CN103329448A - 集装箱状态监测***和方法 - Google Patents

Abstract

集装箱监测***可以总体包括一第一门控制器，一第二门控制器，和一控制器模块。该第一门控制器模块可被设置为与一控制器模块通信。该第一门控制器模块可以被配置以接收来自控该制器模块的一个第一随机生成的代码并进一步被配置为储存该第一随机生成的代码。该第二门控制器模块被设置为可以与一控制器模块通信。该第二控制器模块可以被配置以接收来自该控制器模块的第二随机生成的代码并进一步被配置为储存该第二伪随机生成的代码。该控制器模块被设置以分别访问该第一门模块和该第二门模块，以及被配置以基于从该第一门模块和该第二门模块接收到的一个或者多个信号建立一告警条件。

Description

集装箱状态监测***和方法

交叉参考相关申请

本发明的各实施例可能涉及到之前于2007年1月19日提交的申请号为PCT/US2007/001368，名称为确定机箱侵入的PCT国际专利申请；本申请将所述的PCT专利申请作为参考资料全文并入就如同全文记载了一样。

技术领域

本发明的实施例涉及一监测***，更具体的讲，涉及门状态的监测***以及方法，例如，监测货物集装箱的入口门的状态的***和方法。

背景技术

源于集装箱的安全威胁是一个技术能够帮助防止或者阻止安全漏洞的领域。例如，国际货运集装箱承载的货物进入到一个国家是可能会被篡改或可能含有违例的或者有害材料。能够被篡改这一漏洞是常规集装箱安全设备的一个缺陷。

现有的集装箱安全技术不能完全地处理货运集装箱安全顾虑的全部方面。这些顾虑包括恶劣的环境条件，极端的操作条件以及高误报率。

因此，需要一个改进的集装箱状态监测***和方法。还需要在没有减少舱位或侵入到货运舱位的情况下，也可以提供可靠的集装箱监测的改进的***和方法。本发明的实施例都是针对提供这样的***及其方法。

具体实施例的简要说明

本发明的实施例提供改进的航运集装箱状态的监测***及方法。概括来讲，本发明的实施例包括一门状态监测***，其被设置为监测针对货运集装箱的篡改事件。门状态的监测***总的包括被可操作的设置为的与一控制器进行通信的传感器阵列。该控制器可以连续的对传感器进行监测以确定可能的篡改事件。如果有篡改事件发生，则该控制器可以将该事件记入日志或传输被篡改信号。本发明的实施例可以应用在许多类型的集装箱上，因此可以理解当范例的实施例结合有关货运集装箱被探讨时，本发明的整体范围不是那么受局限的。

根据一些实施例，本发明可以是一个被配置为对集装箱的访问进行监测以及监测集装箱的条件状态的集装箱监测***。这样的***总体包括多个门控制器和一个控制器模块。一被设置为与该控制器模块通信的第一门控制器模块。该第一门控制器模块可以接收来自该控制器模块的第一随机生成的代码并储存该第一随机生成的代码。一被设置为与该控制器模块相通信的第二门控制器模块。该第二个门控制器模块可以接收来自该控制器模块的第二随机生成的代码并储存该第二随机生成的代码。该控制器模块可以分别询问该第一门控制器和该第二门控制器，并根据从该第一门控制器和该第二门控制器接收到的一个或多个信号建立一个告警条件。该告警条件可以基于至少从该第一门控制器接收该第一随机生成的代码时产生的错误或该第二门控制器接收该第二个随机生成的代码时产生的错误。告警条件也可以是基于该控制器从至少该第一门控制器或该第二门控制器之一接收到的光信号的一功率级别。

本发明的***的实施例还可以包括附加特征。比如，该控制器模块可以含有一第一光收发器以便与该第一门控制器通信，以及一第二光收发器以便与该第二门控制器通信。作为另外一个例子，该控制器模块，该第一门模块，和该第二门模块针对在集装箱内的安装被配置，而在安置时，其中该控制器模块被配置为位于最接近一中间上梁的区域，该第一门模块被配置位于该集装箱的第一门的接近该中间上梁的区域，而该第二门模块被配置位于该集装箱的第二门的接近该中间上梁头部的区域。***实施例可以包括配置一无线收发器以从该控制器模块向远离该控制器模块的一远程无线设备传输数据。

***实施例还可以包括附加特征。例如，控制器模块可以被配置为与第一和第二门控制器模块不同地光通信，并且该第一和该第二门控制器模块被配置为向该控制器模块传输光信号。控制器模块可以含有多个记忆储存区域以便分别地存放固件数据，安全数据以及商业数据。控制器模块可以包括一平凸透镜以将从该第一和该第二门控制器模块接收到的光信号聚焦到一光检测器。该第一和第二门控制器模块被排列为在第一和第二门控制器内设置的光发射器被配置为朝向容置在该控制器模块内的一检测器的平面以垂直方向传输光。

本发明的实施例也包括方法。的确一些实施例可以包括一方法来监测对集装箱的访问和集装箱的条件状态。这样方法通常能够包括提供一主控制器模块和一对门模块，配置该主控制器以使其与该对门的模块进行双方向的通信，配置该主控制器以随机产生第一代码和第二代码并将该第一代码提供到其中一个门模块，而将该第二代码提供到另外一个门模块；以及配置该主控制器以使其询问该对门模块并至少部分基于至少一个该门模块是否返回匹配该第一或第二代码字的一提供的代码字以及预先定义的多个告警参数而建立一告警条件。该方法还包括将主控制器设置为与远程无线设备进行无线通信，并从含有预先定义的多个告警参数的无线设备接收数据。一些方法还可以包括为该主控制器提供一用于储存告警事件数据的存储器。

依照一些方法实施例，其他的方法特征也是有可能的。这些特征可以包括，例如，为该主控制器和该对门模块提供LED和光检测器，从而可使主控制器与每对门模块双向光电通信。作为另外一个例子，方法可以包括配置该主控制器以使其在货运集装箱内部位置安装，而该对门模块在航运集装箱的门的内部位置接近该主控制器的地方安装。在一些方法中，一主控制器可以基于一基线信号强度值与从一对门模块接收到的一信号强度值的比较来确定有关一对门模块的位置数据。

方法实施例还可以包括附加特征。一些方法可以包括设置控制器模块以便包括一平凸圆柱形透镜和一一维位置传感检测器用于与该对门模块中的每个进行通信。一些方法还可以包括将控制器设置为以包括一感应温度数据的温度传感器并将该温度数据提供到一存储器以储存。在另外的实施例中，控制器模块需要来自一对门模块的一代码字以便在与该对门模块继续通信之前确定该代码字是否匹配该预先提供的代码字。还有一些方法包括配置该控制器模块以令其使用一光脉冲的通信协议与该对门模块双向通信，其中该光脉冲的通信协议包括一同步脉冲部分，一延迟部分，一指令部分，以及一数据值部分。

本发明的实施例还可以包括配置的集装箱监测***以监测对集装箱访问和集装箱的条件状态。该集装箱监测***的组件在集装箱内可以被配置附加在内部的位置。***总体包括门模块和控制器模块。具体而言，***可以包括具有一供电电源，一LED阵列，一光检测器，和一第一门模块处理器的第一门模块；含有供电电源，一LED阵列，一光检测器，和一控制器模块处理器的第二门模块。该控制器模块可以被配置以生成提供给该第一门模块处理器和该第二门模块处理器的伪随机代码字。控制器模块处理器被进一步设置以计算基于与控制器模块相关的第一和第二门模块的位置的一告警事件。在一些实施方案中，控制器模块可以被附加到一集装箱的一上梁部分，该第一门模块可以被附加到该集装箱的一第一门，而第二门模块可以被附加到该集装箱的一第二门。该控制器模块通过与第一门模块和第二门模块的通信可以确定该第一和第二门的位置状态信息。

