CN105988104A - 测距方法、测距装置、定位装置与定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种测距方法、测距装置、定位装置与定位方法。所述的测距方法适用于某一测距装置中，所述方法的步骤说明如下。首先，取得接收到的无线信号的间隔时间，其中接收到的无线信号为来自于某一物件的无线信号。其次，计算接收到的无线信号的上升时间的统计值。接着，根据此上升时间的统计值来对此间隔时间进行校正。最后，根据校正后的间隔时间估测出此物件与此测距装置之间的距离。本发明所提供的测距和定位方法或装置具有较高的精确度。

Description

测距方法、测距装置、定位装置与定位方法

技术领域

本发明涉及一种测距(ranging)方法，且特别是一种测距方法和装置，其考量到接收的无线测距信号的上升时间(rising time)因噪声所产生的一统计值(例如，当此噪声为可加性白色高斯噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)时，此统计值即为时间延展(time spread)的一标准差(standarddeviation))，以及使用有上述测距方法或装置的一种定位(location)方法和装置。

背景技术

测距方法和装置主要是通过使用一个无线测距信号来估测出物件(object)与测距装置之间的距离。理想地，由于无线测距信号会随着距离的增加衰减(attenuate)，因此，目前市售的测距装置大多是通过检测所接收到的无线测距信号的信号强度衰减的情形，来估测出物件与测距装置之间的距离。然而，事实上，信号强度的衰减更反映于通道响应(channel response)上，如此一来使得这类型的测距装置必须也考量到通道响应所带来的影响。然而，对于这类仅利用检测无线测距信号之信号强度衰减的测距装置来说，因其需要额外地使用一通道估测器(channel estimator)来取得此通道响应，故增加了较多的成本。此外，若通道是在快速变化(fast changed)(即非静态的通道)的情况下，则估测出来的物件与测距装置之间的距离，相较于物件与测距装置之间的实际距离，可能会有较大的落差。

此外，由于物件会吸收有来自发射机传播至接收机而来的电磁波(Electro-Magnetic Wave，EMW)，故接收到的信号的强度会合理地被减低。另外，若物件在第一菲涅耳区(first Fresnel zone)上被有所阻隔，则接收到的信号水平(例如，接收信号强度指标(Received Signal Strength Indicator，RSSI))应该也会合理地被衰减。举例来说，物件可能是易于大量吸收电磁波的厚重混凝土墙(特别是当混凝土墙是湿的情况)、煤层、水或类似等物体。

总而言之，基于自由空间传输模型所进行的距离估测会具有较大的误差，其中由周围物件所引起的额外衰减、反射、扩散绕射和类似的物理影响(上述影响取决于周围物件的性质、尺寸、电性等)将会相对地提高其误差。

另外一种目前市售的测距装置是计算或计数所接收到无线测距信号的间隔时间(trip time)，以估测出物件与测距装置之间的距离，其中所述的间隔时间包括接收到无线测距信号的上升时间。由于间隔时间为所接收到的无线测距信号的上升时间与发射出的无线测距信号的上升时间之间的时间差，故间隔时间也可被称为延迟时间(delay time)。然而，由于通道内不可避免地存在有噪声的干扰，因此使得所接收到的无线测距信号的上升时间将会被扩展(spread)，也就是说，所接收到的无线测距信号的上升时间将相对地被延长(lengthened)。因此，所估测出的物件与测距装置之间的距离可能会小于物件与测距装置之间的实际距离。

此外，某些定位装置可能使用有上述的测距装置，其中测距装置被用于估测出物件与测距装置之间的距离，而定位装置则再根据所估测出的多个距离来确定出此定位装置的位置，或者是，物件与测距装置之间的距离经由测距装置所估测出之后，而定位装置则再根据所估测出的多个距离来确定出此物件的位置。不论如何，可以知道的是，测距装置的测距精确度越高，则定位装置的定位精确度也越高。因此，需要一个较高测距精确准度的测距装置。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种适用于测距装置中的测距方法，其步骤说明如下。首先，取得接收到的无线信号的间隔时间，其中接收到的无线信号为来自于某一物件的无线信号。其次，计算接收到的无线信号的上升时间的统计值。接着，根据此上升时间的统计值来对此间隔时间进行校正。最后，根据校正后的间隔时间估测出此物件与此测距装置之间的距离。

