使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移动终端以及与移动终端通信.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102656482 A (43)申请公布日 2012.09.05 C N 1 0 2 6 5 6 4 8 2 A *CN102656482A* (21)申请号 200880113780.3 (22)申请日 2008.09.01 2,599,471 2007.08.31 CA G01V 99/00(2006.01) G01V 3/12(2006.01) H04W 64/00(2006.01) H04W 74/04(2006.01) H04W 84/18(2006.01) (71)申请人 Newtrax工艺公司 地址加拿大魁北克 (72)发明人亚历山大切尔温卡 伊万卡斯特

2、路科斯 (74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司 11257 代理人张雪梅 (54) 发明名称 使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移 动终端以及与移动终端通信 (57) 摘要 提供一种减少无线网络中的标签读取器的能 量消耗的方法，该方法包括：(a)使所述标签读取 器的发射器和接收器变到断电状态；b)对于有限 的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电； c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许 网络中的标签与所述标签读取器通信，其中所述 信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标 签读取器的信道特性以及所述标签读取器的接收 器的加电调度表，所述标签几乎连续地处于加电 状态；d)依据所

3、述调度表在有限的接收时间帧期 间对所述标签读取器的接收器加电，以若需要的 话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签 发送的消息；e)周期性地重复步骤a)到d)。还 提供了一种电池供电的减少能量消耗的标签读取 器。还提供了一种对标签读取器进行能量管理 的电池供电的无线网络。还提供了一种提高无线 网络中的快速运动的移动节点群的检测概率的方 法。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2010.04.28 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2008/002262 2008.09.01 (87)PCT申请的公布数据 WO2009/027816 EN 2009.03.05 (5

4、1)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 1/2页 2 1.一种减少无线网络中的标签读取器的能量消耗的方法，该方法包括： a)使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态； b)对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电； c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许网络中的标签与所述标签读取器通 信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以及所 述标签读取器的接收器的加电调度表，所述标签几乎连续地处于加电状态； c)依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对

5、所述标签读取器的接收器加电，以若需 要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息； d)周期性地重复步骤a)到d)。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线网络包括跟踪无线网络。 3.根据权利要求2所述的方法，其中所述标签读取器和所述标签是电池供电的。 4.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线网络包括自组织多节点无线网络。 5.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线网络包括无线传感器网络。 6.一种在无线网络中的标签读取器，包括： 发射器； 接收器； 处理单元，被配置成：使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态；对于有限 的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电；在所述

6、传输时间帧期间，发送信标消息以 允许网络中的标签与所述标签读取器通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识 符、所述标签读取器的信道特性以及所述标签读取器的接收器的加电调度表；依据所述调 度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以若需要的话使得所述接 收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息。 7.根据权利要求6所述的标签读取器，其中所述无线网络包括跟踪无线网络。 8.根据权利要求7所述的标签读取器，其中所述标签读取器和所述标签是电池供电 的。 9.根据权利要求6所述的标签读取器，其中所述无线网络包括自组织多节点无线网 络。 10.根据权利要求6所述的标签读取器，其中所述无

7、线网络包括无线传感器网络。 11.一种无线网络，包括多个标签和多个标签读取器，其中标签读取器被配置成除了在 预调度的接收和传输时间帧期间之外连续地处于断电状态，且其中标签被配置成几乎连续 地处于加电状态，其中所述标签和标签读取器在其间交换消息以便每个标签连接到网络中 的一个标签读取器。 12.根据权利要求11所述的无线网络，其中所述无线网络是跟踪无线网络。 13.根据权利要求12所述的无线网络，其中所述标签读取器和所述标签是电池供电 的。 14.根据权利要求11所述的无线网络，其中所述无线网络包括自组织多节点无线网 络。 15.根据权利要求11所述的无线网络，其中所述无线网络包括无线传感器网络

8、 16.一种计算机可读媒介，包含用于控制至少一个处理器以执行一种减少无线网络中 权 利 要 求 书CN 102656482 A 2/2页 3 的不动节点的能量消耗的方法的指令，该方法包括： a)使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态； b)对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电； c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许网络中的标签与所述标签读取器通 信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以及所 述标签读取器的接收器的加电调度表，所述标签几乎连续地处于加电状态； c)依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以若需

9、 要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息； d)周期性地重复步骤a)到d)。 17.一种提高无线网络中的快速运动的移动节点群的检测概率的方法，该方法包括： 将所述无线网络中的节点组织成分层次阶层，所述阶层包括： 第一阶层，包括多个标签化的个人装置； 第二阶层，包括至少一个标签化的车辆装置；和 第三阶层，包括至少一个标签化的基础设施装置； 其中所述多个标签化的个人装置连接到所述至少一个标签化的车辆装置之中最近的 标签化的车辆装置，且所述至少一个标签化的车辆装置中的每一个连接到所述至少一个标 签化的基础设施装置之中最近的基础设施装置； 在所述最近的标签化的车辆装置和所述最近的标签

10、化的基础设施装置之间交换数据 消息，其中所述消息包括与所述多个标签化的个人装置相关联的数据。 18.根据权利要求17所述的方法，其中所述无线网络是电池供电的网状网络。 权 利 要 求 书CN 102656482 A 1/9页 4 使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移动终端以及与 移动终端通信 0001 相关申请的交叉引用 0002 本专利申请要求于2007年8月31日提交给加拿大知识产权局且题为 “Underground communication network system for personal tracking andHVAC control”的加拿大专利申请No.2,559,47

11、1的优先权 技术领域 0003 本发明大体涉及无线电信网络的领域。本发明更具体地涉及使用电池供电的无线 网络基础设施来跟踪移动终端以及与移动终端通信。 背景技术 0004 随着因特网以及电子电路日益提高的微型化和集成化的出现，在数据通信网络的 领域中已开始显现新的发展前途。 0005 诸如工业自动化及监控、个人及资产的定位以及防务与安全管理之类的若干应用 具有用有线网络或现有的无线网络不能满足的具体要求。 0006 为了给这些类型的应用提供解决方案，在过去的十年中进行了大量的新研究以开 发新的且更高效的无线网络系统和协议。 0007 这一研究引起出现许多专用和非专用无线联网技术。诸如WLAN(

12、IEEE 802.11)、 WiMAX(IEEE 802.16)、Bluetooth(IEEE 802.15.1)、ZigBee(IEEE 802.15)以及即将到来的 SP100协议之类的一些协议是标准非专用无线联网协议。标准联网协议通常涉及众多竞争 问题(延展性、拓扑、能量消耗、范围、频率等等)之间的折衷。因此它们很难根据特定应用 的具体需要进行充分调整。相比而言，本发明不对标准起作用并且能够高度针对特定应用 进行调整。本发明还不同于其它专用网络协议，诸如来自Dust Networks的TSMP和来自 Sensicast的-两个其它非标准无线联网协议。 0008 已在一些情况下实施了基于信

13、标的网络。虽然这些网络促进了一些有用的进步， 但是它们要么只在星型配置中操作要么消耗太多能量而不能是电池供电的。许多应用要求 在该网络保持可靠的最大跳数和节点密度方面可高度缩放的网状网络。许多应用还要求秒 级的网络连接时间。依靠中央同步的网状网络技术不能满足这些需求。 0009 网状网络中的自组织通信(Ad hoc communication)往往意味着不用中央主机进 行通信资源的局部分配。分配这些资源时必须普遍利用低能量消耗。 0010 实时跟踪地下或受限环境(例如地下矿井、海军船只)中的移动终端是有挑战性 的，原因在于：(1)移动终端不能从广域网(WAN)接收卫星或蜂窝信号例如，GPS不工

14、作； (2)部署局域网(LAN)基础设施极度昂贵、操作上不切实际和/或不可靠，因为(a)RF信号 传播是非直视性(non-line-of-sight)且受限于具有波导约束的隧道、走廊或房间；(b)电 源插座很缺乏并且安装附加的电力布线、连接器和适配器是繁琐的任务；(c)许多站点位 于远程区域和/或位于发展中国家，在那里安装和维护电信网络的技术工人短缺；(d)布线 说 明 书CN 102656482 A 2/9页 5 易于损坏。 0011 根据前面描述，看来存在对其消除上述缺陷的新颖无线网络技术的需要。 发明内容 0012 作为发明的第一方面，提供了一种减少无线网络中的标签读取器的能量消耗的方

