负载本地化的制作方法
本发明涉及定位耦合到能够支持无线电能传输的谐振器阵列的负载或目标。
背景技术：
能够向电子装置供电而不需要有线连接到固定电源将是方便的。自主装置(例如，手机、平板电脑、笔记本电脑、家用机器人)的快速增长意味着这种技术比以往任何时候都更加相关。大多数这样的自主装置目前是电池供电的，并且充电通常不方便。大型电池有显著的影响，其影响成本和设备重量，并其增加设备尺寸。一种更方便的向装置供电的方法是通过提高装置充电的便利性来减少对大型电池的需求。
此外，有线连接可能是笨拙的，并且需要操纵安装到电缆的连接器，以便将装置电连接到电源。
此外，对于电子装置来说，电源和连接器是臭名昭著的故障点，简单地作为连接和断开的重复循环的结果，或者作为经由电缆在连接器上施加机械负载的跳闸或类似事故的结果。
在无线电能传输方面已经进行了大量的研究和开发。无线电源有多种标准，包括airfuel和qi。这两种系统都在电能传输单元中使用了通电线圈，并且在装置中使用了另一接收机线圈来进行无线供电。qi系统具有相对较短的范围，并且要求供电线圈和接收线圈之间相对接近(例如，5mm)的电感耦合。
在airfuel系统中，通电线圈和接收机线圈之间的谐振电感耦合用于向对象装置传输电能。通电线圈和接收机线圈之间的谐振耦合意味着电能可以传输更远的距离。
ep2,617,120公开了无线能量传输系统，其中，中继器谐振器用于将电能从源谐振器传输到目标区域。至少一个中继器谐振器根据路线算法失谐。
尽管在发展无线电能传输方面已经取得了相当大的进展，但仍存在相当大的改进空间。需要提高充电器和装置之间无线电能传输效率。
技术实现要素：
根据本公开的第一方面，提供了一种用于确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的电磁耦合无线传输电能，其中，所述目标感应地和/或电容地耦合到阵列，该方法包括：
确定在探针谐振器处测量的与目标耦合的阵列的输入签名；以及
参考输入签名(inputsignature，输入特征)确定目标相对于阵列的位置。
输入签名可以包括输入阻抗谱(inputimpedancespectrum)和/或时域反射测量结果(timedomainreflectometrymeasurement)。
电能的无线传输可以包括无辐射、近场(例如，无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场(例如，无功)耦合。
输入签名可以包括以下中的至少一个：阻抗振幅(impedanceamplitude)和相位、阻抗的实部和虚部(realandimaginarycomponent)、阻抗大小(impedancemagnitude，阻抗)(即实部和虚部的矢量和的大小)、在时域中测量的电压振幅和/或相位、和/或在时域中测量的电流电压和/或相位。
确定目标相对于阵列的位置可以是参考输入签名和从对应于测试目标相对于阵列的不同位置的先前测量的签名获得的存储数据之间的比较。
先前测量的签名可以包括输入阻抗谱或时域测量结果(例如，时域反射测量结果)。
与先前测量的签名的比较不必是直接比较，而可以是基于从测量的签名获得的信息，例如，提取的特征或经训练的滤波器权重(weight)(在神经网络的情况下)。
该比较可以包括将输入签名与对应于测试目标相对于阵列的不同位置的存储签名进行比较。每个存储签名可以包括差异签名(differencesignature)，差异签名通过利用处于该位置的目标测量签名，然后减去在没有目标耦合到阵列的情况下获得的空载阻抗签名来计算。将输入阻抗签名与存储的差异签名进行比较可以包括从输入阻抗签名中减去空载阻抗签名。
空载签名可以包括输入阻抗谱和/或输入阻抗的时域测量结果(例如，时域反射测量结果)。
输入阻抗谱包括空载阵列阻抗(没有目标)和目标反射阻抗的叠加。这些分量(component，要素，组分)可以是准正交的，从而能够从阻抗谱中分解目标位置。
将输入阻抗签名与存储的阻抗签名进行比较可以包括确定输入阻抗签名和每个存储的阻抗签名之间的误差(error)或相关性。
确定误差可以包括确定输入阻抗签名和每个存储的阻抗签名之间的差值。
确定位置可以包括识别对应于最小误差的位置。确定位置可以包括识别对应于最大相关性的位置。
参考输入阻抗签名确定目标相对于阵列的位置可以包括从输入阻抗签名中提取特征。该比较可以包括将输入阻抗签名与从对应于测试目标相对于阵列的不同位置的阻抗签名获得的存储特征进行比较。
输入签名的特征可以包括以下至少一个的振幅和/或频率：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定频率。输入签名的特征可以包括以下至少一个的振幅和/或时间：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定时间。
预定频率可以对应于阵列的磁感应(或电磁)波模式的谐振频率。该至少一个预定时间可以对应于阵列的特定驻波模式的反射(reflection)。
阵列中的谐振器不需要都具有相同的谐振频率。该阵列可以包括具有不同谐振频率的谐振器。阵列元件的谐振频率不一定对应于从阵列到被配置为从阵列接收电能的接收机的无线电能传输的频率。
测试目标可以包括谐振器，该谐振器配置为通过与阵列的相邻谐振器电感耦合来从阵列接收电能。
测试目标和相邻谐振器之间的电感耦合系数的大小可以是至少0.025或至少0.01。阵列中每个谐振器的q值可以在50至1000之间。
对于每个谐振器元件，不同的位置可以包括邻近谐振器元件的测试目标的位置。
相邻谐振器元件可以是对测试目标具有最高耦合系数的谐振器元件。邻近谐振器的位置可以是使谐振器中心和目标中心之间的距离最小的位置；或者使目标和最近的谐振器元件之间的电感耦合系数最大化(例如，在最大值的90％以内)的位置。
不同的位置可以包括相互相邻谐振器元件之间的至少一个中间位置。
中间位置可以定义为测试目标和第一个相互相邻谐振器元件之间的电感耦合系数的大小在测试目标和第二个相互相邻谐振器元件之间的电感耦合系数的20％以内的位置。
中间位置可以包括与两个谐振器(例如，在相邻谐振器的共享边缘的中点上)、三个谐振器(例如，在六边形谐振器阵列中)、四个谐振器(例如，在正方形谐振器阵列中的谐振器的角上)或六个谐振器(例如，在三角形谐振器阵列中的谐振器的角上)等距的位置。
参考输入阻抗签名确定目标相对于阵列的位置可以包括使用经训练的神经网络由输入阻抗签名确定目标的位置，其中，经训练的神经网络已经使用测试目标的位置已知的多个阻抗签名训练。
参考输入阻抗签名确定目标相对于阵列的位置可以包括使用数学模型转化输入阻抗签名，该数学模型将输入阻抗签名与基于目标的位置相关联(通过解决从测量的阻抗签名计算位置的转化问题)。
阵列的至少一个谐振器元件可以是可控谐振器，其使用控制信号从打开状态到关闭状态是可切换的；或者在超过两种的阻抗状态之间可切换。
每个可控谐振器可以包括初级谐振器、电感(和/或电容或其他)耦合到初级谐振器的次级谐振器以及有源控制部件，有源控制部件配置为响应于控制信号改变次级谐振器的电阻和/或阻抗，从而调整初级谐振器的阻抗。
初级谐振器和次级谐振器之间的耦合可以导致具有两种模式的初级谐振器和次级谐振器的耦合系统：第一模式，其中，初级谐振器和次级谐振器中的电流同相，以及第二模式，其中，初级谐振器和次级谐振器中的电流异相。
次级谐振器可以在打开状态下操作，以在初级谐振器的谐振频率下在初级谐振器和次级谐振器的系统中引起反谐振。
输入阻抗签名可以对应于阵列的第一配置(configuration)，该方法还包括：
将该阵列重新配置为第二配置，并确定该阵列的元件的另一阻抗签名；
其中，确定目标相对于阵列的位置是参考输入阻抗签名和另一阻抗签名两者。
重新配置阵列可以包括调整至少一个谐振器的阻抗。调整阻抗可以包括将至少一个可控谐振器切换到关闭状态。
先前测量的阻抗签名可以对应于阵列的多种配置。
该目标可以包括多个目标，其中，多个目标中的每一个位于阵列的不同谐振器元件上方。
该方法还可以包括，在确定目标的位置之后，将阵列配置为提高从阵列的通电谐振器元件到目标的电能传输效率。
将阵列配置为提高电能传输效率可以包括提供从通电谐振器到与目标相邻的谐振器的一维波导。从通电谐振器到与目标相邻谐振器可以提供超过一个的一维波导。
将阵列配置为提高电能传输效率可以包括关闭谐振器的子集，以抑制阵列中的一个或多个驻波模式，使得减少不参与到接收机的电能传输的谐振器中的寄生损耗。
将阵列配置为提供一维波导可以包括将不在波导路径上的谐振器切换到关闭状态。该路径可以是用于电能传输的最短路径和/或最有效的路径。
该阵列可以被配置为支持磁感应波或电感应波。
阵列的每个谐振器元件可以与每个相邻谐振器元件电感耦合。阵列的每个谐振器元件与阵列的每个相邻元件的耦合系数(例如，电感耦合系数)的大小可以至少为0.025或至少为0.01。
目标可以是配置为从谐振器元件阵列接收无线电能的接收机。接收机可以配置为感应耦合到阵列的谐振器元件(例如，具有大小至少为0.01的感应耦合系数)。
谐振器元件的谐振频率可以在50khz到400khz的范围内，或者在1mhz至10mhz之间，或者大于10mhz。
探针谐振器可以定位成避开阵列的对称中心(或线)。
根据第二方面，提供了一种用于感应无线电能传输的设备，包括：
谐振器阵列，其中，相邻谐振器电磁耦合，使得它们支持通过阵列传播的元件间激励波；
其中，谐振器阵列包括探针谐振器，探针谐振器包括阻抗测量模块，阻抗测量模块用于确定在探针谐振器处测量的与目标耦合的阵列的输入阻抗签名，并且
还包括处理器，处理器配置为从由阻抗测量模块测量的阻抗签名确定感应或电容或以其他方式耦合到阵列的目标的位置。
元件间激励波可以是磁感应波或电磁波。
无线电能传输可以包括无辐射、近场(例如，无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场耦合。
阻抗测量模块可以配置为测量阻抗谱和/或时域阻抗测量结果(例如，配置为执行时域反射)。该签名可以包括阻抗谱和/或时域阻抗测量结果。
