CN110602640A - 无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法 - Google Patents

无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法 Download PDF

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CN110602640A CN201910506728.4A CN201910506728A CN110602640A CN 110602640 A CN110602640 A CN 110602640A CN 201910506728 A CN201910506728 A CN 201910506728A CN 110602640 A CN110602640 A CN 110602640A
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Abstract

本发明提供一种以超音波传递能量的无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法。无线通信***包括至少一个主机端装置以及至少一个移动装置。主机端装置各包括超音波能量发送器以及无线通***。主机端装置通过超音波能量发送器，以超音波方式发送能量信号。移动装置各包括超音波能量接收器以及无线通信发射器。移动装置通过超音波能量接收器以超音波方式接收能量信号，并且通过能量信号驱动无线通信发射器以发送通信信号到场域，以使得位于场域的主机端装置接收通信信号。本发明可避免因电池所衍生的安全性疑虑以及排除电磁波的干扰。

Description

无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法
技术领域
本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种以超音波传递能量的无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法。
背景技术
现行的医疗院所在管理需求下，为助于提升医院工作效率、信息的掌握与提供，以及人员动向等，针对医疗院所的工作人员、病人或移动式医疗仪器，在医疗院所的医疗环境下，进出入管制和位置追踪的管理开始有了必要性。此外，医疗院所还可希望通过相关设备来实现远端监测、智能就诊、医药信息提供等多种应用。
然而，在医疗院所的医疗环境场域中布建工作人员、病人或移动式医疗仪器的位置追踪管理设备时，皆会担心此种设备所使用的电磁波可能对人体造成的影响，甚至担心电磁波将会对医疗仪器造成干扰导致医疗仪器失效。此外，也必须顾及电池衍生的安全性疑虑，例如是起火、漏电等意外。
发明内容
本发明提供一种以超音波传递能量的无线通信***、主机端装置、移动装置以及其方法，可避免因电池所衍生的安全性疑虑以及排除电磁波的干扰。
本发明的以超音波传递能量的无线通信***，其包括至少一个主机端装置以及至少一个移动装置。主机端装置各包括超音波能量发送器以及无线通***。主机端装置通过超音波能量发送器，以超音波方式发送能量信号。移动装置各包括超音波能量接收器以及无线通信发射器。移动装置通过超音波能量接收器以超音波方式接收能量信号，并且通过能量信号驱动无线通信发射器以发送通信信号到场域，以使得位于场域的主机端装置接收通信信号。
在本发明的一实施例中，所述超音波能量发送器发送周期性的所述能量信号。
在本发明的一实施例中，所述通信信号包括通用唯一识别码以及接收信号强度指示，且所述能量信号的传递距离短于所述通信信号的传递距离。
在本发明的一实施例中，所述主机端装置还包括：
主机端控制器，耦接所述无线通***，依据所述通信信号提供控制信号。
在本发明的一实施例中，所述主机端控制器依据所接收的所述通信信号提供场域服务。
在本发明的一实施例中，所述主机端控制器使所述控制信号包括所述主机端装置的主机信息。
在本发明的一实施例中，所述主机端装置还包括：
信号产生器，耦接所述主机端控制器以及所述超音波能量发送器，所述信号产生器接收所述主机端控制器产生的所述控制信号以产生所述能量信号，并将所述能量信号输出给所述超音波能量发送器。
在本发明的一实施例中，所述移动装置还包括：
电力存储器，耦接所述超音波能量接收器，存储所述能量信号所提供的驱动电力；以及
移动装置控制器，耦接所述电力存储器以及所述无线通信发射器，解码所述驱动电力取得所述主机信息，并依据所述主机信息控制所述无线通信发射器发送所述通信信号到所述场域。
在本发明的一实施例中，还包括：
后台管理装置，耦接所述主机端装置，所述后台管理装置依据所述至少一主机端装置所接收的所述至少一通信信号以提供对应所述移动装置的所述场域服务。
在本发明的一实施例中，所述无线通***以及所述无线通信发射器符合低能量蓝牙通信。
