基于接收的信号适配信标传输速率和/或功率的制作方法

本发明涉及用于传输数据的信标和用于适配传输速率或/和传输功率的方法。

背景技术

所谓的“信标”是根据无线传输标准，特别是蓝牙标准在有限的区域内进行发送的设备，所述有限的区域例如是靠近博物馆中的展览物品或靠近广告的商店，或者特别是在用于对行人进行导航的室内位置中。

通常使用电池对信标供电，由于信标经常的小尺寸，电池也是小的并且相应地具有小的容量。因此，信标快速耗尽电池，这需要频繁的、昂贵的且耗时的电池更换。

目前存在为了增加信标的电池寿命所采用的若干方法。第一种方法是使用更高容量的电池。使用更高容量的电池直接影响设备持续多久。然而，较高容量的电池一般比较低容量的电池大并且使得设备的整体大小增加，这通常构成缺点。因为信标的大部分大小来自于电池的大小，所以较大的电池对于整体大小具有显著影响。除了增加的大小之外，较高容量的电池通常更贵并且该关系不是线性的：例如，市场上存在相同制造商的两种类型的信标；第一种信标具有拥有电池的设备，所述电池具有225mah容量，其成本是$0.28，并且第二种信标拥有具有1000mah容量的电池，其成本是$2.94。对于电池容量的小于五倍（4.44x）的增加而言，这是价格的多于十倍（10.5x）的增加。

用于增加信标中的电池寿命的另一种方法是永久减少传输功率或通告率（advertisingrate）。减少那些价值中的任一个都是不期望的，因为这将减少为蓝牙定位服务提供准确信息的信标能力。在减少的信标通告率的情况下，尝试确定其位置的设备将接收不太频繁的更新并且位置改变将具有更长的延迟。在慢步行速度下，该延迟可能不值得注意；然而，在更轻快的步伐下，这些改变将是显著的，并且在当前的定位中将存在相当大的滞后。

此外，可用的位置发现算法利用时间上的平均。因此，更慢的通告率对于获取初始定位所需的时间将具有大的影响，因为接收第一个通告的信号将花费更久。

而且，减少的传输功率也可以降低系统的性能，因为信标的传输功率直接影响信号的范围以及其穿透诸如墙壁之类的障碍物的能力。如果信标间隔远，则减少的传输功率可能造成用户不在任何信标的范围内的死点并且将不能确定当前位置。为了在不改变传输功率的情况下修复该问题，信标将需要彼此间隔得更近的多。对于相同的区域而言，这将需要更多的信标，增加初始成本以及对附加信标的相应维护。

应对有限的电池容量的另一个可能性是针对被放置在固定位置的并且如果移动也绝少移动的信标使用替代电池的固定的电源。存在经由标准usb端口供电的可用的信标。这些信标不仅完全没有电池和维护；它们还具有比典型电池供电的信标小得多的性状因数。usb供电的信标能够以与它们的电池供电的替代物相同的功率传输，并且与其他蓝牙设备看起来完全相同。然而，缺点是在与信标相同的地点处安装usb端口。这涉及归因于附加的布线的在安装成本上的重要增加。

本发明的一个目的是提供减少为信标供电方面中的缺点的可能性。

技术实现要素：

这由公开在独立权利要求中的内容解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

本发明涉及一种用于向多个设备广播数据的信标。所述数据在围绕信标的一定范围内被广播，所述一定范围特别地由使用的无线电接口或/和信标的周围环境确定。

根据示例性实施例，可以使用蓝牙、wifi或zigbee作为信标的无线电接口。数据所广播到的设备特别地是诸如智能电话之类的移动通信设备或其他信标。

所述信标包括用于接收信号的接口，所述信号特别是来自设备或/和来自能够测量信标的环境中的量的传感器。

根据有利的实施例，对于从设备接收信号，所述信标包括接收单元，使得其可以监听从设备发射的信号。这样可以检测一个或多个设备的存在。

例如是微处理器之类的信标的处理单元被布置为使得其生成用于取决于接收的信号适配数据的传输的控制信号。

特别地，控制信号被馈送到发送单元中，所述发送单元执行适配，特别地是对传输速率或/和传输功率的适配。

特别地，适配在通告阶段期间发送的数据。这具有特别的优势：在该可能的长持续阶段期间，如果存在设备接近到足以用于数据传输的低可能性，则传输速率和功率可以被显著减少。因此，可以节省电池资源。