本发明实施例另提供一种测距装置。所述的测距装置包括实体模块(physic module，PHY module)、媒体存取控制模块(Medium Access Controlmodule，MAC module)、控制器以及测距模块，其中媒体存取控制模块连接于实体模块，控制器连接于媒体存取控制模块，测距模块连接于媒体存取控制模块与控制器之间。实体模块用以接收无线信号，而测距模块则用以执行以上所述的测距方法。

除此之外，本发明实施例另提供一种使用有上述测距方法或装置的定位方法和装置。所述定位方法与装置利用测距装置或方法可以估测出此定位装置与多个物件之间的多个距离，并且进而根据这些距离以判断出此定位装置的位置。

此外，在本发明的实施例中，当考量到噪声为可加性白色高斯噪声时，此上升时间的统计值即为此上升时间的一标准差。

综上所述，本发明的有益效果在于，相较于传统的测距和定位方法或装置，本发明实施例所提供的测距和定位方法或装置进而具有较高的精确度。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A是本发明实施例所提供的测距原理的示意图。

图1B是本发明实施例所提供的测距装置所发射出的无线测距信号以及经由物件响应后所回传的理想无线回应信号的波形示意图。

图2A是本发明另一实施例所提供的测距原理的示意图。

图2B是本发明另一实施例所提供的接收到的理想无线测距信号的波形示意图。

图3是本发明实施例所提供的接收到的真实无线测距信号的波形示意图。

图4是本发明实施例所提供的测距装置的功能方框图。

图5是本发明实施例所提供的定位原理的示意图。

图6是本发明实施例所提供的定位装置的功能方框图。

图7A是本发明实施例所提供的测距方法的流程示意图。

图7B是本发明另一实施例所提供的测距方法的流程示意图。

图7C是本发明另一实施例所提供的测距方法的流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20～22：基地台

12、13：物件

14、24：移动电话

R、R1～R3：距离

t_R：间隔时间

t_rise1、t_rise2、t_rise、t_Emitted：上升时间

n(t)：噪声

A：理想振幅

Δt_rise：测量误差、标准差

4：测距装置

40：测距模块

41、61：控制器

42、62：媒体存取控制模块

43、63：实体模块

6：定位装置

60：定位模块

S701～S704、S711～S715、S721～S723：流程步骤

具体实施方式

在下文中，将通过图式说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。此外，在附图中相同参考数字可用以表示类似的元件。

请参图1A，图1A是本发明实施例所提供的测距原理的示意图。测距装置设置于基地台10处，并且在此测距装置内包含有一电路，以用来估测出某一物件12(例如，车子)与此测距装置(或基地台10)之间的距离R。

在本实施例中，测距装置先发射出一个无线测距信号至物件12，然后，物件12响应于来自测距装置的此无线测距信号，而回传一个无线回应信号(wireless acknowledge signal)，又或者，物件12反射此无线测距信号，以使一无线反射信号(wireless reflection signal)从物件12传递至此测距装置。总而言之，本发明并不限制测距装置接收的无线信号是通过反射或回应所产生的。以下实施例是以此无线回应信号作为例子来说明本发明的测距方法，但本发明并不以此为限制。因此，本技术领域中技术人员应可理解，下图1A和图1B实施例中所相对描述到的无线回应信号亦可改由无线反射信号来代替。

测距装置接收到的是来自于物件12所回传的无线回应信号，因此，通过图1A可知，无线测距信号与无线回应信号的总传输距离为2R，也就是说，此物件12与此测距装置(即基地台10)之间的距离应为R。

请同时参阅图1A与图1B，图1B是本发明实施例所提供的测距装置所发射出的无线测距信号以及经由物件响应后所回传的理想无线回应信号的波形示意图。经由物件响应后所回传的理想无线回应信号系被测距装置接收，其中测距装置所接收到的此理想无线回应信号的间隔时间(亦称作为延迟时间)被定义为t_R(其已扣除掉内部处理时间)。具体来说，间隔时间t_R表示接收到此理想无线回应信号(图1B下方的信号)的上升时间t_rise2与所发射出的无线测距信号(图1B上方的信号)的上升时间t_rise1之间的时间差。间隔时间t_R的计算(即开始与停止事件)是发生在信号准位超过某一门槛值时，因此，此门槛值选自于理想振幅A的最低值(0％)与最高值(100％)之间。例如，一般来说门槛值通常是会选择在理想振幅A的中间值(50％)处。因此，测距装置可以估测出接收到的理想无线回应信号的间隔时间t_R，并且根据间隔时间t_R估测出物件12与测距装置之间的距离R，例如R＝ct_R/2，其中c为光速。

请参阅图2A，图2A是本发明另一实施例所提供的测距原理的示意图。在本实施例中，测距装置设置于移动电话14中，并且此测距装置内包含有电路，以用来估测出某一物件13(例如，基地台)与此测距装置(或移动电话14)之间的距离R。

在本实施例中，物件13直接发射有一个无线测距信号至测距装置，并且测距装置会接收无线测距信号。因此，无线测距信号的总传输距离为R，也就是说，物件13与测距装置(即移动电话14)之间的距离亦为R。

请同时参阅图2A与图2B，图2B是本发明另一实施例所提供的接收到的理想无线测距信号的波形示意图。测距装置会接收无线测距信号，且还会获得此发射出的无线测距信号的上升时间t_Emitted，因此同样可将测距装置所接收到的理想无线测距信号的间隔时间(亦称作为延迟时间)定义为t_R。具体来说，间隔时间t_R表示为接收到的此理想无线测距信号的上升时间t_rise与此发射出的无线测距信号的上升时间t_Emitted之间的时间差。因此，测距装置可以估测出接收到的此理想无线测距信号的间隔时间t_R，并且根据间隔时间t_R进而估测出物件13与测距装置之间的距离R，例如R＝ct_R。

值得注意的是，上述采用的各方式在此仅是用以举例，其并非用以限制本发明。换句话说，本发明所提供的测距装置或方法是可适用于不同类型的基于时间之(time based)测量(估测)技术，例如，单向(one way)、双向(two ways)或对称双边(symmetrical-double sided)的往返时间(Round Trip of Flight,RToF)测量，或信号到达时间差(Time Difference of Arrival，TDoA)测量等。除此之外，本发明所提供的测距装置或方法还可进一步地适用于基于信号角度(angled based)的量测技术，例如，信号入射角度(Angle of Arrival，AoA)量测或发射角度(Angle of Departure，AoD)量测等。

接着，请参阅图3，图3是本发明实施例所提供的接收到的真实无线测距信号的波形示意图。由于通道内仍不可避免地会存在有噪声n(t)的干扰，因此接收到的无线信号(例如，接收到的无线测距信号、无线回应信号或无线反射信号)的上升缘将会提早一个Δt_rise时间就已超过门槛值，并且使得所估测出的距离的精确度受到影响。假设特定门槛值为接收到的无线信号的理想振幅A的中间值(50％)处时，则接收到的无线测距信号的上升时间t_rise为所接收到的无线信号的振幅超过0.5A时的时间。

值得注意的是，门槛值是可以根据不同的需求来进行设计，总而言之，本发明并不以此为限制。举例来说，在本实施例中，门槛值可以相关于所接收到的无线信号的最大平均振幅avg(A+n(t))与最小平均振幅avg(n(t))，且等于(avg(A+n(t))k1+avg(n(t))k2)，其中变量k1和k2则分别为加权系数(weightingfactor)。例如，可以将加权系数k1和k2皆设定为0.4，总而言之，本发明并不限制门槛值的产生方式。

门槛值亦可以为一最佳临界值，通过所接收到的无线信号在时域下的微分来确定出此门槛值。例如，接收到的无线信号的微分在某一特定时间时具有最大值，则将所接收到的无线信号在此特定时间时的振幅定义为此最佳临界值。

由于受到噪声n(t)的干扰影响，使得接收到的无线信号的上升缘将会提早一个Δt_rise时间就已超过门槛值的准位，因此上升时间t_rise的测量误差亦将会等于此Δt_rise时间(当考量到噪声n(t)为AWGN时，且标准差为上升时间t_rise的统计值)。复请参阅图3，由此可知，接收到的理想无线信号的上升时间t_rise与存在有噪声n(t)的真实无线信号的上升时间t_rise之间具有测量误差Δt_rise。

另外一方面，接收到的无线信号的斜率可以通过以下公式slope(斜率)＝A/t_rise获得。除此之外，通过现有技术，本技术领域中技术人员应可以归纳出，接收到的无线信号的斜率还可以利用有关于噪声n(t)以及上升时间t_rise的测量误差Δt_rise的方式来表示，例如slope＝n(t)/Δt_rise。因此，进一步地可以将此上升时间t_rise的测量误差Δt_rise方程式表示如下：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{rise}}=n\left(t\right)/\mathrm{slope}=\frac{n\left(t\right)}{\left(\frac{A}{t_{\mathrm{rise}}}\right)}=\frac{t_{\mathrm{rise}}}{\sqrt{\frac{A^2}{n{\left(t\right)}^2}}}$

，其中A²/n(t)²为接收到的无线信号的基频信号噪声功率比(signal-to-noise power ratio)。

另外，若考量到线性侦测器(linear detector)定律以及较大的信噪比(signal-to-noise ratio)，故此基频信号噪声功率比应为两倍的中频(intermediatefrequency)信号噪声功率比S/N。因此，其简化后的方程式可以表示如下：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{rise}}=\frac{t_{\mathrm{rise}}}{\sqrt{\frac{2S}{N}}}.$

接着，若是接收到的无线信号的上升时间t_rise受限于中频放大器(IFamplifier)的频宽B时，则此上升时间t_rise应大约为1/B。另外，若令S＝E_S/t_d和N＝N₀B时，则上升时间t_rise的测量误差Δt_rise方程式可简化表示如下：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{rise}}=\frac{t_{\mathrm{rise}}}{\sqrt{\frac{2S}{N}}}=\sqrt{\frac{t_d{N}_0}{2{\mathrm{BE}}_S}}$

，其中E_S为接收到的无线信号的信号能量(signal energy)，t_d为接收到的无线信号的持续时间(duration)，而N₀则为噪声n(t)的功率频谱密度(powerspectral density，PSD)。

另外，如果相同的延迟测量进行在接收到的无线信号的下降缘，则通过合并与平均个别测量将使得测量结果提升为2的平方根，因此上升时间t_rise的测量误差Δt_rise方程式可以表示如下：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{rise}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\frac{t_{\mathrm{rise}}}{\sqrt{\frac{2S}{N}}}=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{t_d{N}_0}{{\mathrm{BE}}_S}}.$

值得注意的是，通过上述内容，本技术领域中技术人员应可理解出，上升时间t_rise的测量误差Δt_rise即为测量值与实际值之间差异的均方根(RootMean Square,RMS)，即标准差。另外，若假设距离测量精准度的干扰为接收机噪声，则可进一步地假设其偏离误差已被消除。因此，根据雷达定理，更可以将出上升时间t_rise的标准差、有效频宽B_eff(effective bandwidth)以及信杂比E_S/N₀之间的关系定义如下：

$\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{rise}}=\mathrm{std}\_\mathrm{dev}\left(t_{\mathrm{rise}}\right)=\frac{1}{B_{\mathrm{eff}}\sqrt{2\left(\frac{E_S}{N_0}\right)}}.$

除此外，有效频宽B_eff可以表示为：

${B_{\mathrm{eff}}}^2=\frac{1}{E_S}{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^2{\left(\right|S\left(f\right)\left|\right)}^2\mathrm{df}$

，其中变量f为频率，且函数S(f)为接收到的无线信号的频谱。值得注意的是，有效频宽B_eff相同于均方根频宽B_rms。

另外，如果接收到的无线信号在基频中为具有一个频带有限信号频谱，例如具有常数频谱大小的线性调频(chirp)(即当频率在带内时，|S(f)|＝1，且相反地，则|S(f)|＝0)，则有效频宽B_eff表示如下：

${B_{\mathrm{eff}}}^2=\frac{1}{E_S}{\∫}_{-0.5\mathrm{\Δf}}^{0.5\mathrm{\Δf}}{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^2{\left(\right|S\left(f\right)\left|\right)}^2\mathrm{df}=\frac{4{\mathrm{\π}}^2}{E_S}{\∫}_{-0.5\mathrm{\Δf}}^{0.5\mathrm{\Δf}}{f}^2\mathrm{df}=\frac{{\mathrm{\π}}^2}{3E_S}\mathrm{\Δ}{f}^3.$

也就是说，有效频宽B_eff亦可表示如下：

$B_{\mathrm{eff}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\π}}^2}{3E_S}\mathrm{\Δ}{f}^3}.$

此外，如果接收到的无线信号在周期t_d持续为矩形波形，则均方根频宽B_rms(即B_eff)可以表示如下：

$\begin{array}{c}{B_{\mathrm{rms}}}^2=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^2{\left(\right|S\left(f\right)\left|\right)}^2\mathrm{df}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\left(\right|S\left(f\right)\left|\right)}^2\mathrm{df}}=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^2\frac{\sin {\left(\mathrm{\π}{\mathrm{ft}}_d\right)}^2}{{\left(\mathrm{\πf}\right)}^2}\mathrm{df}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}\frac{\sin {\left(\mathrm{\π}{\mathrm{ft}}_d\right)}^2}{{\left(\mathrm{\πf}\right)}^2}\mathrm{df}}=\\ =\frac{1}{E_S}{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\left(2\mathrm{\πf}\right)}^2{\left(\right|S\left(f\right)\left|\right)}^2\mathrm{df}=\frac{4}{E_S}{\∫}_{-\∞}^{\∞}\sin {\left(\mathrm{\π}{\mathrm{ft}}_d\right)}^2\mathrm{df}.\end{array}.$

当频谱带宽被限制为B时，上述方程式的均方根频宽B_rms更可以再表示如下：

${B_{\mathrm{rms}}}^2=\frac{4}{E_S}{\∫}_{-0.5B}^{0.5B}\sin {\left(\mathrm{\πf}{t}_d\right)}^2\mathrm{df}.$

经过完成多次的计算之后，则均方根频宽B_rms(即B_eff)可以简化表示如下：

$B_{\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{1}{{t_d}^2}\frac{\mathrm{\π}{\mathrm{Bt}}_d-\sin \left(\mathrm{\π}{\mathrm{Bt}}_d\right)}{\mathrm{Sinc}\left(\mathrm{\π}{\mathrm{Bt}}_d\right)+\frac{\cos \left(\mathrm{\π}{\mathrm{Bt}}_d\right)-1}{\mathrm{\π}{\mathrm{Bt}}_d}}}.$

值得注意的是，上述标准差的计算方式主要是适用于噪声为AWGN的情况。然而，对于其他类型的噪声和干扰(尤其是具有规则的人为干扰)而言，其统计值不一定总会是标准差，因此可能要用另外一种测量其统计值的方式才会适用。对此，以下实施例主要仍是以上升时间的统计值为标准差作说明，但是本发明并不以此为限制。

接着，为了更进一步说明关于测距方法的运作，本发明实施例进一步提供测距装置的一种实施方式。请参阅图4，图4是本发明实施例所提供的测距装置的功能方框图。然而，下述的测距装置仅是上述方法的其中一种实现方式，其并非用以限制本发明。所述的测距装置4可以包括测距模块40、控制器41、媒体存取控制模块42以及实体模块43。媒体存取控制模块42连接于控制器41以及实体模块43，而测距模块40则连接于媒体存取控制模块42以及控制器41之间。另外，上述各元件可以是通过纯硬件电路来实现，或者是通过硬件电路搭配固件或软件来实现，总而言之，本发明并不限制测距装置4的具体实现方式。

具体来说，实体模块43除了用以接收来自于某处的无线信号(例如，无线测距信号、无线回应信号或无线反射信号)之外，实体模块43还可以用来发射出无线信号(例如，无线测距信号、无线回应信号或无线反射信号)。另外，根据以上教示，本技术领域中技术人员应可理解到，测距模块40将会是考量到所接收到的无线信号的上升时间t_rise的标准差Δt_rise来估测出测距装置4与物件之间的距离。此外，测距模块40进一步地还可以指示控制器41调整关联于上升时间t_rise的标准差Δt_rise的至少一个参数。

在本实施例中，测距模块40计算出上升时间t_rise的标准差Δt_rise，并且根据上升时间t_rise的标准差Δt_rise来校正接收到的无线信号的间隔时间t_R。最后，测距模块40进而可根据校正后的间隔时间估测出测距装置4与物件之间的距离。

因此，如前面所述，可以根据有效频宽B_eff、信号能量E_S以及噪声n(t)的功率频谱密度N₀来计算出上升时间t_rise的标准差Δt_rise。又或者是，根据信号能量E_S、噪声n(t)的功率频谱密度N₀、中频放大器的频宽以及接收到的无线信号的持续时间来计算出上升时间t_rise的标准差Δt_rise。值得注意的是，本发明并不限制计算出上升时间t_rise的标准差Δt_rise的具体实现方式，本技术领域中技术人员可依据实际需求或应用来进行设计。

在另一实施例中，测距模块40在计算出上升时间t_rise的标准差Δt_rise之后，并且可判断此上升时间t_rise的标准差Δt_rise是否小于一个特定值。如果上升时间t_rise的标准差Δt_rise小于此特定值时，测距模块40可以确定的是此上升时间t_rise的标准差Δt_rise仅轻轻地影响到所接收的无线信号的间隔时间t_R。因此，测距模块40可根据所接收到的无线信号的间隔时间t_R来估测出测距装置4与物件之间的距离。相反地，如果上升时间t_rise的标准差Δt_rise并不小于此特定值时，测距模块40则确定此上升时间t_rise的标准差Δt_rise严重地影响到所接收的无线信号的间隔时间t_R。因此，测距模块40会是指示控制器41调整关联于上升时间t_rise的标准差Δt_rise的至少一个参数，并且再次执行测距操作以获得响应于调整后参数的上升时间t_rise的标准差Δt_rise。因此，所述测距装置4可以有效地消除上升时间t_rise的标准差Δt_rise，以提高测距的精确度。

根据上述内容可知，有效频宽B_eff、信号能量E_S、位元能量E_b、位元能量与功率频谱密度E_b/N ₀、无线信号使用的类型或脉冲形状，和门槛值等都可以是被用以调整，以降低上升时间t_rise的标准差Δt_rise。举例来说，相关信号(correlative signal)可以作为发射或回应的无线信号，其中相关信号可以同时分别使用多个“互补”表示方式(“complementary”representations)的互补信号(complementary signaling)，例如相关信号包括上升脉冲(up-chirp)或下降脉冲(down-chirp)。值得注意的是，上述相关信号的“互补”表示方式是可以具有不同的权重，例如，上升脉冲与下降脉冲具有不同的振幅绝对值(absoluteamplitudes)。

在另一实施例中，在某一特定限制条件下的多个参数组之中，测距模块40可以选择让所接收到的无线信号的上升时间t_rise的标准差Δt_rise最小的一参数组。每一参数组中包括至少一参数是关联于所接收到的无线信号的上升时间t_rise的标准差Δt_rise。

根据上述内容可知，在此特定限制条件下，有效频宽B_eff、信号能量E_S、位元能量E_b、位元能量与功率频谱密度E_b/N₀、无线信号使用的类型或脉波形状，和门槛值等都可以是被用以调整，以降低上升时间t_rise的标准差Δt_rise。举例来说，在成本与信号能量E_S的限制条件下，测距装置可以选择无线信号的类型或脉冲形状中让其上升时间t_rise的标准差Δt_rise最小的一个，以便提高测距的精确度。

另外一方面，再请参阅图5，图5是本发明实施例所提供的定位原理的示意图。在本实施例中，移动电话24可以配备有一定位装置，并且通过此定位装置以获得到移动电话24与基地台20～22之间的各别距离R1～R3。因此，进而使得定位装置可以根据各距离R1～R3有效地判断出此移动电话24的位置。

接着，以下更进一步地提供出所述定位装置的一种实施方式。请参阅图6，图6是本发明实施例所提供的定位装置的功能方框图。值得注意的是，下述的定位装置仅是上述方法的其中一种实现方式，其并非用以限制本发明。所述的定位装置6可以包括定位模块60、控制器61、媒体存取控制模块62以及实体模块63。媒体存取控制模块62连接于控制器61以及实体模块63，而定位模块60则连接于媒体存取控制模块62以及控制器61之间。另外，上述各元件可以是通过纯硬件电路来实现，或者是通过硬件电路搭配固件或软件来实现，总而言之，本发明并不限制定位装置6的具体实现方式。

具体来说，实体模块63除了用以接收来自于某处的无线信号(例如，无线测距信号、无线回应信号或无线反射信号)之外，实体模块63还可以用来发射出无线信号(例如，无线测距信号、无线回应信号或无线反射信号)。另外，根据以上教示，本技术领域中技术人员应可理解到，定位模块60可以获得到多个物件与定位装置6之间的距离信息，其中这些距离将会是从上述考量到接收的无线信号的上升时间t_rise的标准差Δt_rise来获得。此外，定位模块60同样进一步地还可以指示控制器61以调整关联于上升时间t_rise的标准差Δt_rise的至少一个参数。

为了更进一步说明关于测距装置的运作流程，本发明进一步提供其测距方法的几种实施方式。请参阅图7A，图7A是本发明实施例所提供的测距方法之流程示意图。本例所述的方法可以在图4所示的测距装置4执行，因此请一并照图4以利理解。另外，详细步骤流程如前述实施例所述，故于此仅作概述而不再多加冗述。

首先，在步骤S701中，测距装置取得所接收到的无线信号(例如，来自于某物件所发射出的无线测距信号，从此物件回应而来的无线回应信号，或来自于此物件的无线反射信号)的间隔时间。其次，在步骤S702中，测距装置计算所接收到的无线信号的上升时间的标准差，其中计算出所接收的无线信号的上升时间的标准差的详细方式如前述实施例所述，故于此不再赘述。接着，在步骤S703中，测距装置使用上升时间的标准差来对所接收到的无线信号的间隔时间进行校正。最后，在步骤S704中，测距装置则会根据校正后的间隔时间以估测出物件与测距装置之间的距离。

另外一方面，再请参阅图7B，图7B是本发明另一实施例所提供的测距方法之流程示意图。图7B的方法同样可以在图4所示的测距装置4执行，因此请一并照图4以利理解。相较于图7A的测距方法，图7B的测距方法更将上升时间的标准差是否小于某特定值考量进去，以使得测距装置可以更有效地消除上升时间的标准差以提高测距的精确度。然而，下述仅是测距方法的其中一种详细实现方式，其并非用以限制本发明。首先，在步骤S711中，测距装置取得所接收到的无线信号的间隔时间，其中所接收到的无线信号为来自某一物件的无线信号(例如，来自于某物件所发射出的无线测距信号，从此物件回应而来的无线回应信号，或来自于此物件的无线反射信号)。其次，在步骤S712中，测距装置计算所接收到的无线信号的上升时间的标准差，其中计算出所接收的无线信号的上升时间的标准差的详细方式如前述实施例所述，故于此不再赘述。接着，在步骤S713中，测距装置判断上升时间的标准差是否小于一特定值。

若上升时间的标准差小于此特定值时，则执行步骤S714；相反地，若上升时间的标准差并不小于此特定值时，则执行步骤S715。在步骤S714中，测距装置会根据校正后的间隔时间估测出物件与测距装置之间的距离，其中校正后的间隔时间则是通过利用上升时间的标准差来对间隔时间进行校正而产生出。在步骤S715中，测距装置则是会调整关联于上升时间的标准差的至少一参数，并且在调整关联于上升时间的标准差的至少一参数之后，再次执行整个测距操作，也就是说，返回至执行步骤S711，测距装置会因响应于调整后的至少一参数以重新取得所接收到的无线信号的间隔时间。另外，值得注意的是，本技术领域中技术人员应可理解，在图7B的方法中是可以进一步地来对步骤S711的执行次数进行限制。也就是说，在图7B的方法中可计算出此步骤S711的执行次数，并且若在此执行次数大于某特定次数门槛值时，即结束了整个测距方法，进而提出测量错误报告。

另外，再请参阅图7C，图7C是本发明另一实施例所提供的测距方法的流程示意图。图7C的方法同样可以在图4所示的测距装置4执行，因此请一并照图4以利理解。另外，下述仅是测距方法的其中一种详细实现方式，其并非用以限制本发明。首先，在步骤S721中，在某一特定的限制条件下的多个参数组之中，测距装置会先选择接收到的无线信号的上升时间的标准差最小的一参数组，其中每一参数组中包括至少一参数相关联于所接收到的无线信号的上升时间的标准差。其次，在步骤S722中，测距装置取得所接收到的无线信号的间隔时间。最后，在步骤S723中，测距装置则会根据校正后的间隔时间来估测出物件与测距装置之间的距离，其中校正后的间隔时间则是通过利用上升时间的标准差来对间隔时间进行校正而产生出。

除此之外，本发明实施例另提供有使用到上述各测距方法之一的定位方法。首先，则是通过利用上述测距方法以估测出定位装置与多个物件之间的多个距离，然后定位装置进而根据与这些物件之间的这些距离以判断出此定位装置的位置。

综上所述，本发明实施例所提供的测距和定位方法或装置，相较于传统的测距和定位方法或装置，进而具有较高的精确度。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (16)

1.一种测距方法，适用于一测距装置中，其特征在于，该测距方法包括下列步骤：

取得一接收到的无线信号的一间隔时间，其中该接收到的无线信号为来自一物件的一无线信号；

计算该接收到的无线信号的一上升时间的一统计值；

根据该上升时间的该统计值来对该间隔时间进行校正；以及

根据校正后的该间隔时间估测出该物件与该测距装置之间的一距离。

2.如权利要求1所述的测距方法，其中当考量到一噪声是可加性白色高斯噪声时，该上升时间的该统计值为该上升时间的一标准差。

3.如权利要求2所述的测距方法，其中根据该接收到的无线信号的一有效频宽与能量以及该噪声的一功率频谱密度来计算出该上升时间的该标准差。

4.如权利要求2所述的测距方法，其中根据该接收到的无线信号的能量、该噪声的一功率频谱密度、一中频放大器的一频宽以及该接收到的无线信号的一持续时间来计算出该上升时间的该标准差。

5.如权利要求1所述的测距方法，其中该无线信号是一频带有限信号。

6.如权利要求1所述的测距方法，其中该无线信号是一互补信号。

7.一种定位方法，适用于一定位装置，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：

取得该定位装置与多个物件之间的多个距离；以及

根据所述多个距离判断出该定位装置的一位置；

其中取得该定位装置与每一所述物件的该距离是通过以下步骤：

取得一接收到的无线信号的一间隔时间，其中该接收到的无线信号为来自该物件的一无线信号；

计算该接收到的无线信号的一上升时间的一统计值；

根据该上升时间的该统计值来对该间隔时间进行校正；以及

根据校正后的该间隔时间估测出该物件与该定位装置之间的该距离。

8.如权利要求7所述的定位方法，其中当考量到一噪声是可加性白色高斯噪声时，该上升时间的该统计值为该上升时间的一标准差。

9.如权利要求8所述的定位方法，其中根据该接收到的无线信号的一有效频宽与能量以及该噪声的一功率频谱密度来计算出该上升时间的该标准差。

10.如权利要求8所述的定位方法，其中根据该接收到的无线信号的能量，该噪声的一功率频谱密度，一中频放大器的一频宽，以及该接收到的无线信号的一持续时间来计算出该上升时间的该标准差。

11.如权利要求7所述的定位方法，其中该无线信号是一频带有限信号。

12.如权利要求7所述的定位方法，其中该无线信号是一互补信号。

13.一种测距装置，其特征在于，该测距装置包括：

一实体模块，用以接收一无线信号；

一媒体存取控制模块，连接于该实体模块；

一控制器，连接于该媒体存取控制模块；以及

一测距模块，连接于该媒体存取控制模块与该控制器之间，且用以执行以下步骤：

取得一接收到的无线信号的一间隔时间，其中该接收到的无线信号为来自一物件的该无线信号；

计算该接收到的无线信号的一上升时间的一统计值；

根据该上升时间的该统计值来对该间隔时间进行校正；以及

根据校正后的该间隔时间估测出该物件与该测距装置之间的一距离。

14.如权利要求13所述的测距装置，其中当考量到一噪声是可加性白色高斯噪声时，该上升时间的该统计值为该上升时间的一标准差。

15.一种定位装置，其特征在于，该定位装置包括：

一实体模块，用以接收一无线信号；

一媒体存取控制模块，连接于该实体模块；

一控制器，连接于该媒体存取控制模块；以及

一定位模块，连接于该媒体存取控制模块与该控制器之间，且用以执行以下步骤：

取得该定位装置与多个物件之间的多个距离；以及

根据所述多个距离判断出该定位装置的一位置；

其中取得该定位装置与每一所述物件的该距离是通过以下步骤：

取得一接收到的无线信号的一间隔时间，其中该接收到的无线信号为来自该物件的该无线信号；

计算该接收到的无线信号的一上升时间的一统计值；

根据该上升时间的该统计值来对该间隔时间进行校正；以及

根据校正后的该间隔时间估测出该物件与该定位装置之间的该距离。

16.如权利要求15所述的定位装置，其中当考量到一噪声是可加性白色高斯噪声时，该上升时间的该统计值为该上升时间的一标准差。