專利名稱：用于測(cè)向儀的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)并報(bào)告對(duì)象方向的設(shè)備和方法的領(lǐng)域，更具體地， 涉及用于識(shí)別才幾動(dòng)車位置(location)的方法和電路。
背景技術(shù)：
公知使用信號(hào)強(qiáng)度和定向天線作為用于面向消費(fèi)者市場(chǎng)的測(cè)向儀 (direction finder)的低成本實(shí)施方案。該天線的定向性 (directionality)越好，在尋找遠(yuǎn)程對(duì)象或者例如停泊的機(jī)動(dòng)車方 面的準(zhǔn)確度就越高。然而，消費(fèi)者裝置(consumer device )高度重視 較小的尺寸，而天線元件變得越小，就越難獲得定向性。而且，隨著 天線元件的尺寸與所接收信號(hào)的波長(zhǎng)相比減小，由多徑和反射引起的 局部零(local null)開始影響和干擾定向天線的測(cè)向能力。因而， 需要一種尺寸小卻不受反射和多徑影響也不受其負(fù)面作用 (negatively affect)的定向天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用相對(duì)于所接收信號(hào)的波長(zhǎng)小的 定向天線、不受反射和多徑不利作用的手段。為了實(shí)現(xiàn)所述的和其他 的目的，本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)為組合了定向天線元件和全向 (omnidirectional ) 元件或準(zhǔn)全向 (approximately omnidirectional )元件的復(fù)合天線元件。應(yīng)該理解，如果什么時(shí)4矣可 以實(shí)現(xiàn)理想的全向元件的話，那也是罕有的。因而，在本說明書和權(quán) 利要求書中，所用術(shù)語"全向"應(yīng)被理解為是相對(duì)于與其組合的定向 天線元件而言的。因而，本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)為組合了定向天線元件和 全向元件的復(fù)合天線元件這一陳述可以被理解為包括以下情形本發(fā)
對(duì)地非定向的元件。該全向元件的相對(duì)非定向性(nondirectionality)的程度可以根據(jù)本發(fā)明可靠地確定方向的效力(efficacy)來理解。 在下述的一個(gè)實(shí)施方案中，第二元件只是具有與第一元件不同的增益 圖(gain pattern)，并且事實(shí)上在多個(gè)方面可以比第 一元件更定向。
受由反:和多徑引起的局部零負(fù);影響的實(shí)施方』。 、 在使用定向天線實(shí)施方案的方法中，測(cè)向裝置發(fā)起與地點(diǎn)或相對(duì) 方向未知的遠(yuǎn)程對(duì)象的無線電頻率通信(radiofrequency communication )。無線電通信在單元之間持續(xù)進(jìn)行，以允許隨著測(cè)向 裝置的相對(duì)方向改變，帶有定向天線的單元持續(xù)測(cè)量所接收信號(hào)強(qiáng)度， 并向用戶報(bào)告該相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。
優(yōu)選實(shí)施方案包括測(cè)向裝置內(nèi)的定向天線和全向天線以及遠(yuǎn)程對(duì) 象或機(jī)動(dòng)車內(nèi)或上的全向天線，但這些元件可以互相交換，以作為相 同基本實(shí)施方案的變體。假如這些天線被開啟，那么所接收信號(hào)強(qiáng)度 指示器(indicator ) ( RSSI)數(shù)據(jù)或定向信息被從遠(yuǎn)程對(duì)象發(fā)送到測(cè) 向裝置。
定向天線自身可以僅依賴于所接收信號(hào)強(qiáng)度來確定遠(yuǎn)程對(duì)象或發(fā) 送器的方向。用在該方法中的優(yōu)選算法是，當(dāng)方向天線接收到的信號(hào) 強(qiáng)度處于其最大值時(shí)報(bào)告遠(yuǎn)程對(duì)象的方向。方向指示和最大信號(hào)可以 以視覺提示(visual cue )、聽覺提卞(audible cue )、觸覺^ 不(tactile cue) — 一諸如振動(dòng)器一一或測(cè)向裝置的用戶顯示器上的方向指示的形 式被提供。當(dāng)測(cè)向裝置指向遠(yuǎn)程對(duì)象時(shí)，本實(shí)施方案組合了視覺和聽 覺反饋的組合。
為了使測(cè)向裝置正確地報(bào)告遠(yuǎn)程對(duì)象的方向，該裝置必須針對(duì)該 裝置指向正確以及錯(cuò)誤方向的情況都能對(duì)所接收信號(hào)強(qiáng)度采樣。這為 在該裝置中運(yùn)行的算法賦予了以下能力將當(dāng)該裝置指向?qū)ο髸r(shí)的所 接收信號(hào)強(qiáng)度與當(dāng)該裝置指向離開該對(duì)象的方向時(shí)的其他信號(hào)強(qiáng)度進(jìn) 行比較，并當(dāng)所接收信號(hào)強(qiáng)度處于相對(duì)最大值時(shí)進(jìn)行報(bào)告。
在一個(gè)沒有反射的環(huán)境中，當(dāng)定向天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度處于其 相對(duì)最大值時(shí)只是指示目標(biāo)的方向，提供了可靠且可信任的找到遠(yuǎn)程 對(duì)象的方法。然而，在更典型的實(shí)際環(huán)境一一反射和多徑環(huán)境中，諸 如在機(jī)動(dòng)車停車場(chǎng)中，無線電頻率在往來于遠(yuǎn)程對(duì)象和測(cè)向裝置的途中在多個(gè)不同方向上行進(jìn)并遵循多個(gè)不同路徑。這些不同路徑造成駐 波、局部峰和局部零一一其將迷惑僅基于所接收信號(hào)強(qiáng)度和定向天線 的任何方向確定算法。
考慮以下簡(jiǎn)單情形遠(yuǎn)程對(duì)象發(fā)送具有一個(gè)到測(cè)向裝置的直接路 徑以及一個(gè)到測(cè)向裝置的反射路徑的無線電頻率信號(hào)。直接路徑將首 先到達(dá)測(cè)向裝置，隨之是一定的時(shí)延，然后反射信號(hào)到達(dá)。根據(jù)這兩 個(gè)所接收信號(hào)之間的時(shí)延，第二信號(hào)可以被接收為與原始信號(hào)同相 (in-phase)、與原始信號(hào)異相(out of phase)或處于其間的任何 相位。第一和第二所接收信號(hào)之間的相位關(guān)系對(duì)于特定位置是一致的， 但容易證實(shí)，當(dāng)測(cè)向裝置在空間中移動(dòng)時(shí)，該相位關(guān)系將改變。例如， 假如測(cè)向裝置移動(dòng)到使反射路徑變短而保持直接路徑長(zhǎng)度不變的位 置，那么這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差將減小。擴(kuò)展此推理，考慮同相信 號(hào)相加而異相信號(hào)相消，可清楚地領(lǐng)會(huì)，無線電頻率載波的所接收信 號(hào)強(qiáng)度可以隨著測(cè)向裝置在空間中移來移去而增大或減小，因?yàn)閭?cè)向 裝置通過局部零和局部峰。
在真實(shí)世界中，多徑傳輸可以并且確實(shí)存在，因?yàn)樵趥鬏斅窂缴?br> 有多個(gè)對(duì)象，這些對(duì)象反射或阻斷任意兩個(gè)給定點(diǎn)之間的傳輸。進(jìn)一 步，收發(fā)器(transceiver)天線的方位(orientation)是根據(jù)在空 間中的角度方位以及用戶可持有該收發(fā)器的空間點(diǎn)而可改變的。這也 可以影響被發(fā)送的電磁波在空間中的極化方向，這可以對(duì)接收器單元 或該電磁波的傳播有影響。
