测量位置的制作方法

专利名称：测量位置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量特定对象的位置。
背景技术：
移动通信技术的发展已提供了用于测量通信网络中的特定对象的位置的 不同方式。例如，GPS (全球定位系统)技术可被实现为使用来自人造卫星 的信号。GPS技术依赖于卫星信号的强度，并需要在每一期望对象中安装的 GPS接收机。

发明内容
描述用于位置测量的技术和系统。具体来说，提供了在NLOS (非视距 Non-Line-Of-Sight)环境中具有改善的位置识别精度的用于测量特定对象的 位置的技术和系统。
在一个方面，根据本发明第一方面的位置测量设备包括接收单元，被 设计为接收从用于位置测量的对象装置传输的信号；位置计算单元，被设计 为通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时间(TOA)技术来计 算对象装置的位置；介质信道估计单元，被设计为利用所接收的信号来估计 所接收的信号在传输路径上所穿透的介质的信道信息；和位置校正单元，被 设计为利用所估计的介质信道信息来计算由穿透该介质的所接收的信号引起 的延迟时间，并利用该延迟时间来校正该位置计算单元所计算的对象装置的 位置。
实现可可选地包括以下特征中的一个或多个。该介质信道估计单元可包
括接收信道估计单元，被设计为利用所接收的信号来估计接收信道；和介 质信道计算单元，被设计为通过从该接收信道中去除天线转移函数和LOS接 收信道，来计算介质的信道。
该位置测量设备可包括存储单元，被设计为存储所述天线转移函数和 LOS接收信道的信息。该介质信道计算单元可利用在该存储单元中所存储的 天线转移函数和LOS接收信道的信息来计算介质信道。
该位置校正单元可包括距离偏移计算单元，被设计为利用所估计的介质 信道来计算介质的厚度，并基于该介质的厚度来计算所接收的信号的传输距 离偏移；和位置确定单元，被设计为通过在该位置计算单元所计算的对象装 置的位置上反映该距离偏移计算单元所计算的传输距离偏移，来确定对象装 置的最终位置。
另外，该位置测量设备可包括介质信息存储单元，被设计为存储用于介 质的每一厚度的介质信道的信息。该距离偏移计算单元可利用所估计的介质 信道来计算介质信息存储单元中的介质的厚度。
该位置测量设备可包括入射角确定单元，配置为扫描从该对象装置接收 的所有方向的信号，并将首先接收的信号的接收方向确定为天线的入射角。
该位置计算单元可包括检测单元，被设计为检测与首先接收的信号对应 的路径的脉冲响应的时间索引。该入射角确定单元可将从检测单元输出的每 一入射角的时间索引中的最早时间索引的入射角确定为天线的入射角。
在另一方面， 一种位置测量方法包括以下步骤接收从用于位置测量的 对象装置传输的信号；通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时 间(TOA)技术来计算对象装置的位置；利用所接收的信号估计所接收的信 号在传输踏径上所穿透的介质的信道信息；和利用所估计的介质信道信息来 计算由穿透该介质的所接收的信号引起的延迟时间，并利用该延迟时间来校 正该对象装置的位置。
实现可可选地包括以下特征中的一个或多个。所述估计信道信息的步骤 可包括利用所接收的信号来估计接收信道；和通过从该接收信道中去除天 线转移函数和LOS接收信道，来计算介质的信道。
确定位置的步骤可包括利用所估计的介质信道信息计算介质的厚度， 并基于介质的厚度来计算所接收的信号的传输距离偏移；和在所计算的对象 装置的位置上反映所计算的传输距离偏移，来确定对象装置的最终位置。
该位置测量方法可包括扫描从该对象装置接收的所有方向的信号，并将 首先接收的信号的接收方向确定为天线的入射角。
确定入射角的步骤可包括将天线旋转预定角度；检测每一角度的所接 收的信号中的首先接收的脉冲响应的时间索引；和选择所检测的首先接收的 脉冲响应的时间索引中的最小时间索引，并将与所选择的最小时间索引对应 的角度确定为天线的入射角。
