DE60222606T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Suchmodus-Entfernungstechniken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Suchmodus-Entfernungstechniken Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung von Positionsschätzungssystemen mit der Fähigkeit, die physische Position einer Ziel-Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung von direkten Entfernungsmesstechniken zwischen Such-Kommunikationsvorrichtungen und der Ziel-Kommunikationsvorrichtung exakt zu bestimmen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Fähigkeit, die physische Position einer Mobilkommunikationseinrichtung rasch und exakt zu schätzen, hätte auf den verschiedensten Anwendungsgebieten große Vorteile. Vor einem militärischen Hintergrund ist es wünschenswert, den Ort von militärischen Mannschaften und/oder Ausrüstungen während der Koordination von Gefechtseinsätzen oder Rettungsmissionen zu kennen, einschließlich Szenarios, in welchen die Signale von herkömmlichen Ortsbestimmungssystemen, wie zum Beispiel Signale des globalen Ortungssystems (GPS) gegebenenfalls nicht verfügbar sind (z. B. innerhalb eines Gebäudes). Allgemeiner ausgedrückt können geeignet ausgerüstete Mobilkommunikationseinrichtungen verwendet werden, den Ort von Mannschaften und Ausrüstungen nachzuverfolgen, die sowohl in Gebäuden als auch im Freien befindlich sind, wozu ohne Einschränkung zählen: mit taktischen Operationen befasste Polizei; nahe an einem oder innerhalb eines brennenden Gebäudes befindliche Feuerwehrmannschaften; medizinisches Personal und Geräte in einer medizinischen Einrichtung oder auf dem Weg zu einem Notfalleinsatz, einschließlich Doktoren, Krankenschwestern, Rettungssanitätern und Ambulanzen; und mit Such- und Rettungsaufgaben befasstes Personal. Eine integrierte Ortungs-Kommunikationseinrichtung würde es auch erlauben, Wertgegenstände zu verfolgen und zu lokalisieren, einschließlich Gegenständen wie Personalcomputer, Laptop-Computer, tragbare elektronische Einrichtungen, Gepäck, Aktenkoffer, wertvolles Inventar und gestohlene Automobile. In städtischen Umgebungen, wo herkömmliche Ortsbestimmungssysteme größere Schwierigkeiten beim Betrieb haben, wäre es wünschenswert, Gewerbe- oder Industriefahrzeugflotten einschließlich Lastwagen, Bussen und Mietfahrzeugen zuverlässig zu verfolgen. Die Verfolgung von Personen, die eine Mobilkommunikationseinrichtung tragen, ist unter einer Vielzahl von Umständen ebenfalls wünschenswert, wozu ohne Einschränkung zählen: Kinder in einer belebten Umgebung, wie etwa einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark oder einer Touristenattraktion; Lokalisierung von Personal in einem Gebäude; und Lokalisierung von Gefangenen in einer Strafvollzugsanstalt.
  • Die Fähigkeit, die Position einer Mobilkommunikationseinrichtung zu schätzen, findet auch bei der Ortung der Position von Mobiltelefonen Anwendung. Anders als bei herkömmlichen landgebundenen/drahtgebundenen Telefonen kann der Ort von herkömmlichen Mobiltelefonen durch Notfallmeldesysteme (zum Beispiel das 911-System in den Vereinigten Staaten) nicht automatisch bestimmt werden, wenn ein Notruf abgesetzt wird. Somit kann keine Hilfe erfolgen, wenn der Anrufer nicht in der Lage ist, zu sprechen und seinen oder ihren Ort mitzuteilen (wenn der Anrufer beispielsweise bewusstlos ist, unter Atemnot leidet oder gegen seinen Willen festgehalten wird). Die Fähigkeit, den Ort von Mobiltelefonen zu bestimmen, kann verwendet werden, um den Ort exakt zu bestimmen, von dem ein Notruf erfolgt ist. Diese Information kann auch verwendet werden, um die Verwaltung eines zellulären Netzes zu unterstützen (beispielsweise indem der Ort jeder Mobilkommunikationseinrichtung in Mitteilungsleitalgorithmen eingebunden wird).
  • Auf die vorstehend beschriebenen Bedürfnisse wird in zwei gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen eingegangen: Seriennummer 09/365,702 mit dem Titel "Method and Apparatus for Determining the Location of a Mobile Communication Device Using Low Accuray Clocks", eingereicht am 2.8.1999; und Seriennummer 09/777,625 mit dem Titel "Method and Apparatus for Determining the Location of a Mobile Communication Device", eingereicht am 6.2.2001.
  • Die Patentanmeldungen '702 und '625 zeigen eine Spread-Spectrumbasierte Technologie auf, die es erlaubt, Personen und/oder Geräte innerhalb sehr enger Toleranzen zu verfolgen, sogar innerhalb stark einschränkender Umgebungen, zum Beispiel innerhalb "Stadtschluchten" oder innerhalb moderner Gebäude. Das aufgezeigte System verwendet eine Zweiwegübertragung von Spread-Spectrum-Entfernungsmesssignalen zwischen Mobilkommunikationseinrichtungen, die Taktgeber mit relativ niedriger Genauigkeit haben, um den Ort der Mobilkommunikationseinrichtungen in Anwesenheit von massiven Mehrwegstörungen rasch und exakt zu schätzen. Die Technologie ist klein genug, dass sie in Funkgeräte und/oder Mobiltelefone integriert werden kann, und erlaubt es, die Fähigkeit zur Entfernungsmessung/Nachverfolgung zu schaffen, ohne andere Sprach- oder Datenkommunikationsfunktionen, die von derselben Einrichtung unterstützt werden, zu unterbrechen. Prototypen haben ihre Leistungsfähigkeit unter verschiedenen behindernden Mehrwegbedingungen unter Beweis gestellt.
  • Das aufgezeigte Positionsschätzungssystem schätzt exakt und zuverlässig den dreidimensionalen Ort einer handgehaltenen, tragbaren oder im Fahrzeug montierten Spread-Spectrum-Kommunikationseinrichtung innerhalb von Millisekunden ohne Unterbrechung von Sprach- oder Datenkommunikation. Unter Verwendung von Spread-Spectrum-Wellenformen und -Verarbeitungstechniken ist das aufgezeigte System in der Lage, den Ort mit einer Genauigkeit von weniger als einem Meter in einer schwierigen Mehrwegumgebung zu schätzen. Genauer ausgedrückt verwenden diese Systeme ein Zweiweg-Umlaufsignal-Entfernungsmessschema, bei dem die Ankunftszeit der Entfernungsmesssignale exakt bestimmt wird, um exakte Entfernungsmessungen zu erhalten, die zur Berechnung des Ortes eines mobilen Funkgeräts durch Trilateration verwendet werden.
  • In diesen Systemen sendet ein Master-Mobilfunkgerät abgehende Entfernungsmessimpulse an mehrere Referenz-Funkgeräte, die durch das Senden von Antwort-Entfernungsmessimpulsen antworten, die den Ort des Referenz-Funkgeräts und die Impulswartezeit (das heißt die Zeit zwischen dem Empfang des abgehenden Entfernungsmessimpulses und dem Senden des Antwort-Entfernungsmesssignals) anzeigen. Bei Empfang des Antwort-Entfernungsmessimpulses bestimmt das Master-Funkgerät die Signallaufzeit und somit die Entfernung, indem die Wartezeit und die internen Verarbeitungsverzögerungen von der verstrichenen Zeitspanne zwischen dem Senden des abgehenden Entfernungsmessimpulses und der Ankunftszeit des Antwort-Entfernungsmessimpulses subtrahiert werden. Auf diese Weise müssen die einzelnen Funkgeräte nicht auf eine gemeinsame Zeitreferenz synchronisiert werden, wodurch das Erfordernis von sehr exakten Systemtaktgebern beseitigt wird, die bei herkömmlichen Zeit-synchronisierten Systemen erforderlich sind. Die kurzen Entfernungsmessimpulse können mit Sprach- und Datenmitteilungen verschachtelt werden oder in ein Mitteilungsschema nicht intrusiv integriert werden, um Ortserfassungsfähigkeiten zu schaffen, ohne dass Sprach- und Datenkommunikation unterbrochen werden.
  • Die Ankunftszeit von Entfernungsmessimpulsen muss exakt geschätzt werden. Durch die Durchführung einer internen Verzögerungskalibrierung können durch schwer vorherzusagende interne Sender- und Empfänger-Verzögerungsschwankungen verursachte Fehler minimiert werden. Die Doppler-Verschiebung jedes ankommenden Entfernungsmessimpulses wird geschätzt und bei der Bestimmung der Ankunftszeit des Impulses kompensiert. Spread-Spectrum-Fragmentierungsraten und -Bandbreiten nach dem Stand der Technik reduzieren Mehrwegstörungen und nutzen trotzdem vorhandene Hardware und Software, um Abschnitte des TOA-Schätzungsprozesses durchzuführen, wo dies praxisgerecht ist. Signalvorderflanken-Kurvenanpassung wird verwendet, um die Vorderflanke einer Erfassungssequenz in dem Entfernungsmessimpulses exakt zu lokalisieren, um die Auswirkungen von Mehrwegstörungen auf TOA-Schätzungen weiter zu reduzieren. Frequenzdiversity wird verwendet, um Mehrwegstörungen in Bezug auf das Direktwegsignal zu orthogonalisieren, wobei eine optimale Trägerfrequenz und -phase identifiziert wird und verwendet wird, um die TOA zu schätzen, um die Auswirkungen der Mehrwegstörungen zu minimieren.
  • Die in den vorstehend genannten Patentanmeldungen aufgezeigten Systeme sind selbstheilend. Anders als herkömmliche Systeme, die die Kommunikation mit einer bestimmten Gruppe von ortsfesten Referenzfunkgeräten erfordern, können die aufgezeigten Systeme eine Gruppe von Referenzfunkgeräten nutzen, zu denen feststehende und/oder Mobilfunkgeräte zählen, wobei die Gruppe von Funkgeräten, auf die zur Bestimmung des Ortes einer Mobilkommunikationseinrichtung zurückgegriffen wird, über die Zeit variieren kann, und zwar in Abhängigkeit von Übertragungsbedingungen und dem Ort der Mobilkommunikationseinrichtung. Jede Kombination von festen oder mobilen Funkgeräten mit bekannten Orten kann als Referenzfunkgeräte für ein anderes Mobilfunkgerät in dem System verwendet werden, wodurch Anpassungsfähigkeit unter verschiedenen Bedingungen geschaffen wird.
  • Der Ort der aufgezeigten Kommunikationseinrichtungen kann mit einem hohen Niveau an Genauigkeit und Zuverlässigkeit geschätzt werden. In Abhängigkeit von dem Niveau der Positionsgenauigkeit, der niedrigen Wahrscheinlichkeit der Erfassung und/oder der erforderlichen Vertraulichkeit können Kommunikationseinrichtungen mit verschiedenen Fähigkeiten auf der Grundlage einer modularen Architektur montiert werden, die handelsübliche Standard-Hardware und Kommunikationsprotokolle, soweit anwendbar, einsetzt. Beispielsweise müssen die aufgezeigten Kurvenanpassungs- und Frequenzdiversity-Merkmale nur in eine Kommunikationseinrichtung eingebaut werden, wenn die von diesen Merkmalen erzeugte verbesserte Ortungsgenauigkeit erforderlich ist. Durch diese modulare Konstruktion ist die aufgezeigte Technologie in der Lage, die höchsten Anforderungen von militärischen Spezialeinsatzkräften zu erfüllen, sowie auch die von zivilen Such- und Rettungseinsätzen benötigten reduzierten Betriebserfordernisse. Die vorgestellten Entfernungsmess- und Ortungstechniken sind in einem weiten Bereich von Anwendungsgebieten nützlich, wozu die Ortung und/oder Nachverfolgung von Personen und Gegenständen zählt, wie zum Beispiel militärische Mannschaften und Ausrüstungsgegenstände, Notfalleinsatzkräfte und -geräte, Wertgegenstände, Fahrzeuge, Mobiltelefone, Kinder, Gefangene und auf Bewährung Entlassene.
  • Es wird immer reale Bedingungen geben, in welchen Positionsschätzungen, auch durch die höchstentwickelten Positionsschätzungssysteme, nicht in der Lage sein werden, den Erfolg bei der "physischen Ortung" einer Ziel-Kommunikationseinrichtung sicherzustellen. Faktoren, wie zum Beispiel große Entfernungen und Hindernisse zwischen den Zieleinrichtungen und Referenz einrichtungen, Signalabschwächung und Mehrwegverzerrungen beeinflussen die Genauigkeit der Trilateration auf der Grundlage von Ortsschätzungen trotz des hohen Entwicklungsstandes des verwendeten Systems. Ferner werden Missionsumgebungen oftmals durch den Menschen beeinträchtigende Arbeitsbedingungen kompliziert gemacht, beispielsweise Dunkelheit, Rauch, dichter Nebel und/oder physische Hindernisse, was zu Situationen führt, in welchen auch die kleinste Ungenauigkeit der Positionsschätzung den Erfolg der Suche verhindern kann. Auch hoch entwickelte Positionsschätzungstechniken, wie die in den Patentanmeldungen '702 und '625 aufgezeigten, können eine unzureichende Genauigkeit ergeben, um den Erfolg einer Operation in einer Anzahl von Missionsumgebungen zu garantieren, wie beispielsweise die in den folgenden Szenarios beschriebenen.
  • Ein Skifahrer ist unter mehreren Fuß Schnee begraben irgendwo in einem Schneefeld von zwei Acre, und es gibt keine Referenzkommunikationseinrichtungen innerhalb des Tales, in dem die Lawine abgegangen ist. Unter diesen Bedingungen wird ein herkömmliches Positionsschätzungssystem wahrscheinlich keine ausreichende Genauigkeit bieten, um es den Rettungskräften zu erlauben, die begrabene Person physisch zu orten, bevor sie erstickt. Ähnliche Schwierigkeiten treten in einem Szenario auf, in dem ein entflohener Strafgefangener, der vorher mit einer Verfolgungseinrichtung versehen wurde, Maßnahmen ergriffen hat, sich in den "Stadtschluchten" einer Großstadt zu verstecken. In derartigen Umgebungen erzeugen die Außenwände von Großstadtgebäuden eine beträchtliche Signalverschlechterung und Mehrwegbedingungen. Hoch entwickelte Ortsschätzungstechniken auf Trilaterationsbasis alleine können in einer derartigen Umgebung keine ausreichende Genauigkeit bieten, die es den Strafverfolgungsbeamten erlaubt, eine sichere Annäherung zu planen, um den Strafgefangenen festzunehmen, was zu einem erhöhten Risiko für die Strafverfolgungsbeamten führt. Ein abschließendes Szenario erfordert, dass eine elektronisch markierte Kiste, die in einem Lagerhaus, im Frachtraum eines Schiffes oder einer anderen stark brechenden Mehrwegumgebung gelagert ist, rasch lokalisiert wird. Die Unfähigkeit, die Möglichkeit zur Lokalisierung einer Zieleinrichtung in einem derartigen "Worst-Case"-Szenario zu garantieren, könnte zur Ablehnung der Funk-Transpondertechnologie führen, die sich andernfalls als ein höchst wirksames Werkzeug zur Verwendung bei der Verfolgung von Transitmaterial erwiesen hätte.
  • In all diesen Szenarios wird die Genauigkeit der Positionsschätzung durch eine Anzahl von Faktoren beeinflusst, wozu Entfernung, Signalverschlechterung und Mehrwegverzerrungen zählen. Auch wenn mehrere Positionsschätzungs-Kommunikationseinrichtungen in das umgebende Gebiet bewegt würden, kann sich die anfängliche Positionsschätzung immer noch als nicht ausreichend genau erweisen, um eine erfolgreiche Suche sicherzustellen. In vielen Situationen ist es nicht möglich, die Anzahl von zusätzlichen Kommunikationseinrichtungs-Referenzpunkten zu erhöhen oder diese ordnungsgemäß zu platzieren.
  • Die Steigerung der Genauigkeit des Positionsschätzungssystems kann die Kosten, Größe, Gewicht und den Leistungsverbrauchs der jeweiligen in dem Positionsschätzungssystem verwendeten Kommunikationseinrichtungen erhöhen, stellt jedoch möglicherweise nicht den Erfolg bei der physischen Ortung einer Zieleinrichtung unter allen möglichen Bedingungen sich. Ferner wäre eine dermaßen gesteigerte Genauigkeit für die Unterstützung einer großen Anzahl von Missionen, für die derartige Ortsschätzungssysteme vorgesehen sind, nicht erforderlich.
  • Demgemäß bleibt der Bedarf, die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen physischen Suche zu steigern, ungeachtet des Genauigkeitsniveaus, das von dem zum Führen der Sucheinrichtung in die allgemeine Nähe der Zieleinrichtung verwendeten Positionsschätzungssystem erreicht wird. Eine derartige Fähigkeit würde es erlauben, ein weniger genaues Positionsschätzungssystem zu verwenden, ohne dass die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Suche verschlechtert wird. Betriebsfähige Positionsschätzungssysteme können unter Verwendung von Kommunikationseinrichtungen mit einer geringeren und/oder variierenden Positionsschätzungsgenauigkeit zusammengestellt werden, was die Optimierung von Faktoren wie Kosten, Größe, Gewicht und Leistungsverbrauch erlaubt, während eine äußerst hohe Sicherheit geboten ist, dass eine bestimmte Einrichtung rasch und effektiv geortet werden kann.
  • Weiterer Stand der Technik ist in der GB 2129643 und der WO 98/10307 aufgezeigt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf die vorstehenden Aussagen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur exakten Bestimmung der physischen Position einer Ziel-Kommunikationseinrichtung gemäß der Darlegung in den beigefügten Patentansprüchen zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, exakte Entfernungsmessfähigkeiten in eine kompakte, handgehaltene oder tragbare Mobilkommunikationseinrichtung zu integrieren, die in der Lage ist, in einem breiten Anwendungsgebiet Zielverfolgung und Zielauffindung durchzuführen, einschließlich der Verfolgung und Ortung von Personen und Gegenständen, wie etwa militärische Mannschaften und Ausrüstungsgegenstände, Notfalleinsatzkräfte und -geräte, Wertgegenstände, Fahrzeuge, Mobiltelefone, Kinder, Gefangene und auf Bewährung Entlassene.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu ermöglichen, Entfernungsmessfähigkeiten einer Mobilkommunikationseinrichtung ferngesteuert oder manuell einzusetzen und dies ohne Unterbrechung von gleichzeitigen Sprach- und/oder Datenkommunikationsdiensten, die von der Einrichtung unterstützt werden, durchzuführen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in eine einzelne Mobilkommunikationseinrichtung die Fähigkeit zu integrieren, ihre eigenen Positions-/Zeitschätzungen unter Verwendung von verschiedenen Positionsschätzungstechniken zu berechnen und zu speichern; ihre eigene Position/Zeit betreffende Schätzungen von mindestens einer einer Vielzahl von externen Quellen zu empfangen und zu speichern; mehrere die Position/Zeit einer oder mehrerer Kommunikationseinrichtungen einschließlich ihrer selbst betreffende Schätzungen zu empfangen und/oder zu speichern; und frühere und letzte bekannte Positions-/Zeitschätzungen mit anderen Kommunikationseinrichtungen auszutauschen (das heißt zu senden, zu empfangen und zu speichern).
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Such-Kommunikationseinrichtungen mit der Fähigkeit zu versehen, den wahrscheinlichen Kurs und die physische Position einer Ziel-Kommunikationseinrichtung auf der Grundlage der letzten bekannten Positions-/Zeitschätzungen, die die Zieleinrichtung betreffen, zu planen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mobile Sucheinrichtung mit der Fähigkeit zu verbessern, die physische Position einer Mobilkommunikationseinrichtung in einer Vielzahl von Umgebungen einschließlich Stadtgebieten und dem Innenraum von Gebäuden, wo Mehrwegstörungen stark sein können, exakt zu bestimmen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Auswirkungen von durch Mehrweg-Signalausbreitung verursachten Störungen auf die Fähigkeit, die Entfernung zwischen einer Sucheinrichtung und einer Zieleinrichtung zu bestimmen, auch unter schwierigen Mehrwegbedingungen zu minimieren.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Konstruktions- und Herstellungskosten zu minimieren, die damit in Zusammenhang stehen, Fähigkeiten zur exakten Entfernungsmessung in einer kompakten, handgehaltenen oder tragbaren Mobilkommunikationseinrichtung zu schaffen, indem die Nutzung der bekannten Hardware- und Softwarefähigkeiten von vorhandenen Mobilkommunikationseinrichtungen maximiert wird.
