CN116097119A - 使用多天线进行多路径改进的方法和装置 - Google Patents

使用多天线进行多路径改进的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116097119A
CN116097119A CN202180056142.8A CN202180056142A CN116097119A CN 116097119 A CN116097119 A CN 116097119A CN 202180056142 A CN202180056142 A CN 202180056142A CN 116097119 A CN116097119 A CN 116097119A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
receive time
antenna array
relative receive
expected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180056142.8A
Other languages
English (en)
Inventor
R·W·波恩
G·R·奥普肖格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN116097119A publication Critical patent/CN116097119A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0408—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more beams, i.e. beam diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/191—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface wherein the primary active element uses one or more deflecting surfaces, e.g. beam waveguide feeds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0697—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using spatial multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0891—Space-time diversity
    • H04B7/0897—Space-time diversity using beamforming per multi-path, e.g. to cope with different directions of arrival [DOA] at different multi-paths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0218—Multipath in signal reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

空间分集天线阵列可用于减少或消除移动设备的测距测量中的多路径误差。天线结构中的空间分集使得天线的不同位置能够经历不同的信号特性，从该特性可以识别多路径信号。可以确定该阵列中每个天线的测量相对接收时间。基于该天线阵列的估计位置和方位来确定天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间。期望和测量相对接收时间相拟合以对准一个天线的期望和测量相对接收时间，使得对于所有其他天线，测量相对接收时间与该期望相对接收时间对准或大于该期望相对接收时间。移动设备和发送器之间的距离可以基于期望和测量相对接收时间的拟合。

Description

使用多天线进行多路径改进的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC§119要求于2020年8月17日提交的题为“METHODS ANDAPPARATUS FOR MULTIPATH IMPROVEMENTS USING MULTIPLE ANTENNAS”的美国非临时申请第16/995,312号的权益和优先权，该申请被转让给本申请的受让人，并通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
背景技术
基于无线信号的位置确定对于包括地点确定、导航和资产跟踪的许多应用是有用的。有几种众所周知的技术用于利用无线信号进行定位。例如，测距技术可用于基于无线信号在实体之间传播的时间来确定一个实体与另一实体之间的间距。在一些实现方式中，可以测量信号在实体之间的往返时间(RTT)。其他实现方式可以使用单边传输来确定距离。使用具有已知位置的多个发送器，可以测量到每个发送器的距离，并与发送器的位置一起使用，以例如使用三边测量法(trilateration)来确定设备的地点。
测距测量以及由此产生的定位测量的精度与设备和发送器之间的信号是视距(LOS)、非-LOS还是包括多路径有关。LOS信号以直线路径直接从发送器接收，而多路径信号被一个或多个干预物体反射、折射或以其他方式偏转，并通过两个或多个直线路径到达设备。多路径信号的测量可能严重损害位置精度。特别地，室内环境(如工厂地板)中的多路径非常严重，大多数物体(包括墙壁、天花板、地板、家具和人)都会反射信号。
已经开发了分集方法来减轻基于通信的系统中多路径的影响。然而，这些用于基于通信的系统的方法通常不区分直接信号和反射信号，因为对于通信来说，强信号比直接信号更重要。然而，定位系统依靠LOS信号来获得定位测量的精度。因此，用于传统的基于通信的系统的分集方法不适合于定位系统中的多路径抑制。因此，用于消除或减轻例如定位系统中的多路径影响的解决方案是希望的。
发明内容
空间分集天线阵列可用于减少或消除移动设备的测距测量中的多路径误差。天线结构中的空间分集使得天线的不同位置能够经历不同的信号特性，从该特性可以识别多路径信号。可以确定该天线阵列中的每个天线的测量相对接收时间。天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间是基于该天线阵列的估计位置和方位来确定的。期望和测量相对接收时间被拟合以对准一个天线的期望和测量相对接收时间，使得对于所有其他天线，该测量相对接收时间与该期望相对接收时间对准或大于该期望相对接收时间。移动设备和发送器之间的距离可以基于期望和测量相对接收时间的拟合。
在一种实现方式中，一种确定无线发送设备和接收设备之间的距离的方法，包括针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的一个或多个信号在该接收设备处的测量相对接收时间，其中，每个天线在该天线阵列中处于不同位置；针对该天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间；通过将第一天线的期望相对接收时间和测量相对接收时间对准、并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间，将该期望相对接收时间与该测量相对接收时间相拟合；以及基于与该测量相对接收时间相拟合的该期望相对接收时间，确定该接收设备和该无线发送设备之间针对相对于该天线阵列的参考点的估计的最佳间距。
在一种实现方式中，一种配置为确定无线发送设备和接收设备之间的距离的接收设备，包括被配置为从该无线发送设备无线地接收信号的无线接收器、至少一个存储器、以及耦接到该无线接收器和该至少一个存储器的至少一个处理器，该处理器被配置为：针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的一个或多个信号在该接收设备处的测量相对接收时间，其中，每个天线在该天线阵列中处于不同位置；针对该天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间；通过将第一天线的期望相对接收时间和测量相对接收时间对准、并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间，将该期望相对接收时间与该测量相对接收时间相拟合；以及基于与该测量相对接收时间相拟合的该期望相对接收时间，确定该接收设备和该无线发送设备之间针对相对于该天线阵列的参考点的估计的最佳间距。
在一种实现方式中，一种配置为确定无线发送设备和接收设备之间的距离的接收设备，包括用于针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的一个或多个信号在该接收设备处的测量相对接收时间的部件，其中，每个天线在该天线阵列中处于不同位置；用于针对该天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间的部件；用于通过将第一天线的期望相对接收时间和测量相对接收时间对准、并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间来将该期望相对接收时间与该测量相对接收时间相拟合的部件；以及用于基于与该测量相对接收时间相拟合的该期望相对接收时间确定该接收设备和该无线发送设备之间针对相对于该天线阵列的参考点的估计的最佳间距的部件。
在一种实现方式中，一种包括存储在其上的程序代码的非暂时性计算机可读存储介质，该程序代码可操作用于配置接收设备中的至少一个处理器以确定无线发送设备和该接收设备之间的距离，该程序代码包括：用于针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的一个或多个信号在该接收设备处的测量相对接收时间的程序代码，其中，每个天线在该天线阵列中处于不同位置；用于针对该天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间的程序代码；用于通过将第一天线的期望相对接收时间和测量相对接收时间对准、并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间来将该期望相对接收时间与该测量相对接收时间相拟合的程序代码；以及用于基于与该测量相对接收时间相拟合的该期望相对接收时间确定该接收设备和该无线发送设备之间针对相对于该天线阵列的参考点的估计的最佳间距的程序代码。
基于附图和详细描述，与本文公开的方面相关联的其它目的和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
提供附图以帮助描述本公开的各个方面，并且仅提供附图用于图示各方面而非对其进行限制。
图1A和1B图示了简化环境，该简化环境图示了使用空间分集天线阵列的移动设备和发送器之间的测距。
图2图示了可以被配置用于使用空间分集天线阵列的测距过程的移动设备的硬件实现方式。
图3示出了可以用作发送器的发送接收点(TRP)的示例，该发送器用于使用空间分集天线阵列与移动设备进行测距。
图4A和4B分别示出了接收由发送器天线发送的视距信号的天线阵列、和直观地图示了天线阵列中的每个天线处信号的相对接收时间的曲线。
图5示出了图示用于在接收器或发送器上使用空间分集天线阵列减少或消除定位测量中多路径信号的影响的过程的流程图。
图6图示了使用空间分集天线阵列的发送器和接收器之间的信号传输。
图7示出了用白色圆圈直观地图示天线阵列中的每个天线针对从图6所示的发送天线接收的信号的测量相对接收时间的图。
图8示出了包括用黑色圆圈直观地图示天线阵列中的每个天线针对从图6所示的发送天线接收的视距信号的期望相对接收时间的曲线的图。
图9A和9B是直观地图示对图6所示天线阵列中的天线的测量相对接收时间与期望相对接收时间的对准的图。
图10图示了使用圆形空间分集天线阵列的发送器和接收器之间的信号传输。
图11示出了包括用黑色圆圈直观地图示图10所示天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间的曲线的图。
图12示出了直观地图示对图10所示天线阵列中的天线的测量相对接收时间与期望相对接收时间的对准的图。
图13示出了用于使用空间分集天线阵列来确定无线发送设备和接收设备之间的距离的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下描述和针对出于说明目的而提供的各种示例的相关附图中提供了本公开的各方面。可在不脱离本公开的范围的情况下设计出替代性方面。另外，将不详细描述本公开的公知的元件或将省略公知的元件，以免模糊本公开的相关细节。
