基于磁性的跟踪系统的制作方法

基于磁性的跟踪系统
1.相关专利申请
2.本技术要求2019年10月10日提交的名称为
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基于磁性的跟踪系统(magnetic-based tracking system)
″
的共同拥有的美国临时专利申请序列号62/913,248的优先权，并且该申请以引用的方式并入本文中以用于所有目的。
技术领域
3.本公开涉及跟踪系统，并且更具体地涉及基于磁性的跟踪系统。


背景技术：

4.跟踪车辆通过封闭环境的移动一直是个问题，尤其是当试图使以低功率具体实施来进行该跟踪时。全球定位系统(gps)已被使用并用于更高的功率系统，但需要连续接收定位以维持位置信息。在钢建筑物中使用gps也是个问题。另一个跟踪选项一直是将条形码放在地板上，但是由于灰尘和磨损使它们变得不可使用，因此它们无法被正确读取。又一个跟踪选项一直是在地板中使用激励磁性线圈来将数据耦合到车辆，但这在地板中需要电力和有源电路。车辆尤其是在陆地上是用于运输人、动物或商品的物体，诸如例如但不限于汽车、卡车或推车。
5.零售商店期望一种用于跟踪车辆的应用程序，以跟踪其顾客的购物习惯。对于零售商店来讲重要的是了解哪些营销陈列区域聚集兴趣以及哪些区域捕获兴趣但相关产品没有卖出。商店的哪些区域人流量最多，并且哪些区域人流量最少。商店的什么区域出现拥塞以及在何时？


技术实现要素：

6.因此，所需的是用于跟踪在封闭环境中工作的材料或车辆的低功率、简单和符合成本效益的解决方案。
7.根据一个实施方案，基于磁性的跟踪系统可包括：车辆，该车辆在该车辆行进于其上的衬底的表面上具有轮；位于该衬底上的多个磁性条带，其中该磁性条带中的一些磁性条带可间隔第一距离，并且该磁性条带中的其它磁性条带可间隔第二距离，其中该第一距离表示第一逻辑值并且该第二距离表示第二逻辑值，并且该第一距离可大于该第二距离；并且该车辆的该轮中的一个轮可包括数字处理器、耦接到该数字处理器的旋转传感器、耦接到该数字处理器的磁性传感器、耦接到该数字处理器的非易失性存储器、耦接到该数字处理器的实时时钟、耦接到该数字处理器的无线通信装置，以及电源；其中当该磁性传感器检测到磁性条带时，可通知该数字处理器，并且该旋转传感器提供轮旋转值，直到可检测到下一个磁性条带，当该轮旋转值可能大于预定旋转值时，可确定第一逻辑值，并且当该轮旋转值可能不大于该预定旋转值时，可确定第二逻辑值，该第一逻辑值或该第二逻辑值可被存储；并且继续检测另一磁性条带和另一下一个磁性条带用于确定第一逻辑值或第二逻辑值，直到所存储的第一逻辑值和/或第二逻辑值完成位置字，其中该位置字和相关联的时间
戳可被存储在该非易失性存储器中。
8.根据另一个实施方案，微控制器可以提供数字处理器，非易失性存储器和实时时钟。根据另一个实施方案，该磁性传感器可以包括单轴巨磁阻(gmr)传感器。根据另一个实施方案，该旋转传感器可以包括双轴巨磁阻(gmr)传感器。根据另一个实施方案，可提供位置收集站以用于上载所存储的位置字和相关联的时间戳，其中当该车辆在上载编码的衬底上行进时，该存储的位置字和相关联的时间戳可以经由该无线通信装置发送到该位置收集站。根据另一个实施方案，该无线通信装置可以使用lora通信。根据另一个实施方案，该无线通信装置可以使用选自由以下项组成的组的通信：wi-fi、蓝牙、zigbee和z波。根据另一个实施方案，第一逻辑电平可以是逻辑
″0″
，并且第二逻辑电平可以是逻辑
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。根据另一个实施方案，第一逻辑电平可以是逻辑
″1″
，并且第二逻辑电平可以是逻辑
″0″
。根据另一个实施方案，该车辆可以选自由以下项组成的组：购物车、杂货车、材料搬运车辆、叉车、手推车、手推运货车、平板卡车、独轮手推车和运输车辆。