  • Gemäß vorliegender Erfindung werden vorhandene Positionsschätzungssysteme mit der Fähigkeit ausgestattet, den Ort von einzelnen Kommunikationseinrichtungen unter Verwendung von höchst genauen Entfernungsmessfähigkeiten physisch exakt zu bestimmen. Existierende Positionsschätzungssystemfähigkeiten, wozu die in den Patentanmeldungen '702 und '625 zählen, die jedoch nicht auf diese beschränkt sind, werden verwendet, um mit einem hohen Maß an Genauigkeit die Ort der von jeweiligen Mobilkommunikationseinrichtungen zu schätzen.
  • Ein Individuum oder eine unbemannte automatische mobile Einrichtung, die mit einer derartigen Mobilkommunikationseinrichtung ausgerüstet ist, ist in der Lage, die Ziel-Kommunikationseinrichtung effektiv aufzufinden, indem es beziehungsweise sie sich in der Richtung der Zieleinrichtung bewegt, bis die berechnete Entfernung null ist oder bis die Zieleinrichtung im Sicht- oder Berührungsbereich liegt.
  • Unter Verwendung von Spread-Spectrum-Wellenformen und -verarbeitungstechniken erlaubt es das System bestimmten Such-Kommunikationseinrichtungen, eine bestimmte Ziel-Kommunikationseinrichtung auch in schwierigen Mehrwegumgebungen physisch zu orten und/oder festzunehmen. Genauer ausgedrückt verwendet das System gemäß vorliegender Erfindung ein Zweiweg-Umlauf-Entfernungsmesssignalschema, in dem die Ankunftszeit der Entfernungsmesssignale zur exakten Berechnung der Entfernung einer Mobilkommunikationseinrichtung verwendet wird.
  • Eine Kommunikationseinrichtung mit eingeschaltetem Suchmodus sendet abgehende Entfernungsmessimpulse an eine Ziel-Referenzeinrichtung, die durch das Senden von Antwort-Entfernungsmesssignalen antwortet, die den Ort der Ziel-Referenzeinrichtung anzeigen, sowie die Impulswartezeit (das heißt die Zeit zwischen dem Empfang des abgehenden Entfernungsmessimpulses und dem Senden des Antwort-Entfernungsmessimpulses). Bei Empfang des Antwort-Entfernungsmessimpulses bestimmt das Master-Funkgerät die Signallaufzeit und somit die Entfernung, indem die Wartezeit und die internen Verarbeitungsverzögerungen von der verstrichenen Zeit zwischen dem Senden des abgehenden Entfernungsmessimpulses und der Ankunftszeit des Antwort-Entfernungsmessimpulses abgezogen wird. Auf diese Weise müssen die einzelnen Funkgeräte nicht auf eine gemeinsame Zeitreferenz synchronisiert werden, wodurch das Erfordernis von sehr exakten Systemtaktgebern beseitigt wird, die in herkömmlichen Zeit-synchronisierten Systemen erforderlich sind. Die kurzen Entfernungsmessimpulse können mit Sprach- und Datenmitteilungen verschachtelt werden oder in ein Mitteilungsschema nicht intrusiv integriert werden, um Ortserfassungsfähigkeiten zu schaffen, ohne dass Sprach- und Datenkommunikation unterbrochen werden. Um sehr exakte Entfernungsschätzungen bereitzustellen, wird die Ankunftszeit der Entfernungsmessimpulse präzise geschätzt. Indem eine interne Verzögerungskalibrierung durchgeführt wird, können durch schwer vorherzusagende interne Sender- und Empfänger-Verzögerungsschwankungen verursachte Fehler minimiert werden.
  • Das System verwendet Spread-Spectrum-Fragmentierungsraten und -Bandbreiten nach dem Stand der Technik, um Mehrwegstörungen zu reduzieren, und nutzt vorhandene Hardware und Software, um einen Teil des TOA-Schätzungsprozesses durchzuführen. Signalvorderflanken-Kurvenanpassung wird verwendet, um die Vorderflanke einer Erfassungssequenz in dem Entfernungsmessimpuls exakt zu lokalisieren, um die Auswirkungen von Mehrwegstörungen auf TOA-Schätzungen weiter zu reduzieren. Frequenzdiversity kann verwendet werden, um Mehrwegstörungen in Bezug auf das Direktwegsignal zu orthogonalisieren, wobei eine optimale Trägerfrequenz und -phase identifiziert und verwendet werden kann, um die TOA zu schätzen, um die Auswirkungen der Mehrwegstörungen zu minimieren.
  • Die Technik gemäß vorliegender Erfindung zur Entfernungsmessung und exakten Positionsbestimmung ist in einem weiten Bereich von Anwendungsgebieten nützlich, einschließlich der Ortung und/oder Verfolgung von Personen und Gegenständen, wie etwa militärische Mannschaften und Ausrüstungsgegenstände, Notfalleinsatzkräfte und -geräte, Wertgegenstände, Fahrzeuge, Mobiltelefone, Kinder, Gefangene und auf Bewährung Entlassene, und zwar unter den schwierigsten physischen Bedingungen, wie zum Beispiel dichter Rauch, Dunkelheit und/oder physische/sichtbare Hindernisse, die ansonsten die Suchergebnisse beeinträchtigen würden.
  • Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform derselben deutlich, insbesondere in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren zur Bezeichnung von gleichen Bauteilen verwendet werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht des Betriebsaufbaus eines Systems zur Schätzung einer physischen Position in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Funktionsbiockschaltbild, das die interne Verzögerungskalibrierungsbearbeitung darstellt, die von einer Kommunikationseinrichtung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
  • 3 ist ein Mitteilungs-Zeitablaufdiagramm, das einen typischen Mitteilungsaustausch in einem herkömmlichen CSMA/CA-Protokoll darstellt.
  • 4 zeigt eine Entfernungsmessimpuls-Austauschsequenz, die von einer Such-Kommunikationseinrichtung und der Ziel-Kommunikationseinrichtung während einer Entfernungsmesssitzung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
  • 5 zeigt den Aufbau und den Inhalt eines Entfernungsmessimpulses in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Erfassungsverarbeitung veranschaulicht, die zum Erfassen der Kommunikationserfassungssequenz von Entfernungsmessimpulsen verwendet wird.
  • 7 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die von einem Referenz-Funkgerät der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführte Verarbeitung veranschaulicht, um die Ankunftszeit eines Entfernungsmessimpulses zu bestimmen, wobei Doppler-Schätzung und Bewertung und Trennung von Mehrwegstörungen von dem Direktwegsignal beinhaltet sind.
  • 8 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die von dem Master-Funkgerät der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführte Bearbeitung veranschaulicht, um die Ankunftszeit eines Entfernungsmessimpulses zu bestimmen, wobei Doppler-Schätzung und Bewertung und Trennung von Mehrwegstörungen von dem Direktwegsignal beinhaltet sind.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das die Einleitung des "Suchmodus" durch eine Such-Kommunikationseinrichtung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine "Suchmodusanforderung" von einer Ziel-Kommunikationseinrichtung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine "Suchmodusanforderung" von einer zentralen Überwachungs-Kommunikationseinrichtung in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das die Beendigung einer "Suchmodusanforderung" darstellt, die zu mehreren Einrichtungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesendet wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß vorliegender Erfindung bietet eine handgehaltene oder tragbare Kommunikationseinrichtung exakte und zuverlässige Entfernungsinformationen zu einer identischen oder ähnlichen Einrichtung innerhalb Millisekunden, ohne dass Audio-, Video- oder Datenkommunikation unterbrochen wird. Unter Verwendung von Spread-Spectrum-Wellenformen und -Verarbeitungstechniken ist die vorliegende Erfindung in der Lage, hoch exakte Entfernungsinformationen in einer schwierigen Mehrwegumgebung zu bestimmen. Diese Entfernungsinformationen erlauben es der handgehaltenen oder tragbaren Einrichtung, eine bezeichnete Zieleinrichtung "anzusteuern".
  • Im einzelnen wird ein Zweiweg-Ankunftszeit-Mitteilungsschema verwendet, um die vorstehend beschriebenen Ziele zu erreichen, während das Erfordernis für hoch exakte Systemtaktgeber beseitigt wird, die in herkömmlichen Zeit-synchronisierten Systemen benötigt werden. Durch die Durchführung der internen Verzögerungskalibrierung, Doppler-Kompensation, Frequenzdiversity und Signalvorderflanken-Kurvenanpassung kann eine hoch exakte Schätzung der Ankunftszeit des Entfernungsmesssignals erhalten werden, was die Genauigkeit der darauf basierenden Entfernungsberechnungen sicherstellt.
  • Genauer ausgedrückt zeigt die vorliegende Erfindung eine neue Operationsfähigkeit (nachfolgend als "Suchmodus" bezeichnet) für Einrichtungen auf, die mit Entfernungsfeststellungsfähigkeiten ausgerüstet sind, wozu ohne Einschränkung die in den Patentanmeldungen '702 und '625 aufgezeigten zählen. Der Suchmodus erlaubt es einer Einrichtung, derartige Entfernungsmesstechniken zu verwenden, um die physische Position einer identifizierten Zieleinrichtung "anzusteuern", wenn sie sich in der Nähe der Zieleinrichtung befindet. In seiner Verwendung hierin und in den Patentansprüchen bezieht sich der Begriff "Nähe" auf eine Region um eine Ziel-Kommunikationseinrichtung, in der Zweiwegkommunikation zwischen der Ziel-Kommunikationseinrichtung und einer anderen Kommunikationseinrichtung (z. B. einer mobilen Sucheinrichtung) durchgeführt werden kann.
  • Die aufgezeigte Erfindung kann zwischen zwei oder mehr isolierten Einrichtungen verwendet werden. In der hierin aufgezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die Erfindung jedoch in Einrichtungen integriert, die in Zusammenhang mit Positionsschätzungssystemen eingesetzt werden, wie zum Beispiel den in den Patentanmeldungen '702 und '625 aufgezeigten. Das Positionsschätzungssystem wird verwendet, um Suchende zu dem angenäherten Ort der Zieleinrichtung zu führen. Sobald der Suchende die physische Nähe zu der Zieleinrichtung erreicht hat, wird die Zweiweg-Entfernungsmessung zwischen der Sucheinrichtung und der Zieleinrichtung eingesetzt, um es der Sucheinrichtung zu ermöglichen, die exakte Position der Zieleinrichtung anzusteuern.
  • Wie vorstehend erwähnt kann die von der vorliegenden Erfindung angesprochene Suchmodusfähigkeit mit hoher Genauigkeit die gleiche zu Grunde liegende Technologie verwenden, die dazu dient, Ortsschätzungssysteme auf Trilaterationsbasis zu unterstützen. Daher sind die in dieser Erörterung der bevorzugten Ausführungsformen angesprochenen Techniken gleichermaßen auf Positionsschätzungssysteme und auf den Suchmodus anwendbar. In Abhän gigkeit von den Niveaus der Positionsgenauigkeit, der geringen Erfassungswahrscheinlichkeit und/oder der erforderlichen Vertraulichkeit können Kommunikationseinrichtungen mit verschiedenen Fähigkeiten aus den hierin aufgezeigten Fähigkeiten auf der Grundlage einer modularen Architektur montiert werden. Beispielsweise kann das aufgezeigte Merkmal der Kurvenanpassung und der Frequenzdiversity nur in eine Kommunikationseinrichtung integriert werden, wenn die von diesen Merkmalen zur Verfügung gestellte verbesserte Ortsgenauigkeit erforderlich ist. Durch diese modulare Konstruktion ist die aufgezeigte Technologie in der Lage, die höchsten Anforderungen für militärische Spezialeinsatzkräfte ebenso zu unterstützen wie auch die geringeren betrieblichen Erfordernisse, die für zivile Such- und Rettungsoperationen verlangt werden.
  • Wie 1 zeigt, enthält ein Positionsschätzungssystem, das einen Suchmodus 10 mit hoher Genauigkeit unterstützt, eine "Master"-Mobilkommunikations-einrichtung beziehungsweise ein Funkgerät 12, das mit vier Referenz-Mobilkommunikationseinrichtungen 14, 16, 18 und 20 zur Unterstützung von Positionsschätzungsoperationen kommuniziert. In der Verwendung hierin und in den Patentansprüchen ist eine Mobilkommunikationseinrichtung beziehungsweise ein Mobilfunkgerät jede tragbare Einrichtung, die in der Lage ist, Kommunikationssignale zu senden und/oder zu empfangen, wozu ohne Einschränkung zählen: ein handgehaltenes oder am Körper angebrachtes Funkgerät; jeder Typ von Mobiltelefon (z. B. analog zellulär, digital zellulär oder auf Satellitenbasis); eine Funkrufempfänger- oder Piepser-Einrichtung; ein Funkgerät, das in einem Land- oder Luftfahrzeug mitgenommen wird, eingebaut ist oder eingebettet ist; oder jede tragbare elektronische Einrichtung, die mit drahtlosen Sende- und Empfangsfähigkeiten ausgerüstet ist, einschließlich Multimediaterminals, die in der Lage sind, Audio-, Video-und Dateninformationen zu übertragen.
  • Jedes der Referenz-Funkgeräte 14, 16, 18 und 20 kann ein an einer bekannten Position befindliches beliebiges Funkgerät sein, das in der Lage ist, mit dem Master-Funkgerät 12 in der hierin beschriebenen Weise zu kommunizieren, um positions- und entfernungsbezogene Informationen zu übertragen. Beispielsweise kann eines oder mehrere der Referenz-Funkgeräte ein Baken- ähnliches Funkgerät sein, das an einem bekannten Ort fest montiert ist, wie zum Beispiel an einem Turm oder einem Gebäude. Eines oder mehrere der Referenz-Funkgeräte können auch ein Mobilfunkgerät sein, das in der Lage ist, seine Position durch andere Quellen zu bestimmen, wie zum Beispiel durch den Empfang von Signalen das globalen Ortungssystems (GPS) oder dadurch, dass sie gegenwärtig in einer überwachten Position befindlich sind, deren Koordinaten bekannt ist und in das Funkgerät eingegeben werden (wobei die Referenz-Funkgeräte selbst keine GPS-Satelliten sind). Schließlich können, wie weiter unten im Detail erläutert wird, ein oder mehrere der Referenz-Funkgeräte, auf die ein bestimmtes Master-Funkgerät zurückgreift, eine andere Mobilkommunikationseinrichtung sein, die dem Master-Funkgerät ähnlich oder mit diesem identisch ist, wobei das Referenz-Funkgerät seine eigene Position in Übereinstimmung mit der Technik der vorliegenden Erfindung bestimmt (in diesem Fall funktioniert das "Referenz"-Funkgerät sowohl als ein Referenz-Funkgerät für andere Funkgeräte als auch als sein eigenes "Master"-Funkgerät). Die Tatsache, dass jedes Referenz-Funkgerät potentiell ein Mobilfunkgerät sein könnte, ist in 1 durch die Bezeichnung "(MOBIL)" neben jedem Referenz-Funkgerät 14, 16, 18 und 20 angegeben.
  • Das Master-Funkgerät 12 kommuniziert mit den vier Referenz-Funkgeräten 14, 16, 18 und 20, um seine Position in drei Dimensionen zu bestimmen. Genauer ausgedrückt enthalten das Master-Funkgerät 12 und jedes Referenz-Funkgerät 14, 16, 18 und 20 einen mit einem Sender und einem Empfänger gekoppelte Antenne zum Senden und Empfangen von Entfernungsmessimpulsen. Die Antenne, der Sender und der Empfänger jedes Funkgeräts können auch für andere Kommunikationsarten, wie zum Beispiel Audio-, Video- und Datenmitteilungen verwendet werden. Die Ankunftszeit (TOA) von Entfernungsmessimpulsen, die zwischen dem Master- und den Referenz-Funkgeräten übertragen werden, wird zur Bestimmung der Entfernung jedes Referenz-Funkgeräts verwendet, und eine herkömmliche Trilaterationstechnik wird dann verwendet, um aus den Entfernungsmessungen den Ort des Master-Funkgeräts in Bezug auf die Referenz-Funkgeräte zu bestimmen. Jedes Referenz-Funkgerät muss seine eigene Position kennen und diese Information an das Master-Funkgerät übertragen, um das Master-Funkgerät in die Lage zu versetzen, seine Position aus den mit den Referenz-Funkgeräten ausgetauschten Entfernungsmessimpulsen zu bestimmen.
  • Wichtig ist dabei, dass das System gemäß vorliegender Erfindung ein Zweiweg- oder Umlauf-Entfernungsmessschema anstatt ein Einweg-TOA-Schema verwendet, wie es herkömmlicherweise zur Entfernungsschätzung verwendet wird. Wie anhand der bidirektionalen Pfeile in 1 zu erkennen ist, sendet das Master-Funkgerät 12 an jedes der Referenz-Funkgeräte 14, 16, 18 und 20 abgehende Entfernungsmessimpulse oder "Pakete" und empfängt von jedem Referenz-Funkgerät einen Antwort-Entfernungsmessimpuls. Beispielsweise tauscht das Master-Funkgerät 12 sequenziell Entfernungsmessimpulse mit jedem einzelnen Referenz-Funkgerät aus, wobei es zuerst Entfernungsmessimpulse mit dem Referenz-Funkgerät 14 austauscht, dann mit dem Referenz-Funkgerät 16, etc.
  • Dadurch, dass die Übertragungszeit der abgehenden Entfernungsmessimpulse, die Wartezeit am entfernten Ende am Referenz-Funkgerät, die Ankunftszeit des Antwort-Entfernungsmessimpulses und interne Übertragungs-/Empfangsverarbeitungsverzögerungen exakt bekannt sind, kann das Master-Funkgerät die Signallaufzeit zwischen ihm selbst und jedem Referenz-Funkgerät präzise bestimmen. Genauer ausgedrückt ist die Einweg-Signallaufzeit oder Einweg-Ankunftszeit (TTOA) gegeben durch: TTOA = 0,5 (TRTT – Tdc master – Tdc reference – TTAT reference + TREF CF offset + TMAS CF offset) (1)wobei TRTT die gesamte verstrichene Umlaufzeit von der Übertragung eines abgehenden Entfernungsmessimpulses bis zum Empfang eines entsprechenden Antwort-Entfernungsmessimpulses ist, Tdc master die interne Verzögerung in dem Master-Funkgerät ist (aus der Verzögerungskalibrierung bestimmt), Tdc reference die interne Verzögerung in dem Referenz-Funkgerät ist, TTAT reference die Referenz-Funkgerät-Wartezeit ist, TREF CF offset ein Zeitversatz bedingt durch die Kurvenanpassung der Entfernungsmess-Paketdaten in dem Referenz- Funkgerät ist und TMAS CF offset ein Zeitversatz bedingt durch die Kurvenanpassung der Entfernungsmess-Paketdaten in dem Master-Funkgerät ist.
  • Obgleich in Gleichung (1) separat dargestellt, können die Berechnungen der internen Verarbeitungsverzögerungen (TRTT – Tdc master – Tdc reference) und die Anpassungen für die Kurvenanpassung der Entfernungsmessimpulse (TREF CF offset + TMAS CF offset), die nachfolgend im Detail beschrieben werden, als ein Teil der exakten Bestimmung der Ankunftszeit TOA des Entfernungsmessimpulses betrachtet werden; somit kann die Einweg-Signallaufzeit TTOA allgemeiner beschrieben werden als eine Hälfte der Differenz zwischen a) der verstrichenen Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Übertragung des abgehenden Entfernungsmessimpulses und der Ankunftszeit des Antwort-Entfernungsmessimpulses und b) der Wartezeit TTAT. Um das Mitteilungsschema und die Berechnungen der Laufzeit zu vereinfachen, kann die Wartezeit TTAT einfach dadurch konstant gemacht werden, indem man das Referenz-Funkgerät den Antwort-Entfernungsmessimpuls zu einer festgelegten Zeitdauer nach der Ankunftszeit des abgehenden Entfernungsmessimpulses übertragen lässt.