该设备还可以包括存储器，存储器存储从探针谐振器处的先前测量的输入阻抗签名获得的数据，所述输入阻抗签名对应于测试目标相对于阵列的不同位置，其中，确定位置包括将测量的阻抗签名与存储的数据进行比较。
比较可以包括将测量的阻抗签名与存储的数据相关联。
存储器可以存储对应于测试目标相对于阵列的不同位置的阻抗签名，并且将输入阻抗签名与先前测量的输入阻抗签名进行比较可以包括确定输入阻抗签名和每个存储的阻抗签名之间的误差或相关性。
确定误差可以包括确定输入阻抗签名和每个存储的阻抗签名之间的差值。
确定位置可以包括识别对应于最小误差或最大相关性的位置。
参考输入阻抗签名确定目标相对于阵列的位置可以包括从输入阻抗签名中提取特征。存储的数据可以包括从对应于测试目标相对于阵列的不同位置的阻抗签名获得的特征，并且比较可以包括将输入阻抗签名的特征与存储的数据的特征进行比较。
输入阻抗签名的特征可以包括以下至少一个的振幅和相位和/或频率：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定频率。输入签名的特征可以包括以下至少一个的振幅和相位和/或时间：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定时间。在一些情况下，输入签名的特征可以包括没有相位的振幅。
至少一个预定频率可以对应于阵列的驻波miw模式的频率(或元件间激励的其他波)。至少一个预定时间可以对应于阵列的特定驻波模式的反射。
测试目标可以包括谐振器，该谐振器配置为通过与阵列的相邻谐振器电感耦合从阵列接收电能。或者，该目标可以是异物，该异物仅弱耦合到阵列并且其可能不是专门设计为从阵列接收电能。目标可以是书、饮料罐、钥匙、固定目标或任何其他目标。
测试目标和相邻谐振器之间的电感耦合系数的大小可以是至少0.01或至少0.025。阵列的每个谐振器的q可以至少为50。
对于每个谐振器元件，不同的位置可以包括与谐振器元件相邻的测试目标的位置。
相邻可以表示阵列中最接近的谐振器元件；或者电感耦合系数最大化(在最大值的80％之内)，或者相邻谐振器元件被定义为对测试目标具有最高耦合系数的谐振器元件。
不同的位置可以包括相互相邻谐振器元件之间的至少一个中间位置。
测试目标和第一个相互相邻谐振器元件之间的电感耦合系数的大小可以在测试目标和第二个相互相邻谐振器元件之间的电感耦合系数的20％以内。
中间位置可以包括与两个谐振器(例如，在相邻谐振器的共享边缘的中点上)、三个谐振器(例如，在六边形谐振器阵列中)、四个谐振器(例如，在正方形谐振器阵列中的谐振器的角上)或六个谐振器(例如，在三角形谐振器阵列中的谐振器的角上)等距的位置。
参考输入阻抗签名确定目标相对于阵列的位置可以包括使用经训练的神经网络来由输入阻抗签名确定目标的位置，其中，经训练的神经网络已经使用测试目标的位置已知的多个阻抗签名训练。
阵列的至少一个谐振器元件可以是可控谐振器，其使用控制信号从打开状态到关闭状态是可切换的。
每个可控谐振器可以包括初级谐振器、电感耦合到初级谐振器的次级谐振器以及有源控制部件，有源控制部件配置为响应于控制信号改变次级谐振器的电阻，从而调整初级谐振器的阻抗。
初级谐振器和次级谐振器之间的耦合可以导致具有两种模式的初级谐振器和次级谐振器的耦合系统：第一模式，其中，初级谐振器和次级谐振器中的电流同相，以及第二模式，其中，初级谐振器和次级谐振器中的电流异相。
次级谐振器可以在打开状态下操作，以在初级谐振器的谐振频率下在初级谐振器和次级谐振器的系统中引起反谐振。
输入阻抗签名可以对应于阵列的第一配置，并且处理器配置为：
通过向至少一个可控谐振器提供控制信号，将阵列重新配置成第二配置，并确定阵列元件的另一阻抗签名；
其中，确定目标相对于阵列的位置是参考输入阻抗签名和另一阻抗签名两者。
重新配置阵列可以包括调整至少一个谐振器的阻抗。调整阻抗可以包括将至少一个可控谐振器切换到关闭状态。
先前测量的阻抗签名可以对应于阵列的多种配置。
目标可以包括多个目标，其中，多个目标中的每一个位于阵列的不同谐振器元件上方。
该设备可以包括通电谐振器，通电谐振器配置为向阵列传输电能，该阵列向与阵列相邻的目标无线供电，并且处理器配置为在确定目标的位置之后，将阵列配置为提高从阵列的通电谐振器元件到目标的电能传输效率。
将阵列配置为提高电能传输效率可以包括提供从通电谐振器到与目标相邻的谐振器的一维波导。将阵列配置为提高电能传输效率可以包括关闭谐振器的子集，以抑制阵列中的一个或多个驻波模式，从而减少不参与到接收机的电能传输的谐振器中的寄生损耗。
将阵列配置为提供一维波导可以包括将不在波导路径上的谐振器切换到关闭状态。
阵列可以配置为支持磁感应波。
阵列的每个谐振器元件可以与每个相邻谐振器元件电感耦合。阵列的每个谐振器元件与阵列的每个相邻元件的电感耦合系数的大小可以至少为0.01或至少为0.025。
目标可以是配置为从谐振器元件阵列接收无线电能的接收机。接收机可以配置为感应耦合到阵列的谐振器元件。
谐振器元件的谐振频率可以在50khz到400khz的范围内，或者在1mhz至10mhz之间，或者至少10mhz。
根据第三方面，提供了一种机器可读非暂时性存储介质，包括用于将处理器配置为执行根据第一方面的方法的指令，包括上述任意可选特征。
每个方面的特征可以与任何其他方面的特征相结合，包括上述可选特征。
根据另一方面，提供了一种确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的电磁耦合无线传输电能，其中，目标感应耦合到阵列，该方法包括：测量多个谐振器中的每个中的电流和/或电压。目标靠近阵列将导致耦合到阵列的一个或多个谐振器元件。这将表现为耦合到目标的谐振器元件中循环的电流的变化。通过测量阵列的每个或一些谐振器中的电流和/或电压的振幅和/或相位，可以检测目标相对于阵列的存在和位置。电流和/或电压的测量值可报告给处理器或中央控制器，其随后确定目标的位置。
无线电能传输可以包括无辐射、近场(无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场耦合。
根据另一方面，提供了一种确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的电磁耦合无线传输电能，其中，目标感应地或电容地或以其他方式耦合到该阵列，该方法包括：测量时域中的电参数，例如，执行电时域反射测量。电参数可以是输入阻抗，这将能够通过识别反射的电磁波信号中的延迟来确定目标相对于阵列的位置。
无线电能传输可以包括无辐射、近场(例如，无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场耦合。
根据另一方面，提供了一种确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的电磁耦合无线传输电能，其中，目标感应耦合到阵列，该方法包括使用设置在阵列表面上的光传感器的额外层，例如，光电探测器。光传感器可以检测阵列上方目标的存在，并将受影响区域的坐标报告给处理器或控制器。为了在照明差的条件下操作，这种方法可能需要额外的光源以脉冲方式或根据控制器的要求永久操作。
光检测层可以是单独的层，或者可以集成在主阵列内(例如，在同一pcb上实现)。光传感器可以包括光电、光电发射、热、偏振或光化学光传感器。光传感器可以包括光电二极管。光传感器可以是无源装置或有源传感装置。光传感器可以包括多个光传感器。光传感器可以分布在阵列上。光传感器可以检测电磁波谱中可见光、红外线或紫外线区域的光。在一些实施方式中，光传感器可以嵌入发射机的表面。光传感器可以检测环境光。当目标放置在发射机上或发射机附近时，目标可能会在光传感器上投射出完整或部分阴影。
无线电能传输可以包括无辐射、近场(例如，无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场耦合。
根据另一方面，提供了一种确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的电磁耦合无线传输电能，其中，目标感应耦合到阵列，包括使用感测目标施加的重量或压力的重量/压力敏感材料或结构的额外层。重量或压力敏感材料可以例如包括压电材料，和/或可以设置在阵列上方。该压力/重量感测层可以感测阵列上方目标的存在，并将受影响区域的坐标报告给控制器的处理器。
无线电能传输可以包括无辐射、近场(例如，无功)无线电能传输。目标和阵列之间的耦合可以包括近场耦合。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于定位耦合到谐振器阵列的对象装置的方法，包括：
通过调整阵列的参数改变其中的电流分布，同时监控阵列的至少一个通电电谐振器的输入阻抗，对对象装置进行搜索。
该方法还可以包括：
将阵列的谐振器分成多个子集；并且
(i)调谐、接通和/或连接多个子集的第一子集中的所有谐振器；并且
(ii)失谐、关闭和/或断开不在第一子集中的所有谐振器；
(iii)测量谐振器阵列的输入阻抗；
(iv)确定测量的输入阻抗是否不同于输入阻抗的预定值；
(v)基于测量的输入阻抗和输入阻抗的预定值之间的差值，确定第一子集是否靠近对象装置；并且
对多个部分的每个其他子集重复步骤(i)-(v)。
每个子集可以包括象限和/或可以有四个子集，每个子集基本上包括阵列元件的四分之一。
该方法还可以包括：
对被确定为接近对象装置的子集，
(i)调谐、接通和/或连接该部分中的至少一个谐振器，以提供终止于第一终端谐振器的第一路径；
(ii)失谐、关闭和/或断开不在第一路径中的所有谐振器；
(iii)测量谐振器阵列的输入阻抗；
(iv)确定测量的输入阻抗是否不同于输入阻抗的预定值；
(v)基于测量的输入阻抗和输入阻抗的预定值之间的差值，确定第一路径是否最靠近对象装置的谐振器；并且
对每个可能的终端谐振器的至少一条路径重复步骤(i)-(v)。
