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公開番号2020099181
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2019210083
出願日20191121
発明の名称無線電力供給環境を画像化してその内部の物体を追跡する技術
出願人オシア インク.
代理人特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所
主分類H02J 50/20 20160101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】無線電力供給環境内の静止物体または非静止物体を画像化し、無線電力供給環境に含まれる非静止物体を追跡する技術を提供する。
【解決手段】無線電力供給環境500内には、無線充電器501、複数の電力受信クライアントおよび処理システム550を含む。無線充電器から無線電力を受信する電力受信クライアントは、電子表示装置(静止物体)やユーザ端末(非静止物体)に内蔵される。処理システムには、静止物体または非静止物体および任意の他の障害物、あるいは例えば壁または他のRF反射障害物などの反射物体を含む、無線電力供給環境500の3D画像を生成するマッピングおよび追跡モジュール555を有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
無線電力供給環境内の物体を追跡するための方法であって、
無線電力供給システムの複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナによって、前記無線電力供給環境内の複数の電力受信クライアントによってそれぞれ送信された順次ビーコン信号を受信する工程と、
前記無線電力供給システムによって、受信ビーコン信号ごとに位相パターンを生成する工程であって、
前記位相パターンが、前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において受信ビーコンの測定位相を含むことを特徴とする、位相パターンを生成する工程と、
位相差を識別するために、前記位相パターンと期待位相パターンとを受信ビーコン信号ごとに比較する工程であって、
前記期待位相パターンが、前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において前記受信ビーコン信号の期待位相を含んでいることを特徴とする、前記位相パターンと期待位相パターンとを受信ビーコン信号ごとに比較する工程と、
1つ以上の非静止物体を識別するために、前記無線電力供給環境内で、前記位相差を処理する工程と、
前記無線電力供給環境の3次元画像および前記位相差に基づいて、前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた移動データを追跡する工程であって、
前記3次元画像が、前記無線電力供給環境内の静止物体の形状および相対位置を識別していることを特徴とする、追跡する工程と、
を含む、方法。
続きを表示(約 4,400 文字)【請求項2】
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記移動データを集約する工程と、
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体の集約された移動を示す動作に基づいたマップを生成する工程と、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記移動データは所定の時間間隔にわたって集約される、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記動作に基づいたマップを生成する工程は、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の静止点を識別するために、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理する工程であって、
前記静止点が、対応する静止時間の間の前記無線電力供給環境の特定の領域内の停滞を示すことを特徴とする、移動データを処理する工程と、
前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の静止点を識別する工程と、
をさらに含む、請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記静止点は、前記無線環境の前記3次元画像上の前記対応する静止時間を示す、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
色または陰影が、前記動作に基づいたマップ上の前記対応する静止時間を示すために使用される、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記動作に基づいたマップを生成する工程は、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の運動ベクトルを識別するために、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理する工程であって、
前記運動ベクトルが、前記1つ以上の非静止物体の動きの方向を示すことを特徴とする
、前記集約された移動データを処理する工程と、
前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の前記運動ベクトルを識別する工程と、
をさらに含む、請求項2に記載の方法。
【請求項8】
学習位相の間に、前記無線電力供給環境の前記3次元画像および各受信ビーコン信号の前記期待位相パターンを生成する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記位相パターンを生成する工程は、
