CN117377884A - 用于基于到达时间差（tdoa）和到达角（aoa）确定对象位置的方法和系统 - Google Patents

用于基于到达时间差（tdoa）和到达角（aoa）确定对象位置的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开的各方面可以包括，例如，从移动设备的第一天线和第二天线接收由一对锚中的第一锚传输的第一无线信号，基于第二锚检测到第一无线信号而从第一天线和第二天线接收由该对锚中的第二锚传输的第二无线信号，基于接收到第一无线信号和第二无线信号来确定到达时间差信息，基于接收到第一无线信号和第二无线信号来确定到达角信息，并且基于到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。公开了其它实施例。

Description

用于基于到达时间差(TDOA)和到达角(AOA)确定对象位置的 方法和系统
相关申请的交叉引用
本PCT申请要求于2021年3月31日提交的美国专利申请序列号17/219,037的权益和优先权，该专利申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于基于到达时间差(TDOA)和到达角(AOA)来确定对象位置的方法和系统。
背景技术
确定对象之间的位置信息可以用于多种目的，诸如预测和减轻对象之间的碰撞、跟踪对象之间的距离、强制实施对象之间的远离(distancing)、库存管理或其组合。对象可以包括人、诸如叉车和机器人之类的移动机械、由个人控制或无人驾驶的车辆或者可能期望位置管理和/或跟踪的其它对象。位置信息可以与对象之间的距离、对象的相对位置、对象的轨迹、对象的速度或其组合对应。
附图说明
现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签与锚之间的位置信息的移动标签和锚的示例性非限制性实施例的框图。
图2是图示根据本文描述的各个方面的用于确定图1的移动标签与锚之间的位置信息的时序图的示例性非限制性实施例的框图。
图3是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签与锚对之间的位置信息的示例性非限制性实施例的框图。
图4A、4B和4C是图示根据本文描述的各个方面的用于选择锚对的示例性非限制性实施例的框图。
图5是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签与锚之间的位置信息的移动标签和锚的示例性非限制性实施例的框图。
图6是图示根据本文描述的各个方面的用于确定图5的移动标签与锚之间的位置信息的时序图的示例性非限制性实施例的框图。
图7是图示根据本文描述的各个方面的用于确定划界区域中的移动标签的位置信息的示例性非限制性实施例的框图。
图8描绘了根据本文描述的各个方面的用于确定位置信息及其使用的方法的说明性实施例。
图9是图示根据本文描述的各个方面的用于调度用于确定图7的划界区域中的移动标签和锚对之间的位置信息的过程的示例性非限制性实施例的框图。
图10是图示根据本文描述的各个方面的移动标签可以在其中进行操作的环境的示例性非限制性实施例的框图。
图11是图示根据本文描述的各个方面的网络帧的示例性非限制性实施例的框图。
图12是图示根据本文描述的各个方面的被配置用于监视网络帧的存在的对等帧的示例性非限制性实施例的框图。
图13是图示根据本文描述的各个方面的被配置为以避免干扰网络帧的部分的方式利用对等通信的移动标签的示例性非限制性实施例的框图。
图14A、14B、14C、14D和14E是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签的位置的对等通信的示例性非限制性实施例的框图。
图15是图示根据本文描述的各个方面的移动标签确定其在提供位置服务的锚网络中的位置的能力的示例性非限制性实施例的框图。
图16是图示根据本文描述的各个方面的移动标签利用与其它移动标签的对等通信来确定其位置的能力的示例性非限制性实施例的框图。
图17描绘了根据本文描述的各个方面的用于在通信模式；特别地，对等通信模式和网络通信模式之间转换的方法的说明性实施例。
图18A是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签与锚对之间的位置信息的示例性非限制性实施例的框图。
图18B是图示根据本文描述的各个方面的用于促进确定移动标签的位置信息的具有两个天线的移动标签的示例性非限制性实施例的框图。
图18C是图示根据本文描述的各个方面的用于促进确定移动标签的位置信息的具有三个天线的移动标签的示例性非限制性实施例的框图。
图19描绘了根据本文描述的各个方面的用于确定位置信息的方法的说明性实施例。
图20是根据本文描述的各个方面的通信设备的示例非限制性实施例的框图。
图21是根据本文描述的各个方面的计算系统的示例非限制性实施例的框图。
具体实施方式
本公开尤其描述了用于确定移动标签与一个或多个锚之间的位置信息的说明性实施例等。本公开中描述了其它实施例。
图1是图示根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签101(“M”)与锚102和104之间的位置信息的移动标签101和锚102(“A”)和104(“B”)的示例性非限制性实施例的框图。在实施例中，锚102可以被配置为传输可以由锚104和移动标签101接收的第一无线信号(s1)。图2中描绘了由锚102传输第一无线信号(s1)以及由移动标签101和锚104接收第一无线信号(s1)的定时。
在实施例中，锚102在时间t0传输第一无线信号(s1)，该第一无线信号进而在时间t1由移动标签101接收并且在时间t2被锚104接收。锚104可以被配置为在时间t3传输第二无线信号(s2)，该第二无线信号在时间t4由移动标签101接收。移动标签101可以被配置为使用基于第一和第二无线信号(s1、s2)的到达时间差(TDOA)测量技术来确定移动标签101与锚102和104之间的位置信息，如下面将描述的。
在实施例中，锚102和104是固定的。因而，它们的x-y坐标以及锚102和104之间的距离(dAB)可以通过供应到移动标签101的存储器中的查找表或通过将这样的信息包括在第一无线信号(s1)(然后该第一无线信号可由移动标签101获得)中而为移动标签101所知。此外，移动标签101可以被配置为在其查找表中包括锚104的接收时间和传输时间(t2，t3)和/或这些时间之间的时间差(Δt＝t3-t2)，或者可以在由锚104传输的第二无线信号(s2)中接收这个信息。下面的等式可以被用于计算移动标签101相对于锚对102、104的第一可能位置。
锚102与移动标签之间的距离可以表示为，
dAM＝c(t1-t0) (等式1)
其中c是光速常量。类似地，从锚102到锚104的距离可以表示为，
dAB＝c(t2-t0) (等式2)
此外，从锚104到移动标签101的距离可以表示为，
dBM＝c(t4-t3) (等式3)
第一无线信号(s1)从锚102到锚104和第二无线信号(s2)从锚104到移动标签101行进的总距离可以表示为，
dAB+dBM＝c(t2-t0+t4-t3) (等式4A)
为了消除变量t0，可以从等式4A中减去等式1，结果是：
dAB+dBM-dAM＝c(t2-t1+t4-t3) (等式4B)
将Δt＝t3-t2代入等式4B产生等式，
dAB+dBM-dAM＝c(t4-t1-Δt) (等式4C)
由于dAB是移动标签101已知的常量，并且因子c(t4-t1-Δt)的时间变量是移动标签101已知的，因此等式4C可以重写为，
dBM-dAM＝Δd1 (等式5)
其中Δd1＝c(t4-t1-Δt)-dAB，这是移动标签101已知的常量。此外，在二维(2D)空间的示例中，锚102和移动标签101之间的距离可以表示为，
并且锚104和移动标签101之间的距离距离可以表示为，
将dAM和dBM代入等式5产生以下等式：
等式6仅具有两个未知变量(x，y)，移动标签101可以利用非线性回归技术(例如，非线性最小二乘法)来求解这两个未知变量。这种技术产生与锚102和104的位置相关联的x和y的解的双曲线。这种双曲线可以表示为，
hAB＝Δd1(等式7A)
其中移动标签101还可以被配置为跨其它锚对执行上述计算，如图3中所描绘的。例如，移动标签101可以被配置为确定锚102和106(即，锚A和C)之间的双曲线曲，从而产生等式：
hAC＝Δd2(等式7B)
其中Δd2是移动标签101已知的常量，并且其中
另外，移动标签101可以被配置为确定锚106和108(即，锚C和D)之间的双曲线，从而得出等式：
hCD＝Δd3 (等式7C)
其中Δd3是移动标签101已知的常量，并且其中
与等式7A-7C对应的双曲线hAB、hAC和hCD的交点109可以提供移动标签101相对于锚对102和104(锚A/B)、102和106(锚A/C)以及106和108(锚C/D)的二维坐标位置(即，x,y)。将认识到的是，移动标签101还可以被配置为通过利用第四对锚来确定其位置的三维坐标(即，x,y,z)。
为了实现上述计算，由移动标签101使用的锚对必须满足涵盖锚对和移动标签101的覆盖区域。例如，参考图4A，锚102(锚“A”)的覆盖区域由附图标记110定义，而锚104(锚“B”)的覆盖区域由附图标记112定义。重叠区域114表示由锚102和104联合共享的覆盖区域。由于锚104和移动标签101需要能够接收由锚102生成的第一无线信号(s1)，因此锚104和移动标签101需要位于重叠区域114中。此外，移动标签101需要位于重叠区域114中，以便接收由锚104生成的第二无线信号(s2)。用于锚对102、104(锚A/B)的诸如上述条件也需要被其它锚对102、106(锚A/C)和锚对106、108(锚C/D)满足，以便使移动标签101能够执行上面针对双曲线hAB、hAC和hCD描述的三角测量计算。
图4B示出了锚对102、106(锚A/C)的覆盖区域110和116创建涵盖锚102和106以及移动标签101的重叠区域120，从而使得移动标签101能够计算双曲线hAC。此外，图4C示出了锚对106、108(锚C/D)的覆盖区域122和124创建涵盖锚106和108以及移动标签101的重叠区域126，从而使得移动标签101能够计算双曲线hCD。
