DE112017004427T5

DE112017004427T5 - System und verfahren zum bestimmen eines mikrowellenstrahls und einer leistungseinstellung für eine drahtlose energieübertragung in einem volumen

Info

Publication number: DE112017004427T5
Application number: DE112017004427.8T
Authority: DE
Inventors: Giorgi G. Bit-Babik; Antonio Faraone
Original assignee: Motorola Solutions Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-06-19
Also published as: GB201902509D0; WO2018044509A1; US20180069438A1; US10622843B2; GB2567601B; GB2567601A

Abstract

Ein System (100) und ein Verfahren (400) zum Bestimmen eines Mikrowellenstrahls (130) und einer Leistungseinstellung für eine Drahtlosenergieübertragung in einem Volumen (120) mit einer strahlformenden Antenne (104). Das Verfahren (400) enthält ein Bestimmen eines Umfangs (122) für das Volumen (120) und ein Bestimmen einer Übertragungsleistungsschwelle basierend auf dem Umfang (122). Das Verfahren (400) enthält ein Aufbauen einer Kommunikationsverbindung (132) mit einem mobilen elektronischen Gerät (112) in dem Volumen (120) und ein Bestimmen einer Position des mobilen elektronischen Geräts (112). Das Verfahren (400) enthält ein Erfassen, ob sich eine Person (150) in dem Volumen (120) befindet, und, wenn sich eine Person (150) in dem Volumen (120) befindet, ein Erfassen einer Position der Person (150), ein Bestimmen eines Mikrowellenstrahls (130) basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts (112) und der Position der Person (150) und ein Bestimmen einer Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl (130) basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts (112), der Position der Person (150), der Übertragungsleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl (130).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Batteriebetriebene mobile elektronische Geräte werden für viele Zwecke genutzt. Personal der öffentlichen Sicherheit (zum Beispiel Polizeibeamte oder Ersthelfer) können solche Geräte während der Ausübung ihrer Pflichten nutzen. Gemäß einem anderen Beispiel können Personen, die sich mit Wandern, Bergsteigen oder Felsklettern, Jagen oder ähnlichen der Erholung dienenden Outdoor-Aktivitäten befassen, ein mobiles elektronisches Gerät nutzen (zum Beispiel ein Navigationsgerät), um ihre Erlebnisse bei der Erholung zu verbessern.
Systeme zur drahtlosen Energieübertragung („wireless power transfer“ (WPT)) können verwendet werden, um die Batterien mobiler elektronischer Geräte wieder aufzuladen. Systeme zur drahtlosen Energieübertragung übertragen elektrische Energie ohne Leitungsverbindungen, wobei zum Beispiel eine Mikrowellenübertragung genutzt wird, die durch eine strahlformende Antenne auf ein mobiles elektronisches Gerät gerichtet ist. Das mobile elektronische Gerät erfasst die Mikrowellenenergie und führt eine Gleichrichtung zu elektrischer Energie durch, um zum Beispiel eine Batterie des Geräts zu laden.
Figurenliste
Die beigefügten Abbildungen, bei denen sich gleiche Bezugszahlen auf identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten beziehen, sind zusammen mit der folgenden detaillierten Beschreibung einbezogen in die Beschreibung und bilden einen Teil derselben und dienen zum weiteren Veranschaulichen von Ausführungsformen und Konzepten, die die beanspruchte Erfindung beinhalten und erklären verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen.

1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur drahtlosen Energieübertragung in einem Volumen gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Controllers des Systems nach 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist ein Blockdiagramm eines mobilen elektronischen Geräts des Systems nach 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur drahtlosen Energieübertragung in einem Volumen mit einer strahlformenden Antenne, die durch einen elektronischen Prozessor gesteuert wird, gemäß einigen Ausführungsformen.

Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren zum Zwecke der Einfachheit und Klarheit veranschaulicht sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren im Vergleich zu anderen Elementen übertrieben sein, um dabei zu helfen, das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden dort, wo es angemessen erscheint, durch konventionelle Symbole in den Zeichnungen dargestellt, wobei nur jene spezifischen Einzelheiten gezeigt werden, die für ein Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, um so die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verschleiern, die für jene Durchschnittsfachleute ohne weiteres erkennbar sind, die den Vorteil dieser Beschreibung genießen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Bestimmen/Festlegen eines Mikrowellenstrahls und einer Leistungseinstellung für eine drahtlose Energieübertragung in einem Volumen mit einer strahlformenden Antenne zur Verfügung, die von einem elektronischen Prozessor gesteuert wird. Das Verfahren enthält ein Bestimmen/Festlegen, mit dem elektronischen Prozessor, eines Umfangs für das Volumen. Das Verfahren enthält ein Bestimmen/Festlegen der Sendeleistungsschwelle basierend auf dem Umfang. Das Verfahren enthält ein Aufbauen, über einen Transceiver, einer Kommunikationsverbindung mit einem mobilen elektronischen Gerät in dem Volumen. Das Verfahren enthält ein Bestimmen einer Position des mobilen elektronischen Geräts. Das Verfahren enthält ein Erfassen, über einen Sensor, ob sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet. Das Verfahren enthält, wenn sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet, ein Erfassen, über den Sensor, einer Position der wenigstens einen Person, ein Bestimmen/Festlegen eines Mikrowellenstrahls basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts und der Position der wenigstens einen Person und ein Bestimmen/Festlegen einer Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Position der wenigstens einen Person, der Sendeleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform stellt ein System zum Bestimmen eines Mikrowellenstrahls und einer Leistungseinstellung für eine drahtlose Energieübertragung in einem Volumen zur Verfügung. Das System enthält eine Antenne, die steuerbar ist, um Mikrowellenstrahlen in dem/das Volumen zu senden, einen Transceiver, einen Sensor und einen elektronischen Prozessor, der mit der Infrarotkamera und dem Mikrowellentransceiver gekoppelt ist. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um einen Umfang für das Volumen zu bestimmen. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um eine Sendeleistungsschwelle basierend auf dem Umfang zu bestimmen. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um über den Transceiver eine Kommunikationsverbindung mit einem mobilen elektronischen Gerät in dem Volumen aufzubauen. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um eine Position des mobilen elektronischen Geräts zu bestimmen. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um über den Sensor zu erfassen, ob sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet. Der elektronische Prozessor ist konfiguriert, um, wenn sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet, über den Sensor eine Position der wenigstens einen Person zu erfassen, einen Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts und der Position der wenigstens einen Person zu bestimmen und eine Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Position der wenigstens einen Person, der Sendeleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl zu bestimmen.
Zur Erleichterung der Beschreibung sind einige oder alle der beispielhaften Systeme, die hier dargestellt werden, mit einem einzigen Exemplar jeder seiner Komponenten veranschaulicht. Einige Beispiele beschreiben oder veranschaulichen möglicherweise nicht alle Komponenten des Systems. Andere beispielhafte Ausführungsformen können mehr oder weniger von jeder der veranschaulichten Komponenten enthalten, sie können einige Komponenten kombinieren, oder sie können zusätzliche oder alternative Komponenten enthalten.
Es sollte bemerkt werden, dass bei der nachfolgenden Beschreibung die Begriffe „drahtloser Energietransfer“ oder „drahtlose Energieübertragung“ auf die drahtlose Übertragung elektrischer Leistung durch Mikrowellenstrahlung Bezug nehmen (das heißt Mikrowellenenergie, die in die Umgebung in der Form von Strahlung gesendet wird und sich nachfolgend durch diese gemäß den Gesetzen des Elektromagnetismus ausbreitet), wobei eine strahlformende Antenne oder Antennenanordnung verwendet werden. Es sollte auch bemerkt werden, dass die Begriffe „Strahlformung“ und „adaptive Strahlformung“, wie sie hier verwendet werden, sich auf eine Strahlformung von Mikrowellen beziehen, wobei eine Antenne oder eine Antennenanordnung verwendet werden, sowie einen oder mehrere bekannte oder in der Zukunft entwickelte strahlformende Algorithmen oder Kombinationen davon.
Mikrowellensysteme zur drahtlosen Energieübertragung können genutzt werden, um die Batterien mobiler elektronischer Geräte wiederaufzuladen. In einigen Anwendungen wird eine drahtlose Energieübertragung mit Mikrowellen gegenüber anderen Formen der drahtlosen Energieübertragung (zum Beispiel magnetische Resonanzenergieübertragung oder magnetische Induktionsübertragung) bevorzugt, da es sich um eine Technologie mit längerer Reichweite handelt. Jedoch kann die Übertragung von Mikrowellenleistung durch gewisse Gesetze und Regularien beherrscht werden. Zum Beispiel setzt die Federal Communications Commission in den Vereinigten Staaten Regularien durch, die Grenzen für eine elektromagnetische Feldstärke und Energiedichte gemäß einer maximalen erlaubten Aussetzung („Maximum Permissible Exposure“ (MPE)) angibt, sowie Grenzen für eine spezifische Absorptionsrate („Specific Absorption Rate“ (SAR)) in Bezug auf die Aussetzung von Menschen gegenüber elektromagnetischen Funkfrequenzfeldern. Dementsprechend werden die Systeme und Verfahren zur drahtlosen Mikrowellenenergieübertragung hier so zur Verfügung gestellt, dass sie eine adäquate Energieabgabe liefern, während die maximal erlaubte Aussetzung, die spezifische Absorptionsrate oder beides begrenzt werden. Dies ermöglicht es, anwendbare Regularien zu befolgen.
1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems 100 für eine drahtlose Energieübertragung in einem Volumen. Das System 100 enthält einen elektronischen Controller 102, eine Antenne 104, einen Transceiver 106, eine Infrarotkamera 108, eine Mikrofonanordnung 110 und ein mobiles elektronisches Gerät 112. Der elektronische Controller 102, die Antenne 104, der Transceiver 106, die Infrarotkamera 108, die Mikrofonanordnung 110 sowie die anderen verschiedenen Module sind direkt durch einen oder mehrere Steuer- oder Datenbusse oder drahtlose Kommunikationsverbindungen oder eine Kombination davon gekoppelt.
Wie nachfolgend genauer beschrieben ist, ist das System 100 positioniert und konfiguriert, um Mikrowellenenergie in einem Volumen 120 zu übertragen (zum Beispiel, um Energie zu dem mobilen elektronischen Gerät 112 drahtlos zu übertragen). Das Volumen 120 hat einen Umfang 122. In einigen Ausführungsformen ist das Volumen 120 ein offener Bereich, und der Umfang 122 stellt eine bereichsteilende Oberfläche dar, außerhalb von welcher das System 100 nicht in der Lage ist, Energiedichteniveaus drahtlos zur Verfügung zu stellen, die ein Überschreiten der Grenzen der maximal erlaubten Aussetzung oder spezifischen Absorptionsrate verursachen können. In anderen Ausführungsformen ist das Volumen 120 ein teilweise oder insgesamt geschlossener Raum (zum Beispiel ein Gebäude, ein Raum in einem Gebäude, ein Teil eines Raums oder ein Bereich, der innere und äußere Räume umspannt). Entsprechend kann der Umfang 122 einen Boden, eine Decke und eine oder mehrere Wände enthalten (nicht gezeigt). Zur Erleichterung der Beschreibung ist das Volumen 120 mit einer rechteckigen Form veranschaulicht. Dies sollte nicht als beschränkend betrachtet werden. Die Systeme und Verfahren, die hier beschrieben sind, können auf Volumen mit verschiedenen Formen und Größen angewendet werden.
Der elektronische Controller 102, welcher nachfolgend genauer beschrieben wird (mit Bezug auf 2), steuert die Antenne 104, um einen Mikrowellenstrahl 130 zu übertragen, um elektrische Energie zu dem mobilen elektronischen Gerät 112 drahtlos zu übertragen. Die Antenne 104 ist eine strahlformende Antenne, die eine oder mehrere Antennen und ergänzende Hardware enthält (zum Beispiel einen Transceiver, einen Verstärker und dergleichen) sowie Software (zum Beispiel Firmware, um die Komponenten der Antenne 104 so einzustellen, dass sie einen gewissen Mikrowellenstrahl ausbilden) und welche geeignet ist, um Mikrowellenstrahlen auszubilden und zu übertragen. Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält der Mikrowellenstrahl 130 eine Hauptkeule 140 und zwei Seitenkeulen 144. Aufgrund der begrenzten physikalischen Abmessungen der Antenne 104 weist im Allgemeinen jeder davon gebildete Mikrowellenstrahl eine oder mehrere Hauptkeulen und eine oder mehrere Seitenkeulen auf, wobei die Seitenkeulen 144 zum Beispiel so definiert sein können, dass sie einen Höchstwert aufweisen, die einen vorbestimmten Bruchteil (zum Beispiel ein Zehntel) von irgendeiner der Hauptkeulen 140 nicht überschreiten. Die Seitenkeulen 144 sind ein unvermeidliches und häufig unerwünschtes Nebenprodukt der begrenzten Größe einer Antenne. In einigen Ausführungsformen ist die Antenne 104 eine Antennenanordnung, die zwei oder mehrere Mikrowellenantennen enthält (auch Antennenanordnungselemente genannt). Eine Strahlformung wird häufig bewirkt, indem die Komponenten einer Antenne 104 so konfiguriert werden, dass sie ein erwünschtes Einfallswellensignal an dem Zuführpunkt von jedem Anordnungsantennenelement realisieren, so dass die Raum-Zeit-Kombination der entsprechenden elektromagnetischen Feldvektoren in einigen Richtungen konstruktiv ist (entsprechend den Mikrowellenstrahlkeulen) und destruktiv in anderen Richtungen (das heißt zwischen den Keulen). Jede Signaleinfallswellenkonfiguration entspricht einem Mikrowellenstrahl eineindeutig. Das System 100 kann vorkonfiguriert sein, um eine Anzahl vordefinierter Mikrowellenstrahlen zu erzeugen, die erwünschte Charakteristika aufweisen, zum Beispiel niedrige Seitenkeulenniveaus („side-lobe levels“ (SLLs)), und es kann auch oder alternativ Verarbeitungsmittel enthalten, um Mikrowellenstrahlen basierend auf wenigstens der Kenntnis ausgewählter elektromagnetischer Charakteristika zu definieren, zum Beispiel dem Mikrowellenstrahl von jedem Antennenanordnungselement. In einigen Ausführungsformen ist die Antenne 104 auch in der Lage, Mikrowellen- und Funkfrequenzsignale zu empfangen, die Signale in elektrische Signale zu konvertieren und die elektrischen Signale an den elektronischen Controller 102 zur Verarbeitung zu übertragen.
