TWI655450B - 線性調頻展頻定位系統的定位方法與無線節點 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，及使用所述方法之無線節點。方法包括：自第一無線節點發送具有載波頻率之線性調頻展頻信號至第二無線節點，第二無線節點包括多個天線；在多個天線處接收線性調頻展頻信號；執行第一與第二無線節點之間的到達時間測距以用於判定第一與第二無線節點之間的距離；以及偵測第二無線節點之多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號之相對相位移位，並自偵測之相對相位移位判定第一無線節點相對於第二無線節點之方向。

Description

線性調頻展頻定位系統的定位方法與無線節點
本發明是有關於基於線性調頻展頻(chirp spread spectrum；CSS)定位系統，更特定言之是有關於用於無線網路中之無線節點的基於CSS定位系統。定位可指代量測或偵測之兩個主群組，其可經單獨地或以組合方式實施，亦即，測距及方向量測。
歐洲專利申請案EP1815267A1「用於判定兩個收發器間的距離之對稱多路徑方法(Symmetrical multipath method for determining the distance between two transceivers)」揭露用於判定兩個收發器之間的空間距離(測距)的對稱多路徑方法。
國際專利公開案WO 98/47019 A1揭露用於使用到達時間差(Time Difference of Arrival；TDOA)及到達角(Angle of Arrival；AOA)技術來定位無線感測器網路中之無線節點的方法。
其他已知之到達時間方法為網路中之兩個節點之間的單向測距(One-Way Ranging；OWR)及雙向測距(Two-Way Ranging)。在單向測距中，節點B可根據在傳輸信號之時刻與接 收信號之時刻之間逝去的時間計算距離。此方法之主要缺點為其需要同步節點A及節點B處之參考時鐘。對於低成本行動應用，此是不可行的。節點A可在傳輸時對信號加上時間戳記且節點B可在接收時對信號加上時間戳記，但若此等時鐘未同步，則不可能計算傳播延遲。
雙向測距允許同步節點A及節點B處之本端參考時鐘，如圖2中示意地展示。若在固定處理延遲tproc後節點B傳輸信號回至節點A，則節點A可量測總時間延遲tmeas並自其根據以下公式導出傳播時間tp：
因為節點A對第一傳輸之信號及第二接收之信號加時間戳記，所以兩個節點之相位偏移是不相關的。然而，歸因於本端參考振盪器之頻率偏移，仍存在量測誤差。對於低成本設備，石英晶體為通常使用之頻率參考。在批量生產中易於達成20ppm(20.10-6)之準確度。若節點A處之參考誤差為eA且節點B處之參考誤差為eB，則所量測之傳播時間為：
在一些計算後，量測誤差可表達為：
作為實例，若節點A處之誤差eA為+20ppm且節點B處之誤差eB為-20ppm且若處理時間為1ms，則時間誤差為20ns：
此等效於20×0.3m=6m之距離量測誤差，其對於許多應用是 不可接受的。
對稱雙側雙向測距(Symmetrical Double Sided Two-Way Ranging；SDS-TWR)為改良方案，其中兩個節點使用雙向測距方法。此方法補償參考振盪器之頻率誤差並(例如)用於標準IEEE802.15.4中。
此方法具有節點必須在兩倍長的時間中在作用中的缺點，其增加能量消耗，減少電池時間並使空中介面容量減半。
除發現其之節點(node-to-find-them)具有定向天線外，指向及尋找(Point-and-Seek)方法是基於行走及尋找(walk-and-seek)。此現在對搜尋添加了方向。節點掃過整圓且你在量測到最強信號之方向上移動。對於基於信號強度之系統，距離量測仍非常不準確。因此，在不行走的情況下仍不知曉位置。對於基於飛行時間(time-of-flight-based)之系統，距離是準確的。此等系統之主要問題是定向天線之大小及實體地掃掠(sweep)天線之需要。又，必須在移動的同時藉由左右掃掠而保持天線被瞄準。
替代例將是使用波束成形天線。此天線不必被實體地掃掠，而是被電子地掃掠。此藉由電子地修改其天線場型而執行。由Klaus Solbach在論文(2007年第37次歐洲微波會議學報第1637至1640頁，Klaus Solbach,Stefanie Angenendt之「使用新穎矩陣饋電之用於多波束應用的四方相控陣列(Four-Square Phased Array for Multi-Beam Applications using Novel Matrix Feed)」)中描述合 適的實施。在四個場型之間切換天線。藉由比較四個所得信號強度，可估計最可能方向。此為合理解決方案，尤其當與基於飛行時間之距離量測組合時。節點A現在不再必須在移動的同時掃掠。此系統之缺點為方向仍基於信號強度。干擾源亦可能是較大信號強度之原因，從而導致錯誤結果。此外，不可自由地選擇天線間隔，其必須間隔大致四分之一波長長度(對於2.4GHz，此為32.5mm)。此限制產品之最小大小。天線場型僅界定在天線之平面內，亦即，其僅在2D中工作。天線必須為全向的，其對如何使用節點A提出嚴格限制。與「理想」環境之任何偏差將導致變形的天線場型及錯誤結果。當你將單元握在手中時或當你將其置放於桌上時，單元將指向不同方向。
行走及尋找方法為無線網路中的方向量測之實例，為此存在兩個實施：基於信號強度及基於飛行時間。對於基於信號強度的系統，待發現之節點(B)僅為傳輸器。發現其之節點(A)具有接收器及信號強度之讀出。因為在統計上傳播損失隨距離而增加，所以當你較接近於待發現節點時信號(統計地)較強。此通常藉由四處走動及試誤法而執行。距離量測是非常不準確的。主要缺點為其非常耗時間。
對於使用行走及尋找方法的基於飛行時間之系統，待發現之節點(B)及發現其之節點兩者皆為收發器。節點A現在四處走動以發現距離減少之方向。距離量測是準確的但沒有方向。主要缺點為其非常耗時間。
為了準確距離量測，需要量測無線電波之傳播時間。無線電波在空氣中之傳播速度接近光速。當知曉自節點A至節點B所需的傳播時間tp時，可計算距離d。傳播延遲之每一奈秒等於30cm距離。
在自由空間中，較大距離意謂較大傳播損失。在真實生活條件下，信號由地面、牆壁或物件反射，且存在多個傳播路徑。當此等信號在接收天線中組合時，其將具有不同相位且因此經常將不合計。效應為大信號波動。對於距離量測，此為主要問題，因為可在若干距離處量測到相同信號強度。因此，按照信號強度進行的距離量測是十分不準確的。
本發明設法提供經改良方法及硬體實施以用於無線(感測器)網路(例如，實施IEEE 802.15.4標準之網路)中之無線節點之間的定位。
根據本發明，提供一種用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，以及實施所述方法之無線節點。方法包括：自第一無線節點發送具有載波頻率之線性調頻展頻信號至第二無線節點，第二無線節點包括多個天線；在多個天線處接收線性調頻展頻信號；執行第一無線節點與第二無線節點之間的到達時間測距以用於判定第一無線節點與第二無線節點之間的距離；以及偵測第二無線節點之多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號之相對相位移位，並自偵測之相對相位移位判定第一無線節點相對於第二無線節點之方向。
根據本發明之方法具有獲得使用較少功率且對都卜勒效應有高度抵抗性之穩健且準確CSS定位系統的技術效應。藉由本 發明方法，因為無線節點之多個天線可在無線節點之小外形尺寸外殼內部緊密隔開，所以現在許多新定位應用唾手可得。本發明之方法因此對於需要小及行動無線節點之行動應用特別有利。
在申請專利範圍附屬項以及下文實施例之詳細描述中描述其他實施例。
A‧‧‧節點
B‧‧‧節點
tmeas‧‧‧總時間延遲
tp‧‧‧傳播時間
tproc‧‧‧處理時間
下文中將參看圖式基於許多例示性實施例更詳細地解釋本發明。