图5描绘了用于确定移动标签101与锚102之间的位置信息的另一个实施例。在这个实施例中，移动标签101可以被配置为使用双向到达时间(TW-TOA)过程来确定其自身与锚102之间的距离。可选地，并且如图6中所描绘的，该过程可以在锚102处开始，锚102传输第一无线信号(s1)，该第一无线信号在时间t1被接收。无线信号(s1)可以包括锚102的x-y坐标(x1，y1)。在接收到第一无线信号(s1)后，移动标签101可以被配置为传输第二无线信号(s2)，该第二无线信号可以表示在时间t2发起的针对锚102的并由锚102在时间t3接收的测距请求(R-REQ)信号。
在时间t3接收到R-REQ信号后，锚102可以处理R-REQ信号并在时间t4发起表示测距响应(R-RSP)信号的第三无线信号(s3)的传输，该第三无线信号在时间t5由移动标签101接收。处理R-REQ信号和传输R-RSP信号的时间可以由Δt＝t4-t3表示，这可以经由第三无线信号(s3)被传送到移动标签101。
移动标签101可以被配置为基于以下公式确定往返距离：
dr-trip＝dAM+dMA (等式8)
其中dr-trip是从移动标签101到锚102并返回到移动标签101的往返距离，dMA是从移动标签101到锚102的距离，并且dAM是从锚102到移动标签101的距离。从移动标签101到锚102的距离可以通过下式确定：
dMA＝c(t3-t2) (等式9)
类似地，从锚102到移动标签101的距离可以通过下式确定：
dAM＝c(t5-t4) (等式10)
利用上述等式，往返距离可以被重写为：
dr-trip＝c(t5-t4+t3-t2) (等式11)
如前所述，处理R-REQ信号并经由锚102传输R-RSP信号的时间可以被表示为Δt＝t4-t3。锚102可以被配置为在R-RSP信号中传输Δt的值以供移动标签101在计算dr-trip中使用。将Δt代入dr-trip产生公式，
dr-trip＝c(t5-t2-Δt) (等式12)
由于t5、t2和Δt的值是移动标签101已知的，因此移动标签101可以容易地计算dr-trip。移动标签101还可以基于以下公式计算从移动标签101到锚102的距离，
dMA＝dr-trip/2 (等式13)
将认识到的是，移动标签101还可以被配置为先验地知道Δt的固定值，从而消除在R-RSP信号中传输Δt的值的需要。这种知识可以基于在部署之前向移动标签101预先供应这个信息。在又一个实施例中，接收R-REQ信号并用R-RSP信号的传输进行响应的处理时间可以是由执行TW-TOA分析的网络中的所有设备已知和使用的固定处理时间间隔。还将认识到的是，可以使用超宽带信令技术来传输R-REQ和R-RSP信号，以提高dr-trip计算的准确性。因而，图5中所示的TW-TOA可以在其它实施例中由或者移动标签101或者锚使用以计算彼此之间的相对距离。
将认识到的是，上述TDOA和TW-TOA过程也可以在移动标签101之间使用。例如，可以修改图1-3、图4A-4C、图5和图6，使得锚被替换为移动标签101。在这个实施例中，移动标签101可以基于先前针对TDOA和TW-TOA分别描述的过程使用TDOA或TW-TOA来获得彼此之间的位置信息。
还将认识到的是，图1、图3、图4A-4C和图5中描绘的移动标签101可以配置有多个天线和相位检测器，以基于从接收到的无线信号确定的天线之间的相位差计算由锚生成并由移动标签101接收的任何无线信号的到达角。到达角计算可以被用于确定移动标签101与锚之间的角朝向。还将认识到的是，移动标签101可以被配置为通过在一段时间内执行多个位置测量来确定移动标签101的行进速度。利用角朝向和行进速度，移动标签101还可以确定其行进轨迹。可替代地，移动标签101可以配置有朝向传感器(例如，磁力计)以确定与锚的角朝向。
如很快将讨论的，在诸如图7中所示的环境中，可以利用TDOA、TW-TOA、角朝向、行进速度或其组合。
图7是图示根据本文描述的各个方面的用于确定划界区域200中的移动标签201的位置信息的示例性非限制性实施例的框图。在图7的图示中，划界区域200可以表示具有用于管理产品和/或材料的分发的机架或货架206的仓库。将认识到的是，划界区域200可以与许多其它用例对应，包括但不限于用于管理停车位的停车场、用于监视个人和/或资产的商业或零售环境、车辆和/或机械(诸如机器人或叉车)的辅助导航、对象的碰撞检测和避免、管理对象和/或个人之间的分离，以及本公开可以对其应用的其它合适的应用。仅出于说明的目的，图7的划界区域200将被视为具有机架和/或货架206的仓库。
由移动标签201用来确定划界区域200内的位置信息的测量技术可以取决于移动标签201相对于划界区域200中的其它锚204的位置。例如，当移动标签201位于区段212(即，没有货架206且具有到锚对204的视线的开放空间)时，移动标签201可以被配置为在锚对之间执行TDOA测量204，如上文关于图1、图2、图3、图4A、图4B和4C所描述的。另一方面，当移动标签201位于机架/货架206之间的过道203中时，移动标签201可以被配置为在位于过道203中的一个或多个锚204之间执行TW-TOA测量，如上文关于图5-6所描述的。
此外，过道203可以配置有两个或更多个锚204。当过道203一端处的第一锚204的覆盖区域不足以覆盖过道203另一端处的第二锚204时(反之亦然)，过道203可以具有多于两个锚204——参见区段220和224以及附图标记205。但是，当过道203一端处的第一锚204的覆盖区域足以覆盖过道203另一端处的第二锚204时(反之亦然)，在过道203中不需要多于两个锚204——参见区域222。
图8描绘了根据本文描述的各个方面的方法300的说明性实施例。方法300可以开始于步骤302，其中诸如服务器(下面结合图21描述)之类的计算系统被配置为识别图7的划界区域200中提供足够覆盖范围以取决于移动标签201的位置启用TW-TOA或TDOA测量的锚对。
在开放空间的情况下，就像区域212(在图7的划界区域200的几个部分中重复)，移动标签201被配置为使用TDOA测量技术来确定位置信息。为了启用TDOA测量，服务器被配置为在步骤302处针对从由移动标签201可能位于的区域212定义的开放空间的数字化获得的一定数量的x-y坐标识别具有满足先前相对于图3、图4A、图4B和图4C描述的条件的重叠覆盖的至少三对锚204。将认识到的是，可以使用除开放空间的数字化以外的技术来识别服务器用来执行步骤302的可能x-y坐标。在由过道203形成的空间的情况下，就像区域214(在图7的划界区域200的几个部分中重复)，移动标签201被配置为使用TW-TOA测量技术来确定位置信息。为了启用TW-TOA测量，服务器被配置为在步骤302处识别覆盖过道203的至少一部分的至少两个锚204。移动标签201可以被配置为利用在过道203的相对端处的锚204来执行TW-TOA，以提供进一步的准确性或至少验证由移动标签201确定的位置信息。如前所述，当一对锚204不能覆盖过道203的全长时，多对锚204可以位于过道203的相对端处，或者位于过道203之间。移动标签201可以被配置为根据上面结合图5-6描述的实施例执行TW-TOA测量。
对于诸如区域212之类的开放空间，服务器可以被配置为在步骤302处确定为诸如区域212之类的区域中的任何移动标签201提供足够覆盖的图7中的最优锚对204，以便用满足图4A-4C中阐述的条件的至少三对锚204执行三角测量。选择用于TDOA三角测量的锚对和由区域212定义的开放空间中的最优覆盖的过程可以由服务器在步骤302处作为迭代分析来执行，或者由使得能够跨越区域212描绘的大多数(如果不是全部)开放空间收敛到向移动标签201提供覆盖的解决方案的其它技术来执行。在由过道203定义的空间的情况下，服务器可以识别过道203中提供足够覆盖以从端到端覆盖过道的锚对204，如图7的区段220-224所示。
一旦已经识别出锚对204，服务器就可以进行到步骤304以识别用于锚对204与一个或多个移动标签201之间的通信的时间表。在一个实施例中，锚204可以被配置为在单个频带中传输和接收无线信号(例如，附图标记207)。用于执行TDOA或TW-TOA测量的单个频带可以降低移动标签201的设计复杂性和对应的成本。为了避免靠近其它锚的在相同频带中进行传输的锚对204之间的冲突，服务器可以被配置为利用如图9中所示的时分方案(时隙)来使得锚对204能够彼此通信以及与一个或多个移动标签201通信而不会造成信号干扰(即，无线冲突)。
为了实现这一点，服务器可以被配置为例如在步骤304处确定哪些锚对204具有与其它锚对重叠的覆盖区域，并在特定时隙T0-Tn(例如，402a至402n)期间调度锚对与移动标签201之间的通信。在一对锚204不具有与另一个锚对(例如，位于划界区域200的相对端的锚对)重叠的覆盖区域的情况下，服务器可以调度两个锚对204在同一时隙期间的同时无线通信(图9中未示出)。作为图9中所示的调度过程的一部分，服务器可以在步骤304处被进一步配置为确定锚对204中的哪一个将通过无线信号(s1)的传输发起/开始测量会话。这样的锚204在本文中将被称为源锚204。
在一个实施例中，服务器在步骤302处识别出的锚对204以及由服务器在步骤304处确定的传输时间表和源锚204可以经由通信地耦合到服务器的网关锚208传送到所有锚204。网关锚208可以位于划界区域200的边缘处或者位于划界区域200的其它位置处。此外，服务器还可以被配置为与移动标签201共享锚对204和传输时间表的识别。当移动标签201紧邻网关锚208时，这个信息可以由网关锚208传达，或者可以通过可以被配置为从网关锚208获得这个信息并将该信息中继到移动标签201的其它锚204来传达。
将认识到的是，图7中的锚204的位置可以在服务器实现步骤302之前预定义。即，锚204可以由管理划界区域200中的货架/机架等的放置的一个或多个个人来放置。锚204的具体x-y坐标位置可以由此类个人确定并且经由例如提供给服务器的查找表传送到服务器，以便执行步骤302。
还将认识到的是，在其它实施例中，锚的位置可以代替地由服务器在步骤302处确定。在这个实施例中，可以向服务器提供划界区域200中的机架/货架和/或其它对象的位置以及划界区域200的维度和机架/货架和/或其它对象的维度。然后，服务器可以被配置为执行迭代分析以确定提供移动标签201的期望覆盖以在开放空间中执行TDOA分析或在过道203中执行TW-TOA分析的锚204相对于向服务器识别出的机架/货架的位置。在这个实施例中，服务器可以被配置为向管理划界区域200的地面空间的一个或多个人员报告锚204的x-y坐标位置，以便将锚204放置在其对应的x-y坐标位置中。
