KR20180042221A - 산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템 - Google Patents

산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180042221A
KR20180042221A KR1020187001310A KR20187001310A KR20180042221A KR 20180042221 A KR20180042221 A KR 20180042221A KR 1020187001310 A KR1020187001310 A KR 1020187001310A KR 20187001310 A KR20187001310 A KR 20187001310A KR 20180042221 A KR20180042221 A KR 20180042221A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
transponder
interrogator
tof
frequency
Prior art date
Application number
KR1020187001310A
Other languages
English (en)
Inventor
데이빗 에이. 민델
매튜 이안 빈
마이클 허쉬
제임스 캠벨 킨제이
그레고리 엘. 차르밧
Original Assignee
휴매틱스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴매틱스 코포레이션 filed Critical 휴매틱스 코포레이션
Priority claimed from PCT/US2016/037407 external-priority patent/WO2016205219A1/en
Publication of KR20180042221A publication Critical patent/KR20180042221A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/767—Responders; Transponders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/78—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted discriminating between different kinds of targets, e.g. IFF-radar, i.e. identification of friend or foe
    • G01S13/785—Distance Measuring Equipment [DME] systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/79—Systems using random coded signals or random pulse repetition frequencies, e.g. "Separation and Control of Aircraft using Non synchronous Techniques" [SECANT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
    • G01S13/84—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted for distance determination by phase measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0247—Determining attitude
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0294—Trajectory determination or predictive filtering, e.g. target tracking or Kalman filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • G01S13/935—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft for terrain-avoidance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2205/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S2205/01—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/021—Calibration, monitoring or correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/356—Receivers involving particularities of FFT processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/358—Receivers using I/Q processing
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Abstract

산업 환경에서 물체의 위치를 추적하는 시스템은 인터로게이터, 트랜스폰더 및 프로세서를 포함한다. 인터로게이터는 신호를 송신하고, 송신 신호에 대응하는 제1 참조 신호를 제공한다. 트랜스폰더는 응답 신호를 제공한다. 인터로게이터는 응답 신호를 수신하고 응답 신호에 대응하는 제2 참조 신호를 제공한다. 프로세서는 두 개의 참조 신호에 기초하여, 인터로게이터 또는 트랜스폰더의 다른 것에 대비한 상대 위치를 결정한다.

Description

산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템
본 출원은 동시 계류중인 미국 가출원인 2015년 6월 15일자로 출원된 제62/175,819호; 2015년 7월 29일자로 출원된 제62/198,633호; 2015년 10월 19일자로 출원된 제62/243,264호; 2015년 11월 11일자로 출원된 제62/253,983호; 각각 2015년 12월 17일자로 출원된 제62/268,727호, 제62/268,734호, 제62/268,736호, 제62/268,741호 및 제62/268,745호; 2015년 12월 22일자로 출원된 제62/271,136호; 2016년 1월 6일자로 출원된 제62/275,400호; 및 각각 2016년 3월 10일자로 출원된 제62/306,469호, 제62/306,478호 및 제62/306,483호의 이득을 주장하며, 이들 각각의 가출원은 그 전체가 모든 목적으로 본 출원에 참고로 포함된다.
본 개시는 일반적으로 산업 자동화 환경에서 물체를 추적하는 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 산업용 장비 또는 종업원의 움직임을 추적하는 것에 관한 것이다.
제조 시설, 창고, 고객의 주문 처리 센터 등과 같은 산업 환경은 전형적으로 서로끼리 서로 합동되어 작업하는 인력, 기계 및 장비가 혼합되어 있다. 자동화된 장비 및 기계, 사람이 제어하는 장비 및 기계, 그리고 인력은 모두 서로 독립적으로 움직일 수 있으며, 서로에게 위험을 끼칠 수 있거나 또는 효율적인 또는 조정된 방식으로 자기들의 기능을 수행하지 못할 수 있다. 동작을 최적화하고 및/또는 위험을 감지하는 전통적인 시스템은 전형적으로 기계상에 독립적인 센서가 포함되며 사람에게는 규칙 또는 작업 절차를 부과하는데, 이 모든 것은 오작동, 오류 또는 일상적이지 않은 영향을 받는다. 그러므로 산업 환경 내에서 동작 및 움직임의 자동화 및 정밀 추적을 높이는 일련의 구성요소, 시스템 및 방법이 필요하다.
양태 및 실시예는 산업 자동화 환경에서 물체를 추적하는 것에 관한 것에 관한 것으로, 특히 산업용 장비 또는 종업원의 움직임을 추적하는 것에 관한 것이다.
일 양태에 따르면, 물체의 위치를 추적하는 시스템은 제1 전자기 신호를 송신하고 송신 신호에 대응하는 제1 참조 신호를 제공하는 적어도 하나의 인터로게이터(interrogator); 제1 전자기 신호를 수신하고 응답 신호를 제공하는 적어도 하나의 트랜스폰더(transponder); - 적어도 하나의 인터로게이터는 응답 신호를 수신하고 응답 신호에 대응하는 제2 참조 신호를 제공하는 수신기를 포함함 -; 및 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호에 응답하여 적어도 하나의 인터로게이터 또는 적어도 하나의 트랜스폰더 중 적어도 하나의 정밀한 위치를 결정하는 프로세서를 포함하며; 추적될 물체는 사람, 하나의 장비 및 아이템 중 하나의 일부 중 적어도 하나를 포함하고; 시스템은 하나의 장비 또는 아이템과 협력하여 사람의 신체 움직임의 정밀한 위치 및 장소를 결정하도록 구성되며; 적어도 하나의 인터로게이터 및 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 물체에 장착되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 인터로게이터는 고정된 위치에 있는 복수의 인터로게이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 트랜스폰더는 고정된 위치에 있는 복수의 트랜스폰더를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 인터로게이터 및 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 손목 밴드에 통합된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 인터로게이터 및 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 개인 디지털 디바이스에 통합된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 인터로게이터 및 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 피드백 메커니즘으로 구성된다. 일부 실시예에서, 피드백 메커니즘은 유색 LED, 스피커, 마이크로폰, 무선 비콘, 가속도계, 자이로스코프 및 햅틱 디바이스 중 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 작업 수행에 관한 사람의 실시간 피드백을 제공하기 위해 피드백 메커니즘에 신호를 보내도록 구성된다. 일부 실시예에서, 피드백 메커니즘은 임계 피드백의 적어도 하나의 표시 및 일상 피드백의 적어도 하나의 다른 표시를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 사람에게 실시간 지시를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 분석, 수행 모니터링 및 훈련 중 하나를 위해 사람의 사지의 작업 패턴을 모니터링하고 저장하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 작업 환경에서 수행 모니터링을 위해 하나의 장비 또는 아이템을 추적하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 작업 환경은 선별 및 포장 환경, 창고 환경 및 조립 환경 중 하나이다. 일부 실시예에서, 사지는 사람의 손이며, 시스템은 선별 및 포장 환경에서 실시간 피드백을 제공하기 위해 저장소에서 아이템을 선택하는 사람의 손 및 아이템을 추적하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나의 장비와 관련하여 하나 이상의 사람의 사지를 정밀하게 추적하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 사지의 인식된 움직임에 기초하여 그리고 인식된 움직임과 협동하여 액션을 수행하는 산업용 장비를 작동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 사지와 하나의 장비 사이의 계류중인 충돌을 검출하고, 이에 응답하여 산업용 장비가 충돌을 멈추어 세우거나 충돌을 비켜나게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 수행 가능한 액션으로서 사람의 신체 부위의 움직임을 해석하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 사람의 사지의 움직임을 예측하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 산업 환경에서 동작하는 로봇의 간섭을 제거하고 로봇의 이동 경로를 최적화하기 위해 로봇 라인을 셋업 또는 수정할 수 있도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나의 장비의 결정된 위치에 기초하여 하나의 장비를 제어 모드 사이에서 자동적인 전환을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 다수의 하위 구성요소를 갖는 대규모 기계의 허용 오차 내에서 정밀한 조립 또는 셋업을 위해 구성된다.
이와 같은 예시적인 양태 및 실시예의 또 다른 양태, 실시예 및 장점은 이하에서 상세하게 논의된다. 본 명세서에 개시된 실시예는 본 명세서에 개시된 원리 중 적어도 하나의 원리와 일치하는 임의의 방식으로 다른 실시예와 조합될 수 있으며, "실시예", "일부 실시예", "대안 실시예", "다양한 실시예", "일 실시예" 등이라 언급하는 것은 반드시 상호 배타적인 것은 아니고 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 나타내려는 것이다. 본 명세서에서 이러한 용어가 출현한다 하여 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
적어도 하나의 실시예에 관한 다양한 양태가 일정한 비율대로 작성되지 않은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 논의된다. 도면은 다양한 양태 및 실시예의 예시 및 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하지만, 본 발명의 범위를 규정하려는 의도는 아니다. 도면에서, 다양한 도면에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 동일한 참조 부호로 표시된다. 명확성을 기하기 위해, 모든 도면에서 모든 구성요소가 라벨로 표시되지 않을 수 있다.
도 1은 직접 비행시간(time-of-flight, TOF)을 측정하는 양상태 거리 측정 시스템(bi-static ranging system)의 구성에 기초하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave, FMCW) TOF 신호에 기초하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS) TOF 신호에 기초하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 광대역, 초광대역 펄스 신호 또는 임의의 펄스 압축 파형(pulse compressed waveform)에 기초하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 DSSS 또는 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum, FHSS) FMCW 거리 측정 기술에 기초하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 다수의 송신기, 다수의 수신기 또는 수신기와 트랜스폰더의 하이브리드 조합을 갖는, TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 7은 다수의 수신기, 다수의 트랜스폰더 또는 수신기와 트랜스폰더의 하이브리드 조합을 갖는, TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 8은 다수의 송신기, 다수의 송수신기 또는 송신기와 송수신기의 하이브리드 조합 및 다수의 수신기, 다수의 트랜스폰더 또는 수신기와 트랜스폰더의 하이브리드 조합을 갖는, TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 변조된 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 위치를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 10은 변조된 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 위치를 측정하기 위한 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 11은 선형 FMCW 양방향 TOF 거리 측정을 위한 인터로게이터(interrogator)의 블록도를 도시한다.
도 12는 선형 FMCW 양방향 TOF 거리 측정을 위한 인터로게이터의 블록도의 다른 실시예를 도시한다.
도 13은 사용자 및/또는 산업용 장비의 움직임을 검출하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 14는 사용자 및/또는 산업용 장비의 움직임을 검출하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
본 명세서에서 논의되는 방법 및 장치의 실시예는 이하의 설명에 언급되거나 첨부 도면에 도시된 구성의 세부 사항 및 구성요소의 배치에 적용하는 것으로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 방법 및 장치는 다른 실시예에서 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 특정 구현의 예는 본 명세서에서 설명의 목적으로만 제공되며 제한하려는 의도는 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는", "갖는", "내장하는", "수반하는" 및 그 변형을 사용하는 것은 그 다음에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 부가적인 항목을 포함하는 것을 의미한다. "또는"이라고 언급하는 것은 "또는"을 사용하여 설명되는 모든 용어들이 그 설명된 용어들의 하나, 둘 이상 및 모두 중 어느 것이라도 나타낼 수 있도록 포괄적인 것으로 해석될 수 있다. 전방 및 후방, 좌측 및 우측, 상단 및 하단, 상부 및 하부 그리고 수직 및 수평에 대해 언급하는 모든 것은 설명의 편의를 위한 것이지, 본 시스템 및 방법 또는 이들의 구성요소를 임의의 위치 또는 공간 방향으로 제한하려는 것은 아니다.
정의
송수신기는 공통의 회로를 공유하는 송신기(안테나의 도움을 받아 전자기 신호를 생성하는 전자 디바이스)와 수신기(안테나의 도움을 받아 전자기 신호를 수신하고 전자기 신호에 의해 반송된 정보를 유용한 형태로 변환하는 전자 디바이스)를 모두 포함하는 디바이스이다.
송신기-수신기는 조합되었지만 공통의 회로를 공유하지 않는 송신기와 수신기 모두를 포함하는 디바이스이다.
송신기는 송신 전용 디바이스이지만, 송신기-수신기, 송수신기 또는 트랜스폰더의 송신 구성요소를 지칭할 수 있다.
수신기는 수신 전용 디바이스이지만, 송신기-수신기, 송수신기 또는 트랜스폰더의 수신 구성요소를 지칭할 수 있다.
트랜스폰더는 트랜스폰더를 식별하는 그리고 송신기로부터 수신된 질문 신호를 수신하는 것에 응답하여 신호를 방출하는 디바이스이다.
(무선 검출 및 거리 측정을 위한) 레이더는 전자기 신호를 사용하여 물체의 거리, 고도, 방향 또는 속도를 결정하는 물체 검출 시스템이다. 본 개시의 목적 상, "레이더"는 송신기가 무선 주파수 신호를 미리 정해진 방향 또는 방향들로 방출하고, 수신기가 물체로부터 다시 반사된 신호 또는 에코를 청취하는, 기본적 또는 "고전적" 레이더를 지칭한다.
무선 주파수 신호 또는 "RF 신호"는 CW 또는 펄스 또는 임의의 형태일 수 있는 RF 신호 스펙트럼에 속하는 전자기 신호를 지칭한다.
펄스 압축(Pulse Compression) 또는 펄스 압축(Pulse Compressed) 신호는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 FMCW, 선형 FM, 펄스 CW, 임펄스, 바커 코드(Barker codes) 및 임의의 다른 코딩된 파형을 비롯한 비행시간(Time-of-Flight, TOF) 측정에 사용되는 임의의 코딩된, 임의적인 또는 다른 방식의 시변 파형을 지칭한다.
유선은 케이블과 같은 물리적 도파관에 의해 중앙 프로세서에 연결된 송신기, 송수신기, 수신기, 트랜스폰더 또는 이들의 임의의 조합의 네트워크를 지칭한다. 무선은 물리적 도파관에 의해서가 아닌 무선으로 송신되고 수신되는 전자기 신호에 의해서만 연결되는 송신기, 송수신기, 수신기, 트랜스폰더 또는 이들의 임의의 조합의 네트워크를 지칭한다.
네트워크를 교정하는 것(calibrating)은 송신기, 송수신기, 수신기, 트랜스폰더 또는 이들의 임의의 조합 사이의 거리를 측정하는 것을 지칭한다.
고정밀 거리 측정(high precision ranging)은 전자기 신호를 사용하여 밀리미터 또는 밀리미터 이하의 정밀도로 거리를 측정하는 것을 지칭한다.
일방 이동 시간(one-way travel time) 또는 TOF는 전자기 신호가 송신기 또는 송수신기로부터 수신기 또는 트랜스폰더로 이동하는 데 걸린 시간을 지칭한다.
양방향 이동 시간 또는 TOF는 전자기 신호가 송신기 또는 송수신기로부터 트랜스폰더로 이동하는 데 걸리는 시간에다 신호 또는 응답이 송수신기 또는 수신기로 돌아오는 데 걸리는 시간을 더한 것을 지칭한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 거리를 정밀하게 측정하기 위한 시스템의 일 실시예의 양태 및 실시예는 적어도 하나의 송신기(10)와 적어도 하나의 수신기(12) 사이에서 송신된 신호의 직접 비행시간(TOF)을 측정하는 양상태 거리 측정 시스템(bi-static ranging system) 구성에 기초한다. 본 발명의 거리 측정 시스템의 이러한 실시예는 전자기 신호(14)의 TOF를 측정하기 위한 장치로서 특징지을 수 있다. 장치의 이러한 실시예는 송신 신호(14)를 수신하고 수신 신호의 비행시간을 결정하는 적어도 하나의 수신기(12)에 전자기 신호(14)를 송신하는 적어도 하나의 송신기(10)를 포함한다. 송신기(10)로부터 송신된 신호(14)의 송신 시간과 수신기(12)에 의해 신호가 수신되는 시간 사이의 전자기 신호(14)의 비행시간은 송신기와 수신기 사이의 신호(14)의 TOF를 결정하기 위해 측정된다. 송신기(10) 및 수신기(12) 중 하나 내에 있는 신호 프로세서는 수신되고 샘플링된 신호를 분석하여 TOF를 결정한다. 신호(14)의 TOF는 송신기(10)와 수신기(12) 사이의 거리를 나타내고, 많은 목적에 사용될 수 있으며, 그 중 일부의 예가 본 명세서에서 설명된다.
