局部定位和响应系统的制作方法

局部定位和响应系统的制作方法
【专利摘要】本发明实现了一种局部定位和响应系统，其允许已定义区域内的器件确定其在所述区域内的局部方位，并且基于其方位生成单独的响应，这例如是基于广播消息而实现的。响应可以包括光、声音、震动、振动、温度或者任何其他物理信号。定位可以使用重叠的成形光束信号，其允许每一个器件确定其局部方位。具有局部方位相关性的对于广播消息的响应允许通过有限带宽信道与潜在地数以千计或者数以百万计的响应单元进行高效的通信。还可以通过包含高层级图形原语的消息来支持高效的通信，其中各个器件确定其对于聚合图像的单独贡献。所述系统还可以提供对于图像失真的校正。其应用包括体育场灯光或声音表演、虚拟围栏、关于需要特定运动或方位的表现的反馈以及针对事件观众的竞赛。
【专利说明】
局部定位和响应系统
[0001] 本申请要求2013年12月16日提交的美国临时专利申请序列号61/916,380和2013 年12月2日提交的美国临时专利申请序列号61/910,843的权益，其说明书被合并在此W作 参考。
技术领域
[0002] 本发明的一个或更多实施例设及定位系统、数据处理系统和通信系统的领域。更 具体来说(但是并非作为限制），本发明的一个或更多实施例允许被配置成从至少一个传送 器单元传送例如两个或更多成形光束之类的信号的局部定位和响应系统W及接收所述成 形光束的器件。所述器件确定其在已定义区域内的局部方位，所述已定义区域比如是可能 不允许访问基于卫星的定位信号的体育场或其他场所。所述器件基于其局部方位并且基于 可W定义对应于区域内的一组器件的聚合响应的广播消息来确定其单独的响应。响应可W 包括而不限于发出基于由器件确定的局部方位和广播消息的物理信号，比如光、声音、任何 类型的消息。
【背景技术】
[0003] 随着例如智能电话、个人数字助理(PDA)、平板计算机等手持式计算器件的出现， 已经出现针对允许运些器件确定其在空间中的方位的需求。已经设想了许多技术来实现运 一任务，其中包括利用基于去到多个传送器的相对信号延迟的Ξ角定位连同非常复杂的计 算算法的全球定位系统(GPS)和类似技术。此外，其他技术包括使用在某些蜂窝电话中的基 于所接收到的组合功率的方法，W及例如超声GPS之类的各种其他更加深奥的技术。虽然在 确定近似位置方面是相当成功的，但是运些方法也存在若干限制。GPS需要"无阻天空 (clear sky)"，也就是沿着不同方向去到多个卫星的无阻视线。所接收到的信号非常弱，W 至于甚至树冠往往都会把信号衰减到足W妨碍准确定位的程度。在室内，信号衰减使得GPS 完全无法工作。一些其他方法（比如基于蜂窝电话的技术)可W在室内操作，其中由于邻近 传送器W及地面上的高得多的可用电功率，信号强度可W高得多。运种技术受限于天线塔 的偶然放置，W及接收信号强度对于沿着信号路径的吸收、反射和衍射的灵敏度。运些效应 使得运种定位技术不准确，从而W动态和不可预测的方式限制了准确度。
[0004] 近来已经认识到针对允许在相当有限的区域内对简单并且廉价的器件进行定位 的需求，比如大厅、仓库、停车场或者体育场之类的场所。与包括缔度和经度的全球地屯、坐 标不同，感兴趣的方位处在关联到所述场所的虚拟相对坐标系中。对应于局部定位系统的 所期望的准确度范围取决于所期望的应用，比如从用于确定一人大小的对象的方位的大约 1英尺(或0.3m)到用于跟踪例如包裹之类的更小对象或者用于与传感器、灯等等进行通信 的大约1英寸(或2.5cm)。没有已知的现有系统能够对于廉价的器件在有限区域内提供准确 的局部定位。
[0005] 此外，许多应用要求一个有限区域内的潜在地大量器件产生聚合起来可观测的响 应。举例来说，房屋内的所有器件可W被命令关闭，从而把降低的功率消耗作为可观测的聚 合响应。作为另一个实例，可w为美式足球比赛的观众给出发光器件，并且比赛的赞助商可 能希望协调运些灯W便发出从电视摄影机可见的体育场大小的图像。存在用W在中央系统 与器件网络之间提供通信的技术;但是运些系统通常使用点对点通信，并且需要大量带宽 W及器件中的大量电力和成本。例如隐私性和器件的匿名寻址之类的其他问题使得移动电 话和其他手持式器件对于运一应用不太合乎期望。
[0006] 可W对系统消息作出响应的可用器件的数目正在急剧增长，并且当前的系统架构 不适合于应对运一增长。举例来说，随着廉价的无线电收发器和微处理器的出现，越来越多 的常见家用物品正在同时获得一定的计算机智能和无线连接性。随着电子技术的进步W及 电子组件变得更加廉价，运一趋势预期会继续并且会加速。在不太远的未来，平常的房屋可 能会包含数W百计的可连接Wi-Fi的物品。可W设想到在不远的未来，所有无法忽略其价值 的物品都可能会装备有基本的无线收发器和一定处理能力。所有运些数W千计的收发器都 将占用无线电频谱的相同的有限部分，因此可用于与任何单独的单元进行通信的数据速率 都将变得小到几近于零，从而实际上削弱了器件的无线通信能力。
[0007] 在尺寸大于房屋的区域内，器件的数目可能更多。潜在地可能需要通过相当有限 的带宽资源与数W百万计的此类器件进行通信。现有的系统架构大多数是基于点对点通 信，因此无法应对运些需求。此外，提供位置知觉的系统（比如GPS)需要昂贵的传送器和接 收器，并且非常不适合于广泛的应用W及低成本、低功率器件。
[0008] 至少出于前面所描述的限制，需要一种提供针对低功率、低成本器件的架构和系 统解决方案的局部定位和响应系统，W便在无需大量网络带宽进行通信的情况下确定其方 位并且生成响应。

【发明内容】

[0009] 在本说明书中描述的一个或更多实施例设及一种局部定位和响应系统。该系统的 实施例允许被配置成从至少一个传送器单元传送例如两个或更多成形光束之类的信号的 局部定位和响应系统W及接收所述成形光束的器件。所述器件确定其在已定义区域内的局 部方位，所述已定义区域比如是可能不允许访问基于卫星的定位信号的体育场、运动场、音 乐厅、半圆形露天剧场、剧场、跑道、体育馆、竞技场或者任何其他位置。所述器件基于其局 部方位并且基于可W定义对应于区域内的一组器件的聚合响应的广播消息来确定其单独 的响应。响应可W包括而不限于发出基于由器件确定的局部方位和广播消息的物理信号， 比如光、声音、任何类型的消息。因此，所述系统的实施例提供了一种用W在位于局部区域 内的潜在地较大数目或极大数目的器件中生成响应的高效并且有效的系统。与例如GPS之 类的提供相对于世界范围参考系的绝对方位的系统不同，所述系统的实施例允许局部定 位。所述系统的一些实施例还可W合并GI^或类似的绝对定位系统，但是并不要求GPS。
