射频跟踪与通信设备以其运行方法

专利名称：射频跟踪与通信设备以其运行方法
技术领域：
在现代全球商业中，当资产在世界各地移动时跟踪和监控所述资产这一能力正变 得比以前任何时候都重要。另外，政府机构可能感兴趣的是，知道特定资产的当前位置并且 具有关于特定资产到过何处的精确和可靠的历史记录。海运集装箱代表了当在世界各地运 转时应被跟踪和监控的资产的许多例子之一。关于特定资产的信息(比如其当前位置、其 运转到过何处、其在沿着其路线的特定位置处花费多长时间、以及其沿着其路线经历过何 种状况)可能对于商业和政府实体都是非常重要的信息。为此，需要一种设备来跟踪和监 控世界任何地方的资产并且采集和传送与该资产在其运转期间的经历相关的信息。

发明内容
在一个实施例中，公开有一种射频跟踪与通信设备(TAG设备)。该TAG设备包括 芯片上所定义的处理器。该TAG设备还包括芯片上所定义的无线电，以与处理器电通信。该 无线电被定义为运行在国际频率。该无线电还被定义为根据将被处理器传输的控制信号被 通电和断电。该TAG设备进一步包括位置确定设备，所述位置确定设备被定义为与处理器 电通信。所述位置确定设备被定义为根据将被处理器传输的控制信号被通电和断电。附加 地，该TAG设备包括电源，所述电源被定义为给处理器、无线电、以及位置确定设备供电。在另一实施例中，公开有一种射频跟踪与通信设备(TAG设备)。该TAG设备包括 芯片上所定义的处理器。该TAG设备还包括芯片上所定义的无线电，以与处理器电通信。该 无线电被定义为符合电气与电子工程师学会(IEEE)802. 15. 4标准。该TAG设备进一步包 括全球定位系统(GPS)接收设备，所述全球定位系统(GPS)接收设备被定义为与处理器电 通信。该TAG设备还包括电源，所述电源被定义为给处理器、无线电、以及GPS接收设备供 H1^ ο在另一实施例中，公开有一种用于运行射频跟踪与通信设备(TAG设备)的方法。 该方法包括用于在发出唤醒信号以前一直保持TAG设备的最小功耗状态的操作。该方法还 包括在TAG设备的最小功耗状态期间运行运动传感器。该方法进一步包括用于识别由运动 传感器对运动阈值水平的检测的操作。响应于识别运动的阈值水平，该方法包括用于发出 唤醒信号以从TAG设备的最小功耗状态转变到正常运行功耗状态的操作。根据下面结合以例子的方式说明本发明的附图所作出的详细描述，本发明的其它 方面和优点将变得更显而易见。


图1是示出了根据本发明一个实施例的射频跟踪与通信设备(TAG设备)的图示；图2是示出了图1的根据本发明一个实施例的TAG设备的原理图的图示；以及图3是示出了根据本发明一个实施例的用于操作TAG设备的方法的流程图的图示。
具体实施例方式在下面的描述中，阐述有大量特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于 本领域的技术人员而言显而易见的将是，可以在没有这些特定细节之中的一些或全部的情 况下实施本发明。在其它实例中，未详细描述公知的过程操作，以便不致于不必要地模糊本 发明。图1是示出了根据本发明一个实施例的射频(RF)跟踪与通信设备100的图示。 此后，RF跟踪与通信设备100被称为TAG 100。TAG 100包括芯片101上所定义的处理器 103。TAG 100还包括芯片101上所定义的无线电105。无线电105运行在国际频率，并且 被定义为有效地管理功耗。在一个实施例中，无线电105被定义成符合电气与电子工程师 学会(IEEE)802. 15. 4的无线电105。无线电105被连接，以与处理器103电通信。应当理 解，符合IEEE 802. 15. 4的无线电105的实施提供国际的运行和安全的通信、以及有效的功 率管理。TAG 100进一步包括位置确定设备(LDD) 111，所述位置确定设备(LDD) 111被定义 与芯片101的处理器103电通信。在一个实施例中，LDD 111被定义为全球定位系统(GPS) 接收机设备。附加地，TAG 100包括电源143，所述电源143被定义为给处理器103、无线电 105、LDD111、以及其它被供电的TAG 100部件(下面将关于图2予以描述)供电。TAG 100 实施一种功率管理系统，所述功率管理系统被定义为使能具有最小维护的长期TAG 100部 署。在一个实施例中，所述功率管理系统被定义为使能在超过3年部署时期使用单个3伏 电池(例如3伏1号电池(D-cell battery))的TAG 100运行。