灯具的定位的制作方法

专利名称：灯具的定位的制作方法
技术领域：
本发明涉及识别灯具或灯组件的位置以用于选择性地对其进行控制以在例如温 室之类的空间中提供期望的照明，在例如温室之类的空间中期望基于包括外部的(例如自 然的)照明条件的各种因素使用相对大量的灯具进行光控制。
背景技术：
典型地，在大型空间(例如礼堂、建筑物或具有多个房间的住宅)中存在许多灯 具。用于对每个灯具进行单独控制的照明控制系统是期望的。当然，需要灯具的位置和身 份(identity)，以控制期望的灯具在期望的位置处提供期望的照明。照明控制系统的手动 命令(commission)(例如手动提供与每个灯具相关的信息，例如其身份和位置)是乏味冗 长和昂贵的过程。例如，在温室中，存在的期望是，通过选择性地接通或关断灯具以使人造光的量适 合所需的量(例如作为外部光条件的函数)来改进照明。为了对每个灯具进行单独控制， 灯具装配有无线节点(每个灯具一个节点)以控制这些单独的灯具。这些节点形成无线网 状网络。命令可以从任意的无线控制点发送到该网络中的任意节点(并且因此发送到任意 灯具)。为了将命令发送到给定的灯具，必须知道该灯具的身份。此外，对于控制灯或灯具 的用户而言，灯具的身份必须与温室中灯具的位置有关，使得位于特定位置的特定灯具被 寻址或被控制。由于温室中或具有大量灯具的任何其他空间中的大量灯具，使每个灯具与 其位置有关是个缓慢的过程。因此，照明控制系统的自动调试(commissioning)需要自动 确定灯具的位置并使该位置与其身份相关联。

发明内容
本系统和方法的一个目的是克服常规照明控制系统的缺点。根据说明性实施例，一种节点检测系统包括节点阵列，其中节点阵列的每个节点 具有至少两个定向天线(例如两个、三个或四个定向天线)，定向天线被配置为在一样多方 向上具有天线射束，例如至少在两个方向上具有天线射束。每个天线的范围被限制于达到 节点阵列的邻近操作节点以便将消息发送到该邻近操作节点。一种控制器被配置为从节点 阵列接收消息并基于该消息确定每个节点的位置。本系统和方法适用的其他领域将根据后面提供的详细描述而变得清楚。应当理 解，所述详述的描述和特定实例(尽管指示该系统和方法的示范性实施例)的目的仅仅是 说明而不是旨在限制本发明的范围。


根据下面的描述、所附权利要求和附图，本发明的装置、系统和方法的这些和其他 特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中
图1示出根据一个实施例的网络的节点的各种配置；图2示出根据一个实施例的无线网状网络的拓扑结构；图3-4示出根据一个实施例的节点配置和节点之间交换的消息；图5示出根据一个实施例的无线节点的阵列和控制系统的框图；图6-10示出根据其他实施例的阵列中无线节点位置确定的结果；图11示出根据一个实施例的17GHz超低功率收发器的架构；图12示出根据另一个实施例的主从式不对称链路系统；图13示出根据一个实施例的用于合理的射束形成的天线阵列；图14示出根据一个实施例的图11所示的天线阵列的效率；图15示出根据一个实施例的图11所示的天线阵列的增益；以及图16示出根据另一个实施例的与图11所示的天线阵列相关的数据。
具体实施例方式下面对某些示范性实施例的描述实质上仅仅是示范性的，而决不是想要限制本发 明、其应用或使用。在下面对本系统和方法的实施例的详细描述中，参考了构成该描述一部 分的附图，并且其中通过图示示出了其中实践了所描述的系统和方法的特定实施例。这些 实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实践当前公开的系统和方法，并且应 当理解，可以使用其他实施例并且可以在不脱离本系统的精神和范围的情况下进行结构和 逻辑的改变。为了简化本系统的描述的目的，术语“操作地耦合的”及其如本文所使用的形式 (例如“操作上耦合的”等等)是指实现了按照本系统操作的多个设备或其部分之间的连 接。例如，操作的耦合可以包括实现了所述多个设备或其部分之间的单向和/或双向通信 路径的两个或更多个设备之间的一个或多个有线连接和/或无线连接。因此，不认为下面的详细描述具有限制的意义，而本系统的范围仅仅由所附权利 要求限定。本文的附图中的附图标记的首位(或领头的若干位)典型地对应于该附图的编 号，例外情况在于，在多个附图中出现的同样的组件用相同的附图标记来标识。而且，为了 清楚的目的，众所周知的设备、电路和方法的详细描述被省略，以免使得本系统的描述难以 理解。提供作为节点的无线网络的一部分的灯具，在该无线网络中不同的协议和频率被 用于中央控制器与各种节点之间的无线通信。IEEE802.15.4低功率无线个域网(WPAN)标 准是用于无线传感器网络(WSN)内的通信的最流行的标准之一。用于无线通信的另一个流 行的标准或协议是ZigBee 标准，该标准基于IEEE802. 15. 4标准的。无线通信可以由于许 多原因而退化(degraded)。经验、理论分析和模拟表明(show)发送数据包(packet)的成功概率强烈依赖于 环境。干扰的一个源被称为多路径干扰，其中来自源的无线电波经由具有不同长度的两个 或更多个路径行进到检测器，从而以不同的延迟(delay)或相位到达。到达检测器的异相 多路径信号可以降低接收质量并导致数据丢失。多路径干扰随时间变化并且导致接收质量 在从100%成功到根本没有接收到的范围内波动。用于IEEE802. 15. 4节点的其他模拟表明对于多于40个节点而言通信变得困难。而且，超过100个节点，数据包不再到达预期的目的地，例如检测器或接收器，或者不再被 检测器或接收器成功接收。鉴于这样的接收退化(degradation)，IEEE802. 15. 4的部署需 要附加的措施(measure)来使得它在具有大量节点或灯具(其中至少一个灯具连接到一个 节点)的无线网络或环境中操作。一种这样的网络或环境是温室，其中例如在100米乘100 米的一个温室内具有10000到40000个灯具(和节点)。在一个实施例中，定向天线用于限制发射路径的数量。而且，使用有限范围通信来 限制路径的数量和发送器或发射器之间的干扰的概率。例如，每个节点的定向天线增益和 发射功率被配置用于达到一跳(hop)邻近节点。在其中单跳邻近节点遗漏或不操作的情况下，则中央处理器或控制器(图5中的 550)可被配置为增加具有不操作的或遗漏的邻近节点的节点的发射功率，从而使得来自该 节点的发射到达两跳或N跳远的操作的邻近节点(通过或计数不操作的或遗漏的邻居节点 作为一跳)。例示地，控制器550也可以被配置为通过检查节点到它们在网络阵列中的相应 位置的映射并通过分析映射的结果与预期结果的不一致性来检测遗漏的或不操作的节点， 在所述网络阵列中，确定了例如每个节点的列和行数。