前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において前記受信ビーコンの各々の大きさを測定する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記無線電力供給環境内の前記静止物体および前記非静止物体の前記形状および前記相対位置は、波長レベルの精度で決定することができる、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
さらに、前記無線電力供給システムによって、無線電力を前記複数の電力受信クライアントへ提供する工程を含み、当該提供する工程は、
逆位相パターンを受信ビーコン信号ごとに生成する工程であって、
前記逆位相パターンが、関連する電力受信クライアントによって送信されたビーコン信号の前記測定位相を反転させることを特徴とする、逆位相パターンを生成する工程と、
前記関連する電力受信クライアントのそれぞれの逆位相パターンで構成された前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナを含む前記複数の電力受信クライアントへ、電力信号を順次送信する工程と、
によって、無線電力を前記複数の電力受信クライアントへ提供する、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
クライアントに電力を供給し、無線電力供給環境内の物体の移動を追跡するための無線電力供給システムであって、
各アンテナが順次ビーコン信号を前記無線電力供給内の複数の電力受信クライアントから受信するように構成された、複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナと、
前記1つ以上の適応的に位相調整された無線周波数アンテナに動作可能に結合された制御回路であって、
前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において各受信ビーコン信号の位相を測定し、
各ビーコン信号に関連付けられ、前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において前記受信ビーコン信号の前記測定位相を含む、位相パターンを生成し、
位相差を識別するために、前記位相パターンと、前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において前記受信ビーコンの期待位相を含むことを特徴とする期待位相パターンと、をビーコン信号ごとに比較し、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の非静止物体を識別するために前記位相差を処理し、
前記無線電力供給環境の3次元画像および前記位相差に基づいて、前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた移動データを追跡し、前記3次元画像は、前記無線電力供給環境内の静止物体の形状および相対位置を識別することを特徴とする、
ように構成された、制御回路と、
を備える、無線電力供給システム。
【請求項13】
前記制御回路は、
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記移動データ
を集約し、
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体の集約された移動を示す動作に基づいたマップを生成するように、さらに構成され、
前記移動データは所定の時間間隔にわたって集約される、
請求項12に記載の無線電力供給システム。
【請求項14】
前記動作に基づいたマップを生成するために、前記制御回路は、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の静止点を識別するために、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理し、
前記静止点は、対応する静止時間の間の前記無線電力供給環境の特定の領域内の停滞を示すことを特徴としており、
前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の静止点を識別し、
前記静止点は、色または陰影を含む前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の前記対応する静止時間を示すことを特徴とする、
ようにさらに構成される、請求項13に記載の無線電力供給システム。
【請求項15】
前記動作に基づいたマップを生成するために、前記制御回路は、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の運動ベクトルを識別するために、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理し、
前記運動ベクトルは、前記1つ以上の非静止物体の動きの方向を示すことを特徴としており、
前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の前記運動ベクトルを識別する、
ようにさらに構成される、請求項13に記載の無線電力供給システム。
【請求項16】
前記制御回路は、
学習期間の間に、前記無線電力供給環境の前記3次元画像および各受信ビーコン信号の前記期待位相パターンを生成する、
ようにさらに構成される、請求項12に記載の無線電力供給システム。
【請求項17】
前記無線電力供給環境内の前記静止物体および前記非静止物体の前記形状および前記相対位置は、波長レベルの精度で決定することができる、請求項12に記載の無線電力供給システム。
【請求項18】
命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であって、
無線電力供給システムの1つ以上のプロセッサによって実行される場合に、前記命令が無線電力供給システムに、