词语“示例性”和/或“示例”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性”和/或“示例”的任何方面并不一定被解释为相比其它方面是更优选或更有利的。同样，本公开的术语“本公开的各方面”或“一个实现方式”并不要求本公开的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。
本领域技术人员应当理解，可以使用各种不同科技和技术中的任一种来表示下文描述的信息和信号。例如，在以下整个说明书中可以引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片(chip)可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任何组合代表，部分取决于特定的应用，部分取决于所需的设计，部分取决于相应的工艺等。
此外，根据例如由计算设备的元件执行的动作序列来描述许多方面。将认识到，本文描述的各种动作可由特定电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由正由一个或多个处理器执行的程序指令或者由两者的组合来执行。另外，可以认为本文描述的(多个)动作序列完全体现在其中存储有对应的计算机指令集的任何形式的非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机指令集在执行时将使得或指示设备的相关联的处理器执行本文描述的功能性。因此，可以以许多不同的形式来体现本公开的各个方面，所有这些形式都被认为在所要求保护的主题的范围内。另外，对于本文描述的每个方面，本文可以将任何此类方面的对应形式描述为例如“逻辑被配置为”执行所描述的动作。
移动设备(在本文也被称为UE)可以是移动的，或者可以(例如，在某些时间)是静止的，并且可以与无线电接入网络(RAN)进行通信，但不旨在是特定的或以其他方式限制于任何特定的，或者以其他方式限于任何特定的无线电接入技术(RAT)，除非另有说明。如本文所使用的，术语“移动设备”或“UE”可互换地称为“接入终端”或“AT”、“客户端设备”、“无线设备”、“订户设备”、“订户终端”、“订户站”、“用户终端”或UT、“移动终端”、“移动站”或其变体。通常，移动设备可以是任何用户用来通过无线通信网络进行通信的无线通信设备(例如，移动电话、路由器、平板计算机、笔记本电脑、跟踪设备、可穿戴设备(例如，智能手表、眼镜、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)耳机等)、车辆(例如，汽车、摩托车、自行车等)、物联网(IoT)设备等)。通常，移动设备可以经由RAN与核心网络进行通信，并且移动设备可以通过核心网络与例如因特网的外部网络以及与其他移动设备连接。当然，诸如通过有线接入网络、WiFi网络(例如，基于IEEE 802.11等)等等连接到核心网络和/或互联网的其它机制对于移动设备而言是可能的，并且可以用于移动设备。移动设备可以通过多种类型的设备中的任何一种来体现，该设备包括但不限于印刷电路(PC)卡、紧凑型闪存设备、外部或内部调制解调器、无线或有线电话、智能电话、平板计算机、跟踪设备、资产标签等等。
获得正在接入无线(例如，蜂窝或WiFi)网络的移动设备的位置(location)可能对许多应用是有用的，上述应用包括例如紧急呼叫、个人导航、资产跟踪、定位好友或家庭成员等。可用于估计移动设备的位置的一种定位方法是确定移动设备与无线网络中的另一端点(发送器和/或接收器)之间的一个或多个信号的飞行时间或传播时间的测距测量。射频(RF)信号的飞行时间对应于两个端点之间的距离(间距)，例如，该距离是飞行时间除以光速。
作为示例，一个时间测距测量是往返时间(RTT)，其测量RF信号在一个实体和另一实体之间(例如，从接入点或基站到移动设备，反之亦然)的传播时间，加上要接收的返回信号(例如，该信号的确认)的传播时间。时间延迟包括两个端点之间路径的传播时间，其与两个通信端点之间的间距成比例。时间延迟还包括端点内的处理延迟，例如，接收、处理和响应信号。可以在RTT测量之外校准处理延迟，以便获得准确的地点测量。
测距测量的另一示例是单面。例如，可以将信号连同发送信号的离开时间(TOD)一起从发送器发出到接收器。接收器可以测量信号的到达时间(TOA)，其可以与接收的TOD一起使用，以确定信号在两个通信端点之间的传播时间，该传播时间对应于两个端点之间的间距。
测距测量中的常见误差或不确定性源是由于多路径信号，例如，被一个或多个干预物体反射、折射或以其他方式偏转并通过两个或多个直线路径到达设备的信号。对于测距测量，视距(LOS)信号(例如，在直线路径中直接从发送器接收的射频信号)的使用是优选的。
在一种实现方式中，如本文所述，具有预定义几何结构的多个天线可以与移动设备一起使用，来提供空间分集的天线结构以改进距离测量。移动设备的天线结构中的空间分集使得天线的不同位置能够经历不同的信号特性，使用该特性可以识别多路径误差。例如，对于多路径主导误差，可以使用空间分集天线来识别来自多个天线的最早到达路径测量。来自多个天线的最早到达路径测量可用于测距，从而最小化或消除多路径测距误差。附加地，在一种实现方式中，可以利用多个独立测量将最佳集成拟合用于零平均分布误差。
在针对于本公开的特定方面的、以下描述和相关附图中公开了这些技术和其它方面。可在不脱离本公开的范围的情况下设计出替代性方面。另外，将不详细描述本公开的公知的元件或将省略公知的元件，以免模糊本公开的相关细节。
图1A图示了描绘无线网络100的两个端点组件的简化环境，其中可以使用空间分集天线阵列来区分LOS和多路径信号。如图1A所示，无线网络100的一个端点是移动设备102，移动设备可以包括空间分集天线阵列104，并且被示为接收器(Rx)。无线网络100的另一端点被示为具有已知固定位置的发送器(Tx)110。发送器110可以具有单个天线112，但是如果需要，可以使用发送器110上的天线阵列。
图1A图示了无线网络100，该无线网络用于例如使用单边测距过程通过例如确定从发送器到移动设备102的信号的飞行时间来确定移动设备102和发送器110之间的距离。然而，如果需要，可以使用其他测距过程，如RTT，在这种情况下，移动设备102和发送器110都包括接收器和发送器。为了方便起见，除非另有规定，否则本文将在单边测距过程的上下文中描述空间分集天线阵列102的使用。
如图1A所示，发送器110可以沿着LOS路径114发送信号，该信号由移动设备102接收并且可以用于测距过程。然而，该环境可以包括多个物体，如墙壁122和124所示，这些物体可以沿着多路径116和118反射或以其他方式偏转信号。可以看出，多路径116和118的信号行进的路径大于LOS路径114的信号行进的路径，因此，需要精确的测距测量来识别沿LOS路径114接收的信号。应当理解，在某些情况下，可能没有LOS路径，然而，在这种情况下，仍然需要识别沿最短多路径的信号，以减少多路径信号所带来的误差。如图所示，可以存在附加的发送器110A和110B。移动设备102可以确定到发送器110、110A和110B中的每一个的精确距离，通过了解发送器110、110A和110B的位置，可以使用例如三边测量法来确定移动设备102的位置。
如本文所述的空间分集天线阵列104和相关方法使得天线阵列的不同位置能够经历不同信号特性，使用该信号特性可以识别LOS信号(或至少沿最短多路径的信号)。
图1B图示了描绘无线网络150的两个端点组件的另一简化环境，其中，可以使用空间分集天线阵列来区分LOS和多路径信号。图1B类似于图1A，但是在图1B中，发送器110被示出为包括空间分集天线阵列162，并且移动设备102可以具有单个天线154，但是如果需要，可以使用移动设备102上的天线阵列，例如，如图1A所示。
如图1B所示，发送器110可以沿着LOS路径164和多路径166和168(例如从物体122和124反射)从天线阵列162发送信号。例如，天线阵列162中的每个天线元件都可以在相同的载波频率上发送唯一的定位信号。如本文所述的空间分集天线阵列162和相关方法使得天线阵列的不同位置能够经历不同信号特性，使用该信号特性可以识别LOS信号(或至少沿最短多路径的信号)。
如图所示，可以存在附加的发送器110A和110B。移动设备102可以确定到发送器110、110A和110B中的每一个的精确距离，通过了解发送器110、110A和110B的位置，可以使用例如三边测量法来确定移动设备102的位置。
本文讨论的空间分集天线结构和方法可以特别适用于工业IOT(IIOT)，但不限于此。例如，考虑到总系统成本，与附加无线广域网(WWAN)天线相关联的附加成本可能不是禁止性的。空间分集天线阵列结构可以安装在工厂地板上的移动设备或机器人上，以实现自动化。例如，在工厂地板上，天线结构具有受约束的姿态，即，它可以在很大程度上保持在水平面上，这可以简化处理。附加地，方位传感器，如罗盘、磁力计、陀螺仪等，可以容易地被包括用于方位角确定。在工厂设置中，天线结构的高度通常可能是已知的，因为它可以安装在机器人上的固定地点。虽然这些因素被简化，特别是在IIOT设备中(例如，在工厂地板上)，但是这些因素不是必需的，并且其他类型的设备可以有利地使用本文讨论的空间分集天线结构和方法。例如，尽管可能存在来自多个天线的成本增加、可用于空间分集的天线结构的尺寸限制以及无约束的设备姿态和高度，但是空间分集天线结构和方法可用于智能手机或其他消费者设备。
图2图示了移动设备200，该移动设备是移动设备102的示例，并且包括计算平台，该计算平台包括处理器210、包括软件(SW)212的存储器211、一个或多个传感器213、用于收发器215的收发器接口214、用户接口216、相机218和地点设备(PD)219。处理器210、存储器211、(多个)传感器213、收发器接口214、用户接口216、相机218和地点设备219可以通过总线220(其可以被配置为例如用于光和/或电通信)彼此通信耦接。可以从移动设备200中省略所示装置中的一个或多个(例如，相机218、地点设备219和/或(多个)传感器213中的一个或多个等)，附加地，可以包括一个或多个附加装置，如卫星定位系统(SPS)接收器。处理器210可以包括一个或多个智能硬件设备，例如，中央处理单元(CPU)、微控制器、专用集成电路(ASIC)等。处理器210可以包括多个处理器，该处理器包括应用处理器230、数字信号处理器(DSP)231、调制解调器处理器232、视频处理器233、和/或传感器处理器234。处理器230-234中的一个或多个可以包括多个设备(例如，多个处理器)。例如，传感器处理器234可以包括例如用于雷达、超声波和/或激光雷达等的处理器。调制解调器处理器232可以支持双SIM/双连接(或甚至更多SIM)。例如，原始装备制造商(OEM)可以使用SIM(订户身份模块或订户识别模块)，并且移动设备200的终端用户可以使用另一SIM来进行连接。存储器211是可包括随机存取存储器(RAM)、闪存、盘存储器和/或只读存储器(ROM)等的非暂时性存储介质。存储器211存储软件212，该软件可以是处理器可读的、处理器可执行的软件代码，该软件代码包含被配置为当执行时使该处理器210作为被编程以执行本文所述各种功能的专用计算机运行的指令。可替代地，软件212可以不是由处理器210直接执行的，而是可以被配置为使得处理器210(例如，当被编译和执行时)作为专用计算机来操作，以执行本文描述的各种功能。描述可以仅涉及执行功能的处理器210，但这包括诸如处理器210执行软件和/或固件的其他实现方式。该描述可以将执行功能的处理器210作为执行该功能的处理器230-234中的一个或多个的简写。该描述可以将执行功能的移动设备200作为执行该功能的移动设备200的一个或多个合适的组件的简写。除了存储器211之外和/或代替存储器211，处理器210可以包括具有存储的指令的存储器。处理器210的功能将在下面更充分地讨论。
图2中所示的移动设备200的配置是本发明的示例而非限制，包括权利要求，并且可以使用其他配置。例如，移动设备的示例配置包括处理器210的处理器230-234、存储器211和无线收发器240中的一个或多个。其他示例配置包括处理器210的处理器230-234、存储器211、无线收发器240中的一个或多个，以及(多个)传感器213、用户接口216、相机218、PD 219、和/或有线收发器250中的一个或多个。
移动设备200可以包括调制解调器处理器232，该调制解调器处理器可能能够对由收发器215接收并下变频的信号执行基带处理。调制解调器处理器232可以对要上变频的信号执行基带处理以供收发器215传输。同样或替代地，基带处理可以由处理器230和/或DSP231执行。然而，可以使用其他配置来执行基带处理。
