用于测量无线电网络的两个节点之间的距离的电路和方法技术

本发明专利技术涉及无线电网络的节点的电路以及用于距离测量的方法，其中所述电路具有用于通过下混频至中间频率来接收具有第一频率的第一信号的收发机以及被设置用于对于第一频率的第一频率值测量第一相位的第一值的相位测量电路；收发机被设置用于为了确定第二相位的第一值发送具有第二频率的第一频率值的第二信号；控制电路被设置用于改变第一频率和第二频率，其方式是，第一频率的第二频率值与第一频率的第一频率值具有一频率差并且第二频率的第二频率值与第二频率的第一频率值具有所述频率差；相位测量电路被设置用于对于第一频率的第二频率值测量第一相位的第二值；第一信号的第一频率与第二信号的第二频率彼此间隔中间频率的量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量无线电网络的两个节点之间的距离的系统、电路和方法。
技术介绍
在无线电网络中，希望可以定位无线电网络的节点或者至少确定节点之间的距离。由此，例如可以容易地找出故障节点。也可以跟踪节点的缓慢运动——例如跟踪工厂中运输工具的运动。如果由飞机掷下的节点可被定位并且可以传输升高的温度，则节点的定位可被有利地应用于消防。 WO 02/01247 A2公开了一种借助电磁波测量两个目标物之间的距离的方法。以不同的载波频率两次发送基站的询问信号和便携式编码器的应答信号。这些载波频率在此是相关的，也就是说，它们相互依赖。这些载波频率相互逼近，从而可以测量这些信号之间的相移。由所述相移计算出编码器到基站的距离。可以以不同的载波频率或者以相同的载波频率发送询问信号和应答信号。对于新的询问/应答对话改变载波频率。 如果根据工业标准IEEE 802.15.4的传感器网络的节点的收发机被设置用于半双工系统而不是全双工系统，则所述收发机不能同时发送和接收。如果所述收发机作为有源反射器用于相位测量，则节点必须通过锁相环存储所接收的信号的相位并且在从接收转换到发送之后将存储的相位用于发送。例如在接收时通过附加的锁相环如此调节作为有源反射器工作的节点的收发机的石英振荡器，使得本地振荡器的LO信号(LOLocal Oscillator本地振荡器)的频率和相位与接收信号一致。在转换到发送时，附加的锁相环必须被断开并且它现在在频率同步的石英振荡器中继续自由振荡。由此，作为有源反射器工作的收发机以与它事先所接收的载波信号相同或者成比例的相位以及相同的频率进行发送。在此，对自由振荡的振荡器在频率常数和相位常数方面提出很高的要求。必须避免例如集成电路上可能由相位变化引起的信号串扰的干扰。 US 5,220,332公开了一种具有询问装置和应答器的测距系统，所述测距系统实现了两个目标物之间的非同时的测量。以具有可变调制频率的(低频)调制信号对载波进行调制，以便借助相位测量或者替代地借助传输时间测量由调制信号的变化确定距离。 US 6,731,908 B2公开了一种用于确定两个目标物之间的距离的蓝牙技术方法。在此，通过频率跳变改变频率，以便测量多个不同频率的相位偏移。目标物具有锁相环(PLL-Phase Locked Loop)中的电压控制的石英振荡器，其中在接收期间关闭锁相环而在发送期间打开锁相环，使得接收信号和发送信号具有相同的频率。在此，电压控制的石英振荡器的本地振荡器信号的相位借助锁相环通过同步与所接收的信号相干
技术实现思路
本专利技术的任务在于，尽可能改进用于无线电网络中的距离测量的方法。 所述任务通过具有独立权利要求1的特征的方法解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。 因此，提出了一种用于测量无线电网络的第一节点与第二节点之间的距离的方法。所述无线电网络例如根据工业标准IEEE 802.15.1或者优选地根据工业标准IEEE 802.15.4构造。 在所述方法中，具有第一频率的第一信号由第一节点发送并且由第二节点通过下混频到第一中间频率接收。优选地，第一信号由第一节点的本地振荡器以作为发送频率的第一频率产生。有利地，第一信号是第一未经调制的载波信号。未经调制的载波信号例如是高频正弦振荡信号。优选地，在多个第一频率值之间改变用于距离测量的第一频率。 对于第一频率的第一频率值，由第二节点由所接收的第一信号确定第一相位的第一值。优选地，第二节点根据第二节点的参考信号确定第一相位的第一值。优选地，存储第二节点中所确定的第一相位的值。 具有第二频率的第二信号由第二节点发送并且由第一节点通过借助本地振荡器信号下混频到第二中间频率接收。优选地，第二信号由第二节点的本地振荡器以作为发送频率的第二频率产生。优选地，第二信号是第二未经调制的载波信号。 对于第二频率的第一频率值，由第一节点由所接收的第二信号测量第二相位的第一值。优选地，第一节点根据第一节点的参考信号确定第二相位的值。在此优选地，这些测量在中间频率层上进行。 改变第一频率和第二频率。为了所述改变，第一频率的第二频率值与第一频率的第一频率值具有一个频率差。另外，第二频率的第二频率值与第二频率的第一频率值同样具有所述频率差。在此所述频率差足够大，以便实施基于所述频率差的相位差测量。优选地，频率差由无线电网络的信道的频率间距定义。 对于第一频率的第二频率值，由第二节点测量第一相位的第二值。对于第二频率的第二频率值，由第一节点测量第二相位的第二值。 第一中间频率和第二中间频率的量值是相等的。然而，这两个中间频率可以具有不同的符号。 第一信号的第一频率与第二信号的第二频率彼此间隔第一和第二中间频率的量值。为了进行距离测量，第一节点在第一频率上发送并且在第二频率上接收。为了进行距离测量，第二节点在第二频率上发送并且在第一频率上接收。 由第一相位的第一值和第二值、由第二相位的第一值和第二值以及由所述频率差计算出第一节点与第二节点之间的距离。 优选地，为了所述计算，对于多个频率值确定第一相位的多个值以及第二相位的多个值。有利地，为了计算距离，通过无线电网络的通信服务向第一节点传输作为测量数据的第一相位的和/或第二相位的所确定的值。 此外，本专利技术的任务还在于，说明一种无线电网络的节点的尽可能改进的电路。 所述任务通过具有独立权利要求9的特征的电路解决。有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包含在说明书中。 因此，提出了一种无线电网络的节点的电路。所述无线电网络例如根据工业标准IEEE 802.15.1或者优选地根据工业标准IEEE 802.15.4构造。 所述电路具有收发机，所述收发机用于通过下混频到中间频率来接收具有第一频率的第一信号。 所述电路具有相位测量电路，所述相位测量电路被设置用于对于第一频率的第一频率值测量第一相位的第一值。 所述电路的收发机被设置用于为了确定第二相位的第一值而发送具有第二频率的第一频率值的第二信号。在此，所述确定可以通过另一节点的为此设置的电路进行。 控制电路被设置用于改变第一频率和第二频率。在此，(改变之后的)第一频率的第二频率值与(改变之前的)第一频率的第一频率值具有一个频率差。(在频率改变之后)第二频率的第二频率值相对于(频率改变之前的)第二频率的第一频率值具有一个频率差。第一信号的第一频率与第二信号的第二频率彼此间隔一个中间频率的量值。 相位测量电路被设置用于在频率改变之后对于第一频率的第二频率值测量第一相位的第二值。 所述电路的收发机被构造用于为了确定第二相位的第二值而发送具有第二频率的第二频率值的第二信号。第二值的确定又可以通过另一节点的为此设置的电路进行。 所述电路被设置用于借助收发机发送第一相位的值和/或接收第二相位的值。如果接收到第二相位的值，则可以通过所述电路计算距离。 本专利技术的另一方面在于无线电网络的节点的电路，所述电路例如具有以上所述的功能。所述电路具有——例如计算单元形式，如微控制器形式的——控制电路，所述控制电路被设置用于控制用于距离测量的模式。 所述电路具有用于调节用于距离测量的发送频率的本地振荡器。优选地，所述本地振荡器具有锁相环、振荡器以及分频器，其中所述分频器具有可调本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量一无线电网络的一第一节点（Ａ）与一第二节点（Ｂ）之间的距离的方法，其中，具有一第一频率（ｆ↓［３］，ｆ↓［４］，ｆ↓［ＬＯＡ１］，ｆ↓［ＬＯＡ２］）的一第一信号（ＲＦ１）由所述第一节点（Ａ）发送并且由所述第二节点（Ｂ）通过下混频到一第一中间频率（ｆ↓［ＺＦ］）接收，其中，对于所述第一频率的一第一频率值（ｆ↓［３］，ｆ↓［ＬＯＡ１］），由所述第二节点（Ｂ）确定一第一相位的一第一值（φ↓［Ｂ１］），其中，具有一第二频率（ｆ↓［１］，ｆ↓［２］，ｆ↓［ＬＯＢ１］，ｆ↓［ＬＯＢ２］）的一第二信号（ＲＦ２）由所述第二节点（Ｂ）发送并且由所述第一节点（Ａ）通过下混频到一第二中间频率（ｆ↓［ＺＦ］）接收，其中，对于所述第二频率的一第一频率值（ｆ↓［１］，ｆ↓［ＬＯＢ１］），由所述第一节点（Ａ）测量一第二相位的一第一值（φ↓［Ａ１］），其中，改变所述第一频率和所述第二频率，其方式是，所述第一频率的一第二频率值（ｆ↓［４］，ｆ↓［ＬＯＡ２］）与所述第一频率的所述第一频率值（ｆ↓［３］，ｆ↓［ＬＯＡ１］）具有一频率差（Δｆ），并且所述第二频率的一第二频率值（ｆ↓［２］，ｆ↓［ＬＯＢ２］）与所述第二频率的所述第一频率值（ｆ↓［１］，ｆ↓［ＬＯＢ１］）具有所述频率差（Δｆ），其中，对于所述第一频率的所述第二频率值（ｆ↓［４］，ｆ↓［ＬＯＡ２］），由所述第二节点（Ｂ）确定所述第一相位的一第二值（φ↓［Ｂ２］），其中，对于所述第二频率的所述第二频率值（ｆ↓［２］，ｆ↓［ＬＯＢ２］），由所述第一节点（Ａ）确定所述第二相位的一第二值（φ↓［Ａ２］），其中，所述第一和第二中间频率（ｆ↓［ＺＦ］）的量值相等，其中，所述第一信号（ＲＦ１）的所述第一频率（ｆ↓［３］，ｆ↓［４］，ｆ↓［ＬＯＡ１］，ｆ↓［ＬＯＡ２］）与所述第二信号（ＲＦ２）的所述第二频率（ｆ↓［１］，ｆ↓［２］，ｆ↓［ＬＯＢ１］，ｆ↓［ＬＯＢ２］）彼此间隔所述第一和第二中间频率（ｆ↓［ＺＦ］）的量值，其中，由所述第一相位的所述第一值（φ↓［Ｂ１］）和所述第二值（φ↓［Ｂ２］）、由所述第二相位的所述第一值（φ↓［Ａ１］）和所述第二值（φ↓［Ａ２］）、以及由所述频率差（Δｆ）计算出所述第一节点（Ａ）与所述第二节点（Ｂ）之间的距离。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W克卢格，E萨克塞，
申请(专利权)人：爱特梅尔汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]