前記無線電力供給システムの複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナによって順次受信され、前記無線電力供給環境内の複数の電力受信クライアントによってそれぞれ送信される、ビーコン信号を処理させ、
位相パターンを、受信ビーコン信号ごとに生成させ、
前記位相パターンは、前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において前記受信ビーコンの測定位相を含むことを特徴としており、
位相差を識別するために、前記位相パターンと、期待位相パターンとを、受信ビーコン信号ごとに比較させ、
前記期待位相パターンは、無線電力供給システムが予め定めるように前記複数の適応的に位相調整された無線周波数アンテナの各々において各受信ビーコン信号の期待位相を含むことを特徴としており、
前記無線電力供給環境内の1つ以上の非静止物体を識別するために、前記位相差を処理させ、
前記無線電力供給環境の3次元画像および前記位相パターン内の前記差に基づいて、前
記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた移動データを追跡するように動作させており、
前記3次元画像は、前記無線電力供給環境内の静止物体および半静止物体の形状および相対位置を識別することを特徴としている、
コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項19】
前記無線電力供給システムの前記1つ以上のプロセッサによって実行される場合に、前記命令が、前記無線電力供給システムに、さらに、
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記移動データを集約させ、
対応する静止時間の間の前記無線電力供給環境の特定の領域内の停滞を示す、前記無線電力供給環境内の1つ以上の静止点を識別するように、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理させ、
色または陰影を含む前記無線環境の前記3次元画像上の前記対応する静止時間を示す、前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の静止点を識別するように動作させること、
によって、動作に基づいたマップを生成させる、請求項18に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項20】
前記無線電力供給システムの前記1つ以上のプロセッサによって実行される場合に、前記命令が、前記無線電力供給システムに、さらに、
前記無線電力供給環境内の前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記移動データを集約させ、
前記1つ以上の非静止物体の動きの方向を示す、前記無線電力供給環境内の1つ以上の運動ベクトルを識別するために、前記1つ以上の非静止物体に関連付けられた前記集約された移動データを処理させ、
前記無線電力供給環境の前記3次元画像上の運動ベクトルを識別するように動作させること、
によって、動作に基づいたマップを生成させる、請求項18に記載のコンピュータ可読記憶媒体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2015年4月10日に出願された米国仮特許出願第62/146,233号「SYSTEMS AND METHODS FOR WIRELESS CHARGING」の優先権および利益を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
続きを表示(約 14,000 文字)【背景技術】
【0002】
全地球測位システム(GPS)などの位置決定システムは、機器の位置および移動を識別し、追跡する能力を提供してきた。屋外ではかなり正確であるが、多くの位置決定システムは、装置が屋内にある場合に検出することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ビーコン、トランスポンダおよび/または電力線を含む屋内の機器を位置特定するための解決策が提案されている。しかし、これらのシステムは、システム内の他の物体ではなく、機器自体の位置を特定することしかできない。さらに、これらのシステムは、機器を追跡する以外の目的を果たさない。
【課題を解決するための手段】
【0004】
したがって、上述の問題を克服する技術、および付加的な利益を提供する技術に対する必要性がある。いくつかの先行するまたは関連するシステムの本明細書で提供される例およびそれらに関連する制限は、例示的であり排他的ではないことが意図される。既存または従来のシステムの他の制限は、以下の発明を実施するための形態を読むことによって当業者には明らかになるであろう。
【0005】
本発明の1つ以上の実施形態は例として示されており、同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面の図に限定されるものではない。添付の図面では、同様の参照符号が同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0006】
1つ以上の無線充電器から無線電力供給環境内の様々な無線機器への無線電力供給を示す例示的な無線電力供給環境を示すブロック図である。
いくつかの実施形態による、無線電力供給を開始するための無線充電器と無線受信機との間の例示的な動作を示すシーケンス図である。
いくつかの実施形態による無線電力送信機(充電器)の例示的な構成要素を示すブロック図である。
いくつかの実施形態による、無線電力受信機(クライアント)の例示的な構成要素を示すブロック図である。
他の特徴の中でも特に、無線電力分配環境500内の静止物体または半静止物体の3次元(3D)画像(またはホログラム)を生成するように構成された処理システムを含む無線電力分配(または供給)環境の一例を示す図である。
無線電力供給環境を画像化し、無線電力供給環境内の物体を追跡するための、本明細書に記載の技術の位相を示す例示的な時系列を示す図である。
