben von Daten in dem Speicher oder einem Konfigurationsregister eines Senders oder zum Lesen von Daten aus einem Sensor oder aus einem Speicher, wie oben erörtert, verwendet werden. Eine Antwort auf den Befehl 1008 (z. B. in einem bestimmten Antwortschlitz) kann eine Schreibbestätigung liefern oder, wie oben unter Bezugnahme auf Befehl 918 und 920 erörtert, einen 10-Bit-Datenwert von einem Sensor oder Speicherort liefern. Ein weiteres Setzen von Zugangszustandsbits kann für den Befehl 1008 unnötig sein. In einer Variante können weitere Zugangszustandsbits definiert und durch zahlreiche Befehle vom oben unter Bezugnahme auf den Befehl 1008 beschriebenen Typ gesetzt werden, um höherentwickelte Transceiverfunktionen durchzuführen.
  • Die unter Bezugnahme auf 10 erörterten Befehle und Argumente können in Nachrichtenformaten in einer herkömmlichen Weise angeordnet werden. Besondere Vorteile werden in dem System 100 gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Nachrichtenformate von 11 erzielt. Zum Beispiel kann ein aus einem einen Befehl 1101 identifizierenden Binärcode bestehendes Nachrichtenformat 1100 verwendet werden, um die Befehle 902 und 904 durchzuführen. Diese Befehle erfordern kein Argument, wenn der Befehlsidentifiziercode einen oder mehrere Zugangszustandsbits implizit identifiziert.
  • Ein Nachrichtenformat 1110 kann für die Befehle 914 und 916 verwendet werden. Das Nachrichtenformat 1110 enthält Befehlsidentifiziercode 1111, Auffüllzeichen 1113 und Antwortbits 1114. Falls verwendet, trennt das Auffüllzeichen 1113 zweckmäßigerweise Befehlscode 1111 von Antwortbits 1114 und stellt es eine zuverlässige Erkennung in dem Transceiver des ersten Antwortbits von Antwortbits 1114 sicher. Antwortbits 1114 können irgendeine Anzahl von Bits in seriellem Format enthalten.
  • Ein Nachrichtenformat 1120 kann für oben erörterte Befehle 912, 918 und 920 verwendet werden. Das Nachrichtenformat 1120 enthält Befehlscode 1121, Auffüllzeichen 1123 und Antwortschlitze 1125. Die Antwortschlitze 1125 identifizieren numerierte Zeitperioden. Jeder Schlitz wird für eine Antwort verwendet. Ein Antwort kann aus einem oder mehreren Bits bestehen, wobei jedoch 1-Bit-Antwortschlitze bevorzugt werden. In einer alternativen Antwortschlitzkonfiguration kann eine 1-Bit-Antwort als ein Dibit präsentiert werden, das aus dem Antwortbit sowohl in echter als auch komplementärer Form besteht.
  • Ein Nachrichtenformat 1130 enthält Befehlscode 1131, Argument 1132, Auffüllzeichen 1133 und Antwortschlitze 1135. Das Argument 1132 kann irgendein Binärcode sein. Zum Beispiel kann das Argument 1132, wie oben erörtert, einen Ebenencode und einen Zugangscode übermitteln.
  • Ein Nachrichtenformat 1140 kann einen Befehlscode 1141, Argument 1142, ein Auffüllzeichen 1143 und einen Separator 1146 enthalten. Der Separator 1146 kann, wie oben erörtert, einen ununterbrochenen, unmodulierten Träger enthalten. Im Gegensatz dazu kann das Auffüllzeichen 1143 eine Zeitperiode enthalten, während derer kein Träger gesendet wird.
  • In den oben beschriebenen Nachrichtenformaten weisen die Befehlscodes 1101, 1111, 1121, 1131 und 1141 eine identische Struktur auf. In gleicher Weise weisen die Auffüllzeichen 1113, 1123, 1133 und 1143 eine identische Struktur auf und können sie eine Verzögerung für die Bearbeitung eines empfangenen Befehls und Arguments liefern. Die Antwortschlitze 1125 und 1135 weisen eine identische Struktur und Funktion auf. Die Argumente 1132 und 1142 können eine identische Struktur aufweisen oder, falls gewünscht variieren und durch korrespondierende Befehlscodes angezeigt werden.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zum Durchführen einer Abfrage auf Abfragesendefrequenzen einer Überwachungseinrichtung gemäß Schritt 512 wird unten im Zusammenhang mit dem Prozeß 800 präsentiert, der in jedem Transceiver läuft. Die Steuerung kann von dem Schritt 512 zu Schritt 1201 von 12 zur Durchführung des Abfrageverfahrens der 12 bis 14 übergehen.
  • In Schritt 1202 werden drei Variablen auf Anfangszustände gesetzt. Eine Variable C wird auf 0 gesetzt, um anzuzeigen, daß ein Befehl der Form 1000 von 10 auszugeben ist. Eine Variable RS wird auf 1 gesetzt, um anzuzeigen, daß ein erster Antwortstapel zum Speichern von Antworten zu verwenden ist. Eine Variable G wird auf eine interessierende Gruppenidentifikationsnummer gesetzt. Eine Variable G kann, wie unten erörtert, eine geeignete Struktur für zahlreiche Werte sein. Wenn eine Gruppenidentifikationsnummer verwendet wird, um eine von 1000 Installationen des Systems 100 unterscheiden, kann die Gruppenidentifikationsnummer mit einer Kundennummer, einem geographischen Gebiet, einem politischen Territorium und/oder irgendeinem beliebigen Hinweis übereinstimmen, der diese Installation zum Zwecke der Beseitigung von Verwechslung mit Transceiveridentifikationsnummern eindeutig spezifiziert, die richtige Elemente einer anderen Systeminstallation sind. Die Befehle 1000 bis 1007 werden jeweils durch Werte 0 bis 7 der Variablen C identifiziert.
  • In Schritt 1204 wird eine Unterroutine aufgerufen, um den Befehl zu senden und die Antworten auf einem geeigneten Stapel zu speichern. Die Steuerung geht zu Schritt 1301 von 13 über.
  • In Schritt 1302 wird eine Nachricht in einem Format 1130 von der Überwachungseinrichtung 124 gesendet, wobei der Befehlscode 1131 auf den Wert der Variablen C (anfänglich 0) gesetzt ist und das Argument 1132 auf den Wert der Variablen G (anfänglich die interessierende Gruppe) gesetzt ist.
  • In Schritt 1304 kann für jeden Antwortschlitz, in dem eine Antwort detektiert wird, ein Wert, der anzeigt, daß eine Antwort detektiert wurde, auf einen aus einem Feld von Stapeln, indiziert durch die Variable RS, identifizierten Stapel gespeichert werden. Durch Bereitstellen eines Feldes von Stapeln geht die Abfrage entsprechend einem Baumsuchalgorithmus vonstatten, worin an jedem Knoten bis zu 1000 Antworten katalogisiert werden. Jeder Stapel stimmt somit mit einem der in einer modifizierten tiefenorientierten Baumsuche überquerten Knoten überein. In Schritt 1304 kann mit jeder Antwort verbundene Information auch auf dem geeigneten Stapel gespeichert werden. Derartige Information kann enthalten: (a) die Antwortschlitznummer; (b) Signalamplitudenabtastpunkte 417; (c) Frequenzbereichergebnisse einer oder mehrerer Fast Fourier-Transformationen von Abtastpunkten 417; (d) ein oder mehrere Signalmerkmale; und (e) einen oben unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erörterten Gütefaktor. Der Effizienz halber können stattdessen Zeiger auf derartige Information gestapelt werden.
  • In Schritt 1306 kehrt die Steuerung von der Sende/Stapel-Unterroutine zu Schritt 1206 von 12 zurück.
  • In Schritt 1206 wird die Variable C auf 3 als ein Anfangszustand für die in Schritt 1208 aufgerufene Unterroutine gesetzt.
  • In Schritt 1208 wird eine Unterroutine zum Auflisten von Mitgliedsidentifikationsnummern aufgerufen. Diese Unterroutine stellt eine rekursive Unterroutine dar, die die oben erörterte modifizierte tiefenorientierte Baumsuche, beginnend bei dem aktuellen Wert der anfänglich auf 1 gesetzten Variablen RS, durchführt. Die Steuerung geht von Schritt 1208 zu Schritt 1401 von 14 über.
  • In Schritt 1402 wird bestimmt, ob sich die Variable RS auf einem maximalen Wert befindet. Die Variable RS zeigt, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, einen Ebenencode an. Nachdem der Befehl 1004 bereits bei Schritt 1204 durchgeführt worden ist, wird RS vom Wert 1 auf einen maximalen Wert von 4 entsprechend den unter Bezugnahme auf 10 erörterten Befehlen 1004 bis 1007 voranschreiten. Nachdem die Steuerung von Schritt 1208 entgegengenommen worden ist, wird der Test in Schritt 1402 fehlschlagen und wird die Steuerung zu Schritt 1406 weitergehen.
  • In Schritt 1406 wird der Variablen G der Wert (oder Werte) zugeordnet, der/die von der Oberseite des Stapels [RS] entnommen ist/sind. In einer alternativen Ausführungsform wird der für den Wert G zu verwendende Zugangscode anhand eines Tabellennachschlagevorgangs (z. B. Codeumwandlungsabbildung) erhalten. Zum Beispiel wird die Zahl eines Antwortschlitzes als ein Index in einem Feld verwendet und wird der Wert aus dem Feld G zur Verwendung als ein Zugangscode zugeordnet. In einer Ausführungsform, in der Untergruppen nicht in strikter Tiefenreihenfolge adressiert sind, kann ein Ebenencode als Teil des Indexes verwendet werden und kann der Feldwert einen geeigneten Ebenencode zusätzlich zum Zugangscode identifizieren.
  • In Schritt 1408 wird bestimmt, ob der Prozeß 1208 zum Ende des Stapels [RS] vorangeschritten ist. Falls ja, geht die Steuerung zu Schritt 1402 für eine Rückkehr von diesem bestimmten Aufruf der rekursiven "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine weiter. Falls nicht, geht die Steuerung zu Schritt 1410 weiter.
  • In Schritt 1410 wird die Gültigkeit des Wertes (oder der Werte) der Variablen G bestimmt. Dieser Gültigkeitstest kann in einer Weise vonstatten gehen, die der Bestimmung ähnelt, ob eine bestimmte Antwort eine Anwärterfrequenz repräsentiert, wie dies oben in Schritt 506 und 510 beschrieben ist. Diese Analyse kann eine Analyse von Zeitbereichsergebnissen, Frequenzbereichsergebnissen, Signalmerkmalen und Gütefaktoren enthalten, vorausgesetzt, daß ausreichend Information auf STACK [RS] gespeichert worden ist. Eine Zeitbereichsanalyse kann das empfangene Signal oder Merkmale (z. B. Anstiegszeit, Abfallzeit, Hüllkurvengestalt oder relative Zeit von Spitzenamplitude) mit erwarteten Werten oder Merkmalen entsprechend dem Q des Tanks 204 und unten unter Bezugnahme auf Signal REPLY von 16 erörterten Energiebegrenzungsmerkmalen vergleichen. Falls ermittelt wird, daß die Variable G keinen gültigen Transceiver repräsentiert, geht die Steuerung zu Schritt 1406 zurück, um einen weiteren Wert aus STACK [RS] zu erhalten. Andernfalls geht die Steuerung von Schritt 1410 zu Schritt 1412 weiter.
  • In Schritt 1412 werden die Variablen C und R jeweils erhöht. Durch Erhöhung des Wertes der Variablen RS werden Ergebnisse auf einem neuen (leeren) Stapel gespeichert. Durch Erhöhen des Wertes der Variablen C werden Vorbereitungen getroffen, um einen Befehl auf der nächsten Ebene zu senden.
  • In Schritt 1414 wird eine "Sende Befehl- und stapele Antworten"-Unterroutine 1204 aus dem Zusammenhang mit der aktuellen Ebene und dem in Schritt 1412 festgelegten aktuellen Befehl aufgerufen. Bei Rückkehr von Schritt 1306 geht die Steuerung zu Schritt 1416 über. In dem ersten Aufruf an die Unterroutine 1204 von Routine 512 kann das Nachrichtenformat 1120, oder vorzugsweise 1130, verwendet werden. In nachfolgenden Aufrufen von Schritt 1414 kann das Nachrichtenformat 1130 alleine oder vorzugsweise vorangestellt durch irgendeine geeignete Anzahl von Nachrichtenformaten 1140 verwendet werden. Falls verwendet, stellen Vornachrichtenformate 1140 sicher, daß richtige Zugangszustandsbitvoraussetzungen durch Inhalte von jeweiligen Argumenten 1142 erfüllt werden. Voraussetzungen können durch Verlust von Arbeitsenergie oder durch oben erörtertes Zurücksetzen zurückgesetzt worden sein.
  • In Schritt 1416 wird ein rekursiver Aufruf der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine im Zusammenhang mit dem aktuellen Wert der Variablen RS durchgeführt. Die Steuerung geht zu Schritt 1401 über und kehrt bei Vollendung von Schritt 1420 zurück.
  • In Schritt 1417 werden die Variablen C und RS vermindert, um den Kontext der aktuellen Ausführung der rekursiven "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 zu speichern. Es setzt sich eine Verarbeitung in der aus Schritten 1406 bis 1417 bestehenden Schleife fort, bis alle Antworten von STACK [RS] betrachtet worden sind. Wenn alle Antworten betrachtet worden sind, geht die Steuerung von Schritt 1408 zu Schritt 1420 über und wird eine Rückkehr zu einem früheren Aufruf der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 bewirkt. Während der Ausführung der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 auf der tiefsten Ebene (d. h. dem höchsten Wert der Variablen RS) geht die Steuerung von Schritt 1402 zu Schritt 1418 über.
  • In Schritt 1418 werden die jeweiligen Antwortschlitznummern der als Antwort auf den in Schritt 1302 gesendeten Befehl empfangenen Antworten an ein hierin als Mitgliederliste bezeichnetes Feld angehängt. Als Ergebnis des Baumsuchalgorithmus werden von Zeit zu Zeit Werte aus STACK [RS] angehängt, bis die "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine das Ende des Stapels auf der Anfangsebene des Baumes (d. h. Ebene gleich 1 und RS gleich 1) erreicht hat. Wenn der Baum vollständig durchsucht worden ist, leitet die Rückkehr von Schritt 1420 die Steuerung zu Schritt 1210 von 12 weiter.
  • In Schritt 1210 bringt die Abfrageunterroutine 512 von 12 die Steuerung zu Verfahren 500 in Schritt 512 zurück. Die Verarbeitung fährt in Schritt 512 damit fort, eine andere Überwachungseinrichtungssendefrequenz zur Abfrage von Feld MTFI, wie durch Schleifenvariable N indiziert, auszuwählen, bis die Schleifenvariable N den Wert B überschreitet. Für jede Frequenz wird die Abfrageunterroutine 512, beginnend in Schritt 1201, für eine geeignete Baumsuche aufgerufen. In Schritt 1418 können redundante Identifikationsnummern an die Mitgliederliste gehängt werden. Demzufolge kann Schritt 1418 einen Test enthalten, der einem Anhängen einer Transceiveridentifikationsnummer an die Mitgliederliste vorangehen soll, wenn sie sich nicht bereits auf der Mitgliederliste befindet. Bei Vollendung der Abfrage auf jeder Überwachungseinrichtungssendefrequenz zur Abfrage geht die Steuerung zu Schritt 514 über.
  • In Schritt 514 können die Inhalte des Mitgliederlistenfeldes an den Hauptrechner 122 gemeldet werden. Diese Meldefunktion kann durch einen Ausdruck, eine Anzeige, Alarm etc. bei der Überwachungseinrichtung 124, wie oben erörtert, durchgeführt (oder begleitet) werden. Ferner kann die Funktion des Meldens von identifizierten Transceiveridentifikationsnummern durch geeignete Datenspeicherung oder herkömmliche Kommunikation zwischen auf dem Hauptrechner 122 und/oder Überwachungseinrichtungen 124, 126 betriebsfähigen Programmen durchgeführt werden.
