具有UWB基础设施和发现基础设施的定位系统技术方案

在一个方面，一种用于与定位传感器(109)交互的定位系统(101)包括超宽带基础设施(103)、发现基础设施(105)和控制器(107)。该超宽带基础设施(103)使得能够进行定位，并且包括多个固定发射器(111A，111B)，该多个固定发射器被配置成将超宽带信标信号(BF1，BF2)发射到定位区(115)中。该发现基础设施(105)执行将关于该超宽带基础设施(103)的基础设施数据无线通信到该定位传感器(109)。该发现基础设施(105)包括至少一个发现信号收发器(105A，105B)，该至少一个发现信号收发器被配置成接收从该定位传感器(109)发射的发现广告信号(121)并且作为响应发送包括该基础设施数据的预置信号(123A)。该控制器(107)控制该超宽带基础设施(103)的和该发现基础设施(105)的操作，数据存储器(107B)存储按照超宽带成帧协议操作该定位传感器(109)所需的基础设施数据，并且处理器(107A)控制该至少一个发现信号收发器(105A，105B)以发送预置信号(123A)。105B)以发送预置信号(123A)。105B)以发送预置信号(123A)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有UWB基础设施和发现基础设施的定位系统


[0001]本披露内容总体上涉及一种用于例如在室内环境中定位可跟踪对象的定位系统。具体地，本披露内容涉及一种使得能够在定位区内进行基于系统的超宽带(UWB)定位和UWB自定位的定位系统。

技术介绍

[0002]知晓可跟踪对象的位置是在比如智能生产和智能物流场景的工业应用中的位置感知用例的基础。具体地，关于可跟踪对象的位置的信息对于在所谓的智能工厂中的制造环境中操作的软件应用可能是至关重要的。为了这个目的，开发了各种类型的定位技术。本文中提出的定位技术包括基于软件和硬件的系统，这些系统允许定位(position/localize)在室内(例如，在建筑物内)的(可跟踪)对象。定位技术可以使用无线信号(如脉冲无线电超宽带(UWB)、低功耗蓝牙(BLE)、WLAN/WiFi通信、5G)或任何其他手段(比如磁场、惯性传感器)来定位对象。
[0003]为了使用UWB通信(即，交换UWB信号)定位可跟踪对象，测量UWB信号在可跟踪对象与定位系统的UWB基础设施的部件之间的运行时间以确定相应距离。当操作UWB定位系统时要考虑的方面包括定位准确性、可以执行定位的频率(本文中也称为定位率)以及可能受制于UWB定位系统的可跟踪对象的数量。
[0004]在位置感知用例中，可以将对象带入由特定类型的定位服务覆盖的定位区。然后，跟踪对象的位置并且在与对象相关的特定应用中使用位置数据。
[0005]本披露内容的目的尤其是能够将可跟踪对象集成到为给定定位区安装的UWB定位系统中。该目的具体地涉及可以在两种超宽带定位操作模式中的至少一种操作模式下操作的可跟踪对象，其中，第一种模式需要从可跟踪对象发射超宽带响应信号，第二种模式需要基于由可跟踪对象接收的超宽带信标信号计算位置信息。在这种意义上，可跟踪对象在两种操作模式下都用作定位传感器。
[0006]此外，本披露内容的目的是通过提供特定UWB成帧协议使得能够以不同定位率将定位传感器集成到定位系统中。
[0007]此外，本文中披露的概念旨在促成跨不同定位技术的无缝定位服务。
[0008]因此，本披露内容至少部分地涉及改进或克服现有系统的一个或多个方面。

技术实现思路

[0009]在第一方面，本披露内容涉及用于与定位传感器交互的定位系统，该定位传感器能够在需要基于由该定位传感器接收的超宽带信标信号计算位置信息的超宽带定位操作模式下操作。所述定位系统包括：
[0010]超宽带基础设施，该超宽带基础设施被配置成使得能够针对该超宽带定位模式进行定位，该超宽带基础设施包括被配置成将超宽带信标信号发射到定位区中的多个固定发射器；
[0011]发现基础设施，该发现基础设施被配置成执行将关于该超宽带基础设施的基础设施数据无线通信到该定位传感器，该发现基础设施包括至少一个发现信号收发器，该至少一个发现信号收发器被配置成接收从该定位传感器发射的发现广告信号(discovery advertisement signal)并且作为响应发送包括该基础设施数据的预置信号(provisioning signal)；以及
[0012]控制器，该控制器被配置成控制该超宽带基础设施的和该发现基础设施的操作，其中，该控制器包括处理器和数据存储器。该数据存储器被配置成存储在该超宽带定位操作模式下按照超宽带成帧协议操作该定位传感器所需的基础设施数据，并且该处理器被配置成控制该至少一个发现信号收发器以发送该预置信号。
[0013]在另一方面，披露了用于与定位传感器交互的方法，该定位传感器可以在超宽带基础设施内在两种超宽带定位操作模式中的至少一种操作模式下操作，该两种超宽带定位操作模式包括第一模式和第二模式，其中，第一模式需要从该定位传感器发射超宽带响应信号，第二模式需要基于由该定位传感器接收的超宽带信标信号计算位置信息。所述方法包括：
[0014]存储在该两种超宽带定位操作模式下操作该定位传感器所需的关于该超宽带基础设施的基础设施数据；
[0015]操作发现基础设施以执行将该基础设施数据无线通信到该定位传感器，该无线通信包括：
[0016]‑
接收从该定位传感器发射的发现广告信号，以及
[0017]‑
作为响应发送包括该基础设施数据的预置信号；以及
[0018]操作该超宽带基础设施以使得能够通过以下方式在第一模式和第二模式下进行该定位：
[0019]在该第一模式的情况下，
[0020]‑
利用多个固定发射器，将超宽带信标信号发射到定位区中；
[0021]‑
利用多个固定接收器，接收该超宽带信标信号以及如果该定位传感器在该第一模式下操作则从该定位传感器发射的超宽带响应信号；
[0022]‑
从该多个固定接收器接收用于该超宽带信标信号和超宽带响应信号的定时信息；
[0023]‑
从该定时信息计算该定位区内的该定位传感器的位置数据；并且
[0024]‑
输出该位置数据以在至少一个工业应用中使用；
[0025]或者
[0026]在该第二模式的情况下，
[0027]‑
利用多个固定发射器，将超宽带信标信号发射到该定位区中。
[0028]在另一方面，披露了用于在超宽带基础设施内操作定位传感器的方法。所述方法包括：
[0029]利用该定位传感器，通过无线通信从发现基础设施接收关于超宽带基础设施的基础设施数据，其中，该基础设施数据被配置用于在该超宽带基础设施内操作该定位传感器，并且其中，该无线通信包括：
[0030]‑
利用该定位传感器发送发现广告信号，以及
[0031]‑
响应于该发现广告信号，利用该定位传感器接收包括该基础设施数据的预置信号；
[0032]利用该定位传感器接收从该超宽带基础设施的多个固定发射器发射的超宽带信标信号；以及
[0033]响应于该超宽带信标信号，利用该定位传感器在相对于该超宽带信标信号的接收时间点使用该基础设施数据而设置的响应时间点处发射超宽带响应信号。
[0034]在另一方面，披露了用于在超宽带定位操作模式下操作定位传感器以便由该定位传感器计算位置信息的方法。所述方法包括：
[0035]利用该定位传感器，通过无线通信从发现基础设施接收关于超宽带基础设施的基础设施数据，其中，该基础设施数据被配置用于在该超宽带基础设施内在该超宽带定位操作模式下操作该定位传感器，并且其中，该无线通信包括：
[0036]‑
利用该定位传感器发送发现广告信号，以及
[0037]‑
响应于该发现广告信号，利用该定位传感器接收包括该基础设施数据的预置信号；
[0038]利用该定位传感器接收从该超宽带基础设施的多个固定发射器发射的超宽带信标信号；
[0039]利用该定位传感器从该超宽带信标信号得到定时信息；以及
[0040]利用该定位传感器使用该基础设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于与定位传感器(109)交互的定位系统(101)，所述定位传感器能够在需要基于由所述定位传感器(109)接收的超宽带信标信号(BF1，BF2)计算位置信息的超宽带定位操作模式下操作，所述定位系统(101)包括：超宽带基础设施(103)，所述超宽带基础设施被配置成使得能够针对所述超宽带定位模式进行定位，所述超宽带基础设施(103)包括多个固定发射器(111A，111B)，所述多个固定发射器被配置成将超宽带信标信号(BF1，BF2)发射到定位区(115)中；发现基础设施(105)，所述发现基础设施被配置成执行将关于所述超宽带基础设施(103)的基础设施数据无线通信到所述定位传感器(109)，所述发现基础设施(105)包括至少一个发现信号收发器(105A，105B)，所述至少一个发现信号收发器被配置成接收从所述定位传感器(109)发射的发现广告信号(121)并且作为响应发送包括所述基础设施数据的预置信号(123A)；以及控制器(107)，所述控制器用于控制所述超宽带基础设施(103)的和所述发现基础设施(105)的操作，所述控制器(107)包括处理器(107A)和数据存储器(107B)，其中，所述数据存储器(107B)被配置成存储在所述超宽带定位操作模式下按照超宽带成帧协议操作所述定位传感器(109)所需的基础设施数据，并且所述处理器(107A)被配置成控制所述至少一个发现信号收发器(105A，105B)以发送所述预置信号(123A)。2.如权利要求1所述的定位系统(101)，其中，所述基础设施数据包括以下各项中的至少一项：
‑
所述定位区(115)内的固定发射器(111A，111B)的位置的信息；
‑
关于从固定发射器(111A，111B)发射的超宽带信标信号(BF1，BF2)的定时信息；和/或其中，所述发现基础设施(105)进一步被配置成从所述控制器(107)接收关于所述定位传感器(109)的信息。3.如前述权利要求中任一项所述的定位系统(101)，其中，所述至少一个发现信号收发器(105A，105B)被配置成无线地接收或发射以下各项中的至少一项：
‑
广告信号(121)，所述广告信号被配置成发起与进入所述定位区的定位传感器中的特定一个定位传感器的无线通信；
‑
预置信号(123)，所述预置信号被配置成向所述定位传感器(109)中的所述特定一个定位传感器提供所述基础设施数据；或者
‑
关闭信号(125)，所述关闭信号被配置成当所述定位传感器(109)中的所述特定一个定位传感器离开相应定位区(115)时关闭超宽带通信。4.如前述权利要求中任一项所述的定位系统(101)，其中，所述至少一个发现信号收发器(105A，105B)被配置成在大约2.4GHz的频率范围内进行无线通信，并且特别地被配置成使用基于蓝牙、低功耗蓝牙或紫蜂的交换协议。5.如前述权利要求中任一项所述的定位系统(101)，其中，与所述控制器(107)相关联的区域被划分成多个区，并且所述多个区中的第一区(103A)关联于：
‑
所述多个固定发射器的第一子组；以及
‑
第一发现信号收发器，所述第一发现信号收发器用于通信与所述第一区(103A)相关
联的基础设施数据，所述多个区中的第二区(103B)关联于：
‑
所述多个固定发射器的第二子组；以及
‑
第二发现信号收发器，所述第二发现信号收发器用于通信与所述第二区(103B)相关联的基础设施数据，并且其中，可选地，所述第二发现信号收发器被配置成向所述第一发现信号收发器传达：定位传感器(109)确认接收到与所述第二区(103B)相关联的基础设施数据。6.如前述权利要求中任一项所述的定位系统(101)，其中，所述定位传感器(109)是多个定位传感器(109)之一，所述定位传感器(109)能够在两种超宽带定位操作模式中的至少一种操作模式下操作，所述两种超宽带定位操作模式包括第一模式和第二模式，所述第一模式需要从所述定位传感器(109)发射超宽带响应信号(RF)，第二模式是需要基于由所述定位传感器(109)接收的超宽带信标信号(BF1，BF2)计算位置信息的定位模式，所述超宽带基础设施(103)进一步包括：
‑
多个固定接收器(113)，所述多个固定接收器被配置成接收所述超宽带信标信号(BF1，BF2)以及从在所述第一模式下操作的所述定位传感器(109)的第一组发射的超宽带响应信号(RF)；所述控制器(107)进一步包括数据输出器(107C)，其中，所述数据存储器(107B)被配置成存储在所述两种超宽带定位操作模式下操作所述定位传感器(109)所需的基础设施数据；并且所述处理器(107A)进一步被配置成：
‑
接收用于所述超宽带信标信号(BF1，BF2)和所述超宽带响应信号(RF)的定时信息并且从所述定时信息计算所述定位区(115)内的所述第一组的定位传感器(109)的位置数据；以及
‑
在所述数据输出器(107C)处输出所述位置数据以在至少一个工业应用中使用。7.如权利要求6所述的定位系统(101)，其中，所述基础设施数据进一步包括以下各项中的至少一项：
‑
所述定位区(115)内的所述固定接收器(113)的位置的信息；
‑
与所述定位传感器(109)中的相应一个定位传感器相关联以使其在所述超宽带定位操作模式中的第一模式下操作的时隙编号；
‑
与所述定位传感器(109)中的相应一个定位传感器相关联的定位率；或者
‑
能够用来操作所述定位传感器(109)中的相应一个定位传感器的超宽带定位操作模式的类型；和/或其中，所述多个固定发射器(111A，111B)之一和所述多个固定接收器(113)之一被实施为收发器，所述收发器被配置成接收所述超宽带信标信号(BF1，BF2)和所述超宽带响应信号(RF)并且发射超宽带中继器信标信号。8.如权利要求6或7所述的定位系统(101)，其中，所述多个固定发射器之一和所述多个固定接收器之一被配置为：
‑
固定收发器，所述固定收发器安装在所述定位区中的固定位置处，或
‑
移动收发器，所述移动收发器形成在所述第一模式下操作的定位传感器，其中，所述
移动收发器定位在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：通快机床欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：