[0010] 所述系统的一个说明性实施例包括四个主要组件：用W协调消息的服务器，发送 例如被用于方位确定的成形光束之类的信号的光束传送单元，发送消息的消息传送单元， W及接收信号、确定其位置并且发出响应的响应单元。在一些实施例中，光束传送单元和消 息传送单元可W被集成或者通过其他方式重合从而形成一个传送单元。为了简明起见，运 里所利用的术语传送单元可W是指组合的光束和消息传送单元或者单独的单元。电磁频谱 的任何部分可W被用于光束传送或消息传送或全部二者。
[0011] 每一个光束传送单元可w包括生成成形光束信号之类的两个或更多成形光束天 线。运些信号被广播到局部区域的一部分。多个光束传送单元可W被用来覆盖整个局部区 域;在一些实施例中，取决于区域的大小和应用可W仅利用单个光束传送单元。
[0012] 在一种情形中，一个或更多器件或者响应单元位于局部区域内。运些响应单元被 配置成接收来自传送器单元的成形光束信号W及例如来自服务器的消息。响应单元可W包 括处理器，其例如可W使用所接收到的成形光束信号来计算响应单元的局部方位。基于该 局部方位并且基于接收自服务器的消息，每一个处理器确定适合于该特定响应单元的单独 的响应。运些响应由响应单元中的在运里被称作动作模块的组件来执行。每一个动作模块 可W发出或者修改一个或更多物理信号，比如光、声音、振动、不可见光、电、震动或蜂鸣。
[0013] 因此，所述总体系统提供了使得位于局部区域内的不同位置处的多个响应单元基 于广播信号和消息生成位置相关输出的能力。在一些实施例中，响应单元可W能够由个人 佩戴，或者由手持握；因此聚合响应可W被关联到用户的位置或者用户的动作。举例来说， 所述系统可W被用于利用由体育场内的观众持握的大量响应单元生成具有复杂的形状和 图案的灯光表演。因此，可W按照位置相关的方式从响应单元输出图案或文字或图像或颜 色或声音或者其任意组合。
[0014] 在一个或更多实施例中，所述系统可W被配置成校正来自响应单元的所观测到的 响应中的潜在失真。运些失真可能通过许多方式发生，比如来自信号的反射或衰减，来自其 他信号的干扰，或者来自局部区域的形状。例如在体育场灯光表演应用中，体育场看台的形 状可能会在所显示的图像中引发一些失真。失真校正可W使用测试图案消息连同观测针对 运些测试图案的响应的摄影机。服务器可W把所观测到的图像与测试图案进行比较，并且 对将来的消息应用失真校正。一些实施例可W对于针对测试图案的响应使用红外光，从而 不会与可见图像发生干扰。
[0015] 在一个或更多实施例中，其中一些或所有响应单元还可W合并传感器，比如加速 度计、巧螺仪、速率巧螺仪、压力传感器、溫度传感器、磁力计、人类生理的传感器、深度传感 器、运动传感器、速度传感器或者邻近传感器。引导响应的来自服务器的消息随后可W使得 运样的响应同时与每一个响应单元的局部传感器读数和所计算的局部方位相关。举例来 说，可W为工作现场的人员给出包括溫度传感器的响应单元。如果溫度变得高到危险的程 度，则可W命令运些响应单元发出警告光或声音。响应单元可W被配置成利用响应单元中 的传送器和系统中的接收器把传感器读数发送回到服务器。可W在来自服务器的请求下或 者基于服务器指定的标准或阔值来返回传感器读数。
[0016] 在一个或更多实施例中，响应单元还可W包括一个或更多用户输入器件，比如小 键盘、触摸屏、按钮或操纵杆。与传感器数据一样，响应单元可W包括用W把用户输入传送 回到服务器的传送器，并且服务器可W被配置成根据意定的应用接受或者通过其他方式轮 询用户输入数据。
[0017] 响应单元可W利用其所接收到的成形光束信号的强度来计算其局部方位。在一些 实施例中，成形光束信号的强度模式可W近似地是高斯的，从而简化了局部方位的计算。具 体来说，在响应单元中可W使用相对简单的硬件W从高斯信号的组合导出局部方位。一些 实施例使用多个成形光束信号的相对强度而不是其绝对强度。运种方法给出了自动补偿从 相同的光束传送器发出的光束的许多失真的优点。只要响应单元知晓所采用的光束的类 型，其他实施例可w采用任何类型的成形光束模式。
[0018] 对于局部方位的准确计算部分地取决于光束传送单元和成形光束信号的制造、安 装和校准的精度。不同的实施例可W采用适合于其应用的精度水平。举例来说，例如基于传 送单元内的天线或其他发射器的定位的准确度，一些实施例可W允许局部方位在3英尺内、 1英尺内或1英寸内或者近似地是Im、0.3m、2.5cm或者任何其他准确度内是准确的。在一个 或更多实施例中，天线可W是可移动的，W便设定对应于光束的替换角度，从而例如通过关 于中屯、线改变天线的角度而允许把传送器单元用于较小或较大的场所。其他实施例可W包 括成形光束天线，其可W例如在制造或校准时关于彼此被设定在固定的指向。
[0019] 一些实施例在一个响应单元集合上提供图像的显示。举例来说，正如前面所提到 的那样，所述系统的一个实施例可W被用来通过为观众给出发光响应单元而在体育场上产 生相对较大的图像。在运种情形中，观众可W实际上形成图像中的像素或"人体像素 (peopixeir。在运些实施例当中的一些实施例中，服务器计算机可W存储或生成一幅或更 多幅图形图像，并且向响应单元传送消息W便在响应单元上显示运些图像。一些实施例可 W把每一个响应单元作为图像中的一个像素或者作为音景（soundscape)的一部分或者作 为全部二者来对待，从而产生多媒体显示。每一个响应单元的处理器可W计算其位置，并且 随后基于其位置并且基于接收自服务器的图像消息来确定将从响应单元发出的光的强度 和颜色。所有响应单元的组合形成总体图像。服务器还可W把图像分解成各幅子图像并且 向各组响应单元发送不同的消息，W便从各幅子图像构造总体图像。
[0020] 在一些实施例中，来自服务器的用W显示图形图像的消息可W包含关于一个或更 多形状并且潜在地还有关于所述形状随着时间的运动的描述。消息中的此类高层级图形原 语允许把消息高效地广播到潜在地大量响应单元，其中每一个响应单元确定其适当的输出 W形成聚合图像。消息还可W包括纠错(或检错)代码，从而不再需要返回确认或重传，并且 进一步改进了可能有限的带宽的高效使用。其他消息代码可W被加密或者通过其他方式被 保护，W便例如防止第Ξ方劫持所显示的图像或声音。在一个或更多实施例中，事件加密代 码可W被存储在响应单元中，并且被服务器和响应单元利用来对在系统中的各个组件之间 传送的消息进行加密和解密。