还将认识到的是，一旦锚204已经被放置在由服务器确定的其指定位置，服务器就可以被配置为经由网关锚208向划界区域200中的所有锚204提供x-y坐标，如上所述。当移动标签201紧邻网关锚208时，这个信息也可以由网关锚208传达，或者通过可以被配置为从网关锚208获得这个信息并将该信息中继到移动标签201的其它锚204传达。
返回去参考图8，在步骤306处，移动标签201可以被配置为发起使用TDOA或TW-TOA(以及在一些情况下是角朝向测量)的过程，以根据划界区域200中移动标签201的位置来获得位置信息。在一个或多个实施例中(虽然可以利用其它技术)为了帮助移动标签201识别它们是在区域212(即，开放空间)还是区域214(即，过道203)中，源锚204可以被配置为在第一无线信号(s1)中传输是使用TDOA还是TW-TOA的指示。该指示可以是使得移动标签201能够确定其是在区域212(开放空间)还是区域214(过道203)中的标志或消息。第一无线信号(s1)还可以向移动标签201传达一个或两个锚对204的x-y坐标。可替代地，移动标签201可以配置有包括划界区域200中的所有锚204的x-y坐标的查找表。移动标签201可以经由网关锚208或者在移动标签201被部署用在划界区域200中之前在用户供应移动标签201期间从服务器获得查找表。还将认识到的是，步骤306可以适合于使得移动标签101能够使用TDOA或TW-TOA来测量并由此获得彼此之间的位置信息，如先前关于图1-3、图4A-4C、图5和图6描述的。
一旦移动标签201经由TDOA或TW-TOA测量技术计算出位置信息，移动标签201进而可以在步骤308处将位置信息报告给诸如其它移动标签201、其覆盖区域中的锚204和/或服务器(通过与一个或多个网关锚208直接通信或经由可以与一个或多个网关锚208通信的一个或多个中间锚204与一个或多个网关锚208间接通信)之类的其它设备。位置信息可以包括但不限于划界区域200内的移动标签201的x-y坐标、从一段时间内的多个位置测量确定的移动标签201的行进速度、移动标签201的轨迹、移动标签201相对于其它锚204和/或其它移动标签201的角朝向，或其任何组合。由于共享位置信息不需要经由超宽带信号的精确测量，因此移动标签201可以被配置为使用诸如WiFi或其它合适无线信令协议之类的较低功率无线信令技术与其它设备共享位置信息。
共享移动标签201的位置信息使得服务器和/或诸如锚204和其它移动标签201之类的其它设备能够在步骤310处跟踪移动标签201的移动和位置，并且在步骤312处检测和执行减轻过程。例如，移动标签201可以被配置为从这个共享信息中检测诸如移动标签201之间的接近性违规和/或可能的碰撞之类的问题。在检测到此类问题后，移动标签201可以被配置为断言警报(听觉和/或视觉)和/或采取进一步的减轻动作，诸如减慢或以其它方式禁用可能与携带移动标签201的个人发生碰撞的车辆(例如，叉车、机器人、汽车等)。移动标签201可以集成在标识徽章中或者嵌入在移动通信设备(例如，移动电话、平板电脑等)中、夹在衬衫上、集成到个人的衣服中或者经由用于携带移动标签201的其它合适方式以其它方式由个人携带。
将认识到的是，方法300可以适于本公开所设想的其它实施例。例如，在步骤306处，移动标签201可以适于基于对它是在由区域212定义的开放空间中还是在由区域214定义的过道203中的确定来获得位置信息。例如，移动标签201可以从开放空间中的锚204和过道203中的锚204两者接收无线信号。为了确定是执行TDOA测量还是TW-TOA测量，移动标签201可以被配置为从其内部存储器获得由移动标签201存储的划界区域200中的位置的历史以确定最近位置(或移动标签201的轨迹)将移动标签201放置在开放空间、区域212还是过道203、区域214中。
如果移动标签201确定其可能处于开放空间、区域212中，那么其可以进而基于由开放空间中的锚对204生成的无线信号来执行TDOA分析。否则，如果移动标签201确定其可能在过道、区域214中，那么其可以进而基于由过道203中的锚对204生成的无线信号来执行TW-TOA分析。如果移动标签201无法从位置的历史中确定其可能位于何处，那么移动标签201可以被配置为基于由开放空间中的锚对204生成的无线信号来执行TDOA分析以及基于由过道203中的锚对204生成的无线信号执行TW-TOA分析。移动标签201可以被配置为将根据TDOA确定的位置和根据TW-TOA确定的位置与存储的位置历史进行比较，从而做出关于选择哪个位置更接近地模拟移动标签201的位置历史的确定。
虽然为了解释的简化，在图8中相应过程被示出和描述为一系列方框，但是应理解和认识到的是，所要求保护的主题不受方框的次序的限制，因为一些方框可以是以不同的次序发生和/或与本文描绘和描述的其它方框并发地发生。而且，并非要求所有图示的方框来实现本文描述的方法。例如，步骤308-312可以是可选的。
图10是图示根据本文描述的各个方面的移动标签可以在其中进行操作的环境的示例性非限制性实施例的框图。移动标签201可以在某些时间在锚204的网络501内操作(诸如上面相对于图7描述的)以获得它们的位置，如上所述。但是，携带移动标签201的用户(或车辆或其它移动设备)可以转换到网络501的覆盖之外的开放空间503。当这种情况发生时，移动标签204可以被配置为转换到对等通信(即，标签到标签通信)以继续获得相对于开放空间503中的其它移动标签的位置信息。
图11是图示根据本文描述的各个方面的可以由网络501使用的网络帧509的示例性非限制性实施例的框图。网络帧509可以包括信标信号510、同步时段512、无竞争时段(CFP)514、竞争时段(CP)516和结束时段518。信标信号510由锚204生成以向锚204和移动标签201提供用于同步的手段。帧509的CFP 514部分支持下行链路TDOA(DL-TDOA)测距分组，其进而还支持图9中描绘的锚对调度。在本上下文中，术语“下行链路”意味着从锚到移动标签的通信，而术语“上行链路”意味着从移动标签到锚的通信。CFP 514期间的传输被调度以避免导致无线信号干扰的同时传输。帧509的CP 516部分支持上行链路TDOA(UL-TDOA)、TW-TOA测距分组和另外的数据分组/控制信令分组，并且可以经历进而可以彼此干扰的同时传输。
同步时段512(其可以是可选的)为锚204提供短缓冲时段以使CFP 514的开始彼此同步。结束时段518(其可以是可选的)为下一帧509准备提供短缓冲时段或者可以用作ACK消息传输的保护间隔。网络帧509是周期性的，如后续网络帧中的下一个重复字段序列所示。各种其它调度和定时，包括特定帧结构的使用，可以与本公开的示例性实施例一起使用，如2019年1月11日提交的授予段等人的美国专利号10,779,118中所描述的，该专利的公开内容通过引用整体并入本文。
图12是图示根据本文描述的各个方面的被配置用于监视网络帧509的存在的对等帧的示例性非限制性实施例的框图。对等帧在本文中被称为对等超帧530。对等超帧530可以包括对等子帧520和网络子帧528。对等子帧520使得位于图10的开放空间503中的移动标签201能够执行对等测距测量，如下面将结合图14A-14D描述的。对等子帧520可以包括对等信标信号521、测距时段522和监听时段524。
对等信标信号521可以是移动标签201向其它移动标签201广播以发起测距过程以确定移动标签201与在其附近的其它移动标签201的相对位置的Bluetooth(或超宽带)信号。对等信标信号521可以是通告消息和/或同步信号，以使得其它移动标签201能够正确地发起测距过程。在测距时段522期间，移动标签201可以被配置为使用超宽带信号或其它技术(例如，RF信号强度指示符(RSSI))来执行测距测量。在监听时段524期间，移动标签201可以被配置为使用Bluetooth(或超宽带)接收器来监视来自其通信范围内的其它移动标签201的响应消息。对等子帧520是周期性的，如图12中所示。
为了检测具有锚204的网络501的存在，移动标签201可以被配置为在网络子帧528期间监视由网络501中的一个或多个锚204生成的信标信号510。在网络子帧528期间，移动标签201可以被配置为开启超宽带接收器以监视由一个或多个锚204使用超宽带发送器生成的信标信号510。一般而言，移动标签201的超宽带接收器比Bluetooth窄带接收器汲取更多的电流。为了延长移动标签201的电池寿命，移动标签201可以被配置为将超宽带接收器维持开启达时段526(描绘为Ts)，该时段小于网络子帧528的时段(描绘为T)。时段526(Ts)可以选择得足够大以使得移动标签201能够检测至少一个网络帧509的信标信号。
在图12的图示中，没有检测到信标信号510的第一实例，因为它发生在移动标签201的超宽带接收器被启用以监视信标信号的时段526(Ts)之外。但是，在超帧530的第二实例期间，在移动标签201的网络子帧528的时段526(Ts)期间检测到来自网络帧509的第二实例的信标信号。在检测到信标信号510后，移动标签201可以被配置为延长时段526(Ts)以使得移动标签201能够接收信标信号510的多个实例，这使得移动标签201能够将其时钟同步到网络帧509。在实现同步后，移动标签201可以被配置为确定是否保证从对等通信模式(如图12中所描绘的)到网络通信模式(如图11中所描绘的)的转换。
在实施例中，移动标签201可以被配置为存储网络501的覆盖地图。覆盖地图可以指示网络501中对锚204的访问可用和不可用的区域。可替代地，或者与前述实施例结合，移动标签201可以被配置为在移动标签201已同步到网络帧509之后从至少一个锚204接收包括覆盖地图(或者表示移动标签201所在的附近的覆盖地图的部分)的消息。移动标签201还可以被配置为跟踪其从其离开网络501到不在网络501的无线覆盖区域内的开放空间503的时间的移动的历史。移动标签201可以通过利用加速度计、陀螺仪和/或磁力计(罗盘)来执行这种类型的跟踪以确定从网络501内部到开放空间503并返回到网络501的位置的历史。通过跟踪位置的历史，移动标签201可以确定它在网络501的覆盖地图中的位置，从而确定它是否在网络501中的一个或多个锚204的通信范围内。可替代地，移动标签201可以被配置为尝试与一个或多个锚204通信并根据测距测量确定其是否位于网络501中。在又一个实施例中，移动标签201可以在CFP时段期间从锚204接收消息，并且基于在CFP时段期间接收到的消息的数量和消息的质量来确定其是否在网络501中的锚204的通信覆盖内。
