相關申請的交叉引用

以下申請的全部主題(包括所提交的全部材料)通過引用全部合并于此：

美國臨時專利申請no.61/147,711；2009年1月27日提交的名稱為“用于單個或多個設備的范圍搜尋、定向以及定位的方法和裝置(amethodandapparatusforrangingfinding,orienting,andpositioningofsingleormultipledevices)”；

pct專利申請ca2010/000095；2010年1月27日提交的名稱為“用于單個和/或多個設備的范圍搜尋、定向以及定位的方法和裝置(amethodandapparatusforrangingfinding,orienting,andpositioningofsingleand/ormultipledevices)”并且制定美國；

美國臨時專利申請no.61/367,787；2010年7月26日提交的名稱為“用于單個和/或多個設備的范圍搜尋、定向以及定位的方法和裝置(amethodandapparatusforrangingfinding,orienting,andpositioningofsingleand/ormultipledevices)”；

美國臨時專利申請no.61/369,994；2010年8月2日提交的名稱為“用于單個或多個設備的范圍搜尋、定向以及定位的方法和裝置(amethodandapparatusforrangingfinding,orienting,andpositioningofsingleormultipledevices)”；

美國臨時專利申請no.61/371,053；2010年8月5日提交的名稱為“非接觸式觸發(fā)器/方向性光開關和調(diào)光器(atouch-lesstoggle/directionallightswitchanddimmer)”；以及

美國臨時專利申請62/060,769；2014年10月7日提交的名稱為“用于定向和定位的設備和方法(deviceandmethodfororientationandpositioning)”。

本發(fā)明涉及對象的感測位置。

技術背景

光學導航是跟蹤移動物體的直觀且精確的方式。光學方法是直觀的，因為由于我們自己的人體立體視覺系統(tǒng)通過光學的三角測量來計算對象的位置和軌跡。光學導航的精確性是由于相比典型物體的尺寸電磁輻射的波長非常短，由于光的極大速度和相對的抗干擾，所以短距離測量的延遲可以忽略。

光學導航通常利用若干的相機以通過研究物體在環(huán)境中的圖像來確定物體在環(huán)境中的位置或軌跡。這樣的光學捕獲或跟蹤系統(tǒng)通常稱之為光學運動捕獲(mc)系統(tǒng)。通常，由于需要重要的圖像的前處理和后處理，以及與算法的分割和實施相關聯(lián)的附加運算，運動捕捉在運算上的花費很高，參見例如mcsheery的美國專利no.6,324,296。

低成本便攜式計算設備(諸如手持式或手掌大小的計算機)能夠支持鄰近的計算機之間的局域通信，或者更普遍地能夠支持無線網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)絡通信。配備合適的便攜式計算機的用戶能夠例如交換郵件，瀏覽網(wǎng)頁，使用地圖軟件，控制鄰近的計算機外圍設備(例如，打印機)，或者接收來自本地設備的信息(例如，打印機的工作狀態(tài))。如果已知便攜式計算設備的精確空間位置，則能夠提高各種應用的靈活性和實用性。已知便攜式計算設備的位置(具有幾米至小于1米等的精確度)允許構建用戶特定的地圖，向其他人發(fā)送位置信息，以及接收鄰近計算或真實世界資源的位置信息(例如，回答諸如“最近的打印機在哪里”或“最近的咖啡店在哪里”的問題)。為此，具有易于確定且可靠的位置信息是有用的特征。

然而，難以利用低成本設備來進行空間定位。包括gps接收器的設備通常由于較差的無線電接收而無法在室內(nèi)工作，并且需要大量的時間來以所需要的準確性來確定位置。在一些區(qū)域，可能不具有差分gps可用性來以最大的實用性獲得必要的米量級的精確度。用于定位空間位置的其他無線方案通常不夠精確(例如，具有1000米誤差的數(shù)字蜂窩電話服務區(qū)域)，或者太昂貴(慣性導航系統(tǒng))。

所期望的是，提供新的位置感測的方法來克服現(xiàn)有技術的至少一些不足，或者至少提供有用的替換方法。

技術實現(xiàn)要素：

下面在此呈現(xiàn)總體發(fā)明構思的簡化內(nèi)容以提供本發(fā)明的多方面的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的廣泛概述。其不意在限制本發(fā)明的重要或關鍵要素或者描述本發(fā)明的范圍。此外，在此并且貫穿本公開和權利要求，任何一個要素特征，任何方面或示例實施例的動作可以與來自相同或其他方面或示例實施例的任何一個或多個要素組合。

在一方面，提供了一種定位發(fā)射器的方法，包括：

-使發(fā)射器能夠發(fā)射至少一個定位信號，該定位信號至少部分包括脈沖列中的多個離散脈沖；

-使在感測位置的多個間隔的接收器中的每個接收器能夠感測位置接收定位信號，每個接收器具有與該接收器相對于感測位置的參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置；

-處理在每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)有關的脈沖值，并且將該脈沖值與角度位置值相關聯(lián)以形成脈沖計數(shù)值；

-將與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的經(jīng)對準的接收器識別為與發(fā)射器對準的接收器，并且將經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于接收器相對于參考軸的角度位置值。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠根據(jù)脈沖強度閾值來配置每個脈沖的最小強度。

一些示例實施例可以進一步包括根據(jù)下式來確定最大脈沖計數(shù)值：

最大脈沖計數(shù)值＝sum[a[i]*e[i]]/sum[e[i]]，對于i＝1,...,n

“i”是每個接收器的索引，而n是接收器的總數(shù)；

a[i]是接收器“i”的角度位置值；并且

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

一些示例實施例可以進一步包括：

-使發(fā)射器能夠沿著脈沖列將每個脈沖的強度從一個脈沖改變至另一個脈沖；以及

-將最大脈沖計數(shù)值歸于發(fā)射器相對于感測位置的范圍值。

在一些示例實施例中，最大脈沖計數(shù)值可以根據(jù)下式來確定：

在a[k]處，最大脈沖計數(shù)值＝max[e[i]]，對于i＝1,...,n，

其中“i”是與每個接收器對應的索引值，而n是接收器的總數(shù)，

a[i]是接收器“i”的角度位置值。

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

“k”是經(jīng)對準的接收器，并且

a[k]是角度位置值。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠發(fā)射出發(fā)射器標識符。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠在定位信號中發(fā)射出發(fā)射器標識符。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠發(fā)射出發(fā)射器標識符作為脈沖列前面的一系列脈沖。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器在不同于定位信號的發(fā)射器標識信號中發(fā)射出發(fā)射器標識符。

一些示例實施例可以進一步包括使接收器通過發(fā)射器標識符來識別發(fā)射器。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠在單次突發(fā)中發(fā)射具有相同或者不同強度的脈沖的脈沖列。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠在重復的單次突發(fā)中發(fā)射重復的脈沖列。

一些示例實施例可以進一步包括使得發(fā)射器能夠發(fā)射包括位置代碼的發(fā)射器標識符。

一些示例實施例可以進一步包括從可尋址的網(wǎng)絡資源和/或從存儲器訪問該位置代碼。

一些示例實施例可以進一步包括使發(fā)射器能夠間歇地、連續(xù)地或接收到詢問或同步信息之后發(fā)射定位信號。

一些示例實施例可以進一步包括使得發(fā)射器能夠發(fā)射從包括以下的群組所選擇的載波頻率處的定位信號：近紅外、遠紅外、可見、紫外、高頻無線電、超寬帶無線電以及超聲波。