いくつかの実施形態による、無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)を生成するための例示的なプロセスを示すデータフロー図である。
いくつかの実施形態による、無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)を生成するための例示的なプロセスを示すデータフロー図である。
いくつかの実施形態による、無線電力供給環境内の物体を追跡するための例示的なプロセスを示すデータフロー図である。
いくつかの実施形態による、例示的な分散型小売環境の形態の無線電力分配(または供給)環境を示す図である。
いくつかの実施形態による、小売環境の例示的な3D画像(またはホログラム)の2D的表現を示す。
いくつかの実施形態による例示的な陳列棚を示す図である。
いくつかの実施形態による電子表示装置の例示的な構成要素を示すブロック図である。
いくつかの実施形態による例示的なヒートマップ(または静止マップ)を示す図である。
いくつかの実施形態による例示的なフローマップを示す図である。
いくつかの実施形態による、顧客が電子表示装置の付近にいるかまたは近接している場合に、電子表示装置(または値札)を介して顧客に表示することができるグラフィカルユーザインタフェースの様々な例を示す図である。
いくつかの実施形態による、顧客が電子表示装置の付近にいるかまたは近接している場合に、電子表示装置(または値札)を介して顧客に表示することができるグラフィカルユーザインタフェースの様々な例を示す図である。
いくつかの実施形態による、顧客が電子表示装置の付近にいるかまたは近接している場合に、電子表示装置(または値札)を介して顧客に表示することができるグラフィカルユーザインタフェースの様々な例を示す図である。
いくつかの実施形態による、顧客が電子表示装置の付近にいるかまたは近接している場合に、電子表示装置(または値札)を介して顧客に表示することができるグラフィカルユーザインタフェースの様々な例を示す図である。
いくつかの実施形態による、モバイル(またはスマート)電話またはタブレット型コンピュータ機器の形態の無線電力受信機またはクライアントを含む代表的なモバイル機器またはタブレット型コンピュータの例示的な構成要素を示すブロック図を示す。
本明細書で説明する任意の1つ以上の方法を機械に実行させるための1組の命令が実行される、コンピュータシステムの例示的な形態の機械の図式的な表示を示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本明細書では、無線電力供給環境内の静止物体または半静止物体を画像化し、無線電力供給環境に含まれる非静止物体を追跡する技術を記載する。より具体的には、本開示の実施形態では、無線電力供給環境内の非静止物体の相対位置および移動を決定するための技術を説明する。さらに、これらの技術は、ヒートマップ(heat map)、(または静止マップ(dwell map))およびフローマップ(flow map)などの、動作に基づいたマップ(motion−based map、運動ベースのマップ)を生成するための方法およびシステムを説明する。
【0008】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のシステムは、例えば無線充電器などの複数のアンテナを有する無線電力供給システムを使用して、無線電力供給環境の3D RF画像(ホログラフまたはマップ(map))を現像することができおよび/または別の態様では生成することができる。より具体的には、無線電力供給システムは、無線電力供給環境全体に分布した無線電力受信機からビーコンメッセージを受信し、アンテナの各々における測定位相(measured phase)に基づいて3D無線周波数画像を生成することができる。
【0009】
いくつかの実施形態では、受信ビーコン信号の測定位相の変化と、超音波計算を使用した静的環境または半静的環境の3DRF画像(ホログラフまたはマップ)の情報とに基づいて、無線電力供給環境内の非静止物体を検出することができおよび/または別の態様では識別することができる。次いで、システムは無線充電環境内の物体(または影)を追跡することができる。動作に基づいたマップを生成して、動作を表すことができる。例えば、システムは、ヒートマップおよび/またはフローマップを生成することができる。
【0010】
さらに、いくつかの実施形態では、システムは、追跡データに基づいて、動作を予測することができ、および/または様々なパターン検出アルゴリズムを実行することができる。
【0011】
以下の説明および図面は例示的なものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を記載する。しかし、特定の例では、説明を不明瞭にすることを回避するために周知または従来の詳細を記載しない。本開示の一実施形態または実施形態への言及は、同じ実施形態への言及であり得るが必ずしもそうである必要はなく、このような言及は実施形態の少なくとも1つを意味する。
【0012】
本明細書において、「一実施形態」または「実施形態」とは、その実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造または特性が本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な場所において「一実施形態では」という句が出現するが、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではなく、この句は、他の実施形態と相互排他的な別個の実施形態または代替の実施形態でもない。さらに、いくつかの実施形態によって示されるが他の実施形態によって示されない様々な特徴を記載する。同様に、いくつかの実施形態の要件であるが他の実施形態の要件ではない様々な要件を記載する。
【0013】