移动设备200可以包括(多个)传感器213，传感器可以包括例如各种类型的传感器中的一个或多个，诸如一个或多个惯性传感器、一个或多个气压传感器、一个或多个磁力计、一个或多个环境传感器、一种或多个光学传感器、一个或多个重量传感器、和/或一个或多个射频(RF)传感器等。惯性测量单元(IMU)可以包括例如一个或多个加速计(例如，共同响应于移动设备200在三维中的加速度)、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、数字罗盘或其组合。一个或多个磁力计和/或数字罗盘可用于确定方位(例如，相对于磁北和/或正北)，该方位可用于各种目的中的任何目的，例如，支持一个或多个罗盘应用。(多个)环境传感器可以包括例如一个或多个温度传感器、一个或多个气压传感器、一个或多个环境光传感器、一个或多个相机成像器、和/或一个或多个扩音器等。该(多个)传感器213可以生成模拟和/或数字信号，其指示可以存储在存储器211中，并由DSP231和/或处理器230处理，以支持一个或多个应用，例如，针对定位和/或导航操作的应用。
该(多个)传感器213可以用于相对位置测量、相对位置确定、运动确定等。该(多个)传感器213检测到的信息可以用于运动检测、相对位移、航位推测(dead reckoning)、基于传感器的位置确定和/或传感器辅助的位置确定。(多个)传感器213可用于确定移动设备200是固定的(静止的)还是移动的。例如，基于由(多个)传感器获得/测量的信息，移动设备200可以确定移动设备200已检测到移动或移动设备200已经移动，并报告相对位移/间距(例如，经由航位推测、基于传感器的位置确定、或由(多个)传感器213启用的传感器辅助位置确定)。在另一示例中，对于相对定位信息，传感器/IMU可用于确定另一设备相对于移动设备200的角度和/或方位等。
IMU可以被配置为提供关于移动设备200的运动方向和/或运动速度的测量，其可以用于相对位置确定。例如，IMU的一个或多个加速计和/或一个或多个陀螺仪可以分别检测移动设备200的线性加速度和旋转速度。移动设备200的线性加速度和旋转速度测量可以随时间结合，以确定移动设备200的瞬时运动方向以及位移。瞬时运动方向和位移可以结合以跟踪移动设备200的位置。例如，可以确定移动设备200的参考位置，例如，对某一时刻使用测距和三边测量法(和/或通过某些其他手段)，并且在该时刻之后从(多个)加速计和(多个)陀螺仪获得的测量可用于航位推测，以基于移动设备200相对于参考位置的运动(方向和间距)确定移动设备200的当前位置。移动设备200的绝对方位可以类似地使用参考方位和陀螺仪测量来确定，例如，基于移动设备200相对于参考方位的旋转。
(多个)磁力计可确定不同方向上的磁场强度，其可用于确定移动设备200的方位。例如，该方位可以用作移动设备200的数字罗盘，以提供移动设备200的绝对方位。磁力计可以是二维磁力计，其被配置为检测并提供两个正交维度的磁场强度的指示。可替代地，磁力计可以是三维磁力计，其被配置为检测并提供三个正交维度的磁场强度的指示。磁力计可以提供用于感测磁场并例如向处理器210提供磁场指示的部件。
(多个)气压传感器可确定气压，气压可用于确定移动设备200的建筑物中的标高或当前楼层水平。例如，可以使用压差读数来检测移动设备200何时改变了楼层水平以及改变的楼层数量。(多个)气压传感器可以提供用于感测气压并例如向处理器210提供气压指示的部件。
收发器215可以包括无线收发器240和有线收发器250，该无线收发器和有线收发器被配置为分别通过无线连接和有线连接与其他设备进行通信。例如，无线收发器240可以包括耦接到空间分集天线阵列246的发送器242和接收器244，用于(例如，在一个或多个上行链路信道和/或一个或多个侧链路信道上)发送和/或(例如，在一个或多个下行链路信道和/或一个或多个侧链路信道上)接收无线信号248以及将信号从无线信号248转换为有线(例如，电和/或光)信号以及从有线(例如，电和/或光)信号转换为无线信号248。因此，发送器242可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个发送器，和/或接收器244可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个接收器。无线收发器240可配置为根据各种无线电接入技术(RAT)(例如，与发送接收点(TRP)和/或一个或多个其他设备)传达信号，这些无线电接入技术有5G新无线电(NR)、GSM(全球移动系统)、UMTS(通用移动通信系统)、AMPS(高级移动电话系统)、CDMA(码分多址)、WCDMA(宽带CDMA)、LTE(长期演进)、LTE直接(LTE-D)、3GPP LTE-V2X(PC5)、IEEE 802.11(包括IEEE 802.11p)、WiFi、直接WiFi(WiFi-D)、
Figure BDA0004113316670000121
Zigbee等。新无线电可以使用毫米波频率和/或低于6GHz频率。有线收发器250可以包括发送器252和接收器254，该发送器和接收器被配置用于，例如，与移动设备200可以连接到的资产、机器人、IIOT设备等进行有线通信。发送器252可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个发送器，和/或接收器254可以包括可以为分立组件或组合/集成组件的多个接收器。有线收发器250可以被配置为例如用于光通信和/或电通信。收发器215可以例如通过光和/或电连接通信地耦接到收发器接口214。收发器接口214可以至少部分地与收发器215结合。
用户接口216可以包括几个设备中的一个或多个，例如扬声器、扩音器、显示设备、振动设备、键盘、触摸屏等。用户接口216可以包括这些设备中一个以上的任何设备。用户接口216可以被配置为使得用户能够与由移动设备200托管的一个或多个应用交互。例如，用户接口216可以响应于来自用户的动作将模拟和/或数字信号的指示存储在存储器211中，以由DSP 231和/或处理器230处理。类似地，托管在移动设备200上的应用可以将模拟和/或数字信号的指示存储在存储器211中，以向用户呈现输出信号。用户接口216可以包括音频输入/输出(I/O)设备，该设备包括例如扬声器、扩音器、数模电路、模数电路、放大器和/或增益控制电路(包括这些设备中的任何一个以上)。可以使用音频I/O设备的其他配置。同样或替代地，用户接口216可以包括响应于触摸和/或压力的一个或多个触摸传感器，例如，在用户接口216的键盘和/或触摸屏上。
移动设备200可以包括用于捕捉静止或运动图像的相机218。相机218可以包括例如成像传感器(例如，电荷耦接设备或CMOS成像器)、镜头、模数电路、帧缓冲器等。处理器230和/或DSP 231可以执行表示捕捉图像的信号的附加处理、调节、编码和/或压缩。同样或替代地，视频处理器233可以对表示的捕捉图像的信号执行调节、编码、压缩和/或操纵。视频处理器233可以对存储的图像数据进行解码/解压缩，以在例如用户接口216的显示设备(未示出)上呈现和/或例如基于具有已知地点的标记的图像识别来帮助确定方位。
地点设备(PD)219可以被配置为确定移动设备200的位置、移动设备200的运动、和/或移动设备200的相对位置、和/或时间。例如，PD 219可以与传感器213、收发器215、相机218中的一些或全部进行通信，和/或包括传感器213、收发机215、相机218中的一些或全部。PD 219可以适当地与处理器210和存储器211结合工作以执行一个或多个定位方法的至少一部分，尽管本文的描述可以仅指PD 219被配置为根据(多个)定位方法执行或根据(多个)定位方法执行。PD 219可以被配置为使用来自图1所示的发送器110的基于地面的信号(例如，信号248中的至少一些)来确定移动设备200的位置以进行测距和三边测量。PD 219可以被配置为使用一种或多种其他技术(例如，依赖于移动设备的自报告位置(例如，移动设备的地点信标的一部分))来确定移动设备200的位置，并且可以使用这些技术(例如，航位推测和地面定位信号)的组合来确定移动设备200的位置。PD219可以包括传感器213中的一个或多个(例如，(多个)陀螺仪、(多个)加速计、(多个)磁力计等)，它们可以感测移动设备200的方位和/或运动，并提供其指示，表明处理器210(例如，处理器230和/或DSP 231)可以配置为用于确定移动设备200的运动(例如，速度矢量和/或加速度矢量)。PD 219可以配置为在确定的地点和/或运动中提供不确定性和/或误差的指示。
该存储器211可以存储包含可执行代码或软件指令的程序代码212，当由该处理器210执行时，可以使处理器210作为专用计算机运行，该计算机被编程为执行本文公开的技术。如图所示，存储器211可以包括一个或多个组件或模块，该组件或模块可以由处理器210实施以执行所公开的功能。尽管组件或模块被示为存储器211中可由处理器210执行的软件212，但是应当理解的是，这些组件或模块可以存储在另一个计算机可读介质中，或者可以是处理器210中或处理器外的专用硬件。许多软件模块和数据表可以驻留在存储器211中并且被该处理器210利用以便管理本文所述的通信和功能。应当理解，存储器211的内容的组织仅仅是示例性的，因此模块和/或数据结构的功能可以根据实现方式以不同方式组合、分离和/或者构建。
例如，存储器211可以包括测量相对接收时间模块262，当由处理器210实现时，该相对接收时间模块配置处理器210以测量与天线阵列中的天线相关联的信号的到达时间并为每个天线生成测量相对接收时间。
例如，存储器211可以包括期望相对接收时间模块264，当由处理器210实现时，该相对接收时间模块配置处理器210以基于相对于每个天线的估计距离针对天线阵列中的每个天线生成期望相对接收时间。
例如，存储器211可以包括拟合模块266，当由处理器210实现时，该拟合模块配置处理器210使期望相对接收时间与天线阵列中天线的测量相对接收时间拟合，从而使一个天线的期望和测量相对接收时间对准，并且对于天线阵列中的所有其他天线，测量相对接收时间与期望相对接收时间对准或大于期望相对接收时间。处理器210还可以配置为基于期望相对接收时间和测量相对接收时间的拟合或振幅和/或斜率的比较来检测信号的非视距接收。
例如，存储器211可以包括测距模块268，当由处理器210实现时，该测距模块配置处理器210以基于期望相对接收时间和测量相对接收时间的拟合确定移动设备和发送设备之间的距离。例如，处理器210可以配置为使用与对准的天线相关联的信号的到达时间，并使用从发送设备接收到的信号的离开时间来确定距离。处理器210可以配置为进一步使用对准的天线和相对于天线阵列的参考点之间的物理关系来确定距离。
例如，存储器211可以包括定位模块270，当由处理器210实现时，该定位模块配置处理器210以基于多个发送器的确定距离和该发送器的已知位置(例如使用三边测量法)确定移动设备的地点。
图3示出了发送接收点(TRP)300的示例，其可以是例如图1A和1B中所示的发送器110。TRP 300包括包含处理器310的计算平台、包含软件(SW)312的存储器311、和收发器315。处理器310、存储器311、和收发器315可以通过总线320(其可以被配置为例如用于光和/或电通信)彼此通信耦接。TRP 300中可以省略所示装置的一个或多个(例如，无线接口)。处理器310可以包括一个或多个智能硬件设备，例如，中央处理单元(CPU)、微控制器、专用集成电路(ASIC)等。处理器310可以包括多个处理器(例如，包括应用处理器、DSP、调制解调器处理器、视频处理器、和/或传感器处理器中的一个或多个，与图2所示的类似)。存储器311是可包括随机存取存储器(RAM)、闪存、盘存储器和/或只读存储器(ROM)等的非暂时性存储介质。存储器311存储软件312，该软件可以是处理器可读、处理器可执行的软件代码，该软件代码包含被配置为当执行时使该处理器310作为被编程以执行本文所述各种功能的专用计算机运行的指令。可替代地，软件312可以不是由处理器310直接执行的，而是可以被配置为使得处理器310(例如，当被编译和执行时)作为专用计算机来操作，以执行本文描述的各种功能。描述可以仅涉及执行功能的处理器310，但这包括诸如处理器310执行软件和/或固件的其他实现方式。该描述可以将执行功能的处理器310作为执行该功能的处理器310中含有的处理器中的一个或多个的简写。该描述可以将执行功能的TRP 300作为执行该功能的TRP 300(以及因此是发送器110、110a和110b之一)中的一个或多个合适的组件的简写。除了存储器311之外和/或代替存储器311，处理器310可以包括具有存储的指令的存储器。处理器310的功能将在下面更充分地讨论。
