用于微定位传感器通信的系统和方法与流程

本公开内容涉及将传感器信息从多个传感器传送至控制器的系统和方法，并且更具体地涉及传送与便携式装置与控制器之间的通信有关的传感器信息。

背景技术：

为了使得能够利用智能电话作为访问或命令诸如门或车辆的设备装置的操作的钥匙已经做出了极大努力。常规系统可以依赖于通信的信号强度来确定发送器与接收器之间的相对距离和/或位置。例如，许多常规系统利用定向天线测量信号强度，以确定发送器与接收器之间的相对距离和/或位置。如果关于发送器与接收器之间的多个通信进行多次测量，则可能生成极大数量的测量。由于带宽限制，该数量可能受到限制，从而不利地影响系统测量和确定关于发送器和接收器的位置的能力。

技术实现要素：

根据一个或更多个实施方式的系统和方法可以利于一个或更多个传感器(例如，传感器、集线器、传感器控制器等)之间的无线地同步、监测或通信、或进行以上操作的组合。一个实施方式中的系统和方法可以基于蓝牙低能耗(ble)微定位系统。该系统或方法或系统和方法两者可以使用ble硬件(例如，发送器、接收器、天线等)在用于与装置通信的ble协议的连接间隔间隙内交织通信协议。

在一个实施方式中提供了一种收集关于控制器装置与便携式装置之间的通信的传感器信息的方法。该方法可以包括：发送与根据通信协议的在控制器装置与便携式装置之间的通信链路有关的一个或更多个连接参数；以及在至少一个传感器装置中接收一个或更多个连接参数。该方法可以涉及：经由控制器装置与便携式装置之间的通信链路以连接间隔重复地传送数据。所述至少一个传感器装置可以感测在连接间隔期间控制器装置与便携式装置之间的通信的一个或更多个特性。可以在连接间隔内的间隙时间帧中发送与所感测的一个或更多个特性有关的传感器信息。

在一个实施方式中，间隙时间帧可以限定在a)在连接间隔期间主装置与便携式装置之间的通信的结束与b)随后的连接间隔的开始之间。在一个实施方式中，该方法可以包括：将一个或更多个连接参数广播到所述至少一个传感器。

在一个实施方式中，通信协议是蓝牙低能耗，并且传感器信息的传输是经由蓝牙低能耗硬件进行的，但不是根据蓝牙低能耗协议进行的。

在一个实施方式中提供了一种用于传送传感器信息的系统。该系统可以包括控制器装置和多个传感器装置。控制器装置可以被配置成与多个传感器装置通信，并且从多个传感器装置中的第一组接收多个分组(packet)。

多个传感器装置中的每一个可以被配置成获得可选地关于与便携式装置(例如，到便携式装置和/或来自便携式装置)的通信的所感测的特性。多个传感器装置中的每一个可以被配置成生成具有指示所感测的特性的传感器信息的数据分组，并且将数据分组发送至控制器装置和多个传感器装置中的另一传感器装置中至少之一。在一个实施方式中，可以在与由另一传感器装置正在利用以将其数据分组传送至控制器装置的通信信道或频率不同的通信信道或频率将数据分组发送至多个传感器装置中的所有传感器装置。

多个传感器装置中的每一个可以被配置成通过以下操作中至少之一来获得所感测的特性：感测所感测的特性以及从多个传感器装置中的另一传感器装置接收所感测的特性。举例来说，传感器装置可以经由通信无线地或通过对特性进行测量或感测(例如，无线通信或诸如温度的外部参数)来接收所感测的特性。

在一个实施方式中，在多个传感器装置中的第一组中包括第一传感器装置，并且在多个装置中的第二组中包括第二传感器装置。第一组中的第一传感器装置可以被配置成在第二传感器装置发送具有传感器信息的数据分组的第一时间帧期间将数据分组发送至控制器装置。在第一时间帧之后的第二时间帧期间，控制器装置接收由第二传感器装置生成的传感器信息。

作为示例，第一传感器装置可以在第一时间帧期间接收由第二传感器装置生成和发送的传感器信息，然后在第二时间帧期间发送传感器信息。该传感器信息可以包括由第二传感器装置感测的特性的一个或更多个测量结果。

在一个实施方式中，可以根据通信协议进行与控制器装置的通信，其中，多个传感器装置接收根据蓝牙低能耗通信协议的针对便携式装置的通信。控制器装置可以将连接参数传送至多个传感器装置以用于监测与便携式装置的通信。连接参数可以包括利于在多个连接间隔期间接收来自便携式装置的通信的信息。在多个连接间隔中的每个连接间隔期间，便携式装置可以经由根据蓝牙低能耗协议的与控制器装置的通信链路来传送数据。多个传感器中的每一个可以包括能够接收经由通信链路发送的通信的蓝牙低能耗硬件。

可以在每个连接间隔的间隙时间帧内限定在其期间从多个传感器发送传感器信息的第一时间帧和第二时间帧。在该间隙时间帧期间，可以不存在来自便携式装置的通信。

在一个实施方式中，来自第一传感器装置和第二传感器装置的通信可以是根据与蓝牙低能耗协议不同的通信协议来定义的，但可以经由蓝牙低能耗硬件进行传送。

在一个实施方式中，可以提供一种用于收集传感器信息的系统。该系统可以包括多个传感器装置和通信控制器。多个传感器装置可以被配置成传送传感器信息，以获得所感测的特性，并且生成指示所感测的特性的传感器信息。可以通过以下操作中至少之一来获得所感测的特性：感测所感测的特性以及从多个传感器装置中的另一传感器装置接收所感测的特性。

通信控制器可以被配置成从多个传感器装置收集传感器信息，其中，多个传感器装置中的第一传感器装置被配置成从多个传感器装置中的第二传感器装置收集传感器信息。第一传感器装置可以在多个传感器装置中的第三传感器装置(可以可选地是第一传感器装置)向通信控制器发送传感器信息的时间帧期间从第二传感器装置接收传感器信息。第一传感器装置可以生成具有从第二传感器装置接收到的传感器信息的聚合数据分组，并且可以将聚合数据分组发送至通信控制器。

在一个实施方式中，提供了一种将传感器信息从多个传感器装置传送至控制器装置的方法。该方法可以包括：在第一传感器装置和第二传感器装置中的每一个中获得所感测的特性；以及生成指示在第一传感器装置和第二传感器装置中的每一个中获得的所感测的特性的传感器信息。在第一时间帧期间，可以将来自第一传感器装置的传感器信息发送至控制器装置。在该第一时间帧期间，可以发送来自第二传感器装置的传感器信息。在第一时间帧之后的第二时间帧期间，除第二传感器装置之外的传感器装置可以发送在第二传感器装置中获得的传感器信息。

在详细说明本发明的实施方式之前，应当理解，本发明不限于以下描述中阐述的或附图中示出的操作细节或组件的构造细节和布置。本发明可以在各种其他实施方式中实现，并且可以以本文未明确公开的可替选方式来实践或执行。此外，要理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应该被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目及其等同物。此外，在各个实施方式的描述中可以用列举。除非另有明确说明，否则列举的使用不应被解释为将本发明限制于任何特定顺序或数量的部件。也不应将列举的使用解释为从本发明的范围中排除可能与所列举的步骤或部件相结合或并入所列举的步骤或部件的任何附加步骤或部件。

附图说明

图1示出了根据一个实施方式的具有内部功能的传感器。

图2示出了根据一个实施方式的具有内部功能的反向信道控制器。

图3示出了根据一个实施方式的具有内部功能的传感器集线器。

图4示出了根据一个实施方式的反向信道协议帧。

图5示出了根据一个实施方式的传感器反向信道安全模型。

图6示出了根据一个实施方式的经由侧信道(sidechannel)连接的多个传感器集线器。

图7示出了非级联实施方式中的三个传感器回应。

图8示出了级联实施方式中的三个传感器回应。

图9示出了根据一个实施方式的具有对测量数据的级联和中继的七传感器配置。

图10示出了根据一个实施方式的复制广播和中继的传感器定时。

图11a至图11d示出了根据一个实施方式的复制广播和中继的传感器排序。

图12示出了根据一个实施方式的在传感器集线器之间共享的传感器。

图13示出了根据一个实施方式的装置到传感器或传感器到装置的配置。

图14示出了根据一个实施方式的嗅探装置到bcc的通信的传感器。

图15示出了根据一个实施方式的使用反向信道来从接近传感器收集测量数据。

图16示出了根据一个实施方式的系统。

图17示出了根据一个实施方式的装置。

图18示出了根据一个实施方式的图16的系统。

具体实施方式

a.系统概述

本公开内容涉及在基于蓝牙低能耗(ble)的微定位系统中的传感器(例如，传感器、集线器、传感器控制器等)之间无线地同步、监测或通信、或进行以上操作的组合的系统和方法。该系统或方法或系统和方法两者可以使用ble硬件(例如，发送器、接收器、天线等)在用于与装置通信的标准ble协议的连接间隔间隙内交织通信协议(“无线反向信道”)。本公开内容中描述的一般通信方法可以利用到一个或更多个传感器的广播消息，其中，传感器回应被调度并经由逻辑级联树拓扑发送。