[0021] 对于所述系统的一些实施例的应用可W包括围绕局部区域的一部分提供虚拟围 栏。在运些实施例中，响应单元可W装备有反馈器件，其在响应单元移出或者接近该虚拟围 栏包围部分的边界时被致动。举例来说，可W为响应单元的佩戴者给出震动W阻止佩戴者 离开围栏包围部分，运对于不可见的牲畜或宠物围栏可能是有用的。
[0022] 其他实施例中的其他应用可W包括当运动员移入或移出规定的位置、区域或轨迹 时针对体育运动员或教练的反馈。举例来说，练习中的美式足球接手可能正在练习跑动特 定套路(pattern)。运动员可W佩戴响应单元，其在运动员没有跑动正确的套路时点亮或者 变为不同的颜色。运一反馈可W提醒教练该运动员犯了错误。类似的应用允许感测W及通 过其他方式观测军队移动并且绘制地图，并且对于处在预定义区域内的器件允许安全的通 信。
[0023] 在一个或更多其他实施例中的其他应用中，响应单元可W被集成到或者嵌入到道 路标志或道路反射器中。运些响应单元的实施例可W被命令点亮，W便向驾驶员提醒状况、 问题或者潜在的危险。举例来说，所述系统可W检测到汽车何时正在接近视线受阻转弯 (blind turn)的一侧，并且激活视线受阻弯道的另一侧的响应单元，W便向其他驾驶员警 告所述接近。被激活的响应单元例如可W点亮、闪烁或者改变颜色。在一些实施例中，还可 W由正在接近的车辆中的响应单元作出接近检测;运些响应单元可W使用局部定位来确定 其处在接近区域内，并且向服务器发送消息W便向其他车辆广播告警从而提醒其他驾驶 员。在一个或更多实施例中，一辆或更多车辆也可W包括响应单元的一个实施例，并且例如 在与安放在另一车辆上的另一个响应单元处于预定义距离内时自动调暗前灯，所述预定义 距离例如是100米或者根据该位置处的法律的局部限制。作为替换或组合，一个或更多实施 例可W检测路况并且利用方位来给事件加标签，从而向正在接近所述路况(例如由车辆中 的打滑检测模块和/或加速度计检测到的冰）的其他车辆提醒某一位置W及例如时间处的 路况。
[0024] 在一些其他实施例中，所述系统可W被用于竞赛或者被用来为响应单元当中的一 个子集授予奖品。举例来说，服务器消息可W选择用于奖励的一个或多个特定位置，并且发 送消息W便仅向运些位置处的响应单元提供关于其已赢得奖励的反馈。针对奖励或奖品关 于响应单元的选择例如可W是随机的、基于位置、基于传感器读数或者基于用户输入。
[0025] 其他实施例可W包括附着到竞技场或体育场中的座椅上或者通过其他方式固定 地或者可移除地禪合到该处的双向液晶显示器化CD)屏幕，其例如可W被利用于广告、推 销、投票、灯光表演、食物、饮料或纪念品定购。
[0026] 例如对于在房车比赛中为其最喜爱的驾驶员投票的用户或者例如在该驾驶员赢 得比赛之后，本发明的实施例还可W显示出特定位置处的获胜者，或者显示出在整个区域 内输入特定投票的任何人。此外，一些实施例可W为输入或者通过其他方式提供更多信息 回到服务器的用户提供更多信息。响应单元的实施例可W包括允许用户在事件处进行登记 W及获得更多推销或增加的能力的输入，运例如对于企业赞助商来说可能是非常有价值 的。
[0027] -些实施例还可W被利用于特定位置的显示或游戏。例如在博物馆、艺廊、植物 园、集会或房地产位置处，响应单元的局部显示可W表明位置相关的信息，比如分别有展品 或发明人的名称，绘画、雕塑或艺术家的名称，植物的名称，关于展亭中的海报或对象的信 息，或者房地产的部分(portion)。此外，包括一个区域内的不同位置的寻宝类型游戏或任 何其他游戏可W采用本发明的实施例，W便例如允许访问特定位置处的数据或命令。
【附图说明】
[0028] 通过后面结合附图给出的更加具体的描述，本发明的前述和其他方面、特征和优 点将变得更加显而易见，其中：
[0029] 图1示出了局部定位和响应系统的至少一个实施例的架构视图。
[0030] 图2示出了允许响应单元计算其局部方位的重叠成形光束信号的广播的一个实施 例。
[0031 ]图3示出了成形光束传送单元的一个实施例的正视图和侧视图。
[0032] 图4示出了安装在体育场内的局部定位和响应系统的一个实施例，其具有发送成 形光束信号的多个光束传送单元，所述成形光束信号一同覆盖体育场的一大部分。
[0033] 图5示出了提供对于图像失真的校正的局部定位和响应系统的一个实施例。
[0034] 图6示出了可W由采用高斯成形光束信号的一些实施例使用的局部方位的计算。
[0035] 图7示出了被用来把图形图像投影到多个响应单元上的局部定位和响应系统的一 个实施例，其中每一个响应单元提供图像的一个像素。
[0036] 图8示出了被用来把图形图像投影到体育场的看台上的系统的一个实施例。
[0037] 图9示出了可W由局部定位和响应系统使用来向响应单元的阵列发送图形图像描 述符的消息的一个实施例。
[0038] 图10示出了被用来提供虚拟围栏的局部定位和响应系统的一个实施例。
[0039] 图11示出了被用来在美式足球运动员在其所期望的套路中犯错的情况下提供可 见反馈的局部定位和响应系统的一个实施例。
[0040] 图12示出了被用来表明一组观众当中的哪一个子集是奖品的获胜者的局部定位 和响应系统的一个实施例。
【具体实施方式】
[0041] 现在将描述一种局部定位和响应系统。在后面的示例性描述中阐述了许多具体细 节W便提供关于本发明的实施例的更加透彻的理解。但是本领域技术人员将认识到，可W 在不合并运里所描述的具体细节的所有方面的情况下实践本发明。此外，本领域技术人员 所熟知的特定特征、数量或测量并没有被详细描述，W免模糊本发明。读者应当注意到，虽 然在运里阐述了本发明的一些实例，但是限定本发明的界限的是权利要求书W及任何等效 表述的完全范围。
[0042] 图1示出了局部定位和响应系统的至少一个实施例的架构视图，其中包括可W随 之利用的示例性组件。运样的系统为器件提供了确定其相对于局部区域106的方位的机制。 运一局部定位与例如GI^之类的提供相对于世界范围参考系的绝对方位的系统不同。所述 系统的一些实施例还可W合并GPS或类似的绝对定位系统，但是本发明的实施例并不要求 GPS或其他基于卫星的定位。本发明的实施例可W提供响应系统，运些器件可W通过所述响 应系统部分地基于其局部方位对来自系统的消息作出响应。
