專利名稱：：射頻信號獲取和信源定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及一種射頻信號(RF)獲取和信源定位。更具體地說，本發(fā)明涉及一種RF信號獲取和三維信源定位。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有信號獲取和信源定位系統(tǒng)，例如，無線電測向系統(tǒng)通常根據(jù)三角測量法工作，其中定位精度依賴于信號接收點的數(shù)量和它們相互之間以及距信號源的相對距離。信號干擾和假反射或重影信號阻礙了無線電查找系統(tǒng)在較小目標(biāo)區(qū)中的使用。無線電測向系統(tǒng)也可以作為信號源定位系統(tǒng)的組成部分應(yīng)用于飛行定時。但是，尤其當(dāng)應(yīng)用于相對短距離時，與所需分辨率有關(guān)的飛行時間的精確測量可能成本昂貴。射頻識別(RFID)技術(shù)在許多應(yīng)用中用于識別、跟蹤和追蹤物理客體。也稱為轉(zhuǎn)發(fā)器或智能標(biāo)志(label)的RFID標(biāo)簽可以作為一種形式的電子標(biāo)志附在客體、交通工具和人身上。這些標(biāo)簽可以包含唯一標(biāo)識符(序列號)或可以含有標(biāo)識像各種特定商品那樣的一類客體的公用標(biāo)識符。RFID標(biāo)簽可以通過閱讀器(也稱為查詢器)讀取，以便收集RFID標(biāo)簽的特性，因此，通過相互聯(lián)系，收集該標(biāo)簽附在上面的物品的特性。RFID閱讀器可以是便攜式的，以便極為貼近地讀取已知位置的RFID標(biāo)簽，和/或配置作為入口或關(guān)口，掃描穿過的RFID標(biāo)簽的通過，譬如，為了庫存反饋或控制而進入或離開倉庫的分別貼有RFID標(biāo)簽的托盤裝載(palletload)的物質(zhì)，提供進入、存在和/或退出信號跟蹤。這種方法在查詢的時候不提供特定地點和/或行進方向，而是通過標(biāo)簽或帶標(biāo)簽物品與閱讀器地點之間的瞬時聯(lián)系?？梢詰?yīng)用多個關(guān)口和或入口來提高一般地點分辨率，但獲取很好地點精度所需的關(guān)口和/或入口的數(shù)量使使用大量關(guān)口裝置的高分辨率解決方案變得成本昂貴。此外，相鄰關(guān)口也造成嚴重的查詢信號干擾問題。存在/通過關(guān)口的缺點是RFID標(biāo)簽在檢測場內(nèi)的逗留時間可能相對較短，并且，在大量其它RFID標(biāo)簽的同時，譬如，在堆滿帶RFID標(biāo)簽物品的托盤移過關(guān)口的情況下，在這個短逗留間隔內(nèi)，可能難以精確查詢，然后可能難以區(qū)分所得響應(yīng)信號的每一個和它們每一個可能傳達的整個數(shù)據(jù)內(nèi)容。響應(yīng)RF查詢的另一種信號生成電子標(biāo)簽是電子物品監(jiān)管(EAS)標(biāo)簽。EAS標(biāo)簽系統(tǒng)指示EAS標(biāo)簽存在于查詢場內(nèi)，但EAS標(biāo)簽不攜帶標(biāo)識它所附的物品的數(shù)據(jù)。當(dāng)廣泛用在防盜系統(tǒng)中時，EAS標(biāo)簽存在只有當(dāng)EAS標(biāo)簽經(jīng)過通常位于商場門口的關(guān)口時才報警的缺點。在許多司法中，一旦一個人出了商場地界，法律就不允許盤問這個人，這妨礙了店內(nèi)偷盜的執(zhí)法/財產(chǎn)的追回。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷的系統(tǒng)和方法。并入本說明書中和構(gòu)成本說明書的一部分的附圖例示了本發(fā)明的實施例，并且與上面給出的本發(fā)明的概括性描述、和下面給出的實施例的詳細描述一起，用于說明本發(fā)明的原理。圖1是信號獲取和信源定位模塊的一個示范性實施例的示意性方塊圖。圖2是示范可能信號位置結(jié)果和相關(guān)曲線擬合函數(shù)的示意圖。圖3是示范實際和重影信號的示意性信號路徑圖。圖4是示范多路模糊分辨邏輯的流程圖。圖5是帶有多個信號獲取和信源定位模塊的RF信號智能跟蹤和控制系統(tǒng)實施例的方塊圖。圖6是示范RF信號智能跟蹤和控制系統(tǒng)實施例的操作循環(huán)的流程。具體實施例方式本發(fā)明人分析了當(dāng)前可用信號獲取和信源定位技術(shù)，并且認識到還沒有成本劃算解決方案可用于定義帶內(nèi)的三維信號定位。例如，對于RFID信號，本發(fā)明人認識到，在信號獲取和信源定位技術(shù)空間中存在共同的思想傾向=RFID技術(shù)尤其只可應(yīng)用于關(guān)口型出口/入口和/或一般存在檢測和報告功能。并且，本發(fā)明人認識到，用于確定一般信號方向和/或速度確定的多種關(guān)口解決方案不必要地復(fù)雜、不實用和成本昂貴。因此，本發(fā)明人開發(fā)了使用一個或多個信號獲取和信源定位(SASL)模塊10的RF信號智能跟蹤和控制系統(tǒng)(ITCS)5。如圖1所示，示范性SASL模塊10包括RF收發(fā)器12，RF收發(fā)器12可操作以在所希望頻率或頻帶上發(fā)送查詢信號束，并在所希望頻率或頻帶上接收一個或多個響應(yīng)信號。按照系統(tǒng)被配置而使用的信號參數(shù)，查詢信號和響應(yīng)信號頻率和/或頻帶被配置成公用頻率或頻帶。例如，當(dāng)配置成使用超高頻(UHF)RFID標(biāo)簽響應(yīng)信號時，RF收發(fā)器12可以工作在860-960MHZ頻帶中。當(dāng)對于RFID查詢信號發(fā)送以及來自一個或多個查詢信號激活RFID標(biāo)簽的反向散射調(diào)制響應(yīng)信號的接收進行優(yōu)化時，RF收發(fā)器12也可以稱為RFID閱讀器。RF收發(fā)器12與天線14耦合，天線14配有將查詢信號束引向所希望方向的電子方位控制電路16。如本文在下面所述，讓天線14生成窄束模式是非常有利的。盡管可以應(yīng)用其它類型的窄束天線14，但示范性的天線類型是相控陣天線(phasedarrayanterma)14。例如，包括功率分配器18的相控陣天線14可以形成緊致平板，功率分配器18在像偶極子、貼片或其它形式的輻射天線元件20那樣的一排天線元件20之間劃分來自RF收發(fā)器12的查詢信號。為了使干擾最小和/或?qū)τ谔囟üぷ黝l率要求，天線14可以配有與接收天線元件20分離的發(fā)送天線元件20和/或各自陣列的發(fā)送和接收天線元件20。除了可配置成具有相對窄束特征之外，通過具有一排移相器22，例如，用于每個天線陣元件20或成群天線元件20的一個移相器20形式的電子方位控制電路(electronicsteeringcircuit)16，相控陣天線14也是成本劃算方向可控的。通過束方位控制單元(beamsteeringunit)24數(shù)字控制的獨立移相器22電路可以形成，例如，可通過變?nèi)荻O管與各自天線元件20—起接入線路中或與線路斷開的一系列可變電抗，移相器22可操作以調(diào)整與移相器22耦合的各自獨立或成群天線元件20的相位。束方位控制單元24可以包括處理器、存儲器和通信能力，譬如，能夠存儲預(yù)編程帶區(qū)束掃掠(swe印)模式，諸如線性、正交、螺旋形光柵掃描、特定方向、或通過坐標(biāo)的定位，包括像已知干擾的區(qū)域、信號反射表面或不希望查詢信號束經(jīng)過的其它區(qū)域那樣的希望排除區(qū)域。進一步的屬性包括能夠接收控制指令和將束位置數(shù)據(jù)發(fā)送給遠程處理器28或其它控制器。移相器22和控制它們的束方位控制單元24—起組成電子方位控制電路16，電子方位控制電路16可以部分或全部與天線14集成在一起。電源30轉(zhuǎn)換干線電力，供包括RF收發(fā)器12和控制器28的SASL模塊10的耗電者使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該懂得，與機械或機電束方位控制解決方案相比，電子束方位控制單元24在掃掠速度方面有重大改善，并具有成本和可靠性優(yōu)點。束方位控制單元24受移相器22的不連續(xù)控制而操作以將天線束從與天線面垂直的默認束向引向，例如，經(jīng)由θ和φ極坐標(biāo)指定的所希望方向。受電子方位控制電路16控制的束最好可以從法線開始從0°到40°沿著任何方向引導(dǎo)。可以通過讓響應(yīng)信號位于帶區(qū)周圍，指令電子方位控制電路16進行包括已知響應(yīng)信號的掃掠，然后同樣地識別帶區(qū)極限進行電子方位控制電路16的校準(zhǔn)?？商娲?，可以人工調(diào)整電子方位控制電路16，直到識別出已經(jīng)響應(yīng)信號，然后同樣地指定在其間進行帶區(qū)掃掠的帶區(qū)極限。位于遠處或本地、像可編程個人、微型或硬連線計算機、可編程控制器那樣的處理器28通過，例如，像以太網(wǎng)、火線、通用串行總線、光或其它(例如，并行或串行有線或無線鏈路)那樣的直接數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路32可操作地與RF收發(fā)器12和電子方位控制電路16耦合?？商娲?，RF收發(fā)器12可以經(jīng)由數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路32與電子方位控制電路16耦合，并通過另一條數(shù)字鏈路32，與電子方位控制電路16—起與處理器28連通。處理器28最好配有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備26，例如，硬盤驅(qū)動器、半導(dǎo)體存儲器或聯(lián)網(wǎng)存儲器，用于為RF收發(fā)器12接收的至少一個響應(yīng)信號的每一個存儲信號數(shù)據(jù)記錄。信號數(shù)據(jù)記錄至少包括信號標(biāo)識、接收信號強度指示符和天線14接收各自信號的RF信號方向。RF信號方向從電子方位控制電路16中得出，并應(yīng)用根據(jù)信號數(shù)據(jù)記錄工作的位置邏輯以得出每個響應(yīng)信號的三維信號發(fā)源地點。信號標(biāo)識是將一個響應(yīng)信號與其它響應(yīng)信號區(qū)分開的唯一標(biāo)識符。在響應(yīng)信號來自RFID標(biāo)簽的情況下，信號標(biāo)識可以是RFID標(biāo)簽標(biāo)識或物品特性。接收信號強度指示符是與收發(fā)器接收的各自響應(yīng)信號的信號強度相對應(yīng)的數(shù)值。RF信號方向是按照電子方位控制電路16的設(shè)置，發(fā)射相應(yīng)查詢束的方向。電子方位控制電路16可以通過例如如下方式來校準(zhǔn)例如，通過在相對于天線14的已知地點上，針對從響應(yīng)信號源接收最強接收信號強度指示符值的方向來掃描帶區(qū)。在響應(yīng)信號幅度是查詢束如何充分照射信號位置的函數(shù)的情況下，或在天線14具有足夠高定向增益的情況下，位置邏輯可以配置成識別主信號數(shù)據(jù)記錄；主信號數(shù)據(jù)記錄是如下信號數(shù)據(jù)記錄其中在具有共同信號標(biāo)識的信號數(shù)據(jù)記錄當(dāng)中，接收信號強度指示符是最高的信號數(shù)據(jù)記錄。因為當(dāng)查詢束充分照射響應(yīng)RFID標(biāo)簽時，反向散射調(diào)制生成響應(yīng)信號強度指示符將達到最大，所以與主信號數(shù)據(jù)記錄相聯(lián)系的RF信號方向代表定位響應(yīng)信號的向量。并且，與主信號數(shù)據(jù)記錄相聯(lián)系的接收信號強度指示符與沿著RF信號方向距天線的距離成比例，使得出三維信號發(fā)源地點成為可能。取決于所希望的精度、和/或裝置和位置邏輯的置信度，三維信號發(fā)源地點可以是三維空間中的一個指定點，或發(fā)出各自響應(yīng)信號的三維空間的定義區(qū)。在定義區(qū)用作三維信號發(fā)源地點的情況下，可以應(yīng)用進一步的邏輯步驟以根據(jù)，例如，基于束截面尺寸的計算來確定定義區(qū)的中心，并同樣地指定三維信號發(fā)源地點。在RF信號方向校準(zhǔn)過程中，來自已知地點的一個或多個響應(yīng)信號的接收信號強度指示符的值可以用于類似地校準(zhǔn)返回信號強度指示符比例因子和/或函數(shù)，以便應(yīng)用于精確地將接收信號強度指示符轉(zhuǎn)換成沿著RF信號方向指定束從天線到響應(yīng)信號發(fā)源地點的距離。只依賴于RF方向和接收信號強度指示符的位置邏輯結(jié)果的精度與響應(yīng)信號地點上查詢束截面尺寸、獲得的不同響應(yīng)信號樣本的數(shù)量、和在取樣響應(yīng)信號之間執(zhí)行的束掃掠位置增量或粒度的大小有關(guān)。理論上，束截面應(yīng)該盡可能窄，以及束掃掠位置增量大小盡可能小。但是，對于距天線近和遠的帶區(qū)地點上的束強度，以及電子方位控制電路和/或可用處理時間局限性的考慮可能導(dǎo)致查詢束截面和束掃描增量大小大到足以引入嚴重位置誤差，例如，如果多個響應(yīng)信號無法落在束截面內(nèi)的均勻分布區(qū)上。如圖2所示，在相互靠近的至少三個響應(yīng)信號樣本Pl、P2和P3具有相同信號標(biāo)識的情況下，隨著RF方向D在同一總區(qū)域附近跳躍，可以認為與三個樣本的每一個相聯(lián)系的返回信號強度指示RSSI1、RSSI2和RSSI3與實際信號源S的雷達截面成比例，以及與之相聯(lián)系的所得三維信號發(fā)源地點每一個都位于與天線最接近的球面上。因此，具有提高了的精度的位置邏輯可以在定義球面的至少三個點與偏離球心點的那個點之間應(yīng)用曲線擬合例程。本發(fā)明人的測試表明，通過將計算的球心點指定成三維信號發(fā)源地點的位置邏輯顯著提高了位置結(jié)果精度。利用相同信號標(biāo)識管理多個信號樣本而不是改變來自局部區(qū)域的相繼掃描的位置結(jié)果的較小計算強度和/或較快導(dǎo)出可替代方法包括對各自信號標(biāo)識應(yīng)用平均數(shù)來定義三維信號發(fā)源地點，和/或應(yīng)用加權(quán)平均，其中，在對共同信號標(biāo)識的其它掃描位置結(jié)果求平均期間，將較高權(quán)重給予具有最高接收信號強度指示符的掃描記錄數(shù)據(jù)。帶區(qū)內(nèi)的金屬表面等可以操作為各種響應(yīng)信號的反射器，生成可以潛在地導(dǎo)致錯誤三維信號發(fā)源地點指定的許多重影信號。為了改善信號鑒別，可以由處理器應(yīng)用鑒別邏輯在實際信號和重影信號之間過濾信號數(shù)據(jù)記錄。圖3示范了兩個信號el和e2的每一個如何可以生成天線接收的多個重影信號，從天線14的參考系來看，這些不同信號的一些表現(xiàn)為源自共同地點r3。天線的接收帶中的反射器沿著路徑pll、pl2、p21和p22生成重影信號。檢驗接收信號的信號標(biāo)識可以區(qū)分分立信號源。因為反射信號路徑總是長于各自信號源(El或E2)與天線14之間的單個直接路徑(PlO或P20)，所以檢驗具有共同信號標(biāo)識的響應(yīng)信號的接收信號強度指示符可以用于從多個重影信號中識別出實際信號，具有最高響應(yīng)信號強度指示符的響應(yīng)信號是實際信號?？梢苑艞壸R別成重影信號的信號，為每個實際信號標(biāo)識留下單個信號數(shù)據(jù)記錄?？商娲兀b別邏輯可以應(yīng)用如圖4所示的多路模糊分辨邏輯(MPAL)(接在之后的記號代表下標(biāo)記號)。MPAL存取一批接收響應(yīng)信號，并將它們的每一個轉(zhuǎn)換成復(fù)包絡(luò)，該批被表示成y(t)、y(t-1).....y(t-K+1)。然后，應(yīng)用盲識別邏輯從N個偽發(fā)射器cfk(t)中識別信號成分c~k:y(t)=C~lcri(t)+...+C~NcrN(t)。然后，對于k=1到k=N的每一個，將最大似然邏輯應(yīng)用于c~k，以便為偽發(fā)射器cfk(t)求出Pk到達角(e)~kj，然后可以將它應(yīng)用于方位控制矩陣A~k=[a((θ)"kl)...a((θ)"kPk)]。然后，源確定邏輯根據(jù)c~k，從A~I，I=1，...，k-1中計算對準(zhǔn)準(zhǔn)則g(c~k)，源確定邏輯繼續(xù)增大k，直到g(c~k)大于預(yù)定概率因子。當(dāng)k=N時，收集角度(9)~10，并結(jié)束10^^。為了獲得靠近可能響應(yīng)信號地點的更高分辨率點，可以調(diào)整束掃掠速率和/或增量，以便在感興趣的特定RF信號方向延長逗留時間。例如，當(dāng)檢測到響應(yīng)信號時，可以減小下一個掃描增量并延長逗留時間。類似地，在未檢測到響應(yīng)信號的情況下，可以增大掃描增量并縮短逗留時間，直到檢測到進一步響應(yīng)信號。并且，隨著多次掃描結(jié)束，對具有響應(yīng)信號活動的前掃描區(qū)的接近可能引發(fā)類似掃掠增量減小和掃描逗留時間延長，以試圖以較大分辨率識別指示特定信號標(biāo)識響應(yīng)信號活動的特定掃描邊界。通過集中在信號活動的識別區(qū)上而較少關(guān)注沒有或較少活動的區(qū)域，可以使總掃描速率達到最大。為了減輕這些類型的邏輯運算可能應(yīng)用于本地處理器和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備帶寬的負擔(dān)，如果存在的話，可以將它們放置在邊緣服務(wù)器或主SASL10上。