在本发明的一实施例中，所述后台管理装置依据所述至少一主机端装置所接收的所述至少一通信信号进行定位作业，并依据所述定位作业的结果提供对应所述移动装置的所述场域服务。本发明的以超音波方式接收能量的移动装置包括超音波能量接收器、电力存储器以及无线通信发射器。超音波能量接收器以超音波方式接收能量信号。电力存储器，耦接超音波能量接收器，存储能量信号所提供的驱动电力。无线通信发射器，耦接电力存储器，用以接收驱动电力并发送通信信号。
在本发明的一实施例中，还包括：
移动装置控制器，耦接所述电力存储器以及所述无线通信发射器，解码所述驱动电力取得主机信息，并依据所述主机信息控制所述无线通信发射器发送所述通信信号到所述场域。
在本发明的一实施例中，所述无线通信发射器符合低能量蓝牙通信。本发明的以超音波方式接收能量的主机端装置包括无线通***、主机端控制器以及超音波能量发送器。无线通***用以接收一通信信号。主机端控制器耦接无线通***，依据通信信号提供控制信号。超音波能量发送器耦接主机端控制器，依据控制信号以超音波方式发送一能量信号。
在本发明的一实施例中，还包括：
所述主机端控制器依据所接收的所述通信信号获得对应于所述通信信号的定位信息，依据所述定位信息提供场域服务。
在本发明的一实施例中，所述主机端控制器使所述控制信号包括所述主机端装置的主机信息。
在本发明的一实施例中，还包括：信号产生器，耦接所述主机端控制器以及所述超音波能量发送器，所述信号产生器接收所述主机端控制器产生的所述控制信号以产生所述能量信号，并将所述能量信号输出给所述超音波能量发送器。
在本发明的一实施例中，所述无线通***符合低能量蓝牙通信。
本发明的以超音波传递能量的无线通信方法，其包括通过超音波能量发送器以超音波方式发送能量信号；以及，通过超音波能量接收器以超音波方式接收来自于至少一主机端装置的所述能量信号，并通过所述能量信号驱动无线通信发射器以发送通信信号到场域，使得位于所述场域的所述至少一主机端装置接收所述通信信号。
基于上述，本发明的无线通信***通过主机端装以超音波方式发送能量信号给移动装置。移动装置以超音波方式接收能量信号之后，便可启动位于移动装置中的无线通信发射器以传递通信信号给位于通信范围内的主机端装置。主机端装置便可藉此来得知移动装置的所在位置，进而进行定位。藉此，由于移动装置中可不设置电池，而是利用超音波所传递的能量来进行无线通信发射器的动作，便可避免因电池所衍生的安全性疑虑。并且，通过低能量蓝牙技术来传递信息，进而降低或消除低功耗蓝牙电磁波对于其他医疗设备的影响。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例所示出的无线通信***示意图。
图2是依据图1的实施例所示出的主机端装置以及移动装置示意图。
图3是依据本发明的另一实施例所示出的主机端装置以及移动装置示意图。
附图标记说明：
100：无线通信***
110、110_1、110_2、110_3、110_4、310：主机端装置
120、320：移动装置
130：后台管理装置
SC：通信信号
SE：能量信号
R_SC：场域
R_SE：能量信号的传递范围
112、312：超音波能量发送器
114、314：无线通***
116、316：主机端控制器
122、322：超音波能量接收器
124、324：电力存储器
126、326：无线通信发射器
318：信号产生器
328：移动装置控制器
具体实施方式
请参照图1，图1是依照本发明一实施例所示出的无线通信***示意图。在图1实施例中的无线通信***100可适用以超音波的形式来传递能量。为了方便描述，在本实施例中以四个主机端装置以及一个移动装置120说明无线通信***100的作业方式。本发明的主机端装置以及移动装置的数量可以是一个或是多个，没有固定的限制。本实施例的无线通信***100可包括主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4以及至少一个移动装置120。在本实施例中，主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4以超音波方式发送能量信号SE。移动装置120以超音波方式接收能量信号SE，并且通过能量信号SE以发送通信信号SC到场域R_SC。并且使得位于场域R_SC内的主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4可接收移动装置120所发送的通信信号SC。
请参考图2，图2是依据图1的实施例所示出的主机端装置以及移动装置示意图。在图2的实施例中，主机端装置110包括超音波能量发送器112以及无线通***114。移动装置120各包括超音波能量接收器122以及无线通信发射器126。主机端装置110可通过超音波能量发送器112，以超音波方式发送能量信号SE。
在本实施例中，超音波能量发送器112可以是具有双压电晶片振动子(bimorph)、谐振板以及双输入端子的超音波能量发送元件。本实施例可通过超音波能量发送器112中的双输入端子提供控制信号。超音波能量发送器112可依据控制信号使双压电晶片震动子产生震动，并通过谐振板以超音波方式发送能量信号SE。