谐振器阵列可以包括谐振器的a×b阵列，其中，a和b都是奇数，(例如，谐振器的7×5阵列)。阵列可以被供电，并且可以在几何中心谐振器处探测输入阻抗。该阵列可以分为四个子集，其中，每个子集包括{[(a-l)/2]+l}x{[(b-l)/2]+l}(例如，在7x5的四个角之一中的4×3谐振器阵列)。每个子集可以包括{[(a-1)/2]+1}x{[(b-l)/2]+1}个独特的终端谐振器(例如，十二个独特的终端谐振器)。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于定位耦合到谐振器阵列的对象装置的方法，包括：
通过调整阵列的参数以改变其中的电流分布同时监控以下进行对对象装置的搜索：
(i)对象装置处的接收电能；和/或
(ii)对象装置处的接收数据。
对象装置可以配置为向谐振器阵列发送电能接收的指示和/或数据接收的指示。谐振器阵列可以配置为接收来自对象装置的电能接收的指示和/或数据接收的指示。该方法还可以包括：
从对象装置向谐振器阵列发送电能接收的指示和/或数据接收的指示。
调整阵列的参数可以包括：
(i)选择阵列谐振器的第一子集；
(ii)调谐、接通和/或连接第一子集中的所有谐振器；
(iii)失谐、关闭和/或断开不在第一子集中的所有谐振器；并且
(iv)对阵列谐振器的至少第二子集重复步骤(i)至(iii)，其中，第二子集不同于第一子集。
谐振器阵列可以配置为记录对于第一子集和/或第二子集阵列是否已经从对象装置接收到电能接收和/或数据接收。该方法可以还包括：
由谐振器阵列记录对于第一子集和/或第二子集该阵列是否已经从对象装置接收到电能接收的指示和/或数据接收的指示。
附图说明
下面通过实例并参考附图进一步详细描述本发明，其中：
图1是用于无线电能传输的设备，包括电能传输元件的id阵列，在输入元件处将电流直接注入id阵列；
图2是类似于图1的系统，但是其中，将电流无线地提供给输入元件；
图3是应用于茶几的无线电能传输系统；
图4是直接注入电流的输入元件的等效电路；
图5是输入元件的等效电路，在该输入元件处，通过与另一谐振器的电感耦合激励电流；
图6是应用于桌子的下侧的用于无线电能传输的设备，用于向桌面上的对象装置提供电能；
图7是用于可控元件的一般化等效电路，包括初级谐振器和次级谐振器；
图8是用于特定可控元件的等效电路，其中，次级谐振器包括晶体管形式的有源元件；
图8a是示例次级谐振器的电路图；
图9是可控元件的初级谐振器在活动状态(低阻抗)和非活动状态(高阻抗)下的阻抗图；
图10是用于无线电能传输的系统，包括元件的2d阵列，其中，可控元件用于将磁感应波导向对应于对象装置的特定位置；
图11是示出如何使用在谐振器阵列的输入和/或输出端口测量的特征参数可以确定目标位置的示意图；
图12是7×5谐振器阵列的示意图，具有通电谐振器#8和与谐振器#17相邻的目标；
图13是包括阻抗谱的输入签名，通过在图12的阵列中谐振器#2处测量输入阻抗而获得该阻抗谱，其中，接收机邻近谐振器#4；
图14是包括阻抗谱的输入签名，通过用邻近谐振器#23的接收机测量图12的阵列中谐振器#2处的输入阻抗而获得该阻抗谱；
图15是针对35个接收机位置中的每一个，包括针对图12的阵列获得的阻抗谱的特征图，在元件#2处测量输入阻抗谱；
图16是包括阻抗谱的输入信号，通过在图12的阵列中的谐振器#2处测量输入阻抗而获得该阻抗谱，其中，没有接收机耦合到该阵列，并且不存在元件#7；
图17是包括阻抗谱的输入信号，通过测量图12的阵列中谐振器#2处的输入阻抗而获得该阻抗谱，其中具有邻近元件#7的接收机；
图18是根据一个实施方式的方法的示意图，其中，将测量的签名与存储签名进行比较；
图19是根据一个实施方式的方法的示意图，其中，将从测量的签名中提取的特征与从先前测量的签名中提取的存储特征进行比较；
图20示出了可以确定输入签名的中心位置；
图21是输入签名图，包括图20所示的每个位置的阻抗谱；
图22示出了可以确定输入签名的更密集的采样位置集合；
图23是输入签名图，包括图22所示的每个位置的阻抗谱；
图24示出了具有对称轴的阵列，并示出了在这种情况下解决输入签名退化的方法；
图25示出了7×5谐振器阵列的实例，其中，一些元件排除在操作之外；
图26示出了165个存储签名，包括从接收机相对于阵列的不同位置获得的阻抗谱；以及
图27至32示出了示例测试情况，其中，通过将包括阻抗谱的测量签名与包括阻抗谱的存储签名进行比较来定位接收机/目标；
图33示出了7×5谐振器阵列的实例。该阵列被分成四个准象限q1-q4，并且该阵列在1号几何中心谐振器处供电和探测，并且接收机位于p1和/或p2处；
图34a-d示出了谐振器的示例阵列，与图33所示的类似或相同，其中，在每个图中，调谐阵列的子集(大致对应于一个象限)中的谐振器，而使其他谐振器失谐。该阵列在谐振器“o”处供电以及接收机位于“x”附近；
图35a-l示出了图34a-d所示的示例谐振器阵列，但是准象限调谐被电能路径的调谐所代替。图35a-l所示的每条电源线路中的终端谐振器都是独特的。
具体实施方式
参考图1，示出了用于无线电能传输的装置1000，包括元件100阵列。每个元件100包括电谐振器110，电谐振器110包括电感器120(以导电回路的形式)和电容器130的串联组合。图1的实例中的每个元件设置在单独的衬底或瓦片(tile)上，并且瓦片被配置为使得当它们并排放置时，相邻衬底/瓦片之间有足够的耦合，以形成能够传播磁感应波的介质(或超材料)。
在其他实施方式中，谐振器可以被限定在公共衬底上。在一些实施方式中，相邻谐振器之间可能存在电容耦合，例如，如在wo2015/033168中所述。在一些实施方式中，相邻谐振器之间可能存在电导耦合，例如，如在wo2012/172371中所述。因此，相邻谐振器之间的耦合可以由电导耦合、电感耦合和电容耦合的任意组合产生。在一些实施方式中，相邻元件之间的耦合仅仅是电感性的-这可以简化设备的构造。
为了实现相邻元件之间的电感耦合，相邻电谐振器110之间的耦合系数(定义为相邻电谐振器110之间的互感与每个相邻电谐振器110的自感的几何平均值之比)的大小可以为至少0.025。每个谐振器110可以被设计成具有名义上等于系统设计谐振频率的谐振频率。相邻电谐振器之间的高耦合系数可以通过将每个电感器120的导电回路靠近相邻谐振器的电感器120的导电回路设置来实现，例如，在小于2mm的间隔内。这可以通过并排放置电感器，通过至少部分地将电感器重叠在彼此的顶部，和/或通过提供不同的谐振器层来增强耦合(例如，砖墙型配置，第二层重叠在第一层上并且偏移谐振器的一半间距)来实现。
足够高的耦合度可以允许谐振器110形成能够传播磁感应波的介质，以便向每个元件100传输电能，从而使得任何元件能够向邻近的对象装置30提供无线电能。
每个谐振器110可以具有与每个其他谐振器的电感器匹配的电感器(例如，具有相同的布局)。每个谐振器110也可以具有匹配的电容，从而产生名义上相同的谐振频率。在其他实施方式中，阵列可以包括不同的谐振器。
每个谐振器可以设计成具有相对高的q，例如，至少50、至少100或至少200。谐振器的q与谐振器中振荡电流的损耗有关-谐振器中较大的电阻会导致较高的损耗和较低的q。实际上，可能很难降低电感回路的有效电阻。相互竞争的设计参数之间的实际权衡可能会将实际装置的q限制在几百。
从外部电源350向谐振器100中的一个供电。被配置为从外部电源350接收电能的谐振器可以被称为通电谐振器150。如图1示意性所示，通电谐振器150可以包括用于从外部电源(有线连接)接收ac或dc电能的连接器。图2示出了替代设置，其中，外部电源350向通电谐振器150提供无线(电感耦合)电能。
中间谐振器200为从通电谐振器150传输到输出谐振器250的磁感应波(以及由此产生的电能)提供了介质。更一般地，在具有电导耦合和/或电容耦合的实施方式中，谐振器可以提供用于电磁波传输的介质(该术语包括磁感应波)。
输出谐振器250靠近对象装置300，对象装置300本身被配置为从输出谐振器250的振荡磁场感应地获得电能。输出谐振器250可以具有与中间谐振器200相同的设计，术语输出谐振器仅用于表示向对象装置300提供电能的谐振器110。输出谐振器250也可以称为目标谐振器。
每个谐振器可以具有名义上相同的设计(即匹配的电感和电容，因此匹配的谐振频率)，但是这不是必需的(也可以设想谐振器的非相同和非周期性阵列)。在图1和图2的实例中，示出了一维谐振器阵列，省略号表示“n”个另外的瓦片。在阵列的另一端，目标或对象装置300被放置在输出谐振器250附近。该实例中的目标300可以是移动电话，但是同样可以是膝上型电脑、监视器、扬声器、灯等。目标300通过电磁感应从输出谐振器250接收电能。
当放置在2d阵列中时，包括足够强地耦合以形成支持磁感应(或电磁)波的介质的独立瓦片的系统的优点在于，这种系统可用于产生相对大面积的表面，该表面可将电力输送到或多或少放置在表面上任何地方的兼容无线装置。这在图1和图2中示出，其中，包括谐振器的瓦片被放置在表面400(例如，桌子或书桌)的下侧，使得放置在表面400上的任何装置30可以从最靠近装置300的谐振器250接收无线电能。
图3更清楚地示出了桌子410(例如，茶几)的概念，该桌子410被配置为使用谐振器阵列(例如，平铺谐振器)的大面积无线供电表面。阵列中的至少一些谐振器将是通电的谐振器，例如，在桌子410的边缘，通过该谐振器为阵列中的剩余谐振器通电，使得放置在桌子表面上的装置借助于通过谐振器阵列的磁感应(或电磁)波传播来无线接收电能。
尽管已经描述了使用具有单个谐振器的每个瓦片的实例，但是这不是必需的，并且还设想了多个谐振器设置在公共衬底上的实施方式。
图4示出了直接注入电流的谐振器110的示例电路图150a。谐振器110包括电感器120、电容器130、电阻170和电流注入节点160，所有这些都串联连接。
为了简单起见，在本公开中，电容、电阻和电感可以被描述为集总元件，但是应当理解，在实际系统中，这些中的至少一些可以是分布式的(至少在某种程度上)。例如，导体回路可能具有分布式自感和电阻以及具有任何相邻导体(或接地层)的一些分布式电容。
被配置为接收直接注入电流的通电谐振器150可能还包括驱动电子装置(未示出)，其可以包括ac电源(电压或电流)和谐振器之间的阻抗匹配网络。通电谐振器150可能还包括控制器(例如，处理器或微控制器)，并且可能包括控制功能(例如，软件/固件)，用于配置和优化驱动与其耦合(磁感应)的元件阵列。可以提供超过一个的输入元件来向阵列供电。这可能适用于相对较大的阵列(例如，范围包括多于4、5、6或10个元件)。
图5示出了用于通电谐振器的替代电路图150b，其中，通过与另一谐振器(其可以在谐振器内模式化，或者在瓦片的与谐振器相对的一侧)的电感耦合m向谐振器供电。另一谐振器包括电感器420、电容器430、电阻470和电流注入节点460，电流注入节点460用于从驱动电子装置(其也可以设置在输入元件150上)注入电流。这种间接驱动的一个优点在于，另一谐振器在设计上比该谐振器(为了有效的电能传输，该谐振器应该具有高q)受到更少的限制，并且另一谐振器可以更直接地与驱动电路匹配。
通电谐振器150可以由来自电源350的电磁感应供电(如图2所示)。相邻谐振器可操作为将电能从包括符合airfuel的充电垫的电源350传送到符合airfuel的接收机(在对象装置300处)。这仅仅是说明性的实例，并且本发明不依赖于符合特定的标准。
参考图6，示出了包括元件100的二维阵列的实例，每个元件100包括谐振器。每个元件可以设置在单独的瓦片上(或者所有元件可以设置在公共衬底上)。元件被放置在桌子的下面。阵列左上方的元件包括通电谐振器150，其从外部电源350接收电能，并向阵列馈送磁感应波，该磁感应波通过中间谐振器200传播到输出谐振器250。输出谐振器250是与放置在桌面上的对象装置300具有高电感耦合的谐振器。每个输出谐振器250可以向桌面上的相应对象装置300提供电能。在这个实例中，有三个对象装置300。
一些实施方式包括可控谐振器。可控谐振器包括用于改变谐振器的电特性的装置，以便改变可控谐振器作为磁感应介质的元件参与的程度。在一些情况下，通过有效地禁用阵列的一些元件(例如，通过在谐振频率下给予谐振器高阻抗或低q)，可以实现通过阵列的更优化的电能分布。
可控谐振器1000的一个实例如图7所示。可控谐振器1000包括初级谐振器1100和控制装置1200。初级谐振器1100包括电容器112、电感器113和电阻器111。控制装置1200包括次级谐振器，次级谐振器包括电容器122、电阻器121和电感器123。次级谐振器通过电感器113、123之间的互感mc感应耦合到初级谐振器1100。次级谐振器的电阻器121是可变电阻器，并且电容器122是可变电容器(都响应控制信号，未示出)。
使用电感耦合控制装置1200避免了干扰初级谐振器1100设计的需要。将调谐元件添加到初级谐振器1100中可以降低其q因子，或者减少波导的相邻初级谐振器之间的相互耦合。
因为次级谐振器1200感应耦合到初级谐振器1100，所以对其阻抗有贡献。因此，改变控制装置1200的电阻和电容会影响初级谐振器1100的阻抗。
次级谐振器1200的阻抗贡献ze由下式给出：
其中，zm＝rm+j(ωlm-1/ωcm)，并且初级谐振器的阻抗zp由下式给出：
zp＝r+j(ωl-1/ωc)+ze(2)
可以考虑控制装置1200的几种可能性。其中，rm非常大，次级谐振器1200对初级谐振器1100的阻抗zp的贡献ze将非常小。在rm小并且lmcm＝lc(即，初级和次级谐振器1100、1200的谐振频率匹配)的情况下，次级谐振器的作用将是在未耦合的初级谐振器1100的谐振频率ωc
在rm小且lmcm≠lc(即初级和次级谐振器1100、1200的谐振频率不匹配)的情况下，次级谐振器1200的作用将是导致具有不同频率的电流振荡的两个耦合模式。
图8示出了类似于图7的可控谐振器1000的示例，其中，控制装置1200包括次级谐振器。次级谐振器包括用于改变其有效电阻的有源控制部件125。有源控制部件125可以包括晶体管、光电二极管或能够响应控制信号改变电阻的任何部件。在图8中，在有源控制部件125处使用mosfet晶体管，并且控制信号是施加到晶体管栅极(gate)的电压。当晶体管处于饱和状态时，它呈现低电阻，以及当处于亚阈值状态时，它呈现高电阻。当晶体管处于饱和状态时，控制装置1200将比处于亚阈值状态时对初级谐振器1100的阻抗影响更大。到晶体管的控制信号可以被认为是数字开关，开启和关闭控制装置1200的作用。或者，有源控制部件125可以以更高的分辨率操作，以调制控制装置1200的作用(例如，通过以饱和模式操作晶体管)。
在一些实施方式中，有源控制部件125可以包括部件的组合，图8a示出了其中次级谐振器的有源控制部件125包括一对晶体管的实例。5v控制信号仅仅是说明性的，也可以设想响应其他控制信号的设置)。
每个可控谐振器1000可以包括初级谐振器1100，其与次级谐振器(或者在初级谐振器内至少与次级谐振器)同心设置。初级谐振器的电感和电阻可以由初级回路114提供，初级回路114是开口环谐振器。该开口由电容112桥接。可以使用超过一个的分立电容，这可以通过对任何电容变化进行平均来改善匹配。每个次级谐振器可以包括mosfet晶体管形式的有源控制部件125。可以有超过一个这样的并联mosfet晶体管(这降低了饱和状态下的电阻)。
将次级谐振器放置在初级谐振器1100内具有许多优点。这种设置意味着次级谐振器不影响初级谐振器之间的间距或耦合，同时在初级和次级谐振器之间实现良好的电感耦合。此外，不同次级谐振器之间的任何耦合将被最小化。
图9示出了如图7和图8所示的单个可控单元1000在第一状态201和第二状态202中的阻抗，在第一状态201中，有源控制部件125具有高电阻(即晶体管是亚阈值的)，在第二状态202中，有源控制部件125具有低电阻(即晶体管是饱和的)。在第一状态201中，初级谐振器1100在设计频率2πωc下具有0.8欧姆的低阻抗，在这种情况下是57.2mhz。在第二状态202中，初级谐振器1100在设计频率下具有66欧姆的高阻抗。第一状态的q因子是80。设计频率下的阻抗变化可能至少是10的因子(在这种情况下，达到约100的因子)。
初级和次级谐振器可以是带有表面安装电容器和晶体管的嵌套方形印刷铜线圈。
阵列中的一些或所有谐振器可以是可控元件。其中每个谐振器可控的系统在配置阵列时提供了最大程度的灵活性。然而，当只有元件的子集是可控的时，可以实现对磁感应/电磁波通过系统的传播的足够程度的控制。
图10示出了类似于图6的实例，其中，每个谐振器都是可控的。对象装置300被放置在阵列的右上侧，并且另一对象装置300被放置在阵列的底部边缘，从通电谐振器150起，四个谐振器横跨(并且五个谐振器向下)。为了更有效地向对象装置300传输电能，只有阵列的一些谐振器200(以实线示出)可以被置于高q状态，在系统频率(即输入元件将磁感应波注入由元件形成的介质的频率)具有低阻抗。剩余的谐振器(以虚线示出)可以被置于系统频率的高阻抗状态，使得它们不形成介质的一部分。
至少一些谐振器可以包括发射机和/或接收机。例如，可控谐振器可以包括接收机，用于接收控制指令，指示可控谐振器改变谐振器11的阻抗(例如，以便切换元件进入和脱离与介质的耦合)。发射机和/或接收机可以使用无线信号或有线连接。任何现有的无线技术都可以用于提供瓦片之间的无线通信，例如，zigbee、wifi或蓝牙。
为了配置谐振器阵列，以给放置在阵列附近的目标或对象装置供电，能够自动定位目标是有利的。优选地，用于定位目标的任何这种方法都应该给设备增加最小的成本和复杂性。
如图11所示，谐振器阵列(形成用于电磁/磁感应波传播的超材料)可被视为具有n个输入端口和m个输出端口的电路。电路的特性将因耦合到阵列谐振器的目标的存在而改变。目标的不同位置会改变电路的电特性。因此，确定目标位置的一种方法是通过测量一个或多个输入端口、一个或多个输出端口或输入和输出端口的任意组合处的一个或多个参数来确定阵列的电特性。
在图(a)的实例中，可以在一定频率范围内或一定时间范围内测量特征参数(例如，阻抗、电压或一些其他电特性)。所得的测量结果提供了签名，该签名可用于识别目标的位置。
在图(b)中描绘了一种替代方法，其示出了可以随时间测量特征参数(例如，电流)(例如，时域反射计)。产生的信号也提供了可用于识别目标位置的签名。
通过与先前获得的对应于相似负载的已知位置的测量值进行比较，从通过测量的签名确定位置的一种方法基本上是经验性的。另一种方法是基于阵列的数学模型转化测量值。另一种方法是用已知目标位置的测量值训练机器学习算法(例如，卷积神经网络cnn)。然后，经过训练的算法(或cnn)可以处理测量结果，以确定目标的相应位置。
图12示出了包括7×5谐振器元件阵列的阵列的实例。这个实例中的阵列被配置为支持磁感应波，并且可以包括上面参考前面的附图描述的任何特征。该阵列在元件#8处被激发，该元件在图中被表示为“星形”2。包括被配置为从阵列接收感应电能的电感器的目标被定位在元件#17上方，该元件#17在图中被表示为“十”字形4，并且由黑色轮廓6描绘。该实例中的目标与阵列的元件#17居中对齐，而不是例如沿着元件的边缘或在元件的角上定位。
为了表示为手机电池充电提供无线电源的感应器，接收机包括连接到感应器的10w负载。
图12中每个元件的阴影表示该元件谐振器中耗散的归一化电能水平。谐振器中的电能分布取决于阵列中磁感应波的谐振模式。除了元件#17的谐振器之外，在谐振器中耗散了相对大量的电能。这导致从通电谐振器#8到谐振器#17附近的目标的电能传输效率低：在这种情况下，接近0％。
图12所示的实例表明，需要提高从谐振元件阵列到位于阵列谐振器附近的接收机的电能传输效率。
这个问题的一个解决方案在于，首先，确定接收机(目标)相对于阵列的位置，第二，控制阵列的元件，以便基于接收机的位置提高到接收机的电能传输效率。例如，一旦确定了接收机的位置，可以通过关闭阵列的一些元件来控制谐振元件的阵列，以便为从通电/激励元件到接收机位于其上方的元件的电能传输提供1d路径(这可能是最短的路径，但不是必须的)。或者，阵列中miw的相长干涉可用于优化电能传输。在一些实施方式中，将阵列配置为提高电能传输效率包括关闭谐振器的子集，以抑制阵列中的一个或多个驻波模式，从而减少不参与到接收机的电能传输的谐振器中的寄生损耗。
可以通过测量阵列的一个或多个元件处的输入阻抗来实现确定目标(接收机)的位置。测量输入阻抗的谐振器可以是与通电谐振器不同的谐振器，或者可以是通电谐振器。