如果移动标签201不能与网络501中的锚204可靠地通信，或者不能对其相对于一个或多个锚的位置进行准确测量，和/或根据覆盖地图和位置历史确定其位于网络501的锚204不可访问的区域，那么移动标签201可以被配置为调整对等移动标签通信在网络帧509中发生的位置，这最小化造成与锚204或参与如图13中描绘的网络通信模式的其它移动标签201的无线信号干扰的机会。
图13是图示根据本文描述的各个方面的被配置为以避免干扰网络帧509的部分的方式利用对等通信的移动标签201的示例性非限制性实施例的框图。为了最小化与在网络通信模式下操作的锚204和/或其它移动标签201的RF干扰，在网络501中具有不足覆盖(例如，不能访问一个或多个锚204)的移动标签201可以被配置为维持网络帧509的CP 516部分(即，竞争时段)中的对等通信，并且通过经由短监听时段531监视信标信号510来维持与网络帧509的同步。由于CP 516部分允许竞争(即，由于同时RF传输而引起的RF干扰)，因此可以容忍由执行对等通信的移动标签201造成的竞争，并且不会造成锚204利用网络帧509的CFP部分514(无竞争时段)进行RF传输的问题。移动标签201可以在利用信标信号510作为参考信号将其时钟同步到网络帧509之后执行这个调整。一旦移动标签201已经适应了网络帧509的CP部分516中的对等通信，移动标签201就可以停止使用与图12中描绘的对等超帧530相关联的定时，并且改为仅利用网络帧509的CP部分516内的子帧520。
另一方面，如果移动标签201确定其处于用于充分确定其在网络501中的位置的网络501中足够数量的锚204的通信范围内，那么移动标签201可以被配置为通过完全停止利用如图12中描绘的对等通信来完全转换到网络通信模式并且仅依赖利用图11的网络帧509与锚204的通信。
图14A-14D描述了可以应用于上述实施例的对等通信的各种实施例。图14A描绘了用于确定移动标签(移动标签A和移动标签B)之间的距离的双向到达时间(TW-TOA)对等过程。该过程可以从移动标签A在时间t1向移动标签B传输测距请求(R-REQ)信号开始。移动标签B在时间t2接收R-REQ信号。移动标签B处理R-REQ信号一段时间Δt，并且响应于此在t3传输测距响应(R-RSP)信号。移动标签A在t4接收R-RSP信号。移动标签A可以基于公式dr-trip＝dAB+dBA确定往返距离，其中dr-trip是往返距离，它是从移动标签A到移动标签B的距离dAB与移动标签B到移动标签A的距离dBA之和。从移动标签A到移动标签B的距离可以由dAB＝c(t2-t1)确定，其中c是光速。类似地，从移动标签B到移动标签A的距离可以由dBA＝c(t4-t3)确定。代入上述等式，往返距离可以被重写为dr-trip＝c(t4-t3+t2-t1)。
处理R-REQ信号和经由移动标签B传输R-RSP信号的时间可以被表示为Δt＝t3-t2。移动标签B可以被配置为在R-RSP信号中传输Δt的值以供移动标签A在计算dr-trip中使用。将Δt代入dr-trip产生公式：dr-trip＝c(t4-t1-Δt)。由于t4、t1和Δt的值是移动标签A已知的，因此移动标签A可以容易地计算dr-trip。移动标签A还可以基于公式dAB＝dr-trip/2计算从移动标签A到移动标签B的距离。将认识到的是，移动标签A还可以被配置为先验地知道Δt的固定值。在又一个实施例中，接收R-REQ信号并用R-RSP信号的传输进行响应的处理时间可以是执行TW-TOA分析的所有移动标签已知和使用的固定处理时间间隔。在前述实施例中，Δt的值将不再需要在R-RSP信号中被传输。还将认识到的是，可以使用超宽带信令技术来传输R-REQ和R-RSP信号，以提高dr-trip计算或其派生物的准确性。因而，图14A中所示的TW-TOA可以由或者移动标签A或者移动标签B使用来计算彼此之间的相对距离。这个过程可以用在下面的实施例中。
图14B描绘了根据本文描述的各个方面的用于确定移动标签之间的位置数据的对等过程的示例性非限制性实施例。在图14B中，移动标签A可以通过利用低功率窄带发送器(诸如Bluetooth发送器)传输通告无线信号(ANNC)而开始。在移动标签B处利用窄带接收器(例如，Bluetooth接收器)接收到通告信号后，移动标签B可以作为响应选择随机时间以利用宽带信令技术(例如，诸如500MHz的高频的超宽带信号)经由宽带发送器传输测距请求(R-REQ)信号。移动标签A可以被配置为在如图所示的测距RX窗口期间打开宽带接收器(例如，用于接收超宽带信号)，以便从移动标签B和/或移动标签A附近的其它移动标签接收响应由移动标签A生成的通告信号的R-REQ信号。
在接收到R-REQ信号后，移动标签A可以被配置为启用宽带发送器(例如，用于传输超宽带信号)以传输测距响应(R-RSP)信号。移动标签B可以利用宽带接收器(例如，用于接收超宽带信号)接收R-RSP信号。在接收到R-RSP信号后，移动标签B可以确定R-REQ信号与R-RSP信号之间的往返时间，从而确定移动标签B与移动标签A之间的距离，如结合图14A所描述的。R-RSP信号可以包括移动标签A接收R-REQ并随后传输R-RSP的处理时间(Δt)或者这种时间可以是移动标签B已知的，如先前所描述的。
除了测量移动标签之间的相对距离之外，移动标签B(或移动标签A)还可以配置有多个天线，以基于天线之间的相位差来计算R-RSP信号的到达角。这种到达角可以被用于确定移动标签B与移动标签A之间的角朝向。通过将角朝向与移动标签A和B之间的距离的确定相结合，移动标签B还可以确定移动标签A相对于移动标签B的位置的位置和角朝向。
此外，可以周期性地或异步地提交通告信号，以促使移动标签B(以及附近用于接收通告信号的其它移动标签)利用图14B中描述的过程进行多次测量。距离和角朝向也可以被移动标签B(和其它移动标签)用来确定移动标签A相对于移动标签B的轨迹(反之亦然)。移动标签B还可以被配置为经由测距报告(R-RPT)信号向移动标签A报告位置信息，诸如移动标签A和/或B的测得的距离、角朝向、位置和/或轨迹。R-RPT信号可以是窄带信号(例如，Bluetooth)或宽带信号(例如，超宽带)。轨迹数据可以被用于预测移动标签A与B之间的碰撞，从而使每个移动标签采取减轻动作，诸如在移动标签B和/或移动标签A处断言警报。
此外，可以在移动标签A和B两者处供应警告条件以确定移动标签A与B之间是否符合所需的分离。警告条件可以是分离阈值和/或轨迹阈值。如果不满足警告条件，那么移动标签A和/或B可以被配置为断言警报。警报可以是听觉警报、照明警报(例如，闪烁的彩色光)或其组合。此外，由图14B描绘的实施例可以颠倒，其中移动标签B是发起通告信号的移动标签，并且移动标签A如上所述计算其相对于移动标签B的位置和/或朝向，并且与移动标签B共享该位置和/或朝向。
图14C描绘了对图14B的实施例的修改。特别地，移动标签B可以被配置为响应于通告信号而使用诸如Bluetooth之类的窄带信令技术来传输测距准备发送(RNG-RTS)信号。RNG-RTS信号可以包括指示移动标签B何时将传输R-REQ信号的定时信息。通过了解这个定时，移动标签A可以通过了解R-REQ信号的到达时间和接收R-RPT信号的预定时间来显著减少测距RX窗口(这节省了移动标签A的电池寿命)。如果不预期接收R-RPT信号，那么移动标签A可以进一步缩短测距RX窗口，从而进一步延长电池寿命。位置和/或朝向测量可以由移动标签B执行，如先前关于图14B所描述的。
图14D描绘了对图14B-14C的实施例的修改。在这个图示中，移动标签A可以被配置为响应于RNG-RTS信号而使用诸如Bluetooth之类的窄带信令技术来传输测距清除发送(RNG-CTS)信号。RNG-CTS信号可以包括指示移动标签B何时应当传输R-REQ信号的定时信息。在这个实施例中，移动标签A可以控制R-REQ信号的初始传输时间，从而使得移动标签A能够限制测距RX窗口的尺寸、减少来自超宽带收发器的电流消耗并且由此提高移动标签A的电池寿命。图14B-14C的先前描述的实施例适用于图14D，用于由移动标签B执行位置和/或朝向测量并且经由R-RPT信号与移动标签A共享这种信息。
图14E在时间上描绘了用于实现关于图14A-14D描述的实施例的基于传输和接收间隔的移动标签之间的对等通信的图示。每个移动标签配备有两个无线电装置(无线电装置1 540和无线电装置2542)。无线电装置1 540被配置为传输和接收Bluetooth信号，而无线电装置2 542被配置为传输和接收超宽带信号。由于Bluetooth信号是窄带信号，因此Bluetooth操作比超宽带信号消耗更少的电力。因而，在可能的情况下，利用Bluetooth无线电装置可以延长移动标签的电池寿命。图14E还描绘了先前在图12中描述的用于执行对等测距测量544的对等超帧530的部件。如图12中所描述的，对等子帧520可以与网络子帧528组合以形成对等超帧530，这使得移动标签201能够与其它移动标签201执行对等测距测量，同时监视可以触发用于转换网络通信模式的过程的网络锚(图14E中未示出)的存在，如将结合图17的方法600进一步描述的。
图15是图示根据本文描述的各个方面的移动标签201确定其在提供位置服务的锚网络中的位置的能力的示例性非限制性实施例的框图。在图15的图示中，位于锚204的网络501中并且以网络通信模式操作(即，仅利用锚204执行测距测量)的移动标签201可以确定它与另一个移动标签201的相对位置并且，基于位置的历史(Pn-1至Pn)，确定其相对于另一个移动标签201的角轨迹。这种角轨迹可以被用于断言警告以避免碰撞、强制实施社交远离和/或由锚204的移动标签201和/或网络501的管理员设置的其它策略。
图16是图示根据本文描述的各个方面的移动标签201利用与其它移动标签201的对等通信来确定其位置的能力的示例性非限制性实施例的框图。在图16的图示中，移动标签201仅限于在没有轨迹信息或角朝向的情况下确定其与另一个移动标签201的相对位置。在替代实施例中，移动标签201可以利用诸如一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪和/或磁力计之类的仪器来执行关于图15描述的功能。利用这样的仪器，移动标签201可以利用移动标签201在锚204的网络501中时的最后已知位置作为参考点，并且此后利用该仪器确定位置的历史(Pn-1至Pn)及其相对于使用类似仪器的另一个移动标签201的角轨迹。