在一个实施例中，TAG 100被定义为自足的电池运行的设备，所述设备能够被附加 到诸如海运集装箱的资产，以提供与所述资产的运动和状态相关联的安全的跟踪和通信。 在某些实施例中，TAG 100还可以被配置为提供/执行与资产相关联的安全应用。通过与 本地和全球通信网络进行通信，TAG 100能够在其所分配的资产在运送中、在运输工具(例 如船舶、汽车、火车)上、以及处于终点时传递与所述资产相关联的数据。根据下面的描述能够理解，TAG 100提供对世界任何地方的资产位置(纬度和经 度)的完全自主的位置确定和记录。TAG 100电子设备提供将与位置航路点、安全事件以及 状态存储在TAG 100板载的非易失性存储器中这一能力。TAG 100还被定义为支持对非易 失性存储器中的数据存储进行隔离(segregation)和优先化。与TAG 100运行相关联的商 业和/或安全内容(包括由与TAG 100对接的外部设备生成的数据)的传递可以虚拟地和 /或物理地在非易失性存储器中被隔离。此外，在一个实施例中，TAG 100的无线通信系统被定义为在高达3千米(km)的 范围内检测网络接入并且与网络网关协商网络接入。TAG 100处理器103被定义为执行以 下操作所需的所有功能安全地鉴定TAG 100的序列号；提供TAG 100与无线网络之内的 读取器设备之间的加密双向通信；以及当处于网络网关的范围内时保持网络连通性。附加地，TAG 100定义为给用户(政府和商业二者)提供扩充能力，以添加附加的 传感器和/或通信运行模式。除了被固定在移动的资产上，TAG 100还被定义为供用在手 持读取器设备以及网络网关读取器设备中。当被布置在手持或网络网关读取器设备中时， TAG 100提供无线电和GPS信标的双重功能。而且，TAG 100被定义为实施私有通信协议来 保护和管理TAG 100与网络读取器设备之间的数据通信以及控制对TAG 100的访问。
在一个实施例中，TAG 100的各个部件被布置在印刷电路板上，其中各个部件之间 的所需电连接通过该印刷电路板内所定义的导电迹线来完成。在一个示例性的实施例中， TAG 100的印刷电路板是低成本的刚性四层0.062"FR-4介电玻璃纤维衬底。然而，应当理 解，在其它实施例中，可以将其它类型的印刷电路板或类似功能的组件用作用于对各个TAG 100部件进行支承和互连的平台。在一个特定的实施例中，芯片101被定义成由德州仪器 (Texas Instrument)制造的型号CC2430-64芯片，并且LDD 111被实施为由SiRF制造的型 号 GSC3f/LP 单芯片 ASIC。图2是示出了图1的根据本发明一个实施例的TAG 100的原理图的图示。在各个 示意性的实施例中，包括处理器103和无线电105 二者的芯片101尤其是可以被实施为下 列芯片二者之一由德州仪器制造的型号CC2430芯片，由德州仪器制造的型号CC2431芯片，由德州仪器制造的型号CC2420芯片，由飞思卡尔(Freescale)制造的型号MC13211芯片，由飞思卡尔制造的型号MC13212芯片，或者由飞思卡尔制造的型号MC13213芯片。在上面所标识出芯片101实施例之中的每个中，无线电105被定义成符合IEEE 802. 15. 4的运行在2. 4GHz频率(千兆赫)的无线电。应当理解，只要无线电105被定义为 运行在国际频率并且提供足以满足TAG 100运行和部署需求的功率管理能力，则芯片101 的类型在其它实施例中可以不同。附加地，只要处理器103用作TAG 100的主处理器，并且 使能经由被实施在芯片101板载的无线电105的通信，则芯片101的类型在其它实施例中 可以不同。而且，芯片101包括存储器104、比如随机存取存储器(RAM)，所述存储器104可 以被处理器103读写访问，以用于存储与TAG 100运行相关联的数据。TAG 100还包括功率放大器107和低噪声放大器(LNA) 137，以提高无线电105的 通信范围。无线电105被连接，以通过接收/发射(RX/TX)开关139接收和发射RF信号 (由箭头171来指示)。无线电105的发射路径从无线电105延伸到开关139 (由箭头171 来指示)，然后从开关139延伸到功率放大器107 (由箭头179来指示)，然后从功率放大器 107延伸到另一 RX/TX开关141 (由箭头183来指示)，然后从RX/TX开关141延伸到无线 电天线109 (由箭头185来指示)。