【技术实现步骤摘要】
本专利技术描述了提高高精度测距中使用的往返时间估计的精度的系统和方法。
技术介绍
1、蓝牙低功耗(bluetooth low energy，ble)正在成为一种无处不在的网络协议，用于扬声器、耳机、打印机和其他设备。高精度测距(high accuracy distance measuring，hadm)(也称为信道探测(channel sounding，cs))已成为ble的关键特征。hadm允许网络设备以高精度确定从该网络设备到另一网络设备的距离。这可能在空间定位应用中有用，也可以用于通过使用fob钥匙在汽车中的无钥匙进入。
2、可以用于在hadm中测量距离的一种方法是基于往返时间(roundtrip time，rtt)延迟。
3、图1a示出了hadm在rtt模式下的操作。横轴表示时间。该系统包括启动器1和反射器2。启动器1向反射器2传输数据包。启动器1在数据包的第一位到达发射天线的时刻启动计时器。在启动器1开始传输之后的一段时间，反射器2开始接收该数据包。启动器1的传输开始和反射器2的接收开始之间的差是飞行时间(time offlight，tof)。一旦反射器2检测到该数据包，反射器2就启动计时器。反射器2然后等待预定量的时间，然后将数据包传输回启动器1。反射器2在其数据包的第一位到达其发射天线时停止其计时器。该时间被称为反射器时间或图1a中的t_ref。当启动器1感测到来自反射器2的传入数据包时，启动器1停止其计时器。该总时间被称为启动器时间或图1a中的t_init。注意，通过各自的读取和传输电路补
4、与计算往返延迟相关联的一个问题是采样时钟的分辨率。例如，ble以每秒1mbit的速度被传输。甚至在四次过采样率下，采样时钟具有250ns的周期，假设光速，这相当于75米的距离。为了提高精度，如图1b中所示，ble规范推荐基于三个样本(称为早期样本(e)、即时样本(p)和晚期样本(l))估计相关的峰值的方程。这三个点可以被拟合到抛物线以确定实际相关峰值发生的时间。值表示内部时钟的边沿与相关信号的峰值之间的时间差。
5、虽然该方程降低了基于时间的测量的不精确度，但仍存在与其相关联的问题。首先，相关曲线可能不完全类似于抛物线。其次，该方程被调谐到基于相关器的系统。然而，成本函数系统的曲线可能不同于基于相关器的系统的曲线。
6、因此，如果存在一种提高hadm系统中的往返时间测量的精度的系统和方法，将是有利的。如果使用基于相关器的系统和基于成本函数的系统两者来操作该系统和方法，也将是有益的。
技术实现思路
1、公开了一种提高高精度测距(hadm)中的往返延迟测量的精度的系统和方法。在一个实施例中，使用传统的抛物线估计。然而，使用估计误差来补偿抛物线估计的不精确度。这种校正可以将测量的标准偏差减小50％或更多。在另一实施例中，不使用抛物线估计；而是使用不同估计，例如绝对值估计。在一些测试中，绝对值估计改善了平均测量值并且将标准偏差降低了50％。
2、根据一个实施例，公开了一种计算无线网络中的两个网络设备之间的飞行时间的方法。该方法包括：从被称为启动器的第一网络设备向被称为反射器的第二网络设备传输数据包；当数据包开始传输时，在启动器处启动启动器计时器；响应于该数据包从反射器接收返回数据包；当返回数据包出现在启动器处时，停止启动器计时器；使用抛物线估计来校正启动器计时器中的分辨率误差，其中，抛物线估计提供估计的分数延迟；使用估计的分数延迟来计算估计误差；从反射器接收反射器时间；以及基于启动器计时器、反射器时间、估计的分数延迟和估计误差来确定飞行时间。在一些实施例中，通过检测同步模式来确定返回数据包的出现，其中，同步模式被用于确定返回数据包何时第一次出现在启动器处。在某些实施例中，使用相关器检测同步模式。在某些实施例中，使用成本函数检测同步模式。在一些实施例中，抛物线估计利用即时样本(p)、早期样本(e)和晚期样本(l)的值，每个样本基于过采样时钟生成，其中，通过以下方式来计算估计误差：针对过采样时钟的周期内的所有分数延迟来仿真即时样本、早期样本和晚期样本的值；使用方程(e-l)/(2e+2l-4p)计算估计的分数延迟；将估计的分数延迟与实际分数延迟进行比较；以及将估计误差计算为估计的分数延迟与实际分数延迟之间的差。在一些实施例中，使用表格以基于估计的分数延迟确定估计误差。在一些实施例中，使用方程以基于估计的分数延迟确定估计误差。在一些实施例中，该方法还包括：当数据包出现在反射器处时，启动反射器计时器；当返回数据包开始从反射器传输时，停止反射器计时器；使用抛物线估计来校正反射器计时器中的分辨率误差，其中，抛物线估计提供估计的反射器分数延迟；以及使用估计的反射器分数延迟来计算反射器估计误差；其中，基于反射器计时器、估计的反射器分数延迟和反射器估计误差来确定反射器时间。
3、根据另一实施例，公开了一种使用基于往返时间的估计来计算距离的无线网络设备。该网络设备包括：网络接口、处理单元以及存储器设备，网络接口包括天线，存储器设备包括指令，指令在由处理单元执行时使无线网络设备能够执行以下操作：向被称为反射器的第二网络设备传输数据包；当数据包开始传输时启动启动器计时器；响应于该数据包从反射器接收返回数据包；当返回数据包出现在无线网络设备处时，停止启动器计时器；使用抛物线估计来校正启动器计时器中的分辨率误差，其中，抛物线估计提供估计的分数延迟；使用估计的分数延迟来计算估计误差；从反射器接收反射器时间；基于启动器计时器、反射器时间、估计的分数延迟和估计误差来确定飞行时间；以及根据飞行时间计算距离。在一些实施例中，通过检测同步模式来确定返回数据包的出现，其中，同步模式被用于确定返回数据包何时第一次出现在无线网络设备处。在某些实施例中，使用相关器检测同步模式。在某些实施例中，使用成本函数检测同步模式。在一些实施例中，使用表格以基于估计的分数延迟确定估计误差。在一些实施例中，使用方程以基于估计的分数延迟确定估计误差。