收发器315可以包括无线收发器340和有线收发器350，该无线收发器和有线收发器被配置为分别通过无线连接和有线连接与其他设备进行通信。例如，无线收发器340可以包括耦接到一个或多个天线346的发送器342和接收器344，其可以是空间分集天线阵列，用于(例如，在一个或多个上行链路信道和/或一个或多个下行链路信道上)发送和/或(例如，在一个或多个下行链路信道和/或一个或多个上行链路信道上)接收无线信号348以及将信号从无线信号348转换为有线(例如，电和/或光)信号以及从有线(例如，电和/或光)信号转换为无线信号348。因此，发送器342可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个发送器，和/或接收器344可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个接收器。无线收发器340可配置为根据各种无线电接入技术(RAT)(例如，与移动设备200、一个或多个其他移动设备、和/或一个或多个其他设备)传达信号，这些无线电接入技术有5G新无线电(NR)、GSM(全球移动系统)、UMTS(通用移动通信系统)、AMPS(高级移动电话系统)、CDMA(码分多址)、WCDMA(宽带CDMA)、LTE(长期演进)、LTE直接(LTE-D)、3GPP LTE-V2X(PC5)、IEEE 802.11(包括IEEE 802.11p)、WiFi、直接WiFi(WiFi-D)、
Figure BDA0004113316670000151
Zigbee等。有线收发器350可以包括发送器352和接收器354，该发送器和接收器配置为，例如，与网络进行有线通信以向例如TRP或核心网络发出通信，以及从例如TRP或核心网络接收通信。发送器352可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个发送器，和/或接收器354可以包括可以是分立组件或组合/集成组件的多个接收器。有线收发器350可以被配置为例如用于光通信和/或电通信。
图3中所示的TRP 300的配置是本发明(包括权利要求)的示例而非限制，并且可以使用其他配置。例如，本文的描述讨论了TRP 300被配置为执行或执行一些功能，但是这些功能中的一个或多个可以由核心网络中的位置服务器和/或移动设备200执行(即，核心网络中的位置服务器和/或移动设备200可以配置为执行这些功能中的一个或多个)。
该存储器311可以存储包含可执行程序代码或软件指令的软件312，当由该处理器310执行时，可以使该处理器310作为专用计算机运行，该计算机被编程为执行本文公开的功能。如图所示，存储器311可以包括一个或多个组件或模块，该组件或模块可以由处理器310实施以执行所公开的功能。尽管组件或模块被示为存储器311中可由处理器310执行的软件312，但是应当理解的是，这些组件或模块可以存储在另一个计算机可读介质中，或者可以是处理器310中或处理器外的专用硬件。许多软件模块和数据表可以驻留在存储器311中并且被该处理器310利用以便管理本文所述的通信和功能。应当理解，存储器311的内容的组织仅仅是示例性的，因此模块和/或数据结构的功能可以根据实现方式以不同方式组合、分离和/或者构建。
例如，存储器311可以包括测距模块362，当由处理器310实现时，该测距模块配置处理器310以与移动设备102执行测距过程，包括向移动设备102发出一个或多个信号以进行测距。处理器310可以配置为通过天线发送一个信号，或从天线阵列中的每个天线发送信号，其中，每个信号具有不同的信号特性，如在相同载波频率上的唯一定位信号。处理器310还可以配置为发送(多个)发送的信号的离开时间。
在一种实现方式中，具有预定义几何结构的空间分集天线阵列可用于产生移动设备与另一实体之间的距离测量，且多路径误差最小化。例如，天线阵列中的天线元件位于不同的位置，并经历不同的信号特性，这可用于识别信号的最早到达路径。可使用最早到达进行测距测量。
图4A通过示例图示了天线阵列402对由发送器天线410发送的LOS信号412的信号接收400。天线阵列402包括多个单独的天线4041、4042、...404N(有时统称为天线404)，其具有已知的几何关系。天线阵列402可以是移动设备102的一部分，并且发送器天线可以是图1A所示发送器110的一部分。例如，每个天线404可以与相邻天线沿直线相距已知间距。例如，如图所示，天线4041和404N可以是与天线阵列402的中心C相距间距R，并且其余天线可以沿线性天线阵列402对称布置。如果需要，可以使用天线的其他几何关系和布置。如图所示，与天线阵列具有已知关系的参考点(如图4A中线性天线阵列402的中心C所示)与发送器天线410的间距为L。附加地，线性天线阵列402可以相对于发送器天线410以角度α定向，并且发送器天线410可以相对于天线阵列402具有仰角β。
在测距测量期间，基于信号412的离开时间(TOD)和到达时间(TOA)之间的差，测量相对于天线阵列402的参考点的间距L。例如，TOD可以包含在信号412中，也可以在单独信号中发出。当然，天线阵列402中的每个天线404接收信号412，但是由于天线阵列402的几何形状和方位，每个天线404将在稍微不同的时间接收信号。例如，信号412在发送器阵列410和4041之间行进所花费的时间将比在发送器阵列410和天线4042之间行进所需的时间更长。
图4B示出了曲线450，该曲线通过示例直观地图示了天线阵列402上的每个天线404相对于每个天线404处的信号412的相对接收时间(间距)的地点。每个天线404处的相对接收时间对应于间距，因为时间可以被除以光速常数(射频信号的速度)以产生间距。每个天线404处的相对接收时间(间距)是天线阵列402相对于发送器天线410的近似方位、天线阵列402中天线404的相对位置、以及到发送器天线410的间距的函数，例如，α、β、R和L的函数。例如，如图4B所示，天线阵列402的中心C的相对接收时间(间距)是L+X，其中L是图4A所示的间距，并且X是未知偏移，因为移动设备102可能没有与发送器110同步的准确稳定时钟。附加地，天线阵列402中的其他天线的相对接收时间(间距)是α、β和L以及它们与天线阵列402的中心C的间距的函数。例如，天线4041和404N的相对接收时间(间距)分别为L+F1(α，β，R)+X和L+F2(α，β，R)+X，例如，其中F1(α，β，R)和F2(α，β，R)为几何函数。例如，基于天线阵列402相对于到发送器天线410的方向的方位、天线阵列402相对于发送器天线410的仰角β和与天线阵列402中心的半径R，可以使用基本几何函数和三角函数显式地表示函数F1和F2。注意，在半径R相对于间距L较小的情况下，F1和F2将几乎相同(但幅度相反)，但在半径R相对于间距L较大的情况下，几何形状可能不对称。
图4A和4B图示了LOS信号412的接收和LOS信号的相对接收时间。然而，在实践中，特别是在室内位置，天线阵列402中的天线404也将接收多路径信号，这使得精确地确定到发送天线的距离变得更加困难。
在类似的布置中，空间分集天线阵列可以位于发送器110上(如图1B所示)，其中，每个天线发送具有不同信号特性的信号，即由接收器天线接收到的在相同载波频率上的唯一定位信号。假设使用如图4A所示的线性天线阵列发送多个LOS信号，则由发送器上的天线阵列中的天线发送的LOS信号在接收器天线处的相对接收时间将与图4B所示的类似。然而，此外，在实践中，特别是在室内位置，发送天线阵列中的一些天线将沿着多路径信号进行发送，这使得准确地确定距离变得更加困难。
对于测距测量，希望消除或至少最小化多路径信号的影响。
图5通过示例示出了流程图500，该流程图图示了用于在接收器或发送器上使用空间分集天线阵列减少或消除定位测量中多路径信号的影响的过程。
如框502所示，从发送器接收信号。例如，可以在空间分集天线阵列中的多个天线处接收信号，例如，如图4所示，或者可以从空间分集天线阵中的多个天线发送具有不同信号特性的信号，如上所述。
在框504处，在接收器处针对天线阵列中的每个天线测量信号的相对接收时间。例如，测量在天线阵列中的不同天线处接收的或从天线阵列中不同天线发送的每个信号的TOA。可以将信号的TOA与参考天线的TOA进行比较，以产生针对天线阵列中的天线的信号的测量相对接收时间。
在框506处，可以确定该天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间。例如，期望相对接收时间可以基于天线阵列中天线的已知几何形状和位置，以及移动设备相对于发送器的期望位置和方位。每个天线的期望相对接收时间基于(多个)接收天线和(多个)发送天线之间的期望距离，换言之，假设LOS信号的期望相对接收时间。在一些实现方式中，期望的距离(即，间距)可以基于移动设备的先前确定的位置，在一些示例中，可以使用IMU传感器213使用航位推测来更新移动设备的位置。在其他实现方式中，可以使用本过程的多次迭代来确定期望的距离。例如，可以使用例如从先前确定的位置或从预设值(例如，其可以基于环境参数，如工厂地板的大小)确定的种子间距来执行第一次迭代。本过程可用于基于种子间距以及使用先前确定的距离或位置执行的过程来细化结果的一个或多个附加迭代，来确定移动设备的距离或位置。空间分集天线阵列相对于发送天线(如果天线阵列正在接收信号)或相对于接收天线(如果该天线阵列正在发送信号)的方位可以基于移动设备的位置以及基于IMU传感器213(如磁力计、或陀螺仪或相机218)、或者使用来自先前位置的航位推测测量来确定。在天线阵列位于发送器上并且接收器使用单个天线的实现方式中，发送器具有固定的地点和方位，因此，可能不需要确定移动设备102的方位。
在框508处，期望相对接收时间可以与测量相对接收时间拟合。例如，期望相对接收时间可以与天线阵列中单个天线处的测量相对接收时间对准，其中，天线阵列中的所有其他天线都具有与期望相对接收时间对准或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间。换言之，对准的天线接收(或发送)的信号的测量相对接收时间与期望相对接收时间相匹配，而天线阵列中的所有其他天线都测量到与期望相对接收时间相同或比期望相对接收时间更长的相对接收时间。因此，对准的天线接收的信号是LOS信号，或者是最短多路径信号。在一些实现方式中，期望相对接收时间和测量相对接收时间之间的拟合可用于检测非视距(NLOS)接收或总多路径。例如，可以使用期望相对接收时间和测量相对接收时间的斜率和/或振幅的比较来确定NLOS是否可能，例如，如果差大于阈值。
在框510处，可以确定到发送器的估计的最佳间距。例如，对准的天线接收(或发送)的信号的测量的TOA可用于(连同从发送器接收的信号的TOD)确定对准的天线处的发送器和接收器之间的间距。确定的间距可以通过对准的天线和相对于天线阵列的参考点之间的间距(例如，天线阵列的中心地点)来调整，以确定移动设备102和发送器110之间的距离。
在框512处，如果使用多个迭代来细化期望相对接收时间，如框506中所讨论的，则做出是否要执行附加迭代的决定。例如，可以执行两次或三次迭代。如果迭代未完成，则该过程可以流回到框506，并且在另一次迭代中，可以使用确定的距离来确定框506中的期望相对接收时间。如果迭代完成，则过程可以流到框514。
在框514处，可以使用来自框510的移动设备102和发送器110之间确定的距离连同到其他发送器(例如，图1A和B中的发送器110A和110B)的确定的距离以及发送器的已知方位来确定移动设备102的地点(例如，使用三边测量法)。在一些实现方式中，可以在框514处确定地点之后执行框512处的决定。
在一些实现方式中，随着移动设备102的运动，最终可以从天线阵列中的至少一个天线观察到无多路径信号。IMU传感器213或相机218集成可用于即使在随后的仅多路径条件下，连同码载波滤波，也帮助保持减少的多路径状态。
图6通过示例图示了使用空间分集天线阵列602的发送器和接收器之间的信号传输600。例如，天线阵列602可以位于接收器(移动设备102)上，并接收由发送器(发送器110)上的天线610发送的信号614。相反，天线阵列602可以位于发送器(发送器110)上，并发送由接收器(移动设备102)上的天线610接收的信号616。在天线阵列602的传输期间，每个天线发送具有不同信号特性的信号，例如，在相同载波频率上的唯一定位信号，该信号可由接收器区分。为了清楚和方便或作为参考，本文将讨论天线阵列602对信号614的接收。天线阵列602对信号的接收或发送是对称的，因此，基于对接收空间分集天线阵列的讨论，将理解使用发送空间分集天线阵列602来最小化多路径误差。
