[发明专利]用于形成远程波束的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及定位系统，具体地涉及用于接收定位信号的子系统。

本发明主要为了在多径环境中形成用于接收定位信号的远程波束而发展并且以下将参考本申请来进行描述。但是，将理解，本发明不局限于此特定的使用领域。

背景技术

贯穿说明书的现有技术的任何讨论决不应当被认为是这样的现有技术是普遍已知的或形成为本领域中公知常识的一部分的承认。

如在本领域中已知的，定位技术一般通过测量信号从信号源行进到接收设备所花的时间来操作。在大多数现有技术应用中，此测量是通过比较发送信号的时间与接收相同的信号的时间来完成的。诸如GPS之类的普通定位系统使用三个或更多个这样的信号，并且使用三角测量法来计算对象的位置。由于测量计算是时间敏感的，因此通常需要第四个信号来保证源和接收器的时钟恰当地同步。

多径是指从诸如墙壁和家具之类的其它对象反射定位信号的现象。这在诸如室内之类的封闭环境中特别普遍，但是也是在诸如城市之类的建造区域中显著的问题。简单地说，反射信号从源行进到接收器花费更长的时间，因此影响测量的准确度。此外接收器看到来源于相同的源的具有不同的定时信息的冲突信号。一些现代的接收器使用选择算法来试图确定最合适的信号以在位置确定中使用。但是，接收器通常不能任意高精度地区分多径信号与真正的定位信号。

还在本领域中已知的是由许多天线元件构成的相控阵列，所述许多天线元件可以被单独控制以引导波束。在典型的相控阵列中，在每个元件处接收的信号被单独地相位和增益操作，需要的准确的操作取决于需要的波束的方向。然后将来自于每个元件的结果相位和增益操作后的信号求和以获得波束的期望的方向。

在转让给本申请人因此通过引用整体并入本申请的公布的国际专利申请WO2011/000049A1中讨论了一种用于减轻多径的问题的方法。此申请讨论一种使用从发射源接收定位信号的本地接收器天线来形成波束的方法，从而忽略多径环境中的其它信号。

虽然此方法在减轻多径效应方面获得成功，但是本地接收器天线必定需要许多物理天线元件。这限制了本地接收器天线可以被小型化到的尺寸，因此限制了接收器的便携性。当接收装置被安装到例如叉车时，便携性不是问题。但是，如果接收装置被合并到例如移动电话中，则必需进一步小型化接收器天线。

本发明描述一种用于在高精度的定位应用中利用已经布置在便携式手持设备中的天线技术的装置和方法。

发明内容

本发明的一个目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个或提供有用的可替换方式。

本发明的进一步的目的是同时产生多个波束。

本发明的进一步的目的是在高精度的定位应用中利用已经布置在便携式手持设备中的天线技术。

本发明的进一步的目的是使用用于同时形成多个波束的单个RF前端。

本发明的进一步的目的是使用相对大量的元件（一般多于32个元件）形成相对窄的波束同时最小化电子复杂度。

本发明的进一步的目的是重新使用标准的定位接收器组件/逻辑块来减小功耗、成本和复杂度。

本发明的进一步的目的是提供一种能够利用外部接收器天线来提高位置解的精度的可分级系统。

本发明的进一步的目的是提供一种使用用于定位系统的相对大量的元件（一般多于32个元件）在不同方向同时形成多个波束，同时避免对复杂的电路和校准的需要的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在天线阵列处远程形成波束的设备，该设备包括：

天线阵列，具有多个在空间上分布的元件；

定位单元设备，与所述天线阵列耦接，所述定位单元设备被配置为以预定的顺序在第一和第二状态之间切换所述天线元件，其中在所述第一状态中，所述元件被配置为发送定位信号；和

接收器，被配置为从所述天线阵列接收所述定位信号，所述接收器具有处理器，所述处理器用于产生参考信号、将所述定位信号与修改的参考信号混合以产生混合信号，并且在预定的积分时间段内将混合信号求和以产生累加信号，其中所述参考信号在与所述接收的信号混合之前被修改，以使得所述累加信号指示天线阵列的波束的方向和大小。

优选地，接收器包括具有相关器的至少一个接收信道，其中该相关器被配置为与接收定位信号基本上同步地选择性地操作参考信号的相位和/或增益。