用于位置检测的系统、控制设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于位置检测的系统，其实施基于RF的距离测量，所述系统包括：至少一个发送单元(12)，其被布置用于发送RF范围内的电磁波信号；至少一个接收单元(14)，其被布置用于接收所述RF范围内的电磁波信号，其中，所述发送单元(12)被布置为发送针对距离测量专门形成的电磁波信号，并且其中，所述接收单元(14)被布置为以直接或间接的方式接收由所述发送单元(12)发送的所述电磁波信号；至少一个控制设备(30)，其用于基于发送的信号信息和接收的信号信息进行距离测量，所述控制设备(30)还包括距离测量质量评估单元(32)，以及功耗优化单元(34)，其中，所述距离测量质量评估单元(32)被布置为基于距离测量结果来导出距离测量质量指示，并且其中，所述功耗优化单元(34)被布置为基于所述质量指示来调整至少一个发送参数。

System, control device and method for position detection

The present invention relates to a system for location detection, in which a distance measurement based on RF is implemented. The system comprises at least one transmission unit (12) arranged for transmitting electromagnetic wave signals within the RF range; at least one receiving unit (14) is arranged to receive electromagnetic wave signals within the range of the RF, wherein, The transmission unit (12) is arranged to send an electromagnetic wave signal specially formed for a distance measurement, and wherein the receiving unit (14) is arranged to receive the electromagnetic wave signal transmitted by the transmission unit (12) in a direct or indirect manner; at least one control device (30) is used for the transmitted signal information and the signal information, and is used for the signal information based on the transmission. The received signal information is measured in distance, and the control device (30) also includes a distance measurement quality assessment unit (32) and a power optimization unit (34), in which the distance measurement quality evaluation unit (32) is arranged to derive the distance measurement quality indication based on the distance measurement results, and in which the power optimization single is described. The element (34) is arranged to adjust at least one transmission parameter based on the quality indication.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于位置检测的系统、控制设备和方法
本公开涉及用于基于RF距离测量的位置检测的系统以及对应的位置检测方法。本公开还涉及用于位置检测系统的控制设备和患者监测布置。此外，本公开涉及位置检测方法和系统的有益使用，并且涉及与位置检测方法对应的计算机程序。
技术介绍
