信标定位方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106707231 A(43)申请公布日 2017.05.24

(21)申请号 201610953205.0(22)申请日 2016.11.03(30)优先权数据

15195140.7 2015.11.18 EP

(71)申请人 斯沃奇集团研究和开发有限公司

地址 瑞士马林(72)发明人 A·卡萨格兰德　

(74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所

11247

代理人 杨晓光　于静(51)Int.Cl.

G01S 5/02(2010.01)

权利要求书2页 说明书9页 附图5页

(54)发明名称

信标定位方法(57)摘要

本发明涉及一种信标定位方法。用于定位信标(X)的方法包括：由第一收发器(A)发送启动信号，所述启动信号由第二和第三收发器(B、C)接收；通过所述启动信号计算所述第一收发器的基准频率与所述第二和第三收发器的基准频率之间的误差；由所述信标发送第一脉冲信号，所述第一脉冲信号由所述第一、第二和第三收发器接收；由所述第一收发器发送第二脉冲信号，所述第二脉冲信号由所述第二和第三收发器接收；通过基准频率误差计算所述第一与第二脉冲信号的飞行时间差，每个飞行时间差以由所述第一收发器的本机振荡器提供的时基来计算；以及通过所述飞行时间计算信标位置。

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1.一种用于通过第一、第二和第三收发器(A、B、C)定位信标(X)的方法(METH)，所述信标(X)、所述第一、所述第二和所述第三收发器(A、B、C)中的每一者包括本机振荡器，所述本机振荡器理论上在相同基准频率(fref)下振荡，但实际上由于频率漂移而在不同基准频率(frefA、frefB、frefC)下振荡，所述方法(METH)包括以下步骤：

-由第一收发器(A)发送(Etp_Em_FskA)被称为启动信号(FskA)的信号，所述启动信号(FskA)由第二和第三收发器(B、C)接收，

-通过所述启动信号(FskA)计算所述第一收发器(A)的所述基准频率(frefA)与所述第二和第三收发器(B、C)的所述基准频率(frefB、frefC)之间的误差(eAB、eAC)，

-由所述信标(X)发送(Et_Em_BpskX)第一脉冲信号(BpskX)，所述第一脉冲信号(BpskX)由所述第一、第二和第三收发器(A、B、C)接收，

-由所述第一收发器(A)发送(Etp_Em_BpskA)第二脉冲信号(BpskA)，所述第二脉冲信号(BpskA)由所述第二和第三收发器(B、C)接收，

-通过基准频率误差(eAB、eAC)计算(Etp_Cal_Δt)所述第一与第二脉冲信号(BpskX、BpskA)的飞行时间之间的至少三个差(Δt1、Δt2、Δt3)，每个飞行时间差(Δt1、Δt2、Δt3)以所述第一收发器(A)的时基来计算，以及

-通过所述飞行时间差(Δt1、Δt2、Δt3)计算(Etp_Cal_PosX)信标(X)的位置。2.如权利要求1所述的定位方法(METH)，进一步包括由所述收发器(A、B、C)接收的所述第一和第二脉冲信号(BpskX、BpskA)的自相关步骤(Etp_Aut_PXA、Etp_Aut_PXB、Etp_Aut_PXC、Etp_Aut_PAB、Etp_Aut_PAC)，所述自相关允许检测和选择自相关峰值(PXA、PXB、PXC、PAB、PAC)，所述飞行时间差(Δt1、Δt2、Δt3)通过所述自相关峰值(PXA、PXB、PXC、PAB、PAC)来计算。

3.如权利要求2所述的定位方法(METH)，每个自相关步骤(Etp_Aut_PXA、Etp_Aut_PXB、Etp_Aut_PXC、Etp_Aut_PAB、Etp_Aut_PAC)包括从多个可检测自相关峰值中选择基于时标检测的第一峰值(PXA、PXB、PXC、PAB、PAC)。

4.如权利要求2所述的定位方法(METH)，脉冲信号(BpskX、BpskA)的每个自相关步骤(Etp_Aut_PXA、Etp_Aut_PXB、Etp_Aut_PXC、Etp_Aut_PAB、Etp_Aut_PAC)包括以下子步骤：

-计算(Etp_Aut_PXA_FFT)所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的频谱(SpecX)，-将所述频谱(SpecX)与频率f0+δfSel下的第二频谱相乘(Etp_Aut_PXA_Mult)，其中f0是所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的频率，并且δfSel是已发送所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的设备(X、A)与已接收所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的收发器(A、B、C)之间的基准频率误差，所述第二频谱被称为选定原型(ProtoSel)，以及

