[發明專利]用于使用射頻信號確定對象位置的方法和裝置

在審

• 申請號: 201911348598.2
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111505571A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: A·達巴克;M·穆厄;C·塞斯托克
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本主題申請涉及一種用于使用射頻信號確定對象距離的方法和裝置。使用利用振幅和相位兩者的相位干涉量度法允許對多路徑信號進行確定和估計。為了確定對象的位置，從主裝置(600)提供包含足夠的信息以允許確定振幅和相位的信號(806)，如包含正弦波部分(614)的數據包(604，616)。從裝置(602)測量接收的數據包的相位和振幅并將所述信息返回到所述主裝置(810)。所述從裝置向所述主裝置返回包含類似的正弦波部分的數據包，以允許所述主裝置確定接收的信號的相位和振幅(812)。基于射頻RF信號的兩組振幅和相位，所述主裝置利用快速傅里葉變換或諸如多信號分類之類的技術來確定每條路徑的指示距離并且由此更準確地確定所述從裝置的位置(816)。

技術領域

本領域涉及使用射頻信號進行位置確定。

背景技術

使用射頻(RF)信號來確定物品的位置常常是有用的。最感興趣的RF信號是低功耗藍牙(BLE)信號、信號(尤其是帶寬為80MHz)和GHz以下(sub-GHz)信號(尤其是帶寬為20MHz)。使用RF信號的一個問題是可以增強的準確度。例如，僅使用RF信號的飛行時間可以產生大約3-5m的準確度，這在許多情況下是不夠的。

對于上文提及的RF信號，有幾種不同的依據RF信號確定位置的方法。第一種方法是無線電信號強度指示(RSSI)。RSSI極易受到多路徑問題的影響，因此其誤差為+/-10dB。第二種方法是先前提到的飛行時間法。在這種飛行時間法中，用于執行測量的時鐘頻率至關重要。如果利用典型的40MHz時鐘，則通過飛行時間可以獲得的分辨率只有大約15m。進一步地，飛行時間也容易受到多路徑問題的影響。第三種方法是到達角(AoA)。以到達角方式，在不同的位置利用一系列天線，并且然后可以基于每個天線組處的接收角度來獲得對象的位置。典型的準確度是5°，但同樣，多路徑也是問題。已經利用的第四種方法是相位干涉量度法，在所述相位干涉量度法中，估計兩個頻率下或兩個位置處的相位，并且由此可以確定距離。再一次，在利用相位干涉量度法時，多路徑仍是問題。

如果期望的定位準確度較小，如10到15cm，則不可直接使用針對BLE、WiFi和GHz以下系統的常規方法，并且多路徑問題進一步使所述常規方法變得有問題。

發明內容

使用利用振幅和相位兩者而不是僅利用相位的相位干涉量度法，提供了允許確定和估計多路徑信號的另外的信息。為了確定對象的位置，從主裝置向從裝置提供包含足夠的信息以允許確定振幅和相位兩者的信號，如包含正弦波部分的數據包。從裝置測量接收的數據包的相位和振幅并將該信息返回到主裝置。從裝置還向主裝置返回包含類似的正弦波部分的數據包，以允許主裝置確定接收的信號的相位和振幅。基于RF信號的兩組振幅和相位，主裝置利用快速傅里葉變換(FFT)或諸如多信號分類(MUSIC)之類的其它技術來確定每條路徑的指示距離并且由此更準確地確定從裝置相對于主裝置的位置。

附圖說明

為了對各個實例進行詳細描述，現在將參考附圖，在附圖中：

圖1是展示多路徑的框圖。

圖2是藍牙裝置的框圖。

圖3是展示汽車中的控制模塊的框圖。

圖4是圖3的藍牙控制模塊的框圖。

圖5是藍牙微控制器的框圖。

圖5A是圖5的微控制器的RF部分的框圖。

圖6是展示在確定位置時的通信和交換的實例數據包的圖。

圖7是展示信號的定時以及所執行的測量和計算的圖。

圖7A-7D是展示計算出的多路徑的曲線圖。

圖8是用于確定位置的操作的流程圖。

具體實施方式