一些示例實施例可以進一步包括使攜帶接收器的第一物體相對于、朝向或背離發(fā)射器行進。

一些示例實施例可以進一步包括使得攜帶接收器的第二物體相對于、朝向或背離發(fā)射器行進。

一些示例實施例可以進一步包括，對于第一和第二發(fā)射器中的每個發(fā)射器，本公開文本的多個方面和/或示例實施例中的一個或多個所限定的步驟。

在另一方面，提供了一種定位第一發(fā)射器和第二發(fā)射器的方法，包括：

-使第一發(fā)射器和第二發(fā)射器中的每個發(fā)射器能夠分別發(fā)射至少一個第一定位信號和第二定位信號，該第一定位信號和第二定位信號至少部分包括脈沖列中的多個離散脈沖；

-使多個間隔的接收器中的選定的接收器能夠在感測位置接收第一定位信號和第二定位信號，每個接收器具有與該接收器相對于感測位置的參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置；

-處理第一位置信號和第二位置信號，以形成與超過脈沖強度閾值的第一脈沖計數(shù)和第二脈沖計數(shù)相關的相應的第一脈沖值和第二脈沖值，并且將第一脈沖值和第二脈沖值與對應的接收器的角度位置關聯(lián)，以形成第一脈沖計數(shù)值和第二脈沖計數(shù)值；

-將與第一最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的第一經(jīng)對準的接收器識別為與第一發(fā)射器對準的第一接收器，并且將第一經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于第一發(fā)射器相對于參考軸的角度位置值；以及

-將與第二最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的第二經(jīng)對準的接收器識別為與第二發(fā)射器對準的第二接收器，并且將第二經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于第二接收器相對于參考軸的角度位置值。

一些示例實施例可以進一步包括根據(jù)脈沖強度閾值來配置每個脈沖的最小強度的第一發(fā)射器和第二發(fā)射器。

一些示例實施例可以進一步包括：

-使得第一發(fā)射器和第二發(fā)射器能夠沿著脈沖列將每個脈沖的強度從一個脈沖改變至另一個脈沖；

-將第一最大脈沖計數(shù)值歸于第一傳感器相對于感測位置的第一范圍值；以及

-將第二最大點計數(shù)值歸于第二傳感器相對于感測位置的第二范圍值。

一些示例實施例可以進一步包括使得第一發(fā)射器和第二發(fā)射器能夠發(fā)射共用的定位信號。

另一方面，提供了信標設備，包括沿著發(fā)射器表面進行分布的多個發(fā)射器，每個發(fā)射器沿著唯一的軸發(fā)射至少一個定位信號，定位信號至少部分包括脈沖列中的多個離散脈沖。

在一些示例實施例中，發(fā)射器可以沿著發(fā)射器表面以對稱或非對稱、空間和/或角度圖案進行分布。

一些示例實施例可以進一步包括響應于輸入的觸發(fā)器電路，使得信標處理器能夠啟動定位信號。

在一些示例實施例中，信標可用于接收或生成同步信號以控制定位信號的定時。

在一些示例實施例中，發(fā)射器表面可以是彎曲狀的或成角度的。

在一些示例實施例中，發(fā)射器表面至少部分地是球狀、棱柱狀、金字塔狀、圓柱形、和/或圓錐狀。

在一些示例實施例中，發(fā)射器表面可至少部分是球狀，發(fā)射器分布在該表面上。

另一方面，提供了一種用于定位發(fā)射器的設備，包括在感測位置從發(fā)射器接收至少一個定位信號的多個間隔的發(fā)射器，每個接收器具有與接收器相對于感測位置的參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置值，定位信號至少部分地包括脈沖列中的多個離散脈沖，至少一個處理器用于：

-處理在每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值；

-將脈沖值與角度位置值關聯(lián)以形成脈沖計數(shù)值，以及

-識別與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的經(jīng)對準的接收器作為與發(fā)射器對準的發(fā)射器；以及

-將經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于接收器相對于參考軸的角度位置值。

在一些示例實施例中，接收器接收到的定位信號中的每個脈沖的強度沿著脈沖列從一個脈沖改變至另一脈沖。在此情況下，至少一個處理器用于將最大脈沖計數(shù)值歸于發(fā)射器相對于感測位置的范圍值。

另一方面，提供了一種定位設備，包括定位在接收器表面上的多個間隔的接收器，接收器在感測位置從本公開文本中所限定的信標設備接收至少一個定位信號，每個接收器具有與接收器相對于感測位置的參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置值，定位信號至少部分地包括脈沖列中的多個離散脈沖，至少一個處理器用于：

-處理在每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值；

-將脈沖值與角度位置值關聯(lián)以形成脈沖計數(shù)值，以及

-識別與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的經(jīng)對準的接收器作為與信標設備對準的接收器；以及

-將經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于信標設備相對于參考軸的角度位置值。

在一些示例實施例中，接收器所接收到的定位信號中的每個脈沖的強度沿著脈沖列從一個脈沖改變至另一脈沖；至少一個處理器用于將最大脈沖計數(shù)值歸于發(fā)射器相對于感測位置的范圍值。

一些示例實施例可以進一步包括用于發(fā)射通過信標設備識別的詢問信號的發(fā)射器，使得信標設備發(fā)射定位信號。

在一些示例實施例中，接收器表面可以至少部分是彎曲狀的或成角度的。

在一些示例實施例中，接收器表面至少部分地是球狀、棱柱狀、金字塔狀、圓柱形、和/或圓錐狀。

在一些示例實施例中，接收表面可至少部分是球狀，接收器分布在該表面上。

在一些示例實施例中，接收表面可以至少部分是球狀，接收器分布在該表面上。

另一方面，提供了一種交互式對象組件，包括：

-具有至少一個第一發(fā)射器和至少一個第一接收器的第一對象；以及

-具有至少一個第二發(fā)射器和至少一個第二接收器的第二對象；

-至少一個第一發(fā)射器和至少一個第二接收器實施本公開文本中所限定的一個或多個方面和/或示例實施例中所限定的方法；以及

-至少一個第二發(fā)射器和至少一個第一接收器實施本公開文本中所限定的一個或多個方面和/或示例實施例中所限定的方法。

在一些示例實施例中，第一對象和第二對象可以從包括如下對象的群組來選擇：

i)能夠彼此相對移動的電動對象；

ii)電動對象和一個或多個靜止對象；

iii)能夠彼此相對移動的電動玩偶；

iv)可移動設備及其參考單元；

v)機器人設備及其參考單元；

vi)機器人真空設備及其參考單元；

vii)相機、手機、汽車、裝置和/或附件，及其參考單元；

viii)來自射箭、模型飛機、羽毛球、足球、棒球、排球、橄欖球、網(wǎng)球、籃球、高爾夫球、曲棍球、板球、壁球、網(wǎng)球中的任一個的可移動運動對象；

ix)武器和/或其投射參考單元；以及

x)可穿戴標簽及其參考單元。

另一方面，提供了一種定位器配置定位定位信號發(fā)生器的方法，包括：

-提供多個間隔的接收器，包括位于各個定位信號接收位置的一組接收器，每個接收器將角度位置坐標值與接收器相對于參考軸的指定角度相關聯(lián)地存儲在存儲器中；

-使得接收器群組中的每個接收器能夠從定位信號發(fā)射器接收至少一個定位信號，該定位信號至少部分地包括至少一個脈沖列中的多個脈沖；

-使得至少一個定位器處理器與間隔的接收器進行通信，在第一時鐘增量進行：

-處理在接收器群組中的每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值；

-形成坐標包括從存儲器獲取到的每個脈沖計數(shù)值和對應的角度位置的脈沖值曲線；以及進行

-將與脈沖計數(shù)曲線中最大脈沖計數(shù)值對應的指定角度位置坐標值歸于代表發(fā)射器的航向的位置值。

在一些實例實施例中，脈沖列中的脈沖將脈沖強度從一個脈沖改變至另一個脈沖，進一步包括使得至少一個定位器處理器根據(jù)最大脈沖計數(shù)值，將范圍值歸于定位信號發(fā)生器。處理器可以被使能將至少航向值歸于發(fā)射器標識符以形成第一組發(fā)射器識別坐標，并且將第一組存儲在存儲器中。第一組坐標可以包括范圍值。處理器可以針對至少第二時鐘增量使能，以形成第二組發(fā)射器識別坐標，并且將第二組存儲在存儲器中。接收器可以被使能從發(fā)射器或從存儲器接收發(fā)射器標識符。