本发明的集装箱监测***实施例可以包括附加特征。例如，该控制器模块组装体的LED阵列可以包括一第一LED，该第一LED被定位为与该第一门模块通信，还包括一第二LED，该第二LED被定位为与该第二门模块通信。在另外一例子中，该控制器模块的该光检测器阵列可以包括一第一透镜和一第二透镜，该第一透镜被定位为接收来自第一门模块的一光信号，而该第二透镜被定位为接收来自第二门模块的一光信号。在一些实施例中，该控制器模块可以包括一RF收发器以使该控制器模块能够与一远程无线设备无线通信。在另外一实施例中，该控制器模块被设置为从一无线设备接收无线布防和撤防的指令，并响应该指令，对监测一集装箱的***及进行布防或者撤防。该第一门模块和该第二门模块中的每一个均可以包括一反射表面，该反射表面被定位为将从该控制器模块接收到的一光信号反射回到该控制器模块。在一些实施例中，该控制器模块可以被配置为生成伪随机代码字（例如，通过使用一Park-Miller-Carta伪随机数字生成器）。该控制模块处理器、该第一门模块处理器，和该第二门模块处理器可以被设置为相互通过使用分段式的，脉冲式的光通信协议通信。另外，依照一些实施例，该控制器模块处理器可以被设置为基于至少从第一门模块和第二门模块其中一个接收到的数据确定一告警事件。

本发明的实施例的其他方面的特点将使本领域的那些普通技能变得显而易见，经审阅以下具体说明，本发明的具体实施例与该视图的发明一致。当本发明的特征在该申请中相对某些实施例和视图可以被讨论时，本发明所有的实施例可以包括一个或者多个这里讨论的特征。以类似的方式，当具体实施例可以被讨论如下作为***或者方法实施例时，可以理解在多样的设备，***，和方法中可以实现这样的具体实施例。与硬件组件，软件逻辑，或者一两者的组合可以实现本发明的方法实施例。

附图的简要说明

图1描绘了根据本发明的一些实施例的一集装箱安全设备监测***的一功能框图。

图2描绘了根据本发明的一些实施例的一集装箱门状态监测***的一范例安装。

图3描绘了根据本发明的一些实施例的一集装箱安全设备监测***的控制器模块的一功能框图。

图4描绘了根据本发明的一些实施例阐释了一集装箱安全设备监测***的一门控制器模块的一功能框图。

图5描绘了根据本发明的实施例的一集装箱门状态监测***的一范例装置的一放大图。

图6描绘根据本发明的一些实施例的发生在一控制器模块与一集装箱门状态监测***的门模块间的通信。

图7描绘了根据本发明的一些实施例的在一源模块和一接收模块间提供通信特征的一表格。

图8描绘了根据本发明的一些实施例的用于控制器模块设备的一透镜的一图形描述。

图9描绘了根据本发明的一些实施例的用于控制器模块设备的一光检测器的原理和光学图。

图10描绘了根据本发明的一些实施例的用于一集装箱门状态监测***的一控制器模块的一分解视图。

图11描绘了根据本发明的一些实施例的用于一集装箱门状态监测***的一门模块的一分解视图。

图12描绘了根据本发明的一些实施例的布防一集装箱状态监测***方法的一逻辑流程图。

图13描绘了根据本发明的一些实施例的监测一集装箱状态的方法的一逻辑流程图。

图14描绘了根据本发明的一些实施例的撤防一集装箱状态监测***的方法的一逻辑流程图。

图15描绘了根据本发明的一些实施例的展示了通过一控制器模块对一门模块进行询问的一时序图。

图16描绘了根据本发明的一些实施例的提供一范例控制器模块的时隙限定协议的一表格。

图17描绘了根据本发明的一些实施例的提供一范例门模块的时隙限定协议的一表格。

图18描绘了根据本发明的一些实施例的显示了通过一控制器模块对门模块的询问以便获得一随机生成的代码字的一时序图。

图19描绘了根据本发明的一些实施例的显示了通过一控制器模块用随机生成的一代码字对一门模块进行播种的一时序图。

图20描绘了根据本发明的实施例的在一移动的，无线用户接口和一集装箱状态监测***间的一数据通信方法的一逻辑流程图。

优选的和可替换的实施例的具体说明

为了便于理解本发明的各种实施例的原理及特点，各种实施例的阐释被解释如下。将作为说明，本发明的实施例提供了改进的和先进的货物集装箱监测***和方法。先进的是，本发明的实施例可对移动通过受控的物流区（例如，国家、国际的海运港口，航空口岸，海关检查站，边境管制站，货运码头，或者类似的）的众多集装箱实现高效的和可靠的监测。一些实施例还能利用无线网络***内的无线网络***及组件设备来监测集装箱。

总体设计与操作原理

现转至附图，其中，图1为根据本发明的实施例的一集装箱安全设备监测***100的一功能框图。根据所示，该***100总体包括一通信模块105和一集装箱安全设备110（有时也简称为CSD110）。

该通信模块105可以是个被设置为与该CSD110无线通信的无线设备。该通信模块105也倾向有个用户接口以便实现这个用户对该通信模块105的功能的操作和管理。通信模块105能包括一多样的设置的无线用户接口以便与该CSD110接口。通过使用通信模块105，用户能登录到CSD110以存取储存在CSD110内的状态数据和其他数据。另外，用户能使用一通信模块105以对一CSD110进行布防/撤防。布防能发生在出发地点/口岸而撤防能发生在到达地点/口岸。

可以预见用户能使用多种类型/模式的无线设备（例如一通信模块105）结合相似的操作软件（描述如下）以对一个或多个CSD110进行访问、布防、和撤防。这能使不同用户例如，在一集装箱的出发和到达地点同时对CSD110进行布防和撤防。也可能是这种情况，一个或多个通信模块105与一些CSD110在一个时间进行互动以协助在通信模块和CSD110间的数据切换。这样可使得，例如，在运输船舶上时对大量的CSD110进行布防/撤防，并在穿过一区域时，CSD110能与一个或多个通信模块105通信。

该CSD110能被安装在一集装箱内并包括一个或多个使该CSD110能安全地维护一集装箱并监测该集装箱状态的子组件。该CSD110的子组件可以包括一控制器模块115和一个或多个门模块120A、120B。该控制器模块115可以被配置为以无线的方式与通信模块105和门模块120A、120B互动。在一些实施例中，该控制器模块通常可以包括一控制器125，一供电电源130，和门接口135A、135B。该控制器125和该供电电源130能被集成在一个单一的单元内（如所描绘的那样）或分布在不同的单元内。该门模块120A、120B可以从该门接口135A，135B间隔分开，这样该控制器模块115可以被无线连接到该门模块120A，120B。可如所描绘的那样（更具体如下所讨论的那样）通过光链路实现该无线链路。通过使用无线链路，可以使用该CSD110监测一集装箱的状态以确保该集装箱的安全性。

在目前优选的实施例当中，例如，可以在一集装箱内安装该CSD110。例如，该控制器模块115能被放置在最接近的集装箱顶部，上部位置（例如，后门上梁位置）并且该门120A，120B可以被放置在上部，集装箱的内部表面。在这些位置，该控制器模块115能与该门模块120A，120B无线互动以便监测一集装箱的门是否曾经受到干扰，移动或是从初始锁定状态被打开。尽管本发明的一些实施例讨论的是有关货运集装箱和货运集装箱的安全维护，本发明的实施例也可用于针对多种类型的集装箱。确实，集装箱的类型不重要因为根据本发明的实施例可以使用该监测***保护任何尺寸，各种形状，或者各种尺寸的集装箱。

如上所述，该***100可以在组件间采用各种无线链路以实现保护一集装箱的监测。例如，门模块120A，120B和门接口135A，135B能具有复数个方向的光链路（例如，双向链路）作为无线链路。这些组件可以包括电路和嵌入式软件。双向光链路使这些设备可在该控制器模块115和门模块120A，120B间转换数据并验证门模块120A，120B的回应和测量门的位置。光通信的模式之一是通过两个光脉冲与脉冲之间的时间用于编码或得出数据。光脉冲的应用实现了一低功率的数据通信链路，通过不同的时间提供数据，并允许在针对门的位置对灵敏检测器上的该脉冲的测量。在一些实施例中，根据需要，可对通过光链路通信的数据进行加密。

本发明实施例的另外一个优势特点涉及到该控制模块115和该门模块120A，120B间的一通信协议。为了实现一高级别的安全性，可采用生成随机数字的方式来确保在该控制模块115和该门模块120A，120B间的安全数据传输。在目前首选的实施例当中，以该控制器模块115提供和确定的一随机代码而对每个门模块120A，120B进行播种。在该控制模块115和门模块120A，120B间的随后通信中，该控制器模块115可以通过询问、接收和分析提供的额数据验证和核查该门模块120A，120B的身份。

以这种方式，能确保在***100被布防后该控制器115与门模块120A，120B进行通信。在布防时，通过对该门模块120A，120B进行播种，通用的门模块120A，120B可被使用。这是一个优势，因为该门模块120A，120B并不需要成为匹配设定的一部分，每次使用可以被重新编程，在再生产或者在预先布防的情况下可以不预先播种。在减少了CSD110的生命周期成本的同时这个提高了在该控制器模块115和门模块120A，120B间的通信链路的安全性。

具体***实施

图2描绘了根据本发明的一些实施例的一货运集装箱的门状态监测***200的范例安装。在这个实施例中，实施该***200被实施为监测具有一第一门210和第二门215的一集装箱205。如描绘的那样，该***200一般被设置在集装箱205的上部，中间位置。但是该***200根据需要和需求可以被安装在另外一个集装箱的位置。该***200可以包括一控制器模块220，一第一门模块225A，和一第二门模块225B。该控制器模块220可以被安装在上梁位置，而该门模块225可以被安装在对开的门210，215上。在这种排列下，该***200可以监测该门210，215是否已经从初始状态或布防后的状态被移动。该控制器模块220和该门模块225一起形成该***200的一CSD组件。

该控制器模块220可以包括一个或者多个控制处理器、存储器，一供电电源，和一收发器（也可以参照图3、6、和10）。该收发器与其他无线设备相通信。如果利用多个处理器，则他们可以被配置以实施所需的功能。例如，在目前优选的实施例当中，该控制器模块220内设置有三个微处理器。其中一个该处理器是一主微处理器负责通过一无线接口（例如，一接收器）与外界（例如，无线用户设备等）的通信，记录事件/告警，以及控制两个光学处理器。该两个光学处理器通负责与通过该光链路门模块通信。根据本发明的实施例，优选为该处理器编程逻辑进而将其配置为实施控制算法。在该控制器模块220中的处理器可以包括用于储存固件的存储器。

作为一范例，优选地配置该控制器模块220以负责管理在CSD内的所有决定包括申报一告警事件。在CSD布防期间，该控制器模块220指示该门模块225有关执行何种功能以及用一代码为每个门模块225播种。优选的是，该代码是一随机生成的数字。该随机数可以是用Park-Miller-Garta随机数字生成器或者一ISAAC（间接，转移，累积，添加，计数）加密随机数字生成器（CRNG）生成的。在通信过程中，该门模块225响应来自该控制器模块220的请求。该控制器模块应用他们被播种的代码和他们曾被询问的次数以响应该控制器模块220在每次询问。基于该门模块的响应，该控制器模块220可以确定是否有告警事件或者有需要记入日志的事件。

通过一无线的、双向光链路优选地实现在该控制器模块220和该门模块225之间的通信。该链路被用来在模块间传输数据，验证正确的门模块，以及测量门的位置。使用在不同时间发出的两个IR脉冲通信数据。通过该控制器模块220接收到的脉冲被投射在检测器上以便确定该门210，215的位置。

控制器模块220可以使用通过该光链路传输的数据来检测门的开口处，最大限度的减小误告警，以及和检测***的篡改。使用一相互关联的***接口可以执行这些功能。在该控制器模块220和该门模块225之间有三条光事件/路径：（a）控制器模块220到该门模块225的指令传输；（b）从该门模块225到该控制器模块220的反射的指令；和（c）从该门模块225到该控制器模块220的响应传输。一些实施中可能不会使用所有三条光路。例如，目前优选的实施例中没有实施该反射路径。

在该控制器模块220和该门模块225之间的通信是一分层的通信协议。例如，首先从该控制器模块220向该门模块225发出一指令。位于门模块225上的一反射表面反射和返回脉冲到该指令模块220。该控制器模块220使用这些返回的脉冲以验证该门模块225已被安装，通信路径无阻碍，以及测量该门210，215的角运动。测量角运动可以帮助确定，例如，是否曾有一“底部开口，顶部枢转”形式的门开启存在。

在分层方式中的第三个通信链路包括该门模块225向该控制器模块220发出传输（例如，脉冲IR信号）。该控制器模块220可以使用从该门模块225的这些传输来测量一扇门的横向运动。该控制器模块220也可以使用该门模块225的响应以认证和验证一正确的代码字的接收（例如，预先播种的代码）。该控制器模块220可以执行一两级别的检查：首先确保该代码字匹配针对各自门模块预先播种的代码；其次是通过检查该门模块225在适当的时间参数内返回了正确的代码。例如，如果该门模块225没有及时响应，则该控制器模块可以等待170ms，然后再确定。如果检测出一问题，它首选申报一被记入日志的事件。此时，该控制模块220立即再次询问该门模块225。如果该控制器模块220在再次询问过程中检测出一问题，则申报告警事件并将其记入日志。如果在再次审问过程中没有检测出问题，不会申报告警并且该***恢复正常运行。

如在本申请中已经讨论的，该控制器模块220会基于接收到的不同的数据申报一告警事件。概括地说，该控制器模块220被配置为执行固件或软件来监测接收到的数据。当接收到的数据落在存储的参数之外时，该控制器模块220可以申报告警。通过一使用通信模块的用户的布防流程过程中制定存储参数（像通信模块105）。在目前优选的实施例当中，并参考上述讨论的分层通信协议，当篡改事件导致其中一条链路失败时，这将导致在另外两条链路上的失败。如果该控制器模块220检测到任意链路上的一问题时，一“事件”被申报。此后该控制器模块或再次进行一次询问，如果该再次询问过程中检测到一问题，则该控制器模申报告警。

结合不同类型的货运集装箱实施本发明的实施例（例如***200）。当考虑到***200的整体设计时会遇到几种设计上的限制。由于该链路/检测***是光学，则需要材料的精心挑选和该模块的布局与一受保护的光路径。遇到的其他因素包括：运作环境，集装箱内的布局，安装限制，以及集装箱的可变性。集装箱的可变性包括不同的物理项目比如门框区，门焊缝，门上梁厚度和高度的尺寸。基于这些因素，该***200是目前大集装箱应用的首选。