局部零可以被視為所接收信號(hào)為異相的位置，局部峰是所接收信
號(hào)為同相的位置。隨著定向天線的尺寸相對(duì)于栽波頻率的波長(zhǎng)變小， 定向天線的尺寸也相對(duì)于局部峰和局部零的尺寸變小。假如天線元件 足夠大以跨越峰和零來接收無線電頻率能量，那么它將不會(huì)覺察到由 于峰和零而引起的信號(hào)強(qiáng)度變化。但隨著天線變得足夠小以物理地在
零的空間范圍內(nèi)而不與任何相鄰的峰交疊，所接收信號(hào)強(qiáng)度變得顯著 地受局部零影響。此情景的基本問題是，所接收信號(hào)強(qiáng)度可以下降， 因?yàn)闇y(cè)向裝置在此刻已移入零，而不是指向離開遠(yuǎn)程對(duì)象的方向。若 沒有任何其他信息，依賴于所接收信號(hào)強(qiáng)度的算法就不能準(zhǔn)確地檢測(cè) 出測(cè)向裝置是否指向遠(yuǎn)程對(duì)象，或者測(cè)向裝置是否處于局部峰或零。本發(fā)明引入全向元件，用于確定測(cè)向裝置當(dāng)前是否處于局部峰或
局部零。考慮以下情形測(cè)向裝置移入局部零，但仍指向遠(yuǎn)程對(duì)象。 定向天線的所接收信號(hào)強(qiáng)度將隨著進(jìn)入零而減小。同時(shí)，全向天線的 所接收信號(hào)強(qiáng)度將也減小相當(dāng)?shù)?comparable)量。這是因?yàn)椋@兩 個(gè)天線都物理地檢測(cè)相同的零。分別被全向和定向天線元件接收到的 信號(hào)強(qiáng)度的差將保持恒定。
本發(fā)明的目的是恒定地對(duì)定向和全向天線的所接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行 比較，以確定方向。當(dāng)被定向天線接收到的信號(hào)強(qiáng)于被全向天線接收 到的信號(hào)時(shí)，測(cè)向裝置被認(rèn)為指向遠(yuǎn)程對(duì)象，不論該測(cè)向裝置相對(duì)于 局部峰或局部零的位置(position)。類似地，當(dāng)被定向天線接收到 的信號(hào)弱于被全向天線接收到的信號(hào)時(shí)，測(cè)向裝置被認(rèn)為指向離開該 遠(yuǎn)程對(duì)象的方向，不論該測(cè)向裝置相對(duì)于局部峰或局部零的相對(duì)位置。 全向天線將直接測(cè)量從目標(biāo)發(fā)出的以及所有被目標(biāo)反射的波。對(duì)于測(cè) 向儀的任何給定位置，此全向信號(hào)必定恒定，不論該測(cè)向儀可指向的 方向。在定向天線所指方向上的被直接發(fā)出的以及被反射的信號(hào)，將 依賴無線電環(huán)境而迥異，但將在目標(biāo)所在方向上趨于最大。
本發(fā)明還包括一個(gè)實(shí)施方案，其中第二天線不一定是全向的，而 只是具有不同于第一定向天線的輻射圖(radiation pattern )的天線。 例如，考慮第二天線具有水平橢圓形(horizontally elliptical)的 圖。本說明書中的算法、方法和描述在這樣的情形下仍有效。這樣， 第二天線的增益圖一一假如已知一一可以被包括在該算法中，并且可 以在方向確定過程中對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。這樣，應(yīng)理解，第二天線 可以具有任何增益圖，而在所圖解的實(shí)施方案中描述全向天線僅為了 舉例的目的。
根據(jù)被這兩個(gè)天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度來確定定向性的具體計(jì)算和 算法是本發(fā)明的實(shí)施方案，盡管可以基于特定天線元件的性能特性在 細(xì)節(jié)上對(duì)它們做出改變。
當(dāng)涉及測(cè)向及對(duì)象定位系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案引出兩個(gè) 特定裝置。遠(yuǎn)程對(duì)象典型地是收發(fā)器，收發(fā)器通常附接到通常需要被 找到或定位的對(duì)象，諸如機(jī)動(dòng)車、寵物或兒童。該遠(yuǎn)程對(duì)象典型地具 有單個(gè)天線，并且軟件處理量和用戶指示量為最小。測(cè)向裝置典型地被用戶用來定位該遠(yuǎn)程對(duì)象所附接至的對(duì)象、寵物或人員。該測(cè)向裝 置典型地更復(fù)雜在于，其具有雙天線配置、方向處理軟件以及用戶指 示，以向用戶提供反饋，顯示該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向。本發(fā)明的所圖解實(shí)
施方案的一部分在于，用于實(shí)現(xiàn)此雙部件系統(tǒng)(two-piece system) 的技術(shù)可以基于用戶對(duì)該技術(shù)的需要被組合或重組(reorganize)， 以產(chǎn)生其他組合。例如，假如一起#_配對(duì)， 一個(gè)測(cè)向裝置可以孝皮配置 為尋找另一個(gè)測(cè)向裝置。這將要求用在該系統(tǒng)中的兩個(gè)裝置每個(gè)都具 有天線對(duì)和測(cè)向軟件，以使在任何給定時(shí)刻這兩個(gè)裝置中的任一個(gè)都 可以找到另一個(gè)。另外，被定位的測(cè)向裝置可以向其用戶提供位置尋 找過程正在進(jìn)行中的指示；或可以向該用戶提供選項(xiàng)，以假如該用戶 的位置需要保密，則取消或阻止測(cè)向。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，該方法使用主路徑和反射路徑的特性、測(cè) 向裝置的方向以及取平均值(averaging)，以確定主路徑的方向，并 濾出任何和所有反射路徑。當(dāng)使用指向遠(yuǎn)程對(duì)象的高度定向天線 (highly directional ant謹(jǐn)a)時(shí)，所接收信號(hào)強(qiáng)度處于最大值。 隨著測(cè)向裝置的方向輕微地左右改變，所接收信號(hào)強(qiáng)度以適中的速度 衰減(roll off)。在另一方面，當(dāng)測(cè)向裝置指向反射信號(hào)時(shí)，趨勢(shì) 是，隨著測(cè)向裝置在角度上改變，例如輕微地左右改變，所接收信號(hào) 強(qiáng)度非?？焖俚厮p。衰減率的這一差異可以被用來區(qū)分基于直接接 收到的信號(hào)的真方向(true direction)和基于反射的假方向(false direction)。
在該優(yōu)選實(shí)施方案中，測(cè)向裝置的方位或相對(duì)航向(heading )是
通過參考子系統(tǒng)(referencing subsystem)--諸如數(shù)字羅盤--來
確定的，該參考子系統(tǒng)確定相對(duì)于地球磁場(chǎng)的方位。該數(shù)字羅盤，在 通過軟件被調(diào)配之后，輸出航向，該航向表示測(cè)向裝置所指的方向。 MEMS陀螺儀可以容易地替換數(shù)字羅盤，或者M(jìn)EMS陀螺儀可以被包括 在數(shù)字羅盤的限界(definition)內(nèi)。該優(yōu)選實(shí)施方案針對(duì)每個(gè)航向 取信號(hào)強(qiáng)度讀數(shù)，并對(duì)所有航向上的信號(hào)強(qiáng)度讀數(shù)取平均值。通過將
兩個(gè)航向的讀數(shù)相加，算出針對(duì)該航向的平均值?？梢葬槍?duì)每個(gè)實(shí)施 方案來優(yōu)化航向步幅(heading step)、平均值中的航向數(shù)目以及時(shí)間平均(time averaging)的引入，并且可以根據(jù)與本發(fā)明的教導(dǎo)一致的常規(guī)設(shè)計(jì)原理來對(duì)取平均值進(jìn)行調(diào)整。此取平均值的方法的結(jié)果產(chǎn)生了以指向遠(yuǎn)程對(duì)象的航向?yàn)橹行牡男盘?hào)強(qiáng)度峰。