[0043] -个或更多实施例合并了协调局部定位和响应的服务器计算机101。在一些实施 例中，服务器硬件可W被加固W用于户外使用，比如运行基于UNIX的操作系统的加固高性 能膝上型计算机。一些实施例可W合并一台或更多台备用服务器W用于高可用性。
[0044] 服务器计算机可W存储或生成消息102,其被用来引导各个单独器件的定位和响 应。其他控制和校准消息也可W由服务器存储或生成。
[0045] 所述系统可W包括一个或更多光束传送单元103。运些单元提供系统的定位能力 的一个组成部分。每一个光束传送单元103可W具有生成成形光束信号105的多个成形光束 天线104。在图1所示的一个实施例中，两个光束传送单元当中的一个光束传送单元具有两 个成形光束天线，另一个光束传送单元具有Ξ个成形光束天线。成形光束信号105被广播到 局部区域的一部分，例如107。多个光束传送单元可W被用来覆盖整个局部区域106;在一些 实施例中，取决于区域的大小和传送器单元的具体实施例，仅利用单个光束传送单元。每一 个成形光束信号105在空间中的每一点处具有作为该点与光束天线的距离W及该点偏离光 束天线的中屯、射线的方向的函数的预定义强度分布。在对应于体育场应用的一个实施例 中，光束可W被定向成偏离中屯、线10到15度。在博物馆应用中，光束可W被定向成偏离中屯、 线30-45度。允许光束W不同强度重叠一个区域的任何天线模式或形状的至少一个功率波 瓣的任何其他角度都符合本发明的精神，其中包括可W在偏离中屯、线的不同方向上传送不 同信号的任何相控阵天线。相控阵天线被视为符合本发明的精神的多个或更多成形光束天 线的等效方案，只要通过相控阵天线形成多个重叠成形光束即可。光束传送单元可W通过 有线或无线网络连接到服务器计算机。在一些实施例中，如果成形光束信号是恒定的并且 不被用来传送消息，则服务器可W不需要去到光束传送单元的连接。
[0046] 图2示出了一个实施例，其中运些成形光束信号在可W在该处放置响应单元的平 面区域106上重叠。
[0047] 图3示出了具有四个成形光束天线104的光束传送单元103的一个实施例的正视图 和侧视图。在该实施例中，每一个光束天线瞄准略微不同的方向，从而使得各个成形光束信 号彼此略有偏移，但是在局部区域的一大部分中重叠。
[0048] 再次参照图1，除了发送成形光束信号之外，所述系统还可W发送由服务器存储或 生成的消息102。运些消息可W通过信号105作为成形光束信号的一部分来发送，通过光束 传送单元103来发送，或者通过例如110之类的单独的消息传送单元来发送。在一个或更多 实施例中，运些消息被广播到局部区域106,或者被广播到局部区域的一部分(比如111)，而 不是被寻址或路由到各个单独的器件。在一些实施例中，消息传送单元可W通过有线或无 线网络连接到服务器。一些实施例可W在服务器与消息传送单元或光束传送单元之间使用 同步时钟，其允许传送单元在适当的同步时间传送命令。
[0049] -个或更多实施例可W使用射频信号来传送成形光束信号或消息。一些实施例可 W使用光信号来进行运些传送，其或者是可见光或者是不可见光（比如红外）。成形光束信 号105和用于消息102的传送的信号112可W使用相同的频谱或者不同的频谱部分。对于任 一种类型的传送可W使用电磁频谱的任何部分。对于更高频率的实现方式，还可W从至少 其中一个天线或者单独的天线发送解调信号，从而使得响应单元可W利用所接收到的解调 信号来对信号进行解调，运是因为对于更高频率难W实施本地振荡器。本领域技术人员将 认识到，解调处理允许响应单元利用所提供的解调信号从载波中提取出消息。因此，在一个 或更多实施例中，可W利用没有那么复杂的电子装置来实施响应单元，W便提供具有更高 能量效率、更小或者更低价格的实现方式或者其任意组合。
[0050] 包括成形光束传送器和消息传送器的传送单元的一个说明性实施例可W包括W 下组件。运些组件仅仅是用于说明；在符合本发明的精神的情况下，其他实施例可W使用不 同的组件，或者可W把功能划分到不同的单元中。一个说明性传送单元包括工业单板计算 机（SBC)、红外（IR)网格投影仪W及驱动成形光束天线的若干射频(RF)传送器。服务器和 SBC组件通过例如高速W太网网络之类的通信网络链接在一起，并且运行向适当的传送器 分发图形命令的定制软件。SBC接收命令并且按照通过同步到服务器时钟的本地时钟触发 的适当间隔将其路由到传送器。其还驱动IR网格投影仪并且向系统发送回健康状态命令， 所述健康状态命令被服务器连续监测和记录。
[0051] 本发明的实施例可W利用两个成形光束来W迭代方式提供位置确定，其中例如如 果响应单元从每一个光束获得相等的功率，则其例如位于所述两个信号之间的一条线上。 通过在响应单元中使用绝对功率感测来确定与传送器单元的距离，可W确定方位。作为替 换或组合，通过迭代经过与功率相关的一个比值数字集合并且向所述区域发送该消息，其 中观测到该功率比值的任何响应单元利用具有标识符的消息并且在与该标识符有关的输 出时间作出响应，例如通过W给定的速率采样IR图像并且检测利用特定代码在特定时间声 明消息的响应单元，系统可W检测到所述输出和代码并且确定特定响应单元的位置。系统 随后可W连同代码传送回位置，从而在组合的努力中实施位置确定。
[0052] 利用Ξ个或四个成形光束的实施例可W提供高效的位置确定能力，并且通过来自 Ξ个或更多成形光束的功率比值的比较允许响应单元局部的位置确定，W便例如提供沿着 两个或更多轴的位置确定。
[0053] RF模块可W包括现成的传送器板，比如包含微控制器和RF收发器的eZ430- RF2500T。客户端SBC可W通过UART接口与板载微控制器进行通信。其可W运行接近实时的 操作系统，比如缩水版（S化ipped down)的Linux。一个或更多实施例可W被实施成接近实 时，W便保持具有好于l(K)ysec的分辨率的同步时钟。运样允许经过500肺aud带宽的高数据 速率而不会有分组干扰。取决于所期望的准确度W及符合本发明的精神的系统的成本，可 W利用任何其他同步阔值。
[0054] 在一个或更多实施例中，传送器的输出功率被匹配到操作情形，特别是被匹配到 信号投射距离（throw distance)。为了实现可接受的空间分辨率，接收器可W被操作在其 动态范围的中部，因此对于特定的设置通常选择标称传送器功率。无线电波传播使得功率 按照与传送器的距离的平方下降，因此对于信号投射距离的每两倍增加，传送器功率要增 加四倍。在某些高RF背景噪声环境中，提高功率W及更加靠近接收器动态范围的上限操作 可能是有益的，运是因为有效RF干扰被减小。
