用于使用往返时间通过在网络中广播来测距的设备和方法
【专利说明】用于使用往返时间通过在网络中广播来测距的设备和方法
[0001]相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2013年7月25日提交的名称为“用于使用往返时间通过在网络中广播来测距的设备和方法(APPARATUS AND METHOD FOR RANGING USING ROUND-TRIP TIMEBY BROADCASTING IN A NETWORK) ”的第13/951，115号美国非临时申请案的优先权，所述申请案明确地以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及通信系统，且更具体来说，涉及一种用于使用往返时间通过在网络中广播来测距的方法和设备。
【背景技术】
[0004]通过车辆之间的无线通信能力经由无线通信协议(例如IEEE 802.lip)启用的车辆安全应用需要亚米级相对位置精度。现有的定位系统(例如全球定位系统(GPS))不能提供如此高的精度。通常，为了实现所需的相对定位精度，定位系统需要用用于执行相邻车辆之间的距离测量的另外的传感器来增强。然而，此类另外的传感器增加定位系统的成本和复杂性两者。
【发明内容】
[0005]在本发明的方面中，提供一种方法、一种计算机程序产品及一种设备。所述设备从第一无线通信装置接收第一消息且从第二无线通信装置接收第二消息；获得与关于所述第一消息的第一处理延迟和关于所述第二消息的第二处理延迟相关联的信息；以及发射包括与所述第一和第二处理延迟相关联的所述信息的指示的第三消息。
【附图说明】
[0006]图1是图示两个节点之间的测距过程的图式。
[0007]图2是图示三个节点之间的测距过程的图式。
[0008]图3是图示实例消息格式的图式。
[0009]图4是图示三个节点之间的测距过程的图式。
[0010]图5是图示实例消息格式的图式。
[0011]图6是无线通信的方法的流程图。
[0012]图7是无线通信的方法的流程图。
[0013]图8是图示在示例性设备中的不同模块/装置/组件之间的数据流的概念数据流图。
[0014]图9是图示采用处理系统的设备的硬件实施方案的实例的图式。
【具体实施方式】
[0015]下文结合附图阐述的【具体实施方式】意图作为对各种配置的描述，且并不意图表示可实践本文中所描述的概念的仅有配置。所述【具体实施方式】出于提供对各种概念的透彻理解的目的而包含具体细节。然而，所属领域的技术人员将显而易见，可在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，以框图形式示出众所周知的结构和组件以免混淆此类概念。
[0016]现将参考各种设备和方法来呈现通信系统的若干方面。将通过各种块、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等(统称为“元件”)在以下【具体实施方式】中描述且在附图中图示这些设备和方法。这些元件可使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实施。此类元件是实施为硬件还是软件取决于特定应用及施加于整个系统的设计约束。
[0017]作为实例，元件或元件的任何部分或元件的任何组合可以用包含一或多个处理器的“处理系统”来实施。处理器的实例包含微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)、状态机、门控逻辑、离散硬件电路和经配置以执行贯穿本发明描述的各种功能性的其它合适的硬件。处理系统中的一或多个处理器可以执行软件。软件应被广义上解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、程序、函数等，而不管其是被称作软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其它。
[0018]因此，在一或多个示例性实施例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果用软件来实施，那么可将所述功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或编码为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码。计算机可读媒体包含计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此类计算机可读媒体可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可以用于携载或存储呈指令或数据结构的形式的所要的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)和软性磁盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
[0019]如本文中所使用，术语“无线通信装置”可以指蜂窝式电话、智能手机、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统、多媒体装置、视频装置、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、相机、游戏控制台、平板计算机，或任何其它类似功能的装置。此外，术语“无线通信装置”还可由所属领域的技术人员称作移动台、订户台、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动装置、无线装置、远程装置、移动订户台、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端或某一其它合适的术语。
[0020]图1是图示两个节点之间的测距过程的图式100。例如，测距过程可以是在两个或两个以上节点之间执行的用于确定所述两个或两个以上节点之间的相对距离的过程。图1包含第一节点(也称为“装置A”)102和第二节点(也称为“装置B”)104。装置A 102和装置B 104可以各自为经配置以使用无线通信协议进行通信的无线通信装置。例如，装置A 102和装置B 104可以经配置以使用IEEE 802.lip无线通信协议。在一方面中，装置A102可以位于一个车辆中且装置B 104可以位于另一车辆中。