本明細書中で使用される用語は一般に、本開示の文脈において、および各用語が使用される特定の文脈において、当技術分野における通常の意味を有する。本開示の説明に関して技術者に追加の指針を提供するために、本開示を説明するために使用される特定の用語を以下または本明細書の他の箇所で説明する。便宜上、斜体および/または引用符などを使用して特定の用語を強調表示する場合がある。強調表示の使用は用語の範囲および意味に影響を与えず、用語の範囲および意味は、強調表示されているか否かに関わらず、同じ文脈において同一である。複数の方法においても同様であると言えることが理解されるであろう。
【0014】
したがって、代替的な言語および同義語を、本明細書で説明する用語のいずれか1つ以上に使用する場合があり、用語が本明細書で説明するか否かに関わらず特別に重視しない。特定の用語の同義語を提供する。1つ以上の同義語の詳説は、他の同義語の使用を排除するものではない。本明細書で説明する任意の用語の例を含む例を本明細書の任意の場所で使用することは、例示的であるに過ぎず、本開示の範囲および意味または任意の例示される用語の範囲および意味をさらに限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書に記載の様々な実施形態に限定されない。
【0015】
本開示の範囲をさらに限定しようとすることなく、本開示の実施形態による器具、装置、方法およびそれらの関連する結果の例を以下に記載する。なお、例において表題または副題を読者の便宜のために使用する場合があるが、これは決して開示の範囲を限定するものではない。他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般的に理解される用語と同じ意味を有する。競合する場合には、定義を含む本文書が支配する。
【0016】
本明細書に記載されている見出しは便宜上のものであり、特許請求された発明の範囲または意味に必ずしも影響を及ぼすものではない。
【0017】
I.無線充電システムの概要/構造
【0018】
図1は、1つ以上の無線充電器101から無線電力供給環境内の様々な無線機器102への無線電力供給を示す、例示的な無線電力供給環境100を示す図である。より具体的には、図1は、無線電力および/またはデータを、(本明細書では「無線電力受信機」または「無線電力クライアント」とも呼ばれる)1つ以上の電力受信クライアント103.1〜103.nを有する利用可能な無線機器102.1〜102.nに供給することができる、例示的な無線電力供給環境100を示している。無線電力受信機は、1つ以上の無線充電器101から無線電力を受信するように構成される。
【0019】
図1の例に示すように、無線機器102.1〜102.nは、それぞれ携帯電話機器102.2および102.nならびに、無線ゲームコントローラ102.1であるが、無線機器102.1〜102.nは、電力を必要とし、かつ1つ以上の統合型電力受信クライアント103.1〜103.nを介して無線電力を受信することができる任意の(スマート型またはダム型)無線機器またはシステムであってもよい。本明細書で説明するように、1つ以上の統合型電力受信クライアントまたは「無線電力受信機」は、1つ以上の送信機/充電器101.a〜101.nから電力を受信して処理し、動作のためにその電力を無線機器102.1〜102.nに提供する。
【0020】
各充電器101(本明細書では「送信機」、「アンテナのアレイ(規則正しい配列)」または「アンテナアレイシステム」とも呼ばれる)は、例えば数百または数千のアンテナを含むアンテナアレイなどの複数のアンテナ104を含むことができ、このアンテナは、無線機器102へ無線電力を供給することができる。いくつかの実施形態では、アンテナは、適応的に位相調整された(adaptively−phased、適応位相の)無線周波数アンテナである。充電器101は、コヒーレントな電力伝送信号を電力受信クライアント103に伝達するために適切な位相を決定することができる。アレイは、互いに対して特定の位相で複数のアンテナから信号(例えば連続波信号またはパルス電力伝送信号)を発するように構成される。用語「アレイ」の使用は、必ずしもアンテナアレイを特定のアレイ構造に限定するものではないことが理解される。すなわち、アンテナアレイは、特定の「アレイ」形状または幾何学的形状で構成される必要はない。さらに、本明細書で使用されるように、「アレイ」または「アレイシステム」という用語は、無線機、デジタル論理およびモデムなどの信号の生成、受信、送信のための関連する周辺回路を含むように使用されてもよい。いくつかの実施形態では、充電器101は、内蔵型のWi−Fiハブを有することができる。
【0021】
無線機器102は、1つ以上の電力受信クライアント103を含むことができる。図1の例に示すように、電力供給アンテナ104aおよびデータ通信アンテナ104bが示されている。電力供給アンテナ104aは、無線電力供給環境において無線周波数電力を供給するように構成される。データ通信アンテナは、電力受信クライアント103.1〜103および/または無線機器102.1〜102.nとデータ通信を送受信するように構成される。いくつかの実施形態では、データ通信アンテナは、Bluetooth(登録商標)、Wi−Fi、Zigbeeなどを介して通信することができる。
【0022】
各電力受信クライアント103.1〜103.nは、充電器101から信号を受信するための1つ以上のアンテナ(図示せず)を含む。同様に、各充電器101.a〜101.nは、互いに対して特定の位相で連続波信号を発することができる1つ以上のアンテナおよび/またはアンテナの組を有するアンテナアレイを含む。上述のように、各アレイは、
コヒーレント信号を電力受信クライアント102.1〜102.nに伝達するために適切な位相を決定することができる。例えば、アレイの各アンテナにおける受信ビーコン信号の複素共役を計算することによって、コヒーレント信号を決定することができ、これにより、コヒーレント信号が、ビーコン信号を送信した特定の電力受信クライアントについて適切に位相調整される。
【0023】
図示されていないが、例えば無線電力受信機、充電器などの環境の各構成要素は、データ通信同期モジュールなどの制御および同期のための機構を含むことができる。充電器101.a〜101.nは、例えば建物内の標準または一次の交流(AC)電源に充電器を接続する電源コンセントまたは電源などの電源に接続することができる。代替的にまたは追加的に、1つ以上の充電器101.a〜101.nには、電池によって、または他の機構を介して電力を供給することができる。
【0024】
いくつかの実施形態では、電力受信クライアント102.1〜102.nおよび/または充電器101.a〜101.nは、例えば、ビーコンまでの範囲内の壁または他のRF反射障害物などの反射物体106を利用し、無線電力供給環境内で無線電力および/またはデータを供給および/または受信する。反射物体106は、妨害する物体が充電器と電力受信クライアントとの間の見通し線内にあるかどうかにかかわらず、多方向の信号通信に利用することができる。
【0025】
本明細書で説明するように、各無線機器102.1〜102.nは、例示的な環境100内の他の装置、サーバおよび/または他のシステムとの接続を確立することができる任意のシステムおよび/または装置、および/または装置/システムの任意の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、無線機器102.1〜102.nは、ユーザにデータを提示するための表示または他の出力機能、および/または、ユーザからデータを受信するための入力機能を含む。一例として、無線機器102は、ビデオゲームコントローラ、サーバデスクトップ、デスクトップコンピュータ、計算機クラスタ、例えばノートブック、ラップトップコンピュータ、携帯型コンピュータ、携帯電話、スマートフォン、PDA、Blackberry端末、Treoおよび/またはiPhone(登録商標)などのモバイルコンピューティング機器であってもよいが、これらに限定されない。無線機器102は、時計、ネックレス、指輪、または顧客に組み込まれた端末などの任意のウェアラブル端末であってもよい。無線機器102の他の例には、(例えば火または一酸化炭素の)安全センサ、電動歯ブラシ、電子ドアロック/ハンドル、電灯スイッチコントローラ、電気シェーバなどが含まれるが、これらに限定されない。
【0026】
図1の例には示されていないが、充電器101および電力受信クライアント103.1〜103.nは、それぞれ、データチャネルを介して通信するためのデータ通信モジュールを含むことができる。代替的にまたは追加的に、電力受信クライアント103.1〜103.nは、既存のデータ通信モジュールを介して充電器と通信するように無線機器102.1〜102.nに指示することができる。
【0027】
さらに、いくつかの実施形態では、本明細書では主に連続波形と呼ばれるビーコン信号は、代替的にまたは追加的に変調信号の形態を取ることができる。
【0028】
図2は、一実施形態による、無線電力供給を開始するための無線充電器101と電力受信クライアント103との間の例示的な動作を示すシーケンス図200である。まず、充電器101と電力受信クライアント103との間で通信が確立される。その後、充電器101はビーコニングスケジュールを電力受信クライアント103に送信して、ビーコン送信スケジュールおよびRF電力/データ供給スケジュールを調整する。スケジュールに基づいて、電力受信クライアント103はビーコンを送信する。図示されているように、充
電器101は、電力受信クライアント103からビーコンを受信し、ビーコン信号を受信した位相(または方向)を検出する。次に、充電器101は、受信ビーコンの位相(または方向)に基づいて、無線電力および/またはデータを電力受信クライアント103に供給する。すなわち、充電器101は、位相の複素共役を決定し、複素共役を使用して、電力受信クライアント103からビーコン信号を受信した同じ方向で電力を電力受信クライアント103に供給する。
【0029】
いくつかの実施形態では、充電器101は多くのアンテナを含み、これらのアンテナのうちの1つ以上は、電力受信クライアント103に電力を供給するために使用される。充電器101は、各アンテナで受信されたビーコン信号の位相を検出することができる。多数のアンテナにより、異なるビーコン信号が充電器101の各アンテナで受信されることになる。次に、充電器は、各アンテナで受信されたビーコン信号の複素共役を決定することができる。複素共役を使用して、1つ以上のアンテナは、充電器101内の多数のアンテナの影響を考慮する信号を発することができる。換言すれば、充電器101は、ビーコンの波形を反対方向に近似的に再現するアンテナの1つ以上から集合信号を生成するように、1つ以上のアンテナから信号を発する。
【0030】
本明細書で説明するように、無線電力は電力サイクルで供給することができる。無線電力供給を開始するのに必要なシグナリングのより詳細な例を、図3を参照して以下に説明する。本明細書で説明するように、対にされると、充電器およびクライアントは、RF電力の伝送およびデータの通信のための確立されたリンクを有する。以下の例は、一実施形態による(ペアリング処理を含む)系統電力サイクルの一例を説明する。
【0031】
動作の一例では、充電器アレイを制御するマスタバスコントローラ(MBC)が電源から電力を受け取って起動される。MBCは、充電器アレイ上のプロキシアンテナ素子を作動させ、プロキシアンテナ素子は、デフォルトの「発見」モードに入って、充電器アレイの範囲内で利用可能な無線受信クライアントを識別する。クライアントが発見されると、充電器アレイのアンテナ素子は、電源がオンになり、列挙され、かつ(任意には)較正される。
【0032】
次に、MBCは、対応する特性および/または要件に基づいて電力を受信する全ての無線電力受信クライアントのビーコンビートスケジュール(BBS)サイクルおよび電力スケジュール(PS)を生成する。また、MBCは、クライアントクエリテーブル(CQT)において状態が照会される任意の他の利用可能なクライアントを識別する。CQTに配置されたクライアントは、例えば、充電を受けていない「待機中」のクライアントである。BBSおよびPSは、例えば電池状態、現在の活動/使用状況、電力が不足するまでの時間、使用の面での優先順位などの、クライアントに関する極めて重要な情報に基づいて計算される。
