CN102119340B - 用于对物品和场所进行定位的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种定位器包括基座单元和手持单元。通常静止的基座单元包括FSK收发器和印刷电路天线。通常可移动的手持单元也包括FSK收发器和印刷电路天线。所述手持单元在多个频率和发射天线的范围内计算基座单元的至少一个方位，处理方位结果的统计；确定方位结果的循环平均；计算总方差；基于所述总方差评价所计算的方位结果的质量；以及在评价以后，要么显示所计算的方位结果，要么将所计算的方位认定为不合格。所述手持单元计算基座单元与手持单元之间的高度差。所述高度差使用所述单元内的高度计被计算出。可替代地，所述高度差使用GPS被计算出。

Description

用于对物品和场所进行定位的系统和方法
相关申请
本申请要求同一发明人于2008年3月19日提交的名称为“CarLocator”、序列号为61/070,198的美国临时申请的优先权。序列号为61/070,198的该美国临时申请的全部内容过引用将并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种定位器(locator)。更具体来说，本发明涉及用于对物品(item)和场所进行定位的系统和方法。
背景技术
现有技术允许用户找出某个位置，但是在某些情况下常常不能正确地运行。例如，基于GPS的系统依赖于由中轨道卫星所发射的微波信号；这样的微波信号受多径传播和大气条件的影响。多径传播的影响包括数据损坏、信号无效化(nulling)、增加的信号幅度和减小的信号幅度。因此，由于采集和跟踪这样的信号尤其是在户内使用时可能是困难或不可能的，所以基于GPS的系统可能变得越来越不精确或者停止工作。类似地，例如基于多普勒(Doppler)效应的DF系统的无线电信号也受多径现象的影响。此外，现有技术的手持定位器使用鞭状天线。鞭状天线被安装在手持定位器的最高点，以便提供所有方向上的清晰的无障碍的视界。因此，手持定位器增加的尺寸和奇特的形状使得手持定位器因不能在口袋和皮包或钥匙链上携带而不实用。
发明内容
一种用于对物品和场所定位的系统包括基座单元(base unit)和手持单元。所述基座单元包括第一收发器和第一印刷电路天线组。所述手持单元包括第二收发器、第二印刷电路天线组、以及用于计算所述基座单元的方位(bearing)以及将所述方位显示在所述手持单元上的机构。在一些实施例中，第一印刷电路天线组和第二印刷电路天线组之中的每个都是全向天线的阵列。在一些实施例中，第一收发器和第二收发器之中的每个都是FSK收发器。所述基座单元发送被第二收发器用于计算方位的信标信号。基于多普勒效应的测量被用于计算方位。所述方位是方位结果的循环平均(cyclic average)。所述方位在多个所发射的载波频率和发射天线的范围内被计算出。在一些实施例中，所述基座单元进一步包括点烟器(cigarette lighter)插头和电源插头(outlet plug)中的至少之一。在一些实施例中，所述基座单元进一步包括插座分路器(socket splitter)。在一些实施例中，所述基座单元被配置为绕所述基座单元的电源连接器的部分转动。在一些实施例中，所述手持单元进一步包括GPS部件，所述GPS部件被配置为扩展所述手持单元的户外范围，其中所述手持单元能够在没有所述GPS部件的情况下运行。在一些实施例中，所述手持单元能够以视觉和听觉中的至少之一的方式将方向信息呈现给用户。在一些实施例中，所述方向信息包括图形箭头，所述图形箭头与所接收的功率成比例地被图形化地填充以作为对所述手持单元与所述基座单元之间的距离的指示。在一些实施例中，所述手持单元是独立设备、电子设备的附加物、或者与电子设备相集成。
