用于无线联网系统的极化对准的制作方法
【专利摘要】公开了一种技术，其提供用于无线联网系统的极化对准的系统和方法。极化对准的无线联网系统可以包括一个或多个传感器、控制器、用户接口和/或安装至或邻近交通工具的其他模块。用于每个电子装置的天线可以实施有线性极化分量，其可以与交通工具的横向轴线大体上对准。每个电子装置可以实施有逻辑装置，其适于使用对应的天线在各个电子装置之间形成一个或多个无线链接。
【专利说明】用于无线联网系统的极化对准
[0001 ]相关申请的交叉参考
[0002]本专利申请要求2013年I月31日提交的美国临时专利申请N0.61/759，147的优先权和权益，其通过援弓I整体合并于本文中。
技术领域
[0003]本实用新型的一个或多个实施方式大体涉及一种无线联网系统，更具体地，涉及例如一种用于无线联网系统的极化对准的系统和方法。
【背景技术】
[0004]无线联网系统通常用于促进其中由于物理和/或功率传送限制而难以实现有线连接和网络的电子装置之间的通信。在一个或多个联网的装置和/或无线联网系统本身是可移动的情况下，无线联网系统也是有用的。无线联网系统的显著且持续不断的问题在于用于在无线联网系统的电子装置之间形成无线链接的天线的交叉极化。
[0005]已经研发了各种天线设计和系统方法来处理无线链接的由于交叉极化而导致的衰退，但是传统的方法包括昂贵的天线设计和/或天线分集系统，这两者通常都会增加制造、实施和测试的整体成本。此外，很多复杂的天线设计并且特别是天线分集方法增加了组件电子装置的总功率使用。这实质上可能降低和/或消除掉电子装置和/或无线联网系统的实用性。因此，需要一种改进的方法来处理无线联网系统的交叉极化。
【实用新型内容】
[0006]公开了提供用于无线联网系统的极化对准的系统和方法的技术。在一个实施方式中，极化对准的无线联网系统可以包括一个或多个传感器、控制器、用户接口和/或安装至交通工具或邻近交通工具安装的其他模块。用于每个电子装置的天线可以实施有线性极化分量，该线性极化分量可以与交通工具的横向轴线大体上对准。每个电子装置可以利用逻辑装置实施，该逻辑装置适于使用对应的天线在各个电子装置之间形成一个或多个无线链接。
[0007]在另一实施方式中，一种具有对于无线联网系统的极化对准的系统，包括:安装至交通工具的第一电子装置，其中，所述第一电子装置耦接至第一天线；以及安装至所述交通工具的第二电子装置，其中，所述第二电子装置耦接至第二天线，其中，所述第二电子装置适于至少部分经由所述第一天线和第二天线通过无线链接与所述第一电子装置通信，并且其中，所述第一天线和第二天线的线性极化分量与所述交通工具的横向轴线大体上对准。
[0008]在另一实施方式中，一种方法包括:使用第一和第二天线，形成无线链接以用于在安装至交通工具的第一和第二电子装置之间通信，接收通过无线链接传输的信号，显示接收的信号的功率级，以及调整第一或第二天线的对准，以增加显示的功率级并使第一或第二天线的线性极化分量大体上对准于交通工具的横向轴线。
[0009]在进一步的实施方式中，一种方法包括:使用第一和第二天线，形成无线链接以用于在安装至交通工具的传感器和安装至交通工具的用户接口之间通信，其中，第一和第二天线的线性极化分量与交通工具的横向轴线大体上对准，接收通过无线链接传输的传感器信号，以及通过用户接口显示与接收的传感器信号对应的传感器信息。
[0010]本实用新型的范围由权利要求书限定，通过引用的方式将这部分合并于此。通过考虑下面对一个或者多个实施方式的详细描述，将会向本领域技术人员提供对本实用新型实施方式的更加完整的理解以及其中附加的优点的实现。下面将参考首先会简要描述的附图。
【附图说明】
[0011]图1示出了根据本公开实施方式的无线联网系统的简图。
[0012]图2示出了根据本公开实施方式的无线联网系统的框图。
[0013]图3示出了根据本公开实施方式的提供用于无线联网系统的极化对准的各种操作的流程图。
[0014]图4示出了根据本公开实施方式的利用用于无线联网系统的极化对准的各种操作的流程图。
[0015]通过参照以下详细描述，更好地理解本实用新型的实施方式及其优点。应该理解，相同的参考标号用于表示在一幅或多幅附图中示出的相同的元件。
【具体实施方式】
[0016]根据本公开的各种实施方式，无线联网系统和方法可以有利地包括具有线性极化分量的多个天线，该线性极化分量与交通工具的横向轴线对准。例如，天线可以用于形成无线链接以在位于通常的用户水平面(例如在乘客室内、或者在船的甲板上)的装置和大体上位于通常的用户水平面上方或下方(例如，在汽车的车顶或者底盘上、在帆船的船桅上或者在船的船体上)的装置之间通信。通过将天线的线性极化分量与交通工具的横向轴线对准，本公开实施方式可以使在交通工具上的多个装置之间进行的无线通信能够具有降低的制造和/或实施成本以及减少的功率需求。
[0017]图1示出了根据本公开实施方式的无线联网系统100的简图。在图1所示的实施方式中，系统100可以被实施成为特定类型的交通工具101提供无线通信，交通工具101例如帆船、运船、汽车和/或其他类型的交通工具。
[0018]在一个实施方式中，系统100可以包括一个或多个用户接口 110，112，114、控制器130、一个或多个传感器(例如，风传感器116和/或水速传感器118)和一个或多个天线170，所述天线170电耦接和/或结合各种装置的对应装置。天线170可以适于提供无线链接(例如无线链接120，122，124，126，128)，以在系统100中的各个装置之间通信。
[0019]在图1所示的实施方式中，交通工具101包括船体102、甲板103和船桅104。在其他实施方式中，船体102、甲板103和船桅104可以对应于客运汽车或者其他类型的交通工具的特征，例如，底盘、乘客室、机舱、后备箱、车顶、驾驶室和/或交通工具的主要位于交通工具的通常的用户水平面处、上方或下方的其他部分。例如，交通工具101的通常的用户水平面可以包括甲板103。在这样的实施方式中，船体102可以主要位于通常的用户水平面下方，并且船桅104可以主要位于通常的用户水平面上方。方向106示出了大体上平行于和/或对准于交通工具101的横向轴线(例如，“横越”交通工具101)的方向，并且方向108示出了大体平行于和/或对准于交通工具101的纵向轴线(例如，“沿着”交通工具101)的方向，如本文中所述。
