专利名称：定位物体的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用在合并到便携式物体中的搜索装置和附连到所查找的物体的目标装置之间交换的电磁信号来确定所查找的物体的位置的方法，其中该搜索装置包括与相互间隔的一对天线相关联的收发器，显示器件，用于管理该收发器和该显示器件的电子器件，以及手动控制器件，以及其中该目标装置包括与天线和能够检测来自该搜索装置的信号的接收并且用表示该目标装置的身份的信号加以响应的电子器件关联的收发器。本发明还涉及一种尤其是被设计用于实施所述方法的定位系统，以及形成该类型定位系统的部件的搜索装置。
背景技术：
人们普遍地会将使用过的物体放错地方，或者尤其是忘记把这些物体放在哪里， 例如在家中或工作场所。如果该物体很小，例如一串钥匙或一副眼镜，则可能难以找到而且搜索可能耗费很长时间。这就是为什么已经提出了各种无线发送定位系统的原因。本发明提议在该类型系统中使用无线UVB (Ultra Wide Band，超宽带)技术。在短距离定位物体时使用该技术的主要优点在美国专利申请2006/0033662中提到。但迄今为止，用在这些申请中的UWB信号必须与窄带无线电频率信号组合。美国专利申请2008/0136644详细公开了一种搜索和定位包括识别标签的物体的系统，这些识别标签包含窄带RF电路以及UWB电路两者。该系统尤其是使得可以使用UWB 技术，通过测量信号的返回行进时间来测量本地搜索装置和所查找的物体之间的距离。该文献详细说明了 UWB技术使得可以用足以定位物体的精度来测量相对短的距离，该精度典型的是大约分米或甚至厘米的精度。但是，所提议的系统包括非常复杂的结构，而且需要针对每次搜索在搜索装置和所述标签之间执行同步操作。另一种使用UWB信号来用于短距离物体定位的系统公开在EP专利申请1 630 966 中，其实施例之一具有在上述导言部分提到的特征。该系统主要意在用于搜索具有诸如电话的移动终端的人员，这构成了在上述说明含义内的所查找的物体以及目标装置。该搜索方法包括两个连续的阶段。第一阶段包括通过例如利用GPS —般地定位该移动终端以及向该位置发送营救队伍来响应于例如来自该移动终端的紧急呼叫。第二阶段包括短距离定位，一般是为了找到受害者，并且在所查找的移动终端和由营救队伍持有的搜索装置之间使用UWB信号的交换，如下面所解释的。该移动终端通过对键的手动按压，或者自动响应于例如通过短文本消息发送的定位请求，或者响应于通过终端本身进行的危险状况的检测，在要求时发射特征性的UWB信号。为了使用UWB信号来定位该移动终端，搜索装置包括设置在菱形的各个点上的4个天线，并且这4个天线成对地与测量每一对天线中UWB信号接收时间之差的电子电路关联。从这些测量中，搜索装置计算出移动终端相对于由该4个天线定义的参考系的直角坐标，然后计算出极坐标(方位角和距离)并且利用手持和数字显示器来显示该极坐标。在上述引用的文献EP 1 630 966中公开的系统无法轻易地应用于搜索放错地方的物体，因为在这样的情况下不能被手动激活的移动终端变得太复杂以至于不能例如采用标签的形式，并且不能具有功耗几乎为0的待机模式。另一个缺点来自设置在菱形的各个点上的4个天线的需要，这意味着搜索装置必须具有相对较大的体积。
发明内容
本发明的目的是提供基本上避免现有技术的缺点的用于定位物体的方法和系统。 根据本发明的目的，目标装置应当能够制作得小到足以小心地(discreetly)与所涉及的物体关联，例如以晶片或粘附标签(label)的形式。该目标装置应当能够接通以响应于搜索装置，其中除了从该搜索装置接收信号之外没有动作。本发明的另一个目的是将该搜索装置与便携式电子设备组合，该便携式电子设备的一些部件由所述装置使用，以达到高水平的小型化并且允许用户不断地获得该搜索装置并且携带该搜索装置而没有任何不便。根据本发明的第一方面，提供了一种如所附权利要求1中定义的定位方法。