[发明专利]使用微分到达角的自主测向

说明书

技术领域

本申请总体上涉及追踪。本申请具体与阿尔茨海默患者结合应用，并且将具体参考其进行描述。然而，应当理解，本申请还适用于其他使用场景，诸如对商品、货物、材料或车辆的追踪，而不必限于上述应用。

背景技术

一旦在阿尔茨海默患者定义的安全区或地理围栏之外，游走的阿尔茨海默患者的家庭健康护理追踪系统允许患者被找到。当患者离开对应的安全区或地理围栏时，启用警报信号和/或追踪服务。例如，警报信号能够向护理者或远程呼叫中心触发报警，诸如蜂窝报警，在护理者或远程呼叫中心处，个人响应助理(PRA)指向紧急情况。例如，追踪服务能够基于蜂窝、全球定位系统(GPS)或WiFi追踪。在一些实例中，追踪服务可以是不可用的。例如，患者可以在蜂窝或WiFi覆盖区域之外，或患者可以在不能够精确地定位患者的低覆盖区域。

对于这样的实例，允许护理者自主地定位阿尔茨海默患者的手持式测向(DF)设备将是有利的。然而，当前没有已知的家庭健康护理追踪系统包括DF设备。尽管如此，已知DF设备用于其他目的。DF设备通常向用户提供对目标方位的估计。现有的DF设备通常使用定向天线或天线阵列，并且基于接收到的信号强度指示符(RSSI)或采用多普勒移位，来获得对方位的估计。而且，DF设备通常向用户提供RSSI，用户能够采用所述RSSI来评估到目标的范围。

在户外环境中基于RSSI和多普勒移位的DF设备是有效的，其中具有最小的多路径效应，但在多路径环境(诸如在建筑物中及其周围)表现不佳。多路径是无线电信号通过两个或更多路径到达接收器的现象。多路径能够由例如来自水体和陆地物体(诸如山脉和建筑物)的信号的折射和反射引起。多路径的效应包括相长干涉和相消干涉，以及信号的相移。因此，基于RSSI和多普勒移位的DF设备导致在多路径环境中的虚假方位和范围估计。

也已知基于飞行时间(ToF)、到达时间(ToA)、微分ToF(DToF)和到达角(AoA)的现有DF设备(诸如雷达)。然而，这些DF设备具有若干缺点。例如，需要额外的发射器或应答器。作为另一范例，需要复杂和/或庞大的天线(诸如高增益定向天线)。作为又另一范例，需要要求复合同步的双向通信协议。

发明内容

本申请提供克服这些问题和其他问题的一种新的且改进的系统和方法。

根据一个方面，提供一种用于对追踪设备进行追踪的系统。所述系统包括射频(RF)接收器，所述射频(RF)接收器被配置为接收起源于追踪设备处的周期性信标信号。利用定向天线在多个方位随时间接收周期性信标信号。所述系统还包括估计器，所述估计器被配置为将到追踪设备的方位估计为多个方位中所述周期性信标信号的飞行时间(ToF)最低的方位。

信标信号能够传送包括调频前导码、同步字和唯一识别符(ID)的数据包。额外的字段能够被添加到数据包。例如，数据包能够包括数据负载，其能够包括作为到最后已知位置的第一近似的遥测数据。遥测数据能够包括海拔、GPS坐标、WiFi介质访问控制(MAC)地址和时间。WiFi MAC地址能够由定位服务使用以定位路由器并且生成坐标。通过基于游走人的速度来估计最大误差，遥测数据能够导致搜索时间的显著减少。

根据另一方面，提供一种用于对追踪设备进行追踪的方法。所述方法包括利用定向天线在多个方位随时间接收起源于追踪设备处的周期性信标信号。所述方法还包括将到追踪设备的方位估计为多个方位中周期性信标信号的飞行时间(ToF)最低的方位。

根据另一方面，提供一种用于对追踪设备进行追踪的系统。所述系统包括关联射频(RF)接收器，其被配置为接收起源于追踪设备处的周期性信标信号。利用在多个方位取向处进行取向的定向天线随时间接收周期性信标信号。而且，在天线方位取向之一处同时接收周期性信标信号的多个实例。所述系统还包括处理器，其被配置为选择多个方位取向中与周期性信标信号的最低飞行时间(ToF)相关联的方位取向。在实例的方位取向处的周期性信标信号的ToF是实例的最低ToF。此外，所述系统包括显示设备，其被配置为显示选择的方位取向以指示追踪设备的方向。

一个优点在于减少在多路径环境中跟随错误信标信号的可能性。

另一优点在于在多路径环境中对范围和方位的更有效的估计。

另一优点在于改进的范围。

另一优点在于最大可允许总辐射功率(TRP)。

另一优点在于通过使用数字扩展或扩展频谱在宽的带宽上扩展信号，以在具有允许更大发射的等效全向辐射功率(EIRP)的规定的国家获利。