Der Transceiver 106 enthält Hardware- und Software-Komponenten zum Bereitstellen drahtloser Kommunikationen zwischen dem elektronischen Controller 102 und dem mobilen elektronischen Gerät 112 über eine Kommunikationsverbindung 132, die geeignete Netzwerkmodalitäten nutzt (zum Beispiel Bluetooth™, eine Nahfeldkommunikation („near field communication“ (NFC)), Wi-Fi™, und dergleichen).
Die Infrarotkamera 108 enthält eine oder mehrere Kameras, die beieinander oder nicht beieinander angeordnet sind, wobei sie positioniert sind, um elektronisch Fotos oder Folgen von Fotos (das heißt Videoinformation) von im Wesentlichen dem gesamten Volumen 120 aufzunehmen, indem Licht aus wenigstens dem Infrarotspektrum erfasst wird. In einigen Ausführungsformen ist die Infrarotkamera 108 eine Infrarotkameraanordnung, die über das Volumen 120 hinweg positioniert ist (zum Beispiel entlang des Umfangs 122). In einigen Ausführungsformen kann die Infrarotkamera 108 bei der Antenne 104 angeordnet sein oder in diese integriert sein. Die Infrarotkamera 108 kommuniziert die aufgenommenen Bilder an den elektronischen Controller 102 zur Verarbeitung.
Die Mikrofonanordnung 110 enthält zwei oder mehr Mikrofone, die beieinander oder nicht beieinander angeordnet sind und in der Lage sind, akustische Signale zu erfassen (zum Beispiel solche, die durch das mobile elektronische Gerät 112 erzeugt werden). In einigen Ausführungsformen sind die Mikrofone der Mikrofonanordnung 110 über das Volumen 120 hinweg positioniert (zum Beispiel entlang des Umfangs 122). In einigen Ausführungsformen kann die Mikrofonanordnung 110 bei der Antenne 104 angeordnet oder in diese integriert sein. Die Mikrofonanordnung 110 konvertiert die erfassten akustischen Signale in elektrische Signale und überträgt die elektrischen Signale an den elektronischen Prozessor 205 über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215. Der elektronische Prozessor 205 verarbeitet die elektrischen Signale, die er von der Mikrofonanordnung 110 empfängt, gemäß den hier beschriebenen Verfahren.
In einigen Ausführungsformen überträgt das mobile elektronische Gerät 112, welches nachfolgend spezieller beschrieben ist (mit Bezug auf 3), wenigstens einen gepulsten Funkfrequenz-Beacon 133, der von der Antenne 104 empfangen wird. Der gepulste Funkfrequenz-Beacon 133 kann von der Antenne 104 direkt (zum Beispiel über einen direkten Pfad 134) oder indirekt (zum Beispiel über einen gestreuten Pfad 136) empfangen werden. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der gestreute Pfad 136 das Ergebnis der Reflexion, der Brechung, der Beugung (oder einer Kombination von vorstehendem) des gepulsten Funkfrequenz-Beacon 133, die von dem Funkfrequenzstreuer 138 verursacht werden. Der Funkfrequenzstreuer 138 kann irgendein Objekt sein (zum Beispiel ein Möbelstück, ein Computer oder dergleichen), welches die Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes sowie die assoziierte räumliche Energiedichteverteilung beeinflusst.
Eine Person 150 kann in dem Volumen 120 anwesend sein, während das System 100 drahtlos elektrische Energie überträgt, um das mobile elektronische Gerät 112 zu laden. In einigen Fällen trägt oder hält die Person 150 das mobile elektronische Gerät 112. Wie nachfolgend genauer beschrieben ist (mit Bezug auf 4), sind die Anwesenheit und der Ort der Person 150 von dem System 100 erfassbar (zum Beispiel unter Nutzung der Infrarotkamera 108, der Mikrofonanordnung 110 oder von beidem). Personen außerhalb des Umfangs 122 sind möglicherweise von dem System 100 nicht erfassbar (zum Beispiel die nicht erfassbare Person 160).
2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des elektronischen Controllers 102. Der elektronische Controller 102 enthält einen elektronischen Prozessor 205, einen Speicher 210 und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215. Der elektronische Prozessor 205, der Speicher 210 und die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215 sind zusammen mit anderen verschiedenen Modulen und Komponenten miteinander über einen oder mehrere Steuer- oder Datenbusse gekoppelt, die eine wechselweise Kommunikation ermöglichen. Der Speicher 210 kann einen Nur-Lese-Speicher („read-only memory“ (ROM)), einen Direktzugriffsspeicher („random access memory“ (RAM)), andere nichttransitorische computerlesbare Medien oder eine Kombination davon enthalten. Der Speicher 210 kann Daten speichern, zum Beispiel wenigstens ein Charakteristikum 220 des Volumens 120, den Umfang 122 oder beides, wie nachfolgend genau angegeben ist. Der elektronische Prozessor 205 wird konfiguriert, um Anweisungen und Daten von dem Speicher 210 zurückzugewinnen und neben anderen Dingen die Anweisungen auszuführen, um die hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215 ist konfiguriert, um Eingaben zu empfangen und um Ausgaben zur Verfügung zu stellen. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215 erhält Information und Signale von Geräten und stellt Geräten Information und Signale zur Verfügung (zum Beispiel über eine oder mehrere leitungsgebundene und/oder drahtlose Verbindungen), die sich in und außerhalb des elektronischen Controllers 102 befinden (zum Beispiel der Antenne 104, dem Transceiver 106, der Infrarotkamera 108 und der Mikrofonanordnung 110).
3 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des mobilen elektronischen Geräts 112. Das mobile elektronische Gerät 112 enthält einen elektronischen Geräteprozessor 302, einen Drahtlosleistungstransceiver 304, eine Drahtlosleistungstransceiverantenne 305, eine Batterie 306, einen Gerätetransceiver 308, eine Antenne 310, eine Infrarotquelle 312 und einen Lautsprecher 314. Der elektronische Geräteprozessor 302, der Drahtlosleistungstransceiver 304, die Batterie 306, der Gerätetransceiver 308, die Antenne 310, die Infrarotquelle 312 und der Lautsprecher 314 sind zusammen mit anderen verschiedenen Modulen und Komponenten miteinander über einen oder mehrere Steuer- oder Datenbusse, eine Funkfrequenzschaltung oder eine Kombination von vorstehendem gekoppelt, welche eine wechselseitige Kommunikation ermöglichen.
Der elektronische Geräteprozessor 302 ist konfiguriert, um Anweisungen und Daten von einem Speicher (nicht gezeigt) zurückzugewinnen und neben anderen Dingen Anweisungen auszuführen, um die hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Der Drahtlosleistungstransceiver 304 enthält Komponenten, um Mikrowellenenergie über die Drahtlosleistungstransceiverantenne 305 zu empfangen und aufzunehmen und diese in elektrische Energie zu konvertieren (zum Beispiel einen Gleichrichter). Der Drahtlosleistungstransceiver 304 nutzt die elektrische Energie, um zum Beispiel die Batterie 306 zu laden.
Der elektronische Geräteprozessor 302 steuert den Drahtlosleistungstransceiver 304, um wenigstens einen gepulsten Funkfrequenz-Beacon 133 über die Drahtlosleistungstransceiverantenne 305 zu übertragen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der gepulste Funkfrequenz-Beacon 133 im selben Band, wie die von der Antenne 104 empfangene Mikrowellenenergie. In einigen Ausführungsformen ist die Drahtlosleistungstransceiverantenne 305 nicht vorhanden, und die Antenne 310 wird zwischen dem Drahtlosleistungstransceiver 304 und dem Gerätetransceiver 308 geteilt.
Die Batterie 306 ist eine wieder aufladbare Batterie oder ein anderer geeigneter elektrischer Energiespeicher (zum Beispiel eine Superkondensatorbatterie).
Der Gerätetransceiver 308 enthält Komponenten zum Aufbauen der drahtlosen Kommunikationsverbindung 132 und zum Kommunizieren mit dem elektronischen Controller 102, beispielsweise über die Antenne 310.
Die Infrarotquelle 312 (zum Beispiel eine lichtemittierende Diode) ist von dem elektronischen Prozessor 302 steuerbar, um Infrarotlicht zu emittieren. In einigen Ausführungsformen moduliert der elektronische Geräteprozessor 302 die Emission von Infrarotlicht (zum Beispiel durch Aktivieren und Deaktivieren der Infrarotquelle 312 in einer vorbestimmten Abfolge), um Daten unter Nutzung eines geeigneten Protokolls zu übertragen (zum Beispiel den IrDA-Spezifikationen („Infrared Data Association“)). Gleichzeitig oder alternativ kann eine Diode mit sichtbarem Licht eine analoge Funktion ausführen.
Der Lautsprecher 314 ist ein Transducer zum Reproduzieren von Schall aus elektrischen Signalen, die von dem elektronischen Geräteprozessor 302 empfangen werden. Der elektronische Geräteprozessor 302 steuert (zum Beispiel unter Nutzung einer Modulation) den Lautsprecher 314, um akustische Signale zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann der Lautsprecher 314 ein Ultraschallsender sein, der geeignet ist, Schall im Ultraschallfrequenzband zu erzeugen. Einige Ausführungsformen enthalten sowohl einen konventionellen Lautsprecher als auch einen Ultraschallsender.
Wie veranschaulicht ist, ist das mobile elektronische Gerät 112 ein tragbares Zwei-Wege-Funkgerät (zum Beispiel ein professionelles Funkgerät von Motorola Solutions^®). In alternativen Ausführungsformen kann das mobile elektronische Gerät ein anderer Typ eines elektronischen Geräts sein, das in ähnlicher oder gleicher Weise ausgestattet und konfiguriert ist, wie das mobile elektronische Gerät 112, und geeignet ist, drahtlos übertragene Energie zu empfangen (zum Beispiel ein Smartphone).
Der elektronische Controller 102 und das mobile elektronische Gerät 112 können verschiedene digitale und analoge Komponenten enthalten, die zur Abkürzung hier nicht beschrieben werden und die durch Hardware, Software oder eine Kombination von beidem implementiert sein können. Einige Ausführungsformen enthalten separate Sende- und Empfangskomponenten (zum Beispiel einen Sender und einen Empfänger), anstelle kombinierter Transceiver.
Es wird wiederum auf 1 bezuggenommen; es ist möglich, dass die Person 150 in dem Volumen 120 anwesend ist, dass die nicht erfassbare Person 160 in der Nähe des Umfangs 122 anwesend ist, oder beides, während das System 100 drahtlos Energie an das mobile elektronische Gerät 112 sendet. Die Funkfrequenzenergiedichte für einen gegebenen Ort in oder in der Nähe des Volumens 120 variiert mit der Form und den Leistungseinstellungen des Mikrowellenstrahls 130; der Position der Person 150 und in geringerem Maße der Position der nicht erfassbaren Person 160 relativ zu dem Mikrowellenstrahl 130; und der Position des mobilen elektronischen Geräts 112. Entsprechend werden hier Verfahren zur Erzeugung des Mikrowellenstrahls 130 zur Verfügung gestellt, um eine adäquate elektrische Leistung zum Laden des mobilen elektronischen Geräts 112 zur Verfügung zu stellen, während eine Befolgung der anwendbaren Grenzwerte der Regulatorien sichergestellt wird, wie der spezifischen Absorptionsrate, des maximalen erlaubten Aussetzungsniveaus und dergleichen.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur drahtlosen Energieübertragung in einem Volumen mit einer strahlformenden Antenne. Als ein Beispiel wird das Verfahren 400 anhand eines einzigen Mikrowellenstrahls 130 zum Laden eines einzigen elektronischen Geräts 112 beschrieben, wobei eine einzige Person 150 (möglicherweise) in dem Volumen 120 anwesend ist. Dies sollte nicht als beschränkend betrachtet werden. Ausführungsformen des Verfahrens 400 können genutzt werden, um mehrere Mikrowellenstrahlen zu erzeugen, um mehrere mobile elektronische Geräte in Anwesenheit mehrerer Personen innerhalb von Grenzen anwendbarer Regulatorien aufzuladen.
In Block 402 bestimmt der elektronische Prozessor 205 einen Umfang 122 für das Volumen 120. In einigen Ausführungsformen gewinnt der elektronische Prozessor 205 den Umfang 122 aus dem Speicher 210 zurück. In anderen Ausführungsformen bestimmt der elektronische Prozessor den Umfang 122 automatisch unter Verwendung von Sensoren (zum Beispiel der Infrarotkamera 108 oder vom Nutzer eingegebener Information, oder einer Kamera für sichtbares Licht, einem Entfernungsmesser usw.). Der Umfang 122 definiert das Volumen 120, und er definiert einen Bereich außerhalb des Volumens 120, wo das System 100 keine Leistung oberhalb der aufgrund der Regularien zulässigen Niveaus drahtlos überträgt.
In Block 404 bestimmt der elektronische Prozessor 205 eine Übertragungsleistungsschwelle basierend auf dem Umfang 122. Die Übertragungsleistungsschwelle ist ein Übertragungsleistungsniveau, zum Beispiel eine effektive isotrop ausgestrahlte Leistung (zum Beispiel als eine Funktion eines Winkels mit Bezug auf alle Richtungen, die von der Antenne 104 ausgehen und den Umfang 122 kreuzen), was die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass ein Mikrowellenstrahl, der von der Antenne 104 übertragen wird, eine Funkfrequenzenergiedichte erzeugt, die die anwendbaren regulatorischen Grenzen außerhalb des Umfangs 122 überschreitet. In einigen Ausführungsformen bestimmt der elektronische Prozessor 205 die Übertragungsleistungsschwelle durch Bestimmen einer Funkfrequenzenergiedichte für den Mikrowellenstrahl basierend auf wenigstens einem Charakteristikum 220 (siehe 2) des Volumens 120 und dem Umfangs 122. Das wenigstens eine Charakteristikum 220 des Volumens kann enthalten, dass das eingeschlossene Volumen 120 möglicherweise nicht vollständig umschlossen ist. Zum Beispiel kann es Türen, Fenster und andere Öffnungen im Umfang 122 des Volumens 120 geben, wobei die Öffnungen die Ausbreitungen der Funkfrequenz beeinflussen. Andere Charakteristika können die Materialzusammensetzung von irgendeinem Boden, einer Decke oder von Wänden sein, was auch die Ausbreitung der Funkfrequenz beeinflusst. In einigen Ausführungsformen wird das wenigstens eine Charakteristikum 220 des Volumens 120 und des Umfangs 122 in dem Speicher 210 gespeichert, und es wird von dem elektronischen Prozessor 205 zurückgewonnen. In anderen Ausführungsformen kann das wenigstens eine Charakteristikum 220 des Volumens 120 und des Umfangs 122 durch den elektronischen Controller 102 von einer Außenquelle über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 215 zur Verfügung gestellt oder zurückgewonnen werden.
In Block 406 baut der elektronische Prozessor 205 eine Kommunikationsverbindung 132 mit dem mobilen elektronischen Gerät 112 unter Nutzung geeigneter Netzwerkmodalitäten auf (zum Beispiel Bluetooth™, Nahfeldkommunikation („near field communication“ (NFC)), Wi-Fi™ und dergleichen). In Block 408 bestimmt der elektronische Prozessor 205 eine Position des mobilen elektronischen Geräts. In einer anderen Ausführungsform sendet der elektronische Prozessor 205 über die Kommunikationsverbindung 132 eine Anfrage nach dem mobilen elektronischen Gerät 112, um die Infrarotquelle 312 zu aktivieren, so dass diese vordefinierte Infrarotsignale sendet. Die Infrarotsignale werden von der Infrarotkamera 108 empfangen, und sie werden genutzt, um den Ort des mobilen elektronischen Geräts 112 zu triangulieren. In einer anderen Ausführungsform sendet der elektronische Prozessor über die Kommunikationsverbindung 132 eine Anfrage nach dem mobilen elektronischen Gerät 112, um den Lautsprecher 314 zu aktivieren, so dass dieser akustische oder Ultraschallsignale sendet, welche von der Mikrofonanordnung 110 empfangen werden, und welche genutzt werden, um den Ort des mobilen elektronischen Geräts 112 zu triangulieren.
In Block 410 erfasst der elektronische Prozessor 205 über einen Sensor, ob sich wenigstens eine Person (zum Beispiel die Person 150) im Volumen 120 befindet. In einigen Ausführungsformen ist der Sensor eine Infrarotkamera 108, und ein Erfassen, ob sich eine Person in dem Volumen befindet, enthält ein Empfangen eines Infrarotbildes des Volumens von einer Infrarotkamera.
Wenn keine Person in dem Volumen 120 erfasst wird, bestimmt der elektronische Prozessor 205 in Block 412 einen Mikrowellenstrahl (zum Beispiel den Mikrowellenstrahl 130), basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts 112. In einigen Ausführungsformen kann der Mikrowellenstrahl aus einer Anzahl vorbestimmter Mikrowellenstrahlen ausgewählt werden, welche geeignet sind, von der Antenne 104 ausgebildet zu werden. In einigen Ausführungsformen ist die Mikrowellenstrahlauswahl durch Übertragen einer Reihe von Niedrigleistungsteststrahlen bestimmt, und ein Auswählen des Strahls mit dem höchsten von dem mobilen elektronischen Gerät 112 empfangenen Signal wird ausgewählt, so wie dies von dem mobilen elektronischen Gerät 112 über die Kommunikationsverbindung 132 kommuniziert wird. In einer anderen Ausführungsform wird der Mikrowellenstrahl bestimmt, indem ein Funkfrequenz-Beaconing-Signal analysiert wird, das von dem mobilen elektronischen Gerät 112 gesendet und von der Antenne 104 empfangen wird, wobei bekannte Peiltechniken verwendet werden.
In Block 414 bestimmt der elektronische Prozessor 205 eine Leistungseinstellung (zum Beispiel das maximale Leistungsniveau, um die Laderate des mobilen elektronischen Geräts 112 zu maximieren) für den erwünschten Mikrowellenstrahl basierend auf wenigstens der Position des mobilen elektronischen Geräts 112, der Übertragungsleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl. In diesem Fall, wenn keine Person in dem Volumen 120 erfasst wird, wird die Übertragungsleistungsschwelle so eingestellt, dass die Funkfrequenzenergiedichte außerhalb des Volumens 120 die anwendbaren regulatorischen Grenzwerte nicht übersteigt, wobei der Strahl bereits ausgewählt wurde, wobei die Energiedichteverteilung die Bestimmung der Leistungseinstellung nicht beeinflussen darf, lediglich indirekt, da sie die Laderate des mobilen elektronischen Geräts 112 beeinflusst.