SASL10可以形成為單個完整組件，或安排成通過各自數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路耦合的分立子模塊。在應(yīng)用單個完整組件的情況下，安裝要求顯著簡化了。盡管單個SASL10可以用于生成每個響應(yīng)信號的三維發(fā)源地點，但通過應(yīng)用每一個安排成面向相同帶區(qū)和/或較大區(qū)域的帶區(qū)部分的多個空間分離SASL模塊10，并在數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路上將信號數(shù)據(jù)傳送給邊緣服務(wù)器34或其它處理器資源，可以顯著提高ITCS5系統(tǒng)的精度，尤其，沿著基于接收信號強度指示符的RF信號方向分量距各自天線的距離。邊緣服務(wù)器34可操作以便，例如，在識別響應(yīng)信號之間執(zhí)行三角測量邏輯，以為每個響應(yīng)信號生成更高階三維信號發(fā)源地點。邊緣服務(wù)器34可以分開放置，例如，如圖5所示，或者，合并到一個SASL模塊10中，以形成主SASL模塊10。將SASL模塊10安裝在帶區(qū)的上面，例如，靠近倉庫、商場或禮堂的天花板可以使SASL模塊10免受意外碰撞、惡意破壞和污染，以及清楚地看見下面的所希望帶區(qū)。當(dāng)對來自向邊緣服務(wù)器34報告的每個SASL模塊10的信號數(shù)據(jù)操作時，三角測量邏輯被配置成選擇來自具有共同信號標(biāo)識的每個SASL模塊10的響應(yīng)信號。然后，將每個共同信號標(biāo)識信號數(shù)據(jù)的RF信號方向作為輸入應(yīng)用于相交計算，以確定每支天線束的交點。然后，可以處理所得相交定義區(qū)，以到達作為各自響應(yīng)信號的更高階三維發(fā)源地點的三維空間中的中心點?？商娲兀梢詫γ總€SASL模塊10報告的共同信號標(biāo)識的三維信號發(fā)源地點求平均，以獲得更高階三維發(fā)源地點。多個SASL模塊10通過帶區(qū)的共同點引導(dǎo)它們各自查詢信號束的另一種效果是，例如，處在查詢信號束交點上的無源RFID的增大信號照度在正在利用反向散射調(diào)制的情況下，將使激活的響應(yīng)信號的信號強度增大，因此，使它的相應(yīng)接收信號強度指示符增大。返回信號源指示符的值的增大可以作為位置和/或三角測量邏輯的進一步更高階三維信號源求精因素來應(yīng)用。為了獲得靠近可能響應(yīng)信號地點的更高分辨率點，可以調(diào)整束掃掠速率和/或增量，以便在感興趣的特定RF信號方向延長逗留時間。例如，當(dāng)檢測到響應(yīng)信號時，可以減小下一個掃描增量并延長逗留時間。類似地，在未檢測到響應(yīng)信號的情況下，可以增大掃描增量并縮短逗留時間，直到檢測到進一步響應(yīng)信號。并且，隨著多次掃描完成，對具有響應(yīng)信號活動的前掃描區(qū)的接近可能引發(fā)類似掃掠增量減小和掃描逗留時間延長，以試圖以較大分辨率識別指示特定信號標(biāo)識響應(yīng)信號活動的特定掃描邊界。通過集中在信號活動的識別區(qū)上而較少關(guān)注沒有或較少活動的區(qū)域，可以使總掃描速率達到最大。為了減輕這些類型的邏輯運算可能應(yīng)用于本地處理器28和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備26的帶寬的負擔(dān)，如果存在的話，可以將它們放置在邊緣服務(wù)器34或主SASL模塊10上，并且為發(fā)送回給各自電子方位控制電路的較高或較低興趣指定掃描區(qū)。每個SASL模塊10的邊緣服務(wù)器34和/或處理器28也可以進行從帶區(qū)的相繼查詢信號掃掠中得出的三維信號發(fā)源地點之間的變化的比較，并同樣地將輸入應(yīng)用于速度和/或方向邏輯，以便為每個響應(yīng)信號確定速度和方向指示。速度邏輯將位置變化與其間流逝的時間相比較，而方向邏輯應(yīng)用從在前三維位置開始到當(dāng)前三維位置結(jié)束的向量以生成行進方向。歷史速度和方向結(jié)果可以用于引導(dǎo)SASL模塊10預(yù)測特定信號源的未來地點和/或隨著移過帶區(qū)，對查詢信號進行方位控制以保持在感興趣的特定信號源上。在各種實施例中，可以將各種處理器可以使用的幾個邏輯參數(shù)作為軟件代碼存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，可替代地，可以將軟件代碼裝載到處理器中，編碼到復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或像可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)那樣的永久或可重寫靜態(tài)存儲器中。如果存在的話，SASL模塊10和/或邊緣服務(wù)器34與像計算機顯示器和/或用戶可訪問網(wǎng)頁那樣的操作者界面耦合以便控制和反饋。在一個示范性實施例，例如，貼有RFID標(biāo)簽的產(chǎn)品的倉庫中，SASL模塊10得到校準(zhǔn)，以指定要監(jiān)視的帶區(qū)，并且在該帶區(qū)內(nèi)，對于距與所測量響應(yīng)信號強度指示符相對應(yīng)的天線的距離，與正在使用的RFID標(biāo)簽的類型有關(guān)。并且，可以對處理器28和/或電子方位控制電路16，譬如，像金屬柱等那樣的反射源，或像電機和/或駐留在該帶區(qū)內(nèi)的無關(guān)射頻成分那樣的干擾源識別從掃掠模式中的排除。使用時，單個SASL模塊10或多SASL模塊10的每一個在信號獲取和信源定位循環(huán)中，一般像圖6所示那樣起作用，其中，在重復(fù)帶區(qū)掃描ZS期間，對于每個新天線取向(Si)，沿著掃掠模式發(fā)射查詢信號，并監(jiān)視任何相應(yīng)響應(yīng)信號(S2)，和存儲參數(shù)(S3)。