  • In Schritt 516 kann der Hauptrechner 122 und/oder die Überwachungseinrichtung 124 irgendeine Befehlssequenz initiieren, die zum Beispiel Befehl 1008 für die oben erörterten Befehle 914 bis 920 enthält. Im Anschluß an Vollendung aller individuellen Befehls/Antwortsitzungen (falls überhaupt) geht die Steuerung zu 518 weiter, wo das Verfahren 500 sich beginnend bei Schritt 502 zur kontinuierlichen Überwachung wiederholen kann.
  • Die oben erörterte Bestimmung von Frequenzen, die für eine Abfrage zu verwenden sind, liefert eine Liste mit Frequenzen (z. B. Feld MTFI) vor irgendeiner Abfrage. In einem alternativen Verfahren kann die Abfrage sofort nach Detektion einer Antwort vonstatten gehen, von der angenommen wird, daß sie von einem Transceiver zu senden ist. Außerdem kann eine Befehls/Antwortsitzung sofort bei Ermittlung eines Transceivers durchgeführt werden. Die internen Iterationsschleifen in jedem der Schritte 502 bis 516 in einem derartigen alternativen Verfahren können durch geeignete Steuerungen in der Hauptiterationsschleife von Schritt 518 ersetzt werden.
  • In nachfolgenden Iterationen des Verfahrens 500 können die Schritt 502 bis 508 weggelassen werden, wenn erwartet wird, daß keine zusätzlichen Transceivers kürzlich in den Kommunikationsbereich gelangt sind. Ausgewählte Abfragefrequenzen des Feldes MTFI können weggelassen werden, wenn die Verwendung keine nicht bereits durch Verwendung anderer Abfragefrequenzen bekannte Identifikation geliefert hat. Der Schritt 512 kann danach mit einem Minimum an Redundanz durchgeführt werden, um die mit der Abfrage verbrachte Zeit zu vermindern. Wenn nachfolgende Abfragen keine neuen Transceiveridentifikationen ergeben, können ferner die Schritte 510 bis 514 weggelassen werden und der Schritt 516 für eine Liste mit speziellen Transceiveridentifikationen wiederholt durchgeführt werden. Für ein System, das fortdauernde Präsenz von Transceivern ohne Befehls/Antwortsitzungen überwacht, kann der Schritt 512 mit speziellen (nichtredundanten) Frequenzen wiederholt werden, um eine Bestätigung von jedem Transceiver durch vollständiges Adressieren des Transceivers über seine bekannte vollständige Identifikation zu empfangen. Die Überwachung der Präsenz einer bekannten Gesamtheit wird im allgemeinen in weniger Zeit als die Abfrage einer unbekannten Gesamtheit durchgeführt. Umgekehrt kann in dem Maße, wie eine unbekannte Gesamtheit vorhersagbar Transceivers mit Identifikationen in bekannten Gruppen (oder Untergruppen auf irgendeiner Ebene) enthält, die mit der Durchführung einer Abfrage verbrachte Zeit durch Adressieren und Kommunizieren mit Mitgliedern besagter bekannter Gruppen (oder Untergruppen auf irgendeiner Ebene) reduziert werden. Wenn bekannt ist, daß eine Gruppe (oder Untergruppe) nicht vorhanden ist (oder eine Kommunikation mit Transceivern besagter Gruppe oder Untergruppe nicht erwünscht ist), kann in gleicher Weise eine Abfrage derart gestaltet werden, daß sie Antworten ignoriert oder ein Erleichtern von Antworten von Transceivern besagter Gruppe (oder Untergruppe) vermeidet.
  • Schritt 512 kann für Objektidentifikationssysteme weggelassen werden, bei denen lediglich das Vorhandensein von einem oder mehreren Objekten alles ist, was überwacht werden soll, zum Beispiel Auslösen eines Alarms bei Detektion eines durch einen Durchgang beförderten Objekts. Das Überwachen von Objekten bei Vorhandensein von weiteren Objekten kann in einer alternativen Ausführungsform durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Alarm bei Detektion irgendeines Objekts durch einen Durchgang ausgelöst werden, außer wenn sie von einer Detektion eines weiteren vorab festgelegten Objekts begleitet wird (z. B. einem Transceiver in einem Anhänger einer autorisierten Person).
  • Schritt 508 kann weggelassen werden, wenn Schritt 506 ausreichend Auflösung von einer oder mehreren Frequenzen liefert.
  • Ein Verfahren zur Verbesserung des Empfangs eines Antwortsignals während einer Abfrage oder Datenkommunikation enthält die Schritte: (a) Senden eines Trägersignals auf einer ersten Frequenz; (b) Abtasten eines Antwortsignals, (c) Identifizieren von einer oder mehreren Frequenzkomponenten, bei der/denen nicht erwartet wurde, daß sie Teil eines richtigen Antwortsignals ist/sind; und (d) Programmieren eines Filters zum Dämpfen besagter Frequenzkomponente(n). Der gesendete Träger kann sich auf eine Tankresonanzfrequenz, einer Stapelresonanzfrequenz oder einer zur Verwendung mit einem lose mit einem Stapel gekoppelten Tankkreis geeigneten Frequenz befinden. Ein Abtasten und Identifizieren von Frequenzkomponenten kann in irgendeiner Weise durchgeführt werden, die außerdem oben erörterte Zeitbereichssignalverarbeitung und/oder Frequenzbereichssignalverarbeitung einschließt. Der Filter kann einen digitalen Filter, ein programmierbares Elementnetzwerk oder einen programmierbaren aktiven Filter enthalten. Die Filtercharakteristik kann eine Tiefpaß-, Bandpaß-, Notch-, Kamm- oder Hochpaßübertragungsfunktion enthalten. Senden und Abtasten kann während eines Antwortschlitzes erfolgen.
  • Ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit eines Abfrageszenarios enthält die Schritte: (a) Bestimmen einer ersten Reihe von Amplitudenabtastpunkten eines Antwortsignals; (b) Vergleichen der ersten Reihe mit einer zweiten Reihe von für eine Schwingkreisantwort erwarteten Amplitudenwerten; und (c) Fortfahren in dem Protokoll des Abfrageszenarios in Übereinstimmung damit, ob der Umfang des Vergleiches einen Schwellenwert überschritten hat.
  • Ein Transceiver, gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung, enthält irgendeinen Schaltkreis zur Durchführung des oben unter Bezugnahme auf 8 erörterten Prozesses. Zum Beispiel kann ein zur Durchführung des Befehlsatzes von 10 unter Verwendung der Nachrichtenformate von 11 fähiger Transceiver 201 Daten unter Verwendung einer Kombination von Unterbrechungstastung (Off/On Keying (OOK)) und Arbeitszyklusmodulation empfangen und senden.
  • Die Funktionen des Gleichrichters 206, Empfängers 208, Senders 210 und der Zustandsmaschine 212 können anhand einer Beschreibung des Zeitablaufs von in dem Transceiver 201 verwendeten Signalen besser verstanden werden. Während eines Abfrageszenarios können mehrere Nachrichten von einem Transceiver empfangen werden. Jede Nachricht, auf die Antwort von irgendeinem Transceiver erwartet wird, bildet eine Anfrage. Ein Abfrageszenario kann mehrere Anfragen enthalten. Zum Beispiel stellt 15 das Signal TANK derart dar, als würde es über Leitungen 217 und 219 (d. h. die Differenz der Signale N1 und N2) erscheinen. Abschnitte des Signals TANK stimmen mit Abschnitten eines Abfrageformats 1500 überein, das Startabschnitt 1593, Kopfabschnitt 1594, Nachrichtentypabschnitt 1595, Nachrichtenabschnitt 1596 und Antwortschlitzabschnitt 1597 enthält. Das Signal TANK wird von dem Gleichrichter 206 gleichgerichtet, um eine Gleichspannung V+ zu liefern, die verwendet wird, um alle Schaltungen des Transceivers 201 mit Energie zu versorgen. Das Signal TANK wird von dem Empfänger 208 demoduliert, um ein Signal DEMOD auf der Leitung 214 bereitzustellen. Darüber hinaus enthält das Signal TANK durch Überlagerung die Ausgabe des Senders 210 als Antwort auf Modulationssignal MOD auf der Leitung 216. Von Zeitpunkt T1502 bis Zeitpunkt T1504 empfängt der Transceiver 201 einen unmodulierten Träger auf dem Signal TANK. Die Zeitdauer von Zeitpunkt T1502 bis Zeitpunkt T1504 stellt ein oben unter Bezugnahme auf den Prozeß 802 erörtertes START-Signal 1593 dar. Die Dauer des START-Signals sollte ausreichen, um die Gleichrichterschaltung 206 zum Liefern von kontinuierlicher Energie an den Transceiver 201 für die von dem Abfrageprotokoll erforderliche Betriebsdauer einzuschalten.
  • Im Anschluß an das START-Signal weist das Signal TANK eine Reihe von Perioden mit 50%-Arbeitszyklusmodulation auf, ausreichend zum Erzeugen von richtigen Zeitablaufsignalen zur Verwendung in der Transceiverschaltung 201. Zum Beispiel wird das Signal CELL CLK von dem Signal DEMOD auf der Leitung 214 abgeleitet und das Signal RX CLK derart abgeleitet, daß es aktive Flanken in dem Mittelpunkt zwischen den aktiven Flanken des Signals CELL CLK aufweist. Das Signal CELL CLK stellt einen Zellentakt dar, der durch seine aktiven Flanken die abfallende Flanke jeder zur Kommunikation von einem Datenbit verwendeten Zelle markiert. Von Zeitpunkt T1504 bis Zeitpunkt T1506 wird kein Träger empfangen. Von Zeitpunkt T1506 bis Zeitpunkt T1510 wird ein Träger empfangen. Dieses Unterbrechnungstastungsmuster wird für den gesamten Kopfabschnitt 1594 bis zu Zeitpunkt T1516 wiederholt. Die Länge des Kopfabschnittes 1594 sollte zum Erzeugen aller Zeitablaufsignale zur Verwendung in der Transceiverschaltung 201 ausreichen.
  • Das empfangene Taktsignal RX CLK weist eine aktive Flanke in der Mitte jeder Datenkommunikationszelle zur Unterscheidung zwischen Zellen, die eine logische "0" übermitteln, und Zellen auf, die eine logische "1" enthalten. Der durch das Signal RX CLK getaktete Zelleninhalt ist als Signal RXD dargestellt, das ein "010"-Muster für den Nachrichtentypabschnitt 1595 übermittelt.
  • Die logische "0" des Signals RXD ist von einer Zelle abgeleitet, die Modulation in nur dem letztgenannten Abschnitt der Zellendauer enthält. Zum Beispiel wird kein Träger von Zeitpunkt T1516 bis Zeitpunkt T1520 empfangen; jedoch wird ein Träger von Zeitpunkt T1520 bis Zeitpunkt T1522 empfangen. Die Dauer von Zeitpunkt T1520 zu Zeitpunkt T1522, geteilt durch die Zellendauer (von Zeitpunkt T1516 bis Zeitpunkt T1522) stellt einen Arbeitszyklus von 10% bis 45%, vorzugsweise 40% dar. Die aktive Flanke des Signals RX CLK tritt auf, während das Signal DEMOD zum Zeitpunkt T1518 niedrig ist, woraus das Signal RXD als eine logische "0" bestimmt wird. Im Gegensatz dazu enthält die nächste Zelle, beginnend bei Zeitpunkt T1522 und sich zu Zeitpunkt T1530 erstreckend, einen Abschnitt von Zeitpunkt T1522 zu Zeitpunkt T1524, in dem kein Träger empfangen wird, und einen Abschnitt von Zeitpunkt T1524 zu Zeitpunkt T1530, während dessen ein Träger empfangen wird. Die Dauer von Zeitpunkt T1524 bis Zeitpunkt T1530 geteilt durch die Zellendauer (von Zeitpunkt T1522 bis Zeitpunkt T1530) stellt einen Arbeitszyklus (anders als der Arbeitszyklus der Zelle von T1516 bis T1522) von 55% bis 90%, vorzugsweise 60% dar. Die aktive Flanke des Signals RX CLK tritt auf, während das Signal DEMOD bei Zeitpunkt T1526 hoch ist, woraus das Signal RXD als eine logische "1" bestimmt wird. Die folgende Zelle erstreckt sich von Zeitpunkt T1534 und weist eine weitere logische "0" auf.
  • Der Nachrichtentypabschnitt 1595 des Abfrageformats 1500 erstreckt sich von Zeitpunkt T1516 zu Zeitpunkt T1534. Im Anschluß an den Nachrichtentypabschnitt 1595 erstreckt sich der Nachrichtenabschnitt 1596 von Zeitpunkt T1534 bis Zeitpunkt T1550. Während des Nachrichtenabschnittes 1596 übermitteln das Signal TANK und Signals DEMOD Daten unter Verwendung von Unterbrechungstastungsmodulation, vorzugsweise mit 40%- und 60%-Arbeitszyklusmodulation. In einer Variante wird jedes Bit des Nachrichtentypabschnitts 1595 als zwei komplementäre Bits in Abfolge (z. B. ein Dibit) gesendet, um eine Form von Redundanz zum Testen von Nachrichtengültigkeit zu erleichtern. In ähnlicher Weise können Befehls- und/oder Argumentabschnitte jedes Nachrichtenformats 1100, 1110, 1120, 1130 oder 1140 als Dibits gesendet werden.
  • Das Signal CELL CLK und Signal RX CLK setzen sich über den Nachrichtenabschnitt 1596 fort (der Klarheit halber nicht gezeigt). Von Zeitpunkt T1550 bis Zeitpunkt T1580 werden Antwortschlitze 1597 durch das Signal TANK unterschieden. Antwortschlitze 1597 enthalten einen Antwortschlitz für jede Antwort. Die Dauer eines Antwortschlitzes gleicht einer Periode des Signals CELL CLK. Zum Beispiel wird von Zeitpunkt T1550 bis Zeitpunkt T1554 kein Träger empfangen; jedoch wird von Zeitpunkt T1554 bis Zeitpunkt T1558 ein Träger empfangen. Das von Zeitpunkt T1554 bis Zeitpunkt T1558 (und analogen Zeitpunkten in anderen Antwortschlitzen) empfangene Signal erfüllt mehrere Funktionen, die einschließen: Aufrechterhalten von Energie, die von der Gleichrichterschaltung geliefert wird, Markieren einer Grenzen zwischen benachbarten Antwortschlitzen, Definieren einer Dauer (z. B. einer Zellentaktperiode) zum Synchronisieren anderer Taktsignale (z. B. ein Signal mit 8-facher Zellentaktfrequenz), Identifizieren des Beginns eines Offsets in dem Antwortschlitz zur Signaldetektion (z. B. Plazierung der aktiven Flanke des Signals RCV CLK) und Identifizieren des Beginns eines Offsets in dem Antwortschlitz zum Senden eines Antwortsignals. Durch Markieren der Grenze eines Antwortschlitzes mit einem Träger für einen vorab festgelegten Abschnitt des Signals CELL CLK (z. B. 10% bis 90%, vorzugsweise 40% bis 60%, am bevorzugsten ungefähr 50%) kann das Signal CELL CLK mit Grenzen aller Antwortschlitze synchronisiert bleiben. In einer alternativen Ausführungsform, in der eine Übertragung von Energie während Antwortschlitze nicht erforderlich ist, kann das Signal CELL CLK mit dem Kopfabschnitt 1594 synchronisiert sein und kann die Überwachungseinrichtung 124 während Antwortschlitze 1597 nichts senden.
  • Während des Antwortschlitzes von Zeitpunkt T1550 bis Zeitpunkt T1558 wird keine Antwort angezeigt. Der Antwortschlitz von Zeitpunkt T1558 bis Zeitpunkt T1566 enthält jedoch eine Antwort während des Abschnittes des Schlitzes, wo das Signal MOD anzeigt, daß der Sender 210 eine Modulation liefert. Das Signal MOD aktiviert ein Senden von Zeitpunkt T1560 bis Zeitpunkt T1562, das heißt während einer Zeit, wenn kein Träger von der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt wird. Wie unter Bezugnahme auf 16 detaillierter erläutert wird, überlappt die Dauer des Signals MOD einen Teil des von der Überwachungseinrichtung 124 gesendeten Trägers.
  • Es kann irgendeine Zahl von Antwortschlitzen verwendet werden. Wenn 1000 Antwortschlitze definiert werden, können Signale die in Tabelle 4 beschriebenen Dauern aufweisen. Die Signale in Tabelle 4 stimmen mit einem Nachrichtenformat 1140 überein, an das sich unmittelbar ein Nachrichtenformat 1130 anschließt. Der zum Antworten auf diese Reihe von Nachrichtenformaten verwendete Antwortschlitz ist der Antwortschlitz, der mit den dem Antwortschlitzabschnitt unmittelbar vorangehenden Befehls- und Argumentabschnitten verbunden ist, unabhängig von der Anzahl von vorangehenden Nachrichtenformaten. Selbstverständlich können dieselben Argumentwerte redundant zur Sicherstellung von richtigem Empfang verwendet werden. In diesem Beispiel kann das Argument 1142 dasselbe wie Argument 1132 sein.
  • TABELLE 4
    Figure 00650001
  • Figure 00660001
  • Das Zeitablaufdiagramm von 16 stellt die Verwendung von zusätzlichen Taktsignalen zur Ableitung des Signals RX CLK und des Signals MOD dar. Das Signal TANK ist in einer Zelle gezeigt, die aus einem ersten Abschnitt von Zeitpunkt T1602 bis Zeitpunkt T1610, wo kein Träger empfangen wird, und einem zweiten Abschnitt von Zeitpunkt T1610 bis Zeitpunkt T1616 besteht, wo ein kontinuierlicher Träger empfangen wird. Das Signal DEMOD ist mit einer Übertragung dargestellt, die einer 50%-Arbeitszyklusmodulation entspricht. Das Signal RX CLK liefert eine aktive Flanke (in der Mitte der Zelle), die der ansteigenden Flanke des dargestellten Signals DEMOD entspricht. Das Signal DEMOD würde, wenn es eine logische "1" übermittelt, eine Anstiegskante zum Zeitpunkt T1608 aufweisen, die ausreichende Vorbereitungszeit vor der aktiven Flanke des Signals RX CLK liefert. Wenn das Signal DEMOD eine logische "0" übermittelt, wird die Anstiegskante des Signals DEMOD bis Zeitpunkt T1614 verzögert, was ausreichende Haltezeit im Anschluß an die aktive Flanke des Signals RX CLK liefert.
  • Das Signal MOD kann von Signal Q2 von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1610 gebildet werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Dauer des Signals MOD über den Zeitpunkt 1610 hinaus, so daß von dem Sender 210 bereitgestellte Modulation das Senden eines Träger von der Überwachungseinrichtung 124 überlappt. Durch Überlappen des Sendens von Signalen durch die Überwachungseinrichtung 124 und den Sender 210 wird der Sender 240 in einem benachbarten Transceiver wahrscheinlich nicht einen Modulationsmangel zwischen der abfallenden Flanke des Signals MOD zum Beispiel zu Zeitpunkt T1610 mit der Grenze der Zelle, die zum Zeitpunkt T1616 auftritt, verwechseln. Auf diese Weise kann jeder Transceiver eine Zellengrenze durch die abfallende Flanke des Signals DEMOD genau erkennen und Gleichlauf von Taktsignalen einschließlich des Signals CELL CLK aufrechterhalten.
  • Das Signal REPLY von 16 stellt den Abschnitt des Signals TANK dar, der dem Signal TANK überlagert würde, wenn der Transceiver 201 eine Antwort als Reaktion auf das Signal MOD sendet. Von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1612 hängt die Amplitude des Signals REPLY von dem Q des Tankkreises 204 und der zum Senden verfügbaren Energie ab. Von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1609 hängt die Amplitude im großem Maße von Q ab. Von Zeitpunkt T1609 bis Zeitpunkt T1612 nimmt die Amplitude ab, da die zum Senden verfügbare Energie abnimmt (obwohl ausreichende Energie für Logikfunktionen bestehen bleiben kann).
  • Der Transceiver 201 kann auf einem Substrat als ein integrierter Schaltkreis konstruiert sein. Die Kosten der Herstellung einer integrierten Schaltung für eine Schaltung mit begrenzter Komplexität (z. B. Transceiver 201) werden durch die Fläche des Substrats, die für Anschlußflecken zum Verbinden des integrierten Schaltkreises mit externen Geräten bestimmt ist, negativ beeinflußt. Ein bevorzugter Satz von Anschlußflecken für Schnittstellensignale von integrierten Schaltkreisen ist in Tabelle 5 beschrieben. Unter Verwendung von herkömmlicher Spannungsselektion oder Alternativbetriebsartsteuerschaltung können Anschlußflecken für mehrere Signale verwendet und weitere Anschlußflecken weggelassen werden. Zum Beispiel kann Anschlußfleck 2 auch für Signal FUSE PROG verwendet werden; kann Anschlußfleck 6 auch für Signal FUSE DATA verwendet werden; und kann Anschlußfleck 7 auch für Signal FUSE CLK verwendet werden.
  • TABELLE 5
    Figure 00680001
  • Die Gleichrichterschaltung 206 kann irgendeine herkömmliche Schaltung zum Entwickeln einer Gleichspannung aus einem empfangenen Trägersignal enthalten. Zum Beispiel enthält der Gleichrichter 206 von 17 einen Brückgleichrichter 1700 über den Leitungen 217 und 219, einen Energiespeicherkondensator C1710, eine Reihenregelschaltung 1712 und eine Schaltung 1716 zur Bestimmung, wann die entwickelte Spannung eine ausreichende Größe für einen Transceiverbetrieb aufweist. Die Gleichrichterschaltung 1700 enthält Dioden D1702, D1704, D1706 und D1708 in einer herkömmlichen Vollwegbrückenanordnung. Der Tankkreis 204 (enthaltend Antenne 202 und Kondensator 1703) ist über die Mitte der Brücke 1700 verbunden. Ein vollweggleichgerichtetes Kapazitätssignal FRC auf Leitung 1718 kann zu einer externen Verbindung für zusätzliche Kapazität zur Erde befördert werden. Die Regelschaltung 1712 empfängt das Signal FRC auf der Leitung 1718 und liefert in einer herkömmlichen Weise ein Signal V+ mit einer geeigneten Spannungsgröße auf einer Leitung 1717. Ein Komperator 1716 vergleicht das Signal V+ auf der Leitung 1717 mit der Ausgabe einer herkömmlichen Spannungsreferenzschaltung 1714 (z. B. eine Bandabstandsreferenzschaltung, Zenerdiode etc.). Der Komparator 1716 liefert ein Signal VOK, wenn die Spannung auf der Leitung 1717 die Ausgabe der Spannungsreferenz 1714 überschreitet. Das Signal VOK aktiviert einen Transceiverbetrieb. Die Gleichrichterschaltung 206 kann ausreichend Energie für Transceiverbetrieb empfangen, wenn die Überwachungseinrichtung 124 auf der Resonanzfrequenz des Tanks 206, der oben erörterten Stapelresonanzfrequenz oder irgendeiner Frequenz und irgendeinem Energiepegel sendet, der der Übertragungsfunktion des Tanks 206 (einschließlich Antenne 202) Rechnung trägt.
  • Der Empfänger 208 kann irgendeine herkömmliche Empfangsschaltung enthalten. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch die Empfangsschaltung 208 von 18 erzielt, die einen Detektor 1808, ein Flip-Flop 1812, einen Phasenregelkreis 1814 und eine Gatterlogik 1824 enthält. Empfänger 208 kann auf der Resonanzfrequenz des Tanks 206, der oben erörterten Stapelresonanzfrequenz oder irgendeiner Frequenz und irgendeinem Energiepegel betrieben werden, der der Übertragungsfunktion des Tanks 206 (einschließlich Antenne 202) Rechnung trägt.
  • Der Detektor 1801 enthält einen Vollweggleichrichter, einen Filter und einen Schmitt-Trigger-Wechselrichter. Ein Signal N1 auf Leitung 217 tritt durch Diode D1802 zu Leitung 1809 und wird von Filterkondensator C1806 und Filterwiderstand R1808 mit Erde nebengeschlossen. In ähnlicher Weise tritt Signal N2 auf Leitung 219 durch Diode 1804 und schaltet es auf Leitung 1809. Die Leitung 1809 liefert ein Signal über den Nebenschlußfilter an den Schmitt-Trigger-Wechselrichter 1810. Der Wechselrichter 1810 liefert ein Signal DEMOD auf Leitung 1823. Das Signal DEMOD taktet T-Flip-Flop 1812, um ein 50%-Arbeitszyklussignal auf Leitung 1811 zu liefern.
  • Der Phasenregelkreis 1814 enthält einen Phasenfrequenzdetektor 1816, spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 1818 und einen Zähler 1820. Der VCO 1818 arbeitet bei 160 KHz, um ein oszillierendes Signal VCQ auf Leitung 1819 zu liefern. Das Signal VCQ wird von dem Zähler 1820 zum Liefern 80 KHz, 40 KHz, 20 KHz und 10 KHz unterteilt. Das 50%-Arbeitszyklussignal auf Leitung 1811 wird mit dem 10 KHz-Signal CELL CLK auf Leitung 1821 von dem Phasenfrequenzdetektor 1818 verglichen, um ein Spannungssteuersignal VXC auf Leitung 1817 zu liefern.
  • Eine Gatterlogik 1824 liefert Signale RX CLK auf Leitung 1827 und Signal TX GATE auf Leitung 1829 in einer herkömmlichen Weise entsprechend dem Zeitablaufdiagramm von 16.
  • Der Empfänger 208 kann, in einer alternativen Konfiguration, einen Detektor 1902 von 19 anstelle des Detektors 1801 enthalten. Der Detektor 1902 enthält einen Wechselrichter 1904, einen Schalttransistor 1905 und einen Filter mit Kondensator C1906 und Widerstand R1908. Der Wechselrichter 1904 empfängt ein Signal FRC auf Leitung 1718 vom Gleichrichter 206. Der Schalttransistor 1905 wirkt mit dem Kondensator C1906 in einer Weise zusammen, die einer Ladungspumpe (z. B. ein Integrator) ähnelt, um das Signal DEMOD auf Leitung 1823 zu liefern.
  • Der Sender 210 kann irgendeine herkömmliche Sendeschaltung sein. Besondere Vorteile werden in dem System 100 unter Verwendung einer Sendeschaltung von 20 erzielt, die einen analogen Schalter 2002, Verstärker 2006 und einen Tankkreis 204 enthält. Der Tankkreis 204 bildet den einzigen Schwingkreis in dem Sender 210. Der Tankkreis 204 regiert somit die Frequenz des Senders 210. Irgendeine magnetische Kopplung in der Antenne 202 kann die Resonanzfrequenz des Tanks 204 beeinflussen und somit die von dem Sender 210 bereitgestellte Sendefrequenz beeinflussen. Der Sender 210 kann entweder eine Colpitts- oder Hartley-Oszillatorkonstruktion enthalten. Zum Beispiel enthält der Sender 210 von 20 einen Kondensator C2004, Verstärker 2006, Kondensator C2008 und Brückenkondensatoren C2010 und C2012. Die Brückenkondensatoren entsprechen gemeinsam der oben beschriebenen Kapazität C1703. Die Kondensatoren C2004 und C2008 sorgen für Wechselstromkopplung und Gleichstromsperrung in einer herkömmlichen Weise. Der analoge Schalter 2002 empfängt das Signal MOD auf Leitung 216. Wenn das Signal MOD angemeldet wird, wird ein Rückkopplungssignal auf Leitung 219 mit dem Verstärker 2006 gekoppelt, um den geregelten Oszillator zu vervollständigen.
  • In einem alternativen Sender wird die zu sendende Frequenz teilweise von der vorher empfangenen Frequenz bestimmt. Zum Beispiel enthält der Sender 210 von 21 einen Phasenregelkreis 2100 und eine Trennschaltung 2112. Der Phasenregelkreis 2110 enthält einen Phasenfrequenzdetektor 2102, eine Halteschaltung 2106 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 2110. Der VCO 2110 arbeitet auf 5 MHz, um ein Signal OSC auf Leitung 2111 an den Phasenfrequenzdetektor 2102 zu liefern. Ein Signal N1 auf Leitung 217 ist auch mit dem Phasenfrequenzdetektor 2102 gekoppelt. Der Phasenfrequenzdetektor 2102 antwortet auf eine Phasendiffenrenz zwischen dem Signal N1 und Signal OSC, um ein Signal VJ auf Leitung 2103 zu liefern. Die Halteschaltung 2106 antwortet auf ein Signal DEMOD auf Leitung 1823 mit dem Halten des Wertes des Signals VJ, wenn das Signal N1 nicht empfangen wird. Die Halteschaltung 2106 liefert ein Signal VK auf Leitung 2107 zum Steuern der Oszillatorfrequenz des VCO 2110.
  • Antwortfrequenzen für oben unter Bezugnahme auf die 20 und 21 erörterte Sender werden in Tabelle 6 beschrieben. Der Sender von 21 wird für Ausführungsformen mit Stapeln bevorzugt.
  • TABELLE 6
    Figure 00720001
  • Durch Abtasten des empfangenen Signals N1, während ein Träger von der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt, und Halten der empfangenen Frequenz zum Erzeugen der zum Senden zu verwendenden Frequenz liefert der Sender 210 von 21 ein Sendesignal auf einer Frequenz, die besser zur Kommunikation mit der Überwachungseinrichtung 124 geeignet ist. Der Sender 210 kann eine von der Überwachungseinrichtung 124 spezifizierte Sendefrequenz im Gegensatz zu einer von dem Tank 204 bestimmten Frequenz aufweisen. Der oben erörterte Betrieb des Senders 210 ist für Objekte 107 und 112, die sich jeweils an einem Ende des Stapels 116 befinden, besonders vorteilhaft. Obwohl die Resonanzfrequenz der gekoppelten Tanks der Objekte 108 bis 111 von der Überwachungseinrichtung 124 zum Zwecke des Lieferns von ausreichender Energie und genauer Datenkommunikation auf einer bestimmten ausgewählten Trägerfrequenz detektiert werden kann, kann dieselbe Trägerfrequenz nicht ausreichend Energie in Objekte 107 und 112 koppeln oder zuverlässige Kommunikation liefern aufgrund der schwächeren Kopplung zum Beispiel zwischen den Tankkreisen der Objekte 107 und 108, soweit wie sich der Tankkreis von Objekt 107 nicht zwischen zwei anderen ähnlichen Objekten befindet.
  • Die Zustandsmaschine 212 kann irgendeine herkömmliche Zustansmaschinenschaltung zur Durchführung der oben beschriebenen Funktionen enthalten. Zum Beispiel kann die Zustandsmaschine 212 die in 22 beschriebene Schaltung enthalten, die eine Synchronisierlogik 2204, ein Schieberegister 2202, ein Latch 2206, einen Komparator 2208, eine Zugangszustandslogik 2210, einen Speicher 2214 und einen Zähler 2224 enthält. Diese Bausteine wirken beim Liefern der oben beschriebenen Abfragebefehle 1004 bis 1007 zusammen. Eine zusätzliche Logik kann zur Zugangszustandslogik 2210 hinzugefügt werden, um Befehle 1000 bis 1003 unter Verwendung von herkömmlichen Techniken zu unterstützen. Die Zustandsmaschine 2102 kann erweitert werden, um einen Befehl 1008 durchzuführen, der den oben erörterten Befehlen 914 bis 920 entspricht. In einer derartigen erweiterten Konfiguration enthält die Zustandsmaschine außerdem einen Multiplexer 2212, einen Sensor 2216, einen Analog-Digital-Wandler 2218, einen Multiplexer 2220, einen Multiplexer 2222, ein Schieberegister 2240 und einen Multiplexer 2228.