-在时域内将相乘结果转置(Etp_Aut_PXA_Trans)，所述相乘结果被称为乘积序列(SeqProd)。

5.如权利要求4所述的定位方法(METH)，脉冲信号(BpskX、BpskA)的每个自相关步骤(Etp_Aut_PXA、Etp_Aut_PXB、Etp_Aut_PXC、Etp_Aut_PAB、Etp_Aut_PAC)包括对所述乘积序列(SeqProd)插值(Etp_Aut_PXA_AjM)的子步骤。

6.如权利要求4所述的定位方法(METH)，每个自相关步骤(Etp_Aut_PXA、Etp_Aut_PXB、Etp_Aut_PXC、Etp_Aut_PAB、Etp_Aut_PAC)包括选择(Etp_Aut_PXA_Sel)选定原型(ProtoSel)的子步骤，该子步骤包括以下子步骤：

-将所述频谱(SpecX)与R个原型(Protoi)i＝1…R中的每个原型(Protoi)相乘(Etp_Aut_

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PXA_Sel_Mult)，R是大于2的整数，原型(Protoi)是频率f0+δfi下的信号的频谱，其中f0是所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的频率并且δfi小于1kHz，所述相乘产生R个乘积信号(Sgpi)i＝1…R，

-在时域内将每个乘积信号(Sgpi)i＝1…R转置(Etp_Aut_PXA_Sel_Trans)，以及

-比较(Etp_Aut_PXA_Sel_Comp)所述乘积信号(Sgpi)i＝1…R的极大值(Pci)i＝1…R的振幅，呈现最大极大值(PcSel)的原型被作为所述选定原型(ProtoSel)。

7.如权利要求1所述的定位方法(METH)，包括在由所述信标(X)接收启动信号(FskA)时执行的以下步骤：

-由所述信标(X)发送(Etp_Em_FskX)被称为激活信号(FskX)的信号，所述信号包括所述三个收发器(A、B、C)的接收器模块(RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk)的激活请求(RqAct)，所述模块适于获得第一和第二脉冲信号(BpskX、BpskA)，以及

-通过所述启动信号(FskA)计算所述信标(X)的所述基准频率(frefX)与所述三个收发器(A、B、C)的所述基准频率(frefA、frefB、frefC)之间的误差(eXA、eXB、eXC)。

8.如权利要求7所述的定位方法(METH)，计算已发送所述启动信号(FskA)或所述激活信号(FskX)的设备(X、A)与已接收所述信号(FskA、FskX)的收发器(A、B、C)之间的基准频率误差(eAB、eAC、eXA、eXB、eXC)的每个步骤包括：

-分析(Etp_Cal_ΔeAB_An)由所述收发器(A、B、C)接收的信号的频谱的时间演变，以便标识所述启动信号(FskA)的特征线，

-以由所述收发器(A、B、C)的所述本机振荡器提供的时基计算(Etp_Cal_ΔeAB_Ec)所述启动信号(FskA)的调制频率(f0)与所述线的频率之间的误差范围(ΔeAB、ΔeAB、ΔeXA、ΔeXB、ΔeXB)，以及

-通过误差范围(ΔeAB、ΔeAB、ΔeXA、ΔeXB、ΔeXB)计算所述误差(eAB、eAC、eXA、eXB、eXC)。9.如权利要求6或8所述的定位方法(METH)，所述R个原型(Protoi)i＝1…R是这样的原型：对于包括在1与R之间的任何i，δfi＝i/R·Δe，其中Δe是已发送所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的所述设备(X、A)与已接收所述脉冲信号(BpskX、BpskA)的所述收发器(A、B、C)之间的基准频率误差范围。

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说　明　书信标定位方法

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技术领域[0001]本发明涉及用于定位信标(beacon)的系统和方法的技术领域。信标是用于定位目的的任何设备，其可以通过合适的手段被定位和标识。背景技术[0002]存在许多定位方法，最著名的定位方法基于GPS(全球定位系统)。GPS包括数个配备原子钟的同步卫星。这些卫星永久发送伪随机码调制的信号，所述信号通过原子钟准确确定日期。从这些卫星中的至少四个卫星获得信号的收发器因此能够计算信号的传播时间，以便从中推断收发器与卫星的距离，并且然后通过三边测量推断收发器的位置。但是，该系统具有以下缺点：需要使用原子钟，原子钟因为其高稳定性而使生产成本非常昂贵。此外，该系统不能在室内使用，并且有时在具有超高层建筑物的建筑物密集环境中难以使用，因为需要到天空的视线以便从各个卫星获得数据。

发明内容[0003]本发明因此建议一种定位方法，其不需要使用来自卫星的稳定频率基准。[0004]因此，本发明涉及一种通过第一、第二和第三收发器的信标定位方法，所述信标、所述第一、所述第二和所述第三收发器中的每一者包括本机振荡器，所述本机振荡器理论上在相同基准频率下振荡，但实际上由于频率漂移而在不同基准频率下振荡，所述方法包括以下步骤：[0005]-由第一收发器发送启动信号，所述启动信号由第二和第三收发器接收，[0006]-通过所述启动信号计算所述第一收发器的所述基准频率与所述第二和第三收发器的所述基准频率之间的误差，[0007]-由所述信标发送第一脉冲信号，所述第一脉冲信号由所述第一、第二和第三收发器接收，[0008]-由第一收发器发送第二脉冲信号，所述第二脉冲信号由所述第二和第三收发器接收，[0009]-通过基准频率误差计算所述第一与第二脉冲信号的飞行时间(time-of-flight)之间的至少三个差，每个时间差以由所述第一收发器的所述本机振荡器提供的时基来计算，[0010]-通过所述飞行时间差计算信标位置。[0011]在从属权利要求2至9中定义单独考虑或者以技术上可能的组合考虑的所述定位方法的特定步骤。[0012]有利地，所述方法允许通过对具有至少三个方程(它们表示所述第一与第二脉冲信号的飞行时间差之间的关系，以及所述信标与所述三个收发器之间的距离)的方程组进行求解来计算所述信标的位置。但是，因为与理论基准频率相比，所述收发器的基准频率可能已漂移，所以必须以单个时基表示这些飞行时间。这通过知晓各个收发器的基准频率之

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间的误差而变成可能。因此，所述三个收发器可以配备低稳定性振荡器，例如非温度补偿石英振荡器，而不会使定位计算失真。附图说明[0013]通过参考附图，所述信标定位方法的目标、优点和特性将在以下描述中变得更显而易见，这些附图是：[0014]图1是用于实现根据本发明的非性实施例的方法的定位系统的示意图；[0015]图2是图1的定位系统的收发器的示意图；[0016]图3是示出根据本发明的非性实施例的方法的步骤的框图；[0017]图4是实现图3的方法步骤的图1的定位系统的示意图；[0018]图5是实现图3的方法步骤的图1的定位系统的示意图；[0019]图6示出表示在图3的方法期间，图1的定位系统的收发器状态的时间图；[0020]图7是由要在图3的方法步骤中定位的信标发送的信号的示意图；[0021]图8是示出图3的方法步骤的子步骤的框图；[0022]图9是示出在图3的方法期间发送的信号的发送和接收的时间图；[0023]图10是实现图3的方法步骤的图1的定位系统的示意图；[0024]图11是实现图3的方法步骤的图1的定位系统的示意图；以及[0025]图12是实现图3的方法步骤的图1的定位系统的示意图。具体实施方式[0026]在以下描述中，将仅以简化方式描述本技术领域的技术人员公知的自同步信标定位系统的所有这些元件。[0027]图1是2D信标定位系统(即用于定位位于地球表面的信标的系统)的示意图。2D定位(也被称为地理定位)可以使用信标的地理坐标在地图上定位信标。2D定位系统包括其位置未知的信标X以及其位置已知的第一收发器A、第二收发器B和第三收发器C。[0028]第一收发器A、第二收发器B、第三收发器C和信标X均包括本机振荡器，本机振荡器在基准频率fref(例如26MHz)下振荡，用于向其电子组件提供时基。理论上，该基准频率fref通用于四个设备A、B、C、X。实际上，本机振荡器经受频率漂移，这将大大降低振荡器的质量。基准频率frefA指第一收发器A的基准频率，frefB指第二收发器B的基准频率，frefC指第三收发器C的基准频率，frefX指信标X的基准频率。定位系统允许信标的精确定位而不管这些频率漂移为何，如下面解释的那样。[0029]如图1中所示，第一、第二、第三收发器A、B、C和信标X均包括用于接收通过频移键控(FSK)RcA_Fsk、RcB_Fsk、RcC_Fsk、RcX_Fsk调制的信号的模块。为了便于阅读，这些模块被称为FSK接收器模块，并且使用FSK调制原理通过数字序列进行频率调制的载波被称为FSK信号。例如，当通过二进制数字序列的1状态调制频率为f0的载波时，产生的信号的频率为f0+Δf0；当通过二进制序列的0状态调制载波时，产生的信号的频率为f0-Δf0。载波频率f0被称为是FSK调制的中心频率。收发器A、B、C和信标X的FSK接收器模块例如类似于在欧洲专利2239860B1的说明书中描述的在低速率模式下配置的FSK调制信号收发器。[0030]进一步，第一、第二和第三收发器A、B、C以及信标X均包括用于发送FSK信号EmA_

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Fsk、EmB_Fsk、EmC_Fsk、EmX_Fsk的模块，被称为FSK发送器模块。FSK发送和接收器模块共同形成通信系统。第二和第三收发器B、C的模块EmB_Fsk、EmC_Fsk将在收发器B和C中计算的中间相关结果传送到收发器A。FSK调制所基于的载波频率被称为通信频率f0。通信频率f0例如为2.4GHz，并且对二进制序列的0或1状态编码的频偏为50kHz。[0031]进一步，第一、第二和第三收发器A、B、C均包括用于接收二进制相移键控信号RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk的模块。这种调制被称为BPSK。为了便于阅读，这些模块被称为BPSK接收器模块，并且使用BPSK调制原理通过二进制序列进行相位调制的载波被称为BPSK信号。例如，当通过二进制序列的1状态调制频率f0下的载波时，产生的信号为零相位；当通过二进制序列的0状态调制载波时，产生的信号为π相位。[0032]进一步，第一收发器A和信标X均包括用于发送BPSK信号EmA_Bpsk、EmX_Bpsk的模块，被称为BPSK发送器模块。BPSK发送和接收器模块共同形成通信系统。BPSK调制所基于的载波频率是通信频率f0，其例如具有值2.4GHz。[0033]图2是第一收发器A的非性实例的示意图。第一收发器A包括：天线ANT，其用于发送/接收FSK和BPSK无线电信号；以及连接到ANT的开关SW，其用于阻止或允许各种信号的发送和接收。[0034]进一步，如上所述，第一收发器A包括FSK发送器模块EmA_Fsk和FSK接收器模块RcA_Fsk，它们用于在低速率模式下实现高灵敏度FSK信号发送和接收。FSK发送器模块EmA_Fsk和接收器模块FSK RcA_Fsk例如基于EM微电子收发器EM9209。FSK发送器模块EmA_Fsk和接收器模块FSK RcA_Fsk连接到开关SW的第一端子，并且使用由第一收发器A的石英振荡器OSC提供的基准频率frefA作为时基。[0035]第二和第三收发器B、C还均包括FSK发送器模块EmB_Fsk和EmC_FSK以及FSK接收器模块RcB_Fsk和RcC_FSK，它们用于在低速率模式下实现高灵敏度FSK信号发送和接收。这些发送和接收器模块也基于EM微电子收发器EM9209。[0036]第一收发器A还包括BPSK接收器模块RcA_Bpsk。BPSK接收器模块RcA_Bpsk包括低噪声放大器(或LNA)AMPf，其连接到开关SW的第二端子以便放大由天线ANT获得的BPSK信号。[0037]BPSK接收器模块RcA_Bpsk然后包括解调级以便对入站BPSK信号解调。解调级包括第一混频器ML1，其第一输入端连接到LNA AMPf的输出端，并且其第二输入端连接到属于第一收发器A的低相位噪声合成器GEN。解调级还包括第二混频器ML2，其第一输入端连接到LNA AMPf的输出端，并且其第二输入端连接到合成器GEN。合成器GEN在通信频率f0下向第一混频器ML1供应解调信号LOi，并且向第二混频器ML2供应正交信号LOq与解调信号LOi。第一和第二混频器ML1、ML2然后输出信号，该信号是有用信号与在频率2·f0下调制的信号的总和。[0038]解调级然后包括第一低通滤波器LP1和第二低通滤波器LP2，它们分别连接到第一混频器ML1和第二混频器ML2的输出端。低通滤波器LP1、LP2在2·f0下过滤由混频器ML1、ML2输出的信号的频谱分量。[0039]BPSK接收器模块RcA_Bpsk然后包括采样级以便对入站解调后BPSK信号采样。采样级包括第一可变增益放大器AMP1和第二可变增益放大器AMP2，它们分别连接到第一低通滤波器LP1和第二低通滤波器LP2的输出端。采样级然后包括第一模数转换器(ADC)AD1和第二

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模数转换器AD2，它们分别连接到第一可变增益放大器AMP1和第二可变增益放大器AMP2。注意，通过属于第一收发器A的现场可编程门阵列型的可编程电路CLP调节可变增益放大器AMP1、AMP2的增益。可变增益放大器AMP1、AMP2使模数转换器AD1、AD2的输入信号衰减，以便减小模数转换器AD1、AD2的分辨率而不影响它们的动态性能。[0040]进一步，第一收发器A包括BPSK发送器模块EmA_Bpsk，其包括BPSK调制器。[0041]最后，第一收发器A包括数字信号处理器PSC，其例如用于执行信标X的基准频率误差计算、自相关计算或定位计算。[0042]在一个非性实施例中，第二收发器B和第三收发器C与第一收发器A相同。备选地，它们包括第一收发器A的所有组件，除了BPSK发送器模块之外。[0043]图3是适于由上面提供的定位系统实现的用于信标X的2D定位的方法METH的一个非性实施例的步骤的示意图。[0044]在图4中所示的步骤Etp_Em_FskA中，第一收发器A的FSK发送器模块EmA_Fsk发送第一远程、低速率FSK信号FskA(例如，速率小于10Kb/秒)。该信号被称为“启动信号”。注意，可以使用任何其它类型的调制。启动信号FskA包括用于信标X的定位请求，后跟收发器A的标识地址(例如，十六进制地址)。“FSK请求/地址信号”意味着通过数字编码的请求/地址以FSK调制的载波。启动信号FskA不仅由信标X接收，而且还由第二收发器B和第三收发器C接收。实际上，信标X以及三个收发器A、B和C的接收器模块FSK RcX_Fsk、RcA_Fsk、RcB_Fsk、RcC_Fsk最初处于检测模式。在该模式下，FSK接收器模块RcX_Fsk、RcA_Fsk、RcB_Fsk、RcC_Fsk连续获得到达它们的FSK信号(尤其是来自附近任何干扰设备的信号)，并且尝试标识特定FSK信号，例如启动信号FskA。注意，该方案并非性的。如果希望信标X使用很少能量，则可以使其在不同模式下操作。在该模式下，在特定时刻从信标X发送启动信号FskA，并且该信号直接后跟脉冲BPSK(或其它类型的调制)信号。信标X因此可以处于永久备用模式，并且仅偶尔唤醒(例如，基于内部计时器或事件)以便被置于仅发送模式(从而有利地避免接收器模式下的能耗)。[0045]在步骤Etp_Cal_ΔeAB中，第二收发器B使用入站启动信号FskA，计算其基准频率frefB与第一收发器A的基准频率frefA之间的误差范围ΔeAB。为了实现此目的，步骤Etp_Cal_ΔeAB包括以下子步骤：[0046]-在子步骤Etp_Cal_ΔeAB_An中，第二收发器B分析由其FSK接收器模块RcB_Fsk连续接收的信号的动态频谱演变，所述频谱以上述通信频率f0为中心。有利地通过入站信号的离散傅里叶变换获得频谱。当识别到经受特征跳频(例如大约几千赫)的线时，该线由启动信号FskA导致。[0047]-在子步骤Etp_Cal_ΔeAB_Ec中，第二收发器B计算该特征线与频谱的中心频率之间的偏差。实际上，如果第一收发器A的基准频率与第二收发器B的基准频率完全同步，则特征线将在频谱的中心处。但是，因为频谱的分辨率有限，所以不能精确地计算偏差：仅可能计算偏差范围。该偏差范围是第二收发器B的基准频率frefB与第一收发器A的基准频率frefA之间的误差范围ΔeAB。[0048]在步骤Etp_Cal_ΔeAC中，第三收发器C使用入站启动信号FskA，计算其基准频率frefC与第一收发器A的基准频率frefA之间的误差范围ΔeAC。以类似于步骤Etp_Cal_ΔeAB的方式执行该步骤。

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在图5和图6中所示的步骤Etp_Em_FskX中，信标X的FSK发送器模块EmX_Fsk发送第

二远程、低速率FSK信号FskX(例如，速率小于10Kb/秒)。该信号被称为“激活信号”。激活信号FskX包括发送器A、B、C的BPSK接收器部件RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk的激活请求RqAct，后跟信标X的标识地址AdrX(例如十六进制地址)。在图7中示意性地表示实例激活信号FskX。在所示实例中，激活信号FskX的发送持续30毫秒。激活信号FskX的前14毫秒包括激活请求RqAct，而后16毫秒包括标识地址AdrX。激活信号FskX由三个收发器A、B和C中的每一者接收，因为它们的FSK接收器模块RcA_Fsk、RcB_Fsk、RcC_Fsk仍处于检测模式Md_Det_Fsk，如图6中所示。[0050]在步骤Etp_Cal_ΔeXA中，第一收发器A使用入站激活信号FskX，计算其基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA。以类似于步骤Etp_Cal_ΔeAB的方式执行该步骤。[0051]在步骤Etp_Cal_ΔeXB中，第二收发器B使用入站激活信号FskX，计算其基准频率frefB与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXB。以类似于步骤Etp_Cal_ΔeAB的方式执行该步骤。[0052]在步骤Etp_Cal_ΔeXC中，第三收发器C使用入站激活信号FskX，计算其基准频率frefC与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXC。以类似于步骤Etp_Cal_ΔeAB的方式执行该步骤。[0053]在步骤Etp_Act_Bpsk中，响应于接收激活请求RqAct，收发器A、B、C激活其BPSK接收器模块RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk，这些模块然后处于检测模式Md_Det_Bpsk，如图6中所示。在该模式下，BPSK接收器模块RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk连续获得到达它们的BPSK信号(尤其是来自任何附近干扰设备的信号)，并尝试标识特定BPSK信号。[0054]在图5和图6中所示的步骤Etp_Em_BpskX中，信标X的BPSK发送器模块EmX_Bpsk以高速率(例如1Mb/秒)并且以窄带(例如蓝牙信道的宽度)发送第一脉冲信号BpskX。第一脉冲信号BpskX采取通信频率f0下的载波的形式(采用信标X的时基)，该载波通过一系列伪随机信号进行相位调制。伪随机序列是周期性二进制序列，其在一个周期内具有随机值。在图7中示意性地示出第一脉冲信号BpskX的一个实例。注意，可以设想任何其它类型的调制(例如QPSK、FSK、GFSK或OOK)。在所示实例中，第一脉冲信号BpskX在激活信号FskX之后的0.5毫秒发送，并且持续1毫秒。第一脉冲信号BpskX因此相对于激活信号FskX而言非常短。第一脉冲信号BpskX由三个收发器A、B、C接收，这些收发器的BPSK接收器模块RcA_Bpsk、RcB_Bpsk、RcC_Bpsk处于检测模式Md_Det_Bpsk，如图6中所示。[0055]在图8中所示的步骤Etp_Aut_PXA中，第一收发器A执行由其BPSK接收器模块RcA_Bpsk接收的第一脉冲信号BpskX的自相关，在其中检测自相关峰值PXA。具体地说，在图9中示出第一自相关峰值PXA。步骤Etp_Aut_PXA包括以下子步骤：[0056]-在第一子步骤Etp_Aut_PXA_Dem中，对接收的第一脉冲信号BpskX解调。[0057]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Ech中，在采样频率下对第一解调后脉冲信号采样，以便形成包括N个样本的脉冲序列SeqX，N是正整数。所述脉冲序列SeqX例如包括19,500个样本。[0058]-在子步骤Etp_Aut_PXA_AjN中，将N个0值样本添加到脉冲序列SeqX的结尾，以便形成包括2N个样本的扩展序列。例如，如果N具有值19,500，则扩展序列包括39,000个样本。该子步骤(被称为补0)允许增加第一脉冲信号BpskX的频谱精度以便发现极大值。

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-在子步骤Etp_Aut_PXA_FFT中，例如使用快速傅里叶变换(FFT)算法通过DFT计算

扩展序列的频谱SpecX。注意，频谱SpecX的长度为2N。[0060]-在步骤Etp_Aut_PXA_Sel中，从R个原型(Protoi)i＝1…R中选择原型ProtoSel，R是大于2的整数。原型Protoi是在采样频率下采样的BPSK信号的频谱，并且已向其中添加N个0值样本。所述BPSK信号采取通过上述伪随机信号序列调制的频率为f0+δfi的载波的形式。在一个实施例中，将原型(Protoi)i＝1…R预存储在第一收发器A的寄存器中。在这种情况下，预先确定频率f0+δfi。备选地，在接收到第一脉冲信号BpskX时，根据第一收发器A的基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA生成原型(Protoi)i＝1…R，所述误差范围ΔeXA已在步骤Etp_Cal_ΔeXA中计算。在这种情况下，选择频率偏差(δfi)i＝1…R以便包括被在误差范围ΔeXA内，并且使得所述误差范围ΔeXA完全由各个频率偏差(δfi)i＝1…R涵盖。例如，对于包括在1与R之间的每个i，δfi＝i/R·ΔeXA。[0061]在这两种情况下，原型选择子步骤Etp_Aut_PXA_Sel包括以下子步骤：[0062]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Sel_Mult中，将频谱SpecX乘以R个原型(Protoi)i＝1…R中的每一者，这生成R个乘积信号(Sgpi)i＝1…R。[0063]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Sel_Trans中，在时域内将每个乘积信号(Sgpi)i＝1…R转置(transpose)。每个乘积信号(Sgpi)i＝1…R呈现峰值，这实际上是自相关峰值(Pci)i＝1…R。实际上，频域内的相乘相当于时域内的相关。进一步，注意，为了在频域内实现相乘而执行的计算少于为了在时域内实现相关而执行的计算：时域内的相关算法的复杂度为O(n2)，而频域内的复杂度为O(n·log(n))。[00]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Sel_Comp中，比较自相关峰值(Pci)i＝1…R的振幅。选择其乘积信号SgpSel呈现最高自相关峰值PcSel的原型ProtoSel。选定原型ProtoSel因此是这样的原型：其最大化自相关峰噪比以便实现最可靠的可能自相关峰值标识。注意，选定原型ProtoSel的频率偏差δfSel是信标X的基准频率frefX与第一收发器A的基准频率frefA之间的误差eXA的估计值。R越高，该估计值越准确。[0065]-在子步骤Etp_Aut_PXA_AjM中，根据补0原理，将M个0值样本添加到频谱SpecX的中心，以便创建包括N+M+N个样本的扩展频谱，M是正整数。该子步骤允许人为地增大第一脉冲信号BpskX的采样频率，以便将信号插入时域内。如果N具有值19000，则例如添加M＝1,048,576-39000个点。插入使以下操作变成可能：精细地确定对应于频谱的时间信号的极大值的形状。[0066]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Mult中，将扩展频谱乘以扩展选定原型，这生成乘积序列SeqProd。扩展选定原型是已向其中心添加M个0值样本的选定原型ProtoSel。[0067]-在子步骤Etp_Aut_PXA_Trans中，例如通过快速傅里叶逆变换(IFFT)在时域内将乘积序列转置。乘积序列呈现自相关峰值，即第一自相关峰值PXA。第一自相关峰值PXA由于子步骤Etp_Aut_PXA_AjM而具有高分辨率，并且由于子步骤Etp_Aut_PXA_Sel而具有低振幅。注意，转置后的乘积序列可以由于多路径无线电信号传播(尤其是因为第一信号BpskX在信标X与第一收发器A之间的各种障碍物上的折射或反射)而具有数个自相关峰值。第一自相关峰值PXA然后是在时间上最早检测到的峰值。[0068]在步骤Etp_Aut_PXB中，第二收发器B执行接收的第一脉冲信号BpskX的自相关，其中检测到第二自相关峰值PXB。在图9中示出第二自相关峰值PXB。以类似于步骤Etp_Aut_PXA

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的方式执行该步骤。自然地，由第二收发器B的基准频率frefB与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXB替换第一收发器A的基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA。[0069]在步骤Etp_Aut_PXC中，第三收发器C执行接收的第一脉冲信号BpskX的自相关，其中检测到第三自相关峰值PXC。在图9中示出第三自相关峰值PXC。以类似于步骤Etp_Aut_PXA的方式执行该步骤。自然地，由第三收发器C的基准频率frefC与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXC替换第一收发器A的基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA。[0070]在图10中所示的步骤Etp_Em_BpskA中，第一收发器A发送第二高速率窄带脉冲BPSK信号BpskA。第二脉冲信号BpskA采取通信频率f0下的载波的形式(采用由第一收发器A的本机振荡器提供的时基)，该载波通过上述伪随机信号序列进行相位调制。第二脉冲信号BpskA由第二收发器B和第三收发器C接收，这些收发器的BPSK接收器模块RcB_Bpsk、RcC_Bpsk仍处于检测模式Md_Det_Bpsk，如图6中所示。[0071]在步骤Etp_Aut_PAB中，第二收发器B执行接收的第二脉冲信号BpskA的自相关，其中检测到第四自相关峰值PAB。在图9中示出第四自相关峰值PAB。以类似于步骤Etp_Aut_PXA的方式执行该步骤。自然地，由第一收发器A的基准频率frefA与第二收发器B的基准频率frefB之间的误差范围ΔeAB替换第一收发器A的基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA。注意，在该步骤中，并且更具体地说在子步骤Etp_Aut_PAB_Sel_Comp中，估计第一收发器A的基准频率frefA与第二收发器B的基准频率frefB之间的误差eAB。[0072]在步骤Etp_Aut_PAC中，第三收发器C执行接收的第二脉冲BPSK信号BpskA的自相关，其中检测到第五自相关峰值PAC。在图9中示出第五自相关峰值PAC。以类似于步骤Etp_Aut_PXA的方式执行该步骤。自然地，由第一收发器A的基准频率frefA与第三收发器C的基准频率frefC之间的误差范围ΔeAC替换第一收发器A的基准频率frefA与信标X的基准频率frefX之间的误差范围ΔeXA。注意，在该步骤中，并且更具体地说在子步骤Etp_Aut_PAC_Sel_Comp中，估计第一收发器A的基准频率frefA与第三收发器C的基准频率frefC之间的误差eAC。[0073]在步骤Etp_Cal_τ第一收发器A计算有关第一自相关峰值PXA的时间(其是第一A中，

收发器A接收由信标X发送的第一脉冲信号BpskX的时间)与第一收发器A发送第二脉冲信号BpskA的时间之间的时间差TA。在图9中示出时间差τA。[0074]在步骤Etp_Cal_τ第二收发器B计算有关第二自相关峰值PXB的时间(其是第二B中，

收发器B接收由信标X发送的第一脉冲信号BpskX的时间)与有关第四自相关峰值PAB的时间(其是第二收发器B接收由第一收发器A发送的第二脉冲信号BpskA的时间)之间的时间差τ自然地，该时间差τ在图9中示出时间B。B以由第二收发器B的本机振荡器提供的时基表示。差τB。[0075]在步骤Etp_Cal_τ中，第二收发器B以由第一收发器A的本机振荡器提供的时基，B’计算对应于时间差ττ。时间差τ等于时间差τB的转置的时间差B’B’B乘以第一收发器A的基准频率frefA与第二收发器B的基准频率frefB之间的误差eAB：[0076]τ＝τB’B·eAB[0077]在图11中所示的步骤Etp_Tr_τ中，第二收发器B将时间差τ发送到第一收发器B’B’A。备选地，第二收发器B将时间差τB和第一收发器A的基准频率frefA与第二收发器B的基准频

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率frefB之间的误差eAB发送到第一收发器A。在这种情况下，第一收发器A执行时间差τ的计B’算。[0078]在步骤Etp_Cal_τ第三收发器C计算有关第三自相关峰值PXC的时间(其是第三C中，

收发器C接收由信标X发送的第一脉冲信号BpskX的时间)与有关第五自相关峰值PAC的时间(其是第三收发器C接收由第一收发器A发送的第二脉冲信号BpskA的时间)之间的时间差τ自然地，该时间差τ在图9中示出时间C。C以由第三收发器C的本机振荡器提供的时基表示。差τC。[0079]在步骤Etp_Cal_τ中，第三收发器C以由第一收发器A的本机振荡器提供的时基，C’计算对应于时间差ττ。时间差τ等于时间差τC的转置的时间差C’C’C乘以第一收发器A的基准频率frefA与第三收发器C的基准频率frefC之间的误差eAC：[0080]τ＝τC’C·eAC[0081]在图11中所示的步骤Etp_Tr_τ中，第三收发器C将时间差τ发送到第一收发器C’C’A。备选地，第三收发器C将时间差τC和第一收发器A的基准频率frefA与第三收发器C的基准频率frefC之间的误差eAC发送到第一收发器A。在这种情况下，第一收发器A执行时间差τ的计C’算。[0082]在步骤Etp_Cal_Δt中，第一收发器A计算由以下关系限定的飞行时间Δt1、Δt2和Δt3[0083]XA-AB＝Δt1·c0[0084]XA-XC＝Δt2·c0[0085]XB-XC＝Δt3·c0[0086]其中XA是信标X与第一收发器A相隔的(未知)距离，XB是信标X与第二收发器B相隔的(未知)距离，XC是信标X与第三收发器C相隔的(未知)距离，AB是信标X与第二收发器B相隔的(收发器A已知的)距离，c0是在各个设备A、B、C、X之间交换的信号的传播速度。[0087]飞行时间差Δt1因此对应于以下两个时间之间的差：信标X发送第一脉冲信号BpskX与第一收发器A接收第一脉冲信号BpskX之间的时间，以及第一收发器A发送第二脉冲信号BpskA与第二收发器B接收第二脉冲信号BpskA之间的时间。进一步，飞行时间差Δt2对应于以下两个时间之间的差：信标X发送第一脉冲信号BpskX与第一收发器A接收第一脉冲信号BpskX之间的时间，以及信标X发送第一脉冲信号BpskX与第三收发器C接收第一脉冲信号BpskX之间的时间。最后，飞行时间差Δt3对应于以下两个时间之间的差：信标X发送第一脉冲信号BpskX与第二收发器B接收第一脉冲信号BpskX之间的时间，以及信标X发送第一脉冲信号BpskX与第三收发器C接收第一脉冲信号BpskX之间的时间。[0088]第一收发器A根据以下公式计算飞行时间差Δt1、Δt2和Δt3：[00]Δt1＝ττ-AB/c0)A-(B’[0090]Δt2＝ττ-AC/c0)A-(C’[0091]Δt3＝τ–AB/c0-(τ-AC/c0)B’C’[0092]在步骤Etp_Cal_PosX中，第一收发器A对以下具有3个未知数(XA、XB、XC)的三个方程的方程组求解：[0093]XA＝Δt1·c0+AB[0094]XC＝XA-Δt2·c0

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XB＝Δt3·c0+XC

[0096]并且得出信标X的位置PosX。[0097]可以再次执行所有上述步骤，以使得第一收发器A具有信标X的至少两个位置。方法METH然后包括例如经由平均值从至少两个位置计算最终位置的额外步骤Etp_Filt_PosX。[0098]在图12中所示的步骤Etp_Tr_PosX中，A将X的位置PosX发送到第二收发器B、第三收发器C、信标X和集中化单元。备选地，第一收发器A仅将X的位置Pos_X发送到这些设备中的一者、两者或三者。[0099]自然地，上面提供的步骤的顺序并非性的，因为可以以任何其它技术上可能的顺序执行所述步骤。[0100]从以上给出的描述，所属技术领域的技术人员可以构想用于定位信标的方法和系统的数个变型而不偏离由权利要求限定的本发明的范围。例如，提供包括三个收发器A、B、C的2D定位系统。但是，通过在该定位系统中集成额外收发器，能够实现信标的3D定位，即信标的定位不一定在0高度。但是，基本定位原理保持不变。

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