图17描绘了根据本文描述的各个方面的用于在通信模式(特别地，对等通信模式和网络通信模式)之间转换的方法600的说明性实施例。方法600可以开始于步骤602，其中移动标签可以被配置为在处于对等通信模式时利用例如对等超帧530(以及对应的网络子帧528)来监视信标信号，如图12中所示。如前所述，当移动标签201离开锚204的网络501的覆盖区域进入开放空间503时或者当移动标签201位于网络501中缺失来自锚204的覆盖的区域中时，可以调用对等通信模式，这使得移动标签201求助于关于图13描述的实施例。
当在对等通信模式中时在步骤604处检测到信标信号后，移动标签201可以进行到步骤606，其中移动标签201确定是否已经满足信标信号的实例的阈值(例如，设置为大于2个连续信标信号的阈值)。如果不满足阈值，那么移动标签201可以被配置为返回到步骤602并继续监视过程。如果满足阈值，那么移动标签201可以被配置为在步骤608处利用信标信号的一个或多个实例将其时钟同步到图11的网络帧509。在实施例中，同步可以在同步时段512的一个或多个实例期间发生。一旦同步，移动标签201就可以进行到步骤610以确定网络201中是否有足够的覆盖来转换到网络通信模式(即，仅在一个或多个锚204的帮助下执行测距测量)。
在一个实施例中，步骤610的覆盖确定可以由移动标签201通过将其位置与网络501中的子覆盖区域(图10中未示出)的查找表(或数据库)进行比较来执行。如果移动标签201具有合理确定其位于网络501内何处的仪器，那么这种位置信息可能足以让移动标签201从查找表(或数据库)确定其是否位于网络501的它具有对锚204的足够访问权以安全地转换到网络通信模式的区域中，或者它是否应当转换到调整后的对等通信模式，如图13中所描绘的。查找表(或数据库)可以由一个或多个锚在移动标签201位于网络501中并且在网络通信模式下操作时的先前时间提供，或者由另一个源(例如，与诸如智能电话之类的通信设备配对的移动标签201，该通信设备可以经由蜂窝网络或其它通信手段与网络501的服务器通信)提供。在另一个实施例中，移动标签201可以被配置为从传输其在网络501中的位置的一个或多个锚204接收一个或多个消息，然后移动标签201可以将其与查找表(或数据库)进行比较以确定其是否位于支持安全转换到网络通信模式的位置。在另一个实施例中，移动标签201可以在CFP时段期间从网络501中的一个或多个锚204接收一个或多个消息，移动标签201可以使用这一个或多个消息基于在CFP时段期间从网络501中的锚204接收到的消息的数量和/或质量来确定它是否能够转换到网络通信模式。例如，可以根据超过信号强度阈值的连续接收消息的数量来确定消息的质量。这种测量可以使移动标签201能够确定锚204的网络501中是否存在足够的(或不足的)覆盖以从对等通信转换到网络通信或者保持在对等通信但在图13中所示的模式下操作。
如果移动标签201在步骤610处检测到网络501中相对于其当前位置没有足够覆盖来转换到网络通信模式，那么移动标签201可以进行到步骤612，其中移动标签201可以从如图12中描绘的对等通信模式转换到如图13中描绘的调整后的对等通信模式(或者如果移动标签201先前已经实现了步骤612，那么维持这个调整后的通信模式)。可替代地，如果移动标签201在步骤610处检测到存在足够的覆盖来转换到网络通信模式，则移动标签201从如图12中描绘的对等通信模式转换到如图11中描绘的网络通信模式，在图11中描绘的网络通信模式中它仅在网络501的锚204的帮助下执行测距测量。
一旦在步骤614处发生从对等通信模式到网络通信模式的转换，移动标签201就可以被配置为监视由网络501的锚204生成的信标信号的存在的缺失。如果移动标签201检测到缺失信标信号的实例的数量满足阈值(大于2个连续丢失的信标信号)，那么移动标签201可以转换到步骤618，其中它从如图11中描绘的网络通信模式转换到如图12中描绘的对等通信模式，并且在步骤602处开始监视信标信号的存在，以便一旦信标信号的实例满足步骤606的阈值就转换回网络通信模式606，如前所述。如果在步骤616处没有检测到丢失的信标信号，那么移动标签201可以进行到步骤610以在步骤614处确定是否有足够的覆盖来维持在网络通信模式中。如果移动标签201在步骤616处确定覆盖不足，那么移动标签201可以进行到步骤612并且执行如上所述的对等通信。
虽然为了解释简单的目的，相应过程在图17中被示出和描述为一系列方框，但是应当理解和认识到的是，所要求保护的主题不受方框的次序限制，因为一些方框可以以不同的次序发生和/或与本文描绘和描述的其它方框并发地发生。而且，并非要求所有图示的方框来实现本文描述的方法。
本文描述的示例性实施例提供了用于基于TDOA和AOA信息(例如，TDOA和AOA信息的组合)确定移动标签的位置的系统和方法。图18A是图示包括移动标签101(“M”)和锚102(“A”)、104(“B”)、106(“C”)和108(“D”)(例如，上面关于图1-3和4A-4C描述的)的系统700的示例性非限制性实施例的框图，该系统用于确定移动标签101的位置——例如，相对于锚102、104、106和108中的一个或多个。系统700可以包括任何数量的移动标签和锚，并且因此图18A中所示的移动标签和锚仅用于说明性目的。例如，系统700可以包括更多的移动标签和/或更多或更少的锚。
如图18A中所示，移动标签101可以包括两个天线——例如，天线101a和天线101b。在一些实施例中，移动标签101可以包括另外的天线，诸如三个天线(例如，如图18B中描绘并且在下面更详细描述的)或更多。在某些实施例中，天线可以被包括在天线阵列中。
天线101a和101b可以被配置为以特定频率或频率范围传输和接收无线信号(或分组)。在某些实施例中，天线101a和101b可以在移动标签101上空间分布，或者彼此间隔开小于或等于无线信号频率的波长的一半(λ/2)的距离。
虽然未示出，但是天线101a和101b可以通信地耦合到处理单元(例如，射频(RF)前端等)。在一些实施例中，天线101a和101b可以通信地耦合到单个或公共处理单元。在某些实施例中，天线101a和101b可以通信地耦合到不同的处理单元(其中，例如，处理单元的时钟可以同步或可以不同步)。
如图18A中所描绘的，天线101a和101b中的每一个可以被配置为接收由锚102和104(例如，第一对锚)传输的无线信号，诸如如上面关于图1和图2描述的第一和第二无线信号(s1，s2)，以及由一个或多个其它锚或锚对传输的无线信号，诸如由锚106和108(例如，第二对锚)传输的第三和第四无线信号(s3，s4)。在各种实施例中，诸如在系统700中的(例如，仅)单对锚(诸如锚102、104)被选择来传输无线信号(例如，无线信号(s1，s2))的情况下，为了估计移动标签101的当前位置的目的，天线101a和101b可以从(例如，仅)该对锚接收无线信号。
由于天线101a和101b在移动标签101上的不同位置，天线可以在(例如，稍微)不同的时间从锚接收给定无线信号。这在图18A中被描绘为表示第一、第二、第三和第四无线信号(s1，s2，s3，s4)中的每一个的不同视线(LOS)的两个箭头。在天线101a和101b间隔短距离(诸如小于或等于无线信号频率的波长的一半(λ/2))的情况下，可以估计或计算关于传入的无线信号的方向的信息(诸如无线信号的到达角(AOA))。在示例性实施例中，并且如下文更详细描述的，还可以充分利用AOA信息来确定或估计移动标签101的位置。
图18B和图18C示出了分别配置有两个天线(框图725)和三个天线(框图750)的移动标签101的示例框图。如图18B中所示，由锚传输的无线信号可以在移动标签101的两个天线101a、101b中的每一个处被接收，这可以使得能够在二维(2D)空间中估计无线信号的AOA(例如，x-y平面中的方位角θ)。对于配置有三个或更多个天线(例如，如图18C中所描绘的)的移动标签101，可以在三个天线101a、101b、101c中的每一个处接收由锚传输的无线信号，这可以使得能够估计另外的AOA信息——例如方位角θ(在x-y平面中)和仰角φ(相对于x-y平面(例如，上方))。
可以使用任何合适的技术来估计或确定由锚传输并由移动标签101的多个天线中的每一个接收的无线信号的AOA。例如，AOA的估计可以使用波束赋形方法(例如，Bartlett方法、最小方差无失真响应(MVDR)波束赋形器解决方案、线性预测等)、基于子空间的方法(例如，多重信号分类(MUSIC)和/或其变体、通过旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)等)、最大似然估计等来执行。
在各种实施例中，可以单独估计或确定给定锚的AOA信息(例如，方位角θ和/或仰角φ)——即，其中方位角θ(和/或仰角φ)使用那个锚的无线信号信息来估计。在一些实施例中，多个锚中的每一个的AOA信息(例如，方位角θ和/或仰角φ)可以被联合估计或确定——即，例如，(一种或多种)AOA估计技术被应用于针对多个锚的无线信号信息的组合，以获得用于多个锚中的每一个的单独AOA信息(例如，单独的方位角θ和/或仰角φ)。
如上面参考图18A简要描述的，可以充分利用估计的AOA信息(方位角θ和/或仰角φ)来确定移动标签101的位置。这基于移动标签101的位置与方位角θ和/或仰角φ之间存在的几何关系是可能的。
在移动标签101包括两个天线的情况下(例如，如图18B中所描绘的)，并且使用第一和第二无线信号(s1，s2)(由一对锚102、104传输)作为示例，第一无线信号(s1)的方位角θ(例如，方位角θ1)与锚102和移动标签101在2D空间中的位置之间的关系可以表示为
其中θ1、x1和y1可以是已知的，并且第二无线信号(s2)的方位角θ(例如，方位角θ2)与锚104和移动标签101在2D空间中的位置之间的关系可以类似地表示为
其中θ2、x2和y2可以是已知的。
在移动标签101包括三个或更多个天线的情况下(例如，如图18C中所描绘的)，并且使用第一和第二无线信号(s1，s2)(由一对锚102、104传输)作为另一个示例，等式14和15两者都可以适用于第一和第二无线信号(s1，s2)的相应方位角θ1和θ2并且对于第一和第二无线信号(s1，s2)中的每一个仰角φ可以存在另外的数学关系。例如，第一无线信号(s1)的仰角φ1与锚102和移动标签101在三维(3D)空间中的位置之间的关系可以表示为
其中φ1、x1、y1和z1可以是已知的，并且第二无线信号(s2)的仰角φ2与锚104和移动标签101在3D空间中的位置之间的关系可以类似地表示为