In Block 416, wenn die Person 150 in dem Volumen 120 erfasst wird, erfasst der elektronische Prozessor 205 über einen Sensor eine Position der Person 150. In einer Ausführungsform umfasst die Erfassung der Position der Person 150 ein Bestimmen der Position der Person basierend auf einem Infrarotbild, das von der Infrarotkamera 108 empfangen wird.
In Block 418 bestimmt der elektronische Prozessor 205 einen Mikrowellenstrahl basierend auf wenigstens der Position des mobilen elektronischen Geräts 112 und der Position der Person 150. Zum Beispiel hat, wie in 1 veranschaulicht ist, der Mikrowellenstrahl 130 eine Sichtverbindung zu dem mobilen elektronischen Gerät 112, und er verhindert ein Positionieren der Person 150 direkt auf seinem Weg.
In Block 420 bestimmt der elektronische Prozessor 205 eine Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Position von der wenigstens einen Person, der Übertragungsleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl. Die Leistungseinstellung ist ein Übertragungsleistungsniveau, zum Beispiel eine effektive isotrop ausgestrahlte Leistung, welches die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass der Mikrowellenstrahl 130, wenn er von der Antenne 104 übertragen wird, eine vorhergesagte Funkfrequenzenergiedichte an dem Ort der Person 150 erzeugt, die anwendbare regulatorische Grenzen im Sinne einer maximal erlaubten Aussetzung, einer spezifischen Absorptionsrate oder von beidem überschreitet. Die vorhergesagte Funkfrequenzenergiedichte basiert auf der relativen Funkfrequenzenergiedichte an dem Ort und einem potentiellen Übertragungsleistungsniveau.
Um die Wahrscheinlichkeit zu berücksichtigen, dass eine Ungewissheit (zum Beispiel bezüglich der elektromagnetischen Ausbreitungscharakteristika der Umgebung in dem Volumen) tatsächliche Funkfrequenzenergiedichteniveaus oberhalb anwendbarer regulatorischer Niveaus erzeugen könnte, basieren einige Ausführungsformen der Leistungseinstellung auf einem Leistungseinstellungspuffer. Der Leistungseinstellungspuffer ist ein Reduktionsfaktor, zum Beispiel 20 Prozent, der die Leistungseinstellung reduziert, um eine vorhergesagte Funkfrequenzenergiedichte auf einem Niveau unterhalb der anwendbaren regulatorischen Grenze zu erzeugen. In einem Beispiel könnte die regulatorische Grenze bei 10 W/m² liegen, und der erwünschte Reduktionsfaktor könnte 20 Prozent unterhalb der regulatorischen Grenze liegen. In einem solchen Fall erzeugt die Anwendung des Leistungseinstellungspuffers eine vorhergesagte Funkfrequenzenergiedichte von 8 W/m².
Antennen werden unter der Annahme charakterisiert, dass die Antennen in einem freien Raum arbeiten. Wenngleich ein leerer Raum näherungsweise ein freier Raum ist, arbeiten Antennen nicht immer in leeren Räumen. Beispielsweise können Objekte, wie der Funkfrequenzstreuer 138 in dem Volumen 120 anwesend sein. Je mehr Objekte in einem Raum anwesend sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine konstruktive Interferenz gestreuter Funksignale eine tatsächliche Funkfrequenzenergiedichte an einem Ort verursacht, die höher ist als die vorhergesagte Funkfrequenzenergiedichte. Entsprechend bestimmt in einigen Ausführungsformen der elektronische Prozessor 205 den Leistungseinstellungspuffer wenigstens teilweise durch Bestimmen einer Funkfrequenzenergiedichte basierend auf der Signifikanz und dem Abstand (des mobilen elektronischen Geräts 112) von einem Funkfrequenzstreuer oder von mehr als einem Funkfrequenzstreuer. Die Antenne 104 empfängt eine Vielzahl gepulster Beacon-Antworten (typischerweise eine direkte Pfadantwort und mehrere gestreute Pfadantworten, die mit einer Zeitverzögerung eintreffen, welche der jeweiligen Ausbreitungspfadlänge entspricht), welche von dem mobilen elektronischen Gerät 112 übertragen werden. Durch Analysieren der gepulsten verzögerten Beacon-Antwort bestimmt der elektronische Prozessor 205 wenigstens einen Signifikanzwert und wenigstens einen Abstandswert, entsprechend wenigstens einem Funkfrequenzstreuer. Unter Nutzung des Signifikanzwertes und des Abstandswertes bestimmt der elektronische Prozessor 205 einen Leistungseinstellungspuffer, der zu einer Funkfrequenzenergiedichte an dem Ort des mobilen elektronischen Geräts 112 führt, die geeignet ist, um eine Geräteaufladung mit erwünschten Laderatenniveaus auszuführen, wobei eine Beachtung der anwendbaren regulatorischen Grenzen bezüglich der Funkfrequenzaussetzung aufrechterhalten wird. Unter Nutzung bekannter Peiltechniken ist es möglich, Wellenformen zu verwenden, die sich von gepulsten Funkfrequenz-Beacon-Formen unterscheiden, um die Abstands- und Signifikanzeinschätzung auszuführen. Zum Beispiel erlaubt ein Einführen kodierter Bitsequenzen in die Beacon-Wellenform ein Abschätzen der erwähnten Parameter unter Verwendung eines klassischen RAKE-Empfängers. Um die Streuumgebung sorgfältig zu charakterisieren sollte das Beaconing-Signal tatsächlich auf demselben Frequenzband erzeugt werden, wie das Ladesignal, das von der Antenne emittiert wird, um die vermutete Reziprozität des Ausbreitungskanals zu nutzen.
Die Abstands- und Signifikanzparameterinformation wird verwendet, um die Größe des Leistungseinstellungspuffers zu bestimmen. Wenn zum Beispiel die Nachbildungen des gepulsten Funkfrequenz-Beacon aufgrund mehrerer Funkfrequenzstreuer (wie zum Beispiel dem Funkfrequenzstreuer 138) an der Antennenanordnung zeitmäßig in engen Clustern gruppiert um das Direktpfad-Beacon-Original eintreffen, kann der elektronische Prozessor 205 bestimmen, dass die mehreren Streuer in der Nähe des Geräts 112 angeordnet sind. Die Größen der Nachbildungen im Vergleich zum Original stellen Information über die Signifikanz der entsprechenden Streuer zur Verfügung (zum Beispiel würden metallische Streuer dazu neigen, größere Nachbildungen zu erzeugen als nicht metallische Streuer). Eine große Anzahl metallischer Streuer, die sich um das Gerät 112 drängen, würden anzeigen, dass eine signifikante Interferenz in der unmittelbaren Umgebung des Geräts 112 auftritt, so dass Energiedichteniveaus die Grenzen der maximal erlaubten Aussetzung in den Bereichen übersteigen können, wo eine Feldinterferenz konstruktiv ist. In diesem Fall hilft eine Erhöhung des Puffers dabei, eine Ordnungsmäßigkeit sicherzustellen.
