CN110574399B - 用于建立微定位区域的方法和*** - Google Patents
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Abstract
通过使用具有一个或更多个空间相关天线的一个或更多个发送器和接收器的***限定虚拟边界来创建微定位区域的方法和***。
Description
技术领域
本公开内容涉及通过使用具有一个或更多个空间相关天线的一个或更多个发送器和一个或更多个接收器的***限定虚拟边界来创建微定位区域的***和方法。
技术领域
已经做出了重大努力以使智能电话能够用作访问或命令诸如门或车辆的装备设备的操作的钥匙。常规***可以依赖于通信的信号强度来确定发送器与接收器之间的相对距离和/或位置。例如,许多常规***利用定向天线测量信号强度以确定发送器与接收器之间的相对距离和/或位置。该常规布置具有若干限制,但是主要限制是定位准确度。有若干因素可以影响定位准确度。这样的因素的示例包括物理边界、外部对象和移动对象,以及装备设备的移动方面。考虑到这些或其他因素,常规***可能无法实现或保持位置准确度。
发明内容
本公开内容涉及通过使用具有一个或更多个空间相关天线的一个或更多个发送器和一个或更多个接收器的***限定虚拟边界来创建微定位区域的方法和***。
在一个实施方式中,提供了一种用于建立关于便携式设备和对象的位置信息的***。***可以包括主设备和多个天线。主设备可以被设置在相对于对象的固定位置,并且可以能够与便携式设备中和一个或更多个传感器设备中的至少之一通信。多个天线中的每一个可以被配置成接收无线通信,其中经由来自所述多个天线中的每一个的天线信号输出检测无线通信的信号特征。
在一个实施方式中,信号特征是天线信号输出的测量(或测量的推导,例如计算的距离或飞行时间)。可以进行信号特征的多个时间间隔测量以形成测量的特征信号。可以关于以多个不同频率中的两个或更多个频率发生的无线通信进行测量。例如,便携式设备可以以不同频率的集合内的频率发送通信。发送频率可以在不同频率的集合之中随时间变化。天线信号输出的测量可以在时间和频率上与来自另一天线信号输出的测量相关。
在一个实施方式中,可以根据平滑函数对天线信号输出的测量进行平滑,其中经平滑的输出形成关于便携式设备的位置确定的基础。
在一个实施方式中,可以作为来自单个天线的至少两个特征信号和/或来自两个或更多个单独天线的至少两个特征信号的函数来确定一个或更多个组合信号。例如,该函数可以是差函数,并且该组合信号可以是关于至少两个特征信号的差分信号。如上所述,组合信号可以在时间上与至少两个特征信号相关,并且至少两个特征信号可以在时间和频率上相关。可以基于组合信号确定便携式设备相对于对象的位置。该函数可以减轻所述检测到的信号特征中的至少两个中存在的衰落和其他环境影响。应用于至少两个特征信号的函数可以与应用于至少两个特征信号的另一函数不同。在一个实施方式中,可以作为单个特征信号的在不同时间处发生的至少两个方面的函数来确定组合信号。
在一个实施方式中,主设备被配置成确定组合信号并且基于组合信号确定便携式设备的位置。在一个实施方式中,至少一个传感器设备可以经由与用于接收无线通信的通信信道分开的通信信道将组合信号的一个或更多个信号特征传送至主设备。
在一个实施方式中,特征信号在时间和频率上关于由多个天线接收的无线通信相关。在一个实施方式中,所述多个天线中的第一天线和第二天线在空间上相关,使得第一天线和第二天线由接地平面或可以在两个或更多个天线之间划分RF路径的其他对象(例如,衰减物或反射物)分开。
在一个实施方式中,布置多个天线并且分析来自多个天线的信号输出以限定多个区域,该多个区域限定至少一个虚拟边界。在一个实施方式中,关于不同的通信频率进行测量中的至少两个。
在一个实施方式中,经由来自所述多个天线的天线信号输出来检测无线通信的一个或更多个信号特征。一个或更多个信号特征可以包括飞行时间特征、信号强度特征和到达角/离开角特征中的至少之一,其中基于无线通信的一个或更多个信号特征确定便携式设备相对于对象的位置。在一个实施方式中,无线通信的一个或更多个信号特征可以包括多个一种类型的信号特征(例如,两个信号强度读数、两个到达角测量)。
在一个实施方式中,多个天线可以包括第一天线和第二天线,第一天线和第二天线被布置成在第一区域与第二区域之间限定第一虚拟边界,其中基于根据来自第一天线的天线信号输出确定的第一信号特征与根据来自第二天线的天线信号输出确定的第二信号特征之间的差确定便携式设备相对于第一虚拟边界的位置。多个天线可以包括第三天线和第四天线,第三天线和第四天线被布置成在第三区域与第四区域之间限定第二虚拟边界,其中基于根据来自第三天线的天线信号输出确定的第三信号特征与根据来自第四天线的天线信号输出确定的第四信号特征之间的差来确定便携式设备相对于第二虚拟边界的位置。在一个实施方式中,虚拟边界可以被限定在a)基于第一天线和第二天线的布置的区域与b)对应于第三天线的区域之间,以及同样地在a)基于第一天线和第二天线的布置的区域与b)第四天线之间。
附图说明
图1示出了根据一个实施方式的***的代表图。
图2示出了根据一个实施方式的电子部件的代表图。
图3示出了根据一个实施方式的***。
图4描绘了根据一个实施方式的定向天线辐射方向图特征。
图5示出了根据一个实施方式的具有一个区域的全向天线。
图6描绘了根据一个实施方式的具有两个区域的全向天线。
图7示出了根据一个实施方式的创建一个区域的一个定向天线,其中,设备在接收区域之外。
图8示出了根据一个实施方式的创建一个区域的一个定向天线,其中,设备在接收区域内。
图9描绘了根据一个实施方式的产生两个区域和一个边界的两个背对背定向天线。
图10示出了根据一个实施方式的在区域A中的位于虚拟边界的“左”侧的设备。
图11示出了根据一个实施方式的在区域B中的位于虚拟边界的“右”侧的设备。
图12描绘了根据一个实施方式的产生三个区域和三个边界的三个背对背定向天线。
图13示出了根据一个实施方式的具有沿相反取向的天线视轴的四个背对背定向天线。
图14示出了根据一个实施方式的具有两个示例设备位置的四个背对背定向天线。
图15描绘了根据一个实施方式的具有六个区域(未示出的虚拟边界)的六个背对背定向天线。
图16示出了根据一个实施方式的由交叠区域创建的复合区域。
图17示出了根据一个实施方式的由相邻定向天线创建的区域。
图18示出了根据一个实施方式的在门两侧的区域或复合区域。
图19描绘了根据一个实施方式的具有四个区域的车辆内部。
图20包括根据一个实施方式的示出内部/外部区域的车辆。
图21示出了根据一个实施方式的使用RSSI的三天线车辆微定位***。
图22示出了根据一个实施方式的使用RSSI的七天线车辆微定位***。
图23描绘了根据一个实施方式的使用RSSI的十一天线车辆微定位***。
图24至图27示出了根据一个实施方式的使用RSSI的在装备的可移动部分上的天线。
图28至图31描绘了根据一个实施方式的使用到达角的在装备的可移动部分上的天线。
图32至图33和图67示出了根据一个实施方式的使用到达角的替选外部天线配置(4个天线)。
图34至图37示出了根据一个实施方式的使用到达角的替选外部天线配置(2、5、6和8个天线)。
图38至图43示出了根据一个实施方式的使用到达角的替选内部天线配置(1、2和4个天线)。
图44示出了根据一个实施方式的在小范围中的衰减。
图45描绘了根据一个实施方式的瑞利概率函数。
图46示出了根据一个实施方式的两天线配置。
图47示出了根据一个实施方式的图46中的天线配置的方向图。
图48示出了根据一个实施方式的使用到达角的十二天线车辆微定位***。
图49示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的二十三天线车辆微定位***。
图50示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十九天线车辆微定位***。
图51示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十七天线车辆微定位***。
图52描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十五天线车辆微定位***。
图53示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的替选十五天线车辆微定位***。
图54描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十五天线车辆微定位***。
图55示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十三天线车辆微定位***。
图56示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十一天线车辆微定位***。
图57描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十八天线车辆微定位***。
图58示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十六天线车辆微定位***。
图59描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十二天线车辆微定位***。
图60示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十三组合天线车辆微定位***。
图61示出了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI-替选布置的十三组合天线车辆微定位***。
图62描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十五组合天线车辆微定位***。
图63描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI-中心的十一组合天线车辆微定位***。
图64描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的十一组合天线车辆微定位***。
图65描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的七组合天线车辆微定位***。
图66描绘了根据一个实施方式的使用到达角和RSSI的多角度测量和三角测量。
在详细说明本发明的实施方式之前,要理解的是,本发明不限于以下描述中所阐述或附图中示出的操作的细节或构造的细节和部件的布置。本发明可以以各种其他实施方式实现,并且可以以未在本文中明确公开的替选方式实践或执行。此外,要理解的是,本文使用的措辞和术语是出于描述的目的,并且不应当被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目及其等同物。此外,在各个实施方式的描述中可以使用列举。除非另有明确说明,否则列举的使用不应被解释为将本发明限制于任何特定顺序或数量的部件。也不应将列举的使用解释为从本发明的范围中排除可能与所列举的步骤或部件相结合或并入所列举的步骤或部件的任何附加步骤或部件。
具体实施方式
A.***概述
A.1***架构
本公开内容涉及通过使用具有一个或更多个空间相关天线的一个或更多个发送器和一个或更多个接收器的***限定虚拟边界来创建微定位区域的方法和***。在图1的所示的实施方式中,这样的***被指定为100。
本公开内容解决了常规***的若干缺陷,并且提供了可以使用信号处理方法和技术的***部件(传感器)设计。还描述了用于组合传感器的***和方法,使得传感器可以被使用所描述的方法组装和处理以在各种应用/实施方式中产生可变的用户定义的配置,包括但不限于使用蓝牙低能耗(BLE)进行操作的微定位***。
该***和方法可以使用定向和/或全向天线来使用接收到的信号强度指示符(RSSI)(例如,可能采用三边测量、指纹识别等)、飞行时间测量、到达角/离开角(AoA,例如,可能采用三角测量等),或任何数量的其他建立的距离测量和/或定位技术来确定相对距离和/或位置。
根据本公开内容的一个实施方式使用基于测量的RSSI的差分技术来确定设备所位于的区域,但是***不限于使用RSSI,也不排除使用任何一种或更多种特定定位技术来创建或确定微定位区域(例如,代替测量的RSSI或者除了测量的RSSI之外,可以使用最可能的AoA、最早到达时间、三角测量位置、三边测量位置等的差分来确定设备的区域)。
虽然本文描述的实施方式描述了射频信令的使用,但是可以使用其他类型的信令,这取决于使用那些其他类型的信令所呈现的适合性和限制。例如,可以使用光或声音作为射频信号的替代方案。
在一个实施方式中,提供了与图4中所示并且标记为312的天线类似的天线。图4的所示的实施方式示出了定向的天线312,但是本公开内容不限于此——可以不同地配置天线312,包括被配置为全向天线。在一个实施方式中,定向天线的天线配置可以使得特征辐射方向图足以应用本文中描述的一个或更多个实施方式。在一个实施方式中,天线312被配置成包括强调的主瓣314和最小化(或减小尺寸)的旁瓣316和后瓣318。注意,在所提供的图示中,所示的辐射方向图旨在示出典型的方向图,但是不限于所示的一个或更多个形状;实际的辐射方向图可以有所不同,并且可以受到传感器(包括天线)的构造和传感器周围材料的影响(对***可能有利或有害)。随后示出的实施方式可以使用简化的天线辐射方向图来示出辐射方向图(椭圆或类似物)。
A.2天线互易性
在下面所描述的方法和***中,定向天线可以连接至发送器或接收器。例如,可以将天线312并入到传感器310(也被描述为远程设备)中或者耦接至传感器310。作为另一示例,可以将天线312并入到***控制模块120、装备部件140和便携式设备110中的一个或更多个中或耦接至***控制模块120、装备部件140和便携式设备110中的一个或更多个。这些示例设备中的任何一个可以被配置成使用天线312进行发送或接收、或者两者。本文描述了各种天线实施方式,其中一些包括多于一个天线312。以该方式,根据本文描述的天线312的一个或更多个实施方式,天线312本身可以包括多于一种天线312。例如,天线312可以包括第一天线和第二天线312,该第一天线和第二天线312被布置成聚焦于第一区域和第二区域400。本文描述的实施方式中的任何一个可以使用本文描述的天线312中的任何一个或更多个。
A.3传感器的定义
对于随后的说明,发送器/接收器***的连接至天线的部分将被称为传感器310。
A.4设备的定义
对于随后的说明,发送器/接收器***的与传感器相对的部分将被称为设备110。设备110可以是便携式的或不是便携式的,但是在所示的若干实施方式中,它是便携式的。该便携性可以与设备110由人携带相关联。在一个实施方式中,设备110是其相对于传感器310的位置令人有兴趣的对象;然而,反之亦然,其中设备110被配置成确定传感器310相对于设备的位置。
本文描述的是一个实施方式中的***100,其中可以将传感器310彼此结合使用以创建专用的微定位***;也就是说,可以将传感器310彼此结合使用以创建可以用于确定设备110的相对位置的微定位区域。***100的一个或更多个方面可以结合以下美国申请中描述的微定位***的一个或更多个方面来实现:J.Michael Ellis等人于2015年2月12日提交的并且题为“SYSTEM AND METHOD FOR COMMUNICATING WITH A VEHICLE”的美国非临时申请第14/620,959号,Raymond Michael Stitt于2016年4月15日提交的并且题为“SYSTEMAND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国临时申请第62/323,262号,这些美国申请的公开内容通过引用整体并入本文中。***100可以包括配备有随后描述的天线配置312的传感器310。
A.5***部件
根据一个实施方式的***在图1中示出并且通常标记为100。***100可以包括以下***部件中的一个或更多个:a)一个或更多个用户10(例如,人);b)一个或更多个设备110,例如便携式设备(例如,智能电话、卡或密钥卡,或其组合)和/或固定设备(例如,计算机/服务器、或壁挂式面板/显示器,或其组合);c)一个或更多个***控制模块(SCM)120,也被描述为硬件;d)一个或更多个传感器310(可以是可选的);以及e)一个或更多个装备部件140,所述一个或更多个装备部件可以被配置成用于控制装备操作、激活装备上的服务、将信息中继到***100的另一方面、或者从***100的另一方面检索信息、或其组合。
***100可以允许一个或更多个用户10使用设备110与装备140交互或访问装备140。设备110可以通过与SCM 120进行通信来与装备140(诸如车辆、锁或桌子)通信。在一个实施方式中,SCM 120可以认证设备110、提供或接收配置数据、授权动作(例如,连接或发送和/或接收请求、命令、更新或响应、或其组合)、或者与设备组件140通信以实现期望的动作、或者其组合。设备110可以与云(未示出)通信以在相关设备和用户之间获得、改变或分发(或获得、改变和分发的组合)授权(本文中描述的)和其他配置数据。这样的***的示例在Smith等人于2017年10月27日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTHENTICATINGAND AUTHORIZING DEVICES”的美国专利申请第15/796,180号——其公开内容通过引用整体并入本文中——中示出和描述。
A.5.a通信和交互概述
在图1的所示实施方式中描绘的一个或更多个***部件之间的通信链路可以是无线的或有线的、或两者。诸如设备110的一个***部件可以相对于另一***部件(例如SCM120)是本地的或远程的。***100可以包括任何数目的每个***部件,包括其中数目为零例如不存在装备的实施方式。
在一个实施方式中,***100中的***部件的角色不一定固定为一种类型的部件。例如,***部件可以在操作期间动态地改变角色,或者***部件可以承担***100的两个或更多个部件的角色。例如,SCM 120可以是另一SCM 120的装备部件140。在该示例的更具体形式中,SCM 120可以是与其他SCM 120通信的装备部件140。出于公开的目的,剩余讨论集中于其中存在一个或更多个装备部件140的***100,但是应当理解,可以不存在这些***部件中的一个或更多个。可选地,***100可以被配置成与另一***例如设备的云***通信。
A.5.b部件概述
所示实施方式中的***100可以包括如本文所概述的一个或更多个***部件。***部件可以是用户或电子***部件,电子***部件可以是设备110、SCM 120、装备部件140、或云、或其组合。如本文所讨论的,电子***部件可以被配置成作为这些设备中的任何一个或更多个来操作。在该意义上,在一个实施方式中,设备110、SCM 120、装备部件140和云之间可以存在若干共同的方面或特征。出于公开的目的,结合图2中描绘并且通常标记为200的电子部件来描述这些特征。
电子***部件200(例如,除用户以外的所有***部件)可以包括执行一个或更多个应用232(软件和/或包括固件)的一个或更多个处理器210、一个或更多个存储器单元212(例如,RAM和/或ROM)、以及一个或更多个通信单元214以及其他电子硬件。电子***部件200可以具有操作***230或可以不具有操作***230,该操作***230经由通信单元214控制对较低级设备/电子装置的访问。电子***部件200可以具有基于硬件的加密单元222或者可以不具有基于硬件的加密单元222——在不存在基于硬件的加密单元的情况下,加密功能可以以软件执行。电子***部件200可以具有(或访问)安全存储器单元220(例如,安全元件或硬件安全模块(HSM))或者可以不具有(或访问)安全存储器单元220(例如,安全元件或硬件安全模块(HSM))。在所示实施方式中,可选部件和通信路径以虚线示出。
所示实施方式中的***100不依赖于任何部件中的安全存储器单元220的存在。在可选的不存在安全存储器单元220的情况下,可以在静态时(在可能时)加密可以在安全存储器单元220中存储的数据(例如,私钥和/或密钥)。可以利用基于软件的减轻和基于硬件的减轻两者基本上防止对这样的数据的访问以及基本上防止或检测或防止和检测整体***部件损害。这样的减轻特征的示例包括实现物理障碍或屏蔽、禁用JTAG和其他端口、加强软件接口以消除攻击向量、使用可信执行环境(例如,硬件或软件、或两者)以及检测操作***根访问或权限(compromise)。
出于公开的目的,通常认为安全的是保密的(加密的)、认证的和完整性验证的。然而,应当理解,本公开内容不限于此,并且术语“安全”可以是这些方面的子集或者可以包括与数据安全性相关的另外方面。
通信接口214可以是任何类型的通信链路,包括本文描述的任何类型的通信链路,包括有线的或无线的。通信接口214可以便于外部通信或内部通信或两者。例如,通信接口214可以耦接至天线312或包含天线312。
作为另一示例,通信接口214可以提供与以设备110的形式的另一***电子设备200的无线通信链路,例如根据蓝牙LE标准的无线通信,或者经由WiFi以太网通信链路与云130的无线通信链路。在另一示例中,通信接口214可以被配置成经由便于多个设备之间的通信的诸如基于CAN的有线网络的有线链路与装备部件140(例如,车辆部件)通信。在一个实施方式中,通信接口214可以包括用于向用户10传送信息和/或从用户10接收信息的显示和/或输入接口。
在一个实施方式中,如图2所示,电子***部件200可以被配置成与除了另一电子***部件200或用户之外的一个或更多个辅助设备300通信。辅助设备300可以与电子***部件200不同地被配置——例如,辅助设备300可以不包括处理器210,而是替代地,可以包括至少一个直接连接和/或通信接口,其用于与电子***部件200的信息发送或接收或者两者。例如,辅助设备300可以是接受来自电子***部件200的输入的螺线管,或者辅助设备300可以是向电子***部件200提供模拟和/或数字反馈的传感器(例如,接近传感器)。
A.5.C微定位
所示实施方式中的***100可以被配置成实时确定关于设备110的位置信息。在图1的所示的实施方式中,用户10可以携带设备110(例如,智能电话)。***100可以便于以足够的精度实时地相对于装备140(例如,车辆)定位设备110以确定用户是否位于应当授予对装备的访问或对装备命令的许可的位置。
例如,在装备140是车辆的车辆领域中,***100可以便于确定是否设备110在车辆外部但非常接近(例如在5英尺、3英尺或2英尺或更少之内)驾驶员侧门。该确定可以形成用于识别***100是否应当解锁车辆的基础。另一方面,如果***100确定设备110在车辆外部并且不非常接近驾驶员侧门(例如,在2英尺、3英尺或5英尺的范围之外),则***100可以确定锁定驾驶员侧门。作为另一示例,如果***100确定设备110非常接近驾驶员侧座位但不接近乘客座位或后座位,则***100可以确定以使车辆能够移动。相比之下,如果确定设备110在驾驶员侧座位的近距离之外,***100可以确定以使车辆不动或保持车辆的不动。
在该上下文中的车辆还可以包括其他类型的装备140,例如结合图3的所示实施方式描述的一个或更多个传感器310。一个或更多个传感器310可以以与结合电子***部件200描述的实施方式类似的方式构造。
可以以各种方式来确定装备140的微定位,例如使用从全球定位***获得的信息、来自设备110的通信的一个或更多个信号特征以及一个或更多个传感器(例如,接近传感器、限位开关或视觉传感器)或其组合。在Raymond Michael Stitt等人于2017年4月14日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国非临时专利申请第15/488,136号——其公开内容通过引用整体并入本文中——中公开了***100可以被配置用于的微定位技术的示例。
在一个实施方式中,在图3的所示的实施方式中,SCM 120和多个传感器310可以相对于装备部件140设置在固定位置上或固定位置中。装备部件140的示例用例包括在先前示例中标识的车辆,或者由装备部件140控制对其的访问的建筑物。所示实施方式中的传感器310可以包括如本文所述的一个或更多个天线312。传感器310的布置或位置可以根据本文描述的一个或更多个实施方式。SCM 120的信号处理可以根据本文描述的一个或更多个实施方式。
设备110可以经由通信链路无线地(例如,经由蓝牙LE)与SCM 120通信。多个传感器310可以被配置成嗅探设备110与SCM 120之间的通信以确定通信的一个或更多个信号特征,例如信号强度。可以对所确定的信号特征进行传送或分析,并且然后经由与设备110和SCM 120之间的通信链路分开的通信链路传送到SCM 120。另外地或替选地,设备110可以与传感器310中的一个或更多个建立直接通信链路,并且可以基于该直接通信链路确定一个或更多个信号特征。
作为示例,如所示实施方式中所示,示出了从设备110至SCM 120的通信的传播波并且将其指定为302、304、306。距设备110(源)的距离越大,无线通信的强度越小。关于传播波306的通信的强度小于传播波302的强度。此外,在时间t0处发送通信的情况下,在传播波302处通信的行进时间(tpl-t0)小于在传播波306处通信的行进时间(tp3-t0)。因此,如果传感器310在传播波302处接收到通信,则通信的到达时间戳可以早于如果在传播波306处接收到通信的时间戳。
如本文所述,可以分析一个或更多个信号特征,例如信号强度和到达时间,以确定关于设备110的相对于SCM 120的位置信息。例如,可以处理传感器310与SCM 120之间的到达时间差以确定设备110的相对位置。一个或更多个传感器310相对于SCM 120的位置可以是已知的,使得可以将设备110的相对位置转换成相对于传感器310和SCM 120的绝对位置。可以获得信号特征的另外地或替选的示例以便于根据一个或更多个算法来确定位置,所述算法包括距离函数、三边测量函数、三角测量函数、多边测量函数、指纹识别函数、差分函数、飞行时间函数、到达时间函数、到达时间差函数、到达角函数、离开角函数、几何函数等或其任何组合。
应当注意,出于说明的目的,将传播波302、304、306描绘为一致地圆形的——然而,传播波的形状可以根据诸如干扰或定向天线的使用的其他因素而变化。
在一个实施方式中,可以向多个传感器310提供与设备110和SCM120之间的通信有关的信息。例如,可以向传感器310提供与蓝牙LE信道有关的连接参数,使得多个传感器310可以监视通信。例如,通信信道可以在通信期间改变一个或更多个参数,例如从分组到分组或在分组中发送的比特之间的传输频率。可以将这些一个或更多个可变参数传送到传感器310以使得能够接收分组或通信。
B.在一个或更多个实施方式中采用的一个或更多个示例天线配置
B.l全向天线
在图5的所示的实施方式中示出了根据一个实施方式的天线312。所示实施方式中的天线312是单个全向天线,该单个全向天线被配置成产生也被描述为区域400的大致圆形的接收区域。设备110的位置可以处于两个状态之一:在区域400中或者不在区域400中。在图3的所示的实施方式中示出了这样的天线配置的示例。区域400的区域半径或半径可以由阈值(RSSI、距原点的计算距离等)来限定,或者其可以由天线312的接收范围来限定。
另外,可以限定多个阈值,使得在天线312的接收范围内存在多个区域400。这样的天线配置的示例在图6中示出,并且包括外部区域404和内部区域402。
B.2具有一个区域的定向天线
在图7和图8的所示实施方式中示出了单个定向天线312。所示实施方式中的定向天线312被配置成产生一个接收区域400。设备位置可以处于两个状态之一:在区域400中或不在区域400中。区域场400(或区域区400)可以由阈值(RSSI、计算的距原点的距离等)来限定,或者其可以由天线312的接收范围来限定。另外,可以限定多个阈值使得在天线312的接收范围内存在多个区域400。
B.3具有两个区域和一个虚拟边界的一个定向天线对
在图9至图11中示出了具有一个虚拟边界410的成对配置中的天线312的一个实施方式。在所示实施方式中,被标记为312A、312B的两个空间相关的定向天线(即,一对)——其天线视轴被彼此相反地定向——产生两个区域400A、400B以及在两个区域400A、400B之间的一个虚拟边界410A-B。替选地,天线312的一个实施方式可以被配置有第一天线312和第二天线312,其中视轴不是被相反地定向而是由接地平面或可以在两个或更多个天线之间划分RF路径的其他对象(例如,衰减器或反射器)分开以产生两个区域400。划分RF路径的接地平面或其他对象(例如,衰减器或反射器)可以产生与相反定向的视轴相似的效果。
在一个实施方式中,这样的天线312对,每个天线312可以耦接至传感器310(例如,各自具有一个天线312的两个传感器310),其中每个传感器310可以基本上同时向主设备120传送测量。在这样的天线312对的另一实施方式中,两个天线312可以耦接至一个传感器310(即,具有两个天线312的一个传感器310),其中传感器310可以在消息之间或者在消息的各个要素之间切换天线312以基本上同时向主设备120传送来自两个天线312的测量;例如,在使用BLE的实施方式中,传感器310可以在连接事件的各个数据分组之间切换天线312。在传感器310连接至多个天线312的又一实施方式中,代替在每个天线312之间切换,可以并行地将两个或更多个天线312输出馈送到传感器310,从而使得传感器310能够基本上同时从天线312获得测量(例如,如本文在部分C.9.e中所述)。
在所示实施方式的变型中,312A和/或312B可以是定向天线和/或全向天线,其中存在对天线312A与天线312B之间的信号进行衰减或反射的任何分隔物(例如,诸如接地平面、金属板、木材、水等)。另外,可以限定多个阈值,使得在天线的接收范围内存在多个区域400。出于公开的目的,天线312、区域400和虚拟边界410被提供有字母标记以有助于区域400和虚拟边界410之中的与一个或更多个天线312的相关。应当理解,设置有字母标记的区域400、虚拟边界410和一个或更多个天线312不限于任何一种配置——例如,对于在所示实施方式中的标记为312A的天线,天线312的任何实施方式可以结合天线312来实现,包括图示中所示的实施方式。例如,天线312A可以是全向天线配置,而不是天线312A是定向天线配置。
在图10和图11的所示实施方式中,在天线312A、312B和设备110在彼此的接收范围内的情况下,天线312与设备110之间的相对位置可以在区域400A中或在区域400B中。如果天线312A、312B和设备110不在彼此的接收范围内(在区域400A的外部并且在区域400B的外部),则天线312A、312B与设备110之间的相对位置是未知的。在两个定向天线示例中,假设设备110在范围内,可能确定设备110位于虚拟边界410A-B的哪一侧。取决于用于确定区域400A或区域400B的所选阈值,可能确定设备110同时在两个区域中(例如,沿着虚拟边界或靠近虚拟边界),在这种情况下,可以认为设备110的位置是未知的、在两个区域中、在先前确定的区域中、或在新的“中间”区域(在图10的所示的实施方式中标记为400C)中。在本文描述的一个或更多个实施方式中,可以关于区域之间的边界检测到类似的中间区域。
B.4具有三个区域和三个虚拟边界的三个定向天线
在图12中示出了三个天线312形成具有三个虚拟边界410的三元组(triplet)的一个实施方式。在所示实施方式中,提供了三个空间相关的定向天线312A、312B、312C。定向天线312A、312B、312C被配置有彼此相反定向的天线视轴,从而产生三个区域400A、400B、400C,以及三个区域400A、400B、400C之间的三个虚拟边界410A-B、410B-C、410A-C。在这样的天线312三元组的一个实施方式中,每个天线312可以耦接至传感器310(例如,各自具有一个天线312的三个传感器310),其中每个传感器310可以基本上同时将测量传送到主设备120。在这样的天线312三元组的另一实施方式中,两个天线312可以耦接至一个传感器310(即,具有三个天线312的一个传感器310),其中传感器310可以在消息之间或者在消息的各个要素之间切换天线312以将来自两个天线312的测量基本上同时传送到主设备120;例如,在使用BLE的实施方式中,传感器310可以在连接事件的各个数据分组之间切换天线312。在传感器310连接至多个天线312的又一实施方式中,代替在每个天线312之间进行切换,可以将两个或更多个天线312输出并行地馈送到传感器310,从而使得传感器310能够基本上同时从天线312获得测量(例如,如本文在部分C.9.e中所述)。
在所示实施方式的变型中,312A、312B和/或312C可以是定向天线和/或全向天线,其中存在对天线312A、312B和312C之间的信号进行衰减或反射的任何分隔物(例如,诸如接地平面、金属板、木材、水等)。另外,可以限定多个阈值,使得在天线312A、312B、312C的接收范围内存在多个区域。
在一个实施方式中,在天线312A、312B、312C和设备110在彼此的接收范围内的情况下,天线312A、312B、312C和设备110之间的相对位置可以在区域400A中、在区域400B中或在区域400C中。如果天线312A、312B、312C和设备110不在彼此的接收范围内(在区域400A的外部、在区域400B的外部并且在区域400C的外部),则关于天线312A、312B、312C,认为天线与设备110之间的相对位置是未知的。
B.5具有四个区域和两个虚拟边界的两个定向天线对
在图13至图14中示出具有两个虚拟边界410的两对天线312的一个实施方式。在所示实施方式中,提供了被标记为312A、312B、312C、312D的四个空间相关的定向天线。天线312A、312B、312C、312D被彼此成直角定位,从而产生四个区域400A、400B、400C、400D,以及两个虚拟边界410A-B、410C-D。在天线312对的这样的配对的一个实施方式中,每个天线312可以耦接至传感器310(即,各自具有一个天线312的四个传感器310),其中每个传感器310可以将测量基本上同时传送到主设备120。在天线312的这样的配对以形成对的另一实施方式中,天线312可以耦接至一个传感器310(即,具有四个天线312的一个传感器310),其中传感器310可以在消息之间或者在消息的各个要素之间切换天线312以将来自两个天线312的测量基本上同时传送到主设备120;例如,在使用BLE的实施方式中,传感器310可以在连接事件的各个数据分组之间切换天线312。在传感器310连接至多个天线312的又一实施方式中,代替在每个天线312之间进行切换,可以将两个或更多个天线312输出并行地馈送到传感器310,从而使得传感器310能够基本上同时从天线312获得测量(例如,如本文在部分C.9.e中所述)。在天线312对的这样的配对的又一实施方式中,可以使用先前两个实施方式的组合,其由各自与两个天线312耦接的一对传感器310构成。
在所示实施方式的变型中,312A、312B、312C和/或312D可以是定向天线和/或全向天线,其中存在对天线312A、312B、312C和312D的配对之间的信号进行衰减或反射的任何分隔物(例如,诸如接地平面、金属板、木材、水等)。另外,可以限定多个阈值,使得在天线312A、312B、312C、312D的接收范围内存在多个区域。
在图13至图14的所示实施方式中,在天线312A、312B、312C、312D和设备110在彼此的接收范围内的情况下,天线312A、312B、312C、312D与设备110之间的相对位置可以在区域400A中、区域400B中、区域400C中或区域400D中。如果天线312A、312B、312C、312D和设备110不在彼此的范围内(在区域400A到区域400D的外部),则关于天线312A、312B、312C、312D,认为天线312A、312B、312C、312D与设备110之间的相对位置是未知的。在两个定向天线示例中,假设设备110在范围内,如图14的所示实施方式中所描绘的,有可能确定设备110位于虚拟边界410A-B、410C-D的哪一侧。
B.6具有六个区域和三个虚拟边界的三个定向天线对
在图15中示出了具有天线312对的三元组的一个实施方式。在所示实施方式中,提供了彼此成直角定位的六个定向天线并且被标记为312L、312R、312T、312B以及312F和312A(后部未示出),从而产生六个区域400L、400R、400T、400B以及400F和400A(后部未示出),以及三个虚拟边界(未示出)。可以使用任何先前描述的传感器310和天线312组合和/或先前公开的方法来构造天线312对的这样的三元组的实施方式。在所示实施方式的变型中,312L、312R、312T、312B、312F和/或312A可以是定向天线和/或全向天线,其中存在对天线312L、312R、312T、312B、312F和312A的配对之间的信号进行衰减或反射的任何分隔物(例如,诸如接地平面、金属板、木材、水等)。另外,可以限定多个阈值,使得在天线312L、312R、312T、312B、312F和312A的接收范围内存在多个区域。
B.7 N对定向天线
另外,可以组合N对定向天线312以创建N个虚拟边界410以及2N个区域400。这些虚拟边界410可以以任何取向来配置以创建区域400的阵列,使得可以检测设备110位于哪个区域400(由虚拟边界410划分)中。另外,可以限定多个阈值,使得在天线312的接收范围内存在多个区域400。
另外应当理解,尽管天线312对或N个天线312被描述为单独的天线312,但是根据一个实施方式的天线312本身可以包括两个或更多个天线312。作为示例,图13至图14的所示实施方式中的天线312A、312B、312C、312D可以被认为是具有多个区域400和多个虚拟边界410的单个天线312。
B.8 3D空间确认
在认识到虚拟边界410实际上类似于3D空间中的平面的情况下,在一个实施方式中,可以通过以适当的位置和取向放置定向天线312来将3D空间划分为区域400。
C.示例***
可以单独或一起利用若干技术和配置以增强可以在根据一个实施方式的***100内正确识别设备110的实际相对位置的可能性。例如,本文描述的实施方式的一个或更多个方面可以结合本文描述的另一实施方式来实现。还应当理解,在一些配置中可以不存在结合其他实施方式描述的一个或更多个方面。以该方式,根据一个实施方式的***100可以包括来自本公开内容的第一实施方式的任何方面或特征以及另一实施方式的任何方面或特征两者。
C.l分布式天线连接/处理
当使用多个天线312时,它们可以连接至一个或更多个发送器或接收器(例如,电子***部件200)。电子装置的分布与否可以便于功能或经济优势。例如,将多于一个天线312多路复用到单组电子装置可以降低与电子装置相关联的总体复杂性和成本。替选地,在某些情况下,有利的会是连接至天线312的电子装置是分布的,例如,因为天线312与相关联的电子装置之间的连接可能非常长。
C.2在已知区域之外是有用的
当设备110位于***100的所有检测区域400之外时,可以获得有用的信息。例如,如果设备100未被物理地定位成足够靠近一件装备140而处于任何区域400中,则设备110不会被授权以执行某些活动或访问某些特征。
另外,当设备110位于***100的多个检测区域400中时,可以获得有用信息。例如,如果设备110位于虚拟边界上或虚拟边界附近,***100可以确定设备110的位置是未知的、在多于一个区域中、在先前确定的区域中、或在表示存在于多个区域中的另一区域(例如,“中间”)中或其任何组合,其中的每一个可以导致执行某些活动或访问某些特征的不同授权。
C.3复合区域
在一个实施方式中,一个或更多个区域400可以交叠,从而创建复合区域402。在图16的所示实施方式中,复合区域被标记为区域402——但是应当理解复合区域402可以被认为是其他实施方式中的区域400以便于讨论。在图16的所示实施方式中,示出了两个复合区域402BE、402CF——但是可以实现更多或更少的复合区域。
获得有关在复合区域402内(在构成复合区域402的所有区域400内)检测到设备110的确认增加了设备110实际位于那里的可能性。在所示实施方式中,通过区域400B和区域400E的交叠创建复合区域402BE。通过区域400C和区域400F的交叠创建复合区域402CR。
C.4通过组合相邻天线的附加区域
在图17中描绘的一个实施方式中,可以实现其中相邻天线被组合为一个的天线配置,而不是使用两个空间相关定向天线312的配置,即天线视轴被彼此相反定向的对。这可以创建可以用于附加功能的区域形状420AD、420AB、420BC、420CD。可以通过使用信号到天线的切换来实现这些配置之间的转换。类似于复合区域402,可以将区域形状420认为是其他实施方式中的区域400以便于讨论。
在图17所示的实施方式中,例如,可以通过在如上所示的配置之间进行切换来将结合图4描述的4区域(400A、400B、400C、400D)双定向天线对传感器312A、312B、312C、312D扩展到8区域双定向天线对传感器。以该方式,传感器310可以包括八个区域400A、400B、400C、400D、420AD、420AB、420BC、420CD。虚拟边界410可以通过如图17的所示实施方式中所示的区域形状420AD、420AB、420BC、420CD以虚拟边界410AD-BC、410AB-CD来限定。
在一个实施方式中,可以通过组合指向上方向或下方向的附加天线312并且然后将波束指向到围绕传感器312的球体的任何扇区中(通过选择一个、两个或三个天线)来将所示实施方式扩展到三维。
C.5组合区域
使用模拟电路的组合/切换天线312可以导致结合图17描述的行为。以数字方式组合两个或更多个天线312(例如,通过使用最大、平均、经变换等所测量RSSI)可以导致将它们的对应区域400合并(组合)成一个更大的区域400。
C.6虚拟边界创建和区域确定
可以经由从多个空间相关和/或共定位的天线312(如上所述,具有适当的取向)接收的给定信号的差分来创建虚拟边界410。在一个实施方式中,使用相反的天线312获取差分;然而,差分可以取自一个或更多个物理天线312(例如,相邻或相反)或虚拟天线312(例如,通过组合多个物理天线312而创建的天线)。例如,使用从相反天线312A和312B测量的RSSI,可以检测到设备110在区域400A或区域400B中,其中,如果RSSI在400A中较高并且在400B中较低(即,400A-400B>0),则设备110存在于区域400A中,以及反之,如果RSSI在400B中较高并且在400A中较低(即B–A>0),则在区域400B中。另外,对于任何给定天线312,可以利用最小和/或最大阈值来克服相对于主瓣314的后瓣316/旁瓣318,以提供设备110存在于区域400内的置信度(因为可能不清楚设备110是在区域400中但在远处,还是在附近但在区域400之外)。类似地,对于任何给定的天线对312,可以利用最小差来提供设备110在一个区域400或另一区域400中的置信度(例如,如果不满足,则可以将区域400报告为未知)。如果设备110不存在于任何区域400中,则设备110在区域400的范围之外或者在区域400之间(例如,在边界内)。可以采用另外的技术来更精确地定位被指示为存在于特定区域400中的设备110(和/或提供更高的准确度/置信度),包括指纹识别、三边测量(trilateration)、三角测量(粗糙或精细)、滞后等。作为RSSI的替选方案,如其他地方所示,可以使用其他技术来使用虚拟边界(差分)方法确定设备110所位于的区域400(例如,对设备110处于特定区域400中的概率进行计算等)。可以组合RSSI和替选方案(例如,RSSI+概率)以提高准确度。
除了上述之外,可以采用技术来消除或降低当随着设备110移动通过***100而跟踪设备110时从可能区域400的集合的非法区域转换的可能性,例如基于时间的滞后或基于值的滞后、随时间的最大变化、加速度计/速度/步计数、邻接矩阵等。
如其他地方所述,可以组合多个传感器310以将设备110隔离到特定区域400(甚至使用不创建虚拟边界410的传感器310也如此)。通过使用附加技术,设备110可以被更精确地定位在特定区域400内。
C.7减去背景功率
在一个实施方式中,除了可以是特定微定位***100的一部分的发送器之外还存在许多发送器(例如,在特定区中存在许多支持Wi-Fi的膝上型电脑、在房间中存在许多BLE设备等)。这些发送器可以在正在测量针对特定设备110的RSSI的同时发送(或泄漏)信号,从而导致由于其他发送器而引起的测量的RSSI的变化。为了降低该可变性(并且因此,增加测量准确度和精度),可以从测量的RSSI中减去测量的背景功率。可以以任何适当的单位(例如,瓦特)测量背景功率并且使用标准数学关系(例如,功率=10^[db/10]、db=log10(功率)*10等)将其转换为RSSI单位(例如,dB)/从RSSI单位转换。将RSSI转换为功率,并且然后在返回RSSI单位之前,根据情况,对背景功率进行加、减、平均、变换(例如,概率分布或估计等)和/或滤波(包括基于时间/基于值的滞后),或这些的任何组合,或者其他技术。替选地,可以将背景功率转换为RSSI单位,并且然后根据情况,对其进行加、减、平均、变换(例如,概率分布或估计等)和/或滤波(包括基于时间/基于值的滞后),或这些的任何组合或其他技术。可以在接收信号之前、期间和/或之后一次或更多次测量背景功率;然后可以对这些测量进行平均(例如,对于所有时间/自上电、移动[线性、指数等]等),最小化、最大化(例如,峰值保持)、滤波以消除异常值/不一致(包括基于时间/基于值的滞后)、变换(例如,概率分布或估计等),或这些的任何组合或其他技术以获得背景功率。
可以将背景功率测量/估计跨天线/传感器进行共享或发布以确定有关传感器或***全体的背景功率测量(使用上述或其他方法的任何组合),然后将有关传感器或***全体的背景功率测量与单独的天线或传感器背景功率测量一起使用,或者代替单独的天线或传感器背景功率测量。
C.8使用背景功率来识别不可靠的RSSI测量
在接收到信号时,关于测量的RSSI和观察的背景功率,如果背景功率在预定阈值或范围之外,绝对而言(例如,如果背景RSSI大于X、小于Y、在X..Y之外,或在X..Y之内等)或相对而言(例如,测量的RSSI和背景RSSI太靠近或太远离等),测量的RSSI可以忽略、被认为更相关或被认为不太相关。例如,可以通过增加或减小与一个或更多个测量相关联的一个或更多个权重在区域确定或定位置/定位算法中反映相关性。
C.9使用多次测量来减轻多径变化
基于比较来自多个天线的信号强度的AoA以及RSSI可以天然地受到多径干扰(也称为衰落)的危害。衰落是来自源的信号由于存在反射和/或阻挡表面而采取多于一个路径的结果。图44示出了小范围中的衰落特征,其中孔径在对波长的尺寸显著(可能是10个波长)的范围内移动。衰落可以导致信号强度以未按天线方向图校正的方式变化,使得RSSI和AoA技术可能由于实际信号偏离理想接收信号强度而出现错误。根据本公开内容的一个实施方式可以单独地或者彼此结合地使用两种方法以减轻可以影响信号特征(例如,接收功率、角度、飞行时间等)的衰落和其他环境影响。例如,可以导致从发送器至接收器的接收功率变化的环境的一些特征包括但不限于:a)去往接收器的线的在发送器处测量的在姿态坐标(航向、俯仰、滚转)中的航向(即,由于天线增益方向图和极化方向图);b)去往发送器的在接收器处测量的航向坐标(航向、俯仰、滚转)中的航向(即,由于天线增益方向图和极化方向图);c)发送器处和接收器处天线增益的频率变化;d)由于处于设备之间的路径中的对象而引起的衰减;e)由于使天线失谐的处于天线的近场中的对象(例如手部、钱包等)而引起的衰减;f)反射和引导功率的对象(例如,附近的壁、天花板、汽车等)。这些对象中的一些对象移动(例如,车门、车库门等);g)由于分别引起相消干涉或相长干涉的对象反射而引起在特定狭窄位置在特定频率的快速衰落或尖峰;h)RF绕对象弯曲时的衍射。
许多衰落信号的特征大致遵循如图45所示的瑞利概率函数。
C.9.通过组合低相关信道的结果的多径减轻
可以通过组合来自具有低相关性的信号的结果来减轻多路径。本公开内容提供了组合发送信号的信号强度比较的结果的方法,所述发送信号具有足够宽以使无线电信道之间的衰落去相关的频率间隔。这被称为具有比相关带宽更宽的信道间隔。例如,关于BLE,可以组合跨各个信道获得的测量的结果。
C.9.b通过组合低相关极化信道的结果的多径减轻
类似于通过组合低相关信道的结果来减轻,可以通过使用共定位但具有低极化相关性的天线312来降低相关性。组合多个极化的一种方法是对在相对端(发送或接收)上具有线性极化的接收或发送孔径使用圆极化。
C.9.C组合低相关信道的结果的方法
多径衰落遵循被称为瑞利的概率分布(如图45所示)。可以理解,与测量典型信号强度的概率相比,单个信号强度测量非常低的概率很小。然而,由于衰落而存在信号强度的非常大的潜在变化,因此单个测量可以导致大的误差。这样,本公开内容的一个方面是使用一系列低相关性测量来提高准确度。可以通过频率或极化来实现低相关性。可以单独或组合地使用以下方法中的每一个进行组合。
·方法1——峰值保持
在该方法中,在某个时间范围内保持峰值接收信号。基本理论是衰落信号的峰值是单个值。该方法不被认为是计算上复杂的,但是它确实依赖于拦截恰好具有峰值幅度的信号,该信号具有低发生概率。
·方法2——加权时间(移动)平均
梳测量可以涉及在时间段内进行测量。因此,更近的测量通常更相关。因此,使用信号的加权平均并且将更高权重加在较新的测量上可以便于减轻多径衰落。这可以作为优选地指数去加权或可能地线性去加权来完成。在使用BLE的一个实施方式中,使用指数移动平均来组合跨所有信道的测量,其中,加权可以是固定的、已经在若干测量间隔(例如,最后N个有效测量)或时间段期间接收的有效测量的数目的函数、在若干测量间隔或时间段期间的测量的相对于彼此或者相对于当前平均的变化性或一致性的函数、当前平均的函数或其任何组合。
·方法3——概率函数估计
通过进行一系列测量,可以估计瑞利函数。该方法可以克服方法1的潜在缺点,但是可能利用更多测量。增加测量的数目提高了估计的准确度。
例如,组合方法可以对用于估计或峰值保持的更近的测量加更大权重。
·方法4——其他方法
可以单独地或与上述方法和下面的方法组合来使用其他方法以组合测量。例如,测量可以被组合为更简单方法(结合虚拟边界创建和区域确定的讨论描述的方法或瞬时的)或更高级的方法的一部分,更高级的方法例如指纹识别、粒子滤波、卡尔曼滤波、基于时间和/或基于值的滞后、随时间的最大变化或其他算法。
另外,以上所述可以与其他***级组合方法结合使用以另外提供特定测量的正确性的置信度,例如加速度/速度/步计数、超声波和已知接近度(即,在UI交互[例如,按钮按下]处的测量是X,因此它不能是Y等)。
由于环境影响,可能不能确定来自一个或更多个天线312的信号特征,因为来自天线312的输出无效或丢失;然而,可以确定来自其他天线312的信号特征。在来自一个或更多个天线312的一个或更多个信号特征丢失/无效的情况下,***100可以针对未根据其他信号特征导出的每个丢失/无效信号特征选择:(a)不更新对应的输出信号(例如,平均、移动平均、指数移动平均、最大、最小等);(b)不更新输出信号,但是递增丢失读数指示符,并且当丢失读数指示符达到阈值(例如,多于20个丢失测量)时,将输出信号标记为无效;(c)用默认值更新输出信号;(d)用默认值更新输出信号,但是递增丢失读数指示符,并且当丢失读数指示符达到阈值(例如,多于20个丢失测量)时,立即用默认值,将输出信号标记为无效,或在若干测量间隔期间将输出信号斜升为默认值;以及/或者(e)将对应的输出信号标记为无效。在来自一个或更多个天线312的一个或更多个信号特征丢失/无效的情况下,***100可以针对根据一个或更多个其他信号特征(例如,差分、距离、飞行时间等)导出的每个丢失/无效信号特征选择:(a)使用对应于丢失/无效信号特征的当前输出信号来确定导出信号特征;(b)使用对应于丢失/无效信号特征的最后已知信号特征值来确定导出信号特征;和/或(c)不更新对应于丢失/无效信号特征的导出信号特征的输出信号(以用于非导出信号特征的输出信号的上述任何方式中的任何方式,例如,在其中没有发生输出信号更新的一些数目的间隔之后,输出信号可以被标记为无效)。给定上述的组合,输出信号可以另外地使得***100能够在信号特征丢失或无效的时间段期间继续确定便携式设备110的位置,或者适当地指示不可以确定便携式设备110的位置。
C.9.d通过使用空间低相关信道的多径减轻
该方法可以使用分开的孔径(天线312),该分开的孔径被足够宽地分开以在其接收信号强度中具有低相关性。这也称为空间分集。本公开内容的该实施方式可以将多个信号强度的组合用于基本上覆盖相同范围的孔径。换句话说,覆盖范围交叠。该方法的冗余可以通过基于被估计为更可靠的加权结果建立位置估计——例如,使用上面的方法2或3——来自然地减少误差。
C.9.e使用具有一个或更多个传播方向的单个孔径
本公开内容的一个方面是通过比较从不同孔径接收到的信号幅度来确定RSSI测量或信号的到达方向。来自两个不同孔径的信号强度可以随着孔径在空间上分开而变得去相关。在此基础上,如果两个孔径可以占据同一空间,则可以使空间去相关最小化或降低。实现此目的的一种方法是使用单独的辐射器(例如,偶极天线)的集合并且同时使用不同的相位来将它们电组合。例如,如图46的所示实施方式中所示,两个天线可以分开1/4波长并且同时以0/90度和90/0度馈送。如图47的所示实施方式中所示,这可以导致两个不同的方向图。
可以扩展该实施方式以通过添加更多天线312和更多相位控制来实现四个象限或更多象限的操纵。
C.9.f距离测量/测距
RSSI可以用于近似距特定接收器的距离(测距);因为随着距离增加距离估计变得不太准确,因此范围(距离)可以与计算的误差界限(例如,-50%/+100%)一起被传送。可以使用安全测距方法,例如距离边界不可信(未经认证)的设备(使用传统的飞行时间、适用于与RSSI一起使用、适用于与AoA一起使用,或这些的任何组合,或其他方法)。另外,(例如,从中心、边缘等)至已知点的区域距离也可以用于近似距离。其他技术也可以用于测距,并且可以组合以实现更高的鲁棒性、准确度和/或精度(例如,三边测量、三角测量、飞行时间等)。
为了传送安全的微定位和/或测距,***的一个或更多个方面可以结合Smith等人于2016年10月27日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTHENTICATING ANDAUTHORIZING DEVICES AND/OR FOR DISTRIBUTING KEYS”的美国临时专利申请第62/413,966号以及Smith等人于2017年10月27日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FORAUTHENTICATING AND AUTHORIZING DEVICES”的美国专利申请第15/796,180号中描述的安全模型的一个或更多个方面来实现,上述申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
CIO到达角(AoA)
到达角(AoA)测量是用于确定入射在天线阵列312上的射频波的传播方向的方法。AoA可以通过测量阵列312的各个元件处的到达时间差(TDOA)来确定方向;可以根据这些延迟计算出AoA。在使用能够确定发送信号的到达角的相控或多元件天线312(全向或定向)的情况下,可以使用诸如三角测量的技术来补充设备定位信息。利用细粒度到达角测量(如跨多个传感器310测量的),可以确定更精确的定位。
许多RF环境非常嘈杂(例如,2.4GHz频谱),并且因此,所接收的AoA也可能非常嘈杂。结合区域信息(或不结合区域信息),可以通过协定获得三角测量的位置的准确度的附加置信度;附加定位信息可以使***100能够以更高的精度确定设备110在区域400内的位置。
另外,发送器可以使用波束控制来调整其天线312的方向性;可以这样做以改变接收器处的特定方向图中的AoA以便实现更准确的定位。另外,出于类似的目的,接收器可以以类似的方式调整其天线312的方向性。
C.ll粗糙到达角(AoA)
可以通过利用传感器天线312的固有定位来实现粗糙到达角方案。例如,一个定向天线312对(两个区域)可以提供180度到达角测量精度。两个定向天线312对(四个区域)可以提供90度到达角测量精度并且四个定向天线312对(八个区域)可以提供45度到达角测量精度。将这当做粗糙AoA方法可以使得***能够确定特定设备所存在于的区域;类似于其中例如可以使用三角测量来定位设备110的细粒度AoA,通过该***100,粗糙AoA使用类似于三角测量的过程确定设备110所存在于的区域400(交叠区域)。
C.12圆极化
在一个实施方式中,***100可以使用线性极化天线312。这样的天线312被认为是小的。在现实世界环境中,信号从各种事物反射,使天线312能够最终以降低的强度接收信号(理论上,线性水平极化传输可以不被线性垂直极化天线接收)。因此,线性极化的接收器天线312可以根据发送器的取向来表现得完全不同,这可以(在人或设备四处移动或以某人的手改变取向时)影响***100准确且一致地测量RSSI、AoA和/或其他属性的能力。
圆极化天线312不那样依赖于发送器的取向,从而使得能够更准确和一致地测量RSSI、AoA和/或其他属性。
根据本文描述的一个实施方式的***100可以使用圆极化天线312;然而,其也可以使用线性极化天线312。另外,取决于已确立的***目标,可以使用其他极化。
C.13环境几何结构与材料
其中放置天线312的环境的物理几何结构影响天线的辐射方向图,并且因此影响天线生成的区域400。在许多情况下,这是可能的优点,从而使得由于天线312所位于其中的事物的材料和形状(例如,使用车辆的金属壳、或者桌面的密致材料等)而形成复杂的区域形状400。
C.14环境和障碍物确定
在***100中的各种天线312和/或传感器310处检测到的背景功率方向图和测量的RSSI可以使得***100能够检测其环境或环境中的障碍物并且改变其定位方法。例如,考虑到知道设备110存在于已知位置(例如车门把手)处并且考虑到来自天线312A、312B、312C和312D的RSSI测量的情况下,***100确定当预期312C低时,因为312A、312B和312C高并且312D低,所以附近存在另一车辆。例如,背景噪声可能非常高,并且因此,***100可以切换到针对高噪声环境而优化的替选定位算法。
D.另外的实施方式
在以下实施方式中,发送器、接收器、天线312和设备110中的任何一个或更多个可以处于固定或可移动位置。
以上描述并在以下实施方式中示出的方法和***可以各自使用多种方法实现,所述方法包括但不限于:
·使用BLE的实施方式。
·使用BLE和RSSI的实施方式。
·使用BLE、RSSI和三边测量的实施方式。
·使用BLE、RSSI、三边测量和三角测量的实施方式。
·使用BLE、RSSI、三边测量、三角测量和到达时间的实施方式。
·使用UWB的实施方式。
·使用BLE和UWB的实施方式。
·使用BLE和NFC(近场通信)的实施方式。
·使用BLE和LF(低频)的实施方式。
·使用BLE和LF以及NFC的实施方式。
·微定位***上下文中的所有以上所述和所有变型。
·此外,可以根据本文中描述的一个或更多个实施方式并且如Stitt等人于2016年4月15日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国临时专利申请第62/323,262号以及Stitt等人于2017年4月14日提交的题为“SYSTEMAND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国专利申请第15/488,136号的公开内容中所描述地来实现嗅探微定位***,以上申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
·此外,可能采用安全微定位的其他示例可以基于如Smith等人于2016年10月27日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTHENTICATING AND AUTHORIZING DEVICESAND/OR FOR DISTRIBUTING KEYS”的美国临时专利申请第62/413,966、Smith等人于2017年10月27日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTHENTICATING AND AUTHORIZINGDEVICES”的美国专利申请第15/796,180以及Stitt等人于2016年4月15日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国临时专利申请第62/323,262中描述的一个或更多个实施方式,以上申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
D.l能量访问实施方式
一个实施方式可以允许检测接近于能量访问点的设备110。能量访问点可以是移动的或在固定位置。例如,电动汽车充电站可以包括能量访问点。能量访问点的用户可以将设备110输运到由具有位于能量访问点或其附近的天线的一个或更多个传感器312创建的区域400或复合区域402内。由一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户执行与能量访问点相关联的某些功能,例如对连接点的物理访问、能量分配的调整、启用或禁用电路或插座、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与能量访问点相关联的附加功用或设施。
D.2数据访问实施方式
一个实施方式可以允许检测接近于数据访问点的设备110。数据访问点可以是移动的或在固定位置。例如,电动汽车充电站包含数据访问点。数据访问点的用户可以将设备110输运到由具有位于数据访问点或其附近的天线的一个或更多个传感器312创建的区域400或复合区域402内。由一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户执行与数据访问点相关联的某些功能,例如对连接点的物理访问、对数据/信息访问的调整、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与数据访问点相关联的附加功用或设施。
D.3门微定位实施方式
一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110位于门的哪一侧(如果在任一侧的话)。门意味着包括手动或自动操作、单个面板、分段或滚轴构造以及在轨道上铰接、滑动或移动。创建区域400或复合区域402的天线312可以嵌入门锁内、固定到门本身或门附近的相关结构,例如接近于门的天花板和壁或围绕门的装饰。设备位置信息可以用于控制门的锁定、解锁、打开、关闭或不移动以及注意设备110通过门口目标营销的相对移动等。在图15的所示的实施方式中描绘了这样的配置的示例,所示的实施方式包括壁141和处于闭合位置的门142,从而相对于两个区域400形成物理边界411。
如果确定汽车(设备)和移动电话(设备)接近门或其某种组合,则自动车库门的一个实施方式可以触发车库门的打开。
D.4工作表面微定位实施方式
一个实施方式可以允许检测接近于工作表面的设备110。工作表面可以是移动的或处于固定位置,可以是任何形状,以及可以是水平的或与水平成任何角度(例如,桌子、绘图台、白板等)。例如,桌子通常包含工作表面。工作表面的用户10可以将设备110输运到由具有位于工作表面或其附近(例如,左边、右边、上方、下方、前方、后方、之上、内部、附近、远处等)的天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。通过一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户执行与工作表面相关联的某些功能,例如工作表面位置(例如,高度、倾斜等)的物理调整、记录工作表面使用(存在和/或持续时间)、协助设备110(及其用户10)的定位、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与工作表面相关联的附加功用(电力或数据访问)或设施(例如,照明装置、显示器、声音或对控件的访问等)。
D.5家具微定位实施方式
一个实施方式可以允许检测接近于一件家具的设备110。家具可以是移动的或在固定的位置。在一个实施方式中,一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110是否位于一件家具附近(例如,左边、右边、上方、下方、前方、后方、之上、内部、附近、远处等)。家具的用户10可以将设备110输运到由位于家具中或其附近的具有天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。通过一个或更多个传感器310识别到设备110的存在可以例如可能授权用户10执行与家具相关联的某些功能,例如对家具的物理访问或对家具的调整、记录家具使用(存在和/或持续时间)、协助设备110(及其用户10)的定位、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与家具相关联的附加功用(电力或数据访问)或设施(例如,照明装置、显示器、声音或对控件的访问等)。
一些其他在家具中使用的示例包括出于确定座位目的(我是在正确的座位和/或我的座位在哪)、出于入场目的(而不是扫描标签——包括主题公园)而应用于体育场/剧院/会议/事件/餐馆/医院/等的领座,其中,定位特定设备(例如,在进行会诊的医院、食品递送的运动事件、或订单递送的餐馆、用于在排队***中使用的顾客位置的零售等中的订单履行、用户位置)。
D.6研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等微定位实施方式
在一个实施方式中,一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110是否位于研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等的内部、外部或其特定区域400内。研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等的用户10可以将设备110输运到由具有位于研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等中或其附近的天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。由一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户10执行与研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等相关联的某些功能,例如对研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等的物理访问或调整、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等相关联的附加功用(电力或数据访问)或设施(例如,照明装置、显示器、声音或对控件的访问等)。
一些其他在研习间、隔间、货摊、掩蔽所、亭子等中使用的示例包括应用于体育场/剧院/会议/事件/餐馆/医院/主题公园等以用于准入(而不是扫描标签——包括主题公园)的目的。
D.7房间微定位实施方式
在一个实施方式中,一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110是否位于房间(例如,电影院观影室,机场、酒店或度假胜地的某些设施/房间的入口,特定会议室或办公室等)内部、外部、或房间内部或外部的特定区内。房间的用户10可以将设备110输运到由具有位于房间中或其附近的天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。通过一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户10访问房间以及执行与房间相关联的某些功能,例如对房间的物理访问或对其的调整、基于存在的用户对房间内的装备的自动定制、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与房间相关联的附加功用(电力或数据访问)或设施(例如,照明装置、显示器、声音或对控件的访问等)。
D.8建筑物微定位实施方式
在一个实施方式中,一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110是否位于建筑物内部、建筑物外部或在建筑物内部或外部的特定区域内。建筑物的用户10可以将设备输运到由具有位于建筑物中或其附近的天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。通过一个或更多个传感器310识别到设备110的存在可以例如可能授权用户访问建筑物以及执行与建筑物相关联的某些功能,例如对建筑物控制面板的物理访问或调整、目标营销等。可以以类似的方式启用或禁用与建筑物相关联的附加功用(电力或数据访问)或设施(例如,照明装置、显示器、声音或对控件的访问等)。
D.9装备微定位实施方式
一个实施方式可以允许检测接近于一件装备的设备110。装备意在包括机械、机电或电气类型的手动、半自动或自动装备(例如,消费电子产品[烤面包机、搅拌机、插座、灯开关、固定装置等]、电器[微波炉、烤箱、洗碗机、洗衣机、烘干机、健身器材等]、工业/农场/重型装备[拖拉机、联合收割机、输送机等]、安全储物箱和储物柜、工具[电锯、反铲、收音机等]以及更多——包括授权对设备的访问或使用设备的控制的任何事物)。装备包括与装备一起使用的任何控件(按钮、开关、旋钮、控制杆等)。装备包括向装备提供信息的任何传感器。装备包括由装备控制的任何致动器。装备可以是移动的或在固定的位置。
在一个实施方式中,一个或更多个区域400、复合区域402或虚拟边界410可以用于确定设备110是否位于一件装备附近。装备的用户可以将设备110输运到由具有位于装备中或其附近的天线312的一个或更多个传感器310创建的区域400或复合区域402内。通过一个或更多个传感器312识别到设备110的存在可以例如可能授权用户执行与装备相关联的某些功能,例如对装备的物理访问、激活、操作或调整。
D.10车辆内部微定位实施方式
在一个实施方式中,如图19的所示实施方式中所示,***100可以结合车辆500来实现。车辆500可以包括内部空间502或车厢、前面部分506和后部部分508。在所示实施方式中,车辆500的内部空间502可以被概念化为四个区或区域400:左前座位区域510FL、右前座位区域512FR、右后座位区域516RR和左后座位区域514RL。取决于应用,内部空间502可以被以不同方式概念化,或者可以不存在。内部空间可以包括方向盘520。
通过使用车辆,应当理解,本公开内容考虑了输运人或货物的移动机器,包括但不限于货车、自行车、摩托车、机动车、汽车、卡车、火车、电车、舰船、船艇、航空器和航天器。
在一个实施方式中,在车辆500的内部502中放置两个或更多个垂直定向天线312对可以在对应于乘客就座位置(510FL,512FR,516RR,514RL)的座位四边形之间创建区域400FL、400FR、400RR、400RL。这些区域400FL、400FR、400RR、400RL可以用于使用蓝牙低能耗来检测位于就座位置的移动电话的存在。其他***中也可以存在其他区域,例如,与附加就座排或每排座位(例如,在诸如货车或公共汽车的较大的车辆中)、后行李箱、后货物区、前行李箱、前货物区、行李存放隔间(头顶或下方)等相关联的区域。
在替选实施方式中,其中使用三个或更多个定向天线对312——一个天线对将车辆500分成两半并且在每对座椅之间一个天线对。
在替选实施方式中,可以使用放置在车辆500上的其他位置——例如针对用于车辆内部/外部微定位的11天线仅RSSI***的内部天线312所描述的位置(如图23所示)——的天线312来执行座位确定。在这样的实施方式中,定位在每个期望区域(例如,前驾驶员座位、前乘客座位、后驾驶员座位、后乘客座位、后行李箱/货物区)附近的天线312可以用于确定与对应区域的接近(或不接近),以及与对应门的接近(或不接近于)(例如,以用于与如本文所述的基于门状态的调整算法处理一起使用)。例如,如果(a)内部前驾驶员天线312-2RSSI大于所有其他适用内部天线312达阈值,或者(b)如果内部前驾驶员天线312-2 RSSI未大于所有其他适用的内部天线312达阈值(例如,不满足所述阈值),并且没有其他适用的内部天线312 RSSI超过阈值,并且内部前驾驶员天线312-2大于所有其他适用的天线312,则***100可以确定便携式设备110位于驾驶员座位区域400FL。另外,门状态可以用于通知便携式设备110可以位于哪个门(例如,如果驾驶员门打开,并且便携式设备110可能接近于前驾驶员天线312-2,如通过前驾驶员天线的RSSI超过阈值所确定的[以及/或者因为多个适用的内部天线超过阈值],***100可以确定便携式设备110接近于驾驶员座位或门)。包括通过不存在(即,不在特定天线312附近)来提供确认的方法在内的上述方法的任何组合可以用于推断便携式设备110位于哪个座位或在哪个门附近。在所述方法中包括的天线312的集合不限于内部天线312——也可以使用外部天线312,例如以提供接近于特定区域的附加置信度和/或提供不接近于特定区域的附加置信度。还应当注意,如本文所述,除了RSSI之外或替代RSSI,可以使用角度和/或距离(飞行时间)来确定在区域内和/或在门附近。
用于内侧座位和/或门确定的天线312放置可以根据应用目标、可用封装位置以及传感器310/天线312封装和操作能力而变化。例如,较高的天线312放置位置(例如在顶蓬、柱顶部附近、上部座位靠背或头靠等)可以比较低放置位置(例如在门的中间、在座位或较低座位靠背、在柱、控制台的中间或地板附近等)提供更好的性能,因为当人坐在车辆500中并保持和/或使用便携式设备110时,较高位置保持便携式设备110的较好的RF路径/视线,并且还因为这样的位置使由车辆中的其他人的身体引起的障碍最小化。
可以组合上述和后续实施方式中的任何实施方式以确定便携式设备110位于哪个座位区域。就座位置可以用于实现特定于座位的信息娱乐、计费、目标营销等。
E.车辆内部/外部微定位实施方式
术语车辆500的使用被认为包括输运人或货物的移动机器,包括但不限于货车、自行车、摩托车、机动车、汽车、卡车、火车、电车、舰船、船艇、航空器和航天器。例如,将天线放置在车辆内部和外部,沿一定取向并且与车辆外壳结合,使得能够使用蓝牙低能耗检测位于车辆内部、外部、附近或远处的设备110的存在。另外,可以创建区域以使得能够检测设备110在车辆外部的各个区域(例如,驾驶员门142、乘客门142、行李箱、发动机盖、后驾驶员门142、后乘客门142等)中的存在。
如门卫和嗅探公开内容(Ellis等人于2015年2月12日提交的题为“SYSTEM ANDMETHOD FOR COMMUNICATING WITH A VEHICLE”的美国专利申请第14/620,959号,以及Stitt等人于2016年4月15日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR ESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国临时专利申请第62/323,262号,这些申请的公开内容全部并入本文中)中所述,除了基于RSSI的差分方法之外,还可以使用其他技术来提高准确度和精度(例如,三边测量、三角测量、指纹识别、AoA等)。
内部/外部位置可以用于认证身份并且实现用于自动出租车和拼车/共乘服务的支付、实现对外部和/或内部车辆***的访问、自动锁定/解锁门142(如其他***中所述)、递送目标营销(车辆的内部或外部)等。该配置的示例可以在图20的所示实施方式中看到,其中车辆500包括第一天线312A和第二天线312B,所述第一天线312A和第二天线312B被布置在由车辆500的结构限定的内部空间502与外部空间504之间的物理边界411的相对侧。在所示实施方式中,天线312A被设置成检测在较靠近车辆结构的区域400A和区域401A中的至少一个内的设备110。区域400A、401A两者在车辆空间502的外部。天线312B可以被设置成检测内部空间502内的区域400B内的设备110。基于相对于天线312A、312B检测到的一个或更多个信号特征,***100可以确定设备110的位置。在一个示例中,由天线312A、312B限定的虚拟边界410A-B可以便于识别关于设备110的位置信息。
以下部分描述了关于车辆500的微定位的更具体的实施方式——但是应当理解,如本文所讨论的,以下实施方式中的每个实施方式的各方面可以结合包括车辆的领域之外的实施方式的任何其他实施方式使用。
E.1使用RSSI的车辆内部/外部微定位实施方式
在一个实施方式中,RSSI可以用于确定设备110相对于车辆500的位置(例如,使用启发式指纹(heuristic fingerprint)、概率启发法(probabilistic heuristics)、三边测量、多边测量(multilateration)等)。如本文所述,使用嗅探方法获得RSSI读数;然而,实施方式本身不需要利用特定架构来获得读数。
在所述实施方式中的一个或更多个中,***100可以针对每个报告区域400提供正确性似然指示符(例如,置信度得分/度量、似然得分/度量、相对于其他报告区域400和/或当前区域400的概率等)。
E.l.a三(3)天线仅RSSI***
在例如图21中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以使用RSSI和三(3)个天线312:
1.在外部驾驶员门(例如,镜子、装饰、轮舱、门把手等)附近、上或中。天线312-1
2.在内部驾驶员门(例如,门142、A柱、B柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-2
3.在中心(例如,中控区(center stack)、扶手、顶棚、地板、杯架、车厢灯、仪表板等)附近或中心处。天线312-3
在该***100中,便携式设备110可以与位于车辆500的内部502的与上面标识的三(3)个天线分开的主设备120通信。在替选实施方式中,主设备120可以位于车辆500的外部504。
如图21的所示实施方式中所描绘的,该***100可以能够确定至少以下区域400:A)内部近驾驶员座位;B)外部近驾驶员门142;C)不在车辆附近,但是是连接的;以及D)未连接的。
可以以不同水平的准确度限定附加区域400。例如,可以在驾驶员门142的外部限定延伸离门142更远的另一外部区域400(接近区域),但是***100准确地确定设备110是否位于该区域400内的能力会受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力的限制。
确定便携式设备110位于哪个区域400可以通过组合本公开内容中描述的差分和阈值技术以及信号分析技术来实现。***100可以通过既要求天线312-1与天线312-2之间的差分指示内部(例如,[312-2]>[312-1])又要求天线(例如,312-2和312-3)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在预定阈值(或阈值范围)内来区分区域A(内部)与其他区域。存在替选实施方式,其中仅评估阈值,或仅评估差分,但是不组合;使用阈值和差分(利用适当的天线混合和放置)两者可以产生能够更好地减轻许多环境和RF传播/路径损耗影响的性能更好的***。
***100可以通过要求天线(例如,312-2和312-3)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在一个或更多个预定范围内(例如,在近阈值范围内等)来区分区域B和C。
如果便携式设备110被连接(即,正在与一个或更多个主设备120通信)并且被确定不在区域A或B中,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域C中。如果便携式设备110被连接并且天线(例如,312-2和312-3)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)超出一个或更多个预定阈值范围(例如,比远阈值范围更远、在最小RSSI以上等),则***100也可以确定便携式设备110的位置在区域C中。
如果便携式设备110未被连接,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域D中。
除了单个阈值(或阈值范围)之外或代替单个阈值(或阈值范围),天线312的不同混合可以具有不同阈值和/或阈值的组合以更好地处理***边缘情况(例如,天线312-2和312-3的最大RSSI必须小于X、天线312-1的RSSI必须小于Y等)。
天线测量/近似误差可以表示为阈值范围的一部分,或者表示为应用于每个阈值(或阈值范围)的附加范围。例如,如果测量/近似误差为2dBm,则阈值(和阈值范围)可以表示为-50dBm+/-2dBm、-52dBm或-48dBm、-60dBm至-30dBm+/-2dBm、-58dBm至-28dBm、-58dBm至-32dBm、-62dBm至-28dBm、或-62dBm至-32dBm等。
差分也可以具有应用的阈值或阈值范围(例如,要被认为在内部,[312-2]必须大于[312-1]达至少X)。
也可以将滞后(基于时间或基于值)应用于差分或阈值(或阈值范围),需要进入区域(例如,从A至B的转换)的一个值(或进入时间量)以及退出区域(例如,从B至A的转换)的另一值(或出去时间量)。滞后也可以是用于封装测量误差的手段。也可以将滞后应用于区域转换决定本身(例如,要求在宣布决定之前多个定位迭代导致相同的所述决定)。
可以依据RSSI(例如,dB、dBm等)、计算距离(例如,米)、合成值(即,至少部分地根据RSSI导出的另一值)、或其任何组合来表达和评估阈值和阈值范围。
根据不同集合和聚合方法(最小、最大、平均、聚类、中值等)计算的距离可以使用等式或方法的不同集合。例如,根据单独天线计算的距离可以使用等式或方法X,而根据天线312-2和312-3的最大计算的距离可以使用等式或方法Y。
***可以通过要求天线(例如,312-2和312-3)集合中的最大值RSSI(或最小计算距离)在预定阈值范围内(例如,在近驾驶员门阈值范围内)来区分区域B和C。除了单个阈值之外或代替单个阈值,天线的不同混合可以具有不同的阈值和阈值的组合以更好地处理***边缘情况(例如,天线312-2和312-3的最大RSSI必须在近驾驶员门阈值范围内、天线312-1的RSSI必须小于X、天线312-1的RSSI必须小于Y并且天线312-2和312-3的最大RSSI必须在Y..Z之内等)。
该实施方式的基于BLE的版本可以具有若干可能的缺点。具体地,一个配置中的该实施方式可能在便携式设备110不位于车辆500的驾驶员侧附近时不能最佳地或者依照一个或更多个标准工作,因为***100可能不总是能够区分驾驶员座位510中的内部与乘客侧的外部。如后续实施方式中所述,BLE也是有噪通信介质,并且因此,使用较少的天线312会导致较低的准确度和/或区域确定稳定性。
尽管在驾驶员侧并且特别是驾驶员侧前门/前座位的上下文中描述了该实施方式,但是该方法不限于此并且适用于其他车辆侧、门142和座位。
替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量和/或基于多边测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.l.b七(7)天线仅RSSI***
在例如图22中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以使用RSSI和七(7)个天线312:
1.在外部驾驶员门(例如,镜子、装饰、轮舱、门把手、B柱等)附近、上或中。天线312-1
2.在内部驾驶员门(例如,门142、A柱、B柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-2
3.在中心(例如,中控区、扶手、顶蓬、地板、杯架、车厢灯、仪表板等)附近或中心处。天线312-3
4.在外部乘客门(例如,镜子、装饰、轮舱、门把手、B柱等)附近、上或中。天线312-4
5.在内部乘客门(例如,门142、A柱、B柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-5
6.在外部后尾门/后行李箱(例如,装饰、备用轮胎、门把手、保险杠/蒙皮等)附近、上或中。天线312-6
7.在内部后尾门/后行李箱(例如,装饰、备用轮胎、门把手、保险杠等)附近、上或中。天线312-7
在该***100中,便携式设备110可以与位于车辆500的内部502的与上面标识的七(7)个天线分开的主设备120通信。在替选实施方式中,主设备120可以位于车辆500的外部504。在替选实施方式中,存在省略了尾门/行李箱天线312-6、316-7的五(5)天线配置。
如图22的所示实施方式中所描绘的,该***100可以能够确定至少以下区域:A)内部;B)外部近驾驶员侧;C)外部近乘客侧;D)外部近尾门/行李箱;E)未在车辆附近,但是是连接的;以及F)未连接的。
可以以不同水平的准确度限定附加区域400。例如,可以在近区域400的外部限定延伸离车辆500更远的另一外部区域400(例如,接近区域)。***100也可以能够确定车辆500内的位置——靠近驾驶员侧、乘客侧或行李箱。***100准确地确定设备110是否位于哪个区域400内的能力可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力的限制。
类似于结合图21描述的三(3)天线***,图22的所示实施方式中的***100可以通过组合本公开内容中描述的差分和阈值技术来确定便携式设备110位于的区域400。***100可以通过既要求内部天线(312-2、312-3、312-5和312-7)的最大与外部天线(312-1、312-4和312-6)的最大之间的差分指示内部(例如,内部>外部)又要求天线(例如,312-2、312-3、312-5和312-7)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在预定阈值(或阈值范围)内来区分区域A(内部)与其他区域400。除了使用最大内部天线312与最大外部天线312之间的差分之外或代替使用最大内部天线312与最大外部天线312之间的差分,***100可以通过要求某些成对天线312(例如,生成感兴趣的虚拟边界410的天线312)之间的差分提供适当的指示来区分区域A(内部)与其他区域400。例如,***100可以利用天线312-1和312-2、天线312-4和312-5以及天线312-6和312-7之间的差分来全部指示内部位于区域A中。可以根据满足(或不满足)的阈值和其他差分的值选择要使用哪组差分;例如,如果全部差分指示内部,并且最大RSSI阈值在初级阈值的替选范围内(例如,只是在初级阈值范围之外,但在次级阈值范围之内),则***100可以将便携式设备定位在区域A中,而无论初级阈值是否满足。
***100可以通过要求天线(例如,312-2、312-3、312-5和312-7)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在一个或更多个预定阈值范围内(例如,在近驾驶员阈值范围内、在近乘客阈值范围内、在近尾门板阈值范围内等)来区分区域B、C或D与E。
如果便携式设备110被连接(即,正在与一个或更多个主设备120通信)并且未被确定为在区域A至D中,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域E中。如果便携式设备110被连接并且天线(例如,312-2、312-3、312-5和312-7)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)超出一个或更多个预定阈值范围(例如,比远阈值范围更远、在最小RSSI以上等),则***100也可以确定便携式设备110的位置在区域E中。
如果便携式设备110未被连接,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域F中。
类似于三(3)传感器***100,除了单个阈值之外或代替单个阈值,天线312的不同混合可以具有不同的阈值和阈值的组合以专注于处理***边缘情况(例如,天线312-2、312-3、312-5以及312-7的最大RSSI必须在近驾驶员阈值范围内、天线312-1的RSSI必须小于X、天线312-1的RSSI必须小于Y以及天线312-2、312-3、312-5和312-7的最大RSSI必须在Y..Z之内等)。
天线测量/近似误差可以表示为阈值范围的一部分,或者表示为应用于每个阈值(或阈值范围)的附加范围。例如,如果测量/近似误差为2dBm,则阈值(和阈值范围)可以表示为-50dBm+/-2dBm、-52dBm或-48dBm、-60dBm至-30dBm+/-2dBm、-58dBm至-28dBm、-58dBm至-32dBm、-62dBm至-28dBm、或-62dBm至-32dBm等。
差分也可以具有应用的阈值或阈值范围(例如,要被认为在内部,[312-2]必须大于[312-1]达至少X)。
也可以将滞后(基于时间或基于值)应用于差分或阈值(或阈值范围),需要进入区域(例如,从A至B的转换)的一个值(或进入时间量)以及退出区域(例如,从B至A的转换)的另一值(或出去时间量)。滞后也可以是用于封装测量误差的手段。也可以将滞后应用于区域转换决定本身(例如,要求在宣布决定之前多个定位迭代导致相同的所述决定)。
可以依据RSSI(例如,dB、dBm等)、计算距离(例如,米)、合成值(即,至少部分地根据RSSI导出的另一值)、或其任何组合来表达和评估阈值和阈值范围。
根据不同集合和聚合方法(例如,最小、最大、平均、聚类、中值等)计算的距离可以使用方法或等式的不同集合。例如,根据单独天线312计算的距离可以使用等式或方法X,而根据天线312-2、312-3、312-5和312-7的最大计算的距离可以使用等式或方法Y。作为另外的示例,驾驶员外部天线(312-1)、乘客外部天线(312-4)以及后方外部天线(312-6)可以各自具有用于计算距离的不同的等式或方法。
***100可以通过在所满足的可能区域阈值的集合中确定哪个区域的代表性外部天线(例如,用于B的312-1、用于C的312-4、用于D的312-6)具有最高的RSSI(或最低计算距离)来区分区域B、C和D)。
在基于BLE的***中,为了增强便携式设备110位于人的口袋中(即,通过其身体衰减)的处理场景,可以利用天线312和阈值的多个集合来确定便携式设备110处于近区域中还是不处于近区域中(其中,不然设备可以被确定为不接近)。无论***100是否认为便携式设备110在对应(或任何)近区域阈值内,这样的处理可以利用***110来确定可以选择哪个近区域(B、C或D)。如果用于确定便携式设备110是否在特定近区域400中的初级阈值范围不满足但是是在次级阈值范围内,并且针对特定的近区域400,满足一个或更多个其他差分和/或次级阈值(使用相同或其他天线312),则***100可以选择该近区域400。例如,如果***100认为如使用代表性外部天线312所确定的便携式设备110在驾驶员侧,但是用于计算距车辆的距离的天线(例如,312-2、312-3、312-5和312-7)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)不在初级驾驶员侧近阈值内,但是它在次级驾驶员侧近阈值内,并且驾驶员侧代表性外部天线312的RSSI(或者计算距离等)在对应的近覆盖(override)阈值内,则***100可以确定便携式设备110位于区域B(驾驶员附近),而不是区域E(不在附近)。这样的确定也可以结合各种传感器对312的差分以提供更多的置信度(例如,确保驾驶员侧天线312指示外部并且乘客侧天线312指示内部)。这样的确定也可以结合来自其他天线312的RSSI(或计算距离等)以提供另外的置信度(例如,如果在驾驶员侧附近,乘客侧距离应当在特定阈值范围内)。
对于一些技术通信技术,RSSI可能由于信号阻挡物和反射物而噪声很大,例如对于BLE,并且尽管在本公开内容中标识出先进信号分析技术,仍可以实现附加(智能)滤波以防止可能由于近区域(B、C和D)之间的环境影响或这样的噪声引起的不需要的瞬态区域转换。这样的滤波可以利用较大的阈值差以从一个近区域400转换到另一个(例如,利用代表性外部天线之间的5dB RSSI差以从D转换到B或C、利用代表性外部天线312之间的10dBRSSI差以从B转换到C等)。这样的滤波也可以包括需要某些成对天线312(例如,生成感兴趣的虚拟边界410的天线312)之间的一个或更多个差分以在转换到近区域400和/或从一个近区域400转换到另一个时提供适当的指示。例如,***100可以利用用于指示外部的312-1与312-2之间的差分以从E转换到B,但是可以利用用于指示外部的312-1与312-2之间的差分以及用于指示内部的312-4与312-5之间的差分以从C转换到B。在另一示例中,在阈值不满足时,***可以在从C转换到B时仅利用用于指示外部的312-1与312-2之间的差分以及用于指示内部的312-4与312-5之间的差分。在另一示例中,***100可以利用用于指示内部的312-1与312-2之间以及312-4与312-5之间的差分以从B或C转换到D。这些技术也可以应用于包括内部/外部的其他区域转换。
由于反射而引起的测量RSSI的差异(variance)(或噪声)尽管其可能的缺点,但是可以提供益处:在跨多个频率/信道操作(例如,BLE)的***100中,有可能通过对每频率/每信道RSSI测量的分析来确定反射对象(例如,另一车辆)在附近(如部分C.9中所述)。例如,如果便携式设备远离,则跨绝大部分信道的RSSI测量之中可以存在变化;然而,如果便携式设备110在附近,则跨绝大部分信道的RSSI测量之中可以存在基本一致;因此,在仅几个信道上的RSSI测量与其他信道上的测量显著不同(通过一个或更多个阈值确定,阈值可以封装测量/近似误差[在本文中描述的])的情况下,***100可以推断出车辆或其他对象在该天线312附近并且适当地调整阈值或方法。例如,***100可以确定在车辆的驾驶员侧附近存在另一车辆,并且改变与车辆500的那一侧的天线312一起使用的阈值或距离测量方法、区域确定标准、校准/偏移、本文公开的任何其他属性或方法、或其任何组合。如先前所述,至少可以过滤所述无效测量。
***100可以基于确定的背景功率和/或背景噪声来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果背景功率/噪声被确定为高,则可以增大阈值。
***100也可以基于根据来自***自身的天线312(包括主设备120的一个或更多个天线312)的传输所测量的RSSI来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果每个天线312测量由主设备120发送的信号的RSSI,并且所述测量的RSSI在阈值(例如,预定的[正常或开放场]基线等)以上,则可以增大阈值。例如,如果一个天线312测量由另一天线312发送的信号的RSSI,并且所述测量的RSSI在阈值(例如,预定的[正常或开放场]基线等)以上,则***100可以确定大反射对象在附近,或者相反,如果测量的RSSI在阈值以下,则在所述天线312之间存在对象。
在一个实施方式中,如上所述,***100在例如通过仅在几个信道上观察到差异或者通过测量天线312之间的RSSI确定车辆或对象在附近时,至所述***车辆或对象的距离可以使用测量的RSSI与预定的[正常或开放场]基线之间的差、通过使用三边测量和/或多边测量,或本文描述的任何其他方法,或其任何组合来计算。
一些天线312可以放置在可移动的位置(例如门142或尾门)。在一些情况下,天线312的移动不影响***操作。在其他情况下,装备(车辆)状态的知识可以为***100提供对执行哪些阈值、差分、距离计算方法或其他计算进行更改的手段。在一些情况下,期望的行为可能是与装备状态未改变时相同的行为(例如,当便携式设备110被放置在打开的门142的缺口中时,对于***100可能期望的是不指示所述便携式设备110在内部[区域A]而是指示在外部[区域B、C或D,视情况而定])。通过使用由车辆500提供的装备状态,这样的改变是可能的。通过接收用于每个门142的门142半开状态,***100可以针对包含该门的差分或天线312的启发法进行丢弃或使用替选启发法。例如,如果驾驶员门142打开,可以从用于计算车辆距离的天线312集合中省略对应的内部天线312。例如,当便携式设备110位于车辆车厢外部在后驾驶员门142处时,如果驾驶员前门142关闭,差分可以指示外部,但是如果驾驶员门142打开,差分可以指示内部,因此要求使用附加阈值或比较附加差异来继续确定便携式设备位于外部。通过接收针对每个门142的窗状态,可以执行替选的信号分析,或者可以针对受影响天线312选择不同的阈值。例如,如果车辆玻璃涂覆有RF阻挡材料,则窗向上或向下可以显著改变距离计算,而如果未涂覆RF阻挡材料,则影响可以很小或可忽略不计。
替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量和/或多边测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.l.c十一(11)天线仅RSSI***
在例如图23中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以使用RSSI、十一(11)个天线:
1.在外部前驾驶员门(例如,镜子、装饰、轮舱、门把手、B柱等)附近、上或中。天线312-1
2.在内部前驾驶员门(例如,门142、A柱、B柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-2
3.在中心(例如,中控区、扶手、顶蓬、地板、杯架、车厢灯、仪表板等)附近或在中心处。天线312-3
4.在外部前乘客门(例如,镜子、装饰、轮舱、门把手、B柱等)附近、上或中。天线312-4
5.在内部前乘客门(例如,门142、A柱、B柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-5
6.在外部后尾门/后行李箱(例如,装饰、备用轮胎、门把手、保险杠/蒙皮等)附近、上或中。天线312-6
7.在内部后尾门/后行李箱(例如,装饰、备用轮胎、门把手、保险杠等)附近、上或中。天线312-7
8.在外部后驾驶员门(例如,装饰、轮舱、门把手等)附近、上或中。天线312-8
9.在内部后驾驶员门(例如,门142、B柱、C柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-9
10.在外部后乘客门(例如,装饰、轮舱、门把手等)附近、上或中。天线312-10
11.在内部后乘客门(例如,门142、B柱、C柱、顶蓬、地板等)附近、上或中。天线312-11
在该***100中,便携式设备110可以与位于车辆500的内部的与上面标识的十一(11)个天线分开的主设备120通信。如图23的所示实施方式中所示,该***100可以能够确定至少以下区域:A)内部;B)外部近驾驶员侧;C)外部近乘客侧;D)外部近尾门/行李箱;E)未在车辆500附近,但是是连接的;以及F)未连接的。
可以以不同水平的准确度限定附加区域400。例如,可以在近区域400的外部限定延伸离车辆500更远的另一外部区域400(例如,接近区域400)。***100也可以能够确定车辆500内或外部的位置——靠近驾驶员前门142、驾驶员后门142、乘客前门142、乘客后门142或行李箱。***100准确地确定设备是否位于哪个区域400内的能力可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力的限制。
十一(11)天线***100提供了相对于七(7)天线***100的可能的优点:它能够更准确地确定相对于每个门142以及在车辆500的车体上的更多个点处的接近度和差分,从而提供了围绕车辆500的外壳的更鲁棒的内部/外部覆盖。在基于BLE的***100中,附加天线312还使得该***100能够在不同环境中更准确地确定距车辆500的距离。在基于BLE的***100中,附加天线312还使***100能够克服在定位可能在人的口袋(前面或背面)内部的便携式设备时其他***所具有的一些挑战。
类似于七(7)天线***100,确定便携式设备110位于哪个区域400中可以通过组合本公开内容中描述的差分和阈值技术来实现。***100可以通过既要求内部天线312(312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11)的最大与外部天线312(312-1、312-4、312-6、312-8和312-10)的最大之间的差分指示内部(例如,内部>外部),又要求天线312(例如,312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在预定阈值(或阈值范围)内,来区分区域A(内部)与其他区域400。除了使用最大内部天线312与最大外部天线312之间的差分之外或代替使用最大内部天线312与最大外部天线312之间的差分,***100可以通过要求某些成对天线312(例如,生成感兴趣的虚拟边界410的天线312)之间的差分提供适当的指示来区分区域A(内部)与其他区域400。例如,***100可以利用天线312-1与312-2、312-4与312-5、312-6与312-7、312-8与312-9以及312-10与312-11之间的差分以全部指示内部位于区域A中,或者替选地,可以仅利用在车辆500的每一侧的仅一个差分来指示内部位于区域A中。可以基于满足(或不满足)阈值和其他差分的值来选择要使用哪组差分;例如,如果全部差分指示内部,并且最大RSSI阈值在初级阈值的替选范围内(例如,只是在初级阈值范围之外,但在次级阈值范围内),则***100可以将便携式设备定位在A区中,而无论初级阈值是否满足。
***100可以通过要求天线312(例如,312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)在一个或更多个预定阈值范围内(例如,在近驾驶员阈值范围内、在近乘客阈值范围内、在近尾门阈值范围内等)来区分区域B、C或D与E。
如果便携式设备110被连接(即,正在与一个或更多个主设备通信)并且未被确定为在区域A至D中,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域E中。如果便携式设备110被连接并且天线312(例如,312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11)集合中的最大RSSI(或最小计算距离)超出一个或更多个预定阈值范围(例如,比远阈值范围更远、在最小RSSI以上等),则***100也可以确定便携式设备110的位置在区域E中。
如果便携式设备110未被连接,则***100可以确定便携式设备110的位置在区域F中。
类似于七(7)传感器***100,除了单个阈值之外或代替单个阈值,天线312的不同混合可以具有不同的阈值和阈值的组合以更好地处理***边缘情况(例如,天线312-2、312-3、312-5、312-7、312-9以及312-11的最大RSSI必须在近驾驶员阈值范围内,天线312-1和312-8的最大RSSI必须小于X,天线312-1和312-2的最大RSSI必须小于Y,以及天线312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11的最大RSSI必须在Y..Z之内等)。
天线测量/近似误差可以表示为阈值范围的一部分,或者表示为应用于每个阈值(或阈值范围)的附加范围。例如,如果测量/近似误差为2dBm,则阈值(和阈值范围)可以表示为-50dBm+/-2dBm、-52dBm或-48dBm、-60dBm至-30dBm+/-2dBm、-58dBm至-28dBm、-58dBm至-32dBm、-62dBm至-28dBm、或-62dBm至-32dBm等。
差分也可以具有应用的阈值或阈值范围(例如,要被认为在内部,[312-2]必须大于[312-1]达至少X)。
也可以将滞后(基于时间或基于值)应用于差分或阈值(或阈值范围),需要进入区域400(例如,从A到B的转换)的一个值(或进入时间量)以及退出区域400(例如,从B到A的转换)的另一个值(或出去时间量)。滞后也可以是用于封装测量误差的手段。也可以将滞后应用于区域转换决定本身(例如,要求在宣布决定之前多个定位迭代导致相同的所述决定)。
可以依据RSSI(例如,dB、dBm等)、计算距离(例如,米)、合成值(即,至少部分地根据RSSI导出的另一值)、或其任何组合来表达和评估阈值和阈值范围。
根据不同集合和聚合方法(例如,最小、最大、平均、聚类、中值等)计算的距离可以使用等式或方法的不同集合。例如,根据单独天线312计算的距离可以使用等式或方法X,而根据天线312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11的最大计算的距离可以使用等式或方法Y。作为另一示例,驾驶员前外部天线(312-1)、驾驶员后外部天线(312-8)以及甚至驾驶员外部天线集合(312-1和312-8)中最大可以各自具有用于计算距离的不同的等式或方法;在给定多个距离计算的情况下,可以使用预定或动态聚合方法(例如,最小、最大、平均、聚类、中值等)来选择所确定的距离(例如,可以选择驾驶员侧计算距离中的最小并且用作驾驶员侧距离)。
***100可以通过在满足的可能区域阈值的集合中确定哪个区域的代表性外部天线312(例如,用于B的312-1和312-8、用于C的312-4和312-10、用于D的312-6)具有最高的RSSI(或最低计算距离)来区分区域B、C和D)。
在基于BLE的***100中,为了更好处理便携式设备110位于人的口袋中(即,通过其身体衰减)的场景,可以利用阈值和天线312的多个集合来确定便携式设备110处于近区域中还是不处于近区域中(其中,不然便携式设备可以被确定为不接近)。无论***100是否认为便携式设备110在对应的(或任何)近区域阈值内,这样的处理可以利用***100来确定可以选择哪个近区域(B、C或D)。如果用于确定便携式设备110是否在特定近区域400中的初级阈值范围不满足但是是在次级阈值范围内,并且针对特定的近区域400,满足一个或更多个其他差分和/或次级阈值(使用相同或其他天线312),则***100可以选择该近区域400。例如,如果***100认为如使用代表性外部天线312所确定的便携式设备110在驾驶员侧,但是用于计算距车辆500的距离的天线312的集合(例如,312-2、312-3、312-5、312-7、312-9和312-11)中的最大的RSSI(或最小计算距离)不在初级驾驶员侧近阈值内,但是它在次级驾驶员侧近阈值内,并且驾驶员侧代表性外部天线的最大RSSI(或者最小计算距离等)在对应的近覆盖阈值内,则***100可以确定便携式设备110位于区域B(驾驶员附近),而不是区域E(不在附近)。这样的确定也可以结合各种传感器312对的差分以提供更多的置信度(例如,确保驾驶员侧天线312两者或其中的至少一个指示外部并且乘客侧天线312两者或其中的至少一个指示内部)。这样的确定也可以结合来自其他天线312的RSSI(或计算距离等)以提供另外的置信度(例如,如果在驾驶员侧附近,乘客侧距离可以在特定阈值范围内)。
对于一些基础通信技术,RSSI可能由于信号阻挡物和反射物而噪声很大,例如对于BLE,并且尽管在本公开内容中标识出先进的信号分析技术,但是可以利用附加(智能)滤波以防止由于近区域(B、C和D)之间的环境影响或这样的噪声引起的不需要的瞬态区域转换。这样的滤波可以包括需要更大的阈值差以从一个近区域转换到另一个(例如,利用代表性外部天线312的最大之间的5dB RSSI差以从D转换到B或C、利用代表性外部天线312的最大之间的10dB RSSI差以从B转换到C等)。这样的滤波也可以包括需要某些成对天线312(例如,生成感兴趣的虚拟边界410的天线312)之间的一个或更多个差分以在转换到近区域400和/或从一个近区域400转换到另一个时提供适当的指示。例如,***100可以利用指示外部的312-1与312-2或312-8与312-9之间的差分以从E转换到B,但是可以利用用于指示外部的312-1与312-2以及312-8与312-9之间的差分以及用于指示内部的312-4与312-5以及312-10与312-11之间的差分以从C转换到B。在另一示例中,在阈值不满足时,***100可以在从C转换到B时仅利用用于指示外部的312-1与312-2或312-8与312-9之间的差分以及用于指示内部的312-4与312-5或312-10与312-11之间的差分。在另一示例中,***100可以利用用于指示内部的312-1与312-2或312-8与312-9之间的差分以及312-4与312-5或312-10与312-11之间的差分以从B或C转换到D。这些技术也可以应用于包括内部/外部的其他区域转换。
由于反射而引起的测量RSSI的差异(或噪声),尽管其可能的缺点,但是可以提供益处:在跨多个频率/信道操作(例如,BLE)的***中,有可能通过对每频率/每信道RSSI测量的分析来确定反射对象(例如,另一车辆500)在附近(如部分C.9中所述)。例如,如果便携式设备110远离,则在跨绝大部分信道的RSSI测量之中可以存在变化;然而,如果便携式设备110在附近,则在绝大多数信道上的RSSI测量之中可以存在基本一致;因此,在仅几个信道上的RSSI测量与其他信道上的测量显著不同(通过一个或更多个阈值确定,阈值可以封装测量/近似误差[在本文中描述])的情况下,***100可以推断出车辆500或其他对象在该天线312附近并且适当地调整阈值或方法。例如,***100可以确定在车辆500的驾驶员侧附近存在另一车辆500,并且改变与车辆500的那一侧的天线312一起使用的阈值或距离测量方法、区域确定标准、校准/偏移、本文公开的任何其他属性或方法、或其任何组合。如先前所述,至少可以过滤所述无效测量。
***100可以基于确定的背景功率和/或背景噪声来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果背景功率/噪声被确定为高,则可以增大阈值。
***100也可以基于根据来自***自身的天线312(包括主设备的一个或更多个天线312)的传输所测量的RSSI来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果每个天线312测量由主设备120发送的信号的RSSI,并且所述测量的RSSI在阈值(例如,预定的[正常或开放场]基线等)以上,可以增大阈值。例如,如果一个天线312测量由另一天线312发送的信号的RSSI,并且所述测量的RSSI在阈值(例如,预定的[正常或开放场]基线等)以上,则***100可以确定大反射对象在附近,或者相反,如果测量的RSSI在阈值以下,则在所述天线312之间存在对象。
在一个实施方式中,如上所述,***100在例如通过在仅几个信道上观察到差异或者通过测量天线312之间的RSSI确定车辆500或对象在附近时,至所述车辆500或对象的距离可以使用测量的RSSI与预定的[正常或开放场]基线之间的差、通过使用三边测量和/或多边测量、或本文描述的任何其他方法、或其任何组合来计算。
如下面图中所示,一些天线312可以放置在可移动的位置(例如门142或尾门)、或放置在受装备(车辆500)的可移动部分影响的位置。在一些情况下,天线312或装备部件的移动不影响***操作。在其他情况下,装备状态的知识可以为***100提供对执行哪些阈值、差分、距离计算方法或其他计算进行更改的手段。在一些情况下,期望的行为可能是与装备状态未改变时相同的行为(例如,当便携式设备110被放置在打开的门142的缺口中时,对于***100期望的可能是不指示所述便携式设备110在内部[区域A]而是指示在外部[区域B、C或D,视情况而定])。期望行为也可以是替选行为,例如,如果后尾门打开,则如果便携式设备110被认为位于尾门附近,则防止向内部的任何转换。通过使用由车辆500提供的装备状态,这样的改变是可能的。通过接收用于每个门142的门半开状态,***100可以丢弃包含该门的差分或天线312的启发法或使用替选的。例如,如果驾驶员门142打开,可以从用于计算车辆距离的天线312集合中省略对应内部天线312。例如,当便携式设备110位于车辆车厢外部在后驾驶员门142处时,如果驾驶员前门142关闭,差分可以指示外部,但是如果驾驶员门142打开,差分可以指示内部,因此要求使用附加阈值或比较附加差分来继续确定便携式设备110位于外部。
在天线312处于每个门142中或其附近的情况下,并且在门打开状态提供了便携式设备110的潜在接近度的线索的情况下,***100可以基于便携式设备110与每个门142的相对位置来优化或偏置其决定。在如图24至图27的所示实施方式中示出了天线312的这样的布置的示例,其中门142或窗可以移动,从而留下车辆500的内部空间502的一个或更多个开口143。
通过接收针对每个门142的窗状态,可以针对受影响天线312执行替选信号分析或者可以选择不同的阈值。例如,如果车辆玻璃涂覆有RF阻挡材料,则窗向上或向下可以显著改变距离计算,而如果未涂覆RF阻挡材料,影响可以很小或可忽略不计。例如,如果窗户关闭并且门142未打开,这可以不利地影响便携式设备110从内部转换到外部或从外部转换到内部的能力。也可以结合其他装备状态,例如点火状态(其也可以用于基本上防止或阻止某些区域转换)和座位传感器状态(如果座位上有身体,其可以提供附加的数据来帮助定位便携式设备110)。
替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量和/或基于多边测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.l.d其他仅RSSI***
已经描述了3、5、7和11天线***的示例实施方式。***100可以在仍然使用所标识的方法的同时利用更多或更少的天线312实现。例如,具有12个天线的***100:具有在车辆500的前方的另外限定前方区域400的附加天线312的11天线***。例如,具有12个天线的***100:具有在车辆500的外部后方的协助限定后方区域400(例如,类似于驾驶员/乘客侧外部天线312)的附加天线312的11天线***。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量和/或基于多边测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.2利用到达角的车辆内部/外部微定位实施方式
在这些实施方式中,到达角可以用于相对于车辆500定位设备(例如,使用启发式指纹、概率启发法、多角度测量等)。如本文所述,使用嗅探方法获得到达角读数;然而,实施方式本身不需要利用特定架构来获得读数。注意,可以使用离开角(AoD)代替到达角(AoA),以及本文所述的到达角/离开角方法中的任何方法同样如此;然而,下面的公开内容仅涉及使用角度的全部可能的实现方式(即,AoA和AoD可以互换使用,并且角度可以是指任一方法)。
在这些实施方式中的一个或更多个中,***100可以针对每个报告区域400提供正确性似然指示符(例如,置信度得分/度量、似然得分/度量、相对于其他报告区域400和/或当前区域400的概率等)。
注意,这些公开内容涉及天线312,如本公开内容中本文所述的,天线312在测量信号的角度时实际上可以是天线阵列。如本文中所述,任何给定传感器310可以连接至多个天线312(或天线阵列),并且任何给定天线312(或天线阵列)可以连接至多个传感器310。
注意,如其他地方所述,这些天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。例如,报告竖直角度的天线312可以向***100提供估计便携式设备110相对于车辆500的竖直位置(例如,至地面的距离)的能力。重要的是要注意,虽然没有直接在仅RSSI描述中讨论,但是因为可以在3D空间中限定虚拟边界(例如,利用适当放置的地平面或其他分隔物使用RSSI差分[如本文所述]),类似于上述竖直角度方法,***100也可以利用平行于地的分离的接地平面/分隔物来使用跨多个天线312的基于RSSI的差分来确定低与高便携式设备110竖直位置(或者,利用附加天线312和接地平面/分隔物,确定可能更多竖直位置)。
下面描述的基于到达角的***仅依赖于角度。注意,虽然这样的仅角度***仅使用角度来确定区域400,但是它们也可以使用RSSI来区分相关信号和不相关信号(例如,反射、距离太远的信号等),无论是使用阈值还是其他信号分析技术(例如,显著低于其他信号等)。本文描述了另外使用先前描述的RSSI方法来确定区域400的***(作为AoA-RSSI***)。
E.2.a十二(12)天线仅AoA***
在例如图48中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以使用到达角(AoA)、十二(12)个天线:
1.在覆盖驾驶员侧(例如,驾驶员侧前灯总成的驾驶员侧、驾驶员侧前四分之一面板装饰的驾驶员侧、前驾驶员侧轮舱、前蒙皮/前保险杠的驾驶员侧、驾驶员侧镜子等)的外部驾驶员侧前拐角附近、上或中。天线312-1
2.在覆盖前方(例如,驾驶员侧前灯总成的前方、驾驶员侧四分之一面板装饰的前方、前蒙皮/前保险杠的前驾驶员侧、前格栅的驾驶员侧等)的外部驾驶员侧前拐角附近、上或中。天线312-2
3.在覆盖前方(例如,乘客侧前灯总成的前方、乘客侧四分之一面板装饰的前方、前蒙皮/前保险杠的前乘客侧、前格栅的乘客侧等)的外部乘客侧前拐角附近、上或中。天线312-3
4.在覆盖乘客侧(例如,乘客侧前灯总成的乘客侧、乘客侧前四分之一面板装饰的乘客侧、前乘客侧轮舱、前蒙皮/前保险杠的乘客侧、乘客侧镜子等)的外部乘客侧前拐角附近、上或中。天线312-4
5.在覆盖乘客侧(例如,乘客侧尾灯总成的乘客侧、乘客侧后四分之一面板装饰的乘客侧、后乘客侧轮舱、后蒙皮/后保险杠的乘客侧、乘客侧后门把手、乘客侧油箱盖等)的外部乘客侧后拐角附近、上或中。天线312-5
6.在覆盖后方(例如,乘客侧尾灯总成的后方、乘客侧四分之一面板装饰的后方、后蒙皮/后保险杠的后乘客侧等)的外部乘客侧后拐角附近、上或中。天线312-6
7.在覆盖后方(例如,驾驶员侧尾灯总成的后方、驾驶员侧四分之一面板装饰的后方、后蒙皮/后保险杠的后驾驶员侧等)的外部驾驶员侧后拐角附近、上或中。天线312-7
8.在覆盖驾驶员侧(例如,驾驶员侧尾灯总成的驾驶员侧、驾驶员侧后四分之一面板装饰的驾驶员侧、后驾驶员侧轮舱、后蒙皮/后保险杠的驾驶员侧、驾驶员侧后门把手、驾驶员侧油箱盖等)的外部驾驶员侧后拐角附近、上或中。天线312-8
9.在覆盖内部(例如,仪表板的中心、中控区、扶手、杯架、后视镜、顶蓬中心或风挡附近的顶部安置式眼镜储存容器等)的内部前方中心附近、上或中。天线312-9
10.在覆盖内部(例如,乘客B柱、乘客C柱、乘客B/C柱附近的顶蓬、乘客B/C柱附近的地板、乘客前门142、乘客后门142、前/后乘客座位的靠背/头枕等)的内部乘客侧中心的附近、上或中。天线312-10
11.在覆盖内部(例如,在尾门/行李箱或后窗户附近的顶蓬中心、在尾门/行李箱或后窗户附近的地板中心、备用轮胎、尾门/行李箱、保险杠等)的内部后方中心附近、上或中。天线312-11
12.在覆盖内部(例如,驾驶员B柱、驾驶员C柱、驾驶员B/C柱附近的顶蓬、驾驶员B/C柱附近的地板、驾驶员前门142、驾驶员后门142、前/后驾驶员座位的靠背/头枕等)的内部驾驶员侧中心附近、上或中。天线312-12
在该***100中,便携式设备110与位于车辆500的内部的与上面标识的十二(12)个天线312分开的主设备120通信。
在该***100中,如所公开的,假设天线312被限于180°视场(例如,因为天线312的一侧被故意阻挡以防止信号从天线312的那一侧[即,印刷电路板的与放置天线阵列的平面相反的平面]到达天线312,或者因为车辆金属阻挡信号到天线312的一部分等);然而,存在其中使用具有更大视场(高达360°)的天线312的替选实施方式。注意,虽然前方/后方天线312和侧方天线312的视场在图48的所示实施方式中被示出为彼此垂直(这可能是理想的),但是包装位置和/或实际天线视场可以导致各个天线312的视场相对于彼此成微小角度,从而导致间隙或交叠。
在该及其他***100公开内容中主要描述了水平角度测量;然而,要理解的是,如先前所述,***100(以及替选和/或衍生***实施方式)可以使用水平角度测量和竖直角度测量中的任一个或两者(以及可能的其他角度测量,例如每个的多个测量,或关于另一轴的测量)。
在该实施方式中,如上所述,如所附附图所示,外部天线312位于前灯/尾灯中的每一个中或其附近。存在替选实施方式,其中天线312位于车辆500的外部侧中心附近(即,格栅、驾驶员B柱、乘客B柱)。还存在天线312位于这些实施方式之间的任何位置的实施方式(例如,由于特定车辆500施加的包装要求)。
在该实施方式中,如上所述,如所附附图所示,内部天线312位于车辆500的每个内部侧的中心附近(即,驾驶员侧、前方、乘客侧、后方)。存在其中天线312位于车辆500的内部拐角附近(即,驾驶员侧前方、乘客侧前方、乘客侧后方、驾驶员侧后方)的替选实施方式。还存在天线312位于这些实施方式之间的任何位置的实施方式(例如,由于特定车辆500施加的包装要求)。
该***100可以能够确定至少以下区域400:A)内部;B)外部近驾驶员侧;C)外部近乘客侧;D)外部近尾门/行李箱;E)外部近前方;F)未在车辆500附近,但是是连接的;以及G)未连接的。
除了A之外,***100还可以确定以下区域400中的一个或更多个:ADF(内部驾驶员前方)、APF(内部乘客前方)、ADR(内部驾驶员后方)、ADF(内部乘客后方)、AT(内部行李箱)。
在图48的所示实施方式中示出了上述区域400,以及每个天线312的视场412和可以用于限定每个区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
可以以不同水平的准确度限定附加区域400。例如,可以在近区域400外部限定延伸离车辆500更远的另一外部区域400(例如,接近区域(approach zone)400)。也可以也以不同水平的准确度限定竖直区域400。例如,可以针对近区域400限定低、中和高竖直区域400。***100准确地确定设备是否位于哪个区域400内的能力可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力和角度测量设施的准确度(例如,测量/近似误差)的限制。
每个天线的角度和/或阈值可以以任何取向和/或单位限定;然而,在本公开内容中,角度和阈值以度(例如,相对于弧度)表示。例如,在本公开内容中,假设对于所有水平角度测量,0°(和360°)是朝向车辆500的前方并且90°是朝向乘客侧,并且对于所有竖直角度测量,0°平行于地面,+90°是朝向天空(即,向上),并且-90°是朝向地面(即,向下)。替选地,例如,对于天线312-12,0°可以朝向车辆500的前方并且90°可以朝向乘客侧,而对于天线312-10,90°可以朝向驾驶员侧。假设每个天线312的取向相对于车辆500是固定的(预定的)。存在其中天线312取向不固定的替选实施方式,例如当天线312放置在车辆500的可移动部分上时,在该情况下,可以动态地确定天线312取向。
***100可以通过要求从每个内部天线312(312-9至312-12)测量的角度在预定阈值(或阈值范围)内来区分区域A(内部)与其他区域400。另外,***100可以利用以下来确定区域A:外部天线(312至312-8)未接收(或未一致地接收)来自便携式设备110的信号(或有效信号[例如,反射信号可以被视为无效的、测量角度可能与先前测量相比变化太大等]),未测量一致的角度(即,如果外部天线312正在测量信号,所述测量显著变化[可能指示所接收的测量是因为反射或来自远处]),在预定阈值(或阈值范围)内(或外),或其任何组合。
***100在其已确定便携式设备110在区域A(内部)中时,可以通过要求从内部天线(312-9至312-12)的组合测量的角度在预定阈值(或阈值范围)内来确定便携式设备110是位于区域ADF、APF、ADR、APR还是AT中。例如,当天线312-9测量角度在180°至270°的范围内、天线312-10测量角度在270°至0°范围内、天线312-11测量在180°至270°范围内的角度并且天线312-12测量角度在0°至90°范围内时,可以确定便携式设备110位于区域ADF中。在假定已确定便携式设备110在区域A中的情况下,***100可以替选地通过仅使用两个天线312即天线312-9或312-11连同天线312-10或312-12来确定区域ADF;区域APF、ADR和APR可以以类似的方式确定。例如,当天线312-9测量角度在90°至270°的范围内、天线312-10测量角度在180°至225°内、天线312-11测量角度在90°至270°范围内并且天线312-12测量角度在135°至180°范围内时,可以确定便携式设备110位于区域AT中。在假定已确定便携式设备110在区域A中的情况下,***100可以替选地通过仅使用天线312-10和312-12来确定区域AT。例如,关于区域AT确定,可以通过另外限制天线312-9的阈值(例如,利用测量的角度在155°至205°内)来提供附加的置信度。
当可以利用不同数目的天线312(例如,以不同水平的置信度)计算区域400时,可以利用多个阈值来确定使用哪些天线312。例如,如上所述,***100可以使用全部四个内部天线312(312-9至312-12)来正常确定ADF,但是当区域A已经确定时,可以仅使用两个内部天线312(如上所述),天线312-12测量角度在30°至60°的范围内并且天线312-9测量角度在210°至240°的范围内。例如,如果便携式设备110的竖直位置被确定为低,可以使用天线312和/或阈值的一个集合,而如果竖直位置被确定为高,可以使用天线312和/或阈值的另一集合。
***100可以通过应用与用于确定区域A、ADF、APF、ADR、APR和/或AT的方法类似的方法来区分区域B至E与F。可以通过要求从外部天线(312-1至312-8)的组合测量的角度在预定阈值(或阈值范围)内来确定区域B至E。例如,当天线312-1测量角度在180°至210°的范围内并且天线312-8测量角度在330°至0°范围内时,可以确定便携式设备110位于区域B。
另外,***100可以利用以下来确定特定区域B至E:其他外部天线(312-1至312-8)的任何组合未接收(或未一致地接收)来自便携式设备110的信号(或有效信号[例如,反射信号可以被视为无效的,测量角度可以与先前测量相比变化太大等],未测量一致的角度(即,如果外部天线312正在测量信号,则所述测量显著变化[可能指示所接收的测量是因为反射或来自远处]),在预定阈值(或阈值范围)内(或外),或其任何组合。例如,当天线312-1测量角度在180°至210°的范围内、天线312-8测量角度在330°至0°内、天线312-2未接收来自便携式设备110的信号或测量角度在车辆500前方的其视场412中(例如,315°至45°、0°至90°等)、天线312-7未接收来自便携式设备110的信号或测量角度在车辆500后方的其视场412中(例如,230°至95°、180°至90°等)并且其他外部天线312未接收来自便携式设备110的信号或者未测量一致角度时,可以确定便携式设备110位于区域B。这些附加约束可以用于确定特定区域400,或者可以用作提供附加置信度的手段。
另外,***100可以利用以下来确定特定区域B至E:内部天线(312-9至312-12)的任何组合未接收(或未一致地接收)来自便携式设备110的信号(或有效信号[例如,反射信号可以被视为无效的、测量角度可以与先前测量相比变化太大等],未测量一致的角度(即,如果外部天线312正在测量信号,则所述测量显著变化[可能指示所接收的测量是因为反射或来自远处]),在预定阈值(或阈值范围)内(或外),或其任何组合。例如,当天线312-1测量角度在180°至210°的范围中、天线312-8测量角度在330°至0°内、天线312-9测量角度在270°至225°内、天线312-10测量角度在225°至315°内、天线312-11测量角度在270°至315°内时,可以确定便携式设备110位于区域B中。替选地,另外,***100可以利用天线312-12未接收来自便携式设备110的信号或者未从便携式设备110一致地测量角度。替选地,***100可以仅使用天线312-10(忽略天线312-9、312-11和312-12)。这些附加约束可以用于确定特定区域400,或者可以用作提供附加置信度的手段。
类似于内部区域400,当可以利用不同数目的天线312(例如,以不同水平的置信度)计算区域400时,可以利用多个阈值来确定使用哪些天线312。例如,如上所述,***100可以使用四个外部天线312(例如,312-1、312-2、312-7和312-8)来确定B,但是如上所述,当天线312-1测量角度在180°至200°的范围内并且天线312-8测量角度在340°至0°的范围内时,可以仅利用两个天线312(例如,312-1和312-8)。替选地,当其他天线312未接收来自便携式设备110的信号或未从便携式设备110测量一致角度时,***100可以使用两个天线(312-1和312-8)确定B,以及当从除了312-1和312-8以外的天线312接收到信号时,***100可以利用更多天线312(例如,312-1、312-2、312-7和312-8)。替选地,当其他天线312未接收来自便携式设备110的信号或未从便携式设备110测量一致角度时,***100可以使用三个天线(312-1、312-8和312-10)确定B,以及当从除了312-1和312-8以外的外部天线312接收到信号时***100可以利用更多天线312(例如,312-1、312-8、312-9、312-10和312-11)。例如,如果便携式设备110的竖直位置被确定为低,可以使用天线312和/或阈值的一个集合,而如果竖直位置被确定为高,可以使用天线312和/或阈值的另一集合。
相对于区域B提供了以上示例;区域C至E可以以类似的方式确定。从一个区域400的离开可以提供对另一区域400的确定的置信度(例如,从区域C的离开可以提供对存在于区域B中的附加置信度)。例如,如果确定便携式设备110不在区域A中,则存在较大置信度便携式设备位于另一区域400中。
与基于RSSI的***不同,仅基于角度的***不直接计算距离;相反,可以使用由更大或替选阈值限定的在区域400内的存在来确定在被限定得远离区域B至E的区域400(例如,接近和/或迎接区域400)中的存在。一旦确定了区域400,可以使用任何数目的方法确定距离,例如通过估计从区域400的质心至车辆500的中心(或任何其他参考点)的距离、通过估计从区域的特定边缘至车辆500的中心的距离等。当使用基于多角度测量的定位方法(本文中描述的)时,也可以通过估计从计算位置至车辆500的中心(或任何其他参考点)的距离来确定距离。
如果便携式设备110被连接(即,正在与一个或更多个主设备通信)并且未被确定为在区域A至E中,***100可以确定便携式设备110的位置在区域F中。如果天线312的任何组合(例如,所有天线、所有外部天线、所有内部天线等)未接收(或未一致地接收)来自便携式设备110的信号(或有效信号[例如,反射信号可以被视为无效的、测量角度可以与先前测量相比变化太大等],未测量一致角度(即,如果外部天线312正在测量信号,则所述测量显著变化[可能指示所接收的测量是由于反射或来自远处]),在任何限定区域F阈值(或阈值范围)内(或外),或其任何组合,***100还可以确定便携式设备110的位置在区域F中。
如果便携式设备110未被连接,***100可以确定便携式设备110的位置在区域G中。
除了单个阈值之外或代替单个阈值,天线312的不同混合可以具有不同的阈值和阈值的组合以更好地处理***边缘情况(例如,当确定区域B时,在使用天线312-1和312-8时使用的阈值可以与当使用天线312-1、312-2、312-7和312-8、或使用天线312-1、312-8和312-10等时使用的阈值不同)。
每个天线312具有可以以度表示的测量(近似)误差(即,天线312近似信号的角度,其可以与实际角度不同达近似误差)。在典型到达角***中,测量误差可以是10°或20°。在粗糙到达角***例如通过使用基于RSSI的差分天线对形成的到达角天线阵列中,测量误差可以是45°或90°。对于竖直测量和水平测量(以及附加测量),天线测量/近似误差可以不同。
天线测量/近似误差可以表示为阈值范围的一部分,或者表示为应用于每个阈值(或阈值范围)的附加范围。例如,如果测量/近似误差为10°,阈值(和阈值范围)可以表示为90°+/-10°、80°或100°、10°至170°+/-10°、0°至160°、0°至180°、20°至160°、或20°至180°等。
也可以将滞后(基于时间或基于值)应用于阈值(或阈值范围),需要进入区域400(例如,从A至B的转换)的一个值(或进入时间量)和退出区域400(例如,从B到A的转换)的另一值(或出去时间量)。滞后也可以是封装测量/近似误差的手段。也可以将滞后应用于区域400转换决定本身(例如,要求在宣布决定之前多个定位迭代导致相同的所述决定)。
对于一些基础通信技术,测量角度可以由于信号阻挡物和反射物而噪声很大,例如对于BLE,并且尽管在本公开内容中标识出先进的信号分析技术,可以利用附加(智能)滤波以防止由于这样的噪声或环境影响引起的不需要的瞬态区域转换。由于这样的反射,依赖于作为约束集合的一部分的来自特定天线312的测量的不存在以确定特定区域400可能是有问题的。因此,并且如在本公开内容中此处所述的,可以忽略无效测量(例如,[如通过比较RSSI或其他机制/算法确定的]反射信号、与先前测量的太大差异等),或可以忽略或类似于未接收到信号的天线那样对待具有不一致测量的天线312,以帮助减轻这样的问题。即使使用这样的滤波,这样的仅基于角度的***(即,不使用RSSI差分/阈值/和/或距离来确定区域400的***)易受反射影响。
由于反射而引起的测量角度的差异(或噪声),尽管它可能的缺点,但是可以提供益处:在跨多个频率/信道操作(例如,BLE)的***中,有可能通过对每频率/每信道角度测量的分析来确定反射对象(例如,另一车辆500)在附近(如部分C.9所述)。例如,如果便携式设备110不在天线312的视场412内或在远处,则跨绝大多数信道的角度测量中可以存在变化;然而,如果便携式设备110在天线312的视场412内以及在附近,则在跨绝大多数信道的角度测量中可以存在基本一致;因此,在仅几个信道上的角度测量与其他信道上的测量显著不同(通过一个或更多个阈值确定的,阈值可以封装测量/近似误差[在本文中描述的])的情况下,***100可以推断出车辆500或其他对象在该天线312附近并且适当地调整阈值或方法。例如,***100可以确定在车辆500的驾驶员侧附近存在另一车辆500,并且改变与利用车辆500的那一侧的天线312一起使用的阈值或距离测量方法、区域确定标准、校准/偏移、本文公开的任何其他属性或方法、或其任何组合。如先前所述,至少可以过滤所述无效测量。
***100可以基于确定的背景功率和/或背景噪声来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果背景功率/噪声被确定为高,可以收紧或放宽阈值。
***100也可以基于根据来自***自身的天线312(包括主设备的一个或更多个天线312)的传输所测量的角度来调整阈值、滞后、天线312组合、差分、组合方法和/或任何其他公开的方法。例如,如果每个天线312测量由主设备120发送的信号的角度,并且所述测量的角度在阈值范围(例如,预定的[正常或开放场]基线等)内或外,可以收紧或放宽(或确定无法使用)阈值。例如,如果一个天线312测量由另一天线312发送的信号的角度,并且所述测量的角度在阈值范围(例如,预定的[正常或开放场]基线等)内或外,***100可以确定大反射对象在附近。
在一个实施方式中,如上所述,***100在已经例如通过在仅几个信道上观察到差异确定车辆500或对象在附近时,至所述车辆500或对象的距离可以使用多角度测量(例如,三角测量)来计算。
如下面图中所示,一些天线312可以放置在可移动的位置(例如可移动的前灯、尾灯、门142、尾门/行李箱等),或者放置在受装备(车辆500)的可移动部分影响的位置。在一些情况下,天线312或装备部件的移动不影响***操作。在其他情况下,装备状态的知识可以为***100提供对执行哪些阈值或其他计算进行更改的手段。在一些情况下,期望的行为可以是与装备状态未改变时相同的行为(例如,当便携式设备110被放置在打开的门142的缺口中时,对于***100期望的可能是不指示所述便携式设备110在内部[区域A]而是指示在外部[区域B至E,视情况而定])。期望的行为也可以是替选行为,例如,如果后尾门打开,则如果便携式设备110被认为位于尾门附近,则防止向内部的任何转换。通过使用由车辆500提供的装备状态,这样的改变是可能的。通过接收其上放置有天线312的每个门142的门半开状态,在所述天线312被利用时,***100可以丢弃或使用替选的启发法或阈值。例如,当便携式设备110位于车辆车厢外部的后驾驶员门142处时,如果天线312位于驾驶员前门142,并且驾驶员前门142关闭,该天线312可以指示外部,但是如果驾驶员门142打开,天线312可以指示内部,因此要求使用附加阈值或比较附加或替选阈值以及天线312来继续确定便携式设备110定位在外部。在替选示例中,当便携式设备110位于车辆车厢外部的后驾驶员门142处时,如果天线312位于装备的非移动部分,并且驾驶员前门142关闭,则天线312可以指示外部,但是如果驾驶员门142打开,天线312可以阻挡处于特定角度的路径(创建间隙)或提供至另一天线312的直接反射路径,因此要求使用附加阈值或比较附加或替选阈值以及天线312来继续确定便携式设备110位于外部。
在门打开状态提供了便携式设备110的潜在接近度的线索的情况下,***100可以基于便携式设备110与每个门142的相对位置来优化或偏置其决定。通过接收针对每个门142的窗状态,可以执行替选信号分析,或者可以使用不同启发法。例如,如果窗关闭并且门142未打开,则这可以不利地影响便携式设备110从内部转换到外部或从外部转换到内部的能力。也可以结合其他装备状态,例如点火状态(其也可以用于基本上防止或阻止进行某些区域转换)和座位传感器状态(如果座位上有身体,其可以提供附加的数据来帮助定位便携式设备110)。在图28至图31的所示实施方式中描绘了状态和天线312的这样的布置的示例。
替选地或另外地,***100可以使用基于多角度测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.2.b其他仅AoA***
已经描述了十二(12)天线***的示例实施方式。可以在仍然使用所标识的方法的同时使用更多或更少的天线312来实现***。例如:
·具有与所描述的***不同的放置的十二(12)天线***。
·具有六(6)个外部天线312和四(4)个内部天线312的十(10)天线***,其确定前近区域400和后近区域400的能力会受限制。
·具有四(4)个外部天线312和四(4)个内部天线312的八(8)天线***,其确定外部近区域400的能力会更多地受限制。
·没有任何内部天线312的八(8)天线***,其不可以提供内部确定,而是提供外部区域400。
·没有任何外部天线312的四(4)天线***,其仅可以提供内部确定,或者依赖于内部天线312来确定外部区域400。
·十六(16)天线***,其提供许多非常精确的区域400。
·等等。
在图31至图43以及图67的所示实施方式中,示出了可能的替选内部天线配置和替选外部天线配置中的一些;这些配置或未示出的其他配置可以组合以产生不同特征(例如,精度/准确度、可能区域400的数目、冗余、2D覆盖对3D覆盖等)的基于角度的***。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于多角度测量的方法(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.3利用到达角和RSSI的车辆内部/外部微定位实施方式
在这些***中(随后被称为AoA-RSSI***),可以使用RSSI和/或到达角来相对于车辆500定位设备(例如,使用启发式指纹、概率启发法、三边测量、多边测量、多角度测量(multiangulation)、多边角测量(multiangulateration)等)。如本文中所述,可以使用嗅探方法获得RSSI和到达角读数;然而,实施方式本身不需要利用特定架构来获得读数。注意,可以使用离开角(AoD)代替到达角(AoA),以及本文所述的到达角/离开角方法中的任何方法;然而,下面的公开内容仅涉及使用角度的全部可能的实现方式(即,AoA和AoD可以互换使用,并且角度可以是指任一方法)。
在本文中所述的实施方式中的一个或更多个中,***100可以针对每个报告区域400提供正确性似然指示符(例如,置信度得分/度量、似然性得分/度量、相对于其他报告区域400和/或当前区域400的概率等)。
注意,这些公开内容涉及天线312,如本公开内容中此处所述,天线312在测量信号的角度时实际上可以是天线阵列。如本文中所述,任何给定传感器310可以连接至多个天线312(或天线阵列),并且任何给定天线312(或天线阵列)可以连接至多个传感器310。
注意,如其他地方所述,所述天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。例如,报告竖直角度的天线312可以向***100提供估计便携式设备110相对于车辆500的竖直位置(例如,至地面的距离)的能力。
注意,如本文中所述,角度测量传感器可以使用RSSI来区分相关信号与不相关信号(例如,反射、距离太远的信号等),无论是使用阈值还是其他信号分析技术(例如,显著低于其他信号等)。
传感器310可以报告(即,测量并且使得可供其他传感器310使用)角度、RSSI、差分(RSSI或角度)或其任何组合。AoA-RSSI***可以由传感器类型(例如,仅报告角度的传感器310、仅报告RSSI的传感器310、报告两者的传感器310等)的任何组合组成。例如,***100可以由一定数目的报告角度的传感器310和一定数目的报告RSSI的传感器310组成。替选地,例如,***100可以完全由报告角度和RSSI两者的传感器310组成。报告角度和RSSI两者的传感器可以使用单个天线312(使用一个天线312[即,天线阵列]测量角度和RSSI两者)、使用多个天线312(例如,使用一个天线测量RSSI并且使用另一个分开的天线阵列测量角度)、或其任何组合来报告角度和RSSI两者。用于特定AoA-RSSI***的传感器310(和天线312)的适当组合以及它们的设计和规格(例如,测量/近似误差、灵敏度、尺寸、通信介质等)取决于***的应用和成本/性能要求。
注意,可以根据RSSI或角度(通过多角度测量)计算距离;因此,无论在哪里使用距离,均可以替换和/或添加RSSI或角度(或者,RSSI或角度的任何其他单位/推导);同样,无论在哪里使用RSSI或角度(或者,RSSI或角度的任何其他单位/推导),均可以替换和/或添加距离。存在这样的方法,其中不依赖于RSSI或角度的情况下确定距离,例如经由飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和到达时间差(TDOA);本公开内容中的RSSI、角度和/或距离的使用不旨在限制或阻止TOF、TDOA或替选方法的使用,并且因此,无论在哪里关于距离测量/评估来使用距离、RSSI和/或角度,距离均可以指通过这样的替选方法计算的距离,并且RSSI或角度可以用源测量(例如,时间、增量时间等)来替换。
在AoA-RSSI***中,有关(相关)角度和距离测量(例如,来自相同位置的角度和RSSI测量)可以被称为<角度,距离>对,如上所述,<角度,距离>对可以经由使用一个或更多个天线312的一个传感器310(例如,来自具有提供角度和距离两者的一个天线阵列312的传感器310、来自具有提供角度的一个天线阵列312和提供距离的另一天线312的传感器310、来自具有提供多个<角度,距离>对的多个天线阵列312的传感器310等)、经由使用一个或更多个天线312的多个传感器310(例如,一个传感器310可以提供角度而另一附近传感器310可以提供距离等)或其任何组合来提供。注意,如本文中所述,<角度>可以是相对于水平轴、竖直轴或任何其他轴的角度,或者实际上是多角度测量(例如,来自水平轴和竖直轴两者的<angleH,anglev>)。任何给定传感器310可以报告多个<角度,距离>对(例如,一个传感器310可以连接至多个天线312,其中每个天线312被定位成有不同视场和/或在设备上的不同位置[例如,内部和外部]等)。在使用本文中所述的嗅探方法的AoA-RSSI***中,<角度,距离>对可以从跨许多天线312的相同信号传输获得,并且因此可以另外在时间上相关、频率上相关和空间上相关。<距离>分量可以包括相对于便携式设备110的距离(绝对值或增量(delta))、相对于一个或更多个其他天线312/传感器310的距离(例如,增量距离、类似于基于增量的多边测量方法)、或其任何组合。类似地,<角度>分量可以包括相对于便携式设备110的一个或更多个角度(绝对值或增量)、相对于一个或更多个其他天线312/传感器310的一个或更多个角度(例如,增量角度、类似于基于增量的多边测量方法)、或其任何组合。在所提供的示例实施方式中,天线312/传感器310的位置(和对应的位置信息)是固定的(静态的);然而,存在替选实施方式,其中天线312/传感器310的位置可以是部分动态的(即,可以基于装备状态从一个位置移动到一定数目的其他位置[例如,门142上的天线312/传感器310等)]或完全动态的(即,实时确定对应的位置信息[例如,通过替选***/方法、通过使用其他固定天线312/传感器310等])。
已经描述了基于RSSI的***和基于角度的***两者,以及在它们内使用的用于将设备定位在区域400内的技术。单独地,当使用本公开内容中描述的方法/技术时,这些***中的每一个表现得非常好,每个***具有各种可能的优点(优势)和可能的缺点(弱点)。因为基于RSSI的***和基于AoA的***对不同的数据(RSSI对(vs.)角度)进行操作,因此它们具有不同的故障模式(以及一些相同的故障模式,但在不同的场景下发生)。为了提供改进的性能和鲁棒性,特别是在使用容易受到来自常见对象(如金属和水)的反射和衰减的通信介质(例如BLE)的***中,基于RSSI的技术和基于角度的技术可以以充分利用***故障模式的差异的方式组合。
可以使用本文随后公开的方法和技术来组合所公开的RSSI和AoA***和/或技术以充分利用它们的优势和它们的故障模式的差异,从而得到与仅RSSI***和仅角度***相比可以提供改进的性能和鲁棒性的AoA-RSSI***,同时还减轻了两种***100可能都无法单独克服的故障模式。例如,使用BLE操作的***易受来自常见对象(例如,金属、水、人体、木材等)的信号反射和衰减的影响,并且因此可能由于所述信号反射和/或衰减而错误地确定设备位于特定区域400内部或不在特定区域400内部。
AoA-RSSI***可以在任何给定时间处以任何组合使用RSSI和AoA技术:AoA-RSSI***可以将RSSI技术和AoA技术两者结合用于所有区域决定,或者AoA-RSSI***可以仅在某些情况和/或区域决定中结合RSSI技术和AoA技术两者,在其他情况和/或区域决定中仅使用RSSI技术或AoA技术(例如,***100可以使用RSSI和AoA来确定外部区域400的特定集合并且仅使用RSSI来确定设备是否在内部区域400中)。
如上所述,仅RSSI***和仅角度***可以各自具有不同的故障模式。信号反射和阻挡物可以(在基于RF的***中,例如BLE,针对每个发送器/接收器取向,以及针对每个信道/频率)不同地影响RSSI和角度。
例如,RSSI可以由于反射或阻挡物而更强或更弱,所述反射或阻挡物启用或禁用通常可能分别被禁用或启用的从特定位置至天线312的传播路径(例如,如果便携式设备110距车辆500的后部两米,当车辆500位于具有金属顶部的商业车库内时,内部天线312的最大RSSI可以明显高于当它位于住宅车库内时的最大RSSI、高于它位于开放场时的最大RSSI;如果人位于便携式设备110与天线312之间,从所述便携式设备110至所述天线312的信号的RSSI测量可以显著低于没有人位于它们之间的情况;如果车辆500停放在其他车辆500之间,附近车辆500可以产生导致内部天线312的最大RSSI在特定距离处高于正常情况的反射;等)。
当与如本文所述的嗅探架构一起使用时,RSSI差分技术基本上不受反射/阻挡物的影响;然而,基于RSSI的距离计算和RSSI(即,非差分)可能易受反射/阻挡物的影响(这是角度可以提供一些帮助的地方)。
作为另一示例,角度测量可以由于反射而不稳定,因为可以测量反射的角度,而不是来自便携式设备110的直接信号的角度(例如,由于相长干涉或相消干涉[快速衰落],如果车辆500停放在车辆500的驾驶员侧,并且便携式设备110位于所述车辆500的驾驶员侧,天线312可以测量从附近的停放车辆500反射的信号的角度,而不是没有接收到所述信号,等)。
角度测量不会由于反射而变得更强或更弱(相反,角度测量通过位于天线312的视场412内而变得更可靠);如本文所公开的,采用对无效测量进行过滤的到达角技术,并且当使用嗅探架构时,可以过滤掉并且与所有可用信道/频率和其他天线312/传感器310相关联。与所获得并且使用嗅探架构过滤的RSSI信息相耦合还可以提供对各种信号测量的有效性的另外的深刻理解。
通过将到达角与所公开的RSSI技术组合到限定区域400,AoA-RSSI***可以提供更高的近区域确定准确度,以及针对以下情况的抵御能力:由于反射,设备实际上在区域400外但是显得在区域400内,或者显得在区域400外但是实际上在区域400内。可以针对所有区域400——内部、外部、附近、远处、基于距离或基于差分——利用这些故障模式差异以及其他。
以下部分描述了若干可能的AoA-RSSI***及其方法的实施方式。注意,AoA-RSSI***可以使用先前描述的基于RSSI的方法和基于角度的方法、下面描述的组合方法、飞行时间(TOF)、到达时间差(TDOA)、三边测量、多边测量、多角度测量、多边角测量或其任何组合。还应注意,所述***可以使用公开方法的任何组合来整合定位方法的结果(在一种方法内或整合多种方法的结果),所述公开方法包括但不限于,随后公开的组合方法、卡尔曼滤波器、粒子滤波器、概率估计/滤波器、指纹识别和启发法。
E.a二十三(23)天线AoA-RSSI***(12 AoA+11 RSSI)
在例如图49中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以使用到达角(AoA)和RSSI。***100可以包括二十三(23)个天线312。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置来对十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述,天线312-1至312-12)和十一(11)天线RSSI***(如部分E.1.c中所述,天线312-13至312-23)进行组合。注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式(在本公开内容中描述这样的实施方式)获得更高的效率;然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式中。
在该***100中,便携式设备110与位于车辆500的内部的与上面标识的二十三(23)个天线312分开的主设备120通信。
该***100可以能够确定至少以下区域400:A)内部;B)外部近驾驶员侧;C)外部近乘客侧;D)外部近尾门/行李箱;E)外部近前方;F)未在车辆500附近,但是在一个或更多个次级阈值内;G)未在车辆500附近,但是是连接的;以及H)未连接的。除了A之外,***100还可以确定以下区域400中的一个或更多个:ADF(内部驾驶员前方)、APF(内部乘客前方)、ADR(内部驾驶员后方)、ADF(内部乘客后方)、AT(内部行李箱)。
在图49的所示实施方式中描绘了以上区域400连同每个AoA天线312的视场412以及可以用于限定用于AoA天线312和RSSI天线312两者的区域400(具有测量/近似误差标记)的示例阈值。
可以以不同水平的准确度限定附加(或更少)区域400。例如可以在近区域400外部限定延伸离车辆500更远的另一外部区域400,区域F可以不存在,或者可以限定在各种角度处的附加近区域400。还可以也以不同水平的准确度限定竖直区域400。例如,可以针对近区域40限定低、中和高竖直区域400。***100准确地确定设备是否位于哪个区域400内的能力可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力以及RSSI和角度测量设施的准确度(测量/近似误差)的限制。
***100可以使用基于RSSI的方法和/或基于角度的方法的任何组合来确定存在于(或不存在于)特定区域400内(例如,仅使用RSSI、仅使用角度、需要基于RSSI的方法与基于角度的方法两者之间的一致、仅当满足[或不满足]某些阈值时和/或当基于RSSI的方法与基于角度的方法都能够确定区域400时需要基于RSSI的方法与基于角度方法两者之间的一致、需要基于RSSI的方法和基于角度的方法中之一、选择产生最可能位置的方法[例如,基于概率、具有最大余量等]等)。
***100可以使用基于RSSI的方法来确定或改变使用哪种基于角度的方法、天线312组合、阈值组合、阈值或其任何组合来确定便携式设备110位于特定区域400或在特定距离处(例如,如果基于RSSI的方法确定特定区域400[例如,区域B],可以放宽基于角度的方法所利用的标准[例如,将区域B阈值调整为比正常情况稍微更具包容性]);同样,***100可以使用基于角度的方法来确定或改变使用哪种基于RSSI的方法、天线312组合、阈值组合、阈值或其任何组合来确定便携式设备110位于特定区域400或在特定距离处(例如,如果基于角度的方法确定特定区域400[例如,区域B],可以放宽基于RSSI的方法所利用的标准[例如,将区域B阈值调整为比正常情况稍微更具包容性]);如果基于角度的方法确定便携式设备110在特定近似高度处特定区域400附近,可以收紧基于RSSI的方法所利用的标准[例如,调整区域B阈值以比正常稍微更具限制性]等)。
如先前所述,测量的背景功率/噪声和来自便携式设备110和/或其他***天线312(包括主设备120天线312)的测量的RSSI和/或角度的差异(或噪声)可以是允许***100确定附近对象(例如,车辆500、人等)的存在(或不存在)和/或***100是否位于特定环境(例如,高反射环境)内。先前描述的基于RSSI的方法和基于角度的方法可以单独使用或一起使用以进行这样的确定和/或调整。
在一个实施方式中,如上所述,***100在其已经例如通过使用基于RSSI的方法和基于角度的方法在仅几个信道上观察到差异确定车辆500或对象在附近时,可以使用多角度测量(例如,三角测量)、多边角测量、任何其他公开的方法或其任何组合来计算至所述车辆500或对象的距离。
***100可以使用不同的组合方法来在不同时间处组合定位方法结果(例如,***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法两者之间的一致来转换进入区域400或离开区域400,但是可以仅利用基于RSSI的方法和基于角度的方法中之一以保持在所述区域400中等)。基于两个方法一致(在特定区域400中存在或不存在)可以降低***100确定不正确区域400的可能性,代价则是集中于便携式设备110更明显地在特定区域400内(即,在来自两个***的所有适用阈值内);这可能导致某些情况:特定区域确定是预期的,但是***100无法提供这样的确定(例如,在某些阈值边缘处的情况,在由于反射物或阻挡物而提出挑战的某些位置等)。相反,仅需要方法中之一增加了***100可以确定特定区域400的可能性,代价则是可能确定不正确的区域400;这可能导致某些情况:特定区域确定不是预期的,但是***100无法预防这样的确定(例如,在某些阈值的边缘处的情况,在由于反射物或阻挡物而提出挑战的某些位置等)。
对何时利用一致或何时不利用一致的适当选择取决于***100的期望行为,并且可以针对每个***100中的每个区域400先验地、静态地或动态地确定。对于大多数***,用于特定区域400的方法的最佳或选定组合可以基于以下动态地变化:先前区域400和候选区域400(即,区域转换的种类);候选区域400的集合自身(即,基于RSSI的方法和基于角度的方法正在确定彼此相邻或相隔很远的区域400);候选区域400的确切性(concreteness)(即,一个候选区域400几乎不可能,但另一个很可能);满足(或者不满足)的阈值的集合;特定方法是否能够确定区域400(即,如果基于角度的方法不能确定区域400,而基于RSSI的方法能够确定区域400,或反之亦然);其他相关标准(例如,其他车辆传感器、便携式设备110传感器、传感器310状态/诊断等)或其任何组合。
在一个实施方式中,替选地或另外地,可以使用粒子滤波器组合定位结果。在另一实施方式中,替选地或另外地,可以使用卡尔曼滤波器组合定位结果。在又一实施方式中,替选地或另外地,可以使用可行状态/区域转换的概率模型来组合定位结果。在又一实施方式中,替选地或另外地,可以使用指纹识别组合定位结果。
在任何实施方式中,注意可以将附加的传感器信息,例如先前描述的那些(例如,便携式设备110或***100提供的INS[例如,加速度计、磁力计、陀螺仪等]、超声波、步计数等)整合到天线312测量、信号处理技术、区域确定方法、位置组合方法、任何其他公开的方法或技术或其任何组合中。
关于基于角度的天线312,可以限制一个或更多个天线312的视场,或者一个或更多个天线312的测量/近似误差可以是显著的,使得可以限制与所述天线312相关联的阈值,从而导致比期望的更小、更大或更不准确的区域边界。在这样的情况下,为了达成一致,当基于RSSI的方法确定便携式设备110位于(或不位于)这些区域400中之一时,有利的可以是放宽或收紧基于角度的方法的一个或更多个阈值。例如,如果基于RSSI的方法确定便携式设备110位于区域B,可以放宽用于基于角度的方法的一个或更多个阈值以形成更大的基于角度的区域B(从而增加基于角度的方法确定便携式设备110位于区域B的概率[例如,因为基于角度的***本身导致比期望的边界更接近])。
关于基于RSSI的天线312,可以限制一个或更多个天线312的视场(例如,辐射方向图),或者一个或更多个天线312的测量/近似误差可以是显著的,使得可以限制与所述天线312相关联的阈值,从而导致比期望的更小、更大或更不准确的区域边界。在这样的情况下,为了达成一致,当基于角度的方法确定便携式设备110位于(或不位于)这些区域400中之一时,有利的可以是放宽或收紧基于RSSI的方法的一个或更多个阈值。例如,如果基于角度的方法确定便携式设备110位于区域B,可以放宽用于基于RSSI的方法的一个或更多个阈值以允许更大的基于RSSI的区域B(因此增加基于RSSI的方法确定便携式设备110位于区域B的概率[例如,因为基于RSSI的***本身导致比期望的边界更接近])。例如,如果基于角度的方法确定便携式设备110在特定近似高度处特定区域400附近,可以收紧基于RSSI的方法所利用的标准(例如,将区域B阈值调整成比正常情况稍微更具限制性,或使用替选阈值、公式或方法来计算距离[例如,因为便携式设备110可以位于基于RSSI的方法测量信号更强的位置])。
注意,如先前所公开的,可以通过充分利用指示存在的一组方法和指示不存在的另一组方法来确定区域400,以及/或者可以通过测量的存在来支持一个或更多个方法并且可以通过测量的不存在来支持一个或更多个方法。在基于RSSI的方法与基于角度的方法之间达成一致也可以充分利用这些属性,因此,一致可以包括在特定区域400中的存在或不存在和/或来自便携式设备110(或任何其他数据源[例如,车辆传感器、便携式设备110传感器等])的测量的存在或不存在。例如,基于RSSI的方法可能确定便携式设备110位于区域B,但是基于角度的方法可能不提供确定;在没有从基于角度的天线312获得测量的情况下,***100可以不认为两种方法一致;然而,在仅未从某些天线312获得测量的情况下,***100可以认为基于角度的方法一致。例如,***100可以由于对区域B的基于RSSI的方法的确定以及对便携式设备110不在区域B、C和E中的基于角度的方法的确定来确定便携式设备110位于区域B。
***100可以使用先前针对基于RSSI的***和基于角度的***描述的方法来将区域A(内部)与其他区域400区分开。***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法两者在便携式设备110位于区域A上一致来确定便携式设备110位于区域A。替选地,***100可以仅利用基于RSSI的方法或者基于角度的方法确定便携式设备110位于区域A来确定便携式设备110位于区域A;这样的方法可以另外利用一个或更多个阈值被满足(其可以包括要求特定方法在其决定过程中具有最小量的余量)。替选地,***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法两者在便携式设备110位于区域A上一致来将便携式设备110的确定位置从任何其他区域转换到区域A,但是仅利用基于RSSI的方法或基于角度的方法确定便携式设备110位于区域A以在尚未达到一个或更多个阈值时保持位于区域A(例如,如果便携式设备110被定位在另一区域400中是不明显的则保持在区域A中、如果***100不能确定便携式设备110被定位在任何其他区域400中则保持在区域A中等)。
***100在其已经确定便携式设备110在区域A(内部)中时,可以使用先前针对基于RSSI的***和基于角度的***描述的方法来确定便携式设备110是位于区域ADF、APF、ADR、APR还是AT。类似于区域A,***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法之间的一致来确定便携式设备110位于这些区域400中的哪个区域。替选地,***100可以通过使用具有最大余量和最大概率的确定区域400来选择最可能区域400(例如,如果基于RSSI的方法确定ADF,并且基于接近的方法确定APF,并且基于RSSI的方法确切地确定ADF[即,不太可能是任何其他区域400——在所选区域400中存在大量余量],并且基于接近的方法不确切地确定APF[即,决定恰在边缘上,并且可能很容易确定另一区域400——在所选区域400中不存在很多余量],则***100可以确定ADF[以及如果两者都是确切的或不确切的,或者如果替代地两种方法导致不在附近的区域400,则可以替代地不确定区域400],等)。
***100可以通过应用类似于用于确定区域A、ADF、APF、ADR、APR和/或AT的方法的方法来区分区域B至E与F。***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法之间的一致来确定便携式设备110位于这些区域400中的哪个区域。替选地,***100可以通过使用具有最大余量和最大概率的确定区域400来选择最可能区域400(例如,如果基于RSSI的方法确定B,并且基于接近的方法确定D,并且基于RSSI的方法确切地确定B[即,不太可能是任何其他区域400——在所选区域400中存在大量余量],并且基于接近的方法不确切地确定D[即,决定恰在边缘上,并且可能很容易确定另一区域400——在所选区域400中不存在很多余量],则***100可以确定B[并且如果两者都是确切的或不确切的,或者如果替代地两种方法导致不在附近的区域400,则可以替代地不确定区域400],等)。
***100可以通过应用类似于用于确定区域B至E的方法的方法来区分区域F。***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法之间的一致来确定便携式设备110位于区域F。例如,基于角度的方法可以不限定区域F,在该情况下,***100可以利用基于RSSI的方法确定便携式设备110位于区域F以及基于角度的方法确定便携式设备110不存在于区域A至E;替选地,基于角度的方法可以限定区域F,在该情况下,也可以利用基于角度的***100来确定便携式设备110位于区域F。替选地,***100可以通过使用具有最大余量和最大概率的确定区域400来选择最可能区域400(例如,如果基于RSSI的方法确定F,并且基于接近的方法确定B,并且基于RSSI的方法确切地确定F[即,不太可能是任何其他区域400——在所选区域400中存在大量余量],并且基于接近的方法不太确切地确定B[即,决定恰在边缘上,并且可能很容易确定另一区域400——在所选区域400中不存在很多余量],则***100可以确定F[或者如果两者都是确切的,或者一个方法确定区域G,则可以替代地确定区域B],等)。
***100可以通过应用类似于用于确定区域F的方法的方法来区分区域G。***100可以利用基于RSSI的方法和基于角度的方法之间的一致来确定便携式设备110位于区域G。例如,基于角度的方法可以不限定区域G,在该情况下,***100可以利用基于RSSI的方法确定便携式设备110位于区域G以及基于角度的方法确定便携式设备110不存在于区域A至F;替选地,基于角度的方法可以限定区域G,在该情况下,也可以利用基于角度的***100来确定便携式设备110位于区域G。替选地,***100可以通过使用具有最大余量和最大概率的确定区域400来选择最可能区域400(例如,如果基于RSSI的方法确定G,并且基于接近的方法确定B或F,并且基于RSSI的方法确切地确定G[即,不太可能是任何其他区域400——在所选区域400中存在大量余量],并且基于接近的方法不确切地确定B或F[即,决定恰在边缘上,并且可能很容易确定另一区域400——在所选区域400中不存在很多余量],则***100可以确定G[或者如果两者都是确切的,可以替代地确定区域F,或者根据确切性的水平或者其他条件,确定B],等)。
如果便携式设备110未被连接,***100可以确定便携式设备110的位置在区域H中。
替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量的方法、基于多边测量的方法、基于多角度测量的方法或基于多边角测量的方法、或其任何组合(本文中描述的)确定便携式设备110位于的区域400。
替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.3.b二十一(21)天线AoA-RSSI***(10 AoA+11 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线312(天线312-2、312-3)的上述二十三(23)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.c二十一(21)天线AoA-RSSI***(10 AoA+11 RSSI,无后方)
没有面向后方的后方AoA天线312(天线312-6、312-7)的上述二十三(23)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.d十九(19)天线AoA-RSSI***(8 AoA+11 RSSI,无前方/后方)
没有面向前方的前方AoA天线312和面向后方的后方AoA天线312(天线312-2、312-3、312-6、312-7)的上述二十三(23)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.J.e十九(19)天线AoA-RSSI***(8 AoA+11 RSSI)
在例如图50中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十九(19)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线(仅RSSI和仅角度)和天线放置来组合作为十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线的变型的八(8)天线AoA***(天线312-1至312-8)以及十一(11)天线RSSI***(如部分E.1.c中所述,天线312-9到312-19)。注意,这可以被认为是组合的AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***100中使用的方法。
出于公开该十九(19)天线AoA-RSSI***100的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图50的所示实施方式中描绘了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.f十七(17)天线AoA-RSSI***(6 AoA+11 RSSI)
在例如图51中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十七(17)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置来组合作为十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线和面向前方的前方天线312的变型的六(6)天线AoA***(天线312-1、312-4至312-8)以及十一(11)天线RSSI***(如部分E.1.c中所述,天线312-9至312-19)。注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十七(17)天线AoA-RSSI***的目的,假设在没有前方近区域400的情况下,可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图51的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.g十五(15)天线AoA-RSSI***(4 AoA+11 RSSI)
在例如图52中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十五(15)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置来组合作为十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线、面向前方的前方天线和面向后方的后方天线312的变型的四(4)天线AoA***(例如,天线312-1、312-4、312-5、312-8)以及十一(11)天线RSSI***(如部分E.1.c中所述,天线312-7到312-17)。注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***100中使用的方法。
出于公开该十五(15)天线AoA-RSSI***的目的,假设在没有前方近区域400的情况下,可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个外部后方区域400(例如,D)。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部或外部后方区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图52的所示实施方式中描绘了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412以及可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
在图53的所示实施方式中,示出了该十五(15)天线AoA-RSSI***的替选实施方式,其中稍微移动用于AoA天线312(312-1、312-4、312-5、312-8)的位置和视场(例如,以示出不太理想的侧方区域覆盖,具有一些后方区域覆盖的可能性)。
E.3.h十五(15)天线AoA-RSSI***(8 AoA+7 RSSI)
在例如图54中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十五(15)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置——除可能的天线312-9至312-12以外——来组合八(8)天线AoA***(天线312-1至312-8)和七(7)天线RSSI***(天线312-9至312-12、312-15、312-16、312-19),该八(8)天线AoA***是十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线312的变型,该七(7)天线RSSI***是十一(11)天线RSSI***(如E.l.c中所述)的没有后方驾驶员侧天线对和后方乘客侧天线对的变型(即,相当于E.l.b中描述的七[7]天线RSSI***)。在该***100中,天线312-9至312-12可以使用先前描述的放置,或者替换地,它们可以更多地朝向车辆500的侧部的中心移动,例如在B柱或门把手上或其附近。
注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式来获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十五(15)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。例如,在一个实施方式中,可以仅确定内部区域A;在另一实施方式中,可以仅确定区域A和AT;在又一实施方式中,可以仅确定区域A、AD(驾驶员侧内部、组合ADF和ADR)、Ap(乘客侧内部、组合APF和APR)和AT。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图54的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.i十三(13)天线AoA-RSSI***(6 AoA+7 RSSI)
在例如图55中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十三(13)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线(仅RSSI和仅角度)和天线放置——除可能的天线312-9至312-12之外——来组合六(6)天线AoA***(天线312-1、312-4到312-8)和七(7)天线RSSI***(天线312-9至312-12、312-15、312-16、312-19),该六(6)天线AoA***是十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线和面向前方的前方天线312的变型,该七(7)天线RSSI***是十一(11)天线RSSI***(如在E.l.c中所述)的没有后方驾驶员侧天线对和后方乘客侧天线对的变型(即,相当于E.l.b中描述的七[7]天线RSSI***)。在该***100中,天线312-9至312-12可以使用先前描述的放置,或者替选地,其可以更多地朝向车辆500的侧部的中心移动,例如在B柱上或其附近。
注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十三(13)天线AoA-RSSI***的目的,假设在没有前方近区域400的情况下,可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。例如,在一个实施方式中,可以仅确定内部区域A;在另一实施方式中,可以仅确定区域A和AT;在又一实施方式中,可以仅确定区域A、AD(驾驶员侧内部、组合ADF和ADR)、Ap(乘客侧内部、组合APF和APR)和AT。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图55的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.j十一(11)天线AoA-RSSI***(4 AoA+7 RSSI)
在例如图56中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十一(11)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置——除可能的天线312-9至312-12之外——来组合四(4)天线AoA***(天线312-1、312-4、312-5、312-8)和七(7)天线RSSI***(天线312-9至312-12、312-15、312-16、312-19),该四(4)天线AoA***是十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述)的没有内部天线、面向前方的前方天线和面向后方的后方天线312的变型,该七(7)天线RSSI***是十一(11)天线RSSI***(如E.l.c中所述)的没有后方驾驶员侧天线对和后方乘客侧天线对的变型(即,相当于E.l.b中描述的七[7]天线RSSI***)。在该***100中,天线312-9至312-12可以使用先前描述的放置,或者替选地,可以更多地朝向车辆500的侧部的中心移动,例如在B柱或门把手上或其附近。
注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十一(11)天线AoA-RSSI***的目的,假设在没有前方近区域400的情况下,可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。例如,在一个实施方式中,可以仅确定内部区域A;在另一实施方式中,可以仅确定区域A和AT;在又一实施方式中,可以仅确定区域A、AD(驾驶员侧内部、组合ADF和ADR)、Ap(乘客侧内部、组合APF和APR)和AT。在该***100中,可以使用先前公开的基于RSSI的方法来确定一个或更多个外部后方区域400(例如,D)。另外地或替选地,如先前所公开的,AoA天线312可以参与内部区域确定(例如,如果外部AoA天线312的视场允许这样做等)。
在图56的所示实施方式中描述了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.J.k十八(18)天线AoA-RSSI***(12 AoA+6 RSSI)
在例如图57中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十八(18)个天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置来组合十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述,天线312-1至312-12)和六(6)天线RSSI***(天线312-13、312-16、312-18、312-20、312-21、312-23),该六(6)天线RSSI***是十一(11)天线RSSI***(如E.1.c中所述)的没有内部天线312(除中心天线312之外)的变型。注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十八(18)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于AoA的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。另外地或替选地,如先前所公开的,RSSI天线312可以参与内部区域确定。
在图57的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.1十四(14)天线AoA-RSSI***(8 AoA+6 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线和面向后方的后方AoA天线312(天线312-2、312-3、312-6、312-7)的上述十八(18)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.m十七(17)天线AoA-RSSI***(12 AoA+5 RSSI)
没有中心RSSI天线(天线312-23)的上述十八(18)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.J.n十三(13)天线AoA-RSSI***(8 AoA+5 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线和面向后方的后方AoA天线(天线312-2、312-3、312-6、312-7)的上述十七(17)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.0十六(16)天线AoA-RSSI***(12 AoA+4 RSSI)
在例如图58中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十七(17)个天线使用到达角(AoA)和RSSI。在该***中,使用先前针对每个相应***100描述的天线312(仅RSSI和仅角度)和天线放置——除可能的天线312-13和312-16之外——来组合十二(12)天线AoA***(如部分E.2.a中所述,天线312-1到312-12)以及四(4)天线RSSI***(天线312-13、312-16、312-20、312-23),该四(4)天线RSSI***是十一(11)天线RSSI***(如E.l.c中所述)的没有后方驾驶员侧天线对和后方乘客侧天线对(即,相当于E.l.b中描述的七[7]天线RSSI***)并且另外地没有内部天线312(除中心天线312之外)的变型。在该***100中,天线312-13和312-16可以使用先前描述的放置,或者替选地,其可以更多地朝向车辆500的侧部的中心移动,例如在B柱或门把手上或其附近。
注意,这可以被认为是组合AoA-RSSI***的简单实施方式,并且因此,可以利用使用一起报告角度和RSSI两者的具有更有效/组合放置的传感器310的替选实施方式获得更高的效率(这样的实施方式在本公开内容中的本文中描述);然而,与该实施方式一起使用的方法和技术可以用于随后描述的实施方式。
用于确定该***中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十六(16)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在该***100中,可以使用先前公开的基于AoA的方法来确定一个或更多个内部区域400(例如,A、ADF、APF、ADR、APR、AT等)。另外地或替选地,如先前所公开的,RSSI天线312可以参与内部区域确定。
在图58的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.p十五(15)天线AoA-RSSI***(12 AoA+3 RSSI)
没有中心RSSI天线312(天线312-23)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.J.q十五(15)天线AoA-RSSI***(12 AoA+3 RSSI,无后方)
没有后方外部RSSI天线312(天线312-20)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.r十四(14)天线AoA-RSSI***(12 AoA+2 RSSI)
没有中心RSSI天线或后方外部RSSI天线312(天线312-20和312-23)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.s十二(12)天线AoA-RSSI***(8 AoA+4 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线312和面向后方的后方AoA天线312(天线2、3、6、7)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。在图59的所示实施方式中示出了示例。
E.3.t十一(11)天线AoA-RSSI***(8 AoA+3 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线和面向后方的后方AoA天线312(天线312-2、312-3、312-6、312-7)并且没有中心RSSI天线312(天线312-23)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.J.u十一(11)天线AoA-RSSI***(8 AoA+3 RSSI,无后方)
没有面向前方的前方AoA天线和面向后方的后方AoA天线312(天线312-2、312-3、312-6、312-7)并且没有后方外部RSSI天线312(天线312-20)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.v十(10)天线AoA-RSSI***(8 AoA+2 RSSI)
没有面向前方的前方AoA天线和面向后方的后方AoA天线312(天线312-2、312-3、312-6、312-7)并且没有中心RSSI天线312或后方外部RSSI天线312(天线312-20和312-23)的上述十六(16)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.w十三(13)天线AoA-RSSI***(13个组合的)
在例如图60中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十三(13)个组合天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用用于十二(12)天线AoA***的天线312放置(如部分E.2.a中所述,天线312-1至312-12),加上类似于先前描述的RSSI***中的天线(例如,如部分E.l.c中所述)的附加中心天线312(天线312-23),但是每个天线312是能够(一起或分开)报告角度和RSSI两者的组合天线312(例如,传感器310)。如先前所述,所述组合天线312(传感器310)可以包括一个或更多个天线312(或天线阵列),并且可以在物理上组合/并置或可以不在物理上组合/并置。如先前所述,所述组合天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十三(13)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在图60的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。如图所示,该实施方式的一个问题会是天线放置可能不提供空间相关的RSSI差分(即,存在彼此不靠近但具有彼此相反的辐射方向图的天线对)。在具有所示传感器放置的一个实施方式中,内部传感器310中的一些或全部可以具有在大致相同的位置(例如,在B柱或门把手的内部和外部)的放置内部测量RSSI的一个天线312和放置在外部测量RSSI另一天线,其中每个所述传感器310作为两个传感器310(一个内部和一个外部)起作用并且报告。替选地,可以使用附加天线312/传感器310,或者可以修改天线放置(如图61的所示实施方式中所示)。
如上所述,如图61的所示实施方式中所示,可以在替选实施方式中修改天线放置,例如以增加可以在***100内执行的空间相关RSSI差分的数目。在该***100中,例如,可以在天线312-1与312-9、312-7与312-12、312-8与312-12、312-6与312-11等的RSSI测量之间计算差分。
E.3.x十二(12)天线AoA-RSSI***(12个组合的)
没有中心组合天线(天线312-23)的上述十三(13)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.y十五(15)天线AoA-RSSI***(15个组合的)
在例如图62中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十五(15)个组合天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,对用于八(8)天线***和用于七(7)天线***(天线312-9至312-12、312-15、312-16、312-19)的天线放置进行组合,该八(8)天线***是没有内部天线312的十二(12)天线AoA***的变型(如部分E.2.a中所述,天线312-1到312-8),该七(7)天线***是没有后方驾驶员侧天线对和后方乘客侧天线对的十一(11)天线RSSI***(如E.l.c中所述)的变型(即,相当于E.l.b中描述的七[7]天线RSSI***),但是每个天线312是能够(一起或分开)报告角度和RSSI两者的组合天线312(例如,传感器310)。如先前所述,所述组合天线312(传感器310)可以包括一个或更多个天线312(或天线阵列),并且可以在物理上组合/并置或者可以不在物理上组合/并置。如先前所述,所述组合天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。
在该***100中,天线312-9至312-12可以使用先前描述的放置,或者替换地,其可以更多地朝向车辆500的侧部的中心移动,例如在B柱或门把手上或其附近。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十五(15)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在图61的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线312的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。该天线312放置配置相对于先前描述的十三(13)组合天线***100的可能优点在于,每个侧部具有可以用于提供区域确定辅助和/或附加区域边界的附加的居中组合天线312。
E.3.z十一(11)天线AoA-RSSI***(11个组合的、中心的)
如图63的所示实施方式中所示,没有面向前方的前方组合天线和面向后方的后方组合天线(天线312-2、312-3、312-6、312-7)的上述十五(15)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.aa十一(11)天线AoA-RSSI***(11个组合的)
在例如图64中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对十一(11)个组合天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用用于十一(11)天线RSSI***(如在E.l.c中所述)的天线放置,但是每个天线312是能够(一起或分开)报告角度和RSSI两者的组合天线312(例如,传感器310)。如先前所述,所述组合天线312(传感器310)可以包括一个或更多个天线312(或天线阵列),并且可以在物理上组合/并置或可以不在物理上组合/并置。如先前所述,所述组合天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该十一(11)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在图64的所示实施方式中描绘了可能区域400的所述集合,以及每个AoA天线的视场412和可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.bb十(10)天线AoA-RSSI***(10个组合的)
没有中心组合天线(天线312-23)的上述十一(11)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.3.cc七(7)天线AoA-RSSI***(7个组合的)
在例如图65中示出的车辆微定位***100的一个实施方式中,***100可以对七(7)个组合天线312使用到达角(AoA)和RSSI。在该***100中,使用用于七(7)天线RSSI***(如在E.l.b中所述)的天线放置,但是每个天线312是能够(一起或分开)报告角度和RSSI两者的组合天线312(例如,传感器310)。如先前所述,所述组合天线312(传感器310)可以包括一个或更多个天线312(或天线阵列),并且可以在物理上组合/并置或可以不在物理上组合/并置。如先前所述,所述组合天线312可以提供一个或更多个角度测量(例如,水平角度测量、竖直角度测量或者水平和竖直角度测量等)。
用于确定该***100中的便携式设备110的位置和/或至便携式设备110的距离的方法类似于先前描述的二十三(23)天线AoA-RSSI***中使用的方法。
出于公开该七(7)天线AoA-RSSI***的目的,假设可能区域400的集合是与先前公开的二十三(23)天线AoA-RSSI***内描述的相同的集合;然而,也如先前所公开的,***100可以使用具有相同边界/限定的或不同边界/限定的附加和/或更少区域400。
在图65的所示实施方式中示出了可能区域400的所述集合以及每个AoA天线312的视场412,以及可以用于限定AoA天线和RSSI天线312两者的区域400的示例阈值(具有测量/近似误差标记)。
E.3.dd六(6)天线AoA-RSSI***(6个组合的)
没有中心组合天线312(天线312-23)的上述六(6)天线AoA-RSSI***实施方式。
E.j.ee其他***
以上部分描述了许多AoA-RSSI***实施方式,但是存在许多上面未描述的替选配置(具有更少或附加天线312,使用本文描述的定位方法的任何组合)。例如,使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的距离测量(如本文中描述的)可以在使用与现有天线312相同的无线电(radio)的情况下允许***具有更少天线312(或者,替选地,在使用新无线电的情况下允许***具有更多天线312)。例如,没有明确地描述使用仅RSSI、仅角度和组合(RSSI和角度两者)的传感器310/天线312的混合的配置;然而,从描述的实施方式的集合中可以清楚地看出,所述实施方式可以存在,并且可以使用何种方法来组装和放置所述传感器310/天线312、计算便携式设备110的位置和/或距离、限定和确定区域400、组合方法、减少漏洞等。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于三边测量、基于多边测量、基于多角度测量或基于多边角测量的方法、或其组合(本文中描述的)来确定便携式设备110位于的区域400。
在每个实施方式的情况下,替选地或另外地,***100可以使用基于飞行时间/到达时间(TOF/TOA)和/或基于到达时间差(TDOA)的方法(本文中描述的)来确定距离。
E.3.ff三角测量(多角度测量)、三边测量、多边测量和三边三角测量(多边角测量)
从将针对仅RSSI***和仅角度***公开的方法进行组合的方面描述了上述AoA-RSSI***。假设在仅RSSI***中仅RSSI测量(或距离测量[根据RSSI测量计算])可用于确定位置。假设在仅角度***中仅角度测量可用于确定位置。在AoA-RSSI***中,两种测量可以是可用的。利用可从许多天线312/传感器310获得的角度测量,可以执行多角度测量(包括三角测量)。利用可从许多天线312/传感器310获得的两种测量,可以执行多边角测量(包括三边三角测量(triangulateration))。
注意,该部分关注于三边测量、多边测量、多角度测量和多边角测量定位方法及其支持方法,并且因此,相对于这些定位方法描述了方法;然而,所述方法可以与先前描述的RSSI、AoA和AoA-RSSI方法中任何方法一起使用。
多角度测量或简单地角度测量可以使用两个或更多个角度以计算(本文中描述的)参考坐标系中的未知位置(在该情况下,便携式设备110的位置),其中每个角度与已知参考位置相关联。参考坐标系仅是用于限定每个天线312/传感器310的位置、便携式设备110的计算位置以及车辆500的各种区域400或属性(如本文中描述的)的手段。因为每个角度与特定天线312/传感器310位置相关联,因此多角度算法的输入(角度测量输入)也可以表示为<角度,位置>对。注意,如本文所述,<角度>可以是相对于水平轴、竖直轴或任何其他轴的角度,或者实际上是多个角度测量(例如,来自水平轴和竖直轴二者的<angleH,anglev>)。三角测量是涉及三(3)个位置的多角度测量:使用两个<角度,位置>对计算第三位置。因此,本公开内容中对三角测量、角度测量和/或多角度测量的所有提及可以是指三角测量、角度测量或多角度测量中的任何一个或全部。例如,除非另有说明,否则对三角测量的所有提及实际上可以是指三角测量和/或多角度测量/角度测量。
虽然其名称为三边测量,其可以使用两个或更多个距离(例如,三个或更多个)以计算(本文中描述的)参考坐标系中的未知位置(在该情况下,便携式设备110的位置),其中每个距离与已知参考位置相关联。因为每个距离与特定天线312/传感器310位置相关联,因此三边测量算法的输入(三边测量输入)也可以表示为<距离,位置>对。三边测量与多边测量不同,并且因此,注意三边测量不是利用三个位置的多边测量。
多边测量或MLAT可以使用两个或更多个(例如,三个或更多个)距离增量(计算距离的差)以计算(本文中描述的)参考坐标系中的未知位置(在该情况下,便携式设备110的位置),其中每个增量距离与两个已知参考位置相关联。因为每个距离增量与两个特定天线312/传感器310位置相关联,因此多边测量算法的输入(多边测量输入)也可以表示为<距离增量,位置i,位置2>对。虽然多边测量可以与基于到达时间差(TDOA)的增量距离测量方法一起使用,但是可以使用其他增量距离测量方法,例如本文所述的嗅探方法。多边测量与三边测量不同,并且因此,注意多边测量不是三边测量的推广。
多边角测量或简单地边角测量(angulateration)是多角度测量和三边测量方法的组合,其使用任意数目的<角度,距离>对以计算(在本文中描述的)参考坐标系中的未知位置(在该情况下,便携式设备110的位置),其中每个对与已知参考位置相关联。也可以使用使用多边测量(而不是三边测量)的多边角方法,但是本文中没有明确地描述这样的方法。因为每个<角度,距离>对与特定天线312/传感器310位置相关联,因此多边角测量算法的输入也可以表示为<角度,距离,位置>三元组。注意,如本文所述,<角度>可以是相对于水平轴、竖直轴或任何其他轴的角度,或者实际上是多个角度测量(例如,来自水平轴和竖直轴两者的<angleH,anglev>)。三边三角测量是结合三角测量和三边测量的多边角测量:使用两个<角度,距离,位置>三元组计算第三位置。因此,本公开内容中对三边三角测量、边角测量和/或多边角测量的所有提及可以是指三边三角测量、边角测量或多边角测量中的任何一个或全部。例如,除非另有说明,否则对三边三角测量的所有提及实际上可以是指三边三角测量和/或多边角测量/边角测量。
基于仅RSSI的***可以使用三边测量和/或多边测量。仅基于角度的***可以使用多角度测量。AoA-RSSI***可以使用多角度测量、多边角测量、三边测量、多边测量或其任何组合。
注意,可以根据RSSI或角度(通过多角度测量)计算距离;因此,无论在哪里使用距离,可以替换和/或添加RSSI或角度(或者,RSSI或角度的任何其他单位/推导);同样,无论在哪里使用RSSI或角度(或者,RSSI或角度的任何其他单位/推导),可以替换和/或添加距离。存在这样的方法,其中在不依赖于RSSI或角度的情况下确定距离,例如经由飞行时间(TOF)和到达时间差(TDOA);本公开内容中的RSSI、角度和/或距离的使用不旨在限制或防止TOF、TDOA或替选方法的使用,并且因此,无论在哪里关于距离测量/评估来使用距离、RSSI和/或角度,距离可以是指通过这样的替选方法计算的距离,并且RSSI或角度可以用源测量(例如,时间、增量时间等)替换。
如本文中所述,在AoA-RSSI***中,有关(相关)角度和距离测量(例如,来自相同位置的角度和RSSI测量)可以被称为<角度,距离>对,其可以如上所述经由使用一个或更多个天线312的一个传感器310(例如,从具有提供角度和距离两者的一个天线阵列的传感器310、从具有提供角度的天线阵列和提供距离的另一天线312的传感器310、从具有提供多个<角度,距离>对的多个天线阵列的传感器310等)、经由使用一个或更多个天线312的多个传感器310(例如,一个传感器310可以提供角度而另一附近的传感器310可以提供距离等)或其任何组合来提供。注意,如本文所述,<角度>可以是相对于水平轴、竖直轴或任何其他轴的角度,或者实际上是多个角度测量(例如,来自水平轴和竖直轴两者的<angleH,anglev>)。任何给定传感器310可以报告多个<角度,距离>对(例如,一个传感器310可以连接至多个天线312,其中每个天线312被定位成具有不同视场和/或在设备上的不同位置[例如,内部和外部]等)。在使用本文所述的嗅探方法的AoA-RSSI***中,<角度,距离>对可以从跨许多天线312的同一信号传输获得,并且因此可以另外在时间上相关、频率上相关和空间上相关。一些定位算法可以受益于这样的<角度,距离>对,例如,基于多边角的算法。<距离>分量可以包括相对于便携式设备110的距离(绝对值或增量)、相对于一个或更多个其他天线312/传感器310的距离(例如,增量距离、类似于基于增量的多边测量方法),或其任何组合。类似地,<角度>分量可以包括相对于便携式设备110的一个或更多个角度(绝对值或增量)、相对于一个或更多个其他天线312/传感器310的一个或更多个角度(例如,增量角度、类似于基于增量的多边测量方法),或其任何组合。在所提供的示例实施方式中,天线312/传感器310的位置(和对应的位置信息)是固定的(静态的);然而,存在以下替选实施方式,其中天线/传感器的位置可以是部分动态的(即,可以基于装备状态从一个位置移动到一些数目的其他位置[例如,门142上的天线312/传感器310等)]或完全动态的(即,实时确定对应的位置信息[例如,通过替选***/方法、通过使用其他固定天线312/传感器310等])。
先前描述的实施方式确定便携式设备110相对于车辆500中和车辆500周围的限定区域400的位置。基于三边测量、基于多边测量、基于多角度测量或基于多边角测量的方法也可以确定便携式设备110相对于在车辆500中和车辆500周围限定的区域400的位置,并且因此,可以与任何先前描述的方法相结合、或者代替任何先前描述的方法来使用(例如,通过将三边测量、多边测量、多角度测量和/或多边角测量结果作为附加输入用到每个定位方法[例如,基于RSSI、基于角度、AoA-RSSI等]中间的协商算法(即,组合方法)中、通过仅使用三边测量、多边测量、多角度测量和/或多边角测量[不需要组合方法],等)。替选地或另外地,使用三边测量、多边测量,多角度测量和/或多边角测量的AoA-RSSI***可以报告在(在本文中描述的)其参考坐标系中相对于车辆500的所确定的便携式设备110位置。替选地或另外地,使用三边测量、多边测量、多角度测量和/或多边角测量的AoA-RSSI***可以报告从所确定的便携式设备110位置至车辆500的距离。
存在使用多角度测量、多边角测量、多边测量和三边测量方法的任何组合的实施方式,包括使用先前公开的RSSI、AoA和组合AoA-RSSI方法来确定便携式设备110的位置的实施方式。例如,另外使用多角度测量来确定便携式设备110位于的区域400和/或计算其相对距离的AoA-RSSI***的实施方式。
类似于其他实施方式,便携式设备110与位于车辆500内部的与测量角度和RSSI/距离的天线312/传感器310分开的主设备120通信。
在基于三边测量、基于多边测量、基于多角度测量和基于多边角测量的方法中,使用***的参考坐标系表示位置(例如,具有在车辆500的中心限定的[0,0]的2D笛卡尔[x,y]坐标系)、具有在车辆500的中心处限定的[0,0,0]的3D笛卡尔[x,y,z]坐标系、具有在车辆500的中心处限定的[0°,0]的2D极[角度,距离]坐标系、3D极坐标系等)。每个三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量输入(例如,如上所述的天线312/传感器310)的位置以及便携式设备110的计算的位置相对于参考坐标系来表示(例如,传感器1位于[-4,-4]、传感器2位于[4,4]、传感器3位于[0,0]等)。在参考坐标系内使用的位置单位可以是任意的并且可以具有任何期望的精度(或缺乏精度):该单位可以是具有反映相对于车辆500的中心的实际位置的浮点值的米(例如,传感器1位于[-1.1m,1.4m]处,其在目标是确定并报告在参考坐标系中的位置和/或距离的情况下可以简化实现方式),单位可以是具有反映相对于车辆500的中心的相对位置的整数值的未限定的(例如,传感器1位于[-4,4]处,需要转换到实际度量单位——如果认为需要这样的操作的话),或两者的组合(包括反映实际位置的单位和未限定的任意值),例如3D笛卡尔系,其中x和y以米为单位来限定,以及z依据高、中央、低(例如,[-1.1m,1.4m,中央])。
在基于三边测量、多边测量、多角度测量和多边角测量的方法中,其中根据在特定区域400内的存在来报告便携式设备110的位置,相对于***的参考坐标系来限定每个区域400的边界。***可以通过使用所确定的便携式设备110的位置和所限定的区域边界来确定便携式设备110可以位于的零个或更多个区域400以报告一个或更多个适用的区域400。区域边界可以通过任何方式(例如,边界坐标、中心坐标加半径、锚点坐标加公式、坐标列表和/或坐标范围等)来限定,以表示任何形状(例如,矩形、圆形、三角形、平行四边形、五角形等)。
示例2D笛卡尔参考坐标系在图66的所示实施方式中示出;除了对参考坐标系本身的描绘之外,图还包括两个示例计算的便携式设备110的位置(使用具有五[5]个角度测量输入的多角度测量和三角测量确定)和若干示例矩形区域400。
所描绘的示例区域400类似于其他公开的***中的区域:A)内部;B)外部近驾驶员侧;C)外部近乘客侧;D)外部近尾门/行李箱;E)外部近前方;F)不在车辆500附近,但是在一个或更多个次级阈值内;G)不在车辆500附近,但是是连接的;以及H)未连接的(未示出)。
类似于其他公开***,可以以不同水平的准确度限定附加(或更少)区域400。例如,可以添加内部区域400,可以在近区域400的外部限定延伸离车辆500更远的另一外部区域400,区域F可以不存在,或者可以限定在各种位置处的另外的近区域400。还可以也以不同水平的准确度限定竖直区域400。例如,可以针对近区域400限定低、中间和高竖直区域400。***100准确地确定设备是否位于哪个区域400内的能力可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力以及RSSI和角度测量设施的准确度(例如,测量/近似误差)的限制。
***100可以通过对使用三边测量、多边测量、多角度测量、多边角测量算法(即,使用三个或更多个角度测量输入)或其任何组合计算的零个或更多个便携式设备110位置的集合进行组合来确定便携式设备110相对于参考坐标系的位置。例如,***100可以使用仅使用一对角度测量输入(如所附附图中所示,使用天线312-1和312-2)的三角测量来计算便携式设备110的位置。例如,***100可以使用跨角度测量输入的集合中的许多对的三角测量——如所附附图中所示,使用天线312-4至312-8——产生便携式设备110的许多计算位置。例如,***100可以使用5输入多角度测量算法来计算便携式设备110的位置,如所附附图中所示,使用天线312-4至312-8。
用于计算位置的三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量输入的集合可以出于相同的原因变化,并且同样地,基于RSSI的方法和基于角度的方法中的天线312的集合可以变化。在使用多角度测量的一个实施方式中,***100总是包括根据其计算便携式设备110的位置的集合中的所有角度测量输入。在使用多角度测量的替选实施方式中,例如,如果使用其他方法确定便携式设备110在区域A中,***100可以仅使用内部角度测量输入来计算便携式设备110的位置。在替选实施方式中,例如,如果使用其他方法确定便携式设备110在区域B中,***100可以仅使用驾驶员侧角度测量输入来计算便携式设备110的位置。
来自三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量输入的集合内的输入的组合可以出于相同的原因变化,并且同样地,基于RSSI的方法和基于角度的方法中的差分和阈值的集合可以变化。例如,角度测量输入可能不存在,不满足阈值(例如,太弱),或者不稳定/不一致,在该情况下,可以在角度测量输入集合内忽略所述角度测量输入或可以从角度测量输入集合中移除所述角度测量输入。在使用三角测量的一个实施方式中,***100总是针对角度测量输入集合中的每个唯一角度测量输入对计算便携式设备110的位置。在使用多角度测量的替选实施方式中,例如,可以使用角度测量输入的特定组合计算不同角度测量输入集合中的便携式设备110位置。
在使用多种方法(三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量)来计算位置的实施方式中,可以基于来自另一方法的输入的集合或输出的集合来调整一种方法,或者可以基于输入或输出的集合向一种方法给出相对于另一方法的优先级(例如,如果某些输入不可用/不有效,可以使用三边测量而不是三角测量等)。
可以将计算的便携式设备110位置的集合进行组合以通过计算该集合的质心、确定该集合内的中间位置、对该集合内的位置进行聚类(clustering)(例如,k均值(k-means)、通过阈值等)并且选择具有最多位置的聚类、要求所有位置彼此相同或接近(即,在彼此的一个或更多个阈值内)、任何其他方法或其任何组合来产生单个(组合)计算便携式设备110位置。如果输入集合是空(即,不存在计算便携式设备110位置),或者计算位置变化太大,***100可以将经组合计算便携式设备110位置报告为未知。
在使用多种方法(三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量)计算位置的实施方式中,可以针对每种方法存在经组合计算便携式设备110位置。可以在后续处理中报告或使用每个所述经组合计算便携式设备110位置,或者替选地,或者另外,可以使用上述方法中任何方法将它们组合以产生封装多个定位方法的单个经组合计算便携式设备110位置。
在一个实施方式中,使用经组合计算便携式设备110位置,可以使用所限定的区域边界(例如,没有交叠的区域边界)来选择便携式设备110位于的区域400。在替选实施方式中,可以将便携式设备110位置映射到多于一个区域400(例如,交叠区域边界),在该情况下,在可能区域400的集合中,可以将最可能的可能区域400(例如,作为与最后已知的便携式设备110位置最一致的区域400等)选择为确定的区域400(或者,替选地,报告所有可能区域400)。
替选地或另外地,可以形成便携式设备110位于的可能区域400的集合,可能区域400的集合包括其中可以使用跨所有计算便携式设备110位置的限定区域边界定位便携式设备110的所有区域400;从可能区域400的最终集合中,可以将最可能的可能区域400(例如,该集合中具有最多重复的区域400、与最后已知的便携式设备110位置最一致的区域400、任何其他方法或其任何组合)选择为确定区域400(或者,替选地,报告所有唯一可能区域)。无论是否会存在交叠区域边界,该方法都是相同的。
***100可以使用两种方法(如上所述,即,“先组合后确定”[使用经组合计算便携式设备110位置]对“先确定后组合”[使用计算便携式设备110位置的集合[不组合]])来同时或在不同时间处生成可能区域400的集合。如果同时使用两种方法,要求所述区域确定方法之间的一致可以提供针对不正确区域确定的附加保护(例如当计算便携式设备110位置显著变化时)。可以在后续处理步骤之前将由每个方法生成的可能区域400的集合组合成可能区域400的单个集合(使用任何组合方法,其中一些在下面描述),或者可以不将它们组合,仅仅导致要在后续步骤中处理的可能区域400的附加集合。
在使用多种方法(三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量)计算位置的实施方式中,可以针对每种方法存在可能区域400的集合(其可以仅是确定的区域400)。可能区域400的每个所述集合可以被报告或用在后续处理中,或者替选地,或者另外,它们可以被组合以产生封装多个定位方法的可能区域400的单个组合集合(可以仅是确定的区域400)。可以通过以下操作来组合可能区域400的集合:简单地连结每个方法的可能区域400的集合并且然后移除重复条目;构建仅包括存在于可能区域400的每个集合中(或者存在于可能区域400的一个或更多个其他集合中)的区域400的可能区域400的集合;构建仅包括彼此相邻的区域400的可能区域400的集合;通过构建在给定便携式设备110的当前位置的情况下是很可能或可能的可能区域400的集合;或任何其他方法;或其任何组合。
在一个实施方式中,可以将单个确定区域400报告为三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量过程的结果。如果经组合计算便携式设备110位置是未知的,或者不存在计算便携式设备110位置(即,不存在可能区域400的非空集合),***100可以选择适当的区域400(例如,区域G)、报告其无法确定区域400、或其任何组合。如果在上述处理之后剩余两个或更多个唯一可能区域400,***100可以使用所公开的区域选择方法中的任何方法来选择它们中之一以报告为确定区域400、选择适当的区域400(例如,区域G、包含所有可能区域400的区域400等)、报告其无法确定区域400、或其任何组合。在替选实施方式中,可以报告多于一个确定的区域400,在该情况下,***100可以报告所有可能区域400或可能区域400的子集(例如,***100可以在报告之前对可能区域400的集合执行上述滤波中的至少滤波)。
在使用多种方法(三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量)计算位置的实施方式中,可以单独地报告每个定位方法的结果(如上所述)。在替选实施方式中,可以使用上述方法中的任何方法来组合和/或报告所有三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量方法的结果。
在一个实施方式中,***100可以针对每个报告区域400提供正确性似然指示符(例如,置信度得分/度量、似然性得分/度量、相对于其他报告区域400和/或当前区域400的概率等)。
***100可以报告从车辆500的中心(和/或一个或更多个其他参考位置,例如从驾驶员、乘客和/或后车厢的表皮)至经组合计算便携式设备110位置的距离。在使用多种方法(三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量)计算位置的实施方式中,可以针对每个方法报告这样的距离。在替选实施方式中,可以使用上述方法(例如,平均、中值、最小、最大、聚类等)中的任何方法来组合所有三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量方法的计算距离。
可以使用所公开的方法的任何组合来对(在一个方法内或在多个方法中的)定位结果进行组合/滤波,包括但不限于,后面公开的组合方法、卡尔曼滤波器、粒子滤波器、概率估计/滤波器、指纹识别和启发法。
如本文所述,可以将三边测量、多边测量、角度测量和/或边角测量方法的报告结果结合到所述的RSSI、AoA或AoA-RSSI***中。
E.3.gg TOF(飞行时间)和TDOA(到达时间差)
距离测量可以被认为是RSSI、AoA和AoA-RSSI***的有用方面。距离可以用于在区域400确定过程,可以报告给***100的用户或其他行为者或者***100内的用户或其他行为者,或者用于***100中的其他目的(例如,何时应用某些安全限制,何时从一个状态或连接策略转换至另一个,何时转换至空闲/从空闲转换,低功率、远程、附近或其他操作模式等)。
根据RSSI计算的距离的准确度和精度可以受到通信介质(例如,BLE对UWB对LF)的潜在能力以及RSSI和角度测量设施的准确度(例如,测量/近似误差)的限制。
***的距离测量方法的准确度和鲁棒性对***安全性的贡献与其对用户体验的贡献一样多。例如,距离可以用于区分近(被动进入)区域400与远(接近)区域400。车辆500可以使得用户在近区域400中时能够被动地解锁和/或进入他们的车辆500,而当在远区域400中时不能。距离测量方法的不准确或漏洞可以导致不期望的面向用户的行为例如当用户实际上在近区域400内时不允许车辆500解锁,或者安全问题例如使得当用户实际上在远区域400中时车辆500能够解锁。如本公开内容中所述,这需要使用安全测距方法,例如距离边界(distance bounding)。
如在本公开内容中的本文中所述的,RSSI和角度测量可以易受反射物和阻挡物的影响;进而,根据RSSI或角度计算的距离可以易受反射物和阻挡物的影响。一些通信介质不(或者更不)容易受到来自人和车辆500所操作的环境中可以存在的材料的反射和衰减的影响(例如,UWB,LF),然而,BLE例如易受影响,因为其被常见材料(例如金属、木材、水、混凝土等)反射和衰减。在易受影响的通信介质中,反射物和阻挡物可以由恶意行为者策略性地放置以增加或减少由***100计算的距离以对恶意行为者可能有益。
RSSI和角度测量也易受中继攻击影响,其中行动者使用另一便携式设备110接收并且重新发送来自便携式设备110的信号(例如,允许行为者在授权便携式设备实际上不在车辆500附近的情况下获得对车辆500的访问)。
使用本公开内容中描述的RSSI和角度测量的距离测量方法例如通过使用若干天线312计算距离并且然后智能地组合结果来防御这样的漏洞,但是所述方法不能完全减轻所述漏洞。例如,站在便携式设备110与天线312的***(例如,车辆500)之间的人可以显著地影响距离测量(尽管我们仍然能够确定便携式设备110在车辆500附近)。
代替使用RSSI和角度测量来计算距离,可以使用来自便携式设备110在各种天线312处的飞行时间/到达时间(TOF/TOA)或到达时间差(TDOA)来计算距离。这样的方法可以不易受反射物和阻挡物的影响或者显著地更少易受反射物和阻挡物的影响(因为距离是基于传播时间计算的,传播时间由于反射物和阻挡物而变化很小)。在采用(对通信介质的)足够计时要求的***中,这样的方法也可以不易受到中继攻击的影响或者可以显著地更少易受中继攻击的影响,因为传播时间是精确测量的,并且传播时间可以显著快于攻击者将信号中继到便携式设备110/从便携式设备110中继信号所利用的时间。一些***可以结合附加的硬件/无线电以执行更准确的距离测量(例如,组合的BLE/UWB***,或BLE/LF***等)。一些***可以使用标准硬件/无线电(例如,BLE硬件上的定制[可能非BLE]协议等)来结合专有通信协议或定制通信协议。
除了基于RSSI和/或基于角度的方法或者替代基于RSSI和/或基于角度的方法,基于RSSI、基于角度以及基于AoA-RSSI***可以使用TOF/TOA和/或TDOA执行距离测量。例如,使用BLE硬件上TOF、RSSI和基于角度的方法的基于BLE的***。例如,基于在便携式设备110中何者可用使用BLE硬件上UWB和/或TOF、RSSI和基于角度的方法的基于BLE和UWB的***。例如,基于在便携式设备110中何者可用使用BLE硬件上LF和/或TOF、RSSI和基于角度的方法的基于BLE和LF的***。例如,基于在便携式设备110中何者可用使用BLE硬件上UWB、LF和/或TOF、RSSI和基于角度的方法的基于BLE和UWB和LF的***。
可以在本公开内容中描述的定位方法中的任何定位方法内使用基于TOF/TOA和/或基于TDOA的距离测量。在一个实施方式中,这样的距离测量可以用作RSSI的替代(或者与RSSI相关或从RSSI导出——例如,通过将距离转换为RSSI——的任何其他值,以避免、补充或替换传统RSSI测量[例如,如果传统RSSI测量不可获得或不可以使用])。
DIY/爱好者/原型设计微定位***。
在一个实施方式中,可以使上述***100的一个或更多个部件可以购买,而不将所述部件分配给特定应用(不同于购买者所决定的)。实施方式可以允许使用预先打包的***部件进行实验、教育、估计和原型设计。用户可以购买***部件并且将***部件组装在满足用户需求的配置中。然后,用户可以将该配置与其他***集成。
根据一个实施方式,本公开内容提供了用于人们容易地构建专用微定位***的手段。微定位***可以被配置成精确地确定设备相对于天线312/传感器310的集合(例如,嵌入在产品[例如,车辆500、门锁、ATM等]中或作为服务[例如,购物、博物馆等]的一部分)的位置。
常规定位***可以使用信标并且尝试使用RSSI确定设备最接近哪个信标,或者尝试使用从不同信标在不同位置在不同时间处利用不同信号(每个传感器310仅具有一个天线312)测量的RSSI的集合进行三边测量。这些***容易受到由它们的空间差异和时间差异引起的不一致(例如,在环境中移动的使信号衰减或反射的对象,例如人体或金属对象)影响。根据本公开内容的一个或更多个实施方式的不同之处在于,对于给定的传感器310,出于所有意图和目的,在相同的位置同时测量从同一信号的可能多个天线312获得的RSSI)。当与Raymond Michael Stitt于2016年4月15日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FORESTABLISHING REAL-TIME LOCATION”的美国临时申请第62/323,262号(其公开内容通过引用整体并入本文)中描述的***和方法结合使用时,***100可以同时从给定设备的所有传感器310获得这些测量。用于该***100中的虚拟边界传感器和测量的天线312的空间和时间相关性可以减轻影响传统传感器的环境影响(快速衰落效应、移动对象、相长干涉或相消干涉等)并且产生更一致的数据集合(允许一些效果被隔离和/或变成指纹识别优势)。
使用诸如“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内部”、“向内”、“外部”和“向外”的方向术语有助于基于图示中所示的实施方式的取向来描述本发明。方向术语的使用不应解释为将本发明限制于任何特定取向。
以上描述是本发明的当前实施方式的描述。在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和更宽泛的方面的情况下,可以进行各种改变和变化,所附权利要求将根据包括等同原则的专利法的原理来解释。本公开内容是出于说明性目的而呈现的,并且不应被解释为对本发明的全部实施方式的详尽描述或将权利要求的范围限制为结合这些实施方式示出或描述的特定元件。例如但是非限制性地,所描述的发明的任何单独元件可以由提供基本相似的功能或以其他方式提供适当操作的替选元件代替。这包括例如目前已知的替选元件,例如本领域技术人员当前可能知道的那些元件,以及可能在将来开发的替选元件,例如本领域技术人员在开发时可能认为是替选的元件。此外,所公开的实施方式包括一致描述并且可以协作地提供益处集合的多个特征。除了到所发布的权利要求中另外明确阐述的程度之外,本发明不仅限于包括全部这些特征或提供全部所述益处的那些实施方式。以单数形式对权利要求元素的任何引用,例如,使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”不应被解释为将元件限制为单数。对权利要求元素的作为“X、Y和Z中的至少一个”的任何提及意味着分别包括X、Y或Z中的任何一个以及X、Y和Z的任何组合,例如X,Y,Z;X,Y;X,Z;和Y,Z。
Claims (6)
1.一种用于确定关于便携式设备和对象的位置信息的***,所述***包括:
主设备,其被设置在相对于所述对象的固定位置,所述主设备能够与所述便携式设备和一个或更多个传感器设备中的至少之一通信;
多个天线,所述多个天线中的每一个被配置成接收无线通信,其中,经由来自所述多个天线的天线信号输出检测所述无线通信的多个信号特征;
其中,所述多个天线包括第一天线和第二天线,所述第一天线和所述第二天线被布置成在第一区域与第二区域之间限定第一虚拟边界,其中,基于根据来自所述第一天线的天线信号输出确定的第一信号特征与根据来自所述第二天线的天线信号输出确定的第二信号特征之间的差确定所述便携式设备相对于所述第一虚拟边界的位置;并且
其中,所述多个天线包括第三天线和第四天线,所述第三天线和所述第四天线被布置成在第三区域与第四区域之间限定第二虚拟边界,其中,基于根据来自所述第三天线的天线信号输出确定的第三信号特征与根据来自所述第四天线的天线信号输出确定的第四信号特征之间的差确定所述便携式设备相对于所述第二虚拟边界的位置。
2.根据权利要求1所述的***,其中,所述第二天线和所述第四天线是相同的天线,并且其中,所述第一天线和所述第三天线是不同的天线。
3.根据权利要求1所述的***,其中,所述多个天线中的每一个耦接至所述一个或更多个传感器设备的不同传感器。
4.根据权利要求1所述的***,其中,所述第四区域和所述第二区域形成复合区域。
5.根据权利要求1所述的***,其中,所述主设备被配置成确定所述便携式设备的位置,其中,所述第一信号特征、所述第二信号特征、所述第三信号特征和所述第四信号特征被传送至所述主设备。
6.根据权利要求1所述的***,其中,所述对象是车辆。
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