CN115698745A - 用于执行定位的电子装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置包括多个第一天线、第二天线和至少一个处理器。所述至少一个处理器使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第一定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收第一接收信号；当所述第一接收信号的强度小于阈值时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第二定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收第二接收信号，并基于所述第二接收信号识别到达时间点；使用第二天线接收第二接收信号，并基于使用第二天线接收到的第二接收信号来校正所识别的到达时间点；以及将校正后的到达时间点确定为到达时间点。

Description

用于执行定位的电子装置及其方法
技术领域
本公开总体上涉及用于执行定位的电子装置。
背景技术
电子装置可以基于超宽带(UWB)信号执行定位。例如，UWB信号可以具有500兆赫(MHz)或更高的频带。因为UWB信号具有与脉冲信号相似的特性，所以其脉冲宽度比路径延迟要短。因此，在使用UWB信号的定位中，直接信号和反射信号可以容易地彼此区分。基于UWB信号的上述特性，电子装置可以使用至少一个天线执行相对精确的定位(例如，小于30厘米(cm)的误差)。
电子装置可以基于各种定位算法(例如，到达角(AoA)、第一到达时间差(TDoA)，第二到达时间差(AoD)、到达时间(ToA)、飞行时间(ToF)和/或双向测距(TWR))来执行定位。
发明内容
技术问题
电子装置可以在各种环境中使用UWB信号执行定位。然而，一般而言，尽管针对短距离执行定位，但在电子装置接收的信号强度弱的情况下(例如，弱电场环境)，使用天线的定位可能无法执行或可能不准确。例如，在弱电场环境中，电子装置可能无法测量到与定位目标的距离。此外，与定位目标的距离会被测量为比实际距离更近或更远。
技术方案
本公开旨在解决上述问题和缺点，并至少提供以下描述的优点。
根据本公开的一个方面，提供了一种电子装置，其包括多个第一天线、第二天线以及与多个第一天线和第二天线可操作地连接的至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置为：使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第一定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第一定位信号的第一接收信号；当所述第一接收信号的强度小于阈值时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第二定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第二定位信号的第二接收信号，并基于所述第二接收信号识别到达时间点；使用第二天线接收针对第二定位信号的第二接收信号，并基于使用第二天线接收到的第二接收信号来校正所识别的到达时间点；并且将校正后的到达时间点确定为第二接收信号的到达时间点。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子装置的操作方法，其包括：使用多个第一天线或第二天线中的一者发射第一定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第一定位信号的第一接收信号；当所述第一接收信号的强度小于阈值时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第二定位信号；使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第二定位信号的第二接收信号，并基于所述第二接收信号识别到达时间点；使用第二天线接收针对第二定位信号的第二接收信号，并基于使用第二天线接收到的第二接收信号来校正所识别的到达时间点；并且将校正后的到达时间点确定为所述第二接收信号的到达时间点。
有益效果
根据本公开的实施例，电子装置可以通过在弱电场环境中使用辅助天线校正由天线接收到的信号的到达时间点来提高定位精度。
根据本公开的实施例，电子装置可以在需要高定位精度的环境中使用辅助天线来执行精确定位。
此外，可以提供通过本公开直接或间接确定的各种效果。
虽然已经参考本公开的某些实施例具体示出和描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求及其等同形式所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节的各种改变。
附图说明
根据结合附图进行的以下描述，本公开的特定实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1是示出根据各种实施例的网络环境中的电子装置的框图；
图2示出了根据实施例的在强电场环境中使用电子装置的天线的定位；
图3示出了根据实施例的在弱电场环境中使用电子装置的天线的定位；
图4是示出根据实施例的执行定位的电子装置的配置的框图；
图5a示出了根据实施例的电子装置的结构；
图5b示出了根据实施例的根据电子装置的水平模式和垂直模式的天线操作；
图6是示出根据实施例的电子装置的定位的流程图；
图7示出了根据实施例的在电子装置的辅助模式下执行定位；
图8是示出根据实施例的天线操作的表；
图9是示出根据实施例的电子装置测距时的天线操作的表；
图10是示出根据实施例的电子装置的AoA测量时的天线操作的表；
图11是示出根据实施例的在辅助模式下执行定位的电子装置的定位的流程图；
图12a是示出根据实施例在弱电场环境中执行逐步定位的流程图；
图12b是示出根据实施例的在指定条件下在辅助模式下操作的电子装置执行定位的流程图；
图13是示出根据实施例的其中合并和设计了用于UWB的金属天线的电子装置的框图；
图14示出了根据实施例的其中合并和设计了用于UWB的金属天线的电子装置的结构。
具体实施方式
参考附图描述本公开的各种实施例。然而，本公开的各种实施例不限于特定实施例，并且应当理解，可以对这里描述的实施例进行各种修改、等效和/或替换。关于附图的描述，相似的部件可以用相似的附图标记来标记。
图1是示出根据各种实施例的网络环境100中的电子装置101的框图。参考图1，网络环境100中的电子装置101可经由第一网络198(例如，短距离无线通信网络)与电子装置102进行通信，或者经由第二网络199(例如，长距离无线通信网络)与电子装置104或服务器108中的至少一个进行通信。根据实施例，电子装置101可经由服务器108与电子装置104进行通信。根据实施例，电子装置101可包括处理器120、存储器130、输入模块150、声音输出模块155、显示模块160、音频模块170、传感器模块176、接口177、连接端178、触觉模块179、相机模块180、电力管理模块188、电池189、通信模块190、用户识别模块(SIM)196或天线模块197。在一些实施例中，可从电子装置101中省略至少一个部件(例如，连接端178)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置101中。在一些实施例中，可将一些部件(例如，传感器模块176、相机模块180或天线模块197)实现为单个集成部件(例如，显示模块160)。
处理器120可运行例如软件(例如，程序140)来控制电子装置101的与处理器120连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施例，作为数据处理或计算的至少部分，处理器120可将从另一部件(例如，传感器模块176或通信模块190)接收到的命令或数据存储到易失性存储器132中，对存储在易失性存储器132中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器134中。根据实施例，处理器120可包括主处理器121(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))或者与主处理器121在操作上独立的或者相结合的辅助处理器123(例如，图形处理单元(GPU)、神经处理单元(NPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。例如，当电子装置101包括主处理器121和辅助处理器123时，辅助处理器123可被适配为比主处理器121耗电更少，或者被适配为专用于特定的功能。可将辅助处理器123实现为与主处理器121分离，或者实现为主处理器121的部分。