其中φ2、x2、y2和z2可以是已知的。
如上面关于图1和图2所描述的，(例如，下行链路)TDOA测量技术可以被用于确定移动标签101的位置。特别地，与一对锚(例如，一对锚102和104)相关的位置数据以及移动标签101对从锚传输的无线信号(例如，第一和第二无线信号(s1，s2)的接收可以由上面的等式4C、5和6以数学方式表示。将等式6中Δd1的3D版本用c(t4-t1-Δt)-dAB代替(其中锚102的位置(x1,y1,z1)和锚104的位置(x2,y2,z2)可以是已知的)产生
在示例性实施例中，可以基于TDOA信息和AOA信息两者的组合来确定移动标签101的位置。换句话说，AOA信息与移动标签101的位置之间的几何关系可以与TDOA信息组合以联合估计移动标签101的位置。在各种实施例中，可以通过求解包括上面定义的相关等式的等式组来实现该组合。
作为示例，在移动标签101包括两个天线的情况下，如图18B中所描绘的，等式组可以包括上面的等式14、15和18。在这个示例中，可以在3D空间中执行距离测量，移动标签101的高度z(在等式18中)可以是已知的，并且求解上面的等式14、15和18可以产生移动标签101的位置(x，y)。
作为另一个示例，在移动标签101包括三个天线的情况下，如图18C中所描绘的，等式组可以包括上面的等式14、15、16、17和18。在这个示例中，移动标签101的高度z可以是未知的，并且求解上面的等式14、15、16、17和18可以产生移动标签101的位置(x，y，z)。
等式组(例如，等式组14、15和18以及等式组14、15、16、17和18)可以以任何合适的方式求解。例如，每个等式组可以通过利用非线性最小二乘法、加权最小二乘法、Kalman滤波等来求解。
应当认识到并理解的是，以上等式14、15、16和17仅作为示例提供。可以使用表示移动标签101与锚102和104之间相同或相似的几何关系的其它等式(例如，三角公式)。例如，在移动标签101包括两个天线的情况下(如图18B中所描绘的)，可以使用除基于正切函数的三角公式(即，等式14和15)以外的三角公式来定义方位角θ与(x，y)坐标之间的关系。作为另一个示例，在移动标签101包括三个天线的情况下(如图18C中所描绘)，可以使用除基于正切函数的三角公式(即，等式14、15、16和17)以外的三角公式来定义方位角θ、仰角φ与(x，y，z)坐标之间的关系。
如上所述，与仅使用TDOA信息估计位置相比，组合TDOA信息和AOA信息来估计移动标签(诸如移动标签101)的位置可以提供改进的(或优化的)准确性。
在一些实施例中，可以采用另外的锚对来进一步帮助估计移动标签的位置。例如，在移动标签101包括两个天线(如图18B中所描绘的)并且第二对锚(例如，锚106和108)向移动标签101传输无线信号(例如，无线信号s3和s4)的情况下，可以为锚106、108与移动标签101之间的几何和基于时间的关系定义另外的等式组(类似于等式14、15和18)。这个另外的等式组可以与等式14、15、18(与锚102、104相关)一起被求解——例如，使用非线性最小二乘法、加权最小二乘法、Kalman滤波等——以得到移动标签101的估计位置(x,y)。但是，值得注意的是，通过对单对锚(例如，仅锚102和104)采用TDOA信息和AOA信息的上述组合提供的移动标签101的估计位置的改进的准确性可以避免使用多对锚来进行特定位置估计的需要。即，为了确定移动标签(例如，移动标签101)的当前位置，来自其它锚对(诸如锚106、108)的无线信号可能不是必需的。这减少或消除了为移动标签提供大范围覆盖的需要，诸如如果仅使用TDOA信息来估计移动标签的位置则可能需要的(例如，仅使用TDOA信息来估计移动标签的位置可能要求使用至少三对锚，如上面关于图1-3和4A-4C所描述的)。限制较少(或不太严格)的覆盖要求减少了任何给定移动标签位置估计需要涉及的锚的数量，从而允许锚对的更高效调度。这可以减少跨锚和移动标签的网络被传输和接收的无线信号的数量，这节省计算资源、电力资源和网络资源，并且还提高整体网络性能。
此外，获得移动标签的AOA信息(例如，如上面关于图18A-18C所描述的)可以将进一步促进移动标签与其它移动标签之间的冲突减轻。例如，在一些实施例中，移动标签101可以向第二移动标签提供基于从锚102和104接收到的无线信号估计的AOA信息(例如，作为上面关于图12描述的对等通信的一部分)。在这个示例中，第二移动标签可以利用这个信息来确定移动标签101相对于第二移动标签的方向，并且可以结合与移动标签101和第二移动标签相关的距离和/或速度测量来确定是否存在与移动标签101碰撞的任何风险。
图19描绘了根据本文描述的各个方面的方法800的说明性实施例。方法800可以开始于步骤802，其中识别锚网络中的(一个或多个)锚对(例如，图18A的锚对102、104)。在各种实施例中，锚对可以以与上面关于图8的步骤302描述的方式类似的方式来识别。锚对中的锚(例如，锚对102、104)可以在彼此的通信范围内，其中其重叠覆盖区域可以涵盖两个锚和移动标签(例如，移动标签101或201)。在各种实施例中，并且如上面关于图8的步骤304所描述的，锚对可以根据传输时间表来传输无线信号以避免信号冲突。
在方法800的步骤804处，锚对的第一锚可以传输第一无线信号，其中锚对的第二锚可以接收第一无线信号并且基于第一无线信号的接收来传输第二无线信号。例如，锚对102可以传输第一无线信号s1，其中锚对104可以接收第一无线信号s1并基于第一无线信号s1的接收来传输第二无线信号s2，如上面关于图1、图2和图18A所描述的。
在步骤806处，移动标签可以在多个天线处接收第一无线信号和第二无线信号。例如，包括两个天线101a和101b的移动标签101的实施例(例如，如上面关于图18B所描述的)可以在两个天线101a和101b中的每一个处接收第一无线信号s1和第二无线信号是s2。作为另一个示例，包括三个或更多个天线101a、101b、101c的移动标签101的实施例(例如，如上文关于图18C所描述的)可以在三个或更多个天线101a、101b、101c中的每一个处接收第一无线信号s1和第二无线信号s2。
在步骤808a，移动标签可以基于第一和第二无线信号确定TDOA信息。例如，移动标签101可以基于第一无线信号s1和第二无线信号s2确定TDOA信息——例如，以与上面关于图18A-18C描述的方式类似的方式，诸如通过使用等式18。可替代地，移动标签可以向外部位置估计器设备(例如，上面关于图8描述的服务器)提供与第一和第二无线信号相关的信息，服务器可以使用该信息来确定TDOA信息。
独立地(例如，与步骤808a并行)，在步骤808b处，移动标签可以基于第一和第二无线信号确定AOA信息。例如，移动标签101可以基于第一无线信号s1和第二无线信号s2确定AOA信息——例如，以与上面关于图18A-18C描述的方式类似的方式，诸如通过使用波束赋形方法、基于子空间的方法、最大似然估计等。在各种实施例中，移动标签可以估计锚对中的每个锚的AOA信息。例如，移动标签101可以基于在多个天线中的每一个处接收到第一无线信号s1来估计锚102的AOA信息，并且可以基于在多个天线中的每一个处接收到第二无线信号s2来估计锚104的AOA信息。在一些实施例中，移动标签可以向外部位置估计器设备(例如，上面参考图8描述的服务器)提供与第一和第二无线信号相关的信息，服务器可以使用该信息来确定AOA信息。
在步骤810处，可以基于TDOA信息以及AOA信息与移动标签的位置之间的几何关系的组合来估计(例如，联合估计)移动标签的位置。例如，移动标签101或外部位置估计器设备可以基于TDOA信息以及AOA信息与移动标签101的位置之间的几何关系的组合来估计移动标签101的位置——例如，通过求解包括等式14、15和18的等式组(在移动标签101包括两个天线的情况下)或者通过求解包括等式14、15、16、17和18的等式组((在移动标签101包括三个或更多个天线的情况下)。
虽然为了解释简单的目的，相应过程在图19中被示出和描述为一系列方框，但是应当理解和认识到的是，所要求保护的主题不受方框的次序限制，因为一些方框可以是以不同的次序发生和/或与本文所描绘和描述的其它方框并发地发生。例如，在一些实施例中，步骤808a可以可替代地在步骤808b之前执行，或者反之亦然。而且，并非要求所有示出的方框来实现本文描述的方法。
本公开的一个或多个方面包括一种系统。该系统可以包括锚网络(例如，每个锚位于已知位置(例如，已知的基于x、y、z的坐标))。锚网络的每个锚可以包括用于发送和接收无线信号(例如，分组)的相应处理器和相应收发器。锚网络可以包括位于彼此的通信范围内的一对锚。该对锚中的第一锚可以被配置为传输第一无线信号(例如，请求(REQ)分组等)，并且该对锚中的第二锚可以被配置为接收第一无线信号并且基于或响应于接收到第一无线信号而传输第二无线信号(例如，响应(RSP)分组等)。该系统还可以包括具有多个天线的移动设备(例如，在未知位置处)。与该对锚相关联的重叠覆盖区域可以涵盖移动设备。移动设备可以包括处理器和接收器，用于从多个天线接收第一无线信号和第二无线信号，并且可以基于从多个天线接收第一无线信号和第二无线信号(例如，基于由所有天线接收到的REQ和RSP分组)来确定(例如，使用移动设备的处理器)与第一无线信号和第二无线信号相关的到达时间差信息和到达角信息以使得能够估计移动设备的位置。
在各种实施例中，多个天线中的第一天线与多个天线中的第二天线之间的距离可以小于第一无线信号或第二无线信号的波长的一半。在一些实施例中，移动设备可以被配置为基于与第一无线信号和第二无线信号相关的到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
在某些实施例中，移动设备可以不确定到达时间差信息和到达角信息，或者可以确定到达信息时间差和到达角信息，但可以不估计移动设备的位置。在此类实施例中，系统还可以包括服务器设备，并且移动设备可以向服务器设备提供与第一无线信号的接收和第二无线信号的接收相关的信息/数据，服务器设备可以使用这些信息/数据流、来确定到达时间差信息和到达角信息并基于其估计移动设备的位置；或者，可替代地，移动设备可以确定到达时间差信息和到达角信息，并且可以将到达时间差信息和到达角信息提供给服务器设备，服务器设备可以使用到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
在一个或多个实施例中，第一锚可以被配置为根据传输时间表来传输第一无线信号，并且第二锚可以被配置为根据传输时间表来传输第二无线信号，使得避免信号冲突。