圖1展示根據本發明之無線感測器網路之實施例。
圖2展示根據本發明之頻率校正的雙向測距之實施例。
本發明是有關於用於在無線感測器網路中相對於第二無線節點B(即時)定位第一無線節點A的方法，其中定位包括判定第一無線節點相對於第二無線節點之距離及/或方向。本發明實施例之無線感測器網路是基於無線感測器網路中之各種無線節點(諸如，第一無線節點及第二無線節點)之間的線性調頻展頻信號之交換。在具有載波頻率(例如，2.4GHz)之載波信號上調變本發明之線性調頻展頻信號的典型實施例。為易於參考，在本描述中片語「線性調頻展頻信號」、「線性調頻展頻調變信號」、「線性調頻調變信號」或「線性調頻信號」或簡言之「線性調頻」將被認為是等效的。
無線網路中之各種節點無需為固定的且可經移動地配 置，亦即，一或多個無線節點可為行動的。無線節點之實例為(例如)行動電話、PDA、筆記型電腦、膝上型電腦、平板型電腦、無線汽車鑰匙以及用以發送及/或接收線性調頻展頻信號之任何其他裝置。
根據本發明，提供一種用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中圖1描繪具有兩個無線節點A(上部部分)、無線節點B(下部部分)之此無線感測器網路之實施例，其基本上可具有如所示之相同內部組件。
在所示之實施例中，節點A、B中之每一者具備天線(或具有多個天線之天線系統，參看下文)，以及接收器處理單元，接收器處理單元在所示實施例中包括低雜訊放大器(Low Noise Amplifier；LNA)、提供基頻複(I/Q)信號之降頻轉換(down conversion)混頻器(MIX)、以及對於每一正交信號分量路徑，低通濾波器(Low Pass Filter；LPF)、共用可變增益放大器(Variable Gain Amplifier；VGA)、類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter；ADC)以及相關器(Correlator；CORR)(亦參看圖1之方塊圖)。
注意，每一節點A、B將具備其自身的本端頻率基礎，其用於產生傳輸信號且用於處理接收之信號。本端頻率基礎將通常為基於鎖相迴路之振盪器，從而確保用於傳輸信號產生之信號與用於接收信號處理之信號之間的相關。
方法包括自第一無線節點A發送具有載波頻率之線性調頻展頻信號至第二無線節點B。在一般實施例中，第二無線節點B包括用於接收線性調頻展頻信號之多個天線。在實施例之群組 中，第二無線節點B可包括用於一維(1D)定位之至少兩個天線，或用於二維(2D)定位之不在相同線中的至少三個天線，或用於三維(3D)定位之不在相同平面中之至少四個天線。在又一實施例中，第二無線節點B甚至可包括用於改良定位準確度之多於最小數目個天線。
當尋找第一無線節點A之位置時，方法更包括在第二無線節點B之多個天線處接收線性調頻展頻信號。在此步驟中，無線節點B感測將相對於所述第二無線節點B判定位置(距離及/或方向)的無線節點A之存在。為此，方法接著更包括執行第一無線節點A與第二無線節點B之間的到達時間測距以用於判定第一無線節點A與第二無線節點B之間的距離。在一般實施例中，到達時間測距(time-of-arrival ranging；TOA)可包括單向測距(OWR)，或雙向測距(Two-Way Ranging；TWR)，或對稱雙側雙向測距(SDS-TWR)。此處，距離可解釋為沿無線節點A與無線節點B之間的實質上直線量測之距離。
因為可判定第一無線節點A與第二無線節點B之間的距離，所以方法更包括偵測在第二無線節點B之多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號之相對相位移位，及自所偵測相對相位移位判定第一無線節點A相對於第二無線節點B的方向。
根據本發明之方法，無線節點B不僅能夠準確地判定第一無線節點A與第二無線節點B之間的距離，而且所述第二無線節點B之多個天線使得能夠藉由判定多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號之間的相對相位移位來準確量測第一無線節點A相對於第二無線節點B的方向、定向或角度。