为了使微定位准确度增强或最大化，有用的是以同步的方式并且快速地收集和分析传感器测量结果，以使错误减少或最小化并且基本上检测故障/异常。除了利于微定位传感器数据的监测(通信和收集)之外，该系统和方法还可以提供与传感器所驻留的环境有关的、与经微定位的装置无关的附加测量信息，该附加测量信息可以通过以与常规方法相比更大的多样性提供显著更多的数据来进一步帮助微定位系统和方法。该系统和方法还可以用于分发用于同步传感器操作的时间相关数据。此外，该系统可以用于传送设置信息、配置信息、控制信息、诊断信息、操作信息或其他信息或上述信息的任何组合。

值得注意的是，尽管所描述的系统和方法被应用于基于ble的微定位系统，但所描述的系统和方法也可以应用于使用替选的射频和非射频无线(例如，超宽带[uwb]、超声波、光学[例如，光]等)和有线(例如，uart、lin、can、以太网等)技术和/或协议的微定位系统。其还可以应用于例如在组件之间实现同步、监测或通信或其组合的、不是微定位系统的系统(例如，其中组件使用如本文所述的ble硬件进行通信的非微定位系统、使用uwb的系统等)。

a.1.微定位系统

系统的一个或更多个方面可以结合在raymondmichaelstitt等人的于2017年4月14日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”的美国非临时专利申请第15/488,136号以及raymondmichaelstitt的于2016年4月15日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”的美国临时申请第62/323,262号——上述两个申请的全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的微定位系统的一个或更多个方面来实现，在该微定位系统中的监测器或主装置在本文中被称为传感器，并且其中的便携式装置在本文中被称为装置(“便携式装置”可以是便携式或固定位置的，而不管其术语如何)。在微定位系统使用ble与装置通信并且传感器利用本文所描述的系统和方法来彼此同步、监测或通信、或其组合的这样的实施方式中，传感器和装置可以利用仅ble硬件来进行通信。

系统的一个或更多个方面可以结合在smith等人的于2016年10月27日提交的题为“systemandmethodforauthenticatingandauthorizingdevicesand/orfordistributingkeys”的美国临时专利申请第62/413,966以及smith等人的于2017年10月27日提交的题为“systemandmethodforauthenticatingandauthorizingdevices”的美国专利申请第15/796,180号——上述两个专利申请的全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的安全模型的一个或更多个方面来实现，在该安全模型中的scm在本文中可以被称为传感器(反向信道)集线器和/或传感器(反向信道)控制器。在这样的实施方式中，例如，为了利于传感器之间的安全通信，可以使用任何其中描述的方法(例如，经由acp或另一配置包)安全地获得、更新(循环)和/或撤销传感器密钥(对称和/或非对称)和/或证书和/或其他安全相关的配置和/或凭证。

结合图16至图18示出并描述了包括微定位系统在内的根据本公开内容的一个实施方式的系统并且将该系统指定为100。

系统100可以包括以下系统组件中的一个或更多个：a)一个或更多个用户10(例如，人)；b)一个或更多个装置110，例如便携式装置(例如，智能电话、卡或密钥卡或其组合)和/或固定装置(例如，计算机/服务器或壁挂式面板/显示器、或其组合)；c)一个或更多个系统控制模块(scm)120，也被描述为硬件或主装置或集线器或传感器控制器；d)一个或更多个传感器310；以及e)一个或更多个设备组件140，其可以被配置用于控制设备操作、激活其上的服务、将信息中继到系统100的另一方面或从系统100的另一方面取回信息、或执行以上操作的组合。

系统100可以允许一个或更多个用户10能够使用装置110与设备140交互或访问设备140。装置110可以通过与scm120通信来与设备140(例如，车辆、锁或桌子)进行通信。在一个实施方式中，scm120可以认证装置110、提供或接收配置数据、授权动作(例如，以连接或发送和/或接收请求、命令、更新或响应、或其组合)或者与设备组件140进行通信以实现期望的动作、或其组合。装置110可以与云(未示出)进行通信以在相关装置和用户之间获得、改变或分发授权(本文中描述的)和其他配置数据、或进行以上操作的组合。在smith等人的于2017年10月27日提交的题为“systemandmethodforauthenticatingandauthorizingdevices”美国专利申请第15/796,180号中示出和描述这样的系统的示例，上述专利申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

a.1.a.通信和交互概述

在图16至图18的示出的实施方式中描绘的一个或更多个系统组件之间的通信链路可以是无线的或有线的或者无线和有线两者。诸如装置110的一个系统组件可以相对于诸如scm120的另一系统组件是本地的或远程的。系统100可以包括任何数量的每个系统组件，包括数量为零诸如不存在设备的情况的实施方式。

在一个实施方式中，系统100中的系统组件的角色不一定固定为一种类型的组件。例如，系统组件可以在操作期间动态地改变角色，或者系统组件可以担任系统100的两个或更多个组件的角色。例如，scm120可以是另一scm120的设备组件140。在该示例的更具体的形式中，scm120可以是与其他scm120进行通信的设备组件140。出于公开的目的，剩余讨论集中于其中存在一个或更多个设备组件140的系统100——尽管如此还是应当理解这些系统组件中的一个或更多个可以不存在。可选地，系统100可以被配置成与另一系统例如装置的云系统进行通信。

a.1.b.组件概述

示出的实施方式中的系统100可以包括如本文所概述的一个或更多个系统组件。系统组件可以是用户或电子系统组件，电子系统组件可以是装置110、scm120、设备组件140或云、或其组合。如本文讨论的电子系统组件可以被配置成操作为这些装置中的任意一个或更多个。在这个意义上，在一个实施方式中，可以存在装置110、scm120、设备组件140和云之间共有的若干方面或特征。出于公开的目的，结合图17中描绘的并且通常被指定为200的电子组件来描述这些特征。

电子系统组件200(例如，除用户之外的所有系统组件)可以包括：执行一个或更多个应用232(软件和/或包括固件)的一个或更多个处理器210、一个或更多个存储器单元212(例如，ram和/或rom)以及一个或更多个通信单元214，其他电子硬件也在其中。电子系统组件200可以具有或可以不具有操作系统230，该操作系统230控制经由通信单元214对较低级别的装置/电子器件的访问。电子系统组件200可以具有或可以不具有基于硬件的加密单元222——在它们不存在的情况下，加密功能可以在软件中执行。电子系统组件200可以具有或可以不具有(或访问)安全存储器单元220(例如，安全元件或硬件安全模块(hsm))。在示出的实施方式中，可选的组件和通信路径以假想线示出。

示出的实施方式中的系统100不依赖于任何组件中的安全存储器单元220的存在。在可选的不存在安全存储器单元220的情况下，可以在休息时(在可能的情况下)对可以被存储在安全存储器单元220中的数据(例如，私人密钥和/或秘密密钥)进行加密。可以利用基于软件的缓解和基于硬件的缓解两者来基本上防止对这样的数据的访问，以及基本上防止或检测或者防止并检测总的系统组件损害。这样的缓解特征的示例包括：实现物理障碍或屏蔽、禁用jtag和其他端口、硬化软件接口以消除攻击向量、使用可信执行环境(例如，硬件或软件或者硬件和软件这两者)以及检测操作系统根(root)访问或损害。

出于公开的目的，通常认为安全的是机密的(加密的)、认证的和完整性验证的。然而，应当理解，本公开内容不限于此，并且术语“安全的”可以是这些方面的子集，或者可以包括与数据安全性相关的另外方面。

通信接口214可以是任何类型的通信链路，包括本文描述的任何类型的通信链路，包括有线或无线。通信接口214可以便于外部或内部或者外部和内部这两者的通信。例如，通信接口214可以耦接至天线312或包含天线312。

作为另一示例，通信接口214可以提供与以装置110的形式的另一系统电子装置200的无线通信链路，例如根据蓝牙le标准的无线通信或者经由wifi以太网通信链路的云130。在另一示例中，通信接口214可以被配置成：经由利于多个装置之间的通信的有线链路如基于can的有线网络与设备组件140(例如，车辆组件)进行通信。在一个实施方式中，通信接口214可以包括用于向用户10传送信息以及/或者从用户10接收信息的显示器和/或输入接口。

在一个实施方式中，如图17所示，电子系统组件200可以被配置成与除了另一电子系统组件200或用户之外的一个或更多个辅助装置300进行通信。辅助装置300可以与电子系统组件200不同地被配置——例如，辅助装置300可以不包括处理器210，而是可以包括用于与电子系统组件200进行信息的发送或接收或者发送和接收这两者的至少一个直接连接和/或通信接口。例如，辅助装置300可以是接受来自电子系统组件200的输入的螺线管，或者辅助装置300可以是向电子系统组件200提供模拟和/或数字反馈的传感器(例如，接近传感器)。

a.1.c.微定位

示出的实施方式中的系统100可以被配置成实时地确定关于装置110的位置信息。在图16的示出的实施方式中，用户10可以携带装置110(例如，智能电话)。系统100可以利于以足够的精度实时地相对于设备140(例如，车辆)定位装置110，以确定用户是否位于应当授权对设备的访问或对设备命令的许可的位置处。

例如，在设备140是车辆的车辆领域中，系统100可以利于确定装置110是否在车辆外部但是非常接近驾驶员侧的门，诸如5英尺、3英尺或2英尺或更短的距离内。该确定可以形成用于识别系统100是否应当解锁车辆的基础。另一方面，如果系统100确定装置110在车辆外部但不非常接近驾驶员侧的门(例如，在2英尺、3英尺或5英尺的范围之外)，则系统100可以确定锁定驾驶员侧的门。作为另一示例，如果系统100确定装置110非常接近驾驶员侧的座位但不接近乘客座位或后座位，则系统100可以确定启用对车辆的动用。相比之下，如果确定装置110在非常接近驾驶员侧的座位之外，则系统100可以确定要不动用或保持车辆的不动用。

