電子控制系統/網絡的制作方法

專利名稱：電子控制系統/網絡的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于對象或人員識別和定位的系統，特別是用于雇員和物資跟蹤目的的系統。
背景技術：
雖然已發展用于對象和人員識別及定位的系統，并取得專利，但是迄今為止，那些系統只是允許從經編碼的識別標志(tag)或者允許在標志(讀-寫模式)上對數據進行編程，但僅響應于閱讀器的詢問。此外，這些系統幾乎常常引起使用集中式數據庫或集中式處理器。這種系統的例子包括電子識別系統(4,937,581和5,132,687)和便攜式現場可編程檢測微芯片(5,218,343)。已發展描述協議的其它識別方法以及用于識別標志的方法(諸如，電子識別標志詢問方法(5,266,925))。所有這些標志實際上都具有帶有有限響應能力的存儲器存儲單元。它們不能根據環境狀態以認識邏輯方法獨立操作或者響應。此外，即使在網絡陣列中，也不交互共享在標志之間的信息，或者系統判定操作(除了通過中央處理單元之外)。
本發明的目的在于提供可編程節點的網絡，每個節點都能夠響應特定的經預編程的外部環境狀態并通過發送未請求的消息、請求信息或者警告系統有關特定的狀態，與在網絡中的其它節點進行通信。
本發明的另一個目的在于，向網絡中每個節點提供微處理器和固件以賦予節點獨立于中央處理單元作出決定的能力。
本發明的又一個目的在于，利用對于每個節點的判定能力估計消息的上下文確定每次傳輸的適當距離。
本發明的再一個目的在于，利用網絡進行在各種應用中對于對象監控和包括識別在內的定位。
本發明的又一個目的在于，提供一個網絡用于監控包括外部狀態的各種參數。
從下列討論和附圖，本發明的這些和其它目的、特性以及優點將會變得更加明顯，其中附圖簡述

圖1是示出節點標志元件的方框圖；圖2是示出固定位置節點項(member)元件；和圖3是用于監控對象或人和用于識別、定位及這種信息的其它狀態估計的標志和固定位置節點的放置示意圖。
發明概述本發明一般包括用于定位和識別對象和人、在環境狀態下對它們和系統相關參數監視，以及用于控制這種環境的方法。本發明還包括獨立的參數監控和評估系統以及定位及識別控制系統包括兩個或多個有源操作節點(至少一個是可編程、可移動識別和處理的標志節點(tag node)或者至少一個可編程固定位置節點(FPN))的系統。FPN’s位于已知的固定位置上，而且標志節點是可移動的，與它相關的。在固定和可移動節點之間的關系(即，接近于一個或多個固定節點的相關可移動標志節點)提供了定位功能。初始化時對所有節點提供識別編碼，指示每個節點安置在哪里，它正在監控誰或什么。還對可移動標志節點編程，這對于在它的變化位置上的監控、存儲、改變和/或處理環境狀態是可應用的。
每個節點包括用于直接節點間通信的裝置和不用微處理器就能具有判定能力的裝置。標志節點還包括用于通過無線通信與其它標志節點或FPN進行應答通信的裝置。
各個節點(可移動和固定節點)包括整個電源，諸如可移動節點用的長命電池和固定節點用的電路電源。節點還包括預編程的微處理器和存儲單元，它們適于該應用以識別外部環境狀態和詢問并根據經確定的狀態參數(通過i/o裝置接收到的)作出邏輯動作，還包括與其它節點進行通信以例如通過收發機裝置進行全部或部分網絡動作的裝置。由微處理器裝置確定通過無線收發機進行通信的距離，而且與正在發送的消息相關。通過來自其它節點以及來自所附i/o裝置的通信交互作用，經過無線詢問獲得外部環境狀態信息。
用唯一ID號識別每個標志節點和FPN，使用唯一ID號可唯一地對它尋址和識別它。每個節點包括可操作控制的集成電路，最好包括共享一個存儲器和控制電路但具有分開的寄存器組的至少三個獨立微處理器在集成電路中，在較佳實施例中，第一微處理器或通信CPU提供媒體存取控制，而且包括與應用在節點之間(諸如，在標志和FPN之間、標志間、或者FPN到FPN)接收和發送信息的收發機裝置間的鏈接。
第二微處理器是應用CPU，它運行寫入的代碼以供節點的特定用途。提供這個第二微處理器到i/o裝置的直接鏈接，以如預先編程的那樣，根據環境狀態進行初始處理，和人們為信息進入和接收進行交互作用。輸入裝置的例子包括鍵盤、狀態傳感器(諸如，溫度計量器等)。輸出裝置的例子包括LCD顯示、聲音報警等。
第三微處理器、網絡CPU把應用CPU與通信CPU相連，并進行網絡變量處理、尋址、事務處理、鑒別、網絡管理等。