在一些實施例中，處理器可以根據(jù)以下來計算角度位置值：

角度位置值＝sum[a[i]*e[i]]/sum[e[i]]

i＝1,...,n

其中“i”是每個接收器的索引；

n是接收器的總數(shù)；

a[i]是接收器“i”的角度位置值；并且

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

在一些示例實施例中，指定的角度位置值可以與注冊最大脈沖計數(shù)值的接收器的角度位置值對應。指定的角度位置值可以接近或者位于一個或多個接收器的一個或多個相鄰的角度位置值之間。

一些示例實施例可以進一步包括使得至少一個發(fā)射器處理器與發(fā)射器進行通信，從而發(fā)射具有或者不具有發(fā)射器標識符的至少一個定位信號。發(fā)射器處理器可以被使能根據(jù)脈沖強度閾值來配置每個脈沖的最小強度。發(fā)射器可以被使能沿著脈沖列將每個脈沖的強度從一個脈沖改變至另一個脈沖，或者固定每個脈沖的強度。發(fā)射器處理器可以被使能配置發(fā)射器在定位信號中發(fā)射出發(fā)射器標識符。發(fā)射器標識符可以在脈沖列之前。

在一些示例實施例中，發(fā)射器標識符可以是不同于定位信號的發(fā)射器標識信號或者在其中。定位信號可以在重復的單次突發(fā)中包括單個脈沖列。定位信號可以在重復的單次突發(fā)中包括重復的脈沖列。

一些示例實施例可以進一步包括使得發(fā)射器處理器能夠配置發(fā)射器間歇地、連續(xù)地或接收到詢問或同步信息之后發(fā)射定位信號。發(fā)射器處理器可以被使能配置發(fā)射器發(fā)射從包括近紅外、遠紅外、可見、紫外、高頻無線電、超寬帶無線電以及超聲波的群組所選擇的載波頻率的定位信號。

一些示例實施例可以進一步包括使得定位器處理器能夠啟動與第一和/或第二組坐標相關的動作。啟動動作可以包括部署傳動系或發(fā)出指令。部署傳動系可包括指示傳動系朝向或背離發(fā)射器移動。指令可以是諸如sms文本等的書面消息、音頻或圖形消息。此外，可以根據(jù)所接收的指令來配置動作。

在一些示例性實施例中，可以從存儲器、定位信號或接收到的指令信號中檢索指令。

在一些示例性實施例中，發(fā)射器可以位于物體的一個或多個表面區(qū)域上方，其中發(fā)射器的定位識別出物體的取向。發(fā)射器的定位可以識別面向接收器的物體的一部分。

在一些示例性實施例中，接收器至少部分地沿著相對于參考軸的曲線對準。

在一些示例性實施例中，接收器可以組織在相鄰行中，其中每行中的接收器在發(fā)射器的公共指定仰角處，接收對應于不同航向角度值的不同角度位置處的定位信號。

在一些示例性實施例中，接收器可以被組織在相鄰行中，其中根據(jù)以下方式，每行中的接收器在發(fā)射器的公共指定仰角處，接收與不同航向角度值對應的不同角度位置處的定位信號。

航向角＝sum[a[i]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于i＝1，...，n

仰角＝sum[b[j]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于j＝1，...，m

對于(i，j)是每個接收器的索引，n是航向接收器元件的總數(shù)，m是高度接收器元件的總數(shù)。

a[i]是接收器元件“i”的固定航向角。

b[j]是接收器元件“j”的固定仰角。

e[i，j]是在接收器元件“(i，j)”處接收到的ir脈沖能量。

在另一方面，提供了一種包括第一對象和第二對象的組件，第一和第二對象中的每一個包括至少一個定位器處理器，該至少一個定位器處理器與多個接收器通信并且用于執(zhí)行本公開文本和/或權利要求中所限定的一個或多個方法動作，以及至少一個發(fā)射器處理器，該至少一個發(fā)射器處理器與至少一個發(fā)射器通信并用于執(zhí)行在本公開文本和/或權利要求中所限定的一個或多個方法動作。

另一方面，提供了一種定位發(fā)射器的方法，包括：

-多個間隔的接收器，每個接收器將角度位置坐標值與接收器相對于參考軸的指定角度相關聯(lián)地存儲在存儲器中；

-每個接收器用于從發(fā)射器接收至少一個定位信號，該定位信號至少部分地包括至少一個脈沖列中的多個脈沖；

-至少一個定位器處理器，與間隔的接收器進行通信，該至少一個定位器處理器用于：

-處理在接收器群組中的每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值；

-形成坐標包括脈沖計數(shù)值和對應的角度位置的脈沖計數(shù)曲線；以及

-將與脈沖計數(shù)曲線中最大脈沖計數(shù)值對應的指定角度位置坐標值歸于發(fā)射器的至少航向的代表。

在一些實例實施例中，脈沖列中的脈沖將脈沖強度從一個脈沖改變至另一脈沖，定位器處理器可以用于根據(jù)最大脈沖計數(shù)值，將范圍值歸于定位信號發(fā)生器。定位器處理器可以用于將至少首部值歸于發(fā)射器標識符以形成第一組發(fā)射器識別坐標，并且將第一組存儲在存儲器中。第一組坐標可以包括范圍值。

在一些實施例中，定位器處理器可以用于針對至少第二時鐘增量，形成第二組發(fā)射器識別坐標，并且將第二組存儲在存儲器中。定位器接收器可以用于從發(fā)射器或從存儲器接收發(fā)射器標識符。

在一些實施例中，定位器處理器可以根據(jù)以下來計算角度位置值：

角度位置值＝sum[a[i]*e[i]]/sum[e[i]]，

對于i＝1,...,n

其中“i”是每個接收器的索引；

n是接收器的總數(shù)；

a[i]是接收器“i”的角度位置值；并且

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

在一些示例實施例中，指定的角度位置值可以與注冊最大脈沖計數(shù)值的接收器的角度位置值對應。指定的角度位置值可以接近至少一個接收器的角度位置值。

一些示例實施例可以進一步包括至少一個發(fā)射器處理器，其與發(fā)射器進行通信，并且用于使得發(fā)射器能夠發(fā)射具有或者不具有發(fā)射器標識符的定位信號。

在一些實施例中，發(fā)射器處理器可以進一步用于根據(jù)脈沖強度閾值來設置每個脈沖的最小強度。發(fā)射器處理器可以用于沿著脈沖列將每個脈沖的強度從一個脈沖改變至另一脈沖，或者固定每個脈沖的強度。發(fā)射器處理器可以用于使得發(fā)射器能夠在定位信號中發(fā)射出發(fā)射器標識符。發(fā)射器標識符可以在脈沖列之前。發(fā)射器標識符可以是不同于定位信號的發(fā)射器標識信號。

在一些示例實施例中，定位信號可以在重復的單次突發(fā)中包括單個脈沖列。定位信號可以在重復的單次突發(fā)中包括重復的脈沖列。發(fā)射器處理器可以用于使得發(fā)射器能夠間歇地、連續(xù)地或接收到詢問或同步信息之后發(fā)射定位信號。發(fā)射器處理器可以用于使得發(fā)射器能夠發(fā)射從包括近紅外、遠紅外、可見、紫外、高頻無線電、超寬帶無線電以及超聲波的群組所選擇的載波頻率的定位信號。

在一些示例實施例中，定位器處理器可以用于啟動與第一和/或第二組坐標相關的動作。啟動動作可以包括部署傳動系。動作可以是文本、音頻消息或圖形消息。本地處理器用于根據(jù)接收到的指令選擇動作?？梢詮拇鎯ζ?、定位信號或接收到的指令信號中獲取指令。部署傳動系可包括指示傳動系朝向或背離發(fā)射器移動。

一些示例實施例可以進一步包括傳動系。

一些示例實施例可以進一步包括帶有限定一個或多個表面區(qū)域的主體的信標，進一步包括定位在所述一個或多個表面區(qū)域上的多個發(fā)射器。接收器可以至少部分地沿著相對于參考軸的曲線對準。接收器可以被組織在相鄰行中，其中每行中的接收器在發(fā)射器的公共指定仰角處，接收與不同航向角度值對應的不同角度位置處的定位信號。

在一些示例性實施例中，接收器可以被組織在相鄰行中，其中每行中的接收器在發(fā)射器的公共指定仰角處，接收與不同航向角度值對應的不同角度位置處的定位信號，根據(jù)：

航向角＝sum[a[i]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于i＝1，...，n

仰角＝sum[b[j]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于j＝1，...，m

對于(i，j)是每個接收器的索引，n是航向接收器元件的總數(shù)，m是高度接收器元件的總數(shù)。

a[i]是接收器元件“i”的固定航向角。

b[j]是接收器元件“j”的固定仰角。

e[i，j]是在接收器元件“(i，j)”處接收到的ir脈沖能量。

另一方面，提供了一種包括第一和第二對象的組件，其中第一對象包括本公開文本和/或權利要求中所公開的至少一個發(fā)射器和至少一個發(fā)射器處理器，第二對象包括本公開文本和/或權利要求中所公開的多個接收器和至少一個定位器處理器。第一對象和第二對象可以從包括如下對象的群組來選擇：

i)能夠彼此相對移動的電動對象；

ii)電動對象和一個或多個靜止對象；

iii)能夠彼此相對移動的電動玩偶；

iv)可移動設備及其參考單元；

v)機器人設備及其參考單元；

vi)機器人真空設備及其參考單元；

vii)相機、手機、汽車、裝置和/或附件，及其參考單元；

viii)來自射箭、模型飛機、羽毛球、足球、棒球、排球、橄欖球、網(wǎng)球、籃球、高爾夫球、曲棍球、板球、壁球、網(wǎng)球中的任一個的可移動運動對象；

ix)武器和/或其投射參考單元；

x)無人機和/或其參考單元；以及

xi)可穿戴標簽及其參考單元。

另一方面，提供了一種定位器設備，其包括本公開文本和/或權利要求中所限定的多個接收器和至少一個定位器處理器。

另一方面，提供了一種信標設備，其包括本公開文本和/或權利要求中所限定的至少一個發(fā)射器和至少一個發(fā)射器處理器。

另一方面，提供了一種定位第一發(fā)射器和第二發(fā)射器的方法，包括：

a.使得相對于感測位置的多個間隔的接收器的每個接收器從第一發(fā)射器接收第一定位信號，并且從第二接收器接收第二定位信號，第一定位信號至少部分包括第一脈沖列中的多個脈沖，第二定位信號至少部分包括第一脈沖列中的多個脈沖，每個接收器具有與接收器相對于參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置值；以及

b.使得處理器進行：

1.處理在每個接收器處接收到的第一和第二定位信號，以形成：

a.與超過脈沖強度閾值的脈沖的第一計數(shù)有關的第一脈沖計數(shù)值，從而根據(jù)第一脈沖計數(shù)值形成第一脈沖計數(shù)曲線；以及

b.與超過脈沖強度閾值的脈沖的第二計數(shù)有關的第二脈沖計數(shù)值，從而根據(jù)第二脈沖計數(shù)值形成第二脈沖計數(shù)曲線；以及

2.將第一發(fā)射器的位置歸于與第一脈沖計數(shù)曲線中的第一最大脈沖計數(shù)值對應的第一指定角度位置值；以及

3.將第一發(fā)射器的位置歸于與第一脈沖計數(shù)曲線中的第一最大脈沖計數(shù)值對應的第一指定角度位置值。

在一些示例實施例中，第一和第二定位信號可以是相同的。

另一方面，提供了信標設備，包括沿著發(fā)射器表面進行分布的多個發(fā)射器，每個發(fā)射器沿著唯一的軸發(fā)射至少一個定位信號。定位信號至少部分包括脈沖列中的多個離散脈沖。

在一些示例實施例中，發(fā)射器可以沿著發(fā)射器表面以對稱或非對稱、空間和/或角度圖案進行分布。

一些示例實施例可以進一步包括信標配置的處理器，以發(fā)起定位信號。信標處理器可用于接收或生成同步信號以控制定位信號的定時。

在一些示例實施例中，發(fā)射器表面可以是彎曲狀的或成角度的。發(fā)射器表面至少部分是球狀、棱柱狀、金字塔狀、圓柱形、和/或圓錐狀?？梢苑植荚诒砻嫔?。

另一方面，提供了一種定位設備，包括定位在相對于感測位置的接收器表面上的多個間隔的接收器，從本公開文本中所限定的信標設備接收至少一個定位信號，每個接收器具有與接收器相對于感測位置的參考軸的指定角度相關聯(lián)的角度位置值，定位信號至少部分包括至少一個脈沖列中的多個離散脈沖，并且至少一個處理器用于：

-處理在每個接收器處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值；

-將脈沖值與角度位置值關聯(lián)以形成脈沖計數(shù)值，以及

-識別與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的經(jīng)對準的接收器作為與信標設備對準的接收器，以及

-將經(jīng)對準的接收器的角度位置值歸于信標設備相對于參考軸的角度位置值。

在一些示例實施例中，定位信號中的每個脈沖的強度可以沿著脈沖列從一個脈沖改變至另一脈沖。該至少一個處理器用于將最大脈沖計數(shù)值歸于發(fā)射器相對于感測位置的范圍值。

一些示例實施例可以進一步包括發(fā)射器用于發(fā)射通過信標設備識別的詢問信號的詢問發(fā)射器，使得信標設備發(fā)射定位信號。傳動系可以響應于指令信號，使得設備相對于信標進行移動。

另一方面，提供了一種用于定位至少一個發(fā)射器的設備，包括接收器陣列，該接收器陣列相對于對應的陣列位置軸配置在關于陣列的不同角度位置，從發(fā)射器接收信號，信號具有包括脈沖列的至少一個突發(fā)，以及至少一個處理器，用于相對于它們各自的角度位置，在陣列中從一個接收器到另一個接收器地概述每個接收器的脈沖計數(shù)值，以指定與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的最大峰值角度位置，并且將峰值角度位置歸于角度發(fā)射器位置。

在一些示例實施例中，峰值角度位置可以與指定時間的脈沖計數(shù)值的加權平均相關聯(lián)。角度發(fā)射器位置可以鏈接到注冊最大脈沖計數(shù)值的接收器的峰值角度位置。每個脈沖計數(shù)值可以根據(jù)接收器針對接收到的每個脈沖的狀態(tài)的連續(xù)變化，與接收器接收到的脈沖計數(shù)相關聯(lián)。每個脈沖計數(shù)值可以與接收器為了接收到的脈沖列持續(xù)保持在on狀態(tài)的時期相關聯(lián)。