该上下文中的车辆还可以包括其他类型的设备140，例如结合图18所示的实施方式描述的一个或更多个传感器310。可以以与结合电子系统组件200描述的实施方式类似的方式来构造一个或更多个传感器310。

可以以各种方式——诸如使用从全球定位系统获得的信息、来自装置110以及一个或更多个传感器(例如，接近传感器、限位开关或视觉传感器)的通信的一个或更多个信号特性、或其组合——确定设备140的微定位。在raymondmichaelstitt等人的于2017年4月14日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”的美国非临时专利申请第15/488,136号中——该专利的全部公开内容通过引用并入本文中——公开了系统100可以被配置用于的微定位技术的示例。

在一个实施方式中，在图18所示的实施方式中，scm120和多个传感器310可以相对于设备组件140设置在固定位置上或固定位置中。设备组件140的示例使用实例包括在先前示例中识别的车辆或者由设备组件140控制访问的建筑。所示实施方式中的传感器310可以包括如本文所述的一个或更多个天线312。传感器310的布置或位置可以依照本文描述的一个或更多个实施方式。scm120的信号处理可以依照本文描述的一个或更多个实施方式。

装置110可以经由通信链路与scm120进行无线通信(例如，经由蓝牙le)。多个传感器310可以被配置成：嗅探装置110与scm120之间的通信，以确定通信的一个或更多个信号特性如信号强度。确定的信号特性可以被传送或分析并且然后经由和装置110与scm120之间的通信链路分开的通信链路被传送至scm120。另外地或替选地，装置110可以与传感器310中的一个或更多个建立直接通信链路，并且一个或更多个信号特性可以基于该直接通信链路来确定。

作为示例，如示出的实施方式中所示，从装置110到scm120的通信的传播波被示出并且被指定为302、304、306。距装置110(源)的距离越大，无线通信的强度就越小。关于传播波306的通信强度小于传播波302的强度。此外，在时间t0处发送通信的情况下，在传播波302处通信的行进时间(tpl-t0)小于在传播波306处通信的行进时间(tp3-t0)。因此，如果传感器310在传播波302处接收到通信，则该通信到达的时间戳可能早于在传播波306处接收到通信的情况。

如本文所描述的，可以分析一个或更多个信号特性如信号强度和到达时间，以确定关于装置110相对于scm120的位置信息。例如，可以处理传感器310与scm120之间的到达时间差，以确定装置110的相对位置。一个或更多个传感器310相对于scm120的位置可能是已知的，使得装置110相对于传感器310和scm120的相对位置可以被转换成绝对位置。可以获得信号特性的另外示例或可替选示例以便于根据一个或更多个算法确定位置，所述一个或更多个算法包括距离函数、三边测量函数、三角测量函数、多点定位函数、指纹识别函数、微分函数、飞行时间函数、到达时间函数、到达时间差函数、到达角度函数、出发角度函数、几何函数等或其任意组合。

应当注意，出于说明的目的，传播波302、304、306被描绘为均匀圆形——然而，传播波的形状可以根据诸如干扰或定向天线的使用的其他因素而变化。

在一个实施方式中，可以将与装置110与scm120之间的通信有关的信息提供给多个传感器310。例如，可以将与蓝牙le信道有关的连接参数提供给传感器310，使得多个传感器310可以监测通信。例如，通信信道可以在通信期间改变一个或更多个参数，例如从分组到分组或在分组中发送的比特之间的传输频率。这些一个或更多个可变参数可以被传送至传感器310，以使得能够接收分组或通信。

a.2.系统组件

根据一个实施方式的系统100(也被描述为反向信道系统)可以包括一个或更多个反向信道控制器(bcc，120)、一个或更多个传感器集线器121、一个或更多个传感器310以及一个或更多个装置110。图1至图15所示的实施方式中的bcc120被指定为120，并且在本文中也被描述为scm或主装置。除了没有配置初始连接设施(本文所描述的)之外，一个或更多个传感器集线器121可以类似于bcc120，并且在图1至图15所示的实施方式中被指定为121。图1至图15所示的实施方式中的一个或更多个传感器310可以对应于结合图16至图18描述的传感器310，并且也被指定为310。并且，图1至图15所示的实施方式中的一个或更多个装置可以对应于结合图16至图18描述的装置110，并且也被指定为110。

a.2.a.装置

在一个实施方式中，装置110是系统100中的可以微定位的项目。在一些情况下，装置110可以是移动的(便携式的)，而在其他情况下，装置110可以是固定的；系统100的剩余部分可以移动或可以不移动。传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合也可以是装置110(例如，在制造处理期间的自动校准过程期间对传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合进行微定位的情况下)。在一些情况下，装置110可以对应于人的位置；在其他情况下，它可以是车辆、动物或其他项目。在一些系统中，装置110可以是移动电话、平板计算机或具有ble硬件的其他电子组件。在其他系统中，装置110可以是具有uwb硬件的电子组件。可以通过测量从所述装置110接收到的消息的属性来计算装置110的位置。

a.2.b.传感器

在一个实施方式中，传感器310可以执行可以与一个或更多个装置110的位置相关的测量。可以策略性地定位传感器310以支持微定位。传感器310可以经由接收到的消息测量或得到任何数量的属性，包括但不限于接收到的信号强度指示符(rssi)、到达角度(aoa)或飞行时间、或其组合。传感器310还可以转发从装置110、其自身、其他传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器或其组合获得的信息。

设施可以是执行特定功能的软件和/或硬件的集合；设施可以一般地或具体地描述以说明特定功能(例如，ble通信、ble软件栈、ble中央模式控制器、ble无线电等)。传感器310可以包括至少一个测量采取设施(mtf，404)和至少一个反向信道从属设施(bcsf，402)以及其他可能的设施(如下所述)。参见例如图1所示的实施方式。

在一个实施方式中，每个传感器310可以具有多个天线，其中在发送或接收每个分组之前选择期望的天线。该实施方式可以结合在smith等人的于2016年12月14日提交的题为“methodandsystemforestablishingmicrolocationzones”的美国临时申请第62/434,392号以及smith等人的于2017年12月14日提交的题为“methodandsystemforestablishingmicrolocationzones”的美国非临时申请第15/842,479号——上述申请的全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式来实现。

bcsf402在适当的通信介质上提供反向信道协议(bcp，本文所描述的)。

a.2.c.反向信道控制器

反向信道控制器(bcc，120)可以包括至少一个初始连接设施(icf，412)、至少一个微定位连接设施(mcf，410)或至少一个反向信道控制设施(bccf，400)、或其任何组合。参见例如图2所示的实施方式。

初始连接设施(icf412)可以用于建立装置110与bcc120(即，icf412)之间的“初始连接”。利用使用ble的这样的微定位系统，当装置110以“中央”角色进行操作(并且因此，icf412以“外围”角色进行操作)时，或者，替选地，当装置110以“外围”角色进行操作(并且因此，icf412以“中央”角色进行操作)时，icf412可以建立“初始连接”。可以从连接至icf412的装置110进行测量。本公开内容的实施方式可以结合在raymondmichaelstitt的于2016年4月15日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”的美国临时申请第62/323,262号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式来实现。

在一个实施方式中，可以仅存在mcf410。这样的实施方式可以结合在j.michaelellis等人的于2015年2月12日提交的题为“systemandmethodforcommunicatingwithavehicle”的美国非临时申请第14/620,959号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的系统的一个或更多个实施方式来实现。

微定位连接设施(mcf410)可以用于建立和维持装置110与bcc120(即，mcf410)之间的“微定位连接”(或者，在没有icf412的情况下，连接)。利用使用ble的这样的微定位系统，当装置110以“外围”角色进行操作(并且因此，mcf410以“中央”角色进行操作)时，或者，替选地，当装置110以“中央”角色进行操作(并且因此，mcf410以“外围”角色进行操作)时，mcf410可以建立“微定位连接”。可以从连接至mcf410的装置110进行测量。根据本公开内容的一个实施方式可以结合在raymondmichaelstitt的于2016年4月15日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”美国临时申请第62/323,262号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式来实现。

在一个实施方式中，icf412和mcf410可以建立安全连接。

对于特定应用，在反向信道控制器120中可以存在其他设施。例如，为了基于测量的数据确定装置110位置，在反向信道控制器120中可以存在位置确定设施(ldf)。作为另一示例，反向信道控制器120可以提供传感器网络环境测量设施(snemf)。在又一示例中，反向信道控制器120可以包含到外部设备的接口。

bccf400可以是bcsf402的超集和/或包含bcsf402。bccf400可以在适当的通信介质上协调bcsf402(稍后描述)之间的bcp。

a.2.d.传感器集线器

传感器集线器121可以包括至少一个微定位连接设施(mcf410)和/或至少一个反向信道控制器120(没有初始连接设施[icf412])。参见例如图3所示的实施方式。可以在分布有传感器310以及传感器310通信的中继器或聚合器可以用于克服传感器之间的大距离的情况下使用一个或更多个传感器集线器121。

a.3.反向信道协议(bcp)

反向信道协议(bcp)定义了系统100以及bcsf402与bccf400可以通过其彼此通信的方法。

在基于ble的微定位系统100中，可以在用于与装置110(例如，mtf404、icf412、mcf410、其他设施等)通信的标准ble协议的连接间隔间隙内交织bcp，例如，如图4所示的实施方式中所示的那样。在非基于ble的系统和/或混合技术的系统中，bcp可以在其他通信协议之间被交织、切换/复用或同时使用，或者其任何组合。

bcp帧(反向信道[协议]帧)可以限制bcp的定时(如包含在另一协议内或独立地)并且可以包含一组一个或更多个公告、命令或响应，或其任何组合，如后续部分所描述的那样。

在基于ble的实施方式中，bcp帧限制ble协议内的bcp的定时(如别处所描述的)。在该基于ble的实施方式中，每个连接间隔最多有一个bcp帧。在基于ble的实施方式的替选中，每个连接间隔可以有一个或更多个bcp帧。

在基于ble的实施方式中，可以在装置110的连接事件之后在连接间隔内动态地定位bcp帧，使得bcp基本上不与装置110或者装置110在系统100内的添加和/或移除冲突。在替选的基于ble的实施方式中，可以在连接间隔的末尾处定位bcp帧，使得装置110或者装置110在系统100内的添加和/或移除基本上不影响bcp定时。在替选的基于ble的实施方式中，bcp帧可以跨越整个ble连接间隔，其中bcp通信发生在装置110连接事件之前、之间或之后的各种间隙内。

a.3.a.连接并且重新连接至传感器网络

bcsf402可以加入由bccf400建立的传感器网络(如部分a.5.b中所描述的)。

在bccf400供电、重置、丢失bcsf402通信(如下所述)或可以触发这样的动作的任何其他事件(例如，自检失败、命令等)、或其组合处，bccf400可以建立bcp配置参数(例如，初始信道、频率等)并且发送公告分组(如下所描述的)。

在bcsf402供电、重置、丢失bccf400通信(如下所述)或可以触发这样的动作的任何其他事件(例如，自检失败、命令等)、或其组合时，bcsf402可以等待并收听公告分组(即，进入如下面所描述的bcp未知的配置状态)以获得配置参数。

替选实施方式，其中配置参数是固定的并且由系统组件的全部或子集已知，并且因此，可以不存在公告分组。

a.3.a.l公告分组

公告分组可以包含在bcp内使用的配置参数(包括协议版本信息和/或其他属性)以及非配置参数。公告分组还可以不包含参数，其中公告分组可以用作心跳(heartbeat)或同步机制。在基于ble的实施方式中，公告分组可以包含bcsf402应该在其上通信的当前ble信道。在基于ble的实施方式中，公告分组可以包含将在其上发送下一个公告分组的ble信道。

a.3.a.1.a公告分组-bccf

公告分组可以在每个bcp帧的开始处向网络广播(即，从bccf400向bcsf402广播)。注意，bccf400可以包括bcsf402，并且因此，其他bccf400可以是公告分组的接收者。如果适用于通信介质，则bccf400可能先前未向bcsf402提供可以允许bcsf402确定当前和/或下一个广播频率/信道的公告分组(例如，因为bccf400刚被供电、被重置、已经确定bccf400不再与bcsf402通信，或者因为可能导致bccf400停止在先前传送的频率/信道上进行广播的任何其他事件[例如，自检失败、命令等]、或其原因的组合)。当处于该状态(同步配置状态)时，bccf400可以建立新的配置参数(如果适用的话，可以与任何先前建立的配置参数不一致)并且可以附加地在超时或没有超时的情况下等待已知bcsf402的全部或子集进行通信(即，发送响应分组)。如果适用于通信介质，则bccf400可以在特定频率/信道、频率/信道组或频率/信道的全部或子集上广播公告分组；在适当时，可以使用预定序列、随机序列、网络拥塞或任何其他方法、或方法的组合来固定或选择要在其上广播的频率/信道。可以在相同的bcp帧内或在多个bcp帧之间或其组合多次在相同的频率/信道上发送公告分组(例如，为了减轻网络冲突，使得当前可能正在不同频率/信道上收听的bcsf402能够改变频率/信道等)。

在基于ble的实施方式中，可以在三个广告信道之一上广播公告分组，其中可以以从bcp帧到bcp帧的轮询(round-robin)方式选择发送公告分组的广告信道(例如，帧0在第一广告信道[37]上广播、帧1在第二广告信道[38]上广播、帧2在第三广告信道[39]上广播、帧3在第一广告信道[37]上广播等)；在该实施方式中，对于多个bcp帧，bcsf402在相同ble信道上收听公告分组，因此，当处于同步配置状态时，来自bccf400的特定行为不会被认为是必需的。应当理解，在一个实施方式中，当处于同步配置状态时，可能需要或可选地利用来自bccf400的特定行为。在替选的基于ble的实施方式中，还可以基于网络拥塞(例如，计算的背景功率、检测到的冲突的数量等)来选择广播信道，其中可以以高拥塞信道的使用频率较低(或根本不使用)的这样的方式改变这样的轮询选择算法。

替选的基于ble的实施方式，其中当bccf400处于同步配置状态时，bccf400可以在40个ble(数据和/或广告)信道之一上选择并且广播公告分组，在适当的持续时间(例如，信道总数的倍数、特定持续时间、直到从已知传感器的全部或子集接收到响应等)中对于每个bcp帧在相同信道上进行广播，并且其中，每个bcsf402循环通过该组可能的信道，直到获得公告分组。

替选的基于ble的实施方式，其中当bccf400处于同步配置状态时，bccf400可以在40个ble(数据和/或广告)信道中的一组一个或更多个ble信道上选择并且广播公告分组，在适当的持续时间(例如，该组的大小的倍数、特定的持续时间、直到从已知传感器的全部或子集接收到响应等)中对于每个bcp帧为每个广播选择新的信道，并且其中，每个bcsf402在该组可能信道中的一个信道上收听，直到获得公告分组。

替选的基于ble的实施方式，其中当bccf400处于同步配置状态时，bccf400可以在40个ble(数据和/或广告)信道中的一组一个或更多个ble信道上选择并且广播公告分组，在适当的持续时间(例如，该组的大小的倍数、特定的持续时间、直到从已知传感器的全部或子集接收到响应等)中对于每个bcp帧为每个广播选择新的信道，并且其中，每个bcsf402循环通过该组可能的信道，直到获得公告分组。

a.3.a.1.b公告分组-丢失和忽略

通信介质可能不可靠，并且因此，公告分组可能无法到达特定bcsf402。可以由bccf400定期地(例如，在每个bcp帧的开始处，每n秒或每n个bcp帧一次等)发送公告分组，并且因此，可以针对每个bcsf402确定它是否错过了预期的公告分组(例如，经由计数器，自上次接收起经过的时间等)。如果bcsf402已经确定它错过了太多的公告分组(例如，3个)，则它可以转换到bcp未知的配置状态(如下所述)。

在一些系统中，或在同一系统100内的不同时间处，bccf400可以在bcp帧的开始处不发送公告分组(例如，以减少所消耗的网络带宽)。例如，如果已知bcsf402的全部或子集正在按预期进行通信和/或最近已经发送了一个公告分组，则bccf400可以忽略公告分组(即，在必须不时或若干个bcp帧就发送公告分组的实施方式中)。如果bcp帧中不存在公告分组，则bcsf402可以在预先确定和/或动态选择的频率/信道上通信(如果适用于通信介质)。

在基于ble的实施方式中，在接收到先前的公告分组时，并且在bcp帧中不存在公告分组的情况下，bcsf402可以在由ble跳频调度(如其他地方所描述的)和/或由(以及/或者除此之外)另一调度和/或算法指示的ble信道上进行通信。

a.3.a.1.c公告分组-bcsf

如果适用于通信介质，则特定bcsf402可能不收听对应的bccf选择的广播频率/信道(例如，因为特定bcsf402刚被供电、被重置、已确定它不再与bccf400通信，或者由于可能导致特定bcsf402停止在正确频率/信道上收听的任何其他事件[例如，自检失败、命令等]、或其原因的组合)。当处于该状态(bcp未知的配置状态)时，bcsf402可以在特定频率/信道、频率/信道组或频率/信道的全部或子集上收听；在适当时，可以使用预定序列、随机序列、网络拥塞或任何其他方法或方法的组合来固定或选择在其上收听的频率/信道。

bcsf402可以在相同的频率/信道(例如，不确定地，直到公告分组被接收到或者在诸如多个bcp帧和/或时间的预定义和/或算法上定义的持续时间中)、不同的信道(例如，以轮询的方式或其他序列、随机等改变)，和/或相同频率/信道和不同信道和/或其他方法的组合上收听公告分组(例如，以减轻网络冲突，寻找bccf400正在其上广播的频率/信道等)。