图3描绘了根据本发明的一些实施例的集装箱安全设备监测***的一控制器模块300的一功能框图。根据所示，该控制器模块300包括一个处理器模块305和用于该控制器模块300的控制功能的支持电路。该处理器模块305可以包括一个或者多个处理器（像控制器模块220）。该控制器模块305中的处理器可以包括用于固件储存的存储器。该处理器模块也可以包括用于与通信模块（像通信模块105）通信的一无线接口。该接口可以是一3.3伏级别的RS-232UART。

该控制器模块300还可以包括一个或多个存储器。根据图示，该控制器模块300包括一安全数据存储器310和一商业数据存储器315。借助一标准的SPI总线与微处理器控制能源使该存储器310，315可以被耦合到该处理器305。该安全和商业存储器310，315可以是单个组件，每个组件具有4MB的内存。根据需要其他存储器的大小可以被采用。该安全数据存储器310可以储存有关控制器模块300的安全性的项目。该存储器模块310也可以存储多个告警、一个告警和询问事件、CSD状态里的变化、故障流程、告警数据内的变化、CSD登录/访问设备、CSD尝试登陆的失败、门开放事件、以及门关闭事件。该商业数据315存储器可以用于存储有关集装箱以及集装箱移动的项目。这个信息包括集装箱号，CSD识别编号，集装箱封条的识别编号，离岸港口，到达港口，用于CSD读取器的识别编号（该读取器可以是一通信模块，像通信模块105），单舱识别编号以及记录的温度数据。设置该安全和商业模块310，315以把握和储存用于一个集装箱的跟踪移动的GPS数据。应该理解，尽管图3中展示的是多个存储器，但一些实施中只拥有一个用于存储感兴趣的数据的单一存储器。也可以理解存储器310、315均能储存上述提到的数据点以及其他感兴趣的数据。

该控制器模块的其他功能包括温度和电源供应器的功能。根据所示，该控制器模块可以包括一温度感应器320，该温度感应器320可以根据需求或预先确定的情况监测温度。通过这样做，该控制器模块300可以根据需求启用温度数据的记录。此外，该控制器模块300可以监测温度和如若遇到的极端温度，这些事件可以作为告警记录。该控制器模块330可以包括一电池监测器325，一电池330，一电压调节器335。该电池电压330可以被电压调节器335调节并分配到所示的其他控制器模块300组件上。通过该处理器模块305可以控制电池监测器325。在一些实施例中，该电池监测器只在执行测试或者为了减少能量损耗的时候启用。

该控制器模块300还提供了有关信号的传输与接收的另一组功能。该控制器模块300可以包括LED/驱动电路340和光检测器/信号整理电路345。该处理器305可以耦合并控制这些设备中的每一个。该LED/驱动电路340根据处理器305的指示可以散发光脉冲以启用无线的、光通信。该图像测试器/信号调节电路345针对时间和位置测量可以提供数字和模拟信号到该处理器305。

据目前的首选，可以使用带有一些支持组件的三个微处理器实现该控制器模块300的功能。这些处理器305可以是Microchip nanoWatt科技公司的PIC24FJ256GA106和PIC18LF2620。该微处理器关联着两个时钟，一个在32.768千赫和一个在4兆赫。该温度感应器320也可以是一个单一的组件，比如一MicrochipTC77。该电池330可以是一个3.6伏锂电池，而且通过一线性科技LTC3025VLDO电压调节器可以执行该电压调节器335。该LED/驱动电路340可以包括两个相同但是独立的光通道，与两个LED阵列和两个驱动电路实施。该LED可以是具有最大宽度半功率+/-10的一个Visahy TSAL6100红外线LED。该光检测器/信号调节电路345可以包括一个OSI SL5-25xlmm位置灵敏检测器和BurrBrow OPA2363运算放大器。

在该控制器模块300的设计中，发明者们计入了一些设计考虑。例如，曾经根据功能性挑选了组件，因为他们要么具有低功耗模式或者可被外部控制器所关闭而不会影响模块的操作准备状态。该功耗设计考虑到了运作功耗设计和关闭/禁用功耗。所有这些微处理器节省功率的特点均被采用以在每个操作阶段节省功率。该微处理器305也可以具有所有电路的电源控制，并且在一些电路没有被使用的时候，软件可选择性的关闭这些电路。

该控制器模块300优选被设计为不仅包括“终身”运作还包括“一次旅行”运作。主要的区别在于该需要的电池300。该控制器模块300的平均布防电流是2.09毫安而它的未布防电流是1.27毫安。本领域的那些技术根据所需的实施和应用可以最佳的确定必须的电池评级（例如，安培小时评分）。

如本文所讨论（像***200）的一个集装箱监测***经过布防后，该控制器模块300一旦被布防就成为是***调度器。该控制器模块300做出有关事件和告警的所有决定，并储存所有安全性和商业数据。该控制器模块300还通过无线链路（例如，RF链路）与一个或者多个通信模块通信以便接受布防，询问，以及下载/撤防指令。该布防的流程可以包括一个内置测试（BIT）和该安装的***的特征。在制造过程中无需对门模块用代码字进行预先播种，从而如果有必要允许任何模块可以轻易地被更换。在布防过程中，该控制器随机地选取和传输一个种子代码到每个门模块。一旦被布防，该控制器为每扇门的响应保持一个序列计数还可以根据需要进行代码字的重新同步。布防后门模块最好不要重新同步。如上所述，如果一个门模块返回一个不正确的值，该门模块将被重新询问。在询问过程中，如果该门模块返回另外一个不正确的值，则申报一个告警。重新同步最好只产生在失电的恢复通电的过程中。一旦布防了，该通信模块300可以与一个或者多个门控制模块连接以监测一集装箱的安全性。

根据本发明该控制器模块300也可以具有另外的特征。该控制器模块300可以维护所有相关联的集装箱数据和自布防还是以来的事件和告警的日志。所有的事件和告警将包括一时间戳并且可以被访问/由用户可下载的。事件和告警可以被包括在以下类别之一中：唤醒尝试；布防/撤防（安全性的和商业性的）；感应门的条件以及门的总的开放时间；CSD状况/条件；告警事件；外部查询通信（用户需求）；失败的通信尝试；和恶意攻击（入侵者阻碍或者尝试模拟光链路）。该集装箱数据，事件，和告警可以被储存在控制器模块内的两个物理分开的4兆字节闪存设备。一个设备将储存所有的商业数据而另外的闪存设备将储存所有的安全数据。此外，安全数据存储器里保存的所有数据都可以储存16字节AES加密块。存储器里的记录将包括事件，告警，和集装箱数据。与一个4MB存储器，可以储存大约16K的记录。可用内存的存储大约可以是预计存储需求的15倍。

根据本发明的一些实施例，图4描绘了一个集装箱安全设备监测***的一门控制器模块400的功能框图。在目前首选的实施例中两个模块400可用于一***并被安装到航运集装箱的每扇门（如图2所描绘的）。该门控制器模块400可以充当一个控制器模块（如控制模块300）的从属机并被配置为只对一控制器模板的指令做出响应。如所描绘的，该门控制器模块400可以包括多个组件。这些组件包括光检测器/信号调理电路405，一个处理器410，LED/驱动电路415，和一个供电电源（例如，电池420）。在下面将更加详细地讨论这些。

在布防中，如上文所述，可以进行在一控制器模块和该门控制器模块400间的初始化。该初始化可以包括一个内置测试（BIT）的执行。该内置测试可以包括通过一个控制器模块（如控制器模块300）执行的对该门模块400的位置和功率基线化的一系列测试。在内置测试过程中，该控制器模块300问询该门模块400以执行初始的基线化程序。该控制器模块300也传输一个初始种子值。该门模块400每次通信后都做出确认响应。

该门模块400的组件使其能够与一个控制器模块（像控制器模块300）互动来检测一个集装箱的安全性。该LED/驱动电路415可以包括三个LED传输器以便适用于不同厚度的后上梁。可以使用该LED提供光信号到一个控制器模块。在没有实际与该控制器模块300通信时，该处理器410可以控制该门模块的所有运行并且将所有功能置于待机/睡眠模式下。该光检测器/信号调理电路405可以接收来自该控制器模块300的脉冲并验证一个有效的指令。该门模块不会生成位置数据。在布防中由该控制器模块300选择的该LED/驱动电路415发出一响应指令。该电池420供电给该门控制器模块。该处理器410可以从该控制器模块300的指令上检查电池状态。

在设计该门控制器模块400时，发明者门已经计入了一些设计考虑。曾经根据功能性挑选了组件，因为他们要么具有低功耗模式或者可以被没有影响模块的运作准备状态下的外部控制器所关闭。该功耗设计考虑到了两个因素：运作功耗和关机/禁用功耗。该处理器410的电能节省的特点被应用以便在每个操作阶段节省电能。该处理器410还会控制所有电路的电能，而且在电路没有被使用的时候该软件选择性的关闭电路。该门模块为“终身”或“一次之旅”的运行而被设计。主要的区别在于所需要的电池420。该门模块的平均布防电流是0.207毫安而它的未布防电流是0.198毫安。本领域的那些技术根据所需的实施和应用可以最佳的确定必要的电池评级（例如，安培小时评分）。

据目前的首选，可以由一个具有一些支持组件的单一的集成电路实施该门模块400的功能。该处理器410可以是Microchip nanoWatt科技公司的PIC18LF2620。有两个时钟与该处理器关联，一个在32.768千赫和一个在4兆赫。该电池420可以是一个3.6伏的锂电池。该微处理器（所以LED块415代表多个LED和驱动电路））独立地控制着三个一模一样的LED驱动电路。每个LED是具有最大宽度半功率+/-10（同样应用在控制器模块300）的一个Vishay TSAL610红外线LED。该光检测器是一个具有一个关闭电路设计的OSI PIN-6DI，该关闭电路设计允许该微处理器完全控制该检测器。

根据本发明的一些实施例，图5描绘了一个集装箱门状态监测***500的一个具体安装的放大图。该***500总的包括了一个控制器模块505和两个门模块510（510A和510B）。该控制器模块505和该门模块510一起组成一个CSD，并且如所描述的，该CSD被安装在后上方的上梁。这样使该CSD在集装箱运作上具有最小的影响。该门模块软件，电子电路和外壳的设计，允许该门模块被广泛地应用在具有零至三英寸的门到上梁的平面差的集装箱上。

根据所示，该CSD包含一些光链路组件。例如，该控制器模块550的组件包括发射一20度，940纳米的光锥的两个GaAs红外线LED，两个焦距为12.5毫米的f/1平圆柱凸透镜，和两个尺寸为1*5毫米的硅1-D传感光电二极管。每个门模块510包括三个红外线LED（与控制器模块505同样的），一个尺寸为6.4毫米的硅光电二极管，和一个围绕该LED和一个光电二极管基座的一个反射表面。该门模块505，510使用光等级细胞筹态亚克力窗口形成具有模块包装的一个密封环境。该窗口被着色以阻止在硅的响应波段的可见光部分中的背景光。使用该门模块510中的三个LED以解决安装的控制器模块的位置的不确定的问题。安装之后，该***仅使用该三个LED中的一个以监测该门的状态。该控制器模块透镜前面的顶点与该门模块LED间的距离大约是25厘米，这比透镜的背表面和检测器间的空间远远大出了8.5毫米。

通过一个双向光链路实现本发明的一些实施例的控制器和门模块间的通信。针对传输器和收发器该链路可以使用一对GaAs红外线LED和光检测器。一个基于该LED发射的光脉冲的定时的通断键控编码体系被用来通信跨越链路的信息。

图6展示了光链路的一个交互作用图，图7展示了每个光链路路径的性质和用途。在一条路径中，该控制器模块的光脉冲序列用于传输通信指令到该门模块。在另外一条路径中，该门模块传输含有通信响应的脉冲序列到该控制器模块。还有，针对这条路径，能量和脉冲的到达角度被该控制器模块检测以检测集装箱开启/关闭状态的变化。针对这条路径，该控制器模块监测该能量和在门模块内由反射和/或者镜像表面反射的其自身发出的光脉冲的到达角度以检测企图篡改或破坏门模块。由于在CSD内（一个针对一个门）有两个专用的光链路，所以该控制器模块有两个LED和两个探检测器（根据上述提到的图5）。该光路径从该控制模块到该门模块是一个从一个LED到一个光检测器发送的一个简单自由空间传播。

本发明实施例的一个主要功能是检测两个标准集装箱门状态之间的转换。这个可以通过检测位于每个门模块的LED的位置来实现。相对控制器模块，当集装箱门被关闭时该门模块的水平位置不同于门被开启时的位置-这种不同可以开始执行对一个开启的门的检测。该控制器模块使用一个如下讨论的内部的单一透镜成像***来监测该LED的位置。

根据本发明的一些实施例图8描绘了用于控制器模块设备的一个透镜800的图形。在控制模块内的该单一透镜成像***800包含一个平凸圆柱形透镜和一个具有一个长方形的检测区域的一维位置传感检测器（PSD）。一个平凸圆柱形透镜的弯曲折射表面可以被描述为，在一横截面内具有常数的曲率半径，而在与该横截面垂直的横截面内没有曲率。如所描绘的，该类型的透镜只在一个轴聚焦功率。在目前首选的实施例当中，只有该控制器模块具有该圆柱形透镜，这些门模块并不需要确定它们相对该控制器模块的位置。为了从控制器模块到门模块的光传递，可以使用一个单一的裸露的光电二极管检测来自控制器模块的LED的光脉冲。

图9描绘了根据本发明的一些实施例的一个用在控制器模块设备中的光检测器（PSD）900的电路图和光路图。该光检测器900是一个具有两个阳极和一个阴极的特殊类型的光电二极管。图9中的电学性的并且光学性的描绘了这个检测器的特性。光检测器900可以通过每个阳极生产两个光电流。两个光电流的大小程度跟落在光电二极管光检测器的活跃区域的辐射图案的矩心有关。下面的等式给出了这个矩心和光电流的两个阳极间的相对位置的关系。因此，该辐射矩心的报告位置是独立于入射辐射总量的。

$\frac{2x}{L}=\frac{I_{23}-I_{13}}{I_{23}+I_{13}}$

在本发明的集装箱监测***的运行过程中，可以在一个控制器模块内定位该透镜800和该光检测器900。例如，需要以固定的相关位置在同一模块内共同安置透镜和光检测器。该透镜800可以被安置在离光检测器距离为d’并且被定向为使得该透镜800的曲率半径落在与载有光检测器900的主要轴线的平面相平行的平面中。在门模块中的LED通常位于一与前述透镜相距距离d的位置。选择这两个距离以满足该薄的透镜的成像等式（其中f是透镜的焦距）：

$\frac{1}{d^{\′}}+\frac{1}{d}=\frac{1}{f}$

该透镜800的弧度表面将来自一个LED的光聚焦到该光检测器900上。这样做，柱形透镜可以在该光检测器900上形成该LED的一个伪像。这可导致点光源LED的发出的光将被转化成垂直于该光检测器900的主线轴的一条细线。接收到的光信号继而可以被用于提供有关门位置状态的数据。

如图7所描绘的，本发明的实施例使用不同的信号和不同测量的数量以确定一个门模块相对于该控制器模块的状态。该信息有助于确定是否一集装箱的门曾经被打扰，被篡改，被开启，被移动，以及/或者以其他方式被干扰。为便于讨论，该通信的描述被分阶段的论述。这些阶段可以不断的同时出现或者根据所需的排列或者指令。微控制器软件在控制器模块里控制各种通信的所有定时（timing），并知道何时在传递何时期望来自门模块的响应。因此，从光检测器检测到的/接收到的信号将不会使该控制器模块混淆。

在一初始通信阶段，借助一源自该控制器和门模块接收到的第一信号，该控制器模块可以通过确定是否接收到一个来自门模块的反射来确定该光路径是否无障碍。在这个初始通信阶段，该控制器模块还可以与门模块进行指令式的通信（例如，播种的）。该控制器可以与一个基于光脉冲的定时（更多细节讨论如下）的通信协议通信信号到该门模块。

另外一个通信阶段包括该门模块提供的并由该控制器模块接收到的信号。在这个阶段中，控制器模块可以获得来自该门模块的数据。该数据可以以光功率强度的形式，脉冲定时，和辐射矩心位置的形式到达。该数据可以提供诸如，光路径的变化，通信的指令响应，和门的横向移动等信息。

在另外通信阶段中，该控制器模块可以向外提供被反射回到控制器模块的信号用于观察。该反射的信号可以提供诸如，门模块的存在和门的脚运动等信息。该数据可以以光功率强度和辐射矩心的位置的形式到达。

如上述讨论和图9中的描绘，本发明的实施例可以使用一个光检测器作为一个获取辐射矩心位置的数据的途径。该检测原理独立于从该门模块LED接收的光功率。相反，流经该光检测器的两个阳极的光电流的幅度相对彼此会随着入射在该PSD上光图案的辐射矩心的位置而变化。该光图案是一个椭圆形的光，该光的主轴垂直于该光检测器的主轴。当一个集装箱的门关闭时，该光图案将被理想地安置在接近该光检测器的矩心。与这个位置相关联的光电流流经该控制器模块内的负载电阻而产生电压，该电压被在控制器模块内的微控制器转化为有关一共同参考电压的数字值。该微控制器使用该两数码值以计算该光图案矩心的位置（被一数字值代表）。使用前一页提供的第一个等式可以计算出该位置。在初始化过程中，可以将一个初始位置作为一个参考值算出和储存为日后使用。

在算出一初始位置后，该***可以继续计算更新的位置数据以与该初始计算的参考值进行比较。当门从关闭的状态打开，该光图案和它的矩心将沿着该光检测器的主轴转移位置，从而导成流经该光检测器的阳极电流的相对数量的变化。因为该微控制器连续的计算从光检测器电流到处的位置值，所以该值的任何高于一设定的阈值的变化都将导致一个通过该微控制器发出的开启的门检测申报。

在本发明的一些实施例当中，该门模块可以包括多个LED以适应不同尺寸的集装箱。在这些情形中，在***初始化过程中，该控制器模块可以观察传输自多个LED的光，并基于位置，该控制器模块可以指示该门模块应该在随后的通信中使用多个LED中的哪一个。例如，在一些实施中，每个门模块可以包括三个LED。在初始化过程当中，该三个LED可以被顺序的分别点亮。该控制器模块可以确定那个产生一个光图案接近该光检测器的矩心的LED。这时，该控制器模块可以指示该门模块使用该LED作为随后所有门状态的监测或者直到下个一初始过程。

图10描绘了根据本发明的一些实施例的在一个集装箱门状态监测***中使用的一个控制器模块1000的分解视图。如所描绘的，该控制器模块1000配有一些组件。该通信模块安装到一个控制器电路卡。该电路卡接着被安装到一个盖/透镜座并且这个盖被固定到该安装板。最后该电池盒被固定到该安装板上。电池盒和电池从后面被安装到该控制器模块并覆盖所有的外壳紧固件。一旦电池组件用平头螺丝被安装到安装板上，该控制器模块1000的背面提供一个平坦的表面为安该装控制器模块1000和头之间的所有紧固件以防被篡改。

图11描绘了根据本发明的一些实施例的在一集装箱门状态监测***中使用的一个门模块1100的分解图。该门模块1100集有一些部件。一个电路卡被安装到一个壳，而这个壳被安装到一个基座。一个电池可以插在基座中的隔间，而一个电池壳可以固定到位。一旦电池和被平头螺丝安装到该基座，该门模块的背面提供了一个平坦的表面为安装该门模块1100和门之间的所有紧固件以防被篡改。

方法实施例

目前，本发明实施例的各种设备和***都已被讨论，注意力将被转移到本发明的方法实施例。该方法的实施例可以进行和实施硬件，软件或两者的结合。一些方法实施例可以包括通过处理器或状态机执行媒体上储存的运算指令。一些方法实施例可以包括接收数据，数据分析，以及作为对数据的响应而采取的某些行动。当展示和讨论某些方法实施的时候，那些技术将了解讨论的方法可以以不同的顺序被执行，某些行为也许并不重要，而其他的行为可以被加入讨论的方法实施例中。另外，讨论的方法可以被结合在一起以启用如本文所论述的一个集装箱的监测状态的安全方法。可以借助本申请所论述的不同组件和设备来实施各种方法实施例。不同流程图是描绘和讨论的状态图，这些图代表，为实施本发明的不同方法实施例的算法。

在一些实施例中，方法可以被实施为作为两个独立的应用而嵌入软件。在一个控制器模块的处理器内可以执行一个应用。该应用可以掌控与门模块和RF通信模块的通信，监测该门状态和集装箱内部温度，以及储存所有的时间，告警，和存储器里的集装箱数据。另外一个应用是一个门模块应用。一个门模块的处理器可以执行该门模块应用。目前的发明者喜欢该Microchip MPLAB应用程序开发套件以对PIC处理器板载的嵌入式软件进行开发，编程，和调试（具体地说，可以使用MPLAB ICD2在线调试器，MPLAB CI8C，和MPLAB C30编辑器）。这种组合可以提供更快的软件开发和解决问题。

图12描绘了根据本发明的一些实施例的一个用于布防一个集装箱状态监测***（包括一个CSD）的方法1200的一幅逻辑流程/状态图。在布防CSD之前，该控制器模块和门模块都将处于睡眠模式，以当不使用的时候节省功率消耗。在睡眠模式中，该***中的处理器被设置在睡眠模式。任何与***的通信将会唤醒该控制器模块的主处理器（MP）。当指示***告警的时候，该主处理器可以唤醒该门模块的门接口处理器（DIP）并指示该主处理器和该门接口处理器开始询问功能。该MP会处于睡眠模式，而直到接收到从一个外部设备或者其中一个门接口处理器的通信而被布防为止。门接口处理器在两次询问之间处于睡眠模式。

在从用户那接收到一个布防请求之后，该控制器模块将会请求当前时间和其他数据。数据可以包括集装箱具体数据，集装箱识别编号，清单识别编号，器械密封识别编号，和其他所需数据（包括之前所描述的数据点）。一旦接受到当前时间和其他所需的数据，该控制器模块将会执行一个内置测试（BIT），以确保所有板载的组件和门模块正常运行。这时，一旦内置测试成功完成，该控制器模块将与一个独立代码播种每个门模块，这样该控制器模块和门模块之间的所有后续通信使用了一伪随机号生成器(PRNG)。与一个代码成功播种两个门模块之后，该CSD将通知用户现在已经被布防了。如果内置测试失败了，则说明该门模块未被正确播种，或者从来没有接收过当前时间或集装箱数据，该CSD将不布防。

该***内部测在布防前试验证该控制器模块和门模块的正确操作，如上所述，如果任何测试在内置测试期间失败，则该CSD将不布防。在内置测试期间存在以下测试：（a）控制器模块内的内置测试；（b）门模块的内置测试；（c）控制器模块LED响应和基线测试；（d）门模块LED响应和基线测试；（e）控制器模块和门模块之间的定时测试；(f)闪存测试。此外，为确保该CSD的健康状态，该***内置测试也将验证布防前门已被关闭。正是这个门的初始位置将被用作针对在正常处理过程中所需的验证到2英寸运动的一个基线。

图13描绘了根据本发明的一些实施例的以一个监测一个集装箱的状态的方法1300的一个逻辑流程/状态图。当布防过程成功完成时，该CSD将会进入一个正常的处理状态。在这个运作模式期间，该控制器模块将至少一秒钟询问每个门模块一次，记录事件，如果适用的话，启动一个外部的告警，以及监测集装箱内部的温度。此外，还将服务来自可信任的用户（通过通信模块）的任何请求。

该门模块询问包括一请求下一个代码的控制器模块指令。该门模块然后将与下一个代码做出回应。从这些传输中，该控制器模块将确定门是否曾经被打开或者是否有一个入侵者正在篡改***。如果一个正确的代码被返回或者如果该集装箱的门被移动2英寸，该控制器模块将重新询问适用的门模块以确保先前的传递被正确的接收。如果该门开放状态或者不正确的代码被验证，则该控制器模块将激活外部告警。然而，如果门闭合状态或正确的代码被确定，则该控制器代码将恢复到1Hz赫兹的询问频率。

图14描绘了根据本发明的一些实施例的一个撤防一个集装箱状态监测***的方法1400的一个逻辑流程/状态图。该撤防过程将始于来自一个可信任的用户的一个请求。有两种撤防形式：安全数据和商业数据。由于撤防的请求可以清理相关的内存，可信的用户优选在撤防之前请求事件记录。如果只完成了一种撤防形式，在满足了客户的请求后该CSD将继续进行正常的处理过程。然而一旦执行了安全和商业两个撤防程序，则该CSD将进入低功率睡眠状态以节省能量。

无线通信协议

图15-19描绘了关于本发明实施例实施通信协议的各种细节。通信协议可通过光无线链路以及通过其他通信方法（例如，RF无线）实施。

因为本发明的***和实施例可以采用这些协议，所以将分别地提供对协议的讨论。其他的协议也可以被采用，所以本发明的实施例并不限于这些协议。

图5描绘了根据本发明的一些实施例的一个展示了通过一个控制器模块的一个门模块的询问的通信协议的时序图。如前面章节所述，该控制器模块和门模块将通过一个光链路进行通信。控制器模块将发起每个往返传输并且包括四个脉冲，其中两个由控制器（指令或者数据）生成，而另外两个由门模块（状态或者数据）产生。展示在图15的协议最小化了功率的损耗并提供一个安全的通信方案因为它非常难以复制。所有的脉冲持续时间大约为100μs。每个单项传输将承受一个最大长度为0.25秒或者512个时隙，每个时隙为488.3μs。第二个脉冲将标记单向传输的结束。大部分传输将少于0.25秒。

图15描绘了四个信号时序图。传输信号是“控制器LED”和“门LED”的信号。接收到的信号是该控制器检测器和该门检测信号。该控制器LED信号是一个从一个控制器模块到门模块传输的信号，该控制器检测器信号是一个由门模块到控制器模块反射的信号，该门检测器信号是在一个门模块从一个控制器模块接收到的信号，而该门LED信号是从一个门模块到一个控制器模块传输的信号。在一些实施例中，该控制器检测器反射的信号可能不被使用（如上述提到的）。每个模块的第一脉冲是同步脉冲（Sync脉冲）并将针对每次单向传输标记“时隙0”。

控制器模块将计算通过门模块第一脉冲的振幅以确定该门的横向移动。该控制器模块的第二脉冲将作为指令或者数据值而该门模块的第二脉冲将作为状态响应或者数据值。在门模块上的反射表面将局部反射通过控制器模块的第二个脉冲。该反射将提供一个简单的机制以验证该门是呈现的，而反射的脉冲振幅将提供该门模块到该控制器模块的角度。通过对比反射的功率和在内置测试期间记录的基线功率可完成该运作。可通过将这些传输得到的横向运动以及角度测量值进行结合以确定每个门的运动。

图15所示的脉冲可以通过脉冲数分割成时隙。图16描绘了一个表格，该表格提供根据本发明的一些实施例的一个范例控制器模块时隙定义协议。该表格描绘了控制器时隙的定义。图17描绘了一个表格，该表格提供一个根据本发明的一些实施例范例门模块时隙定义协议。在这两份表格中，每个时隙标志着该传输的一个特殊的指令、状态或者数据值。

图18描绘了根据本发明的一些实施例的一个时序图，其展示了一个门模块的询问通过一个控制器模块以获得一个随机生成的代码。如上所述，本发明的实施例可以生成一个随机代码字。控制器模块可将代码字提供到门模块以提升安全性。尽管目前的首选实施例使用了一个CRNG生成器，其他生成器也是可以使用的。

在控制器和门模块间之间询问通信的过程中将使用一Park-Miller-Carta算法。这种特定的PRNG创建了平均分布的，并且无偏的31位号码的一伪随机序列。就在布防该***之前，该控制器模块将用一个单独的32位值对每个门模块进行播种。在一个正常的询问过程中，该控制模块将需要该门模块回应下一个PRNG代码。如果该门模块连续两次回应不正确的PRNG代码，则该控制器模块将启动外部告警。

图19描绘了根据本发明的一些实施例的一个展示了通过一个控制器模块用一个随机生成的代码字对一个门模块进行播种的时序图。由于传输方案只允许一次只能发送最多256个可能的数据值（8位数），所以为了使该控制器模块可对该门模块进行播种，除了播种指令传输外还需要四个数据传输。

无线访问CSD***的总体概括

图20描绘了根据本发明的实施例的在一移动、无线用户接口和一集装箱状态监测***之间的一个通信方法的一个逻辑流程/状态图2000。如所讨论的，本发明的***实施例可以使用一个通信模块（如通信模块105）以为用户提供一接口。最好，该通信模块105包括一个RF通信模块将作为用户和CSD的控制器模块之间的接口。

该控制器模块将仅通过一个UART接口与RF通信模块进行通信。该RF通信模块主要包括本地通信模块（LCM）和远程通信模块（RCM）。该LCM将被实际安置在同一个外壳内并且将通过UART接口与该控制器模块直接对接。该LCM将通过RF通信传输与安装在该集装箱外部的该RCM相通信。该RCM将继而还是通过RF与受信任的用户相通信。该RCM随后将验证正在请求的用户的身份，从而该控制器模块可以假设该本地通信模块的所有请求均源自可信任的用户。此外，在睡眠模式期间该控制器模块将使用该UART通信作为一唤醒中断。

