[发明专利]用于基于超声反射信号的对象位置估计的系统和方法

权利要求书

1.一种用于小空间定位的系统，包括：

在固定已知位置处的发射元件，其配置成用于发射经调制连续波，其中所述经调制连续波包括连续载波信号部分和调制到所述载波信号部分上的基带信号，所述发射元件配置成在其中可能出现要定位的对象的范围上发射所述经调制连续波；以及

接收元件，其配置成用于接收由发射设备发射并由所述对象反射的信号；以及

位置检测元件，其配置成根据对从所述反射信号接收到的所述载波信号部分和所述基带信号两者的分析来确定所述对象的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对所述载波信号和所述基带信号两者的所述分析包括对所述载波信号的相位分析。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成用于执行由接收单元接收到的经调制连续波与期望经调制连续波之间的相关。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述经调制连续波是预定的并且所述期望经调制连续波包括由所述发射设备发射的所述经调制连续波的副本。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述经调制连续波的所述副本包括信道模型，其用于建模所述波形从所述定位元件到所述波形解码单元的通道，由此提供参考信号以对照该参考信号来标识所述最可能距离。

6.如权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述接收单元配置成用于从所述收到经调制连续波与所述期望经调制连续波之间的所述相关来确定基带和载波信号相关曲线。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述相关曲线包括相应的绝对曲线、实曲线和虚曲线，并且所述接收单元配置成用于确定相应的绝对相关曲线中的至少一个峰值和相应的实相关曲线中的至少一个峰值。

8.如前述任一项权利要求所述的系统，进一步配置成使用包括以下各项的组中的一个成员：

所述发射元件与所述接收元件之间的已知距离，以及

固定链路。

9.如前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成使用差分检测来移除直接信号路径的泄漏和静态人造物的泄漏。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述差分检测包括含以下各项的组中的一个成员：从前一采样中扣除每个输入采样并随后应用包括相继帧之间的复相关和互相关的组的至少一个成员，所述差分检测被执行以确定行进时间。

11.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成使用复相关扣除来移除直接信号路径的泄漏。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成：

确定检测区域中没有放置对象的第一时间以计算和取平均在所述第一时间的复相关，所述相关的绝对值被保存；

在所述检测区域中放置有要定位的对象时的第二时间，确定在所述第二时间获得的相关结果的第二绝对值并从所保存的绝对值中扣除所述第二绝对值，由此提取所述反射信号的绝对相关而没有所述直接路径泄漏；

使用所述绝对相关来提取所述反射信号的行进时间。

13.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成使用时域扣除来移除直接信号路径的泄漏。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成：

确定检测区域中没有放置对象的第一时间以针对N个帧的周期取平均并保存信号，其中每一帧是发射序列的历时；

在所述检测区域中放置有要定位的对象时的第二时间，从在所述第一时间计算出的所述时域信号的所保存平均值中扣除收到信号的时域值，由此提取所述反射信号的时域值而没有所述直接路径的泄漏；以及

执行复相关以提取所述反射信号的行进时间。

15.如权利要求9至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述位置检测元件配置成使用所述泄漏的到达时间连同所述发射元件与所述接收元件之间的已知距离来由此计算空气温度。

16.如权利要求11至14中任一项所述的系统，其特征在于，通过检测包括能量和信噪比的组中的至少一个成员的改变来获得关于对象存在性的指示。