图6类似于图4，但图示了在天线阵列602中使用三个单独的天线6041、6042、6043(有时统称为天线604)。天线604具有已知的几何关系。天线阵列602可以是移动设备602的一部分，并且发送器天线可以是图1A所示发送器110的一部分。天线6041和6043与线性天线阵列602上的中心天线6042相距已知间距R。如果需要，可以使用天线的其他几何关系和布置。如图所示，作为线性天线阵列602的中心并且可以充当天线阵列602上的参考点的天线6042与发送器天线610相距间距L，其是未知的量。线性天线阵列602可以相对于发送器天线610以角度α定向，并且发送器天线610可以具有仰角β，基于移动设备(如磁力计或相机)102中的传感器测量和/或先前确定的相对于发送器天线610的地点和方位，这两者都可以是已知的。虽然在天线阵列602中图示了线性关系，但是应当理解，如果需要，可以使用非线性甚至非平面的天线布置。
可以使用任何期望的技术来测量在每个天线604处接收的信号的TOA，以产生每个天线的最佳测量结果，这可以基于发送的信号的类型和特性，如本领域所公知的。应当理解，如果使用发送天线阵列，则接收天线测量从发送天线阵列中的每个天线发送的信号的TOA，其可以基于不同的信号特性来识别。每个天线604的测量的TOA可以基于最佳测量结果，因此，在一些天线处测量的TOA可以基于多路径信号。换句话说，并非所有天线604都将基于来自发送器天线610的LOS信号来测量TOA。每个天线处的信号接收时间是相对于本地接收器时钟测量的，因此绝对到达时间是未知的。然而，天线之间的相对接收时间可以从测量中准确地获得，因为它们都使用相同的本地接收器时钟。因此，基于在每个天线604处测量的TOA，可以为天线阵列602中的每个天线604确定由发送器天线610发送的信号的测量相对接收时间。例如，可以将每个天线处的TOA与参考天线(例如，天线6042)进行比较，以确定每个天线处信号的测量相对接收时间。因此，可以将天线6041和6043处的TOA与天线6042处的TOA进行比较，以确定测量相对接收时间。
图7通过示例示出了图700，该图用白色圆圈直观地图示了天线阵列602中的每个天线604针对从图6所示的发送天线610接收的信号的测量相对接收时间(间距)。天线604中的一些的测量相对接收时间可以基于来自发送天线610的LOS信号产生的TOA，而其他天线604的测量相对接收时间可能基于来自发送天线610的多路径信号产生的TOA。在某些情况下，所有天线604的测量相对接收时间可以基于由来自发送天线610的多路径信号产生的TOA，但是其中一些多路径信号可以比其他多路径信号短，因此，LOS更近，并且精度更高。
可以基于天线阵列602中的天线604的相对位置(例如，R)和天线阵列602相对于发送器天线610的近似方位(例如，α和β)来确定天线阵列602中每个天线604的期望相对接收时间。例如，可以估计每个天线602相对于发送天线610的期望间距。可以例如使用例如源自移动设备102中的惯性测量单元(IMU)传感器213或相机218的天线阵列602的估计方位和/或地点来估计期望间距。在一些实现方式中，相机218可用于使用基于视觉的导航和标记(如快速响应(QR)码)来确定地点或方位。在一些实现方式中，可以使用航位推测来估计每个天线604和发送天线610之间的当前期望间距，其中航位推测使用IMU传感器213(图2中所示)和先前的地点和方位。附加地或替代地，期望间距可以基于先前的地点确定(例如，在过程的多次迭代中)来估计。
图8通过示例示出了包括曲线802的图800，该曲线用黑色圆圈直观地图示了天线阵列602中的每个天线604针对从图6所示的发送天线610接收的视距信号的期望相对接收时间(间距)。每个天线604的期望相对接收时间基于来自发送天线610的LOS信号，例如，假设没有多路径延迟。可以例如基于天线阵列602中的天线604的相对位置和天线阵列602相对于发送器天线610的近似方位(例如，α、β、R和L)来确定期望相对接收时间(间距)。天线604的相对位置(例如R)是基于天线阵列602的已知几何形状已知的，并且可以从传感器(例如，移动设备102中的磁力计、相机、罗盘、或航位推测测量)和/或基于先前确定的位置和方位来估计间距L和角度α和β。在一些实现方式中，可以利用用于生成移动设备102的近似位置和方位的第一次迭代以及使用该近似位置和方位来细化结果的第二次迭代来执行多次传递或迭代。如果需要，可以使用两次以上的迭代。
期望相对接收时间可以通过估计天线阵列602中每个天线604到无线发送器610的期望间距并确定天线阵列中的每个天线相对于参考天线的期望接收时间的差来确定。例如，如图8直观地示出，从天线阵列602的中心处的天线6042到发送天线610的间距可以是L+X，其中L是图6所示的间距，并且X是未知偏移，因为移动设备102可能没有与发送器110同步的准确稳定时钟。天线阵列602中的天线6041和6043的接收时间(间距)可以确定为α、β、R和L的函数。例如，天线6041和604N的接收时间(间距)可以分别确定为L+F1(α，β，R)+X和L+F2(α，β，R)+X，其中F1(α，β，R)和F2(α，β，R)可以用几何函数确定。可以将每个天线处的期望间距与参考天线(例如，天线6042)进行比较，以确定生成曲线800的每个天线604处的期望相对接收时间。在一些实现方式中，使用相同的参考天线(例如，天线6042)来确定期望相对接收时间和测量相对接收时间。
一旦获得天线阵列602中每个天线604的测量相对接收时间和期望相对接收时间，则期望相对接收时间可以拟合到测量相对接收时间。例如，拟合过程可以包括将期望相对接收时间与天线阵列中一个天线的测量相对接收时间对准，天线阵列中的所有其他天线都具有与期望相对接收时间对准或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间。例如，将期望相对接收时间与测量相对接收时间拟合可以通过将单个天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差最小化来执行，其中，天线阵列602中的所有其他天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差与该天线的差相同或比其更大。可使用迭代或试错过程，其中第一天线的期望和测量相对接收时间对准，并确定任何其他天线的测量相对接收时间是否小于期望相对接收时间。如果没有其他天线的测量相对接收时间小于期望相对接收时间，则使用第一天线。另一方面，如果其他天线的测量相对接收时间确实小于期望相对接收时间，则可以例如基于测量相对接收时间与期望相对接收时间之间的最大差选择第二天线。这一过程可以继续，直到找到与天线阵列中所有其他天线的最佳拟合，该天线阵列具有的测量相对接收时间与期望相对接收时间对准或大于该期望相对接收时间。具有对准的期望和测量相对接收时间的天线对应于接收到的信号，该信号是视距信号，或者是最小多路径信号。
作为示例，图9A和9B是图900和950，这些图直观地图示了来自图7的用白色圆圈示出的测量相对接收时间与来自图8的带有用黑色圆圈示出的期望相对接收时间的曲线802的对准。如图9A所示，天线6043的期望和测量相对接收时间对准，并且天线6041和6042的测量相对接收时间(用白色圆圈示出)均大于期望相对接收时间(用黑色圆圈示出)。
为了方便比较，如图9B所示，如果将曲线802向上滑动，直至天线6042的测量和期望相对接收时间对准，可以看到天线6041和6043的测量相对接收时间(用白色圆圈示出)均小于期望相对接收时间(用黑色圆圈示出)。因此，与图9A中所示的对准不同，图9B中使用天线6042的对准不符合其他天线的测量相对接收时间与期望相对接收时间相同或大于该期望相对接收时间的要求。
一旦针对天线(例如，如图9A所示的天线6043)确定了测量相对接收时间和期望相对接收时间的拟合，并且所有其他天线具有与期望相对接收时间对准或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间，就可以确定到发送天线610的估计的最佳间距。例如，具有对准的期望和测量相对接收时间的天线6043对应于接收视距信号或最小多路径信号的天线。换言之，天线6043处测得的TOA可用作最佳TOA测量，其可用于例如基于从发送天线610接收到的TOD和天线6043处测量的TOA(TOD-TOA604_3)或使用其他测距技术来估计天线6043和发送天线610之间的最佳间距。
然而，如图9A所示，天线6043未与天线阵列602的参考点对准。因此，为了确定天线阵列602和发送天线610之间的最佳间距，可以将对准的天线6043和参考点之间的相对接收间距添加到天线6043的估计的最佳间距或从天线6043的估计的最佳间距中减去。对准的天线6043和参考点之间的相对接收间距是已知的，或者可以基于天线阵列602的几何形状和方位来确定。
因此，可以使用LOS信号或使用空间分集天线阵列602的最小化多路径信号来执行测距测量。一旦天线阵列602中的天线被确定为例如基于拟合期望相对接收时间和测量相对接收时间来接收最佳信号，可以关于相对于天线阵列的参考点来确定到发送设备的估计的最佳间距。
空间分集天线阵列的使用可以提供附加信息。例如，对于附加的天线，存在附加的冗余和交叉检查。使用空间分集天线阵列和过程，即使除了一个以外所有接收到的天线信号被多路径干扰，该系统也能正常工作。空间分集天线阵列提供了获得更好测距测量的更大机会。
在零平均误差的情况下，集成测量得到了改进。例如，使用多路径信号时，误差主要在一个方向上，比LOS更长。在某些情况下，可能会进行预处理，使得最终测量不偏向一个方向，但可能会均匀分布在真实值之上和之下。这些值的平均将为零。利用具有零平均误差的多个天线(即，多路径误差不偏向一个方向)，可以执行期望值相对于测量值的最佳拟合，以获得最佳TOA。
附加地，结果质量可用于确定例如利用期望相对接收时间(例如，使用最终位置估计)进行了多好的拟合。例如，可以将期望相对接收时间与测量相对接收时间进行比较，以确定总体测量的质量。如果存在所有测量的点相对于期望点的良好拟合，则表明信号接收良好，表明质量结果良好。
附加地，可以基于期望和测量相对接收时间之间的拟合来检测非视距(NLOS)接收。例如，期望相对接收时间802和测量相对接收时间之间的拟合可用于检测非视距(NLOS)接收或总多路径。可以确定期望相对接收时间和测量相对接收时间两者的斜率和/或振幅。可以比较期望相对接收时间和测量相对接收时间的斜率，并且如果该斜率大于阈值，则可以指示NLOS接收。类似地，可以比较期望相对接收时间和测量相对接收时间的振幅，并且如果该振幅大于阈值，则可以指示NLOS接收。例如，在线性阵列中，如图6所示，如果测量相对接收时间的斜率显著不同于期望相对接收时间(例如，大于阈值)，则所有天线的所有信号都从不同角度到达，因此很可能是NLOS。线性阵列的振幅(即最长到最短接收时间之间的差)也可以提供指示NLOS的信息。例如，如果线性阵列垂直于LOS方向，则所有天线的接收时间应该大致相同。如果相反，接收时间存在较大差，则可能表明线性阵列不垂直于LOS方向。因此，与期望相对接收时间相比，测量相对接收时间的振幅的较大差(例如，大于阈值)可用于指示NLOS，因为信号来自不同的方向。斜率和振幅可以一起用于确定NLOS。
虽然本测距过程可以依赖于移动设备102相对于发送器110的估计方位和/或位置来确定期望相对接收时间，例如，如图8中直观示出的，但是结果中由于不正确的位置估计导致的误差很小。例如，对于10米的水平间距L，已发现估计位置的5米误差产生小于8厘米的误差。使用20米的水平间距L时，估计位置的5米误差可能导致小于1.4厘米的误差。此外，(例如，由于传感器误差导致的)方位中的误差仅导致天线阵列的估计方位中的小误差。例如，在线性阵列的端点(例如，图6中的天线6041和6043)处，对于方位θ中的小变化，所产生的位置误差将为大约2*R*θ。作为示例，合理的罗盘误差可以在1°和5°之间，导致小于3.5厘米/米/度的误差。例如，如果图6中的间距R为0.5米，则由于3°罗盘误差产生的最大地点误差为5.2厘米。
因此，对于天线阵列中的每个天线，基于天线阵列相对于发送设备的估计位置和方位的、到无线发送器的期望相对位置测量对于位置和方位中的可能误差是鲁棒的。此外，使用地点的多次迭代和校正(例如，如图5所示)可以用于细化地点并校正初始估计位置和方位误差。
虽然图4A和图6图示了具有均匀分布的天线的线性空间分集天线阵列的使用，但是应当理解，也可以使用天线阵列的其他布置。
图10通过示例图示了使用圆形空间分集天线阵列1002的发送器和接收器之间的信号传输1000。类似于图6中的讨论，天线阵列1002可以位于接收器(移动设备102)上，并接收由发送器(发送器110)上的天线1010发送的信号1014，或者相反，天线阵列1002可以位于发送器(发送器110)上并发送由接收器(移动设备102)上天线1010接收的信号1016。为了清楚和方便或参考，将讨论天线阵列1002对信号1014的接收。