本公开的一个或多个方面包括一种移动设备。该移动设备可以包括具有处理器的处理系统。移动设备还可以包括第一天线和与第一天线间隔开的第二天线。移动设备还可以包括存储可执行指令的存储器，当处理系统执行这些可执行指令时，促进操作的执行。操作可以包括从第一天线和第二天线接收由第一对锚中的第一锚传输的第一无线信号，以及从第一天线和第二天线接收由第一对锚中的第二锚传输的第二无线信号，其中第二无线信号是由第二锚基于第二锚检测到第一无线信号而传输的。操作还可以包括基于接收第一无线信号和接收第二无线信号来确定到达时间差信息、基于接收第一无线信号和接收第二无线信号来确定到达角信息，以及基于到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
本公开的一个或多个方面包括一种包括可执行指令的非暂态机器可读介质，指令在由包括处理器的移动设备的处理系统执行时促进操作的执行。操作可以包括从移动设备的多个天线接收由一对锚中的第一锚传输的第一无线信号，以及从移动设备的多个天线接收由该对锚中的第二锚传输的第二无线信号，其中第二无线信号是基于第一无线信号来传输的。操作还可以包括向服务器设备提供与第一无线信号的接收和第二无线信号的接收相关的数据，以使服务器设备能够基于该数据确定到达时间差信息、基于该数据导出到达角信息，并且基于到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
图20是根据本文描述的各个方面的通信设备900的示例非限制性实施例的框图。通信设备900可以整体或部分地用作如图1-7中描绘的移动标签101、201和锚102、104、106、108、204的说明性实施例，并且可以被配置为整体或部分地执行图8和图17的方法300和600的部分。
在实施例中，通信设备900可以包括第一无线收发器901、用户接口(UI)904、电源914以及用于管理通信设备900的操作的处理系统906。在另一个实施例中，通信设备900还可以包括第二无线收发器902、运动传感器918和朝向传感器920。第一无线收发器901可以被配置为支持宽带无线信号，诸如超宽带信号(例如，500MHz)，用于执行精确测量，诸如如上所述的TDOA和TW-TOA，并且还可以被配置用于交换消息(例如，x-y坐标、位置标志等)。
第二无线收发器902可以被配置为支持无线接入技术，诸如或WiFi(/>和/>分别是由Special Interest Group和/>Alliance注册的商标)。第二无线收发器902可以用于通过利用窄带信号(诸如/>或WiFi)而不是超宽带信号来节省电力并卸载通信设备之间的消息传送。无线收发器901、902之一或两者还可以被用于获得强度指示符(RSSI)。无线收发器901、902之一或两者还可以配备多个天线和一个或多个相位检测器，以确定无线信号的到达角，从而确定通信设备900(例如，移动标签101)相对于另一个通信设备900(例如，锚204)的朝向。
UI 904可以包括输入设备908，输入设备908提供一个或多个可按压按钮、触感小键盘、触敏小键盘或诸如滚球、操纵杆或用于操纵通信设备900的操作的导航盘之类的导航机构中的至少一个。输入设备908可以是通信设备900的壳体组件的集成部分或者是通过系留有线接口(诸如USB电缆)或支持例如的无线接口可操作地耦合到其的独立设备。UI 904还可以包括呈现设备910。呈现设备910可以包括用于生成触觉反馈的振动器、可由处理系统906配置以发射一种或多种颜色的LED(发光二极管)，和/或可由处理系统配置以呈现字母数字字符、图标或其它可显示对象的单色或彩色LCD(液晶显示器)或OLED(有机LED)显示器。
UI 904还可以包括音频系统912，音频系统912利用音频技术来传达低音量音频(用于用户近距离收听)和/或高音量音频(用于免提操作)。音频系统912还可以包括用于接收最终用户的可听信号的麦克风。音频系统912还可以被用于语音识别应用。UI 904还可以包括图像传感器913，诸如用于捕获通信设备900附近的静止或移动图像的电荷耦合器件(CCD)相机。相机可以被用于执行面部识别和用户ID识别，其可以与本公开的实施例相结合。
电源914可以利用常见的电源管理技术(诸如可更换和可再充电电池)、电源调节技术和/或充电系统技术来向通信设备900的部件供应能量以促进便携式应用。可替代地或组合地，充电系统可以利用外部电源，诸如通过物理接口(诸如USB端口)或其它合适的网络系留技术供给的DC电源。
运动传感器918可以利用诸如加速度计、陀螺仪之类的运动感测技术或其它合适的运动感测技术来检测通信设备900在三维空间中的运动。朝向传感器920可以利用诸如磁力计之类的朝向感测技术来检测通信设备900的朝向(以度、分或其它合适的朝向度量为单位)。在一些实施例中，朝向传感器920可以取代利用多个天线与第一和/或第二无线收发器901、902以及用于执行到达角测量的相位检测器的需要。在其它实施例中，朝向传感器920的功能可以与利用具有第一和/或第二无线收发器901、902以及相位检测器的多个天线执行的到达角测量相结合。
处理系统906可以利用计算技术，诸如微处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)和/或具有诸如闪存、ROM、RAM、SRAM、DRAM或用于执行计算机指令、控制和处理由通信设备900的上述部件供给的数据的其它存储技术之类的相关联存储存储器的视频处理器。
图20中未示出的其它部件可以用在本公开的一个或多个实施例中。例如，通信设备900可以包括重置按钮(未示出)。重置按钮可以被用于重置通信设备900的控制器906。在又一个实施例中，通信设备900还可以包括例如位于通信设备900的壳体组件中的小孔下方的工厂默认设置按钮，以迫使通信设备900重新建立工厂设置。
本文描述的通信设备900可以与图20中所示的更多或更少的电路部件一起操作。这些变体实施例可以用在本公开的一个或多个实施例中。
图21描绘了计算系统1000形式的机器的示例性图解表示，其中指令集在被执行时可以使机器执行上述方法中的任何一个或多个。例如，机器的一个或多个实例可以作为图8和图17的方法300或600中提到的计算系统来操作。在一些实施例中，机器可以连接(例如，使用网络1026)到其它机器。在联网的部署中，机器可以以服务器-客户端用户网络环境中的服务器或客户端用户机器的身份进行操作，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器进行操作。
机器可以包括服务器计算机、客户端用户计算机、个人计算机(PC)、平板电脑、智能电话、膝上型计算机、台式计算机、控制系统、网络路由器、交换机或网桥，或能够执行指定该机器要采取的操作的指令集(顺序或其它方式)的任何机器。应当认识到的是，本公开的通信设备广泛地包括提供数据通信的任何电子设备。另外，虽然示出了单个机器，但术语“机器”还应被认为包括单独或联合执行一个指令集(或多个指令集)以执行本文讨论的方法中的任何一个或多个的机器(物理机或虚拟机)的集合。
计算机系统1000可以包括处理器(或控制器)1002(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者)、主存储器1004和静态存储器1006，它们经由总线1008彼此通信。计算机系统1000还可以包括显示单元1010(例如，液晶显示器(LCD)、平板或固态显示器)。计算机系统1000可以包括输入设备1012(例如，键盘)、光标控制设备1014(例如，鼠标)、盘驱动单元1016、信号发生设备1018(例如，扬声器或遥控器)和网络接口设备1020。在分布式环境中，本公开中描述的实施例可以适于利用由两个或更多个计算机系统1000控制的多个显示单元1010。在这个配置中，由本公开描述的呈现可以部分地在第一显示单元1010中示出，而剩余部分在第二显示单元1010中呈现。
盘驱动单元1016可以包括有形计算机可读存储介质1022，其上存储了实施本文所描述的方法或功能中的任何一个或多个(包括上面示出的那些方法)的一个或多个指令集(例如，软件1024)。指令1024还可以完全地或至少部分地驻留在主存储器1004、静态存储器1006内，和/或在由计算机系统1000执行期间驻留在处理器1002内。主存储器1004和处理器1002也可以构成有形计算机可读存储介质。
包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列和其它硬件设备的专用硬件实施方式同样可以被构造为实现本文描述的方法。专用集成电路和可编程逻辑阵列可以使用用于执行状态机和/或电路配置的可下载指令来实现本公开的实施例。可以包括各种实施例的装置和系统的应用广泛地包括各种电子器件和计算机系统。一些实施例在两个或更多个特定互连硬件模块或设备中实现功能，其中相关的控制和数据信号在模块之间或通过模块被通信，或者作为专用集成电路的一部分。因此，示例系统适用于软件、固件和硬件实施方式。
根据本公开的各种实施例，本文描述的操作或方法旨在作为在计算机处理器或其它计算设备上运行或由计算机处理器或其它计算设备执行的软件程序或指令来操作，并且其可以包括表现为用专用集成电路或现场可编程门阵列中的逻辑部件实现的状态机的其它形式的指令。此外，包括但不限于分布式处理或部件/对象分布式处理、并行处理或虚拟机处理的软件实施方式(例如，软件程序、指令等)也可以被构造为实现本文描述的方法。分布式处理环境可以包括单个机器中的多个处理器、多个机器中的单个处理器和/或多个机器中的多个处理器。还要注意的是，诸如处理器、控制器、状态机或用于执行指令以执行操作或方法的其它合适设备之类的计算设备可以直接或通过由计算设备指导的一个或多个中间设备间接地执行这样的操作。
虽然有形计算机可读存储介质1022在示例实施例中被示为单个介质，但是术语“有形计算机可读存储介质”应当被理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“有形计算机可读存储介质”还应当被认为包括能够存储或编码指令集以供机器执行并且使得机器执行本公开的方法中的任何一个或多个的任何非暂态介质。非暂态计算机可读存储中的术语“非暂态”包括但不限于存储器、驱动器、设备和任何有形的东西，但不是信号本身。