帶有具有附加應用結構和電源的附加數字電路和i/o和通信硬件的微處理器在能夠對預先編程的環境狀態進行位置識別、監控和鏈接控制操作以及與用于事務操作的外部詢問進行邏輯交互作用的的限定區域中，提供獨立可操作網絡的元件。特定應用包括雇員在工作地點的位置。其它應用包括定位醫生(doctor)和在醫院里的設備、病人監護、在倉庫或工廠內產品和存貨(inventory)位置以及生產監控、自動時間和運動研究、貨物運輸監控等，還包括在大學環境中和監控非特許進入安全位置和監控易腐壞存貨的溫度狀態中的安全應用。
各個節點提供智能化處理功能。例如，在雇員或人事位置應用中，在安全控制下，用安全級參數對標志節點進行編程以使系統能夠對標志和其佩戴者確定適當的位置。此外，標志節點保存位置信息和雇員工作習慣以及花在工作上的時間或者特定工作功能的處理簡表。可對標志進行編程以確定一般使用模式，而且如果偏離這種模式就發出信號。由于標志和FPN’s的處理和通信能力，使得可以獲得通常要求運用中央處理器的功能。
本發明還包括對于網絡系統的特定應用以供在醫院、工廠和倉庫環境、大學環境以及在貨物運輸監控中使用。發明的詳細描述使用在第二微處理器(應用CPU)以及附在第二微處理器上的輸入/輸出裝置上運行的適當固件，以及在第三微處理器(網絡CPU)上運行的適當網絡結構，構造系統以適于特定監控或識別應用的需要。
多于一個FPN和/或標志節點之間的通信和互相聯絡(無線或其它)便創建了一個網絡。如上所述，三個微處理器組成的一個集成電路是可獲得的，而且特別包括Neuron3150集成電路，由Motorola和Toshiba制造，最好在每個標志節點和FPN中使用。在這些集成電路中，第一微處理器(如上所述，通信CPU)處理媒體存取算法(預測p-持續CSMA)。第二微處理器處理應用代碼。最后微處理器進行網絡參數處理和網絡管理。
在這些較佳集成電路中，運用多個微處理器，每個集成電路包括存儲在只讀存儲器中的唯一48位ID，它方便了網絡尋址和識別。根據本發明，標志節點接收來自FPN的消息，或者包括節點的ID數的其它標志節點，因此只對發送節點作出定向的智能化響應。通過運用確認服務、要求/響應、不確認或其它，可以影響在不同標志節點和FPN之間的消息。大多數應用采用允許發送節點知道它的消息已被接收的確認服務。此外，當網絡可獲得時可賦予某些消息(諸如，那些對侵入或非法闖入作出安全告警的消息)第一訪問網絡的優先權。較佳的是，全部內存(RAM、ROM、EEPROM等)至少有64K，以便允許充足的應用代碼和數據存儲。
為了提供附加安全級，某些消息可采用鑒別密鑰算法(authentication-keyalgorithm)發送。這使得在進行任何改變之前對例如企圖改變標志和雇員的安全級的那些消息進行確認。系統的又一個功能是存在網絡變量，它允許一個節點(標志或FPN)的變量必定特別成為另一個節點的另一個變量。
除了微處理器之外，每個節點(標志或FPN)包括電源(對于標志節點，電源最好是移動的，諸如電池或太陽能電池)、存儲器、收發機(發射機-接收機)和某些輸入/輸出(I/O)裝置。收發機提供在節點和其它網絡之間的通信鏈路。標志與FPN或其它標志通過運用無線收發機進行通信，以提供不接觸通信。這使得對象和人成為網絡的一部分，而不必通過中介，只需在“捕獲帶”內(適于通信的范圍)即可。“捕獲帶”距離根據收發機的功率輸出和天線設置或類型而改變。“捕獲帶”限定FPN與標志節點的相對位置相同。從Motorola(R-net)、Utilicom和Telxon可售得合適的無線收發機。運用雙絞線布線方案、電源線、無線、鏈路功率(linkpower)解決方法等，使FPN互相連接。I/O裝置向標志或FPN提供人員界面(諸如，鍵盤和顯示器)，或者提供與標志或FPN適于檢測的其它傳感器和啟動器的連接。
在操作過程中，在分開的節點之間的通信是基于消息傳遞的，如下面的互換所例證的在發送節點中，應用CPU決定(根據定時器、i/o輸入等)需要通過網絡發送消息以與其它節點進行某些信息通信，作為應用處理器更新的“網絡變量”。當更新(它發生在網絡和應用CPU(即，應用緩沖區)之間共享的存儲器中)時，由網絡CPU把變量傳遞到網絡緩沖區。于是，網絡CPU變更存儲器以包括其它信息(諸如，地址(到和來))，和任何特定處理信息(諸如，鑒定)。特定消息被發送到的系統的節點地址，該地址例如在系統安裝時就存儲在存儲器中。通信CPU監測網絡通信直至通信信道是十分清晰的，在此時它在網絡上通過收發機并經過媒體(諸如，雙絞線、射頻等)，發送消息。當發送消息時用于確定的算法是預測p持續CSMA。
沿著網絡傳送消息直至由媒體把它衰減到不可識別為有效消息的程度。只有在限定可達網絡區域(即，根據收發機的特性)內的那些節點將接收到有效消息。
在接收節點處，通過它的收發機接收消息，這里消息是發送到通信CPU的。通信CPU確定接收到的消息包括有效格式。如果這樣的，把它存儲在它的網絡緩沖區。知道已接收到消息，網絡CPU對消息進行解碼，以檢測消息是否針對那個節點。如果不是，就刪除它。如果是，就進行附加檢測或處理，如有必要的話，例如，進行鑒定和確認。提取網絡變量的新值，并通過應用緩沖區把它送回到應用CPU的應用程序。然后，程序根據特定應用的參數運用新值。
相對于所有節點，存在操作或捕獲帶的范圍，在這種帶中的標志可與其它節點進行通信。范圍隨著特定應用以及被發送的消息類型而變。例如，在雇員檢測應用中，檢測雇員安全級的FPN的捕獲帶被限制在人口或單個房間。此外，如果FPN尋找希望進門的雇員，那么它發出達到門的唯一入口的尋找標志消息。如果FPN想要確定在房間中的所有雇員的姓名，那么該消息發出的距離將覆蓋整個房間。對于最佳運算，可以稍重疊通常具有圓圈結構的各種標志或FPN的捕獲帶以保證運用至少一個節點有完全的區域覆蓋(areal coverage)。接收從兩個或多個FPN的位置反饋，自動更加狹窄地把標志定位在各個捕獲帶之間的重疊區域。
此外，在一些應用中，需要把人員界面節點連到網絡上。在這種情況下，可以把個人計算機連到網絡上以查看并改變被授權訪問和能與其進行網絡通信的網絡上的信息。
更精確地說，在雇員檢測和訪問控制應用中，所包含的系統操作包括如下例子1-安全性和時間卡應用雇員攜帶或佩戴(wear)標志，該標志經編程后在存儲器中帶有包含雇員識別手段(具體說就是雇員的姓名和雇員ID號)的信息。為了時間記錄，各個標志通過保持跟蹤雇員的到達時間(time in)、離去時間和在雇員在工作場所的時間(即，全部工作時間(假設如此))，提供雇員時間跟蹤手段。這種功能還可用于提供定位特定雇員的方法。此外，對于安全應用，標志包括雇員的安全級，雇員的拇指指紋的電子存儲版本、安全性PIN號等。如在用于這個目的的安全許可或者具體詳述或者確定在什么日期什么時間雇員可以進入哪扇門(以及區域)。
把FPN設置在整個工作地點，最好是在每個被檢測的房間或區域中至少有一個、以及沿著走廊和在進口和出口處，包括有門的雇員停車場。在進口和出口處的節點不斷地發出“尋找標志”消息。標志接收這種消息并用它們的安全級響應，以確定雇員是否可以進入。當證實時(或者通過在標志上的正確安全級或者通過運用PIN所獲得的)，FPN輸出裝置使門打開以便進入。然而，如果在單個證實開門的單個時間內一組雇員進入，那么仍然證實所有標志。如果任一標志表示雇員不能進入，那么產生安全報警。雇員可以校驗對于標志運用的實際監測，這里雇員必須保證沒有不待標志的人進入門，或者通過把FPN耦連到運動傳感器輸入裝置以感覺沒有相應標志消息的進入。
當允許訪問標志(以及雇員)以進入大樓時，標志接收并存儲來自FPN的消息，并依次將進入時間和地點存儲在它的存儲器中。當雇員離開房屋時，定位在出口處上方的FPN(它還不斷地發出“尋找標志”消息)與出口標志接觸關于出口時間以及日期消息。標志計算全部工作時間(即，被定義為在工作場所內的全部時間)，然后把計算的值送到FPN。存儲該信息，然后供工資單或其它雇員評估之用。
用與外部通道相同的方法，使內部門和區域保持安全。根據一天的時間或根據用途，可對標志間隙編程以具有不同的安全級。對于高安全應用，標志具有層疊的雇員照片以用于視覺檢驗的情況。此外，把唯一生物鑒定信息(諸如，雇員的拇指指紋的圖象)存儲在標志的存儲器中。在請求進入以前，雇員運用拇指指紋閱讀器掃描他的或她的拇指。處理圖象并把它與存儲在標志上的圖象相比較。匹配能使門打開。如果不匹配，發出安全報警。此外，可以把其它生物測定信息存儲在報警上(諸如，視網膜掃描等)。作為備份，使標志裝入雇員的個人數據，而且把關于這些數據的隨機提出的問題擺到雇員面前并通過本地鍵盤輸入回答。正確的回答允許進入。
為了連續控制大樓入口，對標志初始編程時就具有終止日期。每月，標志咨詢證實節點(validation node)(該節點存儲當前安全證實級)，以把當前雇員和他們的許可相比較。使終止雇員的標志失效。下級承包商和參觀者設有帶有適當許可的短期有效性的標志。當進行變更以達到標志的安全級(可以適當地升級或降級)時，把消息發送到所有FPN以定位標志。如果標志沒有出現在房屋內以證實或不同再證實，把新參數存儲在每個入口FPN的存儲器中一個月，或者直至把標志帶入適當的范圍內，或者變更或使之失效。然后，在證實節點中，更新這些變化。如果每月時間限制到期，那么自動使標志失效，而且可由安全辦公室在當時進行改變再啟用它。由于在標志、FPN和證實節點之間的通信鏈路，使得自動進行對于標志的改變，而不必收集和返回標志。
無線收發機允許雇員不從他們個人身上除去ID標牌，從而不必對帶有進入和退出時間記錄的卡刷卡。因此，也不要求授權雇員組的多次刷卡(即，如果多個雇員同時進門，那么不要求所有人各自主動證實他們的標牌)。運用每個雇員的活動記錄，在監控和雙向呼叫的所有時間內，已知雇員的位置。
由于用唯一識別標記對每個標志(諸如，雇員姓名或雇員ID號)進行編碼，所以可以利用標志以把雇員或雇員組定位在工作區內(或在醫院中的醫生等)。通過帶有進入的雇員識別(姓名和ID號)的它的i/o端訪問FPN，并生成位置消息。把位置消息發送到所有FPN，它詢問在相關區域的捕獲帶中的所有標志。經定位的標志向該發送FPN確認接收帶有標示位置的消息。在雇員標志上的聽得見的聲音向佩戴者發出關于呼叫和/或在顯示個人消息的LCD視屏上的消息。鄰近FPN產生表示所論的標志落在捕獲帶內，而且把它發送回給初始的FPN，建議詢問者關于雇員或其它人被定位在哪里。可以把響應類似地發送到原始尋呼者或任何其它相關人員。
人員界面(HI)節點可以輪詢從人員界面節點可達到的在網絡上的任何節點，而且檢索存儲在該節點的存儲器中的任何信息。這種能力的例子如下在這種HI節點上運行的軟件使得管理者查看他們的雇員的位置。它還使管理者編譯他們的雇員的工作習慣的統計。證實節點、示例HI節點包括所有安全許可，而且管理者或其它安全人員可以從這種HI節點在任何時候查看并改變這個節點。因此，通過訪問網絡，管理者有一個關于他的/她的雇員和他們的許可的清單。此外，會計軟件包括在會計HI節點上，其中所述會計節點接收來自標志節點的信息以保持跟蹤可以按每周/每月累計的工作時間(根據進入或退出時間)。然后，把這種信息用于工資單評定。
下面是在醫院、制造工廠、貨物運輸和大學的環境中運用本發明的其它特定例子例2-醫院醫生、病人和其它醫院人員戴上標志節點，而且還可把標志節點附在用于與監控、識別和定位相關的各種功能的重要的可移動設備。通過跟蹤每個標志的位置，系統提供只允許授權人員在受限區域內并限制標記設備的運用和移動。
雖然大多數病人在固定位置(醫院病床或周圍環境)上，但是可以監控企圖游蕩的病人。通過不斷地監控醫生和病人位置，可以把電話來話呼叫直接連到離醫生或病人最近的電話，還可以作為雙向呼叫系統。在一個實施例中，標志設有信息輸入鍵盤以允許把信息傳遞到遙遠的其它標志(包括與它們相連的人或設備(包括特定醫生的病人)。
在緊急情況下，病人或護士諸如通過按下按鈕立即呼叫最近醫生以啟動標志。系統可以通過輪詢與接收呼救消息的FPN最近的FPN。類似地，醫院人員通過鍵控最近的設備的代碼，可以定位這種設備(諸如EKG機器)。視屏通知要求者關于最近設備的位置。護理醫生可以立即獲得存儲在標志存儲器中的病人病歷。在存儲器中可以類似地獲得病人處方消息或吃藥時間安排，以增加準確度并提醒病人何時漏了配藥或用餐(當發藥或送餐時，護士的標志把確認消息發送到病人的標志)。沒有確認消息會導致病人的標志發出警報聲音，而且報告適當的個人標志。例3-制造工廠雖然可把系統用作時卡間系統、雙向呼救設備和雇員跟蹤裝置，但是還可把它用作生產控制和成本會計工具，同時由雇員戴上的標志自動跟蹤他們的進入和退出時間并跟蹤他們關于特定機器或某些作業(即，生產力)的使用。關于生產設備監控運用中的存貨和工件單的標志通知計劃員在生產處理中的數量和位置，以及監控整個生產過程中的作業。
雇員標志用于測量雇員使用機器的輸出和時間以評估雇員的表現并跟蹤勞工成本(即，雇員工作哪個工件單(work order)要多少時間)。在這種模式下，標志與連在機器的輸出端上的FPN進行通信。根據用戶的需要(諸如，用于容納殘疾人或為特殊工件單的需要而定做的)自動定做識別雇員運用它的機器。
把帶有插入鍵盤的特定尺寸的標志連到工件單，并把它傳送到適當的工作站以通過i/o裝置監控生產過程各階段，把成品數據(yield data)輸入到標志上，以與存儲在標志上的由工業工程師完善的公式相比以最優化內部和外部質量。可把該數據用于確定工件單的路線。故障率或大偏差表示處理失控，而且由標志通過前面描述的通信鏈路或由標志的直接詢問立即通知主管者。