[0055] IR网格投影仪可W是基于L抓的化P投影仪，其被修改成使用IR来源而不是LED。网 格化代码可W包括具有校验和的格雷码帖，所述帖可W被预先计算、存储在SBC上并且按照 适当的帖率(例如60fps)被循环经过。因此，在本发明的一个或更多实施例中，高保真度协 调解决(coordinate fix)大致每秒3次可用于响应单元。在一个或更多实施例中，运样允许 摄影机检测被投影到区域上的图案，其中例如使用不可见IR光W用于失真校正目的。在一 个或更多实施例中，如果特定响应单元正在显示不匹配所述图案的光，例如如果响应单元 没有正确地计算其局部方位，则服务器可W对于每一个单元发送出消息，W便确定哪一个 响应单元正在错误地确定其位置。服务器可W迭代地命令各个响应单元闪烁开启和关闭， W便确定响应单元何时计算出错误的方位，并且指示该响应单元关闭或者向该响应单元指 示其正确的方位。一些实施例还可W并行地命令各个响应单元传送开启/关闭信号的已编 码IR系列W便实际上显示代码，或者替换地在特定时间点开启或关闭W便确定哪一个响应 单元处在例如是错误的特定位置。
[0056] 在本说明书中被称作响应单元的一个或更多器件位于局部区域106中。在一些实 施例中，可W有遍布所述局部区域的大量响应单元，例如数W千计、数W万计、数W十万计 或者更多。运些响应单元120被配置成接收成形光束信号105W及来自服务器的消息102。例 如如果系统通过成形光束传送消息或者使用相同的总体频率范围，则成形光束信号接收器 121和消息接收器122可W是相同的接收器，或者其可W是不同的接收器，例如使用不同的 频率或信号类型，例如基于无线电或光的信号。响应单元包括处理器124,其使用所接收到 的成形光束信号来计算响应单元的局部方位。基于该局部方位并且基于接收自服务器的消 息，每一个处理器确定适合于该特定响应单元的单独的响应。
[0057] 响应单元的响应由在运里被称作的动作模块的组件执行。每一个动作模块可W发 出或者修改一个或更多物理信号，比如光或声音或者任何其他物理信号，其中包括而不限 于触觉信号、震动、溫度或者任何其他类型的信号。图1示出了具有两个动作模块123a和 123b的响应单元；123a发出光，123b发出声音。其他实施例可W使用不同数目和类型的动作 模块。总体系统提供了使得位于局部区域内的不同地方的多个响应单元基于所广播的信号 105和消息102生成位置相关的输出的能力。举例来说，所述系统可W被用于利用由体育场 内的观众所持握的大量响应单元生成具有复杂形状和图案的灯光表演。一些实施例可W在 响应单元动作模块中包括彩色LED, W便提供彩色显示。其他实施例可W在动作模块同时具 有LED和声音输出，W便支持同步的灯光和声音表演。
[0058] 响应单元的一个说明性实施例可W包括W下组件，其仅仅是用于说明，并且其他 实施例可W使用其他组件或者把功能划分到不同的单元中。运样的实施例可W被包装到较 小的尺寸中，从而使其可W很容易被穿戴或者很容易长时间在一只手中持握。（1)L邸，其例 如具有1.抓的功率。（2)TI CC2500 RF收发器，其提供若干传送格式、调制选项、接收器微调 和频率/功率控制，W及500肺aud的数据吞吐量。（3)MSP430系列微控制器，其具有用于与 CC2500进行通信的现成库函数和非常低的功率使用，因此是用于例如音乐事件之类的长期 表演的良好选择。（4)类似于Vishay TS0P38456的IR接收器忍片，其操作在大约50kHz下并 且具有较宽的方向性(〉45°)。（5)与升压器电路禪合的例如碱性AAA电池单元之类的电池供 电装置，或者一对CR2电池。（6)容纳LED、RF接收器、处理器和电池的电子装置板，其被容纳 在具有L邸上方的透明漫射窗口的塑料外壳内。此外，响应单元的实施例还可W包括互联网 协议通信元件或者任何其他类型的可寻址通信组件。运样允许一个或更多实施例与因特网 进行交互，例如成为物联网（ΙοΤ)的一部分，其他实施例则可W利用不包括IP地址的消息传 送，从而使得响应单元从因特网的角度看来保持匿名。不利用IP地址或IP通信或其他重量 级通信协议的实施例从带宽的角度看来保持极为高效。
[0059] 在一个或更多实施例中，所述系统可W被配置成校正来自响应单元的所观测到的 响应中的潜在失真。运些失真可能通过许多方式发生，比如来自信号的反射或衰减，来自其 他信号的干扰，或者来自局部区域的形状。举例来说，所述系统的一个实施例可W被用来通 过向观众提供发光响应单元而在体育场上产生较大的图像。体育场看台的形状可能会在所 显示的图像中引发一些失真。在图4中示出了安装在体育场内的系统的一个实施例。服务器 101通过网络交换机401连接到六个光束和消息传送器103。运六个传送器被安装来利用其 成形光束信号105覆盖体育场看台402的大部分。
[0060] 所述系统的一个或更多实施例可W使用特定测试图案消息来测量和校正失真。在 图5中示出了运样的系统的一个实施例。运样的测试图案消息501可W被发送，并且响应单 元120可W利用可见输出（比如灯光502)作出响应。所述系统可W包括摄影机130,其可W观 测运些输出并且把所观测到的图像503发送到服务器101W供处理。通过把来自系统摄影机 的所观测到的图像503与测试图案501的理想预期图像进行对比，服务器可W确定由环境引 发的失真。其随后可W对失真应用校正510,从而使得后续的输出具有最低程度的失真。运 些校正可W由针对图像的各种变换构成，其中包括而不限于平移、旋转、扩大或收缩、卷曲、 颜色映射、明暗处理W及非线性变换。在一个或更多实施例中，可W利用IR网格投影仪来驱 动响应单元上的IR灯光，比如灯光502,从而使得测试图案不会与响应单元输出的任何可见 光图案发生干扰。该实施例例如允许运行时间校准。
[0061] 例如在一些实施例中，失真校正可W包括解决响应单元的平面相对于所期望的平 面的旋转和偏斜，W便观测由运些响应单元形成的图像。关于图像失真的分析可W包括确 定投影变换：
[0062]
[0063] 其把所观测到的像素最佳地变换成测试图案像素。举例来说，比如最小二乘优化 之类的技术可W确定把所观测到的图像与测试图案最紧密地对准的最优投影矩阵。随后可 W将该投影变换应用于未来的图像。举例来说，测试图案中的每一个像素 i可W通过齐次坐 标中的一点来表不：