例如，参考图12，可以在元件#12(其可以被称为探针谐振器)处测量输入阻抗，以便定位感应耦合到阵列的目标。可能有多个阻抗探测点。探针谐振器不一定与通电谐振器相同(尽管可以相同)。将通电谐振器定位在阵列的中心处或附近可能是有利的(以最小化电能传输距离)，但是这可能导致探针谐振器测量结果的退化(如下面更全面讨论的)。
对于目标(接收机)的多个位置中的每一个，从探针谐振器获得的输入阻抗谱可能是不同的(唯一的)。输入阻抗谱实例如图13至17所示。在图13至17的实例中，谐振器可以被设计成根据qi标准传输电能，但是这对于本发明来说不是必需的。
测量的输入阻抗可以包括实部和虚部，其提供关于电流和电压的相对相位的信息。或者，测量的阻抗谱可以仅由阻抗的大小组成。
如上提及的图所示的频谱所示，输入阻抗谱包括一系列波峰和波谷。峰值可能表示阵列和目标/接收机系统中允许的驻波磁感应波模式。频谱的特征(例如，峰值、最大值、最小值和拐点)可能取决于目标的位置。此外，特征的振幅和/或特征出现的频率可能取决于目标的位置。特征也将出现在阵列和目标/接收机系统中以驻波模式为特征的时域签名中。特定模式的反射可能与反射测量中的特定时间延迟有关。
在目标(接收机)的某些位置，输入阻抗谱中可能存在或可能不存在某些特征。
图13和14示出了利用探针谐振器和作为7×5谐振元件阵列的元件#2的通电谐振器获得的输入阻抗谱，其中，接收机位于阵列的谐振器元件上方。图13是接收机位于阵列元件#4上方时的输入阻抗谱，图14是接收机位于元件#23上方时的阻抗谱。图13和图14所示的两个频谱各自包括作为频率函数的输入阻抗的实部(由8、10、14、16表示)和虚部(9、11、15、17)。从简单的目视检查中(不需要计算分析)可以看出，两个频谱是不同的。可以利用这些差异来确定目标或接收机相对于阵列的位置。
图15示出了7×5阵列的存储输入阻抗谱，其中，阵列在元件#2处通电并在元件#2处探测。对于7x5阵列，有35种不同的元件。因此，该图包括n＝35个频谱。附图标记12表示当接收机位于谐振器#2上方时获得的频谱。每个频谱对应于位于阵列的谐振器元件上方并与其中心对准(以便最大化电感耦合)的接收机。将输入阻抗的振幅(绝对值)相对于频率(y轴)绘制。谐振器元件的编号对应于图2的编号。
图15中所示的频谱对应于目标的位置，其中，目标与阵列的元件对准，以便最大化电感耦合。在实践中，待定位的目标可以不以这种方式与特定元件对准，而是可以例如与阵列的两个或更多个谐振器元件具有相似的耦合度(例如，当目标被放置在距离阵列的超过一个的谐振器元件相等的距离处时)。
图16示出了对应于在元件#2处探测并在元件#2处激励/供电的7×5阵列的输入阻抗谱。不存在阵列的元件#7(从阵列中省略)。没有接收机耦合到阵列。
图17示出了对应于7×5阵列的输入阻抗谱，在元件#2处探测，并在元件#2处激励/供电。接收机位于阵列的元件#7上方(并且其中，存在阵列的元件#7)。
从目视检查可以看出，图16和图17所示的两个频谱是不同的。可以利用这种差异来确定特定签名或频谱是否对应于具有缺陷、故障元件或损坏元件的阵列，或者特定签名或频谱是否对应于位于阵列的一个或多个元件上方的目标、负载、接收机或异物。为了促进这一点，与测量的阻抗数据进行比较的存储数据可以包括利用阵列中的缺陷、故障元件和/或靠近阵列的异物获得的测量结果。
图18示出了确定目标相对于发射机元件阵列的位置的示例方法，该方法包括将测量的签名与对应于测试目标的不同位置的存储签名进行比较。该方法包括步骤110、120和130。
在步骤110，在多个频率下(同时目标位于阵列附近时)测量阵列的谐振器元件(其可以方便地描述为“探针谐振器”)的输入阻抗，并且获得输入签名。
在步骤120，将输入签名与对应于目标相对于阵列的不同位置的多个存储签名中的每一个进行比较。将测量的输入签名与存储签名进行比较可以包括确定每个存储签名和测量的签名之间的误差(例如，rms误差)。测量签名的二次采样可用于减少要比较的点数。识别与输入签名最匹配的签名(可以是具有最小rms误差的存储签名)。在其他实施方式中，可以使用不同的方法来确定每个存储签名和测量的签名之间的匹配质量，例如，相关性。
在步骤130，目标的位置被推断为与最匹配的存储签名(例如，具有最低误差或最高相关度的签名)相关联的接收机的位置。
申请人发现，使用这种比较签名的方法，可以定位放置在签名在图15所示的35个位置中的一个内的接收机。
图19示出了确定目标相对于阵列位置的另一种方法。该方法不需要存储与测试目标的已知位置相对应的签名库，而是可以依赖于从每个签名提取的特征。在一些实施方式中，从签名提取的特征可以包括通过已知数据压缩方法(例如，小波压缩)获得的签名的压缩版本。该方法包括步骤210、220和230。
在步骤210，在多个频率下(同时待定位的目标位于阵列附近)测量阵列的谐振器元件的输入阻抗。处理测量的签名，以获得多个特征。该处理可以包括识别以下至少一个中的一个或多个：局部最大值、局部最小值、拐点、全局最大值和全局最小值。签名的局部最大值可以对应于阵列中波传播的不同模式。强烈耦合到目标位置的模式可能受阵列的影响最大。因此，有可能从所测量的签名的不同频率或时间延迟的局部最大值的相对振幅中推断出目标的位置。
在步骤220，将测量的提取特征与从测试目标(表示要定位的目标)的多个已知位置中的每一个的阻抗签名获得的存储的提取特征进行比较。识别与测量的输入签名相关联的特征最匹配的存储特征。识别最匹配的特征可以包括基于从测量频谱提取的特征和对应于每个已知位置的存储特征之间的差异的加权和来计算误差函数。
在步骤230，目标的位置被推断为与存储的特征中最匹配的特征相关联的接收机的位置。
确定目标相对于发射机元件阵列的位置的另一示例方法是训练算法(使用机器学习)，以由测量的签名确定位置。使用这种方法，不太清楚测量的阻抗签名是否与对应于测试目标的不同位置的先前测量的签名相比较。然而，训练机器学习算法的过程可以包括使用与测试目标的多个不同位置中的每一个相对应的测量签名数据来训练算法。在训练卷积神经网络(cnn)的情况下，估计位置的误差将用于调整卷积滤波器在cnn层中的权重(通过误差在cnn中的反向传播)。一旦训练了cnn，卷积滤波器中的权重可以被认为是包含训练数据集的压缩版本的信息。由于在训练的cnn的滤波器权重中编码来自训练数据集的信息的方式，使用cnn由输入签名来确定目标的位置可能是有利的，因为它可以导致相对优化的存储使用。cnn还可以更容忍中间位置，并且可能比“强力”方法执行得更快，在“强力”方法中，必须将测量的签名与非常大量的测量的签名(例如，对应于不同的位置或者多个目标、不同类型的目标、不同的支座等的位置的排列)进行比较。
本文公开的技术可以扩展到识别感应耦合到阵列的多个目标的位置。例如，存储的数据(或cnn的训练数据集)可以扩展到包括从阵列上两个目标的排列获得的数据。最佳匹配可以随后包括与两个(或更多)装置相对于阵列的特定位置相对应的签名(或从签名中提取的特征)。存储的数据可以类似地包括对应于目标和阵列之间的不同支座高度的多组测量签名(或特征)(例如，表示放置在杯垫上或放在阵列表面上的书上的移动电话)。存储的数据还可以包括阵列的不同配置或者阵列的不同误差条件(例如，异物目标位于一个或多个谐振器附近)。
本文公开的方法可以用于确定加载有与用于获得存储签名的接收机的负载不同的负载的接收机的位置。当接收机的负载不同于用于获得存储签名的接收机的负载时，在确定接收机的位置方面可能有一定程度的稳健性。当接收机的负载与用于获得存储签名的接收机的负载基本相同或相同时，接收机的负载(正在确定其位置)可能给出最准确的结果。可能不需要为接收机的多个负载获得存储签名。然而，为接收机的多个负载获得存储签名可能是有利的。通过获得接收机的多个负载的存储签名，可以提高通过其能够确定接收机位置的精度。接收机的多个负载的存储签名可以可选地用于确定接收机的负载。该阵列可以被设计成具有类似于负载值的目标范围的固有阻抗(相同的无限阵列的阻抗)。
在一些实例中，该方法可以有助于识别目标何时位于中间位置(例如，与谐振器阵列的两个或更多元件具有相似程度的电感耦合)。为了实现这一点，可以从与测试目标的已知位置相对应的签名中获得测量数据，这些位置包括中间位置。
本文公开的用于确定目标(例如，接收机)位置的方法可以用于检测目标(例如，异物)的存在和/或位置。异物可以是没有被特别配置为从发射机阵列接收电能的目标(例如，不包括电感器，和/或具有低电感耦合系数，例如，小于0.025)。
本文公开的方法可用于区分接收机和阵列中的缺陷(晶格缺陷)，接收机包括位于阵列元件上方的负载(其中，负载被配置为充电)。例如，阵列中的缺陷可以是从阵列中移除的元件、关闭的阵列元件或者损坏的阵列元件。
本文公开的方法的准确性可能受到几个因素的影响。这些因素可以包括但不限于：频率数据点(采样)的数量、带宽、“背景”数据、校准数据的密度、阵列上方目标的高度以及负载值。
每个存储签名中的频率数据点的数量(采样)可能影响确定目标(例如，接收机)相对于谐振元件阵列的位置的准确度(和/或精度)。已经发现，仅使用51个频率点(在签名包括频谱的情况下)，就可以实现接收机相对于7×5阵列的位置的精确(至少到阵列的最近元件)确定。
频率带宽也可能影响目标位置的确定精度。对于被配置为支持磁感应波(miw)的谐振元件阵列，应该确定阻抗以找到目标位置的最佳频率带宽可以是包括允许miw在结构中传播的频率范围的带宽(或与其相同)。
另一种提高目标位置的确定精度的方法可以是从每个存储的阻抗签名和输入签名中减去一个参考特征。
存储签名中的数据点的数量(和/或数据点的密度)也可能影响目标位置的确定精度。
图20示出了7×5谐振器元件阵列。指示了谐振器元件的中心18。可以获得位于每个指示的中心位置的目标(接收机)的输入签名。
图21示出了对应于图20所示的阵列的输入阻抗谱。有n＝35个独立的频谱。频谱对应于位于与谐振器元件的中心对准的(x，y)位置的目标。图21所示的每个频谱包括在5-9mhz频带内的51个数据点(对应于51个不同的频率)。
为了提高目标位置确定的准确性(和/或精度)，增加存储数据(用于与测量的阻抗谱进行比较)包括存储签名或提取的特征的位置的数量(或者扩展cnn的训练数据集中的位置的多样性)可能是有利的。
图22示出了7×5谐振器元件阵列。除了指示的谐振器元件的中心22，还指示了谐振器元件的边缘24和拐角20的中心。可以针对位于每个指示位置(中心、边缘中心和拐角)的目标(接收机)，获得存储的数据(例如，存储的阻抗谱)或者从阻抗谱中提取的特征(用于与测量的阻抗谱进行比较)。
图23示出了对应于图22所示位置的输入阻抗谱。有n＝165个独立的频谱。频谱对应于位于(x，y)位置的目标，该位置与谐振器元件的中心、边缘的中心或拐角对准。图23所示的每个频谱包括在5-9mhz频带内的51个数据点(对应于51个不同的频率)。
除了增加获得存储频谱的接收机的位置数量之外，可以增加频率数据点的数量，以提高准确度和/或精度。例如，每个频谱可以包含超过50个的数据点、超过100个的数据点、超过200个的数据点或超过500个的数据点。
当在设置在对称点或对称线(相对于电磁/磁感应波传播)的阵列的元件处探测输入信号时，目标(或接收机)的某些位置可能退化。因此，在某些情况下，接收机的不同位置可能导致基本相同的输入签名(例如，频谱)。
例如，考虑类似于图12中所示的7×5阵列，如果在元件#18(几何中心)处激励阵列，并且如果也在元件#18处测量输入阻抗，并且接收机位于元件#7处，则获得的输入阻抗谱可能与由将接收机定位在元件#9、#27和#29中的每一个处获得的输入阻抗谱基本相似或不可区分。
可能需要额外的措施来减少退化和/或减少系统的对称性。消除退化的示例可以包括连续禁用阵列中至少一个选定的谐振器。在一些实施方式中，禁用至少一个选定的谐振器可以包括将可控谐振器切换到关闭状态(如上所述)。
可以选择要禁用的所选谐振器，以便减少测量中的潜在模糊性，例如，以便最大化测量结果中的熵。在一些实例中，要禁用的所选谐振器可以包括与阵列的其他部分对称的阵列部分。例如，在具有四重旋转对称的阵列的情况下，阵列的“象限”可以连续禁用，并且在探针谐振器处测量获得四个签名(例如，频谱)。这四个阻抗签名中的每一个都可以与对应于具有处于相同状态的谐振器的目标的已知位置的测量数据进行比较。
通过扩展对称情况下的数据集(存储签名)来消除或减少退化对于提高准确性可能很重要。图24示出了具有对称轴26的阵列25。如果探针谐振器位于该轴26上，则针对区域28中的位置获得的阻抗谱与针对区域30中的位置获得的频谱可能会退化。
为了解决这个问题，可以获得对应于阵列的超过一个配置的存储数据。在第一配置32中，位于对称轴26下方的谐振器“关闭”(例如，如上所述)，而其他谐振器“打开”。在第二配置34中，对称轴上方的谐振器关闭，而剩余的谐振器“打开”。对于每个配置，可以获得对应于每个“打开”谐振器的测试目标的位置的存储数据，并且可以获得每个配置的测量的阻抗谱。测量的阻抗谱随后可以与该状态的存储数据进行比较。
同样的原理可以应用于所有类型和情况的对称，包括镜像对称和旋转对称。对称性可以是几何对称性、电对称性、磁对称性或其组合。
图25示出了7×5谐振器元件阵列的实例，其中，一些元件被排除在操作之外。在图25所示的实例中，右上角的三个谐振器元件36被排除在操作之外。例如，三个谐振器元件36可能被损坏、有缺陷、具有靠近它们的异物、被故意关闭(以保护异物)或其组合。提供对应于阵列中排除的元件的所有可能情况/排列的存储数据(例如，存储的阻抗谱)，这可能很重要。可以仅使用阵列的未损坏/未排除的元件/区域来获得这些存储的频谱。
需要重点注意的是，阵列中的每个谐振器不必相同，或者不同元件之间的耦合不必相同。在一些实施方式中，不同的谐振器可以具有不同的标称谐振频率和/或与最近谐振器的不同耦合。
该阵列可以包括基本相同元件的无序阵列。“阵列”可以替代地包括基本上不相同的元件的基本上无序的阵列。这些元件可以相对于其他元件具有高度的位置可定制性。
图26至32示出了使用本文公开的方法从特定测试用例获得的结果。在测试用例中，研究了确定接收机相对于谐振器元件的7×5(矩形)阵列的位置的准确性。阵列中心元件的几何中心定义为(x，y)＝(0，0)。每个谐振器元件包括103.75mm(沿x的晶格周期)x103.75mm(沿y的晶格周期)的瓦片。对于7×5阵列，使用接收机的165个位置来获得存储的阻抗谱。165个位置对应于目标相对于阵列的谐振器元件的边缘位置的中心、(相互)拐角和(相互)中心。在每种情况下，探针谐振器都位于位置19，从左下方开始按列向上计数(即探针谐振器位于(谐振器的)最左边一列，从(谐振器的)底部开始第二行)。
图26示出了通过探测阵列的元件获得的165个存储的阻抗谱，同时接收机位于165个选定位置中的一个附近(每个依次)。然后将这些存储的频谱与测量的输入阻抗谱进行比较，以确定接收机/目标相对于阵列的位置。
在图27至31的每一个中，圆圈表示接收机的实际位置，十字表示由本文公开的方法确定的接收机的位置。颜色映射(colour-mapping)表示测量的输入阻抗谱和存储的与接收机/目标的165个可能位置中的每一个相关联的阻抗谱之间的相关性。
图27对应于位于(x，y)＝(20mm，20mm)的目标/接收机，其靠近中心谐振器的中心(0，0)。从输入阻抗谱推断的位置是正确的，因为已经选择了最接近实际位置的位置。
图28对应于位于(x，y)＝(51.9mm，25mm)的接收机，其靠近中心瓦片边缘的中心(51.9，0)。同样，从测量频谱与存储数据的相关性已经正确地推断出位置。
图29对应于位于(x，y)＝(55mm，55mm)的接收机，其靠近中心瓦片的角落(51.9mm，51.9mm)。同样，从测量频谱与存储数据的相关性已经正确地推断出位置。
图30至图31对应于接收机的三个额外位置，其位于靠近不是中心元件的阵列元件的中心、边缘或角落。圆圈表示接收机的实际位置，以及十字表示由本文公开的方法确定的接收机位置。同样，该方法正确地识别了接收机/目标的位置。
还提供了一种用于定位耦合到谐振器阵列的对象装置(例如，接收机)的方法。该方法包括通过调整阵列的参数以改变其中的电流分布同时监控阵列的至少一个通电电谐振器的输入阻抗来进行对对象装置的搜索。
在该方法的示例实施方式中，可以使用方法或算法来识别无线电能(和/或数据)的一个或多个接收机的位置，该接收机位于用于电能(和/或数据)的无线传输的发射机阵列上方并耦合到该发射机阵列。
可以在一个或多个元件处将电能注入发射机阵列。例如，可以在基本上位于中心的谐振器元件处注入电能。应当理解，可以在阵列内任何位置的谐振器元件处注入电能。
发射机阵列可以包括多个谐振器元件，其中，至少相邻元件可以被配置为相互电磁耦合。电能和/或数据可以经由元件间耦合通过发射机阵列传播。谐振器元件可以被配置为允许调谐和/或失谐到阵列中其他谐振器元件的谐振器频率和/或由其调谐和/或失谐。谐振器元件可以被配置为具有打开状态和关闭状态。发射机阵列可以包括可控元件，例如，国际公开号wo2018/229494中描述的那些。
可以在发射机阵列和接收机之间提供通信线路。这可以允许接收机向发射机阵列报告其存在(例如，位置和/或与阵列的耦合)和/或其id(例如，设备名称)和/或其状态(例如，电池充电可用性)。发射机阵列和接收机之间的通信线路可以包括例如蓝牙低能量(ble)和/或近场通信协议(例如，nfc)。
可以在检测到接收机耦合到阵列和/或位于阵列附近和/或相对于阵列平移和/或经由通信线路与阵列无线通信时，启动定位过程。在一些实施方式中，可以在检测到从阵列中移除一个或多个接收机时，启动定位过程。确定设备是否满足这些条件中的任何一个可以包括测量发射机阵列的输入阻抗。测量发射机阵列的输入阻抗可以连续或周期性地进行(例如，至少每秒一次或至少每10秒一次)。当检测到输入阻抗的变化时，可以启动定位方法例程。当输入阻抗的变化大于输入阻抗变化阈值时，可以检测到输入阻抗的变化。可以调整阈值，以考虑热和/或其他波动、测量误差和环境参数。为了确定输入阻抗的变化是否大于输入阻抗变化阈值，将当前输入阻抗测量值与之前的输入阻抗测量值进行比较。最大阈值可以周期性地更新，以说明何时检测到新的接收机和/或何时移除现有的接收机。
可以通过在阻抗探测点测量输入电流和电压的振幅和相位来确定输入阻抗。可替代地或额外地，可以通过测量阻抗探测点处的入射和反射电压波振幅和相位来确定输入阻抗。阻抗探测点可以包括发射机阵列的单个谐振器的探测点。阻抗探测点可以与电能注入点重合。
图33示出了发射机元件的7×5阵列，根据子集(在这种情况下，每个子集大约是一个象限)q1-q4来定义。阵列由标记为1号的谐振器供电。例如，一个或多个接收机可以位于位置p1和/或p2。
图34a-d示出了与图33所示的类似或相同的7×5发射机元件阵列。在图34a-d的每一个中，包括不同象限的元件被设置为处于打开状态，而其他元件被设置为关闭状态(或失谐或断开)。在每种情况下，发射机阵列在标记为“o”的谐振器元件处供电，以及接收机位于位置“x”处。图34a-d分别对应于所研究的图中的每个象限q1-q4。
一旦定位过程已经开始，第一定位过程可以如下进行(如图34a-d所示)。在一些实施方式中，第一定位过程可以包括将接收机定位到阵列的一个或多个象限。为了确定接收机位于四个象限中的哪一个，选择一个象限，例如，q1(例如，通过失谐不在象限q1内的所有元件)，包括图34a中的灰色元件。然后探测所选象限的输入阻抗(例如，在通电谐振器处)。然后，可以将所选象限中测量的输入阻抗与所选(准)象限的输入阻抗的预定值进行比较。如果测量的输入阻抗和输入阻抗的预定值之间的差值超过阈值(这将是图34a获得的结果，但不是图34b-d获得的结果)，则可以进行第二定位过程(见图35a-l)，以将接收机定位到该象限的一个或多个谐振器元件。对其他三个象限q2-q4中的每一个重复第一定位过程。
可以使用不是象限的子集来执行第一定位过程。例如，在第一定位过程中使用的子集可以包括元件的二分之一、八分之一、十六分之一、三分之一或非规则/非均匀分组。
从上述示例可以理解，本文使用的术语象限包括阵列的一个或多个谐振器元件位于两个或更多个“象限”(即谐振器元件所在的象限潜在地是非唯一的)的情况。例如，在7x5阵列的情况下，右上、右下、左下和左上象限(q1-q4，分别在图33和图34a-d中)可以定义为4x3阵列。在这种情况下，中心谐振器元件(图33中的7×5阵列的1号谐振器，在图34a-d中标记为“o”)位于所有四个象限中，十个谐振器元件均正好位于两个象限中，以及24个谐振器元件仅位于一个象限中。这种定义可能是有利的，因为7×5阵列的中央谐振器元件可以被实现为所有四个象限q1-q4的电能注入点和输入阻抗探测点。
一旦第一定位过程已经完成，第二定位过程可以如下进行。仅针对其中输入阻抗的变化已被确定为超过相关阈值的子集(例如，象限)进行第二定位过程。在第二定位过程中，不包括在当前子集中的谐振器可以失谐。可以通过调谐和失谐(或者将每个谐振器设置为打开或关闭状态)来控制所选子集的每个谐振器元件，以产生多个电能路线(powerroute)(和/或数据路线)。每个电能路线(和/或数据路线)可以终止于不同的谐振器元件。
参考图33和图35a-l，在7×5谐振器元件的实例中，其中，每个象限(q1-q4)由4×3阵列定义，有12个独特的终端位置(参见包括标签1-12的q1和图35a-l)。可以连续选择每个路线，以搜索可能存在于终止于不同位置的路线沿线的接收机。可以通过保持调谐(例如，不修改或保持在打开状态)构成该特定路线的谐振器元件，同时失谐(或切换到关闭状态)该象限中的其他谐振器元件(不构成该路线)来获得每个路线。具有独特终端位置的12个路线(在q1和图35a-l中)如下表a所示-每个路线的电能注入点在图33中标记为1号的谐振器元件处，在图35a-l中标记为“x”。
表a
如果接收机位于图33所示的位置p1(以及图34a-d和35a-l中的“x”)，发射机将记录接收机出现在路线号6、7和8中。由此可以容易地推断出接收机在谐振器6处，并且最短路线是路线号6。在另一实例中，如果接收机位于图33所示的p2位置(图34a-d或35a-l中未示出)，则发射机将记录接收机出现在路线号9、10，11和12。
当在注入点被供电(和/或被馈送数据)时，每个路线可以在包括该路线的每个谐振器上方生成足够的场，以向包括该路线的任何谐振器上方的接收机提供电能(和/或数据)。在一些实施方式中，通电的接收机可以经由阵列向发射机报告接收到电能和/或数据(经由蓝牙低能量、nfc、带内或其他通信协议)。发射机可以记录哪些路线导致从接收机接收电能/数据的报告。例如，当达到最大数量的识别装置时(如果指定了这样的限制)，或者当已经测试了所有发射机路线时，可以认为搜索完成。
例如，假设接收机仅耦合到发射机阵列中最近的谐振器元件(就发射机阵列中的x-y距离而言)，如果接收机位于位置p1，则接收机可以记录在图35f-h所示的路线中。这些路线中最近的终端谐振器元件可以被认为是接收机的位置。
为了避免可能的接收机位置中的任何潜在模糊性，可以应用以下方法。在一些实施方式中，发射机可以被配置为循环通过上表a中所示的可能路线；接收机可被认为位于记录接收机的路线中最近的终端位置(末端谐振器元件)。在一些实施方式中(例如，为了确定恰好放置在阵列的两个或更多个谐振器元件之间的接收机的位置)，发射机可以被配置为循环通过替代路线(其中，在上面的表a中示出一些)；并且知道接收机和发射机元件之间的耦合强度，系统可以基于记录接收机的不同路线的数量来选择位置。在一些实施方式中，接收机被配置为向发射机阵列报告其状态(例如，接收的电能、输入电流、输入电压)；并且该状态可以用于从可能的接收机位置列表中选择位置。
作为上述公开的方法的替代或补充，用于定位耦合到谐振器阵列的对象装置(例如，接收机)的方法可以包括通过调整阵列的参数来改变其中的电流分布同时监控对象装置处的接收电能进行对对象装置的搜索。
为了监控对象装置处的接收电能，谐振器阵列的谐振器子集可以依次接通/断开(或调谐/失谐)，并且可以监控对象装置对每个子集配置的响应。对象装置的响应可以被传送到发射机阵列。对象装置的响应可以经由带内通信信道或外部通信信道(即ble、nfc)传递到阵列。发射机阵列可以记录该装置，不是通过连续输入阻抗测量(如在上述公开的方法中)，而是通过从对象装置发送到发射机阵列的专用通信消息序列(其中一些可以在wpt标准中定义，例如，qi或airfuel)。例如，如果对象装置接收到的特定子集配置的电能(或电能变化)超过电能阈值，则对象装置可以向阵列传送响应。可以连续或定期发送响应。如果对象装置耦合到阵列的至少一个谐振器或位于其附近，则不管接收到的电能如何，都可以发送响应。接收到的电能的大小可以被传送到发射机阵列。发射机阵列可以被配置为确定接收的电能是否超过电能阈值。其他信息可以在对象装置和发射机阵列之间传递，例如，对象装置的充电状态。
该方法可以包括通过确定哪个电谐振器与放置在该结构附近的对象装置具有最佳耦合来定位目标谐振器。
至少一个或每个电谐振器可以设置有电流传感器，用于检测电谐振器中的电流。电流传感器可以包括霍尔传感器。
定位目标谐振器可以包括：
在系统控制器和对象装置之间建立通信信道；
从所述对象装置接收关于所述对象装置是否正在从所述结构接收电能的信息；
通过调整所述结构的参数以改变其中的电流分布同时监控对象装置处的接收电能进行对对象装置的搜索。
定位目标谐振器可以包括监控从阵列到对象装置的电能(或数据)传输的效率。监控电能(或数据)传输的效率可以包括监控其中对象装置被认为接收电能(或数据)的每个子集配置的电能(或数据)传输的效率。对象装置可以被配置为与对象装置通信，以便确定传输效率。可以选择在阵列和对象装置之间产生最高电能(或数据)传输效率的子集配置，以例如在随后的时间段内将电能和/或数据从阵列传输到对象装置。本领域技术人员将理解，可能不需要确定对象装置相对于阵列的实际物理位置来有效地向对象装置传输电能和/或数据-只可能需要确定导致最高电能或数据传输效率的子集配置。
本领域技术人员将理解，本方法可以包括上述公开的方法的任何特征，其中，监控阵列的至少一个通电电谐振器的输入阻抗被监控对象装置处的接收电能所替代。
虽然本文描述的一些详细实例是基于阻抗谱的，但是应当理解，相同的方法可以应用于时域测量。
本文使用的表述“装置的位置”和类似的表述不一定指精确的x-y坐标，例如，这样的表述可以简单地指“装置”最强耦合到的阵列的谐振器。在一些实施方式中，“装置的位置”可以被认为是接收电能的装置最强耦合到的一个或多个谐振器的质心(centroid)的x-y位置。
本文所示的实例结果是实验获得的(不是从计算机模拟获得的)。测试实例表明，本文公开的方法成功地确定了接收机的位置。
尽管已经公开了许多实例，但是应当理解，在所附权利要求的范围内，其他变型也是可以的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种确定目标相对于谐振器元件阵列的位置的方法，所述谐振器元件阵列用于通过相邻谐振器元件之间的近场电磁耦合无线传输电能，其中，所述目标感应耦合到所述阵列，所述方法包括：
确定在所述阵列的探针谐振器处测量的与所述目标耦合的所述阵列的输入签名；以及
参考所述输入签名确定所述目标相对于所述阵列的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入签名包括输入阻抗谱和/或时域反射测量结果。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述目标相对于所述阵列的位置是参考所述输入签名和从对应于测试目标相对于所述阵列的不同位置的先前测量的签名获得的存储数据之间的比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述比较包括将所述输入签名与对应于所述测试目标相对于所述阵列的不同位置的存储签名进行比较。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述输入签名与所述存储签名进行比较包括确定所述输入签名和每个所述存储签名之间的误差或相关性。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定所述误差包括确定所述输入签名和每个所述存储签名之间的差值。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，确定所述位置包括识别对应于最小误差或最大相关性的位置。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，参考所述输入签名确定所述目标相对于所述阵列的位置包括：
从所述输入签名中提取特征，
并且所述比较包括将所述输入签名的特征与从对应于所述测试目标相对于所述阵列的不同位置的所述签名获得的存储特征进行比较。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述输入签名的特征包括以下至少一个的振幅和/或频率：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定频率。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其中，所述测试目标包括谐振器，所述谐振器配置为通过与所述阵列的相邻谐振器电感耦合从所述阵列接收电能。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，其中，对于每个谐振器元件，所述不同位置包括与所述谐振器元件相邻的测试目标的位置。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的方法，其中，所述不同位置包括相互相邻谐振器元件之间的至少一个中间位置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，参考所述输入签名确定所述目标相对于所述阵列的位置包括使用经训练的神经网络由所述输入签名确定所述目标的位置，其中，所述经训练的神经网络是使用测试目标的位置已知的多个签名训练的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阵列的至少一个谐振器元件是可控谐振器，所述可控谐振器使用控制信号从打开状态到关闭状态是可切换的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，每个所述可控谐振器包括初级谐振器、电感耦合到所述初级谐振器的次级谐振器以及有源控制部件，所述有源控制部件配置为响应于所述控制信号改变所述次级谐振器的电阻，从而调整所述初级谐振器的阻抗。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述输入签名对应于所述阵列的第一配置，所述方法还包括：
将所述阵列重新配置为第二配置，并确定阵列元件的另一签名；
其中，确定所述目标相对于所述阵列的位置是参考所述输入签名和所述另一签名两者。
17.根据包括权利要求2的主题的前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述先前测量的签名对应于所述阵列的多个配置。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述目标包括多个目标，其中，所述多个目标中的每一个位于所述阵列的不同谐振器元件上方。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在确定所述目标的位置之后，将所述阵列配置为提高从所述阵列的通电谐振器元件到所述目标的电能传输效率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述阵列配置为提高电能传输效率包括：提供从所述通电谐振器到与所述目标相邻的谐振器的一维波导，或者关闭所述谐振器的子集以抑制所述阵列中的一个或多个驻波模式，从而减少不参与到接收机的电能传输的谐振器中的寄生损耗。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述探针谐振器被定位为避开所述阵列的对称线。
22.一种用于近场感应无线电能传输的设备，包括：
谐振器阵列，其中，相邻谐振器电磁耦合，使得它们支持通过所述阵列传播的元件间激励波；
其中，所述谐振器阵列包括探针谐振器，所述探针谐振器包括用于确定所述探针谐振器的输入签名的阻抗测量模块，并且
还包括处理器，所述处理器配置为由通过所述阻抗测量模块测量的签名确定感应耦合到所述阵列的目标的位置。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述输入签名包括输入阻抗谱和/或时域反射测量结果。
24.根据权利要求22所述的设备，还包括存储器，所述存储器存储从所述探针谐振器处先前测量的输入签名获得的数据，所述先前测量的输入签名对应于测试目标相对于所述阵列的位置的不同位置，其中，确定位置包括将测量的签名与存储的数据进行比较。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述存储器存储对应于所述测试目标相对于所述阵列的不同位置的签名，并且将所述输入签名与所述先前测量的输入签名进行比较包括确定所述输入签名和每个存储签名之间的误差。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，确定所述误差包括确定所述输入签名和每个所述存储签名之间的差值。
27.根据权利要求25或26所述的设备，其中，确定位置包括识别对应于最小误差的位置。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的设备，其中，参考所述输入签名确定所述目标相对于所述阵列的位置包括：
从所述输入签名中提取特征，
并且存储的数据包括从对应于测试目标相对于所述阵列的不同位置的签名获得的特征，并且所述比较包括将所述输入签名的特征与所述存储的数据的特征进行比较。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述输入签名的特征包括以下至少一个的振幅和/或频率：局部最大值、全局最大值、局部最小值、全局最小值、拐点和至少一个预定频率。
30.根据权利要求22至29中任一项所述的设备，其中，测试目标包括谐振器，所述谐振器配置为通过与所述阵列的相邻谐振器电感耦合从所述阵列接收电能。
31.根据权利要求22至30中任一项所述的方法，其中，对于每个谐振器元件，不同位置包括与所述谐振器元件相邻的测试目标的位置。
32.根据权利要求22至31中任一项所述的设备，其中，不同位置包括相互相邻谐振器元件之间的至少一个中间位置。
33.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，参考输入阻抗谱确定所述目标相对于所述阵列的位置包括使用经训练的神经网络由所述输入签名确定所述目标的位置，其中，所述经训练的神经网络是使用测试目标的位置已知的多个签名训练的。
34.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述阵列的至少一个谐振器元件是可控谐振器，所述可控谐振器使用控制信号从打开状态到关闭状态是可切换的。
35.根据权利要求34所述的设备，其中，每个所述可控谐振器包括初级谐振器、电感耦合到所述初级谐振器的次级谐振器以及有源控制部件，所述有源控制部件配置为响应于所述控制信号改变所述次级谐振器的电阻，从而调整所述初级谐振器的阻抗。
36.根据权利要求32或35所述的设备，其中，输入阻抗谱对应于所述阵列的第一配置，并且所述处理器配置为：
通过向至少一个可控谐振器提供控制信号，将所述阵列重新配置为第二配置，并确定阵列元件的另一输入签名；
其中，确定所述目标相对于所述阵列的位置是参考所述输入签名和所述另一输入签名两者。
37.根据包括由权利要求22限定的特征的前述权利要求中任一项所述的设备，其中，先前测量的签名对应于所述阵列的多个配置。
38.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述目标包括多个目标，其中，所述多个目标中的每一个位于所述阵列的不同谐振器元件上方。
39.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备包括通电谐振器，所述通电谐振器配置为向所述阵列传输电能，所述阵列用于向与所述阵列相邻的目标无线供电，并且所述处理器配置为在确定所述目标的位置之后，将所述阵列配置为提高从所述阵列的通电谐振器元件到所述目标的电能传输效率。
40.根据权利要求39所述的设备，其中，将所述阵列配置为提高电能传输包括提供从所述通电谐振器到与所述目标相邻的谐振器的一维波导，或者关闭所述谐振器的子集以抑制所述阵列中的一个或多个驻波模式，从而减少不参与到接收机的电能传输的谐振器中的寄生损耗。
41.一种机器可读非暂时性存储介质，包括用于将处理器配置为执行权利要求1至31中任一项所述的方法的指令。
42.一种用于定位耦合到谐振器阵列的对象装置的方法，其中相邻谐振器电磁耦合，使得它们支持通过用于近场电能传输的阵列传播的元件间激励波，包括：
通过调整所述阵列的参数以改变其中的电流分布同时监控所述阵列的至少一个通电电谐振器的输入阻抗进行对所述对象装置的搜索。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述方法还包括：
将所述阵列的谐振器分成多个部分；并且
(i)调谐、接通和/或连接所述多个部分的第一子集中的所有谐振器；以及
(ii)失谐、关闭和/或断开不在所述第一子集中的所有谐振器；
(iii)测量谐振器阵列的输入阻抗；
(iv)确定测量的输入阻抗是否不同于所述输入阻抗的预定值；
(v)基于所述测量的输入阻抗和所述输入阻抗的预定值之间的差值，确定所述对象装置是否靠近第一部分；并且
对所述多个部分的每个其他子集重复步骤(i)-(v)。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，每个子集包括象限。
45.根据权利要求43或44所述的方法，其中，所述方法还包括：
对于对象装置被确定为接近其的子集，
(i)调谐、接通和/或连接部分中的至少一个谐振器，以提供终止于第一终端谐振器的第一路径；
(ii)失谐、关闭和/或断开不在所述第一路径中的所有谐振器；
(iii)测量谐振器阵列的输入阻抗；
(iv)确定测量的输入阻抗是否不同于所述输入阻抗的预定值；
(v)基于所述测量的输入阻抗和所述输入阻抗的预定值之间的差值，确定所述对象装置是否靠近所述第一路径中的谐振器；并且
对每个可能的终端谐振器的至少一条路径重复步骤(i)-(v)。
46.一种用于定位感应耦合到谐振器阵列的对象装置的方法，其中相邻谐振器电磁耦合，使得它们支持通过用于近场电能传输的阵列传播的元件间激励波，包括：
通过调整所述阵列的参数以改变其中的电流分布同时监视以下进行对所述对象装置的搜索：
(i)所述对象装置处的接收电能；和/或
(ii)所述对象装置处的接收数据。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述对象装置配置为向所述谐振器阵列发送电能接收和/或数据接收的指示，并且其中，所述谐振器阵列配置为从所述对象装置接收电能接收的指示和/或数据接收的指示，其中，所述方法还包括：
从所述对象装置向所述谐振器阵列发送电能接收的指示和/或数据接收的指示。
48.根据权利要求46或47所述的方法，其中，调整所述阵列的参数包括：
(i)选择阵列谐振器的第一子集；
(ii)调谐、接通和/或连接所述第一子集中的所有谐振器；
(iii)失谐、关闭和/或断开不在所述第一子集中的所有谐振器；以及
(iv)对所述阵列谐振器的至少第二子集重复步骤(i)至(iii)，其中，所述第二子集不同于所述第一子集。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述谐振器阵列配置为记录对于所述第一子集和/或所述第二子集所述阵列是否从所述对象装置接收到电能接收的指示和/或数据接收的指示，其中，所述方法包括：
由所述谐振器阵列记录对于所述第一子集和/或所述第二子集所述阵列是否从所述对象装置接收到电能接收的指示和/或数据接收的指示。
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