  • Das Schieberegister 2202 empfängt ein Signal DEMOD auf Leitung 1823, das von Signal RX CLK auf Leitung 1827 getaktet ist. Der Inhalt des Schieberegisters 2202 wird als gültige Nachricht angesehen, wenn der Nachrichtentypabschnitt 1595 der parallelen Datenausgabe des Schieberegisters 2202 mit einem vorab festgelegten Nachrichtentypcode übereinstimmt. Wie in 15 dargestellt, kann zum Beispiel Typ "010" für Signal RXD beginnend bei Zeitpunkt T1518 verwendet werden. Typ "010" wird hierin für alle oben unter Bezugnahme auf die 10 beschriebenen Befehle verwendet. Es können andere Nachrichtentypcodes verwendet werden; oder zusätzliche Nachrichtentypcodes können in einem erweiterten Satz von Befehlen verwendet werden, wie oben unter Bezugnahme auf 9 erörtert. Das Schieberegister 2202 liefert in parallelem Datenformat auf 2203 den Nachrichtentypcode, einen Zugangscode und einen korrespondierenden Ebenencode. Der Nachrichtentypcode wird der Synchronisierlogik 2204 zur Verfügung gestellt. Der Zugangscode (z. B. Argument 1132 vom Nachrichtenformat 1130) wird dem Komparator 2208 zur Verfügung gestellt. Der Ebenencode (z. B. Befehl 1131 vom Nachrichtenformat 1130) wird dem Latch 2206, der Zugangszustandslogik 2210, dem Multiplexer 2212 und Multiplexer 2220 zur Verfügung gestellt. Das Schieberegister 2202 kann ein Halteregister zum Halten der Ausgabecodes zur Verarbeitung enthalten, bis eine nachfolgend empfangene Nachricht vollständig eingetroffen ist. Eine nachfolgende Nachricht wird als vollständig eingetroffen angesehen, wenn ein gültiger Nachrichtentypcode einem START-Signal 1593 und Kopf 1594 folgt, wie in 15 dargestellt.
  • Ein Signaldiskriminator enthält irgendeine Schaltung, die Betriebsartsteuersignale (z. B. Nachrichtentyp, Last, Voreinstellung etc.) und Zeitablaufsignale (z. B. Zurücksetzen und Takten) von einem zusammengesetzten Signal ableitet. Zum Beispiel wirkt der Empfänger 208 mit der Synchronisierlogik 2204 zusammen, um einen Diskriminator bereitzustellen, der Signale von empfangenen Nachrichten ableitet. Zum Beispiel leitet der Empfänger 208 das Signal CELL CLK auf Leitung 1821 ab und empfängt die Synchronsierlogik 2204 einen Nachrichtentypcode auf Bus 2203 vom Schieberegister 2202 und empfängt sie ein Signal CELL CLK auf Leitung 1812 und liefert sie zahlreiche Rücksetzsignale. Die Synchronisierlogik 2204 kann zusätzlich weitere Taktsignale mit höherer Frequenz als das Signal CELL CLK auf Leitung 1821 empfangen und erzeugen. Die Synchronisierlogik 2204 erzeugt, inter alia, die Anfangszustände für Latch 2206, Zugangszustandslogik 2210 und Zähler 2224. Die Synchronisierlogik 2204 detektiert einen Betriebszustand und erzeugt Anfangszustände als Antwort darauf. Die Synchronisierlogik 2204 löscht Latch 2206 und löscht alle Zugangszustandsbits B0–B3 in Zugangszustandlogik 2210 unter Verwendung des Signals SRST auf Leitung 2233. Die Synchronisierlogik 2204 liefert ein Signal CRST auf Leitung 2201 zum Löschen des Zählers 2224 als ein Anfangszustand. Die Synchronisierlogik 2204 liefert auch ein Signal CEN an einen Komperator 2208 zum Aktivieren eines Vergleichs zu einem Zeitpunkt, der zum Beispiel vom Zeitpunkt T1516 bestimmt ist, der mit dem Beginn des Nachrichtentypabschnittes 1595 eines in 15 dargestellten Abfrageformats übereinstimmt. Zeitpunkt T1516 kann anhand einer vorab festgelegten Zahl von aktiven Flanken auf Signal CELL CLK entsprechend einem geeigneten Protokoll bestimmt werden.
  • Das Latch 2206 enthält ein adressierbares Zugangszustands-Flip-Flop für jedes Zugangszustandsbit B0–B3. Ein Signal LEVEL wird als eine Adresse zum Auswählen eines zu setzendes Flip-Flops verwendet. Ein ausgewähltes Flip-Flop wird durch Zusammenwirken des Signals CEN auf Leitung 2231 und Signal D auf Leitung 2235 gesetzt. Die vordere Flanke des Signals CEN liefert einen Takt und das Signal D erzeugt den Zustand des adressierten Flip-Flops. Das Signal D wird auf Leitung 2235 von der Zugangszustandslogik 2210 bereitgestellt in Übereinstimmung mit: (a) dem von dem Latch 2206 auf Leitung 2207 bereitgestellten Zugangszustand, und (b) dem Signal LEVEL auf Leitung 2203. Indem die Zugangszustandslogik das Signal D unter zahlreichen Bedingungen bestimmen kann, kann das adressierte Flip-Flop in dem Latch 2206, wie oben unter Bezugnahme auf die Befehle 1004 bis 1007 erörtert, eingestellt werden oder unbeeinflußt bleiben, wie für die oben erörterten Befehle 1000 bis 1003. Das Latch 2206 liefert die Ausgabe jedes Flip-Flops als Signal ACCESS STATE auf Leitung 2207 an die Adreßzustandslogik 2210.
  • Die Zugangszustandslogik 2210 empfängt das Signal ACCESS STATE auf Leitung 2207 von Latch 2206 und empfängt das Signal LEVEL auf Leitung 2203 vom Schieberegister 2202. Basierend auf diesen Eingaben kann die Zugangszustandslogik 2210 ein Ersatzspeicheradreßsignal auf Leitung 2209 mit geeigneten Steuersignalen 2211 liefern, um eine Auswahl durch Multiplexer 2212 von einer geeigneten Adresse auf Leitung 2217 zu bewirken, die zum Abrufen eines Zugangscodes aus Speicher 2214 zu verwenden ist. In einer alternativen Ausführungsform, in der das Signal LEVEL direkt als eine Speicheradresse für den Speicher 2214 verwendet wird, kann der Multiplexer 2212 mit geeigneten Vereinfachungen an der Zugangszustandlogik 2210 weggelassen werden. In einer derartigen Ausführungsform wird die Adreßeingabe 2217 des Speichers 2214 von dem Schieberegister 2202 auf dem Bus 2203 geliefert, um das Signal LEVEL als die Adresse bereitzustellen. Die Zugangszustandslogik 2210 liefert eine Lese-Schreib-Steuerung für den Speicher 2214 auf Leitung 2213 als Signal R/W. Die Zugangszustandslogik 2210 liefert auch Steuersignale 2211 an den Multiplexer 2222 zur Auswahl von Daten, die auf dem Bus 2225 als Signal MDATA zu liefern sind.
  • Der Multiplexer 2222 stellt einen Bus 2225 für den Komparator 2208, Zähler 2224 und das Schieberegister 2240 bereit. Das Signal MDATA übermittelt einen gespeicherten Zugangscode an den Komparator 2208 oder Speicherinhalte oder Sensordaten an den Zähler 2222 und das Schieberegister 2240.
  • Bei Aktivierung durch Signal CEN auf Leitung 2231 liefert der Komparator 2208 Vergleichsergebnisse auf Signalen 2205 an die Zugangszustandslogik 2210. Wenn zum Beispiel ein Zugangscode auf Bus 2203 mit einem gespeicherten vom Speicher 2214 auf Bus 2225 bereitgestellten Zugangscode exakt übereinstimmt, wird eine A = B-Ausgabe des Komparators 2208 angemeldet und an die Zugangszustandslogik 2210 geliefert. Wenn das Signal CEN einen Vergleich aktiviert und der Zugangscode auf Leitung 2203 nicht genau gleich dem Zugangscode auf Bus 2225 ist, wird von dem Komperator 2208 eine A ≠ B-Ausgabe angemeldet und an die Zugangszustandslogik 2210 geliefert. In einer bevorzugten Konfiguration antwortet die Zugangszustandslogik 2210 auf ein A ≠ B-Signal mit Ansteuern des Signals SRST auf Leitung 2233, um dadurch das Latch 2206 auf seinen Anfangszustand zurückzusetzen und die Synchronisierlogik 2204 zu informieren, irgendwelche weitere Zurücksetz- oder Anfangszustände bereitzustellen, wie dies geeignet sein mag. Unabhängig von der Abfolge, in der die vielfachen Zugangscodes mit zahlreichen Ebenen für einen Vergleich präsentiert werden, kehrt die Zustandsmaschine 212 in der Tat, wenn irgendein derartiger Zugangscode nicht genau gleich dem aus dem Speicher 2214 abgerufenen korrespondierenden Zugangscode ist, zu ihrem Anfangszustand zurück und wartet sie auf ein nachfolgendes START-Signal. Demzufolge wird ein adressierter Transceiver in einen Rücksetzzustand treten (und kann er in einen Aus-Zustand treten), um Senden zu vermeiden, wenn er nicht richtig adressiert ist auf einer nachfolgenden Ebene. Die von der Zugangszustandslogik 2210 bereitgestellten Steuersignale 2211 steuern alle Aspekte des Betriebs der Zustandsmaschine 212 in einer herkömmlichen Weise. Ein derartiges Steuersignal, Signal OS auf Leitung 2215, weist den Mulitplexer 2228 an, ein Signal MOD in Übereinstimmung mit dem Ausgabeauswahlsignal OS, wie unten erörtert, zu liefern.
  • Der Speicher 2214 kann irgendeine herkömmliche Datenspeichertechnologie oder mehrere derartige Technologien in irgendeiner Kombination enthalten. Der Speicher 2214 kann derart organisiert sein, daß er Speicherinhalte auf Leitung 2223, wie gezeigt, in parallelem Format oder in seriellem Format in einer alternativen Architektur bereitstellt. In einer derartigen alternativen Architektur kann die Zustandsmaschine 212 einen seriellen Komparator anstelle des parallelen Komparators 2208 enthalten. Der Speicher 2214 liefert auf Leitung 2223 einen 10-Bit-Zugangscode parallel mit einer 10-Bit-Antwortschlitznummer. Die Antwortschlitznummer kann über den Multiplexer 2222 übertragen und in den Zähler 2224 geladen werden. Der Speicher 2214 sorgt für ein Speichern irgendeiner Zahl von (Zugangscode, Antwortschlitz)-Paaren. In einer bevorzugten Ausführungsform liefern 4 derartige Paare eine eindeutige Transceiveridentifikation und liefern 4 zusätzliche Paare eine alternative Identifikation oder eine Stütze für alternative Abfrageprotokolle. Zum Beispiel können die Befehle 1000 bis 1003 unterschiedliche jeweilige Argumentwerte, einen für jeden Befehl, aufweisen. Der in dem Befehl 1004 verwendete GID kann mit dem in dem Befehl 1000 verwendeten GID identisch sein. Diese vier GID-"Standard"-Werte können in vielen (z. B. allen) Transceivern zur Verwendung in einer besonderen Installation des Systems 100 gespeichert werden. Die Kenntnis von einem oder mehreren dieser vier "Standard"-GID-Werte durch die Überwachungseinrichtung 124 (oder Hauptrechner 122) erleichtert ein Abfragen in irgendeiner Sequenz von Befehlen 10041007, wenn Voraussetzungen nicht verwendet werden oder entsprechend modifiziert werden.
  • Bei Taktung durch Signal CELL CLK auf Leitung 1821 liefert der Zähler 2224 ein Signal ZM auf Leitung 2227, wenn die Antwortschlitzzahl auf Null vermindert ist.
  • Der Multiplexer 2228 liefert ein Signal MOD auf Leitung 216 als Antwort auf die AND-Kombination des Signals TX GAT auf Leitung 1829 und des Signals ZM auf Leitung 2227, um ein Senden einer Antwortbestätigung in dem Antwortschlitz zu aktivieren, der mit dem Zugangscode verbunden ist, der simultan auf der Speicherausgabeleitung 2223 bereitgestellt wird.
  • Zum Unterstützen von Befehlen des in 9 beschriebenen Typs, zum Beispiel Befehle 914 bis 920, zum Beispiel Befehl 1008 von 10, kann die Zustandsmaschine 212 irgendeinen oder alle Inhalte des Speichers 2214 in das Schieberegister 2240 durch geeigneten Betrieb des Multiplexers 2222 durch die Zugangszustandslogik 2210 über Steuersignale 2211 laden. Wenn, wie oben beschrieben, geladen wird, antwortet das Schieberegister 2240 auf das Signal CELL CLK auf Leitung 1821, wie aktiviert von Zähler 2224-Ausgabe auf Leitung 2231, um ein Signal QM auf Leitung 2229 bereitzustellen.
  • Die Zugangszustandslogik 2210 kann ein Signal OS auf Leitung 2215 an den Multiplexer 2228 liefern, um für drei Antwortnachrichtenformate zu sorgen. Wenn das Signal OS eine Multiplexereingabe A auf Leitung 2227 auswählt, wird als erstes der richtige Zeitablauf für eine Antwort in einem vorgeschriebenen Antwortschlitz (z. B. Antwortschlitze 1125 oder 1135) von dem Signal MOD auf Leitung 216 bereitgestellt. Wenn das Signal OS auf Leitung 2215 angemeldet wird, um eine Multiplexereingabe B zu aktivieren, bestimmt das Signal QM auf Leitung 2229 in AND-Kombination mit Signal TX GATE auf Leitung 1829 den Zustand des Modulationssignals MOD auf Leitung 216. Das Signal MOD auf Leitung 216 übermittelt demzufolge die Inhalte des Schieberegisters 2240 der Reihe nach. Der Zähler 2224 kann in Verbindung mit dem Schieberegister 2240 unter Verwendung herkömmlicher Logik für eine von zwei Funktionen betrieben werden: (a) Liefern einer festen Zahl von Bits aus dem Schieberegister 2240 der Reihe nach auf Leitung 216 als Signal MOD in einem zweiten Antwortnachrichtenformat (z. B. Antwortbits 2214); oder (b) Liefern eines Bits aus dem Schieberegister 2240 in jedem Auftreten von Antwortschlitzabschnitt 1597, bis der gesamte Inhalt des Schieberegisters 2240 in einer dem herkömmlichen Zeitbereichsmultiplexen entsprechenden Weise in einem dritten Antwortnachrichtenformat (z. B. Antwortschlitze 1125 oder 1135) bereitgestellt worden ist.
  • Der Sensor 2216 repräsentiert irgendeinen elektronischen Wandler, der Sensoren des oben unter Bezugnahme auf die Sensoren 160 und 162 beschriebenen Typs enthält. Der Sensor 2216 liefert ein analoges Signal an den Analog-Digital-Wandler (ADC) 2218. Der ADC 2218 liefert ein Sensordatensignal SDATA auf Leitungen 2219 an den Multiplexer 2220. Der Multiplexer 2220, der von Steuersignalen 2211 betrieben wird, erlaubt die Auswahl entweder eines empfangenen Datensignals RDATA auf Bus 2203 aus dem Schieberegister 2202 oder eines Sensordatensignals SDATA auf Leitung 2219, das entweder: (a) in dem Speicher 2214 über Bus 2221 zu speichern ist; oder (b) über den Multiplexer 2222 entweder an den Zähler 2224 oder das Schieberegister 2240 zu liefern ist. Bei Lieferung an den Zähler 2224 können Sensordaten, zum Beispiel ein 10-Bit-Wert, als eine Antwortschlitzzahl, wie oben beschrieben für die Bereitstellung eines Antwortsignals in einem Antwortschlitz fungieren. Bei Lieferung an das Schieberegister 2240 können ausgewählte Daten zum Liefern des Signals MOD auf der Leitung 216 in irgendeinem der oben beschriebenen Antwortnachrichtenformate verwendet werden.
