JP6814752B2 - 分散された位置特定システムおよび方法ならびに自己位置特定装置 - Google Patents
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Description
本願は、2015年3月7日に出願された米国仮出願第62/129,773号および2015年5月29日に出願された米国仮出願第62/168,704号の利益を主張するものであり、これらの両方は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
位置特定システムであって、
3つの超広帯域(UWB)送受信機であって、それぞれ、UWB信号を放出するように動作可能であり、それぞれ、
送受信機アンテナと、
送受信機クロックと、
アナログ伝送電子機器と、
上記送受信機クロックおよび上記アナログ伝送電子機器に動作上結合され、上記送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において上記UWB信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器と、
を備える、3つの超広帯域(UWB)送受信機と、
上記UWB信号を受信するように動作可能な自己位置特定装置であって、
上記UWB信号を受信するように動作可能である、装置アンテナと、
装置クロックと、
装置アナログ受信電子機器と、
上記装置クロックおよび上記装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、上記装置クロック信号を基準にして、上記受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、装置デジタル受信電子機器と、
上記装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、上記受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、上記3つのUWB送受信機に対する上記自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、位置特定ユニットと、
を備える、自己位置特定装置と、
を備える、システム。
(項目2)
上記3つのUWB送受信機に動作上結合され、上記3つのUWB送受信機からのUWB信号の放出をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニットをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目3)
上記送受信機クロックの第1のものと第2のものとの間のクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットをさらに備え、上記送受信機クロックのうちの少なくとも2つは、それぞれ、間隔を5m秒〜10m秒に平均化するために、最大(1×10 −8 ) 2 のアラン分散を有するように構築され、上記位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、1mまたはそれよりも良好な正確度で算出される、項目2に記載のシステム。
(項目4)
上記自己位置特定装置はさらに、
上記自己位置特定装置の運動に影響を及ぼすように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
上記相対的場所に基づいて、上記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
を備える、項目1に記載のシステム。
(項目5)
上記自己位置特定装置は、上記相対的場所への擾乱に応答して、上記自己位置特定装置を移動させるように動作可能であり、上記移動は、上記擾乱を1秒未満で低減させる、項目4に記載のシステム。
(項目6)
補償ユニットと、
メモリユニットと、
をさらに備え、
上記位置特定ユニットはさらに、
上記補償ユニットによって算出される補償値と、
上記メモリユニットによって提供されるデータと、
に基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、項目1に記載のシステム。
(項目7)
上記同一のUWB信号に基づいて、上記3つのUWB送受信機に対するその相対的場所を算出するように動作可能である、第2の自己位置特定装置をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目8)
上記自己位置特定装置はさらに、
運動の不在を検出するように構築される、センサをさらに備え、
上記位置特定ユニットはさらに、上記運動の不在に基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、項目1に記載のシステム。
(項目9)
上記自己位置特定装置は、10秒の時間ウィンドウ以内に上記UWB信号のうちの2つを受信するように動作可能であり、上記2つのUWB信号のタイムスタンプ間の時間差は、上記装置クロック信号を基準にして、上記装置アンテナにおけるその受信時間間の時間差の3ナノ秒以内である、項目1に記載のシステム。
(項目10)
上記3つの送受信機クロックの第1のクロックおよび第2の異なるクロックならびに上記装置クロックは、それぞれ、間隔を5m秒〜10m秒に平均化するために、最大(1x10 −8 ) 2 のアラン分散を有するように構築される、項目1に記載のシステム。
(項目11)
上記3つのUWB送受信機はそれぞれさらに、上記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサを備える、項目1に記載のシステム。
(項目12)
上記自己位置特定装置はさらに、
上記装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットであって、
第1のUWB送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第1のUWB信号と、第2の異なるUWB送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第2のUWB信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
上記第1のUWB送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第1のUWB信号のタイムスタンプに関する補償値と、
のうちの1つを算出するように動作可能である、補償ユニット
を備える、項目1に記載のシステム。
(項目13)
上記補償ユニットはさらに、
上記装置アンテナと、
上記装置アナログ受信電子機器と、
上記装置デジタル受信電子機器と、
上記自己位置特定装置の運動と、
上記第1のUWB送受信機の送受信機アンテナと、
上記第1のUWB送受信機のアナログ伝送電子機器と、
上記第1のUWB送受信機のデジタル伝送電子機器と、
上記第2のUWB送受信機の送受信機アンテナと、
上記第2のUWB送受信機のアナログ伝送電子機器と、
上記第2のUWB送受信機のデジタル伝送電子機器と、
のうちの1つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、上記補償値を算出するように動作可能である、項目12に記載のシステム。
(項目14)
上記自己位置特定装置に物理的かつ動作上結合される、移動ロボットをさらに備え、
上記3つのUWB送受信機はそれぞれさらに、
送受信機アナログ受信電子機器と、
上記送受信機アナログ受信電子機器および上記送受信機クロックに動作上結合される、送受信機デジタル受信電子機器と、
メモリと、
大域的特性を表す送受信機データを提供するように動作可能である、送受信機大域的特性センサと、
少なくとも1つの上記送受信機の配向および上記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサと、
上記送受信機クロックに動作上結合され、上記送受信機クロックのオフセットおよび上記送受信機クロックのレートのうちの少なくとも1つに関するクロック補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットと、
上記メモリ、上記デジタル伝送電子機器、上記送受信機デジタル受信電子機器、および上記同期ユニットに動作上結合され、上記UWB信号の伝送時間をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニットと、
を備え、
上記自己位置特定装置はさらに、
上記大域的特性を表す装置データを提供するように動作可能である、装置大域的特性センサと、
上記自己位置特定装置の配向情報を表すデータを提供するように動作可能である、装置配向センサと、
上記自己位置特定装置の運動を表すデータを提供するように動作可能である、運動センサであって、上記位置特定ユニットは、上記3つのUWB送受信機のうちの少なくとも1つの大域的特性を表すデータ、上記3つの送受信機の配向を表すデータ、上記大域的特性を表す装置データ、および上記自己位置特定装置の運動を表すデータにさらに基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、運動センサと、
上記自己位置特定装置の運動に影響を及ぼすように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
上記相対的場所に基づいて、上記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
を備える、項目13に記載のシステム。
(項目15)
上記3つの送受信機クロックの第1のクロックおよび上記装置クロックに動作上結合された同期ユニットであって、上記3つの送受信機クロックの第2の異なるクロックおよび上記装置クロックに基づいて、
上記第1のクロックのオフセットと、
上記第1のクロックのレートと、
のうちの少なくとも1つを同期させるように動作可能である、同期ユニット
をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目16)
上記位置特定システムは、屋内環境において動作可能であり、上記位置特定ユニットは、少なくとも20センチメートルの精度で上記屋内環境における上記自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能であり、上記3つのUWB送受信機は、上記屋内環境において相互に25メートルまたはそれを下回って動作上離間される、項目1に記載のシステム。