9.根据另一个实施方案，用于使用基于磁性的跟踪系统跟踪车辆的方法可以包括以下步骤：利用磁性传感器检测衬底上的磁性条带，该磁性传感器位于碾过该衬底上的该磁性条带的车辆的轮中；测量所检测到的磁性条带的出现之间的所述轮的角旋转；将所测量的角旋转中的每个角旋转与预定角旋转值进行比较，其中如果所测量的角旋转可能大于该预定角旋转值，则将第一逻辑值存储到位置字中，并且如果不大于该角旋转值，则将第二逻辑值存储到该位置字中直到完成；以及对完成的位置字添加时间戳，并将该时间存储在非易失性存储器中。
10.根据该方法的另一个实施方案，可以包括存储多个完成的位置字和相应时间戳的步骤，该多个完成的位置字和相应时间戳表示何地以及何时该车辆在不同位置处碾过多个衬底。根据该方法的另一个实施方案，可以包括将该多个完成的位置字和相应时间戳上载到位置收集站的步骤。根据该方法的另一个实施方案，上载该多个完成的位置字和相应时间戳的步骤可以包括当该轮通过上载编码位置衬底之后可以确定上载位置字时将该多个完成的位置字和相应时间戳上载到该位置收集站的步骤。根据该方法的另一个实施方案，上载该多个完成的位置字和相应时间戳的步骤可以包括当该车辆的轮可能接近该位置收集站时将该多个完成的位置字和相应时间戳上载到该位置收集站的步骤。根据该方法的另一个实施方案，第一逻辑电平可以是逻辑
″0″
，并且第二逻辑电平可以是逻辑
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。根据该方法的另一个实施方案，第一逻辑电平可以是逻辑
″1″
，并且第二逻辑电平可以是逻辑
″0″
。根据该方法的另一个实施方案，其中该衬底可能能够移动到不同位置。根据该方法的另一个实施方案，该多个衬底可以是多个垫，其中该多个垫可能能够移动到不同位置。根据该方法的另一个实施方案，可以包括对完成的位置字加日期戳并将该日期存储在非易失性存储器中的步骤。
附图说明
11.通过参考以下结合附图进行的描述，可以获得对本公开的更完整的理解，其中：
12.图1示出了根据本公开的具体示例性实施方案的用于车辆位置跟踪的具有磁性条带的垫和磁性感测轮的示意性正视图和平面图；
13.图2示出了根据本公开的具体示例性实施方案的磁性条带和各自具有磁性感测轮
的车辆的示意性平面图以及具有磁性感测轮的车辆的正视图；
14.图3示出了根据本公开的具体示例性实施方案的用于记录来自磁性感测轮的位置字的示意性流程图；并且
15.图4示出了根据本公开的具体示例性实施方案的用于磁性感测轮的电子电路具体实施的示意性框图。
16.虽然本公开易受各种修改形式和替代形式的影响，但是其特定示例性实施方案已经在附图中示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解，本文对特定示例性实施方案的描述并非旨在将本公开限于本文所公开的形式。
具体实施方式
17.本公开的实施方案包括位于车辆的轮中的两个传感器。一个传感器感测轮旋转，并且另一个传感器感测磁场。车辆通过地板上的垫(衬底)，该垫包括位于其上的磁性条带，该磁性条带可用于对垫进行编码并从而对垫所在的位置进行编码。当车辆在该垫上行进时，轮中的磁性传感器检测该磁性条带并且结合来自轮旋转传感器的信息将这些磁性条带解码成表示车辆正通过的垫的二进制值，该二进制值被记录在轮中并且随后被下载(以电子方式读取)以确定该车辆何时在何处。设想并且在本公开的范围内，具有至少一个轮的车辆可以包括购物车、杂货车、材料搬运车辆例如叉车、手推车、手推运货车、平板卡车、独轮手推车；和运输车辆。该垫是可以移动的和/或嵌入地板表面中。地板表面可以包括位于衬底上的磁性条带。该磁性条带可以是例如但不限于磁性聚合物材料。
18.两个传感器和相关联的电子器件在车辆的一个轮中并且可以被密封以防止污染。该传感器和位置收集电子器件是低功率的，并且只需在检测到限定该编码的垫的磁性条带和垫的位置时存储数据。特定位置字可用于触发将累积位置字无线传输到数据收集接收器，以供其进一步处理。轮中的用于对轮传感器和位置收集电子器件供电的蓄电池的无线充电也可以在车辆的存放位置处实施。
