用于使用相位和RSSI差异确定近场定位的方法和设备技术

公开了使用相位和接收信号强度指示(RSSI)差异确定近场定位的方法和设备。一种示例性方法包括确定电场(104)的第一强度和磁场(106)的第二强度，电场(104)和磁场(106)与从发射器(100)发送的电磁信号相关联；确定第一强度和第二强度之间的差；以及基于第一强度和第二强度之间的差确定发射器距离(114)。

Method and apparatus for determining near field positioning using phase and RSSI differences

Methods and apparatus for determining near field positioning using phase and received signal strength indication (RSSI) differences are disclosed. An exemplary method comprises determining (104) the first electric field strength and magnetic field strength (106) second (104), electric field and magnetic field from the transmitter (106) and (100) associated electromagnetic signals transmitted between the first and second strength; determine the strength difference between the first and second strength; and the strength of the poor the transmitter is determined based on the distance (114).

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及近场定位，并且更具体地，涉及用于使用相位和接收信号强度指示(RSSI)差异确定近场定位的方法和设备。
技术介绍
近场电磁测距使用发射器(例如，RFID标签、NFC标签、蓝牙等)向接收器发射电磁信号。接收器能够根据接收的信号确定信息，包括与信号相关的数据和嵌入在信号中的数据。信息可用于确定发射器和接收器之间的距离。确定的距离的精确性主要地基于发射器和接收器之间的实际距离。确定与短距离(例如，小于2米)相关联的距离比确定与长距离(例如，大于10米)相关联的距离更不精确。确定发射器和接收器之间的距离，特别是短距离，期望具有更高的精确性。
技术实现思路
本文公开的实例确定电磁发射器距接收器的距离。本文公开的示例设备包括接收信号强度指示(RSSI)确定器，以确定电场的第一强度和磁场的第二强度，电场和磁场与从发射器发送的电磁信号相关联。此类实例包括RSSI差确定器，以确定第一强度和第二强度之间的差。此类实例包括权重应用器，以基于第一强度和第二强度之间的差确定发射器距离。附图说明图1是一个示例发射器和一个示例接收器之间的通信的示例图。图2是图1的一种示例距离确定器的示例框图。图3是代表示例机器可读指令的流程图，其中该指令可以被执行以实现图2的示例距离确定器以确定图1的示例发射器距离。图4是示出由图1和图2的示例距离确定器使用以确定示例发射器距离的电场和磁场的示例RSSI值的曲线图。图5是示出由图1和图2的示例距离确定器使用以确定示例发射器距离的电场和磁场的示例相位角的曲线图。图6是示出电场RSSI、磁场RSSI、RSSI差和相位差的示例误差平均值比较和示例误差方差比较的曲线图。图7是被构建成执行图3的示例机器可读指令以控制图1和图2的示例距离确定器的处理器平台的框图。具体实施方式发射器和接收器经由电磁(例如，无线电)信号(例如，波)无线地传送数据(例如，指令、信号、音频、视频、图像等)。电磁信号产生电场和磁场。可分析电场和磁场的特性以确定接收器距发射器多远(例如，电磁定位)。精确地确定发射器和接收器之间的距离具有各种各样的优点。例如，精确地确定发射器距离可为移动电话用户创建定制的体验。例如，如果接收器确定蜂窝电话(例如，发射器)非常靠近放置在特定商店中的接收器，则接收器可以向蜂窝电话发送广告或优惠券。另外，例如，当包括发射器的钥匙接近后备箱时，准确的定位可以指示与汽车中的接收器通信的装置解锁汽车的后备箱。用于确定接收器和发射器之间的距离的常规技术包括确定与电磁信号相关联的电场和磁场之间的相位角差。在这种常规技术中，与接收器相关联的天线从发射器接收电磁信号。对于较长的距离(例如，大于2米(m))，两个相位角之间的差准确地与发射器和接收器之间的距离相关。然而，在较短的距离(例如，小于2米(m))处，与相位角相关联的差和发射器和接收器之间的距离之间的相关性变得不太精确。因此，在短距离处，电场和磁场的相位角之间的差不是发射器和接收器之间的距离的良好指示器。本文所公开的实例包括基于电场的接收信号强度指示(RSSI)值(例如，以分贝/毫瓦(dBm)计算)、磁场的RSSI值、电场和磁场之间的RSSI差，以及与接收的电磁信号相关联的电场和磁场之间的相位角差，确定接收器和发射器之间的距离。电场和/或磁场的RSSI和相位角特性是麦克斯韦方程的结果，如下所示：其中，k为波数(例如，与频率相关联)，并且r为接收器和发射器之间的距离。在这些等式中，RSSI相同是指与接收电磁信号的天线类型相关联的场类型相关的RSSI值。例如，如果与接收器相关的天线为电场天线，那么RSSI相同值与电场相关联，并且RSSI不同与磁场相关联。替代地，如果与接收器相关的天线为磁场天线，那么电场的RSSI值为RSSI不同，并且磁场的RSSI值为RSSI相同。本文公开的实例计算接收的电磁信号的电RSSI值和磁RSSI值之间的RSSI差。RSSI差可通过RSSI相同值减去RSSI不同值计算。例如，其中a相同和a不同是RSSI相同和RSSI不同的缩放项。缩放项特定于电场和/或磁场的信号路径和链路特性。另外，a偏移可用于调整缩放项以匹配特定模式(例如，以优化硬件实施)。可以类似的方式计算相位角差。例如其中φ偏移为特定于电场和/或磁场的信号路径和/或链路特性的校准因子。使用电场和磁场之间的RSSI差确定接收器和发射器之间的距离是有利的，因为RSSI差不依赖于发射功率。电磁信号的发射功率可以未知或随时间改变。例如，发射功率可能受物理环境(例如，改变信号的障碍物)、接收器和/或发射器的功率水平、接收器天线和/或发射器天线的类型、其它电磁信号的接近度、天气等影响。在此类实例中，可以改变电RSSI值和磁RSSI值，但是电RSSI值和磁RSSI值之间的差保持相同。利用RSSI差允许使用较不复杂并且更便宜的接收器，其不需要附加的硬件和/或软件来考虑发射功率的变化。此外，在确定短发射器距离时，RSSI差比常规相位角差更精确且准确。本文公开的实例基于存储在存储器中的估计的距离确定接收器和发射器之间的发射器距离。估计的距离基于电场RSSI值、磁场RSSI值、电场和磁场之间的RSSI差以及电场和磁场之间的相位角差的特性。本文公开的实例对估计的距离的每个应用一组权重以确定发射器距离。例如，基于麦克斯韦方程和/或测量的样品，本文公开的实例可以确定接收的电磁信号的估计距离为0.3m(基于电RSSI值)、1.0m(基于磁RSSI值)、0.9m(基于差RSSI值)和0.2m(基于相位角差)。在此类实例中，权重应用器基于估计的差确定一组权重。例如，该组权重可以为0.1、0.1、07、0.1。在此类实例中，发射器距离为0.8m(例如，(0.3m)(0.1)+(0.1m)(1)+(0.7m)(0.9)+(0.2m)(0.1)＝0.8m)。一种示例设备包括接收信号强度指示(RSSI)确定器以确定电场的第一强度和磁场的第二强度，电场和磁场与从发射器发送的电磁信号相关联。在此类实例中，RSSI差确定器确定第一强度和第二强度之间的差。在此类实例中，权重应用器基于第一强度和第二强度之间的差确定发射器距离。图1的图示包括示例发射器100、示例发射器天线102、示例电场104、示例磁场106、示例接收器108、示例接收器天线110、示例距离确定器112和示例发射器距离114。示例发射器100是通过产生频率交流电流(AC)产生电磁信号(例如，包括示例电场104和示例磁场106)的电气装置。电磁信号可以包括被发射到其它装置的数据(例如，指令、代码、音频、视频、图像等)。在一些实例中，发射器100可以包括电源(例如，电池、插座等)以为发射器100提供电力。在此类实例中，发射器100可以始终发射电磁信号或可以仅基于一些控制(例如，基于定时器、控制信号、按钮等)发射电磁信号。另选地，示例发射器100可以包括天线(例如，诸如示例发射器天线102和/或附加天线)或线圈，以从由外部装置(例如，示例接收器109和/或附加装置)产生的外部电磁信号接收电力。在此类实例中，线圈和/或天线由外部电磁信号激励，其中外部电磁信号为示例发射器100提供电力。示例性图示的示例发射器100为产生13.56兆赫(M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接收器，其包括：接收信号强度指示确定器即RSSI确定器，以确定电场的第一强度和磁场的第二强度，所述电场和所述磁场与从发射器发送的电磁信号相关联；RSSI差确定器，以确定所述第一强度和所述第二强度之间的差；和权重应用器，以基于所述第一强度和所述第二强度之间的差确定发射器距离。

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 14/927,7471.一种接收器，其包括：接收信号强度指示确定器即RSSI确定器，以确定电场的第一强度和磁场的第二强度，所述电场和所述磁场与从发射器发送的电磁信号相关联；RSSI差确定器，以确定所述第一强度和所述第二强度之间的差；和权重应用器，以基于所述第一强度和所述第二强度之间的差确定发射器距离。2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述差为第一差，并且进一步包括：相位确定器，以确定与所述电场相关联的第一相位和与所述磁场相关联的第二相位；和相位差确定器，以确定所述第一相位和所述第二相位之间的第二差，其中所述权重应用器被构建成基于所述第二差确定所述距离。3.根据权利要求2所述的接收器，其中所述权重应用器被构建成基于所述第一强度和所述第二强度确定所述距离。4.根据权利要求3所述的接收器，其中所述权重应用器被构建成基于估计的距离确定一组权重，所述一组权重包括对应于所述第一差的第一权重、对应于所述第二差的第二权重、对应于所述第一强度的第三权重和对应于所述第二强度的第四权重。5.根据权利要求4所述的接收器，其中所述权重应用器被构建成：基于所述第一差确定第一距离；基于所述第二差确定第二距离；基于所述第一强度确定第三距离；以及基于所述第二强度确定第四距离，其中所述发射器距离通过以下操作确定：对所述第一权重与所述第一距离的第一乘积、所述第二权重与所述第二距离的第二乘积、所述第三权重与所述第三距离的第三乘积以及所述第四权重与所述第四距离的第四乘积进行求和。6.根据权利要求5所述的接收器，其中所述一组权重基于所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第四距离中的至少一个改变。7.根据权利要求1所述的接收器，其中所述发射器距离为所述发射器和所述信号接收器之间的距离。8.根据权利要求1所述的接收器，进一步包括报告器以报告所述发射器距离。9.根据权利要求8所述的接收器，其中所述报告器被构建成通过向装置发送信号报告所述发射器。10.一种方法，其包括：确定电场的第一强度和磁场的第二强度，所述电场和所述磁场与从发射器发送的电磁信号相关联；确定所述第一强...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·阿塞姆，H·S·金，JF·任，S·M·拉马斯瓦米，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US