DE69527060T2

DE69527060T2 - Einen gps-übersetzer verwendende materiallokalisierungsanordnung

Info

Publication number: DE69527060T2
Application number: DE69527060T
Authority: DE
Inventors: E. Guthrie; A. Haag; B. Williams
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2015-02-03
Also published as: AU688859B2; DE69527060D1; AU1698495A; WO1995028776A1; US5512902A; EP0757864A1; EP0757864B1; EP0757864A4; JPH09512103A; JP3801199B2; CA2186251A1; CA2186251C

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Lokalisierungssysteme und genauer ein System, welches zum Lokalisieren von Artikeln innerhalb einer Gruppe von ähnlichen Artikeln (wie spezifische Zugmaschinen- Anhänger in einem Lastwagenpark oder spezifische Schienenfahrzeuge in einem Lagerpark) unter Verwendung eines GPS Sender-Empfänger-Systems verwendet werden soll.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In den vergangenen Jahren ist die Steuerung von versendeten Waren von einem Ort an einen anderen mit dem Anwachsen der Anzahl von Kunden und den Entfernungen zwischen den Kunden und den meisten Herstellern ausgefeilter und komplexer geworden. Zusätzlich hat sich eine zugehörige Zunahme der Geschwindigkeit ergeben, mit der viele Waren geliefert werden müssen. Auch das Konzept einer rechtzeitigen "Herstellung" und von Lieferungskonzepten sind entwickelt worden, die die schnelle Lieferung bzw. Zuführung von Waren erfordert haben.
Ein Hauptproblem mit der obigen Versendesituation ist, dass gelegentlich Waren, oder sogar Führen von Waren, verloren gehen. Wenn man die Menge des Frachtverkehrs betrachtet, die durch Schienenparks, Frachtschiffe, Lastwagendepots, etc. geht, erkennt man die Größe der Herausforderung, um effektive Versendetechniken ohne die zugehörigen Verluste aufrecht zu erhalten. Obwohl die meisten verlorenen Waren schließlich gefunden werden, ist der Suchprozess selbst nicht effizient und kann Herstellungs- und Lieferungspläne stark beeinflussen. Zusätzlich muss der Suchprozess unter Umständen unter Bedingungen stattfinden, die weniger wünschenswert oder sogar gefährlich sind (im Winter, in der Wüste, etc.).
Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit, mit dem der verlorene Posten (Zugmaschinen- Anhänger, Schienenfahrzeuge, Versendecontainer etc.) leicht und schnell lokalisiert werden kann. Dieses System verwendet das bekannte Globalpositionierungssystem (Global Positioning System, nachstehend GPS), um das Auffunden des verlorenen Objekts zu unterstützen. Die Verwendung des GPS zum Definieren der Position von Objekten durch sich selbst ist nicht neu und ist in der Navigationspositionierung von Flugzeugen, Schiffen etc. verwendet worden. Jedoch haben derartige GPS-Systeme eine relativ große Energiemenge verwendet. Alternativ würde die Verwendung von einzelnen GPS-Empfängern, die auf jedem versendeten Posten bzw. Teil angeordnet sind, ein System zum Lokalisieren eines verlorenen Postens aus vielen ähnlichen Posten in unzulässiger Weise kostenaufwendig machen.
Frühere Systeme zum Lokalisieren von verlorenen Artikeln, bei denen jeder Artikel kontinuierlich ein kontinuierliches GPS-Signal sendet, erzeugen nicht nur einen großen Anteil von einer unnötigen Blockierung über den Übertragungsnetzen, sondern erfordern auch, dass jeder verlorene Artikel eine signifikante Energiequelle aufweist. Wenn die Übertragung an einen entfernten Satelliten benötigt wird, wie für den Fall von GPS-Systemen, wird eine große Energiemenge von den Sendern verbraucht. Ein derartiges System würde entweder große Generatoren oder teure Batterien erfordern, was große Ausgaben, einen häufigen Austausch oder ein Wiederaufladen erfordert. Da keine der obigen Optionen attraktiv oder praktisch sind, ist es wünschenswert, einen Energieverwaltungsabschnitt bereitzustellen, der die von derartigen Übertragungen verbrauchte Energie begrenzt, was eines der Hauptaspekte der vorliegenden Erfindung bildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, die beim Lokalisieren von verlorenen Artikeln nützlich ist und die einen GPS-Umsetzer umfasst, der sich in nächster Nähe zu jedem verlorenen Artikel befindet. Der GPS-Umsetzer kann eine Frequenz, die von einem GPS-Sender gesendet wird, in eine andere Frequenz umsetzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Wie im Anspruch 1 beansprucht, ist die Erfindung ein System zum Lokalisieren eines verlorenen Artikels, zur Verwendung in einem globalen Positionierungssystem (GPS) mit Satelliten, die um die Erde kreisen und Positionsinformationssignale senden, umfassend: eine Mobil-Codierer-Sender/Empfänger- Einrichtung zum Senden eines codierten Identifikationssignals, welches spezifisch einer Identifikationsnummer entspricht, die zu einem bestimmten verlorenen Artikel gehört; und eine Decoder- Sender/Empfänger-Einrichtung, die an dem bestimmten verlorenen Artikel befestigt ist und umfassend: eine Codeempfängerschaltung zum Empfangen des codierten Identifikationssignals von der Mobil-Codierer- Sender/Empfänger-Einrichtung; eine Schnittstellenschaltung zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und zum erneuten Senden der Positionsinformationssignale als umgewandelte bzw. umgesetzte GPS-Positionssignale; wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger- Einrichtung die umgewandelten GPS-Positionssignale von der Schnittstellenschaltung und die Positionsinformationssignale von dem GPS empfängt, um die Position des bestimmten verlorenen Artikels zu bestimmen, wie in dem US-Patent Nr. 5,119,102 offenbart; dadurch gekennzeichnet, dass die Decoder- Sender/Empfänger-Einrichtung, die an dem bestimmten verlorenen Artikel befestigt ist, ferner umfasst: eine Energieverwaltungsschaltung zum selektiven Aktivieren der Code-Empfängerschaltung zum Empfangen des codierten Informationssignals damit, wobei die Energieverwaltungsschaltung ferner die Schnittstellenschaltung im Ansprechen auf einen Empfang des codierten Identifikationssignals weiter selektiv aktiviert.
Die Erfindung ist auch ein Verfahren, wie im Patentanspruch 15 beansprucht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik bereit, mit der ein einzelner GPS-Empfänger benachbart zu einem einzelnen Lagerbereich (oder an irgendeinem Ort, wo sich unter Umständen verlorene Artikel befinden können) verwendet werden kann, um diese verlorenen Artikel zuverlässig zu lokalisieren. Dies wird durch Positionieren eines Umwandlers (Umsetzers) in nächster Nähe zu dem verlorenen Artikel erreicht, der die Frequenz des GPS-Signals ändert. Das geändert GPS-Signal und das ursprüngliche GPS- Signal werden von einer Abfrageeinheit empfangen, die das ursprüngliche und das umgewandelte Signal empfängt, um die relative Position des Umwandlers zu bestimmen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Basiselemente der vorliegenden Erfindung zeigt, einschließlich einer Abfrageeinheit (14), einem entfernten Modul (10), und einer Vielzahl von GPS-Satelliten (18), wobei die Kommunikationsstrecken zu nur einem der GPS-Satelliten (18) dargestellt sind, um die Darstellung zu vereinfachen;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines entfernten Moduls (10) der vorliegenden Erfindung, welches sich typischer Weise in nächster Nähe zu einem potentiell verlorenen Artikel befindet;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Abfrageeinheit (14) der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 einer alternativen Ausführungsform einer Abfrageeinheit (14) der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 einer noch anderen alternativen Ausführungsform einer Abfrageeinheit (14) der vorliegenden Erfindung.

BEVORZUGTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der Offenbarung werden Elemente, die identische Funktionen in den verschiedenen Ausführungsformen ausführen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Lokalisierung von verlorenen Posten (Artikeln, Teilen) zu vereinfachen. Die Hauptanwendung der vorliegenden Erfindung ist zum Lokalisieren eines Postens innerhalb einer großen Anzahl von vergleichbaren Posten (einen Lastwagen in einem Lastwagenpark, einen Versendecontainer in einem Versendebereich, oder ein Fahrzeug eines Satzes von Schienenfahrzeugen in einem Eisenbahnpark, etc.). Der allgemeine Betrieb der Erfindung ist wie folgt:
1. Die Abfrageeinheit wird in dem allgemeinen Gebiet positioniert, wo der verlorene Artikel sich potentiell befindet. Die Abfrageeinheit kann mobil, in der Hand gehalten, an einem Fahrzeug angebracht, in einem Turm angeordnet oder an irgendeinem gewünschten Ort positioniert sein, auf Grundlage der spezifischen Anwendung.
2. Ein Code, der eine Seriennummer darstellt, die dem verlorenen Artikel entspricht, wird in die Abfrageeinheit eingegeben.
3. Die Abfrageeinheit sendet den Code durch eine Funkfrequenz (oder irgendeine andere elektromagnetische Strahlung mit niedriger Leistung).
4. Eine entfernte Einheit, die an dem verlorenen Artikel angebracht ist, empfängt und decodiert den Code.
5. Das entfernte Modul bestimmt, ob der empfangene Code der Seriennummer des Artikels entspricht. Wenn die Antwort "ja" ist, dann wird die entfernte Einheit aktiv.
6. Auf eine Aktivierung hin empfängt das entfernte Modul das Frequenzband des Globalpositionierungssystems (nachstehend als GPS bezeichnet), verstärkt es und verschiebt die Frequenz auf ein alternatives Band. Diese Verschiebung des Frequenzbands ist als Umwandlung bzw. Umsetzung bekannt. Das Signal auf dem alternativen Frequenzband wird auf eine höhere Leistung (entsprechend zu den Bereichsleistungsanforderungen) verstärkt und dann wieder an die Abfrageeinheit zurückgesendet. Die Aussendung mit der umgewandelten Frequenz dauert mehrere Minuten oder irgendeine Periode, die zum Lokalisieren des verlorenen Artikels unter Bezugnahme der spezifischen Anwendung ausreichend ist.
7. Gleichzeitig mit den Schritten 3 bis 6 empfängt die Abfrageeinheit die umgewandelte GPS-Aussendung von der entfernten Einheit und berechnet die Position der entfernten Einheit verglichen mit der Abfrageeinheit unter Verwendung von Standard-GPS-Empfängertechniken, typischer Weise durch Vergleichen der Position, von der die Aussendung ausgeht, mit einer bekannten Position eines Empfängers.
8. Der Benutzer (die Person) kann sich nun an den Ort bewegen, der von der Abfrageeinheit angezeigt wird, um den verlorenen Artikel zurückzugewinnen.
Fig. 1 illustriert die Basiselemente der vorliegenden Erfindung, bei der die Hauptkomponenten ein entferntes Modul 10, welches sich in der Nähe eines verlorenen Artikels 12 befindet (typischer Weise daran angebracht ist), eine Abfrageeinheit 14, und eine Vielzahl von GPS-Satelliten 18 sind. Jedes entfernte Modul 10 enthält einen Umwandler bzw. Umsetzer 20 (der einen GPS-Empfänger des Standes der Technik ersetzt, um auf jedem potentiell verlorenen Artikel angeordnet zu werden). Der Umwandler, sowie er auf das Lokalisieren von und die Inventur von Lagerposten relativ zu einer Person, die den Lagerposten sucht, angewendet wird, bildet teilweise die vorliegende Erfindung. Obwohl in Fig. 1 nur ein verlorener Artikel 12 dargestellt ist, kann man sich vorstellen, dass für eine effektive Funktion des Systems eine große Anzahl von verlorenen Artikeln mit einem ähnlichen Erscheinungsbild (beispielsweise Zugmaschinen-Anhänger, Schienenfahrzeuge, Frachtcontainer etc.) innerhalb eines kleinen Gebiets vorhanden sein werden, was eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Verwechslung mit sich bringen wird. Jeder verlorene Artikel 12 ist mit seinem eigenen getrennten entfernten Modul 10 ausgerüstet.
Dieser Absatz beschreibt, wie die GPS-Satelliten-Empfänger-Konfiguration der vorliegenden Erfindung arbeitet. Es gibt ungefähr 20 geostationäre GPS-Satelliten, die gegenwärtig um die Erde kreisen. Die Abstände von einem GPS-Satelliten zu einem GPS-Empfänger 62 und dem Umwandler 20 werden durch Zeitsteuerungssignale bestimmt, die von einer Vielzahl von GPS-Sendern (nicht dargestellt), die auf den GPS-Satelliten angeordnet sind, zu dem Empfänger 62 (oder dem Umwandler 20) gehen. Der Umwandler wandelt die Frequenz des Signals, das er empfängt, in ein Frequenzband um, welches von der Abfrageeinheit aufgenommen werden kann. Somit empfängt die Abfrageeinheit 14 potentiell zwei GPS- Signale von jedem Satelliten (GPS-Sender). Das erste Signal ist ein direktes Signal von dem GPS- Satelliten. Das zweite Signal ist das (in der Frequenz) umgewandelte Signal, welches sich von dem GPS- Satelliten an das entfernte Modul 10 bewegt hat, und dessen Frequenz dann geändert wurde und das an die Abfrageeinheit 14 erneut gesendet wird. Die Kommunikationsstrecken sind zur einfacheren Darstellung nur zwischen einem GPS-Satelliten 18 und dem entfernten Modul 10, und die Abfrageeinheit 14 dargestellt.
Eine genaue Entfernungsinformation von irgendeinem GPS-Satelliten kann von dem Empfänger 62 (entweder direkt oder über den Umwandler 20) erhalten werden. Die genaue Position im Raum des GPS- Empfängers 62 (oder des Umwandlers 20) kann durch eine Triangulation unter Verwendung von mehreren GPS-Satelliten in einer Vorgehensweise, die in dem technischen Gebiet altbekannt ist, genau bestimmt werden. Die Triangulation erfordert, dass der Empfänger 62 und der Umwandler 20 beide in einer Kommunikation mit wenigstens vier gemeinsamen GPS-Satelliten zu irgendeiner gegebenen Zeit stehen. Relative GPS-Techniken, wie nachstehend beschrieben, können verwendet werden, um die relative Position des Umwandlers (der in dem entfernten Modul enthalten ist) relativ zu dem Empfänger (der in der Abfrageeinheit enthalten ist) zu bestimmen, wegen der Gründe und unter Verwendung der Techniken, wie nachstehend aufgeführt.
Eine Positionierung eines entfernten Moduls auf jedem Artikel ist nur wünschenswert, wenn mehr als einige wenige Artikel, die verwechselt werden können, beteiligt sind. Wenn viele Artikel vorhanden sind, die mit GPS-Empfängern ausgerüstet werden müssen, können die Kosten unzulässig werden. Eine große Anzahl von Empfängern, die kontinuierlich Positionsinformation senden, würden auch die Luftschnittstelle blockieren bzw. verstopfen. Zusätzlich ist irgendeine Technik erforderlich, um die Anzahl von Aussendungen der Positionsinformation von jedem entfernten Modul zu steuern, um die Energie zu sparen, die von den Energiequellen verbraucht wird. Diese niedrige Energie Leistung ist wünschenswert, um sicherzustellen, dass das System eine geringe Wartung und niedrige Austausch- oder Wiederaufladungserfordernisse für teure Batterien oder Generatoren aufweist.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des entfernten Moduls 10 der Fig. 1 der vorliegenden Erfindung. Das entfernte Modul 10 umfasst einen GPS-Schnittstellenabschnitt 20 und einen Energieverwaltungsabschnitt 22. Der GPS-Schnittstellenabschnitt 20 umfasst eine GPS- Empfangsantenne 24, ein GPS-Filter 26, einen Verstärker 28 mit niedrigem Rauschen, einen lokalen Oszillator 30, einen Mischer 31, ein Übertragungsbandfilter 32, einen Ausgangsverstärker 34 und eine GPS-Wiederaussendeantenne 36. Der Energieverwaltungsabschnitt 22 umfasst eine Code-Empfangsantenne 40, einen Codeempfänger 42, eine Energieverwaltungseinrichtung 44, eine Energiezuführungseinrichtung 46, einen Energieverwaltungsabschnittschalter 48, und einen GPS-Schnittstellenabschnittschalter 50.
Der GPS-Schnittstellenabschnitt 20 empfängt ein GPS-Eingangssignal, das von einem GPS-Sender (der auf dem GPS-Satelliten 18 angeordnet ist) gesendet wird, unter Verwendung der GPS- Empfangsantenne 24 und sendet neu ein umgewandeltes Signal, dessen Frequenz um eine bestimmte Frequenz verschoben ist, aber ansonsten eine identische Bandbreite etc. enthält, über die GPS- Wiederaussendeantenne 36 in der folgenden Weise. Das GPS-Eingangssignal schwingt typischer Weise bei einer Frequenz von 1575,42 MHz. In dieser Offenbarung ist beabsichtigt, dass die Verwendung von spezifischen Frequenzen und Elementen hinsichtlich des Umfangs illustrativ (und nicht beschränkend) ist. Das GPS-Eingangssignal, das von der GPS-Empfangsantenne 24 empfangen worden ist, wird auf das GPS- Filter 26 angewendet. Das GPS-Filter 26 wählt ein GPS-Band und beseitigt eine Störung. Das Ausgangssignal des GPS-Filters 26 wird dann an den Verstärker 28 mit niedrigem Rauschen geführt, der das Signal verstärkt, während fast kein zusätzliches Rauschen hinzugefügt wird. Der Mischer 31 verschiebt die Frequenz des GPS-Signals um die Frequenz des lokalen Oszillators 30, was zu einem Ausgangssignal bei ungefähr 660 MHz führt. Das Übertragungsbandfilter 32 wählt das Ausgangsband und begrenzt die Rauschbandbreite.