圆形天线阵列1002可以包括天线阵列1002中的多个天线10041、10042、...1004N(有时统称为天线1004)。天线1004具有已知的几何关系，但不需要对称布置。例如，圆形天线阵列1002可以具有半径R，并且每个天线1004可以具有圆上的已知地点，例如，由角度θi标识，其中i表示相对于第一天线10041或另一参考天线的天线1004i。参考点1006可以位于天线阵列1002的中心，但是可以位于相对于天线1004中的每一个具有已知地点的其他地点。发送器天线1010相对于天线阵列1002可以具有仰角β。参考点1006与发送器天线1010相距间距L。圆形天线阵列1002以半径1005和到发送器天线1010的LOS之间的角度α被旋转。
图11通过示例示出了包括曲线1102的图1100，该曲线用黑色圆圈直观地图示了天线阵列1002中的每个天线1004针对从图10所示的发送天线1010接收的信号的期望相对接收时间(间距)。每个天线1004的期望相对接收时间基于来自发送天线1010的LOS信号，例如，假设没有多路径延迟。可以例如基于圆形天线阵列1006中的天线1004的相对位置和天线阵列1002相对于发送器天线1010的近似位置(例如，α、β、θi、R和L)来确定期望相对接收时间(间距)。
图12通过示例示出了图1200，该图直观地图示了由图10中的天线1004测量的信号的测量相对接收时间(用白色圆圈示出)和图11中带有用黑色圆圈示出的期望相对接收时间的曲线1102的对准。如图12所示，天线10041的期望和测量相对接收时间对准，并且其他所有天线1004的测量相对接收时间(用白色圆圈示出)均大于期望相对接收时间(用黑色圆圈示出)或与期望相对接收时间相同(例如，针对10042)。
一旦针对天线(例如，如图12所示的天线10041)确定了测量相对接收时间和期望相对接收时间的拟合，并且所有其他天线具有与期望相对接收时间对准或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间，就可以确定到发送天线1010的估计的最佳间距(例如，基于测量和期望相对接收时间的拟合以及对准的天线10041相对于天线阵列1002的参考点1006的相对地点)。
图13示出了用于以与所公开的实现方式一致的方式确定无线发送设备(如图1A和1B中所示的发送器110)与接收设备(如图1A和图1B中所示的移动设备102)之间的距离的示例性方法1300的流程图。
在框1302处，针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由无线发送设备发送的一个或多个信号在接收设备处的测量相对接收时间，其中，每个天线在天线阵列中处于不同位置，例如，如图5的框502和504以及图7中所讨论的。例如，在一种实现方式中，天线阵列位于接收设备上，并且天线阵列中的天线接收由无线发送设备发送的信号。在另一实现方式中，天线阵列位于无线发送设备上，并且天线阵列中的每个天线发送具有不同信号特性的单独信号。一种用于针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由该无线发送设备发送的一个或多个信号在该接收设备处的测量相对接收时间的部件可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如测量相对接收时间模块262)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示，其中，每个天线在该天线阵列中处于不同位置。在一种实现方式中，例如，可以通过确定与天线阵列中的每个天线相关联的到达时间相对于与参考天线相关联的到达时间的差来确定天线阵列中的每个天线的测量相对接收时间。一种用于确定与天线阵列中的每个天线相关联的到达时间相对于与参考天线相关联的到达时间的差的部件可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如测量相对接收时间模块262)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示。
在框1304处，可以针对天线阵列中的每个天线确定由无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间，例如，如图5的框506和图8所讨论的。一种用于针对天线阵列中的每个天线确定由无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间的部件可以包括，例如，收发器215、传感器213、相机218、和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如期望相对接收时间模块264)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示。例如，在一种实现方式中，可以通过估计天线阵列中的每个天线的无线发送设备和接收设备之间的期望间距来确定天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间；以及基于每个天线相对于参考天线的期望间距的差来确定天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间，例如，如图5的框506和图8所讨论的。例如，估计每个天线的期望间距包括可以使用接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机来估计天线阵列的方位。在另一示例中，估计每个天线的期望间距可以使用在先前时间实例处确定的到无线发送设备的一个或多个先前估计的最佳间距。例如，估计每个天线的期望间距还可以使用在先前时间实例之间从接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机获取的运动数据。一种用于针对天线阵列中的每个天线估计无线发送设备和接收设备之间的期望间距的部件可以包括，例如，收发器215、传感器213、相机218、和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如期望相对接收时间模块264)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示。此外，一种用于基于每个天线相对于参考天线的期望间距的差来确定天线阵列中的每个天线的期望相对接收时间的部件可以包括，例如，收发器215、传感器213、相机218、和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如期望相对接收时间模块264)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示。
在框1306处，可以通过以下操作将期望相对接收时间拟合到测量相对接收时间：将第一天线的期望相对接收时间和测量相对接收时间对准，并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间，例如，如图5的框508和图9A所讨论的。天线阵列中具有大于期望相对接收时间的测量相对接收时间的其他天线可以与一个或多个多路径信道相关联。一种通过将第一天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间对准、并且天线阵列中所有其他天线具有与期望相对接收时间对准的或大于期望相对接收时间的测量相对接收时间来将该期望相对接收时间与该测量相对接收时间相拟合的部件可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200的存储器211和/或介质212(如拟合模块266)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示。在一种实现方式中，通过将第一天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间对准，可以将期望相对接收时间拟合到测量相对接收时间，可以包括使第一天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差最小化，其中，天线阵列中的所有其他天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差与第一天线的差相同或比第一天线的差更大，例如，如图5的框508和图9A和9B所讨论的。一种用于使第一天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差最小化的部件，可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200的存储器211和/或介质212(如拟合模块266)中实现可执行代码或软件指令，如图2所示，其中，天线阵列中的所有其他天线的期望相对接收时间与测量相对接收时间之间的差与第一天线的差相同或比第一天线的差更大。
在框1308处，可以基于与测量相对接收时间相拟合的期望相对接收时间，确定接收设备和无线发送设备之间针对相对于天线阵列的参考点的估计的最佳间距，例如，如图5和图9A的框510所讨论的。例如，可以使用与第一天线相关联的信号的到达时间和使用从无线发送设备接收到的与第一天线相关联的信号的离开时间来确定估计的最佳间距，例如，如图5和图9A的框510所讨论的。如图2所示，一种用于基于拟合到测量相对接收时间的期望相对接收时间来确定接收设备和无线发送设备之间针对相对于天线阵列的参考点的估计的最佳间距的部件可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200的存储器211和/或介质212(如测距模块268)中实现可执行代码或软件指令。
在一种实现方式中，可以基于期望相对接收时间与测量相对接收时间的拟合来检测一个或多个信号的非视距接收，例如，如图5和图9A和9B的框508所讨论的。例如，一个或多个信号的非视距接收可以通过以下进行检测：检测期望相对接收时间的振幅相对于测量相对接收时间的振幅的大于第一阈值的差、或者期望相对接收时间的斜率相对于测量相对接收时间的斜率的大于第二阈值的差中的至少一个，例如，如图5和图9A和9B中的框508所讨论的。如图2所示，一种用于基于期望相对接收时间与测量相对接收时间的拟合来检测一个或多个信号的非视距接收的部件、以及一种用于检测期望相对接收时间的振幅相对于测量相对接收时间的振幅的大于第一阈值的差或者期望相对接收时间的斜率相对于测量相对接收时间的斜率的大于第二阈值的差中的至少一个的部件可以包括，例如，收发器215和一个或多个处理器210，其具有专用硬件或在移动设备200中的存储器211和/或介质212(如拟合模块266)中实现可执行代码或软件指令。
在整个说明书中对“一个示例(one example)”、“示例(an example)”、“某些示例(certain examples)”或“示例性实施方式(exemplary implementation)”的引用意味着结合该特征和/或示例描述的特定特征、结构或特点可以包括在要求保护的主题的至少一个特征和/或示例中。因此，短语“在一个示例中(in one example)”、“示例(an example)”、“在某些示例中(in certain examples)”或“在某些实施方式中(in certainimplementations)”或贯穿本说明书的各个地方的其他类似短语的出现不一定都指代相同的特征、示例和/或限制。此外，特定特征、结构或特点可以组合在一个或多个示例和/或特征中。
本文包括的详细描述的某些部分是根据算法或对存储在特定装置或专用计算设备或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的符号表示来呈现的。在该特定说明书的上下文中，一旦被编程为根据来自程序软件的指令执行特定操作，术语特定装置等包括通用计算机。算法描述或符号表示是信号处理或相关领域的普通技术人员用来向本领域其他技术人员传达其工作内容的技术示例。本文的算法通常被认为是导致期望结果的自相一致操作序列或类似信号处理。在上下文中，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，这些量可以采取能够被存储、传送、组合、比较或以其他方式控制的电或磁信号的形式。有时，主要出于常用的原因，将此类信号称为位、数据、值、元素、符号、字符、术语、数字、数字符号等，已被证明是方便的。然而，应该理解的是，所有这些或类似的术语都将与适当的物理量相关联并且仅仅是方便的标签。除非另有明确说明，从本文的讨论中可以明显看出，在本说明书中使用诸如“处理”、“计算”、“估算”、“确定”等术语的讨论是指特定的装置的动作或过程，诸如专用计算机、专用计算装置或类似的专用电子计算设备。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够控制或转换信号，通常表示为存储器、寄存器、或其他信息存储设备、传输设备、或专用计算机或类似专用电子计算设备的显示设备中的物理电子或磁量。
