[发明专利]在区域中定位标签

说明书

技术领域

本发明涉及在区域中定位和/或跟踪标签。更具体地说，本发明涉及一种 用于定位标签的系统、一种用于在用于定位标签的系统中使用的第一接收机 以及一种用于定位标签的方法。

背景技术

用于在区域中定位并且跟踪节点的系统是已知的。基于近场ID卡和条 码的解决方案例如可以提供离散时刻的快照，但无法提供节点的行踪的完整 的、最新的并且精确的知识。基于例如WIFI、蓝牙和Zigbee的系统提供定 位可能性，但在墙壁、人和水源的邻区表现不良。这归因于这样的事实：这 些技术操作在已经关于数据传输目的所构想的带宽中，并且它们不正确地采 用在不良设计的短距离跟踪解决方案中。其它已知的GPS或GPRS/3G解决 方案是昂贵的，并且仅在室外提供最佳定位。

WO03/028278公开了一种用于使用耦合到两根天线的冲击无线电接收 机来确定冲击无线电发射机的角度偏移的系统和方法。天线分离达某已知距 离，并且一根天线可以通过缆线延迟耦合到无线电。测量来自天线的冲击信 号，以确定一根天线接收到的一个这样的信号与另一天线的相比的到达时间 差。通过整个冲击无线电扫描周期的自相关，通过检测两个到来信号的前沿 或这些方法的各种组合来测量时间差异。使用跟踪接收机，可以连续地跟踪 脉冲，因此提供实时位置信息。

在WO03/028278中，不清楚如何解决对于角度偏移确定采用超宽带 (UWB)固有的问题。这实际上强烈取决于将各天线的相位中心之间的距 离保持恒定。在没有恒定相位中心的情况下，穿过大量频率的跨段的UWB 信号特性将引入将改变前述距离的不可容忍的相位失真，使得角度偏移的确 定更不精确或甚至不可能。此外，并未公开可以如何使用并且处理UWB信 号的高频特性。此外，在WO03/028278中对于多个冲击无线电发射机可以 如何发现角度偏移是不清楚的。显然，在WO03/028278中仅可以定位一个 冲击无线电发射机。需要一种用于在室内和室外都精确地定位和/或跟踪多个 并且潜在地快速移动对象的改进的系统。

发明内容

本发明使得能够在室内以及室外都定位和/或跟踪(可能地多个并且快速 移动的)标签。标签可以由人或动物穿戴(例如，嵌入在衣物中)，或集成 在对象(例如球)中。本发明使得可能以高精度(例如20cm准度内)定位 和/或跟踪快速移动对象。

在本发明一方面中，提出一种用于定位标签的系统。所述系统可以包括 第一接收机，被配置为从标签接收信号。所述第一接收机可以包括至少两根 天线，均被配置为接收所述信号。所述系统可以还包括：第一处理装置，被 配置为：基于所述第一接收机的两根天线的第一集合之间的距离以及所述第 一集合中的所述两根天线处的所述信号的到达时间差而计算所述第一接收 机处的所述信号的第一到达角度。所述标签可以包括标签天线，其被配置为 发送具有宽带宽的信号，并且可以具有频率独立相位中心。所述信号可以是 包括一个或多个脉冲的超宽带信号。

在本发明另一方面中，提出一种用于定位标签的方法。所述方法可以包 括：在第一接收机的第一天线中从标签接收信号。所述方法可以还包括：在 所述第一接收机的第二天线中从标签接收所述信号。所述方法可以还包括： 基于所述第一天线与所述第二天线之间的距离以及所述第一天线和所述第 二天线处的所述信号的到达时间差而计算所述第一接收机处的所述信号的 第一到达角度。所述标签可以包括标签天线，其被配置为发送具有宽带宽的 信号并且可以具有频率独立相位中心，并且其中，所述信号是包括一个或多 个脉冲的超宽带信号。

因此，所述标签天线具有频率独立相位中心，并且可以操作在高带宽 (UWB)处。这样有利地使得能够在潜在地多个标签的接收机处进行高度 并且精准的时间测量。通过与频率独立相位中心组合使用UWB信号，变得 可能的是，具有包括带有可以关于时间测量目的由接收机处理的陡峭边沿的 脉冲的高速信号，即，测量脉冲到达所述第一天线的时刻与同一脉冲到达所 述第二天线的时刻之间的时间差。该时间差与所述两根天线之间的已知距离 一起用于计算所述接收机与所述标签之间的角度。所述角度是所述标签的位 置信息的一部分。

权利要求2和13的实施例有利地使得能够使用具有三根或更多根天线 的单个接收机确定标签的位置(即，不仅角度)。

权利要求3和14的实施例有利地使得能够使用均具有两根或更多根天 线的两个或更多个接收机确定标签的位置(即，不仅角度)。