通过无线电反射的目标追踪制造技术

在一个方面，通常，参考发射信号被分配给一个或多个发射天线中的每一个，并且在从发射天线的传输前延迟多个不同的时间。参考发射信号(或参考信号的延迟版)也使用在接收天线中的每一个，以确定从发射天线的每一个经身体反射到接收天线的传输(飞行时间)时间。在另一方面，多个目标的位置通过以下迭代地确定：(a)基于在多个发射器‑接收器对之间的所确定的传输时间确定身体的位置，并且(b)已经确定了位置，从剩余信号有效地去除来自该位置的反射的效果。

Target tracking by radio reflection

In one aspect, the reference emission signal is usually assigned to one or more transmit antennas, and a plurality of different times are delayed before transmission from the transmitting antenna. A reference emission signal (or a delayed version of the reference signal) is also used in each of the receiving antennas to determine the transmission time (time of flight) of each of the transmit antennas from the body to the receiving antenna. On the other hand, a plurality of target positions are determined by the following iteration: (a) to determine the position of the body in a plurality of transmitter receivers on the between the determined transmission time based on (b), and have determined the position, effect of effectively eliminating reflection from the position from the residual signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是2014年10月9日提交的名称为“MOTION TRACKING VIA BODY RADIO REFLECTIONS(通过身体无线电反射的运动追踪)”的美国申请第14/510,263号的继续申请，并且要求2014年2月24日提交的名称为“MULTI-PERSON MOTION TRACKING VIA BODY RADIO REFLECTIONS(通过身体无线电反射的多人运动追踪)”的第61/943,957号美国临时申请以及2014年4月28日提交的名称为“MULTI-PERSON MOTION TRACKING VIA BODY RADIO REFLECTIONS(通过无线电反射的多人运动追踪)”的第61/985,066号美国临时申请的优先权。上述引用的申请通过引用合并至本文中。关于联邦资助研究的声明本专利技术得到了由国家科学基金会授予的第CNS-1117194号政府支持。政府对本专利技术具有一定的权利。
本专利技术涉及通过无线电反射追踪目标。
技术介绍
近来，已经出现可以仅仅基于离开个人的身体的无线电反射来定位用户的技术。关于这样的技术的挑战包括扩大规模至多人、对他们精确地定位并且追踪他们的手势，以及定位静态的用户(与需要用户移动以使其可检测相反)。在室内环境中检测人的出现和/或追踪人的可选的技术包括处理所捕获的图像或视频的基于照相机的方法，和超声波或无源红外运动传感器。这些可替代的技术中的每一个受到有限的的准确度、计算复杂性、保密问题和/或应用的成本。
技术实现思路
在一个方面，通常，参考发射信号被分配给一个或多个发射天线中的每一个，并且在从发射天线传输前被延迟多个不同的时间。参考发射信号(或参考信号的延迟版)还在接收天线中的每一个处被用于确定从发射天线的每一个到接收天线的从身体反射的传输时间(飞行时间)。在一些示例中，这些传输时间通过由参考发射信号调制接收信号来确定。在一些示例中，解调制的接收信号在多个扫描循环期间被平均化(作为具有幅值和相位的复数信号，或者替换地，仅为幅值的平方的平均幅值)以获得平均化的接收信号。在一些示例中，代替将参考发射信号分配到每个发射和接收天线站，将参考时序信号分配给各个站，并且参考发射信号在每个站中分别合成。多个身体的位置然后可以根据在发射天线和接收天线的多个对之间所确定的传输时间来确定。在另一方面，通过形成具有随时间而变化的频率的第一分量的第一参考信号在环境中追踪目标。形成与多个修正的第一参考信号对应的修正的参考信号，使得每个修正的参考信号包括修正的分量，该修正的分量是第一分量在频率和/或时间中的至少一方面的变换。这些修正的参考信号被发射或使得这些修正的参考信号从一个或多个发射天线发射。