在一些示例實施例中，處理器可以用于根據(jù)角度發(fā)射器位置，朝向至少一個指定的路標繪制路徑，并且發(fā)出啟動朝向路標的移動的一個或多個指令。傳動系提供并且用于朝向路標移動設備。

在一些示例實施例中，處理器可以用于針對設備內(nèi)部或外部的一個或多個自主功能發(fā)出指令。

在一些示例實施例中，多個發(fā)射器可以位于內(nèi)部或外部區(qū)域的分開的位置，由此針對接收器陣列限定相關聯(lián)的信號接收區(qū)域。

另一方面，提供了一種在此所限定的設備，其中設備可以從包括以下對象的群組中選擇；

a.電動對象；

b.電動玩偶；

c.可移動設備；

d.機器人設備；

e.機器人真空設備；

f.相機；

g.電話或智能手機；

h.裝置；

i.來自射箭、模型飛機、羽毛球、足球、棒球、排球、橄欖球、網(wǎng)球、籃球、高爾夫球、曲棍球、板球、壁球、網(wǎng)球中的任一個的可移動運動對象；

j.武器和/或無人機；以及

k.a至j的任何一個或多個的附件。

另一方面，提供了一種將目標對象與跟蹤對象交互的方法，包括：

-向跟蹤對象提供相對于跟蹤位置進行定位的間隔接收器的陣列，每個接收器將角度位置值與接收器相對于參考軸的指定角度相關聯(lián)，并且輸出至少一個動作以啟動關于目標對象的動作；

-使接收器能夠從目標對象上的發(fā)射器接收定位信號，該定位信號至少部分包括脈沖列中的多個脈沖；

-匯集脈沖計數(shù)值，每個脈沖計數(shù)值與接收器所接收到的脈沖的計數(shù)相關聯(lián)，這些接收器定位在相對于目標對象的信號接收位置；

-將信號接收接收器的角度位置與它們對應的脈沖計數(shù)值相關聯(lián)，從而將與最大脈沖計數(shù)值對應的角度位置作為目標對象的角度目標位置；以及

-啟動相對于角度目標位置的動作輸出。

在一些實例實施例中，脈沖列中的脈沖可以將脈沖強度從一個脈沖改變至另一脈沖，進一步包括根據(jù)最大脈沖計數(shù)值，識別目標對象相對于參考軸的范圍。

在一些示例實施例中，動作輸出可操作為耦接到用于使得跟蹤對象發(fā)生位移的傳動系。

一些示例實施例可以進一步包括：

a.對于第一時期，繪制相對于角度位置的第一路標；以及

b.使得包括使能傳動系的動作輸出朝向第一路標移動跟蹤對象。

一些示例實施例進一步包括：

c.對于第二時期，識別目標對象的更新角度位置；

d.繪制相對于更新角度位置的第二路標；以及

e.使傳動系能夠朝向第二路標移動跟蹤對象。

在一些示例實施例中，繪制可以包括根據(jù)路標中的一個，獲得所存儲的與臨時值對應的地理描述符，并且根據(jù)角度位置修正該臨時值以形成路標。

另一方面，提供了一種局域?qū)Ш较到y(tǒng)，包括：

a.用于在行進區(qū)域定位在指定間隔位置的多個信標，每個信標包括用于發(fā)射定位信號的至少一個發(fā)射器；

b.在行進區(qū)域相對于信標可移動的定位設備，定位設備包括：

ii.相對于跟蹤位置進行定位的間隔接收器的接收器陣列，每個接收器將角度位置值與接收器相對于參考軸的指定角度相關聯(lián)；

iii.移動定位設備穿過行進區(qū)域的傳動系；以及

iv.與接收器陣列和傳動系進行可操作通信的至少一個處理器，該處理器用于：

1.使接收器能夠從發(fā)射器接收定位信號，每個定位信號至少部分包括脈沖列中的多個脈沖；

2.對于接收到的每個脈沖列，將根據(jù)列中接收到的脈沖數(shù)的脈沖計數(shù)值與對應接收器的角度位置相關聯(lián)；

3.根據(jù)從每個信標接收到的定位信號的脈沖計數(shù)值，識別最大脈沖值，并且將具有對應的關聯(lián)角度位置的信標，從而形成角度位置的第一位置陣列；

4.在相對于第一位置陣列的行進區(qū)域中形成第一路標；以及

5.朝向第一路標啟動傳動系；

6.重復2和3以形成第二位置陣列；

7.在相對于第二位置陣列的行進區(qū)域中形成第二路標；以及

8.朝向第二路標啟動傳動系。

另一方面，提供了一種用于定位至少一個發(fā)射器的方法，包括從接收器陣列中的每個接收器接收一個或多個輸出，其中的接收器陣列相對于對應的陣列位置軸配置在關于陣列的不同角度位置，一個或多個輸出對應于從發(fā)射器接收到的定位信號中的脈沖列，以及處理這些輸出，從而相對于它們各自的角度位置，在陣列中從一個接收器到另一個接收器地概述每個接收器的脈沖計數(shù)值，以指定與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的最大峰值角度位置，并且將峰值角度位置歸于角度發(fā)射器位置。

考慮到示例性實施例的以下描述和附圖，本發(fā)明的附加功能、目的、優(yōu)點和特征將變得顯而易見。

附圖說明

將只作為示例參考附圖來描述本發(fā)明的一些示例實施例，其中：

圖1是信標設備和定位設備的示意圖；

圖1a是圖1的信標設備的放大圖；

圖1b圖1的信標和定位設備的各個方位的操作示意圖。

圖2是信標設備和定位設備的示意圖；

圖3示出信標設備和定位設備的示意圖；

圖4是示出圖1至3的信標設備和定位設備的特征的示意圖；

圖5a、圖5b和圖5c是使用定時脈沖的時隙通信協(xié)議的示意圖，而圖5d和圖5e是定位設備配置的示意圖；

圖6是圖1至圖3的信標和定位設備的操作示意圖；

圖7a、圖7b和圖7c是對于圖1至圖3的信標和定位設備的示例操作的角度位置相比計數(shù)值的圖表的示意圖；

圖8是使用信標來三角測量接收器陣列在機器人設備上的位置的方法的操作配置的外觀示意圖；

圖9是繪制路徑點并且使用航向角來繪制機器人的引導路徑的方法的操作配置的外觀示意圖；以及

圖10是用于使用信標將機器人設備引導回到塢站的操作配置的外觀示意圖。

具體實施方式

應當理解的是，本發(fā)明不將其應用限制在以下描述中所闡述或者附圖中所示出的組件的配置和構造的細節(jié)。本發(fā)明能夠是其他的實施例，并且能夠以各種方式進行實現(xiàn)或?qū)嵤Ｒ簿褪钦f，應當理解的是在此所使用的措辭和術語是出于描述的目的，不應當視為限制?！鞍?including)”、“包括(comprising)”或者“具有”及其變型意在包括其后列出的項目，及其等同物作為附加項目。除非另外限制，術語“連接”、“耦接”、“搭載”及其變型用于廣泛地包括直接和間接連接、耦接和搭載。另外，術語“連接”和“耦接”及其變型不限于物理、機械或電學連接或耦接。此外，如后續(xù)段落所述，附圖中所示的具體的機械和/或電子及其它配置意在簡化本發(fā)明的實施例。然而，被認為在本公開文本的教導之內(nèi)的其他替換的機械和/或電子或其他配置是可行的。

圖1示出位于10處的具有至少一個發(fā)射器的信標設備，在此情況下多個發(fā)射器12沿著發(fā)射器表面14進行分布。每個發(fā)射器12用于沿著唯一的軸18發(fā)射至少一個定位信號。定位信號16至少部分包括脈沖列中的多個離散脈沖。定位信號，特別是脈沖列，在已公開的pct申請pct/ca2010/000095中更詳細地進行描述，該pct申請通常引用并入于此。