在前面的详细描述中，已经阐述了许多具体细节以提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述普通技术人员已知的方法和装置，以免混淆要求保护的主题。
如本文所用的术语“和”、“或”和“和/或”可以包括多种含义，这些含义也预期至少部分地取决于使用这种术语的上下文。通常，“或”如果用于关联列表，诸如A、B或C，则旨在表示A、B和C，此处用于包容性意义，以及A、B或C，此处用于排他性意义。此外，如本文所用的术语“一个或多个(one or more)”可用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或者可用于描述特征、结构或特性的多个或一些其他组合。然而，应当注意的是，这仅仅是说明性示例并且要求保护的主题不限于该示例。
虽然已经说明和描述了目前被认为是示例特征的内容，但是本领域技术人员将理解，在不背离所要求保护的主题的情况下，可以进行各种其他修改，并且可以替换等效物。此外，在不脱离本文所述的中心概念的情况下，可以进行许多修改以使特定情况适应要求保护的主题的教导。
因此，所要求保护的主题不限于所公开的特定示例，而是这种要求保护的主题还可以包括落入所附权利要求及其等价物范围内的所有方面。
尽管前述公开内容示出了本公开的说明性方面，但是应当注意的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变和修改。根据本文描述的本公开的方面的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需要以任何特定的次序执行。此外，尽管可以以单数形式来描述或要求保护本公开的元素，但是除非明确说明了限制为单数形式，否则可以设想到复数形式。

Claims (28)

1.一种确定无线发送设备和接收设备之间的距离的方法，所述方法包括：
针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的测量相对接收时间，其中，每个天线在所述天线阵列中处于不同位置；
针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间；
通过将第一天线的所述期望相对接收时间和所述测量相对接收时间对准、并且所述天线阵列中所有其他天线具有与所述期望相对接收时间对准的或大于所述期望相对接收时间的测量相对接收时间，将所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间相拟合；以及
基于与所述测量相对接收时间相拟合的所述期望相对接收时间，确定所述接收设备和所述无线发送设备之间针对相对于所述天线阵列的参考点的估计的最佳间距。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的所述测量相对接收时间包括确定与所述天线阵列中的每个天线相关联的到达时间相对于与参考天线相关联的到达时间的差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的所述视距信号的所述期望相对接收时间包括：
针对所述天线阵列中的每个天线估计所述无线发送设备和所述接收设备之间的期望间距；以及
基于每个天线相对于参考天线的期望间距的差，确定所述天线阵列中的每个天线的所述期望相对接收时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，估计每个天线的所述期望间距包括使用所述接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机来估计所述天线阵列的方位。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，估计每个天线的所述期望间距使用在先前时间实例处确定的到所述无线发送设备的一个或多个先前估计的最佳间距。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，估计每个天线的所述期望间距还使用在所述先前时间实例之间从所述接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机获取的运动数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述第一天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间对准来拟合所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间包括使所述第一天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间之间的差最小化，其中，所述天线阵列中的所有其他天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间之间的差与所述第一天线的差相同或比其更大。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线阵列中具有大于所述期望相对接收时间的所述测量相对接收时间的所述其他天线与一个或多个多路径信道相关联。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述估计的最佳间距包括使用与所述第一天线相关联的所述信号的到达时间以及使用从所述无线发送设备接收的与所述第一天线相关联的所述信号的离开时间。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间的所述拟合来检测所述一个或多个信号的非视距接收。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间的所述拟合来检测所述一个或多个信号的所述非视距接收包括检测所述期望相对接收时间的振幅相对于所述测量相对接收时间的振幅的大于第一阈值的差、或者所述期望相对接收时间的斜率相对于所述测量相对接收时间的斜率的大于第二阈值的差中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线阵列位于所述接收设备上，并且所述天线阵列中的天线接收由所述无线发送设备发送的信号。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线阵列位于所述无线发送设备上，并且所述天线阵列中的每个天线发送具有不同信号特性的单独信号。
14.一种配置为确定无线发送设备和所述接收设备之间的距离的接收设备，所述接收设备包括：
无线接收器，被配置为从所述无线发送设备无线地接收信号；
至少一个存储器；以及
至少一个处理器，被耦接到所述无线接收器和所述至少一个存储器，并且被配置为：
针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的测量相对接收时间，其中，每个天线在所述天线阵列中处于不同位置；
针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间；
通过将第一天线的所述期望相对接收时间和所述测量相对接收时间对准、并且所述天线阵列中所有其他天线具有与所述期望相对接收时间对准的或大于所述期望相对接收时间的测量相对接收时间，将所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间相拟合；以及
基于与所述测量相对接收时间相拟合的所述期望相对接收时间，确定所述接收设备和所述无线发送设备之间针对相对于所述天线阵列的参考点的估计的最佳间距。
15.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过被配置为确定与所述天线阵列中的每个天线相关联的到达时间相对于与参考天线相关联的到达时间的差，来针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的所述测量相对接收时间。
16.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过被配置为执行以下操作来针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的所述视距信号的所述期望相对接收时间：
针对所述天线阵列中的每个天线估计所述无线发送设备和所述接收设备之间的期望间距；以及
基于每个天线相对于参考天线的期望间距的差，确定所述天线阵列中的每个天线的所述期望相对接收时间。
17.根据权利要求16所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过被配置为使用所述接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机来估计所述天线阵列的方位，来估计每个天线的所述期望间距。
18.根据权利要求16所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：估计每个天线的期望间距使用在先前时间实例处确定的到所述无线发送设备的一个或多个先前估计的最佳间距。
19.根据权利要求18所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：估计每个天线的所述期望间距还使用在所述先前时间实例之间从所述接收设备上的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器或相机获取的运动数据。
20.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过将所述第一天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间对准来拟合所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间被配置为使所述第一天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间之间的差最小化，其中，所述天线阵列中的所有其他天线的所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间之间的差与所述第一天线的差相同或比其更大。
21.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述天线阵列中具有大于所述期望相对接收时间的测量相对接收时间的所述其他天线与一个或多个多路径信道相关联。
22.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过被配置为使用与所述第一天线相关联的所述信号的到达时间以及使用从所述无线发送设备接收的与所述第一天线相关联的所述信号的离开时间，来确定所述估计的最佳间距。
23.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为：基于所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间的所述拟合来检测所述一个或多个信号的非视距接收。
24.根据权利要求23所述的接收设备，其中，所述至少一个处理器被配置为：通过被配置为检测所述期望相对接收时间的振幅相对于所述测量相对接收时间的振幅的大于第一阈值的差、或者所述期望相对接收时间的斜率相对于所述测量相对接收时间的斜率的大于第二阈值的差中的至少一个，基于所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间的所述拟合来检测所述一个或多个信号的所述非视距接收。
25.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述天线阵列位于所述接收设备上，并且所述天线阵列中的天线接收由所述无线发送设备发送的信号。
26.根据权利要求14所述的接收设备，其中，所述天线阵列位于所述无线发送设备上，并且所述天线阵列中的每个天线发送具有不同信号特性的单独信号。