较高的频率用于节点之间的通信，因为较高的频率为较小的天线和较低的范围作 准备。例如，在17GHz频域处或大约17GHz频域的频率范围中的通信将明显增加邻近节点 之间成功传输的概率。用于17GHz的导向的或定向的天线为几毫米(mm)，而用于2. 4GHz的 导向的或定向的天线为若干厘米(cm)。较小的天线导致对机械损伤较低的敏感性。而且， 17GHz的范围减小，例如局限于几米，这意味着在温室中仅可以到达1跳或最多两跳的邻居 (或节点)，从而明显减小了多发送器的干扰。由于17GHz范围中有限的范围和有限的角度 覆盖，灯具的自动拓扑结构发现变得在技术上的挑战小于2. 4GHz IEEE 802. 15.4的无线电 协议的情况。通过将每个天线的范围限制于期望的距离，例如足以到达节点的阵列或网格中仅 仅一个邻近的工作节点的距离，例如从一个节点到所述邻近节点一跳或两跳，该无线阵列 模仿(mimic)或表现得像其中邻近节点通过线连接的有线阵列。如果邻近节点遗漏或出错 (这可以根据不是预期的映射结果来检测)，则控制器550可以被配置为增大范围，例如通 过增加该遗漏的或出错的节点周围的节点的功率以实现两跳以便到达邻近的工作节点来 实现。当然，所述范围可被增大到任意期望数量的跳，例如在存在两个遗漏的或出错的节点 的情况下增大到三跳。应当理解，尽管在温室环境中描述了本系统、设备和方法，但是例如 任何具有多个节点的其他环境也是适合的，其中典型地多路径干扰使通信退化。典型地，灯具例如具有可以为矩形的外壳并且例如包括局部控制器或镇流器。根 据一个实施例，定向天线可以附接到外壳或镇流器的至少四侧，例如附接到外壳或镇流器 的四侧中的每一侧。效果在于，每个天线垂直于水平方向上的镇流器侧发射其射频信号。当 然，可以使用任何形状的灯具，并且可以在正交位置中在每个灯具上提供至少四个定向天 线，例如图2中坐标系统210所示的前、后(或上、下)、右和左。这四个天线不需要彼此正 交，只要第一设备的第一天线指向第二设备的第二天线以允许第一设备和第二设备之间的 通信。其他天线可以垂直于第一和/或第二天线。节点可以在两个方向上具有邻居，形成节点线100，如图1所示。此外或可替代地， 节点可以在三个方向上具有邻居，例如两个相互连接的线100形成轨道110。而且，节点可
6以在六个方向上具有邻居，从而形成相互连接的网格120，其中这样的节点(s)可以具有六 个定向天线以用于与其六个邻近节点进行通信。图2示出根据一个实施例的无线网状网络200的拓扑结构。如图2所示，该网络 包括布置成行220和列230的阵列的灯具M0。每个灯具240确定其在网状网络200中的 位置并将该信息传输给中央控制计算机或处理器(图5中的550)。该位置以列数和行数表 达。中央控制计算机或处理器550接收这些单独节点的位置并将该信息分发给相关联的控 制点。为了易于理解，下面的描述被分为对可由图5中所示的处理器550执行的拓扑算法、 与无线电链路有关的通信部分或无线电部件、收发器和调制方案以及天线部件的描述。拓扑算法该算法(例如可由处理器550执行的指令)可分为两个阶段。首先，对于行220， 确定沿着该行220的每个灯具或无线节点240的相对位置。问题在于节点的缺失和消息不 仅到达一跳邻居而且还到达两跳或更多跳远的邻居的可能性。假设，消息到达η跳邻居暗 示该消息也到达η-1跳邻居，只要这两个邻居(η跳和η-1跳邻居)都存在。这在图3中进 行了描绘，该图示出了节点配置200和节点间的消息交换。图3示出所述程序或算法的第一阶段，其中基于行执行评估。即，对于每一行，确 定按照左[L]和右[R]值给定的每个节点的位置。在第一阶段结束时，每个节点具有从右 向前(F)和向后⑶计数器以及从左向前(F)和向后⑶计数器确定的相关联的位置[L， R]。在图3中，第一行310具有标记的节点Α-Η，其中节点A和C(被示为星)遗漏。一 跳和两跳消息分别被示为短箭头320和长箭头330。两跳或更多跳消息发生在邻近的活动 节点之间，其中这两个邻近活动节点之间的节点或遗漏或不活动。为了确定节点的相对位 置，该节点通过其具有方向(右或左)的左和右天线发射包括其自身标识符的消息或信号， 以及都被设置为0的向前计数器和向后计数器(在图3中表示为节点F上的(F，B) = (0， 0))。节点接收消息并作为消息内容的函数而动作。假设消息中的标识符不同于接收节点的标识符。当在右(左)天线上接收到消息 以及(F，B)时，则接收节点执行下面的操作(1)增加向前计数器F并将消息发送到其左(右)天线，以及(2)增加向后计数器B并通过其右(左)天线发送消息。假设消息中的标识符与接收节点的标识符相同。在接收时，接收节点在B和F的 值相等时存储该消息。B和F相等指示向前和向后的跳相等，这是正确的和可接受的，从而 导致如果消息中的节点标识与接收节点的标识(ID)相同则存储消息。如果B和F的值不 相等，则存在遗漏的跳或节点，并且消息被拒绝且不被存储，尽管消息ID与接收节点ID相 同。当消息已经存储在接收节点中时，则接收节点使该消息保持具有最高的B、F值，其中B =F并且消息ID与接收节点的ID相同。因此，在图3中，当具有节点ID “F”和消息值(F，B) = (3,3)的消息被节点“F” 从左侧接收时，则节点“F”的左位置值“L”= 3被存储在节点“F”中。相同的程序在右方向 上被重复，并且在从节点“F”右侧接收具有节点ID “F”和其中向前和向后计数器相等F = B(即F = B = 2)的值的消息时，则节点“F”的右位置值“R”在节点“F”中被存储为2(即， R = 2)，从而导致节点“F”的位置值[L，R]等于[3，2]。这指示节点“F”左侧存在3个节点，即节点B、D和E，并且节点“F”右侧存在2个节点，即节点G和H。用于确定在某时节点“F”在一行中的左位置值[L]的阶段一的结果在图3中针对 标识为“F”的节点作出。假设节点B可从节点D到达，并且节点D可从两个节点F和E到 达。向前消息的内容在箭头上方被示出，而返回消息的内容在消息下方被示出。节点F相 对于其左边的节点的相对位置由消息内容(3，3)给出。节点F的左方向的这些(F，B)值 (3，3)指示节点F左边存在3个节点，即节点E、D和B，并且因此节点F的左位置L的值为 3[L = 3]。当然，由于位置A和C处的遗漏节点，这可能与F在网格中的正确位置不相关。 针对右手侧应用相同的算法。用于确定在某时一行(确定的一行)中节点的左和右位置值[L，R]的阶段一的最 终结果被示出在针对其中没有遗漏节点的节点K到R的图3的下部。如图所示，每个节点 保持其表达为左位置[L]和右位置[R]的位置，在图3的下部表示为[L，R]，其中没有遗漏 节点。例如，节点K的[L，R]值为W，7]，其指示节点K的左边存在零个(L = O)节点，而 节点K的右边存在7个(R= 7)节点，即节点1^、11、10、？、0和1 。所述程序或算法可以通过不发送B彡F的(B，F)消息(例如图3中下划线的消 息)而被最优化。一旦确定了每个节点在一行中(或列)中的左和右位置[L，R]，则算法的第二阶 段确定每个节点的行(或列)数并针对遗漏节点进行校正。每个节点的位置[L，R]被表示为从最左边和最右边节点开始的跳计数(hop count)。跳计数总是小于或等于列计数。通过在列上向行下发送[L，R]坐标，可以将它们 与(较低行中)较低节点的[L，R]坐标比较。通过取当前行中的节点和较低行中的节点二 者的[L，R]值的最大值，可以为每个节点找到位置坐标[L，R]。应当理解，列和行可被可互 换地使用并且仅仅指出在网格或矩阵中的两个方向并且可以彼此正交。例如，假设节点B具有坐标
。如图4的阵列400所示，节点B的坐标
被 发送到较低行中的对应的(即，在相同列和)较低节点，即也如图3中所示的具有坐标[1， 6]的节点L。在相同列且邻近行中的节点(例如节点B和L)的坐标或跳计数被比较并选 择最大值。即，节点B的跳计数
通过取两个(较高和较低)节点B和L的两个L-值 (即0和1)的最大值且取节点B和L的两个R-值(即4和6)的最大值而被改变为[1，6]。 应当注意，消息包括行跳计数器，其每当消息行向下发送时增加。因此，例如，如果节点阵列 仅仅包括图4中所示的两行，则处理器550收集来自最低节点的消息，其包括从
校正 为行二或较高行中的[1，6]的节点B的位置(因为当消息从节点B发送到较低的或第一行 中的节点L时节点B的行跳计数器被增加)。由处理器550收集的另一个消息涉及节点L 的位置，其中该消息是[1，6]，但是在行一或较低行中，由于其行计数器没有变化，指示L处 于最低行中。假设相同列中较低的节点不存在(例如，N不存在)，则消息(例如，[1,3])首先被 发送到右边或左边并且随后向下发送到存在于较低行中的节点。然而，跳计数右或左不必 等于位置计数。因此，仅仅对于到右边的消息而言，右计数可被调适或改变，尽管左计数的 调适未被确定。这在图4中被示出，其中节点D首先发送其位置[L，R] = 1，3 —跳到左侧 (即，左跳计数=1，在图4中从节点D到节点B的箭头上被示为(F，B) = (1,0))并且然后 向下一跳。然后D的左值被选择为至少左跳计数值L，即1，加上消息(1，0)从节点D到节点B的左跳位移，其也等于1 (即，从节点D到节点B —跳)。因此，节点D的新的左值是旧 左值L= 1(因为节点D具有值[L，R] = [1,3])的最大值，并且L+左跳计数/位移=1+1 = 2;BP,Max(l,2) = 2，导致节点D的左/右位置值[L，R]从[1，3]变化为[2，3]。因此， 然后D[2，3]替代原始的D[l，3]，如附图标记410所示。这是对原始位置的改进，但是仍然 不是正确位置。当具有遗漏节点的行是节点都是正确的或没有遗漏节点的行的邻居时，则 该算法将找到正确的位置。该算法工作如下。节点发送具有其在行中的位置[L，R]和标识符(例如，节点D 的“D”)、向前跳计数(或在该说明性实例中的左值(L))和向后跳计数(或在该说明性实 例中的右值(R)) (F, B)和行跳计数RC的消息。后三个，即向前跳、向后跳和行跳计数F、B、 RC初始化为0。节点向左、右和下发送该消息并增加对应的跳计数器。特别地，当该消息被 向左或向前发送时，则左或向前跳计数器或计数F增加1 ；当消息向右或向后发送时，则右 或向后跳计数B增加1 ；以及当消息向较低行发送时，则行跳计数RC增加1。在消息被具有与该消息的标识符相同的身份或标识符的节点接收时，该消息被存 储。当消息已经存在时，则[L，R]位置如所解释地通过保持最大值而更新，并且行跳计数的 最大值也被存储。当该消息是新的或该消息的内容被调适时，则该消息根据下面的规则以 最近的值被转送。对于从当前行上面的行到达的消息，该消息被播送到左边、右边和下边， 其中对应的跳计数器增加1。对于从右(左)边到达的消息，该消息被转送到左(右)边并 向下发送，其中对应的跳计数器被调适，例如当消息向左以一跳发送时左计数器F加1，且 当消息向下面的一行向下发送时行跳计数器RC加1。在最低的或最下面的节点处(即，底部的最后一行)，消息被收集并被转送到处理 器(图5中的550)或中央控制计算机，其也可以是个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA) 或任何其他具有控制器或处理器的设备，例如蜂窝电话、遥控器等等。处理器550计算具有 节点标识符的节点的位置和有缺陷的或遗漏的节点的位置，其中这样的信息可以呈现在任 何呈现设备上，例如显示器(图5中的570)，其中与相关信息一起显示了节点的阵列或网 格的映射，所述相关信息例如节点标识符、位置标识符和遗漏的或有缺陷的节点的指示。因 此，标识节点和它们的各个位置的映射(map)由处理器550形成并被提供给用户，例如呈现 在显示器上。当然，一个或多个所选节点和它们的位置(s)可被如期望地呈现。该算法是 十分具有鲁棒性的并且允许在操作期间移除和插入新节点，其中这样的节点移除和插入被 检测，并且响应于这样的节点移除/插入检测，例如节点阵列将被重新计算或更新以在屏 幕570上显示。所有具有左跳、右跳、标识符、L值和R值和行计数的信息被转送到最低行并且从 那里转送到控制器或处理器550，其可以是PC、PDA或任何具有控制器或处理器的设备。在 PDA或PC内，针对到达消息的每个标识符创建条目(entry)。该条目包含L值、R值和结束 跳计数。对于每个标识符的所有消息，存储最大的L、R和行数。例如通过行数并通过L值(或R值)对这些条目以二维排序，则获得节点标识符 到位置的映射。L值(或R值)表示列数，行计数器表示行数。根据该表，通过采用标准路 由技术使用对应的标识符可以将消息从PDA/PC发送到用列和行标识的给定的节点。针对 所有L-值的存在扫描每一行，遗漏的L-值指示遗漏的节点。出于效率原因，执行根据标识符将消息存储在每个节点中。当具有给定标识符的消息到达并且具有相同值的相同标识符被存储在节点中时，接收节点不需要转送(send on)该消息。因此，以节点中存储空间为代价明显减少了相同消息的数量.图5示出了具有节点阵列510的系统框图500，其中一个说明性节点D被示出为具 有四个定向天线530(即，每一侧一个天线530)的正方形520。