[0021]如图1中所示，装置A 102在时间TA1处将请求106发射到装置B 104。在一方面中，请求106可以是请求来自装置B 104的测距信息的数据包。装置B 104存储接收请求106的时间(例如，时间TAB1)且针对所接收的请求106在时间TAB2处向装置A 102发射确认(“ACK”)108。装置B 104通过确定发射ACK 108的时间(例如，时间TAB2)和接收请求106的时间(例如，时间TAB1)之间的差值来确定装置B 104关于请求106的处理延迟。例如，处理延迟可以包含媒体访问控制(“MAC”)访问延迟和/或处理和发射ACK 108所涉及的其它延迟。
[0022]如图1中所示，装置B 104将指示装置B 104的处理延迟的消息110发射到装置A102。在一方面中，消息110可以是包含发射ACK 108的时间(例如，时间TAB2)和接收请求106的时间(例如，时间TAB1)之间的差值的数据包。在另一方面，消息110可以是指示通过装置B 104发射ACK 108的时间(例如，时间TAB2)和通过装置B 104接收请求106的时间(例如，时间TAB1)的数据包。在此方面中，装置A 102可以通过确定TAB2和TAB1之间的差值确定处理延迟。在一个实例中，消息110可以是作为ACK 108的部分发射的数据包。
[0023]例如，装置A 102可以确定相对于装置B 104的往返时间(“RTT”)。如本文中所使用，术语“RTT”是指用于第一无线信号(例如，请求106)从第一无线通信装置(例如，装置A 102)行进到第二无线通信装置(例如，装置B 104)和用于第二无线信号(例如，ACK108)从第二无线通信装置(例如，装置B 104)行进回到第一无线通信装置(例如，装置A102)所需的总时间。在本实例中，装置A 102可以使用等式1确定相对于装置B 104的RTT:
[0024]RTT(A，B) = (TA2-TA1)-(TAB2-TAB1) (等式 1)
[0025]其中RTT(A，B)是装置A 102和装置B 104之间的往返时间，TA1是从装置A 102发射请求106的时间，TA2是在装置A 102处接收ACK 108的时间，TAB1是在装置B 104处接收请求106的时间，且TAB2是从装置B 104发射ACK 108的时间。装置A 102可以使用等式2确定装置A 102和装置B 104之间的距离:
[0026]Distance (A, B) = RTT(A，B)/2 X (光速)(等式 2)
[0027]因此，为了使装置A 102确定RTT(A，B)，装置B 104将装置B 104的处理延迟(例如，TAB2-TAB1)发射到装置A 102。例如，如先前论述，处理延迟可以是作为ACK 108的部分发射到装置A 102的数据包(例如，消息110)。应注意，如果参考图1所描述的测距过程将在包含N个节点的网络中的节点对之间执行，那么将需要(N-1)2次消息交换。
[0028]如本文中所描述，为了减少在包含N个节点的网络中的所需消息交换的数目，测距信息可以在单一消息中经组合用于多个节点且作为单一数据包的部分发射。如本文中进一步描述，测距信息在单一消息中的此类组合可以允许包含N数目个节点的系统使用在相邻节点之间的最小数目的消息发射来从相邻节点获得所有测距信息。
[0029]图2是图示三个节点之间的测距过程的图式200。图2包含第一节点(也称为“装置D”)202、第二节点(也称为“装置E”)204以及第三节点(也称为“装置F”)206。装置D 202、装置E 204以及装置F 206可以各自为经配置以使用无线通信协议进行通信的无线通信装置。例如，装置D 202、装置E 204以及装置F 206可以经配置以使用IEEE802.lip无线通信协议。在一方面中，装置D 202、装置E 204以及装置F 206可以各自位于不同车辆中。
[0030]在图2中，装置D 202、装置E 204以及装置F 206经配置以测量自从上次从特定的无线通信装置接收消息后经过的时间。例如，装置E 204经配置以测量自从上次从装置D 202接收消息后经过的时间和自从上次从装置F 206接收消息后经过的时间。在一方面中，装置(例如，装置E 204)可以通过当从特定的无线通信装置接收消息时启动所述特定的无线通信装置(例如，装置D 202)的计数器(也称为“计时器”)来测量经过的时间。在此方面中，通过无线通信装置(例如，装置E 204)维持的特定无线通信装置(例如，装置D202)的计数器的值可以表示在当前时间和自从上次从特定的无线通信装置(例如，装置D202)接收消息的时间之间的差值。
[0031]参考图2，装置D 202在时间TD1处将请求208发射到装置E 204。在方面中，请求208可以是请求来自装置E 204的测距信息的数据包。装置E 204在时间TDE1处接收请求208。例如，装置E 204可以在接收请求208后启动装置D 202的计数器。装置F206在时间TF1处将请求210发射到装置E 204。在一方面中，请求210可以是请求来自装置E204的测距信息的数据包。装置E 204在时间TFE1处接收请求210。例如，装置E 204可以在接收请求210后启动装置F 206的计数器。图2中的无线通信装置中的每一者都可以存储发射消息的对应的时间。例如，装置D 202可以存储发射请求208的时间TD1且装置F 206可以存储发射请求210的时间TF1。
[0032]如图2中示出，装置E 204在时间TE处发射消息212。在一方面中且如下文关于图3所描述，消息212可以包含已经从其接收消息的两个或两个以上无线通信装置的装置ID和所述两个或两个以上无线通信装置的相对应的计数器值。在一方面中，消息212可以进一步包含装置E 204从其请求测距信息的装置的一或多个装置ID。例如，消息212可以是数据包，所述数据包被广播到其它无线通信装置，例如装置D 202和装置F206。例如，装置E 204可以在发射消息212之后重置装置D 202