本说明书中描述的技术和系统可可选地提供以下优点中的 一个或多个。 本说明书中描述的技术和系统可在室内地点使用。另外，不需要在每一对象 中安装单独接收机，这可降低实现成本。而且，可在其中不接收LOS信号分 量的NLOS环境或室内区域中向特定对象的位置提供改善精度的位置识别。
此外，所述技术和系统可在城区实现，并更使得由于LOS信号分量的反 射或丢失引起的误差最小化。而且，可通过降低由于例如建筑物的有损介质 引起的传播信号延迟，而使得测量的距离的误差最小化。此外，可通过降低 由于例如建筑物的墙、木门或玻璃窗的有损介质引起的任何附加信号传播延 迟，而使得位置识别的降低精度最小化。


为了图示的目的，仅参考附图描述了本公开的几个示例实施例。
图l是图示了示例位置测量系统的图。
图2是图示了示例位置测量设备的框图。
图3是图示了图2的位置测量设备的详细框图。
图4是图示了示例位置测量设备的框图。
图5是图示了根据从用于位置测量的对象装置接收的信号的传输路径的 脉冲响应的示例的图。
图6是图示了根据在位置测量设备的介质信息存储单元中存储的介质的 厚度的示例信道信息的图表。
图7图示了位置测量设备的位置确定单元中的用于计算用于位置测量的 对象装置的位置的示例位置确定单元。
图8是图示了在位置测量时执行的示例位置测量处理的流程图。
图9a和9b是图示了用于检测以入射角首先接收的信号的路径的脉冲响 应的示例处理的图。
具体实施例方式
描述用于测量特定对象的位置的技术和系统。
可利用从对象发射的信号来测量对象的位置。到达角(AOA)是测量从 用于位置测量的对象发射的信号的到达角以检测对象的方向并确定对象的位 置的定位技术。利用AOA,假设在LOS (视距)环境中测量对象的位置。在 城区中，例如，由于建筑物使得不能接收LOS信号分量或反射了 LOS信号 分量。由此，这样的信号导致相当大的误差。
到达时间(TOA)是测量用于位置测量的对象和接收机之间的到达时间 来确定对象的位置的定位技术。利用TOA,测量到达时间来确定对象的位置。 然而，由于存在例如建筑物的有损介质，所以传播信号可发生延迟，并因此， 发生距离误差。
UWB (超宽带)技术能够实现具有低成本和低功耗的通信和室内位置识 别。UWB提供具有在相对窄的区域中几十厘米或更低的精度的位置识别/跟 踪功能。在UWB中，由于例如建筑物的墙、木门或玻璃窗的有损介质使得 信号传播发生附加延迟，由此导致位置识别的降低的精度。
图1是图示了示例位置测量系统100的图。如图1所示，位置测量系统 100包括位置测量设备110、用于位置测量的对象装置130、以及用于在位置 测量设备110和对象装置130之间反射或穿透广播信号的有损介质150和 170。
图1的位置测量系统100可被实现为利用多个发送和接收天线来应用 MIMO (多输入多输出)技术。在图1示出的示例中，在位置测量设备110 中嵌入有两个天线112和114。然而，可使用多于两个天线。在无线通信中， 由于衰落、衰减、噪音或干扰，传播信号的可靠性降低相当多。特别是，多 径引起的衰落现象导致由通过不同路径接收的具有不同相位和尺寸的信号之 和造成的严重信号失真。这样的信号失真可妨碍高速通信。MIMO技术使用 多个发送和接收天线，来防止位置测量系统的带宽增加并允许高速通信。
作为对比，使用AOA,利用面向最强信号的接收方向的天线112和114 来测量对象装置130的位置。然而， 一般来说，在介质(例如，有损介质170) 上反射的信号的功率比穿透介质(例如，有损介质150)的信号的功率强。 由此，在NLOS环境中，位置测量设备测量在反射信号的接收方向上的到达
角(6i)，以计算对象装置130的位置。因此，在NLOS环境中，取代对象 装置130的实际位置，将介质170的位置确定为对象装置130的位置。这引 起大的位置误差。
根据本说明书的位置测量设备110测量到达角(62)。位置测量设备110 的天线112和114被设计为面向首先接收的信号的传播方向，而不面向最强 信号的接收方向。位置测量设备110计算对象装置130的位置。由此，根据 本说明书的位置测量设备110可比作为比较的AOA技术增加位置测量的精 度。
当在利用AOA的位置测量中在计算到达角(62)期间发生误差时，也 在位置测量设备110计算的对象装置130的位置中发生误差。为了避免这样 的误差，根据本说明书的位置测量设备110通过面向首先接收的信号的传播 方向的天线112和114利用AOA计算对象装置130的位置，并利用TOA执 行位置校正。即，根据本说明书的位置测量设备110利用TOA计算对象装置 130的距离，并对应于利用TOA计算的距离来校正利用AOA计算的对象装 置130的位置。
在位置测量设备110处首先接收的信号穿透有损介质150，并由此由于该 有损介质150而发生传播延迟。传播延迟时间使得在利用TOA计算的距离中 存在误差。所以，位置测量设备IIO估计并反映由于有损介质150引起的传 播延迟时间，以去除由传播延迟？ 1起的距离偏移。
具体来说，位置测量设备IIO预先储存或存储天线转移函数、LOS环境 中的接收信道信息和根据有损介质150的厚度的信道信息(即，介质信道信 息)。位置测量设备IIO根据穿透有损介质150的信号估计接收信道(即，LOS 信道+介质信道+天线转移函数)。位置测量设备IIO从估计的接收信道中去 除天线转移函数和LOS信道，以估计介质信道。位置测量设备IIO基于估计 的介质信道，根据预先储存的介质信道信息来计算有损介质150的厚度。而 且，位置测量设备110利用所计算的介质150的厚度和介质150的介电常数 而推导出介质150引起的传播延迟时间。此外，位置测量设备IIO在利用TOA 计算的对象装置130的位置上反映推导出的传播延迟时间'，以去除由传播延 迟引起的TOA位置误差。
图2是图示了示例位置测量设备110的框图。如图2所示，位置测量设 备110包括RF (射频)接收单元210、介质信道估计单元230、位置计算单 元250和位置校正单元270。 RF接收单元210利用多个天线接收从对象装置 130传输的RF信号。RF接收单元210执行例如下变频或模数变换的无线接 收处理，并输出无线接收处理后的信号。
介质信道估计单元230从RF接收单元210接收所述无线接收处理后的信 号，并估计所接收的信号在传输信道路径上所穿透的介质的信道。介质信道 估计单元230利用在从RF接收单元210输出的信号中插入的导频码元和已 知导频码元来估计接收信道。另外，介质信道估计单元230基于估计的接收 信道、信道转移函数和LOS信道信息，来计算从对象装置130传输的信号所 穿透的介质150的介质信道。接收信道可被表示为天线转移函数、LOS信道 和介质150的信道之和，并由此，通过从接收信道中去除天线转移函数和LOS 信道，来计算介质150的信道。天线转移函数可预先存储在位置测量设备110 的存储器中，并且LOS信道根据弗里斯传输等式由以下等式l表示。
等式l
<formula>formula see original document page 10</formula>，
在等式l中，f是频段频率；R是通过TOA方法计算的距离；而c是光 速。如果在等式l中仅考虑LOS信道的幅度，则指数部分变为1，而LOS信 道变为(c/4丌fR) 2。
位置计算单元250利用从RF接收单元210输出的信号来计算对象装置 130的位置。位置计算单元250可利用TOA和AOA来计算对象装置130的 位置。
位置校正单元270利用从介质信道估计单元230输出的介质150的信道， 来获得介质150的厚度信息。位置校正单元270还利用所获得的介质150的 厚度信息和介质150的介电常数来计算传播延迟时间。此外，位置校正单元 270根据所计算的传播延迟时间来计算距离偏移。位置校正单元270存储介 质150的介电常数和根据介质150的厚度的信道信息。这里，介质150可表 示例如玻璃、墙或木头的材料。在室内环境中，有损介质可包括墙。位置校 正单元270存储墙的介电常数和根据墙壁厚度的信道信息。穿透有损介质150 的信号经受功率损耗，并且功率损耗与信号穿透的介质150的厚度成正比。 位置校正单元270存储损耗斜率(slope)信息，即与介质150的厚度对应的 信道信息。，
位置校正单元270从存储的信息中获得从介质信道估计单元230输出的 具有与介质150的信道对应的信道信息的介质150的厚度。即，位置校正单 元270获得从对象装置130传输的信号所穿透的介质150的厚度信息。然后， 位置校正单元270利用获得的介质150的厚度信息和介质150的介电常数来 计算传播延迟时间。而且，位置校正单元270根据传播延迟时间来计算距离 偏移。即，位置校正单元270通过将传播延迟时间与传输速度相乘来计算距 离偏移。