[0064]
[0065] 并且所观测到的图像中的每一个像素 i可W通过齐次坐标中的一点来表示：
[0066]
[0067]对于最优投影变换P的最小二乘确定随后将最小化误差Σ i I ri-Psi 12。
[0068] 在具有摄影机的系统的实施例中，摄影机可W是独立的或者可W附着到成形光束 传送单元或者与之集成在一起。图1示出了全部两种可能性，其中一台摄影机130附着到光 束传送单元103,并且还有两台附加的独立摄影机130。一些实施例可W使用不可见光频率 (比如红外）W用于测试图案的生成和分析。如图5中所示，在运样的实施例中，响应单元例 如可W具有红外发射器504,并且摄影机130可W包括红外捕获元件。举例来说，摄影机130 可W包括具有IR滤波器的单色工业W太网摄影机。使用不可见光的一个好处在于，系统的 人类观测者不会看到测试图案或者失真校正处理的发生。
[0069] 在一个或更多实施例中，其中一些或所有响应单元还可W合并传感器。图1示出了 具有加速度计传感器125的响应单元。来自服务器的引导响应的消息于是可W使得运样的 响应与局部传感器读数W及每一个响应单元的所计算的局部方位相关。举例来说，可W为 工作现场的人员给出包括溫度传感器的响应单元。如果溫度变得高到危险的程度，则可W 命令运些响应单元发出警告光或声音。潜在的传感器可W包括而不限于加速度计、巧螺仪、 速率巧螺仪、压力传感器、溫度传感器、磁力计、人类生理的传感器、深度传感器、运动传感 器、速度传感器或者邻近传感器。
[0070] 在一些实施例中，可能希望把传感器读数从响应单元传送回到服务器。在运些实 施例中，其中一些或所有响应单元120可W包括传送器126,并且服务器可W附着到一个或 更多接收器131W便接收从响应单元120发送回的消息。在一些实施例中，服务器可W被配 置成发送从响应单元请求传感器数据的消息102。一些实施例可W包括规定对应于传感器 读数的标准并且只有在其满足所规定的标准才指示响应单元发送传感器数据的消息。举例 来说，服务器可W周期性地轮询超出一定阔值的传感器读数。
[0071] 在一个或更多实施例中，响应单元还可W包括一个或更多用户输入器件。运样的 器件例如可W包括小键盘、触摸屏、按钮或操纵杆。图1示出了具有所附着的小键盘128的响 应单元120的一个实施例。与传感器数据一样，响应单元可W被配置成具有用W把用户输入 传送回到服务器的传送器126,并且服务器可W被配置成按照期望轮询用户输入数据。
[0072] 响应单元中的动作模块可W发出或修改多种类型的物理信号，其中包括而不限于 光、声音、振动、不可见光、电、震动、蜂鸣、溫度或者任何其他物理信号。
[0073] 在一些实施例中，响应单元可W能够由人佩戴。其例如可W包括束带、别针、巧夹、 系索或者其他附着器件，W便附着到衣服或者某些身体部位。一些实施例可W把响应单元 合并到衣物、冠帽或者例如首饰或手表之类的配件中。在其他实施例中，响应单元可W由人 手持。
[0074] 响应单元可W利用其所接收到的成形光束信号的强度来计算其局部方位。在一些 实施例中，成形光束信号的强度模式可W是近似高斯的；运一模式可W简化局部方位的计 算。
[0075] 图6示出了此类高斯信号的方位计算的一个实施例。如图所示，两个成形光束信号105 被投影到近似垂直于成形光束天线的瞄向的平面上。每一个高斯成形光束105在该平面中的位 置r 601处具有由
皂义的强度I，其中。是光束的中屯、射线在所述平面中的 位置，并且1〇和0是表征光束传送器的常数。对于两道光束当中的一道，中屯、射线与所述平面在 ri602处相交，另一道光束在?603处相交。对于高斯光束，强度的对数允许简单的计算来确定所 述垂直平面内的局部方位。强度的自然对数是：1η I = ln 1日-^-。^/2〇2。利用具有不同中 屯、射线η、?的两个成形光束信号的相对强度，其中所述两道光束具有完全相同的形状但是瞄准 不同的方向，则强度对数的差异是
其中r · 项是沿着联结光束中屯、的线的方位的投影，并且|ri2|2是光束中屯、距离的平方。 曰2和|ri2|项是光束强度分布的已知特性;因此可W很容易计算r · ri2。如图6中所示，沿着联 结光束中屯、的线的一维方位d604由
给出。运一计算只需要使用加法和乘法或除 法，从而允许使用廉价的微控制器来快速实现运一任务。信号强度的对数常常可W直接获 得，运是因为无线电接收器常常在对数尺度上提供接收信号强度指示(RSSI)。
[0076] 在一些实施例中，可W由响应单元利用多个成形光束信号的相对强度而不是其绝 对强度来计算局部方位。运种方法给出了自动补偿从相同的光束传送器发出的光束的许多 失真的优点。如果失真对于来自相同接收器的光束均等地发生，则光束的相对信号强度在 运些失真的情况下仍然保持相同。继续前面的高斯信号实例，强度常数1〇不被使用在方位 计算中；因此只有两道光束的相对强度被使用。
[0077] 对于局部方位的准确计算部分地取决于光束传送单元和成形光束信号的制造、安 装和校准的精度。不同的实施例可W采用适合于其应用的精度水平。举例来说，一些实施例 可W允许局部方位在3英尺内、1英尺内或1英寸内或者近似地是lm、0.3m、2.5cm或者特定应 用所期望的任何其他准确度水平内是准确的。
[0078] 为了使得所计算的方位是精确并且可靠的，一些实施例使用投影高质量光束并且 良好地对准的成形光束天线。天线制作的精度允许实现精确的位置确定。在一些实施例中， 成形光束天线的规格可W被保持到0.5mm精度。此外，光束方向可W被对准，从而使得单位 平面(Unit plane)处的光束点不确定性低于预期的位置准确度，从而实现所期望的准确 度。对于具有近似1英尺的期望准确度的标称操作情形，运转换成低于Imrad的对准精度。通 过商用观察和勘测工具可W实现运一精度，并且适当的机械安放应当无限期地保持运一对 准。在一些实施例中，天线还可W具有附加的吸收元件W便改进光束形状并且控制旁瓣。