在基于ble的实施方式中，当bcsf402处于bcp未知的配置状态时，bcsf402可以以固定、随机或轮询的方式在一个或更多个ble广告信道上收听公告分组达预先确定和/或算法上确定的数量的bcp帧(例如，3个[可能的信道的数量]、4个、6个等)。例如，观察第一广告信道[37]达3个bcp帧，观察第二广告信道[38]达3个bcp帧，观察第三广告信道[39]达3个bcp帧，观察第一广告信道[37]达3个bcp帧，等等。

a.3.a.1.d公告分组-格式

公告分组可以使用其他底层协议和/或数据格式来简化传输；公告分组也可以与其他协议略有不同，使得收听另一协议的其他系统不会无意地接收到公告分组。在基于ble的实施方式中，公告分组可以类似于ble广告分组和/或受ble广告分组的启发(并且可以使用类似或相同的底层数据和/或传输格式)；然而，公告分组的格式和/或内容可能是有意不同的，使得其他ble装置和/或接收器不接收该公告分组。使用来自其他协议的广告分组的唯一公告分组可以防止其他系统无意中观察到这样的传感器网络的存在。替选实施方式，其中公告分组与ble广告分组相同。替选实施方式，其中公告分组与命令分组组合。

a.3.b.命令分组

可以从命令bccf400向配置的bcsf402的全部或子集广播命令分组。注意，bccf400可以包括bcsf402，并且因此，其他bccf400可以是命令分组的接收者。命令分组可以提示bcsf402执行动作和/或向命令bccf400提供响应。命令分组可以包括配置信息(例如，连接信息[例如，允许传感器310“嗅探”来自装置110消息等的“微定位连接”信息]、安全信息、同步信息[包括时间]、传感器配置/信息、网络信息、响应序列信息等)、命令信息(例如，协议开始/停止/重置/重新同步、系统重置、执行自检、同步[例如，时间、状态、活动/动作等]等)、或其他信息(例如，固件图像内容、系统状态、设备状态等)、或其组合。命令分组可以针对一个或更多个特定bcsf402和/或一个或更多个类别的bcsf402。bccf400可以将接收到的命令分组转发到其配置的bcsf402上。命令分组可以包含一个或更多个命令/请求。

在基于ble的系统中，bcsf402可以利用该分组校正时钟变化。

在基于ble的系统中(并且还适用于其他系统)，为了帮助避免冲突，在从装置110接收到的最后消息之后(如果存在与装置110的连接)，bccf400可以在预定义(例如，30ms)延迟或动态延迟(例如，基于包括先前的冲突计数的连接的装置110的数量或检测到的环境特性)之后发送命令分组。

命令分组可以包括每个bcsf402可以进行通信的定时偏移(例如，时隙)。

如果bcsf402的全部或子集如预期那样进行通信，则bccf400可以不在特定bcp帧期间发送命令分组(例如，以保持带宽)。

a.3.b.1命令分组-丢失和忽略

通信介质可能不可靠，并且因此，命令分组可能不会到达特定bcsf402。可以由bccf400定期地(例如，在每个公告分组之后、在每个bcp帧中、每n秒或每n个bcp帧一次等)发送命令分组，并且因此，每个bcsf402可以确定它是否错过了预期的命令分组(例如，经由计数器，自上次接收起经过的时间等)。如果bcsf402已经确定它错过了太多的命令分组(例如，3个)，则它可以转换到bcp未知的配置状态(如上所述)。

a.3.b.2跳频调度配置

在射频通信的情况下，为了使对干扰的抗扰性增强或最大化，经常采用改变频率的方案。在ble中，这被称为跳频。自适应跳频可以用于基于检测到的冲突(可以由ble使用)来调整跳跃调度。跳跃调度可能由于其他原因(例如，添加或去除与装置110的ble连接、系统重置等)而改变。在基于ble的系统中，bcp遵循ble跳频调度，以确保它不会干扰ble通信。

a.3.c.响应分组

在从bccf400接收并处理命令分组时，bcsf402可以执行动作和/或进行响应；可以以预定义的时间序列发送响应。注意，bccf400可以包括bcsf402，并且因此，其他bccf400可以是命令分组的响应者。时间响应序列为每个bcsf402分配用于响应的时隙。在基于ble的系统中，响应序列可以附加地根据当前跳频方案/配置为每个bcsf402分配在其上响应的ble信道。该序列以第一bcsf402在其分配的时隙中发送其响应开始，随后是每个bcsf402被配置成与bccf400通信，然后重复直到bccf400发送新的命令分组。

在从bccf400接收和处理命令分组之后或响应于从bccf400接收和处理命令分组，每个bcsf402可以在发送响应之前基于其在系统100中的身份来应用时间延迟。该延迟方案可以帮助确保bcsf402可以以预定义的序列进行响应，从而避免冲突并且优化或增加系统100的总响应时间。特别是在基于ble的系统中，但也适用于其他非基于ble的系统，也可以利用该延迟方案来使通信介质的带宽使用最小化。延迟配置可以包含在命令分组内。

可以引导和/或广播响应。可以使用多个频率并行发送响应以增加系统吞吐量。

bcsf402可以在没有接收到命令和/或公告的bcp帧期间发送响应。例如，如果bcsf402的全部或子集正常通信，则bcsf402可以选择继续发送测量结果。

a.3.c.1响应分组-丢失和忽略

通信介质可能不可靠，并且因此，响应分组可能不会到达特定bccf400。可以由bcsf402定期地(例如，在每个命令分组之后、在每个bcp帧中[例如，即使命令分组被忽略等]、每n秒或每n个bcp帧一次等)发送响应分组，并且因此，bccf400可以确定它是否错过了来自特定bcsf402的预期的响应分组(例如，经由计数器，自上次接收起经过的时间等)。如果bccf400已经确定它错过了来自特定bcsf402的太多响应分组(例如，3个)，则bccf400可以在下一个bcp帧期间发送公告分组(例如，如果bccf400已经忽略它们)。如果bccf400已经确定它错过了来自太多bcsf402(例如，多于2个的战略性bcsf402等)的太多响应分组(例如，3个)，则bccf400可以转换到同步配置状态(如上所述)。

a.4.多个bcc或传感器集线器

在一些情况下，当bcsf402(即传感器310)之间存在大距离、bcsf402之间存在障碍物或对于特定bccf400存在过多bcsf402要管理时，有多个bccf400(即bcc和/或传感器集线器121)可以是有益的。当存在多个bccf400时，形成树形网络。给定bcsf402可以被配置成在多于一个的bccf的网络内，从而提供冗余。

a.5.反向信道安全性

bcsf402与bccf400之间的通信可以是安全的(机密的、完整性验证的或经认证的、或其组合)。

a.5.a.身份

可以由一个或更多个唯一标识符(例如，序列号)和/或一个或更多个非对称密钥(公开密钥加密)建立每个单独的传感器310、传感器集线器121和反向信道控制器120(即，bcsf402)的身份；非对称密钥可以包含在x.509证书中。可能存在授权或保护bcsf402与bccf400之间的通信的其他标识符和/或密钥和/或证书。

可以在传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120制造或其组合期间确定和/或存储身份标识符和/或密钥/证书。在一个实施方式中，密钥/证书用于建立身份，并且标识符用于辅助人和/或其他系统和/或补充密钥/证书(例如，通过验证密钥/证书来认证特定传感器310的身份，但是可以使用序列号在组中选择要按照其进行认证的密钥/证书。替选实施方式，其中在系统组装期间、在制造、组装、系统测试期间首次使用处、在现场(例如，动态地)或在系统的寿命之前或期间的任何其他点、或其组合处放置传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合的设备的制造处理期间确定和/或存储身份标识符和/或密钥/证书。

替选实施方式，其中代替单独的身份非对称密钥/证书，每个bcsf402配置有一个或更多个系统范围的非对称密钥(其可以或可以不包含在x.509证书内)；可以在制造(例如，制造匹配的组件组)期间、在系统组装(例如，在安装单独的组件之后配置该组)时、在制造、组装、系统测试期间的首次使用、在现场(例如，动态地)、或在系统的寿命之前或期间的任何其他点、或其组合处确定和存储密钥/证书。

替选实施方式，其中代替单独的身份非对称密钥/证书，每个bcsf402配置有一个或更多个系统范围的对称密钥；可以在制造(例如，制造匹配的组件组)期间、在系统组装(例如，在安装单独的组件之后配置该组)时、在制造、组装、系统测试期间的首次使用、在现场(例如，动态地)、或在系统的寿命之前或期间的任何其他点、或其组合处确定和存储密钥。

替换实施方式，其中代替单独的身份非对称密钥/证书，每个bcsf402配置有一个或更多个单独的身份对称密钥(其中，bccf的配置包包含针对每个bcsf402的适当密钥)；可以在制造期间、在系统组装时、在制造、组装、系统测试期间的首次使用、或在现场(例如，动态地)、或在系统寿命之前或期间的任何其他点处、或其组合处确定和存储密钥。

组合单独的非对称密钥、系统范围的非对称密钥、系统范围的对称密钥和单独的对称密钥以建立或确定身份的替选实施方式是可能的。

替选实施方式，其中需要非对称密钥/证书或对称密钥来确定、建立或认证bcsf402/bccf400身份。

a.5.b.网络定义和授权

每个bccf400可以与零个或更多个bcfs通信，并且每个bcfs可以与零个或更多个bccf400通信。在基于ble的系统中，可以在特定系统内的传感器310、传感器集线器121和反向信道控制器120的所有或子集之间使用相同的访问地址；可以在制造(如果是制造传感器组或如果是制造单个传感器)期间、在系统组装和/或系统测试期间、在维护操作(添加或去除传感器)期间或在系统的寿命期间的任何其他点处提供和/或修改访问地址。在有线系统中，所有或一些组件可以线接至同一总线上。在其他无线系统中，所有或一些组件可以被配置成使用相同的频率、信道、时隙等。传感器在特定传感器网络上通信的能力并不隐含着传感器被授权这样做。

组装系统的传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合可以是或可以不是可单独寻址的。在利用公共访问地址的基于ble的系统中，传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合不是可单独寻址的(即，广播全部或一些通信)；然而，消息传递协议可以包括目的地字段，在这种情况下，尽管低级通信介质可以不是可单独寻址的，但是消息仍可以被寻址到单独的或成组的传感器310、传感器集线器121或反向信道传感器310或其组合。

每个bccf400可以仅被授权与特定组的bcsf402通信。bccf400被授权与其通信的每个bcsf402的公开密钥(或公开证书)或任何其他适当的身份标识符/密钥/证书可以存储在bccf400中驻留的配置包中，如图5图示的实施方式所示。

每个bcsf402可以仅被授权与特定组的bccf400通信。bcsf402被授权与其通信的每个bccf400的公开密钥(或公开证书)或任何其他适当的身份标识符/密钥/证书可以存储在bcsf402中驻留的配置包中。

当bcsf402拥有针对该bccf400的bccf-network-key密钥并且已经认证了适当的身份(在后续的部分中描述)时，bcsf402被授权与特定bccf400通信(即，参与包括或包含被配置成与特定bccf400通信的一组bcsf402的传感器网络)。bccf-network-key是用于加密去往特定bccf400/来自特定bccf400的通信的对称密钥(并且可以在任何认证步骤之前使用，因为bccf-network-key是对称密钥，因此，它提供对通信的基本授权)。可以跨系统(即，安装在特定设备中的一组传感器310、传感器集线器121和反向信道控制器120)共享bccf-network-key，或者可以针对系统中的每个传感器网络存在bccf-network-key。

替选实施方式，其中bccf400和/或bcsf402不维护列出经授权的bcfs和/或bccf400的身份的配置包，而是使用bccf-network-key密钥作为对特定bccf400/bcsf402对之间进行通信的唯一授权。

可以在制造期间(例如，制造匹配的组件组)、在系统组装(例如，在安装单独的组件之后配置该组)时、在制造、组装、系统测试期间首次使用、在现场(例如，动态地)、或在系统寿命之前或期间的任何其他点或其任何组合处确定和存储bccf-network-key密钥。

替选实施方式，其中，代替在传感器网络或整个系统之间共享的bccf-network-key密钥，每个bcsf402配置有一个或更多个单独的bccf-network-key密钥(其中，bccf的配置包包含针对每个bcsf402的适当密钥)；可以在制造期间、在系统组装时、在制造、组装、系统测试期间首次使用、在现场(例如，动态地)、或在系统寿命之前或期间的任何其他点处或其任何组合处确定和存储bccf-network-key密钥。

替选实施方式，其中bccf-network-key密钥是非对称密钥或x.509证书。

替选实施方式，其中bccf-network-key密钥也是身份密钥(在对称和非对称实施方式中[有或没有证书])。

如本文所述，bccf-network-key密钥可以定期地或在特定事件(例如，当从系统添加或去除传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120时、当系统内或系统的用户没有活动时等)处循环。

a.5.c.认证

值得注意的是，每个bccf400可以认证每个bcsf402的身份，以确保向每个bcsf402报告的信息来自有效和预期的源。bccf400可以忽略来自bcsf402的不被认为是安全的通信(参见下面的描述)。bccf400可以在供电时和/或以预定义和/或动态/事件驱动的间隔定期地认证每个bcsf402的身份(如后续部分中所描述的)。如上所述，bcsf402和bccf400可以使用利用一个或更多个bccf-network-key密钥加密的通信链路与彼此通信。一旦bccf400认证了特定bcsf402，则该通信链路可以被认为是安全的(bcsf-bccf通信链路)，如下所述。在一个实施方式中，认证方法可以类似于使用质询响应协议的tls服务器侧认证。

替选实施方式，其中可以执行相互认证，每个bcsf402附加地在供电时并且以预定义和/或动态/事件驱动的间隔定期地认证与其通信的每个bccf400的身份(如后续部分所描述的)。在一个实施方式中，认证方法可以类似于使用质询响应协议的tls客户端侧认证；类似于tls，该认证方法可能会或可能不会与bcsf402认证同时发生。

替选的实施方式，其中每个bcsf402配置有由bccf400签名的证书，并且bccf400验证每个bcsf402的信任链(即，每个bcsf402都具有由可以与其通信的每个bccf400签名的证书)。在这样的实施方式中，如果不需要bccf400与bcsf402之间的相互认证，则每个bcsf402可能不需要拥有其自己的唯一身份密钥(对称或非对称)或证书，因为每个bcsf402可以仅拥有bccf签名的证书。在一个实施方式中，认证方法可以类似于使用证书链验证的tls服务器侧认证。

替选的实施方式，其中每个bccf400配置有由bcsf402签名的证书，并且bcsf402验证每个bccf400的信任链(即，每个bccf400都具有由可以与其通信的每个bcsf402签名的证书)。在这样的实施方式中，如果不需要bcsf402与bccf400之间的相互认证，则每个bccf400可能不必拥有其自己的唯一身份密钥(对称或非对称)或证书，因为每个bccf400可以仅拥有bcsf签名的证书。在一个实施方式中，认证方法可以类似于使用证书链验证的tls客户端侧认证。

替选实施方式，其中通过组合上述两个替选实施方式来执行相互认证。在一个实施方式中，认证方法可以类似于使用证书链验证的tls相互认证。

替换实施方式，其中bcsf-bccf通信链路可以被认为在不认证bcsf402的情况下是安全的(即，bccf-network-key密钥指示授权并且用于加密通信，并且通信是完整性验证的，但是bcsf402/bccf400未被认证)。

替选实施方式，其中bcsf-bccf通信链路可能不安全(即，bcsf402可能未被认证和/或信息可能未被加密和/或完整性验证)。

a.5.d.会话密钥

如所描述的，并且如图5所示的实施方式中所示(即，l1、l2和l3)，每个bcsf402使用安全通信链路(bcsf-bccf通信链路)与一个或更多个配置的bccf400通信。可以使用会话密钥(bcsf-bccf-session-key)来保护bcsf-bccf通信链路；bcsf-bccf-session-key密钥可以是在下面描述的质询-响应认证处理期间计算的对称密钥(类似于tls会话密钥)。除了bccf-network-key密钥之外，还可以使用bcsf-bccf-session-key，或者bcsf-bccf-session-key可以替代bccf-network-key密钥用于已经认证的bcsf402/bccf400对。bcsf-bccf-session-key密钥也可以与bccf-network-key密钥相同或是bccf-network-key密钥的派生，其中在下面描述的质询响应认证处理期间不计算bcsf-bccf-session-key密钥，而是使用bccf-network-key密钥或其派生(即，可以不使用bcsf-bccf-session-key密钥，或可以使用基于bccf-network-key密钥的算法来计算bcsf-bccf-session-key密钥)。为了提高系统的受约束组件内的系统性能和响应性，bcsf-bccf-session-key密钥可以在连接中继续存在(以类似于tls会话恢复的方式)并且可以定期地循环，如本文所述。

a.5.d.1质询-响应

可以在类似于tls/dtls的质询-响应认证处理期间、或根据在smith等人的于2016年10月27日提交的题为“systemandmethodforauthenticatingandauthorizingdevicesand/orfordistributingkeys”的美国临时专利申请第62/413,966号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式、或经由任何其他适用的方法，使用身份和/或其他适当的密钥(对称或非对称)和/或证书、针对每个bscf/bccf对得出bcsf-bccf-session-key。

可以使用广播命令或通过单独的定向消息来采用质询-响应认证处理。质询-响应认证处理也可以集成在由系统使用的消息传递方案中，适合于系统的认证方案(例如，对于从系统认证方案指示应该被认证的bccf400/bcsf402发送的每个消息，发送者可以在发送的每个消息中包括发送者从来自接收者的先前响应接收到的加密的现时标志(nonce)[引导至零或一些其他已知值]，以及对于广播消息[或替选地替代消息的全部或子集的加密的现时标志]，发送者可以在发送的每个消息中包括发送的消息的签名[或其部分]、或任何其他适用的质询-响应协议、消息认证码或其他技术[适用于所利用的密钥和/或证书]等)。

诸如命令分组(在部分a.3.b中描述的)的广播消息可以由多余一个的bcsf402接收，并且因此，可以仅使用bccf-network-key密钥来保护广播消息。在不跨与特定bccf400通信的bcsf402共享bccf-network-key密钥或另一适当的密钥的替选的实施方式中，广播消息可以使用跨与特定bccf400(和/或系统)通信的bcsf402共享的广播特定的bccf-network-key密钥(例如，bccf-network-broadcast-key密钥)来保护，由另一共享的标识符或密钥保护或不受保护。如其他地方所述，使用bcsf-bccf通信链路传送对广播消息和其他有向消息的响应。

在基于ble的系统实施方式中，系统范围的bccf-network-key密钥用于保护跨系统中的bcsf-bccf通信链路的全部或子集的通信；使用基于命令/响应的质询-响应协议来认证bcsf402身份；并且不利用附加的会话密钥，使得bcsf402能够聚合来自其他bcsf402的数据(如本文所述)。