Unabhängig davon, wie die Leistungseinstellung bestimmt wird, wird die aktuelle Geräteladerate (von der Leistungseinstellung bestimmt), kommuniziert durch das mobile elektronische Gerät 112 zu dem Prozessor 205 über die Kommunikationsverbindung 132, mit einer minimalen annehmbaren Geräteladeratenschwelle verglichen, um die minimale Leistungseinstellung zu bestimmen, die wenigstens eine Erhaltungsladung der Batterie 306 ermöglicht. In Block 424 bestimmt der elektronische Prozessor 205, ob die verfügbaren Leistungseinstellungsniveaus (das heißt jene unter der Übertragungsleistungsschwelle) es erlauben, die minimale annehmbare Geräteladeratenschwelle zu überschreiten. Wenn die Schwelle nicht überschritten werden kann, überträgt der elektronische Prozessor 205 den Mikrowellenstrahl in Block 426 nicht, und das Verfahren wird in Block 408 fortgesetzt. Wenn die Geräteladeratenschwelle überschritten werden kann, überträgt der elektronische Prozessor 205 über die Antenne 104 den Mikrowellenstrahl 130. Während des Übertragens wiederholt der elektronische Prozessor 205 die Blöcke 408 bis 428, um eine Änderung von entweder der Position des mobilen elektronischen Geräts 112, der Position der Person 150 oder von beidem zu bestimmen. Wenn eine Änderung bestimmt wird, bestimmt der elektronische Prozessor 205 einen Mikrowellenstrahl und eine Leistungseinstellung, wie oben beschrieben, basierend auf der oder den Änderungen.
In der vorangehenden Spezifikation sind spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Dem Fachmann auf dem Gebiet ist jedoch klar, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen unten dargelegt. Dementsprechend sind die Spezifikation und die Abbildungen in einem eher illustrativen als einem restriktiven Sinne zu verstehen und alle solche Modifikationen sollen in dem Geist der vorliegenden Lehren enthalten sein.
Die Nutzen, Vorteile, Problemlösungen und jedes denkbare Element, das dazu führt, dass irgendein Nutzen, Vorteil oder irgendeine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, sollen nicht als kritische, erforderliche oder essentielle Merkmale oder Elemente eines beliebigen Anspruchs oder aller Ansprüche ausgelegt werden. Die Erfindung wird ausschließlich durch die angehängten Ansprüche definiert, einschließlich jeder beliebigen Änderung, die während der Rechtshängigkeit der vorliegenden Anmeldung vorgenommen wird, und aller Äquivalente solcher Ansprüche, wie veröffentlicht.
Darüber hinaus sollen in diesem Dokument relationale Ausdrücke, wie zum Beispiel, erste und zweite, oben und unten, und dergleichen ausschließlich verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise irgend eine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „habend“, „beinhalten“, „beinhaltend“, „enthalten“, „enthaltend“ oder eine beliebige Variation davon sollen eine nicht-exklusive Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfassen, haben, beinhalten, enthalten, nicht nur solche Elemente beinhalten, sondern andere Elemente beinhalten können, die nicht ausdrücklich aufgeführt werden, oder solchen Prozessen, Verfahren, Artikeln oder Vorrichtungen inhärent sind. Ein Element, das fortfährt mit „umfasst... ein“, „hat... ein“, „beinhaltet... ein“, „enthält... ein“, schließt nicht, ohne weitere Auflagen, die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder der Vorrichtung aus, die das Element umfassen, haben, beinhalten, enthalten. Die Ausdrücke „eine“ und „ein“ werden als eins oder mehr definiert, sofern hierin nichts anderes explizit festgelegt ist. Die Ausdrücke „im Wesentlichen“, „essentiell“, „ungefähr“, „etwa“ oder eine beliebige andere Version davon wurden als „nahe bei sein“ definiert, wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar ist, und in einer nicht begrenzenden Ausführungsform wird der Ausdruck definiert, innerhalb von 10 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 5 % in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1 % und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5 % zu sein. Der Ausdruck „gekoppelt“, wie er hierin verwendet wird, wird als „verbunden“ definiert, obwohl nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in einer bestimmten Art und Weise „konfiguriert“ ist, ist mindestens auf diese Art und Weise konfiguriert, kann aber auch auf mindestens eine Art und Weise konfiguriert sein, die nicht aufgeführt ist.
Es ist gewünscht, dass einige Ausführungsformen einen oder mehrere generische oder spezialisierte Prozessoren (oder „Verarbeitungsvorrichtungen“) umfassen, wie zum Beispiel, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und freiprogrammierbare Feld-Gate-Arrays (FPGAs) und eindeutige gespeicherte Programmanweisungen (die sowohl Software als auch Firmware umfassen), die den einen oder mehrere Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen, einige, die meisten oder alle der Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung, die hierin beschrieben werden, zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, die über keine gespeicherten Programmanweisungen verfügt, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen, als kundenspezifische Logik implementiert sind. Selbstverständlich kann eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden.
Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert sein, das über einen darauf gespeicherten computerlesbaren Code zum Programmieren eines Computers (der zum Beispiel einen Prozessor umfasst) verfügt, um ein hierin beschriebenes und beanspruchtes Verfahren durchzuführen. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen PROM (Programmierbarer Lesespeicher), einen EPROM (Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher), einen EEPROM (Elektrisch Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher) und einen Flash-Speicher. Weiterhin ist zu erwarten, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, ungeachtet möglicher erheblicher Anstrengungen und einer großen Designauswahl, die zum Beispiel durch eine zur Verfügung stehende Zeit, der aktuellen Technologie und ökonomische Überlegungen begründet ist, geleitet durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien, ohne Weiteres in der Lage ist solche Softwareanweisungen und Programme und ICs mit minimalem Versuchsaufwand zu erzeugen.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird zur Verfügung gestellt, um dem Leser zu erlauben, die Natur der technischen Offenbarung schnell zu erkennen. Es wird mit dem Verständnis eingereicht, dass es nicht verwendet wird, um den Geist oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen. Zusätzlich ist der vorangehenden ausführlichen Beschreibung zu entnehmen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Offenbarungsverfahren soll nicht als ein Reflektieren einer Intention interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch vorgetragen werden. Vielmehr liegt, wie aus den folgenden Ansprüchen hervorgeht, ein erfinderischer Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform vor. Somit werden die folgenden Ansprüche hierdurch in die ausführliche Beschreibung integriert, wobei jeder Anspruch für sich alleine als ein getrennt beanspruchter Gegenstand steht.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Mikrowellenstrahls und einer Leistungseinstellung für eine Drahtlosenergieübertragung in einem Volumen mit einer strahlformenden Antenne, die von einem elektronischen Prozessor gesteuert wird, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, eines Umfangs für das Volumen; Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, einer Übertragungsleistungsschwelle basierend auf dem Umfang; Aufbauen, über einen Transceiver, einer Kommunikationsverbindung mit einem mobilen elektronischen Gerät in dem Volumen; Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, einer Position des mobilen elektronischen Geräts; Erfassen, über einen Sensor, ob sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet; und wenn sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet; Erfassen, über den Sensor, einer Position der wenigstens einen Person; Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, des Mikrowellenstrahls basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts und der Position der wenigstens einen Person; und Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, der Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Position der wenigstens einen Person, der Übertragungsleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: wenn sich keine Person in dem Volumen befindet; Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, eines Mikrowellenstrahls basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts; und Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, einer Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Übertragungsleistungsschwelle und der Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Bestimmen der Leistungseinstellung ein Bestimmen der Leistungseinstellung basierend auf einem Leistungseinstellungspuffer enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin umfassend: Empfangen, durch die Antenne, einer Vielzahl gepulster Beacon-Antworten von dem mobilen elektronischen Gerät; Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, wenigstens eines Signifikanzwertes und wenigstens eines Abstandswertes für wenigstens einen Funkfrequenzstreuer basierend auf der Vielzahl gepulster Beacon-Antworten; und Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, des Leistungseinstellungspuffers basierend auf dem wenigstens einen Signifikanzwert und dem wenigstens einen Abstandswert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Bestimmen der Position des mobilen elektronischen Geräts ein Bestimmen der Position des mobilen elektronischen Geräts enthält, basierend auf wenigstens einem, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus einem gepulsten Funkfrequenz-Beacon, einem Infrarotbild des Volumens, einem akustischen Signal, das von einer Mikrofonanordnung empfangen wird, und einem Ultraschallsignal, das von einer Mikrofonanordnung empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen, ob sich eine Person in dem Volumen befindet, ein Empfangen eines Infrarotbilds des Volumens von einer Infrarotkamera enthält; und das Erfassen der Position der Person ein Bestimmen der Position der Person basierend auf dem Infrarotbild enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Übertragungsleistungsschwelle ein Bestimmen der Übertragungsleistungsschwelle basierend auf einem Charakteristikum des Volumens enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Vergleichen, mit dem elektronischen Prozessor, der Leistungseinstellung mit einer Geräteladeratenschwelle; und Steuern, mit dem elektronischen Prozessor, der strahlformenden Antenne, um den Mikrowellenstrahl zu übertragen, wenn die Leistungseinstellung die Geräteladeratenschwelle übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Leistungseinstellung basierend auf der Position der Person ein Bestimmen der Leistungseinstellung basierend auf einer vorbestimmten Funkfrequenzenergiedichte an der Position der Person enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Bestimmen, mit dem elektronischen Prozessor, einer Änderung der Position des mobilen elektronischen Geräts und/oder der Position der Person; und Wiederholen der Operationen zum Bestimmen des Mikrowellenstrahls und zum Bestimmen der Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Änderung.
System zum Bestimmen eines Mikrowellenstrahls und einer Leistungseinstellung für eine drahtlose Energieübertragung in einem Volumen, wobei das System umfasst: eine Antenne, die steuerbar ist, um Mikrowellenstrahlen in dem Volumen zu senden; einen Transceiver; einen Sensor; und einen elektronischen Prozessor, der mit der Infrarotkamera und dem Mikrowellentransceiver gekoppelt ist und konfiguriert ist zum Bestimmen eines Umfangs für das Volumen; Bestimmen einer Übertragungsleistungsschwelle basierend auf dem Umfang; Aufbauen, über einen Transceiver, einer Kommunikationsverbindung mit einem mobilen elektronischen Gerät in dem Volumen; Bestimmen einer Position des mobilen elektronischen Geräts; Erfassen, über einen Sensor, ob sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet; und wenn sich wenigstens eine Person in dem Volumen befindet; Erfassen, über den Sensor, einer Position der wenigstens einen Person; Bestimmen des Mikrowellenstrahls basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts und der Position der wenigstens einen Person; und Bestimmen der Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Position der wenigstens einen Person, der Übertragungsleistungsschwelle und einer Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl.
System nach Anspruch 11, wobei, wenn sich keine Person in dem Volumen befindet, der elektronische Prozessor konfiguriert ist zum: Bestimmen eines Mikrowellenstrahls basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts; und Bestimmen einer Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Position des mobilen elektronischen Geräts, der Übertragungsleistungsschwelle und der Energiedichteverteilung für den Mikrowellenstrahl.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist, die Leistungseinstellung basierend auf einem Leistungseinstellungspuffer zu bestimmen.
System nach Anspruch 13, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum: Empfangen einer Vielzahl gepulster Beacon-Antworten von dem mobilen elektronischen Gerät; Bestimmen wenigstens eines Signifikanzwertes und wenigstens eines Abstandswertes für wenigstens einen Funkfrequenzstreuer basierend auf der Vielzahl gepulster Beacon-Antworten; und Bestimmen des Leistungseinstellungspuffers basierend auf dem wenigstens einen Signifikanzwert und dem wenigstens einen Abstandswert.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen der Position des mobilen elektronischen Geräts, basierend auf wenigstens einem, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus einem gepulsten Funkfrequenz-Beacon, einem Infrarotbild des Volumens, einem akustischen Signal, das von einer Mikrofonanordnung empfangen wird, und einem Ultraschallsignal, das von einer Mikrofonanordnung empfangen wird.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum: Empfangen eines Infrarotbildes des Volumens von einer Infrarotkamera; und Bestimmen der Position der Person basierend auf dem Infrarotbild.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen der Übertragungsleistungsschwelle basierend auf einem Charakteristikum des Volumens.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum: Vergleichen der Leistungseinstellung mit einer Geräteladeratenschwelle; und Steuern der Antenne, um den Mikrowellenstrahl zu übertragen, wenn die Leistungseinstellung die Geräteladeratenschwelle übersteigt.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen der Leistungseinstellung basierend auf einer vorbestimmten Funkfrequenzenergiedichte an der Position der Person.
System nach Anspruch 11, wobei der elektronische Prozessor weiterhin konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Änderung der Position des mobilen elektronischen Geräts und/oder der Position der Person; und Wiederholen der Operationen zum Bestimmen des Mikrowellenstrahls und zum Bestimmen der Leistungseinstellung für den Mikrowellenstrahl basierend auf der Änderung.