19.本公开的实施方案易于实施并且非常符合成本效益。不需要对车辆进行改良，除了用如上文所描述的磁性感测轮替换其中一个轮之外。在其上具有磁性条带的垫可以被模制且易于随着位置检测要求改变而被重新定位。本文描述的实施方案可以容易地从小型车辆(例如购物车)到大型车辆(例如卡车)按比例调节。
20.本文公开的实施方案的优点在于，仅在每个车辆的一个轮中以及在数据收集接收器处需要有源电子器件。位置编码垫可以是无源的，并且其位置可以通过将垫物理地移动到新位置来重新编程。该电子器件具有低功率要求，因为位置确定可以基于通过由磁性条带检测触发的轮旋转确定的二进制数字。因此，大部分轮电子器件大多数时间可以处于低功率睡眠模式，其中比较器和磁性检测传感器是轮中仅连续活动的电子部件。当车轮接近位置收集接收器时，以及/或者由
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智能轮
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接收到来自位置收集接收器的rf询问信号时，可以发生存储位置的传输。
21.现在参见附图，示意性地示出了示例性实施方案的细节。附图中的相似元件将由相似数字表示，并且类似的元件将由具有不同的小写字母后缀的相似数字表示。
22.参考图1，描绘了根据本公开的具体示例性实施方案的用于车辆位置跟踪的具有磁性条带的垫和磁性感测轮的示意性正视图和平面图；附图(a)示出了垫106的正视图，该
垫具有磁性条带104a、104b...104h，统称为104，它们间隔开距离d0或d1，其中d0大于d1。图(b)示出了垫106的平面图。在由轮102a、102b、102c表示的三个不同位置示出轮102，每个轮指示轮102的不同位置，如其碾过磁性条带104并检测到其接近该磁性条带。通过检测轮102何时检测到磁性条带以及磁性条带的检测之间的轮旋转量，可以从垫106解码多个逻辑
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和
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0”。例如，当从磁性条带104a横跨到104b时，即，超过距离d0，则逻辑0可以被非限制地记录。当从磁性条带104b横跨到104c时，即，超过距离d1，则逻辑1可以被非限制地记录。此位置字对于特定垫106可以是唯一的，并且当车辆通过垫106上时，垫106的位置将与车辆位置相关。轮102中的电子器件可对位置字加时间(和日期)戳，从而指示轮102通过特定垫106的时间/日期。多个此类位置字可以存储在轮106的电子器件中，以便随后将其下载到位置收集接收器。以这种方式，可以确定车辆位置使用。位置字可以进一步确认行进方向，因为针对从脊104h朝向脊104a的行进记录的位置字可以不同于针对从脊104a朝向脊104h的行进记录的位置字。
23.参考图2，描绘了根据本公开的具体示例性实施方案的磁性条带垫和各自具有磁性感测轮的车辆的示意性平面图以及具有磁性感测轮的车辆的正视图。多个垫106可以布置在商店中，例如但不限于，在两排陈列或产品搁架214的每一端处，使得当车辆210c进入此搁架区域时，垫106a将使得车辆210c记录位置字01000，例如，检测到的第一组磁性条带104可以是最低有效位(lsb)，并且检测到的最后一组磁性条带104可以是最高有效位(msb)，或反之亦然。当车辆210d离开该区域时，垫106a将被解码为00010，因此指示车辆210正行进的方向(进入或离开区域)。垫106b提供对进入或离开搁架214区域的车辆的跟踪，并且位置代码可以是01001离开和10010进入。