由於線性調頻展頻信號(其將用於頻率掃掠之所分配頻寬用於其中)，偵測多個天線處的所接收線性調頻展頻信號之間的相對相位移位對於信號雜訊、信號擾動以及各種干擾是穩健的。上述基於CSS之方法的效應為無線節點(例如，第二無線節點B)允許天線場型及其中之安置位置的任意空間分佈。藉由本發明方法，因為第二無線節點B之多個天線可在所述第二無線節點B之小外形尺寸外殼內部緊密隔開，所以現在許多定位應用唾手可得。此外，因為線性調頻展頻信號為低功率信號並對都卜勒效應有抵抗力，所以本發明之方法對於需要小型及行動無線節點之行動應用特別有利。舉例而言，小無線汽車鑰匙及對應汽車現在可用以執行本發明之方法，以基於無線汽車鑰匙相對於汽車之距離及/或方向判定應解鎖哪一車門。
當來自第一無線節點A之線性調頻展頻信號自某一方向接近第二無線節點B之多個天線時，與其他天線相比，其更快到達多個天線中之一些天線。視信號傳播路徑長度而定，多個天線感知相對相位差。舉例而言，在2.4GHz之載波頻率的情況下，四分之一波長路徑長度差等於90度相位移位，以及約100微微秒(picosecond)或每度約1微微秒之路徑長度差。此時間差難以用電子設備量測，但當載波信號之頻率轉換至較低頻率時可維持相位關係。
在實施例中，方法更包括將多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號與第二無線節點B處之參考信號相關，以用於偵測一或多個相關峰值之間的相對相位移位。基本上，無線節點B將在每一天線處之所接收線性調頻展頻信號與參考信號形 狀相關。當線性調頻展頻信號在天線處被接收到且類似參考信號形狀時，偵測到相關峰值。在第二無線節點B處之相關峰值之間的所偵測相對相位移位接著等於由第二無線節點B之多個天線所接收的線性調頻展頻信號之間的相對相位移位。
自實際視點來看，將所接收線性調頻展頻信號相關可使用由第二無線節點B包括的數位相關器(例如，參看圖1中之相關器區塊CORR)來有利地實施。亦即，在實施例中，所接收線性調頻展頻信號是自類比信號轉換至數位信號(ADC)，其接著被饋送至數位相關器(CORR)，從而允許藉由(例如)嵌入軟體進行信號處理，經嵌入軟體在載入至數位相關器上時執行相關。
為了促進多個天線處的所接收線性調頻展頻之快速及準確相關，所接收線性調頻展頻首先被降頻轉換(「混頻」)成基頻信號。此允許在不丟失所接收線性調頻展頻信號之基本資訊的情況下減少待相關之資料。
在有利實施例中，可在複數域中執行降頻轉換，使得方法可更包括藉由第二無線節點B執行多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號至基頻複值信號的降頻轉換。在典型實施例中，降頻轉換包括將實值線性調頻展頻信號乘以複指數信號(亦即，複指數函數，諸如複正弦信號)。
為了有效地執行降頻轉換，第二無線節點B可包括(例如)允許複數域中之信號處理的DSP硬體及/或(嵌入式)軟體。因為DSP硬體及/或軟體易於程式化，因此提供數學靈活性，所以此降低無線感測器網路中之無線節點的硬體複雜度。
在實施例中，降頻轉換可包括將在多個天線中之每一者 處的所接收線性調頻展頻信號轉換成基頻同相信號(I)及基頻正交相位信號(Q)。在此實施例中，所接收線性調頻展頻信號經分裂(「混頻」)成如圖1中所示之兩個實值信號(two real-valued signals)。在此實施例中，兩個實值信號中之每一者與參考信號相關以用於偵測一或多個相關峰值之間的相對相位移位。所以，實值信號中之每一者被饋送至如圖1中所示之相關器。
如圖1中所展示，方法可更包括在降頻轉換成基頻同相(I)信號及基頻正交相位信號(Q)之後，使用低通濾波器濾波(LPF)同相信號(I)及正交相位信號(Q)；放大(VGA)同相信號(I)及正交相位信號(Q)；以及將同相信號(I)及正交相位信號(Q)自類比信號轉換(ADC)成數位信號。