4、根据另一实施例，公开了一种计算无线网络中的两个网络设备之间的飞行时间的方法。该方法包括：从被称为启动器的第一网络设备向被称为反射器的第二网络设备传输数据包；当该数据包开始传输时，在启动器处启动启动器计时器；响应于该数据包从反射器接收返回数据包；当返回数据包出现在启动器处时，停止启动器计时器；使用估计来校正启动器计时器中的分辨率误差，其中，估计不是抛物线估计并且提供估计的分数延迟；从反射器接收反射器时间；以及基于启动器计时器和估计的分数延迟来确定飞行时间。在一些实施例中，通过检测同步模式来确定返回数据包的出现，其中，同步模式被用于确定返回数据包何时第一次出现在无线网络设备处。在某些实施例中，使用相关器检测同步模式。在某些实施例中，使用成本函数检测同步模式。在一些实施例中，估计包括“v”估计，其中，使用y＝α|x|+c执行“v”估计，其中，α是缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计算无线网络中两个网络设备之间的飞行时间的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过检测同步模式来确定所述返回数据包的出现，其中，所述同步模式被用于确定所述返回数据包何时第一次出现在所述启动器处。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用相关器检测所述同步模式。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，使用成本函数检测所述同步模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抛物线估计利用即时样本(P)、早期样本(E)和晚期样本(L)的值，每个样本都基于过采样时钟生成，其中，通过以下方式来计算所述估计误差：
6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用表格以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用方程以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
9.一种使用基于往返时间的估计来计算距离的无线网络设备，包括：
10.根据权利要求9所述的无线网络设备，其中，通过检测同步模式来确定所述返回数
11.根据权利要求10所述的无线网络设备，其中，使用相关器检测所述同步模式。
12.根据权利要求10所述的无线网络设备，其中，使用成本函数检测所述同步模式。
13.根据权利要求9所述的无线网络设备，其中，使用表格以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
14.根据权利要求9所述的无线网络设备，其中，使用方程以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
15.一种计算无线网络中两个网络设备之间的飞行时间的方法，包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过检测同步模式来确定所述返回数据包的出现，其中，所述同步模式被用于确定所述返回数据包何时第一次出现在所述启动器处。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，使用相关器检测所述同步模式。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，使用成本函数检测所述同步模式。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述估计包括“V”估计，其中，使用Y＝α|x|+c执行所述“V”估计，其中，α是缩放因子，x是分数延迟时间，Y是成本函数或相关得分。
...【技术特征摘要】
1.一种计算无线网络中两个网络设备之间的飞行时间的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过检测同步模式来确定所述返回数据包的出现，其中，所述同步模式被用于确定所述返回数据包何时第一次出现在所述启动器处。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用相关器检测所述同步模式。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，使用成本函数检测所述同步模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抛物线估计利用即时样本(p)、早期样本(e)和晚期样本(l)的值，每个样本都基于过采样时钟生成，其中，通过以下方式来计算所述估计误差：
6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用表格以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用方程以基于所述估计的分数延迟确定所述估计误差。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
9.一种使用基于往返时间的估计来计算距离的无线网络设备，包括：
10.根据权利要求9所述的无线网络设备，其中，通过检测同步模式来确定所述返回数据包的出现，其中，所述同步模式被用于确定所述返回数...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。