位置校正单元270利用所计算的介质150造成的距离偏移值，来校正由 位置计算单元250计算的对象装置130的位置。由此，去除了介质150造成 的位置误差，从而获得正确位置信息。
图3是图示了位置测量设备的示例表示的详细框图。如图3所示，位置 测量设备110的介质信道估计单元230包括接收信道估计单元231、介质信 道计算单元233和天线转移函数/LOS信道存储单元235。位置计算单元250 包括码元同步检测单元251、 TOA计算单元253和AOA计算单元255。位置 校正单元270包括介质信息存储单元271、距离偏移计算单元273和位置确 定单元275。
介质信道估计单元230的接收信道估计单元231从RF接收单元210接收 无线接收处理后的信号，并估计传输路径上的接收信道。具体来说，接收信 道估计单元231利用在从RF接收单元210输出的信号中插入的导频码元和 已知导频码元来估计接收信道，并向介质信道计算单元233输出所估计的接 收信道结果。因为信号损耗可能很严重，所以接收信道估计单元231反复根 据多个信号估计接收信道，并计算所估计的接收信道的滑动(sliding)平均 值，以确定期望的接收信道。
介质信道计算单元233基于从接收信道估计单元231输出的接收信道、 在天线转移函数/LOS信道存储单元235中存储的天线转移函数和LOS信道， 来计算从对象装置130传输的信号所穿透的介质150的介质信道。具体来说， 接收信道估计单元231所估计的接收信道是天线转移函数、LOS信道和介质 150的信道之和。通过从该接收信道估计单元231估计的接收信道中去除天 线转移函数和LOS信道，来计算介质150的信道。
天线转移函数/LOS信道存储单元235记录并存储当该位置测量设备110 与对象装置130相邻时获得的信道信息，即天线转移函数。另外，天线转移
ii
函数/LOS信道存储单元235记录并存储其中在位置测量设备110和对象装置 130之间没有介质150的LOS环境的信道信息，即LOS信道。
位置计算单元250的码元同步检测单元251计算从RF接收单元210输出 的信号的相关值，并输出其中该相关值的斜率(即，差分值)第一次降低的 点的时间索引(即，计数器)。即，码元同步检测单元251输出在多径信号中 的首先接收的信号的路径的最大脉冲响应的索引。
TAO计算单元253利用从码元同步检测单元251输出的索引，来计算该 对象装置130与该位置测量设备110的距离。AOA计算单元255接收这两个 天线(例如，天线112、 114)的角度信息，并利用所接收的这两个天线的角 度信息来计算对象装置130的位置坐标。
位置校正单元270的距离偏移计算单元273利用从介质信道计算单元233 输出的介质150的信道来从介质信息存储单元271获得介质150的厚度信息。 距离偏移计算单元273利用所获得的介质150的厚度信息和介质150的介电 常数，来计算传播延迟时间。而且，距离偏移计算单元273根据传播延迟时 间来计算距离偏移。
具体来说，介质信息存储单元271存储介质150的介电常数和根据所获 得的介质150的厚度的信道信息。这里，介质150可表示例如玻璃、墙或木 头的材料。在室内环境中，有损介质可以是墙，并由此介质信息存储单元271 存储墙的介电常数和根据墙的厚度的信道信息。穿透有损介质150的信号经 受功率损耗，并且功率损耗与信号所穿透的介质150的厚度成比例地增加。
图6是图示了根据在存储单元(例如，介质信息存储单元271)中存储 的介质(例如，介质150)的厚度的示例信道信息的图表。如图6所示，当 在有损介质150的预定厚度处的频率增加时，功率损耗增加。另外，当在预 定频率处的介质150的厚度增加时，功率损耗增加。换言之，当有损介质150 的厚度增加时，有损介质150的信道的损耗斜率变陡。
介质信息存储单元271存储该损耗斜率信息，即根据介质150的厚度的 信道信息。距离偏移计算单元273从介质信息存储单元271获得具有与从介 质信道计算单元233输出的介质150的信道对应的信道信息的介质150的厚 度。按照这种方式，距离偏移计算单元273获得从对象装置130传输的信号 所穿透的介质150的厚度信息。然后，距离偏移计算单元273利用所获得的 介质150的厚度信息和介质150的介电常数，来计算传播延迟时间。此外，
距离偏移计算单元273根据传播延迟时间来计算距离偏移。即，距离偏移计 算单元273通过将传播延迟时间与传输速度相乘，来计算距离偏移。
位置确定单元275利用从AOA计算单元255输出的对象装置130的位置 坐标、从TOA计算单元253输出的对象装置130的距离和从距离偏移计算单 元273输出的由于介质150引起的距离偏移值，来计算对象装置130的位置。 下面进一步参考图7来描述位置确定单元275执行的位置计算。
图7图示了用于计算对象装置130的位置的示例位置确定单元。位置确 定单元275利用从AOA计算单元255输出的位置坐标，来计算对象装置130 的位置。在图7中，附图标记701表示利用从AOA计算单元255输出的位置 坐标所计算的对象装置130的位置。如图7所示，甚至根据从对象装置130 传输的信号计算的到达角的很小误差也引起实际位置705和利用AOA计算的 位置701之间的偏差。
因此，在利用AOA确定对象装置130的位置之后，位置确定单元275 利用TOA执行位置校正。位置确定单元275在从TOA计算单元253输出的 对象装置130的距离信息上反映从距离偏移计算单元273输出的距离偏移信 息，以校正对象装置130的位置(图7中的附图标记703 )。位置确定单元275 将在从位置测量设备110到利用AOA计算的对象装置130的位置的直线上离 开校正距离的位置确定为对象装置130的最终位置。附图标记705表示最终 实际位置。
图4是图示了另一示例位置测量设备的框图。如图4所示，根据本说明 书的位置测量设备110还包括入射角确定单元410和天线入射角调整单元 430。入射角确定单元410向天线入射角调整单元430传输天线旋转命令，并 将从对象装置130传输的信号中的首先接收到的信号的接收方向确定为天线 的角度。具体来说，入射角确定单元410向天线入射角调整单元430传输天 线旋转命令，以改变天线的角度。入射角确定单元410根据天线角度的改变 利用从码元同步检测单元251输出的索引，而选择从对象装置130传输的信 号中的首先接收到的信号，并将所选择的信号的接收方向确定为天线的入射 角。码元同步检测单元251输出在每一天线角度处接收的信号的路径中的对 于每一天线角度首先接收的信号的路径的脉冲响应的时间索引。入射角确定 单元410从与为每一天线角度收集的首先接收的信号对应的路径的脉沖响应 的时间索引中选择与最先接收到的信号对应的路径的脉冲响应的时间索引。
入射角确定单元410将与所选择的时间索引关联的与所选择的脉冲响应对应 的天线的角度确定为入射角。
参考图5进一步描述码元同步;f佥测单元251和入射角确定单元410的操 作。图5图示了根据从对象装置130接收的信号的传输路径的脉冲响应的示 例。当通过位置测量设备110的天线角度的旋转改变天线的入射角时，码元 同步检测单元251根据天线角度的改变而检测对于每一入射角首先接收的信 号的路径的脉冲响应。
图9图示了检测在入射角处首先接收的信号的路径的脉冲响应的示例。 图9 (a)是图示了入射角的脉冲响应的示例的图表。如图9(a)所示，当在 入射角处接收多径信号时，入射角的脉冲响应905呈现为重叠的多径脉沖响 应901和903。由此，为了检测脉冲响应905中的首先接收的信号的路径的 脉沖响应901,使用脉沖响应905的斜率。图9 (b)的附图标记907是脉冲 响应905的斜率。脉冲响应905中的首先接收的信号的路径的脉沖响应901 由其中斜率第一次下降的点909表示。码元同步才企测单元251执行FIR (有 限脉冲响应)滤波；求样本之间的微分以获得斜率；并选择其中斜率第一次 下降的点作为首先接收的信号的路径的脉冲响应。
返回参考图5,码元同步检测单元251获得每一入射角的脉冲响应，并 利用针对图9描述的处理来选择对于每一入射角首先接收的信号的脉冲响应 501a、 501b、 501c和501d。入射角确定单元410在码元同步检测单元25所 ^r测的对于每一入射角首先接收的信号的脉冲响应501a、 501b、 501c和501d 中选择具有最小时间索引的脉冲响应501b。而且，入射角确定单元410将其 中检测到脉冲响应501b的天线的角度确定为入射角。