(項目17)
上記3つのUWB送受信機の相対的場所は、3次元座標空間内で把握され、上記自己位置特定装置の算出された相対的場所は、上記3次元座標空間内の場所を含む、項目1に記載のシステム。
(項目18)
既知の相対的場所を伴うUWB送受信機ネットワークを形成する、少なくとも4つの超広帯域(UWB)送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて、オンボード信号を生産するための方法であって、
第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機のクロックを同期させるステップと、
上記第1のUWB送受信機を使用して、第1のスケジューリングされた伝送時間において第1のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第2のUWB送受信機を使用して、第2のスケジューリングされた伝送時間において第2のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第3のUWB送受信機を使用して、第3のスケジューリングされた伝送時間において第3のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第4のUWB送受信機を使用して、第4のスケジューリングされた伝送時間において第4のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記第1、第2、第3、および第4のUWB信号を受信するステップであって、上記自己位置特定装置は、クロックを備える、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記自己位置特定装置クロックの時間に基づいて、上記第1、第2、第3、および第4のUWB信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記第1、第2、第3、および第4のスケジューリングされた伝送時間に対応する第1、第2、第3、および第4の伝送タイムスタンプを、上記自己位置特定装置上のメモリからそれらを読み出すか、または上記自己位置特定装置によって受信された1つもしくはそれを上回るUWB信号からそれらをデコードするかのいずれかによって判定するステップであって、上記第1、第2、第3、および第4の伝送タイムスタンプは、上記同期されたクロックの時間におけるものである、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、
上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機の既知の相対的場所と、
上記第1、第2、第3、および第4の伝送タイムスタンプと、
上記第1、第2、第3、および第4の受信されたUWB信号の受信タイムスタンプと、
に基づいて、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機に対する上記自己位置特定装置の位置を算出するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記算出された位置をある基準位置またはある閾値のうちの1つと比較するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記比較するステップに基づいて、上記オンボード信号を生産するステップであって、上記オンボード信号は、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する信号、オンボードディスプレイに対する信号、または無線信号のうちの1つである、ステップと、
を含む、方法。
(項目19)
既知の相対的場所を伴うUWB送受信機ネットワークを形成する、少なくとも3つの超広帯域(UWB)送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて、オンボード信号を生産するための方法であって、
上記自己位置特定装置を使用して、少なくとも1つのUWB信号を無線で伝送するステップであって、上記自己位置特定装置は、メモリと、クロックとを備える、ステップと、
上記自己位置特定装置のメモリ内に、上記自己位置特定装置クロックの時間において、上記少なくとも1つのUWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプを記憶するステップと、
第1のUWB送受信機を使用して、上記少なくとも1つのUWB信号のうちの1つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
第2のUWB送受信機を使用して、上記少なくとも1つのUWB信号のうちの1つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
第3のUWB送受信機を使用して、上記少なくとも1つのUWB信号のうちの1つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
上記第1のUWB送受信機を使用して、第1のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第2のUWB送受信機を使用して、第2のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第3のUWB送受信機を使用して、第3のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記自己位置特定装置クロックの時間において、上記第1、第2、および第3のUWB信号を受信し、タイムスタンピングするステップと、
上記第1のUWB送受信機における1つのUWB信号の受信と、上記第1のUWB信号の伝送との間の第1の伝送遅延、上記第2のUWB送受信機における1つのUWB信号の受信と、上記第2のUWB信号の伝送との間の第2の伝送遅延、および上記第3のUWB送受信機における1つのUWB信号の受信と、上記第3のUWB信号の伝送との間の第3の伝送遅延を判定するステップであって、上記第1、第2、および第3の伝送遅延を判定するステップは、上記自己位置特定装置メモリからそれらを読み出すか、または上記自己位置特定装置によって受信された1つもしくはそれを上回るUWB信号からそれらをデコードするかのいずれかによって達成される、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、
上記第1、第2、および第3のUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の既知の相対的場所と、
上記第1、第2、および第3の伝送遅延と、
上記少なくとも1つのUWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプと、
に基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対する上記自己位置特定装置の位置を算出するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記算出された位置をある基準位置またはある閾値のうちの1つと比較するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記比較するステップに基づいて、上記オンボード信号を生産するステップであって、上記オンボード信号は、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する入力信号、オンボードディスプレイに対する更新信号、または無線信号のうちの1つである、ステップと、
を含む、方法。
(項目20)
既知の相対的位置を伴う、少なくとも第1のUWB送受信機、第2のUWB送受信機、および第3のUWB送受信機を備える、UWB送受信機ネットワークの超広帯域(UWB)送受信機部分の移動の影響を軽減するための方法であって、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの1つは、ある送受信機の移動を検出するように構成されるセンサを備え、
上記センサからのセンサ信号に基づいて、1つのUWB送受信機の移動を検出するステップと、
上記移動の検出に応答して、上記1つのUWB送受信機が移動したことを示す情報を無線で伝送するステップと、
補償値を算出するステップ、位置の算出値を調節するステップ、またはアラートをトリガするステップのうちの1つもしくはそれを上回るものを実施することによって、上記移動の影響を軽減するステップと、
を含む、方法。
(項目21)
装置位置特定のためのシステムであって、
UWB信号を放出するように動作可能である、3つの超広帯域(UWB)送信機であって、上記3つのUWB送信機のうちの1つは、大域的特性を表す第1のデータを提供するように動作可能である第1のセンサを備える、3つのUWB送信機と、
装置であって、
上記UWB信号を受信するように動作可能である、UWB受信機と、
上記大域的特性を表す第2のデータを提供するように物理的に動作可能である、第2のセンサと、
上記受信されたUWB信号、上記第1のデータ、および上記第2のデータに基づいて、上記3つのUWB送受信機に対する上記装置の場所を算出するように動作可能である、中央処理電子機器と、
を備える、装置と、
を備える、システム。
(項目22)
上記大域的特性は、
大気圧と、
磁場と、
ランドマークと、
GPS信号と、
重力と、
のうちの1つである、項目21に記載のシステム。
(項目23)
上記中央処理電子機器は、上記第1のデータおよび上記第2のデータの比較に基づいて、上記場所を算出するように動作可能である、項目21に記載のシステム。
(項目24)
上記中央処理電子機器は、上記第1のデータおよび上記第2のデータを上記装置の場所、配向、または運動に関連付ける、大域的特性モデルを使用するように動作可能である、項目21に記載のシステム。
(項目25)
上記装置は、上記装置の配向情報を表す第3のデータを提供するように動作可能である、第3のセンサを備える、項目21に記載のシステム。
(項目26)
上記装置はさらに、
上記装置の運動を表す第4のデータを提供するように動作可能である、第4のセンサと、
上記装置を移動させるように動作可能である、アクチュエータと、
を備え、
上記中央処理電子機器は、
上記第3のデータと、
上記第4のデータと、
