專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備的位置的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)的實(shí)施方式通常提出了用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備關(guān)于交通工具的位置的裝置和方法。背景已知檢測(cè)無(wú)線設(shè)備關(guān)于交通工具的位置。以下直接闡述了一種用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備相對(duì)于交通工具的位置的實(shí)現(xiàn)。Dickerhoof等人的第2010/0076622號(hào)美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)提出了一種用于確定無(wú)線設(shè)備關(guān)于交通工具的位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括定位在交通工具附近的多個(gè)天線，用于從無(wú)線設(shè)備接收無(wú)線信號(hào)。該無(wú)線信號(hào)對(duì)應(yīng)于與預(yù)定的交通工具操作相關(guān)的命令和狀態(tài)中的至少一個(gè)。該系統(tǒng)還包括可操作地耦合到每個(gè)天線的控制器。該控制器被配置成基于在多個(gè)天線中的一個(gè)或多個(gè)天線處的無(wú)線信號(hào)的到達(dá)時(shí)間來(lái)生成指示無(wú)線設(shè)備的位置的位置信號(hào)，以及基于該位置信號(hào)控制預(yù)定的交通工具操作的操作。概述在至少一個(gè)實(shí)施方式中，提出了一種用于確定便攜無(wú)線設(shè)備相對(duì)于交通工具的位置的裝置。該裝置包括第一基站，該第一基站包括被定位在交通工具附近的第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)。該第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第一操作頻率來(lái)操作，用于發(fā)送至少一個(gè)第一信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第一信號(hào)，以提供該便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于交通工具的第一距離。第一操作頻率通常對(duì)應(yīng)于一距離精度值，并且第一距離通常對(duì)應(yīng)于便攜無(wú)線設(shè)備距離交通工具的實(shí)際距離，其受到所述距離精度值的調(diào)節(jié)。附圖簡(jiǎn)述本公開(kāi)的實(shí)施方式以所附權(quán)利要求中的特性被指出。然而，通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)參考以下詳細(xì)的描述，各種不同的實(shí)施方式的其他特征將變得明顯并且將被最好地理解，其中:

圖1描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備的位置的裝置；圖2描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備、主基站和輔助基站的詳細(xì)示意圖；圖3描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于確定在無(wú)線設(shè)備、主基站和輔助基站上的無(wú)線電收發(fā)機(jī)的操作頻率的方法；圖4描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備的位置的方法；圖5描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備與交通工具相距的第一距離、第二距離和第三距離；圖6描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備輪詢來(lái)自交通工具的信號(hào)的方式；
圖7描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的主基站對(duì)無(wú)線設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的方式；圖8描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的由用戶和交通工具中的接收器的定時(shí)來(lái)啟動(dòng)無(wú)線設(shè)備的方式；以及圖9描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行內(nèi)部輪詢以檢查移動(dòng)。詳細(xì)描述根據(jù)需要，本文公開(kāi)了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式；然而，要理解的是所公開(kāi)的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以按照各種不同的和可供選擇的形式來(lái)實(shí)施。附圖不一定按比例繪制；一些特征可被放大或縮小以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。因此，本文所公開(kāi)的特定的結(jié)構(gòu)性和功能性的細(xì)節(jié)不被解釋為是限制性的，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。本公開(kāi)的實(shí)施方式通常提出了多種電路或其他的電子設(shè)備。所有對(duì)這些電路和其他電子設(shè)備及其提供的功能的引用無(wú)意于被限制為僅涵蓋在本文中所示出的和描述的內(nèi)容。雖然可為本文公開(kāi)的各種不同的電路或其他電子設(shè)備分配特定的標(biāo)記，但是此類(lèi)標(biāo)記無(wú)意于限制這些電路或其他電子設(shè)備的操作范圍。這些電路和其他電子設(shè)備可基于所期望的特定類(lèi)型的電子實(shí)現(xiàn)以任何方式相互結(jié)合和/或分離。要認(rèn)識(shí)到的是，本文所公開(kāi)的任何電路或其他電子設(shè)備可包括任意數(shù)量的微控制器、集成電路、存儲(chǔ)器設(shè)備(例如，F(xiàn)LASH、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、或它們其他適合的變體)以及彼此合作以執(zhí)行如本文所公開(kāi)的任意數(shù)量的操作的軟件。圖1描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備12的位置的裝置10。無(wú)線設(shè)備12可被實(shí)現(xiàn)為用于獲準(zhǔn)進(jìn)入交通工具18的智能鑰匙或其他適合的設(shè)備。裝置10包括主基站14和至少兩個(gè)輔助基站16a-16n( “ 16”)，用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備12關(guān)于交通工具18的位置。例如，主基站14和輔助基站16每個(gè)都包括發(fā)射器/接收器(“無(wú)線電收發(fā)機(jī)”)，用于無(wú)線地將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和從無(wú)線設(shè)備12接收信號(hào)。用于無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助設(shè)備16中的每一個(gè)的發(fā)射器/接收器將結(jié)合圖2-3以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。主基站14通常包括額外的電路以響應(yīng)于由無(wú)線設(shè)備12所提供的命令信號(hào)來(lái)鎖定和解鎖交通工具18。裝置10可執(zhí)行無(wú)鑰匙進(jìn)入和啟動(dòng)系統(tǒng)(PEPS)功能，其中主基站14可響應(yīng)于確定無(wú)線設(shè)備12位于交通工具18附近的相應(yīng)區(qū)域(或象限)20a-20n(即分別為，前部駕駛員側(cè)區(qū)域、交通工具前部區(qū)域、前部乘客側(cè)區(qū)域、后部乘客側(cè)區(qū)域、交通工具后部區(qū)域、以及后部駕駛員側(cè)區(qū)域)來(lái)解鎖交通工具18。例如，區(qū)域20通常對(duì)應(yīng)于在交通工具18附近的預(yù)定的授權(quán)位置(例如，交通工具18的內(nèi)部和外部)，使得如果檢測(cè)到無(wú)線設(shè)備12在這些區(qū)域20的一個(gè)中，則主基站14可自動(dòng)解鎖靠近區(qū)域20 (檢測(cè)到無(wú)線設(shè)備12位于該區(qū)域內(nèi))的交通工具(或門(mén))，并且使用戶能夠起動(dòng)交通工具。除了 PEPS功能之外，裝置10可以利用遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙操作。例如，在無(wú)線設(shè)備12發(fā)送指示期望的操作的命令而同時(shí)位于授權(quán)區(qū)域20以內(nèi)的情況下，主基站14可對(duì)交通工具18執(zhí)行所期望的操作(例如，鎖定、解鎖、打開(kāi)后備箱升降門(mén)、遠(yuǎn)程起動(dòng)，等等)。此外，裝置10可被用于執(zhí)行車(chē)輛搜尋應(yīng)用。—般來(lái)說(shuō)，主基站14、輔助基站16和無(wú)線設(shè)備12參與彼此間一系列的信號(hào)交換，并且利用飛行時(shí)間(TOF)的實(shí)施來(lái)確定無(wú)線設(shè)備12到交通工具18的距離。之后，主基站14和輔助基站16可應(yīng)用三角測(cè)量(trilateration)來(lái)定位該無(wú)線設(shè)備12所在的實(shí)際區(qū)域20。三角測(cè)量的使用使得主基站12有能力定位無(wú)線設(shè)備12距交通工具被水平放置在哪里。該信息(例如，無(wú)線設(shè)備12位于哪一個(gè)區(qū)域20內(nèi))連同通過(guò)使用TOF所確定的距離信息使得主基站12能夠以提升的精度來(lái)對(duì)無(wú)線設(shè)備12關(guān)于交通工具18的位置進(jìn)行定位。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相反，裝置10可被布置成精準(zhǔn)地確定無(wú)線設(shè)備12在交通工具18附近或之內(nèi)的位置，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中可能以較低的精確度僅僅定位在交通工具的各個(gè)不同側(cè)面的無(wú)線電發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(transponder)。例如，主基站14可確定無(wú)線設(shè)備12位于離交通工具18距離為3米的位置處，并且確定無(wú)線設(shè)備12位于和駕駛員側(cè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域20a中。同時(shí)要注意無(wú)線設(shè)備12的位置可經(jīng)由TOF和三角測(cè)量來(lái)確定，要認(rèn)識(shí)到的是，本文中所記錄的關(guān)于定位無(wú)線設(shè)備12的方面可應(yīng)用于其他的交通工具功能，比如但不限于輪胎壓力監(jiān)控。這些方面和其他的方面將在下面以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。雖然利用了 T0F，要認(rèn)識(shí)到的是主基站14和輔助基站16可位于交通工具18中的預(yù)定位置處，用于將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和從無(wú)線設(shè)備12接收信號(hào)。圖2描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站單元16的詳細(xì)示意圖。無(wú)線設(shè)備12包括微控制器30、發(fā)射器/接收器(“無(wú)線電收發(fā)機(jī)”)32、以及至少一個(gè)天線34。微控制器30可操作地耦合到無(wú)線電收發(fā)機(jī)32和天線34，用于將信號(hào)發(fā)送到主基站14和輔助基站16并從主基站14和輔助基站16接收信號(hào)。射頻(RF)開(kāi)關(guān)35可操作地耦合到天線34，用于將其耦合到無(wú)線電收發(fā)機(jī)32。多天線34的實(shí)現(xiàn)可提供天線分集，其有助于實(shí)現(xiàn)射頻多徑(mult1-paths)。RF開(kāi)關(guān)35和多天線的使用是可選的。例如，單天線34可被用于將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和從無(wú)線設(shè)備12接收信號(hào)?？沙潆姷碾姵?6為微控制器30和無(wú)線電收發(fā)機(jī)32供電。電池充電器電路40從充電器連接器42接收電力，所述充電器連接器42可操作地耦合到外部電源(未顯示)。電池充電器電路40可調(diào)整從外部電源輸入的電力，以確保其適于存儲(chǔ)在可充電的電池36上。要認(rèn)識(shí)到的是，電池充電器電路40和電池36可從用于為電池充電的外部設(shè)備無(wú)線地接收電力。電池充電器40可向微控制器30指示電池36何時(shí)被再充電和/或電池36的充電狀態(tài)。第一發(fā)光指示器44位于充電器連接器42附近，并且可操作地耦合到微控制器30以向用戶提供電池36的充電狀態(tài)。振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)46可操作地耦合到微控制器30，并且被布置成提供觸覺(jué)反饋。加速計(jì)47可操作地耦合到微控制器30，用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備12的運(yùn)動(dòng)。例如，無(wú)線設(shè)備12可被布置成響應(yīng)于確定其正在運(yùn)動(dòng)而開(kāi)始數(shù)據(jù)的發(fā)送。壓電發(fā)聲器48也可操作地耦合到微控制器30，并且被布置成提供基于音頻的反饋。第二發(fā)光指示器50可操作地耦合到微控制器30，并且被布置成提供視覺(jué)反饋。多個(gè)開(kāi)關(guān)52位于無(wú)線設(shè)備12上，每個(gè)開(kāi)關(guān)都用于將命令發(fā)送至交通工具18，使得執(zhí)行所期望的操作(例如，鎖定、解鎖、打開(kāi)后備箱升降門(mén)、遠(yuǎn)程起動(dòng)，等等)。無(wú)線電收發(fā)機(jī)32通常被配置成以在3GHz_10GHz之間的操作頻率進(jìn)行操作。通常來(lái)說(shuō)，通過(guò)以在3GHz-10GHz之間的操作頻率操作無(wú)線電收發(fā)機(jī)32，這種情況可使得在無(wú)線設(shè)備12參與和交通工具18進(jìn)行通信以提供其到交通工具18的距離的情況下，無(wú)線設(shè)備12和輔助基站16能夠以高精確度確定其關(guān)于交通工具的位置。操作頻率方面將在下面以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。無(wú)線電收發(fā)機(jī)32通常包括振蕩器(0SC)54和鎖相環(huán)(PLL)56，用于使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)32能夠以在3GHz-10GHz之間的頻率操作。通過(guò)使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)32能夠以在3GHz和IOGHz之間的操作頻率進(jìn)行操作，這樣一種情況還使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)32能夠以至少500MHz的超寬帶(UWB)帶寬發(fā)送和接收信號(hào)。主基站14通常包括微控制器60、無(wú)線電收發(fā)機(jī)62和至少一個(gè)天線64。RF開(kāi)關(guān)66可操作地耦合到微控制器60和天線64。RF開(kāi)關(guān)66可操作地耦合到天線64，用于將其耦合到無(wú)線電收發(fā)機(jī)62。多天線64的實(shí)現(xiàn)可提供天線分集，其對(duì)于RF多徑是有幫助的。還可預(yù)期的是，單個(gè)天線64可被用于將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和從無(wú)線設(shè)備12接收信號(hào)而無(wú)需RF開(kāi)關(guān)66。微控制器60可操作地耦合到無(wú)線電收發(fā)機(jī)62和天線64，用于將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和輔助基站16并從無(wú)線設(shè)備12和輔助基站16接收信號(hào)。交通工具18中的電源65為微控制器60和無(wú)線電收發(fā)機(jī)62供電。主基站14還包括用于執(zhí)行鎖定/解鎖交通工具門(mén)和/或后備箱升降門(mén)/行李箱的電路以及用于執(zhí)行遠(yuǎn)程起動(dòng)操作的電路(未顯示)O無(wú)線電收發(fā)機(jī)62通常還被配置成以在3GHz-10GHz之間的操作頻率進(jìn)行操作。通過(guò)以在3GHz-10GHz之間的操作頻率操作無(wú)線電收發(fā)機(jī)62，在該3GHz-10GHz之間的操作頻率處，這種情況可使得在交通工具參與和無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行通信時(shí)，主基站14能夠以高精確度確定無(wú)線設(shè)備12關(guān)于交通工具的位置。這在下面將以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。無(wú)線電收發(fā)機(jī)62通常包括振蕩器74和PLL 76，用于使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)62能夠以在3GHz-10GHz之間的頻率操作。無(wú)線電收發(fā)機(jī)62還被配置成以至少500MHz的UWB帶寬發(fā)送和接收信號(hào)。通過(guò)使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)62能夠以在3GHz和IOGHz之間的操作頻率進(jìn)行操作，這樣一種情況還使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)62能夠在UWB范圍上發(fā)送和接收信號(hào)。輔助基站16通常包括微控制器80、無(wú)線電收發(fā)機(jī)82和至少一個(gè)天線84。RF開(kāi)關(guān)86可操作地耦合到微控制器60和天線64。RF開(kāi)關(guān)86和多天線84的實(shí)現(xiàn)出于上面所記錄的原因是可選的。微控制器80可操作地耦合到無(wú)線電收發(fā)機(jī)82和天線84，用于將信號(hào)發(fā)送到無(wú)線設(shè)備12和主基站14并從無(wú)線設(shè)備12和主基站14接收信號(hào)。交通工具18中的電源65為微控制器80和無(wú)線電收發(fā)機(jī)82供電。無(wú)線電收發(fā)機(jī)82通常還被配置成以在3GHz-10GHz之間的操作頻率操作。通過(guò)以在3GHz-10GHz之間的操作頻率操作無(wú)線電收發(fā)機(jī)82，這種情況可使得在其參與和無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行通信時(shí)，輔助基站16能夠以高精確度確定無(wú)線設(shè)備12關(guān)于交通工具的位置。這在下面將以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。無(wú)線電收發(fā)機(jī)82通常包括振蕩器94和PLL 96，用于使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)62能夠以在3GHz-10GHz之間的頻率操作。無(wú)線電收發(fā)機(jī)82還被配置成以至少500MHz的UWB帶寬發(fā)送和接收信號(hào)。要認(rèn)識(shí)到的是第二輔助基站16類(lèi)似于上面所描述的輔助基站16，并且包括類(lèi)似的組件且提供類(lèi)似的功能。無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16每個(gè)都被布置成在至少500MHz的UWB帶寬內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這個(gè)方面可對(duì)此類(lèi)設(shè)備提出大的電流消耗要求。例如，通過(guò)在UWB帶寬范圍中進(jìn)行操作，這樣一種情況產(chǎn)生了大的頻譜(例如，低頻以及高頻兩者)以及高的時(shí)間分辨率，其改進(jìn)了測(cè)距的精度。對(duì)于主基站14和輔助基站16而言，功率消耗可能不存在問(wèn)題，這是因?yàn)榇祟?lèi)設(shè)備通過(guò)交通工具中的電源65供電。然而，對(duì)于無(wú)線設(shè)備12而言，功率消耗可能是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樵摕o(wú)線設(shè)備12是便攜設(shè)備。通常來(lái)說(shuō)，便攜設(shè)備配備有獨(dú)立的電池。在獨(dú)立的電池被實(shí)現(xiàn)為和以UWB帶寬范圍發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的無(wú)線設(shè)備12相連的情況下，電池可能非常快速地被耗盡?？紤]到這種情況，無(wú)線設(shè)備12包括可充電電池36和電池充電器電路40、以及充電器連接器42 (或者無(wú)線的實(shí)現(xiàn))，使得電池36能夠根據(jù)需要被再充電，以支持與在UWB帶寬范圍內(nèi)發(fā)送/接收信息有關(guān)的、所使用的功率需求。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82的操作頻率越大，則此類(lèi)無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82能夠發(fā)送和接收信息的帶寬就越大。這樣大的帶寬(即，在UWB帶寬)可改進(jìn)抗噪水平并且改進(jìn)信號(hào)傳播。這還可以改進(jìn)在確定無(wú)線設(shè)備12的距離時(shí)的精確度，因?yàn)閁WB帶寬允許更加可靠的信號(hào)發(fā)送。如上面所記錄的，3GHz-10GHz的操作頻率使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82能夠在UWB范圍內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16的UWB帶寬的應(yīng)用可提供:(i)所發(fā)送的要被接收的信號(hào)穿過(guò)障礙物的穿透力(例如，被改進(jìn)的抗噪水平)，(ii)高的測(cè)距(或者定位)精確度，(iii)高速數(shù)據(jù)通信，以及(iv)低成本的實(shí)現(xiàn)。由于在UWB頻譜中的多個(gè)頻率分量，在與窄帶實(shí)現(xiàn)(例如，在315MHz的基于載波頻率的發(fā)送，等等)有關(guān)的被發(fā)送的數(shù)據(jù)相比較時(shí)，被發(fā)送的數(shù)據(jù)可被更加可靠地在無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16上接收。例如，基于UWB的信號(hào)可以具有良好的反射和發(fā)送特性，這是由于與之相關(guān)的多個(gè)頻率分量。所述頻率分量中的一些可穿過(guò)各種不同的物體發(fā)送，而其他的頻率分量則可被物體充分地反射。這種情況可增加在無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16上的數(shù)據(jù)的整體接收的可靠性。此外，在UWB頻譜發(fā)送可提供抗干擾的魯棒的無(wú)線性能。這還可提供防中繼攻擊的對(duì)策和適當(dāng)?shù)姆直媛?，以在例如幾厘米的分辨率?nèi)進(jìn)行測(cè)量。在無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16中的UWB實(shí)現(xiàn)通常適用于TOF應(yīng)用。圖3描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、用于分別確定無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16上的一個(gè)或多個(gè)無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82的操作頻率的方法100。如上面所記錄的，通過(guò)以在3GHz-10GHz之間的操作頻率操作無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82，這種情況可使得主基站14和輔助基站16能夠以高分辨率精確地確定無(wú)線設(shè)備12的距離。此外，如上面所記錄的特定的操作頻率，還使得無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82有能力在高分辨率內(nèi)處理關(guān)于TOF的時(shí)間測(cè)量結(jié)果。如以下所闡述的操作通常指示了在操作頻率和無(wú)線設(shè)備12到交通工具18的距離的準(zhǔn)確度之間的相關(guān)性。距離確定的準(zhǔn)確度可以隨操作頻率和UWB帶寬而改變。一般來(lái)說(shuō)，主基站14參與對(duì)無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行TOF測(cè)量，以提供關(guān)于無(wú)線設(shè)備12到主基站14的距離的第一距離Dp此外，輔助基站16a參與對(duì)無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行TOF測(cè)量，以提供關(guān)于無(wú)線設(shè)備12到每個(gè)輔助基站的距離的第二距離D2。此外，輔助基站16η參與對(duì)無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行TOF測(cè)量，以提供關(guān)于無(wú)線設(shè)備12到每個(gè)輔助基站的距離的第三距離D3。需要至少三個(gè)距離讀數(shù)，以使得能夠根據(jù)這些讀數(shù)來(lái)執(zhí)行三角測(cè)量，從而確定無(wú)線設(shè)備12所在的區(qū)域20(見(jiàn)圖5)。還可以設(shè)想的是，無(wú)線設(shè)備12可使用對(duì)主基站14或輔助基站16進(jìn)行的TOF測(cè)量來(lái)提供其本身關(guān)于交通工具的距離。在操作102中，提供距離精度值Da^，其通常指示與無(wú)線設(shè)備12位于距交通工具18的位置有關(guān)的容許誤差范圍。當(dāng)無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16被布置成提供無(wú)線設(shè)備12的距離讀數(shù)時(shí)，這些設(shè)備要考慮該距離精確度值。所提供的每個(gè)距離讀數(shù)(例如，第一距離D1、第二距離D2和第三距離D3)可被定義為: f (D1, D2, D3) —Dactual+/-DACC VAL(方f王 I)
其中Daetual是無(wú)線設(shè)備12的實(shí)際位置關(guān)于交通工具18的實(shí)際距離。如所示，Dacc通常指示容許誤差值。要認(rèn)識(shí)到的是，由于某一誤差程度，對(duì)于裝置10而言提供無(wú)線設(shè)備12相對(duì)于交通工具的實(shí)際距離可能是很困難的。可顯示出的是，m直接正比于一操作頻率，其中無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16以該操作頻率進(jìn)行操作。如果根據(jù)無(wú)線設(shè)備12與交通工具18的距離，期望有較大的容許誤差Da^或者可接受較大的容許誤差
m，則操作頻率可以較低。如果根據(jù)無(wú)線設(shè)備12與交通工具18的距離，期望有較小的容許誤差Da。。―m，則操作頻率可以較高。以下示出了在操作頻率與Dacc val之間的相關(guān)性。例如，在操作104中，一旦獲得了或提供了距離精度值(例如，這可能是客戶要求，以便實(shí)現(xiàn)與無(wú)線設(shè)備12的距離確定相關(guān)的期望的分辨率)，則時(shí)間(t)可通過(guò)以下方程計(jì)算:t = Dacc VAL/s(方程 2)其中s是光速(B卩，常數(shù))。在操作106中，操作頻率f；p通過(guò)以下方程獲得:fop = 1/t(方程 3)在操作108中，操作頻率隨后被分別應(yīng)用到在無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16上的無(wú)線電收發(fā)機(jī)32、62和82。假設(shè)，Dacc val為10cm，則方程2和方程3的執(zhí)行將顯示出無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16的操作頻率f；p是3.33GHz。在操作110中，無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16在UWB帶寬范圍中以操作頻率f；p發(fā)送和接收到達(dá)和來(lái)自彼此的數(shù)據(jù)。圖4描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備12的位置的方法150。在操作152中，裝置10使用TOF測(cè)量確定無(wú)線設(shè)備12的距離。已知TOF是基于無(wú)線信號(hào)從第一位置行進(jìn)到第二位置所需要的時(shí)間，其中時(shí)間通常指示在第一位置與第二位置之間的距離。這能夠被擴(kuò)展以應(yīng)用到裝置10。例如，裝置10可測(cè)量數(shù)據(jù)(或信息)從無(wú)線設(shè)備12發(fā)送并且到達(dá)主基站14和輔助基站16中的一個(gè)或多個(gè)所需的時(shí)間，并且基于該時(shí)間測(cè)量結(jié)果確定無(wú)線設(shè)備12所在位置與交通工具18的距離。為了開(kāi)始確定無(wú)線設(shè)備12關(guān)于交通工具18的位置的過(guò)程，無(wú)線設(shè)備12可發(fā)送輪詢信號(hào)以確定其是否靠近交通工具18。在這種情況下，無(wú)線設(shè)備12可響應(yīng)于檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)來(lái)周期性地發(fā)送輪詢信號(hào)。在無(wú)線設(shè)備12內(nèi)的加速計(jì)47可將運(yùn)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至微控制器30，該運(yùn)動(dòng)信號(hào)指示無(wú)線設(shè)備12在運(yùn)動(dòng)中。主基站14和輔助基站16中的任何一個(gè)可接收輪詢信號(hào)并且回應(yīng)給無(wú)線設(shè)備12。例如，假設(shè)主基站14接收到輪詢信號(hào)，則主基站14可發(fā)送第一信號(hào)并且在該第一信號(hào)中包括第一時(shí)間戳。第一信號(hào)被發(fā)送至無(wú)線設(shè)備12。無(wú)線設(shè)備12接收具有第一時(shí)間戳的第一信號(hào)，并且生成第二信號(hào)，該第二信號(hào)包括和所述無(wú)線設(shè)備12接收到第一信號(hào)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的第二時(shí)間戳。無(wú)線設(shè)備12將第二信號(hào)回傳至主基站14。主基站14可隨后基于第一時(shí)間戳和第二時(shí)間戳來(lái)確定往返行進(jìn)時(shí)間。該往返行進(jìn)時(shí)間可對(duì)應(yīng)于指示在無(wú)線設(shè)備12和主基站14之間的距離的時(shí)間測(cè)量結(jié)果。這種交換可被重復(fù)任意次，使得可以確知任意數(shù)量的時(shí)間測(cè)量結(jié)果。多次測(cè)量可改進(jìn)距離確定的精確度。一旦響應(yīng)于時(shí)間測(cè)量結(jié)果確定了第一距離D1，則主基站14存儲(chǔ)該第一距離Dp在無(wú)線設(shè)備12與主基站14之間交換信號(hào)以確定第一距離D1之后，無(wú)線設(shè)備12和輔助基站16a可參與類(lèi)似的交換(例如，插入時(shí)間戳)，從而獲得第二距離D2，該第二距離D2對(duì)應(yīng)于無(wú)線設(shè)備12與輔助基站16a之間的距離。再次地，具有多個(gè)時(shí)間戳的多次信號(hào)交換可用于改進(jìn)距離確定的精確度。一旦響應(yīng)于時(shí)間測(cè)量結(jié)果確定了第二距離D2，則輔助基站16a存儲(chǔ)該第二距離D2。在無(wú)線設(shè)備12與輔助基站16a之間交換信號(hào)以確定第二距離D2之后，無(wú)線設(shè)備12和輔助基站16η可參與類(lèi)似的交換(例如，插入時(shí)間戳)，從而獲得第三距離D3，該第三距離D3對(duì)應(yīng)于無(wú)線設(shè)備12與輔助基站16η之間的距離。具有多個(gè)時(shí)間戳的多次信號(hào)交換可用于改進(jìn)距離確定的精確度。一旦確定了第三距離D3，則輔助基站16η存儲(chǔ)該第三距離D3。要注意的是，上面在無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16之間的信號(hào)交換可能要考慮延遲時(shí)間以提供時(shí)間測(cè)量結(jié)果，該延遲時(shí)間通常與在無(wú)線設(shè)備12和基站14、16中的電子器件有關(guān)。一旦輔助基站16a和16η確定了第二距離D2和第三距離D3,則輔助基站16a和16η中的每一個(gè)可無(wú)線地將此類(lèi)數(shù)據(jù)發(fā)送至主基站14。主基站14使用距離DpD2和D3來(lái)確定無(wú)線設(shè)備12位于哪一個(gè)區(qū)域20中。這在下面將以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。利用在3GHz-10GHz之間的操作頻率以及在UWB帶寬內(nèi)發(fā)送/接收信息通常使得無(wú)線設(shè)備12、主基站14和輔助基站16能夠以高分辨率水平來(lái)處理時(shí)間測(cè)量結(jié)果，從而使得主基站14和輔助基站16每一個(gè)都能夠在高分辨率水平內(nèi)提供相應(yīng)的距離(例如，Dp D2和D3)。雖然已經(jīng)注意到主基站14可從輔助基站16接收距離D2、D3并確定無(wú)線設(shè)備12的位置，可以設(shè)想的是，無(wú)線設(shè)備12本身可按照與上面所述的類(lèi)似方式來(lái)提供距離讀數(shù)，參與對(duì)主基站14和/或輔助基站16進(jìn)行TOF測(cè)量而同時(shí)還以和距離精度值Dacc val相對(duì)應(yīng)的操作頻率進(jìn)行操作。在這種情況下，無(wú)線設(shè)備12可將距離讀數(shù)提供給主基站14。主基站14可隨后使用該來(lái)自無(wú)線設(shè)備12的距離讀數(shù)和來(lái)自輔助基站16的距離度數(shù)來(lái)確定無(wú)線設(shè)備12的位置。圖5大概地示出由主基站14、輔助基站16a和輔助基站16η所確定的距離(例如，dl、d2和d3)。要認(rèn)識(shí)到的是，在主基站14執(zhí)行三角測(cè)量時(shí)，對(duì)于主基站14而言可能需要至少三個(gè)參考點(diǎn)(或者三個(gè)距離測(cè)量結(jié)果(例如，dl、d2和d3))來(lái)確定無(wú)線設(shè)備位于哪一個(gè)區(qū)域20a-20n中。在操作154中，主基站14利用三角測(cè)量來(lái)確定無(wú)線設(shè)備12所在的區(qū)域20a_20n。如上面所記錄的，裝置10可使用TOF應(yīng)用來(lái)確定無(wú)線設(shè)備12到交通工具18的距離(例如，D1^D2,D3)0然而，即使已知了距離(例如，D1、D2、D3)，無(wú)線設(shè)備12所在的區(qū)域20可能仍然是未知的。一般來(lái)說(shuō)，三角測(cè)量是利用了通過(guò)檢查圓形、球形或三角形的幾何形狀，經(jīng)由距離的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定點(diǎn)的絕對(duì)位置或相對(duì)位置。三角測(cè)量的例子在Paul Bourke于1997年4月發(fā)表的 “ Intersection of two circles (兩圓集合)”以及 Alan Kaminsky 于 2007 年 3月8日發(fā)表的“Trilateration (三角測(cè)量)”中有所闡述。例如，主基站14可使用三個(gè)距離dl、d2和d3，并且利用三角測(cè)量找到無(wú)線設(shè)備12所在的坐標(biāo)(例如，區(qū)域)。無(wú)線設(shè)備12的坐標(biāo)可對(duì)應(yīng)于在X、1、z軸中的點(diǎn)。一但確定了最終的坐標(biāo)，則主基站14可基于無(wú)線設(shè)備12的最終坐標(biāo)來(lái)執(zhí)行預(yù)定的操作。例如，主基站14可解鎖門(mén)或者后備箱升降門(mén)。在另一個(gè)例子中，主基站14可通過(guò)通信總線傳送消息，以啟用遠(yuǎn)程起動(dòng)操作。 一旦確定了最終坐標(biāo)，則可執(zhí)行任意數(shù)量的交通工具操作。還要認(rèn)識(shí)到的是，無(wú)線設(shè)備12也可代替主基站14來(lái)執(zhí)行三角測(cè)量。例如，如上面所記錄的，除了來(lái)自主基站14、輔助基站16a和/或輔助基站16η的距離讀數(shù)(例如，D1,D2, D3)之外，無(wú)線設(shè)備12可使用已經(jīng)計(jì)算出的距離讀數(shù)，并且使用這些讀數(shù)來(lái)執(zhí)行三角測(cè)量以確定無(wú)線設(shè)備12所在的區(qū)域20。該信息能夠被傳送至主基站14。圖6描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、無(wú)線設(shè)備12輪詢來(lái)自主基站14和輔助基站16中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)的方式。圖7描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、主基站14和/或輔助基站16輪詢來(lái)自無(wú)線設(shè)備12的信號(hào)的方式。圖8描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的由用戶以及交通工具18中的主基站14和/或基站16的定時(shí)關(guān)系來(lái)啟動(dòng)無(wú)線設(shè)備12的方式。圖9描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)線設(shè)備12進(jìn)行內(nèi)部輪詢以檢查移動(dòng)。如上面所記錄的，無(wú)線設(shè)備12包括用于確定無(wú)線設(shè)備12是否在移動(dòng)的加速計(jì)47。這可被用作無(wú)線設(shè)備12的觸發(fā)機(jī)制，以如上面根據(jù)圖4所記錄的來(lái)啟動(dòng)輪詢信號(hào)的發(fā)送，使得能夠在之后由主基站14和輔助基站16執(zhí)行TOF測(cè)量。雖然上面描述了示例性的實(shí)施方式，但是不意味著這些實(shí)施方式描述了本發(fā)明所有可能的形式。相反，在本說(shuō)明書(shū)中所使用的詞語(yǔ)是描述性而非限制性的詞語(yǔ)，并且要理解的是可作出各種不同的改變而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
另外，各種實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式的特征可被組合以形成本發(fā)明的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于確定便攜無(wú)線設(shè)備相對(duì)于交通工具的位置的裝置，所述裝置包括: 第一基站，其包括被定位在所述交通工具附近的第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)，所述第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第一操作頻率進(jìn)行操作，用于發(fā)送至少一個(gè)第一信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第一信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第一距離；所述第一操作頻率對(duì)應(yīng)于距離精度值，并且所述第一距離通常對(duì)應(yīng)于所述便攜無(wú)線設(shè)備到所述交通工具的實(shí)際距離，所述第一距離受到所述距離精度值的調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括:第二基站，所述第二基站包括被定位在所述交通工具附近的第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)，所述第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第二操作頻率進(jìn)行操作，用于發(fā)送至少一個(gè)第二信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第二信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第二距離。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括:第三基站，所述第三基站包括被定位在所述交通工具附近的第三無(wú)線電收發(fā)機(jī)，所述第三無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第三操作頻率進(jìn)行操作，用于發(fā)送至少一個(gè)第三信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第三信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第三距離。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一操作頻率類(lèi)似于所述第二操作頻率和所述第二操作頻率。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第二基站還被配置成將指示所述第二距離的第二距離信號(hào)無(wú)線地發(fā)送至所述第一基站，并且所述第三基站還被配置成將指示所述第三距離的第三距離信號(hào)發(fā)送至所述第一基站。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一基站還被配置成利用所述第一距離、所述第二距離和所述第三距離來(lái)執(zhí)行三角測(cè)量，以確定所述便攜無(wú)線設(shè)備所位于的區(qū)域，其中所述第一距離、所述第 二距離和所述第三距離中的至少一個(gè)和所述便攜設(shè)備所在的區(qū)域指示所述無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的位置。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一操作頻率在3GHz和IOGHz之間。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一基站還被配置成在超寬帶(UWB)帶寬內(nèi)發(fā)送所述至少一個(gè)第一信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收所述至少一個(gè)第一信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一基站還被配置成與所述便攜無(wú)線設(shè)備進(jìn)行發(fā)送和接收所述至少一個(gè)第一信號(hào)，以測(cè)量飛行時(shí)間，從而響應(yīng)于該飛行時(shí)間來(lái)確定所述便攜無(wú)線設(shè)備的所述第一距離。
10.一種用于確定便攜無(wú)線設(shè)備相對(duì)于交通工具的位置的方法，所述方法包括: 以第一操作頻率操作第一基站的第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)，用于發(fā)送至少一個(gè)第一信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第一信號(hào)；以及 提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第一距離，所述第一操作頻率相應(yīng)于距離精度值，并且所述第一距離通常對(duì)應(yīng)于所述便攜無(wú)線設(shè)備到所述交通工具的實(shí)際距離，所述第一距離受到所述距離精度值的調(diào)節(jié)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括以第二操作頻率操作第二基站的第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)，用于發(fā)送至少一個(gè)第二信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第二信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第二距離。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括以第三操作頻率操作第三基站的第三無(wú)線電收發(fā)機(jī)，用于發(fā)送至少一個(gè)第三信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第三信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第三距離。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一操作頻率類(lèi)似于所述第二操作頻率和所述第三操作頻率。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括測(cè)量所述至少一個(gè)第一信號(hào)、所述至少一個(gè)第二信號(hào)和所述至少一個(gè)第三信號(hào)的飛行時(shí)間，以分別提供所述第一距離、所述第二距離和所述第三距離。
15.如權(quán)利要求14 所述的方法，還包括利用所述第一距離、所述第二距離和所述第三距離來(lái)執(zhí)行三角測(cè)量，以確定所述便攜無(wú)線設(shè)備所位于的區(qū)域。
16.一種裝置,包括: 便攜無(wú)線設(shè)備，所述便攜無(wú)線設(shè)備包括由用戶所攜帶的并且用于準(zhǔn)許進(jìn)入交通工具的第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)，所述第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第一操作頻率進(jìn)行操作，用于發(fā)送無(wú)線信號(hào)到第一基站并從該第一基站接收所述無(wú)線信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第一距離，所述第一操作頻率對(duì)應(yīng)于距離精度值，并且所述第一距離通常對(duì)應(yīng)于所述便攜無(wú)線設(shè)備到所述交通工具的實(shí)際距離，所述第一距離受到所述距離精度值的調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述第一操作頻率在3GHz和IOGHz之間。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述便攜無(wú)線設(shè)備還被配置成在超寬帶(UWB)帶寬內(nèi)發(fā)送所述無(wú)線信號(hào)到所述第一基站并從該第一基站接收所述無(wú)線信號(hào)。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述便攜無(wú)線設(shè)備還被配置成發(fā)送所述無(wú)線信號(hào)到所述第一基站并從該第一基站接收所述無(wú)線信號(hào)，以測(cè)量飛行時(shí)間，從而響應(yīng)于所述飛行時(shí)間來(lái)確定所述便攜無(wú)線設(shè)備的所述第一距離。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述便攜無(wú)線設(shè)備還被配置成將指示所述第一距離的距離信號(hào)發(fā)送至所述第一基站以執(zhí)行三角測(cè)量，從而確定對(duì)應(yīng)于所述便攜無(wú)線設(shè)備的位置的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)無(wú)線設(shè)備的位置的裝置和方法。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，提出了一種用于確定便攜無(wú)線設(shè)備相對(duì)于交通工具的位置的裝置。所述裝置包括第一基站，該第一基站包括被定位在交通工具附近的第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)。該第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)被配置成以第一操作頻率進(jìn)行操作，用于發(fā)送至少一個(gè)第一信號(hào)到所述便攜無(wú)線設(shè)備并從所述便攜無(wú)線設(shè)備接收至少一個(gè)第一信號(hào)，以提供所述便攜無(wú)線設(shè)備關(guān)于所述交通工具的第一距離。所述第一操作頻率通常對(duì)應(yīng)于距離精度值，并且所述第一距離通常對(duì)應(yīng)于所述便攜無(wú)線設(shè)備到所述交通工具的實(shí)際距離，所述第一距離受到所述距離精度值的調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H04W64/00GK103217662SQ201210509040
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者利雅得·哈巴爾, 基思·A·克里斯坦森 申請(qǐng)人:李爾公司