主机端装置110的超音波能量发送器112所发送的能量信号SE为周期性的能量信号SE。超音波能量发送器112以超音波方式，以每一分钟发送一次能量信号SE。能量信号SE的发送时间以及周期性发送的设定，可以由应用本实施例者依据需求而进行调整，本发明并没有固定的限制。
移动装置120通过超音波能量接收器122，以超音波方式接收能量信号SE，并且通过能量信号SE驱动无线通信发射器126以发送通信信号SC到场域。在本实施例中，超音波能量接收器122可以是具有双压电晶片振动子(bimorph)、谐振板以及双输出端子的超音波能量接收元件。超音波能量接收器122的谐振板以超音波方式接收能量信号SE后，通过双压电晶片震动子以及双输出端子将能量信号SE转换成驱动电力，藉以驱动无线通信发射器126。
在一些实施例中，可通过电压整流方式(例如，整流器)来将驱动电力整流为直流驱动电力。在一些实施例中，移动装置120还可通过耦接于超音波能量接收器122的电力存储器124以存储能量信号SE所提供的驱动电力，藉以延长移动装置120的驱动时间。电力存储器124可通过电容器来实现，也可通过其他电力存储元件来实现。
在此值得一提的是，主机端装置110与移动装置120以无线并且是以超音波方式传输能量信号SE。此外，移动装置120本体并不需要外加电源装置以进行操作。因此，移动装置120本体并不需要设计充电接触点或破孔，可避免电池的燃烧或漏电危险，藉以避免因电池所衍生的安全性疑虑。
在本实施例中，移动装置120以及主机端装置110之间的通信信号SC传递，可符合低能量蓝牙通信(Low Energy Bluetooth，BLE)的协定，因此移动装置120以及主机端装置110之间的通信可符合医疗场域的电磁干扰(ElectroMagnetic Interference，EMI)的相关法规，以避免电磁波对人体造成的无形影响，以及医疗仪器因受到电磁干扰而导致仪器失效问题。通信信号SC包括移动装置120本身的通用唯一识别码(Universally UniqueIdentifier，UUID)以及接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)。
移动装置120发送通信信号SC到场域后，位于场域的主机端装置110可通过无线通***114接收通信信号SC。主机端装置110可包括耦接于无线通***114的主机端控制器116，用以依据通信信号SC对应的控制信号。
再请参考图1，应注意的是，一般而言，能量信号SE的传递距离大约是3米，而通信信号SC的传递距离大约是5-10米，因此能量信号SE的传递距离小于通信信号SC的传递距离。换句话说，通信信号SC的场域R_SC会大于能量信号SE的传递范围R_SE。
在图1的实施例中，主机端装置110_1、110_2、110_4在场域R_SC的范围中接收到通信信号SC后，可依据通信信号SC的通用唯一识别码以及接收信号强度指示判断出对应于通用唯一识别码的移动装置120与主机端装置110_1、110_2、110_4之间的距离，以对移动装置120进行简易的定位。
举例而言，在本实施例中，主机端装置110_1依据通信信号，判断出主机端装置110_1本身与移动装置120的距离小于预设距离(例如是1.2米)，表示移动装置120与主机端装置110_1相当接近，则主机端装置110_1的主机端控制器(在图1未示出)提供控制信号。对应于移动装置120的场域服务可依据主机端装置110_1所提供的控制信号而产生。上述的预设距离可以由应用本实施例者依据需求而进行调整，本发明并没有固定的限制。在一些实施例中，主机端装置110_1的主机端控制器还可在判断出主机端装置110_1本身与移动装置120的距离小于预设距离时，通过所提出的控制信号，以调整主机端装置110_1的能量信号SE的发送周期，例如是缩短能量信号SE的发送周期。
再举例而言，主机端装置110_2、110_4判断出主机端装置110_1本身与移动装置120的距离大于预设距离，或者是主机端装置110_3未接收到通信信号SC，表示移动装置120与主机端装置110_2、110_3、110_4的距离不够接近，则不提供对应的场域服务，或者是调整主机端装置110_2、110_3、110_4的能量信号SE的发送周期。
在图1的实施例中，无线通信***100还可包括后台管理装置130。后台管理装置130可通过有线或无线的方式耦接主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4，并且可依据主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4所接收的通信信号SC，以提供对应于移动装置120的场域服务。在本实施例中，除了可利用上述的距离测定方法简易定义出移动装置120的位置以外。后台管理装置130接收来自于主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4的通信信号SC，并通过例如是三角形质心定位法、三点定位或其他多点定位法等定位技术来取得移动装置120的较精准位置以及记录移动装置120的移动路径。并依据定位作业的结果提供对应移动装置120的场域服务。