15、法，该方法包括： 0013 a)使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态； 0014 b)对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电； 0015 c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许网络中的标签与所述标签读取器 通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以及 所述标签读取器的接收器的加电调度表，其中所述标签几乎连续地处于加电状态； 0016 c)依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以 若需要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息； 0017 d)周期性地重复步骤a)到d)。 0018 作为发明的进

16、一步方面，提供了一种在无线网络中的标签读取器，该标签读取器 包括： 0019 发射器； 0020 接收器； 0021 处理单元，被配置成：使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态；对于 有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电；在所述传输时间帧期间，发送信标消 息以允许网络中的标签与所述标签读取器通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的 标识符、所述标签读取器的信道特性以及所述标签读取器的接收器的加电调度表；依据所 述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以若需要的话使得所 述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息。 0022 作为发明的另一个方面，提供了一

17、种无线网络，该无线网络包括多个标签和多个 标签读取器，其中标签读取器被配置成除了在预调度的接收和传输时间帧期间之外连续地 处于断电状态，且其中标签被配置成几乎连续地处于加电状态，其中所述标签和标签读取 器在其间交换消息以便每个标签连接到网络中的一个标签读取器。 0023 作为发明的另一个方面，提供了一种计算机可读媒介，其包含用于控制至少一个 处理器以执行一种减少无线网络中的不动节点的能量消耗的方法的指令，该方法包括： 0024 a)使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态； 0025 b)对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电； 0026 c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息

18、息以允许网络中的标签与所述标签读取 器通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以 及所述标签读取器的接收器的加电调度表，所述标签几乎连续地处于加电状态； 0027 c)依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以 若需要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息； 0028 d)周期性地重复步骤a)到d)。 0029 优选地，所述无线网络包括跟踪无线网络。 说 明 书CN 102656482 A 3/9页 6 0030 优选地，所述标签读取器和所述标签是电池供电的。 0031 优选地，所述无线网络包括自组织多节点无线网络。

19、0032 优选地，所述无线网络包括无线传感器网络。 0033 作为发明的进一步方面，提供了一种提高无线网络中的快速运动的移动节点群的 检测概率的方法，该方法包括： 0034 将所述无线网络中的节点组织成分层次阶层，所述阶层包括： 0035 第一阶层，包括多个标签化的个人装置； 0036 第二阶层，包括至少一个标签化的车辆装置；和 0037 第三阶层，包括至少一个标签化的基础设施装置； 0038 其中所述多个标签化的个人装置连接到所述至少一个标签化的车辆装置之中最 近的标签化的车辆装置，且所述至少一个标签化的车辆装置中的每一个连接到所述至少一 个标签化的基础设施装置之中最近的基础设施装置； 00

20、39 在所述最近的标签化的车辆装置和所述最近的标签化的基础设施装置之间交换 数据消息，其中所述消息包括与所述多个标签化的个人装置相关联的数据。 0040 优选地，所述无线网络是电池供电的网状网络。 附图说明 具体实施方式 0041 在下文中将描述用于使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移动终端以及与 移动终端通信的新颖方法、装置和系统。尽管在具体的说明性实施例方面描述了本发明，但 是要理解本文所描述的实施例仅作为示例并且本发明的范围不打算由此受限。 0042 针对包括不同方面的网络技术，现在要单独地描述这些不同方面。 0043 本发明的系统和方法最优选地被实现在无线网络系统中并且通常最有利地应

21、用 于要求低能量消耗的网络(诸如传感器网络)。然而，本发明的系统和方法可以应用于其它 领域，诸如但不限于地下矿井、海军船只以及军事持续监视现场部署中的个人、车辆和资产 跟踪与移动通信；本发明不受此限制。 0044 本发明的网络系统通常由多个结构基本等同的无线节点组成。等同节点实现更高 效的网络部署，因为任何节点可以被安装在任何位置而不影响网络运行。此外，故障或损坏 的节点可以容易地且即刻被更换。 0045 在本发明的一个实施例中，通信发生在基础设施节点和移动节点之间。每个基础 设施节点具有其自己的时间和频率同步。 0046 本发明相对于现有技术的主要区别在于不给节点提供多个天线和收发器。本发明

22、 的每个节点被提供单个天线和单个收发器。与一个以上时钟且与一个以上跳频序列同步的 能力由嵌入在每个无线节点中的专用软件提供。 0047 与先前技术相比，不管它们发送信标如何频繁，本实施例中的所有角色都具有路 由能力。网络中的每个节点的角色会根据局部射频(“RF”)环境、节点密度、吞吐量要求、 能量消耗以及所需的路由而进行修改。在基于信标的网状网络的本实施例中把信标传输全 局地减少到最小值。 说 明 书CN 102656482 A 4/9页 7 0048 该过程通过由基础设施节点传输信标而得以实现。移动节点接收不同的信标并且 连接到最近的基础设施节点。 0049 在所附权利要求中具体地阐述本发明

23、的被认为是新颖的特征。 0050 作为本发明的第一方面，提供一种无线网络中的标签读取器的能量管理的方法。 0051 根据优选的实施例，无线网络由装配在地下区域诸如矿井中或在受限区域诸如海 军船只中的自组织电池供电的网状网络组成。由于对这种区域的物理访问时常很难并且电 缆安装有时不可能，所以存在对将是电池供电的且将最小化人类干预的无线网络的需要。 如果网络是自修复的且如果标签读取器(基础设施节点)的供电电池可以持续最长的可能 时间，则把人类干预最小化。 0052 依据优选实施例构思的无线网络的第一用途是跟踪地下矿井内的个人和机械。 0053 基础设施节点(标签读取器)被装配在地下矿井或海军船只的

24、不同区中以便跟踪 个人和机械的存在。个人和机械用电池供电或机器供电的标签而被标签化(tagged)，所述 标签与最近的标签读取器连续通信。标签和标签读取器之间的通信的过程是本发明的新颖 方面，因为其被构思以最小化标签读取器的能量消耗。 0054 可以如下描述标签和标签读取器之间的通信协议： 0055 标签读取器(基础设施节点)的活动： 0056 基础设施节点除了在执行下列处理时之外处于深睡模式： 0057 1-信标的周期性传输： 0058 节点ID(对于每个基础设施节点是唯一的) 0059 信道参数(对于每个基础设施节点是唯一的) 0060 接收器打开进行随机访问以启动连接时的下一时隙(对于每

25、个基础设施节点 是唯一的) 0061 给具体移动节点按需分配时隙以进行双向通信(即一旦建立连接，就不使用 CSMA) 0062 回程联网选项开/关 0063 跟踪能力选项开/关 0064 跟踪小区/区的大小(例如小、中、大) 0065 示例： 0066 在预定义时隙中每帧发送信标一次。帧是50个预定义时隙的集合，每个时隙持续 13ms。发送信标的时间定义该基础设施节点的时间同步。 0067 消息是64位： 0068 位0-4：消息类型(MSG_BEACON0) 0069 位5-20：基础设施节点ID 0070 位21-52：跳频随机种子 0071 位53-56：信标时间偏移 0072 位57-

26、58：跟踪节点类型(跟踪关(0)，跟踪开且小覆盖区域(1)、中覆盖区域 (2)、大覆盖区域(3) 0073 位59：回程通信开/关 0074 位60-63：保留用于其它服务 说 明 书CN 102656482 A 5/9页 8 0075 每个基础设施的跳频随机种子是唯一的。它定义了将用于每个时隙的通信的信 道。 0076 2-为与中央服务器回程通信而与邻近的基础设施节点永久连接(使用现有技术 的低功率星型或网状联网技术) 0077 3-通过随机访问信道从移动节点接收1)连接消息和2)请求通信时隙(REQUEST_ FOR_COMMUNICATION_TIMESLOTS)消息( * ) 0078

27、 示例： 0079 连接消息的接收必须在所分配时隙的开始的1ms内被接收。 0080 连接消息具有64位。 0081 位0-4：消息类型(MSG_CONNECTION1) 0082 位5-20：移动节点ID 0083 位21-36：基础设施节点ID 0084 位37-41：装置类型(移动且跟踪(MOBILE_WITH_TRACKING)(0)，移动而不跟踪 (MOBILE_WITHOUT_TRACKING)(1)，叶子(LEAF)(2)，路由器(ROUTER)(3) 0085 位42-49：应用位(例如，发动机和点火状态) 0086 位50-53：用于服务器级智能的跟踪误差功能 0087 位5