為了使測(cè)向裝置正確地報(bào)告被指向遠(yuǎn)程對(duì)象，該裝置必須針對(duì)指向該對(duì)象的方向和離開該對(duì)象的方向都能對(duì)所接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣。這為在該裝置中運(yùn)行的算法賦予了以下能力將該裝置指向該對(duì)象時(shí)的所接收信號(hào)強(qiáng)度與其他信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較，并當(dāng)所接收信號(hào)強(qiáng)度處于相對(duì)最大值時(shí)進(jìn)行報(bào)告。當(dāng)測(cè)向裝置指向該遠(yuǎn)程對(duì)象和指向離開該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向時(shí)收集所接收信號(hào)強(qiáng)度的過程被稱為"掃描(sweep)"。掃描在每個(gè)測(cè)向過程的開始時(shí)進(jìn)行，并通過用戶來回?cái)[動(dòng)(swing)測(cè)向裝置以在多個(gè)角度采樣所接收信號(hào)強(qiáng)度一一即，掃描場(chǎng)一一來實(shí)現(xiàn)。
除了關(guān)于角度對(duì)所接收信號(hào)強(qiáng)度取平均值，該優(yōu)選實(shí)施方案中的數(shù)字羅盤還允許比沒有數(shù)字羅盤的情況更完善地掃描信號(hào)強(qiáng)度。若沒有如該優(yōu)選實(shí)施方案中的數(shù)字羅盤，那么掃描軟件就不知曉掃描期間的航向，于是其僅能存儲(chǔ)在一段時(shí)間內(nèi)接收到的信號(hào)強(qiáng)度的范圍，而不知曉該掃描是否已完全覆蓋了足以有效的角度。然而，有了數(shù)字羅盤和掃描過程中的羅盤航向信息，所接收信號(hào)強(qiáng)度就可以被存儲(chǔ)在被相應(yīng)航向標(biāo)示的貯存庫(kù)(bin)中，并且僅當(dāng)該掃描符合預(yù)定角度范圍或者本領(lǐng)域公知的其它統(tǒng)計(jì)量度時(shí)可以進(jìn)行方向確定。
而且，該測(cè)向裝置可以保持處于掃描模式(sweep mode),直到它已經(jīng)在多個(gè)方向角上收集了足夠的信號(hào)強(qiáng)度信息，以準(zhǔn)確地檢測(cè)遠(yuǎn)程對(duì)象的方向，而不是僅停留在掃描模式一段固定時(shí)間。利用本發(fā)明的所圖解實(shí)施方案，可以向用戶給出掃描模式仍在活動(dòng)狀態(tài)的指示，即，以鼓勵(lì)用戶在定向性被報(bào)告之前繼續(xù)掃描更大數(shù)量的角度。
該優(yōu)選實(shí)施方案的進(jìn)一步加強(qiáng)是，向用戶指示該測(cè)向裝置為了直接指向遠(yuǎn)程對(duì)象而應(yīng)被移動(dòng)的左-右方向。 一旦該測(cè)向裝置已通過感測(cè)最強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度確定了該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向，該測(cè)向裝置就可以存儲(chǔ)該遠(yuǎn)程對(duì)象的航向。繼而，隨著該測(cè)向裝置左右移動(dòng)，該裝置中的軟件可以將所存儲(chǔ)的航向與當(dāng)前航向進(jìn)行比較，并向用戶提供關(guān)于該測(cè)向裝置為了直接指向該遠(yuǎn)程對(duì)象需要向何方向移動(dòng)的反饋。盡管本發(fā)明的所圖解實(shí)施方案被描述用于在停車場(chǎng)內(nèi)定位機(jī)動(dòng)車，但可清楚地理解，本發(fā)明的教導(dǎo)可以被用來定位與其尋找者相對(duì)接近的任何對(duì)象。
例如，該測(cè)向裝置可以被用來定位被固定在兒童身上的遠(yuǎn)程對(duì)象，以使父母可以使用該測(cè)向裝置定位兒童，只要該兒童處于該裝置的范圍內(nèi)。
該遠(yuǎn)程對(duì)象可以位于其他物件上，諸如位于遙控器、鑰匙鏈、寵
物項(xiàng)圏以及車庫(kù)門開啟器(garage door opener)上，以使當(dāng)這些對(duì)象丟失或迷失時(shí)，該測(cè)向裝置可以被用來找到這些對(duì)象。
該遠(yuǎn)程對(duì)象也可以被置于露營(yíng)者、露營(yíng)地、船只、ATV或其他在參加戶外活動(dòng)時(shí)可以用作可找到位置的位置。
如上所述，兩個(gè)測(cè)向裝置可以被配置為能夠彼此定位。這將允許露營(yíng)者、徒步旅行者、騎車者以及任何其他成雙或結(jié)隊(duì)的人在分散時(shí)彼此定位。團(tuán)對(duì)規(guī)模僅受軟件以及裝置配對(duì)方式的限制。
該測(cè)向裝置也可以被配置為定位用戶常去區(qū)域內(nèi)的景點(diǎn)(pointof interest)或福利i殳施。對(duì)這些其他〃厶共福利i殳施的定位可以通過測(cè)向裝置上的第二按鈕而被啟動(dòng)。例如，用戶可以將他/她的車輛停泊在大的停車樓，繼而啟動(dòng)測(cè)向裝置上的第二按鈕，以定位最近的樓梯或電梯。這通過停車樓管理將具有公共訪問鍵(public access key)的遠(yuǎn)程對(duì)象置于各樓梯和電梯處實(shí)現(xiàn)。這些遠(yuǎn)程對(duì)象將與已進(jìn)入公眾訪問模式(public-access mode)的任何效'J向裝置通信。
盡管為了文法流利性已經(jīng)或者將用功能性說明來描述該設(shè)備和方法，但應(yīng)清楚地理解，除非在35 USC 112下明白地闡明，否則這些權(quán)利要求不應(yīng)被解釋為以任何方式被"裝置"或"步驟"限制的構(gòu)造必要地限制，而應(yīng)被給予在司法等同原則(judicial doctrine ofequivalent)下權(quán)利要求提供的限定的含義和等同物的完整范圍，并且，在權(quán)利要求在35 USC 112下被明白地闡明的情形下，應(yīng)被給予35 USC 112下的完整法定等同物(statutory equivalent)?，F(xiàn)在，通過轉(zhuǎn)到下述附圖，可以使本發(fā)明更好地形象化，在附圖中，相同的元件由相同的數(shù)字標(biāo)示。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的測(cè)向儀和遠(yuǎn)程對(duì)象中的電路的框圖。
圖2是所圖解實(shí)施方案中的定向和全向天線元件的輻射圖的極坐標(biāo)圖(polar graph )。
圖3是兩個(gè)非均勻定向天線元件的輻射圖的極坐標(biāo)圖，其中之一在所示實(shí)施方案中基本為水平橢圓形的。
圖4是兩個(gè)非均勻定向天線元件的輻射圖的極坐標(biāo)圖，其中該定向天線在所期望的方向上使用零而不是在所期望的方向上使用峰。
圖5是被定向和全向天線——其在測(cè)向裝置向左和向右移動(dòng)時(shí)仍保持指向遠(yuǎn)程對(duì)象的方向一一接收的、為測(cè)向裝置左-右位置的函數(shù)的所接收信號(hào)強(qiáng)度的曲線圖。
圖6是在引入數(shù)字羅盤的情況下，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的測(cè)向儀和遠(yuǎn)程對(duì)象中的電路的框圖。
圖7是對(duì)于原始數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)，為角度的函數(shù)的典型的所接收信號(hào)強(qiáng)度的曲線圖。
現(xiàn)在，通過轉(zhuǎn)向以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案一一其被作為權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的示例性實(shí)施例給出——的詳述，可以更好地理解本發(fā)明及其各種實(shí)施方案?？擅靼椎乩斫猓瑱?quán)利要求所限定的本發(fā)明可以比下述示例性實(shí)施方案更寬泛。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示例性實(shí)施方案由遠(yuǎn)程對(duì)象200——諸如位于停泊的機(jī)動(dòng)車中的裝置、測(cè)向裝置100以及對(duì)象200和裝置100之間的無線電頻率鏈路301組成。當(dāng)該示例性實(shí)施方案在一些情況下被陳述為針對(duì)找到停泊的機(jī)動(dòng)車時(shí)，應(yīng)理解，本發(fā)明既不局限于機(jī)動(dòng)車又不局限于固定對(duì)象。在這里，對(duì)象應(yīng)被廣義地理解為包括任何種類的有生命對(duì)象或無生命對(duì)象。因此，本發(fā)明能以同等的有效性用于寵物、兒童、鑰匙、自行車、摩托車、機(jī)動(dòng)車和任何要找尋其位置的對(duì)象。用于尋找停泊的機(jī)動(dòng)車的應(yīng)用是有利的，因?yàn)椴槐剡M(jìn)行精確的方向確定，而進(jìn)行視覺識(shí)別。這樣的應(yīng)用允許所指示角度有相當(dāng)大的誤差，而對(duì)效 用沒有任何減弱，因?yàn)閿?shù)十度以內(nèi)的方向準(zhǔn)確度通常就足夠準(zhǔn)確了 。
如圖1的框圖所示，該示例性實(shí)施方案中的裝置100由定向天線101 和全向天線102組成。天線101和102耦合到RF開關(guān)103, RF開關(guān) 103被控制器及處理器106控制?？刂破骷疤幚砥?06可以由根據(jù)常 規(guī)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字邏輯電路或模擬 控制電路以及無線電頻率控制及處理電路組成，以實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明的示 例性實(shí)施方案教導(dǎo)的功能。控制器及處理器106也可以包括一個(gè)或多 個(gè)用戶輸入裝置，其可以用按鈕或類似的輸入方法來實(shí)現(xiàn)。這些按鈕 可以被用來啟動(dòng)或停止方向報(bào)告序歹'J ( direction-reporting sequence)，以選擇被搜尋的遠(yuǎn)程對(duì)象，或者允許或取消試圖定位該 對(duì)象裝置的另一個(gè)測(cè)向裝置。
在一個(gè)測(cè)向裝置企圖定位另一個(gè)測(cè)向裝置的實(shí)施方案中，遠(yuǎn)程對(duì) 象200將被測(cè)向裝置100的第二實(shí)例取代，這兩個(gè)測(cè)向裝置通過無線 電頻率鏈路301通信。
圖2是以分貝為單位示出了由方形數(shù)據(jù)點(diǎn)示出的定向天線101和 由菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)示出的全向天線102和201的相對(duì)增益圖的極坐標(biāo)圖。 取全向天線102的增益作為0分貝基準(zhǔn)。如圖2所示，與全向增益相 比，定向天線101的后波瓣(back lobe)減小了至少-10分貝，前 波瓣(front lobe)增大了至少5分貝。該極坐標(biāo)圖被劃分為32個(gè)相 等的角度段，每段11.25° ，以使可看到，定向天線的增益不等于全 向天線的增益，直到到達(dá)前部土45。扇形區(qū)。應(yīng)理解，天線圖(antenna pattern )僅以示例的方式示出，性能和增益圖將依賴于所選擇的特定 天線設(shè)計(jì)而改變，天線設(shè)計(jì)不受所給出的實(shí)施例限制。
替代性地，應(yīng)指出，本發(fā)明為了確定方向可以采用任何非均勻或 非全向天線圖。另外，要滿足本發(fā)明的要求，全向天線不必真正地全 向?；疽笫牵厦詢蓚€(gè)天線之間的相對(duì)所接收信號(hào)強(qiáng)度在遠(yuǎn)程對(duì) 象的方向上必須是唯一的。這兩個(gè)天線之間的差異是否處于相對(duì)最小 值、最大值，或者一個(gè)天線接收的信號(hào)是強(qiáng)于還是弱于另一個(gè)天線， 都無所謂，只要組合是唯一的。
圖3示出了可以被用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩個(gè)非均勻定向天線元件的一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，天線2在朝向遠(yuǎn)程對(duì)象的方向上具有 峰，天線1的圖是非均勻地全向的。該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向是被天線2接 收到的信號(hào)強(qiáng)度以最大差超過被天線1接收到的信號(hào)強(qiáng)度的方向。運(yùn) 行在該測(cè)向裝置中的軟件的任務(wù)是，識(shí)別被天線2接收到的信號(hào)強(qiáng)度 最多地超過被天線l接收到的信號(hào)強(qiáng)度的方向。
當(dāng)提到天線實(shí)現(xiàn)時(shí)，相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的該唯一差異允許有許多可能
性。例如，定向天線在所期望的方向不必具有波瓣，而是可以具有零。 該零可以使得該定向天線的信號(hào)在所期望的方向上比全向天線的信號(hào)
弱得多，仍使得測(cè)向是可能的。繼而，輪到該裝置中的軟件應(yīng)用正確 的算法來尋找峰或零，以確定方向。
圖4示出了可以被用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩個(gè)非均勻定向天線元件的 另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，天線1在朝向遠(yuǎn)程對(duì)象的方向上具 有零，天線2的圖輕微地偏向該遠(yuǎn)程對(duì)象。該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向是被天 線2接收到的信號(hào)強(qiáng)度以最大差超過被天線1接收到的信號(hào)強(qiáng)度的方 向。運(yùn)行在該測(cè)向裝置中的軟件的任務(wù)是，識(shí)別被天線2接收到的信 號(hào)強(qiáng)度最多地超過被天線1接收到的信號(hào)強(qiáng)度的方向，或被天線1接 收到的信號(hào)強(qiáng)度處于相對(duì)于被天線2接收到的信號(hào)強(qiáng)度的最小值的方 向。
參看圖1,開關(guān)103耦合到無線電收發(fā)器104,以檢測(cè)入射信號(hào) (incoming signal )。另外，命令信號(hào)可以由控制器106生成，并經(jīng) 由收發(fā)器104通過全向天線102或天線101被發(fā)送以向遠(yuǎn)程對(duì)象200 發(fā)送命令，例如以向?qū)ο?00發(fā)出喚醒信號(hào)，該喚醒信號(hào)將啟動(dòng)如下 所述的自對(duì)象200的信號(hào)傳輸。
收發(fā)器104包含發(fā)送器、接收器和合成器(synthesizer )。發(fā)送 器包括調(diào)制器，其獲取基帶數(shù)據(jù)并上變頻(upconvert)至由合成器 產(chǎn)生的RF載波頻率；以及放大器，其對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行放大?？刂破?106以意在用于適當(dāng)接受器(recipient)的適當(dāng)協(xié)議，為調(diào)制器提供 發(fā)送信息所必要的信號(hào)。發(fā)送放大器可以包括功率控制，以在發(fā)送距 離短的情況下降低功率消耗。接收器包括接收RF信號(hào)所需要的濾波 和放大；以及解調(diào)器，其從所接收RF信號(hào)中提取基帶信號(hào)。控制器與 解調(diào)器共同工作，以根據(jù)發(fā)送協(xié)議提取僅意在用于此單元的數(shù)據(jù)。所有其他所接收數(shù)據(jù)都被忽略。