圖1中還示出設備20，用于通過識別發(fā)射器12中的一個或多個來定位信標設備10。定位設備20具有相對于感測位置24配置的多個間隔的接收器22，以接收至少一個定位信號16。雖然間隔的接收器22可以沿著或者組合成一個或多個線性或曲線的圖案或團簇進行分布，但是在此情況下，它們以相對于感測位置24的弧形進行分布。每個接收器具有角度位置值，該角度位置值與接收器相對于感測位置24的參考軸25的指定角度相關聯(lián)。例如，接收器22a和22b具有通過相對于參考軸25的對應角度α和β表示的各自的角度位置。

在此情況下，每個發(fā)射器12用于發(fā)射定位信號16，定位信號16至少包括至少一個脈沖列中的多個離散脈沖。定位設備20包括至少一個處理器30，至少一個處理器30可以集成在計算機32所提供或者與計算機32進行通信的局域于本地設備或經(jīng)由計算機網(wǎng)絡可訪問的各種功能。(可替換地，處理器30可以與每個接收器22相關聯(lián)。)在設備20的情況下，處理器30可以用于處理在每個接收器22處接收到的定位信號，以形成與超過脈沖強度閾值的脈沖計數(shù)相關的脈沖值。在信標設備具有單個發(fā)射器12的情況下，處理器30用于將脈沖值與角度位置值進行關聯(lián)以形成脈沖計數(shù)值，從而將與最大脈沖計數(shù)值相關聯(lián)的經(jīng)對準的接收器識別為與發(fā)射器對準的接收器，并且將例如經(jīng)對準的接收器(在此情況下的接收器22a)的角度位置值歸于發(fā)射器相對于參考軸的角度位置值。對于信標設備10具有多個發(fā)射器12的情況，如圖1中所示，發(fā)射器可以用于將它們本身識別到接收器22，并且然后使一個或多個處理器30能夠?qū)τ趤碜运鼈冎械拿恳粋€的信號進行甄別，如下面將描述。

在其他方法中，響應于接收器22，處理器30用于確定發(fā)射器12的角度位置，然后信標設備10根據(jù)例如以下公式來檢測最大脈沖計數(shù)值：

最大脈沖計數(shù)值＝sum[a[i]*e[i]]/sum[e[i]]，其中i＝1,...,n

“i”是每個接收器的索引，而n是接收器的總數(shù)；

a[i]是接收器“i”的角度位置值；并且

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

因此，最大脈沖計數(shù)值對應于角度位置計數(shù)值，并且在一些情況下對應于接收器中的一個接收器的角度位置。在一些情況下，最大脈沖計數(shù)值可以與相對于兩個或更多個接收器的角度位置的內(nèi)插或外插位置對應。

該示例協(xié)議包括超過脈沖強度閾值的計數(shù)脈沖，其可以根據(jù)各種條件，諸如介質(zhì)的本質(zhì)、發(fā)射器的強度等等，通過處理器進行配置。針對發(fā)射器和接收器之間所期望的更短程或距離，閾值可以設置為更高級別，或者可以針對更長程設置為更低級別。發(fā)射器可以被選擇提供操作期間保持固定的脈沖強度，可以是出廠設置配置?？商鎿Q地，或者另外地，發(fā)射器12可以用于根據(jù)脈沖強度閾值來提供每個脈沖的可調(diào)最小強度。

發(fā)射器12還可以用于沿著脈沖列將每個脈沖的強度從一個脈沖改變到另一個脈沖。這樣做允許處理器30將最大脈沖計數(shù)值歸于發(fā)射器相對于感測位置的范圍(或距離)值。

在一個示例中，最大脈沖計數(shù)值可以根據(jù)以下公式來確定：

在a[k]處，最大脈沖計數(shù)值＝max[e[i]]，i＝1,...,n，

其中“i”是與每個接收器對應的索引值，而n是接收器的總數(shù)，

a[i]是接收器“i”的角度位置值。

e[i]是接收器“i”的脈沖計數(shù)值。

“k”是經(jīng)對準的接收器，并且

a[k]是角度位置值。

圖1a示出信標設備10的放大圖。圖1b示出設備20中的處理器30所采用的方法的操作示例。在此情況下，例如來自信標設備10的發(fā)射器14被示出發(fā)射定位信號16，在該示例中是沿軸18最強的ir信號，并且隨著偏離軸18的角度增加，信號強度減小至減弱值程度(edim)，趨向于零。當然，引起這些相對的信號強度的發(fā)射器的信號圖案或波形將取決于所討論的發(fā)射器的規(guī)格。例如，可以選擇具有廣角或窄角發(fā)射信號特征的發(fā)射器。示例的紅外發(fā)射器包括vishaytsal6100束＝20度，vishaytsal6200束＝34度，vishaytsal6400束＝50度，osramsfh4545,束＝10度，osramsfh4646-z,束＝20度，在該示例中術語“束”，諸如束＝20deg，意在表示在束的瞄準線或中心軸的各側(cè)加/減10度作為示例。波束角被測量為波束的強度變?yōu)槠湓诿闇示€上強度(即，最大強度角度)的一半時的角度。

定位信號由一系列的接收器22進行接收，這些接收器22成角度地位于相對于傳感軸25的對應的已知角度(相對于感測位置24)。接收器22的集群或群組被示出為陣列的一部分，并且至少部分地沿著26處示意性示出的接收器表面的外圍進行延伸，接收器與發(fā)射器處于視線關系。當然，接收器分布的范圍將取決于設備和/或方法的特定應用的各種因素。所示集群的中心接收器22a具有基本上位于視線中的軸,并且在此情況下與發(fā)射器14“迎面”，因此將接收相對最強的信號pmax。而且，從接收器22a橫向間隔的每個接收器由于這些接收器的軸相對于發(fā)射器12的軸逐漸的角度偏移，接收逐漸變?nèi)醯男盘枴Ｔ谠撌疽鈭D中，集群中每個接收器的軸18示出為與所接收到的定位信號的強度進行整合。例如，接收器22b和22c示出為接收(接收器22的該集群的)減弱的信號pdim。已知接收器的角度位置，利用參考軸25，接收定位信號pmax的接收器22a能夠被識別為經(jīng)對準的接收器，也就是與發(fā)射器14的軸對準，然后發(fā)射器的相對位置能夠與接收器22a的角度位置相關聯(lián)。當然，圖1b示出二維狀況，當接收器表面如圖3中所示相應地具有三行接收器22，該方法可以擴展到三維配置。

此外，在圖1的設備10上示出多個發(fā)射器的情況下，發(fā)射器12可以用于發(fā)射發(fā)射器標識符，發(fā)射器標識符可以制作或打包在定位信號中，諸如脈沖列之前的一系列脈沖?？商鎿Q地，發(fā)射器標識符可以被發(fā)射在不同于定位信號的發(fā)射器標識信號中。例如，發(fā)射器標識信號可以通過在信標設備10與定位設備20之間的無線信道之上的信號進行傳達。這樣做的目的是發(fā)送范圍代碼之前的無線數(shù)據(jù)，使得其能夠被適當?shù)慕邮赵O備所接收，進行同步，并且識別范圍代碼之前的發(fā)送設備，以便接收器知道與哪個設備關聯(lián)范圍和航向。

在此情況下，發(fā)射器12用于在單次突發(fā)或一系列單次突發(fā)中發(fā)射脈沖列。在發(fā)射器12和接收器22正在進行操作期間，發(fā)射器被使能在重復的單次突發(fā)中發(fā)射重復的脈沖列。

在一些情況下，發(fā)射器可以用于將位置代碼整合在發(fā)射器標識符中。在一些情況下，位置代碼可以與從可尋址的網(wǎng)絡資源和/或從存儲器(如在34處示出)獲取的位置值相關聯(lián)。

在一些示例實施例中，發(fā)射器12可以用于間歇地、連續(xù)地或接收到詢問或同步信息之后發(fā)射定位信號，如可以通過詢問器36進行提供。

雖然定位信號可以利用從包括近紅外、遠紅外、可見、紫外、高頻無線電、超寬帶無線電以及超聲波的群組所選擇的載波頻率進行布置，但是在此情況下，定位信號是ir信號。

因此，如圖1所示，一個或多個發(fā)射器12可以被整合為第一對象，在此情況下是信標10，同時定位設備或組件或者其可操作模塊可以整合為第二對象，在此情況下是定位設備20。第二對象因此可以用于相對于、朝向或背離發(fā)射器12(因此，信標10)行進。而且，如果期望，第一對象可以用于相對、朝向或背離第二對象行進。

在圖1的示例實施例的情況下，信標設備10作為由用戶攜帶的信標球(或者可能是被扔、滾等其他活動)來提供，并且用于向定位設備20發(fā)送定位信號(諸如紅外(ir)信號)，在此情況下諸如玩偶機器人的玩偶對象示出在圖1的20處。在一個示例中，信標球10可以用于以吸引玩偶機器人的方式起作用，因此跟隨攜帶信標球的用戶。該技術活動給用戶的感覺是根據(jù)游戲所需，玩偶機器人被吸引或者吸引用戶。因此，信標球10用于使用ir信號的平滑傳送分布來發(fā)送重復的ir信號，從而提供覆蓋信標球外表面的有效定位信息，同時玩偶機器人用于從發(fā)射器12中的任一個檢測相同的信號，以對通信數(shù)據(jù)解碼，并且確定發(fā)射器12和因此的信標球的范圍和航向。然而，存在著如下情況：為了根據(jù)對準發(fā)射器12的對應局域位置(相對于設備本身)接收到的脈沖來建立信標球的位置或取向，信標球設備可以提供具有不同信號的多個發(fā)射器12，例如根據(jù)它們在信標球上的位置。圖2示出變型，其中示出由共同的定位設備20監(jiān)視的多個信標10。

本公開文本的示例信標因此可以用于提供方法以確定對象關于信標的位置、定位和取向的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以采用能夠提供確定對象在環(huán)境中的位置的方法的多個活躍信標。這樣的系統(tǒng)也可以用于基于多個接收器，將對象引導至目的地信標，或者到與一個或多個這樣的信標相關或相關聯(lián)的位置。這種指引方法的示例可以用于引導帶有手機的人到達購物中心或商店中的特定銷售區(qū)域，諸如為手機用戶提供朝向感興趣的商店的方向，引導機器人或無人機穿過或到達建筑物或房屋內(nèi)的特定位置，或者引導玩偶自動地到達目的地信標或者到達多個信標所確定的坐標位置。在其他情況下，這樣的系統(tǒng)可以提供信標的位置、定位和取向，例如相對于定位設備，例如其中分布在信標表面上的多個發(fā)射器是可識別的，并且來自可識別發(fā)射器的最大脈沖計數(shù)值指示鄰近發(fā)射器的表面正面對著定位設備。

本公開文本的示例系統(tǒng)可以用于能夠確定空間位置，其可以基于低成本的紅外配置的設備和紅外信標。(由于當位于不可移動的結構上時，靜止信標的位置在一些情況下只需要確定一次)在一次過程中，在室外使用差分gps可以以改進的準確度來定位廣播唯一識別碼的位于室外的紅外信標。廣播唯一標識碼的位于室內(nèi)的紅外信標，通過將唯一標識碼與每個信標的特定位置值相關聯(lián)，使用建筑平面圖與準確的搜索地圖或者建筑物的外部gps相結合，可以更精確地定位在室內(nèi)。也可以在改進的配置中提供相對位置。例如，辦公室建筑物中的每個房間可以具有唯一的識別碼，并且可以對于房間號而不是三維(x,y,z)絕對位置進行地理參考。無論使用絕對還是相對定位，位置信息可以鏈接到在互聯(lián)網(wǎng)上或者通過本地數(shù)據(jù)庫空間定位服務可用的唯一標識碼。在操作中，配備紅外接收器的便攜式計算設備可以從紅外信標接收數(shù)據(jù)信號，使得在室內(nèi)和室外都能夠更精確地確定物理位置。在某一示例實施例中，與便攜式計算機集成的gps接收器可以用于粗略地確定位置，參考紅外信標具有更精確的定位。

在示例實施例中，本公開文本的信標設備可以集成到適于室內(nèi)或室外使用的常規(guī)發(fā)射器殼體中。信標可以是自由移動的設備，其具有附在信標框架，和/或固定到墻和屋頂，或者固定或移動的結構的主體的一個或多個發(fā)射器。紅外信標可以包括提供確定電壓的電力的選擇性地可附接到發(fā)光夾具的光源，以及電連接且物理連接到光源的電壓轉(zhuǎn)換器。發(fā)送設備必要的是具有減小的供電電壓。對于室內(nèi)使用，電力通常以110伏交流供電，并且通過電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到小于5或6伏直流。對于獨立使用，發(fā)射設備可以由電池供電，或者使用由熱、太陽能、振動或機械源收集的電能。

在示例性實施例中，由電壓轉(zhuǎn)換器供電的操作中的信標可以連續(xù)地、間歇地或響應于詢問信號、廣播數(shù)據(jù)信號以及范圍可測量信號。該數(shù)據(jù)信號可以是預定的，并且通常是一系列紅外脈沖，附著在公共的可透射的ir載波頻率(如38khz和56khz)上。在某些實施例中，可以提供微控制器和振蕩器以觸發(fā)微控制器來啟動電脈沖列，導致數(shù)據(jù)信號的廣播?；蛘?，可以提供響應于紅外、光學、物理(例如按鈕或開關)或射頻輸入的觸發(fā)電路，單獨或與微控制器或振蕩器電路組合以發(fā)起數(shù)據(jù)信號的廣播。

在示例性實施例中，提供了一種紅外線接收器陣列，其包括以關于接收器設備框架的對稱空間或角度圖案布置的公共接收器陣列模塊。接收器元件通?？梢砸詫ΨQ配置來布置，以確定發(fā)射機的范圍以及接收到的航向或方位定向角度。每個接收器元件可以是完整的紅外接收器模塊(如標準電視機中使用的那些模塊，例如由vishaymicroelectronics開發(fā)的tssp4038)，或作為單獨的二極管和紅外信號預處理器電路。所有接收器元件可以電連接到微處理器以進一步處理位置坐標和取向角度。通常，接收器元件可以用于通過使用所有接收器元件之間的間隔和成角度的關系來確定輸入的信標信號的范圍和角度，以計算信標相對于接收器單元的位置坐標。

在一些示例性實施例中，可以提供基本單元，該基本單元協(xié)調(diào)包括接收來自一個或多個發(fā)射器的信號的多個接收器的接收器陣列，以處理接收到的信號，并且確定一個或多個發(fā)射器為相對于接收器陣列的位置和取向的特定或指定的角度，以及測量范圍或者背離的距離。