[0079] 一些实施例在一个响应单元集合上提供图像的显示。举例来说，正如前面所提到 的那样，所述系统的一个实施例可W被用来通过为观众提供发光响应单元而在例如体育场 之类的区域内产生较大的图像、文字消息和视频或者其任意组合。在运些实施例当中的一 些实施例中，服务器计算机可W存储或生成一幅或更多幅图形图像，并且向响应单元传送 消息W便在响应单元上显示运些图像。一些实施例可W把每一个响应单元作为图像中的一 个像素来对待。每一个响应单元的处理器可W计算其位置，并且随后基于其位置并且基于 接收自服务器的图像消息来确定将从响应单元发出的光的强度和颜色。所有响应单元的组 合形成总体图像。运在图7中示出，其中服务器101通过光束传送器103向局部区域106发送 成形光束和消息。大量响应单元120位于所述局部区域内，其分别被装配成发光并且形成图 像701的单个像素。图8示出了一个实施例，其中运样的图像显示被应用于整个体育场402。 在运里，图像701被展开在体育场的看台上，其中每一位观众提供图像的一个像素。服务器 还可W把图像分解成各幅子图像并且向各组响应单元发送不同的消息，W便从各幅子图像 构造总体图像。
[0080] 在一些实施例中，来自服务器的用W显示图形图像的消息可W包含关于一个或更 多形状的描述。图9示出了使用运种类型的图形消息的系统的一个实施例。举例来说，运些 消息102可W标识出形状901的类型，比如矩形、Ξ角形、圆形或者任何其他形状;所述形状 上的定义其周界904的点；W及形状的内部902和外部903的颜色。运些消息可W被广播到局 部区域106内的各个响应单元，并且每一个响应单元可W基于其位置确定其是处在所述形 状的内部还是外部。运样的技术允许广播消息102控制由可能是大量的响应单元生成的显 示 910。
[0081] 在一些实施例中，具有形状的消息还可W定义形状随着时间的改变。举例来说，消 息可W包括速度矢量920,其定义形状的运动的方向和速度。响应单元可W使用运动数据来 计算其随着时间的显示910、921。运样的技术使得服务器与响应单元之间的通信更加高效， 运是因为单个消息可W控制在一段时间内改变显示。
[0082] 在其他实施例中，来自服务器的消息可W携带附加的信息，比如对应于当前时间 的时间标记、用于动作的同步的其他定时信息、运动的所需持续时间或者关于周期性或重 复性运动的描述。其他实施例可W使用更加复杂的图形，比如多层形状、参数化形状或曲线 或者纹理代码。在一些实施例中，可W发送传送器的经过校准的位置或者成形光束信号的 预定义形状的定义，W便帮助局部方位的计算。
[0083] 在一些实施例中，来自服务器的消息可W包括检错代码或纠错代码905。由于一些 实施例使用来自服务器的广播消息，因此在一些实施例中，使用确认或重传来确保可靠通 信的做法可能并不高效。通过把检错或纠错代码嵌入到消息中会改进运些广播消息的可靠 性，并且不会有复杂的双向通信。
[0084] 对于所述系统的一些实施例来说，所述局部区域可W包括而不限于体育场(如402 中所示）、运动场、音乐厅、半圆形露天剧场、剧场、跑道、体育馆或竞技场。
[0085] 对应于所述系统的一些实施例的应用可W包括提供围绕局部区域的一部分的虚 拟围栏。图10示出了运样的一个实施例，其中具有被定义成覆盖局部区域106的一部分的虚 拟围栏1001。在运些实施例中，响应单元120可W装备有反馈器件，其在响应单元移出或者 接近该虚拟围栏包围部分的边界1001时被致动。举例来说，可W为响应单元的佩戴者给出 震动1002W阻止佩戴者离开围栏包围部分。
[0086] 在一个或更多其他实施例中的其他应用中，所述系统可W向其他用户提供关于器 件或用户接近或者进入到已定义区域中的警告。举例来说，在一个或更多实施例中，响应单 元可W被集成到车辆中，并且可W通过所述系统定义和/或通过其他方式检测具有可能的 安全危险的已定义区域(在某种程度上类似于前面描述的虚拟围栏）。随着车辆接近运样的 区域，车辆中的响应单元的一个实施例可W检测其方位并且向服务器通知其接近。服务器 又可W向例如被嵌入到道路标志或道路反射器或者其他车辆中的其他响应单元发送消息。 运些响应单元可W被命令点亮W便向其他驾驶员提醒另一车辆的接近。运样的系统例如可 W被用来在视线受阻转弯附近向车辆警告另一车辆的接近。在一个或更多实施例中，一辆 或更多车辆也可W包括响应单元的一个实施例，并且例如在与安放在另一车辆上的另一个 响应单元处于预定义距离内时自动调暗前灯，所述预定义距离例如是100米或者根据该位 置处的法律的局部限制。一个或更多实施例还可W基于由响应单元确定的方位降低车辆音 频系统中的音量、播放提醒音频或者通过其他方式使得车辆对即将到来的交通情况做好准 备，其中所述响应单元可由车辆访问，其处在道路上或者邻近车辆的标志或标记上，或者处 在车辆上或处在车辆中。作为替换或组合，一个或更多实施例可W检测路况并且利用方位 来给事件加标签，从而向正在接近所述路况(例如由车辆中的打滑检测模块和/或加速度计 检测到的冰)的其他车辆提醒某一位置W及例如时间处的路况。可W检测雪或冰或水或者 任何其他物理状况并且发送包括方位的消息的道路标记符合本发明的精神。
[0087] 其他实施例中的其他应用可W包括当运动员移入或移出规定的位置、区域或轨迹 时针对体育运动员或教练的反馈。图11示出了被用来检查练习中的美式足球接手是否可能 正在练习跑动特定套路的运样一个实施例。运动员可W佩戴响应单元，其在运动员没有跑 动正确的套路时点亮或者变为不同的颜色。运一反馈可W提醒教练该运动员犯了错误。在 所示出的实例中，佩戴响应单元的运动员1101应当跑动终止在位置1102处的套路。相反，该 运动员在轨迹1103中跑动，并且他的响应单元提供关于所述错误的视觉反馈1104。
[0088] 图12示出了用W为响应单元当中的一个子集授予奖品或者通过其他方式表明响 应单元当中的一个子集的系统的一个实施例。举例来说，服务器消息可W选择用于奖励的 特定位置，并且发送消息W便仅向运些位置处的响应单元提供关于其已赢得奖励的反馈。 针对奖励或奖品关于响应单元的选择例如可W是随机的、基于位置、基于传感器读数或者 基于用户输入。响应单元被分发给体育场402中的观众。在整个事件期间显示各种图像，但 是在某一点处发出关于仅有一部分观众将接收到奖品的声明。随后改变显示W便在看台中 提供图像1201，并且该图像内的观众将接收到奖品。作为替换或组合，可W声明单个响应单 元1201a或者在抽奖风格应用中通过其他方式在其上显示信息，或者在博物馆、艺廊或寻宝 情形中显示出与该特定位置有关的信息，或者可W声明基于一排或其他几何形状的响应单 元的集合120化(比如获胜排)或者通过其他方式为其提供信息或能力。
[0089]虽然通过具体实施例及其应用描述了运里所公开的本发明，但是在不背离在权利 要求书中阐述的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可W作出许多修改和变型。
