定位物體的方法和系統技術方案

本發明專利技術涉及利用UWB信號定位物體的方法和系統，該系統包括合并到便攜式設備中并配備有一對天線的搜索裝置，以及至少一個附連到所查找的對象的目標裝置。該目標裝置除了收發器之外還包括非常低功耗的喚醒接收器，當所述目標裝置處于待機狀態時該喚醒接收器能接收UWB喚醒信號以接通所述裝置。該目標裝置被安排為用于測量分別由搜索裝置的兩個天線發射的兩個定位信號的各自接收之間的時間差，并且用于在返回信號中發射所述時間差，該返回時間在優選變型中進一步包含信號處理時間。因此，不需要將這兩個裝置同步。優選的，搜索裝置合并到手表中，該手表的兩個指針用于指示所查找對象的方向或可能的方向。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用在合并到便攜式物體中的搜索裝置和附連到所查找的物體的目標裝置之間交換的電磁信號來確定所查找的物體的位置的方法，其中該搜索裝置包括與相互間隔的一對天線相關聯的收發器，顯示器件，用于管理該收發器和該顯示器件的電子器件，以及手動控制器件，以及其中該目標裝置包括與天線和能夠檢測來自該搜索裝置的信號的接收并且用表示該目標裝置的身份的信號加以響應的電子器件關聯的收發器。本專利技術還涉及一種尤其是被設計用于實施所述方法的定位系統，以及形成該類型定位系統的部件的搜索裝置。
技術介紹
人們普遍地會將使用過的物體放錯地方，或者尤其是忘記把這些物體放在哪里， 例如在家中或工作場所。如果該物體很小，例如一串鑰匙或一副眼鏡，則可能難以找到而且搜索可能耗費很長時間。這就是為什么已經提出了各種無線發送定位系統的原因。本專利技術提議在該類型系統中使用無線UVB (Ultra Wide Band，超寬帶)技術。在短距離定位物體時使用該技術的主要優點在美國專利申請2006/0033662中提到。但迄今為止，用在這些申請中的UWB信號必須與窄帶無線電頻率信號組合。美國專利申請2008/0136644詳細公開了一種搜索和定位包括識別標簽的物體的系統，這些識別標簽包含窄帶RF電路以及UWB電路兩者。該系統尤其是使得可以使用UWB 技術，通過測量信號的返回行進時間來測量本地搜索裝置和所查找的物體之間的距離。該文獻詳細說明了 UWB技術使得可以用足以定位物體的精度來測量相對短的距離，該精度典型的是大約分米或甚至厘米的精度。但是，所提議的系統包括非常復雜的結構，而且需要針對每次搜索在搜索裝置和所述標簽之間執行同步操作。另一種使用UWB信號來用于短距離物體定位的系統公開在EP專利申請1 630 966 中，其實施例之一具有在上述導言部分提到的特征。該系統主要意在用于搜索具有諸如電話的移動終端的人員，這構成了在上述說明含義內的所查找的物體以及目標裝置。該搜索方法包括兩個連續的階段。第一階段包括通過例如利用GPS —般地定位該移動終端以及向該位置發送營救隊伍來響應于例如來自該移動終端的緊急呼叫。第二階段包括短距離定位，一般是為了找到受害者，并且在所查找的移動終端和由營救隊伍持有的搜索裝置之間使用UWB信號的交換，如下面所解釋的。該移動終端通過對鍵的手動按壓，或者自動響應于例如通過短文本消息發送的定位請求，或者響應于通過終端本身進行的危險狀況的檢測，在要求時發射特征性的UWB信號。為了使用UWB信號來定位該移動終端，搜索裝置包括設置在菱形的各個點上的4個天線，并且這4個天線成對地與測量每一對天線中UWB信號接收時間之差的電子電路關聯。從這些測量中，搜索裝置計算出移動終端相對于由該4個天線定義的參考系的直角坐標，然后計算出極坐標(方位角和距離)并且利用手持和數字顯示器來顯示該極坐標。在上述引用的文獻EP 1 630 966中公開的系統無法輕易地應用于搜索放錯地方的物體，因為在這樣的情況下不能被手動激活的移動終端變得太復雜以至于不能例如采用標簽的形式，并且不能具有功耗幾乎為0的待機模式。另一個缺點來自設置在菱形的各個點上的4個天線的需要，這意味著搜索裝置必須具有相對較大的體積。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供基本上避免現有技術的缺點的用于定位物體的方法和系統。 根據本專利技術的目的，目標裝置應當能夠制作得小到足以小心地(discreetly)與所涉及的物體關聯，例如以晶片或粘附標簽(label)的形式。該目標裝置應當能夠接通以響應于搜索裝置，其中除了從該搜索裝置接收信號之外沒有動作。本專利技術的另一個目的是將該搜索裝置與便攜式電子設備組合，該便攜式電子設備的一些部件由所述裝置使用，以達到高水平的小型化并且允許用戶不斷地獲得該搜索裝置并且攜帶該搜索裝置而沒有任何不便。根據本專利技術的第一方面，提供了一種如所附權利要求1中定義的定位方法。從屬權利要求2至6定義了實施根據本專利技術的方法的特定模式。根據本專利技術的其它方面，權利要求7定義一種用于實施本專利技術方法的物體定位系統。權利要求12定義一種搜索裝置，尤其是用于實施本方法，而權利要求15定義包含在該方法中的目標裝置。從屬權利要求定義特定的變型。通過將UWB發送排他地與UWB喚醒信號對激活目標裝置的使用組合起來，可能的是使用少量的電能將該目標裝置保持在待機模式下非常長的一段時間，典型地為若干年。 使用單個頻帶和單個UWB天線的目標裝置可以按照比現有技術中少得多的形式來制作，并且可以附連到小的物體一例如鑰匙圈、錢包或眼鏡上。尤其是搜索裝置的功耗也被降低。這與使用單一的一對小尺寸以及在假設UWB信號的頻率非常高的情況下僅間隔若干厘米的天線相組合，允許搜索裝置合并在小尺寸的便攜式設備中，尤其是移動電話或表中。在特定的實施例中，本專利技術有利地使得搜索裝置能夠被容納在正常尺寸的手表殼中，并且使得時間顯示構件被用于指示所查找的物體的位置。這就是照常佩戴表的用戶如何在其需要搜索裝置時就能立即獲得該搜索裝置。本專利技術的其它特征和優點將在下面參照附圖對各種實施例的描述中顯現出來，這些實施例通過非限制舉例的方式給出。附圖說明圖1示意性示出形成定位系統的基礎的兩個元件，即合并在便攜式裝置中的搜索裝置Dl和附連到所查找的物體的目標裝置D2。圖2示意性示出合并在手表中的搜索裝置Dl。圖3示意性示出在其中搜索裝置被平移的操作模式下定位方法中的各個步驟。圖4示意性示出在其中搜索裝置被旋轉的操作模式下定位方法中的連續步驟。圖5示意性示出通過搜索裝置和目標裝置之間的UWB信號交換的定位序列的兩個連續階段。圖6是搜索裝置Dl的框圖。圖7是目標裝置D2的框圖。圖8是圖1至圖7的用于物體定位操作的系統的操作步驟的圖。圖9示意性示出在其中搜索裝置包含加速計的變型中定位方法的連續步驟。具體實施例方式在圖1中非常示意性地示出的物體定位系統包括搜索裝置Dl和至少一個目標裝置D2。搜索裝置Dl合并在便攜式設備11中，并且包括配備有兩個天線Al和A2的UWB收發器。目標裝置D2附連到物體12，該物體例如是一串鑰匙，并且目標裝置D2包括配備有天線A3的UWB收發器。該圖進一步示出在裝置Dl和D2各自的大部分位置上，天線Al與A3 之間的距離不同于天線A2與A3之間的距離，由此在這些距離上的各自的UWB信號行進時間tl和t2是不同的。在圖2所圖解的特定實施例中，包含搜索裝置Dl的便攜式設備11是電子表，尤其是手表，該電子表具有手動控制構件13，例如按鈕和/或控制桿和/或觸摸靈敏的晶體。搜索裝置的電子單元14容納在表11的密封殼體內部，并且可以與表相同地通過電池來供電。 由于在UWB中使用的非常高的頻率(大約為3. 1至10GHz)，天線的尺寸非常小。尤其是可以使用微波傳輸帶天線。天線Al和A2具有直徑方面相對的位置，從而將它們分隔開的、沿著軸15所測得的距離d0盡可能大，該軸15穿過兩個天線中每一個的中心點。依據所述殼體的組成材料，天線可以與時鐘部件一起容納在所述殼體內部。介于大約3和4cm之間的d0 的值完全與手表的常用尺寸兼容，并且具有用于下面所描述的測量和計算所需要的精度。 將會注意到，UffB標準獲得大約毫米量級的精度。如上所述，將搜索裝置Dl合并到表中的優點之本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種利用在合并到便攜式設備（１１）中的搜索裝置（Ｄ１）和附連到所查找的物體的目標裝置（Ｄ２）之間交換的電磁信號來對所查找的物體（１２）定位的方法，其中該搜索裝置（Ｄ１）包括與相互間隔的一對天線（Ａ１和Ａ２）相關聯的收發器，顯示器件，以及用于管理該收發器和該顯示器件的電子器件，以及其中該目標裝置（Ｄ２）包括與天線（Ａ３）和能夠檢測來自該搜索裝置的信號的接收的電子器件相關聯的收發器；該方法的特征在于，所述信號是ＵＷＢ信號以及該方法包括以下連續階段：－喚醒階段，在該喚醒階段中目標裝置（Ｄ２）通過搜索裝置利用喚醒信號（１０２）來激活并且用對接收信號（１０６）的確認來響應，該喚醒信號（１０２）包含針對目標裝置的身份代碼，以及－包括至少一個定位序列的定位階段，在該至少一個定位序列中：ａ）搜索裝置（Ｄ１）通過該搜索裝置的兩個天線（Ａ１，Ａ２）發射兩個各自的定位信號（１１１）；ｂ）接收這兩個定位信號的目標裝置（Ｄ２）在搜索裝置（Ｄ１）的兩個天線（Ａ１，Ａ２）與所述目標裝置（Ｄ２）的天線（Ａ３）之間測量所述兩個定位信號各自的行進時間（ｔ１，ｔ２）之間的差（ｔｄｉｆｆ）；ｃ）該目標裝置精心制作和發射包含與所述行進時間差有關的指示的返回信號（１１４）；ｄ）該搜索裝置（Ｄ１）測量兩個定位信號（１１１）中的至少一個的發射與通過該搜索裝置的兩個天線之一對該返回信號（１１４）的第一次接收或第二次接收之間的總時間（ｔｄｉｓｔ），并且基于所述總時間（ｔｄｉｓｔ）、行進時間之間的所述差（ｔｄｉｆｆ）以及定位信號的第一次接收或第二次接收與返回信號的發射之間的處理時間來計算所述行進時間（ｔ１，ｔ２）；以及ｅ）該搜索裝置（Ｄ１）通過三角測量，基于所述行進時間（ｔ１，ｔ２）以及該搜索裝置的兩個天線（Ａ１，Ａ２）之間的距離（ｄ０）來計算所查找的物體（１２）的位置或兩個可能的位置（Ｐ，Ｑ），并且顯示至少所述位置或所述可能位置的方向。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：L德羅薩，
申請(專利權)人：L德羅薩，
類型：發明
國別省市：CH