  • Sobald die Zweiweg-Signallaufzeit bestimmt ist, wird die Entfernung ohne weiteres als die Geschwindigkeit des Signals durch das Ausbreitungsmedium (beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit durch Luft), multipliziert mit der Einweg-Laufzeit berechnet, oder Entfernung = C × TTOA worin C die Lichtgeschwindigkeit (2,998 × 108 m/s) ist. Indem die Entfernung jedes von vier Referenz-Funkgeräten auf diese Weise bestimmt wird, kann das Master-Funkgerät seinen eigenen Ort aus diesen Entfernungen und den bekannten Orten der Referenz-Funkgeräte unter Verwendung von bekannten Trilaterationsberechnungen bestimmen.
  • Es sei angemerkt, dass die Übertragungszeit des abgehenden Entfernungsmessimpulses durch das Master-Funkgerät in seinem eigenen Zeit-Referenzrahmen bekannt ist. Gleichermaßen ist die Ankunftszeit des Antwort-Entfernungsmessimpulses dem Master-Funkgerät in seinem eigenen Zeit- Referenzrahmen bekannt. Die Wartezeit (TTAT) ist eine absolute Zeitdauer, die in keiner Beziehung zur einer bestimmten Zeitgebungsreferenz eines lokalen Taktsignals steht. Das heißt, dass die Wartezeit (welche eine festgelegte Zeitperiode sein kann) durch das Referenz-Funkgerät als die Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Übertragung des Antwort-Entfernungsmessimpulses, der von dem Referenz-Funkgerät gesendet wird, und der Ankunftszeit des abgehenden Entfernungsmessimpulses an dem Referenz-Funkgerät bestimmt wird. Während die Ankunftszeit und die Übertragungszeit an dem Referenz-Funkgerät in dem Zeit-Referenzrahmen des lokalen Taktsignals des Referenz-Funkgeräts bestimmt werden, ist die resultierende Zeitdifferenz (TTAT) unabhängig von dem Referenz-Zeitrahmen des Referenz-Funkgeräts. Wie vorstehend erwähnt kann tatsächlich die Wartezeit konstant gemacht werden, indem der Antwort-Entfernungs-messimpuls nach einer festgelegten Zeitperiode nach der Ankunft des abgehenden Entfernungsmessimpulses gesendet wird. Auf diese Weise kann die Umlauf-Signallaufzeit von dem Master-Funkgerät in seiner eigenen Zeitgebungsreferenz bestimmt werden, die durch seinen lokalen Taktgeber geführt wird, ohne dass auf die Zeitgebungsreferenz irgend eines anderen der Taktgeber der Referenz-Funkgeräte Bezug genommen oder eine Synchronisierung durchgeführt wird (das heißt es ist keine Systemsynchronisierung erforderlich). Tatsächlich "startet das Master-Funkgerät einen Zeitgeber", wenn der abgehende Entfernungsmessimpuls gesendet wird, "stoppt den Zeitgeber", wenn der Antwort-Entfernungsmessimpuls ankommt und subtrahiert dann die Wartezeit und die internen Verarbeitungsverzögerungen von der "verstrichenen Zeit des Zeitgebers", um die Dauer der Umlauf-Signallaufzeit zu erhalten.
  • Die Zweiweg- oder Umlauf-Mitteilungs-Vorgehensweise beseitigt das Erfordernis, die lokalen Taktgeber des Master-Funkgeräts und der Referenz-Funkgeräte auf die gleiche Zeitgebungsreferenz zu synchronisieren. Folglich können die lokalen Taktgeber eine relativ geringe Genauigkeit haben, wodurch die Komplexität und die Kosten des Systems reduziert werden. Das heißt, dass herkömmliche Systeme, die die Synchronisierung der lokalen Taktgeber aufrechterhalten, sehr exakte Taktgeber (beispielsweise 0,03 ppm) sowie eine periodische Synchronisierungsverarbeitung benötigen, um zu verhindern, dass die Taktgeber im Verlauf der Zeit relativ zueinander auseinander driften. Im Gegensatz dazu können die Taktgeber gemäß vorliegender Erfindung beispielsweise auf annähernd 1 ppm genau sein. In seiner Verwendung hierin bezieht sich der Begriff "Taktgeber mit niedriger Genauigkeit" auf einen Taktgeber, der gegenüber der Genauigkeit von aktuellen Taktgebern nach dem Stand der Technik, die in zeitsynchronisierten Systemen verwendet werden, eine niedrige Genauigkeit hat, genauer ausgedrückt eine Genauigkeit im Bereich zwischen annähernd 0,5 ppm und 10 ppm. Während die Taktgeber gemäß vorliegender Erfindung im Lauf der Zeit ein beträchtliches Drift aufweisen, beeinträchtigt dieses Drift nicht die Systemleistung, da sich das System nicht auf die Synchronisierungen der Taktgeber bezieht. Genauer ausgedrückt betrachtet das System gemäß vorliegender Erfindung die Umlauf-Verzögerungszeit von Signalen zwischen dem Master- und den Referenz-Funkgeräten. Auch mit Taktgebern mit relativ niedriger Genauigkeit sind das momentane oder kurzzeitige Drift oder die Schwankungen, die bei den lokalen Taktgebern des Master- und der Referenz-Funkgeräte während der kurzen Entfernungsmesssitzung auftreten, unbedeutend. Selbstverständlich ist offensichtlich, dass Taktgeber mit höherer Genauigkeit in der Kommunikationseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden können.
  • Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, müssen die Funkgeräte gemäß vorliegender Erfindung in der Lage sein, den Zeitpunkt der Übertragung und den Zeitpunkt der Ankunft der Entfernungsmessimpulse exakt zu bestimmen, um die Entfernung zwischen den Funkgeräten exakt zu messen und die Position des Master-Funkgeräts exakt zu schätzen. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Anzahl von Techniken zur exakten Bestimmung der wahren Ankunftszeit und Übertragungszeit auch bei Vorliegen schwerer Mehrwegstörungen, die herkömmlicherweise die Neigung haben, die Genauigkeit der Ankunftszeitschätzung zu verschlechtern.
  • Wie vorstehend erklärt treten in jedem Funkgerät asynchrone Ereignisse auf, die nicht ohne weiteres charakterisiert oder im Voraus vorhergesagt werden können. Diese Ereignisse führen in dem Funkgerät Fehler in Bezug auf die Kenntnis der tatsächlichen Übertragungszeit und der Ankunftszeit ein, wodurch die Genauigkeit der Entfernungs- und Positionsschätzungen verschlechtert wird. Mit anderen Worten ist die Zeit, die für die Verarbeitung des Signals innerhalb jedes Funkgeräts erforderlich ist, über die Zeit nicht konstant, und die Annahme, dass die Verarbeitungsverzögerung einen festgelegten Wert hat, führt eine Ungenauigkeit hinsichtlich der Schätzungen der Ankunftszeit und der Übertragungszeit ein. Um gemäß vorliegender Erfindung die Zeitgebungsfehler der Verarbeitungsverzögerungen zu minimieren, die aus asynchronen Ereignissen resultieren, die innerhalb der Signalprozessoren der Funkgeräte auftreten, führt jedes Funkgerät interne Verzögerungskalibrierungen durch, um die tatsächlichen internen Prozessor-Zeitverzögerungen exakt zu schätzen, die bei der Verarbeitung der Entfernungsmessimpulse auftreten. Wie 2 zeigt, führt das Master-Funkgerät eine interne Verzögerungskalibrierung unter Verwendung einer Schleifenmessung durch ein Pad 40 durch, um die internen Signalverzögerungen (Tmt + Tmr) in dem Master-Funkgerät für Korrekturzwecke zu bestimmen. Die Verzögerung Tmt ist die Master-Funkgerät-Senderverzögerung. Sie ist die Summe der Signalverzögerungen durch das Sendemodem (Tx mdm) 42, wo das Sendesignal implementiert wird, die Sende-Basisband-Zwischenfrequenz-Umwandlung 44 (BB-IF) und die Sende-Hochfrequenz-Analogschaltung 46 (Tx RF) des Master-Funkgeräts. Die Verzögerung Tmr ist die Master-Funkgerät-Empfängerverzögerung. Sie ist die Summe der Verzögerungen durch die Empfangs-Hochfrequenz-Analogschaltung 48 (Rx RF) des Master-Funkgeräts, die IF-BB-Umwandlung 50 und das Empfangsmodem (Rx mdm) 52, wo die Demodulationsverarbeitung erfolgt.
  • Jedes Referenz-Funkgerät führt ebenfalls eine interne Verzögerungskalibrierung durch. Wie ebenfalls 2 zeigt, verwendet das Referenz-Funkgerät eine Schleifenmessung durch ein Pad 54, um die interne Verzögerung (Trt + Trr) des Referenz-Funkgeräts zu bestimmen. Die Verzögerung Trr ist die Referenz-Funkgerät-Empfängerverzögerung, die die Summe der Verzögerungen durch die Rx RF-Analogschaltung 56 des Funkgeräts, die IF-BB-Umwandlung 58 und das Rx-Modem 60, wo die Demodulationsverarbeitung erfolgt, umfasst. Die Verzögerung Trt ist die Referenz-Funkgerät-Senderverzögerung, die die Summe der Verzögerungen durch das Tx-Modem 62, die Sende-BB-IF-Umwandlung 64 und die Tx RF-Analogschaltung 66 des Referenz-Funkgeräts umfasst.
  • Der Wert für die Antennenvezögerung Ta des Master-Funkgeräts und des Referenz-Funkgeräts (siehe 2) ist eine in den Funkgeräten im Voraus geladene und mit den Resultaten der Verzögerungskalibrierung kombinierte Konstante, um eine Bezugsgröße für den Zeitpunkt der Ankunft an der Antenne/Luft-Schnittstelle herzustellen. Die Verzögerung Ta wird durch Messung der Verzögerung durch ein großes Probenvolumen von Antennen und Verkabelung über einen breiten Bereich von Betriebstemperaturen und Berechnung der mittleren und der Standardabweichung der Messwerte bestimmt. Es sei angemerkt, dass die Verkabelungsverzögerungen für die Verkabelung zwischen Antenne und Elektronik in dem Wert Ta eingeschlossen sind.
  • Auf diese Weise wird die interne Verarbeitungsverzögerung des Master-Funkgeräts (Tdc master), die in Gleichung (1) zu sehen ist, aus den Sender- und Empfängerverzögerungen Tm und Tr des Master-Funkgeräts, die aus dem Kalibrierungprozess bestimmt wurden, und der geschätzten Antennenverzögerung Ta bestimmt. In ähnlicher Weise schließt die interne Verarbeitungsverzögerung jedes Referenz-Funkgeräts (Tdc reference) die Referenz-Funkgerät-Sender- und Empfängerverzögerungen Trt und Trr ein, die aus dem Kalibrierungprozess und der geschätzten Antennenverzögerung Ta bestimmt wurden. Die gesamte verstrichene Zeit, die von dem Master-Funkgerät zwischen der Übertragung des abgehenden Entfernungsmessimpulses und dem Empfang des Antwort-Entfernungsmessimpulses gemessen wird, enthält die der Ausbreitung der Impulssignale zuzuordnende Zeit und die den Verarbeitungsverzögerungen innerhalb der Funkgeräte zuzuordnende Zeit. Indem die den Verarbeitungsverzögerungen zuzuordnende Zeit exakt geschätzt und subtrahiert wird, kann die Signalumlaufzeit (und somit die Entfernung) genauer bestimmt werden.
  • Die in den Funkgeräten gemäß vorliegender Erfindung durchgeführte interne Verzögerungskalibrierung ist einer der Schlüssel, eine wiederholbare Genauigkeit mit Taktgebern mit niedriger Auflösung zu erzielen. Im wesentlichen können durch das Senden von Kalibrierungssignalen durch die gleiche Verarbeitung, die anschließend zum Übertragen der tatsächlichen Entfernungsmess impulse verwendet wird, die schwer zu charakterisierenden Verarbeitungsverzögerungsschwankungen herauskalibriert werden, um so eine exaktere Messung zu erhalten.
  • Die interne Verzögerungskalibrierung in den Funkgeräten kann sooft wie erforderlich durchgeführt werden, um ein gewünschtes Maß der Exaktheit in der internen Verzögerungsschätzung sicherzustellen. Beispielsweise kann die Kalibrierung während einer Entfernungsmesssitzung durchgeführt werden, um aktuelle Schätzungen für die Entfernungsmesssitzung zu erhalten, oder die Kalibrierung kann periodisch durchgeführt werden, im wesentlichen unabhängig von der Zeitgebung der Entfernungsmesssitzungen. Mehrere Versuche können durchgeführt und gemittelt werden, um die Varianz der Verzögerungsschätzung zu reduzieren. Wenn mehrere Entfernungsmessimpulse auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen übertragen werden sollen, können Versuche auf mehreren Frequenzen durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Trägerfrequenzen in ein Frequenzband fallen, kann die Kalibrierung in der Mitte des Bandes und an jedem Ende des Bandes durchgeführt werden.
  • Die folgende beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht die vorstehend beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung genauer. Um die vorhandene Hardware und Software, die in bestimmten Funkgeräten zu finden ist, vorteilhaft zu nutzen, kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform das für die Entfernungsmessung verwendete Mitteilungsprotokoll von dem von diesen Funkgeräten verwendeten Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) Protokoll abgeleitet werden. Bei der herkömmlichen CSMA/CA-Mitteilungsübermittlung benutzt ein Netz von Kommunikationseinrichtungen eine gemeinsame Kommunikationsresource, wie zum Beispiel einen oder mehrere Kommunikationskanäle. Das Protokoll verlangt zunächst die Reservierung des Kanals mit einem Austausch von Reservierungsmitteilungen, gefolgt von einem Austausch der Mitteilung selbst und einer entsprechenden Bestätigungsmitteilung als Antwort. Genauer ausgedrückt sendet, wie 3 zeigt, eine Quelleinrichtung, die versucht, eine Mitteilung zu einer Zieleinrichtung zu übertragen, eine anfängliche Sendeaufforderungsmitteilung (RTS) an die Zieleinrichtung, um die Zieleinrichtung und gegebenenfalls andere Netzeinrichtungen, die den gleichen Kanal nutzen, über die Aufforderung der Quelleinrichtung zur Verwendung des Kanals zum Senden der Mitteilung zu benachrichtigen. Wenn die RTS-Mitteilung von der Zieleinrichtung erfolgreich empfangen wurde und der Kanal verfügbar ist, antwortet die Zieleinrichtung der Quelleinrichtung mit einer Sendefreigabemitteilung (CTS). Nach dem Empfangen der CTS-Mitteilung sendet die Quelleinrichtung eine Informationsmitteilung (MSG) an die Zieleinrichtung, die beispielsweise Audio, Video und/oder Daten enthält. Wenn die Informationsmitteilung erfolgreich empfangen wurde, sendet die Zieleinrichtung eine Bestätigungsmitteilung (ACK) zurück an die Quelleinrichtung, wodurch der Mitteilungsaustausch abgeschlossen wird.
  • Jede RTS-, CTS-, MSG- und ACK-Mitteilung enthält einen Erfassungsabschnitt, gefolgt von einem Datenabschnitt. Wie 3 zeigt, beginnt der Erfassungsabschnitt der Wellenform mit einer Kommunikationserfassungssequenz (Komm. Erfassung), die sechzehn 4 μs-Symbole mit jeweils 128 Chips umfasst.
  • Das grundlegende CSMA/CA-Mitteilungsschema und die zugehörige Funkgerät-Hardware und -Software, die zur Verarbeitung von CSMA/CA-Mitteilungen erforderlich ist, können verwendet werden, um Entfernungsmessimpulse zu übertragen, die zur genauen Bestimmung der Umlauf-Signalverzögerung zwischen Paaren von mobilen Kommunikationseinrichtungen erforderlich sind. Beispielsweise kann die RTS-Mitteilung dafür angepasst werden, das Netz über eine Aufforderung eines Master-Funkgeräts zu informieren, einen Kommunikationskanal für eine Zeitperiode zu reservieren, die ausreicht, um eine Entfernungsmesssitzung (das heißt einen Austausch einer Sequenz von Entfernungsmessimpulsen) zu vollenden, und die CTS-Mitteilung kann dafür angepasst werden, auf die modifizierte RTS-Mitteilung zu antworten, um anzuzeigen, dass das Referenz-Funkgerät bereit ist, die Entfernungsmessimpulse zu empfangen. Ferner kann der Erfassungsabschnitt der CSMA/CA-Wellenform in den Entfernungsmessimpulsen selbst verwendet werden, um den Empfang von Entfernungsmessimpulsen unter Verwendung von Hardware und Software zu erleichtern, die für den Empfang von herkömmlichen CSMA/CA-Mitteilungen konstruiert sind.
  • Das TOA-Entfernungsmessprotokoll zu einer einzelnen Referenz gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Wie bei der Kanalreservierung in einem ein CSMA/CA-Protokoll für herkömmliche Kommunikation verwendenden System leitet das Master-Funkgerät die Ankunftszeit-(TOA)-Entfernungsmesssitzung durch das Senden einer Kanalreservierungsaufforderungsmitteilungen RTS-T ein, die den Zugriff auf einen Kommunikationskanal für eine Zeitperiode anfordert, die erforderlich ist, eine Sequenz von Entfernungsmessimpulsen mit einem bestimmten Referenz-Funkgerät auszutauschen (der Entfernungsmessprozess wird mit jedem Referenz-Funkgerät in Abfolge wiederholt). Beispielsweise kann die RTS-T einer modifizierte RTS-Mitteilung sein, die eine Bitgruppe in einem Datenfeld enthält, die den Ankunftszeit-(TOA)-Entfernungsmessmodus an Stelle einer Standard-Kommunikationssitzung anzeigt, die von einer herkömmlichen Sendeaufforderungsmitteilung eingerichtet wird. Das Master-Funkgerät setzt auch ein "Verzögerungskalibrierungs"-Bit in der RTS-T-Mitteilung, wenn während einer vorbestimmten vorausgehenden Zeitperiode keine Verzögerungskalibrierung durchgeführt wurde (z. B. keine Verzögerungskalibrierung in den vergangenen 15 Minuten durchgeführt wurde). Dieses Bit alarmiert das Referenz-Funkgerät, dass das Master-Funkgerät eine Verzögerungskalibrierung durchführen wird, nachdem die Reservierung eingerichtet ist, und zwar unter Verwendung einer einzelnen internen Schleifenmessung mit dem TOA-Entfernungsmesssignal in der Mitte des Entfernungsmessbandes. Wenn keines der Funkgeräte eine Verzögerungskalibrierung durchführen muss, beginnt der Austausch des Entfernungsmessimpulses unmittelbar nachdem der Reservierungsprozess vollendet ist.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform sendet das Master-Funkgerät die RTS-T-Mitteilung, um ein bestimmtes Referenz-Funkgerät aufzufordern, eine interne Verzögerungskalibrierung durchzuführen und eine Sequenz von Entfernungsmessaustauschvorgängen auf mehreren Übertragungsfrequenzen einzuleiten. Das Referenz-Funkgerät empfängt die RTS-T-Mitteilung und liest das TOA-Datenbit. Wenn der angeforderte Kanal verfügbar ist, sendet das Referenz-Funkgerät eine Antwort-Reservierungsmitteilung (CTS-T) zurück zu dem Master-Funkgerät, die anzeigt, dass der Kanal zur Verfügung steht und das Referenz-Funkgerät bereit ist, Entfernungsmessimpulse mit dem Master-Funkgerät auszutauschen, womit die Reservierung für die Entfernungsmessung vollendet ist. Das Referenz-Funkgerät setzt auch das "Verzögerungskalibrierungs"-Bit in der CTS-T, wenn eine Verzögerungskalibrierung in einer vorbestimmten vorausgehenden Zeitperiode nicht durchgeführt wurde. Dieses Bit alarmiert das Master-Funkgerät, dass das Referenz-Funkgerät eine Verzögerungskalibrierung durchführen wird, nachdem die Reservierung eingerichtet ist, und zwar unter Verwendung einer einzelnen internen Schleifenmessung mit dem TOA-Entfernungsmesssignal in der Mitte des Entfernungsmessbandes.