28、4-63：保留 0088 请求通信时隙消息具有64位： 0089 位0-4：消息类型(REQUEST_FOR_COMMUNICATION_TIME_SLOTS2) 0090 位5-20：移动节点ID 0091 位21-36：基础设施节点ID 0092 位37-52：所请求时隙的数量 0093 移动节点当其需要向基础设施节点发送消息时请求时隙。 0094 4-与移动节点按需连接以进行双向通信(例如周期性心跳、传感器数据、确认、配 置参数) 0095 示例： 0096 当基础设施节点从移动节点接收连接尝试时，它登记该节点。如果该节点具有类 型MOBILE_WITH_TRACKING，则它将保证把跟

29、踪消息传输到服务器。从那时起，基础设施节点 将按移动节点所请求的或其所需要的那样分配具体时隙进行通信。 0097 当移动节点请求通信时隙时，基础设施节点在定义通信时隙的另一个预定义时隙 中发送分配消息，在所述通信时隙中移动节点可以发送信息。 0098 当基础设施节点想要发送消息时，它发送指定通信时隙的分配消息。 0099 5-移动节点连接/断开消息( * )(基于周期性标签心跳的存在/缺失)到中央服 务器的事件驱动的传输 0100 示例： 0101 移动节点把每分钟心跳发送到基础设施节点。如果没有在一行中接收3，则认为未 连接。在那时，把断开消息与时间戳一起发送到服务器。 0102 基础设施节

30、点的硬件选项 0103 硬件部件选项： 说 明 书CN 102656482 A 6/9页 9 0104 低功率微控制器选项：德州仪器MSP430F1612，Jennic JN5139 0105 低功率收发器选项：Semtech XE1203，Chipcon CC2420 0106 原电池选项：Tadiran锂亚硫酰氯原电池 0107 能量收集选项：与锂离子可再充电电池结合的Nanosolar太阳能电池 0108 集成硬件平台选项#1：在上文中提及的与和基础设施节点通信有关的所有处理 是使用相同的微处理器和收发器来实施的。功率由原电池或能量收集机构提供。 0109 集成硬件平台选项#2：在上文中

31、提及的与和移动节点通信有关的所有处理被实 施在一个微处理器/收发器对上，并且与和中央服务器的回程通信有关的所有处理被实施 在第二微处理器/收发器对上。经由SPI、UART或RS-232完成两个微控制器上的处理之间 的通信。功率由原电池或能量收集机构提供。 0110 标签(移动节点)的活动： 0111 移动节点执行下列处理： 0112 1-连续地监听基础设施节点信标 0113 示例： 0114 使用对所有基础设施节点共用的8个不同信标频率。这些频率是连接频率。移动 节点在等于这些连接频率的周期的持续时间内每次监听它们中的一个频率，例如该周期可 以是19个帧(每帧具有50个13ms的时隙)12.3

32、50秒。 0115 2-对于将跟踪打开的基础设施节点，使用信标来评价RSSI、TOF或其它RF链路参 数 0116 示例： 0117 节点测量其周围的节点的RSSI。如果它们之一近来未被评价并且其RSSI比阈值 更强或者是最强的，则它将决定连接到该节点以进行进一步的评价。 0118 3-通过考虑瞬时和/或历史RF链路数据来尝试确定最近的基础设施节点(其将 跟踪打开并且其RF链路参数满足其信标中指定的RF信号强度或飞行时间要求) 0119 示例： 0120 移动节点将做出对基础设施节点的进一步评价同时监控其周围的其它基础设施 节点。如果RSSI签名满足最近的基础设施节点的要求，则它将决定连接到其

33、上。 0121 4-通过所选择的最近的基础设施节点(优选地)或任何其它基础设施节点的随 机访问信道来发送1)连接消息或2)请求通信(REQUEST_FOR_COMMUNICATION)消息( * )，其 中： 0122 连接消息： 0123 移动节点ID 0124 基础设施节点ID 0125 最近的基础设施节点估计误差函数参数 0126 短应用有效载荷(任选的，例如消息( * ) 0127 请求通信时隙消息： 0128 移动节点ID 0129 基础设施节点ID 0130 所请求时隙的数量 说 明 书CN 102656482 A 7/9页 10 0131 示例： 0132 当它连接到其上时，它将