本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的特征之一是，在嘈雜的RF環(huán)境中，或 在多個(gè)用戶正在使用相同或相似裝置的地方，適當(dāng)且可靠地才艮告方向。 本發(fā)明采用Zigbee協(xié)議，其帶有對(duì)測(cè)向裝置和遠(yuǎn)程對(duì)象公共的附加信 息，該附加信息幫助將在裝置之間發(fā)送的信息標(biāo)記為特定用戶獨(dú)有的。 該Zigbee協(xié)議具有用于在嘈雜、多用戶環(huán)境中工作的方法，運(yùn)行在這 兩個(gè)裝置上的軟件含有附加安全等級(jí)，以確保所接收信號(hào)強(qiáng)度僅是來 自從該對(duì)裝置中的另一個(gè)裝置接收的信號(hào)的所接收信號(hào)強(qiáng)度，而不是 來自從任何其他用戶的裝置或其他噪聲源接收的信號(hào)的所接收信號(hào)強(qiáng) 度。普遍可用的任何協(xié)議或方法可以被用來加強(qiáng)在嘈雜、多用戶環(huán)境 中的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而幫助確保信號(hào)強(qiáng)度是來自預(yù)定發(fā)送器(intended transmitter )。
所接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI) 105 — 一其耦合到控制器106 — 一 是這樣的所接收信號(hào)強(qiáng)度指示器電路當(dāng)天線101和102被開關(guān)103 多路復(fù)用時(shí)，其用于測(cè)量被收發(fā)器104從天線101和102檢測(cè)到的所 接收無線電信號(hào)強(qiáng)度(能量積分，而不是質(zhì)量)。RSSI 105可以作為 IF級(jí)被實(shí)現(xiàn)，或者在零IF系統(tǒng)中，RSSI 105可以在基帶信號(hào)鏈中、 在基帶放大器之前被實(shí)現(xiàn)。RSSI輸出可以作為直流模擬電平被提供， 或被內(nèi)部模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)采樣，結(jié)果碼(resulting code) 直接可用，或經(jīng)由外圍或內(nèi)部處理器總線可用。
RSSI電路105僅提供用于意在用于此接受器的傳輸?shù)腞SSI數(shù)據(jù)。 這是通過僅當(dāng)所預(yù)期的發(fā)送器正在發(fā)送時(shí)檢查RSSI數(shù)據(jù)、通過檢查所 解調(diào)的輸出的IF能量或通過任何其他多用戶RSSI確定方法來實(shí)現(xiàn)的。 現(xiàn)在或?qū)砥毡榭捎玫娜魏畏椒梢员挥脕泶_保該RSSI數(shù)據(jù)僅是來 自預(yù)定發(fā)送器。在此實(shí)施方案中未描述的任何方法的使用，仍被認(rèn)為 落入本發(fā)明的意向范圍。
用戶指示器107耦合到控制器106，以向用戶提供顯示或反饋信 號(hào)，從而與其他反饋信號(hào)一起，向用戶提供遠(yuǎn)程對(duì)象200方向的指示。 此反饋的形式可以是視覺提示一一諸如LED、聽覺提示——諸如發(fā)自 揚(yáng)聲器的樂音(tone )或語音(voice )或觸覺提示——諸如振動(dòng)或輕 敲。用戶指示器107也可以指示系統(tǒng)的總體狀況，包括低電池電量警告(low battery warning)。裝置100中的所有電路都由電源108 供電，電源108典型地是電池，但可以包括現(xiàn)在已知或以后將發(fā)明的 任何類型的電源，包括多個(gè)源的組合，諸如太陽能電池和可充電電池 的組合。
遠(yuǎn)程對(duì)象200包括如圖1所示的全向天線201,該天線201 #皮耦 合到無線電頻率收發(fā)器202。與裝置100相似，對(duì)象200中的電路也 可以包括所接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI) 203,目的在于當(dāng)測(cè)向裝置非 常接近時(shí)降低其發(fā)送功率。來自RSSI 203的所接收信號(hào)強(qiáng)度指示也可 以被遠(yuǎn)程對(duì)象200或測(cè)向裝置100用作測(cè)向算法的一部分。與控制器 及處理器106類似的控制器及處理器204被耦合到收發(fā)器202和RSSI 203，如同在裝置100中那樣。預(yù)期耦合到控制器204的用戶指示器 205是可選的。電源206為所有電路供電，如同電源108在裝置100 中那樣。電源206也可以從其所在的對(duì)象——諸如點(diǎn)煙器適配器
(cigarette lighter adapter )，假如電源206位于機(jī)動(dòng)車內(nèi)的話--
獲得電能。
圖1的系統(tǒng)的總體運(yùn)轉(zhuǎn)以及所需天線101和天線102，在圖5的 理想化的信號(hào)強(qiáng)度圖中被示出。圖5是定向天線101的以任意單位表 示的所接收信號(hào)強(qiáng)度一一其由三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)示出一一與全向天線102 的以任意單位表示的所接收信號(hào)強(qiáng)度一一其由菱形數(shù)據(jù)點(diǎn)示出一_的 比較圖。圖5中的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)測(cè)向裝置100指向遠(yuǎn)程對(duì)象200的情 況，并且被示為測(cè)向裝置100在不改變其方向的前提下從一端到另一 端移動(dòng)經(jīng)過局部峰和局部零時(shí)的以任意單位表示的距離的函數(shù)。如圖 所示，多個(gè)最大值可以被檢測(cè)到，但該定向和全向天線的信號(hào)強(qiáng)度在 整個(gè)圖中保持相同的增量(delta )。圖5顯示，定向場(chǎng)強(qiáng)(directional field strength) 總是大于全向場(chǎng)強(qiáng) (omnidirectional field strength),不論通過移動(dòng)通過局部峰和局部零而經(jīng)歷的絕對(duì)信號(hào)強(qiáng) 度改變。
圖6是在數(shù)字羅盤109被包括在裝置100中的情況下，系統(tǒng)的框 圖。數(shù)字羅盤109生成相應(yīng)于磁場(chǎng)方向或真實(shí)羅盤方向的信號(hào)，該信 號(hào)被耦合到控制器106。在圖6的實(shí)施方案中，全向天線102和開關(guān) 103被省略。然而，應(yīng)理解，羅盤109也可以作為冗余元件被包括在圖1的實(shí)施方案中。羅盤109允許控制器106收集與被定向天線101 接收到的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)羅盤航向貯存該數(shù)據(jù)。 一旦被收集 在貯存庫(kù)中，所捕獲的數(shù)據(jù)就可以被取平均值，或被更智能地用來表 示適當(dāng)?shù)臏y(cè)向反饋。
圖7是示出了圖6的實(shí)施方案的運(yùn)轉(zhuǎn)的圖。對(duì)于這個(gè)實(shí)施方案， 考慮測(cè)向裝置包括具有四個(gè)不同LED的方向指示。在該特定實(shí)施方案 中，當(dāng)該測(cè)向裝置指向遠(yuǎn)程對(duì)象時(shí)所有四個(gè)LED都被點(diǎn)亮，而當(dāng)該測(cè) 向裝置實(shí)質(zhì)上指向離開該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向時(shí)沒有LED被點(diǎn)亮。 一個(gè)、 兩個(gè)和三個(gè)LED被點(diǎn)亮，指示接近該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向的方位。在所示 實(shí)施方案中，被點(diǎn)亮的LED的數(shù)目被貯存為多個(gè)為IO度的間隔，以0 度為中心開始，延伸至±180。。每個(gè)間隔或貯存庫(kù)被定義為"航向"。 為進(jìn)行說明，將北或0°作為真正的目標(biāo)方向，真正的目標(biāo)方向可以 任意地處于任意羅盤方向。圖7以曲線400繪出了手持式(handheld) 掃描，示出了在不包括取平均值的情況下作為掃描角度的函數(shù)的被點(diǎn) 亮LED的數(shù)目。曲線400的數(shù)據(jù)的平均值——其是對(duì)在所選擇的航向 每一側(cè)的兩個(gè)航向以及所選擇的航向一起所取的平均值——由曲線 402示出。由于大多數(shù)用戶接口元件在將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶之前對(duì)結(jié)果 進(jìn)行量化，本實(shí)施例以曲線404的數(shù)據(jù)示出了已量化的被點(diǎn)亮LED的 數(shù)目。注意，曲線400中的數(shù)據(jù)在除了直接指向遠(yuǎn)程對(duì)象時(shí)以外的航 向指示了最佳定向性，而曲線404中的數(shù)據(jù)僅在直接指向遠(yuǎn)程對(duì)象時(shí) 指示最佳定向性。因此，盡管在觀察單個(gè)航向時(shí)被定向天線101接收 到的場(chǎng)強(qiáng)可能是含糊的，但是多個(gè)航向上的平均值亳不含糊地指向真 正的目標(biāo)方向。應(yīng)清楚地理解，航向步幅或間隔寬度、在用于可靠方 向確定的平均值中要求的航向數(shù)目以及時(shí)間平均的引入，都可以針對(duì) 每個(gè)實(shí)施方案或應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。事實(shí) 上，針對(duì)數(shù)據(jù)掃描可以相繼運(yùn)行多個(gè)取平均值算法，繼而可以使用自 動(dòng)決策邏輯(automated decision logic),從該多個(gè)取平均值算法 中進(jìn)行如下選擇，即在任何給定數(shù)據(jù)掃描中或在多個(gè)掃描中，哪個(gè)算 法看上去是最可靠的。
一旦運(yùn)行在圖6所示的測(cè)向裝置中的軟件已確定遠(yuǎn)程對(duì)象的航 向，那么被呈現(xiàn)給用戶的反饋可以更清晰地描述所期望的航向相對(duì)于當(dāng)前航向的方位。例如，假如該遠(yuǎn)程對(duì)象相對(duì)于該測(cè)向裝置處于270 °的航向，并且該測(cè)向裝置朝315。的航向定向，那么該軟件就可以 算出，該測(cè)向裝置需要向左轉(zhuǎn)動(dòng)45° 。依賴于該測(cè)向裝置的用戶指示 能力的完善度(sophistication),該測(cè)向裝置可以向用戶才艮告"向 左"或"向左45。"。替代性地，它可以顯示一些類型的箭頭或其他 方向指示圖樣，向用戶指示該遠(yuǎn)程對(duì)象位于該測(cè)向裝置當(dāng)前所指方向 向左45° 。 一個(gè)實(shí)施例是， 一圏LED被布置成表示模擬時(shí)鐘的圖案， 其中該圓圏中的每個(gè)LED對(duì)應(yīng)于該模擬時(shí)鐘上的半個(gè)小時(shí)。在這個(gè)布 置中，將會(huì)有24個(gè)LED構(gòu)成該圓圈。在上述實(shí)施例中，遠(yuǎn)程對(duì)象位于 當(dāng)前航向向左45。，在該模擬時(shí)鐘上對(duì)應(yīng)于10: 30的LED會(huì)被點(diǎn)亮， 從而以圖形方式表示該遠(yuǎn)程對(duì)象的方向。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以做出許多改變和修改，而不背離本發(fā)明 的精神和范圍。因而，應(yīng)理解，已闡述的示例性實(shí)施方案僅是對(duì)一個(gè) 或幾個(gè)實(shí)施例來說的，該示例性實(shí)施方案不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)如以下發(fā)明 及其各實(shí)施方案限定的本發(fā)明的限制。各實(shí)施方案能以本領(lǐng)域公知的 模擬或數(shù)字電路、軟件或固件控制的電路的形式實(shí)現(xiàn)，用于接收無線 電信號(hào)、數(shù)字化并處理該無線電信號(hào)，以執(zhí)行在以下權(quán)利要求中描述 的各種功能。
因而，應(yīng)理解，示例性實(shí)施方案僅為了示例的目的而被闡述，不 應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)如以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的限制。例如，盡管一項(xiàng) 權(quán)利要求的要素在下文中是以特定組合進(jìn)行闡述的，但應(yīng)明白地理解， 本發(fā)明包括上文公開的較少、較多或不同要素的其他組合，即使在最 初未以這樣的組合要求保護(hù)這些要素的情況下。兩個(gè)要素以所要求保 護(hù)的組合被組合的教導(dǎo)，應(yīng)進(jìn)一步被理解為，也允許這樣的要求保護(hù) 的組合，其中這兩個(gè)要素不相互組合，而是可單獨(dú)使用或以其他組合 方式被組合。明確預(yù)期刪除本發(fā)明的任何所公開的要素落入本發(fā)明的 范圍。
用在本說明書中以描述本發(fā)明以及其各實(shí)施方案的詞語應(yīng)被理解 為，不僅表示其通常定義的意義，而且包括按本說明書中的特殊定義 的超越通常定義的意義范圍的結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。這樣，假如某要素 在本說明書的環(huán)境中可以被理解為包括一種以上的意義，那么該要素在權(quán)利要求中的使用必須被理解為是被本說明書和該詞語自身支持的 所有可能意義的總稱。
因而，以下權(quán)利要求中的詞語或要素的限定，在本說明書中被限 定為不僅包括字面上闡述的要素組合，而且包括用于以本質(zhì)上相同的 方式執(zhí)行本質(zhì)上相同的功能以獲得本質(zhì)上相同的結(jié)果的所有等同結(jié) 構(gòu)、材料或動(dòng)作。因而，在此意義上，預(yù)期，針對(duì)權(quán)利要求中的任何 一個(gè)要素，可以進(jìn)行兩個(gè)或更多個(gè)要素的等同替換，或者在一項(xiàng)權(quán)利 要求中單個(gè)要素可以被替換成兩個(gè)或更多個(gè)要素。雖然要素在上文可
以被描述為以特定組合進(jìn)行動(dòng)作，甚至最初是這樣要求保護(hù)的，但應(yīng) 明白地理解，來自所要求保護(hù)的組合的一個(gè)或多個(gè)要素在一些情況下 可以從該組合中被刪除，以及所要求保護(hù)的組合可以針對(duì)一子組合或 子組合的變體。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員觀察到的對(duì)所要求保護(hù)的主題的非本質(zhì)改 變——無論是現(xiàn)在已知的還是以后將要作出的，都被清楚地預(yù)期為等 同地落入權(quán)利要求的范圍。因而，現(xiàn)在已知或以后將已知的對(duì)本領(lǐng)域圍。
