[发明专利]分布式定位系统和方法以及自定位设备

权利要求书

1.一种定位系统，包括：

三个超宽带UWB收发器，每个UWB收发器能够操作用于发射UWB信号，并且每个UWB收发器包括：

收发器天线；

收发器时钟；

模拟发送电子部件；以及

数字发送电子部件，操作地耦接到所述收发器时钟和所述模拟发送电子部件，并且能够操作用于参考所述收发器时钟在调度的发送时间发射所述UWB信号；

第一自定位设备，能够操作用于接收所述UWB信号，第一自定位设备包括：

第一设备天线，能够操作用于接收所述UWB信号，其中第一设备天线能够操作用于接收：

来自所述三个UWB收发器中的第一UWB收发器的第一UWB信号；

来自所述三个UWB收发器中的第二UWB收发器的第二UWB信号；

来自所述三个UWB收发器中的第三UWB收发器的第三UWB信号；

第一设备时钟；

第一设备模拟接收电子部件；

第一设备数字接收电子部件，操作地耦接到第一设备时钟和第一设备模拟接收电子部件，并且能够操作用于参考第一设备时钟对接收到的第一UWB信号、第二UWB信号和第三UWB信号进行时间标记；和

第一定位单元，操作地耦接到第一设备数字接收电子部件，并且能够操作用于基于接收到的第一UWB信号、第二UWB信号和第三UWB信号的时间标记计算第一自定位设备相对于所述三个UWB收发器的相对位置；以及

第二自定位设备，能够操作用于接收所述UWB信号，第二自定位设备包括：

第二设备天线，能够操作用于接收所述UWB信号，其中第二设备天线能够操作用于接收：

来自所述三个UWB收发器中的第一UWB收发器的第一UWB信号；

来自所述三个UWB收发器中的第二UWB收发器的第二UWB信号；

来自所述三个UWB收发器中的第三UWB收发器的第三UWB信号；

第二设备时钟；

第二设备模拟接收电子部件；

第二设备数字接收电子部件，操作地耦接到第二设备时钟和第二设备模拟接收电子部件，并且能够操作用于参考第二设备时钟对接收到的第一UWB信号、第二UWB信号和第三UWB信号进行时间标记；以及

第二定位单元，操作地耦接到第二设备数字接收电子部件，并能够操作用于基于接收到的第一UWB信号、第二UWB信号和第三UWB信号的时间标记计算第二自定位设备相对于所述三个UWB收发器的相对位置。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

同步单元，能够操作用于计算所述收发器时钟的第一个和第二个之间的时钟偏移和时钟速率中的至少一个的校正，并且其中所述收发器时钟中的至少两个各自被构造成对于在5ms和10ms之间的平均时间间隔具有最大(1x10^-8)²的阿伦方差，并且其中第一定位单元计算的相对位置是以1m或更佳的精确度计算的。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括：

移动机器人，物理地并且操作地耦接到第一自定位设备，其中，第一自定位设备还包括：

机载致动器，能够操作用于控制移动机器人在空间中的移动；以及

控制单元，能够操作用于基于所述相对位置生成用于所述机载致动器的控制信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其中第一自定位设备能够操作用于在10秒的时间窗口内接收所述UWB信号中的两个UWB信号，其中参考第一设备时钟，所述两个UWB信号的时间标记之间的时间差在所述两个UWB信号在第一设备天线处的接收时间之间的时间差的3纳秒之内。