天线入射角调整单元430根据从入射角确定单元410输出的天线旋转命 令而按照顺时针或逆时针方向旋转天线(例如，天线112、 114)预置角度(例 如，1° )。天线入射角调整单元430根据入射角确定单元410的天线旋转命 令而按照特定方向旋转天线，并将天线固定在那个位置。
在确定了天线的方向之后，TOA计算单元253从入射角确定单元410接 收天线方向确定完成信号。在接收了天线方向确定完成信号之后，TOA计算 单元253利用从码元同步检测单元251输出的索引来计算对象装置130的距 离。
在入射角确定单元410确定了天线的方向之后，AOA计算单元255从入
射角确定单元410接收这两个天线的角度信息，并利用所接收的这两个天线
的角度信息来计算对象装置130的位置坐标。
图8是图示了示例位置测量处理的流程图。如图8所示，当从用户输入 位置测量命令并指定了对象装置130时，位置测量设备110将天线的角度初 始化为0。 (S801)。
位置测量设备iio增加天线的角度(例如，r ),并向对象装置i3o传
输信号发送命令(S803 )。当从位置测量设备110向对象装置130传输信号发 送命令时，对象装置130传输用于位置测量的信号。从对象装置130传输的 信号在介质170上反射或穿透介质150,并在位置测量设备110的天线处被 接收。
位置测量设备110检测在当前天线角度处接收的多径信号中的首先接收 的信号的路径的脉冲响应的时间索引(S805 )。位置测量设备IIO将所检测的 脉冲响应的时间索？ 1设置为最小时间索引，并和入射角 一起存储该最小时间 索引(S807)。
位置测量设备IIO确定是否完成了 360°旋转(S809)。当4企测到没有完 成360°旋转时，位置测量设备IIO将天线角度增加1° ,并向对象装置130 传输信号发送命令(S803 )。位置测量设备110检测在将天线角度增加1°之 后接收的多径信号中的首先接收的信号的路径的脉冲响应的时间索引 (S805 )。位置测量设备110比较所检测的时间索引和预先存储的最小时间索 引，以更新最小时间索引和入射角(S807 )。即，位置测量设备110比较在当 前天线角度处检测的脉冲响应的时间索引和预先存储的最小时间索引。当当 前检测的脉冲响应的时间索引小于预先存储的最小时间索引时，位置测量设 备用当前检测的脉冲响应的时间索引更新预先存储的最小时间索引，并因此 更新入射角。当完成了所有方向的索引检测时，位置测量设备110存储首先 接收的信号的时间索？ 1值和入射角信息。
在完成了所有方向的扫描之后，位置测量设备110用与步骤S807中存储 /更新的最小时间索引对应的入射角来设置天线角度，并利用AOA计算对象 装置130的第一位置(S811)。即，位置测量设备110利用首先接收的信号的 AOA计算对象装置130的位置。
随后，位置测量设备110利用TOA计算对象装置130的第二位置(S813 )。 即，位置测量设备110将在从位置测量设备110到利用AOA计算的对象装置
130的第一位置的直线上与位置测量设备110离开利用TOA计算的距离的位 置确定为对象装置130的位置。
位置测量设备110利用所接收的信号估计介质150的信道，并计算介质 150引起的传播延迟时间，以计算距离偏移(S815)。具体来说，位置测量设 备110的介质信道计算单元233基于从接收信道估计单元231输出的接收信 道、在天线转移函数/LOS信道存储单元235中存储的天线转移函数和LOS 信道，来估计从对象装置130传输的信号所穿透的介质150的信道。接收信 道估计单元231所估计的接收信道是天线转移函数、LOS信道和介质150的 信道之和。由此，当从该接收信道估计单元231估计的接收信道中去除天线 转移函数和LOS信道时，计算介质150的信道。位置测量设备110的距离偏 移计算单元273利用从介质信道计算单元233输出的介质150的信道来从介 质信息存储单元271获得介质150的厚度信息。距离偏移计算单元273利用 所获得的介质150的厚度信息和介质150的介电常数，来计算传播延迟时间， 并根据该传播延迟时间来计算距离偏移。
在计算了距离偏移之后，位置测量设备110校正在步骤S813中计算的对 象装置130的位置(S817)。当在步骤S813中计算的对象装置130的位置比 实际位置远时，将对象装置130的位置朝向该位置测量设备110移动该距离 偏移。
根据上述处理，位置测量设备110可精密地测量对象装置130的位置。 在一些实现中，本说明书中描述的技术和系统可在UWB (超宽带)通信 系统中使用。UWB技术不侵入传统宽频带，但是利用相当低的功耗来发送和 接收数据。由此，利用UWB,可避免对现有频率信道的干扰，并允许短距离 中的高速数据传输。特别是，UWB技术使用很好时域分辨率的脉沖信号，并 可应用于高精度室内位置识别。由此，当利用本说明书中描述的技术和系统 应用UWB技术时，可实现更精确的位置识别。
在一些实现中，OFDM(正交频分复用)技术在UWB频带中使用，由此 降低了位置识别中的误差的可能性。OFDM技术将频带划分为528MHz的副 频带，并通过FHSS (跳频频谱扩展)而在可用带宽上跳转，使得可有效利用 UWB带宽。
根据本说明书的位置测量技术和系统可合并为计算机可读介质中的计算 机可读代码。计算机可读介质包括用于存储计算机系统可读的数据的各种储可读介质是CD-ROM (只读存储器致密盘)、RAM(随 机存取存储器)、ROM(只读存储器)、软盘、硬盘或磁光盘。
尽管本说明书包括许多细节，但是这不应解释为对于任何发明或要求保 护的发明的范围的限制，而是对于可具体为特定发明的特定实施例的特征的 描述。在多个单独实施例的上下文中的本说明书中描述的特定特征也可在单 一实施例中组合实现。相反，在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可 单独或按照任何适当的子组合在多个实施例中实现。此外，尽管特征可如上 描述为在特定组合中并甚至象初始要求保护的那样动作，但是来自要求保护 的组合的一个或多个特征在一些情况下可从该组合中切除，并且要求保护的 组合可针对子组合或子组合的变形。
类似地，尽管在图中按照特定顺序描绘了搡作，但是这不应理解为要求 按照所示特定顺序或连续顺序执行这样的操作，或要求执行所有图示的操作， 以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有利的。此外， 上述实施例中的各种系统组件的操作不应理解为要求所有实施例中的这样的 分离，并应理解为所描述的程序组件和系统可一般一起集成在单一软件产品 中或封装在多个软件产品中。
本发明在位置识别中反映引起传播信号的延迟从而降低例如墙、木门或 玻璃窗的位置识别精度的元素，以改善位置识别的精度。具体来说，本发明 可改善在利用宽带的U職(3.1 10.2GHz)和802.11n ( 2.4GHz、 5GHz)通 信系统中的位置识别的精度。
仅描述了几个实现和示例，并且可基于本申请中所描述和图示的内容进 行其它实现、增强和变形。
1权利要求
1.一种用于测量用于位置测量的对象装置的位置的位置测量设备，该设备包括接收单元，配置为接收从该对象装置传输的信号；位置计算单元，配置为通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时间(TOA)技术来计算对象装置的位置；介质信道估计单元，配置为利用所接收的信号来估计所接收的信号在传输路径上所穿透的介质的信道；和位置校正单元，配置为利用所估计的介质信道来计算由穿透该介质的所接收的信号引起的延迟时间，并利用所计算的延迟时间来校正所计算的对象装置的位置。
2. 根据权利要求1的位置测量设备，其中该介质信道估计单元包括 接收信道估计单元，配置为利用所接收的信号来估计接收信道；和 介质信道计算单元，配置为通过从该接收信道中去除天线转移函数和视距(LOS)接收信道，来计算介质的信道。
3. 根据权利要求2的位置测量设备，还包括存储单元，配置为存储所述天线转移函数和LOS接收信道的信息， 其中该介质信道计算单元利用所存储的天线转移函数和LOS接收信道的 信息来计算介质信道。
4. 根据权利要求1的位置测量设备，其中该位置校正单元包括 距离偏移计算单元，配置为利用所估计的介质信道来计算介质的厚度，并基于所计算的介质的厚度来计算所接收的信号的传输距离偏移；和位置确定单元，配置为通过在所计算的对象装置的位置上反映所计算的 传输距离偏移，来确定对象装置的最终位置。
5. 根据权利要求4的位置测量设备，还包括介质信息存储单元，配置为存储用于介质的每一厚度的介质信道的信息> 其中该距离偏移计算单元利用所估计的介质信道来计算介质信息存储单元中的介质的厚度。
6. 根据权利要求1的位置测量设备，还包括入射角确定单元，配置为扫描从该对象装置接收的所有方向的信号，并 将首先接收的信号的接收方向确定为与该位置测量设备关联的天线的入射 角。
7. 根据权利要求6的位置测量设备，其中该位置计算单元包括 检测单元，配置为检测与首先接收的信号对应的路径的脉冲响应的时间索引，和其中该入射角确定单元将从检测单元输出的每一入射角的时间索引中的 最早时间索引的入射角确定为天线的入射角。
8. 根据权利要求7的位置测量设备，还包括入射角调整单元，配置为基于该入射角确定单元的命令来调整该天线的 入射角。
9. 一种用于测量用于位置测量的对象装置的位置的位置测量方法，该方 法包括以下步骤接收从该对象装置传输的信号；通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时间(TOA)技术来计算对象装置的位置；估计所接收的信号在传输路径上所穿透的介质的信道信息；和利用所估计的介质信道信息来计算由穿透该介质的所接收的信号引起的 延迟时间，并利用该延迟时间来校正该对象装置的位置。
10. 根据权利要求9的位置测量方法，其中所述估计介质的信道信息的 步骤包括利用所接收的信号来估计接收信道；和通过从所估计的接收信道中去除天线转移函数和LOS接收信道，来计算 介质的信道。
11. 根据权利要求9的位置测量方法，其中所述计算延迟时间并利用该 延迟时间来校正对象装置的位置的步骤包括利用所估计的介质信道信息计算介质的厚度，并基于所计算的介质的厚 度来计算所接收的信号的传输距离偏移；和通过在所计算的对象装置的位置上反映所计算的传输距离偏移，来确定对象装置的最终位置。
12. 根据权利要求9的位置测量方法，还包括通过扫描从该对象装置接收的所有方向的信号并将首先接收的信号的接 收方向确定为天线的入射角，来确定入射角。
13. 根据权利要求12的位置测量方法，其中所述确定入射角的步骤包括 将天线旋转预定角度；检测与每一角度的所接收的信号中的首先接收的信号对应的路径的脉冲 响应的时间索引；和选择所检测的脉冲响应的时间索引中的最小时间索引，并将与所选择的 最小时间索引对应的角度确定为天线的入射角。
14. 一种嵌入有计算机可读指令的计算机可读介质，可操作为促使数据 处理设备执行以下操作，包括接收从用于位置测量的对象装置传输的信号；通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时间(TOA)技术来计算对象装置的位置；估计所接收的信号在传输路径上所穿透的介质的信道信息；和 利用所估计的介质信道信息来计算由穿透该介质的所接收的信号引起的延迟时间，并利用该延迟时间来校正该对象装置的位置。
全文摘要
公开了一种用于测量对象装置的位置的技术、系统和计算机可读介质。一种位置测量设备包括接收单元，被设计为接收从用于位置测量的对象装置传输的信号。该位置测量设备还包括位置计算单元，被设计为通过利用所接收的信号应用到达角(AOA)和到达时间(TOA)技术来计算对象装置的位置。该位置测量设备还包括介质信道估计单元，被设计为利用所接收的信号来估计所接收的信号在传输路径上所穿透的介质的信道。该位置测量设备还包括位置确定单元，配置为利用所估计的介质信道来计算由穿透该介质的所接收的信号引起的延迟时间，并利用该延迟时间来校正该位置计算单元所计算的对象装置的位置。
文档编号G01S5/02GK101359045SQ20081013113
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者赵泳勋 申请人:韩国科亚电子股份有限公司