這樣，權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括上文具體示出和描述的、在概 念上等同的、可以被明顯地替換的以及本質(zhì)上包括了本發(fā)明本質(zhì)構(gòu)思 的。
權(quán)利要求
1.一種用于提供對(duì)對(duì)象和用戶之間的方向的確定的設(shè)備，包含第一天線，其具有第一增益圖；第二天線，其具有與第一天線的第一增益圖不同的第二增益圖，第一和第二天線位于與用戶和對(duì)象中任一關(guān)聯(lián)的第一位置或其附近；第三天線，其用于發(fā)送位置信號(hào)，該第三天線位于與用戶和對(duì)象中另一關(guān)聯(lián)的第二位置；以及電路，其耦合到第一天線和第二天線，以確定在第一和第二天線處接收到的位置信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)，并通過將在第一和第二天線處接收到的位置信號(hào)進(jìn)行比較，確定用戶和對(duì)象之間的可能相對(duì)方向。
2. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第三天線被用來發(fā)送全向信號(hào)。
3. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第三天線被用來根據(jù)預(yù)定的增益 圖發(fā)送定向信號(hào)。
4. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第一天線具有定向增益圖，并且 其中第二天線具有全向增益圖。
5. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第一天線具有第一定向增益圖， 并且其中第二天線具有不同的第二定向增益圖。
6. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述電路通過生成被第一天線接 收到的信號(hào)強(qiáng)度除以被第二天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度得到的信號(hào)強(qiáng)度比 來確定可能相對(duì)方向。
7. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第三天線與對(duì)象關(guān)聯(lián)，并且第一 和第二天線與用戶關(guān)聯(lián)。
8. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中第三天線與用戶關(guān)聯(lián)，并且第一 和第二天線與對(duì)象關(guān)聯(lián)，所接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)數(shù)據(jù)和/或定 向信息被從對(duì)象發(fā)送到用戶。
9. 權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中當(dāng)相較于用戶和對(duì)象之間的其他 方向，被第一天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度處于其相對(duì)最大值時(shí)，所述電路 確定用戶和對(duì)象之間的可能相對(duì)方向。
10. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向的電路通過確定作為第一和第二天線方位方向函數(shù)的、被第一 和第二天線從第三天線接收到的場(chǎng)強(qiáng)之比，來確定可能相對(duì)方向。
11. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向的電路通過確定作為第一和第二天線方位方向函數(shù)的、被第一 和第二天線從第三天線接收到的場(chǎng)強(qiáng)之差，來確定可能相對(duì)方向。
12. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一和第二天線被包括在第一 測(cè)向裝置內(nèi)，并且該設(shè)備進(jìn)一步包含第二測(cè)向裝置，該第二測(cè)向裝置 與第一測(cè)向裝置通信，以使第二測(cè)向裝置被布置和配置為確定第一測(cè) 向裝置的相對(duì)可能方向。
13. 權(quán)利要求12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含在第一測(cè)向裝置中的電 路，以指示第二測(cè)向裝置處在確定第一測(cè)向裝置的相對(duì)可能位置的過 程中。
14. 權(quán)利要求12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含在第一測(cè)向裝置中的電 路，以阻礙第二測(cè)向裝置成功確定第一測(cè)向裝置的相對(duì)可能位置。
15. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向的電路通過當(dāng)?shù)谝惶炀€的方向在角度上改變時(shí)確定所接收?qǐng)鰪?qiáng) 的衰減率以區(qū)分直接接收到的信號(hào)和間接接收到的或反射信號(hào)，來確 定可能相對(duì)方向。
16. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包含羅盤，該羅盤耦合到所 述電路，以允許提供相應(yīng)于方向的地理航向。
17. 權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述電路取預(yù)定范圍的相鄰航 向上的信號(hào)強(qiáng)度的平均值，并將平均值分派到每個(gè)相應(yīng)航向。
18. 權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中僅在預(yù)定的航向掃描被獲得之 后，相對(duì)可能方向才被確定。
19. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向的電路確定掃描的最有利角度方向，以使第一天線朝可能相對(duì) 方向定向。
20. 權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電路將當(dāng)?shù)谝缓偷诙炀€指向所述對(duì)象時(shí)在第一和第二天線處接收到的信號(hào)與當(dāng)?shù)谝缓偷诙?線指向離開所述對(duì)象的方向時(shí)在第一和第二天線處接收到的信號(hào)進(jìn)行比較。
21. —種用于提供對(duì)到全向地發(fā)送信號(hào)的遠(yuǎn)程對(duì)象的方向的確定 的設(shè)備，包含手持式定向天線，其位于用戶位置；手持式數(shù)字羅盤，其生成對(duì)應(yīng)于定向天線所指的每個(gè)方向的羅盤 航向；以及手持式電路，其耦合到定向天線，以確定來自遠(yuǎn)程對(duì)象的被定向 天線接收到的信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)，并且，當(dāng)定向天線掃描觀察場(chǎng)時(shí)通過利用 羅盤航向來存儲(chǔ)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)并根據(jù)預(yù)定的協(xié)議來取多個(gè)羅盤航向上的場(chǎng) 強(qiáng)數(shù)據(jù)的平均值，來確定該遠(yuǎn)程對(duì)象相對(duì)于用戶位置的可能方向。
22. —種用于提供對(duì)對(duì)象和用戶之間的方向的確定的方法，包含 從第三天線發(fā)送位置信號(hào)，該第三天線位于與用戶和對(duì)象中任一關(guān)聯(lián)的第二位置；在具有第一增益圖的第一天線處接收該位置信號(hào)； 在具有與第一天線的第一增益圖不同的第二增益圖的第二天線處接收該位置信號(hào)，該第一和第二天線位于與用戶和對(duì)象中另一關(guān)聯(lián)的第一位置或其附近；確定所接收的位置信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)；以及通過將在第一天線和第二天線處接收到的位置信號(hào)進(jìn)行比較，確定用戶和對(duì)象之間的可能相對(duì)方向。
23. 權(quán)利要求22所述的方法，其中從第三天線發(fā)送位置信號(hào)包含 發(fā)送全向信號(hào)。
24. 權(quán)利要求22所述的方法，其中從第三天線發(fā)送位置信號(hào)包含 根據(jù)預(yù)定的增益圖發(fā)送定向信號(hào)。
25. 權(quán)利要求22所述的方法，其中在第一天線處接收該位置信號(hào) 包含根據(jù)定向增益圖接收該位置信號(hào)，并且其中在第二天線處接收該 位置信號(hào)包含根據(jù)全向增益圖接收該位置信號(hào)。
26. 權(quán)利要求22所述的方法，其中在第一天線處接收該位置信號(hào) 包含根據(jù)第一定向增益圖接收該位置信號(hào)，并且其中在第二天線處接 收該位置信號(hào)包含根據(jù)不同的第二定向增益圖接收該位置信號(hào)。
27. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含生成被第一天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度除以被第二天線接收到 的信號(hào)強(qiáng)度得到的信號(hào)強(qiáng)度比。
28. 權(quán)利要求22所述的方法，其中第三天線與用戶關(guān)聯(lián)，并且第一和第二天線與對(duì)象關(guān)聯(lián)，并且該方法進(jìn)一步包含從對(duì)象向用戶發(fā)送所接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)數(shù)據(jù)和/或定向信息。
29. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含，當(dāng)相較于用戶和對(duì)象之間的其他方向，被第一天線接收 到的信號(hào)強(qiáng)度處于其相對(duì)最大值時(shí)，確定用戶和對(duì)象之間的可能相對(duì) 方向。
30. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含，確定作為第一和第二天線方位方向函數(shù)的、被第一和第 二天線從第三天線接收到的場(chǎng)強(qiáng)之比。
31. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含，通過確定作為第一和第二天線方位方向函數(shù)的、被第一 和第二天線從第三天線接收到的場(chǎng)強(qiáng)之差，來確定該可能相對(duì)方向。
32. 權(quán)利要求22所述的方法，其中第一和第二天線被包含在第一 測(cè)向裝置內(nèi)，并且該方法進(jìn)一步包含使第二測(cè)向裝置與第 一測(cè)向裝置 通信，以使第二測(cè)向裝置確定第一測(cè)向裝置的相對(duì)可能方向。
33. 權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包含在第一測(cè)向裝置中指示 第二測(cè)向裝置處在確定第一測(cè)向裝置的相對(duì)可能位置的過程中。
34. 權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包含阻礙第二測(cè)向裝置成功 確定第一測(cè)向裝置的相對(duì)可能位置。
35. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含，當(dāng)?shù)谝惶炀€的方向在角度上改變時(shí)確定所接收?qǐng)鰪?qiáng)的衰 減率，以區(qū)分直接接收到的信號(hào)和間接接收到的或反射信號(hào)。
36. 權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包含生成相應(yīng)于方向的地理 航向。
37. 權(quán)利要求36所述的方法，其中生成相應(yīng)于方向的地理航向包 含，取預(yù)定范圍的相鄰航向上的信號(hào)強(qiáng)度的平均值，并將平均值分派 到每個(gè)相應(yīng)航向。
38. 權(quán)利要求36所述的方法，其中生成相應(yīng)于方向的地理航向包 含，僅在預(yù)定的航向掃描被獲得之后，才確定相對(duì)可能方向。
39. 權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包含確定掃描的最有利角度 方向，以使第一天線朝可能相對(duì)方向定向。
40. 權(quán)利要求22所述的方法，其中確定用戶和對(duì)象之間的可能相 對(duì)方向包含，將當(dāng)?shù)谝缓偷诙炀€指向所述對(duì)象時(shí)在第一和第二天線 處接收到的信號(hào)與當(dāng)?shù)谝缓偷诙炀€指向離開所述對(duì)象的方向時(shí)在第 一和第二天線處接收到的信號(hào)進(jìn)行比較。
41. 一種用于提供對(duì)到全向地發(fā)送位置信號(hào)的遠(yuǎn)程對(duì)象的方向的 確定的方法，包含用位于用戶位置的手持式定向天線接收位置信號(hào)； 生成相應(yīng)于定向天線所指的每個(gè)方向的羅盤航向； 確定來自遠(yuǎn)程對(duì)象的被定向天線接收到的位置信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)；以及 當(dāng)定向天線掃描觀察場(chǎng)時(shí)，通過利用羅盤航向來存儲(chǔ)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)并根據(jù)預(yù)定的協(xié)議來取多個(gè)羅盤航向上的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)的平均值，來確定遠(yuǎn)程對(duì)象相對(duì)于用戶位置的可能方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了對(duì)到全向地發(fā)送信號(hào)的遠(yuǎn)程對(duì)象的方向的確定。本發(fā)明包括在用戶位置處的手持式定向天線和全向天線，以及耦合到所述天線的手持式電路，以確定這兩個(gè)天線從遠(yuǎn)程對(duì)象接收到的信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)。對(duì)在掃描觀察場(chǎng)期間在所述天線處接收到的信號(hào)進(jìn)行比較，從數(shù)據(jù)掃描中選出該遠(yuǎn)程對(duì)象相對(duì)于用戶位置的可能方向。該設(shè)備可以進(jìn)一步包括數(shù)字羅盤，該數(shù)字羅盤生成相應(yīng)于定向天線所指的每個(gè)方向的羅盤航向。該電路利用羅盤航向來存儲(chǔ)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)定的協(xié)議取多個(gè)羅盤航向上的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)的平均值。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101652942SQ200880008471
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者B·H·肯納德, J·L·貝恩特森, P·E·弗朗茨 申請(qǐng)人:羅盤自動(dòng)跟蹤器有限責(zé)任公司