34、监视其RSSI签名以便确定它是否离开由跟踪节点类型 所定义的覆盖区域的范围。如果它离开，则它将试图发送断开消息。然后它将回到步骤1。 0133 连接消息具有64位。 0134 位0-4：消息类型(MSG_CONNECTION1) 0135 位5-20：移动节点ID 0136 位21-36：基础设施节点ID 0137 位37-41：装置类型(移动且跟踪(MOBILE_WITH_TRACKING)(0)，移动而不跟踪 (MOBILE_WITHOUT_TRACKING)(1)，叶子(LEAF)(2)，路由器(ROUTER)(3) 0138 位42-49：应用位(例如，发动机和点火状态) 0139 位

35、50-53：用于服务器级智能的跟踪误差函数 0140 位54-63：保留 0141 请求通信时隙消息具有64位： 0142 位0-4：消息类型(REQUEST_FOR_COMMUNICATION_TIME_SLOTS2) 0143 位5-20：移动节点ID 0144 位21-36：基础设施节点ID 0145 位37-52：所请求时隙的数量 0146 5-建立与所选择的最近基础设施节点(优选地)或任何其它基础设施节点的双向 连接并且交换周期性心跳 0147 示例： 0148 用如4中的连接消息来完成该连接。 0149 关于如何请求通信的定义是在基础设施部分中完成的。重复如下： 0150 请求通信

36、时隙消息具有64位： 0151 位0-4：消息类型(REQUEST_FOR_COMMUNICATION_TIME_SLOTS2) 0152 位5-20：移动节点ID 0153 位21-36：基础设施节点ID 0154 位37-52：所请求时隙的数量 0155 移动节点当其需要向基础设施节点发送消息时请求时隙。 0156 当移动节点请求通信时隙时，基础设施节点在定义通信时隙的另一个预定义时隙 中发送分配消息，在所述通信时隙中移动节点可以发送信息。 0157 当基础设施节点想要发送消息时，它发送指定通信时隙的分配消息。 0158 6-基础设施节点负责保证传送移动节点消息到中央服务器 0159 示例

37、： 0160 基础设施节点将通过回程发送128位的跟踪消息。 0161 位0-4：消息类型(APPLICATION_PAYLOAD3) 0162 位5-20：基础设施节点ID 0163 位21-36：目标ID(在这种情况下是SERVER_ID) 0164 位37-47：保留 0165 位48-55：应用消息类型(跟踪(TRACKING)0) 说 明 书CN 102656482 A 10 8/9页 11 0166 位56-71：移动ID 0167 位72-103：发生时间 0168 位104-111：跟踪误差函数参数 0169 位112-127：保留 0170 如果其被接收，则将从服务器接收确认

38、。 0171 移动节点(标签)的硬件选项： 0172 硬件部件选项： 0173 低功率微控制器选项：德州仪器MSP430F1612，Jennic JN5139 0174 低功率收发器选项：Semtech XE1203，Chipcon CC2420 0175 原电池选项：Tadiran锂亚硫酰氯原电池 0176 能量收集选项：与锂离子可再充电电池结合的Nanosolar太阳能电池 0177 可再充电电池选项：作为部分正常操作而被频繁再充电的锂离子电池(例如矿 工帽灯、第一应答器移动终端) 0178 线路功率选项：车辆或机械电源总线 0179 硬件平台选项#1：在上文中提及的与移动节点有关的所有处

39、理是使用相同的微 处理器和收发器来实施的。功率由可再充电电池、线路功率、原电池或能量收集机构提供。 0180 通过更高级的提取，可以如下说明读取器和标签读取器的活动： 0181 1、处于深睡模式中的标签读取器每X秒周期性地醒来发送同步消息； 0182 2、标签能够通过监听标签读取器的同步消息来确定最近的标签读取器： 0183 a)在优选的实施例中，基于跳频扩频(FHSS)，标签通过监听同步消息来测量所接 收信号强度(RSSI)。 0184 b)在可选的实施例中，基于啁啾扩频(CSS)，标签通过监听同步消息来测量往返 飞行时间(RTTOF)。 0185 3、标签监听直到它捕获为启动与标签读取器的