无线电105的接收路径从无线电天线109延伸到RX/TX开关141 (由箭头185来 指示)，然后从RX/TX开关141延伸到LNA 137 (由箭头181来指示)，然后从LNA 137延伸 到RX/TX开关139 (由箭头177来指示)，然后从RX/TX开关139延伸到无线电105 (由箭头 171来指示)。RX/TX开关139和141被定义为协作地运行，使得无线电105的发射和接收 路径可以在分别执行发射和接收操作时被彼此隔开。换言之，RX/TX开关139和141可以运 行以在发射期间通过功率放大器107路由RF信号并且在接收期间绕过功率放大器107路 由RF信号。因此，RF功率放大器107输出可以与无线电105的RF输入隔开。在一个实施例中，RX/TX开关139和141每个被定义成由Hittite制造的型号 HMC174MS 8开关。然而应当理解，在其它实施例中，只要能够根据控制信号在发射与接收信 道之间转变，则RX/TX开关139和141之中的每个都可以被定义成另外类型的RF开关。而且，在一个实施例中，功率放大器107被定义成由Hittite制造的型号HMC414MS82. 4GHZ功 率放大器。然而应当理解，在其它实施例中，只要能够处理RF信号以用于远距离通信并且 可以根据控制信号管理功率，则功率放大器107可以被定义成另外类型的放大器。在一个 实施例中，功率放大器107和RX/TX开关139和141可以被组合成单个器件、举例来说比如 由德州仪器制造的型号CC2591器件。给TAG 100进一步配备有RX/TX控制电路189，所述RX/TX控制电路189被定义为 引导RX/TX开关139和141的协作运行以及引导功率放大器107和LNA 137的功率控制。 RX/TX控制电路189从芯片101接收RX/TX控制信号(由箭头191来指示)。响应于RX/TX 控制信号，RX/TX控制电路189将相应的控制信号传输给RX/TX开关139和141(分别由箭 头193和195来指示)，使得如从芯片101所接收的RX/TX控制信号所引导的那样沿着发射 路径或接收路径建立连续性(continuity)。而且，响应于RX/TX控制信号，RX/TX控制电路 189将功率控制信号传输给功率放大器107 (由箭头201来指示)。所述功率控制信号引导 功率放大器107在RF发射路径将被使用时上电以及在RF发射路径将为空闲时掉电。在一个实施例中，LDD 111包括处理器113和存储器115、比如RAM，其中存储器 115可以被处理器113读写访问，以用于存储与LDD 111运行相关联的数据。在一个实施例 中，LDD 111和芯片101被对接在一起(由箭头161来指示)，使得芯片101的处理器103 可以与LDD 111的处理器113通信，以使得能够对LDD 111进行编程。在各个实施例中，可 以使用串行端口、比如通用串行总线(USB)、TAG 100印刷电路板上的导电迹线、或者基本 上任意其它类型的适于传送数字信号的接口来实施LDD 111与芯片101之间的接口。而且在一个实施例中，LDD 111的针脚被定义为用作外部中断针脚，以使得能够将 LDD 111从低功率运行模式、即休眠模式唤醒。例如，芯片101可以连接到LDD 111的外部 中断针脚，以使得能够将唤醒信号从芯片101传递给LDD 111 (由箭头165来指示)。LDD 111进一步连接到芯片101，以使得能够将数据从LDD 111传递给芯片101 (由箭头163来 指示)。LDD 111还被定义为接收RF信号(由箭头157来指示)。被LDD 111接收的RF 信号从LDD天线121被传输给低噪声放大器(LNA) 117 (由箭头159来指示)。然后，所述 RF信号从LNA 117被传输给信号滤波器119 (由箭头155来指示)。然后，所述RF信号从 信号滤波器119被传输给LDD 111 (由箭头157来指示)。附加地在一个实施例中，LDD 111被定义成单芯片ASIC，所述单芯片ASIC包括板 载闪存115和ARM处理器核113。例如，在各个实施例中，LDD 111尤其是可以被实施成下 列类型的GPS接收机二者之一由SiRF制造的型号GSC3f/LP GPS接收机，由SiRF制造的型号GSC2f/LP GPS接收机，由SiRF制造的型号GSC3e/LP GPS接收机，由Nemerix制造的型号NX 3GPS接收机，或者由Nemerix制造的型号NJ030A GPS接收机。提供有LNA 117和信号滤波器119，以放大和净化从LDD天线121接收的RF信号。 在一个实施例中，LNA 117可以被实施成L波段设备、比如ISdBi低噪声放大器。