结论

本发明的实施例没有受限于本文特定的配方，工艺步骤，和公开的材料，这些配方，工艺步骤，和材料可以有所不同。此外，本文采用的术语目的只用于描述具体实施例，并且该术语不打算起限制作用，因为本发明的各种实施例的范围将仅受限于附加的权利要求和其中的等值项目。事实上，上述描述是典型的，还存在着其他的特征和实施例。

所以，当参考具体实施例描述本发明的实施例的时候，本领域的那些技术可以理解，变化和修改可以在本发明范围内生效限定在附加权利要求中。据此，本发明各种实施例的范围不应该限于上述描述的实施例。另外，本发明的全部范围以及所有的等值项目应该只被以下权利要求和所有的等值项目所限定。

Claims (30)

1.一种集装箱监测***，其被配置为监测对一集装箱的访问和该集装箱的条件状态，该***包括：

设置为与一控制器模块通信的一第一门控制器模块，该第一门控制器模块被配置为接收来自该控制器模块的一第一随机生成的代码并进一步被配置为对该第一随机生成的代码进行储存；

设置为与该控制器模块通信的一第二门控制器模块，该第二门控制器模块被配置为接收来自该控制器模块的一第二随机生成的代码并进一步被配置为对该第二随机生成的代码进行储存；该控制器模块被配置以分别询问该第一门控制器和该第二门控制器，以及基于从第一门模块和第二门模块接收到的一个或者多个信号建立一个告警条件。

2.根据权利要求1的***，其中，该告警条件是基于至少从该第一门控制器生成的第一随机代码或者从第二门控制器生成的第二随机代码的接收错误。

3.根据权利要求1的***，其中，该告警条件基于控制器模块从至少第一门控制器或者第二门控制器之一接收到的光信号的功率级别。

4.根据权利要求1的该***，其中，该控制器模块包括一第一光收发器以与该第一门控制器通信以及一第二光收发器以与该第二门控制器通信。

5.根据权利要求1的***，其中，该控制器模块，该第一门模块，和该第二门模块被配置配偶之为安装于一集装箱内，并且其布置为，其中该控制器模块被配置为位于接近一中间上梁的区域，该第一门模块被配置位于该集装箱的第一门接进中间上梁的区域，而该第二门模块被配置位于该集装箱的第二门接近中间上梁的区域。

6.根据权利要求1的***，其进一步包括被配置为从该控制器模块向远离该控制器模块的一远程无线设备传输数据的一无线收发器。

7.根据权利要求1的***，其中，该控制器模块被配置为与第一和第二门模块不同地光通信，而该第一和第二门控制器模块被配置为向该控制器模块传输光信号。

8.根据权利要求1的***，其中，该控制器模块包括多个记忆储存区域以便分别储存固件数据、安全性数据，和商业数据。

9.根据权利要求1的***，其中，该控制器模块包括一平凸透镜以将从第一和第二门控制器模块接收到的光信号聚焦到一光检测器上。

10.根据权利要求1的***，其中，该第一和第二门控制器模块被排列为在第一和第二门控制器内设置的光发射器被配置为朝向容置在该控制器模块内的一检测器的平面以垂直方向传输光。

11.一种监测对一集装箱的访问以及该集装箱的条件状态的方法，该方法包括：

提供一主控制器模块和一对门模块；

配置该主控制器以使其与该对门模块进行双向通信；

配置该主控制器以使其随机生成一第一代码字和一第二代码字并将第一代码字提供到其中的一门模块而将该第二代码字提供到另一个门模块；以及，配置该主控制器以使其询问该对门模块并至少部分基于该门模块是否返回匹配第一或第二代码字的一提供的代码字和预先定义的多个告警参数至少之一而建立一告警条件。

12.根据权利要求11的方法，进一步包括配置该主控制器以使其与一远程无线设备无线通信并且从包含有预先定义的告警参数的无线设备接收数据。

13.根据权利要求11的方法，进一步包括为该主控制器提供一储存告警事件数据的一存储器。

14.根据权利要求11的方法，进一步包括为该主控制器模块和该对门模块提供能够使该主控制器与该对门模块的任何一个进行双向光通信的LED和光检测器。

15.根据权利要求11的方法，进一步包括将该主控制器配置为安装在一航运集装箱内部位置以及在该航运集装箱的门的内部位置将该对门模块安装在接近该主控制器的地方。

16.根据权利要求11的方法，其中，该主控制器基于一基线信号强度值与该对门模块接收到的一信号强度值进行比较来确定关于该对门模块的位置数据。

17.根据权利要求11的方法，进一步包括配置该控制器模块使其包括用于与该对门模块中的每一个进行通信的一平凸圆柱透镜和一个一维位置传感检测器。

18.根据权利要求11的方法，进一步包括配置该控制器模块以使其包括一检验温度数据的一温度传感器并将该温度数据提供到一存储器而进行储存。

19.根据权利要求11的方法，其中该控制器模块请求来自该对门模块的一代码字以在与该对门模块继续通信之前确定该代码字是否匹配该预先提供的代码字。

20.根据权利要求11的方法，进一步包括配置该控制器模块以使其使用一光脉冲通信协议与该对门模块双向通信，其中该光脉冲通信协议包括一同步脉冲部分、一延迟部分、一指令部分，以及一数据值部分。

21.在一被配置为监测对集装箱的访问以及该集装箱的条件状态的集装箱监测***中，其中该集装箱监测***的组件在集装箱内被配置为附加在集装箱的内部的位置上，该***包括：

一第一门模块，其包括一供电电源，一LED阵列，一光检测器，和一第一门模块处理器；

一第二门模块，其包括一供电电源，一LED阵列，一光检测器，和一第二门模块处理器；

一控制器模块装配体，其包括一供电电源，一LED阵列，一光检测器阵列，和一控制器模块处理器，该控制器模块被配置为生成提供给该第一门模块处理器和该第二门模块处理器的伪随机代码字，并且其中该控制器处理器进一步被配置为基于该第一和第二门模块的相对于该控制器模块的位置而确定一告警事件。

22.根据权利要求21的***，其中该控制器模块被附加到一集装箱的一上梁部分，该第一门模块被附加到该集装箱的一第一门，而第二门模块被附加到该集装箱的一第二门，而且其中该控制器模块通过与第一门模块和第二门模块的通信确定该第一和第二门的位置状态信息。

23.根据权利要求21的***，该控制器模块装配体的该LED阵列包括一被定位为与该第一门模块通信的第一LED，以及一被定位为与该第二门模块通信的第二LED。

24.根据权利要求21的***，该控制器模块的该光检测器阵列包括一被定位为接收来自第一门模块的光信号的第一透镜，以及一被定位为接收来自第二门模块的光信号的第二透镜。

25.根据权利要求21的***，该控制器模块进一步包括一RF收发器，该RF收发器可使该控制器模块与一远程无线设备无线通信。

26.根据权利要求21的***，该控制器模块被配置为从一无线设备接收无线布防和撤防的指令，并且响应于该指令，对一集装箱的监测***进行布防或撤防。

27.根据权利要求21的***，每个该第一门模块和该第二门模块均包括一反射表面，该反射表面被定位为能够将从该控制器模块接收到的一光信号反射回到该控制器模块。

28.根据权利要求21的***，其中该控制器模块被配置为使用Park-Miller-Carta伪随机数字生成器，PRNG，生成该伪随机代码字。

29.根据权利要求21的***，其中该控制器模块处理器，该第一门模块处理器，和该第二门模块处理器被配置为使用一分段式的，脉冲的光通信协议相互通信。

30.根据权利要求21的***，其中该控制器模块处理器被配置为基于至少从第一门模块和第二门模块之一接收到的数据来确定一告警事件。

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