當(dāng)帶區(qū)掃描結(jié)束時，預(yù)處理所得數(shù)據(jù)(DS)，并過濾具有共同信號標(biāo)識的標(biāo)識響應(yīng)，和應(yīng)用曲線擬合或其它數(shù)據(jù)調(diào)和(S5)，以便對于每次掃描，將數(shù)據(jù)約化成一組唯一目標(biāo)(S6)。在存在多個響應(yīng)信號的情況下，可以提高查詢信號功率電平，并可以延長當(dāng)前天線取向的逗留時間。當(dāng)信號獲取結(jié)束時，如果存在的話，將結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備26中，和/或發(fā)送到外部處理器28、邊緣服務(wù)器34和/或主SASL模塊10(DA)。隨著數(shù)據(jù)存儲設(shè)備26填滿來自多次掃描的響應(yīng)信號數(shù)據(jù)結(jié)果，可以開始后處理，譬如，識別具有共同信號標(biāo)識的所有響應(yīng)，可選地使用信號鑒別邏輯來消除重影信號，例如，通過概率加權(quán)因子和/或多路模糊分辨邏輯。隨著進一步的掃描結(jié)束，可以使用求精位置邏輯，包括曲線擬合、求平均等，求精響應(yīng)信號位置，以便繼續(xù)處理。核實和/或優(yōu)化三維信號發(fā)源地點的進一步方法包括定時查詢信號發(fā)出與相應(yīng)信號接收之間的延遲，和/或調(diào)制查詢信號強度，以識別截止信號強度(低于該截止信號強度則信號不對查詢信號作出響應(yīng))，截止信號強度與天線與三維信號發(fā)源地點之間的距離成比例。如果存在多個SASL模塊，為更高電平更高階三維信號發(fā)源地點處理數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的內(nèi)容和/或邊緣服務(wù)器和/或主SASL上的三維信號源數(shù)據(jù)(DV)0并且，隨著來自多次掃描的數(shù)據(jù)被接收到，可以進行單個信號標(biāo)識的不同掃描結(jié)果之間的比較(S7)，確定獨立響應(yīng)信號的速度(S8)和方向(S9)，從而確定相關(guān)RFID標(biāo)簽。盡管借助于對RFID反向散射調(diào)制和RFID標(biāo)簽技術(shù)的特定引用已經(jīng)對本發(fā)明作了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，本發(fā)明可類似地與可以通過查詢信號生成響應(yīng)信號的任何形式無線電信號系統(tǒng)一起使用。例如，通過將遠程設(shè)備配置成當(dāng)它們接收特定查詢信號和/或查詢信號數(shù)據(jù)內(nèi)容時，利用響應(yīng)信號廣播作出響應(yīng)，可以按照本發(fā)明配置Wi-Fi、WiMAX和蜂窩式無線電通信系統(tǒng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，本開拓性發(fā)明允許利用高度可靠、成本劃算的靜止固態(tài)裝備啟動響應(yīng)信號的三維定位。本發(fā)明提供了可用于，例如，識別目標(biāo)移動到可能希望像用戶訪問、過程控制、庫存控制和/或防止偷竊那樣的附加動作的區(qū)域的方向和速度跟蹤。當(dāng)應(yīng)用于RFID技術(shù)時，本發(fā)明實現(xiàn)了現(xiàn)有基于關(guān)口普通在場指示系統(tǒng)根本未建議的RFID技術(shù)的新應(yīng)用。部件表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在在前面的描述中涉及到存在已知等效物的比率、整數(shù)、部件或模塊的情況下，將這樣的等效物并入本文中，仿佛分別闡述過似的。雖然通過本發(fā)明實施例的描述已經(jīng)對本發(fā)明作了例示，并且，雖然相當(dāng)詳細地描述了這些實施例，但本申請人的意圖不是限制，或無論如何不是使所附權(quán)利要求書的范圍局限于這樣的細節(jié)。附加的優(yōu)點和變體對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，廣義地說，本發(fā)明不局限于所示和所述的特定細節(jié)、代表性裝置、方法、和例示性例子。于是，在不偏離本申請人的一般性新概念的精神或范圍的情況下，可以進行對于這樣的細節(jié)的偏離。并且，應(yīng)該懂得，可以不偏離如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍或精神地作出各種改進和/或修改。權(quán)利要求一種射頻信號獲取和信源定位系統(tǒng)，包含第一信號獲取和信源定位模塊，包含與天線耦合的RF收發(fā)器，所述天線配有電子方位控制電路；可操作以發(fā)射查詢信號的天線，所述查詢信號可被所述電子方位控制電路進行方位控制；以及可操作地與所述RF收發(fā)器和所述電子方位控制電路耦合的處理器；所述處理器配有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于為所述RF收發(fā)器接收的至少一個響應(yīng)信號的每一個存儲信號數(shù)據(jù)記錄；所述信號數(shù)據(jù)記錄包括信號標(biāo)識、接收信號強度指示符、和所述天線接收各自信號的RF信號方向，所述RF信號方向從所述電子方位控制電路中得出；以及位置邏輯，可根據(jù)數(shù)據(jù)記錄工作，得出每個響應(yīng)信號的三維信號發(fā)源地點。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電子方位控制電路通過帶區(qū)的掃掠模式引導(dǎo)每個天線，以獲取信號數(shù)據(jù)記錄。