例如，在 该实施例中，LNA 117可以被实施成由NEC制造的型号UPC8211TK放大器。在另一实施例中，LNA 117可以被实施成由英飞凌(Infineon)制造的型号BGA615L7放大器。而且，LNA 117被定义为具有用于从LDD 111接收控制信号的控制输入(由箭头153来指示)。相应 地，LNA被定义为理解从LDD 111接收的控制信号以及根据所述控制信号运行。在LDD 111 被实施成由SiRF制造的型号GSC3f/LP GPS接收机的实施例中，GSC 3f/LP芯片上的GPI04 针脚可以用于控制LNA 117功率，由此使得LNA 117能够根据控制算法被掉电和上电。在一个实施例中，信号滤波器119被定义成L波段设备、比如表面声波(SAW)滤波 器。例如，在一个实施例中，信号滤波器119被实施成由EPCOS制造的型号B39162B3520U410 SAW滤波器。如前面所陈述的那样，信号滤波器119的输出连接到LDD 111的RF输入(由 箭头157来指示)。在一个实施例中，TAG 100的印刷电路板上的50欧姆微带迹线被用于将 信号滤波器119的输出连接到LDD 111的RF输入。而且在一个实施例中，信号滤波器119 被调谐以使1575MHz的RF信号递送给LDD 111的RF输入。TAG 100还包括数据接口 123，所述数据接口 123被定义为使得能够将各种外部设 备连接到TAG 100的LDD 111和芯片101。例如，在一个实施例中，芯片101包括多个可配 置的通用接口，所述通用接口电连接到数据接口 123的相应针脚。因此在该实施例中，外部 设备(比如用于商业和/或安全应用的传感器)可以被电连接，以通过数据接口 123与芯 片101通信(由箭头169来指示)。LDD 111还连接到数据接口 123，以使能外部实体与LDD 111之间的通信(由箭头167来指示)。例如，外部实体可以通过数据结构123连接到LDD 111，以对LDD 111进行编程。应当理解，数据接口 123可以在各个实施例中以不同的方式 被定义。例如，在一个实施例中，数据接口 123被定义成包括多个可以连接外部设备的针脚 的串行接口。在其它例子中，所述数据接口尤其是可以被定义成USB接口。TAG 100还包括扩展存储器135，所述扩展存储器135连接到芯片101的处理器 103 (由箭头175来指示)。扩展存储器135被定义成如下的非易失性存储器其可以被处 理器103访问以用于数据存储和检索。在一个实施例中，扩展存储器135被定义为固态非 易失性存储器、比如闪存。扩展存储135可以被定义成提供分段的非易失性存储，并且可以 被处理器103上执行的软件控制。在一个实施例中，扩展存储器135内的单独的存储器块 可以被分配以供安全应用或商业应用专用。在一个实施例中，扩展存储器135是由意法半 导体(STMicroelectronics)制造的型号M25P10-A闪存。在另一实施例中，扩展存储器135 是由Numonyx制造的型号M25PE20闪存。应当理解，在其它实施例中，只要扩展存储器135 能够可操作地与处理器103对接，则可以使用许多其它不同类型的扩展存储器135。TAG 100还包括运动传感器133，所述运动传感器133与芯片101、即与处理器103 通信(由箭头173来指示)。运动传感器133被定义为检测TAG 100的物理运动并且由此 检测TAG 100所依附于的资产的物理运动。处理器103被定义为从运动传感器133接收运 动检测信号以及基于所接收的运动检测信号确定TAG 100的合适运行模式。在各个实施例 中可以使用许多不同类型的运动传感器133。例如，在一些实施例中，运动传感器133可以 尤其是被定义成以下类型加速度计、陀螺仪、水银开关、微摆(micro-pendulum)。而且，在 一个实施例中，可以给TAG 100配备多个与芯片101电通信的运动传感器133。多个运动 传感器133的使用可以被实施为提供感测技术/激励方面的冗余(redundancy)和/或多 样性。例如，在一个实施例中，运动传感器133是由Analog Devices制造的型号ADXL 330 运动传感器。在另一示例性的实施例中，运动传感器133是由Analog Devices制造的型号ADXL 311加速度计。在又一实施例中，运动传感器133是由AnalogDevices制造的型号 ADXRS50陀螺仪。TAG 100还包括连接到电源143的电压调节器187。电压调节器187被定义为在 电源143被实施成电池时提供最小的功率跌落(dropout)。电压调节器187被进一步定义 为给TAG 100的被供电的部件提供优化的电压控制和调节。在一个实施例中，电容性滤波 器连接在电压调节器187的输出处，以与TAG 100的电源面(power plane)与地电势之间 的调谐的旁路电路一起工作，以便最小化噪声以及分别与LDD 111的LNA 117和无线电105 的LNA 137的RF耦合。而且，在一个实施例中，无线电105和LDD 111被连接，以从电压调节器187接收 共同的复位和欠压(brown out)保护信号，以便同步TAG 100启动以及在缓升上电期间或 者在电源143 (例如电池)欠压期间防止运行被损坏的(corrupted)存储器(115/104)。在 一个示例性的实施例中，电压调节器187是由德州仪器制造的型号TPS77930电压调节器。 在另一实施例中，电压调节器187是由德州仪器制造的型号TPS77901电压调节器。应当理 解，在其它实施例中，只要电压调节器被定义为给TAG 100的被供电的部件提供优化的电 压控制和调节，则可以使用不同类型的电压调节器187。为了使能具有最小维护的长期TAG 100部署，芯片101的处理器103运行，以执行 TAG 100的功率管理程序。功率管理程序控制对TAG100内的各个部件、主要是LDD 111和 无线电105的供电。TAG 100具有四个主要的功率状态1) LDD 111断电并且无线电105断电，2)LDD 111断电并且无线电105通电，3) LDD 111通电并且无线电105断电，以及4)LDD 111通电并且无线电105通电。功率管理程序被定义为使得TAG 100的正常运行状态是LDD 111和无线电105 二 者都被断电的休眠模式。功率管理程序被定义为响应于事件(比如所提到的状况)、外部激 励、以及预编程的设定而使LDDlll和/或无线电105通电。例如，被运动传感器133检测 到并且被传递给处理器103的运动事件或运动时间记录可以用做使LDD 111和无线电105 之一或二者从休眠模式中上电的事件。在另一例子中，预编程的调度可以用于触发LDD 111 和无线电105之一或二者从休眠模式中的上电。附加地，其它事件、比如通信请求、外部传 感器数据、地理位置或其组合的接收可以用作将LDD 111和无线电105之一或二者从休眠 模式中上电的触发。功率管理程序还被定义为尽可能快地在所请求的或所需操作完成以后使TAG 100 部件掉电。根据所执行的操作，功率管理程序可以引导LDD 111和无线电105之中任一在 另一个继续运行的同时掉电。或者，运行状况可以允许功率管理程序同时使LDD 111和无 线电105 二者都掉电。如前面所提到的那样，在一个实施例中，功率管理程序被定义为使得 能够依靠单个3伏电池(比如3伏1号电池)在超过三年的时间内运行TAG 100。为了支持功率管理程序，TAG 100使用4个单独的晶体振荡器。具体而言，参考图 2，芯片101使用32MHz (兆赫)振荡器125来给芯片101提供基本运行时钟(由箭头149 来指示)。芯片101还使用32kHz (千赫)振荡器127来提供用于将芯片101从休眠运行 模式中唤醒(由箭头151来指示)的实时时钟。LDD 111使用24MHz振荡器129来给LDD111提供基本运行时钟(由箭头147来指示)。而且，LDD 111使用32kHz振荡器131来提 供用于将芯片101从休眠运行模式中唤醒(由箭头145来指示)的实时时钟。然而应当理 解，在其它实施例中可以使用其它振荡器布置来给芯片101和LDD 111提供必需的定时。例 如，根据LDD 111和芯片101的运行需求，可以使用不同频率的晶体振荡器。图3是示出了根据本发明一个实施例的用于运行射频跟踪与通信设备、即TAG 100的方法的流程图的图示。图3的方法表示如何在TAG100内实施功率管理程序的例子。 该方法包括操作301，所述操作301用于在由处理器103发出唤醒信号以前一直保持TAG 100的最小功耗状态。如上面所提到的那样，TAG 100的最小功耗状态存在于LDD 111和无 线电105 二者都被断电时。该方法还包括操作303，所述操作303用于在最小功耗状态期间运行运动传感器 133。该方法进一步包括操作305，所述操作305用于识别由运动传感器133对运动阈值水 平的检测。应当理解，由于运动传感器133被布置为由TAG 100板载，因此由运动传感器 133检测到的运动阈值水平对应于TAG 100和TAG 100所依附于的资产的运动。在一个实施例中，运动的阈值水平被定义成具有至少所指定的大小的单个运动检 测信号。在该实施例中，处理器103被定义为从运动传感器133接收运动检测信号以及确定 所接收的运动检测信号是否超过存储在存储器104中的所指定的大小。在另一实施例中， 运动的阈值水平被定义成已经达到至少所规定大小的运动检测信号积分。在该实施例中， 运动检测信号在某个时间段内被处理器103接收并且存储。处理器103确定该时间段内的 所接收的运动检测信号的积分、即和是否已经达到或超过存储在存储器104中的所指定的 大小。附加地，所述上面所公开的两个关于运动阈值水平的实施例可以以组合方式被实施。响应于识别出已经达到或超过运动的阈值水平，该方法包括操作307，所述操作 307用于发出唤醒信号以从TAG 100的最小功耗状态转变到正常运行功耗状态。唤醒信号 由处理器103在处理器103辨识出已经达到或超过运动的阈值水平以后生成。处理器103 可以运行以根据在达到运动的阈值水平以后将要执行的操作序列将唤醒信号传输给LDD 111和无线电105之一或二者。该方法还包括操作309，在所述操作309中，TAG 100在TAG 100完成所指定的操作或者所指定的空闲时间段以后从正常运行功耗状态转变回最小功耗 状态。回过来参考操作301，该方法可以继续进行操作311，在所述操作311中，RF通信 信号在最小功耗状态期间被接收。响应于接收到RF通信信号，该方法继续进行操作307，所 述操作307用于发出唤醒信号以使TAG 100从最小功耗状态转变到正常运行功耗状态。再 次地，唤醒信号由处理器103生成，并且可以根据所接收的RF通信信号的内容引导无线电 105、LDD 111或者二者上电。而且回过来参考操作301，该方法可以继续进行操作313，所述操作313用于相对 于唤醒调度来监控实时时钟。在一个实施例中，当TAG100处于最小功耗状态小时，相对于 唤醒调度对实时时钟的监控由处理器103来执行。在达到唤醒调度中的所规定的唤醒时间 以后，该方法继续进行操作307以发出唤醒信号，以便使TAG 100从最小功耗状态转变到正 常运行功耗状态。回过来参考操作301，该方法可以继续进行操作315，所述操作315用于在最小功 耗状态期间通过数据接口 123接收信号。在一个实施例中，通过数据接口 123接收的信号可以是由连接到数据接口 123的外部设备生成的数据信号。例如，传感器可以连接到数据 接口 123，并且可以传输如下的数据信号其指示触发处理器103生成用于使LDDlll和无 线电105之一或二者上电的唤醒信号的监控警报或者状况。例如，所述数据信号可以是按 钮信号、入侵警报信号、化学/生物剂监测信号、温度信号、湿度信号、或者可以由感测设备 生成的基本上任意其它类型的信号。附加地，用户可以将计算设备、比如手持计算设备或膝上型计算机连接到数据接 口 123，以与LDD 111或处理器103通信。在一个实施例中，计算设备到数据接口 123的连 接将使处理器103生成唤醒信号以使LDD 111和无线电105之一或二者上电。响应于在操 作315中通过数据接口 123接收信号，该方法继续进行操作307，所述操作307用于发出唤 醒信号以使TAG 100从最小功耗状态转变到正常运行功耗状态。再次地，在操作307中，唤 醒信号由处理器103生成，并且可以根据通过数据接口 123所接收的信号的类型引导无线 电105、LDDlll或者二者上电。电感回路被集成到TAG 100中以提供TAG 100的各个RF部分之间的RF阻抗匹配。 在一个实施例中，电感回路被调谐以通过波长迹线提供0. 5nH(纳赫)电抗性负载。在一个 实施例中，来自无线电105的RF输出与来自RX/TX开关139的RF输出之间的阻抗匹配是 50欧姆。而且，RF功率放大器107与RX/TX开关141电容性地耦合。附加地，在一个实施 例中，为了提供电源143从无线电105的去耦合，8个高频陶瓷电容器被连接在芯片101的 功率针脚与TAG 100的地电势之间。在一个实施例中，芯片101的电源面被定义成通过RF扼流圈和电容滤波器与LDD 111电源面直流耦合的与分路无关的内电源面。在该实施例中，来自无线电105内的锁相环 电路的噪声不会通过芯片101的内电源面耦合到LDD 111的电源面。通过这种方式，防止 与无线电105的运行相关联的无线电谐波在无线电105和LDD 111 二者同时运行期间显著 地与LDD 111耦合，由此保持LDD 111灵敏度。