【0033】
プロキシAEはBBSを全てのクライアントに送信する。本明細書で説明するように、BBSは、各クライアントがビーコンを送信すべき時期を示す。同様に、PSは、アレイが電力を伝送すべき時期およびクライアントを示す。各クライアントはビーコンの送信を開始し、BBSおよびPSごとにアレイから電力を受け取る。プロキシは、クライアントクエリテーブルを同時に照会して、他の利用可能なクライアントの状態を確認することができる。クライアントは、BBSまたはCQT(例えば待機リスト)にのみ存在することができるが、両方に存在することはできない。いくつかの実施形態では、限定された数(例えば32)のクライアントがBBSおよびPS上でサービスを受けることができる。同様に、CQTは、クライアントの数(例えば32)に限定されてもよい。したがって、例えば、64を超えるクライアントが充電器の範囲内にある場合、それらクライアントのうちのいくつかは、BBSまたはCQTのいずれにおいてもアクティブではない。以前のス
テップで収集された情報は、BBSサイクルおよび/またはPSを連続的および/または定期的に更新する。
【0034】
図3は、一実施形態による、無線充電器300の例示的な構成要素を示すブロック図である。図3の例に示すように、無線充電器300は、マスタバスコントローラ(MBC)ボードと、アンテナアレイを集合的に構成する複数のメザニンボードを含む。MBCは、制御論理回路310(Control Logic)、外部電力インタフェース(I/F)320、通信ブロック330、およびプロキシ340を含む。メザニン(またはアンテナアレイボード350)はそれぞれ、複数のアンテナ360a〜360nを含む。いくつかの実施形態では、構成要素の一部または全部を省略することができる。追加の構成要素もまた可能である。
【0035】
制御論理回路310は、全ての制御および知能をアレイ構成要素に提供するように構成される。制御論理回路310は、1つ以上のプロセッサ、FPGA、メモリユニットなどを含み、様々なデータおよび電力の通信を指示および制御することができる。通信ブロック330は、クロック同期のためのベース信号クロックなどのデータキャリア周波数上のデータ通信を指示することができる。データ通信は、Bluetooth(登録商標)、Wi−Fi、Zigbeeなどであってもよい。同様に、プロキシ340は、本明細書で説明するようなデータ通信を介してクライアントと通信することができる。データ通信は、Bluetooth(登録商標)、Wi−Fi、Zigbeeなどであってもよい。外部電力インタフェース320は、外部電力を受信して、様々な構成要素に電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、外部電力インタフェース320は、標準的な外部の24ボルト電源を受けるように構成されてもよい。代替的な構成もまた可能である。
【0036】
図4は、いくつかの実施形態による、無線電力受信機(クライアント)の例示的な構成要素を示すブロック図である。図4の例に示すように、受信機400は、制御論理回路410と、電池420と、通信ブロック430および関連アンテナ470と、電力計440と、整流器450と、結合器455と、ビーコン信号発生器460および関連アンテナ480と、整流器450またはビーコン信号発生器460を1つ以上の関連アンテナ490a〜nに接続するスイッチ465とを含む。いくつかの実施形態では、構成要素の一部または全部を省略することができる。追加の構成要素もまた可能である。
【0037】
結合器455は、受信機400が2つ以上のアンテナを有する場合、電力送信機から受信した電力伝送信号を受信し、かつ結合する。結合器は、整合状態を維持しながら出力ポート間の分離を達成するように構成された任意の結合器または分配回路であってもよい。例えば、結合器455は、ウィルキンソン電力分配回路であってもよい。
【0038】
整流器450は、存在する場合には、充電のために電力計440を介して電池420に供給される、結合された電力伝送信号を結合器455から受信する。電力計440は、受信した電力信号強度を測定して、この測定値を制御論理回路410に提供する。制御論理回路410はまた、電池420自体から電池の電力レベルを受信することもできる。制御論理回路410はまた、通信ブロック430を介して、クロック同期のためのベース信号クロックなどのデータキャリア周波数上のデータ信号を送信/受信してもよい。ビーコン信号発生器460は、アンテナ480または490のいずれかを使用して、ビーコン信号または較正信号を送信する。なお、電池420は、充電されるために示され、かつ、受信機400に電力を供給するために示されているが、受信機はまた、電力を整流器450から直接受け取ることもできる。これは、整流器450に加えて、電池420に充電を提供する代わりに充電電流を供給することであってもよい。また、複数のアンテナの使用は実装の一例であり、その構造を1つの共用アンテナに縮小してもよい。
【0039】
クライアント識別子(ID)モジュール415は、無線電力供給環境内の電力受信クライアントを一意的に識別することができるクライアントIDを記憶する。例えば、通信が確立された場合に1つ以上の充電器にIDを送信することができる。いくつかの実施形態では、電力受信クライアントは、クライアントIDに基づいて無線電力供給環境内の他の電力受信クライアントを受け付けて識別することもできる。
【0040】
任意のモーションセンサ495(動きセンサ)は動きを検出し、それに応じて制御論理回路410に信号を送信することができる。例えば、端末が例えば500MHzを超える高周波数で電力を受信している場合、端末の位置は(入射する)放射線のホットスポットになる可能性がある。したがって、端末が、例えばモバイル機器に内蔵されて人に着用されている場合、放射線レベルは、連邦通信委員会(FCC)または他の医療/産業当局によって設定された許容可能な放射線レベルを超える可能性がある。潜在的な放射線の問題を回避するために、端末は、加速度計または同等の機構などの動き検出機構を統合してもよい。端末が動作中であることを検出すると、ユーザによって扱われていると想定され、アレイへの信号をトリガして、アレイへの電力の送信を停止するか、または受信電力を許容可能な電力の一部まで低下させる。端末が自動車、列車または飛行機のような移動環境で使用される場合、端末が全ての利用可能な電力を失う寸前でない限り、間欠的にまたは低減されたレベルでのみ電力が送信される。