在替代實施例中，同相及正交路徑中之VGA經組合成單一單元，從而允許I信號及Q信號兩者之精確及相等放大。又，相關器可經實施為複相關器，亦即，接收I信號及Q信號兩者。
在又一實施例中，使用直接I-Q降頻轉換的替代，例如，使用具有對中頻(intermediate frequency；IF)的濾波之超外差接收器，例如，使用表面聲波(Surface acoustic wave；SAW)濾波器。
鑒於上文揭露之相關及降頻轉換方法步驟，第二無線節點B可包括用以執行相關及降頻轉換之(直接)轉換接收器。
根據方法之實施例，每一無線節點(例如，第二無線節點B)可同時處理在多個天線中之每一者處的所接收線性調頻展頻信號，換言之，同時處理第二無線節點B之多個天線中之每一者的信號。自硬體視點來看，無線節點之多個天線中之每一者處 的信號之同時處理可藉由提供用於每一天線之完整接收器硬體實施來實現，例如，其中第二無線節點B包括用於多個天線中之每一者的完整接收器。圖1之示意圖可被視為此第二無線節點B之實施，其中頂部部分處理第一天線處接收之信號，且底部部分處理在另一第二天線處接收之信號。同時處理減少信號潛時(latency)，增加處理速度以及可定位無線節點之速度。
在某些實施例中，可無需多個天線中之每一者處的信號之同時處理，且順序處理可能足夠。接著根據本發明之其他實施例，偵測相對相位移位包括在第二無線節點B之多個天線中之每一者之間切換以及順序地偵測多個天線中之每一者處的相對相位移位。此實施例在線性調頻展頻信號包括具有封包序文之資料封包之狀況下是有利的。於是有可能在封包序文期間在多個天線中之每一者之間切換及偵測相對相位移位，而不丟失線性調頻展頻信號中之資訊，又具有較低硬體實施成本。
在圖2中，展示根據本發明之頻率誤差校正的雙向測距的實施例，其中第一無線節點A能夠準確地判定第一無線節點A與第二無線節點B之間的線性調頻展頻信號之傳播時間(tp)，而無需準確地知曉第二無線節點B之處理時間(tproc)。此允許無線(感測器)網路中之無線節點的更準確定位。
為了進一步闡明上述，考慮2.44GHz下的載波信號，其中作為實例，在第一無線節點A處之載波頻率誤差eA為+20ppm，且其中在第二無線節點B處之載波頻率誤差eB為-20ppm。接著，如由第二無線節點B感知的第一無線節點A之載波頻率誤差△f B 為△f B =f RF (e A -e B )。
在自第二無線節點B至第一無線節點A之信號中，所感知載波信號頻率誤差(△f B )之資訊經添加至信號。接著，自上述公式，當第一無線節點A接收來自第二無線節點B之信號時，第一無線節點A可判定相對頻率誤差(ea-eb)：△f B =2,44.109.40.10-6=97,6kHz。
除所感知載波信號偏移頻率外，第二無線節點B可更判定藉以接收來自第一無線節點A之信號的信號處理時鐘之分率/比率。第二無線節點B可將此分率/比率作為資料內容添加至由第二無線節點B發送至第一無線節點A的信號。根據自第二無線節點B發送至第一無線節點A之信號，第一無線節點A可在不準確知曉第二無線節點B之處理時間(tproc)的情況下校正傳播時間(tp)。
基於上述，在本發明之方法的實施例中，執行到達時間測距包括第一無線節點與第二無線節點(A、B)之間的雙向測距，其中雙向測距包括：自第一無線節點A發送第一線性調頻展頻測距信號至第二無線節點B；藉由第二無線節點B使用第二無線節點B之本端頻率基礎判定第一線性調頻展頻測距信號之所感知載波信號頻率誤差；以及自第二無線節點B發送第二線性調頻展頻測距信號至第一無線節點A。在其他實施例中，第二線性調頻展頻測距信號包括作為資料內容的經判定載波信號頻率誤差。在有利實施例中，第二線性調頻展頻測距信號包括儲存載波信號頻率誤差之應答封 包。注意，因為每一節點A、B使用其自身本端頻率基礎(PLL鎖定)以產生傳輸信號及處理所接收信號，所以網路中之每一節點A、B可判定經感知載波信號頻率誤差，並自其判定相互範圍。
如上文所提及，可將信號處理時鐘與在第二無線節點B處接收之信號之間的比率添加至隨後發送至第一無線節點A之信號。因此，雙向測距可更包括在第二無線節點B處判定所接收第一線性調頻展頻測距信號之頻率與由第二無線節點B包括的處理時鐘之頻率之間的比率，其中第二線性調頻展頻測距信號包括作為(其他)資料內容之經判定比率。
第一無線節點A現在可自作為資料內容包括於第二線性調頻展頻測距信號中之比率及載波信號頻率誤差來判定傳播時間(tp)。為此，方法因此更包括在第一無線節點A處自所判定載波信號偏移頻率及比率來判定信號傳播時間(tp)。
如同載波信號頻率誤差，在有利實施例中，第二線性調頻展頻測距信號可包括將比率作為資料內容儲存之應答封包。
注意，鑒於所感知載波信號頻率誤差△f B ，方法亦可包括在第一無線節點A處自作為資料內容包括於第二線性調頻展頻測距信號中之載波信號頻率誤差判定相對時鐘頻率誤差(ea-eb)。
根據本發明，上述頻率校正之雙向測距(FEC-TWR)可僅需要兩個封包：用於第一線性調頻展頻測距信號之封包以及用於第二線性調頻展頻測距信號之封包。FEC-TWR之主要優點為無線節點之較低能量消耗。在無線節點為行動無線節點之狀況下，與(例如)習知對稱雙側雙向測距(SDS-TWR)相比，因此可顯著地改良電池壽命。第二主要優點為每一節點需要較少發射時間 (air time)來執行量測。此允許給定區域中之較高節點密度。
此外，可藉由在較長時間間隔內重複本發明之方法來判定相對信號頻率誤差隨時間的變化。亦即，在實施例中，方法可更包括在較大時間間隔內重複雙向測距以用於量測相對時鐘頻率誤差之變化。
如此做使第一無線節點A能夠藉由外推相對時鐘頻率誤差(第1階：線性；第2階：二次，等等)來估計其他頻率誤差。此節省了具有低工作循環之無線節點的能量。舉例而言，若第二無線節點B每隔5秒喚醒以進行測距量測，且所指定最大相對時鐘頻率誤差為20+20=40ppm，則第二無線節點B必須提前5×40.10-6=200μs喚醒。實際封包可在自該時刻起的0μs與400μs之間到達。平均而言，第二無線節點B將等待200μs。若執行雙向測距花費1ms，則浪費20%額外時間。因為第一無線節點A現在知曉相對頻率誤差，所以第二無線節點B可(例如)提前5μs而非200μs喚醒，藉此節省接近20%之能量。
注意如上文所論述，定位可包括測距及/或方向量測。上文描述之FEC-TWR測距技術亦可獨立應用，亦即，僅作為藉由準確地判定無線感測器網路中之無線節點A與無線節點B之間的基於CSS測距信號之傳播時間而進行的測距方法。
因此，提供一種用於判定無線感測器網路中之兩個無線節點A、B之間的線性調頻展頻信號之傳播時間(tp)的方法，用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法包括第一無線節點A與第二無線節點B之間的雙向測距，其中雙向測距包括：自第一無線節點A發送第一線性調頻展頻測距信號至第 二無線節點B；藉由第二無線節點B使用第二無線節點B之本端頻率基礎判定第一線性調頻展頻測距信號之所感知載波信號頻率誤差；以及自第二無線節點B發送第二線性調頻展頻測距信號至第一無線節點A。第二線性調頻展頻測距信號可包括作為資料內容之經判定的感知之載波信號頻率誤差。
此方法之技術效應為無線節點(例如，第二無線節點B)之處理時間(tproc)無需準確地知曉，因為第一無線節點A可使用感知之載波信號頻率誤差判定第二無線節點B之處理時間(tproc)，感知之載波信號頻率誤差是作為資料內容發送至第一無線節點A。一般FEC-TWR方法之額外優點為其可用於針對如上文描述之根據本發明的基於CSS定位方法之實施例中的任一者執行到達時間測距。此FEC-TWR方法可單獨地(包含如上文描述之所有FEC-TWR方法及系統實施例)實施，或與方向量測實施例中之任一者組合實施。
上文已參考如圖式中展示的許多例示性實施例描述本發明實施例。一些零件或元件之修改及替代實施是可能的，且包含於如隨附申請專利範圍中界定的保護範疇中。

Claims (14)

  1. 一種用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，包括自第一無線節點發送具有載波頻率之線性調頻展頻信號至第二無線節點，所述第二無線節點包括多個天線；在所述多個天線處接收所述線性調頻展頻信號；執行所述第一無線節點與所述第二無線節點之間的到達時間測距以用於判定所述第一無線節點與所述第二無線節點之間的距離；以及偵測在所述第二無線節點之所述多個天線中之每一者處的所述接收之線性調頻展頻信號的相對相位移位；以及自所述偵測之相對相位移位判定所述第一無線節點相對於所述第二無線節點之方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，更包括將所述多個天線中之每一者處的所述接收之線性調頻展頻信號與所述第二無線節點處之參考信號相關以用於偵測一或多個相關峰值之間的相對相位移位。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，更包括藉由所述第二無線節點將所述多個天線中之每一者處的所述接收之線性調頻展頻信號降頻轉換成基頻複值信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中用於所述第二無線節點之所述多個天線中之每一者的信號被同時處理。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中偵測相對相位移位包括在所述第二無線節點之所述多個天線中之每一者之間切換以及順序地偵測所述多個天線中之每一者處的相對相位移位。
  6. 一種用於具有至少一第一無線節點之無線線性調頻展頻網路中的第二無線節點，所述第二無線節點包括連接至各別接收器處理單元之多個天線，所述處理單元經配置以執行如申請專利範圍第1項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中到達時間測距包括所述第一無線節點與所述第二無線節點之間的雙向測距，所述雙向測距包括：自所述第一無線節點發送第一線性調頻展頻測距信號至所述第二無線節點；藉由所述第二無線節點使用所述第二無線節點之本端頻率基礎判定所述第一線性調頻展頻測距信號的感知之載波信號頻率誤差；以及自所述第二無線節點發送第二線性調頻展頻測距信號至所述第一無線節點。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中所述第二線性調頻展頻測距信號包括作為資料內容之所述經判定感知之載波信號頻率誤差。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中所述第二線性調頻展頻測距信號包括應答封包。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，其中所述雙向測距更包括在所述第二無線節點處判定所述接收之第一線性調頻展頻測距信號之頻率與由所述第二無線節點包括的處理時鐘之頻率之間的比率，其中所述第二線性調頻展頻測距信號包括作為資料內容之所述經判定比率。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，更包括在所述第一無線節點處自所述載波信號頻率誤差及所述比率判定信號傳播時間。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，更包括在所述第一無線節點處自所述第二線性調頻展頻測距信號之所述資料內容判定相對時鐘頻率誤差。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法，更包括在較大時間間隔內重複所述雙向測距以用於量測所述相對時鐘頻率誤差之變化。
  14. 一種用於無線線性調頻展頻網路之無線節點，所述無線節點包括經配置以執行如申請專利範圍第7項所述之用於定位無線感測器網路中之無線節點的方法的接收器處理單元。
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