一种使用定位器的方法包括：通过使用窄带传输协议将第一信息集从第一单元传输给第二单元；在第二单元处接收第一单元传输；在第一ID匹配以后，将第二信息集从第二单元传输给第一单元；在第一单元处接收第二单元传输；以及在第二ID匹配以后，在第一单元处将数据呈现给用户，所述数据包括第二单元的方向信息。在一些实施例中，第二信息集被周期性地传输。传输被FSK调制和解调。在一些实施例中，所述数据进一步包括图形箭头，所述图形箭头与所接收的功率成比例地被图形化地填充以作为对第一单元与第二单元之间的距离的指示。在一些实施例中，所述数据进一步包括由第二单元所计算的方位。所述方位使用基于多普勒效应的测量被计算出。所述方位是方位结果的循环平均。所述方位在多个所发射的载波频率和发射天线的范围内被计算出。在一些实施例中，所述数据进一步包括信标信号并且第二单元计算所述方位。在一些实施例中，所述数据进一步包括第一单元和第二单元之间的所计算出的高度差。所计算出的高度差基于GPS或者基于第一单元与第二单元之间的压力差。在一些实施例中，所述呈现包括第一单元以与所接收的功率成比例的蜂鸣速率进行蜂鸣以作为对第一单元与第二单元之间的距离的指示，或者显示与所述距离成比例的图形化的显示、例如填充图形箭头。在一些实施例中，所述呈现包括针对不同的信息呈现不同的声音。在一些实施例中，第一单元是具有第一平面天线组的手持定位器单元，并且第二单元是具有第二平面天线组的基座定位器单元。
一种用于克服多径效应的方法包括：在多个频率和发射天线的范围内计算第一单元的至少一个方位；处理方位结果的统计；确定方位结果的循环平均；计算总方差(overall variance)；基于所述总方差评价所计算的方位结果的质量；以及在评价以后，要么将所计算的方位结果显示在第二单元上，要么将所计算的方位认定为不合格(disqualify)。在一些实施例中，与循环平均偏离预先确定的量的方位结果在确定循环平均以前被去除。在一些实施例中，第一单元是基座单元并且第二单元是手持单元，其中所述基座单元和第二单元被用于对物品和场所进行定位。在一些实施例中，第一单元和第二单元之中的每个都包括平面天线组。在一些实施例中，第一单元和第二单元之中的每个都包括FSK收发器。
一种手持单元包括FSK收发器、印刷电路天线组、以及反馈模块，其被配置为提供从所述手持单元到参考点的方向信息。在一些实施例中，所述印刷电路天线组是全向天线的阵列。所述方向信息被听觉地、视觉地或者以二者的方式被呈现。所述方向信息包括在多个所发射的载波频率和发射天线的范围内所计算的方位。所述手持单元包括高度计、天线切换电路、显示器、键盘以及扬声器。在一些实施例中，所述手持单元进一步包括GPS部件，所述GPS部件被配置为扩展所述手持单元的户外范围，其中所述手持单元能够在没有所述GPS部件的情况下运行。所述GPS部件被配置为计算所述手持单元与所述参考点之间的位置和高度差。
附图说明
图1A示出了根据一些实施例的基座单元的示例性实施例。
图1B示出了根据一些实施例的基座单元的示意图。
图2A示出了根据一些实施例的手持单元的示例性实施例。
图2B示出了根据一些实施例的手持单元的示意图。
图3示出了使用根据一些实施例的手持单元的示例性过程。
图4示出了基于多普勒效应的包括发射机和接收机的系统。
图5示出了基于多普勒效应的包括发射机和接收机的DF系统。
图6示出了根据一些实施例的使用FSK发射机和FSK接收机的基于多普勒的DF系统的示例性实施方式。
图7示出了根据一些实施例的示例性数据链路层帧结构。
具体实施方式
在下面的描述中，为了说明的目的而阐述了大量的细节。然而，本领域的普通技术人员能够认识到，可以在不使用这些特定细节的情况下实施本发明。因此，本发明不旨在限于所示实施例，而是应当被给予与在此所描述的原理和特征或等价的替代方案一致的最大范围。
现在将详细地参考本发明的在附图中所示的实施方式。贯穿附图和下面的详细描述，将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
介绍
多普勒效应是在发射机和接收机彼此相向或彼此远离移动时的波长改变。例如，应急车辆警报声在该应急车辆(例如发射机)正接近观测者(例如接收机)时显得音调较高，并且在该应急车辆正远离观测者时显得音调较低。
