[发明专利]用于使多个设备同步并且基于已同步设备确定定位的方法

说明书

提供了用于使多个收发器同步到单个主时钟的方法，所述方法包括：从主设备广播消息，所广播的消息包括向在所述主设备范围内的至少一个已知设备标识所述主设备的设备标识号码；在所述至少一个其他已知设备处接收所述消息并且在所述至少一个其他已知设备处记录到达时间(T_arrival‑kd)；在所述至少一个其他已知设备处重复地广播和接收消息并且记录关联的到达时间；以及对所记录的到达时间应用拟合曲线以估计事件的时间。还提供了相关设备和系统。

优先权要求

本申请要求于2015年11月9日提交的标题为Methods for Synchronizing and Determining Location for Ultra Wideband (UWB) Devices的美国临时申请序号62/252,753 (代理人案号1345-3PR)的优先权，其内容特此通过引用并入在本文中，如同被整体地阐述一样。

政府支持声明

本发明是根据由美国农业部(USDA)授予的合同号2013-33610-21531在政府支持下做出的。美国政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本发明构思一般地涉及天线，并且更具体地，涉及超宽带天线和相关元件。

背景技术

在21世纪初，超宽带(UWB)被认为是像“无线通用串行总线(USB)”一样的有前景的技术。然而，市场转向不同的方向。尽管如此，奠定了来自联邦通信委员会(FCC)的基础工作，使得设备能在美国和海外合法地操作。直到近来，在3.1至10GHz范围内操作的UWB设备趋向于由具有相对较高的价格点的分立组件组成。然而，近来，UWB集成电路(IC)芯片已经进入市场，从而允许构建和销售较低成本的UWB收发器。以较低的价格点，这些设备可以以较大的制造量到达更广泛的受众。

UWB技术的固有特性是创建窄脉冲宽度的能力。这些脉冲宽度可用于以非常高的粒度建立射频(RF)信号的到达时间。可确定精确的时间戳以用于接收信号和发送信号。当比较被从一个设备发送到下一个设备的消息的时间戳时，可以基于通过空中的信号的速度和时间差来计算设备之间的距离。

为了使用到达时间差来确定定位，设备通常需要被同步到主时钟。常规设备使用基于电缆的定时系统或无线同步解决方案的形式来解决同步问题。

发明内容

本发明构思的一些实施例提供了用于使多个收发器同步到单个主时钟的方法，所述方法包括：从主设备广播消息，所广播的消息包括向在所述主设备范围内的至少一个已知设备标识所述主设备的设备标识号码；在所述至少一个其他已知设备处接收所述消息并且在所述至少一个其他已知设备处记录到达时间(T_arrival-kd)；在所述至少一个其他已知设备处重复地广播和接收消息并且记录关联的到达时间；以及对所记录的到达时间应用拟合曲线以估计事件的时间。

在另外的实施例中，可以将所述拟合曲线应用于两个记录的到达时间。

在再另外的实施例中，可以将所述拟合曲线应用于多于两个到达时间。

在一些实施例中，所述广播消息可以包括传输时间(T_depart-md)。

在另外的实施例中，所述主设备和至少一个已知设备两者可以是被配置成在精确的时间发送数据并且在某个精确度内记录接收到的数据的时间戳的射频设备。

在再另外的实施例中，所述方法还可以包括：从所述至少一个已知设备重播所述消息，所述消息包括所述主设备时间单位的发送时间戳；以及在所述主设备的RF范围外的设备处接收，使得即使当在RF范围外使用所述至少一个已知设备作为中间主广播装置时，在范围外的所述设备也被同步到所述主设备。