当然，这些节点可以是任意 形状，只要节点具有多个指向多个方向的定向天线，例如指向可以彼此正交的四个方向的 四个定向天线。而且，这四个方向可以基本上在一个平面中。当然，可以使用大于两个的任 意数量的定向天线和方向，即指向至少两个方向的至少两个定向天线。而且，阵列510的各 种节点可以具有相同或不同数量的定向天线。图5还示出了中央控制器和其他设备，中央控制器例如处理器550，其具有用于与 节点阵列510中的至少一个节点通信的天线560。当然，相似于中央控制器550，每个节点 也可以具有它自己的处理器或其他设备，例如计数器、存储器，例如，用于处理并存储诸如 标识符和计数之类的数据并根据算法和存储在它自己的存储器或其他存储器中的和/或 通过天线接收的注释(comment)执行各种操作动作。在一个实施例中，阵列510的每个节 点中的处理器可以被配置为基于所接收的消息确定该节点的位置并将所确定的位置存储 在节点自己的存储器中。因此，对于形成任何节点身份到节点位置的映射，不需要PDA、PC 或中央处理器550。在具有中央控制器550的实施例中，也可以提供其他设备，例如中央存储器565、 显示器570、输入/输出设备和任何其他期望的设备。中央控制器550可以操作地耦合到 中央存储器565、显示器570、例如用于接入因特网或其他网络的有线连接575、或到其他设 备的连接、以及用户输入设备580。存储器565可以是用于存储应用数据以及与所描述的 操作相关的其他数据的任何类型的设备。应用数据和其他数据由处理器550接收以便配置 该处理器550以执行根据本系统的操作动作。这些操作动作可以包括通电、搜索节点、扫描 等。系统500的细节未被介绍以简化本文的讨论，但是该细节对于本领域技术人员而言是 清楚的。确切地依赖于应用，系统500可包括用户输入或接口 580和显示器570以利于那 些实施例的特定方面，尽管这不是操作所需的。例如，用户可以经由用户接口 580提供用户 输入以开启/关闭或激活/停用系统500的各种组件、开启节点并如期望地做出调节。显 示器570可被配置为显示各种数据，例如指示节点身份和各自位置以及示出遗漏的或有缺 陷的节点的节点的映射，以及任何其他期望的信息。处理器550的操作动作可以进一步包括控制显示器570以显示任何其他内容，例 如适用于系统500的任何内容，例如用于通过触敏显示器进行控制的用户接口。用户输入 设备580可以是在触敏显示器上显示的硬件或软件设备并且可以包括键盘、鼠标、跟踪球 或其他设备。显示器570和/或用户输入设备580可以是独立的或可以是系统的一部分， 例如个人计算机、个人数字助理、移动电话、机顶盒、电视机或用于经由任何可操作链路与 处理器550通信的其他设备的一部分。用户输入设备580可以可操作用于与处理器550交 互，包括实现用户接口和/或本系统的其他元件内的交互。清楚地，处理器阳0、存储器565、 显示器570、天线560和/或用户输入设备580全都或部分地可以是天线设备或其他用于根 据本系统操作的设备的一部分。本系统的方法特别地适合于由计算机软件程序来执行，这样的程序包含对应于本 发明的系统描述的和/或设想的单独的步骤或动作的一个或多个的模块。这样的程序当然可以实现在计算机可读介质(例如集成芯片)、外围设备或存储器(例如存储器565或耦合 到处理器550的其他存储器)中。存储器565和其他存储器将处理器550配置为实现本文所公开的方法、操作动作 和功能。所述存储器可以分布在例如各种节点与处理器550之间，其中附加的处理器可被 提供，也可以被分布或可以是单个的。所述存储器可以被实现为电学的、磁的或光学的存储 器或这些或其他类型的存储设备的任意组合。而且，术语“存储器”应当被足够广泛地解释 为包含能够从可被处理器550访问的可寻址空间中的地址读出或写入至该地址的任何信 息。根据该定义，例如，可通过有线连接575(例如，到诸如因特网之类的网络的有线连接) 和/或通过经由天线560的无线连接访问的信息例如仍然在存储器560内，因为处理器550 可以从一个或多个根据本系统的可操作连接560、575取回信息。处理器550可操作地用于提供控制信号和/或响应于来自用户输入设备580的输 入信号以及响应于网络的其他设备执行操作并执行存储在存储器565中的指令。处理器 550可以是专用或通用集成电路(S)。而且，处理器550可以是用于根据本系统执行的专用 处理器或可以是其中许多功能中仅仅一个操作用于根据本系统执行的通用处理器。处理器 550可以操作利用程序部分、多个程序段，或可以是利用专用或多用途集成电路的硬件设 备。本系统的其他变型容易被本领域技术人员想到并且由所附权利要求包含。当然，应当理解，上述实施例或过程的任意一个可以与一个或多个其他实施例和/ 或过程组合或者可以是分离的，或者根据本系统在分离的设备或设备部分中执行。下面进一步描述用于调试算法的第二途径，该调试算法用于将以列和行表达的位 置分配给每个节点。在该第二途径中，使用确定节点位置(例如，行和/或列计数)的各种 算法，其中每个节点将其位置存储在其节点存储器中。节点位置被更新并且存储的计数与 接收的(行和/或列)计数之间的最大计数被存储在指示节点位置的节点存储器中。因此， 由节点本身确定的节点的节点位置被存储在该节点的存储器中并且对于中央处理器550 而言不需要产生节点身份到节点位置的映射。而且，在图5所示的中央存储器565中，不需 要存储节点身份和位置或任何这样的映射。相反地，每个节点确定其位置并将之存储在它 自己的节点存储器中。当然，中央处理器可被配置为执行与各种算法相关的指令，或这样的 指令可以被位于可以(附加地或可替代地)包括计数器、比较器和用于执行确定节点(s) 位置的各种操作的其他元件的节点中的处理器本地地(locally)执行。所述算法的复杂性依赖于故障假设(fault hypothesis)和无线电通信(radio) 的范围。该无线电通信分辨(know)四个方向，上、下、左和右。无线电通信的范围用跳计数 表达。χ-邻居是χ-方向上的邻居，其中χ在{上、下、左、右}中。一跳表示消息到达直 接邻居。两跳表示消息到达邻居和该邻居的邻居。孤立的故障节点表示该节点有故障但 所有其邻居是正确的。描述了各种场景(scenario)，其中范围是一跳或两跳，没有故障节点或孤立的故 障节点且有或没有消息丢失。跳的数量可以例如根据所接收的信号的强度来检测，其中所 接收的较低功率的信号指示该信号行进了多于一跳，例如是两跳信号。而且范围标识符可 以包含在通过接收器的消息中以指示该信号是以2-跳接收的。假设在算法执行之前接通 所有节点。范围是一跳、没有故障节点、没有消息丢失
这种情况是最简单的情况。每个节点具有[列_计数器，行_计数器]对，其被初 始化为(0，0)。算法1每个节点在右方向上发送具有被初始化为0的条目行_跳的消息。在从左方向接 收消息ms时，ms.行_跳的值增加1并且行计数器的值被设置为等于MAX(ms.行_跳，行_ 计数器)。具有增加的值的该消息在右方向上被转送。重复相同的过程以计算列_计数器值。每个节点在向上的方向上发送具有被初始 化为0的条目列_跳的消息。在从低的方向接收消息ms时，ms.列_跳的值增加1并且列 计数器的值被设置为等于MAXIms.列_跳，列_计数器}。图6的阵列600中示出最终结 果。圆圈表示节点并且[x，y]对表示所计算的行数和列数。范围是两跳、没有故障节点、没有消息丢失在这种情况下，同样将执行算法1。假设(suppose)数据包在邻居和两跳邻居处被 接收。来自具有增加的跳计数的邻居的消息也将到达该两跳邻居。因为该两跳邻居将取所 接收的值的最大值，所以最终结果与图6所示相同。范围是一跳、孤立的故障节点、没有消息丢失这个情况更加困难。假设我们执行所述算法的列和行部分，则该消息将不仅仅在 终点开始和停止，而且在故障节点处开始和停止。在图7中所示的阵列700中，标记的结果 显示，从故障节点向前，行编号和列编号再次从零开始。故障节点用星表示。假设故障节点 是孤立的(即它们没有故障的一跳邻居)。在该假设下，可以使所述算法与更多的消息一起工作。算法2每个节点在右方向上发送具有被初始化为0的条目行_跳的消息。在从左方向接 收消息ms并且ms.行_跳<行_计数器时，该消息被拒绝。如果ms.行_跳>行_计数 器，则ms.行_跳的值增加1并且行_计数器的值被设置为等于MAX (ms.行_跳，行_计数 器)。具有增加的值的该消息在右、向上和向下的方向上被转送。在从向上(向下)的方向 接收消息ms时，将ms.行_跳的值与行_计数器的值进行比较。当ms.行_跳>行计数器 时，行计数器被设置等于ms.行_跳，并且该消息在右方向上被转送。重复相同的过程以找到列_计数器值。每个节点在向上的方向上发送具有被初始 化为0的条目列_跳的消息。在从向下的方向接收消息ms并且ms.列_跳<列_计数器 时，该消息被拒绝。如果ms.列_跳>列_计数器，则ms.列_跳的值增加1并且列_计数 器的值被设置为等于MAX (ms.列_跳，列_计数器)。具有增加的值的该消息在向上、左和 右的方向上被转送。在从左(右)方向接收消息ms时，将ms.列跳的值与列_计数器的值 进行比较。当ms.列_跳>列计数器时，列计数器被设置为等于ms.列_跳，并且该消息在 向上方向上被转送。从图7中可以看出，所述算法在大多数情况下起作用。例如，节点[2，2]通过先前 的算法被错误地以
标记。在该改进的算法中，从下面到达[2，3]的消息将发送列值 2到左边和右边并且因此发送到[2，2]。节点2，2将用2重写0并得以正确标记。节点向 上转送该消息，其中节点[2，3](先前错误地标记为[1,0])将把标记改变为[1，3]，等等。 在下一个阶段，行数也将被校正。当消息中的跳值低于该节点中所计算的值时，该消息被拒绝，以减少通信量和延迟。范围是两跳、孤立的故障节点、没有消息丢失在这种情况下，所述问题继续存在，并且算法1的执行会导致图8中所示的标记 800。在故障节点之后的标记不像图7中所示的情况那样以0开始，而是以故障节点的值继 续。可以应用与用于算法2的情况的算法相同的算法，因为最大值被接收(take over)。并 且所述一跳消息总是忽略重写所述两跳消息。范围是一跳、故障节点、没有消息丢失图9示出当行上的若干节点是有故障的时算法2的不想要的结果900。例如，节点 [4,3]错误地以[4，0]标记，因为具有列数3的消息仅由节点[2，3]到达节点[3，3]，但不 传递到节点[4，3]。节点[4,4]的列数从节点[3,4]被更新。对于节点
和[1，6]，发 生相同的情况，它们不是从节点[2，6]被更新。可以通过在行或列方向上发送更多的消息 来使得该算法更具鲁棒性。在下面的第三算法中，强调了对算法2的扩展。算法3每个节点在右方向上发送具有被初始化为0的条目行_跳的消息。在从左方向接 收消息ms并且ms.行_跳<行_计数器时，该消息被拒绝。如果ms.行_跳>行_计数 器，则ms.行_跳的值增加1并且行_计数器的值被设置为等于MAX (ms.行_跳，行_计数 器)。具有增加的值的该消息在右、向上和向下的方向上被转送。在从向上(向下)的方向 接收消息ms时，将ms.行_跳的值与行_计数器的值进行比较。当ms.行_跳>行计数器 时，行计数器被设置等于ms.行_跳，并且消息在右、向上和向下的方向上被转送。重复相同的过程以找出列_计数器值。每个节点在向上的方向上发送具有被初始 化为0的条目列_跳的消息。在从向下的方向接收消息ms并且ms.列_跳<列_计数器 时，该消息被拒绝。如果ms.列_跳>列_计数器，则ms.列_跳的值增加1并且列计数器 的值被设置为等于MAX (ms.列_跳，列_计数器)。具有增加的值的该消息在向上、左和右 的方向上被转送。在从左(右)方向接收消息ms时，将ms.列_跳的值与列_计数器的值 进行比较。当ms.列_跳>列_计数器时，列_计数器被设置等于ms.列_跳，并且消息在 向上、右和左的方向上被转送。当邻近的故障节点被放置在行或列中时，该算法完美地起作用(假设不存在网络 分离)，如图10中所示的算法3的结果1000中所示。应当注意，与第二途径相关地描述的算 法被配置为使每个节点确定其位置和/或将其位置存储在它自己的节点存储器中。因此， PDA、PC或中央处理器550对于形成节点身份到节点位置的映射不是需要的。而且，不需要 将节点身份/位置或任何这样的映射存储在如图5所示的中央存储器565中。相反地，每 个节点将其位置存储在它自己的节点存储器中。通信部分对于无线电通信部分，使用高频率以便充分地限制每个节点的通信范围，例如限 制为几米，以便仅一跳或两跳便到其邻居。如果必需，某些节点或这些节点的某些部分可被 配置用于更长距离的通信，例如末端的节点具有被配置用于与可以在比数米更长的距离处 的中央控制器550通信的部分。当然，可以提供中间节点以方便阵列510的节点与中央控 制器550之间的通信。例示地(illustratively)，17GHz收发器系统被提供在阵列的每个 节点和其他节点中，例如中间节点和中央控制器阳0。功耗可能是大约20mW，其中数据率可以是lOMbit/s，并且打开时间为若干μ S。图11示出收发器架构1100，其可以是使用主设 备和超低功率节点的非对称系统的从部分。当然，也可以使用其他高频率，例如MGHz。如图11所示，17GHz的RF信号被天线1110接收并且通过匹配网络1120提供给低 噪声放大器(LNA) 1130，该天线1110可以是贴片天线。LNA1130的输出端连接到分谐波混 频器1140，其输出被低通滤波器(LPF) 1150滤波并且通过增益控制器1160和平方根检测器 1170而提供给频率检测器1180。本地振荡器(LO) 1185(例如体声波(BAW)谐振器)将其 输出端连接到分谐波混频器1140和功率放大器(PA) 1190。PA1190的输出端通过匹配网络 1120连接到天线1110。应当注意，相同的无线电通信架构可以用于与没有进行开-关键控(OOK)信令的 主设备的其他低功率无线电设备通信。在接收器侧，正交的相移键控(FSK)或光学相移键 控(OFSK)/OOK调制可以与直接下转换架构一起使用。正交的FSK是特殊类型的二进制 FSK(BFSK)，其中FSK的调制指数为1。OOK和二进制FSK是无线传感器网络(WSN)中最常 用的两个调制方案。OOK是非常简单和基本的，而FSK除了简化之外还提供了更多的设计益 处。因此，在收发器系统1100中支持两个调制方案。可以加入关于OFSK的两个重要事实。首先，FSK音频被选择为在支持紧密间隔的信道和低音频的带宽效率的要求和支 持大音频的直接转换接收器架构中闪烁噪声的作用之间具有平衡。在一个实施例中，根据 10Mbit/s的数据率，调制指数被选择为1导致在5M和15M的两个音调，这提供了足够的净 空(headroom)以解决DC偏置和闪烁噪声的问题(拐角频率在QUBIC4X中是大约200KHz)。其次，OFSK信号的带宽是数据率20MHz的大约两倍，其适合于在17GHz自由带 (free band)处的200MHz带宽。倘若有将来采用扩展的频谱以提高能量效率的机会，根据 合适的信道间隔，大约8个信道是可用的。为了简化和高集成度，选择直接转换架构。任何DC偏置和闪烁噪声问题都可以通 过适当地选择上述FSK音频来解决。17GHz RF信号被如图13所示的小型片上贴片天线(大 约4mm乘4mm)收集，可以与发射器一起共享该小型片上贴片天线。简单的匹配电路被提供 用于50 Ω阻抗匹配并在接收器与发射器之间同时执行切换和隔离。这里不需要双工机，因 为接收器和发射器以TDMA方式工作，这降低了成本。随后，单端的LNA放大带上RF信号， 其提供大约15dB增益。单端LNA可以代替差分LNA使用，这是由于以下考虑这里采用更 普通的单个天线，连同单端LNA，单端LNA除去了天线与LNA之间的单-差分转换器，这将引 入插入损失并且总体上对系统噪声指数不利。此外，差分LNA与单端LNA相比典型地具有 多3dB的噪声指数并且具有两倍的功耗，尽管对称电路可以提供较小阶的失真。LNA的输出端直接连接到次谐振混频器的输入端。RF路径是单端的，并且我们生 成8相位本机振荡器(LO)信号，其中从0度到315度以45度为相位跳跃。这8个相位LO
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信号可被分成两个组0，丟，π，4和寻，苧，罕，￥。相同的射频(RF〉信号在两个次谐
2 2 4 4 4 4
振混频器中单独地与LO信号的两个组混合以生成I/Q差分中频(IF)输出。考虑到，RF路
径中的高质量的单个到差分转换器实现起来难得多并且耗能，优选地是所有的相位生成处
在LO路径中，其中需要大约8. 6GHz的8个不同的相位LO信号。这可以通过首先在基于
BAW设备的差分谐振器之后使用无源多相滤波器并且然后使用内插网络(interpolation
network)以从求积分输入生成8个相位来实现。可以通过适当的电路设计和布局来保持足
14够的幅度和相位精度。最后，在IF部分中，包括低通滤波器(LPF)和自动增益控制(AGC) IF放大器以执 行信道选择和信号放大，从而提供直接被下面的频率解调器操控的合适的信号幅度。在该 架构中，所有解调功能都在除去了模拟数字转换器(ADC)的模拟域中执行，这可能增加一 些额外的功耗。OOK解调是通过平方根检测器实现的，该平方根检测器计算I/Q信号的振幅 的平方根并且将其与阈值电压进行比较以决定基带信号是1还是0。频率检测器被用于完 成OFSK解调。该方法对DC偏置和I/Q失配不敏感。经典的锁相环(PLL)的功耗可以如总功耗的40%那么高，并且开启时间大约为 100 μ S。因此，基于当前技术，上述基于PLL的方法无法实现几毫瓦(mW)的低功率预计 开支(budget)和几微秒(μ s)的短开启时间。可替代地，收发器方案的设计可以不需要 PLL0本机振荡器可以来源于例如体声波(BAW)设备或腔型谐振器之类的谐振器。期望的 是，使用体声波(BAW)谐振器作为频率参考，因为这具有开启时间非常短(例如几μ s)的 优点。非常低的相位噪声指数可以容易地通过BAW谐振器实现。至于频率精度，在生产过 程中，BAW滤波器的绝对频率精度预期为好到士0. 3%。在17GHz带中，该绝对频率精度转 变为士49MHz的频率误差，这意味着所述无线电通信能够在没有进一步的调谐或校准(即， 在200MHz带内)的情况下做出“合法”的传输。为了进一步增强频率精度，主-从网络配 置可能是有帮助的，下面将对此进行描述。与主-从设备的该非对称链接可以用于灯具与附接到与灯具相关联的设备 (plant)的传感器之间的通信。该传感器可以与主设备进行通信(在这种情况下为灯具之 一)以便发送关于湿度、温度、光强度等的信息以供该主设备处理。该系统的绝对频率精度 和鲁棒性可以进一步通过使用适当的网络配置(例如如图12所示的主从非对称链路系统 1200)来改善。如图12所示，从设备1210 (ULPl)以ULP频率fEF1发射第一信号。主设备1220位 于相同的房间中并且锁定该发射并且然后以ULP频率fKF1重新发射具有所需数据的信号。 主设备在时间和频率空间中连续侦听和搜索ULP发射的能力是通过下述事实实现的它可 能总是被通电并且因此具有足够的处理功率来执行该搜索。在基于软件的GPS接收器中展 示了相似的算法。使用该途径，可以建立可行的链路。此外，主设备的灵敏度和来自主设备 的传输的功率比ULP节点的高，并且主设备的增加的灵敏度和增加的功率的这些属性进一 步起作用(act)以允许ULP节点中功耗的减少。以相同的方式，主设备将感测在不同频率上发送的其他设备(ULP)的存在。绝 对频率精度问题被解决并且所述系统变得更具鲁棒性。主设备分配用于传输的时隙(依赖 于所需的数据率)，并且如果需要，也为主设备分配时隙以再次加入该链路。以此方式，ULP 设备包含最小的处理功率，并且就是定时器连同接收和发射(Rx/Tx)功能。所述协议可以 是基于TDMA的并且设备的调度可以避免ULP的碰撞和同步操作。如在ZigBee 系统中，两 个ULP可以通过主设备发起点对点虚拟数据转移1230。发射器架构和调制方案在发射器侧上，发射器(Tx)与接收器共享相同的振荡器并且由数据开启/关闭以 提供OOK调制。该类型的发射器的简化是不可比拟的。当该发射器在数据发射期间以开关 模式操作时，理论上与FSK发射器的消耗相比它将减少发射器的功耗(因为FSK发射器必须在发射数据的100%时间里处于开启)。此外，由于OOK信号仅仅包含“0”和“1”，所以图 11中所示的功率放大器(PA) 1190的线性度在这里不重要。非线性PA可以用于增加PA的效率。而且，发射器的偏差在单个位周期(0. 1μ s) 内可以是稳定的，使得它可以支持数据率高达IOMHz的数据。该OOK发射器的潜在弱点在 于，当PA和FSK发射器具有相同的平均输出功率时，PA的峰值电流可以高于FSK发射器的 峰值电流。在这里这不是问题，因为通过适当的链路预计开支(budget)计算，该发射器输 出功率可被选择为相对较小以减少PA峰值电流。此外，还可以采用能量清除技术(例如使 用电容器技术实现高峰值电流，和电池的恰当选择)在非常短的发射周期中提供超过典型 电池峰值电流极限的瞬时高电流。不同的TxAx调制格式可以在上述主-从网络配置中得到解决。ULP节点将OOK 信号发射至主设备，其中数据首先被解调，然后被调制成OFSK信号。然后，主设备将OFSK 信号发送至ULP节点，该ULP节点可以在接收器路径中接收并解调它。除了该OFSK调制之 外，上述收发器架构也可以使用OOK调制支持两个ULP从节点之间的直接通信。以此方式， 实现了支持OOK和OFSK调制方案这二者的非常简单的低功率收发器架构。天线系统鉴于用于灯具的毫米波无线通信的要求，天线具有小尺寸和足够窄的射束。图13 示出天线1300的一个实施例，其包括差分偶极天线。该差分偶极天线包括折叠偶极子1310 和来自该堆叠的较低金属中的圆形金属板1320。板1320的作用是扩大天线带宽并在相同 天线的输入端处给出更好的匹配。模块之间的通信将由天线系统传递(deliver)。该系统包括水平和竖直指向的天 线阵列。水平阵列用于模块之间的无线通信并且竖直阵列被用于与放置在地面上以感测环 境条件(例如温度、湿度、光水平等等)的传感器进行通信。如图15中所示，每个天线阵 列1500包括某种配置的若干天线，在这种配置中，主射束完全地聚焦在期望的目标(例如 邻近节点或灯具)上。也可以改变所述拓扑结构以满足其他期望的附加要求。图14示出 天线阵列的效率1400，其应当尽可能地高以满足通信路径损失要求。如图14中所示，效率 1400大于75%，并且将其与图14中所示阵列的增益1400结合起来，功率传递高。必需该高频率以适合灯具的小区域中阵列系统尺寸。天线阵列的尺寸依赖于用 于生成辐射波的频率，并且这定义了其尺寸。在17GHz处，空气中单个辐射体的半波长为 8. 82mm并且如果该辐射体由介电常数为4的衬底支撑，则该辐射体尺寸将具有其原始尺寸 的一半。图16示出天线阵列和检测系统的各种数据1600，例如大于5毫瓦(mW)的辐射功 率，其足以克服包括地面上设备的灯具邻居之间的期望距离。该功率级足以克服包括湿度 和利用气体温度污染的空气的环境。如图16所示，天线射束的有效角度为78. 56°，射束方 向性近似为9. 2dB，且天线增益近似为8. 5dB，其中最大强度近似为0. 004瓦/球面度。天线阵列也可以包括其他种类的辐射体，而不损害阵列系统的拓扑结构及其功 能。该一般途径允许用当遇到其他敌对的或危险的环境时有用的事物来调适辐射体元件以 及阵列系统。当然，如通信领域技术人员考虑了本说明书清楚的，各种元件可以包括在系统或 网络组件中用于通信，例如发射器、接收器或收发器、天线、调制器、解调器、转换器、双工
16机、滤波器、多路复用器等。各种系统组件之间的通信或链路可以通过任何手段实现，例如 有线或无线。系统元件可以是独立的或者例如与处理器集成在一起。众所周知，处理器执 行例如存储在存储器中的指令，所述存储器也可以存储其他数据，例如与系统控制相关的 预定的或可编程设置。如本领域技术人员考虑到本说明书认识到的，也可以提供各种修改。本方法的操 作动作特别适合于由计算机软件程序来实现。应用数据和其他数据由控制器或处理器接收 以用于将它配置成执行根据本系统和方法的操作动作。这样的软件、应用数据以及其他数 据当然可以包含在计算机可读介质(例如集成芯片)、外围设备或存储器(例如耦合到控制 器的处理器的存储器或其他存储器)中。计算机可读介质和/或存储器可以是任何可记录的介质(例如，RAM、ROM、可移动 存储器、CD-ROM、硬驱动器、DVD、软盘或存储卡)或可以是传输介质(例如，包括光纤的网 络、万维网、电缆和/或使用例如时分多址、码分多址或其他无线通信系统的无线信道)。可 以存储适合与计算机系统一起使用的信息的任何已知的或已开发的介质可以用作计算机 可读介质和/或存储器。也可以使用附加的存储器。计算机可读介质、存储器和/或任何其他存储器可以 是长期的、短期的或长短期结合的存储器。这些存储器配置处理器/控制器以实现本文公 开的方法、操作动作和功能。这些存储器可以是分布式的或本地的，并且处理器(其中可以 提供附加的处理器)可以是分布式的或单个的。这些存储器可以实现为电学的、磁的或光 学的存储器或这些或其他类型的存储设备的任意组合。而且，术语“存储器”应当被足够广 泛地解释为包含能够从在由处理器访问的可寻址空间中的地址读取或能够被写入该地址 的任何信息。根据该定义，网络(例如因特网)上的信息例如仍然在存储器内，因为处理器 可以从网络取回这些信息。控制器/处理器和存储器可以是任何类型的。处理器可以能够执行各种所述的操 作并执行存储在存储器中的指令。处理器可以是专用或通用集成电路(一个或多个)。而 且，处理器可以是根据本系统执行的专用处理器或可以是通用处理器，其中许多功能中仅 仅一个功能操作用于根据本系统执行。处理器可以操作利用程序部分、多个程序段或可以 是使用专用或多用途集成电路的硬件设备。上述用于识别用户的存在和身份的每一个系统 可以结合其他系统使用。最后，上面的讨论仅仅用于说明本系统并不应当被解释为将所附权利要求限制于 任何特定实施例或实施例的组合。因此，尽管已经参照本系统的特定示例性实施例特别详 细地描述了本系统，但是还应当理解，本领域普通技术人员可以设计许多修改和可替代实 施例，而不脱离如在所附权利要求中提出的本系统的更宽的和预期的精神和范围。因此，本 说明书和附图将以说明性的方式看待，并且不旨在限制所附权利要求的范围。在解释所附权利要求的过程中，应当理解a)文字“包括”不排除给定的权利要求中没有列出的其他元件或动作的存在；b)元件前面的文字“一”不排除多个这样的元件的存在；c)权利要求中的任何附图标记没有限制其范围；d)若干“装置”可以通过相同或不同的硬件项或软件项实现的结构或功能表示；e)任何所公开的元件可以由硬件部分(例如，包括分立的和集成的电子电路)、软件部分(例如，计算机编程)和其任意组合构成；f)硬件部分可以由模拟和数字部分中的一种或两种组成；g)任何所公开的设备或其部分可以被组合在一起或被分离为其他部分，除非另外 特别说明；以及h)不旨在要求动作或步骤的特定顺序，除非特别指示。