[0020]无线链接120-128每个均由双箭头线和交叉线示出，双箭头线表明大致位于每个箭头顶部的装置之间的链接，交叉线(例如，交叉线121)表明无线链接的线性极化分量。例如，无线链接120-128可以实施为由一个或多个天线170产生、传输和/或接收的无线电波。在图1所示的实施方式中，无线电波包括具有对应于无线链接的图示极化的取向(例如，无线电波的极化)的电场(例如，极化与交通工具101的横向轴线对准)，继而，其可以对应于一个或多个天线170的物理结构、位置和/或取向，如本文中所述。因此，在一些实施方式中，调整天线(例如，一个天线170)的对准可以调整由天线产生、传输和/或接收的无线电波的线性极化分量，并且其中，可以调整天线本身的线性极化分量(例如，在天线的线性极化分量对应于由天线产生、传输和/或接收的无线电波的线性极化分量的情况下)。在各种实施方式中，如本文中所述，可以例如通过调整天线的物理位置和/或取向，或者通过改变施加给提供至天线的信号的一个或多个增益和/或相位来调整天线的对准。
[0021]如可从图1所见，无线链接120-128每个都包括线性极化分量，其大体上与方向106(例如，交通工具101的横向轴线)对准。在各种实施方式中，无线链接120-128可以通过用户接口 110-114、控制器130、风传感器116和/或对应的基座115和/或117中每个的对应天线170形成。虽然在图1中未清楚示出，但是一个或多个无线链接也可以形成在水速传感器118和使用一个或多个天线170的系统100的其他装置中的任一个之间。
[0022]天线170可以分别实施为能够适于产生、传输和/或接收无线电波的任何合适的天线或天线系统，该无线电波包括能够大体上与交通工具101的方向106和/或横向轴线对准的线性极化分量。例如，每个天线170可以实施为线型天线、微带天线、孔径天线、鞭状天线、贴片天线、偶极天线、回路天线、印制电路板(PCB)天线和/或包括能够被调整成大体上与特定方向(例如，方向106)对准的线性极化分量的其他类型的天线或天线系统中的一个或多个。在一个实施方式中，系统100的各种天线中的每个可以实施成用于每个装置的相同类型的天线。备选地，天线170可以根据多种不同天线类型实施，例如，每个适于特定取向、位置、功率容量或者涉及系统100的特定装置和/或特定类型交通工具101的其他物理或电设计局限。
[0023]特别地，天性类型可以基于用于特定范围的可靠传输/接收的允许最大功率消耗和/或实施成本来选择。例如，包括线性极化分量的PCB天线可以相对廉价地实施，并且在一些实施方式中，可以与用于传感器、用户接口或系统100的其他装置的PCB集成，并且这种集成可以进一步降低实施(例如，制造、测试、封装)成本。在各种实施方式中，PCB天线可以实施成在PCB的金属化层内或之间形成的导电图案、迹线、通孔和/或其他结构，并且可以展示出多种类型的天线的特征。在这样的实施方式中，PCB天线例如可以实施有线性极化分量，该线性极化分量可以相对于PCB固定，其中该PCB天线实施在该PCB中，或者该线性极化分量可以根据施加至提供给PCB天线的信号的一个或多个增益和/或相位可变(例如，通过波束形成部件)，如本文中所述。
[0024]通过减小或实质上消除由于交叉极化而导致的传输和/或接收损耗(例如，在天线的线性极化分量未与共同的方向对准的情况下)，本公开实施方式显著降低了形成无线链接120-128需要的功率级，特别例如在使用一个或多个PCB天线时。在交通工具101是具有船桅的交通工具(例如，帆船)的实施方式中，在风传感器116和用户接口 112之间的典型距离可以是25米，并且风传感器116可以不从交通工具101的电源接收功率。在相似实施方式中，在对装置的物理接入受限的情况下，减少用于通信的整体功率使用大大增加了装置的实用性，同时增加了整体便利性。其他局限性(例如，管制局限性)也可能限制无线联网系统的一个或多个天线的输出功率，例如，限制输出小于10mW，并且增加可靠范围(例如，通过消除由于交叉极化而导致的损耗)可以大大拓展无线联网系统的合规性。
[0025]在一些实施方式中，一个天线170的线性极化分量可以通过调整对应装置和/或容纳天线的基座的位置和/或取向来调整。在其他实施方式中，可以通过将特定增益和/或相位施加至提供给天线以产生一个或多个无线链接120-128的信号(例如，通过波速形成分量)来调整一个天线170的线性极化分量。在进一步实施方式中，一个或多个天线170可以实施成圆形或椭圆形极化天线，其包括两个正交的线性极化分量，其中一个或另一个的线性极化分量可以大体上与方向106对准。
[0026]用户接口110-114、控制器130、风传感器116和水速传感器118中的每个都可以实施有任何合适的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)JIg可编程门阵列(FPGA)、记忆存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)。逻辑装置可以例如适于执行、存储和/或接收合适的指令，例如，软件指令，该软件指令实施用于形成与一个或多个其他装置的无线链接的方法和/或用于通过这种无线链接传输和/或接收通信(例如，传感器信号和/或传感器信息)。在一个实施方式中，方法包括根据例如特定无线联网协议形成无线链接的指令。在另一实施方式中，如本文中所述，这种方法可以包括执行中继和/或转换节点功能的指令。
[0027]此外，机器可读介质可以设置用于存储非暂时指令，该指令用于加载到逻辑装置中以及由该逻辑装置执行，所述逻辑装置实施有系统100的一个或多个装置。在这些和其他实施方式中，在合适情况下，逻辑装置可以实施有其他部件，例如，易失性存储器、非易失性存储器和/或一个或多个接口(例如，集成电路间(I2C)接口、移动行业处理器接口(MIPI)、联合测试行动组(JTAG)接口 Π$^Π，ΙΕΕΕ 1149.1标准测试访问端口和边界扫描架构)和/或其他接口，例如，用于一个或多个天线的接口或用于特定类型传感器的接口)。
[0028]用户接口 110-114、控制器130、风传感器116和水速传感器118中的每个可以实施有一个或多个放大器、调制器、相位调节器、波束形成部件、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、各种接口和/或其他模拟和/或数字部件，其能够使系统100的每个装置能够例如与对应天线接口、通过对应天线提供用于传输的信号和从对应接口接收信号，以便促进通过在系统100的一个或多个装置之间形成的无线链接上的通信，如所属领域技术人员所理解那样。这样的部件例如可以与系统100的对应装置集成，或者可以部分与对应的装置集成以及部分与对应的天线集成(例如，天线170)中的一个。
[0029]在一些实施方式中，一个或多个天线170可以与系统100的对应装置集成。在这样的实施方式中，天线可以例如集成到装置的外壳中，或者可以集成到装置的电部件中，例如，装置的印制电路板(PCB)中。例如，用户接口 112的天线170例如可以实施成与用户接口112的PCB集成的贴片微带天线，或者可以实施成与用户接口 112的外壳集成并电耦接至用户接口 112的PCB或天线接口的线型天线。
[0030]在其他实施方式中，一个或多个天线170可以与用于将对应装置(例如，用户接口114和/或风传感器116)物理耦接至交通工具101的基座(例如，基座115和/或117)集成。例如，风传感器116的天线170可以实施成与用于风传感器116的基座117集成并电耦接至风传感器116的天线接口的线型天线。在进一步实施方式中，风传感器116的天线170可以与基座117和风传感器116集成。在再进一步实施方式中，一个或多个天线170可以实施有用于将天线物理耦接至其对应装置和/或交通工具101的基座。
[0031]天线170和无线链接120-128可以根据多种无线联网协议和/或频带实施，例如，各种WiF1、蓝牙、物联网、数码网(Xbee)、微型网或其他介质和/或短程无线联网协议和/或实现方式。在一个实施方式中，天线170和无线链接120-128可以根据单个无线联网协议实施，并且系统100的每个装置可以能够通过一个或多个无线链接120-128直接与系统100的每个其他装置通信。
[0032]在另一实施方式中，天线170和无线链接120-128可以根据多个无线联网协议实施。在这种实施方式中，利用不同无线联网协议的装置可以适于通过一个或多个转换节点(例如，系统100的装置实施有支持多于一个无线联网协议的天线和部件)彼此通信，该转换节点适于在协议之间转换通信。
[0033]在进一步实施方式中，利用相同无线联网协议的系统100的装置可以适于通过一个或多个中继节点(例如，在彼此传输范围内的系统100的其他装置)彼此通信，该中继节点适于中继与相邻装置(例如，以菊花链方式)通信。
[0034]用户接口110-114中的每一个可以实施成显示器、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、转盘、方向盘、船的舵轮、钢臂(yoke)和/或能够接收用户输入和/或给用户提供反馈的任何其他装置。在各种实施方式中，用户接口 110-114中的每一个可以适于提供用户输入(例如，作为一种类型的信号和/或传感器信息)给系统100的其他装置，例如控制器130。
[0035]在一个实施方式中，用户接口110-114中的每一个可以适于接收通过一个或多个无线链接120-128传输的信号(例如，至少部分通过一个或多个天线170和/或用户接口 110-114的对应逻辑装置和/或系统100的其他装置形成该无线链接)和显示接收信号的功率级。例如，风传感器116的ADC可以适于测量从用户接口 110传输到风传感器116的信号的功率级。风传感器116可以配置成传输功率级测量至用户装置110，其然后可以将由风传感器116接收的信号的功率级显示给用户。在其他实施方式中，用户接口 110可以适于测量例如用户接口 110接收的信号的功率级，以及除了显示风传感器116接收的信号的功率级之外还显示该功率级，或者作为显示风传感器116接收的信号的功率级的替代。更一般地，可以通过用户接口 110-114中的一个或多个传输、接收和/或显示对应于在系统100的装置之间形成的无线链接的任何功率级测量。
[0036]在进一步实施方式中，可以对对应的天线170进行调整，以增加显示的功率级和/或大体上将第一和第二天线的线性极化分量对准于交通工具101的横向轴线。当装置间和/或整体对准增加时，接收的信号的功率级应该增加。例如，系统100的装置可以实施有伺服系统，其调整装置、天线或者两者的安装、位置和/或取向，以调整天线的对准。调整伺服系统例如可以由被提供至接口 110-114中的一个或多个用户的用户输入控制，或者可以根据系统100的一个或多个装置(例如，控制器130)执行的指令控制。在备选实施方式中，对天线170的调整可以直接由操纵系统100的装置和/或基座中的一个的用户进行。在各种实施方式中，显示接收信号的功率级可以包括产生可听声音，其表明(例如，通过可变的音量、可变的频率或者其他可变的可听属性)增加和/或降低功率级。
[0037]在另一实施方式中，用户接口110-114中的每个例如可以适于接收传感器信号(例如，来自风传感器116和/或水速传感器118、通过至少部分由一个或多个天线170和/或用户接口 110-114的对应逻辑装置和/或传感器116-118形成的无线链接)，以及显示对应于接收的传感器信号的传感器信息给用户。
[0038]在相关的实施方式中，用户接口 110-114可以适于处理传感器信号以确定传感器信息。例如，传感器信号可以包括原始风速传感器数据，其以米/秒为单位并且指定相对于交通工具101的航向的方向。在这种实施方式中，用户接口 110-114中的一个或多个可以适于处理原始风速传感器数据以确定传感器信息，其表明以海里/小时(节)为单位的风速和/或风速的基本方向。例如，在一些实施方式中，用户接口 110-114中的一个或多个可以适于接收包括交通工具101的航向(例如，来自图2中的取向传感器240，本文中进一步讨论)的传感器信号，并且使用航向来确定风的基本方向。这种传感器信息然后例如可以被显示，并且可以传输至系统100的其他用户接口、传感器或控制器以用于例如显示和/或进一步处理。
[0039]用户接口110-114中的每个例如可以适于接受用户输入以启动无线链接形成处理、显示特定无线链接功率级、选择特定的无线联网协议和/或用于特定的无线联网协议和/或无线链接参数(例如，密码、加密密钥、MAC地址、装置识别编号、装置操作概况、用于装置操作的参数和/或其他参数)、选择处理传感器信号来确定传感器信息的方法和/或以其他方式促进系统100的操作和系统100内的装置的操作。例如，用户接口 110-114中的一个或多个可以接受指定系统100的一个或多个装置是否可以作为中继和/或转换节点执行的用户输入。一旦用户接口 110-114中的一个接收用户输入，该用户输入就通过无线链接120-128中的一个或多个传输到系统100的其他装置。
[0040]如图1中所示，在一个实施方式中，用户接口114可以使用基座115安装至交通工具101，以接近交通工具101。虽然未清楚示出，但是用户接口 112也可以安装至船桅104，大体上在船桅104的桅底附近，并且用户接口 110可以大体上安装在交通工具101的驾驶室附近。这样的基座例如可以是固定的，或者可以包括平衡环和其他纠平机构，以使得用户接口的显示器与地平线保持大体上水平。在例如基座115包括纠平机构的实施方式中，用户接口114的天线170可以安装和/或以其他方式位于基座115的一部分中，以保持与交通工具101的横向轴线大体上对准。
[0041]在另一实施方式中，用户接口110-114中的一个或多个可以位于交通工具101附近，并且在交通工具101的整个用户水平面(例如，甲板103)可移动。例如，用户接口 110可以实施有系索和/或其他类型的带子和/或附接装置，并且物理耦接至交通工具101的用户以接近交通工具101。在这样的实施方式中，交通工具101的用户可以调整附接的用户接口的位置和/或取向，以例如使附接用户的用户接口的天线(例如，一个天线170)对准于交通工具101的横向轴线，并且在一些实施方式中，形成与系统100的其他装置的无线链接。
[0042]在各种实施方式中，用户接口110-114中的一个或多个可以实施有相对薄的显示器，其集成到对应的用户接口的PCB中，以便减小尺寸、重量、外壳复杂性和/或制造成本。在这样的实施方式中，天线170中的一个或多个例如可以实施成与相同显示器PCB集成的PCB天线，以使得PCB天线的线性极化和交通工具101的横向轴线决定显示器的取向(例如，大体上面对交通工具101的船尾和/或船头)。在不赞成系统复杂性的实施方式中，用户接口110-114中的一个或多个可以实施有面对交通工具101的船尾的显示器PCB和PCB天线，其中PCB天线的线性极化分量与交通工具1I的横向轴线(例如，横越交通工具1I)大体上对准，以及风传感器116可以相似地实施有相似地对准的PCB天线，以便实质上消除交叉极化并降低风阻，如本文所述。
[0043]风传感器116可以实施成风速计、风向标、热线、不平衡转子、电子皮托管和/或能够测量大体上在交通工具101附近的风速和/或风的方向并且例如能够提供这样的测量作为通过一个或多个无线链接120-128传送的传感器信号的其他装置。如图1中所示，在一些实施方式中，风传感器116可以安装至交通工具101的大体上在通常的用户水平面上方的部分，例如，安装到船桅104的桅顶。风传感器116例如可以包括一个或多个电池和/或其他电功率存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池和/或风力涡轮机以产生电能。在一些实施方式中，风传感器116可以例如使用一个或多个电源引入线将功率转传到风传感器116而由用于交通工具101的能源(例如，引擎、电池)供电。
[0044]如本文所述，风传感器116可以实施有天线170(例如，PCB天线)、逻辑装置和/或使风传感器116能够与天线接口、通过天线提供用于传输的信号和从天线接收信号以与系统100的一个或多个装置通信其他模拟和/或数字部件。图1中所示的还有用于风传感器116的基座117。在一些实施方式中，天线170可以与风传感器116、基座117或者两者集成，并且这种组合可以适于提供薄的轮廓以减小和/或避免风阻。在各种实施方式中，可以调整风传感器116、基座117和/或用于风传感器116的天线170的分离的基座，以便使风传感器116的天线170的线性极化与交通工具101的横向轴线大体上对准。在其他实施方式中，风传感器116可以包括伺服系统，以调整风传感器116的天线170的位置和/或取向。在进一步的实施方式中，可以通过使用波束形成和/或其他模拟和/或数字部件来调整风传感器116的天线170的线性极化。在再进一步的实施方式中，风传感器116可以适于作为中继和/或转换节点操作。
[0045]水速传感器118可以实施成电子皮托管和/或能够测量交通工具101附近的水的线性水速并提供这种测量作为通过一个或多个无线链接(例如，无线链接120-128)传送的传感器信号的其他装置。如图1中所示，在一些实施方式中，水速传感器118可以安装至交通工具101的大体上在通常的用户水平面(例如，船体102)下方的部分。水速传感器118例如可以包括一个或多个电池和/或其他电功率存储装置，并且可以包括一个或多个水力涡轮机以产生电能。在一些实施方式中，水速传感器118例如可以使用穿过船体102的一个或多个电源引入线而由用于交通工具101的动力源供电。
[0046]如本文所述，水速传感器118可以实施有天线170(例如，PCB天线)、逻辑装置和/或使水速传感器118能够与天线接口、通过天线提供用于传输的信号和从天线接收信号以与系统100的一个或多个装置通信的其他模拟和/或数字部件。在一些实施方式中，天线170可以与水速传感器118集成，并且这种组合可以适于提供薄的轮廓以减小和/或避免水阻。在各种实施方式中，可以调整水速传感器118和/或用于水速传感器118的天线170的分离的基座，以便使水速传感器118的天线170的线性极化与交通工具1I的横向轴线大体上对准。在其他实施方式中，可以通过使用波束形成和/或其他模拟和/或数字部件调整水速传感器118的天线170的线性极化。在再进一步的实施方式中，水速传感器118可以适于作为中继和/或转换节点操作。
[0047]控制器130可以实施成任何合适的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、记忆存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)。控制器130可以适于执行、存储和/或接收合适的指令，例如，软件指令，该软件指令实施例如用于控制交通工具101的各种操作的控制回路。这样的软件指令还可以实施用于形成无线链接120-128、处理传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户接口 110-114)、为了操作参数查询装置、指定装置作为中继和/或转换节点、选择用于无线联网协议的操作参数和/或执行本文所述的各种操作中的任一个操作(例如，系统100的各种装置的逻辑装置执行的操作)的方法。
[0048]此外，机器可读介质可以设置用于存储非暂时指令，该指令用于加载到控制器130中以及由该控制器执行。在这些和其他实施方式中，在合适情况下，控制器130可以实施有其他部件，例如，易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或用于与天线接口的各种模拟和/或数字部件。例如，控制器130例如可以适于存储传感器信号、传感器信息、用于无线链接的功率级或者一定时间内的其他操作参数，并使用用户接口 110-114提供这种存储的数据给用户。在一些实施方式中，控制器130可以与一个或多个用户接口(例如，用户接口 110)集成，并且在一个实施方式中，可以共享天线。如本文所述，控制器130可以适于执行一个或多个控制回路以用于转向控制(例如，通过图2的转向致动器250)、防止碰撞和/或交通工具101的其他各种操作。在一些实施方式中，控制回路可以包括处理传感器信号和/或传感器信息，以控制交通工具101的一个或多个操作。
[0049]图2示出了根据本公开实施方式的无线联网系统200的简图。在图2所示的实施方式中，系统200可以实施成提供用于交通工具101的无线通信，其类似于图1的系统100。例如，系统200可以包括用户接口 110-114、控制器130、各种传感器和致动器以及电耦接至各种装置中对应的一个装置和/或与各种装置中对应的一个装置集成的一个或多个天线170。天线170可以适于提供无线链接以在系统200中的各种装置之间通信。
[0050]在图2所示的实施方式中，交通工具101包括横向轴线206和与船桅104(例如，在交通工具101的重心附近)相交的纵轴线208。如从图2所见，方向106大体上平行于和/或对准于交通工具101的横向轴线206(例如，“横越”交通工具101)，并且方向108大体上平行于和/或对准于交通工具101的纵向轴线208(例如，“沿着”交通工具101)，如本文中所述。每个天线170可以实施有线性极化分量，其能够与交通工具101的横向轴线206大体上对准。
[0051]虽然在图2中未透视地示出系统200的各种装置，但是每个装置例如可以位于通常的用户水平面处、上方或下方，并且可以位于与图2中所描绘的位置不同的位置处。例如，在一个实施方式中，风传感器116可以大体上位于交通工具101的用户水平面上方，例如，在船桅104的桅顶，并且在其他实施方式中，位于沿着船桅104的不同位置和/或交通工具101的其他部分处。在一些实施方式中，水速传感器118可以更靠近纵向轴线108定位，水速传感器118以虚线绘出以表明位置在交通工具101的用户水平面下方。
[0052]用户接口 110-114、控制器130、风传感器116、水速传感器118、取向传感器240、陀螺仪和/或加速计242、GPS 244、转向传感器/致动器250和一个或多个其他模块260中的每一个可以实施有任何合适的逻辑装置，其适于执行、存储和/或接收合适的指令，例如，软件指令，该软件指令实施本文所述的一个或多个方法和/或操作。例如，这样的方法可以包括根据特定无线联网协议形成无线链接的指令。
[0053]此外，系统200的每个装置可以实施有各种集成和/或可移除的机器可读介质、各种接口和各种模拟和/或数字部件，各种模拟和/或数字部件例如能够使系统200的每个装置能够与对应天线接口、通过对应天线提供用于传输的信号和从对应接口接收信号，以促进在系统200的一个或多个装置之间形成的无线链接上的通信。这样的部件例如可以与系统200的对应装置集成，或者可以与对应的装置部分集成以及与对应的天线部分集成(例如，一个天线170)。天线170和系统200的对应的无线链接(在图2中未清楚示出)可以根据多种无线联网协议和/或频带实施，例如，各种WiF1、蓝牙、物联网、数码网(Xbee)、微型网或其他介质和/或短程无线联网协议和/或实现方式。
[0054]取向传感器240可以实施成电子指南针、六分仪或者其他装置，其能够测量交通工具101的航向和其他取向状态并通过无线链接提供这样的测量作为传感器信号到系统200的其他装置(例如，用户接口 110-114、控制器130)。
[0055]陀螺仪和/或加速计242可以实施成一个或多个陀螺仪、加速计和/或其他装置，其能够测量交通工具101的转动和/或线性加速度并通过无线链接提供这样的测量作为传感器信号到系统200的其他装置(例如，用户接口 110-114、控制器130)。
[0056]GPS 244可以实施成全球定位卫星接收器和/或其他装置，其例如能够基于从空间传播和/或陆地源接收的无线信号确定交通工具101的绝对和/或相对位置，并且能够通过无线链接提供这样的测量作为传感器信号至系统200的其他装置(例如，用户接口 110-114、控制器130)。在一些实施方式中，GPS 244可以适于沿着交通工具101的航向和/或沿着相对于交通工具101的航向的不同方向确定交通工具101的速度(例如，使用一系列位置测量)。
[0057]转向传感器/致动器250可以适于根据控制器130提供的一个或多个控制信号(例如，转向要求)，感测和/或物理调整交通工具101的转向机构。转向传感器/致动器250例如可以物理地耦接至交通工具101的方向舵，并且可以适于物理地调整方向舵到多种正和/或负转向角。
[0058]其他模块260可以包括其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点和/或用户接口装置，其用于提供例如交通工具101的附加的环境信息。在一些实施方式中，其他模块260可以包括湿度传感器、温度传感器、气压计、雷达系统、可见光谱摄像机、红外摄像机和/或其他环境传感器，其提供测量和/或其他传感器信号，所述测量和/或信号能够显示给用户和/或由系统200的其他装置(例如，控制器130)使用，从而提供补偿环境条件(例如，水密度或交通工具1I的路径中的物体)的交通工具1I的操作控制。
[0059]在各种实施方式中，取向传感器240、陀螺仪/加速度计242、GPS 244、转向传感器/致动器250和/或其他模块260中的一个或多个可以安装至交通工具101的大体上在通常的用户水平面处、上方或下方的部分上。每个装置例如可以包括一个或多个电池或其他电功率存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池或其他电功率生成装置。在一些实施方式中，一个或多个装置可以由交通工具101的动力源供电。
[0060]如本文所述，每个装置可以实施有天线170(例如，PCB天线)、逻辑装置和/或其他模拟和/或数字部件，其使每个装置能够与天线接口、通过天线提供用于传输的信号和从天线接收信号，以与系统200的其他装置通信。在一些实施方式中，天线(例如，一个天线170)可以与其对应的装置和/或用于该装置的基座集成。在各种实施方式中，可以调整每个装置、其基座和/或用于对应的天线的分离的基座，以便使天线170的线性极化与交通工具101的横向轴线大体上对准。在其他实施方式中，系统200的一个或多个装置可以包括伺服系统，以调整天线和/或集成装置的位置和/或取向。在进一步的实施方式中，可以通过使用波束形成和/或其他模拟和/或数字部件调整天线的线性极化。在再进一步的实施方式中，系统200的一个或多个装置可以适于作为中继和/或转换节点操作。
[0061]图3示出了根据本公开实施方式的提供用于交通工具101的无线联网系统的极化对准的过程300的流程图。在一些实施方式中，图3的操作可以通过无线联网系统(例如，图1的系统100和/或图2的系统200的装置)的任何电子装置的逻辑装置执行。应该理解，过程300的任何步骤、子步骤、子过程或块可以按照不同于图3所示的实施方式的顺序或布置执行。例如，在其他实施方式中，块320-240可以重复，直到显示可接受的功率级。虽然过程300参照系统100和200描述，但是过程300可以通过不同于系统100和200并且包括电子装置、交通工具和/或交通工具属性的不同选择的其他系统执行。
[0062]在310，用户接口 110使用风传感器116的第一天线170和用户接口 110的第二天线170形成无线链接120以在风传感器116和用户接口 110之间通信。例如，安装至交通工具101和/或接近交通工具101安装的用户接口 110可以适于发送和接收信号到安装至交通工具101的风传感器116，以根据特定无线联网协议和/或实现方式建立无线链接120。用于一个或多个无线联网协议和/或实现方式的参数(例如，频率、协议、密码、加密密钥)可以设置在集成和/或可移除存储装置上，例如作为用户输入(例如，通过之前建立的无线链接传送的用户输入)、和/或作为利用系统110和/或200的一个装置通过之前建立的无线链接传输的控制信号。
[0063]在各种实施方式中，系统100和/或系统200的任何装置可以适于与另一装置形成无线链接。此外，装置可以相似方式形成至多个装置的多个无线链接。例如，风传感器116和/或用户接口 110可以适于使用用户接口 112的至少天线170形成无线链接122和/或126，以在用户接口 112和风传感器116和/或用户接口 110之间通信。在一个实施方式中，仅无线链接120和122可以形成，风传感器116和用户接口 112可以通过无线链接122通信，并且用户接口 110和112可以通过无线链接120和122通信，其中风传感器116充当中继节点。在另一实施方式中，无线链接120、122和126可以形成，并且用户接口 110和112可以直接通过无线链接26通信。
[0064]在块320，用户接口110接收通过无线链接120传输的信号。例如，用户接口 110可以适于接收由风传感器116通过无线链接120传输的传感器信号。通过无线链接传输的信号可以包括传感器信号、控制信号(例如，用于控制系统100和/或200的装置的操作)、代表文本、功率级和/或传感器信息的信号、表示用于联网系统的各种参数和/或用于交通工具101的操作参数的信号或者包括各种在系统100和/或200的装置之间传送的信息的其他信号。在各种实施方式中，系统100和/或200的任何装置可以适于接收通过无线链接传输的信号。在附加无线链接形成到附加电子装置(例如，用户接口 112)的实施方式中，与原始信号相似或不同的附加信号可以通过至少附加的无线链接接收。
[0065]在块330，用户接口 110显示接收信号的功率级。例如，用户接口 110可以适于显示由用户接口 110从风传感器116通过无线链接120接收的信号的功率级。在其他实施方式中，用户接口 110可以适于接收包括风传感器116接收的信号的功率级的信号，并且显示由风传感器116接收的信号的功率级。在各种实施方式中，实施有显示器的各种装置可以适于显示系统10和/或200的任何装置接收的任何信号的功率级。