一个或多个接收信号被处理，使得每个接收信号与一个或多个接收天线的不同的接收天线对应。根据第一参考信号来处理一个或多个接收信号中的每个以形成对应的一个或多个经处理的接收信号。然后，根据经处理的接收信号来确定多个传输延迟。每个传输时间延迟与一个或多个接收天线的一个接收天线和一个更多发射天线的一个发射天线对应。该处理包括根据每个经处理的接收信号确定多个传输延迟中的一个或多个。在一些示例中，多个传输延迟是根据所发射的参考信号从一个或多个目标的位置的反射的传输延迟来追踪(例如，定位和/或监视)环境中的一个或多个目标(的运动)。各方面可以包括以下特征的一个或多个。使修正的参考信号被发射包括：使不同的修正的参考信号从至少两个不同的发射天线并行传输。不同的修正的参考信号中的每一个包括第一参考信号的不同的时间延迟。形成包括具有随时间而变化的频率的第一分量的第一参考信号包括：形成所述参考信号，使得第一分量包括从第一时间到第二时间的从第一频率到第二频率的频率扫描。在一些示例中，频率扫描包括线性扫描。形成多个修正的参考信号包括：形成作为第一参考信号的时间延迟的至少第一修正的参考信号。形成多个修正的参考信号包括：形成作为第一参考信号的利用载波信号(例如正弦波)的调制的至少第一修正的参考信号。处理一个或多个接收信号包括：形成作为接收信号的利用第一参考信号的调制的至少第一经处理的接收信号。确定多个传输延迟包括执行接收信号的调制的光谱分析。确定多个传输延迟包括在光谱分析中识别光谱峰，每个光谱峰与传输延迟对应。重复以上阐明的方法的任何一个的各步骤以追踪一个或多个目标。对于每个重复，一个或多个发射天线选自多个天线，一个或多个发射天线在至少一些迭代中是不同的。至少一个天线在一个迭代中是接收天线而在另一迭代中是发射天线。在另一方面中，通常，存储在非瞬时的机器可读的媒介上的软件包括当在定位系统的处理器上执行时使得所述系统执行以上阐明的方法的任何一个的全部步骤的指令。在另一方面，通常，定位系统包括多个天线，包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线。信号处理器被配置为执行以上阐明的方法的任何一个的所有步骤。在另一方面，通常，多个目标的位置通过迭代以下步骤来确定：(a)根据在多个收发对之间确定的传输时间来确定身体的位置，和(b)已经确定了位置，从剩余信号中有效地移除来自该位置的反射的效果。在一些示例中，从位置移除反射的效果的步骤包括：去除来自该位置周围的区域的反射的效果，其中，该区域是根据引起该反射的目标的立体模型(例如人体的模型)来确定。在一些示例中，当在区域中识别了N个本体之后，重复该迭代，其中所述N个本体如下地识别：通过在每次迭代中，在已经在接收信号中消除了其它N-1个本体的效果之后，确定第n个本体的位置。在另一方面，通常，用于环境(例如室内环境)中的多目标定位的方法使用接收信号，该接收信号表现出从一个或多个发射天线发射(例如并行发射)并且在从环境中的多个目标(例如运动目标、人)反射后在一个或多个接收天线处接收的信号的射频反射。接收信号被用于确定多个时间图谱。每个时间图谱与不同对的发射天线和接收天线关联。每个时间图谱表征对于从发射天线到接收天线的不同的传输时间的反射程度(例如反射功率)。由于每个时间图谱与对应的发射天线和对应的接收天线相关联，所以形成了多个时间图谱。多个时间图谱以及与所述时间图谱对应的发射和接收天线在环境中的位置用于识别环境中的多个位置的第一反射位置。然后执行一个或多个迭代，并且每个迭代包括从时间图谱的一个或多个中的每个中消除来自先前所识别的反射位置的反射的效果，并且使用已经消除了来自一个或多个已识别的位置的反射的效果的时间图谱以及与所述时间图谱对应的发射和接收天线的位置以识别环境中的多个反射的下一个反射位置。然后提供在环境中识别的多个反射位置。各方面可以包括以下特征的一个或多个。该方法进一步包括对于识别的反射位置，确定与来自识别的反射位置的反射对应的接收信号的多个时间部。在一些示例中，进一步处理接收信号的所确定的多个时间部以确定在识别位置的对象的运动特征。该方法进一步包括使信号从多个天线的一个或多个发射天线并行发射。确定一对发射天线和接收天线的时间图谱包括：确定所述时间图谱以将反射能量的分布表征为从发射天线到接收天线的传输时间的函数。使用时间图谱来识别反射位置包括，对于每一时间图谱，形成在所述时间图谱中表现出的潜在的反射位置的空间分布，将用于多个时间图谱的空间分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于环境中的目标追踪的方法，所述方法包括：形成包括具有随时间而变化的频率的第一分量的第一参考信号；形成与第一参考信号对应的多个经修正的参考信号，每一经修正的参考信号包括修正的分量，所述修正的分量是所述第一分量在频率或时间中的至少一方面的变换；使所述多个经修正的参考信号从一个或多个发射天线发射；处理一个或多个接收信号，每一所述接收信号与一个或多个接收天线中的不同的接收天线对应；根据所述第一参考信号来处理所述一个或多个接收信号中的每一个以形成相应的一个或多个经处理的接收信号；确定多个传输延迟，每一传输时间延迟与所述一个或多个接收天线中的一个接收天线和所述一个或多个发射天线中的一个发射天线对应，包括根据所述一个或多个经处理的接收信号的每一经处理的接收信号来确定所述多个传输延迟中的一个或多个；使用所述多个传输延迟以根据所发射的所述经修正的参考信号从一个或多个目标的位置的反射的传输延迟来追踪所述环境中的一个或多个目标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 US 61/943,957;2014.04.28 US 61/985,066;1.一种用于环境中的目标追踪的方法，所述方法包括：形成包括具有随时间而变化的频率的第一分量的第一参考信号；形成与第一参考信号对应的多个经修正的参考信号，每一经修正的参考信号包括修正的分量，所述修正的分量是所述第一分量在频率或时间中的至少一方面的变换；使所述多个经修正的参考信号从一个或多个发射天线发射；处理一个或多个接收信号，每一所述接收信号与一个或多个接收天线中的不同的接收天线对应；根据所述第一参考信号来处理所述一个或多个接收信号中的每一个以形成相应的一个或多个经处理的接收信号；确定多个传输延迟，每一传输时间延迟与所述一个或多个接收天线中的一个接收天线和所述一个或多个发射天线中的一个发射天线对应，包括根据所述一个或多个经处理的接收信号的每一经处理的接收信号来确定所述多个传输延迟中的一个或多个；使用所述多个传输延迟以根据所发射的所述经修正的参考信号从一个或多个目标的位置的反射的传输延迟来追踪所述环境中的一个或多个目标。2.如权利要求1所述的方法，其中，使用所述多个传输延迟来追踪所述一个或多个目标包括定位所述目标和监测所述目标的运动中的至少一个。3.如权利要求1所述的方法，其中，使所述经修正的参考信号发射包括使不同的经修正的参考信号从至少两个不同的发射天线并行传输。4.如权利要求2所述的方法，其中，不同的经修正的参考信号中的每一个包括第一参考信号的不同的时间延迟。5.如权利要求1所述的方法，其中形成包括具有随时间而变化的频率的第一分量的所述第一参考信号包括：形成所述参考信号以便所述第一分量包括从第一时间到第二时间的从第一频率到第二频率的频率扫描。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述频率扫描包括线性扫描。7.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个经修正的参考信号包括：形成至少第一经修正的参考信号作为所述第一参考信号的时间延迟。8.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个经修正的参考信号包括：形成至少第一经修正的参考信号作为所述第一参考信号的利用载波信号的调制。9.如权利要求1所述的方法，其中，处理所述一个或多个接收信号包括：形成至少第一经处理的接收信号作为接收信号的利用所述第一参考信号的调制。10.如权利要求9所述的方法，其中，确定所述多个传输延迟包括执行所述接收信号的调制的光谱分析。11.如权利要求10所述的方法，其中，确定所述多个传输延迟包括在光谱分析中识别多个光谱峰，每一光谱的峰与传输延迟对应。12.如权利要求1-11中的任一项所述的方法，应用于一个或多个设备的控制、输入至游戏或者虚拟现实系统、老人监测、跌倒检测、侵入检测以及安全系统。13.如权利要求1-11中的任一项所述的方法，其中，该方法被重复以追踪一个或多个目标的活动。14.如权利要求13所述的方法，进一步包括对于每一重复，从多个天线中选择所述一个或多个发射天线，所述一个或多个发射天线在至少一些迭代之间变化。15.如权利要求14所述的方法，其中，至少一个天线在一个迭代中是接收天线而在另一个迭代中是发射天线。16.一种储存在包括储存在其上的指令的非瞬时机器可读的介质上的软件，当在定位系统的处理器上执行时，使所述系统执行如权利要求1-15中的任一项所述的所有步骤。17.一种定位系统，包括：多个天线，包括一个或多个发射天线和一个或多个接收天线；信号处理器，所述信号处理器配置为执行如权利要求1-15中的任一项所述的所有步骤。18.一种用于环境中的多目标定位的方法，所述方法包括：接收表示信号的射频反射的信号，所述信号从多个天线的一个或多个发射天线发出并且在从所述环境中的多个目标的反射后在所述多个天线的一个或多个接收天线处接收；对于多个不同对的发射天线和接收天线的所述多个发射天线的发射天线和所述多个接收天线的接收天线的每一对，根据接收信号确定表征从发射天线到接收天线的不同的传输时间的反射的程度的时间图谱，从而形成多个时间图谱，每一时间图谱与相应的发射天线和相应的接收天线关联；使用所述多个时间图谱以及与所述时间图谱对应的所述发射天线和所述接收天线在所述环境中位置来识别所述环境中的多个位置中的第一反射位置；执行以下中的一个或多个迭代：从所述时间图谱中的一个或多个中的每一个中消除来自先前所识别的反射位置的反射的效果，以及使用已经消除了来自一个或多个已识别的位置的反射的效果的所述时间图谱以及与所述时间图谱对应的所述发射天线和所述接收天线的位置来识别在所述环境中的多个反射的下一个反射位置；以及提供在所述环境中所识别的多个反射位置。19.如权利要求18所述的方法，其中，从所述发射天线发出的所述信号被...

【专利技术属性】
技术研发人员：法德尔·阿迪布，扎卡里·爱德华·卡贝莱克，迪纳·卡塔比，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US