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述掃掠模式是光柵掃描。4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述掃掠模式排除所述帶區(qū)內(nèi)的所選區(qū)域。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述位置邏輯識別主信號數(shù)據(jù)記錄；所述主信號數(shù)據(jù)記錄是其中在具有共同信號標(biāo)識的信號數(shù)據(jù)記錄當(dāng)中接收信號強度指示符最高的信號數(shù)據(jù)記錄；每個響應(yīng)信號的三維信號發(fā)源地點從每個主信號數(shù)據(jù)記錄的RF信號方向和各自接收信號強度指示符中得出；所述接收信號強度指示符與沿著所述RF信號方向距所述天線的距離成比例。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括第二信號獲取和信源定位模塊以及邊緣服務(wù)器；所述邊緣服務(wù)器配有與所述第一信號獲取和信源定位模塊以及所述第二信號獲取和信源定位模塊的數(shù)據(jù)連接；所述邊緣服務(wù)器從所述第一和第二信號獲取和信源定位模塊的每一個接收所述主信號數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)具有共同信號標(biāo)識的所述主信號數(shù)據(jù)記錄進行三角測量操作，以便為每一個生成更高階三維信號發(fā)源地點。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣服務(wù)器比較每個響應(yīng)信號的相繼三維信號發(fā)源地點，以計算相應(yīng)響應(yīng)信號源的速度。8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣服務(wù)器可與所述第一信號獲取和信源定位模塊合并在一起。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，多個天線的至少一個是相控陣列方向性可控天線。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述相控陣列方向性可控天線是配有多個輻射元件的面板或陣列，每個所述輻射元件可分別由配備成受束方位控制單元控制的移相器的所述電子方位控制電路驅(qū)動。11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述天線含有與接收天線元件分離的發(fā)送天線元件。12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送和接收元件是各自陣列的發(fā)送和接收元件。13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電子方位控制電路是可操作地與每個所述天線的移相器耦合的束方位控制單元。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述移相器是多個移相器，所述天線的多個天線元件的每一個使用一個移相器。15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述移相器包括電子移相元件。16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述RF收發(fā)器是RFID閱讀器。17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述查詢信號可操作以發(fā)起RFID標(biāo)簽中的反向散射調(diào)制，和所述響應(yīng)信號包括至少代表標(biāo)簽標(biāo)識或通過所述查詢信號發(fā)起反向散射調(diào)制的每個RFID標(biāo)簽的物品特性的數(shù)據(jù)。18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述天線和所述電子方位控制電路通過數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路與所述處理器耦合。19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個天線被放置成相互隔開并面向帶區(qū)。20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述天線被放置在所述帶區(qū)的上面。21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括所述處理器的鑒別邏輯，可根據(jù)信號數(shù)據(jù)記錄工作，以便在實際信號和重影信號之間過濾信號數(shù)據(jù)記錄。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述鑒別邏輯是多路模糊分辨邏輯。23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述鑒別邏輯比較具有共同信號標(biāo)識數(shù)據(jù)的每個數(shù)據(jù)記錄的接收信號強度指示符，放棄除了具有最高接收信號強度指示符的一個數(shù)據(jù)記錄之外的這些數(shù)據(jù)記錄。24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括操作者反饋，所述操作者反饋包括所述帶區(qū)內(nèi)的所述三維信號發(fā)源地點和每個所述實際信號的所述信號標(biāo)識數(shù)據(jù)。25.