从属权利要求2至6定义了实施根据本发明的方法的特定模式。根据本发明的其它方面，权利要求7定义一种用于实施本发明方法的物体定位系统。权利要求12定义一种搜索装置，尤其是用于实施本方法，而权利要求15定义包含在该方法中的目标装置。从属权利要求定义特定的变型。通过将UWB发送排他地与UWB唤醒信号对激活目标装置的使用组合起来，可能的是使用少量的电能将该目标装置保持在待机模式下非常长的一段时间，典型地为若干年。 使用单个频带和单个UWB天线的目标装置可以按照比现有技术中少得多的形式来制作，并且可以附连到小的物体一例如钥匙圈、钱包或眼镜上。尤其是搜索装置的功耗也被降低。这与使用单一的一对小尺寸以及在假设UWB信号的频率非常高的情况下仅间隔若干厘米的天线相组合，允许搜索装置合并在小尺寸的便携式设备中，尤其是移动电话或表中。在特定的实施例中，本发明有利地使得搜索装置能够被容纳在正常尺寸的手表壳中，并且使得时间显示构件被用于指示所查找的物体的位置。这就是照常佩戴表的用户如何在其需要搜索装置时就能立即获得该搜索装置。本发明的其它特征和优点将在下面参照附图对各种实施例的描述中显现出来，这些实施例通过非限制举例的方式给出。
图1示意性示出形成定位系统的基础的两个元件，即合并在便携式装置中的搜索装置Dl和附连到所查找的物体的目标装置D2。图2示意性示出合并在手表中的搜索装置Dl。图3示意性示出在其中搜索装置被平移的操作模式下定位方法中的各个步骤。图4示意性示出在其中搜索装置被旋转的操作模式下定位方法中的连续步骤。图5示意性示出通过搜索装置和目标装置之间的UWB信号交换的定位序列的两个连续阶段。图6是搜索装置Dl的框图。图7是目标装置D2的框图。
图8是图1至图7的用于物体定位操作的系统的操作步骤的图。图9示意性示出在其中搜索装置包含加速计的变型中定位方法的连续步骤。
具体实施例方式在图1中非常示意性地示出的物体定位系统包括搜索装置Dl和至少一个目标装置D2。搜索装置Dl合并在便携式设备11中，并且包括配备有两个天线Al和A2的UWB收发器。目标装置D2附连到物体12，该物体例如是一串钥匙，并且目标装置D2包括配备有天线A3的UWB收发器。该图进一步示出在装置Dl和D2各自的大部分位置上，天线Al与A3 之间的距离不同于天线A2与A3之间的距离，由此在这些距离上的各自的UWB信号行进时间tl和t2是不同的。在图2所图解的特定实施例中，包含搜索装置Dl的便携式设备11是电子表，尤其是手表，该电子表具有手动控制构件13，例如按钮和/或控制杆和/或触摸灵敏的晶体。搜索装置的电子单元14容纳在表11的密封壳体内部，并且可以与表相同地通过电池来供电。 由于在UWB中使用的非常高的频率(大约为3. 1至10GHz)，天线的尺寸非常小。尤其是可以使用微波传输带天线。天线Al和A2具有直径方面相对的位置，从而将它们分隔开的、沿着轴15所测得的距离d0尽可能大，该轴15穿过两个天线中每一个的中心点。依据所述壳体的组成材料，天线可以与时钟部件一起容纳在所述壳体内部。介于大约3和4cm之间的d0 的值完全与手表的常用尺寸兼容，并且具有用于下面所描述的测量和计算所需要的精度。 将会注意到，UffB标准获得大约毫米量级的精度。如上所述，将搜索装置Dl合并到表中的优点之一是该搜索装置永久可获得，因为用户一般整天都佩戴着该表。另一个优点在于将电子表的常用显示构件用于由搜索装置所提供的指示的可能性，只要该表具有可以用指针来指示方向的模拟时间显示器。例如提供来用于指示日期或所测得的时间的数字或字母数字显示器，可以指示离所查找的物体的距离，但是该距离也可以按照模拟的方式来指示，例如利用计时器指针(chronograph counter hand)。因此，在搜索装置和手表之间存在高水平的协同，因为密封壳体、电源、显示器件、手动控制器件和表带或用于附连到用户手腕的带子全都是共享的。参照图6描述搜索装置Dl的电子电路的实施例。天线Al和A2通过发送/接收开关20 (可选的)交替地连接到UWB发送器模块21和UWB接收器模块22。模块21和22 连接到数字处理单元23，而数字处理单元23又连接到输入键对、模拟显示器25和数字显示器沈，其中显示器25和沈还用于显示表11中的时间和其它与时间有关的值。输入键 24是例如通过该表的按钮13之一或通过触摸灵敏的晶体激活的手动指令。UffB发送器模块21包括UWB脉冲发生器28和放大器四，该放大器四的输出信号通过开关20同时到达两个天线Al和A2。UffB接收器模块22包括分别从天线Al和A2接收信号的两个并行链，并且每个链都包括放大器30a，30b、能量检测器31，31b和解调器32a， 32b，该解调器将其输出信号传送给数字处理单元23。单元23通过以虚线示出的数字连接来协调元件20，21和22的操作，执行下面所描述的用于计算所查找的物体的位置的操作， 并且控制显示器25和沈以指示该位置。参照图7，目标装置D2的电子单元包括UWB发送器模块34和UWB接收器模块35， 它们通过发送/接收开关36交替地连接到天线A3。模块34和35连接到数字处理单元37，而数字处理单元37又连接到输入键38并且可选地连接到声换能器39。UWB发送器34包括UWB脉冲发生器41和放大器42，该放大器42的输出信号通过开关36到达天线A3。UffB 接收器模块35包括放大器43、能量检测器44和解调器45，该解调器45将其输出信号传送给数字处理单元37。该单元37通过以虚线示出的连接上的数字信号来协调元件34，35和 36的操作，执行下面描述的用于响应所接收的信号而发送UWB信号的操作，并且如果存在声换能器39则产生将由声换能器39散布的报警信号。为了保证D2在待机状态下消耗非常少的能量，D2包括唤醒接收器46，该唤醒接收器46还接收由天线A3拾取的信号并且在接收到编码的唤醒信号之后仅接通接收器模块35。该类型的唤醒接收器的结构和功能是公知的。在题目为<<A 2GHz 52 μ W Wake-Up Receiver With _72dBm Sensitivity Using Uncertain-IF Architecture》， par N. Pletcher 等人，2008 IEEE International Solid-State Circuits Conference, Digest of Technical Papers, 5M-525页的文章中描述了示例实施例。基本结构是非常简单的。 该基本结构是以期望频率校准的包络检测器。所接收的唤醒信号是经过幅度调制的信号， 具有识别将被唤醒的装置的数据序列(代码)。由于解调是非常简单的，因此该结构使用非常少的能量。由微型电池提供的功率可以将该类型的接收器保持在待机下达若干年的时间段，这取决于所选择的占空因数。模块37进一步包括存储表示目标装置D2的身份的代码以便将该目标装置D2与其它类似的能够利用相同的搜索装置Dl定位的目标装置D3，D4等区分开来的非易失存储器。在搜索装置可被用于定位目标装置之前，该D2身份代码必须在声明操作(declaration operation)期间存储在Dl的存储器中，这例如由对输入键38的动作组合来控制。对可能希望加入到该系统中的其它目标装置D3，D4等的身份代码同样如此。现在将参照图3至图8描述用于定位与目标装置D2关联的物体12的系统的操作。 图8的图示出在装置D1，D2和D3中或者由装置D1，D2和D3 (如果D3在附近)执行的针对定位物体12的操作的操作步骤。在用户开始适当激活表11的控制构件13 (参见图2)的第一步骤101中，搜索装置Dl发射包含目标装置D2的身份代码的唤醒信号102。目标装置D2在步骤103中利用其唤醒接收器46接收和识别信号102，该唤醒接收器46在步骤104中接通D2的电子电路的其余部分。在步骤105中，D2发射也包含其身份代码的接收信号106的确认。在这段时间期间，另一个目标装置D3也已在107接收到唤醒信号102，因为该另一个目标装置D3非常靠近，但是D3的唤醒接收器没有识别出在该信号中的D3身份，因此D3在108中保持不活动。搜索装置Dl在步骤109中接收信号106，然后通过步骤110开始第一定位序列，该步骤110在于通过图5所示的Dl的两个天线Al和A2，在Dl的时钟电路50中开始倒计数的时刻tini，精心制作和同时发射定位信号111，该定位信号111也包含D2的身份代码。 假定在该瞬时，目标装置的天线A3接近Al的程度更甚于接近天线A2，即定位信号111在 Al和A3之间的行进时间tl比定位信号111在A2和A3之间的行进时间t2更短。在步骤 112，目标装置D2在时刻tpktRxl (参见图5 )从天线Al接收信号111，该信号111对目标装置D2的时钟电路51复位，然后目标装置D2在时刻tpktRx2从天线A2接收相同的信号111 并且测量这两次接收之间的时间差tdiff=t2-tl。在步骤113，D2在时刻tpktl^B (参见图5)精心制作和发射返回信号114，该返回信号114包含所述时间差tdiff以及是tpktRxl 和tpktTx3之间的时间间隔的处理持续时间tproc。作为选择，D2可以执行步骤115，该步骤115在于通过D2的声换能器39发射声信号，以便在条件允许的情况下可听见地帮助对所查找的物体定位。在一种变型中，处理的持续时间可以对应于在第二次接收的信号和所述返回信号之间的时间段。应当注意，在该定位方法的另一种实施中，预定处理时间是可能的。通过已知可能的行进时间差和由目标装置进行的数据处理直到所述返回信号的发送的持续时间，定义固定的处理时间段是可能的，该固定的处理时间段足以安排目标装置以使得该目标装置总是恰好在该固定时间段之后发送该目标装置的返回信号。在该变型中，不需要在该返回信号中发送与该固定时间段有关的数据，因为该数据可提前在搜索装置中以非易失的方式引入。在步骤116，搜索装置Dl首先在时刻tfinl(参见图5)通过搜索装置Dl的最接近天线A3的天线Al接收返回信号114。该接收激活了临时将天线A2与搜索装置Dl的UWB接收器分离的开关，从而在相同的信号由天线A2接收的时刻tfin2，UffB接收器没有运行，由此减少了 Dl的功耗。在Dl的数字处理模块23中，通过时钟电路来测量tdiSt=tfinl-tini 的值。在步骤117，Dl的模块23计算行进时间 tl=(tdist-tproc)/2
t2=tl+tdiff
这些行进时间表示在天线A3与每个天线Al和A2之间的对应距离dl和d2。该模块然后通过在三个天线的平面中来自值d0，dl和d2的三角测量，计算天线A3的一个或多个可能位置的极坐标，并由此参照表和表的轴15计算所查找的物体12的一个或多个可能位置的极坐标，然后在步骤118中通过表11的显示器件25和26操作对应的视觉指示。要注意如果tl>t2，则下标1和2应当在上述公式中交换。还要注意，可以使用第二个接收所述返回信号的Dl天线以类似的方式来执行该方法。一般来说，d2-dl的绝对值小于d0，并且上述三角测量计算提供了相对于轴15的两个可能的对称位置，它们在图3中用P和Q表示。在本示例中，这些位置各自的方向通过模拟显示器25的时针51，分针52指示，而共同的距离(在此是4. 9m)通过数字显示器沈指示。显然，在步骤119中对搜索装置Dl施加了移动以将该搜索装置Dl放置到新的位置之后，需要至少一个附加测量来消除任何的不明确，其中该搜索装置Dl将在该新的位置上执行所述测量。例如在图3中该新的位置Ila通过平移移动来达到。将观察到在本发明范围内所选择的技术，也就是UWB技术，是一种特别合适的选择，因为UWB接收器根据UWB标准IEEE 802. 15. 4a能够区分两个信号的接收，只要这两个信号大于15ps (皮秒)，其中带宽为499. 2MHz (该时间距离可以随着带宽增大而进一步减小)。因此，dl和d2之间的距离对在装置D2中提供的接收器只需要是至少5毫米，以便能够识别在装置D2的单个天线A3上对这两个信号的接收。