  • Die RTS-T- und die CTS-T-Mitteilungen können auch einen Datenabschnitt zur Beförderung von Informationen enthalten, die von dem Master-Funkgerät und dem Referenz-Funkgerät benötigt werden, um den Entfernungsmessvorgang durchzuführen. Beispielsweise kann ein Zieladressfeld verwendet werden, um das Zielfunkgerät anzugeben, an das ein Quellfunkgerät (das heißt das Master-Funkgerät oder Referenz-Funkgerät) die nachfolgenden Entfernungsmessimpulse richtet. Der Datenabschnitt der Mitteilung kann auch Informationen enthalten, wie zum Beispiel die Identifizierung des übertragenden Funkgeräts, ein Flag oder Daten, die einen Entfernungsmessmodus anzeigen, oder Informationen, die den Status der Mehrwegstörungen betreffen.
  • Sobald das Master-Funkgerät und das Referenz-Funkgerät die RTS-T- und CTS-T-Mitteilungen ausgetauscht haben und erforderlichenfalls eine Verzögerungskalibrierung durchgeführt haben, tauschen das Master-Funkgerät und das Referenz-Funkgerät eine Sequenz von Entfernungsmessimpulsen in rascher Abfolge aus, wobei jede Gruppe von ausgetauschten Impulsen auf einer unterschiedlichen Trägerfrequenz übertragen wird. Verschiedene Frequenzen erzeugen verschiedene Trägerphasen im Mehrweg. Die Entfernungsmessleistung ist am besten, wenn die Trägerphase des Mehrwegs 90° in Bezug auf den Direktweg ist. Wenn diese Orthogonalitätsbedingung erfüllt ist, werden der Direktweg und der Mehrweg so getrennt, dass der Zeitpunkt der Ankunft des Di rektwegimpulses durch Kurvenanpassung mit minimalen Auswirkungen vom Mehrweg präziser bestimmt werden kann. Die Mehrfachübertragungs-Trägerfrequenzen können als "Ping"-Frequenzen bezeichnet werden und die Entfernungsmessimpulse können als "TOA-Pings" bezeichnet werden, da eine rasche Abfolge von M unterschiedlichen Frequenzimpulsen oder mehreren "Pings" zwischen den Funkgeräten auf der Suche nach einer optimalen Frequenz übertragen werden.
  • Die TOA-Entfernungsmesswellenform wird vorzugsweise im Frequenzband von annähernd 225 MHz bis 2500 MHz bearbeitet und bevorzugter liegen die Trägerfrequenzen für die Entfernungsmessung in dem Band von annähernd 225 MHz bis 400 MHz. Aufgrund von Ausbreitungseffekten, Bandbreitenbeschränkungen und Effekten der Wellenlänge auf den hierin beschriebenen Quadratur-Mehrfrequenz-Entfernungsmessalgorithmus (QM FR) ist zu erwarten, dass sich die Entfernungsmessgenauigkeit außerhalb des Bandes von annähernd 225 MHz bis 400 MHz verschlechtert.
  • Wie wiederum 4 zeigt, sendet das Master-Funkgerät einen ersten abgehenden Entfernungsmessimpuls oder TOA-Ping unter Verwendung einer ersten Übertragungsfrequenz F1. Das Referenz-Funkgerät empfängt den ersten abgehenden Entfernungsmessimpuls und sendet einen ersten Antwort-Entfernungsmessimpuls an das Master-Funkgerät auf der ersten Übertragungsfrequenz F1. Das Referenz-Funkgerät, welches erkennt, dass es sich dabei um einen Entfernungsmesspaketaustausch handelt, verwendet eine präzise programmierbare Wartezeit (TAT) vom Empfang des Master-Entfernungsmesspakets bis zur Übertragung des Referenz-Entfernungsmesspakets zurück zu dem Master-Funkgerät.
  • Nach dem Empfang des ersten Antwort-Entfernungsmessimpulses sendet das Master-Funkgerät einen zweiten abgehenden Entfernungsmessimpuls auf einer zweiten Übertragungsfrequenz F2. Das Master-Funkgerät verwendet ebenfalls eine präzise programmierbare Wartezeit vom Empfang des Referenz-Entfernungsmesspakets bis zur Übertragung des nächsten Master-Entfernungsmesspakets zurück zu dem Referenz-Funkgerät, was es erlaubt, die relative TOA an der Referenz bei der Verarbeitung zur Bestimmung von TOA und Entfernung zu verwenden. Das Referenz-Funkgerät antwortet auf den zweiten abgehenden Entfernungsmessimpuls mit einem zweiten Antwort-Entfernungsmessimpuls auf der zweiten Übertragungsfrequenz F2. Dieser Prozess wird wiederholt, bis Entfernungsmessimpulse für jede von acht Frequenzen F1 bis F8 ausgetauscht wurden (das heißt ein Austausch von acht Gruppen von TOA-Pings). Auf diese Weise werden die acht Gruppen von Entfernungsmessimpulsen auf acht unterschiedlichen Trägerfrequenzen übertragen. Beispielsweise verwendet die erste Gruppe von Entfernungsmessimpulsen eine Trägerfrequenz Fc, während jedes folgende Entfernungsmesspaket die Trägerfrequenz um 2,15 MHz erhöht. Für das Entfernungsmesspaket acht ist die Trägerfrequenz Fc + 15,05 MHz. Dies sind die Entfernungsmesssignale, die verwendet werden, um die TOA zu berechnen. Die TOA wird dann verwendet, um die Entfernung zwischen dem Master-Funkgerät und dem Referenz-Funkgerät zu berechnen. Dazwischen liegende Verzögerungskalibrierungen und GPS-Daten sind aufgrund der raschen Rate, mit der diese Pakete ausgetauscht werden, nicht erforderlich.
  • Nachdem alle acht Gruppen von Entfernungsmessimpulsen ausgetauscht wurden, bestimmt das Referenz-Funkgerät präzise die Ankunftszeit der Entfernungsmessimpulse wie nachfolgend beschrieben und sendet ein Endmitteilungspaket (MSG) an das Master-Funkgerät (siehe 4). Das MSG-Paket, das auf der Trägerfrequenz Fc + 15,05 MHz von dem Referenz-Funkgerät zu dem Master-Funkgerät übertragen wird, enthält die folgenden Daten: Referenz-Funkgerät-Verzögerungskalibrierung (Tdc reference); Kurvenanpassungsversatz bedingt durch die Kurvenanpassung der Entfernungsmesspaketdaten in dem Referenz-Funkgerät (TREF CF offset); die beste von dem Referenz-Funkgerät gefundene Trägerfrequenz (die Trägerfrequenz, auf der der Mehrwegfehler am besten orthogonal ist); eine Schätzung der Genauigkeit der TOA-Schätzungen aus der Kurvenanpassung (Qualität der Anpassung (QOF)); die Position des Referenz-Funkgeräts und die Positionsgenauigkeit (z. B. Breite, Länge, Höhe und Standardabweichung der sphärischen Position); und die Geschwindigkeit des Referenz-Funkgeräts und die Geschwindigkeitsgenauigkeit (z. B. Ost, Nord, aufwärts und Standardabweichung der sphärischen Geschwindigkeit).
  • Diese Positions- und Geschwindigkeitsinformationen können aus der Tatsache bekannt sein, dass das Referenz-Funkgerät an einem Ort ist, dessen Koordinaten bekannt sind, aus GPS-Signalen, die von dem Referenz-Funkgerät empfangen und bearbeitet werden, oder durch Verwendung der Technik gemäß vorliegender Erfindung durch Entfernungsmessung von Baken-ähnlichen Funkgeräten oder anderen Mobilfunkgeräten. Jede Master-Einrichtung behält in einem Ausmaß, das auf der Basis der Beschränkungen des zur Verfügung stehenden Speichers und Speicherungserfordernissen praxisgerecht ist, historische Positions- und Positionsgenauigkeitsinformationen, die von jeder Referenz-Einrichtung empfangen wurden, mit der sie in Wechselwirkung tritt, sowie Informationen, die ihre eigene berechnete Position betreffen.
  • Sobald die Entfernungsmesssequenz mit einem Referenz-Funkgerät abgeschlossen ist, werden die Prozesse mit einem anderen Referenz-Funkgerät wiederholt. Um die Position des Master-Funkgeräts in drei Dimensionen exakt zu bestimmen, ist es im allgemeinen erforderlich, die Entfernung zu mindestens vier Referenz-Funkgeräten zu bestimmen, obgleich Entfernungsmessungen zu weniger als vier Referenz-Funkgeräten verwendet werden können, um Positionsschätzungen mit einem gewissen Ausmaß an Verschlechterung zu aktualisieren. Das Master-Funkgerät wechselt zyklisch zwischen den M Referenz-Funkgeräten, die für die bestimmte Entfernungsmesslösung verwendet werden. Der Wert von M kann beispielsweise zwischen vier und zehn variieren. Sinnvolle Zykluszeiten liegen zwischen einer und zehn Sekunden. Wenn beispielsweise zehn Referenz-Funkgeräte mit einer Zykluszeit von einer Sekunde verwendet werden, führt das Master-Funkgerät das Entfernungsmessprotokoll alle 100 ms aus, während es die 10 Referenz-Funkgeräte zyklisch anspricht. Wenn vier Referenz-Funkgeräte mit einer Zykluszeit von 10 Sekunden verwendet werden, führt das Master-Funkgerät das Entfernungsmessprotokoll alle 2,5 Sekunden durch.
  • Ein Beispiel einer Entfernungsmessimpuls-Wellenform 22, die für die exakte Bestimmung der Ankunftszeit angepasst ist, ist in 5 gezeigt. Die Wellenform beginnt mit einer Kommunikationserfassungssequenz (Komm. Erfassung) 24, die sechzehn 4 μs-Symbole mit 128 Chips pro Symbol umfasst. In diesem Beispiel ist die Kommunikationserfassungssequenz die gleiche wie die Kommunikationserfassungssequenz in einer herkömmlichen Wellenform des CSMA/CA-Protokolls. Folglich können vorhandene Hardware und Software in dem Empfänger der Referenz-Funkgeräte der beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, um die Ankunft des TOA-Entfernungsmessimpulses zu erfassen. Die Wellenform enthält ferner eine Ankunftszeit-(TOA)-Synchronisierungssequenz 26, die zwei 64 μs-Symbole mit 1023 Chips pro Symbol (insgesamt 2046 Chips) umfasst. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, wird die TOA-Synchronisierungssequenz in Verbindung mit der Kommunikationserfassungssequenz verwendet, um die Ankunftszeit jedes TOA-Pings exakt zu bestimmen. Die Erfassungssequenz wird von der Empfängereinrichtung verwendet, um die empfangene Mitteilungswellenform zu erfassen, sowie zur Synchronisation mit dieser. Es versteht sich, dass die Kommunikationserfassungssequenz und die TOA-Synchronisierungssequenz gemäß vorliegender Erfindung nicht auf die in der beispielhaften Ausführungsform beschriebene bestimmte Wellenform beschränkt sind und dass die Anzahl und die Länge der Symbole der Kommunikationserfassungssequenz und der TOA-Synchronisierungssequenz auf beliebige Werte eingestellt werden können, die zur Erfassung und zur Verarbeitung der Entfernungsmesswellenform in Übereinstimmung mit den Betriebserfordernissen geeignet sind, wie zum Beispiel festgelegte Wahrscheinlichkeiten eines Fehlalarms und die Erfassung und Genauigkeit der Schätzung der Ankunftszeit.
  • Die Entfernungsmessoperation gemäß vorliegender Erfindung kann in einem Kommunikationssystem ohne Unterbrechungen von Audio-, Video- und/oder Dateninformationen verwendet werden, die von dem System ebenfalls transportiert werden. Beispielsweise kann das Entfernungsmessschema nahtlos in ein System integriert werden, das ein CSMA/CA-Protokoll für die Beförderung dieser Informationen verwendet. Selbstverständlich ist offensichtlich, dass das Mitteilungsschema der vorliegenden Erfindung nicht auf ein bestimmtes Protokoll beschränkt ist, und jede geeignete Mitteilungs- oder Signalstruktur, die die Übertragung eines abgehenden Entfernungsmessimpulses und eines Antwort- Entfernungsmessimpulses erlaubt, zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt zur exakten Bestimmung der Entfernung zwischen dem Master-Funkgerät und jedem der Referenz-Funkgeräte ist die präzise Schätzung der Ankunftszeit der abgehenden Entfernungsmessmitteilung an dem Referenz-Funkgerät und der Ankunftszeit der Antwort-Entfernungsmessmitteilung an dem Master-Funkgerät. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Zeitgebung der Vorderflanke einer Synchronisierungssequenz der Entfernungsmessmitteilung exakt bestimmt, indem Mehrwegstörung bewertet und vermieden wird, die die Genauigkeit der Ankunftszeitschätzung verschlechtern kann. Im einzelnen wird ein zweistufiges Signalerfassungsschema verwendet, das die Kommunikationserfassungssequenz und die TOA-Synchronisierungssequenz der Entfernungsmessmitteilungen verwendet. Die Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz wird verwendet, um die Erfassung der TOA-Synchronisierungssequenz auszulösen, in der die Ankunftszeit exakt geschätzt wird.
  • Ein funktionelles Blockdiagramm, das die Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz der Spread-Spectrum-Entfernungsmessmitteilung an jedem Funkgerät veranschaulicht, ist in 6 gezeigt. Nach der Analog-Digital-Umwandlung (A/D) wird die Kommunikationserfassungssequenz in Form eines Spread-Spectrum-Komplexsignals verarbeitet, um eine Zeitsynchronisierung für das Modem des Referenz-Funkgeräts zu erhalten. Genauer ausgedrückt bedient sich die Verarbeitung zur Feststellung der Erfassung digital angepasste Filterung und Barker-Code-Korrelation, um die übertragene Kommunikationserfassungswellenform zu erfassen und die erforderliche Zeitgebungsinformation abzuleiten. Beispielsweise kann der Kommunikationserfassungsprozessor 70 so konfiguriert sein, dass er die folgenden Betriebserfordernisse erfüllt: Erfassungswahrscheinlichkeit = 99,5%, Fehlalarmwahrscheinlichkeit = 10–6, Erfassungszeit auf 1/4 eines Chip bestimmt.
  • Der Kommunikationserfassungsprozessor 70 enthält ein digital angepasstes Filter 72 (DMF) (N = 128), das Koeffizienten hat, die auf die Länge der 128 PN Sequenz abgestimmt sind, die jedes der sechzehn 4 μs Komm.- Erfassungssymbole chipt. Das DMF 72 entspreizt jedes der Symbole und ergibt eine Spitzenwert-Antwort bei der Ausrichtung mit jedem Symbol. Das DMF 72 kann beispielsweise auf 32 MHz getaktet werden, wodurch sich 128 Koeffizienten für den Inphase-(I)-Filterabschnitt und 128 Koeffizienten für den Quadratur-(Q)-Filterabschnitt ergeben. Die DMF-Koeffizienten können programmierbar sein.
  • Ein Differenzialdetektor 74 vergleicht die Phase des empfangenen Signals zwischen zwei aufeinander folgenden Symbolintervallen. Genauer ausgedrückt enthält der Differenzialdetektor 74 eine Komplexverzögerungseinheit 76, die den Ausgang des DMF 72 um einen Symbolintervall verzögert, eine Konjugiert-Komplex-Einheit 78, die das Konjugiert-Komplex des verzögerten Signals bildet, und einen Komparator 80, der den Ausgang des DMF 72 und das verzögerte Konjugiert-Komplex des Ausgangs des DMF 72 empfängt und den Differenzialdetektorausgang erzeugt. Die Entscheidungsvariable ist proportional zu der Phasendifferenz zwischen diesen beiden komplexen Zahlen, die für BPSK aus dem realen Teil des Differenzialdetektorausgangs (siehe Block 82) extrahiert werden können.
  • Der reale Abschnitt des Differenzialdetektorausgangs wird in einem Quantisierer 84 quantisiert und einem Symbolsequenzkorrelator 86 zugeliefert, wie zum Beispiel einem Barker-Code-Korrelator. Der Ausgang des Barker-Code-Korrelators wird mit einem Erfassungsschwellenwert 88 verglichen. Wenn der Erfassungsschwellenwert überschritten wird, wird eine Kommunikationserfassung erklärt.
  • Diese erste Stufe der zweistufigen Signalerfassungsverarbeitung (das heißt die Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz) ist gleich der Verarbeitung, die zur Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz einer herkömmlichen Mitteilung in dem CSMA/CA-Protokoll verwendet wird, was es erlaubt, existierende Hardware und Software zu verwenden. Der Kommunikationserfassungsprozessor 70 behandelte die Kommunikationserfassungssequenz als eine Sequenz von sechzehn 128-Chip-Symbolen und verwendet daher ein relativ kurzes angepasstes Filter (N = 128), was zu einem bescheidenen Verarbeitungsaufwand führt. Diese bescheidene Verarbeitungslast ist er wünscht, da der Empfänger diese Verarbeitung kontinuierlich durchführen muss, um die Kommunikationserfassungssequenz (deren Ankunftszeit im Voraus nicht bekannt ist) zu erfassen.
  • Während das Erfassungsergebnis des Kommunikationserfassungsprozesses verwendet werden kann, um die TOA des Entfernungsmessimpulses zu schätzen (das heißt ein einstufiger TOA-Schätzungsprozess), kann eine genauere Schätzung durch Verarbeitung eines längeren Symbols mit einem längeren angepassten Filter erhalten werden. Der kontinuierliche Betrieb eines längeren angepassten Filters würde jedoch einen übermäßigen Verarbeitungsaufwand bedeuten. Demgemäß verwendet das System gemäß vorliegender Erfindung einen zweistufigen Prozess, bei dem die Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz eine zweite Stufe ausgelöst, in der ein längeres Erfassungssymbol mit einem längeren angepassten Filter verarbeitet wird (das heißt TOA-Synchronisierungsverarbeitung). Diese zusätzliche Verarbeitung ist nur über eine begrenzte Zeitperiode erforderlich, die durch Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz identifiziert wird, wodurch eine übermäßige Verarbeitung vermieden wird.
  • Die TOA-Schätzungsprozesse in einem Referenz-Funkgerät und in dem Master-Funkgerät in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind jeweils in 7 und 8 gezeigt. Sobald eine Entfernungsmesssitzung von dem Reservierungskanalaustausch eingerichtet wurde, antwortet das Referenz-Funkgerät auf jeden Entfernungsmessimpuls oder jedes "Paket", indem es automatisch einen Antwort-Entfernungsmessimpuls auf der gleichen Trägerfrequenz nach einer bekannten programmierbaren Verzögerung sendet, die als Wartezeit bezeichnet wird (TAT). Nach dem Empfang des Entfernungsmessimpulses von dem Referenz-Funkgerät stimmt das Master-Funkgerät auf die nächste Trägerfrequenz ab und sendet den nächsten Entfernungsmessimpuls auf der nächsten Trägerfrequenz nach der Wartezeit-Verzögerung. Dieser Prozess wird wiederholt, bis der achte und letzte Entfernungsmessimpuls gesendet und empfangen wurde.
  • Bei Empfang jedes der acht Entfernungsmessimpulse (auf den Frequenzen F1 bis F8) löst die Erfassung der Kommunikationserfassungssequenz des Entfernungsmessimpulses einen Puffer 90 aus, um Abtastwerte der TOA-Synchronisierungssequenz aus dem Entfernungsmessimpuls festzuhalten. Das Referenz-Funkgerät beginnt die TOA-Verarbeitung, sobald die Daten von allen acht Impulsen der Entfernungsmesssitzungen festgehalten wurden. Die Verarbeitung beginnt mit den Daten von dem ersten Entfernungsmessimpuls (F1). Wie 7 zeigt, bestimmt der TOA-Prozessor 92 den zwischen Master-Funkgerät und Referenz-Funkgeräten in Relativbewegung auftretenden Doppler-Effekt und gleicht diesen aus, um die Entfernung und die Position bei sich rasch bewegenden mobilen Kommunikationseinrichtungen, beispielsweise an Bord von sich bewegenden Fahrzeugen, exakt zu bestimmen. Genauer ausgedrückt wird die gepufferte 2046-Chip-TOA-Synchronisierungssequenz an ein digital angepasstes Filter 94 (N = 2046) angelegt. Der Ausgang des digital angepassten Filters wird dann einer Doppler-Schätzeinrichtung 96 zugeführt.
  • In der Doppler-Schätzeinrichtung 96 werden vierundzwanzig Abtastwerte um die erwarteten Ausgangsspitzenwerte des digital angepassten Filters jedes der TOA-Symbole berechnet. Die vierundzwanzig Abtastwerte umfassen den Spitzenwert-Abtastwert, zwölf Abtastwerte vor dem Spitzenwert und elf Abtastwerte nach dem Spitzenwert. Diese Abtastwerte werden in einer Taktgeber-Drift-/Dopplerversatz-Berechnung verwendet, indem zunächst ihre Größe berechnet wird und die Spitzenwert-Abtastwerte lokalisiert werden. Der Spitzenausgang des digital angepassten TOA-Filters aus der ersten TOA-Synchronisierungssequenz ist 75,9375 μs (2430 Abtastwerte unter der Annahme, dass das vorherige Fenster 384 Abtastwerte umfasst) nach dem Spitzenwert des Barker-Korrelators aus der Verarbeitung der Kommunikationserfassungssequenz. Die beiden TOA-Spitzenwerte entsprechen den Mittelpunkt-Abtastwerten jedes der TOA-Synchronisierungssignale und sind 63,9375 μs (2046 Abtastwerte) getrennt. Das Doppler wird geschätzt, indem die Phasenänderung über die 64 μs-Symbolzeit durch Vergleichen der Symbole bestimmt wird. Genauer ausgedrückt ist ein Symbol verzögert um die Dauer eines Symbols (dargestellt durch z–N in 7) und wird verglichen mit dem zweiten nicht verzögerten Symbol. Die 24 komplexen Abtastwerte, die dem Ausgang des digital angepassten Filters für das zweite TOA-Synchronisierungssymbol entsprechen, werden dann um die geschätzte Dopplerverschiebung ej2Bfdt gedreht und für die verbleibende TOA-Verarbeitung verwendet. Die 24 Doppler-korrigierten komplexen Abtastwerte von jeder Trägerfrequenz werden dem Quadratur-Mehrfrequenz-Entfernungsmessprozessor 98 (QM FR) zugeführt.
  • Der Quadratur-Mehrfrequenz-Entfernungsmessprozessor 98 (QMFR) benutzt Frequenzdiversity, um eine optimale Übertragungsfrequenz und -phase zu identifizieren, die Mehrwegstörungen minimieren. Unterschiedliche Frequenzen erzeugen unterschiedliche Trägerphasen im Mehrweg. Die Entfernungsmessleistung ist am besten, wenn die Trägerphase des Mehrwegs 90° in Bezug auf den Direktweg ist. Wenn diese Orthogonalitätsbedingung erfüllt ist, werden der Direktweg und der Mehrweg so getrennt, dass der Direktweg mit minimalen Auswirkungen für den Mehrweg präziser kurvenangepasst werden kann.
  • Wie wiederum 7 zeigt, wird in dem Referenz-Funkgerät das Doppler-kompensierte angepasste gefilterte Signal, das von dem QMFR-Prozessor 98 empfangen wird, einer Bank von Phasenrotatoren zugeführt, die die Phase des Signals um gleichmäßig beabstandete Inkremente bis zu einhundertachtzig Grad drehen. Beispielsweise kann die Bank 36 Phasenrotatoren umfassen, die das Signal jeweils in 5°-Inkrementen über 180° drehen (das heißt 5°, 10°, 15°, ..., 175° und 180°). Indem das Signal in jeder dieser Phasenrotationen bewertet wird, kann eine Phasenrotation identifiziert werden, die die beste Trennung zwischen dem Mehrwegsignal und dem Direktwegsignal für die bestimmte Trägerfrequenz bietet.
  • Nachdem einen Größen-Funktion an jedem phasenrotierten Signal durchgeführt wurde, wird eine Kurvenanpassung durchgeführt. Im wesentlichen wird eine Replika der Mehrweg-freien Korrelationsfunktion der TOA-Synchronisierungssequenz aus dem angepassten Filter vorgespeichert gespeichert (das heißt das Mehrweg-freie Impulsformprofil ist bekannt). Die Kurvenanpassung beinhaltet das Bewegen der Impulsformreplika durch das Profil des phasenrotierten Ausgangs des angepassten Filters und die Durchführung einer Anpassung des kleinsten mittleren quadratischen Fehlers, um eine Kurvenanpassung zwischen der Replika-Impulsform und dem Ausgang des angepassten Filters zu erzielen, um die Zeitgebung des Direktwegsignals und nachfolgender Mehrwegsignale zu identifizieren (zu der Zeit des Direktwegsignals und des Mehrwegsignals ist das Profil des angepassten Filters ähnlich dem Replika-Profil).
  • Der QMFR-Prozessor 98 suchte die Kurvenanpassungsdaten von jeder Phasenrotation, um die beste Kurvenanpassung zu lokalisieren. Die beste Kurvenanpassung (CF) tritt auf, wenn Mehrweg und Direktweg orthogonal sind (90° außer Phase). Genauer ausgedrückt werden die Daten gesucht, um die Phase zu finden, in der die optimale Impulsbreite bei der Trägerphase mit der kürzesten Wegverzögerung auftritt. Im wesentlichen identifiziert der Prozessor die Phase, bei der das Direktwegsignal und das nächste Mehrwegsignal am besten angenähert orthogonal sind und erwartet werden kann, dass die Zeitgebungsgenauigkeit der Signalkurvenanpassung am höchsten ist. Der Kurvenanpassungsfehler ergibt die Anpassungsqualität-Metrik (QOF), die zusammen mit dem CF-Versatz von der nächstgelegenen Abtastzeit gespeichert wird.
  • Der Phasenrotation und die Bewertung der besten Kurvenanpassung wird für die empfangene Entfernungsmessmitteilung auf jeder der Trägerfrequenzen wiederholt, so dass eine Gruppe von phasenrotierten Signalen für jede Trägerfrequenz der Entfernungsmessmitteilungen erzeugt wird. Somit wurde nach dem Empfang und der Verarbeitung aller Entfernungsmessmitteilungen eine Anordnung von kurvenangepassten Entfernungsmesssignalen auf unterschiedlichen Frequenzen und Phasen entwickelt und bewertet. Beispielsweise werden bei Entfernungsmessimpulsen auf acht unterschiedlichen Trägerfrequenzen, die jeweils durch 36 Phasenrotatoren bearbeitet werden, insgesamt 288 TOA-Entfernungsmesssignale erzeugt. Für jede der acht Trägerfrequenzen wird die Phase des TOA-Signals identifiziert, die die beste Mehrweg-Unterscheidung (beste QOF) ergibt. Tatsächlich wird eine Suche in zwei Dimensionen (Frequenz und Phase) durchgeführt, um für jede Frequenz die Phase zu identifizieren, die am besten Mehrwegsignale trennt und Störungen daraus minimiert.
  • Der CF-Versatz, der mit der besten QOF für jeden der acht Entfernungsmessimpulse (auf den Frequenzen F1–F8) verbunden ist, wird zusammen mit den acht entsprechenden QOFs selbst in dem Endmitteilungspaket (MSG) der Entfernungsmesssitzungen an das Master-Funkgerät gesendet, wo tatsächlich einer der CF-Versatz Werte verwendet wird, um den Wert der Referenz-Funkgerät-TAT zu verfeinern. Das Master-Funkgerät verwendet die ausgewählte Referenz-Funkgerät-QOF-Metrik zusammen mit der ausgewählten Master-Funkgerät-QOF, um eine Entfernungsgenauigkeitsschätzung zu berechnen.
  • Wie 8 zeigt, ist die von dem Master-Funkgerät durchgeführte TOA-Verarbeitung ähnlich der von dem Referenz-Funkgerät durchgeführten (was durch die Verwendung der Bezugszeichen 70', 90', 92', 94', 96' und 98' wiedergegeben wird); das Master-Funkgerät verwendet jedoch auch Informationen, die aus der TOA-Verarbeitung des Referenz-Funkgeräts bestimmt und dem Master-Funkgerät in dem Endmitteilungspaket (MSG) der Entfernungsmesssequenz zugeliefert wurden, darunter: der kurvenangepasste Zeitgebungsversatz des Referenz-Funkgeräts und die Qualität der Anpassung auf der durch das Master-Funkgerät als beste bestimmten Trägerfrequenz, und die Verzögerungskalibrierung des Referenz-Funkgeräts.
  • Genauer ausgedrückt erzeugt in dem QMFR-Prozessor 92' das Master-Funkgerät den CF-Versatz und QOF jeder der sechsunddreißig Phasen für jeden der acht Antwort-Entfernungsmessimpulse. Der QMFR-Prozessor 92' sucht dann in Frequenz und Phase nach der Kurvenanpassung, bei welcher das Direktwegsignal und das Mehrwegsignal am besten orthogonal sind. Nachdem die sechsunddreißig Phasen bei jeder Trägerfrequenz nach der besten Kurvenanpassung durchsucht wurden, führt das Master-Funkgerät die endgültige TOA-Entfernungsmess- und Entfernungsmessgenauigkeitsberechnung durch (Block 100). Das Master-Funkgerät verwendet den CF-Versatz, QOF und Verzögerungskalibrierung von dem Referenz-Funkgerät auf der durch das Master-Funkgerät bestimmten Frequenz, um die beste QOF zusammen mit der gesamten Umlaufzeit (RTT), dem geschätzten CF-Versatz der Erfassung der Referenz-Funkgerät-zu-Master-Funkgerät-Entfernungsmesspaketerfassung und der Master-Funkgerät-Verzögerungskalibrierung bereitzustellen, um die endgültigen TOA- und Entfernungsschätzungen in Übereinstimmung mit den Gleichungen (1) und (2) zu berechnen.
  • Schätzungen der Kurvenanpassungsgenauigkeit am Referenz-Funkgerät und am Master-Funkgerät, die aus den QOFs von Referenz-Funkgerät und Master-Funkgerät bestimmt werden, werden zur Bestimmung einer Entfernungsgenauigkeitsschätzung verwendet. Die geschätzte Entfernung und Entfernungsgenauigkeit werden einem Navigationssystem (nicht dargestellt) zugeliefert, das die Ortslösung des Master-Funkgeräts beispielsweise unter Verwendung von Kalman-Filtertechniken nachverfolgt.
  • Es sei angemerkt, dass die TOA-Synchronisierungssequenz vom erfindungsgemäßen System nicht unbedingt benötigt wird; der Empfänger kann direkt die Kommunikationserfassungssequenz verwenden, um die Mehrwegstörung und Kurvenanpassung zu bewerten, um die Signalvorderkante zu bestimmen. Beispielsweise kann die Kommunikationserfassungssequenz kontinuierlich gepuffert werden und anschließend kann bei der Erfassung ein längeres angepasstes Filter (N = 2048), das die Kommunikationserfassungssequenz als ein langes Symbol behandelt, zur Durchführung der TOA-Schätzung verwendet werden. In diesem Fall kann die relativ grobe Schätzung der TOA, die sich durch die Kommunikationserfassungsverarbeitung ergibt, verwendet werden, um den Zeitbereich zu begrenzen, über den der TOA-Prozessor die Kommunikationserfassungssequenz mit den 2048 längenangepassten Filtern angepasst filtert. Die TOA-Verarbeitung ist im übrigen ähnlich der in 7 und 8 gezeigten TOA-Verarbeitung. Es kann jedoch eine präzisere Schätzung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen TOA-Synchronisierungssequenz erhalten werden.
  • Während in Verbindung mit 7 und 8 eine bestimmte Umsetzung der TOA-Verarbeitung beschrieben wurde, versteht es sich, dass andere Umsetzungen und Variationen des TOA-Verarbeitungsschemas unter den Schutzumfang der Erfindung fallen. Beispielsweise können Schemata verwendet werden, die unterschiedliche Ausmaße der Verarbeitung auf der Grundlage von festgelegten Genauigkeitsniveaus durchführen, wie etwa die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/365,702702 mit dem Titel "Method and Apparatus for Determining the Position of a Mobile Communication Device Using Low Accuracy Clocks", eingereicht am 2. August 1999 aufgezeigten. Wenn beispielsweise ein TOA-Modus hoher Genauigkeit ausgewählt wird, können die Funkgeräte automatisch Frequenzdiversity verwenden, ohne zunächst auf einer ersten Frequenz zu bewerten, ob Mehrwegstörungen wesentlich sind, und ein einzelner Entfernungsmessmitteilungsaustausch (keine Frequenzdiversity) kann stets in einem TOA-Modus niedrigerer Genauigkeit verwendet werden.
  • Das Master-Funkgerät bestimmt seine eigene Position aus der gemessenen Entfernung zu jedem der Referenz-Funkgeräte mittels einer Trilaterationstechnik, bei der es sich beispielsweise um eine herkömmliche Trilaterationstechnik handeln kann. Sobald die Position des Master-Funkgeräts bestimmt wurde, kann das Master-Funkgerät diese Information an andere Funkgeräte oder an eine Steuereinrichtung oder eine Koordinationseinrichtung weiterleiten, die die Nachverfolgung und/oder Kartenabbildung des Master-Funkgeräts und möglicherweise von anderen zugehörigen Mobilfunkgeräten durchführt. Die Entfernungsmess-/Positionsortungsverarbeitung kann periodisch durchgeführt werden oder von dem Master-Funkgerät oder einer Systemsteuereinrichtung nach Bedarf eingeleitet werden.
  • Wie aus vorstehender Beschreibung deutlich wird, erlaubt es die Mobilkommunikationseinrichtung, dass das Ortsschätzungssystem gemäß vorliegender Erfindung selbstheilend ist. Das heißt, dass in Situationen mit einer Anzahl von Mobilfunkgeräten jedes Mobilfunkgerät in der Lage sein kann, als ein Master-Funkgerät, um seine eigene Position zu bestimmen, und als ein Referenz-Funkgerät für andere Mobilfunkgeräte zu dienen. Wenn somit ein bestimmtes Mobilfunkgerät keine angemessenen Entfernungsmesssignale von einer aktuellen Gruppe von Referenz-Funkgeräten empfangen kann, kann das Mobilfunkgerät die Gruppe von Referenz-Funkgeräten ändern, so dass sie Mobilfunkgeräte enthält, deren Entfernungsmesssignale akzeptabel sind. Beispielsweise kann ein erstes Mobilfunkgerät auf vier Referenz-Funkgeräte zurückgreifen, die feststehend oder GPS-basiert sind. Ein zweites Mobilfunkgerät kann so positioniert sein, dass die Signalstärke von einem der feststehenden oder GPS-basierten Referenz-Funkgeräte zu schwach ist oder die Positionsgeometrie so ist, dass die vier feststehenden/GPS-basierten Referenz-Funkgeräte keiner genaue dreidimensionale Information ergeben (beispielsweise sind zwei auf der gleichen Sichtlinie). In diesem Fall kann das zweite Mobilfunkgerät das erste Mobilfunkgerät als eines der Referenz-Funkgeräte nutzen, wenn dies bessere Resultate ergibt. Diese Flexibilität steht im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei welchen Mobilfunkgeräte auf feststehende Sender für den Empfang von Entfernungsmesssignalen zurückgreifen müssen und keine Entfernungsmessung anhand anderer Mobilfunkgeräte vornehmen können, um die Position zu bestimmen.
  • Wie vorstehend angegeben sind die in dieser Erörterung der bevorzugten Ausführungsformen angesprochenen Techniken gleichermaßen für Ortsschätzungssysteme und für den Suchmodus anwendbar. In Abhängigkeit von den Niveaus der Positionsgenauigkeit, der niedrigen Erfassungswahrscheinlichkeit und/oder der erforderlichen Vertraulichkeit können Kommunikationseinrichtungen mit variierenden Fähigkeiten aus den hierin aufgezeigten Fähigkeiten auf der Grundlage der modularen Architektur montiert werden. Beispielsweise müssen die aufgezeigten Kurvenanpassungs- und Frequenzdiversity-Merkmale nur in eine Kommunikationseinrichtung integriert werden, wenn die von diesen Merkmalen gebotene verbesserte Ortungsgenauigkeit erforderlich ist. Durch diese modulare Konstruktion ist die aufgezeigte Technologie in der Lage, die strengsten Anforderungen für militärische Spezialeinsatzkräfte sowie auch die von zivilen Such- und Rettungsoperationen verlangten geringeren betrieblichen Erfordernisse zu erfüllen.
  • Bei der Erörterung von Ortsschätzungssystemen auf Trilaterationsbasis ist eine "Master"-Einrichtung jede Kommunikationseinrichtung, die versucht, Entfernungsmesstechniken durchzuführen, um ihre Position in drei Dimensionen in Bezug auf "Referenz"-Kommunikationseinrichtungen mit bekanntem Ort zu berechnen. In dem System verwendete Kommunikationseinrichtungen dienen als eine "Master"-Einrichtung, wenn sie versuchen, ihren eigenen Ort auf diese Weise sicherzustellen. In dem System verwendete Kommunikationseinrichtungen dienen als eine "Referenz"-Einrichtung, wenn eine "Master"-Einrichtung auf diese Weise mit ihnen kommuniziert. Wenn Entfernungsmesstechniken erörtert werden, die die Suchmodusfähigkeit mit hoher Genauigkeit unterstützen, verwendet eine "Such"-Einrichtung, die Entfernungsmesstechni ken nutzt, um ihren Abstand von einer "Ziel"-Einrichtung für Zielansteuerungszwecke zu bestimmen, die gleichen Entfernungsmesstechniken, die von einer "Master"-Einrichtung verwendet werden, die Entfernungsmesstechniken benutzt, um ihren Abstand von jeder von mehreren "Referenz"-Einrichtungen zu bestimmen, um ihre Position auf der Grundlage von Trilateration zu berechnen. In dem System verwendete Kommunikationseinrichtungen dienen als eine "Such"-Einrichtung, wenn sie versuchen, ihren Abstand von einem "Ziel" auf diese Weise zu bestimmen. In dem System verwendete Kommunikationseinrichtungen dienen als eine "Ziel"-Einrichtung, wenn eine "Such"-Einrichtung auf diese Weise mit ihnen kommuniziert.
  • 1 stellt ein Ortsschätzungssystem dar, das die Suchmodusfähigkeit mit hoher Genauigkeit unterstützt, bestehend aus einer Mastereinrichtung und vier Referenzeinrichtungen. Es sind mehrere Referenzeinrichtungen dargestellt, da zu Berechnungen ihres Ortes unter Verwendung von Entfernungsmesstechniken und Berechnungen auf Trilaterationsbasis eine Mastereinrichtung exakte Entfernungsmessungen von mehreren Referenzeinrichtungen mit bekanntem Ort benötigt. Um den nachfolgenden Suchmodus mit hoher Genauigkeit zu unterstützen, sind jedoch nur zwei Einrichtungen erforderlich. Beim Betrieb im Suchmodus arbeitet die "Such"-Einrichtung als eine "Master"-Einrichtung des Positionsschätzungssystems, die TOA-Pingsequenzen ausgibt und dieselben Entfernungsmesstechniken verwendet, die zur Unterstützung der Ortsschätzung verwendet werden. Die "Ziel"-Einrichtung arbeitet als eine "Referenz"-Einrichtung des Positionsschätzungssystems und antwortete auf die TOA-Pingsequenzen der Sucheinrichtung und verwendet die gleichen Entfernungsmesstechniken, die die "Referenz"-Einrichtung zur Unterstützung der Positionsschätzungen verwenden würde.
  • Innerhalb jeder gegebenen Betriebsumgebung, die Positionsschätzung unterstützt, sind die Einrichtungen innerhalb des Systems kontinuierlich mit der Aktualisierung ihre eigenen Positionsschätzungen sowie mit der Unterstützung von anderen Einrichtungen bei der Aktualisierung ihrer Positionsschätzungen beschäftigt. Daher kann zu jedem gegebenen Zeitpunkt eine Einrichtung sowohl als eine "Master"-Einrichtung als auch eine "Referenz"-Einrichtung im Hinblick auf mehrere unterschiedliche Ortsschätzungsoperationen dienen. Zusätzlich kann eine Mastereinrichtung, während sie Positionsschätzungs-Systemfähigkeiten unterstützt, gleichzeitig einen Suchmodus mit einer beliebigen einzelnen Referenzeinrichtung einrichten und kann gleichzeitig einen Suchmodus mit mehreren Einrichtungen einrichten, wobei sie gleichzeitig als Ziel- und Sucheinrichtung im Hinblick auf mehrere Suchmodussitzungen dient. Als Resultat ist jede Kommunikationseinrichtung, die mit einem Ortsschätzungssystem in Verbindung steht, das den Suchmodus unterstützt, in der Lage, gleichzeitig als eine Master-, Referenz-, Such- und Zieleinrichtung zu dienen. Diese jeweiligen Rollen werden auf einer Echtzeit-, ereignisgesteuerten Grundlage angenommen, wie es die betrieblichen Erfordernisse vorschreiben.
  • Der Suchmodus wird simultan mit Positionssystemoperationen unterstützt. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt kann jede gegebene Kommunikationseinrichtung gleichzeitig als ein Ziel im Hinblick auf einige Suchmodustransaktionen und als eine Sucheinrichtung im Hinblick auf andere Transaktionen dienen. Der Suchmodus kann in Reaktion auf einen breite Vielzahl von Betriebsbedingungen eingeleitet werden, unter welchen es in betrieblicher Hinsicht vorteilhaft wird, rasch und effektiv Individuen, Ausrüstung oder Orte anzusteuern, die mit Kommunikationseinrichtungen ausgestattet sind, die den Suchmodus unterstützen. Die Art und Weise, in der der Suchmodus eingeleitet wird, kann ohne Einschränkung folgendes einschließen. Die Sucheinrichtung kann den Suchmodus mit einer bestimmten Zieleinrichtung automatisch oder über eine benutzergesteuerte Schnittstelle, in Reaktion auf eine Suchmodusanforderung von einer Zieleinrichtung oder in Reaktion auf eine Suchmodusanforderung von einer zentralen Überwachungseinrichtung einleiten. Ein Benutzer an einem zentralen Steuerzentrum oder einer zentralen Überwachungskonsole kann aus der Ferne an eine Zieleinrichtung signalisieren und die Zieleinrichtung anweisen, Suchmodusanforderungen einzuleiten. Ein Benutzer einer Einrichtung kann manuell eine Suchmodusanforderung einleiten. In der Verwendung hierin umfasst eine "Suchmodusanforderung" jeden Mechanismus, durch den Zieleinrichtungen und/oder Überwachungseinrichtungen mögliche Sucheinrichtungen über das Erfordernis in Kenntnis setzen, eine bestimmte Zieleinrichtung zu lokalisieren.
  • In Umgebungen, in welchen Einrichtungen innerhalb des gegenseitigen Sendebereichs liegen, können Einrichtungen automatisch den Suchmodus einleiten/beenden, sobald eine Einrichtung in einen vom Benutzer konfigurierbaren Radius einer anderen Einrichtung eintritt/diesen verlässt. Entfernungsinformationen können in Ortsinformationen integriert werden, die über die Benutzerschnittstelle dargestellt werden oder direkt in einer für eine Sucheinrichtung, die verwendet wird, um die Zieleinrichtung "anzusteuern", nützlicheren Weise dargestellt werden. In Situationen, in welchen Einrichtungen über große Bereiche verteilt sind, die aus mehreren überlappenden oder sich kaum berührenden Sendebereichen bestehen, wie zum Beispiel Stadtschluchten mit massiven Behinderungen oder unter Deck von mehreren Kriegsschiffen, die eine Flotte bilden, können jedoch intelligentere Vorgehensweisen verwendet werden, die den Benutzern eine bessere Kontrolle über die Nutzung der Suchmodusfähigkeit verleihen.
  • 9 bis 12 stellen Funktionsablaufdarstellungen auf hohem Niveau der, die mit der Einleitung, Ausführung und Beendigung des "Suchmodus" in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehen. Drei Wege, wie der "Suchmodus" in einer komplexen Sendeumgebung eingeleitet werden kann, werden erörtert: durch direkte Einleitung durch eine Sucheinrichtung (9); durch indirekte Einleitung durch eine zentrale Überwachungseinrichtung (10, gefolgt von 9); und durch Anforderung der bezeichneten Zieleinrichtung (11, gefolgt von 10 und 9). 12 befasst sich mit der Löschung einer Suchanforderung, die an mehrere Einrichtungen, gegebenenfalls in mehreren Sendebereichen, gesendet wurde.
  • Wie 9 zeigt, kann der Suchmodus direkt durch eine Sucheinrichtung eingeleitet werden. Eine derartige Anforderung kann in einer Vielzahl von Situationen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Person, die die Sucheinrichtung besitzt, Informationen erhalten, dass eine Person oder ein Gegenstand, die mit der Ziel-Kommunikationseinrichtung kollokieren, geortet werden müssen.
  • In Schritt 110 leitet der Benutzer die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle der Einrichtung ein. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Sucheinrichtungs-Benutzerschnittstelle eine LCD Anzeige im im Operations-Bewusstheits-Stil sein, die den Ort aller bekannten Einrichtungen in einer festgelegten Umgebung darstellt und es dem Benutzer erlaubt, die gewünschte Zieleinrichtung auszuwählen. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle eine Liste von möglichen Zieleinrichtungen und zugehörige Informationen darstellen, wie zum Beispiel den Namen/die Kennung der Person/des Gerätes, der beziehungsweise dem die Einrichtung zugewiesen wurde, und es dem Benutzer der Sucheinrichtung erlauben, eine Einrichtung aus der Liste auszuwählen.
  • In Schritt 112 betrachtet der Benutzer die über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle dargestellten Informationen und entscheidet, ob eine Zieleinrichtung ausgewählt wird und der Suchmodus mit dieser Einrichtung eingeleitet wird. Beispielsweise kann der Benutzer auf der Basis einer Betrachtung der ihm dargestellten Informationen entscheiden, dass es nicht ratsam wäre, zu diesem Zeitpunkt den Suchmodus einzuleiten, und die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle schließen. Die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle kann auch verwendet werden, um den Suchmodus mit einer Zieleinrichtung ansprechend auf eine Benachrichtigung zu beenden, dass die Suchanforderung für eine Zieleinrichtung beendet wurde.
  • Wenn der Benutzer eine Zieleinrichtung auswählt und den Suchmodus mit dieser Einrichtung einleitet, werden Ankunftszeit-(TOA)-Pingsequenzen auf CSMA/CA-Protokoll-Basis, die an die bestimmte Zieleinrichtung adressiert sind, eingeleitet (Schritt 114).
  • Wenn die Zieleinrichtung nicht innerhalb des Sendebereichs der Sucheinrichtung liegt oder das Signal zeitweilig blockiert ist, wird in Reaktion auf das von der Sucheinrichtung abgegebene RTS kein Sendefreigabesignal (CTS) empfangen (Schritt 116). Dessen ungeachtet zeigt die Anzeige der Sucheinrichtung weiterhin den letzten bekannten Ort der Zieleinrichtung an, während der Benutzer der Einrichtung versucht, sich näher an die Zieleinrichtung zu bewegen (Schritt 118). Die Sucheinrichtung wird versuchen, TOA-Pingsequenzen nach einer Zeitverzögerungsperiode (Schritt 120) erneut einzuleiten, bis der Benutzer die bestimmte Suche über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle löscht (Schritte 110–112). Das zwischen Entfernungs-TOA-Pingsequenzen eingeführte Verzögerungsausmaß kann statisch sein, festgelegt durch einen vom Benutzer konfigurierbaren Parameter, oder auf der Grundlage einer Anzahl von betrieblichen Faktoren dynamisch gesteuert sein, wie zum Beispiel des Vertrauensfaktors, der mit dem letzten berechneten Entfernungswert verbunden ist, und/oder der projektierten Geschwindigkeit der Zieleinrichtung.
  • Bei Empfang einer CTS-Antwort von der Zieleinrichtung (Schritt 116) verwendet die Sucheinrichtung das vorstehend beschriebene, auf CSMA/CA basierende Zweiweg-Ankunftszeit-Mitteilungsschema, um die Entfernung zu der Zieleinrichtung genau zu berechnen (Schritt 122).
  • Die berechnete Entfernungsinformation wird verwendet, um die Benutzerschnittstelle (Schritt 124) zu aktualisieren. Die Sucheinrichtung fährt fort, TOA-Pingsequenzen einzuleiten, und fährt fort, die Benutzerschnittstelle zu aktualisieren, bis der Benutzer die Suche über die Sucheinrichtungs-Benutzerschnittstelle löscht (Schritte 110–112) oder bis der Suchmodus durch eine entfernte Einrichtung automatisch oder manuell beendet wird.
  • Wie 10 zeigt, kann der Suchmodus auch durch eine zentrale Überwachungseinrichtung indirekt eingeleitet werden. Eine derartige Anforderung kann in einer beliebigen Zahl von Situationen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Person, die die zentrale Überwachungseinrichtung steuert, Informationen erhalten, dass eine Person oder eine Einrichtung, die mit der Ziel-Kommunikationseinrichtung kollokiert, geortet werden muss. Alternativ kann das Einleiten einer Suchmodusanforderung für eine spezifische Kommunikationseinrichtung ausgeführt werden, um andere zu unterstützen, indem man ihnen erlaubt, diese Position anzusteuern.
  • In Schritt 140 leitet der Benutzer die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle der Einrichtung ein. Beispielsweise stellt die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle eine LCD-Anzeige im Operations-Bewusstheits-Stil dar, die den Ort aller bekannten Einrichtungen in einer festgelegten Umgebung darstellt und es dem Benutzer erlaubt, die gewünschte Zieleinrichtung auszu wählen. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle eine Liste von möglichen Zieleinrichtungen und zugehörige Informationen darstellen und es dem Benutzer erlauben, eine Einrichtung aus der Liste auszuwählen.
  • In Schritt 142 betrachtet der Benutzer die über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle dargestellten Informationen und entscheidet, ob eine Zieleinrichtung ausgewählt wird und eine Suchmodusanforderung für diese Einrichtung eingeleitet wird. Beispielsweise kann der Benutzer auf der Basis einer Betrachtung der ihm dargestellten Informationen entscheiden, dass es nicht ratsam wäre, zu diesem Zeitpunkt eine Suchmodusanforderung einzuleiten, und die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle schließen.
  • Wie in Schritt 144 angegeben wird dann, wenn der Benutzer einer zentralen Überwachungseinrichtung eine Suchmodusanforderung einleitet, ein CSMA/CA-kompatibles Sendeanfragesignal (RTS) mit einer modifizierten RTS-Mitteilung an alle Einrichtungen innerhalb des Sendebereichs gesendet. Informationen, die in der RTS-Mitteilung eingeschlossen wären, können umfassen: einen Code, der die Sendung als eine Suchanforderungsmitteilung identifiziert; einen einzigartigen Sendemitteilungsidentifikator; einen Zieleinrichtungsidentifikator; den letzten bekannten Ort beziehungsweise die letzten bekannten Orte mit einem Zeitstempel oder Zeitstempeln der Einrichtung, für die der Suchmodus angefordert wird; und einen Code betreffend die Art/Dringlichkeit der Suchanforderung.
  • Einrichtungen innerhalb des Sendebereichs der anfordernden Einrichtung empfangen und parsen die CSMA/CA-kompatible Suchanforderungsmitteilung RTS, um die darin enthaltenen Informationen zur Verwendung durch die Einrichtung abzurufen und zu manipulieren (Schritt 146). Beispielsweise können in Abhängigkeit von der Betriebsumgebung, in der die Einrichtungen verwendet werden, der letzte bekannte Ort beziehungsweise die letzten bekannten Orte der Zieleinrichtung mit einem Zeitstempel oder Zeitstempeln als eine Basis zur Bestimmung der allgemeinen Richtung und Geschwindigkeit der Zieleinrichtung und zur Vorhersage zukünftiger Orte der Zieleinrichtung verwendet werden.
  • Wenn die in der Suchmodusanforderung enthaltene Zieleinrichtungs-ID gleich wie die Einrichtungs-ID für die empfangende Einrichtung ist (Schritt 148), beginnt die empfangende Einrichtung, ihre eigenen Suchmodusanforderungs-RTS-Mitteilungen zu senden (siehe 11, Schritt 164). Andernfalls prüfte die empfangende Einrichtung den einzigartigen Sendemitteilungsidentifikator um festzustellen, ob dieselbe Sendemitteilung früher empfangen wurde (Schritt 150). Wenn die Sendemitteilung bereits empfangen wurde, ist die Verarbeitung der Suchanforderungs-RTS vollendet.
  • Wenn der einzigartige Sendemitteilungsidentifikator mit keinem innerhalb einer vordefinierten Zeitperiode früher empfangenen übereinstimmt, wird das Suchanforderungs-RTS-Signal von der empfangenden Einrichtung in seiner Gesamtheit wieder gesendet, wodurch es möglich wird, die ursprüngliche Reichweite der Ursprungseinrichtung stark zu erweitern (Schritt 152).
  • In Schritt 154 verarbeitet die empfangende Einrichtung die Informationen über den letzten bekannten Ort der Zieleinrichtung und den die Art/Dringlichkeit der Suchanforderung betreffenden Code und vergleicht die Resultate mit vom Benutzer konfigurierbaren Benutzerbenachrichtigungskriterien. Wenn die Benutzerbenachrichtigungskriterien erfüllt sind, kann der Suchmodus entweder automatisch und/oder manuell eingeleitet werden. Wenn die manuelle Einleitung innerhalb der gegenwärtigen Betriebsumgebung bevorzugt ist, wird der Benutzer der Sucheinrichtung von der bevorstehenden Suchanforderung über die Benutzerschnittstelle der Einrichtung benachrichtigt (Schritt 160). Die Art der Benachrichtigung kann auf der Basis der Art der Einrichtung und der unterstützten Benutzerschnittstelle variieren. Eine derartige Benachrichtigung können ein Blinklicht, ein akustischer Alarm, Vibrationen und/oder ein blinkender Indikator auf einer LCD-Anzeige sein. Wenn die automatische Einleitung bevorzugt ist, leitet die Einrichtung unmittelbar TOA-Pingsequenzen mit der identifizierten Zieleinrichtung ein (158).
  • Wie 11 zeigt, kann eine Zieleinrichtung den Suchmodus einleiten, indem sie Suchmodusanforderungd-RTS-Mitteilungen an voraussichtliche Sucheinrichtungen sendet. Suchanforderungssendungen können manuell über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle eingeleitet werden oder automatisch in Reaktion auf eine Anforderung durch eine entfernte Einrichtung eingeleitet werden. Die Gründe für die Ausgabe einer Suchanforderung können vari ieren. Beispielsweise kann eine Person oder eine Einrichtung, die die Zieleinrichtung steuert, bestimmen, dass sie geortet/besucht werden muss. Alternativ kann das Einleiten einer Suchmodusanforderung für die Zieleinrichtung ausgegeben werden, um andere zu unterstützen, indem man ihnen erlaubt, diese Position anzusteuern.
  • In Schritt 160 löst der Benutzer die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle der Einrichtung aus. An einer Zieleinrichtung kann diese Schnittstelle nur eine einzelne Taste sein, die die Suchanforderung einleitet. Alternativ kann die Schnittstelle höher entwickelt sein, einschließlich Optionen wie eine LCD-Anzeige und/oder mehrere Tasten, die es dem Benutzer erlauben, eine oder mehrere Optionen festzulegen, wie etwa die Art und/oder die Dringlichkeit der Suchanforderung.
  • Anschließend betrachtet der Benutzer Informationen, die über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle dargestellt werden, sofern vorhanden, und entscheidet, ob eine Suchanforderung eingeleitet werden soll (162).
  • Wie Schritt 164 zeigt, wird dann, wenn der Benutzer der Zieleinrichtung eine Suchmodusanforderung einleitet, ein CSMA/CA-kompatibles Sendeanforderungssignal (RTS) mit einer modifizierten RTS-Mitteilung an alle Einrichtungen innerhalb des Sendebereichs gesendet. Informationen, die in der RTS-Mitteilung eingeschlossen wären, können umfassen: einen Code, der die Sendung als eine Suchanforderungsmitteilung identifiziert; einen einzigartigen Sendemitteilungsidentifikator; einen Zieleinrichtungsidentifikator, der mit dem der gegenwärtigen Einrichtung übereinstimmt; den letzten bekannten Ort beziehungsweise die letzten bekannten Orte mit einem Zeitstempel oder Zeitstempeln der gegenwärtigen Einrichtung; und einen Code betreffend die Art/Dringlichkeit der Suchanforderung. Diese RTS-Sendungen werden nach einer voreingestellten oder vom Benutzer konfigurierbaren Zeitverzögerung (Schritt 166) erneut gesendet, oder bis die Sendungen beendet werden (Schritt 168).
  • 9, die die Einleitung des Suchmodus durch eine Sucheinrichtung behandelt, und 11, die die Einleitung des Suchmodus durch eine Zieleinrichtung behandelt, gehen jeweils auf die Löschung des Suchmodus im Hinblick auf die Beendigung von Aktivitäten ein, die von der jeweiligen Such- oder Zieleinrichtung, von der die Beendigung ausgegeben wird, durchgeführt werden. Im Fall einer Suchmodusanforderung, die durch eine Zieleinrichtung oder eine zentrale Überwachungseinrichtung ausgegeben wird, die an alle Einrichtungen gesendet wurde, ist eine zusätzliche Aktion erforderlich, um alle Einrichtungen zu informieren, dass eine Suche beendet wurde. 12 stellt ein Funktionsablaufdiagramm auf hohem Niveau dar, das mit der Beendigung einer "Suchmodusanforderung" in Zusammenhang steht.
  • Wie in Schritt 180 angegeben, löst der Benutzer die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle der Einrichtung aus. In der bevorzugten Ausführungsform würde die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle eine LCD-Anzeige im Operations-Bewusstheits-Stil bieten, die den Ort aller bekannten Einrichtungen in einer festgelegten Umgebung darstellt, für die eine Suche eingeleitet wurde, und es dem Benutzer erlaubt, die gewünschte Zieleinrichtung auszuwählen. Alternativ kann die Benutzerschnittstelle eine Liste von Zieleinrichtungen, für die einen Suche eingeleitet wurde, und ihre zugehörigen Informationen darstellen und es dem Benutzer erlauben, eine Einrichtung aus der Liste auszuwählen.
  • In Schritt 182 betrachtet der Benutzer die über die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle dargestellten Informationen und entscheidet, ob eine Zieleinrichtung ausgewählt wird und der Suchmodus für diese Einrichtung geändert wird. Beispielsweise kann der Benutzer auf der Basis einer Betrachtung der ihm dargestellten Informationen entscheiden, dass es nicht ratsam wäre, zu diesem Zeitpunkt die Suchmodusanforderung zu beenden, und die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle schließen.
  • Wie in Schritt 184 angegeben wird dann, wenn der Benutzer entscheidet, eine Suchanforderung zu beenden, ein CSMA/CA-kompatibles Sendeanforderungssignal (RTS) mit einer modifizierten RTS-Mitteilung an alle Einrichtungen innerhalb des Sendebereichs gesendet. In der RTS-Mitteilung enthaltene Informationen können umfassen: einen Code, der die Sendung als eine Suchanforderungs-Beendigungsmitteilung identifiziert; einen einzigartigen Sendemitteilungsidentifikator; einen Einrichtungsidentifikator der Einrichtung, die die Suchanfragebeendigung ausgibt; einen Einrichtungsidentifikator der ursprünglichen Suchanforderungs-Zieleinrichtung; den letzten bekannten Ort beziehungsweise die letzten bekannten Orte mit einem Zeitstempel oder Zeitstempeln der ursprünglichen Suchanforderungs-Zieleinrichtung; und einen Code betreffend die Art/Dringlichkeit der Suchanforderung.
  • Einrichtungen innerhalb des Sendebereichs der anfordernden Einrichtung empfangen und parsen die CSMA/CA-kompatible Mitteilung, um die darin enthaltenen Informationen abzurufen (Schritt 186). Wenn die Zieleinrichtungs-ID gleich der Einrichtungs-ID für die empfangende Einrichtung ist (Schritt 188), löscht die Zieleinrichtung ihre gegenwärtige Suchanforderungsschleife, in der sie zyklisch Suchanforderungs-RTS-Mitteilungen sendet (Schritt 181). (Siehe 11). Andernfalls prüft die empfangende Einrichtung den einzigartigen Sendemitteilungsidentifikator, um festzustellen, ob dieselbe Sendemitteilung vorher empfangen wurde (Schritt 190). Wenn die Sendemitteilung bereits empfangen wurde, ist die Verarbeitung der Suchanforderungs-RTS vollendet.
  • Wenn der einzigartige Sendemitteilungsidentifikator mit keinem innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode vorher empfangenen übereinstimmt, wird das Suchanforderungsbeendigungs-RTS-Signal in seiner Gesamtheit wieder gesendet, was es erlaubt, die ursprüngliche Reichweite der Ursprungseinrichtung stark zu erweitern (Schritt 193). Die empfangende Einrichtung aktualisiert dann den lokalen Datenspeicher, der verwendet wird, um die Suchanforderungs-Benutzerschnittstelle zu unterstützen, um wiederzugeben, dass die Suchanforderung für die identifizierte Einrichtung beendet wurde (Schritt 194), und prüft dann, um festzustellen, ob die empfangende Einrichtung den Suchmodus mit der identifizierten Zieleinrichtung bereits eingeleitet hat (Schritt 196).
  • Wenn der Suchmodus mit der identifizierten Zieleinrichtung bereits eingerichtet wurde, kann der Suchmodus entweder automatisch und/oder manuell beendet werden. Wenn die manuelle Beendigung in Verbindung mit der gegenwärtigen Betriebsumgebung bevorzugt ist, wird der Benutzer der Sucheinrichtung über die Löschung der Suchanforderung über die Benutzerschnittstelle der Einrichtung benachrichtigt (Schritt 202). Die Art der Benachrichtigung kann auf der Basis der Art der Einrichtung und der unterstützten Benutzerschnittstelle variieren. Eine derartige Benachrichtigung können ein Blinklicht, ein akustischer Alarm, Vibrationen und/oder ein blinkender Indikator auf einer LCD-Anzeige sein. Wenn die automatische Einleitung bevorzugt ist, leitet die Einrichtung unmittelbar Suchmodus-bezogene TOA-Pingsequenzen mit der identifizierten Zieleinrichtung ein (200).
  • Die Suchmodusfähigkeit mit hoher Genauigkeit der vorliegenden Erfindung verwendet Entfernungsmesstechniken, um die Fähigkeit von vorhandenen Positionsschätzungssystemen mit der Befähigung zu verbessern, den physischen Ort einer Ziel-Kommunikationseinrichtung exakt zu bestimmen. Ein beliebiges Positionsschätzungssystem kann verwendet werden, um die Sucheinrichtung in die allgemeine Nähe der Zieleinrichtung zu führen. Ferner kann die Zieleinrichtung beliebige Mittel verwenden, durch die ihre anfängliche Positionsschätzung sichergestellt wird. Beispielsweise könnte die Zieleinrichtung eine Positionsschätzung verwenden, die anhand einer aus einer Karte oder von einem Zeichen erhaltenen manuellen Benutzereingabe erzielt wird. Alternativ könnte die Information von einem feststehenden Positionstransponder empfangen werden oder auch auf der Basis des Empfangs von Signalen des globalen Ortungssystems (GPS) berechnet werden.
  • Die vorliegende Erfindung erhöht die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen physischen Suche trotz des Genauigkeitsniveaus, das von dem Positionsschätzungssystem erreicht wird, das dazu genutzt wird, die Sucheinrichtung in die allgemeine Nähe der Zieleinrichtung zu führen. Betriebsfähige Positionsschätzungssysteme können unter Verwendung von Kommunikationseinrichtungen mit einer geringeren und/oder variierenden Positionsschätzungsgenauigkeit zusammengesetzt werden, was die Optimierung von kosten-, größen-, gewichts- und leistungsbezogenen Faktoren erlaubt, ohne die Wahrscheinlichkeit zu schmälern, zur exakten Ortung der physischen Positionen der Zieleinrichtung erfolgreich in der Lage zu sein.
  • Die Suchmodusfähigkeit mit hoher Genauigkeit der vorliegenden Erfindung ist mit ablaufenden Fähigkeiten des Positionsschätzungssystems vollständig kompatibel und kann gleichzeitig mit diesen betrieben werden, was es erlaubt, resultierende Entfernungsinformationen in eine einzige Benutzerschnittstellenanzeige zu integrieren oder separat darzustellen. Die aufgezeigte Erfindung ist zur Nachverfolgung und Zielansteuerung in einem weiten Bereich von Anwendungsgebieten in der Lage, einschließlich der Nachverfolgung und/oder Ortung von Personen und Gegenständen, wie zum Beispiel: militärische Mannschaften und Ausrüstungsgegenstände, Notfalleinsatzkräfte und -geräte, Wertgegenstände, Fahrzeuge, Mobiltelefone, Kinder, Gefangene und auf Bewährung Entlassene.
  • Die aufgezeigte Erfindung schließt die Spread-Spectrum-Signalanalyse und -verarbeitung ein, um die Effekte von durch Mehrweg-Signalausbreitung verursachten Störungen auf die Fähigkeit zu minimieren, die Entfernung zwischen einer Sucheinrichtung und einer Zieleinrichtung auch unter schweren Mehrweg-Bedingungen exakt zu bestimmen. Die Fähigkeit, die Entfernung unter diesen Bedingungen exakt zu bestimmen, erlaubt es der Vorrichtung, den exakten physischen Ort einer mobilen Kommunikationseinrichtung in einer Vielzahl von Umgebungen genau anzusteuern, einschließlich Stadtgebieten und im Inneren von Gebäuden, wo Mehrwegstörungen massiv auftreten können.
  • Eine Kommunikationseinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ihre eigenen Orts-/Zeitschätzungen unter Verwendung von verschiedenen Ortsschätzungstechniken berechnen und speichern; kann ihren eigenen Ort/ihre eigene Zeit betreffende Schätzwerte von mindestens einer aus einer Vielzahl von externen Quellen empfangen und speichern; mehrere den Ort/die Zeit einer oder mehrerer Kommunikationseinrichtungen einschließlich ihrer selbst betreffende Schätzwerte empfangen und/oder speichern; und frühere und letzte bekannte Orts-/Zeitschätzwerte mit anderen Kommunikationseinrichtungen austauschen (das heißt übertragen, empfangen und speichern). Diese Informationen können von der Kommunikationseinrichtung verwendet werden, um den wahrscheinlichen Kurs und den physischen Ort einer Ziel-Kommunikationseinrichtung basierend auf den zu der Zieleinrichtung gehörenden letzten bekannten Orts-Zeitschätzwerten zu projektieren.
  • Die Technik ist klein genug, dass sie in eine kompakte handgehaltene oder tragbare Mobilkommunikationseinrichtung passt und kann ferngesteuert oder manuell betätigt werden, ohne gleichzeitige Sprach- und/oder Datenkommunikationsdienste zu unterbrechen, die von der Einrichtung unterstützt wer den. Die aufgezeigte Vorgehensweise verwendet, sofern praxisgerecht, vorhandene Hardware und Software, um Abschnitte des TOA-Schätzungsprozesses durchzuführen, wodurch Konstruktions- und Herstellungskosten minimiert werden.
  • Das System gemäß vorliegender Erfindung kann verwendet werden, um den Ort von nicht-militärischen Mannschaften und Ausrüstungen physisch exakt zu bestimmen und nachzuverfolgen, die sowohl in Gebäuden als auch im Freien befindlich sind, wozu ohne Einschränkung zählen: mit taktischen Operationen befasste Polizei; nahe an einem oder innerhalb eines brennenden Gebäudes befindliche Feuerwehrmannschaften; medizinisches Personal und Geräte in einer medizinischen Einrichtung oder auf dem Weg zu einem Notfalleinsatz; und mit Such- und Rettungsaufgaben befasstes Personal.
  • Das System gemäß vorliegender Erfindung kann verwendet werden, um den Ort von Wertgegenständen nachzuverfolgen und physisch exakt zu bestimmen, indem Gegenstände markiert werden oder ein Mobilfunkgerät in Gegenstände eingebettet wird, wie zum Beispiel Personalcomputer, Laptop-Computer, tragbare elektronische Einrichtungen, Gepäck (beispielsweise zur Ortung innerhalb eines Flughafens), Aktenkoffer, wertvolles Inventar und gestohlene Automobile. Die Fähigkeiten zur Ortung/Nachverfolgung können ohne mehrere Referenzeinrichtungen in dem die zu verfolgende Einrichtung umgebenden Bereich eingeleitet werden.
  • In städtischen Umgebungen, wo herkömmliche Ortsbestimmungssysteme größere Schwierigkeiten beim Betrieb haben, kann das System gemäß vorliegender Erfindung den Ort von Gewerbe- oder Industriefahrzeugen einschließlich Lastwagen, Bussen und Mietfahrzeugen, die mit Mobilfunkgeräten ausgerüstet sind, zuverlässig verfolgen und physisch genau orten. Die Fähigkeit, den Ort von Personen, die eine Mobilkommunikationseinrichtung tragen, zu verfolgen und physisch genau zu bestimmen, ist unter einer Vielzahl von Umständen ebenfalls wünschenswert, wozu ohne Einschränkung zählen: Kinder in einer belebten Umgebung, wie etwa einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark oder einer Touristenattraktion; Lokalisierung von Personal in einem Gebäude; und Lokalisierung von Gefangenen in einer Strafvollzugsanstalt. Das Mobilfunkgerät kann am Körper getragen werden, indem das Funkgerät in Kleidung integriert wird, wie zum Beispiel ein Armband, ein Halsband, eine Tasche oder eine Schuhsohle.
  • Beim Versand und Materialtransport können Geräte und Personal, die in ständiger Bewegung durch stark behindernde Bereiche sind, wie zum Beispiel Metall-Lagerhäuser, Ladedocks und Eisenbahnstationen, ohne weiteres verfolgt und physisch lokalisiert werden, auch wenn sie in die geschlossenen Decks mehrerer Schiffe geladen wurden, die eine Handelsflotte und eine militärische Flotte bilden.
  • Während die vorliegende Erfindung vorstehend im Kontext eines Systems beschrieben wurde, das elektromagnetische Signale durch die Luft überträgt und empfängt, versteht es sich, dass die Zweiweg-Umlauf-Entfernungsmesstechniken einschließlich der internen Verzögerungskalibrierung und der TOA-Verarbeitung in anderen Medien und mit anderen Signalarten verwendet werden können, wozu ohne Einschränkung zählen: durch feste Materialien, Wasser oder in einem Vakuum übertragene elektromagnetische Signale; Druckwellen oder akustische Signale, die durch ein beliebiges Medium übertragen werden (z. B. seismische, Sonar- oder Ultraschallwellen).
  • In Abhängigkeit von den Niveaus der Positionsgenauigkeit, der niedrigen Erfassungswahrscheinlichkeit und/oder der erforderlichen Vertraulichkeit können Kommunikationseinrichtungen mit variierenden Fähigkeiten aus den hierin aufgezeigten Fähigkeiten auf der Grundlage der modularen Architektur montiert werden. Beispielsweise müssen die aufgezeigten Kurvenanpassungs- und Frequenzdiversity-Merkmale nur in eine Kommunikationseinrichtung integriert werden, wenn die von diesen Merkmalen gebotene verbesserte Ortungsgenauigkeit erforderlich ist. Durch diese modulare Konstruktion ist die aufgezeigte Technologie in der Lage, die strengsten Anforderungen für militärische Spezialeinsatzkräfte sowie auch die von zivilen Such- und Rettungsoperationen verlangten geringeren betrieblichen Erfordernisse zu erfüllen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur exakten Bestimmung der physischen Position einer Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung, enthaltend: a) Bestimmen einer Position der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung mit ausreichender Genauigkeit, um eine Such-Mobilkommunikationseinrichtung in die Umgebung der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung zu leiten; b) wiederholtes Messen der Entfernung zwischen der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung und der Such-Mobilkommunikationseinrichtung, sobald die Such-Mobilkommunikationseinrichtung innerhalb der Umgebung ist, indem ein abgehendes Entfernungsmesssignal und ein Antwort-Entfernungsmesssignal zwischen der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung und der Such-Mobilkommunikationseinrichtung wiederholt ausgetauscht werden und eine Umlauf-Signallaufzeit des abgehenden Entfernungsmesssignals und des Antwort-Entfernungsmesssignals bestimmt wird; und c) Leiten der Bewegung der Such-Mobilkommunikationseinrichtung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung ansprechend auf die wiederholt gemessene Entfernung, wodurch die Position der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung exakt festgestellt wird, indem die Entfernung zwischen der Such- und der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung verringert wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung ihre eigene Position bestimmt, indem sie abgehende und Antwort-Entfernungsmesssignale mit Referenz-Kommunikationseinrichtungen austauscht.
  2. System zur exakten Bestimmung der physischen Position einer Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung, enthaltend: eine Ziel-Kommunikationseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ihre eigene Position mit ausreichender Genauigkeit bestimmt, um durch Austauschen von Entfernungsmesssignalen mit Referenz Kommunikations-einrichtungen eine Such-Mobilkommunikationseinrichtung bis in die Umgebung der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung zu leiten, eine Such-Mobilkommunikationseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie abgehende Entfernungsmesssignale an die Ziel-Mobilkommunika-tionseinrichtung sendet; Antwort-Entfernungsmesssignale von der Ziel-Mobilkommunikations-einrichtung empfängt; und die Entfernung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung aus einer Umlauf-Signallaufzeit des abgehenden und des Antwort-Entfernungs-messsignals bestimmt; wobei die Such- und die Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung so konfiguriert sind, dass sie, sobald die Such-Mobilkommunikationseinrichtung innerhalb der Umgebung ist, in einem Suchmodus arbeiten, in welchem die Such-Mobilkommunikationseinrichtung wiederholt die Entfernung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung bestimmt, um eine Bedienungsperson in die Lage zu versetzen, die Bewegung der Such-Mobilkommunikationseinrichtung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung hin zu leiten, wodurch die Position der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung exakt bestimmt wird, indem die Entfernung zwischen der Such- und der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung reduziert wird.
  3. Such-Mobilkommunikationseinrichtung für ein System nach Anspruch 2, enthaltend: einen Sender, der dafür konfiguriert ist, ein abgehendes Entfernungsmesssignal an die Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung zu senden; einen Empfänger, der dafür konfiguriert ist, ein Antwort-Entfernungsmesssignal von der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung in Reaktion auf das abgehende Entfernungsmesssignal zu empfangen; und einen Prozessor, der dafür konfiguriert ist, die Entfernung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung aus einer Umlauf-Signallaufzeit des Antwort-Entfernungsmesssignals und des abgehenden Entfernungsmesssignals zu bestimmen, wobei die Such-Mobilkommunikationseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie, sobald die Such-Mobilkommunikationseinrichtung innerhalb der Umgebung ist, in einem Suchmodus arbeitet, in welchem die Such-Mobilkommunikationseinrichtung wiederholt die Entfernung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung bestimmt, um eine Bedienungsperson in die Lage zu versetzen, die Bewegung der Such-Mobilkommunikationseinrichtung zu der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung hin zu leiten, wodurch die Position der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung exakt bestimmt wird, indem die Entfernung zwischen der Such- und der Ziel-Mobilkommunikationseinrichtung reduziert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mindestens eine der Referenz-Kommunikationseinrichtungen eine Mobilkommunikationseinrichtung ist.
  5. System nach Anspruch 2, bei welchem mindestens eine der Referenz-Kommunikationseinrichtungen eine Mobilkommunikationseinrichtung ist.
DE60222606T 2001-04-23 2002-04-23 Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Suchmodus-Entfernungstechniken Expired - Lifetime DE60222606T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US839598 2001-04-23
US09/839,598 US6876326B2 (en) 2001-04-23 2001-04-23 Method and apparatus for high-accuracy position location using search mode ranging techniques

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60222606D1 DE60222606D1 (de) 2007-11-08
DE60222606T2 true DE60222606T2 (de) 2008-07-03

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60222606T Expired - Lifetime DE60222606T2 (de) 2001-04-23 2002-04-23 Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Suchmodus-Entfernungstechniken

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6876326B2 (de)
EP (1) EP1253437B1 (de)
AT (1) ATE374377T1 (de)
DE (1) DE60222606T2 (de)
WO (1) WO2002087261A2 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015221827A1 (de) 2015-11-06 2017-05-11 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
DE102015221838A1 (de) 2015-11-06 2017-05-11 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
DE102015017242B3 (de) * 2015-11-06 2018-04-12 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
DE102015017241B3 (de) * 2015-11-06 2018-04-12 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
EP3165943B1 (de) 2015-11-06 2018-12-26 Pepperl + Fuchs GmbH Fördereinrichtung
DE102017117495A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Airbus Defence and Space GmbH System und Verfahren zur Positionsbestimmung einer Sendeeinheit sowie Wasserfahrzeug mit einem System zur Positionsbestimmung einer Sendeeinheit
DE102017117498A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Airbus Defence and Space GmbH System und Verfahren zum Kalibrieren einer Sendeeinheit sowie Wasserfahrzeug mit einem System zum Kalibrieren einer Sendeeinheit

Families Citing this family (159)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE519518C2 (sv) * 2001-06-01 2003-03-11 Kianoush Namvar Signalavkodningssystem
US6700535B2 (en) * 2001-06-01 2004-03-02 Texas Instruments Incorporated Location estimation in narrow bandwidth wireless communication systems
US6760592B2 (en) * 2002-01-07 2004-07-06 Symbol Technologies, Inc. System and method for cyclic carrier de-rotation for earliest time of arrival estimation in a wireless communications system
US20030144009A1 (en) * 2002-01-28 2003-07-31 Dan Nowlin Method and apparatus for local positioning/tracking system using wireless access points
US6823284B2 (en) * 2002-04-30 2004-11-23 International Business Machines Corporation Geolocation subsystem
WO2004016009A1 (en) * 2002-08-13 2004-02-19 Drs Communications Company, Llc Method and system for determining relative positions of networked mobile communication devices
AU2003299103A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-19 University Of Victoria Innovation And Development Corporation Apparatus and method for determining range and bearing using time-stamped massaging
US7660588B2 (en) * 2002-10-17 2010-02-09 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for improving radio location accuracy with measurements
US7398097B2 (en) * 2002-12-23 2008-07-08 Scott Technologies, Inc. Dual-mesh network and communication system for emergency services personnel
US7343159B2 (en) * 2003-03-06 2008-03-11 Sony Corporation Wireless communication system, terminal, message sending method, and program for allowing terminal to execute the method
FI115596B (fi) * 2003-05-06 2005-05-31 Nokia Corp Menetelmä ja järjestelmä tiedon välittämiseksi, sekä laite
US7035757B2 (en) * 2003-05-09 2006-04-25 Intel Corporation Three-dimensional position calibration of audio sensors and actuators on a distributed computing platform
US7668124B2 (en) * 2003-05-21 2010-02-23 Broadcom Corporation Position based WPAN (Wireless Personal Area Network) management
JP4077377B2 (ja) * 2003-08-11 2008-04-16 富士通株式会社 計測端末、サービス装置、及び要求端末
US20050058081A1 (en) * 2003-09-16 2005-03-17 Elliott Brig Barnum Systems and methods for measuring the distance between devices
GB0324954D0 (en) * 2003-10-25 2003-11-26 Koninkl Philips Electronics Nv Line of sight signal detection
US7366243B1 (en) 2003-10-29 2008-04-29 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Methods and apparatus for transmitting non-contiguous spread spectrum signals for communications and navigation
EP1701564A4 (de) * 2003-12-10 2012-11-07 Nec Corp Übertragungszeitdifferenz-messverfahren und system dafür
US20050165946A1 (en) * 2003-12-22 2005-07-28 Intel Corporation Bi-directional wireless LAN channel access
GB2409900B (en) 2004-01-09 2006-05-24 Statoil Asa Processing seismic data representing a physical system
US20050175038A1 (en) * 2004-01-12 2005-08-11 John Carlson Method and apparatus for synchronizing wireless location servers
DE102004003755B4 (de) * 2004-01-23 2013-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Erfassungsvorrichtung, Netzwerkentität, Kommunikationssystem und Verfahren zum Erfassen einer Ausrichtung eines Kommunikationssenders bzw. eines Kommunikationsempfängers
JP2005257633A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Nec Corp 電波発信位置特定システム及び方法、情報処理装置及びそのコンピュータ・プログラム
GB0406094D0 (en) * 2004-03-17 2004-04-21 Koninkl Philips Electronics Nv Making time-of-flight measurements in master/slave and ad hoc networks by evesdropping on messages
KR101133398B1 (ko) * 2004-04-08 2012-04-09 로카타 코퍼레이션 무선 내비게이션 수신기 내의 멀티패스 완화 방법
US7411551B2 (en) * 2004-06-21 2008-08-12 Korea Electrotechnology Research Institute System and method for asynchronous wireless positioning by ordered transmission
US7269413B2 (en) * 2004-08-10 2007-09-11 Oro Grande Technology Llc Telephone location caller ID
FR2880508A1 (fr) * 2005-01-03 2006-07-07 France Telecom Procede de mesure d'une distance entre deux equipements de radiocommunication, et equipement adapte pour mettre en oeuvre un tel procede
US7453961B1 (en) 2005-01-11 2008-11-18 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Methods and apparatus for detection of signal timing
US7848881B2 (en) * 2005-07-05 2010-12-07 Containertrac, Inc. Automatic past error corrections for location and inventory tracking
IL169854A (en) * 2005-07-25 2013-11-28 Elta Systems Ltd System and method for finding receiver-transmitter location
IL169855A (en) 2005-07-25 2014-05-28 Elta Systems Ltd A system and method for locating a receiver location
WO2007061921A2 (en) * 2005-11-21 2007-05-31 Powercast Corporation Radio-frequency (rf) power portal
US7379015B2 (en) * 2005-12-01 2008-05-27 Trimble Navigation Limited First responder positioning apparatus
US7489904B2 (en) * 2005-12-13 2009-02-10 Motorola, Inc. Method and system for determining the time of arrival of a direct radio signal
US7561048B2 (en) * 2005-12-15 2009-07-14 Invisitrack, Inc. Methods and system for reduced attenuation in tracking objects using RF technology
US10834531B2 (en) 2005-12-15 2020-11-10 Polte Corporation Multi-path mitigation in rangefinding and tracking objects using reduced attenuation RF technology
US10281557B2 (en) 2005-12-15 2019-05-07 Polte Corporation Partially synchronized multilateration/trilateration method and system for positional finding using RF
US9288623B2 (en) 2005-12-15 2016-03-15 Invisitrack, Inc. Multi-path mitigation in rangefinding and tracking objects using reduced attenuation RF technology
GB2435693A (en) 2006-02-09 2007-09-05 Electromagnetic Geoservices As Seabed electromagnetic surveying
JP4854003B2 (ja) * 2006-02-13 2012-01-11 独立行政法人情報通信研究機構 測距システム
US7450069B2 (en) * 2006-02-27 2008-11-11 Olympus Corporation Technology Of America Ranging system and method
US7646336B2 (en) * 2006-03-24 2010-01-12 Containertrac, Inc. Automated asset positioning for location and inventory tracking using multiple positioning techniques
US8572266B2 (en) * 2006-04-03 2013-10-29 Disney Enterprises, Inc. Group management and graphical user interface for associated electronic devices
GB2439378B (en) 2006-06-09 2011-03-16 Electromagnetic Geoservices As Instrument for measuring electromagnetic signals
US8428098B2 (en) 2006-07-06 2013-04-23 Qualcomm Incorporated Geo-locating end-user devices on a communication network
US8340682B2 (en) 2006-07-06 2012-12-25 Qualcomm Incorporated Method for disseminating geolocation information for network infrastructure devices
US20100158331A1 (en) * 2006-08-22 2010-06-24 Jacobs James P System and method for determining absolute position using a multiple wavelength signal
GB2442244A (en) * 2006-09-29 2008-04-02 Electromagnetic Geoservices As Determining the position and orientation of electromagnetic receivers
GB2442749B (en) 2006-10-12 2010-05-19 Electromagnetic Geoservices As Positioning system
US7839290B2 (en) * 2006-11-01 2010-11-23 David Welford Chidakel Sonic building rescue beacon
FR2908260A1 (fr) 2006-11-07 2008-05-09 France Telecom Procede d'estimation de la distance entre deux equipements radio
US7798090B2 (en) * 2007-01-05 2010-09-21 Thomas Angell Hatfield Rescue and locational determination equipment
GB2445582A (en) 2007-01-09 2008-07-16 Statoil Asa Method for analysing data from an electromagnetic survey
DE102007012087A1 (de) 2007-03-13 2008-10-02 Universität Tübingen Mobilkommunikationsgeräte, geeignet zur Bestimmung von Entfernungen zu anderen Mobilkommunikationsgeräten, und das dazugehörige Verfahren
KR20100016571A (ko) * 2007-05-17 2010-02-12 톰슨 라이센싱 대형 스튜디오 환경에서의 카메라의 수동 포지셔닝 정보
US7991718B2 (en) * 2007-06-28 2011-08-02 Microsoft Corporation Method and apparatus for generating an inference about a destination of a trip using a combination of open-world modeling and closed world modeling
US8244660B2 (en) 2007-06-28 2012-08-14 Microsoft Corporation Open-world modeling
EP2105759A1 (de) * 2008-03-28 2009-09-30 Identec Solutions AG Verfahren und Systeme zum Ausführen eines Zwei-Wege-Verfahrens
WO2009143559A1 (en) 2008-05-26 2009-12-03 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Measurement of time of arrival
US20110188389A1 (en) 2008-07-04 2011-08-04 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Wireless Localisation System
US8068851B2 (en) * 2008-08-29 2011-11-29 Motorola Solutions, Inc. Method for proximity detection in a wireless communication network
US8614975B2 (en) 2008-09-19 2013-12-24 Qualcomm Incorporated Synchronizing a base station in a wireless communication system
WO2010040203A1 (en) * 2008-10-06 2010-04-15 Tektrap Systems, Inc. Method and device for tracing objects and detecting change in configuration of objects
US8073463B2 (en) * 2008-10-06 2011-12-06 Andrew, Llc System and method of UMTS UE location using uplink dedicated physical control channel and downlink synchronization channel
US9037155B2 (en) * 2008-10-28 2015-05-19 Sven Fischer Time of arrival (TOA) estimation for positioning in a wireless communication network
US20100135178A1 (en) 2008-11-21 2010-06-03 Qualcomm Incorporated Wireless position determination using adjusted round trip time measurements
US8892127B2 (en) 2008-11-21 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Wireless-based positioning adjustments using a motion sensor
US9645225B2 (en) 2008-11-21 2017-05-09 Qualcomm Incorporated Network-centric determination of node processing delay
US8140014B2 (en) * 2008-11-24 2012-03-20 Verizon Patent And Licensing Inc. Social interaction tracking
US9125153B2 (en) 2008-11-25 2015-09-01 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for two-way ranging
EP2200384B1 (de) * 2008-12-16 2012-08-01 Nanotron Technologies GmbH Entfernungsdiversitätsempfangsverfahren und Empfänger
US8768344B2 (en) 2008-12-22 2014-07-01 Qualcomm Incorporated Post-deployment calibration for wireless position determination
US8750267B2 (en) 2009-01-05 2014-06-10 Qualcomm Incorporated Detection of falsified wireless access points
US8982851B2 (en) 2009-01-06 2015-03-17 Qualcomm Incorporated Hearability improvements for reference signals
WO2010113768A1 (ja) * 2009-04-01 2010-10-07 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動機、通信システムおよび通信方法
US8699409B2 (en) * 2009-04-08 2014-04-15 Qualcomm Incorporated Methods and apparatuses for providing peer-to-peer positioning in wireless networks
US8233457B1 (en) 2009-09-03 2012-07-31 Qualcomm Atheros, Inc. Synchronization-free station locator in wireless network
US9055395B2 (en) 2009-11-12 2015-06-09 Cisco Technology, Inc. Location tracking using response messages identifying a tracked device in a wireless network
JP5869490B2 (ja) * 2009-11-13 2016-02-24 ゾール メディカル コーポレイションＺＯＬＬ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 地域密着型応答システム
MD4154C1 (ro) * 2010-03-16 2012-10-31 Еуджен МОРАРУ Sistem de determinare a amplasamentului paraşutelor decuplate
AR076260A1 (es) 2010-04-06 2011-06-01 Ghisani Rolando Roberto Dispositivo electronico y procedimiento para la ubicacion de bultos extraviados
US8781492B2 (en) 2010-04-30 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Device for round trip time measurements
US8743699B1 (en) 2010-05-07 2014-06-03 Qualcomm Incorporated RFID tag assisted GPS receiver system
US8681741B1 (en) 2010-05-07 2014-03-25 Qualcomm Incorporated Autonomous hybrid WLAN/GPS location self-awareness
US8675539B1 (en) 2010-05-07 2014-03-18 Qualcomm Incorporated Management-packet communication of GPS satellite positions
US8370629B1 (en) 2010-05-07 2013-02-05 Qualcomm Incorporated Trusted hybrid location system
EP2577346A4 (de) * 2010-06-01 2015-04-22 Adeptence Llc Innenraum-positionierungssysteme und -verfahren
US9091746B2 (en) 2010-07-01 2015-07-28 Qualcomm Incorporated Determination of positions of wireless transceivers to be added to a wireless communication network
US9606219B2 (en) 2010-08-02 2017-03-28 Progeny Systems Corporation Systems and methods for locating a target in a GPS-denied environment
US9057771B2 (en) * 2011-04-25 2015-06-16 Disney Enterprises, Inc. Carrier sense-based ranging
KR101836427B1 (ko) * 2011-04-29 2018-03-09 오소트론 주식회사 거리 측정 방법 및 장치와, 측위 방법
US9392469B2 (en) 2011-06-03 2016-07-12 Qualcomm Incorporated Systems and methods for receiver based clear channel assessment
US8547870B2 (en) 2011-06-07 2013-10-01 Qualcomm Incorporated Hybrid positioning mechanism for wireless communication devices
US8509809B2 (en) * 2011-06-10 2013-08-13 Qualcomm Incorporated Third party device location estimation in wireless communication networks
US8909244B2 (en) 2011-06-28 2014-12-09 Qualcomm Incorporated Distributed positioning mechanism for wireless communication devices
EP2734857B1 (de) * 2011-07-20 2019-01-23 Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation ( C.S.I.R.O. ) Drahtloses lokalisierungssystem
US11835639B2 (en) 2011-08-03 2023-12-05 Qualcomm Technologies, Inc. Partially synchronized multilateration or trilateration method and system for positional finding using RF
US11125850B2 (en) 2011-08-03 2021-09-21 Polte Corporation Systems and methods for determining a timing offset of emitter antennas in a wireless network
US8463291B2 (en) * 2011-09-13 2013-06-11 Alcatel Lucent KL-divergence kernel regression for non-gaussian fingerprint based localization
US8521181B2 (en) 2011-09-19 2013-08-27 Qualcomm Incorporated Time of arrival based positioning system
US8457655B2 (en) 2011-09-19 2013-06-04 Qualcomm Incorporated Hybrid time of arrival based positioning system
US8489114B2 (en) 2011-09-19 2013-07-16 Qualcomm Incorporated Time difference of arrival based positioning system
US8755304B2 (en) 2011-10-21 2014-06-17 Qualcomm Incorporated Time of arrival based positioning for wireless communication systems
US9554286B2 (en) * 2011-12-02 2017-01-24 Lear Corporation Apparatus and method for detecting a location of a wireless device
US8824325B2 (en) 2011-12-08 2014-09-02 Qualcomm Incorporated Positioning technique for wireless communication system
US9282471B2 (en) * 2012-03-21 2016-03-08 Digimarc Corporation Positioning systems for wireless networks
US9001621B2 (en) * 2012-04-20 2015-04-07 Symbol Technologies, Inc. Dual frequency ultrasonic locationing system
US9151826B2 (en) * 2012-06-08 2015-10-06 Symbol Technologies, Llc Locationing via phase difference correlation between two frequency pulses derived from a single frequency emitter ultrasonic burst
US8837316B2 (en) * 2012-06-14 2014-09-16 Qualcomm Incorporated RTT based ranging system and method
CN104335064B (zh) * 2012-07-09 2016-11-16 英特尔公司 改进的三边测量处理
US8933776B2 (en) 2012-07-20 2015-01-13 Qualcomm Incorporated Relative positioning applications in wireless devices
US10845453B2 (en) 2012-08-03 2020-11-24 Polte Corporation Network architecture and methods for location services
US10440512B2 (en) 2012-08-03 2019-10-08 Polte Corporation Angle of arrival (AOA) positioning method and system for positional finding and tracking objects using reduced attenuation RF technology
US10863313B2 (en) 2014-08-01 2020-12-08 Polte Corporation Network architecture and methods for location services
US8787836B1 (en) 2013-03-15 2014-07-22 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices having databases and automated reports for electronic spectrum management
US9078162B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management
US11646918B2 (en) 2013-03-15 2023-05-09 Digital Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management for identifying open space
US10219163B2 (en) 2013-03-15 2019-02-26 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management
US10244504B2 (en) 2013-03-15 2019-03-26 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for geolocation with deployable large scale arrays
US10231206B2 (en) 2013-03-15 2019-03-12 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management for identifying signal-emitting devices
US10237770B2 (en) 2013-03-15 2019-03-19 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices having databases and automated reports for electronic spectrum management
US8798548B1 (en) 2013-03-15 2014-08-05 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices having databases for electronic spectrum management
US10271233B2 (en) 2013-03-15 2019-04-23 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for automatic signal detection with temporal feature extraction within a spectrum
US8750156B1 (en) 2013-03-15 2014-06-10 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management for identifying open space
US10257727B2 (en) 2013-03-15 2019-04-09 DGS Global Systems, Inc. Systems methods, and devices having databases and automated reports for electronic spectrum management
US10122479B2 (en) 2017-01-23 2018-11-06 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for automatic signal detection with temporal feature extraction within a spectrum
US8805292B1 (en) 2013-03-15 2014-08-12 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management for identifying signal-emitting devices
US10257729B2 (en) 2013-03-15 2019-04-09 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices having databases for electronic spectrum management
US10257728B2 (en) 2013-03-15 2019-04-09 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management
US10299149B2 (en) 2013-03-15 2019-05-21 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for electronic spectrum management
CN104395893B (zh) * 2013-06-19 2017-11-24 华为终端（东莞）有限公司 信息查询方法和设备
US8982935B2 (en) 2013-07-25 2015-03-17 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for ranging using round-trip time by broadcasting in a network
KR102129265B1 (ko) * 2013-11-06 2020-07-02 삼성전자주식회사 무선 통신시스템의 위치 추정 장치 및 방법
KR102246274B1 (ko) * 2014-02-21 2021-04-29 삼성전자주식회사 무선 통신시스템의 거리 측정을 위한 오차 보상 장치 및 방법
US20170115375A1 (en) * 2014-03-28 2017-04-27 Nec Corporation Wireless device, distance estimation system, position estimation system, distance estimation method, position estimation method, distance-estimation-program recording medium, and position-estimation-program recording medium
US9253599B1 (en) * 2014-08-20 2016-02-02 Qualcomm Incorporated RTT processing based on a characteristic of access points
US9709656B2 (en) * 2014-08-22 2017-07-18 Daniel A. Katz Tracking a radio beacon from a moving device
US9929817B2 (en) * 2014-11-19 2018-03-27 Oath Inc. System and method for 3D tracking for ad-hoc cross-device interaction
CN104754512B (zh) * 2015-03-13 2019-02-05 Oppo广东移动通信有限公司 一种终端查找方法及查找终端
EP3375113A4 (de) 2015-11-09 2019-07-17 Wiser Systems, Inc. Verfahren zur synchronisation mehrerer vorrichtungen und ortsbestimmung basierend auf den synchronisierten vorrichtungen
JP2017161479A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社東芝 無線装置、通信方法およびプログラム
EP3255939B1 (de) * 2016-06-10 2022-01-19 The Swatch Group Research and Development Ltd. Verwaltung der synchronisierung mit einem identifizierungskennzeichen
US20180011190A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-11 Navico Holding As High Ping Rate Sonar
EP3506606B1 (de) * 2016-08-25 2020-11-25 Kyocera Corporation Elektronische vorrichtung, steuerungsverfahren und steuerungsprogramm
US10361887B2 (en) * 2016-10-25 2019-07-23 Apple Inc. Time of arrival estimation
US10700794B2 (en) 2017-01-23 2020-06-30 Digital Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for automatic signal detection based on power distribution by frequency over time within an electromagnetic spectrum
US10498951B2 (en) 2017-01-23 2019-12-03 Digital Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for unmanned vehicle detection
US10529241B2 (en) 2017-01-23 2020-01-07 Digital Global Systems, Inc. Unmanned vehicle recognition and threat management
US10459020B2 (en) 2017-01-23 2019-10-29 DGS Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for automatic signal detection based on power distribution by frequency over time within a spectrum
US11290323B2 (en) 2017-04-13 2022-03-29 Qualcomm Incorporated Configuring multi-channel transmission for ranging accuracy
US10627479B2 (en) * 2017-05-17 2020-04-21 Zerokey Inc. Method for determining the position of an object and system employing same
US10708715B2 (en) * 2017-10-16 2020-07-07 Christopher Anthony Silva Method and system for 3-D location of mobile devices
US11255945B2 (en) 2018-03-27 2022-02-22 Polte Corporation Multi-path mitigation in tracking objects using compressed RF data
US10943461B2 (en) 2018-08-24 2021-03-09 Digital Global Systems, Inc. Systems, methods, and devices for automatic signal detection based on power distribution by frequency over time
SG11202100714XA (en) * 2018-08-28 2021-03-30 Salunda Ltd Personnel safety sensing
CN110139212B (zh) * 2019-06-21 2021-07-06 Oppo广东移动通信有限公司 定位处理方法及相关产品
US11570740B2 (en) * 2020-03-31 2023-01-31 Sr Technologies, Inc. Geo-locating of wireless devices using a “pass filter” function
CN111989592B (zh) * 2020-07-16 2024-04-16 北京小米移动软件有限公司 同步系统中的测距方法、装置、设备及可读存储介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58148526A (ja) * 1982-02-26 1983-09-03 Mitsubishi Electric Corp 救難用信号装置
GB2129643A (en) 1982-11-09 1984-05-16 Del Norte Technology Means for and methods of homing under radar signals
US4799062A (en) * 1987-04-27 1989-01-17 Axonn Corporation Radio position determination method and apparatus
US4935907A (en) * 1988-02-22 1990-06-19 Friedman Mark B Electronic homing system
US5157408A (en) * 1990-05-25 1992-10-20 Navcom Defence Electronics, Inc. Low probability of interception relative position determination system
WO1998010307A1 (en) 1996-09-09 1998-03-12 Dennis Jay Dupray Location of a mobile station
US6453168B1 (en) 1999-08-02 2002-09-17 Itt Manufacturing Enterprises, Inc Method and apparatus for determining the position of a mobile communication device using low accuracy clocks
JP3627607B2 (ja) * 2000-01-20 2005-03-09 三菱電機株式会社 レーダトランスポンダ
AUPQ672900A0 (en) * 2000-04-06 2000-05-04 Linlan Research And Design Company Pty Ltd An emergency signalling device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015221827A1 (de) 2015-11-06 2017-05-11 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
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DE102015017241B3 (de) * 2015-11-06 2018-04-12 Pepperl + Fuchs Gmbh Fördereinrichtung
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EP3165943B1 (de) 2015-11-06 2018-12-26 Pepperl + Fuchs GmbH Fördereinrichtung
DE102017117495A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Airbus Defence and Space GmbH System und Verfahren zur Positionsbestimmung einer Sendeeinheit sowie Wasserfahrzeug mit einem System zur Positionsbestimmung einer Sendeeinheit
DE102017117498A1 (de) * 2017-08-02 2019-02-07 Airbus Defence and Space GmbH System und Verfahren zum Kalibrieren einer Sendeeinheit sowie Wasserfahrzeug mit einem System zum Kalibrieren einer Sendeeinheit
US10802138B2 (en) 2017-08-02 2020-10-13 Airbus Defence and Space GmbH System and method for determining the position of a transmitting unit and watercraft having a system for determining the position of a transmitting unit
US10871546B2 (en) 2017-08-02 2020-12-22 Airbus Defence and Space GmbH System and method for calibrating a transmitting unit, and watercraft comprising a system for calibrating a transmitting unit

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