还提供有阻抗匹配电路，以保证RF信号可以在没有显著的信号损失的情况下被 LDD 111接收。更具体而言，到LDD 111的RF输入使用针对TAG 100的电路板的介电性质而 被调谐的阻抗匹配电路。在一个实施例中，从LDD天线121到LNA 117的连接使用IOOpf (皮 法)电容器而被从LNA 117处的RF输入直流隔离，并且被阻抗匹配到50欧姆。而且，在一 个实施例中，LNA 117的输出被阻抗匹配到50欧姆。尽管已经根据若干实施例描述了本发明，但是能够理解，本领域的技术人员在阅 读前面的说明书并且研究附图以后将认识到各种改变、添加、置换、及其等价物。因此，旨 在由本发明包括所有这样的落入本发明的真实精神和范围内的改变、添加、置换、以及等价 物。
权利要求
一种射频跟踪与通信设备，包括处理器，其被定义在芯片上；无线电，其被定义在所述芯片上以与所述处理器电通信，其中所述无线电被定义为运行在国际频率，并且其中所述无线电被定义为根据将被所述处理器传输的控制信号而被通电和断电；位置确定设备，其被定义为与所述处理器电通信，其中所述位置确定设备被定义为根据将被所述处理器传输的控制信号而被通电和断电；以及电源，其被定义为给所述处理器、所述无线电、以及所述位置确定设备供电。
2.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，其中所述无线电被定义为符合电气与电子 工程师学会(IEEE) 802. 15. 4标准。
3.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，其中所述位置确定设备是全球定位系统 (GPS)接收设备。
4.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括 第一天线，其被定义为接收射频(RF)信号；第一低噪声放大器，其被连接以从第一天线接收RF信号；以及 信号滤波器，其被连接以从第一低噪声放大器接收RF信号，所述信号滤波器被连接以 将经过处理器的RF信号传输给所述位置确定设备
5.权利要求4所述的射频跟踪与通信设备，其中第一低噪声放大器被连接以从所述位 置确定设备接收功率控制信号，其中第一低噪声放大器被定义为根据将从所述位置确定设 备接收的功率控制信号而被通电和断电。
6.权利要求4所述的射频跟踪与通信设备，其中所述信号滤波器是表面声波(SAW)信 号滤波器。
7.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括 无线电天线，其被定义为接收和发射射频(RF)信号；RF信号发射路径，其被定义为从所述无线电延伸到所述无线电天线； RF信号接收路径，其被定义为从所述无线电天线延伸到所述无线电；以及 RF开关对，所述RF开关对被定义为以协作的方式运行，使得在给定时刻使能RF信号发 射路径或者RF信号接收路径。
8.权利要求7所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括 功率放大器，其连接在RF信号发射路径中的RF开关对之间；以及 低噪声放大器，其连接在RF信号接收路径中的RF开关对之间。
9.权利要求8所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括控制电路，其被定义为引导所述RF开关对的协作运行以及引导所述功率放大器和所 述低噪声放大器的功率控制，其中所述控制电路被定义为从所述处理器接收控制信号并且 根据所述控制信号引导所述RF开关对沿着RF信号发射路径或者沿着RF信号接收路径建 立连续性。
10.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括第一晶体振荡器，其被连接以在所述芯片处于正常运行模式下时给所述芯片提供第一 运行时钟信号；第二晶体振荡器，其被连接以在所有芯片运行模式期间给所述芯片提供第一实时时钟信号；第三晶体振荡器，其被连接以在所述位置确定设备处于正常运行模式下时给所述位置 确定设备提供第二运行时钟信号；以及第四晶体振荡器，其被连接以在所有位置确定设备运行模式期间给所述位置确定设备 提供第二实时时钟信号。
11.权利要求10所述的射频跟踪与通信设备，其中第一晶体振荡器被定义为生成32兆 赫(MHz)时钟信号，以及其中第三晶体振荡器被定义为生成24MHz时钟信号，以及其中第二 和第四晶体振荡器之中的每个都被定义为生成32千赫(kHz)时钟信号。