【主权项】
1. 一种局部定位和响应系统，其包括： 被配置成存储与方位相关联的消息的服务器计算机； 与所述服务器计算机耦合的一个或更多传送单元，其中所述一个或更多传送单元当中 的每一个传送单元传送成形光束信号并且包括多个成形光束天线，每一个成形光束天线被 配置成向一个区域的至少一部分传送成形光束信号，其中每一个所述成形光束信号具有对 应的预定义强度分布； 位于所述区域内的一个或更多响应单元，每一个响应单元包括： 被配置成接收所述成形光束信号的接收器； 被配置成发出一个或更多物理信号的一个或更多动作模块； 与所述一个或更多动作模块和所述接收器耦合的处理器，其中所述处理器被配置成： 从所述成形光束信号的相对强度计算局部方位； 基于所述局部方位并且基于所述消息的内容计算针对所述消息的单独响应；以及 基于所述单独响应命令所述动作模块发出所述一个或更多物理信号。2. 权利要求1的系统，其中 所述消息传送单元还包括摄影机； 所述服务器计算机还被配置成通过所述消息传送单元向所述响应单元发送一条或更 多条测试图案消息； 所述响应单元还被配置成利用对于所述摄影机可见的物理信号对所述测试图案消息 作出响应； 所述服务器计算机还被配置成： 在发送所述测试图案消息之后，从耦合到所述消息传送单元的所述摄影机获得图像； 分析所述图像，以便确定由所述响应单元生成的所述图像与所述测试图案相比较的失 真； 对后续的消息应用失真校正，以便补偿所述失真。3. 权利要求2的系统，其中 与所述响应单元耦合的所述动作模块还包括落在可见光谱之外的光频率的发射器； 与所述消息传送单元耦合的所述摄影机被配置成接收所述落在可见光谱之外的光频 率。4. 权利要求1的系统，其中 所述响应单元还包括一个或更多传感器； 耦合到每一个所述响应单元的所述处理器还被配置成： 获得所述一个或更多传感器的数值；以及 基于以下各项当中的一项或更多项计算针对每一条所述消息的所述单独响应:所述计 算的局部方位，所述消息的所述内容，以及所述一个或更多传感器的所述数值。5. 权利要求4的系统，其中，所述一个或更多传感器包括加速度计、陀螺仪、速率陀螺 仪、压力传感器、温度传感器、磁力计、人类生理的传感器、深度传感器、运动传感器、速度传 感器或者邻近传感器。6. 权利要求4的系统，其中 所述响应单元还包括传送器； 所述传送单元还包括接收器； 耦合到每一个所述响应单元的所述处理器还被配置成通过所述传送器向与所述传送 单元耦合的所述接收器传送传感器数值。7. 权利要求4的系统，其中，所述消息包括对应于所述一个或更多传感器的所述数值的 标准，并且耦合到每一个所述响应单元的所述处理器被配置成在所述数值满足所述标准的 情况下传送所述一个或更多传感器的所述数值。8. 权利要求1的系统，其中 所述响应单元还包括传送器和用户输入器件； 所述传送单元还包括接收器； 耦合到每一个所述响应单元的所述处理器还被配置成通过所述传送器向与所述传送 单元耦合的所述接收器传送用户输入。9. 权利要求1的系统，其中，所述物理信号包括以下各项当中的一项或更多项：光、声 首、振动、不可见光、电、震动或者蜂鸣。10. 权利要求1的系统，其中，所述响应单元可以由人佩戴或持握。11. 权利要求1的系统，其中 所述成形光束信号是近似高斯的，其具有近似作为变化的强 度；对于所述响应单元的局部方位的所述计算使用来自所述成形光束信号的接收信号强 度的对数来确定所述局部方位。12. 权利要求1的系统，其中，对于所述响应单元的局部方位的所述计算使用多个成形 光束信号的相对强度而不是其绝对强度。13. 权利要求1的系统，其中，所述消息传送单元和所述成形光束信号的制造、安装和校 准足够精确，从而允许所述局部方位准确到3英尺或更小。14. 权利要求1的系统，其中，所述消息传送单元和所述成形光束信号的制造、安装和校 准足够精确，从而允许所述局部方位准确到1英尺或更小。15. 权利要求1的系统，其中，所述消息传送单元和所述成形光束信号的制造、安装和校 准足够精确，从而允许所述局部方位准确到1英寸或更小。16. 权利要求1的系统，其中 由所述动作模块发出的所述物理信号包括光； 所述服务器计算机被配置成将把一幅或更多幅图形图像显示在多个所述动作模块上， 其中每一个所述动作模块显示每一幅所述图形图像的一个像素； 所述服务器计算机被配置成计算所述消息，以便在所述多个动作模块上显示所述一幅 或更多幅图形图像； 与所述响应单元耦合的所述处理器被配置成基于所述消息并且基于所述响应单元的 局部方位来计算将从每一个所述动作模块发出的光的强度和颜色。17. 权利要求16的系统，其中 所述一个或更多响应单元被划分到各组中； 所述服务器被配置成向不同的组发送不同的消息，以便把所述一幅或更多幅图形图像 分解成各幅子图像。18. 权利要求16的系统，其中，所述消息包括将由所述多个动作模块显示的一个或更多 形状。19. 权利要求18的系统，其中 所述消息包括所述一个或更多形状的运动;并且 与所述响应单元耦合的所述处理器被配置成基于所述一个或更多形状的所述运动来 计算将要显示的随着时间的光强度和颜色的序列。20. 权利要求1的系统，其中，所述消息包括检错或纠错代码。21. 权利要求1的系统，其中，当响应单元移出已定义局部区段时，所述系统提供具有反 馈的虚拟围栏。22. 权利要求1的系统，其中，当运动员移入或移出规定的位置、区域或轨迹时，所述系 统向体育运动员或教练提供反馈。23. 权利要求1的系统，其中，所述局部区域包括以下各项当中的一项或更多项：体育 场、运动场、音乐厅、半圆形露天剧场、剧场、跑道、体育馆或者竞技场。24. 权利要求1的系统，其中，所述系统向响应单元的一个子集提供关于响应单元的所 述子集已赢得竞赛或者有资格获得奖品的通知。25. 权利要求1的系统，其中，所述消息不包括互联网协议地址。26. 权利要求1的系统，其中，所述消息包括互联网协议地址。27. 权利要求1的系统，其中，所述一个或更多传送单元传送解调信号，并且所述一个或 更多响应单元利用所述解调信号来对信号进行解调并且获得所述消息。
【文档编号】G01S1/70GK105829908SQ201480065752
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月2日
【发明人】基里尔·谢格洛夫, 菲利普·博奎穆
【申请人】安莱森德契穆普技术有限责任公司