在主处理器121处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器123可代替主处理器121控制与电子装置101的部件之中的至少一个部件(例如，显示模块160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器121处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器123可与主处理器121一起来控制与电子装置101的部件之中的至少一个部件(例如，显示模块160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例，可将辅助处理器123(例如，ISP或CP)实现为在功能上与辅助处理器123相关的另一部件(例如，相机模块180或通信模块190)的部分。根据实施例，辅助处理器123(例如，神经处理单元)可包括专用于人工智能模型处理的硬件结构。可通过机器学习来生成人工智能模型。例如，可通过人工智能被执行之处的电子装置101或经由单独的服务器(例如，服务器108)来执行这样的学习。学习算法可包括但不限于例如监督学习、无监督学习、半监督学习或强化学习。人工智能模型可包括多个人工神经网络层。人工神经网络可以是深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、受限玻尔兹曼机(RBM)、深度置信网络(DBN)、双向循环深度神经网络(BRDNN)或深度Q网络或其两个或更多个的组合，但不限于此。另外地或可选地，人工智能模型可包括除了硬件结构以外的软件结构。
存储器130可存储由电子装置101的至少一个部件(例如，处理器120或传感器模块176)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序140)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器130可包括易失性存储器132或非易失性存储器134。
可将程序140作为软件存储在存储器130中，并且程序140可包括例如操作系统(OS)142、中间件144或应用146。
输入模块150可从电子装置101的外部(例如，用户)接收将由电子装置101的其它部件(例如，处理器120)使用的命令或数据。输入模块150可包括例如麦克风、鼠标、键盘、键(例如，按钮)或数字笔(例如，手写笔)。
声音输出模块155可将声音信号输出到电子装置101的外部。声音输出模块155可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的。接收器可用于接收呼入呼叫。根据实施例，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示模块160可向电子装置101的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置160可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例，显示模块160可包括被适配为检测触摸的触摸传感器或被适配为测量由触摸引起的力的强度的压力传感器。
音频模块170可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施例，音频模块170可经由输入模块150获得声音，或者经由声音输出模块155或与电子装置101直接(例如，有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置102)的耳机输出声音。
传感器模块176可检测电子装置101的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置101外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例，传感器模块176可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口177可支持将用来使电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102)直接(例如，有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施例，接口177可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端178可包括连接器，其中，电子装置101可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置102)物理连接。根据实施例，连接端178可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块179可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施例，触觉模块179可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块180可捕获静止图像或运动图像。根据实施例，相机模块180可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块188可管理对电子装置101的供电。根据实施例，可将电力管理模块188实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池189可对电子装置101的至少一个部件供电。根据实施例，电池189可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块190可支持在电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102、电子装置104或服务器108)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块190可包括能够与处理器120(例如，AP)独立操作的一个或更多个CP，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据实施例，通信模块190可包括无线通信模块192(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块194(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络198(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络199(例如，长距离通信网络，诸如传统蜂窝网络、5G网络、下一代通信网络、互联网或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块192可使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中的电子装置101。
无线通信模块192可支持在4G网络之后的5G网络以及下一代通信技术(例如新无线电(NR)接入技术)。NR接入技术可支持增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)或超可靠低延时通信(URLLC)。无线通信模块192可支持高频带(例如，mmWave带)以实现例如高数据传输速率。无线通信模块192可支持用于确保高频带上的性能的各种技术，诸如例如波束成形、大规模多输入多输出(大规模MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形或大规模天线。无线通信模块192可支持在电子装置101、外部电子装置(例如，电子装置104)或网络系统(例如，第二网络199)中指定的各种要求。根据实施例，无线通信模块192可支持用于实现eMBB的峰值数据速率(例如，20Gbps或更大)、用于实现mMTC的丢失覆盖(例如，164dB或更小)或者用于实现URLLC的U平面延迟(例如，对于下行链路(DL)和上行链路(UL)中的每一个为0.5ms或更小，或者1ms或更小的往返)。
天线模块197可将信号或电力发送到电子装置101的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置101的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例，天线模块197可包括天线，所述天线包括辐射元件，所述辐射元件由形成在基底(例如，印刷电路板(PCB))中或形成在基底上的导电材料或导电图案构成。根据实施例，天线模块197可包括多个天线(例如，阵列天线)。在这种情况下，可由例如通信模块190(例如，无线通信模块192)从所述多个天线中选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块190与外部电子装置之间发送或接收信号或电力。根据实施例，除了辐射元件之外的另外的部件(例如，射频集成电路(RFIC))可附加地形成为天线模块197的一部分。
根据各种实施例，天线模块197可形成mmWave天线模块。根据实施例，mmWave天线模块可包括印刷电路板、RFIC和多个天线(例如，阵列天线)，其中，RFIC设置在印刷电路板的第一表面(例如，底表面)上，或与第一表面相邻并且能够支持指定的高频带(例如，mmWave带)，所述多个天线设置在印刷电路板的第二表面(例如，顶部表面或侧表面)上，或与第二表面相邻并且能够发送或接收指定高频带的信号。
上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施例，可经由与第二网络199连接的服务器108在电子装置101与外部电子装置104之间发送或接收命令或数据。电子装置102或电子装置104中的每一个可以是与电子装置101相同类型的装置，或者是与电子装置101不同类型的装置。根据实施例，将在电子装置101运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置102、外部电子装置104或服务器108中的一个或更多个处运行。例如，如果电子装置101应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置101可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置101除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置101。电子装置101可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术、移动边缘计算(MEC)技术或客户机-服务器计算技术。电子装置101可使用例如分布式计算或移动边缘计算来提供超低延迟服务。在另一实施例中，外部电子装置104可包括物联网(IoT)装置。服务器108可以是使用机器学习和/或神经网络的智能服务器。根据实施例，外部电子装置104或服务器108可被包括在第二网络199中。电子装置101可应用于基于5G通信技术或IoT相关技术的智能服务(例如，智能家居、智能城市、智能汽车或医疗保健)。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上所述的那些电子装置。
应该理解的是，本公开的各种实施例以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施例，而是包括针对相应实施例的各种改变、等同形式或替换形式。对于附图的描述，相似的附图标记可用来指代相似或相关的元件。将理解的是，与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的任意一项或所有可能组合。如这里所使用的，诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分，并且不在其它方面(例如，重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是，在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下，如果一元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)结合”、“结合到另一元件(例如，第二元件)”、“与另一元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如，第二元件)”，则意味着所述一元件可与所述另一元件直接(例如，有线地)连接、与所述另一元件无线连接、或经由第三元件与所述另一元件连接。
如与本公开的各种实施例关联使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并可与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如，根据实施例，可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施例实现为包括存储在存储介质(例如，内部存储器136或外部存储器138)中的可由机器(例如，电子装置101)读取的一个或更多个指令的软件(例如，程序140)。例如，在处理器的控制下，所述机器(例如，电子装置101)的处理器(例如，处理器120)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的所述一个或更多个指令中的至少一个指令并运行所述至少一个指令。这使得所述机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。所述一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中，术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可作为产品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品，或者可经由应用商店(例如，PlayStoreTM)在线发布(例如，下载或上传)计算机程序产品，或者可直接在两个用户装置(例如，智能电话)之间分发(例如，下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的，则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的，或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施例，上述部件中的每个部件(例如，模块或程序)可包括单个实体或多个实体，并且多个实体中的一些实体可分离地设置在不同的部件中。根据各种实施例，可省略上述部件中的一个或更多个部件，或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地，可将多个部件(例如，模块或程序)集成为单个部件。在这种情况下，根据各种实施例，该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式，执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施例，由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行，或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略，或者可添加一个或更多个其它操作。
图2示出了根据实施例的在强电场环境中使用电子装置的天线的定位。
参照图2，定位图200a示出了电子装置101在强电场环境中测距。图2的曲线图200b示出了电子装置101在强电场环境中的到达角(AoA)测量。图2的测距和AoA测量可由电子装置101的处理器120执行。处理器的描述可参照图4的描述。
在定位图200a中，处理器可以使用天线发射定位信号210(例如，轮询消息)。定位信号210可以包括关于定位信号210的发射时间点225的信息。处理器可以接收针对定位信号210的信号215(例如，响应消息)。针对定位信号210的信号215可以表示例如其中定位信号210是从定位目标反射的信号，或者可以表示例如由接收定位信号210的外部对象发射的响应信号。本公开中的“针对定位信号的信号”可以被称为“接收信号”或“接收的信号”。
处理器可以确定接收信号215的到达时间点220。例如，处理器可以设置用于查找接收信号215的到达时间点220的阈值235。当接收信号215的强度大于阈值235时，处理器可以搜索第一路径。具体地，处理器可以在接收信号215的强度大于阈值235之后确定接收信号215的强度的峰值作为第一路径。处理器可以将接收信号215的第一路径确定为接收信号215的到达的时间点220。处理器可以计算作为发射时间点225和到达时间点220之间的差的△t1 230，以测量与定位目标的距离。使用△t1 230进行测距可以通过使用下面的等式(1)来计算。Dm表示为测量距离。
【数学式1】
Dm＝(Xt1-td)SA/2
在式(1)中，延迟时间(td)可以是定位目标接收定位信号210并发射(返回)针对定位信号210的信号215所花费的时间。接收信号215可以包括关于延迟时间的信息。在等式(1)中，A可以被理解为关于光速或无线电波传播速率的常数。
在图2的图200b中，处理器可以使用两个或更多个天线来测量AoA。处理器可以使用第一天线250和第二天线255接收针对定位信号的接收信号260。第一天线250与第二天线225可以被设计为彼此间隔开间隔距离D 262。关于间隔距离D 262的信息可以存储在电子装置101的存储器130中。第一天线250接收到接收信号260的时间点和第二天线255接收到接收信号260的时间点会由于第一天线250与第二天线255之间的间隔距离D 262而变化。处理器可以使用利用第一天线250和第二天线255接收到的接收信号260的到达时间点之间的差来测量△d 264。可以根据下面的式(2)通过△d 264和AoAθ266来定义间隔距离D 262。可以根据下面的式(3)利用△d 264来计算由第一天线250和第二天线255接收到的信号的相位差△Ф。
【数学式2】
D＝XdScos(θ)
【数学式3】
Xφ＝2π/λSXd
处理器可以使用与以下式(4)相同的方法来计算上述式(2)和(3)以计算AoAθ266。
【数学式4】
Figure BDA0003986686710000121
图3示出了根据实施例的在弱电场环境中使用电子装置的天线的定位。
参照图3，图3的定位图300a示出了在弱电场环境中由电子装置101的天线接收到的信号。图3的曲线图300b示出了电子装置101在弱电场环境中的测距结果。图3的定位可由电子装置101的处理器120执行。处理器的描述可参照图4的描述。
弱电场环境可以由多种原因产生。例如，当电子装置101的天线的极化特性和作为定位目标的外部电子装置的天线的极化特性彼此垂直时，由于发射和接收极化特性垂直的信号，天线可以对应于弱电场情况。在这种情况下，电子装置101对于外部电子装置的定位会不准确或不可能。此外，当电子装置101和定位目标之间存在许多障碍物时，电子装置101可以在非视距(NLOS)环境中执行定位。在这种情况下，因为障碍物干扰了信号的发射和接收，所以电子装置101对于定位目标的定位会不准确或不可能。此外，当存在人体干扰时(例如，当用户握持电子装置101或当电子装置101位于口袋或包中时)，会存在弱电场情况。因为由电子装置101的天线接收的针对定位信号的信号的强度在弱电场环境中是弱的，所以定位的精度会降低。
在图3中的定位图300a中使用天线的测距方法的描述可参照图2中的定位图200a的描述。图3的描述将主要集中于定位图300a和定位图200a之间的差异。
再次参照图3，处理器可以使用天线发射定位信号210。定位信号210可以包括关于定位信号210的发射时间点325的信息。处理器可以接收针对定位信号210的信号315。在这种情况下，处理器可以一起接收电子装置101周围的噪声信号310。噪声信号310可以由穿戴电子装置101的对象的运动产生。与图2的定位图200a不同，可以假设定位图300a中的电子装置101处于弱电场环境中。在弱电场环境中，接收信号315的强度可以相对弱于噪声信号310。因而，当处理器使用与图2的定位图200a中相同的方法确定到达时间点时，由于噪声信号310，可以将接收信号315的特定时间点而不是实际到达时间点确定为到达时间点。在定位图300a中的时间点处，噪声信号310的强度可以大于阈值235。处理器可以在噪声信号310的强度大于阈值235之后找到噪声信号310强度的峰值，并且可以将该峰值确定为第一路径。在这种情况下，处理器可以将特定时间点320确定为到达时间点。
当处理器将接收信号315的到达时间点确定为特定时间点320时，可以基于△t2330来计算与定位目标的距离。因为在弱电场环境中，△t2 330被测量为短于图2的△t1230，所以与定位目标的距离会被测量为比实际距离更近。与图3不同，当△t2 330的测量值比△t1 230更长时，与定位目标的距离可以被测量为比实际距离更远。
图3的曲线图300b示出了电子装置101在弱电场环境中的测距结果。当到达时间点被错误地确定时，例如在弱电场环境中的定位图300a中，测量值350会包括测量误差。例如，与定位目标的距离可以被测量为与除了测量值350之外的大多数测量值大致一致，其中在弱电场环境中与定位目标的距离可以被测量为相对接近。曲线图300b中的测量值350的描述仅仅是说明性的，在弱电场环境中与定位目标的距离可能被测量为相对更远。
图4是示出根据实施例的执行定位的电子装置的配置的框图。
参照图4，执行精确定位的电子装置400包括处理器410和多个天线，所述多个天线包括第一天线440(ANT 0)、第二天线450(ANT 1)、第三天线460(ANT 2)和第四天线470(ANT3)。图4中所示的电子装置400的配置仅仅是说明性的，并且本公开的实施例不限于此。例如，电子装置400可以不包括多个天线中的一些天线，或者可以包括额外的天线。例如，如图4所示，电子装置400包括第一开关420、第二开关425、第一滤波器430、第二滤波器432、第三滤波器434和第四滤波器436。然而，在单独的实施例中，上述组件中的一些或全部可以包括或不包括在电子装置400中。此外，电子装置400还可以包括电池189或通信模块190。
处理器410可以执行例如软件(例如，图1的程序140)以控制连接到处理器410的电子装置400的至少一个其他组件(例如，硬件或软件组件)，并且可以执行各种数据处理和计算。处理器410可以包括主处理器121(例如，CPU或AP)或可以独立地或一起操作的辅助处理器123(例如，CP)。辅助处理器123可以独立于主处理器121或作为其一部分来实现。辅助处理器123(例如，CP)可以被实现为在功能上与辅助处理器123相关联的另一组件(例如，通信模块190)的一部分。
第一天线440、第二天线450、第三天线460和第四天线470可以发射定位信号，并且可以接收针对定位信号的信号。第一天线440、第二天线450、第三天线460和第四天线470可以设计为贴片天线或金属天线。例如，第一天线440、第二天线450和第三天线460可以设计为贴片天线。第四天线440可以设计为金属天线。
第一滤波器430、第二滤波器432、第三滤波器434和第四滤波器436可以分别与第一天线440、第二天线450、第三天线460和第四天线470连接，以对通过第一天线440、第二天线450、第三天线460以及第四天线470接收到的UWB信号进行滤波或对从处理器410传递到第一天线440、第二天线450、第三天线460和第四天线470的信号进行滤波。
第一开关420可以称为双极三掷(DP3T)，并且第二开关425可以称为单极双掷(SPDT)。第一开关420和第二开关425可以打开/关闭处理器410与第一天线440、第二天线450、第三天线460和第四天线470之间的信号传输。例如，当处理器410与第一天线440发射并接收信号时，第一开关420可以阻断除将处理器410与第一天线440连接的路径之外的其他路径。具体地，当处理器410使用第一天线440发射定位信号时，定位信号可以经由处理器410的端口OUT 0传递到第一开关420。在这种情况下，第一开关420可以阻断除了与端口OUT0连接的路径之外的其他路径，使得定位信号不受另一信号干扰。当处理器410使用第二天线450发射针对定位信号的信号时，定位信号可以被第一滤波器432滤波以传递到第一开关420。第一开关420可以经由处理器410的端口IN 1或IN 2将所发射的信号传递到处理器410。在这种情况下，第一开关420可以阻断除了与端口IN 1或IN 2连接的路径之外的其他路径，使得针对定位信号的信号不被另一信号干扰。当处理器410从第三天线460或第四天线470接收到信号时，如第一开关420一样，第二开关425可以阻断除了传递信号的路径之外的其他路径，以防止信号干扰。
处理器410可以使用作为金属天线的ANT 0 440作为辅助天线，以提高定位精度。处理器410可以利用辅助天线来校正使用第一天线450、第二天线460和/或第三天线470中的至少一个接收到的UWB信号的到达时间点。将参照图5a详细描述根据实施例的用于提高定位精度的方法。
图5a示出了根据实施例的电子装置的结构。
参照图5，电子装置400包括处理器410，包括第一贴片天线510、第二贴片天线512、第三贴片天线514和金属天线520的多个贴片天线。
如图5所示，电子装置400包括开关端子530。开关端子530可以将第一贴片天线510、第二贴片天线512和第三贴片天线514与处理器410电连接。开关端子530可以打开/关闭第一贴片天线510、第二贴片天线512和第三贴片天线514与处理器410之间的信号传输。此外，在单独的实施例中，可以从电子装置400中排除一些上述组件。
金属天线520可以被包括在电子装置400的壳体中。壳体可理解为包括电子装置400的组件的结构。金属天线520可以发射和接收指定频带的信号。金属天线520可以用作天线辐射器，其发射和/或接收与第一天线510、第二天线512和/或第三天线514相同的频带(例如，UWB频带)的射频(RF)信号。金属天线520可以通过狭缝540与另一结构隔开，以防止来自另一结构的信号干扰。金属天线520可以包括接地550。金属天线520可以与处理器410电连接。
金属天线520可以放置在导电图案附近或可以包括导电图案，因此导电图案可以用作天线辐射器(例如，激光直接结构化(LDS)天线)。例如，导电图案可以用作发射和/或接收UWB频带的RF信号的天线辐射器，与第一天线510和/或第二天线512基本相同或相似。导电图案可被设计为具有上述RF信号的“λ/4”的电长度。例如，当RF信号的频带为约8千兆赫(GHz)时，导电图案的长度可以设计为约9毫米至约11毫米(mm)，这是RF信号的λ/4的电长度。
处理器410可以使用金属天线520作为辅助天线。处理器410可以使用第一主题510、第二主题512和/或第三主题514中的至少一个来发射第一定位信号。处理器410可以使用第一主题510、第二主题512和/或第三主题514中的至少一个来接收针对第一定位信号的信号。当接收到的信号的强度小于阈值时，处理器410可以在辅助模式下操作。在辅助模式下，处理器410可以将金属天线520使用为辅助天线。处理器410可以使用第一主题510、第二主题512和/或第三主题514中的至少一个来发射第二定位信号。处理器410可以使用第一主题510、第二主题512和/或第三主题514中的至少一个来接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收到的信号来识别到达时间点。处理器410可以使用金属天线520来接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于使用金属天线520接收到的信号来校正所识别的到达时间点。处理器410可以将校正后的到达时间点确定为第二定位信号的到达时间点，并且可以使用所确定的到达时间点来执行定位。
图5b示出了根据实施例的根据电子装置的水平模式和垂直模式的天线操作。
图5b的附图标记中对应于图5a的附图标记可以参考图5a的描述。
参照图5b，处理器410可以使用包括第一贴片天线510、第二贴片天线512和第三贴片天线514的多个贴片天线执行定位。基于使用电子装置400的形式，处理器410可以使用第一贴片天线510、第二贴片天线512或第三贴片天线514中的一个作为辅助天线。
电子装置400可以在水平模式(例如，横向模式)或垂直模式(例如纵向模式)中使用。处理器410可以使用至少一个传感器(例如，陀螺仪传感器)来检测使用电子装置400的状态。当用户水平地握持并使用电子装置400时，可以参考水平模式，而当用户垂直地握持并使用电子装置400时，可以参考垂直模式。
附图标记500a示出了电子装置400以垂直模式使用的情况。当电子装置400处于垂直模式时，处理器410可以使用与电子装置400的壳体的短表面570平行的第一贴片天线510和第二贴片天线512来执行定位。金属天线520可以形成在电子装置400的壳体的短表面570的至少一部分中。处理器410可以使用平行于电子装置400的壳体的短表面570的第一贴片天线510和第二贴片天线512来执行定位，从而防止天线性能由于用户的握持而降低，并区分定位目标的左侧和定位目标的右侧。在辅助模式下，处理器410可以将第三天线514用作辅助天线以提高定位精度。处理器410可以经由开关端子530与第二天线512和第三天线514电连接。当利用第一贴片天线510和第二贴片天线512来执行定位时，处理器410可以通过开关端子530与第二天线512电连接，并且可以通过开关端子530与第三天线514电断开。当使用第三天线514作为辅助天线来校正到达时间点时，处理器410可以通过开关端子530与第二天线512电断开，并且可以通过开关端子530与第三天线514电连接。与附图标记500a不同，电子装置400可以不包括开关端子530。处理器410可以控制第一天线510、第二天线512和第三天线514而无需切换，以执行定位。在这种情况下，可以减少由于切换引起的定时误差。例如，处理器410可以使用第一天线510、第二天线512和第三天线514来接收针对定位信号的信号，并且可以通过将第三天线514用作辅助天线来校正使用第一天线510和第二天线512识别出的到达时间点。
附图标记500b示出了电子装置400以水平模式使用的情况。当电子装置400处于水平模式时，处理器410可以使用两个贴片天线来执行定位，这两个贴片天线包括平行于电子装置400的壳体的长表面580的第一天线510和第三天线514。金属天线520可以形成在电子装置400的壳体的长表面580的至少一部分中。处理器410可以使用两个贴片天线执行定位，这两个贴片天线包括平行于电子装置400的壳体的长表面580的第一天线510和第二天线512，从而防止天线性能由于用户握持电子装置的方式而降低，并区分定位目标的左侧和定位目标的右侧。在辅助模式中，处理器410可以将第二天线512作为辅助天线，以提高定位精度。处理器410可以经由开关端子530与第二天线512和第三天线514电连接。当使用包括第一天线510和第三天线514的两个贴片天线执行定位时，处理器410可以通过开关端子530与第三天线514电连接，并且可以通过开关端子530与第二天线512电断开。当使用第二天线512作为辅助天线来校正到达时间点时，处理器410可以通过开关端子530与第二天线512电断开，并且可以通过开关端子530与第三天线514电连接。
在另一实施例中，电子装置400可以不包括开关端子530。处理器410可以控制包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个贴片天线而无需切换，以执行定位。在这种情况下，可以减少由于切换引起的定时误差。处理器410可以使用包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个贴片天线来接收针对定位信号的信号，并且可以通过将第二天线512作为辅助天线来校正使用第一天线510和第三天线514识别出的到达时间点。
图6是示出根据实施例的电子装置的定位的流程图。
参照图6，在步骤600中，处理器410使用多个第一天线(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个贴片天线)和第二天线(例如，金属天线520)中的一者发射第一定位信号以执行定位。第一定位信号可以包括关于第一定位信号的发射时间点的信息。
在步骤610中，处理器410使用多个第一天线中的至少一个接收针对第一定位信号的第一信号。
在步骤620中，处理器410将第一信号的强度与阈值进行比较。当第一信号的强度大于或等于阈值时(例如，当接收信号强度指示符(RSSI)>-85分贝毫瓦(dBm或当第一信号处于强电场中时)(步骤620中的“否”)，处理器410进行到步骤670。在步骤670中，处理器410基于第一信号确定第一信号的到达时间点并执行定位。
当第一信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＞-85dBm或当第一信号处于弱电场中时)(步骤620中的“是”)，处理器410进行到步骤630。弱电场可以被理解为，例如，当电子装置101的天线的极化特性和外部电子装置的天线的极化特性彼此垂直时，或者当定位信号被电子装置101和外部电子装置之间的障碍物干扰时。当接收信号的强度弱时，以及上述弱电场情况的示例，可以理解为弱电场的情况。
在步骤630中，处理器410以辅助模式运行，以提高弱电场环境中的定位精度。在辅助模式中，处理器410可以将第二天线用作辅助天线。
在步骤640中，处理器410使用第二天线或多个第一天线中的一者发射第二信号。
在步骤650中，处理器410使用多个第一天线中的至少一个接收针对第二定位信号的第二信号。处理器410可以基于使用多个天线中的至少一个接收到的第二信号来识别到达时间点。
在步骤660中，处理器410使用第二天线接收针对第二定位信号的第二信号。处理器410可以基于使用第二天线接收到的第二信号来校正所识别的到达时间点。处理器410可以基于由第二天线接收到的第二信号来校正使用多个第一天线接收到的信号中的第一路径搜索定时。处理器410可以将校正后的到达时间点确定为第二信号的到达时间。
在步骤670中，处理器410使用确定的到达时间点执行定位。在图2的描述中参考定位方法的描述。
图6的阈值(例如，-85dBm)仅仅是说明性的，本公开的实施例不限于此。例如，贴片天线和金属天线的阈值数值可以不同。当第一天线包括金属天线时，处理器410可以设置用于确定是否存在弱电场环境的不同的阈值数值。
图7示出了根据实施例的在电子装置的辅助模式下执行定位。图7的第二定位信号700和第二接收信号740的描述参考了图6的第二定位信号和第接收二信号的描述。
参照图7，当在辅助模式下运行时，处理器410可以使用金属天线520作为辅助天线。处理器410可以使用包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个贴片天线中的一个来发射第二定位信号700。
在弱电场情况下，处理器410可以使用包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个贴片天线中的至少一个来接收针对第二定位信号700的第二信号740。在这种情况下，处理器410可以一起接收电子装置400周围的噪声信号720。由于噪声信号720，处理器410会难以确定第二信号740的到达时间点725。
例如，在图7中的时间点，噪声信号720的强度可能大于阈值750。在噪声信号720强度大于阈值750之后，处理器410可以找到噪声信号720强度的峰值，并且可以将该峰值确定为第一路径。在这种情况下，处理器410可以将特定时间点727识别为到达时间点，并且与定位目标的距离会测量得比实际更短。
处理器410可以使用金属天线520接收针对第二定位信号700的第二信号。处理器410可以基于使用金属天线520接收到的第二信号来校正所识别的到达时间点。处理器410使用金属天线520接收到的第二信号可以称为信号730。信号730可以包括与第二信号的到达时间点相关联的信息。处理器410可以基于信号730的到达时间点来校正用于使用第一天线510确定到达时间点的定时。使用上述方法，处理器410可以校正识别的到达时间点，并且可以将校正后的到达时间点确定为第二信号740的到达时间点。
处理器410可以使用包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的贴片天线中的至少一个而不是金属天线520作为辅助天线。将参照图8至图10详细描述用于执行定位的各种天线操作方法。
图8是示出根据实施例的天线操作的表。
根据图6，电子装置400可以使用ANT 1(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)、ANT 2(例如，包括第一天线510，第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)和ANT 0(例如，金属天线520)来执行定位。图6描述了电子装置400的定位。
参照图8，表800a示出了电子装置400测距时的天线操作。处理器400可以使用ANT1发射第一定位信号，并可以使用ANT 1接收针对第一定位信号的信号。当接收信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＞-85dBm时)，处理器410可以使用ANT 0作为辅助天线。处理器410可以使用ANT 1发射第二定位信号，并且可以使用ANT 1接收针对第二定位信号的信号以识别到达时间点。处理器410可以使用ANT 0接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收到的信号来校正所识别的到达时间点。
表800b示出了电子装置400测距时的天线操作。与表800a不同，处理器410可以使用两个或更多个天线来接收针对第一定位信号的信号和针对第二定位信号的信号以用于测距。与表800a类似，处理器410可以使用ANT 0作为辅助天线。处理器410可以通过使用两个或更多个天线来更准确地测量与定位目标的距离。
表800c作为表格示出了电子装置400的AoA测量时的天线操作。与表800a不同，处理器410可以使用两个或更多个天线来接收针对第一定位信号的信号和针对第二定位信号的信号以用于AoA测量。与表800a类似，处理器410可以使用ANT 0作为辅助天线。
图9是示出根据实施例的电子装置测距时的天线操作的表。
表900a作为表格示出了在电子装置400进行测距时使用ANT 1(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)作为辅助天线的实施例。处理器410可以使用ANT 0发射第一定位信号，并且可以使用ANT 0接收针对第一定位信号的信号。当接收信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＜-85dBm时)，处理器410可以将ANT1用作辅助天线。处理器410可以使用ANT 0发射第二定位信号，并且可以使用ANT 0接收针对第二定位信号的信号以识别到达时间点。处理器410可以使用ANT 1接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收到的信号来校正所识别的到达时间点。
表900b作为表格示出了在电子装置400进行测距时使用ANT 0(例如，金属天线520)，其为辅助天线，作为定位信号的发射天线的的实施例。处理器410可以使用ANT 0发射第一定位信号，并且可以使用ANT 1接收针对第一定位信号的信号。当接收信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＜-85dBm时)，处理器410可以将ANT 0用作辅助天线。处理器410可以使用ANT 0发射第二定位信号，并且可以使用ANT 1接收针对第二定位信号的信号以识别出到达时间点。处理器410可以使用ANT 0接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收到的信号来校正所识别的到达时间点。
图10是示出根据实施例的电子装置的AoA测量时的天线操作的表。
参照图10，表1000a示出了在电子装置400的AoA测量时使用ANT 1(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)作为辅助天线的实施例。处理器410可以使用ANT 0发射第一定位信号，并且可以使用ANT 0和ANT 2接收针对第一定位信号的信号。当接收信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＜-85dBm时)，处理器410可以使用ANT 1作为辅助天线。处理器410可以使用ANT 0发射第二定位信号，并且可以使用ANT 0和ANT 2接收针对第二定位信号的信号以识别到达时间点。处理器410可以使用ANT 1接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收到的接收信号来校正所识别的到达时间点。
表1000b示出了在电子装置400的AoA测量时使用ANT 0(例如，金属天线520)，其为辅助天线，作为定位信号的发射天线的实施例。处理器410可以使用ANT 0发射第一定位信号并且可以使用ANT 1和ANT 2接收针对第一定位信号的信号。当接收信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＜-85dBm时)，处理器410可以使用ANT 0作为辅助天线。处理器410可以使用ANT 0发射第二定位信号，并且可以使用ANT 1和ANT 2接收针对第二定位信号的信号以识别到达时间点。处理器410可以使用ANT 0接收针对第二定位信号的信号，并且可以基于接收信号来校正所识别的到达时间点。
与1000b不同，表1000c作为表格示出了在电子装置400的AoA测量时使用ANT 1，其为辅助天线，作为定位信号的发射天线的实施例。
图8至图10的天线操作方法仅仅是说明性的，并且本公开的实施例不限于此。例如，电子装置400还可以包括贴片天线(例如ANT 3)。此外，当执行定位时，电子装置400可以使用包括在电子装置400中的所有天线。
图11是示出根据实施例的在辅助模式下执行定位的电子装置的定位的流程图。图11示出了在执行根据图6的定位之后的操作。
参照图11，在步骤1100中，处理器410在辅助模式下执行定位。图6的流程图描述了在辅助模式下进行定位的说明。
在步骤1110中，处理器410使用多个天线(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)或第二天线(例如，金属天线520)中的一者来发射第三定位信号。
在步骤1120中，处理器410使用多个第一天线中的至少一个来接收针对第三定位信号的第三信号。
在步骤1130中，处理器410将第三信号的强度与阈值进行比较。例如，当针对第三定位信号的信号的强度小于阈值时(例如，当RSS＜-85dBm时)，返回步骤1100，处理器410以辅助模式执行定位(步骤1130中的“否”)。例如，当针对第三定位信号的信号的强度大于或等于阈值时(例如，当RSSI≥-85dBm时)，处理器410进行到步骤1140(步骤1130中的“是”)。
在步骤1140中，处理器410确定是否需要快速执行定位。例如，当电子装置400安装在车辆上并且当车辆在指定速度以上行驶时，电子装置400需要快速测量车辆与定位目标(例如，行人)之间的距离。在这种情况下，处理器410可以确定需要快速执行定位。当在步骤1140中不需要快速执行定位时(步骤1140中的“否”)，返回到步骤1100，处理器410以辅助模式执行定位。当在步骤1140中需要快速执行定位时(步骤1140中的“是”)，处理器410进行到步骤1150。
在步骤1150中，处理器410以正常模式运行。正常模式可以理解为处理器410在不使用辅助天线(例如，第二天线)的情况下执行定位的操作模式。正常模式下的定位精度可能比辅助模式下的更差。图3的描述参考了在正常模式下执行定位的描述。
图12a是示出根据实施例在弱电场环境中执行逐步定位的流程图。
参照图12a，在步骤1200中，处理器410使用第二天线(例如，金属天线520)和多个第一天线(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)中的一者发射第一定位信号。第一定位信号可以包括关于第一定位信号的发射时间点的信息。
在步骤1210中，处理器410使用多个第一天线中的至少一个来接收针对第一定位信号的第一信号。
在步骤1220中，处理器410将使用多个天线接收到的第一信号的强度与阈值进行比较。当第一信号的强度大于或等于阈值时(例如，当RSSI≥-85dBm时)，则处理器410进行到步骤1260以使用多个第一天线执行定位(步骤1220中的“否”)。当第一信号的强度小于阈值时(例如，当RSSI＜-85dBm时)，处理器410进行到步骤1230(步骤1220中的“是”)。
在步骤1230中，处理器410使用多个第一天线或第二天线中的一者发射第二定位信号。
在步骤1240中，处理器410使用多个第一天线中的至少一个和第二天线接收针对第二定位信号的第二信号。
在步骤1250中，处理器410将使用多个第一天线中的至少一个接收的第二信号的强度与使用第二天线接收的第二信号的强度进行比较。处理器410可以选择接收信号的强度强的天线。例如，当使用多个第一天线中的至少一个第一天线接收的第二信号的强度强于使用第二天线接收的第二信号的强度时，处理器410可以基于使用多个第一天线中的至少一个第一天线接收的第二信号来确定第二信号的到达时间点。当使用第二天线接收的第二信号的强度强于使用多个第一天线中的至少一个第一天线接收的第二信号的强度时，处理器410可以基于使用第二天线接收的第二信号来确定第二信号的到达时间点。处理器410可以选择接收信号的强度强的天线(例如，第一天线)，并且可以使用接收信号的强度弱的天线(例如，第二天线)作为辅助天线。
在步骤1260中，处理器410使用在步骤1250中选择的天线执行定位。例如，处理器410可以基于使用所选天线(例如，第一天线)确定的到达时间点来测量与定位目标的距离和/或AoA。此外，处理器410可以使用接收信号的强度弱的天线(例如，第二天线)作为辅助天线。处理器410可以使用所选天线(例如，第一天线)来识别到达时间点，并且可以使用辅助天线(例如，第二天线)来校正所识别的到达时间点。
图12b是示出根据实施例的在指定条件下执行在辅助模式下操作的电子装置的定位的流程图。
参考步骤1270，处理器410确定是否需要执行精确定位。例如，当电子装置400需要精确地识别与定位目标的距离和/或AoA并执行特定操作时，处理器410可以确定需要执行精确定位。
当在步骤1270中确定不需要执行精确定位时(步骤1270中的“否”)，处理器410进行到步骤1280。在步骤1280中，处理器410以正常模式运行。在步骤1290中，处理器410可根据图6的流程图执行定位。例如，处理器410可以使用多个第一天线中的至少一个(例如，包括第一天线510、第二天线512和第三天线514的多个天线中的一个或更多个)接收针对定位信号的信号。当使用多个第一天线中的至少一个接收的信号小于阈值时，即，在弱电场情况下，处理器410根据图6的步骤630以辅助模式运行。此外，当使用多个第一天线中的至少一个接收的信号大于或等于阈值时，处理器410可以基于使用多个第一天线中的至少一个接收的信号来确定到达时间点，并且可以基于所确定的到达时间点来执行定位。
当在步骤1270中确定需要执行精确定位时(步骤1270中的“是”)，处理器410进行到步骤1285。在步骤1285中，处理器410以辅助模式运行。在步骤1290中，处理器410根据辅助模式执行定位。通过图6的辅助模式的描述来描述辅助模式的说明。这里，与图6不同，当满足特定的条件时，尽管处理器410在步骤1285和1290中处于弱电场情况或强电场情况，但是处理器410可以使用第二天线(例如，金属天线520)来校正所识别的到达时间点。可以将特定的条件理解为，例如，当电子装置400提供增强现实(AR)环境或与外部电子装置101共享数据时。处理器410可以将校正的到达时间点确定为针对定位信号的信号的到达时间点，并且可以基于确定的到达时间点来执行定位。
图13是示出根据实施例的其中合并和设计了用于UWB的金属天线的电子装置的框图。为了便于描述，可以省略与图4的附图标记相对应的图13的部件的描述。
用于UWB的金属天线可以与用于数据通信的金属天线结构合并和设计。因为用于UWB的天线应该具有高频带(HB)频率特性，所以当用于数据通信的天线满足HB性能时，可以根据图13合并和设计金属天线。
参照图13，其中合并和设计了金属天线的电子装置1300包括：第一无线通信电路1340；第二无线通信电路1350；包括第一天线450、第二天线460、第三天线470的多个贴片天线；金属天线440；和/或双工器1360。
第一无线通信电路1340包括第一处理器410、第一开关420、第二开关425、第一滤波器430、第二滤波器432、第三滤波器434和第四滤波器436。对第一无线通信电路1340的组成部分的描述可参照图4的描述。
第二无线通信电路1350包括第二处理器1310、低噪声放大器(LNA)1320和/或滤波器1330。
第一处理器410和第二处理器1310可以被称为至少一个处理器。图13的组件仅仅是说明性的，本公开的实施例不限于此。例如，可以独立于第一无线通信电路1340和/或第二无线通信电路1350来实现至少一个处理器。至少一个处理器(例如，CP)可以在一个芯片上与主处理器121一起实现，或者可以独立于主处理器来实现。
第一无线通信电路1340和第二无线通信电路1350可操作地与双工器1360连接。双工器1360可以可操作地连接金属天线440。
第二无线通信电路1350可以向金属天线440传递用于数据通信的信号，或者可以从金属天线440接收由金属天线440所接收的用于数据通信的信号。例如，第二无线通信电路1350可以使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如，国际移动用户标识符(IMSI))来识别和认证诸如第一网络198或第二网络199的通信网络中的电子装置1300。
双工器1360可以将用于数据通信的信号与UWB信号分离。第一处理器410可以使用UWB信号执行定位。第二处理器1310可以使用用于数据通信的信号来执行数据通信。
当接收数据时，金属天线440可以接收与数据通信相关联的信号。例如，与数据通信相关联的信号可以包括用于长期演进(LTE)通信的频带的信号。由金属天线440接收的信号可以被传递到双工器1360以被划分成用于数据通信的信号和UWB信号。具体地，用于数据通信的信号和UWB信号可以由双工器1360在它们之间无干扰地进行划分。用于数据通信的信号可以通过滤波器1330进行滤波，并且可以通过LNA1320进行放大。通过LNA1320的信号可以被传递到第二处理器1310。第二处理器1310可以使用接收到的信号执行数据通信。
图14示出了根据实施例的其中合并和设计了用于UWB的金属天线的电子装置的结构。
为了便于描述，可以省略图14的附图标记中的与图5a和图13的附图标记相对应的部件的描述。
当用于数据通信的金属天线满足HB性能时，可以根据图14合并和设计金属天线。与图5a的电子装置400相比，经合并和设计的电子装置1300可以进一步包括双工器1360和/或第二无线通信电路1350。
参照图14，至少一个处理器可以通过使用金属天线520作为辅助天线来提高定位精度。至少一个处理器可以使用第二无线通信电路1350来执行数据通信。当至少一个控制器发射和接收用于使用金属天线520执行数据通信和定位的信号时，双工器1360可以将由金属天线520接收的信号划分为用于数据通信的信号和UWB信号。经划分的UWB信号和用于数据通信的经划分的信号可以分别被传递到第一无线通信电路1340和第二无线通信电路1350，以由至少一个处理器处理。

Claims (15)

1.一种电子装置，所述电子装置包括：
多个第一天线；
第二天线；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述多个第一天线和所述第二天线可操作地连接，
其中，所述至少一个处理器被配置为：
使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第一定位信号；
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第一定位信号的第一接收信号；
当所述第一接收信号的强度小于阈值时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第二定位信号；
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第二定位信号的第二接收信号，并基于所述第二接收信号识别到达时间点；
使用所述第二天线接收针对所述第二定位信号的所述第二接收信号，并基于使用所述第二天线接收到的所述第二接收信号校正所识别的到达时间点；以及
将校正后的到达时间点确定为所述第二接收信号的到达时间点。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
基于所确定的所述第二接收信号的到达时间点，测量与定位目标的距离。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
基于所确定的所述第二接收信号的到达时间点，测量定位目标的到达角(AoA)。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个第一天线包括贴片天线，并且其中，所述第二天线包括金属天线。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个第一天线包括贴片天线或金属天线，并且其中，所述第二天线包括贴片天线。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
将使用所述多个第一天线中的至少一个接收到的第二接收信号的强度与使用所述第二天线接收到的第二接收信号的强度进行比较，
当使用所述多个第一天线中的至少一个接收到的第二接收信号的强度强于使用所述第二天线接收到的第二接收信号的强度时，基于使用所述多个第一天线中的至少一个接收到的第二接收信号来确定所述到达时间点，并且
当使用所述第二天线接收到的第二接收信号的强度强于使用所述多个第一天线中的至少一个接收到的第二接收信号的强度时，基于使用所述第二天线接收到的第二接收信号来确定所述到达时间点。
7.根据权利要求1所述的电子装置，所述电子装置进一步包括：
无线通信电路；以及
双工器，所述双工器与所述无线通信电路、所述至少一个处理器和所述第二天线可操作地连接，
其中，所述第二天线包括金属天线，
其中，所述双工器将通过所述第二天线接收到的第二接收信号划分为定位信号和数据通信信号，并且
其中，所述至少一个处理器还被配置为使用所述第二天线和所述无线通信电路来执行数据通信。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第三定位信号，
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第三定位信号的第三接收信号，并且
当所述第三接收信号的强度大于或等于所述阈值并且满足指定条件时，基于所述第三接收信号确定到达时间点。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，所述电子装置包括在车辆中，所述电子装置还包括：
至少一个传感器，
其中，所述至少一个处理器还被配置为：
使用所述至少一个传感器检测所述车辆的速度，并且
当检测到的所述车辆的速度大于预定速度时，确定满足所述指定条件。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
当满足指定条件时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第三定位信号，
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第三定位信号的第三接收信号，并基于所述第三接收信号识别到达时间点，
使用所述第二天线接收针对所述第三定位信号的所述第三接收信号，并基于使用所述第二天线接收到的所述第三接收信号校正所识别的到达时间点，以及
将校正后的到达时间点确定为所述第三接收信号的到达时间点。
11.一种电子装置的运行方法，所述运行方法包括：
使用多个第一天线或第二天线中的一者发射第一定位信号；
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第一定位信号的第一接收信号；
当所述第一接收信号的强度小于阈值时，使用所述多个第一天线或所述第二天线中的一者发射第二定位信号；
使用所述多个第一天线中的至少一个接收针对所述第二定位信号的第二接收信号，并基于所述第二接收信号识别到达时间点；
使用第二天线接收针对所述第二定位信号的所述第二接收信号，并基于使用所述第二天线接收到的所述第二接收信号校正所识别的到达时间点；并且
将校正后的到达时间点确定为所述第二接收信号的到达时间点。
12.根据权利要求11所述的运行方法，所述运行方法还包括：
基于所确定的所述第二接收信号的到达时间点，测量与定位目标的距离。
13.根据权利要求11所述的运行方法，所述运行方法还包括：
基于所确定的所述第二接收信号的到达时间点，测量定位目标的到达角(AoA)。
14.根据权利要求11所述的运行方法，其中，所述多个第一天线包括贴片天线，并且其中，所述第二天线包括金属天线。
15.根据权利要求11所述的运行方法，其中，所述多个第一天线包括贴片天线或金属天线，并且其中，所述第二天线包括贴片天线。
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