【0041】
II.物体の画像化および追跡/ヒートマップおよびフローマップの生成
【0042】
無線電力供給環境を画像化し、無線電力供給環境に含まれる物体を追跡するための様々な技術および例については、以下でより詳細に説明する。より具体的には、以下の実施形態は、環境全体に分布した電力受信クライアントによって送信されたビーコン信号を使用して、静止物体または半静止物体を含む無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)を生成する技術を説明する。この技術はまた、無線電力供給環境を介して非静止物体を追跡し、環境内の非静止物体の移動を示すヒートマップおよびフローマップを生成することについても説明する。
【0043】
図5は、他の特徴の中でも特に、無線電力分配環境500内の静止物体または半静止物体の3D画像(またはホログラム)を生成するように構成された処理システム550を含む無線電力分配(または供給)環境500の一例を示す図である。さらに、処理システム550は、無線電力分配環境500内の非静止物体の相対位置および移動を追跡するようにさらに構成される。
【0044】
図5の例に示すように、無線電力分配(または供給)環境500は、無線充電器501、複数の電力受信クライアント503a〜503nおよび処理システム550を含むことができる。電力受信クライアント503a〜503nは、無線充電器501から無線電力を受信するように構成されている。電力受信クライアント503a〜503nを、無線電力分配(または供給)環境500全体にわたって静止物体または半静止物体に内蔵することができる。例えば、いくつかの実施形態では、電力受信クライアント503a〜503nを、無線で電力供給される電子表示装置または値札装置に内蔵することができる。さらに、電力受信クライアント503a〜503nを、例えば携帯電話などのユーザ端末などの非静止物体に内蔵することができる。充電器501は、図1の充電器101であってもよいが、代替的な構成も可能である。図5の例は単一の無線充電器を示すが、無線電力分配(または供給)環境500は、例えばより大きな地理的環境へ提供する電力の範囲を拡大することができ、および/または、より多くの電力受信クライアントにサービスを提供することができる、任意の数の充電器を含むことができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、充電器501は、任意の有線または無線のネットワークを介して処理システム550と通信する。さらに、別個のシステムとして示されているが、いくつかの実施形態では、処理システム550の構成要素および/または機能の一部または全部が、代替的にまたは追加的に1つ以上の無線充電器501に含まれてもよい。
【0046】
図5の例に示すように、処理システム550はマッピングおよび追跡モジュール555を含む。マッピングおよび追跡モジュール555は、無線電力分配(または供給)環境500内の静止物体または半静止物体および任意の他の障害物、あるいは例えば壁または他のRF反射障害物などの反射物体を含む、無線電力供給環境500の3D画像(またはホログラム)を生成するように構成される。
【0047】
本明細書で説明するように、無線充電器501は、電力受信クライアント503a〜503nからビーコン信号を受信し、複数の適応的に位相調整されたアンテナの各々においてビーコン信号の位相を測定する複数の適応的に位相調整されたアンテナで構成される。いくつかの実施形態では、ビーコン信号の大きさもまた、本明細書で説明するように測定されかつ比較される。図6に示すように、無線充電器501および/または処理システム550の動作を、学習(または訓練)段階(学習又は訓練位相)ならびに追跡および更新位相の2つの段階に分割することができる。
【0048】
学習(または訓練)段階の間に、無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)は、受信位相に基づいて生成される。無線電力供給環境の最初の3D画像(またはホログラム)を生成するために必要な時間t1の期間は、いくつかの要因によって変化する可能性がある。例えば環境の複雑さ、充電器の数、ビーコンを送信する無線電力受信機の数、および非静止物体の移動は全て、無線電力供給環境の最初の3D画像(またはホログラム)を生成するために必要な時間に影響を与える可能性がある。
【0049】
いくつかの実施形態では、無線充電器501は、信号を受信し、かつ一定期間にわたって環境を識別する処理システム550に位相測定値を送信する。例えば、処理システム550は経時的な測定値を平均して、例えば移動する物体を取り除くことによって静止物体を含む無人の店舗を把握することができる。無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)を生成する例示的なプロセスを、図7A〜図7Bを参照してより詳細に示して説明する。同様に、図10は、小売環境の例示的な3D画像(またはホログラム)の2D的表現を示す。
【0050】
追跡および更新段階の間に、非静止物体は、小売環境などの無線電力供給環境の3D画像(またはホログラム)を介して追跡される。例えば、小売環境内の顧客などの非静止物体または移動物体を、受信ビーコン信号において測定された位相変化に基づいて小売環境などの無線電力供給環境を介して追跡することができる。無線電力供給環境内の物体を追跡する例示的なプロセスを、図8A〜図8Bを参照してより詳細に示して説明する。
(【0051】以降は省略されています)

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