使用p-192(secpl92rl)椭圆曲线(非对称)加密(ecc)的实施方式。使用p-256(secp256rl)椭圆曲线(非对称)加密(ecc)的实施方式。使用p-384(secp384rl)椭圆曲线(非对称)加密(ecc)的实施方式。使用p-521(secp521rl)椭圆曲线(非对称)加密(ecc)的实施方式。使用rsa(非对称)加密的实施方式。使用aes-128(对称)加密的实施方式。使用aes-192(对称)加密的实施方式。使用aes-256(对称)加密的实施方式。

a.6.侧信道通信

如果在系统中存在多个反向信道控制器120或传感器集线器121，则根据本公开内容的一个实施方式可以利用它们中的两个或更多个来彼此通信。参见例如图6所示的实施方式。

侧信道可以用于将连接信息从一个传感器集线器121或反向信道控制器120传送至另一个(即，将“微定位连接”从一个传输至另一个)，以防止装置110需要重新连接至其他相关传感器集线器121和反向信道控制器120或知道其他相关传感器集线器121和反向信道控制器120的存在。可以使用反向信道提供侧信道(即，反向信道和侧信道可以是相同的传感器网络和/或使用相同或相似的概念)。

a.6.a.侧信道安全性

一个或更多个侧信道(bccf-bccf)安全概念可以类似于一个或更多个反向信道安全概念(参见部分a.5)。侧信道和反向信道身份密钥和/或证书可以是相同的。用于保护通信的侧信道和反向信道密钥(对称和/或非对称)和/或证书可以是不同的，并且可以不同地被计算。例如，尽管bccf-a的反向信道可以使用系统范围的对称加密密钥k1，而bccf-b可以使用系统范围的对称加密密钥k2，但是bccf-a到bccf-b可以使用作为质询-响应认证协议的一部分计算的特定于连接的对称加密密钥k3。

a.7.操作的反向信道模式

在某些实施方式中，对于反向信道而言，有益的是具有多种操作模式。这些模式可以用于辅助使系统的特性最小化、最大化、增强或减弱。例如，从功耗角度来看，进入“睡眠”和/或“待机”模式可以是有益的。可以通过诸如由一些系统源、通过定时、通过外部输入命令这样做的方法或通过一些其他方法来实现反向信道模式之间的切换。

a.8.多个装置的微定位

微定位系统可以同时微定位多个装置110。该系统可以结合在j.michaelellis等人的于2015年2月12日提交的题为“systemandmethodforcommunicatingwithavehicle”的美国非临时申请第14/620,959号以及raymondmichaelstitt的于2016年4月15日提交的题为“systemandmethodforestablishingrealtimelocation”的美国临时申请第62/323,262号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式来实现。反向信道和侧信道通信可以支持与多个装置110有关的同时信息的传输。

a.9.反向信道和侧信道测量

微定位系统(传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合)主要测量发送至装置110或从装置110接收到的信号的属性，如部分a.2中所述。作为反向信道通信的一部分(如部分a.3和其他部分中所述)和侧信道通信(如部分a.6中所述)，传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合可以向彼此发送消息。可以以与测量和/或处理来自装置110的消息的方式相同的方式测量和/或处理这些消息(即，可以根据来自一个或更多个传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合的、发送至其他传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合或从其接收的反向信道和/或侧信道通信来测量、计算、处理或变换信息和/或信号属性或进行以上操作的组合)。

测量对反向信道和/或侧信道通信的环境影响的能力可以基于rf(例如，ble)、超声波或类似的反向信道和/或侧信道的使用，其中，如本文所述，可以在传感器310、传感器集线器121和反向信道控制器120之间测量受系统所在环境影响的通信特性，从而允许系统评估所述环境。每个bccf的传感器网络是完全连接的，允许每个传感器310、传感器集线器121或bcc120或其组合来测量从每个其他传感器310、传感器集线器121或bcc120或其组合发送/接收到的每个消息(包括公告分组、命令分组或响应分组或其组合)的属性，从而允许每个传感器310、传感器集线器121或bcc120或其组合针对每个消息根据其在网络中的位置产生测量结果，从而在每个bcp帧中为每个消息提供大约附加的n*(n+2)个测量机会，其中n是传感器310的数量(例如，在8个传感器的系统中，每个bcp帧每个分组地创建附加的80个测量机会[以20hz每秒1600个机会])。在有线、光学或类似的反向信道和/或侧信道中，系统所在的环境对通信特性几乎没有影响。

从测量和/或处理反向信道和/或侧信道通信获得的信息可以经由反向信道和/或侧信道通信进行传送和/或与其他反向信道和/或侧信道信息组合，以辅助一个或更多个装置110的微定位。例如，该信息可以允许系统确定它所驻留的环境类型、附近的障碍物或物体的存在(或不存在)、不同系统组件的相对性能(例如，绝对的、相对于已知的基线、相对于彼此等)，等等。在基于ble的系统中，观察如从来自其他传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合的传输接收到的每个传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合处的rssi可以允许系统确定该系统是否位于高噪声(rf)或高背景功率(rf)环境中、在高反射环境中、高衰减的环境中，无论在系统组件之间或附近是否存在障碍物(例如，人体、另一车辆)。

可以在反向信道和/或侧信道通信中使用从测量和/或处理反向信道和/或侧信道通信获得的信息，来调整用于收集和/或处理信息和/或信号的算法；增加或减少通信率；改变信息跨网络传播的方式(即，绕障碍物路由、增加冗余、切换到网状拓扑、放宽容差、添加附加的纠错码和/或方法、重试/重发送消息等)；增加或减少传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合的发送功率；在各种滤波器和/或算法内改变某些传感器310、传感器集线器121或反向信道控制器120或其组合的某些测量结果和/或属性的权重；等等。

从测量和/或处理反向信道和/或侧信道通信获得的信息还可以与装置110通信的测量结果和/或处理进行组合以改变系统级行为，例如选择特定于环境的微定位算法，将环境知识集成到微定位算法中以去除低概率和/或不确定的测量结果和/或计算，改变给予去往微定位算法和/或其聚合器/组合器的各种输入和/或来自微定位算法和/或其聚合器/组合器的输出的权重以传送存在相对于系统的附近(或在特定位置内)的障碍物，等等。

反向信道和/或侧信道通信可以在没有任何装置110的情况下发生，并且因此，从测量和/或处理反向信道和/或侧信道通信获得的信息可以允许系统在没有装置110的情况下获得相关信息。例如，在基于ble的系统中，该方法允许系统在不存在通信装置110的情况下确定背景功率。

a.10.反向信道和侧信道发送功率

如本文所述，反向信道和/或侧信道可以基于从反向信道和/或侧信道通信获得的信息来调整它们的发送功率(如果适用的话)。

a.11.传感器回应的级联和中继

级联和中继传感器310回应的方法可以用于使认为是传送与装置110微定位有关的传感器310数据所必需的总体时间最小化或减少，并且克服来自传感器310的测量数据的传输的障碍。总体减少的通信时间的另一个益处是，如果在传输中丢失一个或更多个传感器310测量结果，则将更快地使另一组数据可用。

在没有传感器中继的典型的非级联实现方式中，向传感器广播消息，并且一次一个地接收来自传感器的回应。为了下面的说明，假设广播消息用于启动传感器310进行测量。参见例如图7所示的实施方式。

假设在竖直轴上显示时间，该广播被示为图7中的第一水平线。在广播消息之后，一次一个地将回应从传感器310发送至反向信道控制器120。

同时传输的机会可能利于总体回应时间的减少。类似于可能的ble系统的情况，在经由射频实现反向信道的系统的情况下，多个传感器在不同频率上同时发送的能力可以利于使收集传感器测量的数据的全部或子集所需的总体时间减少。如从图8所示的实施方式中可以看到，传感器可以使用两个频率(频率a和b)来允许同时通信。

类似地，传感器不仅能够保持其自身的测量数据而且能够中继(接收、存储和转发)其他传感器测量数据的能力可以有助于使收集传感器测量的数据的全部或子集所需的总体时间减少。如从图8所示的实施方式中可以看到，传感器2(经由频率b)从传感器3接收测量数据，而传感器1经由频率a将其测量数据传送至反向信道控制器120。当传感器2(经由频率a)发送至反向信道控制器120时，它将其测量数据连同来自传感器3的中继的测量数据一起发送。还要注意，传感器集线器121也可以用于在将传感器310测量数据传递到位置确定设施之前中继(接收、存储和转发)传感器310测量数据。

通过采用如图8所示的实施方式中所描绘的传感器310数据的级联和中继，总体数据收集时间可以有从3t时间单位到2t时间单位的减少。在图9所示的实施方式中可以看到总体时间的更显著的减少，其中，总体数据收集时间从7t时间单位减少到3t时间单位。