基于RF(射频)的通信和基于RF的距离测量在本领域中是广泛已知的并且被描述。如本文所使用的，术语RF(射频)通常涉及电磁频谱的部分，所述部分通常对应于从约3kHz至约300GHz的范围。例如，无线通信和雷达应用使用通常布置在RF频带中的频率部分。此外，在更具体的背景下，本公开涉及室内定位和导航。如本文所使用的，室内导航应该指其中对远程和远离定位的检测设备和单元的直接视线(lineofsight)不被启用的应用。相反，室外导航例如涉及GPS(全球定位系统)导航、基于大规模网络的导航(例如使用移动网络的无线电塔)等。与当其进入室内导航时的典型感兴趣范围相比，这些所谓的室外导航方法一方面不是非常准确。另一方面，当接收设备位于室内时，室外导航系统的接收质量显著衰减。然而，本公开不严格限于室内导航(建筑物内导航)。至少在一些实施例中，应用现场也可以在室外环境中，其中，短程到中程距离测量和位置检测是令人感兴趣的。通常，具有有限视线的位置检测(例如在建筑区域、城市区域、工业区域)能够形成应用领域。此外，现场应用可以见于由GPS信号或类似的长距离定位信号无法到达的环境中，例如在地下环境、水下环境等中。此外，还可以设想车载或车内位置检测，例如用于火车或大型可移动建筑/采矿机器。因此，已经提出了基于RF信号的若干室内导航方法。存在基于RF信号的距离测量的两种一般方法，飞行时间方法和相移法。例如在WO2002/001247A2中描述了相移方法的实施例，其公开了使用电磁波测量两个对象之间的距离的方法。基站的询问信号和便携式代码发射器的响应信号以不同的载波频率发送两次。这种情况下的载波频率是相关的；即它们彼此依赖。载波频率彼此近似，使得可以测量信号之间的相移。代码发射器到基站的距离是根据该相移计算的。询问信号和响应信号可以以不同的载波频率或相同的载波频率传输。为了更新的询问/响应对话框，更改载波频率。飞行时间方法的实施例例如在WO2014/195161A1中被描述，其公开了测量第一设备和第二设备之间的距离的方法，所述方法包括执行基于飞行时间的距离测量以测量第一设备和第二设备之间的距离，其中，在基于飞行时间的距离测量期间获得的发送的信号的长度和/或飞行时间测量结果的数量是根据距离测量所要求的准确度水平来确定的。ANAMORAGREGA等人：“SupermodularGameforPowerControlinTOA-BasedPositioning”(IEEETRANSACTIONSONSIGNALPROCESSING，IEEESERVICECENTER，NEWYORK，NY，US，第61卷，第12期，(2013-06-01)，第3246-3259页)涉及基于无线传感器网络的室内导航控制方法。更具体而言，在该参考文献中提出了基于博弈论将能量成本最小化。US2003/0194979A1涉及一种用于超宽带脉冲无线电系统中的功率控制的方法，包括：从第一收发器发送脉冲无线电信号；在第二收发器处接收所述脉冲无线电信号；确定所述接收到的脉冲无线电信号的至少一个性能测量；并且根据所述至少一个性能测量来控制所述第一收发器和所述第二收发器中的至少一个的输出功率。在工业领域、医学领域、家庭护理领域和休闲领域中普遍需要室内导航。在工业领域中，部分、部件和机器的跟踪在自动化环境中变得越来越重要。在医学领域和护理领域中，对患者监督和患者、婴儿、老年人、梦游病者等的监测有一定的需求。在休闲领域中，存在对移动跟踪和记录的特定需求。此外，例如宠物跟踪和监测可以是室内定位系统的另一应用领域。不用说，基于RF的距离测量装置可以与另外的距离和/或位置测量技术组合。例如，在一些应用中，可以设想基于RF的室内导航和室外导航(例如，GPS导航和/或移动通信导航)的组合。如本文所使用的，术语室内导航或室内位置检测通常涉及在几平方米(例如，单个房间)至几千平方米(例如，工厂建筑物)范围内的监测区域。因此，在本公开的背景下的室内定位不应被理解为小范围、近场定位方法，并且不应该被理解为大范围方法。在基于RF的定位系统中，至少一些部件是可移动的并且可以附接到要监测的人或对象。这样的移动部件通常被布置为至少部分有源部件(即，布置为发射RF范围内的电磁波信号的部件)。因此，电源是一个主要问题。尽管基于RF的室内距离测量和位置检测在本领域中被广泛描述，但是仍然有改进的空间，尤其是在解决便携式室内RF设备的特性时。
技术实现思路
鉴于以上，本专利技术的目的是提供一种用于基于RF的距离测量的系统和对应的方法，其使得能够在优化所涉及的设备的功耗的同时的位置检测的改进的准确度和可靠性。优选地，根据本公开的系统和方法实现所涉及的单元，尤其是可以附接到要跟踪的人或对象的便携式单元的相对长期操作。本公开的另一目的是提供尤其适用于基于RF的距离测量并且不会相当于至多是移动通信的副产物的系统和对应的方法。优选地，系统和对应的方法主要被配置用于距离测量和位置检测，而非用于数据交换和传输。此外，应指示可以从系统和方法中获益的有利应用。此外，还应提供用于位置检测系统中的对应的控制设备。此外，应提供对应的计算机程序。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于位置检测的系统，所述系统实施基于RF的距离测量，所述系统包括：-至少一个发送单元，其被布置用于发送RF范围内的电磁波信号，-至少一个接收单元，其被布置用于接收RF范围内的电磁波信号，其中，发送单元被布置为发送针对距离测量专门形成的电磁波信号，并且其中，接收单元被布置为接收由发送单元具体地以直接或简介的方式发送的电磁波信号，-至少一个控制设备，其用于基于发送的信号信息和接收的信号信息进行距离测量，所述控制设备还包括：-距离测量质量评估单元，以及-功耗优化单元，其中，所述距离测量质量评估单元被布置为基于距离测量结果来导出距离测量质量指示，其中，所述功耗优化单元被布置为基于所述质量指示来调整至少一个发送参数，并且其中，所述功耗优化单元被布置为根据质量指示来调整至少一个发送单元的发送功率。这方面基于以下洞察：已知的位置检测系统，也就是说，经受来自通信和数据传输应用的一些约束。换言之，已经观察到，针对数据传输和信息交换被优化的系统不必被优化或者甚至非常适合于基于RF的距离测量。这尤其适用于功耗与距离测量质量/准确度之间的折中。因此，根据所提出的系统提出了处理距离测量质量指示，并且优化(调节)系统的操作以便改进(或至少维持)实现的距离测量质量水平并且同时实现合理的(相当低的)功耗水平。在这种情况下，参考RF通信领域中的已经知晓的指示，例如在本领域中广泛描述的接收信号强度指示(RSSI)和链路质量指示(LQI)。RSSI和LQI两者的目标都是在通信质量和功耗之间进行折中，其中，焦点在于实现特定最低质量水平。然而，已经观察到，根据RSSI方法、LQI方法和类似方法之一操作的基于RF的通信系统在距离测量方面没有示出最佳性能。针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于位置检测的系统，其实施基于RF的距离测量，所述系统包括：‑至少一个发送单元(12)，其被布置用于发送RF范围内的电磁波信号，‑至少一个接收单元(14)，其被布置用于接收所述RF范围内的电磁波信号，其中，所述发送单元(12)被布置为发送针对距离测量专门形成的电磁波信号，并且其中，所述接收单元(14)被布置为接收由所述发送单元(12)发送的所述电磁波信号，‑至少一个控制设备(30)，其用于基于发送的信号信息和接收的信号信息进行距离测量，所述控制设备(30)还包括：‑距离测量质量评估单元(32)，以及‑功耗优化单元(34)，其中，所述距离测量质量评估单元(32)被布置为基于距离测量结果来导出距离测量质量指示，其中，所述功耗优化单元(34)被布置为基于所述质量指示来调整至少一个发送参数，并且其中，所述功耗优化单元(34)被布置为根据所述质量指示来调整所述至少一个发送单元(12)的发送功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.02 EP 15197464.91.一种用于位置检测的系统，其实施基于RF的距离测量，所述系统包括：-至少一个发送单元(12)，其被布置用于发送RF范围内的电磁波信号，-至少一个接收单元(14)，其被布置用于接收所述RF范围内的电磁波信号，其中，所述发送单元(12)被布置为发送针对距离测量专门形成的电磁波信号，并且其中，所述接收单元(14)被布置为接收由所述发送单元(12)发送的所述电磁波信号，-至少一个控制设备(30)，其用于基于发送的信号信息和接收的信号信息进行距离测量，所述控制设备(30)还包括：-距离测量质量评估单元(32)，以及-功耗优化单元(34)，其中，所述距离测量质量评估单元(32)被布置为基于距离测量结果来导出距离测量质量指示，其中，所述功耗优化单元(34)被布置为基于所述质量指示来调整至少一个发送参数，并且其中，所述功耗优化单元(34)被布置为根据所述质量指示来调整所述至少一个发送单元(12)的发送功率。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述质量评估单元(32)被布置为基于平均距离指示值来计算所述距离测量质量指示，具体地基于移动平均距离指示值来计算所述距离测量质量指示。3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述质量评估单元(32)被布置为基于随着时间的多次测量来计算所述距离测量质量指示，其中，检测到的与预期信号水平的信号偏差指示质量指示减小。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述质量评估单元(32)被布置为基于在频率范围上的多次测量来计算所述距离测量质量指示，其中，检测到的与针对相应的频率部分的预期信号水平的信号偏差指示质量指示减小。5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述质量评估单元(32)被布置为基于根据多个距离测量样本导出的多个距离值来计算所述距离测量质量指示，其中，特定距离被用作参考距离，其中，来自邻近样本的距离值被计算，并且其中，检测到的与所述参考距离的距离偏差指示质量指示减小。6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，多个节点被提供，所述节点形成距离测量网格，其中，多条距离测量路径被建立，其中，所述质量评估单元(32)被布置为基于多条路径测量来计算所述距离测量质量指示，并且其中，距离测量路径之间的检测到的信号偏差指示质量指示减小。7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，至少一个发送单元(12)和至少一个接收单元(14)形成发送对，其中，所述发送单元(12)和所述接收单元(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·A·M·A·M·范登敦根，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL