CN101682426B - 对通信源进行定位的方法和设备以及使用这种设备的移动通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对移动通信源进行定位的方法以及对移动通信源进行定位的设备。本发明适用于使用至少一个这样的设备的移动通信系统。这种设备包括多个(1-4)以通/断模式操作的红外波检测器，每个检测器被插入来自预定几何扇区内的可能通信源的红外辐射可穿过的红外波吸收介质内。这种设备包括具有被提供有来自检测器的经格式化的信号的输入端的装置(10)，以便确定(11C)在所述多个检测器受到由预定通信源产生的重复出现的各具有预定功率的脉冲照射时至少一个检测器接收到的最低功率。

Description

对通信源进行定位的方法和设备以及使用这种设备的移动通信系统

技术领域

本发明涉及对移动通信源进行定位的方法以及对移动通信源进行定位的设备。本发明适用于使用至少一个这样的设备的移动通信系统。

背景技术

在现有技术中，红外源一直用来在两个例如在移动通信系统内进行通信的设备之间传送数字信息。例如，已知用红外线来检测载有红外辐射检测传感器的运动体的位置。还已知的是，用红外线源在一个第一设备和一个第二设备或者更多个设备之间交换命令之类。

在一队用红外通信信道交换数字信息进行协作的如仿真鱼那样的自动机的情况下，对通信源的定位的问题就特别尖锐。在这样的通信系统内，不同的自动机产生和接收这样的信息，而且还配置了一个或多个信标以便形成例如利用这队协作自动机的中心检查设备的信息中继。

按照本发明，定位设备用于至少一个自动机上，以便使它能确定至少一个与它有关的通信源在给定时刻的位置。

在现有技术中，按照IrDa国际标准，已经设计出使用红外波的通信组件和通信协议。因此，发送器被配置成使它们能执行具有以下特征的双向传输：

传输是相对定向的，即沿视线进行传输；

发送器呈现为低成本的；

发送器具有良好的抗日光性；

发送器具有高的数据速率；

发送器具有低的电耗；以及

发送器的接收部分具有给定的灵敏度，并配有根据所接收的功率是否大于它们的灵敏度而产生布尔型的检测信号的装置。

然而，用这样一些与源交换数据的发送器进行立即源定位是不行的，由于这些发送器的方向性，它们始终假设与它们一起工作的源处在接收情况良好的角区域，诸如所已知和确定的那样。此外，由于它们的灵敏度较高，它们更能被功率过高的红外源所蒙蔽，从而不能正确地检测发送器所在的角扇区。

发明内容

本发明改善了现有技术。实际上，本发明涉及一种对光辐射源进行定位的方法，其中以通/断模式使用如红外接收器那样的接收器。本发明的特征在于它包括：

将至少一个光辐射接收器配置在进行定位的点，所述接收器被配置以便鉴别空间内至少一个所确定的光辐射源的发送器所在的各个区域或扇区；

驱动从所述发送器发射辐射，以便提供重复出现的各具有确定的发射功率的脉冲；以及

通过检测响应于所述重复出现的各具有确定的发射功率的脉冲的所述接收器的状态，对与所述接收器关联的点进行定位。

按照本发明的另一个方面，从所述发送器发送的辐射是按照预定递减功率的规律调制的，而定位根据对最低的接收功率起反应的接收器的状态确定。

本发明还涉及一种对通信源进行定位的设备，所述设备是具有处于通/断模式的多个(1-4)红外波检测器的类型，每个检测器被插在吸收红外波和保留来自处在所确定的几何扇区或区域内的可能通信源的红外线的支座中，其特征在于：所述设备包括输入端被提供有来自其他检测器的经整形的信号的装置，用来确定在看得见至少一个产生重复出现的各具有给定功率的脉冲的通信源的位置的接收器的信道。

按照本发明的另一个方面，这种设备的一些接收器分布在各由隔板隔开的区域内，以便对处在空间的几何扇区内的发送通信源定位，所确定的发送通信源的功率改变量提供对比因数。

按照本发明的另一个方面，这种设备包括执行与解码关联的校准的装置，该装置与估计发送通信源与接收器之间的距离/接近度的装置相配合。

按照本发明的另一个方面，这种设备包括检测障碍物的装置，该装置与提供询问波的装置和对询问波或障碍物反射的询问波定位的装置相配合。

按照本发明的另一个方面，发送通信源和接收器配置在同一个移动通信自动机上，由隔板隔开，以便能检测辐射的反射和估计该反射的功率。

按照本发明的另一个方面，这种设备包括包括输入端与不同的传感器电连接的检测电路，检测电路包括用于对从每个传感器接收到的电信号进行整形的整形装置以及与整形装置连接的用于检测设置在看得见至少一个通信源的位置的传感器的信道的检测装置；以及，然后将检测到的信道的标识符在检测电路的输出端发送给用于存储已通过检测到的信道检测到的通信源所在的空间的扇区的标识符的电路。

按照本发明的另一个方面，设置在看得见通信源的位置的传感器的信道是根据最低的检测到的功率和根据至少一个产生重复出现的辐射功率按照给定衰减规律递减的脉冲和/或帧的通信源检测的。

按照本发明的另一个方面，所述给定衰减规律是指数型的，每个脉冲(p_i)和/或帧(ti)在所确定的持续时间(DT)期间具有所确定的幅度(ai)，而且与下一帧(ti+1)隔开一段给定的持续时间(DR)。

按照本发明的另一个方面，适合于定位设备的通信源包括微控制器，所述微控制器包括运行产生能激活微控制器的控制有源开关的操作的第一输出端口和与电阻器的网络连接的第二组输出端口的指令序列的程序的装置，用来产生一些幅度符合指数衰减规律的脉冲和/或帧；网络的公共点与发送红外波的二极管的阳极连接而二极管的阴极与开关的漏电极连接，开关的源电极与电气地线连接而栅电极与微控制器的输出端口连接；这些电阻器各与微控制器的输出端口组中一个所确定的输出端口连接；以及电阻器与输出端口组中的若干输出端口连接，以提供与其他电阻器比较的附加电流量。

按照本发明的另一个方面，这种设备与通信设备和双向红外装置配合，所述通信设备包括微控制器和接口电路，接口电路通过微控制器的输出途径与微控制器的TX异步串行发射端口连接而通过微控制器的输入途径与RX异步串行接收端口连接，公共接收线路被安装在开路集电器以外，每个收发器模块的接收输出通过″开路集电器型″缓冲器的匹配电路发送给这个线路。

最后，本发明涉及一种通信系统，这种通信系统的特征在于它包括多个移动通信自动机，其中至少一个移动通信自动机装备有按照本发明的定位设备。

附图说明

从附图和对附图的说明中可以更好地理解本发明的其他特征和优点，在这些附图中：

图1(a)至1(c)示出了本发明的设备的两个具体实施例；

图2示出了图1的定位设备内的一部分电路；

图3(a)至3(c)示出了在两种接收情况下在适用于本发明的定位设备的通信源内实现的时序图；

图4(a)和4(b)示出了在实现图3(a)的时序图的通信源内的一部分电子电路；

图5示出了在本发明的定位设备内的一部分电子电路；

图6示出了由通信源和本发明的定位设备交换或处理的信号的时序图；

图7示出了在本发明的定位设备内的一部分电子电路；

图8示出了在本发明的方法的另一个实施例内实现的时序图；以及

图9示出了在按照本发明的方法的实施例的定位设备内的一部分电子电路。

具体实施方式

按照本发明，本发明的装置所允许的定位按照情况可以确定：

定位设备相对直接或间接通信源的相对位置；

存在对定位和/或通信设备的障碍物；以及

定位设备至直接或间接通信源的距离。

直接通信源包括至少一个通信设备，这个通信设备包括产生至少一个处于所确定的功率的通信信号的装置，而间接通信源利用由上述所确定的功率所产生的反射。

下面将对按照本发明的定位本身进行说明。

图1(a)示出了本发明的定位设备的一个实施例。为了确定可能的通信源所在的位置或地理扇区，定位设备包括一些检测通信源所用的光波的传感器。优选的是，如上面所说明的那样，使用来自IrDa发送器的红外波。传感器1-4各配置在所用光波的吸收支座7上，在吸收支座7上还配置有像隔板5和6那样的隔板，使得传感器1-4各自接收处在基本上由从本传感器的中心发出并与隔板5或6的边缘相交的直线限制的空间的一个扇区内的源所辐射的功率。如所关联的图1(b)所示，传感器1的正常接收角被限制在扇区Z1内，而传感器2的正常接收角被限制在Z2扇区内。对于配置在本发明的定位设备上的每个传感器都是这样。

特别是，按照通信源所产生的辐射的性质和按照要与每个传感器关联的检测扇区的几何形状，支座7和隔板5、6的形状和材料以特定的方式设计。尤其是，可以给支座7添加一块对称的板，如在右视图1(b)上所示，以便遮蔽不会在图1(a)这个顶视图所示的平面内的最大部分辐射。

为了实现三维的定位设备，例如，可以与图1的定位设备耦合一个同样的定位设备，使得这个定位设备的支座连接或背靠图1所示的定位设备的支座7。

对传感器1-4的个数并没有限制，仅由希望用本发明的定位设备检测的扇区的个数确定。

在图1(c)中示出了在本发明中所使用的定位设备的另一个实施例的剖面图，该定位设备具有一个限制定位扇区Z1、Z2、...的舱。这个舱由圆筒形的壁5构成，壁5包括一个轴向部分5a，其在图中的左部由环形部分5b封闭，环形部分5b冲有一个开口以允许所确定的发送器的照射波通过。这个配置可以与图1(b)的配置相结合，如图1(c)所示(图1(b)的配置没有标注)。

图2示出了安装在图1的定位设备的基片7内的一部分电子电路。本发明的定位设备的基片7内的这个电子电路包括一个检测电路，它的各个输入端分别与定位设备的不同传感器1-4电连接。检测电路包括对每个传感器所接收的电信号进行整形的整形装置。为此，本发明的定位设备包括一个第一装置11A，用来在由定位设备10的内部时钟确定的每个时间确定分别接到与定位扇区Z1、Z2、...关联的检测器、接收器或传感器上的各个输入信道的电位的电状态。同样的这些信号还在组合电路11B内组合在一起，使得在有一个光辐射检测器接收到大于它的灵敏度门限时，激活信号就被置为有效。

在出现公共或整体检测电路11B所产生的激活信号时，定位电路11C本身通过比较由电路11A实现的各个检测器的状态信号的状态产生定位信号L。末级定位电路11C产生有关与各个看得见通信源的接收器关联的信道的有效信号。

按照本发明的方法，所提出的是，修改在使用按照本发明对通信源进行定位的设备的通信系统内所用的通信源。于是，这样的通信源在定位本身的情况下按照所确定的方向或区域必须使用它的至少一个通信设备按照给定功率发射多个信号。

图3a示出了由为了改善用本发明的定位设备对通信源进行定位而修改的通信源产生的重复出现N个帧t1、t2、...的一个周期T1的功率的时序图。每个重复出现的周期由一个具有N个能量或功率按照所确定的衰减规律递减的帧的序列组成。在一个特定的实现模式中，这个序列包括5个帧，而衰减规律为指数型的。每个帧ti示为具有幅度ai和持续时间DT，而与下个帧ti+1相隔持续时间DR。按照体现本发明的通信系统，可以设置帧的个数NR、衰减的规律、每个帧的持续时间DT和休止的持续时间Dr。在要对至少一个通信源进行定位时，以每个重复出现周期T2、T3、...重复这个序列。

每个帧承载至少一个通信字，或者发送信息或者产生遵从上述协议的功率。在一个实施例中，通信源集成有一个对一个启动比特、随后的8个所给定的1的比特和最后的一个终止比特编码的串行通信电路。这个二进制字因此配有10个比特。

休止时间DR特别设计成使定位设备可以确认经(装置11A和11B(图2))处理的信号。

图3(b)示出了接收在定位设备的接收器或检测器前方近距离的辐射的实例。装置11A所产生的状态信号分别为Rx_1至Rx_4。电路11C通过检测与对源的最低发射功率起反应的检测器关联的Rx_i信道的状态确定至少一个看得见源的信道，在这里为Rx_2信道。

图3(c)示出了接收在定位设备的接收器或检测器前方远距离的辐射的实例。装置11A所产生的状态信号分别为Rx_1至Rx_4。电路11C确定看得见源的从而对最低发射功率起反应的信道，在这里为Rx_4信道。

图4(a)示出了与通信源集成在一起的用来向本发明的定位设备发射光信号的一部分电子电路。与定位设备关联的控制电路16优选的是包括一个微控制器，它的第一输出设备产生用来选择发射功率的信号SEL_P，而它的第二TX输出设备与接口电路16A连接。在一个实施例中，接口电路16A是IrDa型的，而光辐射发送器是IrDa红外换能器。

接口电路16A产生给调制电路16B的调制信号，调制电路16B接收给定功率选择信号SEL_P和调制信号MOD。至少一个红外发射LED二极管接到发射调制电路16B的输出端口上，因此所述LED二极管可以按照用图3(a)所说明的方法辐射不同功率的帧序列。在一个实施例中，通信源的发射功率由若干分别按照本发明的方法所决定的每个帧的功率激活的二极管产生。

图4(b)示出了包括接收电控驱动电路15的电源电压的微控制器16的电子电路的实施例。微控制器16包括运行产生能激活微控制器16的第一输出端口26的指令序列的程序的装置，以通过IrDa适配电路(见图4(a))和与由电阻器17-20组成的网络连接的第二输出端口组25控制示为MOS晶体管22的有源开关的操作。

电阻器17-20的网络设计成可以产生符合指数衰减规律的帧幅度。如果所需的是其他规律，可以对电阻器的网络作相应修改。网络17-20的公共节点与红外发射二极管21的阳极连接，红外发射二极管21的阴极与MOS晶体管22的漏电极连接，MOS晶体管22的源电极与电气地线23连接，而它的栅电极24通过IrDa接口电路16A与微控制器16的输出端口26连接。

电阻器18-20各自与微控制器16的输出端口组25中一个选定输出端口连接，而电阻器17与所确定的输出端口组25中的若干输出端口连接以便利用与其他电阻器相比的附加电流容量。

在微控制器上运行的程序通过用输出端口26通/断晶体管22提供各个由图3所示的每个重复出现的序列T1、T2、...同时将输出端口组25的每个所确定的端口设置在适当的状态。

图5示出了与通信系统、包括定位设备30-33的通信设备和保证双向红外通信的装置47、48有关的设备。优选的是，全部接收器和发送器都是IrDa型的组件。图5所示的通信设备是围绕微控制器42构建的，IrDa接口电路44通过微控制器42的输出途径与微控制器的TX异步串行发射端口连接而通过微控制器42的输入途径与RX异步串行接收端口连接。这个公共的IrDa接收线路作为开路集电器驱动。IrDa型的每个收发器模块的接收输出端口通过开路集电器″缓存器″型的适配电路34-37和45、46接到这个线路上。因此，定位设备的接收信道组合装置包括这些接收器的全部接收信号的负逻辑OR。

此外，传感器和具有通信源的定位设备30-33的IrDa接收器的输出分别通过积分器38-41接到微控制器42的适当输入端口上。每个积分器包括一个″开路集电器型″缓冲器的适配电路，它的输出端口接到处于设备的直接驱动电位的负载电阻和积分电容器的公共节点上，而积分电容器的另一端接地。公共节点用作积分器的积分输出端口。

由于图5的通信设备的接收线路被安排为开路集电器，因此在直流源与接收线本身之间接有牵引电阻器49。

因此，图5的通信设备包括定位设备和通信源，它们能在可以将通信设备与在一队通信自动机(如由适当的致动器驱动的仿真鱼)中的一个自动机关联的应用领域内实现本发明。

在一个实施例中，将本发明的装置配置在每个与一个移动通信自动机关联的通信设备内。然后，在一队移动通信自动机内将一些移动通信自动机相关联，同时辅以中央控制台，如果必要的话还辅以装备有与移动通信自动机的相同的定位和通信装置的固定或移动信标。同时可以保证：

在不同的移动通信自动机如果必要的话还有一些固定台之间的双向通信，一方面可以中继通信，另一方面也可以中继能得到这队移动通信自动机的总体动态的命令；以及

对每个在配备上述定位设备的移动通信自动机附近通过或者在配备上述定位设备的信标或固定台附近通过的移动通信自动机的定位。

图6从上到下分别示出了：

(a)配有图4所示的通信设备的移动通信自动机的通信源所产生的发射的时序图；

(b)通过产生时序图(a)所示的发射时序图的移动通信自动机的通信设备的视线范围的移动自动机的双向通信设备的接收时序图；

(c)示出在安装在接收来自作为按照发射时序图(a)工作的移动通信自动机的通信源的光波的自动机上的图5所示电路的积分器中的一个积分器X的输出端处的接收信号的积分的曲线图；以及

(d)在通过负责发射时序图(a)通信的源的附近和视线范围的移动通信自动机内图5的电路的微控制器42进行采集的时序图。

在发射时序图(a)中，幅度较大的三个帧的序列的第一部分由向接收自动机传送第一信息的装置产生，第一信息内含有至少下列信息之一：

产生发射时序图(a)的通信源的数字标识符；

接收发射序列的接收设备的数字标识符；

消息类型的指示；以及

可以向接收设备指出随后的序列是否取决于如按照本发明所揭示的那样的衰减规律的标志。通信源因此包括可以确定序列是定位序列还是处在给定的恒定功率的传统序列的装置。

特别是，定位序列设计成具有在对于与以下对象关联的通信设备的时序图(a)中所表示的帧T：

移动先驱通信自动机；

支持用来产生对于这队移动通信自动机内的这些移动通信自动机的障碍物的指示的通信源的障碍物；或者

用作通信基站或用作上述队内的移动通信自动机的转载台的固定设备。

所发射的帧R含有在这里标为字母″R″的指示符。

然后，产生定位帧序列，为如以上所说明的那样的具有递减幅度a1、a2、a3、a4的相继帧I1、I2、I3、I4。

在相同的时间，这些移动通信自动机中的一个移动通信自动机的定位设备30-33和双向通信系统47、48分别接收到通信源按照时序图(a)产生的光波由于被吸收而幅度减小了的相同的帧，依次是对于所发射的帧T为T′、对于所发射的帧R为R′、对于所发射的帧I1为I1′、对于所发射的帧I2为I2′、对于所发射的帧I3为I3′。

在微控制器42对帧T′解码并识别出它是产生时序图(a)的通信源的接收器时，就对接到积分器38-41上的输入端口进行采集，以便知道在与曲线图(c)上所表示的检测器X关联的接收线路上的状态，只要没有接收到信号，就为高电平电压，如果接收到信号就立即降为低电压，而这个电压按照由所关联的积分器的电容器和电阻器所确定的时常数返回到高电平。

由移动接收通信自动机的微控制器42实现的位置解码装置于是可以产生时序图(D)上所示的相应线路的接收状态，即对于前三个字为状态″0″而对于最后一个字为″1″，于是表示对于所考虑的这个接收线路没有接收到最后这个帧。

按照由帧I1′、I2′、I3′或I4′激活的检测器30-33的标识，于是可以对产生时序图(A)的通信源进行定位，即标定产生时序图(a)的通信源所在的地理扇区，如图1中的Z1扇区或Z2扇区。

在一个实施例中，图5所示的通信设备还包括测量通信设备(特别是在它载在移动通信自动机上时)与如在本发明内所说明的以可变功率发射的通信系统之间的距离的装置。移动通信自动机包括具有执行与可以对发送器与接收器之间的距离/接近度进行估计的解码关联的校准的装置的定位设备。就这个用途来说，发送通信系统按照所确定的如时序图(a)的序列那样的序列产生一个红外波，使得接收通信系统可以确定由与测量有关的传感器接收到的最低功率。为此，微控制器42配有识别发送通信系统的代码的装置和配有记录了与最近接收到的帧的幅度关联的不同的距离值的表。具体地说，在定位设备对测量发送器与接收器之间的距离的装置进行操作时，定位设备仅激活一个包括接收器30、设置公共线路缓冲器34和接至微控制器42的输入端的积分器38的线路或信道。接收器与发送器或它的在障碍物上反射之间的距离由接收器上具有较低的接收功率的帧的电平指示。按照另一个观点，本发明的定位设备包括处理其中记录了在知道展开环境内的每个障碍物的情况下与最近接收到的帧的幅度关联的不同的距离值的表的装置。这个最近接收到的帧与一个传感器或接收器的最低接收功率相应，它的所属信道的标识同时允许标识发现有通信源或障碍物的区域和估计与通信源或障碍物的距离。

具体地说，距离测量装置还包括用一定的预定操作步骤对配有这样的距离测量装置的移动通信自动机进行校准(具体地说，按照在具有与这队配有这样的校准装置的移动通信自动机的展开环境的每个可能发送器关联校准特征的可能障碍物的表内所记录的全部可能发送器进行校准)的装置。按照前后关系和环境，定位设备也产生对与自动机的环境内的所确定的障碍物的距离的估计，作为对与另一个相邻的自动机的距离的估计传送。

按照本发明的另一方面，定位设备、通信系统或通信设备可以单独或组合起来安装在一个或多个模块内，使得这些模块可以分别用于不同应用的领域。

按照本发明的另一方面，通信源所产生的波是红外波，而传输波的媒体是诸如游泳池、河流、湖泊或任何水域那样的液体媒体。本发明在移动通信自动机的展开媒体是空气或液体和气体混合的透明混合媒体或者包括透明的对所用的如红外波那样的光波透明的分隔物(这样的分隔物例如由透明的隔板构成)时也可应用。

在一个实施例中，对这样一个定位设备用这样一个通信源和这样一个定位设备在传输速率为9600波特率和重复出现的序列的间隔为十分之一秒左右的情况下进行了测试。在另一个测试中，流量为115,200波特率，帧与10比特的字相应，持续时间为870微秒的序列具有两个字继之以4个功率电平，而发射重复出现的序列的重复率为25Hz。

在另一个实施例中，已注意到的是，为了减小在一些移动通信自动机工作的情况下重复出现的各个序列之间发生冲突的概率，必须实现将不同的空隙分配到由移动通信自动机队中各个移动通信自动机产生的各个重复出现的序列之间装置。在使得一些自动机能安全展开的方法中，所使用的是：

将这些自动机编程成使它们给出各不相同的对重复出现的序列的定时，例如用毫秒表示为{38，39，40，41，...}，这样可以减少可能的冲突和暂时将它们撇在一边；

用伪随机时间间隔将这些重复出现的序列隔开；以及

在所有的自动机的重复出现的序列之间留出一段相同的时间，辅以检测帧重叠和在检测到冲突的情况下移动重复出现的序列的算法。

在另一个实施例中，为了构成用包括交替工作的发送器和红外接收器的IrDa转换器检测障碍物的装置，本发明因此提出了对图5所示的框图所作的更改，如图7所示，其中附加的微控制器60插入图5的微控制器42的输出端与IrDa接口电路44的相应输入端之间的Tx异步串行传输线路。

概括地说，本发明的这个定位设备包括安置在同一个移动通信自动机上由隔板隔开的红外波发送器和接收器，以便可以检测发射波的反射和估计这个反射的功率。

微控制器60包括输入端口61和第一输出端口62。微控制器60包括在微控制器42(图5)的Tx异步串行输出端口被激活时确定所实现的通信设备的操作模式的装置。

如果操作模式解码为正常操作类型，就将输入端口61的内容拷贝给与IrDa接口电路44(图5)的输入端连接的第一输出端口62。在这种情况下，配有图7的检测障碍物的装置起着图5所示的通信设备的作用。

如果操作模式解码为在检测障碍物的操作类型，根据由程序预定的顺序，微控制器60就激活分别与第一MOS晶体管65和第二MOS晶体管66的栅电极连接的输出端口63、64以及个别激活分别通过第一电阻器69和第二电阻器70与开关65和66连接的输出端口73、74。

电阻器69和70的另一端一方面与接到通信设备的直流源的正电位上的牵引电阻器71连接，而另一方面与按照第一方向对准的第一红外发射二极管67的阳极连接或者与按照第二方向对准的第二红外发送二极管68的阳极连接。可以增加障碍物存在的询问方向的数目。优选的是，这些红外发射二极管的阳极接到电源的公共点上，通过按照本发明的方法进行功率调制馈以递减的功率。

在操作模式为障碍物检测模式时，停用输出端口62，而输出端口63接到第一二极管67上，因此产生对处在第一方向的障碍物进行询问的询问帧序列。

在另一个实施例中，微控制器42实现对接收帧解码的装置，这个装置包括识别通信源、检测接收器标识符和响应对接收中的标识符的识别、激活定位信号检测输入端口的装置。

然后，对定位系统的接收二极管30-33(图5)进行分析，所发送的积分器41的输出由与微控制器42集成在一起的检测障碍物的装置扫描。在每个检测到的重复出现的序列内，如果发现通信源的发射标识符为第一方向查询二极管65，按照具体结合图1至4所说明的对通信源进行定位的方法，就可以检测出在上面所提到的第一方向存在障碍物。

在由微控制器60检测到的这个操作模式激活输出端口64时，由二极管66在第二方向产生同样的询问序列，然后由微控制器42执行与上述相同的分析。在一个实施例中，二极管66在第一二极管65朝向移动通信自动机的前方时朝向移动通信自动机的后方。对于所涉及的自动机来说，因此它可以被至少一个跟随在它后面的移动通信自动机定位。通过增加自动机，可以本地控制排列在一个驱动的移动通信自动机后一条或多条线上的一些移动通信自动机的一些具有基本上单个位移方向的位移。

图8示出了本发明的方法的另一个实施例的时序图。在这个实施例中，与图3a至3c的实施例相比，重复出现的这些各具有所确定的功率的帧变换成重复出现的一些各具有给定功率的脉冲。优选的是，这些给定功率的脉冲用以下方式聚集在插入常规通信协议的多字通信帧的定位字内。

重复出现的帧序列中至少有一个帧包括一个由一系列在发送设备每次发射如红外波那样的光波时功率是给定的脉冲组成的字。优选的是，每个脉冲的功率的衰减规律是指数的，如在上面所说明的那样。再次采用与在用图3a与3c所说明的模式中的相同的产生询问或定位波原理。然后，再次采用通过在一个接收器上检测到的信道与一些检测扇区的逻辑组合进行检测的同样原理，将询问或定位波的每个检测扇区与在这个接收器上实现的一个接收信道相关联。

在这个实施例中，本发明的方法包括在发射一个询问或定位波的步骤时产生至少一个在通信协议内的包括一些功率按指数递减的脉冲的通信字。在定位的步骤时，这个方法是寻找接收功率较低的脉冲的接收信道的标识符。

在图8中，时序图(a)示出了两个相继的通信帧，每个通信帧包括发送器的标识Id、接收器的标识Dest、接收器需执行的操作Act这样的前几个通信字和最后的定位或位置字Loc。每个通信帧由产生如红外波那样的光波的通信源产生，而由多个能保证对上述通信源定位的接收器接收。也可以是，接收器中有一些与发送器耦合，使得一个将标识符Id＝x的自动机与标识符Id＝y的自动机连接的帧可以随有一个将标识符Id＝y的自动机与标识符Id＝z的第三个自动机连接的帧。在这种情况下，至少标识符Id＝y的自动机必须包括发送帧的设备和接收帧的设备。根据环境，一队自动机可以装备有收发两用设备，而一些信标设计成只是具有发送设备而另一些信标设计成只是具有接收设备。

最后要注意的是，在图8所示的方法的实施例中，每个接收设备必须包括用本地时钟使它本身与接收帧同步的装置，以便能准确地预测定位字比特的建立。为此，接收通信字Id、Dest和Act的接收器根据接收字的处理设备所产生的RXINT定时脉冲同步，如在下面还要说明的那样，这同步以确定性方式在将每个所接收的通信字的终止比特解码后起作用。

时序图(b)为时序图(a)的第一个通信帧的字Act和定位字Loc的放大图。放大的仅仅是时间刻度。每个是通信字或定位字的二进制字在这个实施例中和按照所用的通信协议组织成具有相继的10个二进制位置：