  • Das empfangene Datensignal RDATA sorgt, wenn es zum Bilden des Modulationssignals MOD auf Leitung 216 verwendet wird, für die Fähigkeit eines Transceivers, Daten als empfangen zurückzumelden, um einen Test eines einzelnen Transceivers durchzuführen. Tests können enthalten (a) Testen der Datenkommunikationszuverlässigkeit in einer Laborumgebung; und (b) Testen von Transceiverzuverlässigkeit bei Vorliegen von externen Faktoren, enthaltend, zum Beispiel, Variation der Einrichtungsumgebung, Variation der Stärke und Frequenz von Störquellen und Variation der Anzahl und Nähe von ähnlichen Transceivern in einer Labor- oder Installationsumgebung.
  • Als Antwort auf einen geeigneten Befehl kann die Zugangszustandslogik 2210 einen Schreibvorgang durch Anmelden eines Signals R/W auf Leitung 2213 bei Speicher 2214 aufrufen. In den Speicher zu schreibende Daten können von dem Schieberegister 2202 als Signal RDATA auf Bus 2203 über den Multiplexer 2220 bereitgestellt werden oder von dem Sensor 2216 über den Multiplexer 2220 bereitgestellt werden. In den Speicher geschriebene Daten können ursprünglichen (oder überarbeiteten) Zugangscode und Schlitznummer für einen oder mehrere Werte des Signals LEVEL enthalten. Die Schreibspeichervorgänge können zum Erleichtern des oben erörterten Codehoppings verwendet werden.
  • Teile der Zustandsmaschine 212 können zur Reduzierung des Energieverbrauchs, zum Reduzieren der Herstellkosten für einen Transceiver 201 oder weggelassen werden, wenn eine oder mehrere Funktionen für eine Installation des Systems 100 nicht erwünscht ist/sind. Zum Beispiel können der Sensor 2216, der ADC 2118 und der Multiplexer 2220 weggelassen werden, wenn die Transceivers nicht zum Messen der einen Transceiver umgebenden Umgebung verwendet werden. Außerdem kann der Multiplexer 2222 weggelassen werden, wenn oben beschriebene Testfunktionen nicht erwünscht sind. Das Schieberegister 2240 und der Multiplexer 2228 können weggelassen werden, wenn das Nachrichtenformat 1130 oder 1120 für eine Antwort ausreicht und das Nachrichtenformat 1110 nicht erwünscht ist. Der Speicher 2214 kann schreibgeschützt sein, wobei in dem Fall das Signal R/W auf Leitung 2213 mit einhergehenden Vereinfachungen an der Zugangszustandslogik 2210 weggelassen werden kann.
  • Der Speicher 2214 kann einen Schreib-Lese-Speicher enthalten, der als herkömmlicher Direktzugriffsspeicher (RAM) oder als ein Schieberegisterspeicher organisiert ist. Außerdem können die schreibgeschützten Bereiche des Speichers 2214 irgendeine Kombination von ROM, PROM, EPROM, E2PROM und Fuse-programmierbarem Speicher enthalten.
  • Besondere Vorteile werden in dem Transceiver 201 durch Verwendung einer Schaltung für einen Fuse-programmierbaren Speicher erhalten. Zum Beispiel enthält Schaltung 2300 von 23 ein Schieberegister 2302, einen Decoder 2304 und ein Feld von programmierbaren Sicherungen, die durch eine programmierbare Sicherungsschaltung 2314 und einen Tri-State-Treiber 2316 beispielhaft erläutert sind, für jedes Speicherbit. Die Schaltung 2300 nimmt auf Leitung 2310 ein serielles Signal FUSE DATA an, das in dem Speicher zu speichernde Binärdaten übermittelt. Das Schieberegister 2302 wird von dem Signal FUSE CLK auf 2312 getaktet, bis alle in dem Speicher zu speichernde Daten empfangen worden sind. Bei Anmelden des Signals FUSE PROG auf Leitung 2315 wird jedes Sicherungselement in der jeweiligen Sicherungsschaltung 2313 simultan entsprechend der parallelen Ausgabe des Schieberegisters 2303 programmiert. Das Sicherungselement in der Sicherungsschaltung 2314 kann irgendein herkömmliches Sicherungselement, eine Diode, eine Zenerdiode, eine Polysilikonsicherung oder ein Metallelement enthaltend, sein. Nach Programmierung kann irgendeine Gruppe von programmierten Sicherungen 2322 auf Bus 2223 angemeldet werden, wenn ein Signal ADDR auf Leitung 2217 den Decoder 2304 ansteuert, um ein geeignetes Tri-State-Puffer-Aktiviersignal zum Beispiel wie auf Leitung 2327 zu liefern. Das Aktiviersignal auf Leitung 2327 aktiviert Tri-State-Puffer 2324 zum Liefern von Speicherausgabedaten auf Bus 2223 als Signal Q. Die Sicherungsschaltungen 2314 können in irgendeiner geeigneten Weise gruppiert werden, um irgendeine Zahl von Datenausgabebytes oder -wörtern als Antwort auf für das Signal ADDR definierte entsprechenden Adressen zu bilden.
  • Zum Senden in einem Antwortschlitz ausreichende Energie wird hauptsächlich von dem während eines START-Abschnittes des Nachrichtenformates empfangenen Träger erhalten. Wenn ein Transceiver nicht mehr als eine Antwort pro START-Signal liefert, kann das REPLY-Signal während des Sendens abfallen. Ein schneller Abfall stellt sicher, daß sich das Senden nicht in einen nachfolgenden Antwortschlitz fortsetzt; erleichtert das Anlegen von maximaler Energie während des Sendens vor dem Beginn des Abfalls; und erlaubt ein Verbrauchen von Energie während des Sendens, um unweigerlich zu einem vollständigen Zurücksetzen des Zugangszustands zu führen (z. B., wenn das Signal VOK nicht länger angemeldet wird).
  • In einer Ausführungsform mit Batterieenergie für Transceiverschaltungen können die in dem vorangehenden Absatz diskutierten vorteilhaften Betriebsmerkmalen durch Übertragen (für eine begrenzte Dauer) von Energie von der Batterie auf einen Kondensator erhalten werden, der, wie oben erörtert, begrenzte Energie liefert.
  • Die Überwachungseinrichtung 124 kann irgendeinen computergesteuerten Sender/Empfänger zum Führen eines geeigneten Abfrageprotokolls und geeigneter Kommunikation, wie oben erörtert, enthalten. Zusätzlich kann eine Überwachungseinrichtung mit zahlreichen Sensoren 160 zusammenarbeiten, zahlreiche Steuerungen 164 liefern und mit zahlreichen als ein Antennensystem 120 organisierten Antennen zusammenarbeiten. Wie in dem Funktionsblockdiagramm von 24 gezeigt, enthält die Überwachungseinrichtung 124 zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2402, einen Speicher 2404 und einen herkömmlichen Datenkommunikationsbus 2406. Der Datenbus 2406 koppelt die CPU 2402 und den Speicher 2404 für die herkömmliche Ausführung von gespeicherten Programmen in dem Speicher 2404 von der CPU 2402. Der Bus 2406 sorgt zusätzlich für Datenkommunikation zwischen der CPU 2402 und Funktionsblöcken, enthaltend: Computernetzwerksteuerung 2408, Ereignisdetektoren 2410, Ausgaberegister 2411, Antennennetzwerksteuerung 2412, Empfänger 2416 und 2418, digitalen Signalprozessor (DSP) 2420, Sender 2424 und 2426 und programmierbare Frequenzquelle (PFS) 2422. Die Sender 2424 und 2426 liefern gesendete Signale an einen Koppler 2414; und der Koppler 2414 liefert empfangene Radiofrequenzsignale an die Empfänger 2416 und 2418. Durch Bereitstellen von zwei funktionsmäßig äquivalenten Empfängern und zwei funktionsmäßig äquivalenten Sendern gemeinsam mit einem Koppler kann die Überwachungseinrichtung 124 auf zwei Frequenzen simultan senden und auf zwei weiteren unabhängigen Bändern simultan empfangen. Für diesen Zweck liefert die PFS 2422 ein Signal "Programmable Frequency Source Output (PFSO)" auf Leitung 2423 an jeden Sender 2424 und 2426. Das Signal PFSO kann jedem Sender auf separaten Leitungen auf unterschiedlichen Frequenzen bereitgestellt werden. Die Sender 2416 und 2418, die jeweils ein jeweiliges Signal RF auf Leitung 2417 und ein Signal RFN auf Leitung 2419 empfangen, können Abtastpunkte von empfangenen Signalen in digitalem Format auf einem Bus 2421 zum DSP 2420 liefern. Die CPU 2402 kann den DSP 2420 steuern, um anzuordnen: (a) Betrieb mit einem oder beiden Empfängern 2416 und 2418; (b) einen Zeitpunkt zum Beginnen der Verarbeitung von Abtastpunkten von Bus 2421; (c) eine Abtastdauer; (d) Konfigurationsparameter zum Auswählen eines Verfahrens für digitale Signalverarbeitung; (e) ein Verfahren und Format, in dem der DSP 2420 Ergebnisse liefert; und (f) das Ziel für die Ergebnisse, d. h., ob zur CPU 2402, zum Speicher 2404, zur Weiterverarbeitung durch die CPU 2402 oder zur Computernetzwerksteuerung 2408 für einen Transfer zum Hauptrechner 122.
  • DSP 2420 kann digitale Signalverarbeitung, enthaltend Amplitudenmittelwertbildung, Energieberechnung, digitales Filtern, Spitzendetektion, Zeitbereichsflankenverstärkung, Phasenanalyse, Frequenzanalyse, Transformation (z. B. Fast Fourier-Transformation), Korrelation, Überlagerung, Kurvenanpassung und Energiespektraldichteberechnung, durchführen.
  • Der Speicher 2404 sorgt für Speicherung für Programme und Daten, die hauptsächlich von der CPU 2402 und dem DSP 2420 verwendet werden. Der Speicher 2404 kann Datenstrukturen, Felder, Stapel und Kombinationen derselben zur Speicherung von oben erörterten Signalmerkmalen enthalten. Der Speicher 2404 (oder Hauptrechner 122) kann auch Gruppenidentifikations- und Untergruppenidentifikationshinweise (für jede Ebene) zur Verwendung in Abfrageszenarien enthalten. Diese Hinweise können zur Verwendung in anderen unabhängigen Ausführungsformen des Systems 100 reservierte Zugangscodes ausschließen (oder nicht enthalten). Zum Beispiel können Zugangscodebereiche algorithmisch oder als eine oder mehrere Listen spezifiziert werden, worin nicht alle Zugangscodewerte oder Kombinationen von Werten zur Verwendung während der Abfrage zugänglich gemacht sind.
  • Die Computernetzwerksteuerung 2408 kann irgendeine herkömmliche Schnittstelle zur Kopplung des Datenbusses 2406 mit dem Hauptrechner 122 enthalten. Zum Beispiel kann die Computernetzwerksteuerung 2408 eine herkömmliche Ethernet-Schnittstelle enthalten. Ein von der Computernetzwerksteuerung 2408 bereitgestellter Bus 128 kann mit irgendwelchen Computernetzwerkstandards, zum Beispiel, irgendwelchen Telekommunikationsnetzwerkstandards oder einem bei der Kommunikation über das Internet oder das World Wide Web verwendeten Standard übereinstimmen. Die Computernetzwerksteuerung 2408 kann einen oder mehrere zusätzliche Prozessoren zum Verwalten, zum Beispiel, eines TCP/IP-Stapels oder zur Durchführung irgendeines geeigneten Protokolls enthalten. Die Computernetzwerksteuerung 2408 (und/oder die CPU 2402) können mit dem Hauptrechner 122 unter Verwendung einer in Tabelle 7 beschriebenen Befehlssprache kommunizieren. Jeder Befehl enthält ein ASCII-Zeichen zum Identifizieren des Befehls gefolgt von Argumentwerten. Betriebsfrequenzen können in zahlreichen Befehls/Antwortsitzungen durch Bins genannte ganze Zahlen identifiziert werden. Zum Beispiel kann ein Arbeitsbereich von 1,9 MHz bis 8,038 MHz in 1024 Bins unterteilt werden, wobei die einer bestimmten Bin-Ganzzahl entsprechende Frequenz berechnet wird anhand des Ausdrucks: F(bin) = bin* 6 KHz + 1900 KHz.
  • TABELLE 7
    Figure 00840001
  • Figure 00850001
  • Figure 00860001
  • Figure 00870001
  • Die Empfänger 2416 und 2418 können irgendwelche herkömmlichen Empfänger sein. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung einer Empfängerschaltung 2416 von 25 erhalten, die einen Vorverstärker 2502, eine Diodendetektor 2504, einen synchronen Detektor 2506, einen analogen Schalter 2508, Filter 2510, einen ADC 2512, ein First-In-First-Out(FIFO)-Register 2514 und Steuerregister 2526 enthält. Der Vorverstärker 2502 empfängt ein Signal FR auf Leitung 2417 und liefert Verstärkung und automatische Verstärkungsregelung (Automatic Gain Control (AGC)). Die Verstärkungs- und Frequenzgangeigenschaften des Vorverstärkers 2502 werden in einer herkömmlichen Weise von Signalen 2509 von Steuerregistern 2526, wie von CPU 2402 spezifiziert, vorgeschrieben. Der Vorverstärker 2502 liefert ein Signal RFW auf Leitung 2503 an einen oder mehrere Detektoren.
  • Der Diodendetektor 2504 empfängt ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefert ein demoduliertes Signal DX auf Leitung 2505. Es kann irgendein herkömmlicher Diodendetektor verwendet werden. Der Diodendetektor 2504 repräsentiert einen Breitbanddetektor vorzugsweise zur Detektion von Transceivern in einem Stapel, speziell Transceivers mit einem Sender vom unter Bezugnahme auf 20 beschriebenen Typ. Besondere Vorteile in dem System 100 werden durch Verwendung des Diodendetektors 2504 von 26 erhalten.
  • Der synchrone Detektor 2506 empfängt ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefert ein demoduliertes Signal SX auf Leitung 2507. Es kann irgendeine synchrone Detektorschaltung verwendet werden, um die Demodulierfunktion bereitzustellen, einschließlich zum Beispiel einer herkömmlichen Nachführfilterschaltung. Der synchrone Detektor 2506 repräsentiert einen Schmalbanddetektor.
  • Der analoge Schalter 2508 wählt unter der Leitung von Steuerregistern 2526 ein oder mehrere Detektorausgabesignale, zum Beispiel Signal DX auf Leitung 2505 und/oder Signal SX auf Leitung 2507 aus und liefert ein demoduliertes Signal (z. B. eine Überlagerung) an Filter 2510.
  • Die Filter 2510 können irgendwelche Filterübertragungsfunktionen (z. B. Tiefpaß, Bandpaß, Hochpaß und Notch), wie durch Signale auf Leitung 2511 von von der CPU 2402 angewiesenen Steuerregistern 2526 angewiesen, implementieren. Die Ausgabe der Filter 2510 wird von dem ADC 2512 in digitale Abtastpunkte umgewandelt. Besagte Abtastpunkte werden in dem FIFO 2514 gespeichert und an die CPU 2402 und/oder den DSP 2420 geliefert. Der ADC 2512 kann irgendeine herkömmliche Analog-Digital-Wandlerschaltung enthalten. Bei Empfangen einer 5 MHz-Antwort oder eines 5 MHz-Antwortsignals können Abtastpunkte 417 bei 40 MHz erfaßt werden, um, wie oben erörtert, eine ausreichende Auflösung für Signalanalyse zu liefern. In einer alternativen Ausführungsform des Empfängers 2416 ist das Signal RFW mit dem ADC 2512 gekoppelt und werden Detektion und Filterung von CPU 2402, DSP 2420 oder vom Hauptrechner 122 unter Verwendung von zum Beispiel herkömmlichen digitalen Technologien durchgeführt.
  • Der Diodendetektor 2504 von 26 enthält einen invertierenden Verstärker 2602, einen nichtinvertierenden Verstärker 2604, Transistoren Q2606 und Q2608, einen Kondensator C2610, einen Widerstand R2612 und Ausgabepuffer 2614. Die Verstärker 2602 und 2604 empfangen ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefern Basisansteuersignale an die Transistoren Q2606 und Q2608. Die Transistoren Q2606 und Q2608 gleichrichten den Radiofrequenzgehalt des Signals RFW. Der Kondensator C2610 und der Widerstand R2612 wirken als ein Filter zum Empfangen von gleichgerichteten Signalen von den Transistoren Q2606 und Q2608 zusammen und liefern die gefilterte Wellenform an den Ausgabepuffer 2614. Der Ausgabepuffer 2614 liefert ein Signal DX auf Leitung 2505 in einer herkömmlichen Weise.
  • Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung eines synchronen Detektors vom in 27 beschriebenen Typ erzielt. Der synchrone Detektor 2506 von 27 enthält einen invertierenden Verstärker 2702, einen nichtinvertierenden Verstärker 2704, einen analogen Schalter 2706, einen Filter 2708 und einen programmierbaren Oszillator 2710. Die Verstärker 2702 und 2704 empfangen ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefern gepufferte Signale an den analogen Schalter 2706.
  • Der analoge Schalter 2706 wählt die Ausgabe des Verstärkers 2702 für die Ausgabe von Verstärker 2704 unter der Leitung des Signals SC auf Leitung 2705 von dem programmierbaren Oszillator 2710 aus. Der programmierbare Oszillator 2710 arbeitet auf einer Frequenz, Phase und einem Arbeitszyklus, vorgeschrieben von der CPU 2402 durch Steuerregister 2526 und empfangen auf Leitung 2501 vom programmierbaren Oszillator 2710. Die Phase kann relativ zu Nulldurchgängen in einer herkömmlichen Weise von dem Signal RFW detektiert werden. Der programmierbare Oszillator 2710 kann eine herkömmliche Synchronisierschaltung zum Empfangen des Signals RFW und Liefern des Signals SC in einer Phasenbeziehung zu Signal RFW, wie durch Signale von Steuerregistern 2526 angeleitet, enthalten. Die Ausgabe des analogen Schalters 2706 kann Harmonische der Schaltfrequenz des Signals SC enthalten. Der Filter 2708 empfängt die Ausgabe des analogen Schalters 2706 und dämpft ungewollte Frequenzkomponenten. Der Filter 2708 kann irgendeine herkömmliche Filterschaltung, zum Beispiel Tiefpaß, Notch, Bandpaß, Kamm etc. enthalten. Der Filter 2708 liefert ein Signal SX auf Leitung 2507.
  • Die Empfänger 2416 und 2418 können, jeweils mit einem synchronen(Schmalband-)Detektor, betrieben werden. Die empfangenen Signale können auf einer oder mehreren geeigneten Antennen empfangen oder verzögert werden, um eine 90°-Phasendifferenz zwischen ansonsten identischen Signalen vor Detektion zu liefern. Wenn ein synchroner Detektor auf derselben Frequenz wie der andere aber mit einer 90°-Phasenverschiebung in dem Taktsignal SC betrieben wird, entsprechen die detektierten Amplituden herkömmlichen I- und Q-Signalen für Phasendetektion und Signalanalyse auf der Grundlage von Phase, wie oben erörtert.
  • Die Sender 2424 und 2426 können irgendeine herkömmliche Sendeschaltung enthalten. Besondere Vorteile sind in dem System 100 unter Verwendung einer Sendeschaltung 2424 von 28 erzielt, die ein Schieberegister 2802, einen Zähler 2804, einen Multiplexer 2806, einen Arbeitszyklusmodulator 2808, eine Steuerlogik 2812 und ein Ausgabe-Gatter 2810 enthält. Der Datenbus 2406 von CPU 2402 versieht den Sender 2424 mit zu sendender Information sowie Konfigurationsparametern für die Steuerlogik 2812. Zu sendende Information wird in das Schieberegister 2802 entsprechend von der Steuerlogik 2812 bereitgestellten geeigneten Steuersignalen 2830 geladen. Der Inhalt des Schieberegisters 2802 kann mit oben unter Bezugnahme auf 11 und 15 beschriebenen Nachrichtenformaten übereinstimmen. In beiden Fällen kann der Antwortschlitzabschnitt der Nachrichtenformate 1120 und 1130 durch Betrieb des Zählers 2804, durch geeignete Steuersignale 2830 geladen, bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Zähler 2804 mit dem Wert 1.000 geladen werden, um 1.000 Antwortschlitze bereitzustellen. Der Multiplexer 2806 empfängt serielle Daten, die aus dem Register 2802 auf Leitung 2803 umgeschaltet sind, und empfängt Fehlerausgabe Q0 auf Leitung 2805. Die Steuerlogik 2812 liefert ein Auswahlsignal über Steuersignale 2830 an den Steuermultiplexer 2806, um den Inhalt des Schieberegisters 2802 gefolgt von der Anzahl von Antwortschlitzen, angewiesen von der Anfangszahl des Zählers 2804, bereitzustellen. Der Betrieb des Multiplexers 2806 sorgt somit auf Leitung 2807 für ein Signal in einem zu sendenden Nachrichtenformat.
  • Der Arbeitszyklusmodulator 2808 kann auf Steuercodes von Steuersignalen 2830 von Steuerlogik 2812 und das Signal auf Leitung 2807 mit dem Liefern eines modulierten Signals TXG auf Leitung 2809 antworten. Unterbrechungstastung und Arbeitszyklusmodulation werden in einer mit dem Inhalt von Tabelle 8 konsistenten Weise bereitgestellt.
  • TABELLE 8
    Figure 00910001
  • Ein gesendetes Signal XD auf Leitung 2425 wird von der AND-Kombination von Signal TXG auf Leitung 2809 (ein Sende-Gatter definierend) und Signal PFSO auf Leitung 2423 bereitgestellt. Das Signal PFSO definiert eine unmodulierte Trägerfrequenz, wie sie von der CPU 2402 auf Leitung 2423 programmiert ist.
  • Das Antennensystem 120 kann entsprechend einer räumlichen Antennenverteilung gesteuert werden, um mehrere Antennen an jedem von einem oder mehreren durch einen Antennenbus verbundenen Knoten zu unterstützen. Jeder Antennenknoten kann für ein Koppeln einer oder mehrerer Antennen mit den Sende- und/oder Empfangsbereichen der Überwachungseinrichtung 124 in einer herkömmlichen Weise sorgen. Die Antennen können zur symmetrischen oder unsymmetrischen Verwendung beim Empfangen oder Senden gekoppelt werden. Wenn mehrere Antennen zum Senden verwendet werden, können die Antennen mit unterschiedlichen Phasen angesteuert werden. Wenn mehrere Antennen zum Empfangen verwendet werden, können empfangene Signale zur Synchronisation verzögert oder in einer gewünschten Phasenbeziehung bereitgestellt werden. Da verschiedene Antennen des Antennensystems 120 unterschiedliche Strahlungs(oder Empfangs)-Charakteristik aufweisen können, sorgt ein Betrieb von einem Sender mit einer oder mehreren Antennen und/oder einem Empfänger mit einer oder mehreren Antennen für Vorteile für die Kommunikation mit Transceivern unabhängig von Transceiverorientierung und Nähe zu anderen Transceivern, wie oben erörtert. Das Antennensystem 120 liefert ein neu konfigurierbares Mehrantennensystem mit Abstimmfähigkeit für jede Antenne. Zusätzlich um Abstimmen jeder Antenne weist das Antennensystem 120 die Fähigkeit auf, irgendeine zum Senden verwendete Antenne zu sperren und die gesperrte Antenne mit einem Empfänger zur sofortigen Neuverwendung als eine Empfangsantenne zu koppeln. Das Antennensystem 120 liefert Mehrfachtransceivekanäle in jedem Antennenknoten mit der Fähigkeit zum Lenken von Signalen von einem Kanal in einen anderen zur Signalverarbeitung.
  • Die oben für das Antennensystem 120 beschriebenen Funktionen können von einem oder mehreren Antennenknoten, die auf einem Antennenbus zusammenarbeiten, bereitgestellt werden. Besondere Vorteile für das System 100 werden durch die Verwendung der in einem Funktionsblockdiagramm von 29 beschriebenen Antennenknotenschaltung erzielt. Der in 29 beschriebene Antennenknoten 140 enthält CPU 2902 und Speicher 2904, die durch Datenbus 2906 zur Programmausführung miteinander gekoppelt sind. Der Antennenknoten 140 enthält außerdem eine Antennennetzwerkschnittstelle 2908, ein Eingaberegister 2909, ein Ausgaberegister 2910, einen Koppler 2912, einen Koppler 2914, eine Vielzahl von Antennen 150 (einschließlich Antenne 2916) und eine Vielzahl von Transceivekanälen 2918.
  • Die CPU 2902 empfängt Befehle und Informationen und liefert einen Zustand unter Verwendung von Datenkommunikation auf dem Antennenbus 132, der durch Antennennetzwerksteuerung 2412 mit CPU 2402 gekoppelt ist. Die CPU 2402 der Überwachungseinrichtung 124 liefert Befehle, die von der CPU 2902 für in Tabelle 9 beschriebene Funktionen interpretiert werden.
  • TABELLE 9
    Figure 00930001
  • Figure 00940001
  • Speicher 2904 sorgt für eine Speicherung von Programmen, die von der CPU 2902 ausgeführt werden, Speicherung von Konfigurationsinformationen für andere Funktionsblöcke des Antennenknotens 140 und in den Transceivekanälen 2918 verwendeten Abstimmparametern. Diese Information kann in dem Speicher 2904 in irgendeinem herkömmlichen Datenspeicherformat verwaltet werden.
  • Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 sorgt für Datentransfer und Steuerung unter Antennenbus 132, Datenbus 2906 und Koppler 2914. Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 sorgt für Seriell/Parallel- und/oder Parallel/Seriell-Datenformatumwandlung zum Übertragen von Signalen zwischen dem seriellen Antennenbus 132 und parallelen Datenbus 2906. Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 kann empfangene Signale von den Transceivekanälen 2918 bei Empfängern 2416 und 2418 der Überwachungseinrichtung 124 puffern. Außerdem kann die Antennennetzwerkschnittstelle modulierte Trägersignale von Sendern 2424 und 2426 in der Überwachungseinrichtung 124 empfangen und gepufferte Signale für die Transceivekanäle 2918 liefern. Die empfangenen Signale und modulierten Trägersignale passieren zwischen der Antennennetzwerkschnittstelle 2908 und dem Koppler 2914 auf Leitung 2905.
  • Das Eingaberegister 2909 überwacht den Zustand des Schalters 2907 und teilt ein Schalterschlußereignis über Datenbus 2906 der CPU 2902 mit. Der Schalter 2907 kann irgendeine manuelle Dateneingabefunktion bereitstellen. Der Schalter 2907 ist repräsentativ für irgendeine Anzahl von Schaltern, zum Beispiel Kippschalter oder eine Dateneingabetastatur. In einer bevorzugten Konfiguration weist der Schalter 2907 im geschlossenen Zustand die CPU 2902 an, für eine oder mehrere Test- und/oder Meßfunktionen zu sorgen. Besagte Funktionen schließen Identifizieren einer Testbetriebsart bei der CPU 2402 der Überwachungseinrichtung 124 über eine geeignete Datenkommunikationsnachricht über die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 ein. Da der Antennenknoten 140 an einem Ort fern von dem Hauptrechner 122 und/oder der Überwachungseinrichtung 124 untergebracht und angeordnet sein kann, erleichtert eine zweckmäßige Anordnung eines manuellen Schalters 2907 für Test- und/oder Meßfunktionen eine Installation und Wartung des Systems 100 einschließlich der Installation und Wartung des Antennensystems 120.
  • Das Ausgaberegister 2910 empfängt Daten von dem Datenbus 2906, speichert diese Daten und hält Ausgabesignale entsprechend den gespeicherten Daten aufrecht. Von dem Ausgaberegister 2910 bereitgestellte Signale leiten den Betrieb des Kopplers 2912 und der Transceivekanäle 2918. Ausgaberegistersignale auf Leitung 2910 steuern den Koppler 2012 (z. B. Konfiguration und Matrixschalteroperationen). Sperrbefehlsignale auf Leitung 2912 leiten Antennensperrfunktionen der Rauschsperre 2920. Abstimmsignale auf Leitung 2923 leiten Abstimmfunktionen des Tuners 2922. Schließlich steuern digitale Signale auf Leitung 2927 den Betrieb von Transceivekanälen 2924 (z. B. Spezifizieren von Vorverstärkerverstärkung, automatische Verstärkungssteuerung und Filterübertragungsfunktionen). Ausgaberegistersignale auf Leitungen 2913, 2921, 2923 und 2927 sind binäre digitale Signale und können gemeinsam über mehrere Transceivekanäle 2918 verwendet werden, oder zusätzliche digitale Signale können von dem Ausgaberegister 2910 für jeden Transceivekanal verwendet werden.
  • Der Koppler 2912 kann irgendeine herkömmliche Schaltung zum Koppeln einer Antenne mit einem RF-Kanal enthalten. Zum Beispiel liefert der Koppler 2912 einen Matrixschalter zum Koppeln irgendeiner Antenne von Antennen 150 (z. B. Antenne 2916) mit einem oder mehreren Transceivekanälen 2918. In gleicher Weise kann irgendein Transceivekanal, zum Beispiel 2924, mit einer oder mehreren Antennen 150 über den Koppler 2912 gekoppelt werden. Der Koppler 2912 sorgt für bidirektionale Kopplung für sowohl empfangene als auch gesendete Signale und unterstützt mehrere empfangene und gesendete Signale simultan. Der Koppler 2912 kann auch für ein geeignetes Schalten zum Auswählen von Antennenelementen einer individuellen Antenne 2916 von Antennen 150 sorgen. Zum Beispiel kann können eine oder mehrere von Leitungen 2911 und 2915 mit einer oder mehreren Leitungen 2925 und 2935 gekoppelt werden, um zu implementieren: (a) phasengesteuertes Senden oder Empfangen; (b) Verwendung von Antennen (oder Elementen) in Abfolge; (c) Scannen, während abgefragt wird oder Daten übertragen werden; oder (d) Liefern von Arbeitsenergie auf Antenne(n), die sich von der/den Antenne(n) unterscheidet/unterscheiden, die zum Abfragen oder für den Datentransfer verwendet wird/werden. Der Koppler 2912 koppelt Antenntenelemente (z. B. Antenne 2916) zur Verwendung mit einem oder mehreren Transceivekanälen 2918 entsprechend von dem Ausgaberegister 2910 empfangenen Signale auf Leitung 2913. Eine oben erörterte Antennenelementauswahl kann für irgendeine oder mehrere Antennen der Antennen 150 durchgeführt werden.
  • Der Koppler 2914 kann irgendein herkömmliches RF-Schaltsystem zum Koppeln und Puffern von modulierten Trägersignalen und empfangenen Signalen zwischen Antennennetzwerkschnittstelle 2908 und einem oder mehreren Transceivekanälen 2918 enthalten. Wenn zum Beispiel der Antennenbus 132 ein moduliertes Trägersignal zum Senden liefert, kann die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 den modulierten Träger auf der Signalleitung 2905 an den Koppler 2914 liefern. Der Koppler 2914 kann das modulierte Trägersignal über ein oder mehrere Signale TRI1 2951 bis TRIN 2955 mit einem oder mehreren Transceiverkanälen 2918 koppeln. Zusätzlich kann der Koppler 2914 irgendein empfangenes Signal (z. B. TRI1 bis TRIN) puffern, um irgendein oder mehrere Rückkopplungssignale TRC1 2953 TRCN 2957 bereitzustellen. Die Signale TRC1 bis TRCN von Koppler 2914 lassen einen ersten Transceivekanal 2924 ein Ausgabesignal TRI1 bereitstellen, zum Beispiel in Übereinstimmung mit: (a) von dem Koppler 2912 empfangenen Antennensignalen 2925, und (b) über irgendeinen oder mehrere andere Transceivekanäle 2918, zum Beispiel RF-Kanal 2934, empfangene Signale. Der Koppler 2914 sorgt somit für die Kombination von empfangenen Signalen von einem oder mehreren RF-Kanälen, die auf der Signalleitung 2905 an die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 zu liefern sind. Der Koppler 2914 ermöglicht einem einzelnen RF-Kanal (z. B. 2924), ein Kanalsignal (z. B. 2925) mit einem Signal von einem oder mehreren anderen RF-Kanälen (z. B. TRC1 ... TRCN) zu kombinieren und das resultierende empfangene Signale (z. B. TRI1) auf Leitung 2905 an die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 zu liefern.
  • Die Transceivekanäle 2918 enthalten eine oder mehrere parallele Schaltungen zur Durchführung von, inter alia, Antennenabstimm- und Sperrfunktionen. Jeder Transceivekanal stellt ein Funktionsäquivalent von anderen Transceivekanälen dar, um ähnliche (aber konfigurierbare) Funktionen auf jedem von mehreren Kanälen bereitzustellen. Jeder Transceivekanal enthält eine RF-Kanalschaltung, einen Tuner und eine Sperrschaltung.
  • Die RF-Kanalschaltung 2924 kann für Sendesignalpufferung und Empfangssignalfilterung und Verstärkung in einer herkömmlichen Weise sorgen. Besondere Vorteile werden in dem System 100 unter Verwendung der RF-Kanalschaltung 2924 von 30 erzielt. Der RF-Kanal 2924 von 30 enthält einen Verstärker 3002, einen analogen Schalter 3004, Filter 3006, einen programmierbaren Vorverstärker 3008, einen Differentialverstärker 3010 und einen analogen Schalter 3012. Für ein auf einer Antenne 150 zu sendendes moduliertes Trägersignal empfängt die RF-Kanalschaltung 2924 ein Signal TRI auf Leitung 2929, sorgt sie für eine Pufferung und Verstärkung über den Verstärker 3002 und leitet sie das gepufferte Signal über den analogen Schalter 3004 als Signal TRA auf Leitung 2925 an den Koppler 2912. Für ein von dem Koppler 2912 empfangenes Signal tritt das Signal TRA auf Leitung 2925 über den analogen Schalter 3004 zu Filtern 3006. Die Filter 3006 sorgen für irgendeine herkömmliche Filterfunktion (z. B. Tiefpaß, Bandpaß, Notch und Hochpaß-Analog- beziehungsweise Digitalfilterung). Wenn das empfangene Signal TRA eine OOK-Modulation enthält, können die Filter 3006 Zeitbereichssignalverarbeitungsfunktionen, zum Beispiel Schmitt-Trigger- und/oder Flankenverstärkungsfunktionen enthalten. Der programmierbare Vorverstärker 3008 reagiert auf Steuersignale 2927 von dem Ausgaberegister 2910 mit dem Liefern einer Übertragungsfunktion mit programmierbarer Verstärkung auf zahlreichen Frequenzen (z. B. automatische Verstärkungssteuerung).
  • Der Differentialverstärker 3010 empfängt das Ausgabesignal von dem Vorverstärker 3008 und kann ein Signal TRC1 auf Leitung 2953 über den analogen Schalter 3012 empfangen. Der analoge Schalter 3012 wird von dem Ausgaberegister 2910 über Signale 2927 gesteuert. Wenn der analoge Schalter 3012 ein Passieren des Signals TRC1 zum Differentialverstärker 3010 gestattet, kann der Differentialverstärker 3010 eine analoge Subtraktion durchführen, um ein Differenzsignal TRI1 auf Leitung 2951 bereitzustellen. Die analoge Subtraktion kann für einen zusätzliche Verwerfung einer gemeinsamen Betriebsart sorgen oder kann ein verbessertes Signal zum Empfangen einer Antwort von einem Transceiver 201 liefern, wenn zum Beispiel mehr als eine Antenne 150 für den Empfang des Antwortsignals verwendet wird. Der Differentialverstärker 3010 kann programmierbare Phasenverschiebungsschaltungen zur Verstärkung des Verwerfens einer gemeinsamen Betriebsart oder des Signalerhöhungsvermögens unter der Leitung von Signalen von dem Ausgaberegister 2910 enthalten. Eine Phasenkorrektur kann gewünscht sein, wenn Antennen mit unterschiedlichen Konfigurationen oder unterschiedlichen Orientierungen Signale an den Differentialverstärker 3010 liefern.
  • Der Tuner 2922 paßt die Impedanz einer Antenne (z. B. Antenne 2916) an eine RF-Kanalschaltung 2924 an. Den Auswirkungen des Kopplers 2912 und der von dem Koppler 2912 durchgeführten Antennenelementauswahl wird durch den Betrieb des Tuners 2922 Rechnung getragen. Der Tuner 2922 kann irgendeine herkömmliche Abstimmschaltung enthalten. Der Tuner 2922 enthält vorzugsweise Impedanzanpaßelemente, die zwischen einer RF-Kanalschaltung und einer Antenne als Antwort auf Signale von dem Ausgaberegister 2910 wahlweise eingeführt werden. Der Speicher 2904 kann Daten und Verfahren zur Bestimmung von geeigneten Steuersignalen für den Tuner 2922 enthalten.
  • Der Speicher 2904 (oder Speicher 2404, oder Speicher in dem Hauptrechner 122) enthält ein Feld mit Werten für das Ausgaberegister 2910, wobei jeder Wert ein Bit zum Steuern des Schließens von jedem von mehreren Schaltern in dem Tuner 2922 enthält. Das Feld wird von einer ganzen Zahl indiziert, die mit einer gewünschten Betriebsfrequenz übereinstimmt (z. B. eine oben erörterte Bin-Nummer). Werte für besagtes Feld können gemäß einem Antennentestverfahren bestimmt werden. Ein Antennentestverfahren kann die Schritte enthalten: (a) Anweisen eines Transceiverkanals (z. B. enthaltend Tuner 2922), der sowohl zum Senden (z. B. von Sender 2424) eines Testsignals als auch zum Empfangen (z. B. unter Verwendung des Empfängers 2416) zu verwenden ist, wobei das Testsignal eine geeignete Amplitude und Testfrequenz während des ganzen Testverfahrens aufweist; (b) Anweisen der Verwendung eines Schmalbanddetektors (z. B. synchroner Detektor 2506 von 27); (c) Auswählen und Lenken einer Schalterschlußkombination und Beobachten einer Detektorausgabe; (d) Vergleichen der Detektorausgabe mit einer maximalen beobachteten Detektorausgabe; (e) wenn die Detektorausgabe die maximale Detektorausgabe überschreitet, Aktualisieren der maximalen beobachteten Detektorausgabe zur Übereinstimmung mit der Detektorausgabe und Merken der mit der Detektorausgabe übereinstimmenden Schalterschlußkombination; (f) Wiederholen der Schritte (c) bis (e), bis alle Schalterkombinationen ausgewählt worden sind; (g) Speichern der mit der maximalen Detektorausgabe übereinstimmenden Schalterschlußkombination in einem Feld für die getestete Antenne (oder Kombination von Antennen), indiziert durch die Testfrequenz. Nach Testen jeder installierten Antenne (separat oder in Kombination(en) mit anderen installierten Antennen) auf einer oder mehreren Testfrequenzen können die Ergebnisse von mehreren Tests in einem integrierten Feld gespeichert werden, das für jede Frequenz eine empfohlene Antenne (oder Kombination von Antennen) und eine empfohlene Tuner-Schaltschlußkombination enthält. Das integrierte Feld kann in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher in dem Hauptrechner 122, Speicher 2404 oder Speicher 2904 gespeichert werden.
  • Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung der Tunerschaltung 2922 von 31 erzielt. Die Tunerschaltung 2922 von 31 enthält eine oder mehrere Nebenschlußschaltungen 3100, die Signalleitungen 2925 überbrücken, die durch den Tuner 2922 zwischen der RF-Kanalschaltung 2924 und dem Koppler 2912 treten. Jede Nebenschlußschaltung enthält jeweils einen analogen Schalter und einen Kondensator. Zum Beispiel wird der analoge Schalter 3102 von einem Ausgabesignal von dem Ausgaberegister 2910 gesteuert. Im geschlossenen Zustand schließt der analoge Schalter 3101 den Kondensator C3102 über die Leitungen 2925 zum Erhöhen der kapazitiven Last an. In gleicher Weise kann der analoge Schalter 3103 den Kondensator C3104 anschließen; und kann der analoge Schalter 3129 den Kondensator C3130 anschließen. Die Kondensatoren C3102, C3104 und C3130 können Werte in einer binären Sequenz, zum Beispiel, wie in einer Digital-Analog-Wandlerschaltung herkömmlich verwendet, aufweisen.
  • Der Speicher 2904 kann ein Verfahren zum Betreiben einer Rauschsperre 2920 zur Durchführung einer geeigneten Sperrfunktion, wie oben erörtert, enthalten. Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 kann einen Mechanismus zum Analysieren der Phase eines zu sendenden Signals bereitstellen und derartige Phaseninformation auf dem Datenbus 2906 an die CPU 2902 liefern. Die Phaseninformation kann durch einen geeigneten Interrupt, der mit einem Nulldurchgang übereinstimmt, angezeigt werden. Von dem Ausgaberegister 2910 bereitgestellte Sperrbefehlsignale auf Leitungen 2921 können über das Ausgaberegister 2910 entsprechend oben erörterter Phaseninformation getaktet werden, wenn die Signalverarbeitungslatenz der CPU 2902 (z. B. Interrupt-Latenz) kein Sperrbefehlsignal in zuverlässiger dichter Nähe von einem Nulldurchgang eines zu sendenden modulierten Trägersignals liefert. Die CPU 2902 kann ein Befehlsignal an das Ausgaberegister 2910 liefern, das Variationen der RF-Kanäle 2918 und Variationen der modulierten Trägersignale Rechnung trägt, um eine Rauschsperre 2920 in einer effizienten Weise zu betreiben. Es wird davon ausgegangen, daß die Sperrfunktion effizient ist, wenn Energie auf Antennenelementen in dichter Nähe zu einem Nulldurchgang der Phase eines zu sendenden Signals schnell verbraucht wird. Die Sperrfunktion sollte in allen in Beziehung stehenden Schaltungen, einschließlich verteilte Kapazitäten von zum Beispiel Koppler 2912, Tuner 2922 und RF-Kanal 2924, gespeicherter Energie Rechnung tragen.
  • Die Sperrschaltung 2920 kann irgendeine herkömmliche Sperrschaltung enthalten. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung der Rauschsperre 2920 von 32 erzielt, die Wechselrichter 3201, Gated Source Positive (GSP) 3202, Filtered Rectifier Positive (FRP) 3204, Gated Source Negative (GSN) 3206, Filtered Rectifier Negative (FRN) 3208, FRP 3244, GSP 3244, FRN 3248 und GSN 3246 enthält.
  • GSP 3202 enthält einen Schalttransistor Q3210 mit einer Basis, die mit einem analogen Schalter 3212 und einem analogen Schalter 3214 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q3210 ist mit FRP 3204 gekoppelt. Im Betrieb steuert Signal SQ* den analogen Schalter 3214 zum Koppeln einer –9 Volt-Versorgung über Widerstand R3216 mit Senkenstrom von der Basis des Transistors Q3210, was den Transistor Q3210 einschaltet und Strom von einer +5 V-Quelle an dem Emitter des Transistors Q3210 über den Kollektor zu FRP 3204 liefert. Bei entgegengesetzter Phase steuert das Signal SQ den analogen Schalter 3212 zum Koppeln einer +9 V-Quelle mit der Basis des Transistors Q3210 an, was den Transistor Q3210 schnell ausschaltet. GSN 3206 weist eine analoge Struktur für einen Betrieb mit einer entgegengesetzten Polarität für den Transistor Q3211 auf.
  • FRP 3204 enthält einen Reihenfilter, bestehend aus Widerstand R3230 und der parallelen Kombination von Widerstand R3232 und Kondensator C3234. Die Ausgabe des Reihenfilters speist einen Knoten zwischen einem Paar Dioden D3236 und D3238. Die Diode D3238 wird durch den über den Widerstand R3230 und Widerstand R3232 gelieferten Strom in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die Diode 3236 klemmt Zweig 3282 der Signale 2925 mit einer Spannung, die ein Diodenabfall über Erde ist; der Diodenabfall wird von der Diode D3238 geliefert. FRN 3208 weist eine identische Struktur wie FRP 3204 auf, außer daß die Dioden 3237 und 3239 umgekehrte Polaritätsausrichtung aufweisen. Im Betrieb klemmt die Rauschsperre 2920 von 32 die Zweige 3281 und 3282 alternativ mit Plus- und Minus-Stromquellen zur schnellen Auslöschung irgendeiner Potentialdifferenz zwischen Zweigen 3281 und 3282. Im Betrieb kann eine Antenne gesperrt werden unter Verwendung der Schaltung 2920 von 32 in einer Weise, die zur Verwendung mit einem Empfänger in weniger als anderthalb Zyklen eines gesendeten Trägersignals (z. B. ungefähr 35 μs) ausreicht.
  • Der Antennenbus 132 kann irgendein serieller oder paralleler Bus für die Steuerung des Antennensystems 120 durch die Überwachungseinrichtung 124 sein. Das Antennensystem 120 kann als ein Bus, eine Verkettung, ein Stern, oder eine hierarchische Kombination von Unternetzwerken organisiert sein. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung eines Antennenbusses 132 mit vier Differentialsignalen erzielt, die räumlich als ein von der Überwachungseinrichtung 124 gesteuertes Netzwerk angeordnet sind. Zum Beispiel enthält die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 von 33 Schnittstellenpuffer 3302, 3304, 3314 und 3316, Signalselektor 3306, Schieberegister 3308, Sendepuffer 3310, Empfangspuffer 3312, Schieberegister 3320, Ausgabemultiplexer 3322 und Steuerregister 3324. Der Antennenbus 132 enthält irgendeine geeignete Zahl der in Tabelle 10 beschriebenen Signale.