图4示出了基于多普勒效应的系统400，其包括发射机401和接收机402。假定发射机401是静止的并且在载波频率j0为中心的范围内进行发射。如果在发射机401与接收机402之间存在速度V的相对运动，则所接收的信号频率同f0偏离了df，其中df是使用下列多普勒公式计算出的：df＝f0V/C，其中C＝光速。频率偏移(df)在发射机401和接收机402彼此相向运动时为正，并且在发射机401和接收机402彼此远离运动时为负。
测向(Direction finding，DF)是指确定所接收的信号被发射自的方向。使用多普勒效应的DF通过测量由圆周运动的单个旋转天线所产生的多普勒频移生成对所接收的信号的方位估计。
图5示出了基于多普勒效应的DF系统500，其包括发射机501和接收机502。假定发射机501是静止的并且在载波频率f0为中心的范围内进行发射。接收机502连接到单个旋转天线。如所示的那样，旋转天线被符号化表示为被定位在径向矢量R的顶端、在具有相同半径的圆周上的以角速度w[弧度/秒]的圆周运动矢量w。旋转天线在点a处朝向发射机的切向速度在信号到达a时为最大(V＝wR)，从而导致df＝f0wR/C。点a处的所接收的信号频率是f0+df。旋转天线在点b处远离发射机的切向速度为最大，从而导致df＝-f0wR/C。点b处的所接收的信号频率是f0-df。在点c和d，朝向发射机501的切向速度为0，从而导致在接收机502处没有频率偏移。点c和点d处的所接收的信号频率是f0。
所接收的信号等于被用频率为w并且最大频率偏差为df的信息信号FM调制的频率f0下的载波信号。对所接收的信号进行FM解调将得到频率w(2П倍天线旋转频率)下的正弦波信号。解调信号与天线旋转的相位之间的相位差与到达信号的方向成比例。
下面将会详细讨论，在用于对物品和场所进行定位的系统和方法的一些实施例中，所接收的信号使用FSK解调器被解调而不是FM解调器。另外，在一些实施例中替代于单个旋转天线使用全向天线阵列。
当射频(RF)信号被从发射机向接收机发射时，RF信号遇到反射、折射、衍射或干涉信号的物体，这导致多径传播。换言之，RF信号采取从发射机到接收机的不同路径。当存在多个信号传播路径时，所接收的信号是所有从任何到达方向或角度入射的信号的矢量和。
用于对物品和场所进行定位的系统和方法的实施例实施频率分集和天线分集以克服信号方向性的多径效应，这将在下面详细讨论。
定位器
定位器包括基座单元和手持单元。基座单元通常是静止的，例如被定位在停放的交通工具内，并且手持单元通常是移动的，例如被用户携带。在一些实施例中，手持单元可以由用户在钥匙链上携带。在其它实施例中，手持单元与钥匙扣(key fob)相集成。
该定位器有利地允许用户对物品或场所进行定位。当用户例如希望对停放的交通工具进行定位时，用户按下手持单元上的按键。信息被显示手持单元上以帮助用户对停放的交通工具进行定位。在一些实施例中，所接收的信号功率被图形化和听觉地呈现。在一些实施例中，指向交通工具方向的箭头出现在手持单元的显示器上。在一些实施例中，图形化指示还向上或向下引导用户以供在多楼层停车库或停车楼中使用。在一些实施例中，所接收的信号功率还充当接近指示。
图1A示出了根据一些实施例的基座单元100的示例性实施例，而图1B示出了根据一些实施例的基座单元100的示意图。在一些实施例中，定位器基座单元100包括微控制器101、频移键控(FSK)收发器102、全向天线103的阵列、天线切换电路104、高度计105、按钮微动开关(micro-switch)103、双色LED(111)和可充电电池107。通常，微控制器101具有存储器、比如闪存。在一些实施例中，基座单元100具有点烟器插头108，所述点烟器插头108插入到作为电源的汽车点烟器插座109中并且通过电池充电器110对其电池107进行充电。基座单元100能够靠其作为电源的电池107运行。附加地或可替代地，基座单元100具有电源插头(未示出)，该电源插头插入到电源插座作为电源。
在一些实施例中，基座单元100具有插座分路器109，所述插座分路器109被配置为允许在基座单元100例如被插入到汽车点烟器插座中的同时对其它设备进行充电。在一些实施例中，基座单元100能够绕其电源连接器的部分112转动，使得基座单元100总是可以被保持在垂直位置或任意其它所期望的位置。
在一些实施例中，每个全向天线103都是平面印刷电路天线。这样的平面天线有利地为重量轻的，并且位于基座单元内。可替代地，全向天线103的阵列基于单极天线。全向天线103允许基座单元从每个天线103发送载波。
在一些实施例中，基座单元100包括GPS部件(未示出)。
在一种应用中，基座单元被用在交通工具中，使得用户能够找到该交通工具。在一些实施例中，基座单元被内置到交通工具中。在另一实施例中，基座单元被插入到交通工具的仪表盘中的底板中。
在另一应用中，基座单元被提供作为自动导航(homing)服务的一部分。具体来说，基座单元是城市内的办公楼、场所、学校、机场、医院、图书馆、动物园、游乐场、购物中心等等，从而允许增强地理位置服务以帮助用户例如找到医院中的特定楼层上的特定房间。
在与自动导航服务类似的另一的应用中，基座单元被安装在特定的路径点处，从而允许向用户指示特定的路线。
图2A示出了根据一些实施例的手持单元200的示例性实施例，而图2B示出了根据一些实施例的手持单元200的示意图。在一些实施例中，手持单元200包括微控制器201、FSK收发器202、全向天线203的阵列、天线切换电路204、高度计205、显示器206、键盘207、扬声器208、以及电池209。微控制器201具有存储器、比如闪存。在一些实施例中，手持单元200还包括GPS单元210。手持单元200被配置为在没有GPS的情况下运行，但是能够使用GPS来扩展户外的范围。微控制器201控制手持单元200并且支持GPS运行。
手持单元还包括多个按钮211。所述多个按钮211包括上、下、右、左、选择和复位。利用上/下/右/左按钮，用户能够浏览项目列表和菜单。应当理解，通过按钮的引导仅仅是说明性的，并且可以使用拨号(dials)等等。用户能够通过选择按钮选择被突出呈现的项目。在一些实施例中，选择按钮还使手持单元200通电和断电；具体来说，选择按钮被按住达预先确定的时间量。可替代地，配备有开启和关闭定位器的电源按钮。复位按钮使定位器复位。多个按钮211允许用户配置手持单元200以及执行配对。
在一些实施例中，显示器206是LCD。在一些实施例中，显示器206是触摸屏显示器。在一些实施例中，显示器206是彩色的。在一些实施例中，与基座单元指示器通信的电池指示器、或者二者都被显示。
在一些实施例中，键盘207是屏幕上(on-screen)键盘。
在一些实施例中，每个全向天线203都是手持单元内的平面印刷电路天线。可替代地，全向天线203的阵列基于单极天线。全向天线203充当方位估计机构。
在一些实施例中，手持单元是独立单元。可替代地，手持单元是诸如手机、PDA以及其它合适的设备的电子设备的附加物或者集成到该电子设备中。在一些实施例中，所述设备具有联网能力和/或其它用于下载路线信息或其它重要信息的手段。例如，所述设备包括允许传输信息的USB端口。
在一些实施例中，多个手持单元可以与单个基座单元一起使用。可替代地或附加地，手持单元可以与多个基座单元一起使用。例如，位于购物中心第1层的基座单元能够给手持单元提供信息。具有手持单元之一的寻找购物中心内第2层的客户能够从位于第2层的基座单元接收信息。可替代地或附加地，手持单元可以被配置为彼此通信并且找到彼此的方位。
使用
图3示出了使用根据一些实施例的手持单元200的示例性过程300。为了说明目的而假定：用户希望找到其交通工具并且该交通工具内的基座单元100为已通电的。
在步骤301，用户通过手持单元200上的按钮激活定位器。
在步骤302，手持单元200使用软件协议传输其ID以联系基座单元100。在一些实施例中，所使用的软件协议是窄带传输协议、比如ZIGBEE、WiFi、蓝牙、WiMax、或者任意合适的在ISM(工业、科学及医学)无线电频带上的低速率FSK半双工通信。
