[发明专利]用于使用射频信号确定对象位置的方法和装置

说明书

本主题申请涉及一种用于使用射频信号确定对象距离的方法和装置。使用利用振幅和相位两者的相位干涉量度法允许对多路径信号进行确定和估计。为了确定对象的位置，从主装置(600)提供包含足够的信息以允许确定振幅和相位的信号(806)，如包含正弦波部分(614)的数据包(604，616)。从装置(602)测量接收的数据包的相位和振幅并将所述信息返回到所述主装置(810)。所述从装置向所述主装置返回包含类似的正弦波部分的数据包，以允许所述主装置确定接收的信号的相位和振幅(812)。基于射频RF信号的两组振幅和相位，所述主装置利用快速傅里叶变换或诸如多信号分类之类的技术来确定每条路径的指示距离并且由此更准确地确定所述从装置的位置(816)。

技术领域

本领域涉及使用射频信号进行位置确定。

背景技术

使用射频(RF)信号来确定物品的位置常常是有用的。最感兴趣的RF信号是低功耗蓝牙(BLE)信号、信号(尤其是带宽为80MHz)和GHz以下(sub-GHz)信号(尤其是带宽为20MHz)。使用RF信号的一个问题是可以增强的准确度。例如，仅使用RF信号的飞行时间可以产生大约3-5m的准确度，这在许多情况下是不够的。

对于上文提及的RF信号，有几种不同的依据RF信号确定位置的方法。第一种方法是无线电信号强度指示(RSSI)。RSSI极易受到多路径问题的影响，因此其误差为+/-10dB。第二种方法是先前提到的飞行时间法。在这种飞行时间法中，用于执行测量的时钟频率至关重要。如果利用典型的40MHz时钟，则通过飞行时间可以获得的分辨率只有大约15m。进一步地，飞行时间也容易受到多路径问题的影响。第三种方法是到达角(AoA)。以到达角方式，在不同的位置利用一系列天线，并且然后可以基于每个天线组处的接收角度来获得对象的位置。典型的准确度是5°，但同样，多路径也是问题。已经利用的第四种方法是相位干涉量度法，在所述相位干涉量度法中，估计两个频率下或两个位置处的相位，并且由此可以确定距离。再一次，在利用相位干涉量度法时，多路径仍是问题。

如果期望的定位准确度较小，如10到15cm，则不可直接使用针对BLE、WiFi和GHz以下系统的常规方法，并且多路径问题进一步使所述常规方法变得有问题。

发明内容

使用利用振幅和相位两者而不是仅利用相位的相位干涉量度法，提供了允许确定和估计多路径信号的另外的信息。为了确定对象的位置，从主装置向从装置提供包含足够的信息以允许确定振幅和相位两者的信号，如包含正弦波部分的数据包。从装置测量接收的数据包的相位和振幅并将该信息返回到主装置。从装置还向主装置返回包含类似的正弦波部分的数据包，以允许主装置确定接收的信号的相位和振幅。基于RF信号的两组振幅和相位，主装置利用快速傅里叶变换(FFT)或诸如多信号分类(MUSIC)之类的其它技术来确定每条路径的指示距离并且由此更准确地确定从装置相对于主装置的位置。

附图说明

为了对各个实例进行详细描述，现在将参考附图，在附图中：

图1是展示多路径的框图。

图2是蓝牙装置的框图。

图3是展示汽车中的控制模块的框图。

图4是图3的蓝牙控制模块的框图。

图5是蓝牙微控制器的框图。

图5A是图5的微控制器的RF部分的框图。

图6是展示在确定位置时的通信和交换的实例数据包的图。

图7是展示信号的定时以及所执行的测量和计算的图。

图7A-7D是展示计算出的多路径的曲线图。

图8是用于确定位置的操作的流程图。

具体实施方式