[0066]接收的信号的功率级可以通过系统100和/或200的特定装置的一个或多个模拟和/或数字部件测量，例如，传感器的ADC、用户接口、控制器、致动器或系统100和/或200的其他模块。功率级的显示可以包括将数值作为文本显示、逐渐增加地点亮一系列LED、改变指示器的亮度和/或频率、提供表明可变功率级的可听声音或者提供功率级的其他类型的指示给用户。在附加无线链接形成至附加的电子装置(例如，用户接口 112)的实施方式中，一个或多个用户接口可以适于显示对应于通过附加无线链接接收的另一信号的附加功率级。
[0067]在块340，用户接口110调整风传感器116的天线170或用户接口 110的天线170的对准，以增加显示的功率级并使天线的线性极化分量与交通工具101的横向轴线206大体上对准。例如，用户接口 110可以适于提供控制信号(例如，通过无线链接120传输)至风传感器116和/或用户接口 110的伺服系统，以调整其中一个或两个天线的位置和/或取向。在其他实施方式中，用户接口 110可以适于显示预测的调整方向和/或幅度(例如，基于用户输入和/或与交通工具101和/或一个或两个天线的位置和/或取向对应的附加传感器信号)给用户，以帮助用户对一个或两个天线进行物理调整。例如，这种预测的调整参数可以用于指引用户来定位和定向移动用户接口，以使移动用户接口的线性极化分量与交通工具的横向轴线对准。
[0068]如本文所述，在一些实施方式中，装置的天线的线性极化分量(例如，对准)可以通过调整天线、天线的基座、该装置(例如，在天线至少部分集成到该装置的情况下)和/或该装置的基座的位置和/或取向来调整。在其他实施方式中，如本文所述，用于装置的天线的线性极化分量可以通过调整施加到提供给天线的信号的一个或多个增益和/或相位来调整。在各种实施方式中，任何装置可以适于使用本文所述的各种方法来调整天线的对准。在附加的无线链接形成至附加的电子装置(例如，用户接口 112)的实施方式中，一个或多个用户接口可以适于提供附加的控制信号，显示预测的调整参数和/或提供附加的增益和/或相位参数，以使天线的线性极化分量与交通工具101的横向轴线对准。
[0069]图4示出了根据本公开实施方式的利用对于交通工具101的无线联网系统的极化对准的过程400的流程图。在一些实施方式中，图4的操作可以通过无线联网系统的电子装置(例如，图1的系统100的装置和/或图2的系统200的装置)的逻辑装置执行。应该理解，过程400的任何步骤、子步骤、子过程或块可以按照不同于图4所示的实施方式的顺序或布置执行。例如，在其他实施方式中，块420-440可以重复，以显示多种传感器信息。虽然过程400参照系统100和200描述，但是过程400可以通过不同于系统100和200并且包括电子装置、交通工具和/或交通工具属性的不同选择的其他系统执行。
[0070]在块410，用户接口 110使用风传感器116的第一天线170和用户接口 110的第二天线170形成无线链接120以在风传感器116和用户接口 110之间通信。例如，安装至交通工具101和/或接近交通工具101安装的用户接口 110可以适于发送和接收信号到安装至交通工具101的风传感器116，以根据特定无线联网协议和/或实现方式建立无线链接120。用于一个或多个无线联网协议和/或实现方式的参数(例如，频率、协议、密码、加密密钥)可以设置在集成和/或可移除存储装置上，例如作为用户输入(例如，通过之前建立的无线链接传送的用户输入)、和/或作为利用系统110和/或200的一个装置通过之前建立的无线链接传输的控制信号。
[0071]在各种实施方式中，系统100和/或系统200的任何装置可以适于形成与另一装置的无线链接。此外，装置可以以相似方式形成至多个装置的多个无线链接。例如，风传感器116和/或用户接口 110可以适于使用取向传感器240的至少天线170形成一个或多个无线链接，以在用户接口 112和风传感器116和/或取向传感器240之间通信。在一个实施方式中，仅一个附加的无线链接可以形成，风传感器116和取向传感器240可以通过附加的无线链接通信，并且用户接口 110和取向传感器240可以通过无线链接120和附加的无线链接通信，其中风传感器116充当中继节点。在另一实施方式中，两个或更多个附加的无线链接可以形成，并且用户接口 110和取向传感器240可以直接通过附加的无线链接中的一个通信。
[0072 ]在块420，用户接口 110接收通过无线链接120传输的信号。例如，用户接口 110可以适于接收由风传感器116通过无线链接120传输的传感器信号。通过无线链接传输的传感器信号可以包括相对和/或绝对风速和方向的原始的和/或处理过的测量、水速、交通工具取向、交通工具位置、交通工具加速度、交通工具101附近的特定环境条件的测量和/或其他类型的传感器信号。在各种实施方式中，系统100和/或200的任何装置可以适于接收通过无线链接传输的信号。例如，控制器130可以适于从取向传感器240接收传感器信号以确定转向控制信号。在其他实施方式中，例如，风传感器116可以适于从取向传感器和/SGPS 244接收传感器信号以确定绝对风方向。在附加无线链接形成到附加电子装置(例如，用户接口112)的实施方式中，与原始信号相似或不同的附加信号可以通过至少附加的无线链接接收。
[0073]在块430，用户接口110处理接收的传感器信号，以生成对应于传感器信号的传感器信息。例如，用户接口 110可以适于处理通过无线链接120从风传感器116接收的传感器信号，其例如可以包括相对风速和/或方向，以确定从相对风速和/或方向获得的绝对风速和/或方向。在各种实施方式中，系统100和/或200的任何装置可以适于处理传感器信号以生成传感器信息。例如，风传感器116可以适于从取向传感器240和/SGPS 244接收传感器信号并处理传感器信号，从而确定绝对风方向，其然后可以传输到用户接口，以用于例如显示给用户。
[0074]在块440，用户接口110显示传感器信息。例如，用户接口 110可以适于显示传感器信息，其对应于由用户接口 110从风传感器116通过无线链接120接收的传感器信号。在其他实施方式中，用户接口 110可以适于接收传感器信息，其对应于系统100和/或200的不同装置接收和/或处理的传感器信号，其中传感器信息在显示之前传输给用户接口 110。在各种实施方式中，实施有显示器的各种装置可以适于显示传感器信息，其对应于由系统100和/或200的任何装置接收的任何传感器信号。
[0075]传感器信息的显示可以包括将数值作为文本显示、逐渐增加地点亮一系列LED、改变指示器的亮度和/或频率、提供表明可变功率级的可听声音或者提供传感器信息的其他类型的指示给用户。在附加无线链接形成至附加的电子装置(例如，水速传感器118)的实施方式中，一个或多个用户接口可以适于显示对应于通过附加无线链接接收的另一信号的传感器信息。
[0076]因为过程300和/或400提供和/或利用极化对准的无线联网系统，过程300和/或400的实施方式可以实施成提供可靠的但低功率的介质至用于交通工具的短程无线联网系统，特别在实施方式使用如本文所述的一个或多个PCB天线时。如本文所述，在由于装置相对于交通工具的定位而使对传感器、控制器、用户接口或其他模块的物理接入受到局限和/或限制时，例如，降低用于通信的整体功率使用大大增加了装置以及无线联网系统的长期实用性，同时增加了整体便利性。
[0077]在合适的情况下，可通过硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现本公开所提供的各种实施方式。此外，在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件合并为包括软件、硬件和/或二者的组合。在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件分离为包括软件、硬件或二者的子部件。另外，在合适的情况下，可以预期的是，软件部件能够实现为硬件部件，反之亦然。
[0078]根据本公开的软件，例如，非暂时性指令、程序代码和/或数据可存储在一个或者多个非暂时性机器可读介质中。还可以预期的是，可使用一个或者多个通用或者专用计算机和/或计算机系统、网络和/或其他方式来实现本文所提及的软件。在合适的情况下，本文所描述的各种步骤的顺序可以改变、合并为复合步骤和/或分离为子步骤，以提供本文所描述的功能。
[0079]以上所描述的实施例仅为了举例说明，而不是限制本实用新型。还应当理解的是，根据本实用新型的原理，许多修改和改变是可能的。因此，本实用新型的范围仅由下面的权利要求书限定。
【主权项】
1.一种具有对于无线联网系统的极化对准的系统，其特征在于，包括: 安装至交通工具的第一电子装置，其中，所述第一电子装置耦接至第一天线；以及安装至所述交通工具的第二电子装置，其中，所述第二电子装置耦接至第二天线，其中，所述第二电子装置适于至少部分经由所述第一天线和第二天线通过无线链接与所述第一电子装置通信，并且其中，所述第一天线和第二天线的线性极化分量与所述交通工具的横向轴线大体上对准。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中: 所述第一电子装置包括风传感器、水速传感器、取向传感器、GPS、陀螺仪、加速度计、温度传感器、气压计或转向传感器；以及所述第二电子装置包括用户接口。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中: 所述第一电子装置大体上安装在所述交通工具的用户水平面的上方或下方；以及 所述第二电子装置大体上位于所述交通工具的用户水平面。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中: 所述第一天线大体上在所述交通工具的桅顶附近相对于所述交通工具固定；以及所述第二天线相对于所述交通工具固定并且大体上固定在所述交通工具的用户水平面附近。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 邻近所述交通工具的第三电子装置，其中，所述第三电子装置适于至少部分经由电耦接至所述第三电子装置的第三天线通过至少另一无线链接与所述第一电子装置或第二电子装置通信，并且其中，所述第三天线的线性极化分量与所述交通工具的横向轴线大体上对准。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中: 所述第三电子装置物理地耦接至所述交通工具的用户。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中: 所述第一电子装置和第三电子装置适于通过所述至少另一无线链接通信；以及 所述第二电子装置和第三电子装置适于通过所述无线链接和所述至少另一无线链接通信。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中: 所述至少另一无线链接包括两个无线链接； 所述第一电子装置和第三电子装置适于通过所述两个无线链接中的至少第一无线链接通信；以及 所述第二电子装置和第三电子装置适于通过所述两个无线链接中的至少第二无线链接通信。9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中: 所述第一天线大体上在所述交通工具的桅顶附近相对于所述交通工具固定； 所述第二天线大体上在所述交通工具的桅底附近相对于所述交通工具固定； 所述第三天线大体上在所述交通工具的驾驶室附近相对于所述交通工具固定。
【文档编号】H01Q1/12GK205543179SQ201490000554
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年1月28日
【发明人】M·约翰逊, C·霍奇森, M·梅因杜罗, S·约翰逊
【申请人】菲力尔系统公司