본 발명의 거리 측정 시스템의 바람직한 실시예는 도 2를 참조하여 도시되고 설명된다. 특히, 본 발명에 따른 거리 측정 시스템의 일 실시예는, 예를 들어, 위치 및/또는 거리가 감지되는 물체상에 장착될 수 있는 송신기(10)를 포함한다. 송신기(10)는 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave, FMCW) 신호(14')를 송신한다. 적어도 하나의 수신기(12)는 케이블(16)에 의해 송신기(10)에 연결된다. 케이블(16)은 적어도 하나의 수신기에 의해 수신되는 수신된 송신 신호를 다시 송신기(10)로 돌려보낸다. 송신기(10)에서, 송신 신호(14')는 스플리터(splitter)(17)에 의해 분할된 다음 안테나(18)에 공급되고 안테나(18)에 의해 송신된다. 스플리터(16)에 의해 분할된 송신 신호(14')의 일부는 믹서(20)의 제1 포트에 공급되고 믹서의 국부 발진기(local oscillator, LO) 신호 입력 신호로서 사용된다. 송신 신호(14')는 수신기(12)에서 안테나(22)에 의해 수신되고 적어도 하나의 수신기(12)에 의해 결합기(24)에 출력되며, 결합기(24)는 적어도 하나의 수신기(12)로부터 수신된 신호를 결합하고 결합된 수신 신호를 케이블(16)을 통해 믹서(20)의 제2 포트로 포워딩한다. 믹서로부터의 출력 신호(21)는 송신기(10)로부터의 송신된 신호와 수신기(12)에 의해 수신된 신호 사이의 시간 차이에 대응하는 비트 주파수(beat frequency)를 갖는다. 따라서, 믹서의 출력 신호(21)의 비트 주파수는 송신기와 수신기 사이의 거리를 나타낸다. 믹서(20)의 출력 신호(21)는 아날로그-디지털 변환기(26)의 입력에 공급되어 샘플링된 출력 신호(29)를 제공한다. 샘플링된 신호(29)는 프로세서(28)에 제공될 수 있으며, 프로세서(28)는 비트 주파수를 결정하여 송신기와 수신기 사이의 거리를 나타내는 TOF를 표시하도록 구성된다.
거리 측정 시스템의 이러한 실시예는 FMCW 송신 신호의 송신 및 수신에 기초하여 송신 신호와 수신 신호 간의 비트 주파수 차를 결정한다. 비트 주파수 신호는 송신기와 수신기 사이의 TOF 거리에 비례한다. 예로서, A/D 변환기(26)로부터의 샘플링된 신호는 샘플링된 시간 신호를 주파수 도메인으로 변환(x(t) = X(k))하는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 디바이스(30)에 공급된다. 예를 들어, 다중 신호 분류기(multiple signal classifier, MUSIC), 신호 파라미터의 회전 불변을 통한 추정 기법(estimation of signal parameters via rotational invariance technique, ESPRIT), 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform, DFT) 및 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform, IFT)과 같은 다른 변환 또는 알고리즘이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. FFT함으로써, 신호(14')의 TOF가 결정될 수 있다. 특히, A/D 변환기(26)로부터 출력된 데이터는 약간의 저주파 잡음을 갖는 일련의 필터링된 진폭이다. 본 실시예의 양태에 따르면, 물체 검출을 위한 최소 진폭 문턱 값은 최소 문턱 값 이상의 진폭에 의해 검출이 트리거되도록 설정될 수 있다. 특정 주파수에서 샘플링된 신호의 진폭이 문턱 값에 도달하지 않는다면, 이 진폭은 무시될 수 있다.
도 2에 도시된 시스템에서, 시스템에는 임의의 개수의 부가적인 수신기(12)가 포함될 수 있다. 부가가 수신기(12)로부터의 출력 신호는 스위치(24)에 의해 선택되고 케이블(16)에 의해 송신기(10)에 피드백되어 수신기(12)에서 측정된 부가 비행시간에 대하여 부가 수신기에서 선택된 수신 신호를 제공한다. 대안의 실시예에서, 믹서(20) 및 A/D 변환기(26)는 각각의 수신기에 포함되어 각각의 수신기로부터 디지털 신호를 출력할 수 있다. 이러한 실시예에서, 디지털 신호가 선택되어 추가 처리를 위해 송신기에 피드백될 수 있다. 이러한 실시예에서, FFT 처리는 각각의 수신기 또는 송신기 중 어느 하나에서 행해질 수 있음을 알 수 있다. 부가 수신기(12)로부터 생성된 TOF 측정된 신호는 본 발명에 따라 송신기(10)가 장착된 물체의 위치를 많은 자유도와 우수한 분해능으로 나타내도록 처리될 수 있다. 또한, 도 8을 참조하여 도시된 바와 같이, 본 개시의 양태 및 실시예에 따르면, 정교한 위치 검출 시스템을 만들기 위해 다수의 송신기가 다수의 수신기에 연결될 수 있음을 알 수 있다.
도 2의 거리 측정 시스템에서, 적어도 하나의 송신기(10)는 거리 및 위치가 추적될 물체상에 장착될 수 있다. 각각의 수신기는 송신기에 의해 송신된 신호(14')에 대해 TOF 측정치를 결정하기 위한 신호를 생성한다. 수신기(12)는 송신기로부터 세 개의 수신기 각각으로 TOF를 나타내는 데이터를 생성하는 프로세서(28)에 연결되며, 이 데이터는 물체에 연결된 송신기(10)의 정밀한 위치 검출에 사용될 수 있다. 송신기 및 수신기의 다양한 배치는 송신기가 부착되는 물체의 위치를 삼각 측량하여, x, y, z 위치뿐만 아니라 송신기(10)의 평행이동 및 3축 회전과 같은 정보를 제공하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 실시예 및 양태에서, 정밀한 거리 측정을 달성하기 위해 송신기와 수신기 사이의 타이밍이 조정될 수 있음을 알 수 있다. 시스템의 개시된 실시예는 전체 수백 미터의 범위에 걸쳐 1Hz 이하 주파수에서, 대략적으로 밀리미터 또는 밀리미터 이하 규모로 정밀하게 TOF에 의해 거리를 측정할 수 있음을 또한 알 수 있다. 시스템의 실시예는 100달러 이하로 매우 저렴한 구성요소로 구현될 수 있을 것으로 기대된다.
변조 거리 측정 시스템(Modulation Ranging System)
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 구현된 거리 측정 시스템(300)의 다른 실시예가 도시된다. 고조파 변조, 도플러 변조, 진폭 변조, 위상 변조, 주파수 변조, 신호 인코딩 및 이들의 조합과 같은 다양한 형태의 변조가 정밀한 네비게이션(navigation) 및 위치 파악(localization)을 제공하는데 사용될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 하나의 예는 거리범위 또는 거리를 결정하기 위해 펄스화된 직접 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS) 신호(32)를 사용하는 것을 도시하는 도 3에 도시된다. 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 거리 측정 시스템에서, 송신 신호(32)의 코드 변조 및 수신되고 재송신된 신호(36)의 복조는 반송파 신호를 위상 시프트 변조함으로써 수행될 수 있다. 송수신기(38)의 송신기 부분은 안테나(40)를 통해 주파수(F1)를 갖는 의사 잡음 코드 변조된 신호(32)를 송신한다. 듀플렉스 거리 측정 시스템에서, 송수신기(38) 및 트랜스폰더(42)는 동시에 동작할 수 있음을 알 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(42)는 주파수(F1)를 갖는 송신 신호(32)를 수신하는데, 이 송신 신호는 변환기(34)에 공급되고 변환기에 의해 예를 들어 2 x F1일 수 있는 다른 주파수(F2)로 변환되며 트랜스폰더(42)에 의해 주파수(F2)를 갖는 코드-변조된 신호(36)로서 재송신된다. 송수신기(38)의 송신기 부분과 공존하는 송수신기(38)의 수신기 서브시스템은 재송신 신호(36)를 수신하고 귀환 신호와 동기시킨다. 특히, 송신되는 송신 신호(32)와 수신 신호(36) 사이의 시간 지연을 측정함으로써, 시스템은 자신으로부터 트랜스폰더까지의 거리를 결정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시간 지연은 송신 신호(32) 및 재송신 신호(36)의 양방향 전파 지연에 대응한다.
이러한 실시예의 양태에 따르면, 시스템은 송수신기(38)의 송신기 및 수신기 서브시스템에 대해, 두 개의 별개 PN 코드 발생기(44, 46)를 포함할 수 있고, 그래서 송수신기의 수신기 부분에서 코드는 송신된 코드의 위상이 다를 수 있거나 또는 코드가 다를 수 있다.
전자기 신호의 TOF 거리를 측정하기 위한 송수신기(38)의 송신기 부분은 제1 위상 시프트 신호를 생성하기 위한 제1 의사 잡음 발생기(44)와, 반송파 신호(50)를 수신하는 제1 믹서(48)를 포함하며, 제1 믹서(48)는 제1 위상 시프트 신호(52)로 캐리어 신호를 변조하여 송수신기(38)에 의해 송신된 중심 주파수(F1)를 갖는 의사 잡음 코드 변조된 신호(32)를 제공한다. 트랜스폰더 장치(42)는 중심 주파수(F1)를 갖는 의사 잡음 코드 변조된 신호(32)를 수신하고 주파수(F1)의 의사 잡음 코드 변조된 신호를 변환하여 중심 주파수(F2)를 갖는 변환된 의사 잡음 코드 변조된 신호를 제공하거나 또는 중심 주파수(F1)에 집중된 다른 코딩된 신호를 제공하고 그리고 트랜스폰더에 의해 다시 송수신기(38)로 송신되는 변환된 의사 잡음 코드 변조된 신호를 제공하는 변환기(34)를 포함한다. 송수신기 장치(38)는 제2 위상 시프트 신호(56)를 생성하는 제2 의사 잡음 발생기(46)와, 의사 잡음 발생기(46)로부터의 제2 위상 시프트 신호(56)를 수신하는 제2 믹서(54)를 더 포함하며, 제2 믹서(54)는 주파수(F2)의 변환된 의사 잡음 코드 변조 신호(36)를 수신하고 제2 위상 시프트 신호(56)로 중심 주파수(F2)를 갖는 의사 상관 코드 변조된 신호(36)를 변조하여 복귀 신호(60)를 제공한다. 장치는 또한 복귀 신호(60)를 검출하는 검출기(62) 및 송신 신호(32)와 수신 신호(36) 사이의 시간 지연을 측정하여 송수신기(38)로부터 트랜스폰더(42)까지의 왕복 거리를 결정하고, 양방향 전파 지연을 결정하기 위해 송수신기(38)로 다시 돌려보내는 거리 측정 디바이스/카운터(64)를 포함한다. 일부 실시예의 양태에 따르면, 제1 PN 발생기(44) 및 제2 PN 발생기(46)는 두 개의 별개 PN 코드 발생기일 수 있다.
시스템의 이러한 실시예의 정밀성은 신호의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR), 대역폭 및 샘플링된 신호의 샘플링 레이트에 따라 다르다는 것을 알 수 있다. 시스템의 이러한 실시예는 임의의 펄스 압축 신호(pulse compressed signal)를 사용할 수 있음을 또한 알 수 있다.
도 9는 변조 거리 측정 시스템(301)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 인터로게이터(380)로부터 주파수(F1)의 송신 신호를 제공하는데 사용될 수 있으며, 이 송신 신호는 트랜스폰더(420)에 의해 수신되고 고조파 변조되어, 예를 들면 2 x F1일 수 있는 F2의 고조파 복귀 신호(360)를 제공하며, 이 고조파 복귀 신호(360)는 트랜스폰더의 정밀한 위치를 결정하기 위해 트랜스폰더(420)에 의해 다시 인터로게이터(380)에 송신된다. 고조파 거리 측정 시스템에서, 트랜스폰더에 의해 송신 신호(320)를 두 배로 만드는 것은 예를 들어 장면 간섭물(scene clutter)에 의해 반사된 신호로부터 재송신된 트랜스폰더 신호를 구별하는데 사용될 수 있다.
도 3 및 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)는 수신 주파수(F1)를 응답 주파수(F2)로 변환할 수 있고 응답 주파수(F2)는 F1과 고조파적으로 관련될 수 있다. 이렇게 수행할 수 있는 간단한 고조파 트랜스폰더 디바이스는 하나 이상의 안테나에 연결된 주파수 이배기 또는 주파수 체배기로서 사용되는 단일의 다이오드를 포함할 수 있다. 도 9는 수신 안테나(RX), 그저 다이오드일 수 있는 체배기(422), 선택적인 배터리(425) 및 선택적인 보조 수신기(427)를 포함하는 간단한 고조파 트랜스폰더(423)를 도시한다. 도 3은 트랜스폰더(42)로 및 트랜스폰더(42)로부터 신호를 수신 및 송신하기 위한 단일 안테나를 갖는 트랜스폰더(42)를 도시하는 반면, 도 9는 트랜스폰더(420, 423)로 및 트랜스폰더(420, 423)로부터 신호를 수신 및 송신하기 위한 별개의 안테나(RX, TX로 표시됨)를 도시한다. 본 명세서에 개시된 임의의 트랜스폰더(42, 420, 421 및 423)의 실시예는 하나의 공유 안테나를 가질 수 있고, TX 및 RX 안테나와 같은 다중 안테나를 가질 수 있으며, 상이한 안테나 배열을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
트랜스폰더(42, 420, 421, 423)의 실시예는 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 안테나 구조물에 통합된 다이오드와 같은 주파수 체배 요소(422)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다이오드는 패치 안테나 또는 마이크로 스트립 안테나 구조물과 같은 전도성 구조물 상에 배치되어 결합될 수 있고, 각 수신 및 응답 주파수에서 안테나 모드를 여기할 수 있도록 하기 위해 수신된 및/또는 송신된 신호의 임피던스를 정합하는 구성에 배치될 수 있다.
수동형 고조파 트랜스폰더(passive harmonic transponder)(423)의 실시예는 다이오드 체배기(422)를 정상적으로 오프되도록 역 바이어스하는데 사용될 수 있는 배터리(425)(예를 들어, 시계 배터리)와 같은 저 전력원을 포함하며, 저 전력원은 턴 오프되어 고조파 트랜스폰더를 온 상태(웨이크 업(wake up) 상태)로 돌려놓아 수신 신호의 주파수를 체배하거나 그렇지 않으면 고조파적으로 시프트할 수 있다. 저 전력원은 예를 들어 본 명세서에서 논의된 것과 같은 애플리케이션에서, 체배기(422)를 역 바이어스하여 트랜스폰더를 턴 온 및 턴 오프하는데 사용될 수 있다. 트랜스폰더의 실시예에 따르면, 전력원(425)은 멀티플렉서(다이오드)(422)를 순방향 바이어스하여 감도를 증가시키고 트랜스폰더의 거리를 예를 들어 10-100 미터 거리로부터 킬로미터 거리로 높이도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 체배기 다이오드(422)의 순방향 바이어싱 단독으로 또는 순방향 바이어싱과 조합하여 증폭(LNA, LNA2, LNA3, LNA4)이 또한 또는 대안적으로 트랜스폰더의 감도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 증폭은 임의의 트랜스폰더와 함께 이용되어 본 명세서에 개시된 바와 같은 임의의 거리 측정 시스템의 트랜스폰더의 임의의 실시예의 감도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
양태 및 실시예에 따르면, 다이오드 기반의 트랜스폰더(423)는 매우 적은 전력을 사용하도록 구성되며, 버튼 타입 또는 시계 배터리를 통해 전력 공급받을 수 있는 그리고/또는 에너지 수확 기술에 의해 전력 공급받을 수 있는 수동형 트랜스폰더일 수 있다. 이러한 실시예의 트랜스폰더는 트랜스폰더를 대부분의 시간 동안 파워 오프 모드로 하여 적은 양의 에너지를 소비하도록 구성되며, 이따금 웨이크 업 상태로 전환된다. 다이오드의 역 바이어싱 및 다이오드 바이어스의 온 및 오프 전환은 전력을 거의 소비하지 않음을 알 수 있다. 이것은 수동형 실시예의 트랜스폰더(423)가 시계 배터리 또는 다른 저 전력원으로부터 전력을 받아 작동하게 하거나, 또는 예를 들어 심지어 TOF 전자기 신호로부터, 또는 압전 소스, 솔레노이드 또는 관성 발생기와 같은 움직임으로부터, 또는 광원, 예를 들면 태양으로부터의 전력 수확 기술을 사용함으로써 배터리 없이도 작동하게 한다. 이러한 구성에 따르면, 인터로게이터(38, 380, 381)는 보조 무선 송신기(429)를 포함할 수 있고, 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)는 특히 도 3, 도 9 내지 도 10과 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 각 트랜스폰더에게 알려주어 각 트랜스폰더가 언제 웨이크 업할지를 어드레싱하는데 사용될 수 있다. 보조 무선 송신기(429)에 의해 송신되고 보조 무선 수신기(427)에 의해 수신된 보조 신호는 각 트랜스폰더에게 알려주어 각 트랜스폰더가 턴 온 및 턴 오프할 때를 어드레싱하는데 사용된다. 인터로게이터에 보조 무선 송신기(429)를 구비하고 각 트랜스폰더에 보조 무선 신호 수신기(427)를 구비하는 하나의 장점은 TOF 신호 채널이 예를 들면, 사용되지 않는 트랜스폰더로부터의 통신 신호와 같은 원하지 않는 신호 잡음에 의한 부담을 덜어주게 한다는 것이다. 상기한 바에 따르면, TOF 시스템의 다른 실시예는 실제로 트랜스폰더로 및 트랜스폰더로부터 무선/제어 메시지를 전송 및 수신하는 TOF 신호 채널을 사용하여 트랜스폰더에게 턴 온 및 턴 오프하도록 알려줄 수도 있다는 것을 또한 알 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 보조 무선 수신기(427)는 선택 사항이다.