24.位置收集站212可用于检索来自通过垫106c的每个车辆210的加时间戳的所记录的位置字。当车辆210a通过垫106c时，将检测位置字00000，并且可以将车辆210a编程为在检测到该代码时上载加时间戳的所记录的位置字。车辆210b还将检测在另一方向上在垫106c上方通过的位置字00000，并且此后上载包括车辆210行进的位置历史的其存储的位置字。
25.参考图3，描绘了根据本公开的具体示例性实施方案的用于记录来自磁性感测轮的位置字的示意性流程图。在步骤322中，轮102中的电子器件在通过轮102中的磁性检测器检测到磁性条带时开始起作用。在步骤324中，确定轮102的角旋转直到在步骤326中检测到另一磁性条带104。在步骤328中，将轮102的所确定的角旋转与预定角旋转值θ进行比较，并且如果大于角旋转值θ，则进入步骤330。如果不大于预定角旋转值θ，则转到步骤332。
26.步骤330将逻辑
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记录到位置字中，并且步骤332将逻辑
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记录到位置字中。步骤334确定是否已从步骤330和/或332记录足够的逻辑位。如果是，则在步骤336中，将位置字与时间(和日期)戳一起存储到存储器例如非易失性存储器中。如果不是，则返回到步骤324，以进一步处理轮的角旋转(步骤324)和磁性条带的检测(步骤326)。已设想并在本公开的范围内，位置字的第一逻辑位输入可以是最低有效位(lsb)并且位置字的最后一个逻辑位输入可以是最高有效位(msb)，但这是非限制的，因此在其它实施方案中，位置字的第一逻辑位输入可以是msb并且位置字的最后一个逻辑位输入可以是lsb。除了以上内容之外，可以提供各种附加的方法步骤，诸如监视计定时器，或者在确定在角旋转超过阈值(显著大于角旋转值θ)之后未检测到至少一个位的情况下将错误代码加载到位置字中，该错误代码
指示已丢失至少一个位，例如，由于地板垫106上的磁性条带104的磨损或毁坏而导致的。
27.参考图4，描绘了根据本公开的具体示例性实施方案的用于磁场感测轮的电子电路具体实施的示意性框图。磁场感测轮102中的电子器件可包括轮旋转传感器440、轮磁性传感器442、模数转换器(adc)444和446、数字处理器448、非易失性存储器450、实时时钟452、无线通信装置454和电源456。轮旋转传感器440和轮磁性传感器442可以具有模拟或数字输出。如果是数字输出，则相关联的adc 444或446是不必要的，并且对数字处理器448的数字输入将足够。微控制器438可以用于提供电路功能444-450，并且甚至可以提供无线通信装置454。轮旋转传感器440可以包括例如但不限于双轴巨磁阻(gmr)传感器。轮磁性传感器442可以包括例如但不限于单轴巨磁阻(gmr)传感器。无线通信装置454可以是例如但不限于lora(长距离)、wi-fi、蓝牙、zigbee、z波、小区等。
28.设想并且在本公开的范围内，垫106可以包括单个磁性条带，该单个磁性条带用识别垫106的独特磁性代码编码。然后，轮102仅需要磁性传感器，该磁性传感器可以解码该独特磁性代码并且不需要双轴旋转传感器。当垫106的独特磁性代码由磁性传感器读取时，该独特磁性代码可以存储在非易失性存储器450中，以便稍后由位置收集站212检索。
29.已根据一个或多个实施方案描述了本公开，并且应当理解，除了明确陈述的那些之外，许多等同物、替代物、变型和修改是可能的并且在本公开的范围内。虽然本公开易受各种修改形式和替代形式的影响，但是其特定示例性实施方案已经在附图中示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解，本文对特定示例性实施方案的描述并非旨在将本公开限于本文所公开的特定形式。