40、双向通信所需的同步消息为止： 0186 a)在优选的实施例中，基于FHSS，同步消息具有通信信道(即频率和时隙)的随 机种子。其接收时间给出读取器的异步时基。 0187 4、为了最大化其休眠时间，标签读取器分配用于与标签通信的具体时隙。一个时 隙总是被分配用于跟踪消息。这个时隙将被称为“随机访问时隙”： 0188 a)在优选的实施例中，基于FHSS，标签读取器为通信分配频率信道和时隙两者。 0189 5、在解释了RSSI和/或RTTOF测量后，标签决定是否在随机访问时隙中向读取器 发送跟踪消息。 0190 a)在优选的实施例中，该解释是用来自周围读取器的先前RSSI测量的记录做出， 可以在不同

41、频率或信道进行所述先前RSSI测量。跟踪消息包含跟踪的发生时间、标签的网 络地址以及定性RSSI信息。 0191 6、标签读取器将跟踪消息转发到电池供电的无线网状网络路由器以传输到中央 服务器。 0192 作为发明的进一步方面，提供一种提高电池供电的网状网络中快速运动的移动节 点群的检测概率的方法。 0193 车辆上用于跟踪以高速运动的移动标签群的混合基础设施-移动节点： 说 明 书CN 102656482 A 11 9/9页 12 0194 基础设施节点“部分/部”执行下列处理： 0195 1B-信标的周期性传输： 0196 节点ID(对于每个基础设施节点是唯一的) 0197 信道参数(对于

42、每个基础设施节点是唯一的) 0198 接收器打开进行随机访问以启动连接时的下一时隙(对于每个基础设施节点 是唯一的) 0199 给具体移动节点按需分配时隙以进行双向通信 0200 回程联网选项开/关 0201 跟踪能力选项开/关 0202 定义跟踪小区/区的大小的RF信号强度或飞行时间 0203 2B-通过随机访问信道从移动节点接收消息( * ) 0204 3B-与移动节点按需连接以进行双向通信(例如周期性心跳、传感器数据、确认、 配置参数) 0205 4B-移动节点连接/断开消息( * )(基于周期性标签心跳的存在/缺失)经由到 混合装置的移动节点“部分/部”的有线端口(例如SPI.RS-2

43、32)到中央服务器的事件驱 动的传输 0206 移动节点“部分/部”执行下列处理： 0207 1B-连续地监听基础设施节点信标 0208 2B-对于将回程联网和跟踪打开的基础设施节点，使用信标来评价RSSI、TOF或其 它RF链路参数 0209 3B-选择最近的基础设施节点(其将回程联网和跟踪打开并且其RF链路参数满足 其信标中指定的最小RF阈值) 0210 4B-经由有线端口(例如SPI.RS-232)从混合装置的基础设施节点“部分/部”接 收消息( * ) 0211 5B-通过所选择的最近的基础设施节点(优选地)或任何其它基础设施节点的随 机访问信道来发送消息( * )+( * )，其中：

44、 0212 6B-建立与所选择的最近基础设施节点(优选地)或任何其它基础设施节点的双 向连接并且交换周期性心跳； 0213 混合节点(标签)的硬件选项： 0214 硬件平台选项#1：在流程图#3中的所有处理是使用相同的微处理器和收发器来 实施的。功率由可再充电电池、线路功率、原电池或能量收集机构提供。 0215 硬件平台选项#2：与移动节点“部分/部”有关的所有处理被实施在与正常移动 节点相同的硬件平台上，并且与基础设施节点“部分/部”有关的所有处理被实施在与正常 基础设施节点相同的硬件平台上。这两个硬件平台由有线SPI、UART或RS-232端口互连。 功率由可再充电电池、线路功率、原电池或能量收集机构提供。 0216 虽然在上文中详细地描述了发明的说明性且当前优选的实施例，但是要理解发明 概念可以以其它方式被不同地实现和采用并且所附权利要求旨在解释为包括除了现有技 术所限制的之外的这样变型。 说 明 书CN 102656482 A 12