12.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括扩展存储器，其连接到所述处理器，其中所述扩展存储器被定义成能够被所述处理器 访问以用于数据存储和检索的非易失性存储器。
13.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括电压调节器，其连接到所述电源的输出，其中所述电压调节器被定义为给所述处理器、 所述无线电、以及所述位置处理设备提供优化的电压控制和调节。
14.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括数据接口，其被定义为使得能够将各个外部设备连接到所述位置确定设备和芯片。
15.权利要求1所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括运动传感器，其与所述处理器电通信，其中运动传感器被定义为检测所述射频跟踪与 通信设备的物理运动以及将相应的运动检测信号传输给所述处理器。
16.一种射频跟踪与通信设备，包括处理器，其被定义在芯片上；无线电，其被定义在所述芯片上以与所述处理器电通信，其中所述无线电被定义为符 合电气与电子工程师学会(IEEE) 802. 15. 4标准；全球定位系统(GPS)接收设备，其被定义为与所述处理器电通信；以及电源，其被定义为给所述处理器、所述无线电、以及所述GPS接收设备供电。
17.权利要求10所述的射频跟踪与通信设备，其中所述无线电和所述GPS接收设备之 中的每个都被定义为根据将被所述处理器传输的相应控制信号而被独立地通电和断电。
18.权利要求16所述的射频跟踪与通信设备，进一步包括运动传感器，其与所述处理器电通信，其中运动传感器被定义为检测所述射频跟踪与 通信设备的物理运动以及将相应的运动检测信号传输给所述处理器。
19.权利要求18所述的射频跟踪与通信设备，其中所述处理器被定义为从运动传感器 接收运动检测信号以及基于所接收的运动检测信号确定所述射频跟踪与通信设备的合适 运行模式。
20.权利要求18所述的射频跟踪与通信设备，其中所述运动传感器被定义成加速度 计、陀螺仪、水银开关、微摆、或其组合。
21.一种用于运行射频跟踪与通信设备的方法，包括在发出唤醒信号以前一直保持所述射频跟踪与通信设备的最小功耗状态；在最小功耗状态期间运行运动传感器；识别由所述运动传感器对运动的阈值水平的检测；以及响应于对运动的阈值水平的识别，发出唤醒信号以从所述射频跟踪与通信设备的最小 功耗状态转变到正常运行功耗状态。
22.权利要求21所述的用于运行射频跟踪与通信设备的方法，其中所述运动的阈值水 平被定义成具有至少第一指定大小的单个运动检测信号、或者运动检测信号的已经达到至 少第二指定大小的积分。
23.权利要求21所述的用于运行射频跟踪与通信设备的方法，进一步包括 在所述射频跟踪与通信设备完成指定的操作或者所指定的空闲时间段以后从所述射频跟踪与通信设备的正常运行功耗状态转变到最小功耗状态。
24.权利要求21所述的用于运行射频跟踪与通信设备的方法，进一步包括 最小功耗状态期间接收射频(RF)通信信号；以及响应于接收RF通信信号，发出唤醒信号以从所述射频跟踪与通信设备的最小功耗状 态转变到正常运行功耗状态。
25.权利要求21所述的用于运行射频跟踪与通信设备的方法，进一步包括 相对于唤醒调度来监控实时时钟；以及在达到唤醒调度中的所指定的唤醒时间以后，发出唤醒信号以从所述射频跟踪与通信 设备的最小功耗状态转变到正常运行功耗状态。
全文摘要
无线电在集成电路芯片上被定义为与处理器电通信。该无线电被定义为运行在国际频率，并且被定义为根据将被处理器传输的控制信号被通电和断电。位置确定设备被定义为与处理器电通信。所述位置确定设备还被定义为根据将被处理器传输的控制信号被通电和断电。电源被定义为给所述处理器、无线电、以及位置确定设备供电。所述处理器、无线电、位置确定设备、以及电源被一起集成在可以依附于可移动资产的便携式设备中。功率管理程序被实施为使能所述便携式设备在不更换所述电源的情况下的长期部署。
文档编号H04B7/26GK101897128SQ200880120380
公开日2010年11月24日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年10月12日
发明者E·F·塔布 申请人:信息控制公司