在步骤303，基座单元100接收手持单元传输。在手持单元ID匹配之后，基座单元100以基座单元ID、其高度计读数、其方位测量序列及其协议(例如频率和频带跳频(band hopping))进行响应。该应答序列传输在T秒的时间间隔内重复N次。在一些实施例中，T的值是由所使用的相应协议规定的缺省值。在一些实施例中，T的值通过用户的编程被改变和/或基于诸如下载和/或更新之类的某些事件、地点类型确定以满足特定需要。
在步骤304，手持单元200接收基座单元传输。在基座单元I D匹配以后，手持单元200计算方位并且将其呈现在显示器206上。在一些实施例中，方位被表示成图形箭头，所述箭头与所接收的功率成比例地被图形化地填充以作为对距基座单元100的距离的指示。手持单元200还计算两个单元之间的高度差，并且将其图形化地呈现在显示器206上。所述高度差可以通过若干方法以单独或相组合的方式、例如根据GPS、压力差(其可以在离开汽车时、在配对过程期间或生产期间被调节/同步)等等被计算出。
在一些实施例中，手持单元200以与所接收的功率成比例的蜂鸣速率进行蜂鸣以作为对距基座单元100的距离的指示。在其它实施例中，蜂鸣的音调与所接收的功率成比例地变化以作为对距基座单元100的距离的指示。可替代地或附加地，该距离被听觉地呈现给用户。用户能够控制手持设备200上的音量。例如，用户能够通过按下按钮或者为了安静的运行将手持单元200配置为禁用蜂鸣器来使蜂鸣无声。在一些实施例中，用户还能够设置针对不同的信息的预设的声音，所述信息包括但不限于向上、向下、距离、到达的信息、以及返回。
在步骤304，过程300结束。如上面讨论的那样，用户输入生成中断以启动过程200。在一些实施例中，回送(loop back)(未示出)按照需要连续和周期性地监测用户输入。
系统
图6示出了根据一些实施例的使用FSK发射机604和FSK接收机601的基于多普勒的DF系统600的示例性实施方式。假定FSK发射机604是基座单元100并且FSK接收机601是手持单元200。如所示的那样，全向天线602的阵列等角地位于假想圆周的边缘上，其中使用被表示成α的方位603。为了模拟机械旋转的接收天线、比如上述天线，阵列的各个天线作为简单相位阵列被顺序地切换。在一些实施例中，阵列包括4个全向天线。在一些实施例中，每个全向天线602都是手持单元200内的平面印刷电路天线。
在一些实施例中，替代于像在现有技术定位器中那样使用FM解调器，使用双音(dual tone)FSK接收机/解调器。FSK发射机604发送被FSK接收机601用于测量方位603的信标信号，而接收机参数被定义为使得其中心频率为fc并且fc+df被解释成1，而fc-df被解释成0。然后，模拟的天线旋转开始，并且导致接收机601处的高达±df频率偏移。如信号608所示，由旋转导致的频率偏移在解调器输出处被解释成一系列的1和0。信号608示出了来自FSK解调器的示例性输出信号。信号605是天线选择器的示例性控制信号。如所示的那样，天线a、b、c和d被顺序地切换。信号605与608之间的相位差与基座单元的方位成比例。信号频率607描述接收器输入处的随时间的频率；在接收机输入处所接收的4-PSK信号在经过解调器中的滤波以后被转换成频率偏移。该频率在接收机天线移动得较接近发射天线时增加，并且该频率在接收机天线移动得远离发射天线时减小。FSK解调器频率偏移图606表示解调器电路。具体而言，解调器将针对大于fc的所接收信号得到“1”，并且针对小于fc的所接收信号得到“0”。
算法
如上面讨论的那样，当发生多径情况时，基于多普勒的DF系统例如遭受方位错误。为了克服多径现象，基座单元的方位在多个所发射的载波频率和发射天线的范围内被计算出。所述结果被循环平均以得到精确的结果。然后，各种频率和发射天线的方位结果的统计被处理。所述方位结果被循环平均以得到精确的方位结果。特定的方位结果可以在高度偏离于循环平均的情况下被忽略；然后，循环平均将在忽略该方位结果的情况下被重新计算。总方差被计算出以评价总方位结果的质量。过高的方差可以被用于将方位序列认定为不合格；然后，新的方位序列请求将被发起。术语“循环平均”用于指圆周上的平均(average on a circle)；例如，340°和20°的循环平均是0°。
所计算出的方位是具有随机变化的随频率、多径效应和发射天线而变化的值。在多个实例、优选地在多个频率和发射天线的范围内对计算出的方位求平均在统计上得到更可靠的所计算出的方位结果。在更多的情况下，经过平均的方位是发射机的真实方向。
通信层和协议
物理层：手持单元200和基座单元100之间的通信实现多基座单元/手持单元半双工通信。在物理层中，通信使用双音FSK调制。至少两个频带被支持：902-928MHz频带(用于美国市场)和868-870MHz频带(用于欧洲市场)。其它支持的频带包括400MHz频带。比特率通常为2400bps。发射功率水平被设置为满足安全性和法规要求、包括FCC和ETSI限制(30dBm)。通信机制实施跳频算法以完全符合FCC和ETSI标准。每个单元都具有唯一的长度为6字节的烧录地址(burned-in address)。
数据链路层：数据链路层基于具有如下改动的以太网协议(IEEE802.3)。载波监听多址/冲突检测(CSMA/CD)协议被修改为通过首先基于跳频算法对空闲信道进行定位来在基座单元与手持单元之间发送数据。然后，接收单元或接收站确认(Ack)每个帧接收。发射单元或发射站在Ack在X秒内未被接收的情况下重复帧传输高达Y次。在一些实施例中，X的值为2并且Y的值为3。如上面所讨论的那样，这样的定时可以按照需要或希望被修改以提高性能。
图7示出了根据一些实施例的示例性数据链路层帧结构700。
前同步码(PRE)字段701为7字节。PRE字段是1和0的交替模式，其告诉接收台帧将要到来，并且提供用于使接收物理层的帧接收部分与到达的比特流同步的手段。
帧起始分界符(start-of-frame delimiter，SFD)字段702为1字节。SFD字段通常是1和0的预先确定的模式，其指示下一位是目的地地址的最左字节中的最左位。
目的地地址(DA)字段703为6字节。DA字段标识出哪个(哪些)站应当接收该帧。
源地址(SA)字段704为6字节。SA字段标识出发送站。
帧号(FRM#)字段705是所发射的帧号的16位循环计数器。
长度(LENGTH)字段706为2字节。LENGTH字段指示包含在该帧的数据字段中的数据字节的数目。
数据(DATA)字段707是任意值的N字节序列，其中0≤N≤1500。
帧校验序列(FCS)字段708为4字节。FCS包含32位的循环冗余校验(CRC)值，该循环校验值由发射单元创建，并且被接收单元重新计算以针对损坏帧进行校验。
当每个帧都被发送到共享信道(一个或多个)时，所有的接收单元都查看目的地地址。如果帧的目的地地址与接收单元的接口地址相匹配，则该帧被该接收单元完整地读取，并且被输送到应用层。所有其它的接收单元在发现目的地地址与其自己的接口地址不匹配时停止读取该帧。
应用层：所有的应用层命令、包括下面的表中列出的那些命令都在数据链路层的数据字段中被发送。
在运行中，用户在购买后常常之前仅一次地将手持单元与基座单元配对。用户例如可以在离开停放的交通工具以前对单元进行配对。用户通常在手持单元处于交通工具之外并且基座单元处于交通工具之内时执行配对。该配对甚至能够在交通工具门被关闭的情况下被建立。可替代地，该配对可以在制造过程期间完成。配对帮助手持单元确定0距离信号强度并且将配对ID编程到单元中。
用户能够在激活手持单元上的按钮以后对停放的交通工具进行定位。手持单元将信息、包括其手持单元ID传输给基座单元。在接收手持单元传输和手持单元ID匹配以后，基座单元以其基座ID和手持单元为了确定基座单元的位置所需的其它数据对手持单元作出响应。在接收基座单元传输和基座单元ID匹配以后，方向信息被呈现在手持单元上。如上面所描述的那样，方向信息被视觉和/或听觉地呈现给用户。方向信息即使在多层停车结构中仍然将用户引导到停放的交通工具处。方向信息在手持单元上被周期性地更新。手持单元与基座单元之间的传输被FSK调制和解调。
在一些实施例中，手持单元有利地替代于使用鞭状天线而使用位于手持单元内的平面印刷电路天线。鞭状天线由于不能随身携带而使手持单元不实用，因为鞭状天线有助于手持单元的形状奇特性，并且在用户不小心时能够被折断。此外，手持单元有利地利用现有FSK解调器，所述FSK解调器已经存在于用于控制基座单元与手持单元之间的通信的电路上。因此，手持单元的尺寸被最小化，因为手持单元不需要或使用附加的部件-FM解调器。另外，这样的频率分集和天线分集方法克服了由多径造成的衰退效应。
已经根据特定的实施例描述了本发明，其中在所述实施例中并入了细节以使得易于理解本发明的操作和构造原理。在此，对特定实施例及其细节的这样的涉及不旨在将权利要求书的范围限于此。本领域的技术人员能够理解，对用于对物品和场所进行定位的系统和方法进行各种修改和改造。因此，在与本发明的精神和范围一致的情况下，权利要求书应当被宽范围地解释，并且不应当限于其严密的字面含义。

Claims (35)

1.一种用于克服多径效应的系统，该系统包括：
a.基座单元，包括第一收发器和第一印刷电路天线组；以及
b.手持单元，包括第二收发器、第二印刷电路天线组、以及用于计算所述基座单元的方位以及将所述方位显示在所述手持单元上的机构；其中所述手持单元被配置用于：
i.在多个频率和发射天线的范围内利用该机构计算基座单元的至少一个方位；
ii.处理方位结果的统计；
iii.确定所述方位结果的循环平均；
iv.计算总方差；
v.基于所述总方差评价所计算的方位结果的质量；以及
vi.在评价以后，要么利用该机构显示所计算的方位结果，要么将所计算的方位认定为不合格。
2.根据权利要求1所述的系统，其中第一印刷电路天线组和第二印刷电路天线组之中的每个都是全向天线的阵列。
3.根据权利要求1所述的系统，其中第一收发器和第二收发器之中的每个都是FSK收发器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述基座单元发送被第二收发器用于计算所述方位的信标信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其中使用基于多普勒效应的测量来计算所述方位。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述方位是方位结果的循环平均。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述方位在多个所发射的载波频率和发射天线的范围内被计算出。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述基座单元进一步包括点烟器插头和电源插头中的至少之一。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述基座单元进一步包括插座分路器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述基座单元被配置为绕所述基座单元的电源连接器的部分转动。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持单元进一步包括GPS部件，所述GPS部件被配置为扩展所述手持单元的户外范围，其中所述手持单元能够在没有所述GPS部件的情况下运行。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持单元能够以视觉和听觉中的至少之一的方式将方向信息呈现给用户。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述方向信息包括图形箭头，所述图形箭头与所接收的功率成比例地被图形化地填充以作为对所述手持单元与所述基座单元之间的距离的指示。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述手持单元是独立设备、电子设备的附加物、或者与电子设备相集成。
15.一种用于克服多径效应的方法，该方法包括：
a.在多个频率和发射天线的范围内计算第一单元的至少一个方位；
b.处理方位结果的统计；
c.确定所述方位结果的循环平均；
d.计算总方差；
e.基于所述总方差评价所计算的方位结果的质量；以及
f.在评价以后，要么将所计算的方位结果显示在第二单元上，要么将所计算的方位认定为不合格。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
a.通过使用窄带传输协议将第一信息集从第二单元传输给第一单元；
b.在第一单元处接收第二单元传输；
c.在第一ID匹配以后，将第二信息集从第一单元传输给第二单元；
d.在第二单元处接收第一单元传输；以及
e.在第二ID匹配以后，在第二单元处将数据呈现给用户，所述数据包括第一单元的方向信息。
17.根据权利要求16所述的方法，其中第二信息集被周期性地传输。
18.根据权利要求16所述的方法，其中传输被FSK调制和解调。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述数据进一步包括图形箭头，所述图形箭头指向第一单元而与第二单元的方位无关并且与所接收的功率成比例地被图形化地填充以作为对第一单元与第二单元之间的距离的指示。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述方位使用基于多普勒效应的测量被计算出。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述数据进一步包括第一单元和第二单元之间的所计算出的高度差。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所计算出的高度差基于GPS。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所计算出的高度差基于第一单元与第二单元之间的压力差。
24.根据权利要求16所述的方法，其中所述呈现包括第二单元以与所接收的功率成比例的蜂鸣速率进行蜂鸣以作为对第一单元与第二单元之间的距离的指示。
25.根据权利要求16所述的方法，其中所述呈现包括针对不同的信息呈现不同的声音。
26.根据权利要求15所述的方法，其中与循环平均偏离预先确定的量的方位结果在确定循环平均以前被去除。
27.根据权利要求15所述的方法，其中第一单元是基座单元并且第二单元是手持单元，其中所述基座单元和第二单元被用于对物品和场所进行定位。
28.根据权利要求15所述的方法，其中第一单元和第二单元之中的每个都包括平面天线组。
29.根据权利要求15所述的方法，其中第一单元和第二单元之中的每个都包括FSK收发器。
30.一种用于克服多径效应的手持单元，该手持单元包括：
a.FSK收发器，
b.印刷电路天线组，以及
c.反馈模块，被配置为提供从所述手持单元到参考点的方向信息，其中所述手持单元被配置用于：
i.在多个频率和发射天线的范围内计算基座单元的至少一个方位；
ii.处理方位结果的统计；
iii.确定所述方位结果的循环平均；
iv.计算总方差；
v.基于所述总方差评价所计算的方位结果的质量；以及
vi.在评价以后，要么显示所计算的方位结果，要么将所计算的方位认定为不合格。
31.根据权利要求30所述的手持单元，其中所述印刷电路天线组是全向天线的阵列。
32.根据权利要求30所述的手持单元，其中所述方向信息以听觉和视觉中的至少之一的方式被呈现。
33.根据权利要求30所述的手持单元，进一步包括高度计、天线切换电路、显示器、键盘以及扬声器。
34.根据权利要求30所述的手持单元，进一步包括GPS部件，所述GPS部件被配置为扩展所述手持单元的户外范围，其中所述手持单元能够在没有所述GPS部件的情况下运行。
35.根据权利要求34所述的手持单元，其中所述GPS部件被配置为计算所述手持单元与所述参考点之间的位置和高度差。
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