수동형 고조파 트랜스폰더(423)의 실시예는 매일 또는 수 일에 교체될 필요가 있는 배터리 소스를 요구하지 않는다는 것을 알 수 있다. 수동형 고조파 트랜스폰더(423)는 오랜 수명의 배터리를 가질 수 있거나 보다 짧은 범위의 용도라면 주 채널 신호에 의해 또는 보다 오랜 범위를 위해서라면 보조 채널 신호에 의해 무선으로 전력 공급받을 수 있다(예를 들어, 인터로게이터 및 트랜스폰더는 3-10GHz 범위에 걸쳐 동작할 수 있지만, 전력 수확은 주 신호 범위 및 예를 들어 900MHz 또는 13MHz와 같은 낮은 주파수 범위 중 어느 하나 또는 둘 모두를 사용하여 이루어질 수 있다). 반대로, 고전적인 고조파 레이더 태그는 단순히 입력 신호에 대한 초퍼로서 응답할 뿐이므로, 유용한 태그 출력 전력 레벨이 송신기로부터의 태그에서 >-30dBm과 같이 매우 강한 입력 신호를 필요로 한다. 수동형 고조파 트랜스폰더(423)는 다이오드를 바이어스하는 에너지를 저장하여 소형의 오래가고/무제한 수명의 장기적인 트랜스폰더를 제공함으로써, 트랜스폰더의 다이오드 감도 및 거리를 예를 들면 1km 규모로 대폭 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 9에 도시된 실시예의 변조 거리 측정 시스템의 실시예 또는 본 명세서에 개시된 바와 같은 거리 측정 시스템의 임의의 실시예의 하나의 양태는 각 트랜스폰더(420)가 보조 무선 수신기(427)로 구성되어, 인터로게이터(380)에 의해 송신될 수 있는, 예를 들면, 블루투스 신호, Wi-Fi 신호, 셀룰러 신호, 지그비 신호 등과 같은, 보조 무선 송신기(429)로부터의 보조 무선 신호(401)에 의해 고유하게 어드레싱될 수 있게 하는 것이다. 따라서, 인터로게이터(380)는 특정 트랜스폰더(420)를 식별하고 턴 온하도록 보조 무선 신호(401)를 송신하는 보조 무선 송신기(429)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 보조 무선 신호(401)는 각 트랜스폰더의 일련 번호에 기초하여 각 트랜스폰더를 턴 온하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따라, 각각의 트랜스폰더는 인터로게이터에 의해 제공된 보조 무선 신호에 의해 고유하게 어드레싱될 수 있다. 대안적으로, 개별 트랜스폰더 또는 트랜스폰더 그룹을 어드레싱하고 인에이블하는 보조 신호는 명령 프로토콜 또는 고유 코드의 형태를 취할 수 있는 송신된 인터로게이터 신호 내의 내장된 제어 메시지일 수 있다. 다른 실시예에서, 트랜스폰더를 인에이블하는 보조 신호는 다양한 다른 형태를 취할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 인터로게이터(380)의 송신기 부분은 안테나(400)를 통해 주파수(F1)을 갖는 신호(320)를 송신한다. 트랜스폰더는 보조 무선 신호를 송신하는 보조 무선 송신기(429)에 의해 웨이크 업하도록 촉구받을 수 있고, 트랜스폰더는 트랜스폰더(420)가 주파수(F1)를 갖는 송신 신호(320)를 수신하도록 보조 무선 수신기(427)를 통해 보조 무선 신호(401)를 수신하며, 이 보조 무선 신호(401)는 트랜스폰더에 의해 주파수(F2)(= 2 x F1)로 주파수가 두 배로 되고 트랜스폰더(420)에 의해 주파수(F2)를 갖는 신호(360)로서 재송신된다. 인터로게이터(380)의 송신기 부분과 공존하는 인터로게이터(380)의 수신기 서브시스템은 재송신 신호(360)를 수신하고 복귀 신호를 동기화하여 인터로게이터(380)와 트랜스폰더(420) 사이의 정밀한 거리 및 위치를 측정한다. 특히, 송신되는 송신 신호(320)와 수신 신호(360) 간의 시간 지연을 측정함으로써, 시스템은 인터로게이터로부터 트랜스폰더까지의 거리를 결정할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시간 지연은 송신 신호(320) 및 재송신 신호(360)의 양방향 전파 지연에 대응한다.
예를 들어, 트랜스폰더(420)의 정밀한 위치를 측정하기 위한 인터로게이터(380)의 송신기 부분은 인터로게이터(380)에 의해 송신되는 중심 주파수(F1)를 갖는 제1 신호(320)를 제공하는 발진기(382)를 포함한다. 트랜스폰더 장치(420)는 중심 주파수(F1)를 갖는 제1 신호(320)를 수신하고 주파수(F1)의 신호를 변환하여 중심 주파수(F2), 예를 들면 트랜스폰더(420)에 의해 다시 인터로게이터(380)에 송신되는 2 x F1을 갖는 신호(F1)의 고조파를 제공하는 주파수 고조파 변환기(422)를 포함한다. 도시된 바와 같은 인터로게이터(380)는 신호(F2)를 수신하기 위한 네 개의 수신 채널(390, 392, 394, 396)을 더 포함한다. 각 수신 채널은 주파수(F2)의 제2 신호(360)를 수신하고 복귀 신호(360)를 하향 변환하는 믹서(391, 393, 395, 397)를 포함한다. 인터로게이터 장치는 복귀 신호를 검출하는 검출기, 및 아날로그-디지털 변환기 및 송신 신호(320)와 수신 신호(360) 사이의 시간 지연의 정밀한 측정을 결정하여 인터로게이터(380)로부터 트랜스폰더(420)까지의 왕복 거리를 결정하고 인터로게이터(380)에 돌려보냄으로써 양방향 전파 지연을 결정하는 프로세서를 더 포함한다.
이러한 실시예의 양태에 따르면, 인터로게이터는 네비게이션 목적을 위해 공간적으로 다양한 배열로 재송신 신호(401)의 고조파 복귀 주파수를 수신하는 네 개의 별개의 수신 채널(390, 392, 394, 396)을 포함할 수 있다. 중심 주파수(F1)를 갖는 제1 신호(320)는 예를 들어 FMCW와 같이 본 명세서에서 논의되었던 임의의 변조 방식에 따라 주파수가 변할 수 있다는 것과, 변조는 CW 펄스 파형, 펄스 파형, 임펄스 파형 또는 임의의 다른 파형 중 임의의 파형일 수 있음을 알 수 있다. 임의의 개수의 채널이 사용될 수 있음을 또한 알 수 있다. 인터로게이터의 네 개의 수신 채널은 상이한 시간대에 신호(360)를 수신하도록 다중화되거나 또는 동시에 작동하도록 구성될 수 있음을 또한 알 수 있다. 적어도 부분적으로, 변조가 사용되고 있기 때문에, 인터로게이터(380) 및 트랜스폰더(420)는 동시에 동작하도록 구성될 수 있음을 더 알 수 있다.
본 명세서에 개시된 양태 및 실시예에 따르면, 변조기는 상이한 형태의 변조를 사용할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 변조가 사용될 수 있다. 또한, 도플러 변조, 진폭 변조, 위상 변조, CDMA와 같은 코드 변조 또는 다른 공지된 변조 형태와 같은 다른 형태의 변조가 주파수 또는 고조파 변환과 함께 또는 고조파 또는 주파수 변환 대신에 사용될 수 있다. 특히, 인터로게이터 신호(320) 및 트랜스폰더 신호(360)는 동일한 주파수, 즉 F1일 수 있으며, 트랜스폰더(420)에 의한 인터로게이터 신호의 변조는 동일한 주파수(F1)의 신호(360)를 제공하도록 수행될 수 있거나, 아니면 인터로게이터는 신호(320)를 역시 주파수 변환하여, 신호(F1)를 변조하는 것 이외에, F1의 고조파일 수 있는 제2 주파수(F2)의 신호(360)를 제공하거나, 또는 인터로게이터는 신호(320)를 주파수 변환만을 하여 신호(360)를 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 언급된 변조 기술 중 임의의 기술은 트랜스폰더 신호(360)를 배경 간섭물 반사 신호(320)와 구별하는 장점을 제공한다. 몇몇 형태의 변조에 따라, 복수의 트랜스폰더(420)가 동시에 작동될 수 있도록, 트랜스폰더는 코드 변조와 같은 변조에 의해 고유하게 식별되어 질문 신호에 응답할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 코딩된 파형을 사용함으로써, 재송신 신호(360)의 주파수를 변환할 필요가 없으며, 이것은 주파수 변환이 필요하지 않기 때문에 보다 저렴한 해결책을 제공한다는 장점을 갖는다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 임의의 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 다양한 인터로게이터 및 트랜스폰더 디바이스에 의해 다수의 채널이 사용될 수 있다는 것, 예를 들어 다수의 주파수 채널, 직교 위상 채널 또는 코드 채널이 질문 신호 또는 응답 신호 중 하나 또는 둘 다에 포함될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다른 실시예에서, 부가적인 채널 방식들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)의 일 실시예는 다이오드가 다이오드의 역 바이어싱에 의해 직교 변조되는 두 개의 상이한 다이오드를 이용하여 동 위상 및 90° 위상차(직교) 채널 모두를 가질 수 있다. 이러한 구성에 따라, 인터로게이터는 코딩된 파형 신호를 상이한 트랜스폰더에 동시에 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 편광 다이버시티, 시분할, 각 트랜스폰더를 고유하게 어드레싱 가능하게 하는 고유의 의사 랜덤 코드를 갖는 코드 다중화 방식 등과 같이 본 명세서에서 논의된 다른 방법은 증가된 개수의 트랜스폰더가 에너지 감도 전체에서 지속적으로 모니터링되게 한다.
도 10은 변조 거리 측정 시스템(310)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 인터로게이터(381)로부터 주파수(F1)의 송신 신호를 제공하는데 사용될 수 있으며, 이 송신 신호는 트랜스폰더(421)에 의해 수신되고 트랜스폰더(421)에 의해 주파수 변환되어, 인터로게이터 신호(고조파 신호일 필요는 없음)의 F1에 주파수 측면에서 임의적으로 관련될 수 있는 F2의 주파수 시프트된 복귀 신호(361)를 제공하며, 이러한 주파수 시프트된 복귀 신호(361)는 트랜스폰더(421)의 정밀한 위치를 결정하기 위해 트랜스폰더(421)에 의해 다시 인터로게이터(381)에 재송신된다. 도 10에 도시된 이러한 구성에 따르면, 예를 들어, F1의 신호(321)는 5.8GHz 산업 과학 및 의료 대역(Industrial Scientific and Medical band)일 수 있으며, F2의 복귀 신호(361)는 24GHz ISM 대역에 속할 수 있다. 변조 시스템의 이러한 구성에 따라, 트랜스폰더(421)에 의한 송신 신호(321)의 주파수 시프팅은 예를 들어 배경 간섭물에 의해 반사된 신호로부터 재송신된 트랜스폰더 신호(361)를 구별하는 데 사용될 수 있음을 또한 알 수 있다.
변조 거리 측정 시스템에 관한 이러한 실시예(310) 또는 본 명세서에 개시된 바와 같은 거리 측정 시스템의 임의의 실시예의 하나의 양태는 보조 무선 수신기(427)를 이용하여 보조 무선 송신기(429)로부터 보조 무선 신호(401), 예컨대, 그 보조 무선 신호가 인터로게이터 인터로게이터(381)에 의해 송신될 수 있는, 예를 들면 블루투스 신호, Wi-Fi 신호, 셀룰러 신호, 지그비 신호 등을 수신함으로써 각각의 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)가 각 트랜스폰더를 웨이크 업하기 위해 고유하게 어드레싱 가능하도록 구성될 수 있다는 것이다. 따라서, 인터로게이터(381)는 특정 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)를 식별하고 턴 온하기 위해 보조 무선 신호(401)를 송신하는 보조 신호 송신기(429)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 보조 무선 신호는 각 트랜스폰더의 일련 번호에 기초하여 각 트랜스폰더를 턴 온하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 각 트랜스폰더는 인터로게이터 또는 다른 소스에 의해 제공된 보조 무선 신호에 의해 고유하게 어드레싱될 수 있다.
도 10과 관련하여, OSC3과 같은 발진기는 유한의 추정된 위치 오류로서 스스로 드러내 보이는 유한의 주파수 오류를 가질 것이라는 것을 알 수 있다. OSC3에 사용되는 저가의 온도 제어 수정 발진기(TCXO, temperature controlled crystal oscillator)로 완화시킬 수 있는 한 가지 방법은 사용자가 트랜스폰더를 정기적으로 교정 타깃에 접촉시키는 것이다. 이러한 교정 타깃은 자석, 광학, 레이더 또는 기타 적절한 근거리 고정밀 센서를 장비하고 있어 TCXO 또는 다른 적절한 저가의 고안전성 발진기의 임의의 장기간 또는 단기간 드리프트로 인해 야기되는 위치 오류를 효과적으로 없애준다. 오류 제거 상태는 사용자 위치 정확도 요구에 따라 수분, 수 시간 또는 며칠 동안 지속할 수 있는 일련의 교정 상수로서 레이더 및/또는 트랜스폰더에서 유지된다.
양태 및 실시예에 따르면, 시스템의 인터로게이터 및 각각의 트랜스폰더는 단일 안테나(동일한 안테나)를 사용하여 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인터로게이터(38, 380, 381)는 인터로게이터 신호(32, 320, 321)를 송신하고 응답 신호(36, 360, 361)를 수신하는 하나의 안테나(40, 400)로 구성될 수 있다. 유사하게, 트랜스폰더는 인터로게이터 신호(32, 320, 321)를 수신하고 응답 신호(36, 360, 361)를 송신하는 하나의 안테나로 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어, 코딩된 파형이 신호에 사용되는 경우에 달성될 수 있다. 대안적으로, 신호가 주파수 변환되지만, 예를 들면 4.9 GHz 및 5.8 GHz와 같은 주파수에 가까운 경우, 동일한 안테나가 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, LHCP(Left Hand Circular Polarization), RHCP(Right Hand Circular Polarization), 수직 편광, 수평 편광과 같은 제1 편광의 인터로게이터 신호(32, 320, 321)를 제공하는 것과, 제2 편광의 제2 인터로게이터 신호(36, 360, 361)를 제공하는 것이 가능할 수 있다. 신호를 상이한 편광으로 제공하는 것은 또한 인터로게이터 및 트랜스폰더가 각각 단일 안테나를 사용하는 시스템을 가능하게 하여, 비용을 감소할 수 있다는 것을 알 수 있다. 원형 편광 기술을 사용하면 배경 간섭물로부터의 반사를 완화함으로써, 다중 경로 복귀 신호의 영향을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 원형 편광을 사용할 때 반사된 신호가 편광될 때 뒤집히기 때문으로, 그래서 다중 경로 복귀 신호는 선형 편광 및/또는 편광 필터를 사용하여 감쇄될 수도 있다는 것을 추가로 알 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 장면 데이터 압축을 제공하기 위해 인터로게이터(380)에 의해 송신될 수 있는, 예를 들어 블루투스 신호, Wi-Fi 신호, 셀룰러 신호, 지그비 신호 등과 같은 보조 무선 신호(401)를 보조 무선 수신기(427)를 이용하여 수신함으로써 각 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)를 선택적으로 핑(pinging)하여 각 트랜스폰더를 웨이크 업할 수 있다는 것을 추가로 알 수 있다. 특히, 보조 무선 신호를 사용하여 각각의 트랜스폰더(42, 420, 421, 423)를 식별하고 질문할 때 약간의 지연이 있을 수 있다. 트랜스폰더의 개수가 증가함에 따라, 모든 트랜스폰더에게 질문하는 속도가 느려지는 결과를 초래할 수 있다. 그러나 일부 트랜스폰더는 다른 트랜스폰더처럼 자주 질문될 필요가 없을 수 있다. 예를 들어, 일부 트랜스폰더가 움직일 수도 있고 다른 트랜스폰더가 고정적일 수 있는 환경에서, 고정 트랜스폰더는 활발히 움직이는 트랜스폰더만큼 자주 질문받을 필요가 없다. 여전히 다른 트랜스폰더는 다른 트랜스폰더처럼 빠르게 움직이지 않을 수 있다. 따라서, 움직이고 있거나 다른 트랜스폰더보다 빠르게 움직이는 트랜스폰더를 더 빈번하게 동적으로 평가하고 핑함으로써, 트랜스폰더 신호를 압축할 수 있고, 이것은 예를 들어 변화하는 픽셀만 샘플링되는 MPEG4 압축과 유사하게 만들어질 수 있다.
본 명세서에 개시된 양태 및 실시예에 따르면, 인터로게이터 및 트랜스폰더는 트랜스폰더 및 인터로게이터가 기존의 할당된 주파수 대역 중에서 존재하는 미사용 주파수 대역에서 작동할 수 있도록 자신의 독점적인 마이크로 위치 주파수 할당 프로토콜(micro-location frequency allocation protocol)로 구성될 수 있다. 또한, 인터로게이터 및 트랜스폰더는 상황 인식을 위해 다른 주파수로 사용자에게 레거시 시스템을 알려주도록, 예를 들면, 기존의 주파수 대역 할당을 사용하는 것을 보증하는 상황에서 기존의 주파수 할당을 사용하는 것을 알려주도록 구성될 수 있다. 이러한 양태 및 실시예의 일부 장점은 인터로게이터 및 트랜스폰더가 전용 근거리 통신(Dedicated Short Range Communications, DSRC) 및 블루투스 저 에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 라디오와 같은 기존의 스마트 차량 및 스마트 폰 기술과 상호 작용하는, 기존의 유선 및 무선 백홀 네트워크를 통해 모든 이동 방식(도보, 자동차, 항공, 보트 등)을 제어할 수 있게 하는 것이다.
특히, 양태 및 실시예는 U-NII 및 동적 주파수 선택 및 인트라-펄스 공유 방법을 통한 주파수 공유 방식 하에서 무면허 대역, 예를 들어 5.8GHz에서 고 전력 인터로게이터에 관한 것으로, 동적 주파수 선택 및 인트라-펄스 공유 방법에서 시스템은 시스템 타이밍 및 부하 요인과 같은 다른 부하 문제를 검출하고, 시스템은 공유 시스템 사용 간에 펄스를 할당한다. 이러한 구성의 일례는 즉각적인 다이내믹 인트라 펄스 스펙트럼 노칭(dynamic intra pulse spectrum notching)이다. 본 명세서에 개시된 실시예의 다른 양태는 무면허 주파수 대역에서 저전력 트랜스폰더에 의한 응답 주파수의 동적 할당이다(저전력은 트랜스폰더 응답 주파수를 보다 넓게 선택할 수 있게 한다).
본 명세서에 개시된 인터로게이터 및 트랜스폰더의 실시예의 다른 양태는 본 명세서에서 언급한 바와 같이, 각각의 트랜스폰더를 BLE 신호 방출 비콘(접속이 불필요함)으로 인에이블시킬 수 있는 복수의 인터로게이터로 구성된 영역(위치 파악 가능 영역)이다. 이러한 구성에 따르면, 웨어러블 트랜스폰더와 같은 트랜스폰더를 갖는 사용자가 위치 파악 영역에 진입할 때, 트랜스폰더는 BLE 질문 신호를 듣기 위해 "웨이크 업"하고 필요에 따라 응답한다. 트랜스폰더는 BLE 채널 또는 동적으로 할당된 채널과 같은 다른 주파수 채널을 통해 진행중인 상황에 관한 업데이트를 요청하도록 구성될 수 있음을 또한 알 수 있다.
이러한 시스템 구성이 사용될 수 있는 응용의 일부 예는 예를 들면 직접적인 시선이 문제가 있고 다중 경로 반사로 인해 GNSS 네비게이션 솔루션이 매우 부정확하거나 대체로 수렴하지 못하는 밀집된 도시 영역, 나무가 우거진 영역 또는 깊은 계곡 지역 중 어느 곳을 통해 예를 들어 사람 또는 로봇이 걷거나, 차량 또는 무인 차량을 운전하거나 또는 조종할 때이다. 사람 또는 로봇 또는 차량 또는 무인 차량은 이와 같이 트랜스폰더로 구성되는 장비를 갖추고 있을 수 있으며, 인터로게이터는 트랜스폰더를 자신의 현재 상태 벡터로 업데이트하도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 무선 프로토콜, 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy), DSRC 및 합법적 추적 가능성(사고 보험 청구, 법규 준수)을 위한 기타 적절한 메커니즘을 사용하여 미리 선택된 또는 동적으로 선택된 주파수를 통해 자신의 상태 벡터를 자각하고 있음을 방송하도록 구성될 수 있다.
한가지 구현은 예를 들어 트랜스폰더가 타깃 트랜스폰더의 모든 알려진 상태 벡터를 UDP 멀티캐스트 신호를 사용하여 통신하도록 구성되는 UDP 멀티캐스팅을 이용하여 이루어질 수 있다. UDP 멀티캐스트 암호화된 신호는 또한 스푸핑(spoofing), 서비스 거부(denial of service) 등에 대비하여 사이버 보안에 의해 보호받도록 구성될 수 있다. 네트워크 인프라스트럭처의 실제적인 한 가지 실현은 Amazon AWS IoT 서비스, 512 바이트 패킷 증분, TCP 포트 443, 간헐적인 링크를 허용하도록 설계된 MQTT 프로토콜, 레이트 투 어라이브 유닛(late to arrive units), 및 추적 가능성을 위한 브로커와 로그 데이터(brokers and logs data for traceability) 및 머신 학습을 포함할 수 있다.
광대역 또는 초광대역 거리 측정 시스템
도 4는 광대역 또는 초광대역 임펄스 거리 측정 시스템(800)의 실시예를 도시한다. 시스템은 임펄스 무선 송신기(900)를 포함한다. 송신기(900)는 주기적 타이밍 신호(908)를 생성하는 타임 베이스(904)를 포함한다. 타임 베이스(904)는 타이밍 정확도가 높은 크리스탈 레퍼런스(crystal reference)에 전형적으로 고정된 전압 제어 발진기 등을 포함한다. 주기적 타이밍 신호(908)는 코드 소스(912) 및 코드 시간 변조기(916)에 공급된다.
코드 소스(912)는 코드를 저장하고 코드를 코드 신호(920)로서 출력하기 위한 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 판독 전용 메모리(read only memory, ROM) 등과 같은 저장 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 직교 PN 코드는 코드 소스(912)에 저장된다. 코드 소스(912)는 주기적 타이밍 신호(908)를 모니터링하여 코드 신호가 코드 시간 변조기(916)에 동기화되도록 한다. 코드 시간 변조기(916)는 코드 신호(920)를 사용하여 최종 방출된 신호의 채널화 및 평활화를 위해 주기적 타이밍 신호(908)를 변조한다. 코드 시간 변조기(916)의 출력은 코딩된 타이밍 신호(924)이다.
코딩된 타이밍 신호(924)는 코딩된 타이밍 신호를 트리거로서 사용하여 전자기 펄스를 생성하는 출력 스테이지(928)에 제공된다. 전자기 펄스는 송신 라인(936)을 통해 송신 안테나(932)로 전송된다. 전자기 펄스는 송신 안테나(932)에 의해 전파하는 전자기파(940)로 변환된다. 전자기파는 공기와 같은 전파 매체를 통해 임펄스 무선 수신기로 전파된다.
도 4는 또한 임펄스 무선 수신기(1000)를 도시한다. 임펄스 무선 수신기(1000)는 전파하는 전자기파(940)를 수신하여 이를 전기적 수신 신호(1008)로 변환하기 위한 수신 안테나(1004)를 포함한다. 수신 신호는 수신 안테나(1004)에 연결된 송신 라인을 통해 상관기(1016)에 제공된다.
수신기(1000)는 디코드 소스(1020) 및 조정 가능한 타임 베이스(1024)를 포함한다. 디코드 소스(1020)는 신호(940)를 송신한 연관된 송신기(900)에 의해 사용된 코드에 대응하는 디코드 신호(1028)를 생성한다. 조정 가능한 타임 베이스(1024)는 수신 신호(1008)의 각각의 펄스와 실질적으로 동등한 파형을 갖는 템플릿 신호 펄스의 트레인을 포함하는 주기적 타이밍 신호(1032)를 생성한다.
디코드 신호(1028) 및 주기적 타이밍 신호(1032)는 디코드 타이밍 변조기(1036)에 의해 수신된다. 디코드 타이밍 변조기(1036)는 디코드 신호(1028)를 사용하여 주기적 타이밍 신호(1032)를 시간적 위치를 지정하여 디코드 제어 신호(1040)를 생성한다. 이렇게 하여, 디코드 제어 신호(1040)는 송신기(900)의 알려진 코드와 시간상 일치되므로 수신 신호(1008)가 상관기(1016)에서 검출될 수 있다.
상관기(1016)의 출력(1044)은 입력 펄스(1008)와 신호(1040)의 곱셈 및 그 결과 신호의 적분으로부터 얻어진다. 이것은 상관 프로세스이다. 신호(1044)는 저역 통과 필터(1048)에 의해 필터링되고, 저역 통과 필터(1048)의 출력에서 신호(1052)가 생성된다. 신호(1052)는 조정 가능한 타임 베이스(1024)를 수신된 신호에 고정하도록 제어하는데 사용된다. 신호(1052)는 상관기 출력의 평균값에 대응하며, 조정 가능한 타임 베이스(1024)를 신호에 안정적인 고정을 유지하도록 제어하데 사용되는 고정 루프 오류 신호이다. 수신된 펄스 트레인이 약간 이르면, 저역 통과 필터(1048)의 출력은 약간 높아지고, 조정 가능한 타임 베이스를 약간 일찍 시프트하는 타임 베이스 보정을 생성하여 입력되는 펄스 트레인을 정합시킬 것이다. 이러한 방식으로, 수신기는 입력되는 펄스 트레인과 안정적인 관계로 유지된다.
시스템의 이러한 실시예는 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 송신기(900) 및 수신기(1000)는 단일의 송수신기 디바이스로 통합될 수 있음을 또한 알 수 있다. 이러한 실시예에 따른 제1 및 제2 송수신기 디바이스는 물체의 거리(d) 및 물체의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 송신기 및 수신기 모두의 기능성에 관한 추가적인 참조는 본 명세서에 참고 문헌으로 포함된 임펄스 라디오에 의한 위치 결정을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Position Determination by Impulse Radio)의 미국 특허 제6,297,773호에 개시되어 있다.
선형 FM 및 FHSS FMCW 거리 측정 시스템
도 5를 참조하면, 선형 FMCW 거리 측정 또는 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum, FHSS) FMCW 거리 측정 신호 및 기술을 사용할 수 있는 본 발명에 따라 구현된 거리 측정 시스템(400)의 다른 실시예가 도시된다.
선형 FMCW 거리 측정을 구현하는 일 실시예에 따르면, 송신 신호(74)는 선형 범위의 주파수를 통해 스위프되고 송신 신호(74)로서 송신된다. 일방향 선형 TOF FMCW 거리 측정의 경우, 별도의 수신기(80)에서, 선형 디코딩되는 수신 신호(74) 및 분할된 버전의 선형 스위프된 송신 신호는 믹서(82)에서 함께 혼합되어, 송신 신호의 TOF에 대응하는 일관된 수신 신호를 제공한다. 이것은 별도의 수신기(80)에서 행해지기 때문에, 일방향 TOF 거리 측정을 초래한다.
도 11은 선형 FMCW 양방향 TOF 거리 측정을 위한 인터로게이터의 실시예의 블록도를 도시한다. 도 11의 실시예에서, 인터로게이터는 안테나 1(ANT1)을 통해, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(도시되지 않음)를 향해 선형 FM 변조된 처프 신호(linear FM modulated chirp signal)(74)(또는 FMCW)를 송신한다. 트랜스폰더는 선형 FM 변조된 처프 신호(74)를 예를 들어, 주파수 시프트하고, 주파수 시프트된 신호(75)를 트랜스폰더의 다양한 실시예의 양태에 대해 본 명세서에서 논의한 바와 같이, 상이한 주파수로 재송신할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 논의한 바와 같이, 트랜스폰더 태그는 선형 FM 변조된 질문 신호를 수신하고, 증폭한 다음, 주파수 혼합하고 이를 다른 주파수로 재송신함으로써 추적된다. 이로써 태그를 간섭물로부터 쉽게 구분할 수 있고, 또는 달리 말하자면, 태그가 다른 레이더 반사 표면들 중에서 검출될 수 있다. 주파수 오프셋 복귀 신호(75) 및 임의의 산란된 복귀 신호(74)는 수신기 안테나 2(ANT2), 안테나 3(ANT3) 및 안테나 4(ANT4)에 의해 수집되고, 저잡음 증폭기(LNA1) 및 증폭기(AMP1)에 의해 증폭되며, 믹서(MXR1)에서 서큘레이터(circulator)(CIRC2)를 통해 공급된 원래의 처프 신호로 곱해진다. 도시된 실시예에서, 안테나들은 단극 다투 스위치(single-pole multi-throw switch)(SW1)에 의해 다중화된다. 생성된 출력은 비디오 증폭기를 통해 증폭되어 디지타이저에 공급되고, 디지타이저에서 거리 측정 정보가 계산될 수 있다. 이러한 예에서 선형 FM이 논의될지라도, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 임펄스, 바커 코드(barker code) 또는 임의의 종류의 임의의 펄스 또는 위상 코딩된 파형을 비롯한 임의의 임시 파형이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 인터로게이터 및 트랜스폰더는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 선형 FM(또는 FMCW), 임펄스, 펄스 CW, 바커 코드 또는 신호 체인의 대역폭 내에 딱 맞는 임의의 다른 변조 기술을 비롯한 임의의 임시 파형을 이용하여 동작할 수 있다.
도 12는 선형 FMCW 양방향 TOF 거리 측정을 위한 인터로게이터의 블록도의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 인터로게이터가 인터로게이터의 3차원 거리 측정을 가능하게 하는 세 개의 송신 안테나 및 재송신 신호를 수신하기 위한 네 개의 수신 채널을 갖는다는 점에서 일차적으로 도 11과 상이하다. 이러한 실시예는 프로토타입으로 만들어졌으며 테스트되었다. 송신된 신호는 8.5GHz 내지 12.5GHz의 4GHz 대역폭을 통해 선형 FM 변조, 10mS 처프를 이용하여 송신되었다. 송신된 출력 전력은 +14dBm이었다. 이러한 구성에 따르면, 정밀한 위치 파악이 측정되었으며 채널 0에서 27um, 채널 1에서 45um, 채널 2에서 32um, 채널 3에서 59um의 정밀도로 달성되었다.
FHSS FMCW 거리 측정에 따르면, 송신 신호는 선형 FMCW 거리 측정을 이용하여 수행되는 것처럼 선형 범위의 주파수를 통해 선형으로 스위프되지 않고, 그 대신에 송신 신호는 특정 PN 코드에 따라 변경되어 어느 정도 의사 랜덤하게 순차적으로 송신되는 일련의 개별 주파수로 주파수 변조된다. 예를 들면, 규정 준수를 위해 특정 주파수 대역을 제외할 수도 있다. 일방향 TOF 거리 측정을 위한 별도의 수신기(80)에서 FHSS FMCW 거리 측정하는 경우, 디코딩된 수신 신호(74) 및 특정 PN 코드에 따라 변경되고 순차적으로 송신되는 분할된 버전의 개별 주파수는 믹서(82)에서 함께 혼합되어 송신 신호의 TOF에 대응하는 일관된 수신 신호를 제공한다. FHSS FMCW의 경우, 이것은 일방향 TOF 거리 측정을 위한 별도의 수신기(80)에서 이루어진다.
보다 구체적으로, 선형 FHSS FMCW 전자기 신호를 통해 TOF 거리를 측정하기 위한 장치(400)의 이러한 실시예는 신호(74)를 생성하기 위한 국부 발진기(72) 및 국부 발진기에 연결되어 국부 발진기 신호를 스위프하여 선형 변조를 위한 선형 변조된 송신 신호(74)를 제공하는 선형 램프 생성기(76)를 포함하는 송신기(70)를 포함한다. FHSS FMCW 실시예에 따르면, 선형 램프 생성기 대신에, 국부 발진기 신호를 변조하기 위해 제공된 신호는 국부 발진기 신호를 변조하여 국부 발진기 신호를 변조하기 위한 특정 PN 코드에 따라 일련의 개별 주파수를 제공하는 별개의 주파수 신호(78)로 분해된다. 일련의 개별 주파수로 변조되는 변조된 송신 신호(74)는 특정 PN 코드에 따라, 어느 정도 의사 랜덤 순서로 순차적으로 송신 신호로서 송신된다. 일방향 TOF 측정의 경우, 송신 신호의 분할된 버전은 또한 케이블(88)을 통해 수신기(80)에도 공급된다. 수신기(80)는 송신 신호를 안테나(90)에서 수신하고 수신 신호를 믹서의 제1 포트(91)로 포워딩한다. 믹서는 또한 제2 포트(92)에서 케이블(88)상의 신호를 수신하고 이 신호를 수신 신호(74)와 혼합하여, 믹서의 출력(94)에서 (선형 FMCW의 경우) 선형 변조된 또는 (FHSS FMCW의 경우) 개별 주파수의 PN 코드로 변조된 송신 신호(74)의 송신기(70)와 수신기(80) 간의 비행시간 거리에 대응하는 신호를 제공한다. 장치는 또한 믹서로부터 출력된 신호를 수신하고 샘플링된 출력 신호(85)를 제공하는 믹서(82)의 출력(94)에 연결된 아날로그-디지털 변환기(84)를 포함한다. 샘플링된 출력 신호(85)는 샘플링된 신호에 대해 FFT를 수행하는 프로세서(86)에 공급된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 거리 측정 장치는 또한 복수의 별개의 주파수의 신호를 제공하도록 구성된 주파수 생성기 및 개별 주파수 신호의 랜덤 시퀀스를 제공하는 프로세서를 포함한다.
시스템의 이러한 실시예는 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이 인터로게이터 및 트랜스폰더를 가능한 한 작게 그리고 가능한 한 저렴하게 만들어, 인터로게이터 및 트랜스폰더가 어디에서나 무엇이든 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 인터로게이터 구조와 기능성 및 트랜스폰더 구조와 기능성을 하나의 칩에서 수행될 수 있는 정도로 구현하는 것이 바람직하다는 것이다. 전자 디바이스를 제조하는 가장 저렴한 형태의 하나는 CMOS로 구현하는 것임을 알 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 인터로게이터 및 트랜스폰더의 양태 및 실시예는 CMOS로서 구현될 것이다.
다중 송신기 및/또는 송수신기
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 거리 측정 시스템(500)의 다양한 실시예는 다수의 송신기(96), 다수의 송수신기(98) 또는 본 명세서에서 설명된 임의의 실시예에 따른 신호 중의 임의의 신호일 수 있는 송신 신호(106)를 송신하는 두 송신기와 수신기의 조합을 포함할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 설명된 임의의 거리 측정 신호 및 시스템에 따라, 각각의 송신기로부터 송신 신호(106)를 수신하는 적어도 하나의 수신기(102) 및/또는 송신 신호를 수신하고 그 송신 신호(106)의 재송신 버전인 신호(108)를 복수의 송수신기(98)에 다시 재송신하는 적어도 하나의 트랜스폰더(104)를 포함한다.
이러한 실시예에 따른 시스템의 일례는 추적되는 물체에 부착될 수 있는 적어도 하나의 트랜스폰더(104)에 제1 질문 신호(106)를 송신하는 하나의 송수신기(98)(인터로게이터)를 포함한다. 적어도 하나의 트랜스폰더는 예를 들어 제2, 제 3 및 제 4 송수신기(98)에 의해 수신된 제2 재송신 신호(108)를 재송신하여 추적되는 트랜스폰더 및 물체의 위치 및 거리를 결정한다. 예를 들어, 두 개의 송수신기가 쌍으로 그룹화되어 쌍곡선 위치 측위(hyperbolic positioning)를 수행할 수 있으며 세 개의 송수신기가 그룹화되어 트랜스폰더/물체에 대해 삼각측량 위치를 수행할 수 있다. 송수신기(98) 중 임의의 송수신기는 제1 송신 질문 신호를 트랜스폰더(104)로 전송하는 인터로게이터가 되도록 변경될 수 있다는 것과 송수신기(98) 중 임의의 송수신기는 트랜스폰더로부터 재송신 신호를 수신하도록 변경될 수 있다는 것을 알 수 있다. 송수신기에서 트랜스폰더까지의 거리 측정하는 것이 결정되는 경우, 거리 및 위치를 결정하는 것은 트랜스폰더(104)에 의해 송신되어 적어도 두 개의 송수신기(98)에 의해 수신되는 신호 간의 비행시간 측정이라는 것을 알 수 있다.
이러한 실시예에 따른 시스템의 또 다른 예는 추적되는 물체에 부착될 수 있는 적어도 하나의 트랜스폰더(104)를 포함한다. 적어도 하나의 트랜스폰더(104)는 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 송수신기(98)(인터로게이터) 중 임의의 송수신기에 의해 송신되는 신호(106)를 수신한다. 신호는 트랜스폰더 중 적어도 하나를 핑하기 위해 코딩될 수 있다. 하나보다 많은 트랜스폰더(104)가 제공될 수 있다는 것을 알 수 있다. 각각의 트랜스폰더가 송신 신호(106)의 상이한 핑에 응답하도록 코딩될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다수의 트랜스폰더가 송신 신호(106)의 동일한 핑에 응답하도록 코딩될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 하나의 트랜스폰더 또는 복수의 트랜스폰더 중 임의의 트랜스폰더 또는 복수의 트랜스폰더가 송수신기(98) 중 적어도 하나에 의해 송신된 신호(106)에 의해 핑될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다수의 송수신기가 동일한 코드/핑을 갖는 신호(106)를 전송하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 각각의 송수신기가 상이한 코드/핑을 갖는 송신 신호를 전송하도록 구성될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 송수신기의 쌍 또는 그 이상의 송수신기가 동일한 코드/핑을 갖는 신호를 전송하도록 구성될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 트랜스폰더의 쌍 또는 그 이상의 트랜스폰더가 동일한 코드/핑을 갖는 신호에 응답하도록 구성될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 트랜스폰더까지의 거리가 트랜스폰더(추적되는 디바이스)에서 결정되는 경우, 거리 결정은 적어도 두 개의 송수신기(98)에 의해 송신된 신호 사이의 도달 시간 측정의 시간 차이라는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 트랜스폰더가 두 개의 송수신기(98)에 의해 핑되는 경우, 트랜스폰더(물체)의 쌍곡선 위치 측위가 결정될 수 있다. 트랜스폰더가 세 개의 송수신기(98)에 의해 핑되는 경우, 트랜스폰더(물체)의 삼각측량 위치 측위가 결정될 수 있다.
대안적으로, 핑으로 각각의 신호를 코딩하는 대신에, 일부 실시예에 따르면 정밀한 시간 지연이 송신기 및/또는 송수신기에 의해 송신된 신호 사이에 도입될 수 있다는 것을 알 수 있다. 대안적으로, 정밀한 시간 지연은 송신 신호의 수신에 응답하여 적어도 하나의 트랜스폰더에 의해 재송신된 신호 사이에 도입될 수 있다. 이러한 구성으로, 송수신기의 쌍은 3D 또는 쌍곡선 위치 측위를 수행하는데 사용될 수 있거나, 적어도 세 개의 송수신기가 본 명세서에 설명된 임의의 신호에 따라 삼각측량 위치 측위를 수행하는데 사용될 수 있다.
이러한 실시예에 따른 시스템의 다른 예는 참조 송신기(96)와 관련하여 도착 시간 차이(time difference of arrival, TDOA) 신호의 시간 델타를 측정하는데 반해 수신기(102) 및/또는 트랜스폰더(104)가 상관하는 파형을 제공하는 참조 송신기인 하나의 송신기(96)를 포함한다. 시스템의 이러한 실시예는 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있음을 알 수 있다.
다중 수신기 및/또는 트랜스폰더
본 발명에 따른 시스템의 다양한 실시예는 본 명세서에서 설명된 임의의 거리 측정 시스템 및 신호에 따라, 송신 신호(106)를 송신하는 적어도 하나의 송신기(96) 또는 송수신기(98) 및 각 송신기 또는 송수신기로부터 송신된 신호를 수신하는 복수의 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)를 포함한다. 이러한 실시예는 본 명세서에 설명된 임의의 거리 측정 신호 및 시스템에 따라, 송신 신호(106)를 송신하는 적어도 하나의 송신기(96) 또는 송수신기(98) 및 송신 신호(106)를 수신하거나 또는 송신 신호(106)의 재전송 버전인 신호(108)를 다시 적어도 하나의 송수신기(98)에 재송신하는 복수의 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)를 포함한다.
이러한 실시예의 양태에 따르면, 송신기(96)는 추적되는 물체에 부착될 수 있고, 제1 신호(106)를 복수의 수신기(102)에 송신하여 송신기로부터 수신기까지의 비행시간 위치 측위 및 거리 측정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 두 개의 수신기가 송신 신호를 수신하는 경우, 송신기/물체의 쌍곡선 위치 측위가 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 세 개의 수신기가 송신 신호(106)를 수신하는 경우, 송신기(96) 및 물체에 대한 삼각측량 위치 측위가 달성될 수 있다.
다른 실시예의 양태에 따르면, 적어도 하나의 송수신기(98)는 추적되는 물체에 부착될 수 있고, 제1 신호(106)를 복수의 트랜스폰더(104)에 송신하여 송신기로부터 수신기까지의 위치 측위 및 거리 측정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 두 개의 트랜스폰더가 송신 신호(106)를 수신하고 재송신하는 경우, 송신기/물체의 쌍곡선 위치 측위가 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 세 개의 트랜스폰더(104)가 송신 신호(106)를 수신하고 재송신하는 경우, 송수신기(98) 및 물체에 대한 삼각측량 위치 측위가 달성될 수 있다.
임의의 트랜스폰더가 제1 송신 질문 신호를 트랜스폰더(104)에 전송하는 인터로게이터(98)에 응답하도록 변경될 수 있음을 알 수 있다. 적어도 하나의 트랜스폰더(104)가 송수신기(98)(인터로게이터)에 의해 송신되는 신호(106)를 수신한다는 것을 알 수 있다. 이 신호는 트랜스폰더 중 적어도 하나를 핑하도록 코딩될 수 있다. 각각의 트랜스폰더가 송신 신호(106)의 상이한 핑에 응답하도록 코딩될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다수의 트랜스폰더가 송신 신호(106)의 동일한 핑에 응답하도록 코딩될 수 있다는 것을 알 수 있다. 하나의 트랜스폰더 또는 복수의 트랜스폰더 중 임의의 트랜스폰더 또는 복수의 트랜스폰더가 적어도 하나의 송수신기(98)에 의해 송신된 신호(106)에 의해 핑될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 트랜스폰더 쌍 또는 그 이상의 트랜스폰더가 동일한 코드/핑을 갖는 신호에 응답하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
대안적으로, 핑으로 각각의 신호를 코딩하는 대신에, 일부 실시예에 따르면, 정밀한 시간 지연은 송신 신호의 수신에 응답하여 트랜스폰더(104)에 의해 재송신된 신호 사이에 도입될 수 있다. 이러한 구성으로, 트랜스폰더 쌍이 적어도 하나의 송수신기의 쌍곡선 위치 측위를 수행하는데 사용될 수 있거나, 적어도 세 개의 트랜스폰더가 본 명세서에 설명된 임의의 신호에 따라 삼각측량 위치 측위를 수행하는데 사용될 수 있다. 시스템의 이러한 실시예는 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있음을 알 수 있다.
하이브리드 거리 측정 시스템
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템의 다양한 실시예는 본 명세서에 개시된 임의의 신호 또는 시스템에 따라 송신 신호를 송신하는 복수의 송신기 및 송신 신호를 수신하는 복수의 수신기를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 시스템의 다양한 실시예는 본 명세서에 설명된 임의의 거리 측정 신호 또는 거리 측정 시스템에 따라, 송신 신호를 송신하는 복수의 송수신기(98) 및 송신 신호(106)를 수신하고 송신 신호(108)를 재송신하는 복수의 트랜스폰더(104)를 포함할 수 있다. 복수의 송신기(96) 또는 송수신기(98)는 예를 들어 송신기 또는 송수신기의 유선 메시(wired mesh)를 구성하기 위해 케이블 또는 복수의 케이블에 의해 함께 연결될 수 있거나, 송신기 또는 송수신기의 무선 메시를 구성하기 위해 무선으로 함께 연결될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 복수의 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)는 예를 들어 수신기 또는 트랜스폰더의 유선 메시를 구성하기 위해 케이블 또는 복수의 케이블에 의해 함께 연결될 수 있거나, 수신기 또는 트랜스폰더의 무선 메시를 구성하기 위해 무선으로 함께 연결될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 시스템은 복수의 송신기와 송수신기의 혼합 및/또는 복수의 수신기 또는 트랜스폰더의 혼합을 포함할 수 있다는 것을 또한 더 알 수 있다. 복수의 송신기와 송수신기의 혼합 및/또는 복수의 수신기 또는 트랜스폰더의 혼합은 하나 이상의 케이블에 의해 또는 무선으로, 또는 하나 이상의 케이블과 무선의 조합에 의해 함께 연결될 수 있다. 이러한 실시예는 본 명세서에 설명된 임의의 신호 및 시스템에 따라 적어도 하나의 물체에 대해 거리 및 위치 측위를 결정하도록 구성될 수 있다.
개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템에 관한 전술한 개시에 따르면, TOF 거리 측정 시스템은 디바이스로 구성될 수 있으며, 그 중 일부 디바이스가 전술한 임의의 TOF 거리 측정 시스템과 연관된 신호를 송신, 수신, 응답 또는 처리할 수 있다는 것이 명백할 것이다. 양태 및 실시예에서, 임의의 송수신기, 인터로게이터, 트랜스폰더 또는 수신기는 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템에 따라 전술한 방식 중 하나 이상의 방식으로 TOF 정보를 결정할 수 있다. 임의의 송신기, 송수신기, 인터로게이터 또는 트랜스폰더는 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템에 따라 전술한 방식 중 하나 이상의 방식으로 TOF 정보를 결정하는데 필요한 신호의 소스일 수 있다.
실시예에서, 신호 생성 및 신호 처리 구성요소의 정확한 위치는 중요하지 않을 수 있지만, 안테나의 위치는 정밀한 거리 측정, 즉 전자기 신호가 송신 또는 수신되는 위치 및 장소와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 TOF 거리 측정 시스템의 위치는 전형적으로 안테나 위치 및 장소에 대해 TOF 거리 측정함으로써 결정하도록 구성된다. 예를 들면, 도 2 및 도 9 내지 도 12와 관련하여 전술한 예시적인 실시예는 다수의 안테나 구성요소를 가지며, 도 1 내지 도 12에 개시된 인터로게이터 및 트랜스폰더의 임의의 실시예는 다수의 안테나를 가질 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 그러한 예시적인 실시예 및 그와 유사한 다른 실시예에서, 다양한 구성요소가 하나보다 많은 안테나 사이에 공유될 수 있고, TOF 거리 측정은 다수의 안테나 구성요소에 대해 수행될 수 있다. 예를 들면, 단일 발진기, 변조기, 결합기, 상관기, 증폭기, 디지타이저 또는 다른 구성요소는 하나보다 많은 안테나에 기능성을 제공할 수 있다. 그러한 경우, 다수의 안테나 각각은 그러한 안테나에 대해 연관된 위치 정보가 결정될 수 있는 범위까지 개별 TOF 송신기, 수신기, 인터로게이터 또는 트랜스폰더로 간주될 수 있다.
양태 및 실시예에서, 공간 다이버시티를 이용하기 위해 단일 디바이스에는 다수의 안테나가 제공될 수 있다. 예를 들면, 임의의 TOF 거리 측정 구성요소를 갖는 물체는 임의의 특정 시간에, 예를 들어 물체의 방향이 바뀔 때, 적어도 하나의 안테나가 방해받지 않는 것을 보장하기 위해 다수의 안테나를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 손목밴드는 하나의 안테나가 착용자의 손목에 의해 방해받지 않고 항상 수신할 수 있도록 보장하기 위해 둘레 주변에 간격을 두고 이격된 다수의 안테나를 가질 수 있다.
양태 및 실시예에서, 예를 들어, TOF 정보 및 TOF 디바이스의 위치에 기초하여 거리를 결정하기 위한 계산과 같은 신호 처리 또는 다른 처리는 TOF 디바이스에서 수행될 수 있거나, 아니면 다른 적합한 위치에서 또는 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 중앙 처리 유닛 또는 원격 또는 네트워크 컴퓨팅 디바이스와 같은 다른 적합한 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
다른 예
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 정밀한 거리 측정을 수행하거나, 다변측정(multilateration)을 위한 다중 거리 측정을 수행하거나, 고도로 정밀한 절대 TOF 측정을 수행하거나, 복수의 트랜스폰더, 송수신기 또는 수신기의 정밀한 위치 파악을 수행하거나, 아니면 쌍곡선 도달 시간 차이 방법론 또는 TOF 측정이 사용될 수 있는 임의의 다른 거리 측정이나 위치 파악 능력을 이용하여 거리 측정을 수행하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 각 트랜스폰더는 고유 코드의 신호를 검출하고 그 고유 코드에만 응답하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 복수의 송신기 또는 송수신기는 함께 네트워크화될 수 있고 규칙적이고 정밀한 시간 간격으로 송신하도록 구성될 수 있으며, 복수의 트랜스폰더 또는 수신기는 송신 신호를 수신하고 쌍곡선 도달 시간 차이 방법론을 통해 이들의 위치를 파악하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 적어도 하나의 송수신기는 차량에 탑재된다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 적어도 하나의 송수신기는 사람이나 동물 또는 의류에 고정되거나 의류, 시계 또는 손목 밴드에 내장되거나, 아니면 셀룰러 폰이나 스마트 폰 또는 기타 개인 전자 디바이스, 또는 셀룰러 폰이나 스마트 폰 또는 기타 개인 전자 디바이스용 케이스에 내장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 송수신기는 서로를 발견하고 다른 송수신기의 존재에 관한 알림을 생성할 수 있다. 이러한 발견 및/또는 알림은 질문 신호에 대한 응답에 의해 트리거될 수 있거나 논의된 바와 같이 보조 무선 신호를 통해 송수신기를 인에이블함으로써 트리거될 수 있다. 예를 들면, 차량은 경로에 있는 임의의 TOF 송수신기를 활성화시켜 BLU 신호를 브로드캐스트하고 그럼으로써 경로에 있는 사람, 동물, 차량 또는 기타 물체를 발견할 수 있다. 마찬가지로, 경로에 있는 사람, 동물 또는 차량은 접근하는 차량의 알림을 받을 수 있다. 다른 시나리오에서, 송수신기를 가진 사람은 예를 들어, 그룹에 합류하거나 방에 들어가거나 또는 이와 달리 가까이 올 때 다른 사람의 존재의 알림을 받을 수 있다. 이러한 시나리오에서, 거리 및 위치 정보는 하나 이상의 사람들에게 제공될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 고정된 위치에 있는 무선 트랜스폰더의 무선 네트워크를 포함할 수 있고, 추적될 요소는 트랜스폰더가 정밀하게 코딩된 펄스로 반응 및 응답만 하도록 코딩 펄스로 무선 트랜스폰더를 핑하는 적어도 하나의 송수신기를 포함한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 또한 네트워크를 교정하기 위해 송수신기 또는 트랜스폰더 사이의 기준치를 측정할 목적으로 서로 송신하거나 질문하고 응답하는 고정 위치에 있는 무선 송수신기 또는 트랜스폰더의 무선 네트워크를 포함한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 추적될 물체는 네트워크 내의 복수의 트랜스폰더 중 하나에 질문하기 위해 제1 신호를 송신하도록 구성된 적어도 하나의 송수신기를 포함하고, 적어도 하나의 트랜스폰더는 제1 신호에 응답하고 네트워크 내의 하나 이상의 다른 트랜스폰더에 질문하는 신호를 송신하도록 구성되며, 하나 이상의 다른 트랜스폰더는 교정 목적을 위해 애초의 인터로게이터-송수신기에 의해 수신된 제2 신호를 방출한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시 형태에 따르면, 시스템은 데이터의 버스트 및 데이터의 타이밍 송신신호를 전송하도록 프로그래밍되고 온도, 배터리 수명, 기타 센서 데이터 및 트랜스폰더의 기타 특성 중 임의의 것을 나타내기 위한 데이터를 포함하는 적어도 하나의 트랜스폰더를 포함한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 트랜스폰더 사이의 거리를 측정하기 위해 트랜스폰더 각각 사이에 거리 측정 신호를 전송하도록 구성된 무선 트랜스폰더를 포함할 수 있다.
거리측정 시스템의 다양한 실시예의 선별 및 포장 애플리케이션
도 13을 참조하면, 논의되는 개시의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 산업 자동화 환경과 협력하여 사용자의 신체 움직임을 검출하는 시스템(710) 및 방법의 예가 도시된다. 본 시스템은 예를 들면, 고객 주문 처리 센터 및 창고 또는 이들의 조합에서 선별 및 포장 작업을 위한 산업용 기계(112)와 인터페이스하거나 산업용 기계와 인터페이스하지 않는 다양한 환경에서 사용될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 본 시스템 및 방법은 사용자의 신체 부위에 장착된 트랜스폰더(114)의 움직임을 검출하는 신호(110)를 송신 및/또는 수신하는 본 명세서에 설명된 바와 같은 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기/인터로게이터(98)안테나로 도시됨)를 채용하는 것을 포함한다. 본 명세서에서 설명된 인터로게이터, 트랜스폰더, 송신기 및 송수신기의 임의의 다양한 실시예가 사용될 수 있다. 이하 TOF 센서라고도 지칭되는 트랜스폰더는 다음과 같은 임의의 조합, 즉 사용자의 신체 부위의 움직임을 검출하는 것, 신체 부위의 움직임이 신체 부위의 인식된 움직임에 따른 것인지를 확인하는 것, 신체 부위의 인식된 움직임을 수행 가능한 액션으로서 해석하는 것, 신체 부위의 인식된 움직임에 기초하고 그 인식된 움직임과 협력하여 수행 가능한 액션을 수행하도록 산업용 기계를 작동시키는 것 및/또는 작업자의 작업 수행에 관한 작업자 실시간 피드백을 제공하는 것 중 임의의 것을 위해 신체 부위에 장착될 수 있다.
본 시스템은 사용자의 신체 부분에 장착된 트랜스폰더(114)의 움직임을 측정하기 위한 신호(110)를 송신 및/또는 송신 및 수신하는 본 명세서에 설명된 바와 같은 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기/인터로게이터(98)(안테나로 도시됨)를 포함한다. 본 시스템은 선별 및 포장 환경에서 사용자의 위치, 또는 로봇 팔과 같은 산업용 기계(112)에 근접하고 그 산업용 기계(112)와 협력하며 그리고 TOF 센서(96/98)에 근접하여 있는 사용자의 팔과 같은 사용자의 위치를 측정하는데 사용될 수 있다. 본 시스템은 또한 로봇 팔과 같은 산업용 기계(112)에 장착되고 TOF 센서(96/98)에 근접하여 있는 적어도 하나의 트랜스폰더(118)를 포함한다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 제어기는 송신기 또는 송수신기/인터로게이터(96/98)에 의해 측정되는 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 움직임의 측정을 수신하고, 신체 부위의 움직임이 신체 부위의 인식된 움직임을 따른 것인지에 관한 임의의 또는 모든 사항을 결정하고, 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 정밀한 위치 및 장소를 결정하고, 사람 사지의 움직임을 예측하고, 예컨대 선별 및 포장 환경에서 사용자의 움직임 및 수행을 모니터링하고 사용자에게 피드백을 제공하며, 산업용 제어기로부터 수신된 지시 및 사용자에 부착된 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 액션을 수행하도록 로봇 팔(112)과 같은 산업용 기계를 제어하고, 산업용 제어기로부터 수신된 지시 및 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 위치 중 어느 것에 적어도 부분적으로 기초하여 액션을 수행하도록 로봇 팔을 제어하여, 사람과 로봇 팔이 협력하여 사람에게 해를 끼칠 위험 요소나 위험 없이 작업할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 시스템은 로봇 팔에 송신기 또는 송수신기/인터로게이터를 그리고 사람의 사지 또는 신체 일부에 트랜스폰더 또는 송수신기/인터로게이터를 장착하여 로봇 팔과 사람의 팔 또는 사지 사이의 직접 비행시간 거리 측정을 수행하도록 구성될 수 있다.
양태 및 실시예에 따르면, 작업자는 예를 들어 트랜스폰더(114)로서 구성된 작은 손목 밴드 또는 다른 개인용 디지털 디바이스를 구비 할 수 있다. 트랜스폰더 디바이스는 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 유색 LED, 단순한 마이크, 무선 비콘 및/또는 햅틱 피드백 시스템(예를 들어, 자이로스코프)과 같은 피드백 메커니즘으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 현대의 선별 및 포장 시스템에서 작업 수행에 관한 실시간 피드백을 작업자에게 제공할 수 있다. 선별 및 포장 시스템은 작업자가 배치하거나 선별해야 할 저장소로 작업자를 안내하는 예를 들어 레이저 포인터와 같은 다양한 통신 메커니즘으로 구성될 수 있다. 시스템은 예를 들어 작업자가 올바른 또는 올바르지 않은 움직임을 향해 움직일 때 손목 밴드(또는 다른 디바이스)가 임의의 피드백 메커니즘(예를 들어, 깜박이는 녹색/적색등 및 느리고 약한/빠르고 강렬한 자이로스코프의 펄스)을 통해 사용자에게 이를 신호할 수 있도록 시스템을 구성될 수 있다. 일부 신호는 임계 피드백(예를 들어, 안전하지 않은 조건)을 위해 예약될 수 있고 다른 피드백 신호는 일상적인 작업 피드백(예를 들어, 올바른/잘못된 배치)에 사용될 수 있음을 알 수 있다. 시스템은 사용자로부터 시스템의 피드백에도 불구하고 사용자가 여전히 일부 형태의 부정확하거나 안전하지 않은 행동으로 종사한다면, 시스템이 관련 장비와 상호 작용(예를 들어, 장비를 중지하기, 장비를 사용자 공간을 벗어나 이동시키기 등)을 할 수도 있도록 그렇게 구성될 수 있음을 또한 알 수 있다. 시스템 및 트랜스폰더 디바이스는 사용자가 (시스템 운영자에 의해 결정된 바와 같이) 어느 정도까지 자신이 선호하는 피드백 패턴을 커스터마이징할 수 있도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 시스템은 분석, 훈련 등과 같은 다양한 목적 중 임의의 목적을 위해 사용자의 수행을 모니터링하고 범주화하는데 사용될 수 있음을 또한 알 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 개시의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 산업용 장비 및/또는 사용자의 신체의 움직임을 결정하기 위한 환경의 다른 예가 도시된다. 도 14의 예시적인 환경은 특히 고객의 주문 처리 센터에서 선별 및 포장 작업에 관련된다. 본 시스템 및 방법은 본 명세서에 설명된 바와 같이 신호를 송신 및/또는 수신하여 사용자 또는 산업용 기계(112)의 부분에 부착된 트랜스폰더(114)의 움직임을 검출하는 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기/인터로게이터(98)(안테나로 도시됨)를 채용하는 것을 포함한다.
도 14의 예에서, 추적되는 작업은 저장소(120)로부터 아이템을 선택(선별)하고 그 아이템을 상자에 넣는 것(포장)이다. 사용자의 신체 움직임 및 산업용 기계(112) 동작은 어느 저장소(120)에서 아이템이 선택되었는지를 결정하고 이에 따라 어떤 아이템이 어느 저장소(120)에 저장되어 있는지에 관해 데이터베이스를 참조하여 선별될 아이템을 식별하도록 추적되고 분석될 수 있다. 추가의 트랜스폰더(114)는 컨베이어 벨트상의 노치에 부착될 수 있고, 이에 따라 시스템은 아이템이 어디에 놓였는지를 결정하고, 따라서 어느 상자에 아이템이 놓였는지를 결정할 수 있다. 또한, 어떤 아이템이 어느 상자에 놓였는지를 앎으로써, 시스템은 백엔드 데이터베이스 및 주문 처리 정보의 도움을 받아, 어떤 주문이 어느 상자에 있는지를 결정할 수 있고, 이에 따라 예를 들어, 적절한 운송 라벨을 상자에 부착함으로써 프로세스를 더 자동화할 수 있다.
이러한 예시적인 환경에 대한 많은 변형이 고려될 수 있음을 알 수 있다. 아이템, 사용자 및 기계의 움직임을 앎으로써, 시스템은 안전성, 정확성, 효율성 등을 모니터링할 수 있다. 트랜스폰더(114)는 컨베이어 벨트 이외에 또는 컨베이어 벨트 대신에 개개의 박스에 부착될 수 있거나, 시스템은 컨베이어 벨트 움직임을 교대로 추적할 수도 있다. 저장소를 벗어나 아이템을 추적하는 동안, 시스템은 또한 저장소에 놓여진 아이템을 추적하고 및/또는 재고를 관리할 수도 있다. 트랜스폰더(114)는 개개의 아이템에 부착될 수 있는데, 이로 인해 아이템이 밀봉된 상태로 닫힌 이후에도 상자의 내용을 식별할 수 있게 한다.
이러한 특정 예는 선별 및 포장에 관한 것이지만, 추적되는 작업에는 모든 환경 또는 애플리케이션이 포함될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 모니터링되는 작업은 조립 라인 기능일 수 있다. 본 시스템은 안전성, 정확성, 효율성을 위해 조립 라인의 정기적인 작동을 모니터링할 수 있으며, 특정 제품 구조 등에 설치되거나 통합된 옵션을 제어하거나 모니터링할 수도 있다.
또 다른 양태 또는 실시예에 따르면, 시스템은 임의의 조합으로 그리고 본 명세서에 개시된 임의의 신호를 사용하여, 사용자에 의해 수행된 움직임을 계속 모니터링하고, 사용자에 의해 수행된 적절한 움직임을 검출하고, 사람 사지의 움직임을 예측하고, 예컨대 선별 및 포장 환경에서 사용자의 움직임 및 수행을 모니터링하여 사용자에게 피드백을 제공하고, 사용자의 움직임과 조합하여 산업용 기계를 제어하여 사용자에 의해 수행되는 적절한 움직임과 산업용 장비와 협동을 위해 산업용 장비 주위의 안전 지대의 경계를 설정하고 안전 지대에 가까이 가지 않도록 및/또는 사용자의 움직임과 협력하고 상호 작용하도록 산업용 장비를 제어 및 작동하기 위한 비행시간 송신기 및/또는 송수신기/인터로게이터 및 비행시간 수신기 또는 트랜스폰더(비행시간 센서)를 포함한다.
양태 또는 실시예에 따르면, 본 명세서에서 논의된 바와 같이 TOF 시스템은 산업 환경에서 동작하는 산업 규모의 로봇들의 간섭을 제거하고 이동 경로를 최적화하는 로봇 라인의 초기 및 지속적인 엔지니어링을 제공하는데 사용될 수 있음을 알 수 있다. TOF 시스템은 조립 라인에서 대형 산업용 로봇이 정밀하게 배치되어야 하고, 이로 인해 로봇이 작동 중 충돌하지 않고 로봇의 경로가 생산 능력을 극대화하도록 최적화되었음을 보장하는 많은 통합 노력과 시간을 요구하는 시스템에 비해 개선점을 제공할 것이다. TOF 시스템은 정기적으로 점검받고 정비되는 로봇의 정밀한 위치를 요구하고, 심지어 작은 변화에도 전체 솔루션의 거의 완전한 리엔지니어링을 요구할 수 있는 시스템에 비해 개선점을 제공할 것이다. 본 명세서에 설명된 TOF 시스템에 따르면, 인터로게이터 및 트랜스폰더는 각 다축 로봇의 애플리케이션에 따라 변할 수 있는 여러 지점에서(즉, 엔드 이펙터, 하나 이상의 관절 상에서) 통합될 수 있다. 이들 센서로부터의 데이터는 최적화 및 기계 학습 소프트웨어 제품군에 공급될 수 있고, 이 소프트웨어 제품군은 라인의 작업 흐름을 최적화하는 하나 이상의 간섭 솔루션 집합을 제공할 수 있다. 사용자가 이러한 프로세스를 상황에 맞는 방식으로 계획하고 실행할 수 있게 하는 사용자 인터페이스 및 상태 머신이 제공될 수도 있다. 시스템은 TOF 측정에 기초하여 간섭을 해결하고 자체를 최적화하도록 구성될 수도 있으며, 사용자가 프로세스를 제어할 수 있도록 구성될 수도 있다. 시스템은 또한 라인 구성 및 로봇 기술의 지속적인 변경이 요구됨에 따라 동적으로 자체를 최적화되도록 구성될 수도 있으며, 시스템은 통합 및 설치 노력이 줄어듦으로써 이러한 변경에 동적으로 최적화할 수 있다.
양태 또는 실시예에 따르면, 본 명세서에서 논의된 TOF 시스템은 자동화된 산업 환경에서 위치 인식을 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 명세서에서 논의된 TOF 시스템에 따르면, 기본 TOF 인터로게이터 인프라스트럭처는 중요한 작업 영역 근처에 설치될 수도 있으며 트랜스폰더는 다양한 디바이스(예를 들어, 드릴, 동력형 외골격 디바이스, 운송 차량)에 통합될 수 있다. 그 도구의 위치에 따라 디바이스의 제어 모드를 자동으로 전환하기 위한 소프트웨어가 제공될 수도 있다. 예를 들면, 드릴이 워크스테이션에서 2미터 이상 떨어진 곳에 있으면, 드릴은 비활성 상태가 될 수 있고, 차량은 자동화된 생산 시설의 특정 지역에 근접해짐에 따라 다른 속도 제한으로 전환될 수 있으며, 동력형 외골격 디바이스는 워크스테이션의 부근에 있음에 따라 다양한 활성 모드가 가능해질 수 있다. 소프트웨어는 또한 사용자가 시스템에서 권한을 부여받은 자(예를 들어, 관리자)가 설정한대로 이러한 모드 전환을 어느 정도 조정할 수 있게 하며, 시스템은 또한 현재의 제어 계획에 관한 사용자의 조정/피드백을 수집하여 시스템에서 권한을 부여받은 자에게 표시할 수도 있다. 분석 엔진은 보고서 및 시각화를 생성하여 사용자가 제어 모드 전환, 오류 상태 및 최적화 기회에 관해 보다 나은 정보에 입각한 결정을 내리도록 할 수 있다.
양태 또는 실시예에 따르면, 본 명세서에서 논의된 바와 같은 TOF 시스템은 다수의 하위 구성요소를 갖는 대형 기계(예를 들어, 100미터 길이의 성형 및 조립 기계)의 정밀한 조립을 제공하는 시스템을 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 몇 가지 장점은 이러한 시스템이 밀리미터 규모의 허용 오차 내에서 그러한 기계의 조립을 제공할 수 있고 사용자가 조립 프로세스를 직관적이고 원활하게 관리하게 할 수 있게 한다는 것이다. 조직은 대형(100m 이상) 기계를 시설에 인도하기 위해 분리되기 전후의 허용 오차 및 규격으로 조립하기 위해 본 명세서에 개시된 TOF 시스템을 사용할 수 있다. 이러한 장치는 장비가 도착했을 때 현장에서 수 주의 집중적이고 고 비용적인 노력이 수반되는 프로세스와 비교하여 조립의 장점을 제공할 수 있다.
기계의 각 하위 구성요소에는 주요 지점에 있는 이들 하위 구성요소 간의 정확한 거리범위를 측정하는 인터로게이터 및/또는 트랜스폰더가 설치될 수 있다. 소프트웨어는 정밀한 거리범위 데이터를 분석하고 사용자에게 제공하여 조립 프로세스를 실시간으로 안내하고, 조립 품질에 대해 평가하고, 조립 프로세스에 관한 정보에 입각하여 의사 결정을 내리며, 기계의 각 하위 구성요소가 마이크로-위치 정보 및 분석에 기초하여 허용 오차로 다시 조립하게 하는 데이터를 저장할 수 있다.
일 실시예의 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 바와 같은 비행시간 센서는 대규모의 산업 자동화 환경에서 사용될 수 있거나, 거리 및/또는 압도적인 주변 잡음으로 인해 음성 명령이 소용없는 경우에 사용될 수 있는데, 이것은 지게차 운전자에게 상품 팔레트를 보관 선반에 적재하라고 지시하는 것과 같은 작업을 수행하기 위해, 또는 오버헤드 갠트리(overhead gantry) 조작자에게 항공기의 동체에 부착하기 위한 대형의 또는 무거운 구성요소 부분(예를 들어, 날개 보 또는 엔진)을 높이거나 낮추도록, 오른쪽이나 왼쪽, 전진 또는 후진하도록 알려주기 위해 산업용 설비를 통제할 때 신체 움직임(예를 들어, 손짓, 팔 동작 등)이 사람들에게 지시하는데 이용되는 것은 흔한 일이다. 이러한 사람의 손, 팔, 몸짓 및/또는 손가락 짓은 사람 관찰자에게 보편적인 의미를 가질 수 있으며, 및/또는 만일 이것들이 즉시 이해되지 않는다면, 이것들은 일반적으로 충분히 직관적이기에 훈련에 많은 투자 없이 쉽게 배울 수 있고, 더욱이 이것들은 대부분 제법 많이 균일하고 및/또는 정밀하게 반복될 수 있다. 사람 관찰자가 일관적으로 반복 가능한 신체 동작 또는 움직임을 이해하여 이차적 의미를 전달할 수 있는 것과 동일한 방식으로, 시스템(710) 또한 명령의 형태로 의미 있는 정보를 전달하기 위해 사람의 신체 움직임, 몸짓 및/또는 손가락 짓을 활용할 수 있으며, 따라서 해석된 신체 움직임 및 기본 명령에 적어도 부분적으로 기초하여 후속 액션을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, TOF 센서는 TOF 센서에 근접하여 위치한 사용자의 몸통과 연관된 동작을 모니터링하거나 검출할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, TOF 센서는 TOF 센서의 시선 내에 놓인 사용자의 손 및/또는 팔과 연관된 동작을 검출하거나 모니터링할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, TOF 센서는 자동화 기계에 근접하여 위치한 사용자의 손 및/또는 손발가락(예를 들어, 손가락)과 연관된 움직임을 검출하거나 모니터링할 수 있다.
TOF 센서는 다른 구성요소(예를 들어, 제어기 및 로직 구성요소)와 연계하거나 협력하여 물체의 움직임을 적어도 3차원으로 인지할 수 있다. 실시예에 따르면, TOF 센서는 센서의 시선 내에서 일어나는 측 방향의 신체 움직임(예를 들어, x-y 평면에서의 움직임)을 인지할 수 있고, 또한 z축에서도 신체 움직임을 구별할 수 있다.
부가적으로, 제어기 및/또는 연관된 로직 구성요소와 같은 추가 구성요소와 협력하여, 본 명세서에 개시된 TOF 센서는 신체 움직임, 손짓 또는 몸짓이 수행되는 속도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 하나 이상의 TOF 센서로 구성되어 힘차게 또는 속도감 있게 자신의 손을 움직이는 경우, 비행시간 센서는 제어기 및/또는 로직 구성요소와 함께 사용자가 긴급함 또는 공격성을 암시하기 위해 자신의 손을 움직이는 속도 및/또는 활기를 파악할 수 있다, 따라서, 일 실시예에서, TOF 센서는 신체 움직임의 활기 및/또는 속도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 지게차 운전자가 동료로부터 지시를 받는 산업 자동화 환경에서, 동료는 자신의 팔을 앞뒤로 부드럽게 흔듦(지게차의 운전자에게 지게차를 후진시 위험이 없게 움직일 것을 표시함)으로써 초기에 자신의 지시를 내릴 수 있다. 지게차 운전자가 너무 빨리 후진하고 있고 및/또는 다가오는 차량과의 충돌 가능성이 있음을 인지하는 동료는 임박한 충돌을 피하기 위해 팔을 앞뒤로 큰 속도로 흔들기(예를 들어, 지게차 운전자에게 서두를 것을 알려줌)를 시작할 수 있거나, 또는 팔을 특별히 강조하면서 위로 들어(예를 들어, 지게차 운전자에게 갑작스런 정지를 알아차리게 알려줌) 올릴 수 있다. 이러한 개시의 실시예의 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 시스템은 그러한 손짓 명령을 해석하고, 예를 들어 지게차 운전자가 지시를 제공하는 사람으로부터의 지시를 보거나 듣지 못할 수 있는 지게차 운전자에게 지시를 전송하는데 사용될 수 있다.
이러한 실시예의 양태에 따르면, 제어기 및/또는 로직 구성요소와 함께 TOF 센서는 비행시간 센서로 구성된 사용자가 손을 느리게 또는 신중하게 움직이는 것을 검출할 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 이러한 느리게, 신중하게 또는 강조 없이 움직임의 비행시간 측정은 제어기 및/또는 로직 구성요소에 의해 불확실한 상황, 경고 또는 주의를 전달하는 것으로 해석될 수 있으며, 이전에 인지된 신체 움직임 또는 미래의 신체 움직임에 대해 지시를 다시 한번 제공할 수 있다. 그러므로 지게차 운전자의 예를 계속하면, 동료는 자기의 팔을 더 빠른 속도로, 활발히 및/또는 강조하면서 앞뒤로 흔든 후, 이제 자기 팔을 훨씬 더 머뭇거리거나 느리게 하는 식으로 움직이기 시작하여, 지게차 운전사에게 지게차를 후진할 때 주의를 기울여야 한다는 것을 표시할 수 있다.
일반성을 제한하지 않거나 일반성을 잃지 않고, TOF 센서, 제어기(및 연관된 로직 구성요소) 및 산업용 기계(112)는 자동화된 산업 환경 내의 전혀 다른 위치에 위치할 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따르면, TOF 센서 및 산업용 기계(112)는 서로 근접하여 배치될 수 있는 반면, 제어기 및 연관된 로직 구성요소는 환경적으로 제어되는(예를 들어, 공기 조절되는, 먼지 없는 등의) 환경에 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 비행시간 센서, 제어기 및 로직 구성요소는 환경적으로 제어되는 안전한 환경(예를 들어, 안전 관리실)에 배치될 수 있는 반면, 산업용 기계는 환경적으로 위험한 환경에 배치될 수 있다.
전술한 바로부터, 논의되는 애플리케이션에 의해 이용되는 연속적인 및/또는 일련의 신체/움직임, 신호, 제스처, 또는 몸짓은 무한적일 수 있으며, 이와 같이 복잡한 명령 구조 또는 일련의 명령은 창고 및/또는 산업 환경에서 사용하기 위해 개발될 수 있다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 수많은 복잡한 정보가 단지 손 움직임을 사용하여서도 전달될 수 있음을 자각하기 위해서는 확립된 사람의 수화(예를 들어, 미국 수화)만을 생각하면 된다. 따라서, 전술한 것과 관련하여, 특히 맥락에서 알게 되는 바와 같이, 연속적인 또는 일련의 명령의 특정 제스처, 움직임, 동작 등은 이전 또는 장래의 제스처, 움직임, 동작, 몸짓 등에 대한 변경자로서 역할을 할 수 있다.
특정 실시예의 양태에 따르면, 제어기 및/또는 로직 구성요소는 또한 의미를 전달하는 것으로 의도된 유효한 신체 움직임(또는 신체 움직임의 패턴)을 정보를 알리는 것으로 의도하지 않은 유효하지 않은 신체 움직임(또는 신체 움직임의 패턴)과 구별하고, 인지한 및/또는 유효한 신체 움직임(또는 신체 움직임의 패턴)을 분석 및/또는 해석하며, 인지한 및/또는 유효한 신체 움직임(또는 신체 움직임의 패턴)을 산업용 기계를 작동시키거나 실행시켜 작업을 수행하게 하는데 필요한 명령 또는 일련의 명령이나 지시의 시퀀스로 변환하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어기 및/또는 연관된 로직 구성요소가 유효한 신체 움직임을 유효하지 않거나 인지하지 않은 신체 움직임과 구별하는데 도움을 주기 위해, 제어기 및/또는 로직 구성요소는 TOF 센서에 의해 공급되고 TOF 센서로부터 수신된 신체 움직임을 확인 또는 인지한 신체 움직임과 상관시킨 후, 인지한 신체 움직임을 활용하여 인지한 신체 움직임이 창고 환경에서 및/또는 산업용 기계(112)와 협력하여 하나 이상의 수행 가능한 액션을 수행할 수 있는지를 해석하기 위하여, 미리 구축되거나 미리 인지된 신체 움직임(예를 들면, 개개인의 손 제스처, 손가락 움직임 시퀀스 등)의 영속적인 라이브러리 또는 딕셔너리를 참고할 수 있다.
일반성을 제한하지 않거나 일반성을 잃지 않고, 미리 구축되거나 인지한 신체 움직임의 라이브러리 또는 딕셔너리 및 명령 또는 일련의 명령으로의 번환 또는 그와의 상관관계가 메모리 또는 저장 매체에 영속될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 저장 디바이스(예를 들어, 메모리, 저장 매체 등)는 도시되지 않지만, 이들 디바이스의 전형적인 예는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 ASIC(주문형 집적 회로), CD(콤팩트디스크), DVD(디지털 비디오 디스크), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로그램 가능 ROM(PROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, EEPROM(전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리), 메모리 스틱을 비롯한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
다양하고 전혀 다른 위치에 배치된 본 명세서에서 설명된 임의의 시스템의 구성요소 부분 간의 통신을 용이하게 하기 위해, 네트워크 토폴로지 또는 네트워크 인프라스트럭처가 이용될 수 있다. 전형적으로, 네트워크 토폴로지 및/또는 네트워크 인프라스트럭처는 실행 가능한 임의의 통신 및/또는 브로드캐스트 기술을 포함할 수 있는데, 예를 들면, 유선 및/또는 무선 방식 및/또는 기술이 활용되어 논의되는 애플리케이션을 실행할 수 있다. 더욱이, 네트워크 토폴로지 및/또는 네트워크 인프라스트럭처는 개인 영역 네트워크(Personal Area Network, PAN), 근거리 네트워크(Local Area Network, LAN), 캠퍼스 영역 네트워크(Campus Area Network, CAN), 도시 영역 네트워크(Metropolitan Area Network, MAN), 익스트라넷, 인트라넷, 인터넷, 광역 네트워크(Wide Area Network, WAN) - 둘 다 중앙집중식 및/또는 분산식임 - 및/또는 이들의 임의의 조합, 순열 및/또는 집합의 이용을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예의 전술한 여러 양태를 설명하였지만, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형, 수정 및 개선이 쉽게 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시의 일부인 것으로 의도되며 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예일 뿐이고, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구 범위 및 그 등가물의 적절한 구성으로부터 결정되어야 한다.

Claims (22)

  1. 물체의 위치를 추적하는 시스템으로서,
    적어도 하나의 인터로게이터(interrogator);
    적어도 하나의 트랜스폰더(transponder); 및
    프로세서
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 인터로게이터는 제1 전자기 신호를 송신하고 상기 송신 신호에 대응하는 제1 참조 신호를 제공하고,
    상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 상기 제1 전자기 신호를 수신하고 응답 신호를 제공하고,
    상기 적어도 하나의 인터로게이터는 상기 응답 신호를 수신하고 상기 응답 신호에 대응하는 제2 참조 신호를 제공하는 수신기를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 제1 참조 신호 및 상기 제2 참조 신호에 응답하여 상기 적어도 하나의 인터로게이터 또는 상기 적어도 하나의 트랜스폰더 중 적어도 하나의 정밀한 위치를 결정하고,
    추적될 상기 물체는 사람, 하나의 장비(a piece of equipment) 및 아이템 중 하나의 일부 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 시스템은 상기 하나의 장비 또는 아이템과 협력하여 사람의 신체 움직임의 정밀한 위치 및 장소를 결정하도록 구성되며,
    상기 적어도 하나의 인터로게이터 및 상기 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 상기 물체에 장착되도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터로게이터는 고정된 위치에 있는 복수의 인터로게이터를 포함하는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 고정된 위치에 있는 복수의 트랜스폰더를 포함하는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터로게이터 및 상기 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 손목 밴드에 통합되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터로게이터 및 상기 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 개인 디지털 디바이스에 통합되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터로게이터 및 상기 적어도 하나의 트랜스폰더 중 하나는 피드백 메커니즘으로 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 피드백 메커니즘은 유색 LED, 스피커, 마이크, 무선 비콘, 가속도계, 자이로스코프 및 햅틱 디바이스 중 하나를 포함하는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 시스템은 작업 수행에 관한 상기 사람의 실시간 피드백을 제공하기 위해 상기 피드백 메커니즘에 신호를 보내도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 피드백 메커니즘은 임계 피드백의 적어도 하나의 표시 및 일상 피드백(routine feedback)의 적어도 하나의 다른 표시를 제공하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 사람에게 실시간 지시를 제공하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 분석, 수행 모니터링(performance monitoring) 및 훈련 중 하나를 위해 상기 사람의 사지(limb)의 작업 패턴을 모니터링하고 저장하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 작업 환경에서 수행 모니터링을 위해 상기 하나의 장비 또는 아이템을 추적하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 작업 환경은 선별 및 포장 환경, 창고 환경 및 조립 환경 중 하나인 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 사지는 사람의 손이며, 상기 시스템은 선별 및 포장 환경에서 실시간 피드백을 제공하기 위해 저장소에서 아이템을 선택하는 상기 사람의 손 및 상기 아이템을 추적하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 하나의 장비와 관련하여 하나 이상의 사람의 사지를 정밀하게 추적하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 시스템은 상기 하나 이상의 사지의 인식된 움직임에 기초하여 그리고 상기 인식된 움직임과 협동하여 액션을 수행하는 상기 산업용 장비를 작동시키도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 시스템은 상기 사지와 상기 하나의 장비 사이의 계류중인 충돌을 검출하고, 이에 응답하여 상기 산업용 장비가 상기 충돌을 멈추어 세우거나 충돌을 비켜나게 하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 수행 가능한 액션으로서 상기 사람의 신체 부위의 움직임을 해석하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 사람의 사지의 움직임을 예측하도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 산업 환경에서 동작하는 로봇의 간섭을 제거하고 로봇의 이동 경로를 최적화하기 위해 로봇 라인을 셋업 또는 수정할 수 있도록 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 하나의 장비의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 하나의 장비를 제어 모드 사이에서 자동적인 전환을 위해 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 다수의 하위 구성요소를 갖는 대규모 기계의 허용 오차 내에서 정밀한 조립 또는 셋업을 위해 구성되는 것인 물체의 위치 추적 시스템.
KR1020187001310A 2015-06-15 2016-06-14 산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템 KR20180042221A (ko)

Applications Claiming Priority (29)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562175819P 2015-06-15 2015-06-15
US62/175,819 2015-06-15
US201562198633P 2015-07-29 2015-07-29
US62/198,633 2015-07-29
US201562243264P 2015-10-19 2015-10-19
US62/243,264 2015-10-19
US201562253983P 2015-11-11 2015-11-11
US62/253,983 2015-11-11
US201562268734P 2015-12-17 2015-12-17
US201562268741P 2015-12-17 2015-12-17
US201562268736P 2015-12-17 2015-12-17
US201562268727P 2015-12-17 2015-12-17
US201562268745P 2015-12-17 2015-12-17
US62/268,741 2015-12-17
US62/268,745 2015-12-17
US62/268,734 2015-12-17
US62/268,736 2015-12-17
US62/268,727 2015-12-17
US201562271136P 2015-12-22 2015-12-22
US62/271,136 2015-12-22
US201662275400P 2016-01-06 2016-01-06
US62/275,400 2016-01-06
US201662306478P 2016-03-10 2016-03-10
US201662306483P 2016-03-10 2016-03-10
US201662306469P 2016-03-10 2016-03-10
US62/306,483 2016-03-10
US62/306,469 2016-03-10
US62/306,478 2016-03-10
PCT/US2016/037407 WO2016205219A1 (en) 2015-06-15 2016-06-14 High precision time of flight measurement system for industrial automation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180042221A true KR20180042221A (ko) 2018-04-25

Family

ID=57515768

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187001318A KR20180044257A (ko) 2015-06-15 2016-06-14 고정밀 비행시간 측정 시스템
KR1020187001310A KR20180042221A (ko) 2015-06-15 2016-06-14 산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187001318A KR20180044257A (ko) 2015-06-15 2016-06-14 고정밀 비행시간 측정 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160363664A1 (ko)
JP (2) JP2018522232A (ko)
KR (2) KR20180044257A (ko)
CN (2) CN108024513A (ko)
AU (2) AU2016279889A1 (ko)
CA (2) CA2989708A1 (ko)
WO (1) WO2016205217A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220106478A (ko) 2021-01-22 2022-07-29 피피에스 주식회사 Cps(cyber physical system)에 연결된 용량미달 불량품 식별 시스템 및 방법

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9715004B2 (en) * 2009-10-05 2017-07-25 Bae Systems Plc Radio positioning of a mobile receiver using a virtual positioning reference
US11553692B2 (en) 2011-12-05 2023-01-17 Radio Systems Corporation Piezoelectric detection coupling of a bark collar
US10674709B2 (en) 2011-12-05 2020-06-09 Radio Systems Corporation Piezoelectric detection coupling of a bark collar
US11470814B2 (en) 2011-12-05 2022-10-18 Radio Systems Corporation Piezoelectric detection coupling of a bark collar
US10591592B2 (en) 2015-06-15 2020-03-17 Humatics Corporation High-precision time of flight measurement systems
US10422870B2 (en) 2015-06-15 2019-09-24 Humatics Corporation High precision time of flight measurement system for industrial automation
US10645908B2 (en) 2015-06-16 2020-05-12 Radio Systems Corporation Systems and methods for providing a sound masking environment
EP3391464A4 (en) 2015-12-17 2019-09-04 Humatics Corporation HIGH FREQUENCY LOCALIZATION TECHNIQUES AND ASSOCIATED SYSTEMS, DEVICES AND METHOD
US10268220B2 (en) 2016-07-14 2019-04-23 Radio Systems Corporation Apparatus, systems and methods for generating voltage excitation waveforms
CN109715894B (zh) 2016-07-15 2021-09-03 快砖知识产权私人有限公司 用于物料运输的吊杆
BR112019000728B1 (pt) 2016-07-15 2023-03-28 Fastbrick Ip Pty Ltd Veículo que incorpora máquina de assentamento de tijolos
US11067667B2 (en) 2016-09-08 2021-07-20 Magna Closures Inc. Radar detection system for non-contact human activation of powered closure member
US10934764B2 (en) 2016-09-08 2021-03-02 Magna Closures Inc. Radar detection system for non-contact human activation of powered closure member
US10638952B2 (en) * 2016-10-28 2020-05-05 Covidien Lp Methods, systems, and computer-readable media for calibrating an electromagnetic navigation system
US10397735B2 (en) 2017-02-27 2019-08-27 Radio Systems Corporation Threshold barrier system
WO2018162756A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Thales Alenia Space Italia S.P.A. Con Unico Socio Innovative locator system, related low power consumption regenerative transponder and related localization method and service
CN106707247B (zh) * 2017-03-24 2019-04-12 武汉大学 一种基于紧凑天线阵的高频海洋雷达目标检测方法
WO2019006511A1 (en) 2017-07-05 2019-01-10 Fastbrick Ip Pty Ltd REAL-TIME POSITION TRACKING AND ORIENTATION DEVICE
US11958193B2 (en) 2017-08-17 2024-04-16 Fastbrick Ip Pty Ltd Communication system for an interaction system
WO2019033170A1 (en) 2017-08-17 2019-02-21 Fastbrick Ip Pty Ltd LASER TRACKING DEVICE WITH ENHANCED ROLL ANGLE MEASUREMENT
WO2019039727A1 (ko) * 2017-08-21 2019-02-28 (주)유진로봇 거리 측정 장치 및 이동체
EP3657209B1 (en) * 2017-08-28 2022-04-27 Mitsubishi Electric Corporation Radar apparatus
EP3680686B1 (en) * 2017-09-05 2023-10-04 Furuno Electric Co., Ltd. Radar device and transponder response delay acquiring method
US11023692B2 (en) * 2017-09-07 2021-06-01 Teletracking Technologies, Inc. Enhanced identification wristband
ES2971624T3 (es) 2017-10-11 2024-06-06 Fastbrick Ip Pty Ltd Máquina para transportar objetos
US10101435B1 (en) * 2017-11-07 2018-10-16 Aerial Surveying, Inc. Radio frequency (RF) ranging in RF-opaque environments
US11394196B2 (en) 2017-11-10 2022-07-19 Radio Systems Corporation Interactive application to protect pet containment systems from external surge damage
US10382094B2 (en) * 2017-11-28 2019-08-13 International Business Machines Corporation Cable tracking by electromagnetic emission
US10842128B2 (en) 2017-12-12 2020-11-24 Radio Systems Corporation Method and apparatus for applying, monitoring, and adjusting a stimulus to a pet
US10986813B2 (en) 2017-12-12 2021-04-27 Radio Systems Corporation Method and apparatus for applying, monitoring, and adjusting a stimulus to a pet
US11372077B2 (en) 2017-12-15 2022-06-28 Radio Systems Corporation Location based wireless pet containment system using single base unit
US10514439B2 (en) 2017-12-15 2019-12-24 Radio Systems Corporation Location based wireless pet containment system using single base unit
US10401472B2 (en) * 2018-01-18 2019-09-03 Ciholas, Inc. System and method for range and angle determination to an array of radio receivers
WO2019159420A1 (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 株式会社日立国際電気 移動体運行管理システムおよび移動体
US11506777B2 (en) * 2018-03-24 2022-11-22 Brandon Li RFID tag location and association of RFID tags
US11187801B2 (en) * 2018-05-09 2021-11-30 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Spiral sonar
EP3570062B1 (en) * 2018-05-18 2022-06-29 Aptiv Technologies Limited Radar system and method for receiving and compressing radar signals
US10234552B1 (en) 2018-06-27 2019-03-19 University Of South Florida Precise infrastructure mapping using full-waveform inversion of ground penetrating radar signals
GB201814241D0 (en) 2018-08-31 2018-10-17 Airbus Operations Gmbh Deformation sensing system
US10802112B2 (en) * 2018-09-17 2020-10-13 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method, device, and system for simultaneously detecting different weapon threats using reflected radar return signals
US11035947B2 (en) * 2018-11-06 2021-06-15 Aerial Surveying, Inc Radio frequency (RF) ranging in propagation limited RF environments
US10757549B2 (en) 2018-11-11 2020-08-25 Tag-It Tag Inc. Low energy mesh network with virtual item container
US11226406B1 (en) * 2019-02-07 2022-01-18 Facebook Technologies, Llc Devices, systems, and methods for radar-based artificial reality tracking
US20200320731A1 (en) 2019-04-04 2020-10-08 Battelle Memorial Institute Imaging Systems and Related Methods Including Radar Imaging with Moving Arrays or Moving Targets
US11275181B2 (en) 2019-05-15 2022-03-15 Rtr Technologies Radio frequency (RF) ranging in propagation limited RF environments utilizing aerial vehicles
US11579278B2 (en) * 2019-06-24 2023-02-14 The Regents Of The University Of Michigan All-direction high-resolution subsurface imaging using distributed moving transceivers
US11238889B2 (en) 2019-07-25 2022-02-01 Radio Systems Corporation Systems and methods for remote multi-directional bark deterrence
KR20220012914A (ko) * 2019-07-30 2022-02-04 에이엠에스 센서스 싱가포르 피티이. 리미티드. 비행 시간을 통한 근접의 인증
DE102020200023A1 (de) * 2020-01-03 2021-07-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur hochgenauen Bestimmung der Position und/oder Orientierung eines zu ortenden Objektes sowie Feststation für ein Mobilfunkkommunikationssystem
DE102020102155A1 (de) * 2020-01-29 2021-07-29 Sick Ag Sicherheitssystem und Verfahren zur Lokalisierung
EP4103966A4 (en) * 2020-02-10 2024-04-17 Perceptive Inc. CENTRALIZED OBJECT DETECTION SENSOR NETWORK SYSTEM
US11490597B2 (en) 2020-07-04 2022-11-08 Radio Systems Corporation Systems, methods, and apparatus for establishing keep out zones within wireless containment regions
CN111926700B (zh) * 2020-08-26 2022-02-22 东南大学 基于uwb的桥梁拉索缺陷检测定位系统及方法
CN111812579B (zh) * 2020-09-02 2023-03-14 南昌大学 超精密渡越时间测量方法及系统
US11932396B1 (en) * 2021-08-09 2024-03-19 Bluehalo, Llc System and apparatus for a high-power microwave sensor using an unmanned aerial vehicle
GB202205296D0 (en) * 2022-04-11 2022-05-25 Univ Oxford Innovation Ltd Radar tags and infrared tags

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03199988A (ja) * 1989-12-27 1991-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 位置標定装置
US5111202A (en) * 1991-03-28 1992-05-05 Itt Corporation Extended dynamic range quadrature detector with parallel channel arrangement
CN1094515A (zh) * 1993-02-24 1994-11-02 新典自动化股份有限公司 一种激光测距方法及装置
US5614914A (en) * 1994-09-06 1997-03-25 Interdigital Technology Corporation Wireless telephone distribution system with time and space diversity transmission for determining receiver location
JPH0886855A (ja) * 1994-09-14 1996-04-02 Clarion Co Ltd 測位システム
JP3570163B2 (ja) * 1996-07-03 2004-09-29 株式会社日立製作所 動作及び行動の認識方法及び装置及びシステム
ITTO20010035A1 (it) * 2001-01-19 2002-07-19 Comau Systems Spa Procedimento e sistema per misurare la distanza di un corpo mobile dauna parte fissa.
EP2528264A3 (en) * 2003-02-28 2013-03-06 NTT DoCoMo, Inc. Radio communication system and radio communication method
JP2005069892A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Toyota Motor Corp 移動体の自己位置算出システム
CN1839325A (zh) * 2004-04-22 2006-09-27 松下电器产业株式会社 非接触型读写器
US7199712B2 (en) * 2004-06-17 2007-04-03 Tafas Triantafyllos P System for automatically locating and manipulating positions on an object
GB0421520D0 (en) * 2004-09-28 2004-10-27 Qinetiq Ltd Frequency modulated continuous wave (FMCW) radar having improved frquency sweep linearity
DE102004054466A1 (de) * 2004-11-11 2006-06-08 Robert Bosch Gmbh Radarsystem insbesondere zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung
US8355117B2 (en) * 2005-12-21 2013-01-15 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Method and arrangement for measuring the distance to an object
US7504949B1 (en) * 2006-05-24 2009-03-17 Amazon Technologies, Inc. Method and apparatus for indirect asset tracking with RFID
EP3723053B1 (en) * 2006-12-13 2023-07-05 Crown Equipment Corporation Fleet management system
JP4884256B2 (ja) * 2007-02-22 2012-02-29 株式会社日立製作所 作業管理システム、作業管理方法、及び管理計算機
US8279063B2 (en) * 2008-11-12 2012-10-02 Xhale, Inc. Personnel location and monitoring system and method for enclosed facilities
US8848171B2 (en) * 2009-12-22 2014-09-30 Leica Geosystems Ag Highly accurate distance measurement device
US8760631B2 (en) * 2010-01-27 2014-06-24 Intersil Americas Inc. Distance sensing by IQ domain differentiation of time of flight (TOF) measurements
US8694162B2 (en) * 2010-12-20 2014-04-08 Mckesson Automation, Inc. Methods, apparatuses and computer program products for utilizing near field communication to guide robots
CA2828721C (en) * 2012-10-10 2022-05-17 Waratah Nz Limited Method and apparatus for determining a recommended operation of a timber-working device having an associated hazard zone
CN103064057B (zh) * 2012-12-26 2015-07-08 北京遥测技术研究所 一种提高多点时差定位精度的方法
EP2785124B1 (en) * 2013-03-27 2019-06-19 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Method for determining, by at least a cooperating node of a group of cooperating nodes, a position of a target node.
US9645652B2 (en) * 2013-05-28 2017-05-09 The Boeing Company Ubiquitous natural user system for human-machine interaction
EP2829890B1 (en) * 2013-07-25 2019-12-11 C.R.F. Società Consortile per Azioni System for ultrasound localization of a tool in a workspace, corresponding method and program product
US9702970B2 (en) * 2013-08-30 2017-07-11 Maxim Integrated Products, Inc. Time of arrival delay cancellations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220106478A (ko) 2021-01-22 2022-07-29 피피에스 주식회사 Cps(cyber physical system)에 연결된 용량미달 불량품 식별 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
AU2016279889A1 (en) 2018-01-18
CN107949766A (zh) 2018-04-20
WO2016205217A1 (en) 2016-12-22
JP2018522232A (ja) 2018-08-09
WO2016205217A8 (en) 2017-12-21
KR20180044257A (ko) 2018-05-02
AU2016279891A1 (en) 2018-02-01
CN108024513A (zh) 2018-05-11
AU2016279889A8 (en) 2019-08-08
US20160363664A1 (en) 2016-12-15
JP2018522233A (ja) 2018-08-09
CA2989702A1 (en) 2016-12-22
AU2016279891B2 (en) 2020-11-26
CA2989708A1 (en) 2016-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10422870B2 (en) High precision time of flight measurement system for industrial automation
KR20180042221A (ko) 산업 자동화용 고정밀 비행시간 측정 시스템
US20160363663A1 (en) High precision time of flight measurement system for industrial automation
US11237263B2 (en) High-precision time of flight measurement systems
US20160363648A1 (en) High precision motion tracking with time of flight measurement systems
US20200242312A1 (en) Systems and Methods to Determine Motion Parameters using RFID Tags
Miesen et al. Where is the tag?
KR102253830B1 (ko) 위치 결정 시스템
JP4987481B2 (ja) 位置情報の決定
JP5890942B1 (ja) 探索レスキューシステム
WO2016205216A1 (en) High precision subsurface imaging and location mapping with time of flight measurement systems
RU2371734C2 (ru) Метка радиочастотной идентификации объекта и система и способ определения координат и контроля объектов
WO2008113104A1 (en) Coarse and fine location for tagged items
US9726779B2 (en) UWB measuring device
US20100277338A1 (en) System and method for positioning and tracking mobiles within a structure
US10591590B1 (en) Control algorithm for wireless sensor to estimate and calculate environmental parameters
Galajda et al. Wireless UWB sensor system for robot gripper monitoring in non-cooperative environments
US8487809B2 (en) System for response to a signal transmitted by a radar and use of this system notably for testing radars, in particular of the MTI type
Großwindhager The potential of low-cost millimeter-wave sensors for mobile radar applications
EP2510375A1 (en) Proximity monitoring
Ajmani et al. Optical wireless communication based two receiver indoor positioning algorithm
JP2016223891A (ja) 測位システム
Brandl et al. Position Estimation of RFID based Sensors using Surface Acoustic Wave Devices
WO2017094046A1 (ja) 探索対象位置計測システム
Carotenuto et al. RFID tags ultrasonic ranging