一个启动比特″start″；

8个消息比特；以及

一个终止比特″stop″。

对于每个帧的前三个字Id、Dest和Act，每个为″0″的比特与发送器全功率发送相应，而每个为″1″的比特与发送器无功率发送或发送器发送表示电平″0″的功率相应。

对于定位字Loc，启动比特″start″由于与一个″0″相应因此以全功率发送，而终止比特″stop″由于与一个″1″相应因此与发送器无功率发送相应。在这个实施例中，比特p0和p7为全功率发送，以便总是能被检测为″0″，从而有利于接收器的同步。与通信协议不同的是，p1至p6以按照给定规律如指数规律递减的功率发送。

如在图3a至3c具体示出的实施例中所给出的那样，实现本发明的方法的定位设备包括多个发射波接收器，这些接收器按扇区配置成使得与发射波的发送源对准得最好的接收器能接收到其他扇区的接收器接收不到的功率较低的脉冲。由于定位字的功率衰减，由此可以确定：

发射源和/或具有接到能接收功率最低的发射脉冲的接收器上的电子检测信道的标识符的接收设备的取向；以及

取决于所确定的接收器接收到的功率最大的脉冲的脉冲序号的距离。

图8的时序图(d)至(g)示出了每个与4个分别安装在设备的4个检测扇区上红外接收器之一关联的电子检测信道的检测状态。在所实现的一个实例中，每个红外接收器配置在一个为90度的二维扇区内。

接到每个红外接收器上的电子检测信道还都接到一个负逻辑OR运算器上，这个运算器的输出将这4个信道的各呈现为一行接收比特的检测状态组合成整体检测状态，如时序图(c)所示。

在图8所示的实施例中，从时序图(h)可以看到，无论与发送定位字Loc的发送器的距离是多少，无论红外接收器有多少，接收系统将都将至少启动比特和最大功率的比特p0解码为两个″0″的形式，而将最后两个的最大功率比特p7和″stop″比特解码成″01″对的形式。6个其他比特(或者二进制位置)的状态取决于定位字的发送器与接收系统的相对取向和距离。

如果接收器是IrDa标准红外接收器，就知道每个10比特的字的每个比特的有效部分仅占发送这个10比特的字的这些比特之一的可用持续时间的一小部分，按照标准IrDa，为比特时间的3/16。因此，在开启对定位字的检测前，必须根据在多字帧内的前一些通信字的RXINT接收信号进行同步。

同样，已知IrDa型的接收器不产生与询问或定位波的功率成比例这种类型的输出检测信号，输出检测信号只有在所接收的功率大于所确定的功率门限时，才被置于值″1″，否则就被置于值″0″。

图9示出了接收字的处理设备，这种处理设备特别适合在图8所示的实施例中所用的方法。这种通信设备，正如图5所示的设备那样，包括红外接收器75-78、″开路集电器″适配电路79-82、牵引电阻器83、IrDa接口电路84和微控制器85。

为了实现对接收字处理设备的同步以便保证对定位字内脉冲的检测，本发明的这种设备使用与微控制器集成在一起的″通用异步收发器(UART)″型的异步接收设备87。这个设备87在接收完通信协议的帧的每个字时就产生一个RXINT信号，它使得微控制器的处理模块88能以确定性方式用ACQ命令控制对输入寄存器86的确认。为此，一个逻辑装置，如由RXINT信号启动的中断程序，对照上下文分析最近接收到的字，以便确定在通信协议的帧内的位置，然后计算出离所假设的出现定位字Loc的″start″比特的时间。随着这段时间的到期，执行对寄存器86的读取，然后每隔比特之间的间隔时间依次重复读取，以便完成对接收器75-78的对于″start″、p0至p7和″stop″比特的状态的采集。

最后，如以上所说明的那样，图8和9所示的方法可以在包括以下的各种各样的定位设备和移动通信系统内实现：

包括至少一个红外接收器之类和至少一个处理至少一个与所述接收器关联的电子检测信道的检测信号和根据这些检测信号得出提供重复出现的如简化为一个唯一定位字的一些帧那样的定位功率帧的源的取向和/或距离的微控制器的电子板；

包括至少一个由微控制器激活的产生至少一个重复出现的如简化为一个唯一定位字的一些帧那样的定位功率帧的红外源之类的电子板；

包括适合于本发明的定位方法的发送部分和接收部分的电子板；

固定或移动通信系统，包括通信自动机、定位信标、障碍物检测系统等。

Claims (17)

1.一种对光辐射源进行定位的方法，其中以通/断模式使用接收器，其特征是所述方法包括：

将至少一个接收器配置在进行定位的点，所述接收器用于接收光辐射，所述接收器被配置以便鉴别空间内至少一个所确定的光辐射源的发送器所在的各个区域或扇区；

驱动从所述发送器发射辐射，以便提供重复出现的各具有确定的发射功率的脉冲；以及

通过检测响应于所述重复出现的各具有确定的发射功率的脉冲的所述接收器的状态，对与所述接收器关联的点进行定位。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：从所述发送器发送的辐射是按照预定递减功率的规律调制的，而所述定位是根据对最低的接收功率起反应的接收器的状态确定的。

3.按照权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于：所述重复出现的具有确定的发射功率的脉冲是以确定功率的帧的形式产生的。

4.按照权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于：所述重复出现的具有确定的发射功率的脉冲是以多帧通信协议中的多字帧(Id，Dest，Act，Loc)内的二进制定位字(Loc)的形式产生的。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接收器是红外接收器。

6.一种对通信源进行定位的设备，所述设备是具有处于通/断模式的多个红外波接收器(1-4)的类型，每个接收器被插在吸收红外波和保留来自处在所确定的几何扇区或区域内的可能通信源的红外线的支座中，其特征在于：所述设备包括输入端被提供有来自所述对通信源进行定位的设备中的其他接收器的经整形的信号的装置，用来确定在看得见至少一个产生重复出现的各具有给定功率的脉冲的通信源的位置的接收器的信道。

7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于：所述设备的多个接收器分布在由壁隔开的区域内，以便对处在空间的几何扇区内的通信源定位，所确定的通信源的功率改变量提供通过将改变之前的通信源的功率和改变之后的通信源的功率相互比较而得到的对比因数。

8.按照权利要求6所述的设备，其特征在于：所述设备包括执行与解码关联的校准的装置，该装置与估计通信源与接收器之间的距离/接近度的装置相配合。

9.按照权利要求6所述的设备，其特征在于：所述设备包括检测障碍物的装置，该装置与提供询问波的装置和对询问波或障碍物反射的询问波定位的装置相配合。

10.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：通信源和接收器被配置在同一个移动通信自动机上，由隔板隔开，以便允许检测辐射的反射和估计该反射的功率。

11.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：所述设备包括输入端与不同的接收器(1-4)电连接的检测电路(10)，检测电路(10)包括用于对从每个接收器接收到的电信号进行整形的整形装置以及与整形装置连接的用于检测设置在看得见至少一个通信源的位置的接收器的信道的检测装置；以及，然后将检测到的信道的标识符在检测电路(10)的输出端发送给用于存储已通过检测到的信道检测到的通信源所在的空间的扇区的标识符的电路(11)。

12.按照权利要求11所述的设备，其特征在于：所述设置在看得见至少一个通信源的位置的接收器的信道是根据最低的检测到的功率和根据至少一个产生重复出现的辐射功率按照给定衰减规律递减的脉冲和/或帧的通信源而被检测的。

13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于：所述给定衰减规律是指数型的，每个脉冲(p_i)和/或帧(ti)在所确定的持续时间(DT)期间具有所确定的幅度(ai)，而且与下一脉冲和/或下一帧(ti+1)隔开一段给定的持续时间(DR)。

14.按照权利要求13所述的设备，其特征在于：适合于定位设备的通信源包括微控制器(16)，所述微控制器(16)包括能激活微控制器(16)的用于控制有源开关(22)的操作的第一输出端口(26)以及与电阻器(17-20)的网络连接的第二组输出端口(25)的装置，被设计用来产生幅度符合指数衰减规律的脉冲和/或帧；电阻器(17-20)的网络的公共点与发送红外波的二极管(21)的阳极连接，而二极管(21)的阴极与开关(22)的漏电极连接，开关(22)的源电极与电气地线(23)连接而栅电极(24)与微控制器(16)的第一输出端口(26)连接；电阻器(17-20)的网络中的一些电阻器(18-20)各与微控制器(16)的第二组输出端口(25)中的一个所确定的输出端口连接；以及，电阻器(17-20)的网络中的另外的电阻器(17)与第二组输出端口(25)中的若干输出端口连接，以在与其他电阻器比较时提供附加的电流量。

15.按照权利要求6所述的设备，其特征在于：所述设备与通信设备和双向红外装置(47，48)配合，所述通信设备包括微控制器(42)和接口电路(44)，接口电路(44)通过微控制器(42)的输出途径与该微控制器的TX异步串行发射端口连接，而通过微控制器(42)的输入途径与RX异步串行接收端口连接，公共接收线路被安装在开路集电器以外，双向红外装置(47，48)和接收器中的每个的接收输出通过″开路集电器型″缓冲器的匹配电路(34-37和45，46)发送给所述公共接收线路。

16.按照权利要求15所述的设备，其特征在于：所述微控制器使用在接收到通信协议的帧内的首字时激活的、在它的通用异步收发器模块(87)上的RXINT接收字信号来执行软件中断以估计定位字Loc的不同比特的出现时间，以便采集与这些出现时间相应的接收器的状态。

17.一种通信系统，其特征在于：所述通信系统包括多个移动通信自动机，至少一个所述移动通信自动机装备有按照权利要求6至16中任一项所述的定位设备。

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