请参考图3，图3是依据本发明的另一实施例所示出的主机端装置以及移动装置示意图。与图2不同的是，本实施例的主机端装置310还包括信号产生器318。信号产生器318耦接主机端控制器316以及超音波能量发送器312。移动装置320还包括移动装置控制器328。在图3的实施例中，主机端装置310的主机端控制器316还可以使控制信号包括主机端装置310本身的主机信息。主机端控制器316对包括主机信息的控制信号进行编码后，将编码后的控制信号传送到信号产生器318。信号产生器318接收上述控制信号。在接收控制信号后，信号产生器318依据所述控制信号产生包括主机信息的能量信号SE，并将能量信号SE输出给超音波能量发送器312。并且，超音波能量发送器312以超音波方式发送上述的能量信号SE。移动装置320通过超音波能量接收器322以超音波方式接收能量信号SE后，耦接于电力存储器324以及无线通信发射器326之间的移动装置控制器328通过驱动电力而被驱动以解码驱动电力以取得主机信息，并依据所取得的主机信息控制无线通信发射器326，以决定发送所述通信信号SC到场域，位于场域的主机端装置310可通过无线通***314接收通信信号SC。举例来说，移动装置320可通过主机信息判断移动装置320自身是否存在于指定的工作区域内。如果移动装置320并不在指定的工作区域内，例如是不在指定的楼层，则移动装置320可不发送通信信号SC。
接下来详细说明无线通信***在医疗场域中的实际应用。请再参考图1的实施例，无线通信***100在医疗场域中的实际应用上，移动装置120可以是工作人员的标记身份卡、待照护者所配戴的手环或者是移动式医疗仪器。主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4则可以由应用本实施例者依据需求而设置于指定位置，以使主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4的至少其中之一或者是后台管理装置130依据通信信号对移动装置120进行有效地定位，以对移动装置120提供场域服务。
无线通信***100在医疗场域中的实际应用上，场域服务可以是“生命体征测量***”、“电子药箱”、“卫生教育、“远端监测照护”、“护理站推播”以及“智能就诊布告栏”。举例来说，当医疗场域计划对待照护者提供“卫生教育”的场域服务时，待照护者可进入“卫生教育”的工作区域内，主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4的至少其中之一或者是后台管理装置130可通过待照护者所配戴的手环以判断决定是否提供播放离床“卫生教育”的场域服务。或者是待照护者不离开病房，主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4或者是后台管理装置130可通过待照护者所配戴的手环以判断决定是否在床边提供播放“卫生教育”的场域服务。
另举例来说明，当医疗场域计划对指定待照护者提供“生命体征测量***”的场域服务时，待照护者、工作人员、移动式医疗仪器可进入“生命体征测量***”的工作区域内，主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4的至少其中之一或者是后台管理装置130可通过指定待照护者所配戴的手环、工作人员的识别证以及移动式医疗仪器，对指定待照护者进行“生命体征测量***”的场域服务。其中，移动式医疗仪器由于接收来自于主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4的至少其中之一的能量信号SE，因此移动式医疗仪器可进行取得能量信号SE所提供的驱动电力，以进行低耗电的生命体征测量作业。
再举例说明，待照护者及工作人员可进入“护理站推播”、“智能就诊布告栏”的工作区域内，主机端装置110_1、110_2、110_3、110_4或者是后台管理装置130可通过待照护者所配戴的手环或工作人员的识别证以判断决定是否进行“智能就诊布告栏”的布告服务。
综上所述，本发明的无线通信***，通过主机端装以超音波方式发送能量信号给移动装置。移动装置以超音波方式接收能量信号之后，便可启动位于移动装置中的无线通信发射器以传递通信信号给位于通信范围内的主机端装置。主机端装置便可藉此来得知移动装置的所在位置，进而进行定位。藉此，由于移动装置中可不设置电池，而是利用超音波所传递的能量来进行无线通信发射器的动作，便可避免因电池所衍生的安全性疑虑。并且，通过低能量蓝牙技术来传递信息，进而降低或消除低功耗蓝牙电磁波对于其他医疗设备的影响。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (23)

1.一种以超音波传递能量的无线通信***，其特征在于，包括：
至少一主机端装置，包括超音波能量发送器以及无线通***，所述主机端装置通过所述超音波能量发送器以超音波方式发送能量信号；以及
至少一移动装置，包括超音波能量接收器以及无线通信发射器，所述至少一移动装置通过所述超音波能量接收器以超音波方式接收来自于所述至少一主机端装置的所述能量信号，并通过所述能量信号驱动所述无线通信发射器以发送通信信号到场域，使得位于所述场域的所述至少一主机端装置接收所述通信信号。