  • TABELLE 10
    Figure 01020001
  • Figure 01030001
  • Wenn Signale TC und RC angemeldet werden, sorgt Datenkommunikation in Reihe auf Leitungen TD und RD für Informationsfluß zwischen CPU 2902 und CPU 2402 der Überwachungseinrichtung 124. Wenn keine Signale TC und RC angemeldet werden, liefern die Signale TD und RD jeweils Sende- und Empfangssignale von einem oder mehreren Transceivekanälen an einen oder mehrere Sender oder Empfänger in der Überwachungseinrichtung 124. Der Antennenbus 132 verwendet Differentialleitungstreiber für alle Signale, so daß Antennenknoten in einer beträchtlichen Entfernung voneinander zur zweckmäßigen Anordnung der Antennen 150 und 152 räumlich verteilt werden können. Die Überwachungseinrichtung 124 liefert (über Antennennetzwerksteuerung 2412) Signale TC, TD und RC an alle Antennenknotenschnittstellen 2908 der jeweiligen Antennenknoten 140, 142 simultan. Datenkommunikation über Signale TC, TD und RC kann irgendein herkömmliches Protokoll zum Koordinieren von nichtgegenteiliger Verwendung jeder gemeinsam genutzten Signalleitung (z. B. Leitungen für Signale RD) enthalten. Zum Beispiel kann das Signal TD einen Befehl gefolgt von einer Adresse enthalten. Jede CPU 2902 kann die empfangene Adresse aus dem Schieberegister 3308 mit einer vorab festgelegten Adresse vergleichen, um die Leitungstreiber 3316 über ein Steuerregister 3324 zu einem von dem Protokoll und dem Ergebnis des Adressenvergleiches bestimmten Zeitpunkt zu aktivieren, um Datenkommunikation mit der Überwachungseinrichtung 124 ohne Störung von anderen Antennennetzwerkschnittstellen in anderen Antennenknoten zu erhalten.
  • Die Steuerung des Antennenknotens 140 durch die Überwachungseinrichtung 124 kann unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Befehlssatzes und herkömmlicher Befehlssyntax, zum Beispiel den oben unter Bezugnahme auf die Tabelle 9 erörterten Befehlen, erzielt werden.
  • Antennen 150 können eine oder mehrere Antennen mit zahlreichen Geometrien für die Detektion von Antwortsignalen von einem oder mehreren Transceivern des Systems 100 enthalten. Es können planare Antennen in einer Vielzahl von Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel sorgen die in den 34 und 35 definierten Antennen für besondere Vorteile in dem System 100. Diese planaren Antennen können von einem oder mehreren Antennenknoten 140, 142 in irgendeiner gewünschten zweckmäßigen Kombination unterstützt werden. Ein Durchgang 3500 enthält Wände 3506 und 3507, Oberseite 3504 und über der Basisebene 3501 angeordnete Basis 3505. Obwohl nicht maßstabsmäßig gezeichnet, weist der Durchgang 3500 vorzugsweise ein quadratisches Seitenverhältnis für die Öffnung auf, durch die Objekte treten können. Es ist herausgefunden worden, daß der Durchgang 3500 eine geeignete Leistung liefert, wenn er als ein Durchgang für Personal (enthaltend Teile eines Gebäudes, z. B. Boden, Wand oder Decke eines Korridors) konstruiert ist und wenn er als ein Durchgang für Träger von Objekten (mit einer Öffnung von näherungsweise drei Fuß im Quadrat, d. h. ungefähr einem Quadratmeter) konstruiert ist. Kleinere Durchgänge können für Tischinstrumente verwendet werden.
  • Ein Bezugskoordinatensystem mit einem Ursprung 3510 dient dazu, die Ebene jeder planaren Antenne zu definieren. Winkel Alpha (α) wird in der XY-Ebene von der X-Achse gemessen. Winkel Beta (β) wird in der XZ-Ebene von der X-Achse gemessen. Winkel Gamma (γ) wird in der YZ-Ebene von der Y-Achse gemessen.
  • Aus praktischen Gründen kann eine Antenne mit mehr als einer Wickelung nicht in einer Ebene existieren. Die in 34 beschriebenen planaren Antennen können jedoch derart hergestellt werden, daß sie der Antennenmustercharakteristik nahe kommen, die von einer theoretischen planaren Antenne erzeugt würde. Alternativ können Antennen mit ähnlichen planaren Winkeln entlang einer Achse senkrecht zur Ebene (z. B. spiralförmig) gebildet oder Schleifen dort entlang angeordnet werden.
  • Eine Antenne 3401 ist in der von den Punkten A, B, C, D definierten Ebene, d. h. in einer Ebene parallel zur XZ-Ebene an der Öffnung des Durchgangs am weitesten auf der Y-Achse vom Ursprung 3510 weg konstruiert. Die Antenne 3402 befindet sich parallel zur Antenne 3401, aber dennoch näher an dem Ursprung 3510. Eine Bewegung eines Transceivers entlang einer Achse durch den Durchgang parallel zur y-Achse kann durch Untersuchung des Zeitpunktes, wenn die Spitzenantwortsignalstärke von jeder der Antennen 3401 und 3402 empfangen wird, bestimmt werden. Die Antenne 3403 befindet sich wiederum parallel zur XZ-Ebene und existiert darüber hinaus an dem Mittelpunkt des Durchgangs (z. B. existiert jeder Punkt J, K, L an dem Mittelpunkt eines Segments NB, OC, PD parallel zur Y-Achse). Die Antenne 3404 kann unter einem Winkel α = 45° angeordnet sein, wenn der Durchgang 3500 in der Geometrie im wesentlichen kubisch ist. In ähnlicher Weise kann die Antenne 3405 senkrecht zur Antenne 3404 verlaufen, wenn der Durchgang 3500 im wesentlichen kubisch ist. Die Antenne 3406 ist in einer Ebene mit Winkeln α = 135° und γ = 135° orientiert und ist vom in der oben zitierten verwandten Patentanmeldung S/N 09/233,755 beschriebenen Typ. Die Antenne 3407 weist eine Orientierung komplementär zur Antenne 3406 auf. Die Antenne 3408 liegt in einer Ebene parallel zur Grundebene 3501. Die Antenne 3409 und Antenne 3410 laufen parallel zur YZ-Ebene und können in jeweiligen Seiten 3506 und 3507 konstruiert sein.
  • Transceivekanalschaltung, insbesondere Rauschsperre 2920 sollte für eine optimale Leistung (minimale Erzeugung vom bandexternen Rauschen), wie in der Tabelle spezifiziert, angeordnet sein. Die Punkte T, U und V halbieren jeweils Segmente LK, HG und DC. Punkte S halbieren Segment PK.
  • Ein Durchgang mit Antennen 3402, 3403, 3406, 3407, 3408 und 3409 wird für ein Objektidentifikationssystem bevorzugt, in dem Objekte 102 bis 112 durch den Durchgang zur Identifikation und zum Datentransfer treten. Andere Kombinationen der oben erörterten Antennenorientierungen können der Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit oder Verbesserung bestimmter Systemleistung halber verwendet werden.
  • Jede Antenne der Antennen 150 kann aus Mehrfachschleifen als eine planare Antenne konstruiert werden. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung einer Antenne vom in 36 beschriebenen Typ erzielt. Die Antenne 3600 enthält drei Schleifen und Anschlüsse 3601, 3602, 3603, die sich auf einen gemeinsamen Anschluß 3611 beziehen. Die Schleifen können aus irgendeinem Leiter, einschließlich einem abgeschirmten Leiter zur Begrenzung von E-Feld-Strahlung, während Magnetfeldstrahlung gesendet oder empfangen wird, gebildet sein. Zusätzlich enthält die Antenne 2916 eine Q-Modifizierschaltung 3604. Die Q-Modifizierschaltung 3604 enthält Diode D3612, Diode D3614 und Widerstand R3616, die alle von Anschluß 3610 bis Anschluß 3611 parallel verbunden sind. Im Betrieb kann ein Sendesignal, zum Beispiel Signal TRA auf Leitung 2925 über Koppler 2912, über zwei Anschlüsse auferlegt werden: ein erster, der aus dem Satz bestehend aus Anschlüssen 3601, 3602 und 3603, ausgewählt ist, und ein zweiter, der aus dem Satz ausgewählt ist, der aus 3610 und 3611 besteht. Wenn der Anschluß 3610 verwendet wird, kann ein Sendesignal mit geeigneter Größe die Diode D3612 und D3614 vorspannen in Vorwärtsrichtung zum Nebenschlußwiderstand R3616. Es resultiert eine Antennenschaltung mit relativ hohem Q. Andererseits wird ein von der Antenne 2916 empfangenes Signal mit einer Signalgröße, die nicht ausreicht, um Dioden D3612 und D3614 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, durch den Widerstand R3616 treten. Es wird eine Antennenschaltung mit relativ geringem Q resultieren. Ein Antenne mit niedrigem Q ist typischerweise durch eine breitbandigere Empfindlichkeit als eine Antenne mit höherem Q gekennzeichnet. Wenn Energie gesendet wird, die einen oder mehrere Transceivers antreiben soll, wird eine Antenne mit höherem Q bevorzugt.
  • Wenn Objekte 102 bis 112 abzufragen sind, während sie durch einen Durchgang vom oben unter Bezugnahme auf 35 beschriebenen beziehungsweise erörterten Typ hindurchtreten, kann Abfrage- und Datenkommunikationszuverlässigkeit durch Anordnen von Objekten 102 bis 112 in einem oder mehreren Transportträgern verbessert werden. Ein Transportträger kann eine oder mehrere Resonanzantennenschaltungen zum Fokussieren von gesendeter und empfangener Energie enthalten. Träger 3700 von 37 stellt ein Beispiel einer Struktur dar, in der Objekte vom oben beschriebenen Typ zur zweckmäßigen Abfrage und Datenkommunikation angeordnet sein können. Ein Träger mit irgendein Geometrie kann zur Erweiterung oder Gestaltung der Antennenempfindlichkeitscharakteristik der Antenne eines Objekts, zum Beispiel Antenne 202 von Objekt 104 von 2, verwendet werden. Zum Beispiel enthält der Transportträger 3700 Seitenwände 3702 und 3704 und Basis 3706. Zusätzlich enthält der Träger 3700 eine Antennenschaltung 3708 mit einem Schleifenleiter und Reihenkondensator C3710. Die Antennenschaltung 3708 weist, aufgrund des Wertes des Kondensators C3710, eine Resonanzfrequenz auf, die ausgewählt ist, um an ein Objekt übertragene Energie und/oder Kommunikation zwischen Überwachungseinrichtung 124 und einem Objekt zu verbessern. In einer bevorzugten Konfiguration ist die Antennenschaltung 3708 mit einem relativ niedrigen Q und einer Resonanzfrequenz, die sich von Frequenzen wesentlich unterscheidet, die zur Abfrage- und Datenkommunikation verwendet werden können, aufgebaut. Wenn die Überwachungseinrichtung 124 ein Scansignal oder Unterscansignal vom unter Bezugnahme auf 4 diskutierten Typ liefert, kann das mit der Antennenschaltung 3708 verbundene Rufsignal, wie oben erörtert, leicht identifiziert werden, so daß eine Abfrage auf der Resonanzfrequenzantenne 3708 vermieden werden kann.
  • Der Träger 3700 kann eine zweite Antennenschaltung 3716 enthalten, die in ähnlicher Weise wie Antennenschaltung 3708 mit einer Reihenkapazität C3714 konstruiert ist. Die Antennenschaltungen 3708 und 3716 können in irgendeiner herkömmlichen Weise (z. B. verzahnte Schleifen, überlappende Bereiche) gekoppelt werden, die einen Teil jeder Schleife in dichter Nähe für Magnetfeldkopplung oder Kopplung von elektrischem Feld anordnet.
  • Wie oben erörtert, kann der Speicher irgendeine Vorrichtung zur Datenspeicherung (z. B. Halbleiterschaltungen, Schaltungen aus diskreten Komponenten und magnetische und/oder optische Medien) enthalten.
  • Die vorangehende Beschreibung erörtert bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die abgeändert oder modifiziert werden können, ohne aus dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, definiert in den Ansprüchen, zu gelangen. Während der Klarheit der Beschreibung halber mehrere speziellere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, soll der Schutzbereich der Erfindung durch die nachfolgenden Ansprüche bemessen werden.

Claims (14)

  1. Antennennetz (120) zum Betrieb mit einer bereitgestellten Steuereinrichtung (124), worin die Steuereinrichtung ein erstes Signal zum Senden durch das Netz liefert, auf ein von dem Netz in Übereinstimmung mit dem Empfangen durch das Netz bereitgestelltes zweites Signal antwortet und eine Vielzahl von binär kodierten Befehlen an das Netz liefert, wobei das Netz eine Vielzahl von Antennenknoten (140, 142) aufweist, worin: a) jeder Knoten mit der Steuereinrichtung zum Empfangen eines jeweiligen Befehls der Vielzahl gekoppelt ist; und b) jeder Knoten aufweist: (1) eine Vielzahl von Transceiverkanälen, wobei jeder Kanal (2918) aufweist: (a) eine Sendeschaltung (3002) zum Senden als Antwort auf das erste Signal; (b) eine Rauschsperre (2920); und (c) eine Empfangsschaltung (2924), wobei das zweite Signal als Antwort auf ein Ausgabesignal der Empfangsschaltung selektiv bereitgestellt wird; und (2) eine Koppeleinrichtung (2912) zum selektiven Koppeln eines bestimmten Transceiverkanals der Vielzahl mit irgendeiner einer Vielzahl von bereitgestellten Antennen (150) in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Befehl.
  2. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne mit einer jeweiligen Rauschsperre an einer Position (3401, V) der Antenne, die für eine elektrische Symmetrie in Bezug auf eine jeweilige Bezugsmasseebene sorgt, selektiv gekoppelt ist.
  3. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rauschsperre der Vielzahl eine Stromquelle (3202, 3206) für jeden Zweig der jeweiligen vorgesehenen stumm zu schaltenden Antenne aufweist.
  4. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz eine Vielzahl von in Reihe verbundenen Netzknoten (140, 142) aufweist.
  5. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: a) ein erster Knoten des Netzes außerdem ein von einem zweiten Knoten des Netzes bereitgestelltes drittes Signal empfängt; und b) der Transceiverkanal des ersten Knotens außerdem einen Differenzverstärker (3010) aufweist, der auf ein jeweiliges Empfangsschaltungsausgabesignal und das dritte Signal anspricht, wobei das zweite Signal als weitere Antwort auf ein Ausgabesignal der Differenzschaltung bereitgestellt wird.
  6. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: a) ein bestimmter Netzknoten einen Speicher (2904) aufweist; und b) ein Transceiverkanal des bestimmten Netzknotens außerdem einen mit dem Speicher zum Abstimmen der Antenne in Übereinstimmung mit Inhalten des Speichers gekoppelten Tuner (2922) zum Betrieb mit mindestens einer von der Sendeschaltung und der Empfangsschaltung aufweist.
  7. Antennennetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher auf einen bestimmten Befehl der Vielzahl von binär kodierten Befehlen zum Modifizieren der Speicherinhalte anspricht.
  8. Antennennetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherinhalte in Übereinstimmung mit einer Arbeitsfrequenz für das Antennennetz indexiert sind.
  9. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einem besonderen Netzknoten der Vielzahl durch einen Leiter (132) gekoppelt ist, der zu einem ersten Zeitpunkt Indexe eines Befehls und zu einem zweiten Zeitpunkt Indexe des ersten Signals übermittelt.
  10. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Knoten außerdem einen Schalter aufweist, der ein Signal an die Steuereinrichtung liefert, wenn der Schalter von einem Benutzer betätigt wird, um den Betrieb der Steuereinrichtung mit Aktivitäten von dem Benutzer zu koordinieren.
  11. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: a) jeder Befehl an das Netzwerk mit einer Adresse geliefert wird; und b) jeder Knoten außerdem einen Komparator zum Vergleichen der Adresse mit einer jeweiligen vorab festgelegten Adresse aufweist, um auf den Befehl zu antworten, wenn der Vergleich erfolgreich ist.
  12. Antennennetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Knoten außerdem eine mit der Antenne gekoppelte Bandbreitenschaltung zum Bereitstellen der Antenne in mindestens einem von einem ersten Arbeitsmodus mit einem ersten Q und einem zweiten Arbeitsmodus mit einem zweiten Q aufweist.
  13. Antennennetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreitenschaltung sich in Reihe mit der Antenne befindet.
  14. Antennennetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreitenschaltung parallel aufweist: a) einen Widerstand; b) eine zu dem Widerstand parallele erste Diode; und c) eine zu der ersten Diode parallele zweite Diode, wobei die zweite Diode in Bezug auf die erste Diode mit Polaritätsumkehr orientiert ist.
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