一種射頻信號獲取和信源定位系統(tǒng)，包含第一信號獲取和信源定位模塊，包含與天線耦合的RF收發(fā)器，所述天線配有受束方位控制單元控制的移相器；可操作以發(fā)射查詢信號的天線，所述查詢信號可操作以激發(fā)帶區(qū)中的RFID標(biāo)簽中的反向散射調(diào)制，所述查詢信號可被所述束方位控制單元通過所述帶區(qū)的掃掠模式進行方位控制；以及可操作地與所述RF收發(fā)器和所述束方位控制單元耦合的處理器；所述處理器配有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于為所述RF收發(fā)器從所述RFID標(biāo)簽接收的至少一個響應(yīng)信號的每一個存儲信號數(shù)據(jù)記錄；所述信號數(shù)據(jù)記錄至少包括標(biāo)簽標(biāo)識或物品特性、接收信號強度指示符、和所述至少一個天線接收各自信號的RF信號方向，所述RF信號方向從所述電子方位控制電路中得出；以及位置邏輯，可根據(jù)數(shù)據(jù)記錄工作，得出每個RFID標(biāo)簽的三維信號發(fā)源地點。26.一種射頻信號獲取和信源定位系統(tǒng)，包含第一信號獲取和信源定位模塊以及第二信號獲取和信源定位模塊；所述第一以及第二信號獲取和信源定位模塊的每一個都包含與天線耦合的RF收發(fā)器，所述天線配有受束方位控制單元控制的移相器；可操作以發(fā)射查詢信號的天線，所述查詢信號可操作以激發(fā)RFID標(biāo)簽中的反向散射調(diào)制，所述查詢信號可被所述束方位控制單元通過帶區(qū)的掃掠模式進行方位控制；以及可操作地與所述RF收發(fā)器和所述束方位控制單元耦合的處理器；所述處理器配有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于隨著查詢束通過所述掃掠模式為所述RF收發(fā)器從所述RFID標(biāo)簽接收的至少一個響應(yīng)信號的每一個存儲信號數(shù)據(jù)記錄；對于所述掃掠模式內(nèi)的多個記錄位置的每一個，所述信號數(shù)據(jù)記錄至少包括標(biāo)簽標(biāo)識或物品特性、接收信號強度指示符、和所述天線接收各自信號的RF信號方向，所述RF信號方向從所述束方位控制單元中得出；以及位置邏輯，可根據(jù)數(shù)據(jù)記錄工作，得出每個RFID標(biāo)簽的主RF信號方向；所述第一信號獲取和信源定位模塊以及所述第二信號獲取和信源定位模塊通過數(shù)據(jù)連接與邊緣服務(wù)器耦合；所述邊緣服務(wù)器從所述第一以及第二信號獲取和信源定位模塊的每一個接收所述主RF信號方向，作為到三角測量邏輯的輸入，為所述帶區(qū)中的每個RFID標(biāo)簽生成更高階三維信號發(fā)源地點。27.一種用于射頻信號獲取和信源定位的方法，包含如下步驟由電子方位控制電路通過帶區(qū)的掃掠模式對查詢信號進行方位控制；記錄信號標(biāo)識、接收信號強度指示符、和接收各自響應(yīng)信號的RF信號方向的每一個的數(shù)據(jù)記錄，所述RF信號方向從所述電子方位控制電路中得出；將所述RF信號方向和所述接收信號強度指示符作為輸入進行位置邏輯操作，得出每個所述響應(yīng)信號的所述帶區(qū)內(nèi)的第一三維信號發(fā)源地點。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述查詢信號可操作以啟用或激發(fā)RFID標(biāo)簽以便反向散射調(diào)制發(fā)送所述響應(yīng)信號，所述響應(yīng)信號至少包括所述RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽標(biāo)識或物品特性。29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述位置邏輯操作識別所述信號標(biāo)識相同的所述數(shù)據(jù)記錄；映射所述帶區(qū)內(nèi)的所述各自響應(yīng)信號；并且應(yīng)用曲線擬合分析以生成所述信號強度標(biāo)識符最大的預(yù)測響應(yīng)信號地點，將所述預(yù)測響應(yīng)信號地點指定成所述響應(yīng)信號的所述第一三維信號發(fā)源地點。30.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述位置邏輯操作識別所述信號標(biāo)識相同的所述數(shù)據(jù)記錄；映射所述帶區(qū)內(nèi)的所述各自響應(yīng)信號；并且將所述各自信號之間的中間地點指定成所述響應(yīng)信號的所述第一三維信號發(fā)源地點。31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述位置邏輯操作識別所述信號標(biāo)識相同的所述數(shù)據(jù)記錄；映射所述帶區(qū)內(nèi)的所述各自響應(yīng)信號；并且將通過具有最高信號強度標(biāo)識符的數(shù)據(jù)記錄的地點加權(quán)的、所述各自信號之間的中間地點指定成所述響應(yīng)信號的所述第一三維信號發(fā)源地點。32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述第一三維信號發(fā)源地點是一個定義區(qū)。33.如權(quán)利要求32所述的方法，進一步包括識別所述定義區(qū)的中心作為所述第一三維信號發(fā)源地點的步驟。34.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括在執(zhí)行所述掃掠模式之前，校準(zhǔn)所述查詢信號掃掠模式以便只越過所述帶區(qū)的步驟。35.如權(quán)利要求34所述的方法，進一步包括校準(zhǔn)所述查詢信號掃掠模式以便排除所述帶區(qū)受到RF干擾的部分的步驟。36.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括根據(jù)所述數(shù)據(jù)記錄進行鑒別邏輯操作，以便在實際信號和重影信號之間過濾數(shù)據(jù)記錄的步驟。37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述鑒別邏輯是多路模糊分辨邏輯。38.如權(quán)利要求36所述的方法，進一步包括在所述鑒別邏輯操作期間將概率加權(quán)因子應(yīng)用于所述實際信號和所述重影信號，然后按照所述概率加權(quán)因子的值為所述實際信號過濾ο39.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括在方位控制所述信號束期間通過所述掃掠模式應(yīng)用可變掃掠速率；一旦檢測到響應(yīng)信號就降低所述掃掠速率，并在沒有檢測到另一個信號的情況下，經(jīng)過一段時間之后提高所述掃掠速率。40.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括通過查詢信號發(fā)出與相應(yīng)信號接收之間的延遲的定時核實所述三維信號發(fā)源地點。41.如權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括調(diào)制查詢信號強度，以識別截止信號強度，在該截止信號強度之下信號不對查詢信號作出響應(yīng)，所述截止信號強度與所述天線和所述第一三維信號發(fā)源地點之間的距離成比例。42.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，將所述第一三維信號發(fā)源地點輸出到也由第二電子方位控制電路饋送的邊緣服務(wù)器，第二電子方位控制電路通過所述帶區(qū)的相應(yīng)掃掠模式對第二查詢信號進行方位控制并生成第二信號數(shù)據(jù)記錄；所述邊緣服務(wù)器在所述第一三維信號發(fā)源地點和所述第二三維信號發(fā)源地點之間進行三角測量，以生成相應(yīng)更高階三維信號發(fā)源地點。43.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述掃掠模式排除所述帶區(qū)內(nèi)的所選區(qū)。44.一種用于射頻信號獲取和信源定位的方法，包含如下步驟在第一模塊中，由第一電子方位控制電路通過帶區(qū)的第一掃掠模式對第一查詢信號進行方位控制；記錄信號標(biāo)識、接收信號強度指示符、和接收各自響應(yīng)信號的RF信號方向的每一個的第一數(shù)據(jù)記錄，所述RF信號方向通過使用信號處理或計算從所述電子方位控制電路中得出；將所述RF信號方向和所述接收信號強度指示符作為輸入進行位置邏輯操作，得出所述響應(yīng)信號的第一束向；將所述信號標(biāo)識和所述第一束向輸出到邊緣服務(wù)器；所述邊緣服務(wù)器至少從帶有通過所述帶區(qū)的第二掃掠模式對第二查詢信號進行方位控制的第二電子方位控制電路的第二模塊接收所述各自響應(yīng)信號的附加數(shù)據(jù)記錄和附加束向數(shù)據(jù)；在所述邊緣服務(wù)器上進行三角測量邏輯操作，以確定所述第一束向與至少所述第二束向之間的交點，并將所述交點指定成所述各自響應(yīng)信號的三維信號發(fā)源地點。45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述位置邏輯操作識別所述信號標(biāo)識相同的所述數(shù)據(jù)記錄；映射所述帶區(qū)內(nèi)的所述各自響應(yīng)信號；并且應(yīng)用曲線擬合分析生成所述信號強度標(biāo)識符最大的預(yù)測RF信號方向，并將所述預(yù)測RF信號方向指定成所述各自響應(yīng)信號的RF信號方向。46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述第一和第二查詢信號可操作以激發(fā)RFID標(biāo)簽以便反向散射調(diào)制發(fā)送所述響應(yīng)信號，所述響應(yīng)信號至少包括所述RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽標(biāo)識或物品特性。47.如權(quán)利要求44所述的方法，進一步包括如下步驟從第一和第二查詢束的截面尺寸中計算所述三維信號發(fā)源地點的尺寸，并將所述三維信號發(fā)源地點的中心指定成所述三維信號發(fā)源地點。全文摘要一種射頻信號獲取和信源定位系統(tǒng)，包括第一信號獲取和信源定位模塊，包含與天線耦合的RF收發(fā)器，所述天線配有電子方位控制電路。所述天線口可操作以發(fā)射查詢信號，所述查詢信號可被所述電子方位控制電路進行方位控制。處理器可操作地與所述RF收發(fā)器和所述電子方位控制電路耦合，所述處理器配有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，用于為所述RF收發(fā)器接收的至少一個響應(yīng)信號的每一個存儲信號數(shù)據(jù)記錄。所述信號數(shù)據(jù)記錄包括信號標(biāo)識、接收信號強度指示符、和所述天線接收各自信號的RF信號方向，所述RF信號方向從所述電子方位控制電路中得出。位置邏輯可根據(jù)數(shù)據(jù)記錄工作，得出每個響應(yīng)信號的三維信號發(fā)源地點。文檔編號H01Q3/00GK101828307SQ200880106680公開日2010年9月8日申請日期2008年3月31日優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日發(fā)明者格雷厄姆·P·布洛伊,馬修·E·皮爾斯,魯塞爾·霍弗申請人:Rf控制有限責(zé)任公司