本发明的特征在于，即使装置Dl的两个天线Al和A2之间的距离很小，同时被这两个天线发射的两个信号的接收，也由与装置D2中的单个天线关联的相同的单个接收器来管理。这意味着消耗了更少的功率，接收这两个信号之间的时间差可使用直通电子电路来计算出，并且该时间差的确定可以非常精确。但是，要注意当天线A3靠近与天线Al和A2的对准方向垂直的位置时，在D2中提供的单个接收器不再能正确区分第二信号的接收。在本发明范围内可以设想至少两个变型来响应该特定问题。在定位方法的第一变型中，用户在给定搜索指令后以特定角度旋转搜索装置D1，尤其是旋转至少30度。定位信号由两个天线Al和A2以给定的时间间隔重复地同时发射。只要接收到有效的返回信号，定位信号的发送就结束。否则，该发送在特定的时间段之后结束，并且向用户给出未检测到消息。在第二变型中，单个定位信号由两个天线 Al和A2发送。在未能定位的情况下，在得出所查找的物体不在的结论之前，用户必须将搜索装置至少旋转特定的角度，并且再次激活控制装置以便在新的空间配置下生成新的定位信号的发射。如果所查找的物体处于定位区域中，则搜索装置接着将能够根据本发明的方法检测该物体的位置。还可以与上述两个变型之一组合的另一个变型设想接收器至少在特定的情况下能够识别两个信号的至少一个信号的接收，该接收器无法确定这两个信号在时间上的分离，然后该接收器向用户发送特定的消息以邀请该用户在另一个定位信号被发送之前、自动地或在控制器件被再次激活之后旋转该搜索装置。为了执行上述附加测量，为了从处理第一返回信号所导致的两个可能方向中明白地确定所查找的物体的方向，图4示出所述移动的实施例，该移动按照表11在表的表盘平面中的有限旋转形式，以便没有任何平移地以及因此不改变地点地改变表11的参考轴15 的取向。为了简化该图，表11仅由该对天线Al和A2表示。在该图中的参考系是地球。根据第一测量的物体的两个可能位置通过点P和Q来指示。在表11例如顺时针的有限旋转w之后，天线的新位置定义了表11的参考轴15’的新位置，从而所存储的针对点P和Q的坐标定义了点P’和Q’，它们从P和Q在角度上移动了 ι然后装置Dl执行第二定位序列，包括步骤120至125，这些步骤类似于第一序列的步骤110，112，113，115，116和117，但是在步骤125中具有互补的计算。该序列优选自动地， 在例如介于几十秒与步骤117之后若干秒之间的延迟之后开始，但是该序列也可以通过手动指令来执行。由于所查找的物体12的实际位置在地球上并没有改变，因此在Dl中执行的三角测量计算大体上像以往一样提供了所查找的物体12的两个可能的位置，这两个位置在此通过点S和T指示。表示物体12的位置的点是在实际中与P或Q重合的点，因此是在图4的情况下与P重合的S。在基于轴15’的参考系统中，Dl必须在步骤125中选择点S 和T中的哪一个被分别相对于P’和Q’在角度上移动了 -W。然后Dl在步骤126中通过表的显示器件操作所查找的物体12的位置的视觉指示，该位置的方向由两个重叠的指针51 和52指示，而距离由数字显示器沈指示。根据每个点分别从P’和Q’的角度移动的方向来区分S和T需要向搜索装置Dl 指示表11在两个定位序列之间所经历的旋转的方向。一种简单而又经济的解决方案在于 在操作指示中规定旋转的方向，例如是顺时针。否则可以在Dl中合并陀螺仪，但是这将包括相对昂贵的复杂因素以及功耗的增加。然而，陀螺仪将允许当表的取向在该测量之后变化时指针的方向被相对于环境得到保持。如果由于任何原因不可能区分S和T，则Dl能存储S和T的坐标而不是P和Q的坐标，然后从步骤120开始执行新的定位序列。但是，如果在步骤126中已经正常地执行了显示，则搜索被认为已结束，并且D2自动在127停止。在步骤128，搜索指令的结束在目标装置D2中执行。这可以自动地一例如通过定时，或者通过对输入键38的手动动作来发生。 然后D2在步骤129中再次处于待机状态，其中只有唤醒接收器被接通。
在一种变型中可提供搜索装置Dl的另一种操作模式，其中定位序列在表11的不同的连续位置上周期性重复，同时用户自己来解释表的指针相对于环境的移动。不需要执行步骤120至127。定位序列的连续重复可选地通过图8中的箭头130表示，并且可以例如以大约半秒到一秒的节奏来执行。该新的序列(步骤110至118)重写了所存储的数据位置，并且导致所查找的物体12的新距离的显示以及所查找的物体12的(一般地)两个新的可能方向的显示。由用户来观察两个指针的移动，并且由此推断出哪个指针指示空间中的相对恒定的位置正是该方向对应于所查找的物体的真实位置。因此，将搜索装置安排为确定两个方向中哪一个是正确方向并不是必不可少的，因为用户可以通过观察显示如何变化而自己来做这件事。当用户在指针之一的方向上移动表时，解释可能变得容易如果该指针保持在空间中的相同方向上，那是因为表朝着所查找的物体移动。该操作模式在图3中示出。如果用户从表11的初始位置开始将表11在大指针52方向上移动至Ila那么远，则新的定位序列将移动两个指针，使得小指针51在这种情况下指向物体12的真实位置P，而大指针52指向P相对于参考轴的新位置15a的对称点Qa。当用户看见两个指针都改变了方向时，该用户一定会推断出平移并没有在正确的方向上进行。相反，如果该用户将表在小指针51的方向上从11移动至11b，则指向P的该指针并没有改变方向，而且由此可以推断出平移在物体 12的方向上正确进行了。在这样的情况下，指向P相对于参考轴的位置1 的对称点Qb的大指针52仅在该轴的取向改变的情况下才旋转。在此，用户也枢轴式地转动表，直到两个指针重叠为止。然后用户必须通过对表的控制构件的手动动作来结束定位重复。类似的操作模式可与没有平移的旋转移动一起应用。在图4的示例中，顺时针的旋转具有分开移动两个指针以指向S和T的效果。相反，如果用户缓慢地逆时针旋转这两个指针，则这两个指针将在定位序列期间逐渐移动到靠在一起，直到它们重叠为止，由此显示出所查找的物体12的真实方向。重要的是要注意，上述操作模式不限于表的纯旋转或纯平移的移动，因为当表进行平移和旋转的组合时仍然可以使用该操作模式。为了让用户正确解释指针的移动，表盘只需要保持在近似相同的例如水平面中。根据搜索装置Dl的未在此详细描述的另一个实施例，该装置可以配备惯性单元， 该惯性单元例如包括具有至少两个轴的加速计以及陀螺仪，以用于计算表在该表盘平面中所经历的移动，该平面一般地保持水平。当存在新的定位序列时，该新的定位序列允许该装置将存储在前一序列中的两个点的坐标转换为移位的参考系中的坐标，并且将它们与两个新的点的坐标进行比较以找出哪一个未移动。该装置的操作模式在图9中示出。其中表11 固定在位置Ilc的第一定位序列提供了点P和Q在表的参考系中的坐标，其中P是附连到物体12的目标装置D2的天线的位置，而Q是P相对于表的参考轴的位置15c的对称点。正当用户对表实施移动M时，搜索装置利用加速计和陀螺仪周期地测量该移动的分量，重计算P和Q相对于表的参考系的新位置的坐标，并且由此对指针51和52定向，如在中间位置Ild可看出的。然后，类似于参照图8所描述的第二定位序列自动地或手动地在表的任何位置lie上开始。该序列允许搜索装置Dl将物体12的真实位置P与该物体相对于参考轴的当前位置15e的对称图像的位置区分开来，并且允许搜索装置Dl通过重叠两个指针51和52来指示该物体的方向，同时在数字显示器沈上指示距离。因此用户知道该物体位于何处，并且如果希望则可以更为靠近地通过UWB来继续该搜索，或者结束该搜索。
上述描述显示了本发明提供了一种可以集成到非常紧凑的设备中的定位系统，使得目标装置可以小心地附连到要定位的物体而且用户可以在需要的情况下容易地携带搜索装置。该搜索装置不需要与表组合。人们可以设想将搜索装置合并到意欲单单用于此用途的设备中，或者合并到包含电源、电子电路和能够指示两个方向和距离的显示器件的另一种便携式设备中，例如移动电话或游牧卫星定位装置。
权利要求
1.一种利用在合并到便携式设备(11)中的搜索装置(Dl)和附连到所查找的物体的目标装置(D2)之间交换的电磁信号来对所查找的物体(12)定位的方法，其中该搜索装置 (Dl)包括与相互间隔的一对天线(Al和A2)相关联的收发器，显示器件，以及用于管理该收发器和该显示器件的电子器件，以及其中该目标装置(D2)包括与天线(A3)和能够检测来自该搜索装置的信号的接收的电子器件相关联的收发器；该方法的特征在于，所述信号是UWB信号以及该方法包括以下连续阶段-唤醒阶段，在该唤醒阶段中目标装置(D2)通过搜索装置利用唤醒信号(102)来激活并且用对接收信号(106)的确认来响应，该唤醒信号(102)包含针对目标装置的身份代码， 以及-包括至少一个定位序列的定位阶段，在该至少一个定位序列中a)搜索装置(Dl)通过该搜索装置的两个天线(Al，A2)发射两个各自的定位信号 (111)；b)接收这两个定位信号的目标装置(D2)在搜索装置(Dl)的两个天线(Al，A2 )与所述目标装置(D2)的天线(A3)之间测量所述两个定位信号各自的行进时间(tl，t2)之间的差 (tdiff)；c)该目标装置精心制作和发射包含与所述行进时间差有关的指示的返回信号(114)；d)该搜索装置(Dl)测量两个定位信号(111)中的至少一个的发射与通过该搜索装置的两个天线之一对该返回信号(114)的第一次接收或第二次接收之间的总时间(tdist)， 并且基于所述总时间(tdist)、行进时间之间的所述差(tdiff)以及定位信号的第一次接收或第二次接收与返回信号的发射之间的处理时间来计算所述行进时间(tl，t2);以及e)该搜索装置(Dl)通过三角测量，基于所述行进时间(tl，t2)以及该搜索装置的两个天线(A1，A2)之间的距离(d0)来计算所查找的物体(12)的位置或两个可能的位置(P，Q)， 并且显示至少所述位置或所述可能位置的方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定位信号的第一次接收或第二次接收与返回信号的发射之间的处理持续时间由目标装置确定，并且由所述目标装置在所述返回信号中发送。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述定位序列周期性地或者按要求重
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在重复所述定位序列之前对所述搜索装置(D1)实施移动，并且在所述重复之后观察到显示的变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动是搜索装置自身的旋转或者在所述可能位置之一的方向上的平移。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述搜索装置(Dl)中，存储由第一定位序列提供的所述可能位置(P，Q)的坐标，测量该搜索装置的移动(M)，根据所述移动更新所述可能位置的坐标和所述可能位置的显示，以及将在第二定位序列中计算的可能位置与第一定位序列的可能位置相比较以便在所述可能位置之间进行选择。
7.一种用于实施根据权利要求1的方法的物体定位系统，包括合并到便携式设备(11) 中的搜索装置(Dl)和附连到所查找的物体(12)的目标装置(D2)，其中该搜索装置(Dl)包括与相互间隔的一对天线(Al和A2)相关联的收发器(21，22)，用于指示至少一个方向的显示器件(25，沈)，以及用于管理该收发器和该显示器件的电子器件(23)，以及其中该目标装置(D2)包括与天线(A3)和能够检测来自该搜索装置的信号的接收并且响应该接收的电子器件(37)相关联的收发器(34，35)；该系统的特征在于，在搜索装置(Dl)和目标装置(D2)之间交换的信号是UWB信号；以及该目标装置(D2)还包括唤醒接收器(46)，该唤醒接收器被安排为用于当该目标装置处于待机状态时接收唤醒信号并对唤醒信号解码，并且当该唤醒信号包含针对目标装置的身份代码时，接通所述收发器(34，35 )。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述目标装置(D2)被安排为用于测量分别由搜索装置的两个天线(Al，A2)发射的两个定位信号的各自接收之间的时间差 (tdiff)，并且用于将所述时间差的表示合并到返回信号(114)中。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述目标装置也被安排为用于确定两个定位信号的第一次接收或第二次接收与所述返回信号的发射之间的处理时间(tproc)。
10.根据权利要求7至9之一所述的系统，其特征在于，所述便携式设备是具有模拟时间显示器(25)的电子表，该电子表的两个指针(51，52)由搜索装置用于同时指示两个可能的方向或者通过所述指针的重叠而确定的单个方向。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该表包括数字显示器(26)，该数字显示器由搜索装置用于指示搜索装置和目标装置之间的距离。
12.一种搜索装置(D1)，尤其是用于实施根据权利要求1的物体定位方法，包括与相互间隔的一对天线(Al和A2)相关联的收发器(21，22)，用于指示至少一个方向的显示器件 (25，沈)，以及用于管理该收发器和该显示器件的电子器件(23);该装置的特征在于，所述收发器(21，22)是UWB收发器，以及该装置的显示器件包括两个指针(51，52)，该两个指针能同时指示两个可能的方向或者通过所述指针的重叠而确定的单个方向。
13.根据权利要求12所述的搜索装置，其特征在于，该搜索装置合并到具有模拟时间显示器(25)的电子表(11)中。
14.根据权利要求13所述的搜索装置，其特征在于，该表包括数字显示器(26)，该数字显示器能够提供时间指示并且由搜索装置用于指示所述搜索装置和目标装置之间的距离。
15.一种目标装置(D2)，尤其是用于实施根据权利要求1的物体定位方法，包括与天线 (A3)和能够检测来自关联的搜索装置的信号的接收的电子器件相关联的收发器(34，35)； 其特征在于，所述收发器是UWB类型的收发器，所述目标装置包括用于测量在不同时间接收的两个定位信号之间的接收时间差的电路，以及该目标装置包括用于精心制作和发射包含与所述接收时间差有关的指示的返回信号(114)的器件。
16.根据权利要求15所述的目标装置(D2)，其特征在于，该目标装置包括用于确定两个定位信号之一的接收与所述返回信号的发射之间的处理时间的器件，并且该目标装置被安排用于在所述返回信号中发射与所述处理时间有关的指示。
17.根据权利要求15或16所述的目标装置(D2)，其特征在于，该目标装置进一步包括唤醒接收器(46)，该唤醒接收器被安排为用于当所述装置处于待机状态时接收唤醒信号并对唤醒信号解码，并且当该唤醒信号包含针对所述目标装置的身份代码时，接通所述收发器(34，35)。
全文摘要
本发明涉及利用UWB信号定位物体的方法和系统，该系统包括合并到便携式设备中并配备有一对天线的搜索装置，以及至少一个附连到所查找的对象的目标装置。该目标装置除了收发器之外还包括非常低功耗的唤醒接收器，当所述目标装置处于待机状态时该唤醒接收器能接收UWB唤醒信号以接通所述装置。该目标装置被安排为用于测量分别由搜索装置的两个天线发射的两个定位信号的各自接收之间的时间差，并且用于在返回信号中发射所述时间差，该返回时间在优选变型中进一步包含信号处理时间。因此，不需要将这两个装置同步。优选的，搜索装置合并到手表中，该手表的两个指针用于指示所查找对象的方向或可能的方向。
文档编号G01S5/02GK102193081SQ201110062989
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月17日
发明者德罗萨 L. 申请人:斯沃奇集团研究及开发有限公司