にさらに基づいて、上記装置の場所を算出するように動作可能であり、
上記中央処理電子機器はさらに、上記アクチュエータに対する制御信号を算出するように動作可能である、
項目25に記載のシステム。
(項目27)
上記第3のセンサは、ジャイロスコープセンサを含み、上記第4のセンサは、加速度計センサを含む、項目26に記載のシステム。
(項目28)
移動ロボットであって、
アンテナと、
上記アンテナに動作上結合される、アナログ受信電子機器と、
クロックと、
上記アナログ受信電子機器および上記クロックに動作上結合される、デジタル受信電子機器であって、上記クロックを基準にして、上記アンテナによって受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、デジタル受信電子機器と、
少なくとも1つのタイムスタンピングされたUWB信号と、
基準信号と、
に基づいて、上記移動ロボットの移動に影響を及ぼすように動作可能である、アクチュエータと、
を備える、移動ロボット。
(項目29)
オンボード場所における大域的特性に基づいて、オンボードセンサ信号を生産するように動作可能である、オンボードセンサをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記オンボードセンサ信号と、遠隔の場所におけるオフボードセンサから受信され、上記遠隔の場所における大域的特性に基づいて生産されたオフボードセンサ信号との比較に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目28に記載の移動ロボット。
(項目30)
上記移動ロボットは、大域的特性モデルを使用し、上記オンボードセンサ信号を上記オフボードセンサ信号と比較するように動作可能であり、上記大域的特性モデルは、上記オンボードセンサ信号および上記オフボードセンサ信号を上記移動ロボットの場所、配向、または運動に関連付ける、項目29に記載の移動ロボット。
(項目31)
上記アンテナの配向を表すセンサ信号を生産するように動作可能である、センサをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記センサ信号に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目28に記載の移動ロボット。
(項目32)
上記基準信号は、上記移動ロボットの所望の位置または配向を表し、上記移動は、
上記アンテナの配向の変化と、
上記アンテナの位置の変化と、
1秒未満の上記アンテナの移動の変化と、
のうちの少なくとも1つによって引き起こされる、上記移動ロボットの所望の位置または配向に対する上記移動ロボットの実際の位置または配向への擾乱を低減させる、項目28に記載の移動ロボット。
(項目33)
上記UWB信号に対する影響に関する補償値を算出するように動作可能である、補償ユニットをさらに備える、項目28に記載の移動ロボット。
(項目34)
上記移動ロボットは、10秒の時間ウィンドウ以内で2つのUWB信号を受信するように動作可能であり、上記2つのUWB信号のタイムスタンプ間の時間差は、上記クロックを基準にして、上記アンテナにおけるその受信時間間の時間差の3ナノ秒以内である、項目28に記載の移動ロボット。
(項目35)
ジャイロスコープ、加速度計、オドメータ、またはエンコーダのうちの少なくとも1つをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記ジャイロスコープ、上記加速度計、上記オドメータ、または上記エンコーダのうちの少なくとも1つに基づいて、上記移動に影響を及ぼし、上記移動ロボットの場所への擾乱を1秒未満で低減させるように動作可能である、項目28に記載の移動ロボット。
(項目36)
上記アクチュエータはさらに、上記UWB信号を生産するUWB送信機の位置、配向、および移動のうちの少なくとも1つを示す信号に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目28に記載の移動ロボット。
(項目37)
上記デジタル受信電子機器に動作上結合され、複数のタイムスタンピングされたUWB信号に基づいて、上記移動ロボットの場所を算出するように動作可能である、位置特定ユニットと、
上記場所に基づいて、制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
をさらに備え、
上記アクチュエータは、上記制御信号に応答する、項目36に記載の移動ロボット。
(項目38)
既知の相対的場所を伴う、少なくとも第1、第2、および第3のUWB送受信機を備える、能動的UWB送受信機ネットワークに付加的無線超広帯域(UWB)送受信機を追加するための方法であって、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の無線受信範囲内のUWB信号を受信するために、上記付加的UWB送受信機をアクティブ化するステップであって、上記付加的UWB送受信機は、クロックを備え、少なくとも部分的に未知の相対的位置を有する、ステップと、
上記第1のUWB送受信機を使用して、第1のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第2のUWB送受信機を使用して、第2のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第3のUWB送受信機を使用して、第3のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的UWB送受信機において、上記第1、第2、および第3のUWB信号を受信するステップと、
上記付加的UWB送受信機を使用して、上記付加的UWB送受信機のクロックに基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
位置較正ユニットを使用して、
上記第1、第2、および第3の受信されたUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の既知の相対的場所と、
に基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対する上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップと、
上記付加的UWB送受信機を使用して、付加的UWB信号を無線で伝送するステップと、
を含む、方法。
(項目39)
上記UWB送受信機ネットワークはさらに、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対して既知の場所を伴う第4のUWB送受信機を備え、
上記付加的UWB送受信機は、上記第4のUWB送受信機の受信範囲内にあり、
上記方法はさらに、
上記第4のUWB送受信機を使用して、第4のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的UWB送受信機において、上記第4のUWB信号を受信するステップと、
上記付加的UWB送受信機を使用して、上記付加的UWB送受信機のクロックに基づいて、上記第4のUWB信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含み、
上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップはさらに、
上記第4のUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第1、第2、および第3の送受信機に対する上記第4のUWB送受信機の既知の場所と、
に基づく、
項目38に記載の方法。
(項目40)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機は、クロックオフセットまたはクロックレートのうちの少なくとも1つにおいて同期されたクロックを有し、
上記第1、第2、および第3のUWB信号の伝送タイムスタンプが、上記同期されたクロックの時間において把握され、
上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記第1、第2、および第3のUWB信号の伝送タイムスタンプに基づく、
項目38に記載の方法。
(項目41)
上記第1、第2、および第3の伝送タイムスタンプは、上記付加的UWB送受信機上のメモリから読み出される、または上記付加的UWB送受信機によって受信された1つもしくはそれを上回るUWB信号から上記付加的UWB送受信機によってデコードされる、項目38に記載の方法。
(項目42)
上記能動的送受信機ネットワークはさらに、上記第1、第2、および第3の送受信機に対して既知の場所を伴う第4の送受信機を備え、上記方法は、
上記第4のUWB送受信機を使用して、第4のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的UWB送受信機において、上記第4のUWB信号を受信するステップと、
上記付加的UWB送受信機を使用して、上記付加的UWB送受信機のクロックに基づいて、上記第4のUWB信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含み、
上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップはさらに、
上記第4の受信されたUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第4のUWB送受信機の既知の相対的場所と、
上記第1、第2、第3、および第4のUWB信号の伝送タイムスタンプと、
に基づき、
上記算出するステップは、暗示的または明示的に、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機と上記付加的UWB送受信機との間のクロックオフセットまたはクロックレートのうちの少なくとも1つの算出を含む、
項目38に記載の方法。
(項目43)
上記付加的UWB送受信機を使用して、上記第1、第2、および第3のUWB信号の無線伝送に先立って、少なくとも1つの付加的UWB信号を無線で伝送するステップと、
メモリ内に、付加的UWB送受信機クロックの時間において、上記少なくとも1つの付加的UWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプを記憶するステップと、
上記第1のUWB送受信機において、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するステップと、
上記第2のUWB送受信機において、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するステップと、
上記第3のUWB送受信機において、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するステップと、
をさらに含み、
上記第1のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第1のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の第1の伝送遅延が、把握され、
上記第2のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第2のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の第2の伝送遅延が、把握され、
上記第3のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第3のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の第3の伝送遅延が、把握され、
上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記第1、第2、および第3の伝送遅延ならびに上記メモリ内に記憶された少なくとも1つの付加的UWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプに基づく、
項目38に記載の方法。
(項目44)
上記第1、第2、および第3の伝送遅延は、上記付加的UWB送受信機上のメモリから読み出される、項目43に記載の方法。
(項目45)
上記第1、第2、および第3の伝送遅延は、上記付加的UWB送受信機によって受信された1つまたはそれを上回るUWB信号からデコードされる、項目43に記載の方法。
(項目46)
上記スケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するステップは、スケジューリングユニットを使用して、上記付加的UWB送受信機からのUWB信号のスケジューリングされた伝送を含めるために、UWB信号の伝送スケジュールを調節するステップを含む、項目38に記載の方法。
(項目47)
上記スケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するステップは、上記スケジューリングユニットを使用して、少なくとも1つの空の時分割多元接続(TDMA)タイムスロットを上記付加的UWB送受信機に分配するステップを含む、項目38に記載の方法。
(項目48)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機ならびに上記付加的UWB送受信機から複数のUWB信号を無線で伝送するステップをさらに含み、上記複数のUWB信号はそれぞれ、上記伝送するUWB送受信機の埋め込まれた相対的位置情報を備える、項目38に記載の方法。
(項目49)
自己位置特定装置を使用して、上記複数のUWB信号を受信するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記受信された複数のUWB信号に基づいて、上記自己位置特定装置の相対的位置を算出するステップと、
をさらに含む、項目48に記載の方法。
(項目50)
超広帯域(UWB)送受信機ネットワークであって、
第1のUWB信号を伝送するように構成される、第1のUWB送受信機と、
第2のUWB信号を伝送するように構成される、第2のUWB送受信機と、
第3のUWB信号を伝送するように構成される、第3のUWB送受信機と、
クロックを備える、付加的送受信機であって、上記付加的送受信機は、少なくとも部分的に未知の相対的位置を有し、
上記第1、第2、および第3のUWB信号を受信することと、
上記付加的UWB送受信機のクロックに基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB信号の受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成される、付加的送受信機と、
上記第1、第2、および第3の受信されたUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の既知の相対的場所と、
に基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対する上記付加的UWB送受信機の位置を算出するように構成される、位置較正ユニットと、
上記付加的UWB送受信機のためのスケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するように構成される、スケジューリングユニットと、
を備える、UWB送受信機ネットワーク。
(項目51)
第4のUWB信号を伝送するように構成される、第4のUWB送受信機をさらに備え、
上記付加的UWB送受信機は、
上記第4のUWB信号を受信することと、
上記付加的UWB送受信機のクロックに基づいて、上記第4のUWB信号の受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記第4のUWB信号の受信タイムスタンプと、
上記第1、第2、および第3の送受信機に対する上記第4のUWB送受信機の既知の場所と、
にさらに基づいて、上記付加的UWB送受信機場所の位置を算出するように構成される、
項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目52)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機を時間において同期させるように構成される、同期ユニットをさらに備え、上記付加的UWB送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記同期された時間における上記第1、第2、および第3のUWB信号の伝送タイムスタンプに基づく、項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目53)
上記付加的UWB送受信機は、上記第1、第2、および第3のUWB信号の無線伝送に先立って、少なくとも1つの付加的UWB信号を無線で伝送するように構成され、上記ネットワークはさらに、
上記付加的UWB送受信機クロック時間において、上記少なくとも1つの付加的UWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプを記憶するように構成される、メモリを備え、
上記第1のUWB送受信機は、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するように構成され、
上記第2のUWB送受信機は、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するように構成され、
上記第3のUWB送受信機は、上記付加的UWB送受信機から付加的UWB信号を受信するように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記少なくとも1つの付加的UWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプと、
上記第1のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第1のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の第1の伝送遅延と、
上記第2のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第2のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の第2の伝送遅延と、
上記第3のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第3のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の第3の既知の伝送遅延と、
にさらに基づいて、上記付加的UWB送受信機の位置を算出するように構成される、
項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目54)
上記スケジューリングユニットは、上記付加的UWB送受信機からのUWB信号のスケジューリングされた伝送を含めるために、UWB信号の伝送スケジュールを調節することによって、上記スケジュール伝送タイムスロットを判定するように構成される、項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目55)
時間において上記第1、第2、および第3のUWB送受信機を同期させるように構成される、同期ユニットをさらに備え、
上記位置較正ユニットは、上記同期された時間における上記第1、第2、および第3のUWB信号の伝送タイムスタンプにさらに基づいて、上記付加的UWB送受信機の位置を算出するように構成される、項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目56)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機ならびに上記付加的UWB送受信機は、それぞれ、
UWB信号を伝送することと、
上記UWB信号内に上記伝送側UWB送受信機の相対的位置情報を埋め込むことと
を行うように構成される、項目50に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目57)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機ならびに上記付加的UWB送受信機からUWB信号を受信することと、
上記受信されたUWB信号に基づいて、自己位置特定装置の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、自己位置特定装置をさらに備える、項目56に記載のUWB送受信機ネットワーク。
(項目58)
それぞれが少なくとも部分的に未知の相対的位置を伴う、少なくとも第1のUWB送受信機、第2のUWB送受信機、および第3のUWB送受信機を備える、UWB送受信機ネットワーク内の超広帯域(UWB)送受信機を較正するための方法であって、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つを使用して、少なくとも2つのUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つにおいて、上記少なくとも2つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するステップであって、上記少なくとも2つのUWB信号の少なくとも3つの受信が存在する、ステップと、
少なくとも3つの受信タイムスタンプを生成するために、上記少なくとも3つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップと、
位置較正ユニットにおいて、上記少なくとも3つの受信タイムスタンプを受信するステップと、
上記位置較正ユニットを使用して、上記少なくとも3つの受信タイムスタンプに基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の相対的位置を算出するステップと、
を含む、方法。
(項目59)
上記位置較正ユニットにおいて、部分的知識に基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の相対的位置を初期化するステップをさらに含む、項目58に記載の方法。
(項目60)
上記位置較正ユニットは、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の相対的位置の推定値を連続的に維持し、
上記初期化するステップは、位置推定値を初期化するステップを含み、
上記算出するステップは、上記位置推定値を更新するステップを含む、
項目59に記載の方法。
(項目61)
上記少なくとも2つのUWB信号を無線で伝送するステップは、
上記第1のUWB送受信機を使用して、少なくとも1つの第1のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第2のUWB送受信機を使用して、第2のUWB信号を無線で伝送するステップと、
を含み、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つにおいて、上記少なくとも2つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するステップは、
上記第2のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つを受信するステップと、
上記第3のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つを受信するステップと、
上記第3のUWB送受信機において、上記第2のUWB信号を受信するステップと、
を含み、
少なくとも3つのタイムスタンプを生成するために、上記少なくとも3つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップは、
第1のタイムスタンプを生成するために、上記第2のUWB送受信機のクロックに基づいて、上記第2のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの受信をタイムスタンピングするステップと、
第2のタイムスタンプを生成するために、上記第3のUWB送受信機のクロックに基づいて、上記第3のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの受信をタイムスタンピングするステップと、
第3のタイムスタンプを生成するために、上記第3のUWB送受信機のクロックに基づいて、上記第3のUWB送受信機において、上記第2のUWB信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含む、項目58に記載の方法。
(項目62)
上記第1のUWB送受信機は、第1のセンサを備え、上記第2のUWB送受信機は、第2のセンサを備え、上記方法はさらに、
上記第1のセンサから第1のデータ読取値を受信するステップと、
上記第2のセンサから第2のデータ読取値を受信するステップと、
上記第1のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送するステップと、
上記第2のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送するステップと、
を含み、
上記相対的位置を算出するステップはさらに、上記第1のデータ読取値および上記第2のデータ読取値に基づく、項目61に記載の方法。
(項目63)
上記第3のUWB送受信機を使用して、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの無線伝送に先立って、および上記第2のUWB信号に先立って、少なくとも1つの第3のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第2のUWB送受信機を使用して、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの無線伝送に先立って、第4のUWB信号を無線で伝送するステップと、
上記第1のUWB送受信機において、上記第4のUWB信号を受信するステップと、
上記第1のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第3のUWB信号のうちの1つを受信するステップと、
上記第2のUWB送受信機において、上記少なくとも1つの第3のUWB信号のうちの1つを受信するステップと、
をさらに含み、
上記相対的位置を算出するステップはさらに、
上記少なくとも1つの第3のUWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプと、
上記第4のUWB信号の伝送タイムスタンプと、
上記第1のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第1のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
上記第2のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第2のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
に基づく、項目61に記載の方法。
(項目64)
上記UWB送受信機ネットワークは、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対して少なくとも部分的に未知の相対的位置を伴う第4のUWB送受信機を備え、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つを使用して、上記少なくとも2つのUWB信号を無線で伝送するステップは、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機のうちの少なくとも3つを使用して、少なくとも3つのUWB信号を無線で伝送するステップを含み、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つにおいて、上記少なくとも2つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するステップは、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機のうちの少なくとも3つにおいて、上記少なくとも3つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するステップであって、上記少なくとも3つのUWB信号の少なくとも6つの受信が存在する、ステップを含み、
上記少なくとも3つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップは、少なくとも6つのタイムスタンプを生成するために、上記少なくとも6つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップを含み、
上記少なくとも3つのタイムスタンプを受信するステップは、上記少なくとも6つのタイムスタンプを受信するステップを含み、
上記相対的位置を算出するステップは、上記少なくとも6つのタイムスタンプに基づいて、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機の相対的位置を算出するステップを含む、
項目58に記載の方法。
(項目65)
上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機の相対的位置を算出するステップは、連立双曲線方程式またはその線形化バージョンを解くステップを含む、項目64に記載の方法。
(項目66)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の相対的位置を表すデータを、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも1つの範囲内の自己位置特定装置に伝送するステップをさらに含む、項目58に記載の方法。
(項目67)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの1つは、移動を検出するように構成されるセンサを備え、上記方法はさらに、
上記センサからのセンサ信号に基づいて、上記1つのUWB送受信機の移動を検出するステップと、
上記移動の検出に応答して、上記1つのUWB送受信機が移動したことを示す情報を無線で伝送するステップと、
を含む、項目58に記載の方法。
(項目68)
上記第1のUWB送受信機は、第1のクロックを備え、上記第2のUWB送受信機は、第2のクロックを備え、上記第3のUWB送受信機は、第3のクロックを備え、上記方法はさらに、同期ユニットを使用して、上記第1、第2、および第3のクロックのタイミングオフセットまたはレート誤差を同期させるステップを含み、上記方法はさらに、
スケジューリングユニットを使用して、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機からのUWB信号の伝送をスケジューリングするステップを含む、項目58に記載の方法。
(項目69)
上記伝送をスケジューリングするステップは、時分割多元接続(TDMA)タイムスロットをスケジューリングするステップを含み、上記UWB送受信機ネットワークは、付加的UWB送受信機を備え、上記付加的UWB送受信機の無線伝送は、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの特定の1つに干渉せず、上記TDMAタイムスロットをスケジューリングするステップは、1つのTDMAタイムスロットを上記付加的UWB送受信機および上記UWB送受信機のうちの特定の1つの両方に分配するステップを含む、項目68に記載の方法。
(項目70)
上記位置較正ユニットを使用して、少なくとも2つの続けて伝送されたUWB信号に基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の精緻化された相対的位置を算出するステップをさらに含む、項目58に記載の方法。
(項目71)
超広帯域(UWB)システムであって、
第1のクロックを備える、第1のUWB送受信機と、
第2のクロックを備える、第2のUWB送受信機と、
第3のクロックを備える、第3のUWB送受信機であって、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つは、少なくとも2つのUWB信号を伝送するように構成され、
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機のうちの少なくとも2つは、上記少なくとも2つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するように構成され、上記少なくとも2つのUWB信号の少なくとも3つの受信が存在し、各受信は、上記受信するUWB送受信機のクロックに基づいてタイムスタンピングされる、第3のUWB送受信機と、
位置較正ユニットであって、
上記少なくとも3つの受信タイムスタンプを受信することと、
上記少なくとも3つの受信タイムスタンプに基づいて、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、位置較正ユニットと、
を備える、システム。
(項目72)
上記第1のUWB送受信機は、上記少なくとも2つのUWB信号の少なくとも1つの第1のUWB信号を無線で伝送するように構成され、
上記第2のUWB送受信機は、
上記少なくとも2つのUWB信号の第2のUWB信号を無線で伝送することと、
上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つを受信することと、
上記少なくとも3つのタイムスタンプの第1のタイムスタンプを生成するために、上記第2のクロックに基づいて、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成され、
上記第3のUWB送受信機は、
上記第2のUWB信号を受信することと、
上記少なくとも3つのタイムスタンプの第2のタイムスタンプを生成するために、上記第3のクロックに基づいて、上記第2のUWB信号の受信をタイムスタンピングすることと、
上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つを受信することと、
上記少なくとも3つのタイムスタンプの第3のタイムスタンプを生成するために、上記第2のクロックに基づいて、上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成される、
項目71に記載のシステム。
(項目73)
上記第1のUWB送受信機は、第1のセンサを備え、
上記第1のセンサから第1のデータ読取値を受信することと、
上記第1のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送することと
を行うように構成され、
上記第2のUWB送受信機は、第2のセンサを備え、
上記第2のセンサから第2のデータ読取値を受信することと、
上記第2のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送することと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、上記第1のデータ読取値および上記第2のデータ読取値にさらに基づいて、上記相対的位置を算出するように構成される、
項目72に記載のシステム。
(項目74)
上記第1のセンサおよび上記第2のセンサは、それぞれ、重力センサ、電磁石力センサ、流体圧力センサ、気体圧力センサ、全地球測位信号センサ、および無線報時信号センサのうちの1つを含む、項目73に記載のシステム。
(項目75)
上記第3のUWB送受信機はさらに、上記少なくとも1つの第1のUWB信号の伝送に先立って、および上記第2のUWB信号に先立って、少なくとも1つの第3のUWB信号を無線で伝送するように構成され、
上記第2の送受信機はさらに、
上記少なくとも1つの第1のUWB信号のうちの1つの無線伝送に先立って、第4のUWB信号を無線で伝送することと、
上記少なくとも1つの第3のUWB信号のうちの1つを受信することと
を行うように構成され、
上記第1のUWB送受信機は、
上記少なくとも1つの第3のUWB信号のうちの1つを受信することと、
上記第4のUWB信号を受信することと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記少なくとも1つの第3のUWB信号の少なくとも1つの伝送タイムスタンプと、
上記第4のUWB信号の伝送タイムスタンプと、
上記第1のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第1のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
上記第2のUWB送受信機におけるUWB信号の受信と、上記第2のUWB送受信機からのUWB信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
にさらに基づいて、上記相対的位置を算出するように構成される、
項目72に記載のシステム。
(項目76)
第4のクロックを備える、第4のUWB送受信機であって、上記第1、第2、および第3のUWB送受信機に対して少なくとも部分的に未知の相対的位置を有する、第4のUWB送受信機をさらに備え、
上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機のうちの少なくとも3つは、少なくとも3つのUWB信号を伝送するように構成され、
上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機のうちの少なくとも3つは、上記少なくとも3つのUWB信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するように構成され、上記少なくとも3つのUWB信号の少なくとも6つの受信が存在し、各受信は、上記受信するUWB送受信機のクロックに基づいてタイムスタンピングされ、
上記位置較正ユニットは、上記少なくとも6つのタイムスタンプに基づいて、上記第1、第2、第3、および第4のUWB送受信機の相対的位置を判定するように構成される、
項目71に記載のシステム。
(項目77)
上記第1、第2、および第3のUWB送受信機からUWB信号を受信することと、
上記受信されたUWB信号に基づいて、自己位置特定装置の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、自己位置特定装置
をさらに備える、項目71に記載のシステム。
FSPL(dB)=20log10(d)+20log10(f)+K
であり、Kは、dおよびfのために使用される単位に依存する定数である。本方程式を通して、自己位置特定装置の無線信号源までの距離は、送受信機110の同一の源までの距離に関連し得る。
100 位置特定システム
102 タイムスタンプ可能な信号
104 送受信機間のタイムスタンプ可能な信号
110 送受信機
110a 送受信機0
110b 送受信機1
110c 送受信機2
112 送受信機のアンテナ
116 送受信機のアナログ伝送電子機器
118 送受信機のデジタル伝送電子機器
130 自己位置特定装置
132 自己位置特定装置のアンテナ
136 自己位置特定装置のアナログ受信電子機器
148 自己位置特定装置のデジタル受信電子機器
150 スケジューリングユニット
152 位置特定ユニット
154 送受信機のセンサ
155 自己位置特定装置のセンサ
156 送受信機の大域的特性
158 自己位置特定装置の大域的特性
160 送受信機のアナログ受信電子機器
164 送受信機のデジタル受信電子機器
170 送受信機のメモリ
171 自己位置特定装置のメモリ
174 同期ユニット
180 位置較正ユニット
202 移動送信機
204 定常受信機
206 集中位置特定システム
208 移動送信機から送信された信号
252 移動送受信機
254 定常送受信機
258 定常送受信機と移動送受信機との間で送信された双方向信号
300 クロック
304 同期信号
500 補償ユニット
600 自己位置特定装置Aのクロックにおいて測定されるような時間の進行
602 自己位置特定装置Aのアンテナにおける第1のメッセージの着信時間
604 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第1のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Aのアンテナにおける第1のメッセージの着信時間との間の差異
606 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第1のメッセージのタイムスタンプ
612 自己位置特定装置Aのアンテナにおける第2のメッセージの着信時間
614 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第2のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Aのアンテナにおける第2のメッセージの着信時間との間の差異
616 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第2のメッセージのタイムスタンプ
700 チャネルインパルス応答(CIR)
702 UWB信号雑音フロアレベル
710 UWB信号プリアンブル
712 UWB信号フレーム開始デリミタ(SFD)
714 UWB信号パケットヘッダ
716 UWB信号ペイロード
720 UWB信号伝送中の時間の進行
722 UWB信号伝送が開始する時間
724 UWB信号伝送が終了する時間
800 受信タイムスタンプ
802 クロック補正
804 影響補償
806 補正された着信時間
810 遠隔の大域的特性
812 比較
814 大域的特性モデル
820 拡張カルマンフィルタプロセス更新
822 事前
824 拡張カルマンフィルタ測定値更新
826 事後
830 場所
840 制御ユニット
900 自己位置特定装置と送受信機との間の相対的角度
900a 自己位置特定装置と送受信機0との間の相対的角度
900b 自己位置特定装置と送受信機1との間の相対的角度
902 自己位置特定装置と送受信機との間の相対的角度によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
902a 自己位置特定装置と送受信機0との間の相対的角度によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
902b 自己位置特定装置と送受信機1との間の相対的角度によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
903 座標系
904 自己位置特定装置と送受信機との間の距離
904a 自己位置特定装置と送受信機0との間の距離
904b 自己位置特定装置と送受信機1との間の距離
906 自己位置特定装置と送受信機との間の距離によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
906a 自己位置特定装置と送受信機0との間の距離によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
906b 自己位置特定装置と送受信機1との間の距離によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
908 自己位置特定装置と送受信機との間の等価障害物幅
908c 自己位置特定装置と送受信機2との間の等価障害物幅
910 自己位置特定装置と送受信機との間の等価障害物幅によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
910a 自己位置特定装置と送受信機0との間の等価障害物幅によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
910b 自己位置特定装置と送受信機1との間の等価障害物幅によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
910c 自己位置特定装置と送受信機2との間の等価障害物幅によって引き起こされるUWB信号の受信遅延
1004 オンボードアクチュエータ
1006 移動
1008 基準信号
1100 移動ロボット
1102 中央処理電子機器
1104 ジャイロスコープ
1106 加速度計
1110 プロペラ
1112 オフボードコントローラ
1114 オフボードセンサ
1202 水平コントローラ
1204 x方向における車両加速度を規定するコマンド
1206 y方向における車両加速度を規定するコマンド
1210 垂直コントローラ
1212 z方向における車両加速度を規定するコマンド
1220 低減姿勢コントローラ
1222 車両ピッチレートを規定するコマンド
1224 車両ロールレートを規定するコマンド
1230 ヨーコントローラ
1232 車両ヨーレートを規定するコマンド
1242 本体レートコントローラ
1244 アクチュエータコマンド
1300a 時間R1におけるパケット120aの受信と時間R2におけるパケット120bの受信との間の着信時間差(TDOA)
1300b 時間R2におけるパケット120bの受信と時間R3におけるパケット120cの受信との間の着信時間差(TDOA)
1300c 時間R3におけるパケット120cの受信と時間R4におけるパケット120dの受信との間の着信時間差(TDOA)
1310 ラウンドロビン方式で送信される伝送パケット間の規則的な時間間隔(T2−T1=T3−T2=T4−T3)
1400 送受信機信号の半径方向カバレッジ
1410 2つの範囲内送受信機間の無線通信
1420 1つのセル内の複数の送受信機によって重複する空間的カバレッジ
1440 複数の送受信機セルによって重複する空間的カバレッジ
1500 データ送受信機
1505 データ送受信機アンテナ
1510 データアクセスポイント
1520 データ送受信機とデータアクセスポイントとの間の双方向信号伝達
1530 2つのデータ送受信機間の双方向信号伝達
Claims (9)
- 位置特定システムであって、
3つの超広帯域(UWB)送受信機であって、それぞれ、UWB信号を放出するように動作可能であり、それぞれ、
送受信機アンテナと、
送受信機クロックと、
アナログ伝送電子機器と、
前記送受信機クロックおよび前記アナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記UWB信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器と、
を備える、3つの超広帯域(UWB)送受信機と、
前記UWB信号を受信するように動作可能な第1の自己位置特定装置であって、
前記UWB信号を受信するように動作可能である、第1の装置アンテナであって、前記第1の装置アンテナは、
前記3つのUWB送受信機の第1のものからの第1のUWB信号と、
前記3つのUWB送受信機の第2のものからの第2のUWB信号と、
前記3つのUWB送受信機の第3のものからの第3のUWB信号と、
を受信するように動作可能である、第1の装置アンテナと、
第1の装置クロックと、
第1の装置アナログ受信電子機器と、
前記第1の装置クロックおよび前記第1の装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第1の装置クロックを基準にして、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第1の装置デジタル受信電子機器と、
前記装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットであって、前記補償ユニットは、
第1のUWB送受信機から前記第1の自己位置特定装置に進行する第1のUWB信号と、第2の異なるUWB送受信機から前記第1の自己位置特定装置に進行する第2のUWB信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
前記第1のUWB送受信機から前記第1の自己位置特定装置に進行する第1のUWB信号のタイムスタンプに関する補償値と、
のうちの1つを算出するように動作可能であり、前記補償ユニットは、
前記第1の装置アンテナと、
前記第1の装置アナログ受信電子機器と、
前記第1の装置デジタル受信電子機器と、
前記第1の自己位置特定装置の運動と、
前記第1のUWB送受信機の送受信機アンテナと、
前記第1のUWB送受信機のアナログ伝送電子機器と、
前記第1のUWB送受信機のデジタル伝送電子機器と、
前記第2のUWB送受信機の送受信機アンテナと、
前記第2のUWB送受信機のアナログ伝送電子機器と、
前記第2のUWB送受信機のデジタル伝送電子機器と、
のうちの1つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、前記補償値を算出するように動作可能である、補償ユニットと、
前記第1の装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記3つのUWB送受信機に対する第1の自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、第1の位置特定ユニットと、
を備える、第1の自己位置特定装置と、
前記UWB信号を受信するように動作可能な第2の自己位置特定装置であって、
前記UWB信号を受信するように動作可能である、第2の装置アンテナであって、
前記3つのUWB送受信機の第1のものからの第1のUWB信号と、
前記3つのUWB送受信機の第2のものからの第2のUWB信号と、
前記3つのUWB送受信機の第3のものからの第3のUWB信号と、
を受信するように動作可能である、第2の装置アンテナと、
第2の装置クロックと、
第2の装置アナログ受信電子機器と、
前記第2の装置クロックおよび前記第2の装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第2の装置クロックを基準にして、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第2の装置デジタル受信電子機器と、
前記第2の装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記3つのUWB送受信機に対する第2の自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、第2の位置特定ユニットと、
を備える、第2の自己位置特定装置と、
を備える、システム。 - 前記送受信機クロックの第1のものと第2のものとの間のクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットをさらに備え、前記送受信機クロックのうちの少なくとも2つは、それぞれ、間隔を5m秒〜10m秒に平均化するために、最大(1×10−8)2のアラン分散を有するように構築され、前記第1の位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、1mまたはそれよりも良好な正確度で算出される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の自己位置特定装置に物理的かつ動作上結合される、移動ロボットをさらに備え、前記第1の自己位置特定装置はさらに、
空間を通した前記移動ロボットの移動を制御するように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
前記相対的場所に基づいて、前記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記第1の自己位置特定装置は、10秒の時間ウィンドウ以内で前記UWB信号のうちの2つを受信するように動作可能であり、前記2つのUWB信号のタイムスタンプ間の時間差は、前記第1の装置クロックを基準にして、前記第1の装置アンテナにおけるその受信時間間の時間差の3ナノ秒以内である、請求項1に記載のシステム。
- 前記3つのUWB送受信機はそれぞれさらに、前記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記3つのUWB送受信機の第1のUWB送受信機の送受信機アンテナは、前記3つのUWB送受信機の第2のUWB送受信機のUWB信号を受信するように動作可能であり、前記第1のUWB送受信機は、
送受信機アナログ受信電子機器と、
前記第1のUWB送受信機の送受信機クロックおよび前記送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第1のUWB送受信機の送受信機クロックを基準にして、前記第2のUWB送受信機の受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、送受信機デジタル受信電子機器と、
前記第1のUWB送受信機と前記第2のUWB送受信機との間の共通の同期された基準時間を取得するために、前記第2のUWB送受信機の受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記第1のUWB送受信機の送受信機クロックへの補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットと、
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記3つのUWB送受信機は、第1のUWB送受信機と、第2のUWB送受信機と、第3のUWB送受信機とを備え、
前記第1のUWB送受信機は、
前記第2のUWB送受信機によって放出されるUWB信号および前記第3のUWB送受信機によって放出されるUWB信号を受信するように動作可能である、第1の送受信機アンテナと、
第1の送受信機クロックと、
第1の送受信機アナログ受信電子機器と、
前記第1の送受信機クロックおよび前記第1の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第1の送受信機クロックを基準にして、前記第2のUWB送受信機および前記第3のUWB送受信機から受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第1の送受信機デジタル受信電子機器と、
前記第2のUWB送受信機および前記第3のUWB送受信機から受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第1の同期ユニットと、
第1のアナログ伝送電子機器と、
前記第1の送受信機クロックおよび前記第1のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第1の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記UWB信号を放出するように動作可能である、第1のデジタル伝送電子機器と、
を備え、
前記第2のUWB送受信機は、
前記第1のUWB送受信機によって放出されるUWB信号および前記第3のUWB送受信機によって放出されるUWB信号を受信するように動作可能である、第2の送受信機アンテナと、
第2の送受信機クロックと、
第2の送受信機アナログ受信電子機器と、
前記第2の送受信機クロックおよび前記第2の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第2の送受信機クロックを基準にして、前記第1のUWB送受信機および前記第3のUWB送受信機から受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第2の送受信機デジタル受信電子機器と、
前記第1のUWB送受信機および前記第3のUWB送受信機から受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第2の同期ユニットと、
第2のアナログ伝送電子機器と、
前記第2の送受信機クロックおよび前記第2のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第2の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記UWB信号を放出するように動作可能である、第2のデジタル伝送電子機器と、
を備え、
前記第3のUWB送受信機は、
前記第1のUWB送受信機によって放出されるUWB信号および前記第2のUWB送受信機によって放出されるUWB信号を受信するように動作可能である、第3の送受信機アンテナと、
第3の送受信機クロックと、
第3の送受信機アナログ受信電子機器と、
前記第3の送受信機クロックおよび前記第3の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第3の送受信機クロックを基準にして、前記第1のUWB送受信機および前記第2のUWB送受信機から受信されたUWB信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第3の送受信機デジタル受信電子機器と、
前記第1のUWB送受信機および前記第2のUWB送受信機から受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第3の同期ユニットと、
第3のアナログ伝送電子機器と、
前記第3の送受信機クロックおよび前記第3のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第3の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記UWB信号を放出するように動作可能である、第3のデジタル伝送電子機器と、
を備え、
前記第1の同期ユニット、前記第2の同期ユニット、および前記第3の同期ユニットは、前記第1のUWB送受信機、前記第2のUWB送受信機、および前記第3のUWB送受信機が共通の同期された基準時間を取得するために、その個別のクロック補正値を算出する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1の自己位置特定装置はさらに、前記3つのUWB送受信機のうちの少なくとも2つから受信されたUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記第1の装置クロックに関するクロック補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットを備える、請求項1に記載のシステム。
- 自己位置特定装置の相対的場所を判定するための方法であって、
第1の送受信機アンテナと、第1の送受信機クロックと、第1のアナログ伝送電子機器と、第1のデジタル伝送電子機器とを備える、第1の超広帯域(UWB)送受信機を使用して、前記第1の送受信機クロックを基準にして、第1のスケジューリングされた伝送時間において、第1のUWB信号を放出することと、
第2の送受信機アンテナと、第2の送受信機クロックと、第2のアナログ伝送電子機器と、第2のデジタル伝送電子機器とを備える、第2のUWB送受信機を使用して、前記第2の送受信機クロックを基準にして、第2のスケジューリングされた伝送時間において、第2のUWB信号を放出することと、
第3の送受信機アンテナと、第3の送受信機クロックと、第3のアナログ伝送電子機器と、第3のデジタル伝送電子機器とを備える、第3のUWB送受信機を使用して、前記第3の送受信機クロックを基準にして、第3のスケジューリングされた伝送時間において、第3のUWB信号を放出することと、
第1の自己位置特定装置を使用して、前記第1、第2、および第3のUWB信号を受信することであって、前記第1の自己位置特定装置は、第1の装置アンテナと、第1の装置クロックと、第1の装置アナログ受信電子機器と、前記第1の装置クロックおよび前記第1の装置アナログ受信電子機器に動作上結合される、第1の装置デジタル受信電子機器と、前記第1の装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットとを備える、ことと、
前記第1の自己位置特定装置の第1の装置デジタル受信電子機器を使用して、前記第1の装置クロックを基準にして、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号をタイムスタンピングすることと、
前記第1の装置デジタル受信電子機器に動作上結合される第1の位置特定ユニットを使用して、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記第1の自己位置特定装置の相対的場所を算出することと、
第2の自己位置特定装置を使用して、前記第1、第2、および第3のUWB信号を受信することであって、前記第2の自己位置特定装置は、第2の装置アンテナと、第2の装置クロックと、第2の装置アナログ受信電子機器と、前記第2の装置クロックおよび前記第2の装置アナログ受信電子機器に動作上結合される、第2の装置デジタル受信電子機器とを備える、ことと、
前記第2の自己位置特定装置の第2の装置デジタル受信電子機器を使用して、前記第2の装置クロックを基準にして、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号をタイムスタンピングすることと、
前記第2の装置デジタル受信電子機器に動作上結合される第2の位置特定ユニットを使用して、前記受信された第1、第2、および第3のUWB信号のタイムスタンプに基づいて、前記第2の自己位置特定装置の相対的場所を算出することと、
前記第1の自己位置特定装置の前記補償ユニットを使用して、
前記第1のUWB信号と前記第2のUWB信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
前記第1のUWB信号の前記タイムスタンプに関する補償値と、
のうちの1つを算出することと
を含み、
前記補償ユニットは、
前記第1の装置アンテナと、
前記第1の装置アナログ受信電子機器と、
前記第1の装置デジタル受信電子機器と、
前記第1の自己位置特定装置の運動と、
前記第1の送受信機アンテナと、
前記第1のアナログ伝送電子機器と、
前記第1のデジタル伝送電子機器と、
前記第2の送受信機アンテナと、
前記第2のアナログ伝送電子機器と、
前記第2のデジタル伝送電子機器と、
のうちの1つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、前記補償値を算出するように動作可能である、方法。
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