因而，术语“有形计算机可读存储介质”应被理解为包括但不限于：固态存储器，诸如存储卡或容纳一个或多个只读(非易失性)存储器、随机存取存储器或其它可重写(易失性)存储器的其它包装，磁光或光学介质，诸如盘或带；或其它可以被用于存储信息的有形介质。因而，本公开被认为包括如本文列出的并且包括本领域公认的等同形式和后继介质的有形计算机可读存储介质中的任何一个或多个，其中存储了本文的软件实施方式。
虽然本说明书参考特定标准和协议描述了实施例中实现的部件和功能，但是本公开不限于这样的标准和协议。用于互联网和其它分组交换网络传输的每个标准(例如，TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP)表示现有技术的示例。此类标准有时会被具有基本相同功能的更快或更高效的等效标准所取代。在一个或多个实施例中，可以生成关于服务的使用的信息，包括正被访问的服务、媒体消费历史、用户偏好等等。这个信息可以通过各种方法获得，包括用户输入、检测通信的类型(例如，视频内容相对于音频内容)、内容流的分析，等等。这种信息的生成、获得和/或监视可以响应于用户提供的授权。在一个或多个实施例中，数据的分析可以受到与数据相关联的来自(一个或多个)用户的授权，诸如选择加入、选择退出、确认要求、通知、基于数据类型的选择性授权、等等。
本文描述的实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解，并且它们并不旨在用作可以利用本文描述的结构的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在审阅以上描述后，许多其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。示例性实施例可以包括来自多个实施例的特征和/或步骤的组合。可以利用其它实施例并从中导出其它实施例，使得可以进行结构和逻辑替换和改变而不脱离本公开的范围。附图也仅仅是代表性的并且可能不是按比例绘制的。其中某些比例可以被夸大，而其它比例可以被最小化。因而，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。
虽然本文已经图示和描述了特定实施例，但是应当认识到的是，实现相同或相似目的的任何布置都可以替代本公开所描述或示出的实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变化。上述实施例以及本文未具体描述的其它实施例的组合可以用在本公开中。例如，来自一个或多个实施例的一个或多个特征可以与一个或多个其它实施例的一个或多个特征组合。在一个或多个实施例中，正面叙述的特征也可以负面叙述并从实施例中排除，用或不用另一个结构和/或功能特征替换。可以以任何次序执行关于本公开的实施例描述的步骤或功能。关于本公开的实施例描述的步骤或功能可以被单独执行或者与本公开的其它步骤或功能组合执行，以及与本公开中未描述的其它实施例或其它步骤组合执行。另外，还可以利用多于或少于关于实施例描述的所有特征。
还可以在一个或多个示例性实施例中执行少于关于示例性过程或方法描述的所有步骤或功能。另外，使用数字术语来描述设备、部件、步骤或功能(诸如第一、第二、第三等)并不旨在描述次序或功能，除非另有明确说明，术语第一、第二、第三等的使用一般是为了区分设备、部件、步骤或功能。此外，关于示例性实施例描述的一个或多个设备或部件可以促进一个或多个功能，其中促进(例如，促进访问或促进建立连接)可以包括少于执行该功能所需的每个步骤，或者可以包括执行该功能所需的所有步骤。
提供本公开的摘要是支持其不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义的理解。此外，在前面的具体实施方式中，可以看出，为了简化本公开的目的，各个特征被分组在单个实施例中。本公开的方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比每项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。更确切地说，如以下权利要求所反映的，发明性主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求并入具体实施方式中，每个权利要求独立地作为单独要求保护的主题。

Claims (20)

1.一种移动设备，包括：
包括处理器的处理系统；
第一天线；
与第一天线间隔开的第二天线；以及
存储可执行指令的存储器，可执行指令在由处理系统执行时促进操作的执行，所述操作包括：
从第一天线和第二天线接收由第一对锚中的第一锚传输的第一无线信号；
从第一天线和第二天线接收由第一对锚中的第二锚传输的第二无线信号，其中第二无线信号是基于第二锚检测到第一无线信号而由第二锚传输的；
基于接收到第一无线信号和接收到第二无线信号来确定到达时间差信息；
基于接收到第一无线信号和接收到第二无线信号来确定到达角信息；以及
基于到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
2.如权利要求1所述的移动设备，其中估计移动设备的位置包括使用到达时间差信息和到达角信息来执行非线性最小二乘(NLS)分析。
3.如权利要求1所述的移动设备，其中第一锚和第二锚定位在已知位置处并且提供相应覆盖区域，使得所述相应覆盖区域的重叠覆盖区域涵盖第一锚、第二锚和移动设备。
4.如权利要求1所述的移动设备，其中第一天线和第二天线之间的距离小于或等于第一无线信号或第二无线信号的波长的一半。
5.如权利要求1所述的移动设备，其中确定到达角信息包括确定第一无线信号和第二无线信号的相应到达角信息。
6.如权利要求5所述的移动设备，其中确定第一无线信号和第二无线信号的相应到达角信息是基于使用与第一无线信号和第二无线信号相关的信息的组合的联合估计。
7.如权利要求1所述的移动设备，其中确定到达角信息是基于波束赋形方法、基于子空间的方法、最大似然估计或其组合。
8.如权利要求1所述的移动设备，其中估计移动设备的位置包括估计移动设备在二维(2D)空间中的位置。
9.如权利要求1所述的移动设备，还包括彼此间隔开并且与第一天线和第二天线间隔开的另外的一个或多个天线，其中所述操作还包括从所述另外的一个或多个天线中的每个天线接收第一无线信号和第二无线信号，其中确定到达时间差信息还基于从所述另外的一个或多个天线中的每个天线接收到第一无线信号和第二无线信号，其中确定到达角信息还基于从所述另外的一个或多个天线中的每个天线接收到第一无线信号和第二无线信号，并且其中估计移动设备的位置包括估计移动设备在三维(3D)空间中的位置。
10.如权利要求1所述的移动设备，其中所述操作还包括：
从第一天线和第二天线接收由另外的一对或多对锚中的对应锚传输的相应无线信号；
对于所述另外的一对或多对锚中的每对锚，基于接收到由该对锚中的对应锚传输的所述相应无线信号来确定另外的到达时间差信息；以及
对于所述另外的一对或多对锚中的每对锚，基于接收到由该对锚中的对应锚传输的所述相应无线信号来确定另外的到达角信息，其中估计移动设备的位置还基于针对所述另外的一对或多对锚中的每对锚的所述另外的到达时间差信息和针对所述另外的一对或多对锚中的每对锚的所述另外的到达角信息。
11.如权利要求1所述的移动设备，其中所述操作还包括：
从第一天线和第二天线接收由另外的一对或多对锚中的对应锚传输的相应无线信号；以及
对于所述另外的一对或多对锚中的每对锚，基于接收到由该对锚中的对应锚传输的所述相应无线信号来确定另外的到达时间差信息，其中确定到达角信息包括通过基于接收到第一无线信号、接收到第二无线信号以及接收到由所述另外的一对或多对锚中的对应锚传输的所述相应无线信号执行联合估计来确定针对第一锚、第二锚以及所述另外的一对或多对锚中的每对锚中的每个锚的相应到达角信息。
12.一种系统，包括：
锚网络，其中锚网络中的每个锚包括用于发送和接收无线信号的相应收发器，其中锚网络包括多对锚，其中所述多对锚中的每对锚中的锚位于彼此的通信范围内，并且其中所述多对锚中的第一对锚中的第一锚被配置为传输第一无线信号，并且第一对锚中的第二锚被配置为接收第一无线信号并基于接收到第一无线信号而传输第二无线信号；以及
具有多个天线的移动设备，其中与第一对锚相关联的重叠覆盖区域涵盖移动设备，并且其中移动设备被配置为从所述多个天线接收第一无线信号和第二无线信号，并且基于从所述多个天线接收到第一无线信号和第二无线信号来确定与第一无线信号和第二无线信号相关的到达时间差信息和到达角信息，以使得能够估计移动设备的位置。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述多个天线中的任何两个天线之间的距离小于第一无线信号或第二无线信号的波长的一半。
14.如权利要求12所述的系统，其中移动设备被配置为基于与第一无线信号和第二无线信号相关的到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
15.如权利要求12所述的系统，还包括服务器设备，所述服务器设备被配置为从移动设备获得到达时间差信息和到达角信息，并且响应于获得到达时间差信息和到达角信息而估计移动设备的位置。
16.如权利要求12所述的系统，其中第一锚被配置为根据传输时间表来传输第一无线信号，并且第二锚被配置为根据传输时间表来传输第二无线信号，使得避免信号冲突。
17.一种包括可执行指令的非暂态机器可读介质，所述指令在由包括处理器的移动设备的处理系统执行时促进操作的执行，所述操作包括：
从移动设备的多个天线接收由一对锚中的第一锚传输的第一无线信号；
从移动设备的所述多个天线接收由该对锚中的第二锚传输的第二无线信号，其中第二无线信号是基于第一无线信号传输的；以及
向服务器设备提供与第一无线信号的接收和第二无线信号的接收相关的数据，以使服务器设备能够基于所述数据确定到达时间差信息，基于所述数据导出到达角信息，并基于到达时间差信息和到达角信息来估计移动设备的位置。
18.如权利要求17所述的非暂态机器可读介质，其中第一无线信号和第二无线信号是以相同频率传输的。
19.如权利要求17所述的非暂态机器可读介质，其中所述多个天线包括至少两个天线，并且其中所述至少两个天线中的第一天线与所述至少两个天线中的第二天线之间的距离小于第一无线信号或第二无线信号的波长的一半。
20.如权利要求17所述的非暂态机器可读介质，其中第一锚和第二锚提供相应覆盖区域，使得所述相应覆盖区域的重叠覆盖区域涵盖第一锚、第二锚和移动设备。
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