27.一种配置为确定无线发送设备和接收设备之间的距离的接收设备，所述接收设备包括：
用于针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的测量相对接收时间的部件，其中，每个天线在所述天线阵列中处于不同位置；
用于针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间的部件；
用于通过将第一天线的所述期望相对接收时间和所述测量相对接收时间对准、并且所述天线阵列中所有其他天线具有与所述期望相对接收时间对准的或大于所述期望相对接收时间的测量相对接收时间来将所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间相拟合的部件；以及
用于基于与所述测量相对接收时间相拟合的所述期望相对接收时间确定所述接收设备和所述无线发送设备之间针对相对于所述天线阵列的参考点的估计的最佳间距的部件。
28.一种包括存储在其上的程序代码的非暂时性计算机可读存储介质，所述程序代码可操作用于配置接收设备中的至少一个处理器以确定无线发送设备和所述接收设备之间的距离，所述程序代码包括：
用于针对空间分集的天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的一个或多个信号在所述接收设备处的测量相对接收时间的程序代码，其中，每个天线在所述天线阵列中处于不同位置；
用于针对所述天线阵列中的每个天线确定由所述无线发送设备发送的视距信号的期望相对接收时间的程序代码；
用于通过将第一天线的所述期望相对接收时间和所述测量相对接收时间对准、并且所述天线阵列中所有其他天线具有与所述期望相对接收时间对准的或大于所述期望相对接收时间的测量相对接收时间将所述期望相对接收时间与所述测量相对接收时间相拟合的程序代码；以及
用于基于与所述测量相对接收时间相拟合的所述期望相对接收时间确定所述接收设备和所述无线发送设备之间针对相对于所述天线阵列的参考点的估计的最佳间距的程序代码。
CN202180056142.8A 2020-08-17 2021-07-22 使用多天线进行多路径改进的方法和装置 Pending CN116097119A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/995,312 US11233544B1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 Methods and apparatus for multipath improvements using multiple antennas
US16/995,312 2020-08-17
PCT/US2021/042758 WO2022039882A1 (en) 2020-08-17 2021-07-22 Methods and apparatus for multipath improvements using multiple antennas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116097119A true CN116097119A (zh) 2023-05-09

Family

ID=77358376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180056142.8A Pending CN116097119A (zh) 2020-08-17 2021-07-22 使用多天线进行多路径改进的方法和装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11233544B1 (zh)
EP (1) EP4196815A1 (zh)
KR (1) KR102538205B1 (zh)
CN (1) CN116097119A (zh)
WO (1) WO2022039882A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11521500B1 (en) * 2018-10-17 2022-12-06 Amazon Technologies, Inc. Unmanned aerial systems with range finding
EP4057028B1 (en) * 2021-03-09 2024-05-15 Huawei Technologies Co., Ltd. Time measurement method and apparatus
CN114509071B (zh) * 2022-04-20 2022-07-08 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种风洞试验模型姿态测量方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304214B1 (en) 1999-05-07 2001-10-16 Lucent Technologies Inc. Antenna array system having coherent and noncoherent reception characteristics
AU2002951632A0 (en) 2002-09-20 2002-10-10 Qx Corporation Pty Ltd A tdma adaptine directional antenna array for multipath mitigation
AU2003901463A0 (en) 2003-03-31 2003-04-17 Qx Corporation Pty Ltd A method and device for multipath mitigation in positioning systems using clustered positioning signals
NO334170B1 (no) 2011-05-16 2013-12-30 Radionor Comm As Fremgangsmåte og system for langdistanse, adaptivt, mobilt, stråleformende adhoc-kommunikasjonssystem med integrert posisjonering
JP6166260B2 (ja) * 2011-08-03 2017-07-19 ポルテ・コーポレイションＰｏＬＴＥ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 減衰が小さくなったｒｆ技術を用いる物体の測距および追跡におけるマルチパス緩和
GB2494150B (en) 2011-08-31 2015-11-04 Samsung Electronics Co Ltd Multipath mitigation in positioning systems
US8848565B2 (en) * 2012-07-12 2014-09-30 Qualcomm Incorporated Method for performing measurements and positioning in a network based WLAN positioning system
WO2019239365A1 (en) 2018-06-13 2019-12-19 Purohit Ankit System and method for position and orientation tracking of multiple mobile devices
JP2021133252A (ja) 2020-02-22 2021-09-13 オリジン ワイヤレス, インコーポレイテッドOrigin Wireless, Inc. 無線センシング、監視及び認識のための方法、装置及びシステム

Also Published As

Publication number Publication date
EP4196815A1 (en) 2023-06-21
WO2022039882A1 (en) 2022-02-24
US20220052726A1 (en) 2022-02-17
KR102538205B1 (ko) 2023-05-30
KR20230028570A (ko) 2023-02-28
US11233544B1 (en) 2022-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102538205B1 (ko) 다중의 안테나들을 사용한 다중경로 개선들을 위한 방법들 및 장치
EP3186654B1 (en) Method and apparatus for real-time, mobile-based positioning according to sensor and radio frequency measurements
KR101589419B1 (ko) 모바일 디바이스 포지셔닝을 위한 적응성 패시브 스캐닝 및/또는 액티브 프로빙 기술들
US9860866B2 (en) Systems and methods providing transmit diversity to combat multipath effects in position estimation
WO2018048710A1 (en) Systems and methods for calibrating unstable sensors
Tiglao et al. Smartphone-based indoor localization techniques: State-of-the-art and classification
KR20170082016A (ko) 단말에서 위치 추정 방법 및 장치
US9897684B2 (en) Systems and methods for estimating a position of a receiver in a network of beacons
CN111148020B (zh) 一种定位系统、方法、装置及计算机可读存储介质
US20180164442A1 (en) Antenna phase variation correction
US20150309155A1 (en) Method and Apparatus for Determining the Position Using Radio Signals and Atmospheric Pressure
CN115769099A (zh) 用于基于用户设备的定位的站之间的信令定时偏移
WO2021041161A1 (en) Indoor positioning for mobile devices
WO2016064631A1 (en) Mitigating effects of multipath during position computation
US20160124069A1 (en) Systems and methods for estimating a two-dimensional position of a receiver
CN114080023A (zh) 定位方法、定位系统、终端及可读存储介质
US11811462B2 (en) Base station location and orientation computation procedure
US20230071554A1 (en) Ultrawideband range accuracy
WO2013008063A1 (en) Positioning of an apparatus using radio signals
CN113471700A (zh) 天线控制方法、装置、存储介质及电子设备
KR20150107056A (ko) 실내 위치 추정 장치 및 방법
US20240094414A1 (en) Carrier signal positioning
US20240085514A1 (en) Determining an orientation of a user equipment with a cellular network
JP2017111099A (ja) 情報処理装置、測位方法、及びプログラム
CN116806433A (zh) 改进的定位测量方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination