KR20180044257A - 고정밀 비행시간 측정 시스템 - Google Patents

고정밀 비행시간 측정 시스템 Download PDF

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KR20180044257A
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게리 에이. 코헨
데이빗 에이. 민델
그레고리 엘. 차르밧
다나 알. 요거
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휴매틱스 코포레이션
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Abstract

물체까지의 비행시간을 측정하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 송신기는 전자기 신호를 송신하고 전자기 신호에 대응하는 참조 신호를 제공한다. 수신기는 전자기 신호를 수신하고 수신된 전자기 신호에 대응하는 응답 신호를 제공한다. 검출 회로는 참조 신호 및 응답 신호에 기초하여 송신기와 수신기 사이의 비행시간을 결정하도록 구성된다.

Description

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 거리 측정에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자기 신호를 사용하여 거리를 측정하는 것에 관한 것이다.
물체의 추적(tracking) 및 거리 측정(ranging)은 전형적으로 레이더 추적 및 거리 측정에서와 같이 물체로부터 반사된 신호에 의존하며, 물체의 상대 위치 및 이동에 관한 규모가 큰 정보만을 산출한다. 물체의 방향은 이와 같은 시스템으로는 인식하기가 어려우며, 시각 또는 이미징 시스템은 이들 시스템이 물체의 실제 방향에 관해 시스템 또는 관찰자를 잘못 이끌 수 있는 물체의 2차원 이미지로 제한되게 하는 경향이 있기 때문에 약간만 더 나은 결과를 산출한다. 변경 사항을 정밀하게 감지하고, 움직임을 정밀하게 추적하며, 물체의 각종 부분을 찾고자 구현될 때는 물체의 방향을 정밀하게 결정할 수 있는, 물체와의 거리범위(거리)에 관한 정밀한 정보를 산출할 수 있는 시스템이 필요하다.
양태 및 실시예는 비행시간을 측정하는 것에 관한 것으로, 특히 전자기 신호에 의해 비행시간을 측정하는 것에 관한 것이다.
일 양태에서, 물체까지의 비행시간을 측정하기 위한 시스템은 전자기 신호를 송신하고 전자기 신호에 대응하는 참조 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 송신기와, 전자기 신호를 수신하고 이에 응답하여 수신된 전자기 신호에 대응하는 응답 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 수신기, 및 참조 신호 및 응답 신호에 기초하여 송신기와 수신기 사이의 비행시간을 결정하도록 구성된 검출 회로를 포함한다.
일부 실시예에서, 검출 회로는 또한 비행시간에 적어도 부분적으로 기초하여 송신기와 수신기 사이의 거리를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 전자기 신호는 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave, FMCW) 신호, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호(direct sequence spread spectrum signal, DSSS), 펄스 압축 신호(pulse compressed signal) 또는 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum, FHSS) 신호이다. 일부 실시예에서, 검출 회로는 참조 신호 및 응답 신호를 수신하고, 송신기와 수신기 사이의 비행시간에 대응하는 비트 신호(beat signal)를 제공하는 믹서를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 회로는 또한 비트 신호를 수신하고 샘플링된 비트 신호를 제공하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 아날로그-디지털 변환기의 출력에 연결되어, 샘플링된 비트 신호를 수신하고 샘플링된 비트 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하는 프로세서를 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템은 검출 회로와 송신기 및 수신기 중 적어도 하나의 사이에 연결된 케이블을 포함하고, 케이블은 참조 신호 및 응답 신호 중 적어도 하나를 검출 회로에 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 검출 회로는 참조 신호 및 응답 신호 중 적어도 하나를 무선으로 수신하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 송신기는 의사 잡음 발생기를 포함한다.
일부 실시예에서, 송신기는 전자기 신호를 송신하도록 구성되고, 수신기는 전자기 신호를 수신하도록 구성되며, 전자기 신호는 각각의 수신기를 어드레싱하고 인에이블하기 위해 명령 프로토콜 및 전자기 신호에 내장된 고유 코드 중 하나를 갖는다.
일부 실시예에서, 수신기는 수신기를 타깃으로 하는 고유 코드로 구성된 보조 무선 신호를 수신하도록 구성된 보조 무선 수신기를 포함하고, 수신기는 수신기에 전력을 공급하여 수신기가 보조 무선 신호를 수신하였을 때 응답 신호를 제공하고 수신기가 보조 무선 신호를 수신하지 않았을 때 응답 신호를 제공하지 않도록 구성된다. 일부 실시예에서, 보조 무선 수신기는 보조 무선 신호를 블루투스 신호, 지그비 신호, Wi-Fi 신호 또는 셀룰러 신호로서 수신하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 수신기는 제1 주파수의 전자기 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나, 및 제1 주파수의 전자기 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나에 연결되고 제1 주파수의 고조파 배수인 제2 주파수의 고조파 성분을 갖는 체배된 신호를 제공하는 체배기를 포함한다. 일부 실시예에서, 수신기는 체배기를 바이어스 오프 상태(biased off state)로 정상적으로 바이어스하도록 구성되고 수신기를 타깃으로 하는 고유 코드로 구성된 보조 무선 신호의 수신에 응답하여 체배기를 온 상태로 바이어스 온(bias on)하도록 구성되는 전력원을 포함한다. 일부 실시예에서, 전력원은 또한 수신기의 감도 및 거리를 증가시키기 위해 체배기를 순방향 바이어스하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수신기는 정상적으로 오프되어 실질적으로 전력을 요구하지 않도록 구성된 체배기 이외의 활성 구성요소를 갖지 않는다. 일부 실시예에서, 전력원은 저전력 배터리 소스 또는 전력이 하나 이상의 에너지 수확 기술에 의해 도출되는 것 중 하나이다. 일부 실시예에서, 안테나는 제 1 주파수의 전자기 신호를 수신하고 제 2 주파수의 체배된 신호를 송신하기 위한 단일 안테나를 포함한다. 일부 실시예에서, 수신기는 안테나 요소와 통합된 체배기를 포함한다.
일부 실시예에서, 송신기는 공간적으로 다양한 배열로 제2 주파수의 전자기 신호를 수신하도록 구성된 복수의 수신 채널을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 수신 채널은 서로 다른 시간에 제2 주파수의 전자기 신호를 수신하도록 다중화되거나 동시에 동작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 송신기는 변조된 전자기 신호를 제공하도록 구성되며 수신기는 수신기를 고유하게 어드레싱하는 변조된 전자기 신호를 수신하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 송신기 및 수신기는 동시에 동작하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 송신기는 체배기를 이용하여 코딩된 전자기 신호를 동시에 복수의 수신기에 송신하기 위해 직각 변조된 동상 채널 및 90° 위상차(직교) 채널을 포함한다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 시간 공유하고 복수의 수신기의 각 수신기를 고유하게 어드레싱하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 더 빈번하게 다른 수신기보다 더 빠르게 움직이는 복수의 수신기를 동적으로 평가하고 어드레싱하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 이들 자신의 독점적인 마이크로 위치 주파수 할당 프로토콜(micro-location frequency allocation protocol)로 구성되어 수신기 및 적어도 하나의 송신기가 기존의 할당된 주파수 대역 사이에서 존재하는 미사용 주파수에서 동작할 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 비면허 대역으로 구성된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 기존의 주파수 대역 할당을 사용하는 것을 보증하는 상황에서 기존의 주파수 할당을 사용하기 위해 기존의 면허 주파수로 기존 시스템과 통신하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 송신기 및 복수의 수신기는 임의의 사용 주파수 대역 내의 부하 문제를 검출하고 시스템 사용에 기초하여 사용될 신호를 할당하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템은 복수의 전자기 신호를 송신하도록 구성된 복수의 송신기를 포함하며, 검출 회로는 수신기와 송신기 중 하나 이상의 송신기 사이의 하나 이상의 거리를 결정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 검출 회로는 또한 하나 이상의 거리 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 수신기의 위치를 결정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템은 복수의 전자기 신호를 송신하도록 구성된 복수의 송신기를 포함하며, 검출 회로는 복수의 전자기 신호 중 두 개 이상의 전자기 신호 사이의 하나 이상의 도달 시간 차이를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 검출 회로는 또한 하나 이상의 도달 시간 차이 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 수신기의 위치를 결정하도록 구성된다.
다른 양태에서, 물체까지의 비행시간을 측정하는 방법은 인터로게이터로부터 참조 신호 - 참조 신호는 인터로게이터에 의해 송신된 전자기 신호에 대응함 - 를 수신하는 단계, 트랜스폰더로부터 응답 신호 - 응답 신호는 트랜스폰더에 의해 전자기 신호를 수신하는 것에 응답하여 제공되며, 응답 신호는 수신된 전자기 신호에 대응함 - 를 수신하는 단계, 및 참조 신호 및 응답 신호에 기초하여 인터로게이터와 트랜스폰더 사이에서 전자기 신호의 비행시간을 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은 적어도 부분적으로 비행시간에 기초하여 인터로게이터와 트랜스폰더 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 전자기 신호는 주파수 변조 연속파(FMCW) 신호, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 신호, 펄스 압축 신호 또는 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 신호이다.
일부 실시예에서, 비행시간을 결정하는 단계는 응답 신호와 참조 신호를 혼합하여 비행시간에 대응하는 비트 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 비트 신호를 디지털 형태로 변환하여 샘플링된 비트 신호를 제공하는 단계 및 샘플링된 비트 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 참조 신호 및 응답 신호 중 적어도 하나는 케이블을 통해 수신된다. 일부 실시예에서, 참조 신호 및 응답 신호 중 적어도 하나는 무선으로 수신된다.
일부 실시예에서, 전자기 신호는 적어도 부분적으로 의사 잡음 발생기로부터 발생된다.
일부 실시예에서, 응답 신호는 트랜스폰더가 보조 신호를 수신하였을 때만 트랜스폰더로부터 수신되고, 응답 신호는 트랜스폰더가 보조 신호를 수신하지 않았을 때 트랜스폰더로부터 수신되지 않는다. 일부 실시예에서, 보조 신호는 블루투스 신호, 지그비 신호, Wi-Fi 신호, 셀룰러 신호 또는 고유 코드이다.
일부 실시예에서, 방법은 트랜스폰더로부터 복수의 응답 신호 - 복수의 응답 신호의 각각은 복수의 인터로게이터로부터의 복수의 전자기 신호 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 제공됨 - 를 수신하는 단계 및 트랜스폰더와 복수의 인터로게이터 중 하나 이상의 인터로게이터 사이의 하나 이상의 거리를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 하나 이상의 거리 중 하나 이상의 거리로부터 적어도 부분적으로 트랜스폰더의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은 트랜스폰더로부터 복수의 응답 신호 - 복수의 응답 신호의 각각은 복수의 인터로게이터로부터 복수의 전자기 신호 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 제공됨 - 를 수신하는 단계, 및 복수의 전자기 신호 중 두 개 이상의 전자기 신호 사이의 하나 이상의 도달 시간 차이를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 하나 이상의 도달 시간 차이 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 트랜스폰더의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
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 산업 자동화 환경과 협동하여 사용자의 신체 움직임을 검출하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 14는 셀 폰 대 셀 폰 또는 셀 폰 대 물체 메트릭을 측정하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 15는 포장 또는 물체를 배달하는 무인 공중 차량을 안내하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 16은 무인 공중 차량을 비콘을 이용하여 안내하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 17은 다른 차량 및 물체와 관련하여 도로를 따라 차량을 안내하고 교차로를 조정하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 18은 교량 또는 다른 구조물을 모니터링하기 위해 TOF 신호를 이용하여 정밀하게 거리를 측정하기 위한 시스템의 일 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 방식하에서 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.
본 명세서에 개시된 임의의 시스템의 다양하고 상이하게 위치된 구성요소 간의 통신을 용이하게 하기 위해, 네트워크 토폴로지 또는 네트워크 인프라스트럭처가 이용될 수 있다. 전형적으로, 네트워크 토폴로지 및/또는 네트워크 인프라스트럭처는 임의의 실행 가능한 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(extranet), 인트라넷(intranet), 인터넷, 광역 네트워크(Wide Area Network, WAN) - 둘 다 중앙집중식 및/또는 분산식임 - 및/또는 이들의 임의의 조합, 순열 및/또는 집합을 이용하는 것을 포함할 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.
일반성을 제한하지 않거나 일반성을 잃지 않고, 영속성 디바이스(예를 들어, 메모리, 저장 매체 등)가 도시되지 않았지만, 이들 디바이스의 전형적인 예는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 ASIC(application specific integrated circuit, 주문형 집적회로), CD(Compact Disc, 콤팩트디스크), DVD(Digital Video Disk, 디지털 비디오 디스크), 판독 전용 메모리(Read Only Memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 프로그램 가능(Programmable ROM, PROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, EEPROM(electrically erasable programmable read only memory, 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리), 메모리 스틱 등을 비롯한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다는 것을 알아야 한다.
TOF 거리 측정 시스템의 다양한 실시예의 예시적인 애플리케이션
사람-기계 상호 작용
도 13을 참조하면, 논의되는 개시의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 산업 자동화 환경과 협력하여 사용자의 신체 움직임을 검출하는 시스템(700) 및 방법의 예가 도시된다. 본 시스템 및 방법은 본 명세서에 개시된 임의의 실시예 시스템 및 임의의 신호에 따라, 사용자의 신체 부위의 움직임을 검출하기 위하여, 산업용 기계(112)에 근접하여 위치한 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(98)(안테나로 도시됨) - 이하 TOF 센서라고 지칭함 - 를 채용하는 것, 신체 부위의 움직임이 신체 부위의 인식된 움직임에 따른 것인지를 확인하는 것과, 신체 부위의 인식된 움직임을 수행 가능한 액션으로서 해석하는 것, 및 신체 부위의 인식된 움직임에 기초하고 그 인식된 움직임과 협력하여 수행 가능한 액션을 수행하도록 산업용 기계를 작동시키는 것을 포함한다.
본 시스템은 로봇 팔과 같은 산업용 기계(112)에 근접하여 그리고 TOF 센서(96/98)에 근접하여 위치한 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(98)(안테나로 도시됨)를 포함한다. 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(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, 산업용 제어기로부터 수신된 지시 및 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 액션을 수행하도록 로봇 팔(112)을 제어하고, 산업용 제어기로부터 수신된 지시 및 수신기 또는 트랜스폰더(114, 118)의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 액션을 수행하도록 로봇 팔을 제어하여, 사람과 로봇 팔이 협력하여 사람에게 해를 끼칠 어떠한 위험 요소나 위험 없이 작업할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 시스템은 또한 로봇 팔에 송신기 또는 송수신기를 그리고 사람의 팔에 트랜스폰더 또는 송수신기를 장착하여 로봇 팔과 사람의 팔 또는 사지 사이의 직접 비행시간 거리 측정을 수행하도록 구성될 수 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, 사용자에 의해 수행되는 적절한 움직임과 산업용 장비와의 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 및 비행시간 수신기 또는 트랜스폰더(비행시간 센서)를 포함한다.
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 지시에 대한 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 환경의 전혀 다른 단부에 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.
다양하고 전혀 다른 위치에 배치된 시스템(710)의 구성요소 부분 간의 통신을 용이하게 하기 위해, 통상적으로 네트워크 토폴로지 또는 네트워크 인프라스트럭처가 이용될 것이다. 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(PAN), 근거리 네트워크(LAN), 캠퍼스 영역 네트워크(CAN), 도시 영역 네트워크(MAN), 익스트라넷, 인트라넷, 인터넷, 광역 네트워크(WAN) - 둘 다 중앙집중식 및/또는 분산식임 - 및/또는 이들의 임의의 조합, 순열 및/또는 집합의 이용을 포함할 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 산업용 기계(112)와 함께 사용하기 위해 개발될 수 있다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 수많은 복잡한 정보가 단지 수화를 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 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 딕셔너리뿐만 아니라 인지한 신체 움직임의 명령 또는 일련의 명령으로의 변환 또는 그와의 상관관계가 메모리 또는 저장 매체에 영속될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 영속성 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.
전술한 구축되거나 인지된 신체 움직임의 라이브러리 또는 딕셔너리와 관련하여, 구축되거나 인지된 신체 움직임은 일반적으로 산업 자동화 환경에서 다양한 및/또는 전혀 다른 산업 자동화 장비가 보편적으로 이해되거나 알아 듣는 일련의 산업 자동화 명령과 상관 관계가 있다. 그러므로 일련의 명령은 전형적으로 산업 자동화 환경에 고유하며 일반적으로 중지, 시작, 속도 감소, 속도 증가하라는 등의 명령에 대한 상관 관계를 명령하는 신체 움직임을 포함할 수 있다. 또한, 신체 움직임의 산업 자동화 명령과의 상관 관계는 수화 제스처 또는 손가락 움직임이 영숫자 기호를 입력하는 데 사용될 수 있는 확립된 수화(예를 들어, 미국 수화)의 이용을 포함할 수 있다. 따라서, 양태에 따르면, 글자(또는 문자) 및/또는 숫자는 비행시간 센서를 통해 입력되어 적용 가능한 산업 자동화 명령과 상관시킬 수 있다.
셀 폰-셀 폰 및/또는 물체 거리 측정
도 14를 참조하면, 본 개시의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 사용자의 신체 움직임을 검출하고, 예를 들어 이동 디바이스를 들고 있는 다른 사용자 또는 물체와의 거리 측정을 위한 시스템(720) 및 방법의 예가 도시된다. 시스템 및 방법의 이러한 실시예는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 제2 이동 디바이스(122) 내의 수신기에 신호(126)를 송신하고 및/또는 제2 이동 디바이스(122) 내의 트랜스폰더로부터 재송신 신호(126)를 수신하는 이동 디바이스(120)의 임의의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기(98)(이동 디바이스의 일부로서 도시됨)를 채용하는 것을 포함한다. 이동 디바이스(122)는 또한 다른 물체(124) 내의 수신기에 신호(128)를 송신하고 및/또는 물체(124) 내의 트랜스폰더로부터 재송신 신호(128)를 수신할 수 있다.
이러한 실시예에 따르면, 사용자는 이동 디바이스(120)의 복수의 위치를 생성하기 위해 라인(132)을 따라 비행시간 송신기(96) 또는 송수신기(98)를 포함하는 자신의 이동 디바이스(120)를 웨이브할 수 있고, 이에 따라 실제로 다수의 송신기 또는 송수신기를 다양한 위치에서 생성할 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 라인(132)을 따라 이동 디바이스(120)를 웨이브함으로써 생성된 복수의 송신기 또는 송수신기는 라인(132)을 따라 다양한 위치에서 다수의 TOF 거리 측정 측정치를 제공하는 일련의 의사 어레이 요소(pseudo-array element)를 형성한다. 다양한 위치 사이의 관계는 이동 디바이스(120)에 의해, 예를 들면, 가속도계 데이터, GPS 데이터 또는 사전 구축된 움직임 시퀀스에 의해 결정될 수 있다. 다양한 위치로부터 예를 들어 물체(124) 또는 제2 이동 디바이스(122) 내의 다른 트랜스폰더까지의 TOF 거리 측정 측정치를 분석함으로써, 이동 디바이스(120)는 예를 들어 삼각측량에 의해 이동 디바이스(120)에 대한 물체(124) 또는 제2 이동 디바이스(122)의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 물체(124), 제2 이동 디바이스(122) 또는 다른 디바이스의 상대 위치가 결정되면, 이동 디바이스(120)는 미래의 자신의 위치를 결정하기 위해 알고 있는 상대 위치를 사용할 수 있는데, 이러한 자신의 위치는 종합적인 기준의 참조 위치, 예를 들어, TOF 거리의 의사 어레이 측정 중에 결정된 물체(124), 제2 이동 디바이스(122) 및 다른 디바이스의 상대 위치일 것이다.
또한, 이러한 실시예에 따르면, 이동 디바이스(120)는 GPS 수신기 및 관성 센서, 예컨대, 가속도계와 같은 마이크로 전자 기계 시스템(micro electromechanical system, MEMS)을 장비할 수 있으며, 이동 디바이스(120)는 이들 다른 소스로부터의 위치 정보를 의사 어레이 TOF 거리 탐색 정보와 조합하여 사용하여 위도, 경도 및 고도에서 또는 일부 다른 좌표계와 관련하여 물체(124) 또는 제2 이동 디바이스(122)의 위치를 정밀하게 찾아낼 수 있다. 이러한 실시예의 일부 애플리케이션에 대한 추가적인 장점은 이동 디바이스(120)이 TOF 기반의 위치 결정 사이마다 간격을 두고 가속도계 기반의 증분치와 TOF 기반의 위치 결정을 조합함으로써 보다 높은 속도 또는 빈도의 위치 고정값을 제공하는 것을 포함한다. 이러한 접근법은 TOF 송신기 또는 송수신기의 전력 요건 또는 송신 간격을 증가시키지 않고 배율 계수만큼 위치 고정치의 속도를 높이는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 접근법으로 위치 측위간격이 열 배 이상 늘어날 수 있다. 대안적으로, 특정 위치 결정 속도를 유지하면서 (전력을 절약하기 위해) TOF 송신 간격이 줄어들 수 있다.
이러한 실시예에 따르면, 이동 디바이스(120)를 라인(132)을 따라 흔듦으로써 생성된 복수의 송신기 또는 송수신기는 신호(126)를 제2 이동 디바이스(122)의 수신기에 송신하고 및/또는 제2 이동 디바이스(122) 내의 송신기로부터 재송신 신호(126)를 수신하여 제1 모바일 디바이스(120)와 제2 모바일 디바이스 사이의 정밀한 거리 측정을 수행할 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 물체(124)는 이동 디바이스(120)로부터 송신 신호(128)를 수신하는 수신기 및/또는 트랜스폰더로부터 재송신 신호(128)를 제1 이동 디바이스 및/또는 제2 이동 디바이스(122) 내의 수신기 및/또는 트랜스폰더에 다시 송신하는 트랜스폰더를 구비할 수 있다 송신될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 이동 디바이스(120)를 라인(132)을 따라 이동시킴으로써 생성된 복수의 송신기 또는 송수신기는 물체에 신호(126)를 전송하여 제1 이동 디바이스(120)와 물체 및/또는 제2 이동 디바이스 사이의 정밀한 거리 측정을 수행할 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 물체는 임의의 물체일 수 있고 물체까지의 거리 측정의 목적은 많은 목적을 위한 것임을 알 수 있으며, 그 중 일부가 본 명세서에 개시된 다른 실시예와 관련하여 본 명세서에서 논의된다. 그러므로, 이러한 실시예에 따른 시스템은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 이동 디바이스(120)와 예를 들어 다른 이동 디바이스(122)와 같은 물체(124) 사이의 거리 및/또는 위치를 검출하는 신호를 송신 및/또는 수신하는 이동 디바이스(120) 내에 배치된 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기(98)를 포함한다.
UAV 패키지 배달
이제 도 15를 참조하면, 논의되는 개시의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 재고 아이템을 자율적으로 다양한 배달 위치로 전달하거나 또는 다양한 배달 위치로부터 픽업하도록 구성된 무인 공중 차량(unmanned aerial vehicle, UAV)을 안내하는 시스템(730) 및 방법의 예가 도시된다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 일부 구현에서, UAV는 배달 파라미터(예를 들어, 아이템 정보, 출처 위치 정보 및/또는 배달 위치 정보)를 수신하고, 자율적으로 또는 반자율적으로 아이템(들)을 출처 위치(예를 들어, 물자 취급 시설 또는 제3 판매자)로부터 검색하고, 출처 위치로부터 배달 위치까지의 루트를 계산하며, 검색된 아이템(들)을 배달 위치로 공중 수송할 수 있다.
본 시스템 및 방법의 이러한 실시예는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 신호(130)를 수신기(102)에 송신하고 및/또는 트랜스폰더(104)로부터 재송신 신호(130)를 수신하는 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기(98)를 채용하는 것을 포함한다. 송신기(96)는 건물 등의 최상부와 같은 고정 구조물 상에 위치할 수 있고, 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)(UAV상의 안테나로 도시됨)는 UAV 상에 위치할 수 있음을 알 수 있다. 대안적으로, 송수신기(98)는 (UAV상의 안테나로 도시되어) UAV 상에 위치될 수 있고, 트랜스폰더(104)는 예를 들어 빌딩 또는 임의의 다른 구조물의 최상부에 위치할 수 있다. UAV는 예를 들어 착륙 장소(140)에서 패키지(136)를 픽업하고 및/또는 그 패키지를 예를 들어 먼 건물의 지붕과 같은 "착륙 장소"(142)에 배달하는 도중에 도시 건물의 옥상 위로 날아가도록 구성될 수 있다. UAV는 도시 위의 지구 궤도를 도는 위성(146)으로부터 GPS 네비게이션 신호(144)를 수신하도록 구성될 수 있다. UAV는 또한 UAV를 운항하기 위해 GPS 신호 이외에 또는 임의의 GPS 신호를 수신하기 위한 대체물로서 건물의 옥상에 위치한 안테나로부터 네비게이션 신호(130)를 수신하도록 구성될 수 있다. 특히, 많은 옥상 안테나(96 및/또는 104)로부터의 신호는 UAV가 도시 위 및 건물 사이를 이동할 때 쫓아가는 보이지 않는 "하늘의 고속도로" 경로를 만든다. 예를 들어, 유사한 것으로는 미국에서 GPS를 사용하는 상업용 항공기 및 민간 항공기와 지형을 가로 질러 분산된 VHF 전방향 범위(Omni-directional Range, VOR)의 백업 시스템을 합친 것일 것이다. GPS가 고장 나면/고장 났을 때, 항공기는 이들 비콘에 의해 구축된 비행경로를 "쫓아갈" 수 있다. 패키지 배달 UAV는 마찬가지로 GPS 신호를 사용하여 운항하고 VOR 신호와 유사한 부가 네비게이션 시스템을 사용하여 UAV를 운항하여, 패키지 픽업 및/또는 배달 장소로 보낼 수 있다. 이러한 고정밀 TOF 송신기(96) 또는 트랜스폰더(104)는 UAV가 쫓아가기 위한 안전한 경로를 생성하기 위해 빌딩 옥상, 빌딩의 다른 부분 또는 다른 곳에 배치될 수 있다.
이러한 실시예의 양태에 따라 도 16을 참조하면, UAV는 패키지를 픽업하기 위해 배달 주소(142)로 가는 도중에 정지할 수 있다. UAV는 GPS 신호(144) 및/또는 비행시간 신호(130)에 의해 운항될 수 있다. 또한, UAV가 배달할 패키지(136)를 정밀하게 픽업할 수 있도록 하기 위해, 패키지 자체는 패키지(136)를 픽업할 UAV를 정밀하게 운항하기 위해, 예를 들어 신호(130)에 응답하고 재송신하는 트랜스폰더(104)일 수 있는 비콘(138)일 수 있다.
본 개시의 양태에 따르면, 패키지 배달 UAV는 현재 배터리 수명이 제한되어 있으며, 이들 드론(drone)은 배터리를 교환하거나 배터리를 재충전하기 위해 배달 경로를 따라 정지해야 할 가능성이 있음을 알 수 있다. 또한, 예를 들어, 도심 지역에서 비행하는 UAV는 드론이 정비 및/또는 회수될 수 있는 안전한 "불시착" 구역에 비상 착륙할 필요가 있을 수 있음이 예상된다. 따라서, 양태 및 실시예에 따르면, 송신기(96) 또는 송수신기(98) 또는 트랜스폰더(104)는 UAE를 안내하기 위한 선택적인 UAV 재충전/가스/서비스 스테이션에 배치될 수 있음이 예상되며, 이곳에서 UAV는 임의의 배터리 교환, 배터리 재충전, 시스템 장애 발생시 "불시착" 등을 위해 착륙할 수 있다. 이들 중 임의의 상황을 조치한 후, UAV는 UAV가 패키지(136)를 픽업하고 및/또는 내려놓을 수 있는 패키지 픽업(140) 또는 패키지 배달 장소(142)로 계속 나아갈 수 있다.
따라서, 이러한 실시예에 따르면, UAV는 재고 아이템을 다양한 배달 위치로 자율적으로 배달하도록 구성된다. 본 개시의 실시예에 따르면, UAV는 전달 파라미터(예를 들어, 아이템 정보, 출처 위치 정보 및/또는 배달 위치 정보)를 수신하고, 자율적으로 또는 반자율적으로 출처 위치(예를 들어, 물자 취급 시설 또는 제3 판매자)로부터 아이템(들)을 검색하고, 출처 위치로부터 배달 위치까지의 루트를 계산하며, 검색된 아이템(들)을 배달 위치로 공중으로 수송할 수 있다. 일부 구현에 따르면, UAV는 정보를 얻기 위해 지역 내의 다른 UAV와 통신할 수 있다. 이러한 정보는 중앙 위치에 저장되고 및/또는 가까운 UAV, 물자 취급 시설, 중계 위치, UAV 관리 시스템 및/또는 안전한 배달 위치 사이에서 동적으로 공유될 수 있다. 예를 들면, 다른 UAV는 날씨(예를 들어, 바람, 눈 및 비), 착륙 조건, 교통량 등에 관한 정보를 제공할 수 있다. UAV는 이러한 정보를 활용하여 출처 위치로부터 배달 위치까지의 루트를 계획하고 및/또는 루트의 실제 운항을 수정할 수 있다. 또한, 일부 구현에서, UAV는 루트를 운항하는 동안 다른 환경적 요인을 고려할 수 있다.
일부 구현에 따르면, UAV가 배달 장소에 도달할 때, UAV가 안전하게 지면 또는 다른 표면에 접근할 수 있는 배달 위치에 있는 영역을 식별하고, 재고 아이템을 두고 감으로써, 배달을 완료할 것이다. 이것은 비행시간 비콘의 도움을 받아서 및/또는 UAV를 패키지를 픽업하거나 내려놓는 위치로 운항하는데 도움이 되는 지상의 비콘(138)의 도움을 받아 행하여 질 수 있다. 다른 구현에서, UAV가 배달 위치에 미리 착륙하였다면, UAV는 배달 위치에 관해 저장된 정보(예를 들어, 안전한 착륙 지역, 착륙 지역의 지리적 좌표)를 사용하여 배달 위치에서 착륙 장소를 탐색할 수 있다. 배달이 완료되면, UAV는 물자 취급 시설 또는 다른 장소로 돌아가 다른 재고품을 접수하고, 재충전하기 등을 할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 물자 취급 시설은 이것으로 제한되는 것은 아니지만 창고, 물류 센터, 교차 도킹 시설, 주문 이행 시설, 포장 시설, 선적 시설, 임대 시설, 서재, 소매 상점, 도매 상점, 전시관, 또는 물자(재고)를 취급하는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 기타 시설 또는 시설들의 조합 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 것으로 배달 장소는 하나 이상의 재고 아이템이 배달될 수 있는 임의의 장소를 말한다. 예를 들면, 배달 장소는 사람의 거주지, 사업장, 물자 취급 시설 내의 장소(예를 들어, 포장 스테이션, 재고품 저장소), 사용자 또는 재고품이 있는 임의의 장소 등일 수 있다. 재고품 또는 아이템은 UAV를 사용하여 운송될 수 있는 임의의 물리적인 상품일 수 있다. 본 명세서에 사용된 것으로 서비스 장소는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 배달 장소, 물자 취급 시설, 셀룰러 타워, 건물의 옥상, 안전한 배달 장소 또는 UAV가 착륙, 충전, 재고품 검색, 배터리 교체 및/또는 서비스받기 중의 임의의 것일 수 있는 임의의 다른 장소를 포함할 수 있다.
자율 또는 반자율 차량 네비게이션
이제 도 17을 참조하면, 본 발명의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 차량을 자율적 또는 반자율적으로 다양한 장소로 안내하는 시스템(740) 및 방법의 예가 도시된다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 차량은 목적지 파라미터(예를 들어, 장소 정보)를 수신하고, 자율적으로 또는 반자율적으로 현재 목적지로부터 다른 목적지까지의 루트를 계산할 수 있으며, 자율적으로 또는 반자율적으로 그러한 위치로 운행될 수 있다.
시스템 및 방법의 이러한 실시예는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 신호(130)를 수신기(102)에 송신하고 및/또는 트랜스폰더(104)로부터 재송신 신호(130)를 수신하는 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기(98)를 채용하는 것을 포함한다. 송신기(96)는 건물 등의 최상부와 같은 고정 구조물상에 위치할 수 있으며 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)(UAV상의 안테나로 도시됨)는 차량(146, 148) 상에 위치할 수 있음을 알 수 있다. 대안적으로, 송수신기(98)는 (차량상의 안테나로 도시되어) 차량 상에 위치할 수 있고, 트랜스폰더(104)는 예를 들어 건물 또는 신호등 또는 가로등과 같은 임의의 다른 구조물의 최상부에 위치할 수 있다. 차량은 도로를 따라 이동하고, 교차로 등을 운행하도록 구성될 수 있다. 이러한 TOF 시스템은 전체적인 운행 및 충돌 회피 유도 시스템의 일부일 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 차량은 지구 궤도를 도는 위성으로부터 GPS 네비게이션 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 차량은 또한 예를 들어 충돌을 피하기 위해 차량끼리 통신하는 부가적인 송수신기로 구성될 수 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 바와 같이, 차량은 레이더, 광학계 등과 같은 다른 기존의 충돌 회피 시스템으로 구비될 수 있음을 또한 알 수 있다. 따라서, 이러한 실시예의 양태에 따르면, 차량(146, 148)은 건물의 옥상에 위치한 안테나, 신호등, 가로등 등으로부터 네비게이션 신호(150)를 수신하여 차량을 운행하고, 네비게이션 센서를 업데이트하고, 네비게이션 신호가 GPS 신호 이외에 또는 임의의 GPS 신호를 수신하기 위한 대체물로서 사용될 수 있는 네비게이션 센서를 보정하거나 리셋하도록 구성될 수도 있다. 특히, 많은 옥상 안테나(96 및/또는 104)로부터의 신호는 차량이 도로를 따라 이동하고, 교차로와 맞닥뜨릴 때 쫓아갈 수 있는 범위를 정할 수 있는 신호를 생성한다. 이러한 고정밀 TOF 송신기(96) 또는 트랜스폰더(104)는 건물 옥상에 배치되어 차량이 자율적 또는 반자율적으로 운행하는데 사용하는 안전한 경로를 생성할 수 있다.
교량 검사
이제 도 18을 참조하면, 본 발명의 다양한 양태 및/또는 실시예에 따라, 교량을 모니터링하기 위한, 예를 들어, 시간 경과에 따라 실제 교량 하중과 비교될 수 있는 허용 가능한 구조적 무결성 특성을 정량화하여 구조적 저하를 결정하고 이에 따라 수리를 경고하기 위해 교량 구조물의 실시간 하중 동역학의 현장 모니터링을 수행하기 위한 비행시간 시그널링 시스템(750) 및 방법의 예가 도시된다. 본 개시의 다른 양태는 교량의 구조적 하중의 비접촉식 측정을 제공할 수 있는 교량 모니터링 시스템을 제공하는 것이다. 본 개시의 다른 양태는 교량의 구조적 부재를 모니터링하여, 정지 조건에 대한 교량의 진동 응답의 속도 및 변위 시간 신호를 생성할 수 있는 교량 모니터링 시스템을 제공하는 것으로, 감지된 속도 시간 데이터는 예를 들어 주파수 도메인 데이터로 변환되어 교량의 허용 가능한 구조적 무결성 특성을 나타내는 교량의 "시그니처" 파형을 제공한다. 본 개시의 다른 양태는 현장의 교량 구조물의 속도 시간 신호 데이터를 얻고 복수의 현장에 설치된 비행시간 센서로부터의 감지된 비행시간 신호 데이터에 응답하는 감지된 데이터를 원격의 중앙 분석 센터에 보고함으로써, 교량에 대한 중앙 집중식 시간 이력을 생성하기 위한 현장에 설치된 비행시간 신호 기반의 움직임 모니터링 시스템을 포함할 수 있는 교량 모니터링 시스템을 제공하는 것이다. 따라서, 본 개시의 양태는 비행시간 신호를 사용하여 교량 상태에 관한 데이터를 얻는, 예컨대, 가장 효율적이고, 안전하고 비용 효과적인 방식으로 처리될 교량 열화 또는 파손의 충격 및 영향을 모니터링하는 포괄적인 교량 관리 시스템을 제공한다.
이러한 시스템 및 방법의 실시예는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 신호(130)를 수신기(102)에 송신하고 및/또는 트랜스폰더(104)로부터 재송신 신호(130)를 수신하는 복수의 TOF 송신기(96) 또는 송수신기(98)를 채용하는 것을 포함한다. 송신기(96) 또는 송수신기(98)는 육지, 교량 기둥, 또는 구조물의 임의의 다른 고정된 위치상의 삼각대(150)와 같은 고정 구조물 상에 배치될 수 있고, 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)(교량상의 안테나로서 도시됨)는 교량상의 복수의 위치에 배치될 수 있음을 알 수 있다. 대안적으로, 송신기(96) 또는 송수신기(98)는 (차량상의 안테나로서 도시되어) 교량상에 위치할 수 있고, 수신기(102) 또는 트랜스폰더(104)는 육지상의 삼각대, 건물의 최상부 등과 같은 임의의 고정된 장소에 배치될 수 있다. 차량은 도로를 따라 이동하고, 교차로 등을 운행하도록 구성될 수 있다. 이러한 TOF 시스템은 전체적인 교량 검사 시스템의 일부로서 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 실시예의 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 비행시간 시스템의 다양한 실시예는 예를 들어 교량 구조물의 실시간 하중 동역학의 현장 모니터링을 수행하여, 시간 경과에 따라 실제 교량 하중과 비교될 수 있는 허용 가능한 구조적 무결성 특성을 정량화하여 구조적 저하를 확인하고 그럼으로써 수리를 경고하기 위한 교량을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
다른 예
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 정밀한 거리 측정을 수행하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 다변측정(multilateration)을 위한 다중 거리 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 고도로 정밀한 절대 TOF 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 복수의 송수신기의 정밀한 위치 파악을 수행하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 쌍곡선 도달 시간 차이 방법론을 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 트랜스폰더는 송신 신호를 수신하고 쌍곡선 도달 시간 차이 방법론을 통해 트랜스폰더의 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 무인 공중 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, 복수의 트랜스폰더는 무인 차량에 탑재되고, 적어도 하나의 송수신기까지의 거리 측정을 위한 무선 네트워크를 구성하도록 구성된다.
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. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 시스템은 임의의 펄스 압축 신호를 사용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 또한 네트워크를 교정하기 위해 무선 트랜스폰더 사이의 기준치를 측정할 목적으로 서로 질문하고 응답하는 고정 위치에 있는 무선 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 실시예에 따르면, 추적되는 물체는 서로 연결된 다수의 송수신기를 포함하여 물체 네트워크를 형성할 수 있으며, 각각의 송수신기는 차량의 좌우 회전(pitch) 및 전후 회전(roll)과 같은 방향을 측정하는 차량으로부터 다중 측정을 목적으로 질문하고 트랜스폰더의 네트워크로부터 수신할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 또한 네트워크를 교정하기 위해 무선 송수신기 사이의 기준치를 측정할 목적으로 서로 송신하고 응답하는 고정 위치에 있는 무선 송수신기의 무선 네트워크를 포함한다.
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.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 시스템에 의해 추적될 수 있는 다수의 무인 차량을 포함할 수 있으며, 각각의 무인 차량은 다수의 무인 차량이 서로와 관련하여 정밀하게 이동하도록 서로 거리 측정하는 신호를 송신 및 수신하기 위해 구성된 송수신기 또는 트랜스폰더를 가지며, 각각의 무인 차량은 또한 각각의 무인 차량을 이용하여 데이터를 획득할 목적으로 신호를 송신 및/또는 수신하는 송신기 및/또는 수신기를 포함한다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 다수의 무인 차량은 센서 어레이를 구성하기 위해 서로와 관련하여 위치를 유지하거나 정밀한 제어 라인을 비행하도록 구성되며, 송신기 및/또는 수신기는 표면을 매핑하거나 다른 데이터 수집을 위한 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 다수의 무인 차량은 궤도 주위에서 날기 위해 서로와 관련하여 및 이미지 처리될 대상과 관련하여 위치를 유지하도록 구성될 수 있으며, 송신기 및/또는 수신기는 물체를 이미지 처리하기 위한 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 시스템에 의해 추적되고 있는 다수의 무인 차량을 포함할 수 있으며, 각각의 무인 차량은 복수의 무인 차량이 서로와 관련하여 정밀하게 이동하도록 서로에 대해 거리 측정하는 신호를 송신 및 수신하기 위해 구성된 송수신기 또는 트랜스폰더를 가지며, 각각의 무인 차량은 또한 다수의 무인 차량이 준비되지 않은 환경에서 정밀한 네비게이션 네트워크를 생성하기 위해 자체 위치 파악하도록 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 송신기 및/또는 수신기를 포함한다. 이러한 실시예의 양태 및 실시예에 따르면, 제1 무인 차량은 고정 위치로 날아가도록 구성될 수 있고, 다른 무인 차량은 관성 센서 또는 가속 센서로 구성되어, 다른 무인 차량이 제1 무인 차량의 고정 위치까지 거리 측정하고, 종합적인 기준치를 생성하고, 시간 경과에 따라 가속도계 신호와 거리 측정을 통합하여 고정된 지점에 대비한 자체의 위치를 파악함으로써 자체를 운항하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 인체상의 다양한 지점에 배치되도록 구성되고 서로간에 정밀한 거리를 측정하도록 구성된 복수의 트랜스폰더 또는 송수신기를 포함할 수 있으며, 시스템은 또한 운동, 물리 치료, 운동 장애 및 질병 관련 움직임 결함 또는 진전의 진행에 관한 임의의 운동 패턴을 식별하기 위한 목적으로 중앙 프로세서에서 이러한 측정치를 수집하고 기록하도록 구성될 수 있다.
예시적인 목적
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 매체의 전파 특성의 변화를 측정하기 위해 두 지점 사이의 정밀한 이동 시간을 측정하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 2차원 또는 3차원 공간에서 임의의 측정 양의 위치 정보를 제공하기 위해 합성 개구(synthetic aperture)로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 실내의 광 강도는 예를 들어 TOF 거리 측정 디바이스가 장착된 광 센서 주위를 이동함으로써 다양한 위치에서 측정될 수 있으며, 시스템은 정밀한 TOF 위치에서 광 강도를 기록하여 2차원 또는 3차원 모델 또는 이미지를 다시 생성할 수 있다. 광 강도 정보는 적색, 녹색 및 청색 정보와 같은 다수의 채널을 포함할 수 있다. 관심의 임의의 측정 가능한 양은 2-D 또는 3-D 매핑될 수 있다. 다른 측정양은 예컨대 공연장, 산업 환경에서 또는 기계 한 대의 내부 또는 주변에서의 음향 강도 레벨; 예컨대 실내, 가정, 사무실 내 또는 냉장고 내부의 다양한 위치에서의 온도; 예컨대 원자로 실 또는 통제실 내부, 검사중인 선적 컨테이너 외부 또는 재해 지역이나 군사 단지와 같은 (지상 또는 항로 위쪽의) 관심 영역 내 및 주변의 방사선 수준을 포함할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 레이저 스캐너 또는 다른 유형의 센서를 포함하는 복수의 무인 차량을 포함할 수 있으며, 센서 또는 복수의 레이저 스캐너는 집합적으로 국부 영역의 물리적 맵을 생성하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 무인 차량은 열 센서 또는 화학 센서를 포함할 수 있으며, 열 또는 화학 센서는 국부 영역의 열 또는 화학 맵을 집합적으로 생성하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 센서 또는 복수의 레이저 스캐너는 집합적으로 작물의 높이를 지도로 만들고, 작물 성장율을 측정하기 위해 날마다 비교치를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 무인 차량은 지뢰, 전자기장, 화학적 농도/플륨(plume) 또는 구조물의 침하와 같은 매립된 물체를 매핑하고 검출하기 위한 목적으로 측정 어레이를 구성하기 위해 서로와 관련하여 비행하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 지진 및 화산 용암 돔을 모니터링하고 및 조기 경보 시스템을 제공하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 안내 위치파악 기술로서 사용될 수 있는데, 예를 들어, 박물관이 복수의 TOF 송신기 또는 송수신기/인터로게이터로 구성되어, 예를 들어 셀 폰과 같은 디바이스 내에 구현된 다양한 트랜스폰더를 위치 파악할 수 있다. 박물관에는 어느 전시물이 가까운지를 알려주고 다양한 전시물 쪽으로 안내하는 비콘이 구비될 수도 있다. 박물관의 방문자는 예를 들어 자신의 스마트 폰으로 박물관용 앱을 다운로드할 수 있으며, 시스템은 측정 소스 및 방문자의 전반적인 가이드로서 역할을 할 수 있다. 시스템은 또한 전시물에 관한 정보를 푸시하여 사용자의 폰에 표시하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 운전자가 안전하고 잘 정의된 영역에 및/또는 무인 차량과의 고저선(line-of-site) 내에 계속 있을 수 있도록 무인 차량을 운행하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 시스템은 군사 지역에 전진 보급창, 이동 물자 및 공급 물자를 만드는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 무인 차량을 안내하기 위해 무인 공중 차량에 탑재된 적어도 하나의 송수신기를 포함할 수 있으며, 무인 차량은 또한 무인 차량을 운항하는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 포함하며, 적어도 하나의 송수신기는 GPS 수신기에 부가적으로 또는 GPS 수신기와 협력하여 패키지 배달을 위해 무인 차량을 운항하도록 구성되며, 적어도 하나의 송수신기는 육상 구조물에 배치된 비행시간 송신기 또는 트랜스폰더로부터 신호를 송신 및/또는 수신하여 무인 차량을 안내하기 위한 비콘의 네비게이션 네트워크를 생성하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 시스템은 착륙을 위해 무인 차량을 운항하도록 구성되고, 무인 차량이 서비스받을 수 있는, 예를 들면 배터리 교환, 배터리 충전 또는 장애의 발생시 수리를 위해 착륙할 수 있도록 구성된 가스/서비스 스테이션을 포함하도록 사용될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 픽업 및/또는 배달을 위한 패키지는 패키지를 픽업 및/또는 배달할 무인 차량을 안내하기 위한 TOF 비콘으로 구성된다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시 형태에 따르면, 시스템은 무인 차량을 안내하기 위해 무인 공중 차량에 탑재된 적어도 하나의 송수신기 및 무인 차량에 배치된 카메라를 송수신기/트랜스폰더에 대해 고정된 위치에 유지하기 위해 무인 차량상의 송수신기와 신호를 송신 및 수신하도록 구성된 송수신기/트랜스폰더를 포함할 수 있으며, 송수신기/트랜스폰더는 사람, 동물, 살아있는 존재의 비디오 및/또는 사진을 찍기 위해 물체, 사람, 동물 또는 살아있는 존재 중 어느 하나에 착용되거나 부착되도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 송수신기/트랜스폰더는 카메라맨에 부착될 수 있고 카메라는 뉴스 이벤트의 사진을 찍도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 송수신기/트랜스폰더는 응급 구조사에 부착될 수 있고 무인 차량은 휴대용 제세 동기를 비롯한 보급품 및/또는 장비, 또는 의약품이나 보급품을 환자의 현장에 있는 응급 구조사에게 배달하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 송수신기/트랜스폰더는 멸종 위기에 놓인 아프리카 코끼리와 같은 야생 동물에 놓여져서, 무인 차량이 야생 동물을 추적하고 감시할 수 있도록 한다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 송수신기/트랜스폰더는 교통 정체 중인 경찰차의 지붕에 배치되어 무인 차량이 경찰차에 테더링되도록 하며, 무인 차량의 테더는 경찰관이 순찰차에서 더 멀리 걸어 나갈 때 드론이 고도를 높이도록 유발하도록 구성된다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 송수신기/트랜스폰더는 가족 구성원 또는 시골 지역에서 전염성 질병을 앓고 있는 사람들의 간병인에게 제공되어 무인 차량이 집에 한정된 환자 및 그들의 간병인에게 보급품/의약품을 배달하여, 육로 기반의 보급품 운송 및 의료 종사자에 대한 잠재적인 질병 노출을 피할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 사람-로봇 협업, 훈련 또는 다른 성능 모니터링의 목적으로 사람의 손 및 로봇 팔을 추적하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 예를 들어 심장 및 호흡 수와 같은 생리학적 파라미터를 측정하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 신체 내부의 의료 또는 수술 도구를 정밀하게 위치 파악하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 에어백을 배치하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 헬멧끼리의 충돌 검출을 측정하고 에어백 전개 또는(또는 다른 기술의) 다른 충돌 보호 시스템을 트리거하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 건강 및 신체 단련 목적으로 서로 관련하여 신체 부위의 동작을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 로봇 보조 기계식 외골격 팔 및 다리에 대한 운동감각 피드백을 측정하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 보행, 떨림, 불안한 다리 움직임의 변화를 측정하고, 파킨슨 질환 또는 다른 움직임 퇴행성 질환에 대한 조기 경고에 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 검사, 품질 관리 및 건전성 모니터링 중 어느 하나의 목적을 위해 건물을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시 형태에 따르면, 시스템은 건물/구조물 주위의 고정 지점에 배치된 복수의 트랜스폰더를 포함할 수 있으며, 시스템은 구조물의 이동/침하를 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 복수의 트랜스폰더는 담장 위의 고정 지점에 배치되어 무인 차량이 담장 검사를 위해 둘레 주위를 비행할 수 있게 한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 구성 사양의 검증을 위해 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 사람의 사지 및 로봇 팔을 정밀하게 추적하여 로봇이 충돌을 피하고 사람 동료와 더 잘 협업할 수 있게 하는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시예의 양태에 따르면, 시스템은 이동 로봇이 안전을 위해 트랜스폰더를 갖는 사람 협업자의 위치 인식을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 로봇 팔상의 엔드 이펙터(end effector)를 추적하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 훈련 및 모니터링을 위해 조종석 내의 사람 조종사의 손을 추적하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 로봇 팔상의 엔드 이펙터를 추적하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 활동을 조정할 목적으로 두 개의 전화기 사이의 정밀한 거리 측정을 위해 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 전화기와 주차된 차와 같은 물체 사이의 정밀한 거리 측정을 위해 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 스포츠, 대회 및 기타 이벤트에서 사람의 정밀한 이동을 측정하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 교차로에서 예를 들어 교통 신호등상에 배치된 송수신기로서 구성되는 적어도 하나의 송신기 및 차량 운행 및 충돌 회피의 목적을 위해 자동차 내에 또는 차동차상에 배치된 트랜스폰더를 포함할 수 있고, 그래서 자동차가 교차로에 접근할 때 자동차 네비게이션 솔루션을 높은 정밀도로 교정 및 재설정 목적으로 신호등 트랜스폰더까지의 정밀한 거리가 얻어지도록 한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 차량 대 차량 통신 시스템의 일부로서 구성될 수 있으며, 이러한 시스템에서 각 차량은 주변 환경을 질문하고 정밀한 거리 측정 및 기타 데이터를 제공하는 근방의 동등하게 장비한 차량으로부터 응답을 수신한다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 자율 제어 시스템을 갖춘 자동차가 정밀하게 접근하고 정렬/주차할 수 있도록 차고 또는 주차 시설 내에 분산된 송수신기 네트워크를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 무선 전파의 변화를 측정하는 목적으로 두 지점 간의 이동 시간을 측정하여 지점 사이의 매체의 변화를 모니터링하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 궤도를 도는 차량 중 적어도 하나에 접근, 도킹 및 연료 보급의 목적으로 둘 이상의 궤도를 도는 차량 상에 수용된 둘 이상의 트랜스폰더를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 서로와 관련하여 정밀한 움직임을 위해 그리고 토네이도, 허리케인 등과 같은 기상 이벤트를 순회하고 측정하기 위한 관통 신호로서 정밀한 레이더를 사용하기 위해 구성된 두 개 이상의 UAV를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 서로와 관련하여 정밀한 움직임을 위해 그리고 신체 관통 신호 전파의 측정치에 기초하여 인체 단층 촬영을 위한 신체 관통 신호를 송신 및 수신하기 위해 구성된 두 개 이상의 UAV를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 원형 트랙상에서의 움직임 및 원형 트랙의 중심에 있는 물체의 특성을 측정하려는 목적으로 주위를 회전하면서 여러 번 측정하기 위해 구성된 둘 이상의 송수신기를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 송수신기 네트워크가 존재하는 곳에서 인체 상에 배치된 다수의 트랜스폰더를 포함할 수 있으며, 신체상의 개개의 지점은 영화 제작을 위한 모션 캡처를 위해 움직임 동안 추적될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 송신기 또는 수신기는 목표 검출, 공의 위치 모니터링, 훈련, 카메라 추적 및 기타 분석 중 어느 목적을 위해 공, 퍽(puck) 등 중 어느 것에 배치될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 서핑 보드상의 서퍼를 따라 가면서 카메라를 가진 서퍼의 비디오를 찍기 위해 서핑 보드의 라이더(rider)와 카메라를 수용하는 UAV 사이에 무선 테더를 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 자전거의 라이더를 따라가면서 카메라를 가진 라이더의 비디오를 찍기 위해 자전거의 라이더와 카메라를 수용하는 UAV 사이에 무선 테더를 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 스키어 또는 스노보더를 따라 가면서 카메라를 가진 스키어 또는 스노보더의 비디오를 찍기 위해 스키어 또는 스노보더와 카메라를 수용하는 UAV 사이에 무선 테더를 제공하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 애완 동물을 위한 그리고 애완 동물의 모니터링을 위한 보이지 않는 울타리를 생성하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 모션 감지 게임 디바이스와 조정하기 위해 실내 환경 내의 손, 장난감 배트, 장난감 총을 추적하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 항공기의 연료 보급을 위한 공중 차량의 안내를 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 UAV의 연료 보급을 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 형태 및 실시예에 따르면, 시스템은 추적 및 체포를 위해 트랜스폰더가 포함된 치명적이지 않은 구프(goop)/그물을 이용하여 "촬영"된 용의자를 추적하는 비디오 카메라를 갖는 UAV를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 TOF 거리 측정 시스템의 양태 및 실시예에 따르면, 시스템은 공간 내 물체의 움직임에 관한 데이터를 수집하고 분석을 위해 저장하는데 사용될 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 (47)

  1. 물체까지의 비행시간을 측정하는 시스템으로서,
    전자기 신호를 송신하고 상기 전자기 신호에 대응하는 참조 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 송신기;
    상기 전자기 신호를 수신하고 이에 응답하여 상기 수신된 전자기 신호에 대응하는 응답 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 수신기; 및
    상기 참조 신호 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 비행시간을 결정하도록 구성된 검출 회로
    를 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 회로는 또한 상기 비행시간에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 거리(distance)를 결정하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자기 신호는 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave, FMCW) 신호, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS) 신호, 펄스 압축 신호 및 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum, FHSS) 신호 중 하나인 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 참조 신호 및 상기 응답 신호를 수신하고, 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 상기 비행시간에 대응하는 비트 신호(beat signal)를 제공하는 믹서(mixer)를 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 검출 회로는,
    상기 비트 신호를 수신하고 샘플링된 비트 신호를 제공하는 아날로그-디지털 변환기; 및
    상기 아날로그-디지털 변환기의 출력에 연결되어, 상기 샘플링된 비트 신호를 수신하고 상기 샘플링된 비트 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하는 프로세서
    를 더 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 검출 회로와 상기 송신기 및 상기 수신기 중 적어도 하나 사이에 연결된 케이블을 더 포함하며, 상기 케이블은 상기 참조 신호 및 상기 응답 신호 중 적어도 하나를 상기 검출 회로에 전달하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 참조 신호 및 상기 응답 신호 중 적어도 하나를 무선으로 수신하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 송신기는 의사 잡음 발생기(pseudo noise generator)를 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 송신기는 상기 전자기 신호를 송신하도록 구성되고, 상기 수신기는 상기 전자기 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 전자기 신호는 각각의 수신기를 어드레싱하고 인에이블하기 위해 명령 프로토콜 및 상기 전자기 신호에 내장된 고유 코드 중 하나를 갖는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 상기 수신기를 타깃으로 하는 고유 코드로 구성된 보조 무선 신호를 수신하도록 구성된 보조 무선 수신기를 더 포함하며, 상기 수신기는 또한 상기 수신기에 전력을 공급하여 상기 수신기가 상기 보조 무선 신호를 수신하였을 때 상기 응답 신호를 제공하고 상기 수신기가 상기 보조 무선 신호를 수신하지 않았을 때 상기 응답 신호를 제공하지 않도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보조 무선 수신기는 블루투스 신호, 지그비(Zigbee) 신호, Wi-Fi 신호 및 셀룰러 신호 중 어느 것인 상기 보조 무선 신호를 수신하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 수신기는,
    제1 주파수의 상기 전자기 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나; 및
    상기 제1 주파수의 상기 전자기 신호를 수신하는 상기 적어도 하나의 안테나에 연결되고 상기 제1 주파수의 고조파 배수인 제2 주파수의 고조파 성분을 갖는 체배된 신호(multiplied signal)를 제공하는 체배기(multiplier)
    를 더 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수신기는, 상기 체배기를 바이어스 오프 상태(biased off state)로 정상적으로 바이어스하도록 구성되고 상기 수신기를 타깃으로 하는 상기 고유 코드로 구성된 상기 보조 무선 신호의 수신에 응답하여 상기 체배기를 온 상태로 바이어스 온(bias on)하도록 구성되는 전력원을 더 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전력원은 또한 상기 수신기의 감도 및 거리(range)를 증가시키기 위해 상기 체배기를 순방향 바이어스하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 수신기는 정상적으로 오프되어 실질적으로 전력을 요구하지 않도록 구성된 상기 체배기 이외의 활성 구성요소를 갖지 않는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전력원은 저전력 배터리 소스 또는 전력이 하나 이상의 에너지 수확 기술에 의해 도출되는 것 중 하나인 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 상기 제1 주파수의 상기 전자기 신호를 수신하고 상기 제2 주파수의 상기 체배된 신호를 송신하기 위한 단일 안테나를 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 수신기는 상기 적어도 하나의 안테나 요소와 통합된 상기 체배기를 더 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 상기 송신기는 공간적으로 다양한 배열로 상기 제2 주파수의 상기 전자기 신호를 수신하도록 구성된 복수의 수신 채널을 더 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 수신 채널은 서로 다른 시간에 상기 제2 주파수의 상기 전자기 신호를 수신하도록 다중화되거나, 동시에 동작하도록 구성될 수 있는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  21. 제12항에 있어서, 상기 송신기는 변조된 전자기 신호를 제공하도록 구성되며 상기 수신기는 상기 수신기를 고유하게 어드레싱하는 상기 변조된 전자기 신호를 수신하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  22. 제12항에 있어서, 상기 송신기 및 상기 수신기는 동시에 동작하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  23. 제1항에 있어서, 상기 송신기는, 체배기를 이용하여, 코딩된 전자기 신호를 동시에 복수의 수신기에 송신하기 위해 직각 변조된 90°위상차(직교) 채널 및 동상 채널을 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  24. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 시간 공유하고 상기 복수의 수신기의 각 수신기를 고유하게 어드레싱하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 더 빈번하게 다른 수신기보다 더 빠르게 움직이는 상기 복수의 수신기를 동적으로 평가하고 어드레싱하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수신기는 복수의 수신기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 이들 자신의 독점적인 마이크로 위치 주파수 할당 프로토콜(micro-location frequency allocation protocol)로 구성되어 상기 수신기 및 적어도 하나의 송신기가 기존의 할당된 주파수 대역 사이에 존재하는 미사용 주파수 대역에서 동작하도록 하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 비면허 대역(licensed-free band)으로 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 기존의 주파수 대역 할당을 사용하는 것을 보증하는 상황에서 기존의 주파수 할당을 사용하기 위해 기존의 면허 주파수(licensed frequency)로 기존 시스템과 통신하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신기 및 상기 복수의 수신기는 임의의 사용 주파수 대역 내의 부하 문제를 검출하고 시스템 사용에 기초하여 사용될 신호를 할당하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  30. 제1항에 있어서, 복수의 전자기 신호를 송신하도록 구성된 복수의 송신기를 더 포함하며, 상기 검출 회로는 상기 수신기와 상기 송신기 중 하나 이상의 송신기 사이의 하나 이상의 거리를 결정하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  31. 제12항에 있어서, 상기 검출 회로는 또한 상기 하나 이상의 거리 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 상기 수신기의 위치를 결정하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  32. 제1항에 있어서, 복수의 전자기 신호를 송신하도록 구성된 복수의 송신기를 더 포함하며, 상기 검출 회로는 상기 복수의 전자기 신호 중 두 개 이상의 전자기 신호 사이의 하나 이상의 도달 시간 차이를 결정하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 검출 회로는 또한 상기 하나 이상의 도달 시간 차이 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 상기 수신기의 위치를 결정하도록 구성되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 시스템.
  34. 물체까지의 비행시간을 측정하는 방법으로서,
    인터로게이터(interrogator)로부터 참조 신호 - 상기 참조 신호는 상기 인터로게이터에 의해 송신된 전자기 신호에 대응함 - 를 수신하는 단계;
    트랜스폰더(transponder)로부터 응답 신호 - 상기 응답 신호는 상기 전자기 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 트랜스폰더에 의해 제공되며, 상기 응답 신호는 상기 수신된 전자기 신호에 대응함 - 를 수신하는 단계; 및
    상기 참조 신호 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 인터로게이터와 상기 트랜스폰더 사이에서 상기 전자기 신호의 비행시간을 결정하는 단계
    를 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 비행시간에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 인터로게이터와 상기 트랜스폰더 사이의 거리를 결정하는 단계를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  36. 제34항에 있어서, 상기 전자기 신호는 주파수 변조 연속파(frequency modulated continuous wave, FMCW) 신호, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS) 신호, 펄스 압축 신호(pulse compressed signal) 및 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum, FHSS) 신호 중 하나인 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  37. 제34항에 있어서, 상기 비행시간을 결정하는 단계는 상기 응답 신호와 상기 참조 신호를 혼합하여 상기 비행시간에 대응하는 비트 신호(beat signal)를 제공하는 단계를 포함하는 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 비트 신호를 디지털 형태로 변환하여 샘플링된 비트 신호를 제공하는 단계; 및
    상기 샘플링된 비트 신호에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  39. 제34항에 있어서, 상기 참조 신호 및 상기 응답 신호 중 적어도 하나는 케이블을 통해 수신되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  40. 제34항에 있어서, 상기 참조 신호 및 상기 응답 신호 중 적어도 하나는 무선으로 수신되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  41. 제34항에 있어서, 상기 전자기 신호는 적어도 부분적으로 의사 잡음 발생기(pseudo noise generator)로부터 발생되는 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  42. 제34항에 있어서, 상기 응답 신호는 상기 트랜스폰더가 보조 신호를 수신하였을 때만 상기 트랜스폰더로부터 수신되고, 상기 응답 신호는 상기 트랜스폰더가 상기 보조 신호를 수신하지 않았을 때 상기 트랜스폰더로부터 수신되지 않는 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 보조 신호는 블루투스 신호, 지그비 신호, Wi-Fi 신호, 셀룰러 신호 및 고유 코드 중 하나인 것인 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  44. 제34항에 있어서,
    상기 트랜스폰더로부터 복수의 응답 신호 - 상기 복수의 응답 신호의 각각은 복수의 인터로게이터로부터의 복수의 전자기 신호 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 제공됨 - 를 수신하는 단계; 및
    상기 트랜스폰더와 상기 복수의 인터로게이터 중 하나 이상의 인터로게이터 사이의 하나 이상의 거리를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 하나 이상의 거리 중 하나 이상의 거리로부터 적어도 부분적으로 상기 트랜스폰더의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  46. 제34항에 있어서,
    상기 트랜스폰더로부터 복수의 응답 신호 - 상기 복수의 응답 신호의 각각은 복수의 인터로게이터로부터 복수의 전자기 신호 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 제공됨 - 를 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 전자기 신호 중 두 개 이상의 전자기 신호 사이의 하나 이상의 도달 시간 차이를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 하나 이상의 도달 시간 차이 중 하나 이상으로부터 적어도 부분적으로 상기 트랜스폰더의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 물체까지의 비행시간 측정방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021225659A3 (en) * 2020-02-10 2021-12-23 Perceptive Inc. Centralized object detection sensor network system

Families Citing this family (62)

* 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
US10231440B2 (en) 2015-06-16 2019-03-19 Radio Systems Corporation RF beacon proximity determination enhancement
US9768837B2 (en) 2015-12-17 2017-09-19 Humatics Corporation Radio-frequency localization techniques and associated systems, devices, and methods
US10268220B2 (en) 2016-07-14 2019-04-23 Radio Systems Corporation Apparatus, systems and methods for generating voltage excitation waveforms
JP7108609B2 (ja) 2016-07-15 2022-07-28 ファストブリック・アイピー・プロプライエタリー・リミテッド 材料搬送用ブーム
ES2899284T3 (es) 2016-07-15 2022-03-10 Fastbrick Ip Pty Ltd Vehículo que incorpora una máquina de colocación de ladrillos
US10934764B2 (en) 2016-09-08 2021-03-02 Magna Closures Inc. Radar detection system for non-contact human activation of powered closure member
US11067667B2 (en) 2016-09-08 2021-07-20 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
AU2018224313B2 (en) 2017-02-27 2023-10-12 Radio Systems Corporation Threshold barrier system
EP3593164B1 (en) * 2017-03-10 2021-04-28 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
CN111095355B (zh) 2017-07-05 2023-10-20 快砖知识产权私人有限公司 实时定位和定向跟踪器
CN111226090B (zh) 2017-08-17 2023-05-23 快砖知识产权私人有限公司 具有改进的横滚角测量的激光跟踪器
US11958193B2 (en) 2017-08-17 2024-04-16 Fastbrick Ip Pty Ltd Communication system for an interaction system
WO2019039727A1 (ko) * 2017-08-21 2019-02-28 (주)유진로봇 거리 측정 장치 및 이동체
CA3071181C (en) * 2017-08-28 2020-09-15 Mitsubishi Electric Corporation Radar apparatus
JP7018448B2 (ja) * 2017-09-05 2022-02-10 古野電気株式会社 レーダ装置、及びトランスポンダ応答遅延の取得方法
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
US10986813B2 (en) 2017-12-12 2021-04-27 Radio Systems Corporation Method and apparatus for applying, monitoring, and adjusting a stimulus to a pet
US10842128B2 (en) 2017-12-12 2020-11-24 Radio Systems Corporation Method and apparatus for applying, monitoring, and adjusting a stimulus to a pet
US10514439B2 (en) 2017-12-15 2019-12-24 Radio Systems Corporation Location based wireless pet containment system using single base unit
US11372077B2 (en) 2017-12-15 2022-06-28 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
JPWO2019159420A1 (ja) * 2018-02-15 2021-01-14 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
EP4071497A1 (en) * 2018-05-18 2022-10-12 Aptiv Technologies Limited Radar system and method for receiving and analyzing 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
EP3898074B1 (en) * 2018-12-19 2024-01-03 Atlas Copco Industrial Technique AB A method, an electric tool and computer program for setting an operating mode and/or associate result values of an electric tool
US11226406B1 (en) * 2019-02-07 2022-01-18 Facebook Technologies, Llc Devices, systems, and methods for radar-based artificial reality tracking
WO2020205999A1 (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
EP4004879A1 (en) * 2019-07-30 2022-06-01 ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Authenticating proximity via time-of-flight
EP4014221A1 (en) * 2019-09-02 2022-06-22 Skygrid, LLC Route planning for unmanned aerial vehicles
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
JP2021141427A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 株式会社東海理化電機製作所 通信装置、端末装置、及び無線信号のデータ構造
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
US12080415B2 (en) 2020-10-09 2024-09-03 Humatics Corporation Radio-frequency systems and methods for co-localization of medical devices and patients
KR102525459B1 (ko) 2021-01-22 2023-04-25 피피에스 주식회사 Cps(cyber physical system)에 연결된 용량미달 불량품 식별 시스템 및 방법
US11932396B1 (en) * 2021-08-09 2024-03-19 Bluehalo, Llc System and apparatus for a high-power microwave sensor using an unmanned aerial vehicle
CN114089378A (zh) * 2021-11-04 2022-02-25 深圳安途智行科技有限公司 混合激光雷达及车辆
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.
EP1605619A4 (en) * 2003-02-28 2012-01-11 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
EP1738195A1 (en) * 2004-04-22 2007-01-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Contactless reader/writer
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
EP2115692A4 (en) * 2006-12-13 2011-11-16 Crown Equip Corp 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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021225659A3 (en) * 2020-02-10 2021-12-23 Perceptive Inc. Centralized object detection sensor network system
US11340346B1 (en) 2020-02-10 2022-05-24 Perceptive Inc. Centralized object detection sensor network system
US11860269B2 (en) 2020-02-10 2024-01-02 Perceptive Inc. Centralized object detection sensor network system

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Publication number Publication date
AU2016279889A1 (en) 2018-01-18
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