以下的可用性将影响接收传感器310测量的全部或子集所需的时间的总体减少：

·反向信道控制器120或传感器集线器121可以同时接收到的信道数量。

·传感器310与传感器310通信可用的通信信道数量。

·可以经由传感器310中继(接收、存储和转发)的传感器测量数据组的数量。

传感器310测量数据的可能中继提供了克服传感器310不具有到反向信道控制器120或传感器集线器121的可靠或实际通信路径的状况的方法。注意，该解决方案可能涉及反向信道控制器120或传感器集线器121向不具有到反向信道控制器120或传感器集线器121的可靠或实际的通信路径的传感器310发送消息的能力；在一个实施方式中，一个或更多个传感器310可以复制反向信道控制器120或传感器集线器121广播消息以增强可靠性。例如，参见图10所示的实施方式(例如，定时)以及图11a至图11d所示的实施方式。如先前所述，一个或更多个传感器310可以中继从一个或更多个其他传感器310接收到的测量数据。哪组传感器310传送哪组测量数据可以基于诸如期望性能、期望可靠性、传感器310连接性、传感器310到控制器120或传感器集线器121的通信链路中的可用带宽和/或吞吐量等的许多因素在不同系统之间变化。在传感器310到控制器120或传感器集线器121的通信链路具有足够的带宽和/或吞吐量的一个实施方式中，所有传感器310可以从所有其他传感器310中继所有测量数据。在传感器310到控制器120或传感器集线器121的通信链路是带宽和/或吞吐量受限的另一实施方式中，仅一个或两个传感器310可以中继从一个或两个其他传感器310接收到的测量数据。此外，如先前所述，可以基本上同时通过使用多个频率在传感器310、控制器120和/或传感器集线器121之间传送测量数据，从而提高测量数据传输性能。这样的方法可以与包括上面描述的那些实施方式的任何中继实施方式一起使用。在替选实施方式中，代替使用多个频率在传感器310、控制器120和/或传感器集线器121之间同时(并行)传送测量数据，传感器310可以使用与用于与控制器120或传感器集线器121通信的频率相同的频率从其他传感器310接收测量数据(即，代替传感器310并行地在多个频率上发送测量数据，每个传感器310在其将测量数据发送至控制器120或传感器集线器121时仅从每个其他配置的传感器310接收[例如，嗅探]测量数据)。

a.12.不可靠性和重试

除了通过提供所请求的测量数据的传感器310之外，不确认发送至传感器310的用于执行测量的命令。这种缺乏确认以及测量数据的可能丢失可能被认为是可接受的，因为测量是以很高的速率进行的，并且错过的数据可能被认为是不重要的。反向信道控制器120可以发出重试以从任何丢失的分组中恢复，使得反向信道在需要时更可靠。执行传感器重新配置、改变调度和固件下载是可能需要重试的示例。

a.13.共享传感器

在某些情况下，传感器310与多于一个的传感器集线器或反向信道控制器120通信可以是有益的。参见例如图12所示的实施方式。

b.实施方式

以下实施方式说明了所公开的系统和方法的一些可能的使用和实现方式。

通常，所公开的系统和方法可以体现在任何微定位系统中；特别是基于ble的系统，还有uwb、超声波、ieee802.15.4。这样的系统可以附加地体现在许多应用中，这些应用中的一些可以在参考的公开内容中被识别。

b.1.装置连接至传感器的实施方式

在该实施方式中，装置110可选地使用射频方法直接向传感器发起连接。这是在微定位系统中使用的常规方法，借助该方法，装置110分别连接至传感器310。在装置110连接之后，传感器310能够可选地通过获得接收信号强度指示(rssi)确定与装置110的粗略接近度。装置110可以传送、收集和分析累积的rssi信息，以确定装置110的微定位。通过添加反向信道(即，与每个传感器310通信的反向信道控制器120)，传感器310可以向反向信道控制器120发送信息以还进行累积和分析；然而，每个装置110仍然分别连接至每个传感器310。以下在图13所示的实施方式中提供了应用于这样的微定位系统的示例反向信道系统和方法。

b.2.传感器连接至装置(与常规实施方式相反)的实施方式

在该实施方式中，传感器310可选地使用射频方法直接向装置110发起连接。在连接至装置110之后，传感器310能够可选地通过获得接收信号强度指示(rssi)来确定与装置110的粗略接近度。装置110可以传送、收集和分析累积的rssi信息，以确定装置110的微定位。通过添加反向信道(即，与每个传感器310通信的反向信道控制器120)，传感器310可以向反向信道控制器120发送信息以还进行累积和分析；然而，每个传感器310仍然分别连接至每个装置110。还结合图13所示的实施方式描述了应用于这样的微定位系统的示例反向信道系统和方法。

b.3.传感器嗅探装置到bcc通信的实施方式

在可以结合在raymondmichaelstitt的于2016年4月15日提交的题为“systemandmethodforestablishingreal-timelocation”的美国临时申请第62/323,262号——其全部公开内容通过引用并入本文中——中描述的一个或更多个实施方式来实现的该实施方式中，传感器310用于“嗅探”一个或更多个装置110与一个或更多个微定位连接设施(mcf410)之间的rf通信。微定位系统可以基于传感器310监测建立的mcf到装置的连接并且累积rssi和其他信息。可以通过一个或更多个传感器310、传感器集线器或反向信道控制器120或其任何组合上的一个或更多个位置确定设施(ldf)，使用反向信道和/或侧信道进行传送、收集、处理、转换或分析所累积的信息或进行以上操作的任何组合，以确定一个或更多个装置110的微定位。

在图14所示的实施方式中示出了应用于这样的微定位系统的示例反向信道系统和方法。

利用基于ble硬件的无线反向信道和侧信道“嗅探”基于ble的微定位系统的实施方式。

可以以各种方式进行bcc120与便携式装置110之间的通信和连接参数以及监测或嗅探一个或更多个传感器310中的通信。在一个实施方式中，可以基于在便携式装置110与bcc120之间的通信链路上建立初始连接发生通信，其中便携式装置110提供连接参数(尽管可以由bcc120提供或在建立连接时协商连接参数)。并且，在建立初始连接之后，bcc120可以在bcc120提供连接参数(或与便携式装置110协商连接参数)的通信链路上协商主连接。在建立主连接之后，主装置110和便携式装置10可以丢弃初始连接。应当理解的是，在一个或更多个实施方式中，初始连接可以用作主连接。在一个实施方式中，连接参数可以定义对便携式装置110与bcc120之间的ble连接的连接调度。

蓝牙le的领域中的通信链路的诸如连接参数和调度参数的参数的示例可以包括以下参数中的一个或更多个：

·连接状态-连接或超时

·连接间隔

·连接睡眠时钟准确度

·中央或主装置允许每个连接事件的最长连接事件窗口

·连接跳频间隔

·连接自适应跳频信道映射

·连接从属时延

·连接监督超时时段

·连接crc初始化值

·中央和外围访问地址或主装置和便携式装置访问地址

·连接临时密钥

·连接长期密钥

可以利用连接参数将连接的信息从一个系统组件传递到另一个系统组件，例如从bcc120传递到传感器装置310。通过使用这些连接参数，传感器装置310可以监测或嗅探经由bcc120与便携式装置110之间的通信链路发送的通信。可以从bcc120和/或便携式装置110发送被监测的通信。

b.4.没有传感器数据/控制系统的实施方式

在该实施方式中，反向信道和/或侧信道用于跨传感器310、传感器集线器或反向信道控制器120或其任何组合传送初始配置数据、正在进行的命令(例如来自控制系统的控制命令和/或反馈)以及其他非测量信息。

b.5.传感器通信物理性质实施方式

在该实施方式中，传感器310可以用于测量一些物理现象，例如热、压力、光或运动。在一些情况下，传感器测量的物理性质正在迅速变化。为了确保传感器以同步方式捕获物理现象的状态并且将测量值传送至中央位置，还结合图15所示的实施方式描述了应用于这样的微定位系统的示例反向信道系统和方法。该中央位置可以记录测量的信息或基于测量的信息发起一些动作。

本公开内容提供了用于在微定位系统中与分布式传感器同步、监测和通信(特别是，无线地)的方法的一个或更多个实施方式。

如本文的一个或更多个实施方式中所述，根据本公开内容的实施方式可以允许在每个节点上仅使用单个无线电来组装传感器网络，其中通信与标准ble协议交织。此外，由于反向信道协议的效率，可以及时地获得具有进一步支持微定位的附加的环境信息的传感器数据。

本公开内容主要描述用于ble和ble硬件；然而，本公开内容可以应用于任何通信介质(有线和/或无线)。其他无线协议是包括uwb的本公开内容的应用的良好候选。

诸如“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”和“向外”的方向术语用于帮助基于图示中示出的实施方式的取向描述本发明。方向术语的使用不应被解释为将本发明限制于任何特定取向。

以上描述是本发明的当前实施方式的描述。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的精神和更广泛的方面的情况下，可以进行各种变更和改变，将根据包括等同原则的专利法的原理来解释所附权利要求。本公开内容是出于说明性目的而给出的，并且不应被解释为对本发明的全部实施方式的详尽描述或将权利要求书的范围限制为结合这些实施方式示出或描述的特定元件。例如但是非限制性地，所描述的发明的任何(一个或更多个)个体元件可以由提供基本相似的功能或以其他方式提供适当操作的替选元件代替。这包括例如目前已知的替选元件，例如本领域技术人员当前可能知道的那些元件，以及可能在将来开发的替选元件，例如本领域技术人员在开发时可能认为是一种替选的元件。此外，所公开的实施方式包括一致描述并且可以协作地提供一系列益处的多个特征。除了在所公开的权利要求书中明确阐述的程度之外，本发明不限于包括全部这些特征或提供全部所述益处的仅那些实施方式。以单数形式对权利要求元素的任何引用，例如，使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”不应被解释为将该元件限制为单数。对权利要求元素的如“x、y和z中至少之一”的任何引用意味着单独包括x、y或z中的任何一个以及x、y和z的任意组合，例如，x、y、z；x、y；x、z；以及y、z。