权利要求
1.一种节点检测系统，包括节点阵列(510)，其中节点阵列(510)的每个节点具有至少两个、三个或四个定向天线 (530)，定向天线(530)被配置为在一样多的方向上具有天线射束，天线射束的范围被限制 于到达节点阵列(510)的邻近操作节点，以便将消息发射到该邻近操作节点；以及控制器(550)，其被配置为从节点阵列(510)接收消息并基于该消息确定每个节点的位置。
2.权利要求1的节点检测系统，其中每个节点被配置为基于所述消息确定每个节点的位置。
3.权利要求1的节点检测系统，其中所述消息的发射频率基本为17GHz或MGHz。
4.权利要求1的节点检测系统，其中所述消息包括最初发射消息的起源节点的消息标 识符、向前计数器指示器和向后计数器指示器中至少一个。
5.权利要求4的节点检测系统，其中当接收节点在第一天线上接收消息并且消息标识 符不等于接收节点的接收标识符时，则向前计数器指示器增加并且第一修改的消息从与第 一天线相对的第二天线发射，并且向后计数器指示器增加并且第二消息从第一天线向后发 射。
6.权利要求5的节点检测系统，其中当起源节点接收具有等于起源节点的节点标识符 的消息标识符的第二消息并且向前计数器指示器等于向后计数器指示器时，则向前计数器 指示器和向后计数器指示器作为所述阵列中的行数和列数之一的位置标识符存储在起源 节点中。
7.权利要求6的节点检测系统，其中当存储的消息已经存储在起源节点中时，则该起 源节点使消息保持对于向前计数器指示器和向后计数器指示器具有最大值。
8.权利要求5的节点检测系统，其中包含所述起源节点的消息标识符、行数、列数和所 述起源节点的行计数器指示器的位置消息通过至少一个中间节点被向下发射到所述阵列 的最后一行，每当位置消息向下发射一行时所述行计数器指示器增加，并且对于包含在位 置消息中的行数和列数保持最大值，并且所述最大值与所述至少一个中间节点相关联，其 中所述控制器(550)从最后一行收集位置消息。
9.权利要求1的节点检测系统，其中阵列的一行中的节点被配置为通过下述操作确定 它们各自相对于彼此的位置第一节点向前和向后发射消息，该消息包括第一节点的节点 身份、向前计数器值和向后计数器值，第二节点接收增加向前计数器的消息并向前发射该 消息，以及增加向后计数器并向后发射所述消息，其中当由第一节点分别从左侧和右侧接 收的所接收消息包含节点身份并且向后计数器值等于向前计数器值时，第一节点保存指示 第一节点在一行中的位置的左值0和右值。
10.权利要求9的节点检测系统，其中所述第一节点保持所述左值和右值的最高值。
11.权利要求9的节点检测系统，其中存储在所述第一节点中的所存储消息被向下发 射至最后一行，并且行计数器增加以便由所述控制器(550)收集。
12.权利要求11的节点检测系统，其中所存储的消息中的左值和右值用较低行中的节 点的较大的左值和右值代替。
13.一种确定阵列中节点的位置的方法，包括动作提供节点阵列(510)，其中所述节点阵列(510)的每个节点具有至少至少两个、三个或四个定向天线(530)，定向天线(530)被配置为在一样多的方向上具有天线射束，天线射 束的范围被限制于到达节点阵列(510)的邻近操作节点，以便将消息发射到该邻近操作节点。将消息从所述节点阵列(510)发送到控制器(550)；以及 基于所述消息确定每个节点的位置。
14.权利要求13的方法，其中所述一样多的方向彼此正交并且在一个或多个平面中， 并且其中该发送动作基本在17GHz或MGHz处执行。
15.权利要求13的方法，进一步包括动作通过接收节点的第一天线接收由起源节点发送的消息；当所述消息的消息标识符不等于接收节点的接收标识符时，增加该消息的向前计数器 指示符以形成第一修改消息并且通过接收节点的第二天线发射所述第一修改消息，所述第 二天线与所述第一天线相对，并增加该消息的向后计数器指示器以形成第二修改消息并通 过所述第一天线发射第二修改消息；以及当起源节点接收具有等于所述起源节点的节点标识符的消息标识符的第二修改消息 并且所述向前计数器指示器等于向后计数器指示器时，则向前计数器指示器和向后计数器 指示器作为起源节点在阵列中的行数和列数之一的位置指示器存储在所述起源节点中。
16.权利要求13的方法，进一步包括动作输出阵列中节点的位置的映射。
17.一种计算机可读介质，其包含计算机程序，该计算机程序在被处理器(550)执行时 被配置为通过执行下述动作确定无线节点在阵列中的位置由第一节点向前和向后发射消息，该消息包括所述第一节点的节点身份、向前计数器 值和向后计数器值；接收所述消息的第二节点增加向前计数器并向前发射消息，并且增加向后计数器并向 后发射消息；以及当由第一节点分别从左侧和右侧接收所接收的消息包括节点身份并且向后计数器值 等于向前计数器时，由第一节点保存指示第一节点在所述一行中的位置的左值和右值。
18.一种节点检测系统，其包括节点阵列(510)，其中节点阵列(510)的每个节点具有 至少两个、三个或四个定向天线(530)，定向天线(530)被配置为在一样多的方向上具有天 线射束，天线射束的范围被限制于到达节点阵列(510)的邻近操作节点，以便将消息发送 到该邻近操作节点；并且其中每个节点被配置为基于所述消息确定每个节点的位置并且将 该位置存储在该节点的存储器中。
全文摘要
一种节点检测系统包括节点阵列(510)，其中节点阵列(510)的每个节点具有至少至少两个、三个或四个定向天线(530)，定向天线被配置为在一样多的方向上具有天线射束。每个天线的范围被限制于达到节点阵列(510)的邻近工作节点以便将消息发射到该邻近工作节点。控制器(550)被配置为从节点阵列(510)接收消息并基于该消息确定每个节点的位置。
文档编号G01S5/02GK102084722SQ200980105576
公开日2011年6月1日 申请日期2009年2月13日 优先权日2008年2月18日
发明者M·E·阿拉尔康-里维罗, M·桑杜利诺, P·D·V·范德斯托克, W·F·帕斯维尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司