2.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，所述超音波能量发送器发送周期性的所述能量信号。
3.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，所述通信信号包括通用唯一识别码以及接收信号强度指示，且所述能量信号的传递距离短于所述通信信号的传递距离。
4.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，其中所述主机端装置还包括：
主机端控制器，耦接所述无线通***，依据所述通信信号提供控制信号。
5.根据权利要求4所述的无线通信***，其特征在于，所述主机端控制器依据所接收的所述通信信号提供场域服务。
6.根据权利要求4所述的无线通信***，其特征在于，所述主机端控制器使所述控制信号包括所述主机端装置的主机信息。
7.根据权利要求6所述的无线通信***，其特征在于，所述主机端装置还包括：
信号产生器，耦接所述主机端控制器以及所述超音波能量发送器，所述信号产生器接收所述主机端控制器产生的所述控制信号以产生所述能量信号，并将所述能量信号输出给所述超音波能量发送器。
8.根据权利要求6所述的无线通信***，其特征在于，所述移动装置还包括：
电力存储器，耦接所述超音波能量接收器，存储所述能量信号所提供的驱动电力；以及
移动装置控制器，耦接所述电力存储器以及所述无线通信发射器，解码所述驱动电力取得所述主机信息，并依据所述主机信息控制所述无线通信发射器发送所述通信信号到所述场域。
9.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，还包括：
后台管理装置，耦接所述主机端装置，所述后台管理装置依据所述至少一主机端装置所接收的所述至少一通信信号以提供对应所述移动装置的所述场域服务。
10.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，所述无线通***以及所述无线通信发射器符合低能量蓝牙通信。
11.根据权利要求9所述的无线通信***，其特征在于，所述后台管理装置依据所述至少一主机端装置所接收的所述至少一通信信号进行定位作业，并依据所述定位作业的结果提供对应所述移动装置的所述场域服务。
12.一种以超音波方式接收来自于至少一主机端装置的能量的移动装置，其特征在于，包括：
超音波能量接收器，以超音波方式接收来自于所述至少一主机端装置的能量信号；以及
无线通信发射器，通过所述能量信号驱动所述无线通信发射器以发送通信信号到场域，使得位于所述场域的所述至少一主机端装置接收所述通信信号。
13.根据权利要求12所述的移动装置，其特征在于，还包括：
电力存储器，耦接所述超音波能量接收器，存储所述能量信号所提供的驱动电力；以及
移动装置控制器，耦接所述电力存储器以及所述无线通信发射器，解码所述驱动电力取得主机信息，并依据所述主机信息控制所述无线通信发射器发送所述通信信号到所述场域。
14.根据权利要求12所述的移动装置，其特征在于，所述无线通信发射器符合低能量蓝牙通信。
15.一种以超音波方式发送能量到至少一移动装置的主机端装置，其特征在于，包括：
无线通***，位于场域接收所述至少一移动装置的通信信号；以及
超音波能量发送器，以超音波方式发送能量信号到所述至少一移动装置。
16.根据权利要求15所述的主机端装置，其特征在于，还包括：
主机端控制器，耦接所述无线通***，依据所述通信信号提供控制信号。
17.根据权利要求16所述的主机端装置，其特征在于，所述主机端控制器依据所接收的所述通信信号获得对应于所述通信信号的定位信息，依据所述定位信息提供场域服务。
18.根据权利要求16所述的主机端装置，其特征在于，所述主机端控制器使所述控制信号包括所述主机端装置的主机信息。
19.根据权利要求18所述的主机端装置，其特征在于，还包括：
信号产生器，耦接所述主机端控制器以及所述超音波能量发送器，所述信号产生器接收所述主机端控制器产生的所述控制信号以产生所述能量信号，并将所述能量信号输出给所述超音波能量发送器。
20.根据权利要求15所述的主机端装置，其特征在于，所述无线通***符合低能量蓝牙通信。
21.一种以超音波传递能量的无线通信方法，其特征在于，包括：
通过超音波能量发送器以超音波方式发送能量信号；以及
通过超音波能量接收器以超音波方式接收来自于至少一主机端装置的所述能量信号，并通过所述能量信号驱动无线通信发射器以发送通信信号到场域，使得位于所述场域的所述至少一主机端装置接收所述通信信号。
22.根据权利要求21所述的无线通信方法，其特征在于，所述超音波能量发送器发送周期性的所述能量信号。
23.根据权利要求21所述的无线通信方法，其特征在于，所述通信信号包括通用唯一识别码以及接收信号强度指示，且所述能量信号的传递距离短于所述通信信号的传递距离。
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