本发明还涉及相应的方法和一款软件。

附图说明

本发明的其他实施例、特征以及优势将从随后的描述和从属权利要求、结合附图而变得清楚，所述附图示出：

图1：描述了传输功率和通告率的设置的示意性流程图

图2：示例性信标的示意性描述。

在下面描述的示例中，其主要指代蓝牙信标。然而，也可能应用包括wi-fi和zigbee的适用于直到大约15m的小范围的其他无线标准。

根据有利的实施例，蓝牙信标以规则间隔广播所谓的通告信号以向附近的诸如移动电话等之类的通信设备宣告其存在。如果在移动电话上安装相应的应用，则可以检测到该通告信号并且可以向信标发送响应。在其上，信标在数据信道上发送数据。通常这是广播信道，即不专用于特定的用户。除了短时间窗口之外，在其中检测非信标设备的存在，信标通常仅作为发送器而不作为接收器操作。

该通告信号一般包含用于信标的唯一标识符、用于信标的组信息以及接收功率到距离校准值。组信息是由若干信标共享的身边，所述身份可以有助于识别建筑物，因为在该建筑物中的所有信标将具有相同的信息。包含在广播中的确切值取决于由信标使用的协议。

目前存在包括ibeacon、altbeacon、eddystone以及uribeacon的若干信标协议。ibeacon格式由apple维护、eddystone和uribeacon由google维护以及altbeacon由radiusnetworks维护。google最近将uribeacon协议纳入eddystone协议中。

如上所述，蓝牙信标一般由例如是手表电池的小电池供电，并且这样，如果利用高传输功率或通告率保持运行，则将快速耗尽电力。

传输功率是信标正在传输诸如通告信号或数据信号之类的信号时使用的功率的量。传输功率通常以分贝-毫瓦（dbm）测量，即与1mw相比较的被测量功率的功率比，或直接以毫瓦（mw）测量。

通告率是处于通告信号的单独广播之间的时间。通告率通常以秒（s）测量，其具有在0.1-2秒的范围内的典型值。

预期当前信标以其4dbm的最大功率和每秒一次的相对慢的通告率进行传输以先前提到的手表电池将持续大致两个半月。

当使用较短的率时，例如0.1s时，这必然改变，以该较短的率，一些设备因为它们传递更准确的信息而更令人满意地操作。

本发明的一个重要的方面是自动检测是否信标未在使用中或不倾向于在使用中，并且在这时降低传输功率或/和传输速率，特别是通告率。因此可以显著增加电池寿命。

本发明的其他方面是取决于需要和使用来动态地改变传输功率和通告率以改进电池寿命。描述的实施例允许蓝牙信标改变传输功率和速率。与关于预定义的固定的调度减少传输速率或通告率相比，这具有显著优势，更不用说是与永久调度相比。固定的调度可以在制造期间被设置或者其可以由用户在以后的日期设置。信标性能的该调度可以虑及信标仅在可能被使用的时间期间以最高功耗模式操作。其余时间其可以以使用少得多的功率的模式操作。这可以虑及显著延长的电池寿命，然而，这导致很严格的使用模型，因为用于切换的特定的时间已经提前几个月被定义，如果情况不同于预测的那样，则这可能导致性能上的大降级。

根据示例性实施例，被若干设备广泛使用的信标将以最大功率和通告率传输，而未被使用的信标将以非常低的功率并且以慢的通告率传输或取决于实际环境情况甚至根本不传输。

其他方面是信标与其周围的信标通信，使得用户基于信标的信号强度来确定其位置仅看以相同功率传输的信标。这促进位置确定。

更进一步的方面在于信标可以利用可以允许信标确定其是否可能被使用的一个或多个传感器。优选地，该一个或多个传感器测量环境量。传感器可能与信标整体构建或者信标可以具有访问传感器数据的接口。

根据示例性实施例，传感器包括集成到信标中的一个或多个光传感器。当房间中的灯被关闭时，发生通告率或/和传输功率的降低。有利地，信标在系统将可能不被使用时被置于节能模式中。

针对节能模式的一个选项是根本不发送信号，直到测量环境量的传感器的信号的改变发生，例如，灯被开启并且因此亮度增加。

针对节能模式的另一个选项是通告率或/和传输功率的减少。可能使用具有不同率或/和功率的多于一个节能模式。

在光传感器的示例中，可以减少整体成本，因为简单的光传感器仅花费每信标几欧分，然而，这可以导致在信标的寿命期间节省€10-€100的维护成本。

根据另一个示例性实施例，其他传感器被包括在环境条件的另一个改变可以意味着信标不再处于使用中的其他环境中。

根据示例，可以使用一个或多个运动检测器在开放区域中打开或关闭信标，或者使用当系统在使用中时将经历温度改变的环境中的温度传感器。

虽然信标通常在仅传输模式下工作，但是除了其被初始供电时之外，因为它可以如上面解释的那样在该点处接收持续几秒钟，所以更先进的系统可以将信标用作收发器：信标可以监听在其附近的蓝牙设备并且检查电话是否在附近，例如，通过对不是信标帧的蓝牙帧的接收或者解码信标帧的内容来识别电话。在该点处，其将进入具有最高通告率的非常活跃的模式，以最大功率发送。

类似地，根据另一个实施例，邻近的信标监听新进入非常活跃模式中的信标，并且也可以将其用作进入非常活跃模式中的指示符。

更进一步，如果信标作为收发器工作，则这将允许电话直接请求特定的传输功率或通告间隔并且虑及将被传递到该区域中的其他信标的那些请求。

图1中的流程图示出了信标在示例性正常操作期间将采取的详细步骤。出于该示例的目的，“高功率”表示0.1hz的通告率和4dbm的传输功率，并且“低功率”将表示1hz的通告率和-4dbm的传输功率。

在早上，在例如房间之类的区域中关闭的灯，并且信标在步骤lp中正在以具有1hz和-4dbm的低功率/低率模式传输。在步骤l+中，有人进入，将灯打开，并且信标的光传感器检测到该改变。信标在步骤hp中正在以具有10hz的率和+4dbm的高功率传输。在步骤nbd中，在白天期间的某个点处，信标检测到来自非信标设备的蓝牙帧。信标继续以高功率传输并且将消息发送到区域中的其他信标，从而让它们知道设备已连接。

该消息可以包括将让其他信标知道以高功率传输多久的超时。在晚上，灯在步骤lo中被关闭，并且如果在步骤toe中超时已经过期，则当光传感器检测到该改变时信标将在步骤lp中切换到低功率模式。只要超时处于环toa中，就维持高功率模式。

在夜晚期间的某个点处，信标在步骤bdd中从另一个信标接收让其知道已检测附近的设备的消息并且信标将切换到高功率模式。在该消息中，另一个信标提到它应该保持一个小时。一个小时之后，如果信标未接收到任何新消息，则信标切换回到低功率模式。在该特定示例中，第二个信标不需要光传感器。在左手测的环中描绘了该场景，其中在步骤中检查了超时时段是否已经过期，并且如果灯在环lon中被打开则开启高功率模式hp，如果灯在环loff中被关闭则开启低功率模式lp。

一个有利的方面是包括信标之间的通信以及例如一个或多个光传感器之类的环境传感器。光传感器检测房间中的光水平并且允许信标在房间的灯被关闭时将其自身关闭或调低。

图2中示意性描绘了信标的有利实施例。

信标b包括用于发送数据的发送单元su。而且，提供了用于从传感器或/和例如移动通信设备或另一个信标之类的设备接收信号的接口i。该信号被馈送到处理单元pu，所述处理单元pu被布置成使得其生成用于改变将被发送的数据的性质的控制信号，所述数据的性质特别地是传输速率或/和传输功率。使得该信号对于发送单元su而言可用。

相比于现有的解决方案，示例性实施例具有若干优势。

第一个优势是增加的电池寿命。我们的系统被设计为比基于简单日历的系统将信标调低更经常得多地将信标调低（turndown），并且因此增加信标的整体电池寿命。该增加的电池寿命对于系统而言具有许多优势。第一个优势是针对首次安装的电池的减少的成本；电池持续更久；因此更换它们的成本在时间上被分散。而且，存在减少的维护成本，因为不需要经常更换电池。由于预期的场景可能使用多达16000个信标，所有这些人工成本可能相当高。

第二个优势是增加的性能，这意味着在使用系统时，每个信标以更快的通告率或以更高的传输功率进行广播。由于我们的系统动态地改变这些，用户没有注意到与值相比的性能上的差异，因为它将总是看到信标处于“高功率”模式中，但是所述系统仍将能够在用户不看到它的情况下进入“低功率”模式。

第三个优势是对大小几乎没有影响，因为另外只需要小的传感器。光传感器的通常大小大约是）。因此信标的大小不需要增加来实现更大电池寿命，因为如果使用通常更大的具有更高容量的电池将是该情况。

这允许将信标存储在紧凑的地方，紧凑的地方可能对于物理上更大的信标而言是无法访问的，并且这还减少了制造成本，因为所需的原材料减少。当你考虑更高容量电池的成本时，价格进一步被减少。

如前所述，许多信标制造商已经开始生产不由电池供电而是由usb端口供电的信标。这些信标消除了与电池供电的信标相关联的所有问题。它们具有需要对每个信标的位置进行永久接线的缺点。永久接线是低电压、低电流、dc功率的，并且在存在建筑物的情况下，附加的布线将意味着巨大的努力。只有在不考虑线缆和连接器的情况下，usb供电的信标与电池供电的替代物相比才是小得多的。因此，使用具有小电池的信标可以建立关于大小的优势。

虽然已经根据优选的实施例描述了本发明，但是对于本领域中技术人员而言明显的是：实施例之间的完全或在一个或多个方面中的修改或组合在所有实施例中都是可能的。