Ein Ausgangsverstärker 34 verstärkt das Signal, das von dem Übertragungsbandfilter 32 erzeugt wird, auf einen Pegel, der ausreicht, um Pfadverluste zwischen dem entfernten Modul 20 und der Abfrageeinheit 14 zu beseitigen. Der GPS-Schnittstellenabschnitt 20 des entfernten Moduls 10 verwendet wesentlich wenigere teuere Komponenten als der GPS-Empfänger 19, den er ersetzt. Anstelle eines relativ kostenaufwendigen Empfängers des Standes der Technik, der neben jedem verlorenen Artikel angeordnet ist, arbeitet die vorliegende Erfindung genauso gut unter Verwendung eines Mischers, einer Anzahl von Oszillatoren, und einer Anzahl von Filtern. In Anbetracht der Tatsache, dass ein entferntes Modul 10 jedem Artikel 12 zugeordnet werden kann, der verloren gehen kann, stellt die vorliegende Erfindung mit einem äquivalenten Betriebsverhalten beträchtliche Kosteneinsparungen bereit.
Der Zweck des Energieverwaltungsabschnitts 22 besteht darin, den Energieverbrauch des GPS- Schnittstellenabschnitts 20 zu steuern, der große Mengen von Energie bzw. Leistung (im Bereich von 0,1 bis 10 Watt), wenn er in Betrieb ist, verwendet. Die obige Steuerung wird einfach dadurch bewirkt, dass die elektrische Verbindung zwischen der Energieversorgungseinrichtung 46 und dem GPS- Schnittstellenabschnitt 20 gesteuert wird, und zwar wie folgt:
Ein codiertes Signal wird von der Abfrageeinheit 14 der Fig. 1 in einer nachstehend in der Beschreibung noch beschriebenen Weise gesendet. Das codierte Signal wird von der Code- Empfangsantenne 40 empfangen, die an den Codeempfänger 42 das empfangene codierte Signal liefert, welches eine Positionsanfrage von der entfernten Einheit 10 einschließt. Der Codeempfänger 42 interpretiert dieses Signal und bestimmt daraufhin den Betrieb der Energieversorgungs- Verwaltungseinrichtung 44 durch eine Reihe von codierten Übertragungen. Die Energieverwaltungseinrichtung 44 steuert die Anlegung von Energie an den Codeempfänger 42 über den Energieverwaltungsabschnittschalter 48; als auch an den GPS-Schnittstellenabschnitt 20 über den GPS- Schnittstellenabschnittschalter 50 in einer Weise, die in dem technischen Gebiet von Controllern gut bekannt ist.
Es gibt zwei Techniken, mit denen der Codeempfänger arbeiten kann. Die erste Technik beinhaltet einen kontinuierlichen Betrieb, bei dem der Codeempfänger kontinuierlich Signale von der Abfrageeinheit 14 abhört, die sich auf dieses spezielle entfernte Modul 10 beziehen (im Endeffekt wird der Schalter 48 immer geschlossen). Die zweite, effizientere Technik beinhaltet, dass der Codeempfänger zyklisch ein und aus ist, wobei die Periode des Arbeitszyklus so gewählt wird, dass der Codeempfänger noch sämtliche Signale erkennen wird, die potentiell gerade von der Abfrageeinheit 14 gesendet werden. Auf einen Empfang von einem derartigen potentiell relevanten Signal weist der Codeempfänger 42 dann die Energieverwaltungseinrichtung 44 an, den Energieverwaltungsabschnittschalter 48 für eine ausreichende Periode zu schließen, so dass der Codeempfänger in der Lage sein wird, jegliche derartigen Codesignale zu empfangen und zu interpretieren. Es ist auch möglich, dass dieses System derart konfiguriert sein kann, dass der Energieverwaltungsabschnittschalter 48 offen bleibt, bis ein zweites ähnliches Deaktivierungssignal empfangen wird.
Der "Ein"-Teil des Arbeitszyklus kann fest sein, und dennoch ausreichend lang, um zu ermöglichen, dass eine vollständige Seriennummer decodiert wird. In der Tat würde der "Ein"-Abschnitt des Arbeitszyklus zweimal so lang wie die Codeübertragung sein. In dieser Weise würde ein Abfangen einer Übertragung kurz nach dem Beginn von einem vollständigen Code sicherstellen, dass der nächste Zyklus vollständig abgefangen werden würde. Unter Verwendung der Ein-Aus-Zyklustechnik muss die Codeübertragung mehrere Male wiederholt werden, bevor der Empfänger in der Lage ist, eine vollständige Übertragung zu decodieren. Wenn das Codesignal gültig ist und das entfernte Modul 10 anweist, einen Betrieb zu beginnen (GPS-Signale umzuwandeln, um den Ort des entfernten Moduls 10 über das GPS zu bestimmen), dann wird der Codeempfänger 42 die Energieverwaltungseinrichtung 44 anweisen, den normalerweise offenen GPS-Schnittstellenabschnittschalter 50 zu schließen. Wenn der GPS- Schnittstellenabschnittschalter geschlossen ist, dann wird der GPS-Schnittstellenabschnitt 20 einen Betrieb in der voranstehend beschriebenen Weise beginnen, wobei der Abfrageeinheit 14 erlaubt wird, die relative Position des entfernten Moduls 10 unter Verwendung der voranstehend beschriebenen Techniken zu berechnen.
Verschiedene Ausführungsformen der Abfrageeinheit sind in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Die Ausführungsform der Fig. 3 umfasst eine GPS-Antenne 60, einen GPS-Empfänger 62, einen Controller (Steuereinrichtung) 64, eine Benutzerschnittstelle 66, einen Codesender 68, eine Codebandantenne 70, einen lokalen Oszillator 72, einen Mischer 74, eine Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band, und einen Abfrageeinheitschalter 78.
Die GPS-Antenne 60 empfängt ein direktes GPS-Signal von Sendern, die sich an Bord von wenigstens vier der GPS-Satelliten befinden. Die Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band empfängt ein umgewandeltes zusammengesetztes Roh-GPS-Signal von dem entfernten Modul 10 (welches decodiert werden kann, um eine Positionsinformation des entfernten Moduls 10 bereitzustellen). Der Abfrageeinheitschalter 78 wird den GPS-Empfängereingang zwischen der GPS-Antenne 60 und der Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band umschalten). Das Signal, das an dem GPS-Empfänger 62 angelegt wird, kann entweder von der GPS-Antenne oder der Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band angelegt werden. Der Controller 64 steuert den Betrieb des Schalters 76, der oben beschrieben wurde. Die Benutzerschnittstelle 66, die typischer Weise eine Anzeige und eine Tastatur (nicht dargestellt) umfasst, regelt den Betrieb des Controllers 64 durch Auswahl, welches entfernte Modul 10 zu lokalisieren ist, und verwendet das codierte Schlüsselwort für jeden verlorenen Artikel.
Die Benutzerschnittstelle steht auch in einer Kommunikation mit dem Codesender 68, der ein Signal formatiert und sendet (über die Codebandantenne 70), wie von der Benutzerschnittstelle gewählt worden ist. Die Codebandantenne 70 ist konfiguriert, um in einer direkten elektronischen Kommunikation mit der Codeempfangsantenne 40 der Fig. 2 sein zu können. Der Benutzer des Systems gibt Daten in die Benutzerschnittstelle 66 ein, die derartige spezifische Einzelheiten wie den Code oder die Seriennummer des entfernten Moduls 10 der Fig. 2 spezifizieren. Dieser eingegebene Code wird dann an den Codesender gesendet, und das codierte Signal wird über die Codebandantenne 70 an die Codeempfangsantenne 40 der Fig. 2 übertragen, wobei an diesem Punkt das Signal wie vorher beschrieben, behandelt werden wird. Es ist auch möglich, dass diese Funktion kontinuierlich ausgeführt werden wird, um den Ort von sämtlichen der potentiell verlorenen Artikel in dem Bereich zu überwachen.
Die Abfrageeinheit 14 kann entweder eine in der Hand gehaltene Einheit, innerhalb eines Turms befestigt, in einem Fahrzeug enthalten, oder an irgendeiner anderen Position, die sich für die spezifische Anwendung eignet, angeordnet sein. Diese Erfindung weist eine bestimmte Anwendung bei der Lastwagenverschickung von Waren auf. Die mobile Einheit kann mit einem Fahrzeugnavigations- und Kommunikationssystem (in dem technischen Gebiet bekannt) kombiniert werden, was zu mehreren Merkmalen führen könnte:
1. Anzeige über den Ort einer bestimmten Versendung, die als die nächste Führe beabsichtigt ist, innerhalb eines Führerhauses.
2. Direkter Transfer der Seriennummer oder Identifikationsnummer der nächsten Führe, gefolgt von einer Anzeige dieser Führe innerhalb eines Führerhauses.
3. Mehrere Hardwareelemente könnten kombiniert werden. Der gleiche GPS-Empfänger 62, der für eine Fahrzeugnavigation verwendet wird, könnte verwendet werden, um die Position der nächsten Führe anzuzeigen.
Der Mischer 74 dient zum Kombinieren eines Trägersignals, das von dem lokalen Oszillator 72 erzeugt wird, und des Signals, das von der Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band erzeugt wird, in einer ähnlichen Vorgehensweise wie diejenigen, die von dem Verstärker 28 mit niedrigem Rauschen und dem lokalen Oszillator 30 der Fig. 2 erzeugt werden, wie voranstehend beschrieben.
Um den Zusammenhang zwischen der Abfrageeinheit 14 und dem entfernten Modul 10 zu beschreiben, ist es erforderlich, eine Eigenschaft von GPS zu berücksichtigen, die als selektive Verfügbarkeit bekannt ist. In Anbetracht der Genauigkeit von GPS-Systemen haben Regierungsbehörden eine selektive Verfügbarkeit in ihren GPS-Systemen angewendet, um zu bewirken, dass sich die Signale von irgendeinem GPS-Satelliten über der Zeit verändern. Zum Beispiel kann sich die GPS-Information bis zu mehreren 100 Fuß in einer Periode von 30 Sekunden verändern. Eine selektive Verfügbarkeit ist vorwiegend angewendet worden, so dass Terroristen GPS als eine Bombardierungshilfe nicht verwenden können. Deshalb ist es für irgendeinen GPS-Empfänger (oder Umwandler) schwierig, seine Position genau ohne äußere zusätzliche Information zu bestimmen. Eine derartige äußere Information kann einen zweiten GPS-Empfänger umfassen, der an einem bekannten Ort positioniert ist, der ebenfalls relativ nahe zu dem ersten Empfänger (oder Umwandler) ist. Beide Empfänger werden die gleichen Signale von dem GPS- Satelliten empfangen und beide Empfänger werden ungefähr die gleichen Fehler wahrnehmen. Wenn der GPS-Empfänger, der an der nicht festen Position ist, seine Position relativ zu dem GPS-Satelliten bestimmen kann, kann er deshalb auch den Fehler, der an dem festen Empfänger bewirkt wird, bestimmen (durch Vergleichen der bekannten Position des festen Empfängers verglichen mit der angezeigten Position des festen Empfängers). Der nicht feste Empfänger wird dann in der Lage sein, seine eigene Position durch Anwenden des gleichen Fehlers zu korrigieren, und der nicht feste Empfänger (oder Umwandler) wird in der Lage sein, eine genaue Positionsinformation zu erhalten. Dieser Prozess ist als relatives GPS bekannt, wobei die Grundlagen davon in dem technischen Gebiet bekannt sind.
Es gibt drei potentielle Ausführungsformen der Abfrageeinheit, die mit dem obigen Umwandlerverfahren in Zusammenhang gebracht werden sollen. Die erste Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, bei der der Abfrageeinheitschalter 78 so umgeschaltet werden kann, dass der GPS-Empfänger entweder ein Signal über die GPS-Antenne 60 direkt von einem GPS-Satelliten empfängt; oder der GPS- Empfänger 62 ein Signal über die Antenne 76 für das neu gesendete GPS-Band von der entfernten Einheit 20 (Umwandler) empfängt. Die zweite Implementierung, wie in Fig. 4 dargestellt, ist identisch zu der Ausführungsform der Fig. 3, mit Ausnahme davon, dass zwei GPS-Empfänger 62 und 62' vorhanden sind (es besteht kein Bedürfnis, den Abfrageeinheitschalter 78 der Fig. 3 bereitzustellen). Der Controller 64 empfängt eine konstante Eingabe der Positionsinformation von beiden GPS-Empfängern 62, 62' und kann die Position der entfernten Einheit in größtenteils der gleichen Vorgehensweise wie voranstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 3 unter Verwendung eines relativen GPS berechnen.
In diesen beiden Ausführungsformen empfängt der GPS-Empfänger GPS-Daten mit zwei Frequenzen. Die erste Frequenz ist die direkte Frequenz (wie von dem GPS-Sender auf dem Satelliten gesendet), und die zweite Frequenz ist die umgewandelte Frequenz (die Frequenzmodifikation wird von der entfernten Einheit 10 verursacht). Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 5 dargestellt, ist identisch zu der Ausführungsform der Fig. 4 mit Ausnahme davon, dass der lokale Oszillator 72 und der Mischer 74 entfernt sind. In der Ausführungsform der Fig. 5 empfangen die GPS-Empfänger 62 und 62' zwei Signale bei unterschiedlichen Frequenzen.
Die voranstehenden Ausführungen stellen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereit. Es sei darauf hingewiesen, dass kleine Modifikationen an der Erfindung, sowie diese Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet offensichtlich sein würden, auch innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Erfindung sind.

Claims

1. System zum Lokalisieren eines verlorenen Artikels, zur Verwendung in einem globalen Positionierungssystem (GPS) mit Satelliten (18), die um die Erde kreisen und Positionsinformationssignale senden, umfassend:

eine Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) zum Senden eines codierten Identifikationssignals, welches spezifisch einer Identifikationsnummer entspricht, die zu einem bestimmten verlorenen Artikel (12) gehört; und

eine Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10), die an dem bestimmten verlorenen Artikel (12) befestigt ist und umfassend:

eine Codeempfängerschaltung (42) zum Empfangen des codierten Identifikationssignals von der Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14);

eine Schnittstellenschaltung (20) zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und zum erneuten Senden der Positionsinformationssignale als umgewandelte GPS-Positionssignale;

wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) die umgewandelten GPS- Positionssignale von der Schnittstellenschaltung (20) und die Positionsinformationssignale von dem GPS empfängt, um die Position des bestimmten verlorenen Artikels (12) zu bestimmen;

dadurch gekennzeichnet, dass die Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10), die an dem bestimmten verlorenen Artikel (12) befestigt ist, ferner umfasst:

eine Energieverwaltungsschaltung (22) zum selektiven Aktivieren der Code-Empfängerschaltung zum Empfangen des codierten Identifikationssignals damit, wobei die Energieverwaltungsschaltung (22) ferner die Schnittstellenschaltung (20) im Ansprechen auf einen Empfang des codierten Identifikationssignals weiter selektiv aktiviert.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10), die an dem bestimmten verlorenen Artikel (12) befestigt ist, eine Energieverwaltungsschaltung (22) umfasst, wobei die Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10) für gewählte Zeitperioden eingeschaltet wird, um die Positionsinformationssignale von dem GPS zu empfangen.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Energieverwaltungsschaltung (22), einschließlich einer Energieversorgungseinrichtung (46), auf ein Signal von der Code-Empfängerschaltung (42) zum selektiven Verbinden der Energieversorgungseinrichtung (46) mit der Schnittstellenschaltung (20) zum Aktivieren der Schnittstellenschaltung zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und zum Aktivieren der Code-Empfängerschaltung (42) zum Empfangen des codierten Identifikationssignals, das von der Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) gesendet wird, anspricht.

4. System nach Anspruch 3, wobei die Schnittstellenschaltung (20) eine GPS-Empfangsantenne (24) zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS, eine Mischerschaltung (31), die mit der GPS-Empfangsantenne (24) verbunden ist, einen lokalen Oszillator (30), der mit der Mischerschaltung (31) zum Verschieben der Frequenz der empfangenen GPS-Positionsinformationssignale zum Bereitstellen von umgewandelten GPS-Positionssignalen, und eine GPS-Wiederaussende-Antenne (36), die mit dem Mischer(31) verbunden ist, um die umgewandelten GPS-Positionssignale an die Mobil-Codierer- Sender/Empfänger-Einrichtung (14) zu senden, einschließt.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Energieverwaltungsschaltung (22) die Schnittstellenschaltung (20) nur während derjenigen Perioden aktiviert, in denen die Schnittstellenschaltung (20) gerade verwendet wird.

6. System nach Anspruch 5, ferner umfassend: eine Analyse-Zeitsteuerungseinrichtung zum Aufrechterhalten von Energie an der Energieverwaltungsschaltung (22) für eine vorgegebene Periode, nachdem das codierte Identifikationssignal, das an die Schnittstellenschaltung (20) gerichtet, wird, erfasst worden ist.

7. System nach Anspruch 1, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) eine GPS-Empfängerschaltung (62) zum selektiven Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und der neu gesendeten Positionssignale von der Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10) einschließt.

8. System nach Anspruch 7, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) ferner eine Einrichtung (66) zum Erzeugen des codierten Identifikationssignals entsprechend einer Identifikationsnummer, die zu einem bestimmten verlorenen Artikel (12) gehört, und einen Code-Sender (68), der mit der Erzeugungseinrichtung (66) für das codierte Identifikationssignal verbunden ist, zum Senden des codierten Identifikationssignal an die Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10) umfasst.

9. System nach Anspruch 7, wobei die GPS-Empfängerschaltung eine erste Empfängerschaltung (62) zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und eine zweite Empfängerschaltung (62') zum Empfangen der neu gesendeten GPS umgewandelten Positionssignale von der Decoder- Sender/Empfänger-Einrichtung (10) einschließt.

10. System nach Anspruch 7, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) ferner eine Mischerschaltung (74), die mit der GPS-Empfängerschaltung (62) verbunden ist und auf die neu gesendeten umgewandelten GPS-Positionsinformationssignale anspricht, und eine lokale Oszillatorschaltung (72), die mit der Mischerschaltung zum erneuten Umwandeln der neu gesendeten umgewandelten GPS- Positionsinformationssignale verbunden ist, einschließt.

11. System nach Anspruch 4, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) eine GPS-Empfängerschaltung (62) zum selektiven Empfangen von Positionsinformationssignalen von dem GPS und neu gesendeten umgewandelten GPS-Positionssignalen von der Decoder-Sender/Empfänger- Einrichtung (10) einschließt.

12. System nach Anspruch 11, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) ferner eine Einrichtung (66) zum Erzeugen des codierten Identifikationssignals entsprechend zu einer Identifikationsnummer, die zu einem bestimmten verlorenen Artikel (12) gehört, und einen Codesender (68), der mit der Erzeugungseinrichtung (66) für das codierte Identifikationssignal verbunden ist, zum Senden des codierten Identifikationssignals an die Decoder-Sender/Empfänger-Einrichtung (10) umfasst.

13. System nach Anspruch 11, wobei die GPS-Empfängerschaltung eine erste Empfängerschaltung (62) zum Empfangen der Positionsinformationssignale von dem GPS und eine zweite Empfängerschaltung (62') zum Empfangen der neu gesendeten GPS umgewandelten Positionssignale von der Decoder- Sender/Empfänger-Einrichtung (10) einschließt.

14. System nach Anspruch 11, wobei die Mobil-Codierer-Sender/Empfänger-Einrichtung (14) ferner eine Mischerschaltung (74), die mit der GPS-Empfängerschaltung (62) verbunden ist und auf die neu gesendeten umgewandelten GPS- Positionsinformationssignale anspricht, und eine lokale Oszillatorschaltung (72), die mit der Mischerschaltung (74) verbunden ist, zum erneuten Umwandeln der neu gesendeten, umgewandelten GPS-Positionsinformationssignale einschließt.

15. Verfahren zum Lokalisieren eines verlorenen Artikels (12), umfassend die folgenden Schritte:

Senden eines codierten Signals von einem lokalen Codierer-Sender(14) an einen Decoder- Empfänger (10), wobei das codierte Signal eine Identifikationsnummer darstellt, die den Decoder- Empfänger (10) bestimmt, wobei der Decoder-Empfänger (10) in der Nähe des verlorenen Artikels (12) angeordnet ist;

Umwandeln eines GPS-Positionsinformationssignals in eine modifizierte Frequenz; und

Bestimmen eines Orts des Decoder-Empfängers (10) durch Vergleichen des modifizierten Signals in dem Decoder-Empfänger (10) mit einem direkten GPS-Signal;

dadurch gekennzeichnet, dass der Decoder-Empfänger (10) nur zu vorgegebenen Zeiten, wenn ein Empfang des codierten Signals erwartet wird, und für eine vorgegebene Periode danach betätigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend den folgenden Schritt:

Überwachen des codierten Signals, durch eine Energieverwaltungsschaltung (22), die in dem Decoder-Empfänger (10) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Überwachungsschritt aus einem Ein- und Ausschalten der Energieverwaltungsschaltung (22) bei einer derartigen Rate, dass sie bestimmen kann, ob ein codiertes Signal, welches gerade an den Decoder-Empfänger (10) gesendet wird, in der Tat an den Decoder- Empfänger (10) gesendet werden kann, besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend den folgenden Schritt:

Betätigen des Decoder-Empfängers (10) nur zu Zeiten, wenn das codierte Signal empfangen wird, und Deaktivieren des Decoder-Empfängers (10) auf den Empfang eines anderen codierten Signals hin.