通過監測在各個工作站耗費的時間以及通過存儲關于按工件單工作的特定雇員的信息，可以評估成本，而且把它與特定工件單快速并準確地聯系起來。當與雇員相關的標志與跟工件單相關的標志通信時(它們與跟機器相關的FPN通信)，完成這個。此外，可以實時評估工件單的狀態。
標志還在監控存貨位置、數量、時期及環境條件中十分有用。用與前面相對于雇員位置所述的方法類似的方法完成存貨的定位。開始標志裝有產品、來源或其它識別信息，而且所有標志識別的總和用于識別特定項目，并提供關于存貨量的信息。標志開始時就具有日期編程。該日期用于以后確定存貨的特定項目的時期，因而，以利于采用FIFO方法。連到標志i/o裝置上的適當計量器提供近似的環境條件，諸如存儲產品或在存儲中它們要經受的溫度。當發出存貨時，數據直接進入隨部件的適當標志。運用預確定的參數，當存貨低于設定水平時，系統警告購買代理人的標志以重新補足特定項的庫存。
當生產線出故障或者當發生緊急事件時，標志的雙向呼叫能力大大提高了效率。例4-貨物運輸監控通過貨物運輸，把標志連到帶有關于貨物類型、產地、到目的地時間、當前位置等的存儲信息的火車、卡車或容器上，因而產生裝載的電子單據。然后，標志每隔一定時間把位置和狀態或者近似位置發送到路邊或卡車邊固定位置節點。還對標志編程以提供實時燃料消耗信息、冷凍車監控等。
把登記信息存儲在用于火車的標志上以與運動稱重傳感器通信以存儲重量等。帶有FPN的高速公路、橋梁和隧道管理局可以讀取來自卡車的相關信息，而無需使卡車停下。如果需要的話，可以把在卡車或其它車輛上標志輸入線鏈接到計速器、里程表、剎車或燃料計量器等以監測司機和車輛性能。例5-大學識別和安全卡在大學或其它校園環境中，FPN遍布于整個設施以接收來自戴有標志的人員的警報。當按下在標志上的按鈕時，在區域中的FPN接收來自標志的警報信號，并把區域分成三角形以確定特定位置。由接收與它周圍的那些信號進行通信的呼救信號以確定哪個接收到消息的FPN完成三角形劃分。準確定位區域時，把信號發送到在最近的安全中心處的HI節點。返回的確認信號(諸如在標志上的聽得見聲音)確認正在進行搶救。通過運用相同的FPN網格所獲得的附加功能是“巡回看守(guard tour)”功能以保證看守者在安排的時間內到達他們的站崗點。
標志的其它用途包括存儲學生或雇員ID號和大學帳目信息。該帳目信息可用于校內購物和圖書館事務等。學生可以用標志監控和跟蹤他們的花費習慣并保持在預算之內。通過運用鑒定算法可以杜絕非法侵入。
可以容易地將如上所述的三角形劃分功能用于其它應用，如從兩個或多個FPN輸入的位置所要求的那樣，特定定位項目或人。在這個方面，可以提供FPN各種通信范圍(根據功率輸出)以允許擴充范圍以便更有效地運用三角形劃分位置，其中只有一個FPN位于“捕獲帶”中。
附圖詳細描述和較佳實施例首先參照圖1，示出根據本發明，與標志1相關的基本硬件元件(位于對象上的控制裝置)的方框圖。標志1包括集成電路2，其中它的三個(3)微處理器3、4和5以及它們相關的固件6。包含在固件6中的是一般通信協議和特定應用代碼及特定應用的特定網絡配置。把固件6存儲在芯片內存儲器7和芯片外存儲器8。還把集成電路2耦連到無線收發機9。無線收發機從微處理器取出數字信號并把它轉換成電磁信號，然后通過天線10傳送。
此外，天線10接收電磁信號，隨后通到無線收發機9，然后把這些電磁信號轉換成數字信號，然后送到集成電路2。
由長命電池12給每個標志1供電。依賴于系統的特定應用，集成電路2具有與它相關的各種輸入/輸出(I/O)裝置11。這些可以包括傳感器和驅動器，諸如鍵盤或顯示器。
圖2示出與FPN20相關的基本硬件元件的方框圖。節點20(如在本發明中定義)具有兩個主要元件監控節點22和路由器硬件21。電源32裝置給系統的兩個部分供電。監控節點22的其余部分與標志節點2相同，除了通過雙絞線收發機30進行通信，以及改變固件以適于特定應用外。把它的特定固件27存儲在芯片內存儲器28和芯片外存儲器29。與集成電路相關的可能是某種I/O裝置31。
路由器硬件21轉換在不同媒體類型之間的消息，這里是在標志的無線收發機和監控節點22的雙絞線收發機30之間。離開監控節點22的消息，沿著網絡37傳送，并由雙絞線收發機36接收到。該收發機把在網絡37上的信號轉換成路由器硬件35可理解的數字信號。然后，把該信號改成可由無線收發機34識別的形式，并通過天線33把它傳播到廣播頻道。類似地，最終在通過路由器21轉換來自標志的消息之后把它設置在網絡37上。
作為定位和安全應用的例子，在圖3中，給人口裝上具有詢問的特定范圍的FPN101，它可與在系統中的其它節點的范圍重疊。如圖所示，雇員通過人口，并戴上標志節點201引起在關于安全級許可和雇員身份的FPN和標志之間的詢問對話。如果被授權，由節點101開啟門110上的鎖，并打開它以允許雇員到特定的區域，并把記錄輸入在進入時間和日期的標志上。一旦從區域退出，節點101與標志節點201交談、記錄退出時間并從先前寫在標志上的進入數據計算出現在工作地點的全部時間。然后，通過FPN把全部時間發送到會計節點以確定工資。
由關于在他們的詢問范圍內的標志的鏈接FPN完成在工作場所內的雇員定位直至定位所述標志。通過詢問標志的網絡把標志(和雇員)的位置發送給需要者中。
相對于在醫院環境中的醫生、病人和可移動醫療儀器的位置；和在倉庫或工廠環境內的存貨和產品的位置；和如上所述的貨物等的貨物運輸的位置，可以進行類似操作。然而，應理解上述應用例子是應用本發明的例子，而且對于系統、詢問和響應協議以及系統元件的改變是可行的，而不偏離在下面權利要求書中限定的本發明的范圍。
權利要求
1．一種識別和定位系統，其特征在于，包括兩個或多個節點，其中至少一個是可編程、作位置標記和處理、可移動的標志節點，以及至少一個可編程FPN，它用于與所述標志節點進行通信并定位、識別和監控與所述FPN相關的所述標志節點；每個所述節點包括集成電路，它具有可編程微處理器裝置、唯一識別號、用于接受和發送信息的收發機裝置、存儲器存儲裝置，其中每個節點包括用于直接進行節點間通信的裝置和用于在沒有中央處理器的情況下作出判決能力的裝置，其中所述標志節點還包括整體電源和用于與FPN或其它帶有或不帶有詢問的標志節點進行通信的裝置；而且所述FPN或標志節點包括用于與人或對象的輸入和輸出連接的界面裝置。
2．如權利要求1所述的識別、定位和監控系統，其特征在于，所述集成電路包括共享一個存儲器和控制電路但帶有分開的寄存器組的至少三個獨立微處理器，其中第一微處理器包括適于提供媒體訪問控制和在所述節點間進行通信的通信CPU，而且包括與用于接收和發送信息的所述收發機裝置的鏈接。
3．如權利要求2所述的識別和定位系統，其特征在于，第二微處理器包括適于運行為特殊用途寫入的代碼的應用CPU，以及全部操作系統，其中所述第二微處理器設有與i/o裝置直接鏈接，用于如所編的程序那樣根據環境條件進行初始處理并對指令進入進行人為交互作用。
4．如權利要求3所述的識別和定位系統，其特征在于，第三微處理器包括適于把所述應用CPU與所述通信CPU鏈接起來的網絡CPU，其中所述第三微處理器適于進行網絡變量處理、尋址、事務處理、鑒別和網絡管理。
5．如權利要求1所述的識別和定位系統，其特征在于，用安全級參數對所述標志節點進行編程，以使所述系統確定所述標志和佩戴者的適當位置。
6．如權利要求5所述的識別和定位系統，其特征在于，所述標志節點電子存儲其所述佩戴者的所述生物測定信息文本。
7．如權利要求5所述的識別和定位系統，其特征在于，標志節點包括其佩戴者的個人數據，而且所述標志節點向所述佩戴者提出隨機問題，對進入安全保護場所要求作出正確反映，對這些場所標志節點已用適當的安全級參數進行編程。
8．如權利要求5所述的識別和定位系統，其特征在于，所述標志節點包括用于允許通過所述收發機裝置遠距改變所述安全級參數或使其失效的裝置。
9．如權利要求5所述識別和定位系統，其特征在于，帶有安全級的位置具有行動檢測器以監控不佩戴標志節點的任何人的進入。
10．如權利要求1所述的識別和定位系統，其特征在于，所述標志節點適于保持位置信息和雇員工作習慣及在工作上所花費的時間或具有特定工作功能的處理簡表。
11．如權利要求1所述的識別和定位系統，其特征在于，標志節點適于接收來自另一個節點的消息，其中所述消息包括所述發送節點的所述ID號，從而所述接收節點把智能地定向的響應只送回到所述發送節點。
12．如權利要求11所述的識別和定位系統，其特征在于，所述標志節點還包括用于允許遠距離雙向呼叫所述佩戴者的呼叫裝置。
13．如權利要求12所述的識別和定位系統，其特征在于，所述呼叫裝置包括警報啟動部件，當啟動時它使在通信區域范圍內的至少一個FPN接收來自其上具有這種警報啟動部件的標志的警報信號。
14．如權利要求4所述的識別和定位系統，其特征在于，通過運用確認服務、請求/響應、非確認或其它影響節點間的消息，以允許所述發送節點知道已接收到它的消息。
15．如權利要求4所述的識別和定位系統，其特征在于，每個節點包括包含RAM、ROM和EEPROM的存儲裝置，而且所述存儲裝置的所述內存至少為64k。
16．如權利要求1所述的識別和定位系統，其特征在于，在要監控的區域中設置所述FPN，所述區域包括由所述收發機的所述服務確定的可能重疊詢問捕獲帶和進出位置，其中在所述進出位置上的FPN不斷地發出“尋找標志”消息，據此當進入所述捕獲帶的標志節點與所述FPN進行通信并接收和存儲來自所述FPN的消息，而且依次在標志節點存儲器內存儲進入時間和位置，當標志通過出口處離開時，出口EPN正不斷地發出“尋找標志”消息，從而把所述退出標志與退出時間和日期信息聯系起來，其中所述標志節點計算全部工作時間，所述全部工作時間定義為所述標志節點出現在所述被監測區域內的全部時間。
17．如權利要求1所述的識別和定位系統，其特征在于，根據所述收發機的所述功率輸出改變所述捕獲帶距離，其中所述捕獲帶定義為所述標志節點相對于所述FPN的相對位置。
18．一種至少包括如權利要求1所述的一個標志節點的監控系統，其特征在于，所述標志具有適于附在制造工廠中的工件單上的特定尺寸，而且所述標志適于通過i/o裝置監控在所述制造工廠中的生產過程階段，以與由工業工程師優化的公式相比較以最優化存儲在所述標志上的內部和外部質量，從而故障率或較大偏差表示處理失控，而且所述標志還包括通知主管者關于所述失控處理的裝置。
19．一種供在至少包括如權利要求1所述的一個標志節點的醫院中使用的監測系統，其特征在于，把所述標志節點固定在特定病人身上，而且把所述病人的病史存儲在看護醫生通過其i/o裝置可獲得的標志的存儲器中。
20．一種供在至少包括如權利要求1所述的一個標志節點的醫院中使用的監測系統，其特征在于，把所述標志節點固定在特定病人身上，而且把病人藥方或食譜信息存儲在看護醫生可以獲得的所述標志節點的存儲器中，而且所述標志節點包括當漏掉配藥或用餐時提醒個人的裝置。
21．如權利要求20所述的監測系統，其特征在于，把標志節點固定在看護護士上，而且所述護士的標志節點設有當給所述病人用藥或用餐時把確認信息發送到病人的標志節點的裝置，其中沒有確認消息的所述病人的標志節點包括發出警報聲音的裝置。
22．一種供在定制的機器操作中使用的至少包括如權利要求1所述的一個標志節點和FPN的監控系統，其特征在于，所述FPN附在所述機器上，而且所述標志節點對于所述FPN識別其佩戴者，而且所述機器包括使其操作適應于用來自所述FPN的識別信息進行編程的所述佩戴者的要求的裝置，
23．一種供在存貨控制中使用的監控系統，其中存貨的每個項目至少包括如權利要求1所述的一個標志節點和至少一個附加節點，其特征在于，把所述標志節點附在存貨的各個項目上，而且所述標志節點的所述存儲器初始化時裝有與它所附的存貨的所述項目相關的項目識別信息。
24．如權利要求23所述的監控系統，其特征在于，所述識別信息包括進入存貨的所述項目中的所述初始數據以允許確定所述項目的存儲。
25．如權利要求23所述的監控系統，其特征在于，所述標志節點可比用于測量所述存貨項目的環境條件的i/o裝置。
26．如權利要求25所述的監控系統，其特征在于，所述i/o裝置包括溫度計量器。
27．如權利要求23所述的監測系統，其特征在于，所述其它節點包括經編程的存貨水平參數，其中當耗盡存貨并除去標志節點，啟動所述FPN的存貨耗盡警報裝置。
28．一種供通過運輸裝置監控貨物運輸中使用的至少包括附在所述運輸裝置上的如權利要求1所述的一個標志節點和至少一個其它節點的監控系統，其特征在于，所述標志節點的所述存儲器包括關于所述貨物的存儲信息，足以提供裝載的電子存儲單據。
29．如權利要求28所述的監控系統，其特征在于，對所述標志節點進行編程并適于通過它的i/o裝置監控所述運輸裝載的實時燃料消耗。
30．如權利要求28實時的監控系統，其特征在于，對所述標志節點進行編程并適于通過它的i/o裝置監控所述貨物的耗盡條件。
31．如權利要求28所述的監控系統，其特征在于，所述運輸裝置包括火車，而且對所述標志節點進行編程并適于通過它的i/o裝置監控所述火車和其司機的工作表現。
32．一種用于運用如權利要求1所述的網絡系統來識別和定位在指定區域內的對象或人的方法，其特征在于，包括下列步驟a．在所述指定區域內的預定位置點處固定配置一個或多個FPN，其中每個FPN具有它自己的唯一識別號，b．向所述對象或人提供具有唯一識別號的所述標志節點中的一個標志節點，c．使所述FPN把尋找消息發送到用所述唯一識別號識別的所述標志節點，其中所述標志節點具有用確認響應響應離它最近的FPN或節點的所述唯一識別號，和d．識別所述FPN或節點，它們用所述唯一識別號或其號碼接收所述確認響應；從而定位具有與所述已知節點相關的所述標志節點的所述標志節點和對象或人。
33．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述人是雇員而所述指定區域是所述雇員的工作場所。
34．如權利要求32所述的方法，其特征在于，把所述FPN設置在所述工作場所的出口和進口處，從而記錄所述步驟的進出，并根據來自與其進行通信的FPN的指令把它存儲在所述標志的所述存儲器存儲裝置中，所述FPN還包括時鐘日歷裝置以使所述進出與特定時間相聯系，而且由所述微處理器裝置測量所述進出時間以計算出現在所述工作場所中的所述標志的所述積累時間。
35．如權利要求34所述的方法，其特征在于，把所述積累時間發送到會計裝置，以確定具有所述標志節點的所述雇員的工資單。
36．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述人是醫生，而所述指定區域是醫院。
37．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述人是病人，而所述指定區域是醫院。
38．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述對象是可移動醫療裝置，而所述指定區域是醫院。
39．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述對象是存貨項目，而所述指定區域是包括多個存貨項目的倉庫。
40．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述對象是工件單，而所述確定區域是用于根據所述工件單的指令生產項目的工廠。
41．如權利要求32所述的方法，其特征在于，所述對象包括由運輸裝置運輸的項目，而所述指定區域是用于所述運輸裝置的所述路由。
42．一種用于運用如權利要求1所述的網絡系統保持對指定區域的安全控制的方法，其特征在于，包括下列步驟a．對所述標志節點的安全級編程，b．對靠近所述指定區域的入口的固定位置上的FPN的安全訪問級編程，c．使所述FPN詢問關于在其上進行所述安全級編程的所述標志節點，和d．如果所述安全級與所述安全訪問級匹配或超出它，那么所述FPN允許訪問所述入口。
43．一種用于運用如權利要求1所述的網絡系統保持在大學或其它校園環境中的安全性的方法，其特征在于，把FPN分配在所述大學中，以接收來自佩戴有標志的人的警報，而且每個標志設有警報驅動部件，當驅動時，它使在通信區域范圍內的至少一個FPN接收來自所述標志的警報信號，從而對所述區域的三角形劃分可能有利于確定誰也接收該消息。
44．一種用于運用如權利要求1所述的網絡系統來定位其上具有標志節點的人或對象的方法，其特征在于，包括下列步驟，所述標志節點直接與兩個或多個FPN進行通信，或者在標志節點和一個FPN之間進行通信，其中所述FPN依次與一個或多個其它FPN進行通信，而且所述兩個或多個FPN把與所述標志節點相關的定位位置分成三角形，以定位所述標志節點和具有所述標志節點所述人或對象。
全文摘要
可編程固定位置節點(20)和可移動標志節點(1)的網絡系統提供直接節點間通信能力。對各個節點預編程以識別外部環境條件,并根據識別的條件參數進行邏輯動作,并與其它節點進行通信。每個節點包括具有共享一個存儲器(7、28)和控制電路(6、27)但具有分開的寄存器組的三個獨立處理器(3、4、5)的IC(2)。第一處理器(3)提供媒體訪問控制和節點間通信,而且包括收發機元件(9、36),以接收和發送消息。第二處理器(5)運行為特殊用途寫入的代碼以及整個操作系統,它設有與i/o裝置(11、31)的直接鏈接,以根據環境條件進行初始處理。第三處理器(4)把應用處理器(5)與通信處理器(3)鏈接,并進行網絡變量處理、尋址等。節點提供了獨立可操作的整個網絡。
文檔編號G08B13/14GK1217078SQ95198011
公開日1999年5月19日 申請日期1995年11月6日 優先權日1995年11月6日
發明者N·伯特·洛斯摩, 肯尼思·埃爾門, 布魯斯·亞吉德 申請人:Id體系股份有限公司