在一些示例性實施例中，包括多個發(fā)射器的發(fā)射器陣列可以發(fā)送信號，該信號發(fā)送發(fā)射單元的標識以及能夠由接收器檢測的特定測距“碼”或特性。測距碼通常是在幅度或信號強度上變化的載波調(diào)制脈沖的突發(fā)，其進一步以遞增或遞減順序排列。測距碼可以不限于傾斜增量或減量，因為碼也可以是一系列交錯但幅度變化的脈沖(見圖5d)。另一種方法是使用幅度變化脈沖的非線性傾斜碼，其可以針對感興趣的范圍分布進行調(diào)整，例如使用二次變化幅度變化或“j”形振幅分布。測距或距離計算可以在接收器處確定為在接收器二極管被激活時發(fā)生“高”脈沖狀態(tài)的脈沖寬度，以及在接收器二極管未被激活的情況下發(fā)生“低”脈沖狀態(tài)。因此，在某些情況下，可以使用脈沖列中接收的脈沖或多個脈沖的長度來確定該范圍，作為相同時間段中的脈沖計數(shù)的相關值。

在示例性實施例中，陣列中的接收器可以固定到靜止或可移動的框架、結構、組件、物體等，例如以關于電路板上的中心位置的對稱或不對稱方式定位。在這種情況下，接收器用于向外指向，以便從廣角接收信號，如圖1所示。類似地，接收器陣列可以是圓形的，以確定從發(fā)射器元件相對于參考角度的方向角和方位角。類似地，接收器可以定位在球體上，從而允許接收器使用測距、方向和方位角來確定3d中的間隔關系和角度關系坐標，如圖3所示。

在示例性實施例中，系統(tǒng)可以設置有多個紅外發(fā)射器和接收器作為以3d定位的多個發(fā)射器設備的組合，其中發(fā)射器用于信號，該信號發(fā)送識別信號、功能命令信號和表征其范圍的信號、可能的其他信號。信號由一個或多個接收器接收，其可以是對稱或非對稱陣列，或者作為包含多個接收器的部分彎曲表面或者作為完整圓形或球形配置，如圖3所示。該圖示出了接收器配置，其中接收器在平面圖中以整圓排列，并且航向角度從零測量到360度，但是仰角僅在部分角度上測量。當然，檢測到的仰角可以隨著球形接收器表面46上的接收器“環(huán)”的增加而增加。

在示例性實施例中，如圖4所示，信標設備50由定位設備51定位。信標裝置50由發(fā)射器處理器52操作并由外部電源54(例如電池等)供電，并且可由電源/模式開關56切換。發(fā)射器處理器52用于使用信號形式的數(shù)據(jù)信令和范圍突發(fā)的組合來控制發(fā)射器陣列58的信令，其中的信號通過介質(zhì)傳播并基本同時接收以由接收器陣列60進行處理，具體地由接收器處理器62進行。接收器陣列60由開關64和外部電源65(例如電池等)供電，并且接收器陣列60由接收器處理器62自動控制以操作配置的自主功能，以便內(nèi)部地或外部地發(fā)送航向和范圍信息，即發(fā)送到接收器內(nèi)的其他功能單元或部署范圍和航向檢測活動的更大系統(tǒng)中的其他功能單元。輸出功能可以被傳送到輸出音頻揚聲器66或外部led，或者使用無線設備68(藍牙、irda、wifi等)，從而輸出用于外部控制目的的無線數(shù)據(jù)。處理器還可以響應于可以執(zhí)行各種功能的各種傳感器70。這種傳感器功能的示例是：環(huán)境光的檢測，運動檢測，溫度變化，振動和慣性傳感，例如旋轉(zhuǎn)或線性加速。處理器還可以與傳動系72進行通信，以響應于檢測到的角度位置以及在某些情況下的信標10的范圍來發(fā)出導航命令。

處理器62可以用于跟隨信標設備50的位置，經(jīng)由輸出音頻揚聲器66將攜帶定位設備51(諸如，在蜂窩電話中)的用戶發(fā)送音頻指令作為輸出動作。這樣的指令也可以是通過使用方向箭頭或類似gps的地圖界面等以66a所示的顯示器傳送給用戶的圖形指令。此外，當定位設備相對于信標移動時，或者反之，如定位設備51更新信標50的位置，經(jīng)由音頻揚聲器66的音頻指令和/或通過顯示器66a的圖形指令可以以類似gps的方式連續(xù)地遞送。

在一些示例性實施例中，多個信標可以用于使用通信協(xié)議將識別數(shù)據(jù)和測距數(shù)據(jù)傳送到接收陣列。通信協(xié)議可以是內(nèi)置在如圖5a至圖5c、圖5d和圖5e所示的測距信號協(xié)議之后或之前的通信信號結構中的固定結構前導碼。通信協(xié)議還可以包括基于同步定時信號將信標分配到固定時隙的定時時隙協(xié)議，如圖5a至5c所示。在圖5a中，通信協(xié)議可以包括標識符、實時數(shù)據(jù)以及加密數(shù)據(jù)的任何方式，并且使用用于檢查準確性的方案(例如crc校驗和)。用于與脈沖突發(fā)測距通信的協(xié)議的示例是：使用以時隙配置布置的測距信號突發(fā)之前的通信前導碼(見圖5b)；并以指示二進制信號的順序排列測距信號突發(fā)(見圖5c)。另一示例可以不包括任何同步，并且多個信標隨機發(fā)送到接收器陣列。也可以使用二進制編碼測距突發(fā)來部署適用的通信協(xié)議，二進制編碼測距突發(fā)按照傳送從特定的信標所發(fā)送的識別或數(shù)據(jù)信號的二進制序列回憶的順序進行適當?shù)夭贾茫鐖D所示，其可以與用于藍牙和其他無線應用的已知協(xié)議棧相結合。

在一些示例性實施例中，多個信標可以用于以異步方式發(fā)送通信數(shù)據(jù)(識別、模式數(shù)據(jù))和測距信號突發(fā)。數(shù)據(jù)類型可以是設備識別信息和游戲模式(例如，跟蹤、跟隨和“起火”狀態(tài))。在這種情況下，接收器可以用于獲取信標數(shù)據(jù)，并確定接收到的數(shù)據(jù)是否有效并且不被同時發(fā)送的另一個信標損壞。如果通信數(shù)據(jù)被破壞，則接收器可以用于拒絕數(shù)據(jù)分組以及對應的測距突發(fā)。這種方案類似于用于接收或拒絕數(shù)據(jù)分組的因特網(wǎng)無線或有線協(xié)議。

在一些示例性實施例中，可以部署同步信號以控制通信信號的定時時隙，從而發(fā)送二進制編碼數(shù)據(jù)以及測距信號突發(fā)。同步信號可以例如是以固定延遲彼此間隔開進行發(fā)送的一系列固定時間脈沖。這種定時脈沖的來源可以來自涉及一個單一時鐘機制的各種源。例如，gps接收器可以用于從gps衛(wèi)星接收原子鐘定時脈沖，或者藍牙無線電可以通過無線網(wǎng)絡定期發(fā)送定時的脈沖。在任一情況下，信標裝置可以配置有同步脈沖接收器，從而使得信標能夠根據(jù)接收到的同步脈沖在特定時隙發(fā)射同步脈沖。類似地，接收器陣列還可以配置有同步脈沖接收器，以便獲取同步脈沖從而分配每個發(fā)射信標的接收器時隙。

一些示例性實施例可以部署將數(shù)據(jù)發(fā)送到信標并且從信標發(fā)送數(shù)據(jù)的無線方法。該方法可能不一定要求使用定時方法對測距突發(fā)進行編碼。然而，無線數(shù)據(jù)分組可以在距離突發(fā)的近似同時或接近同步的定時進行發(fā)送，以允許接收器陣列將接收到的標識數(shù)據(jù)分組與接收的測距突發(fā)相關聯(lián)。盡管這種方法更復雜和昂貴，但是通過使識別數(shù)據(jù)能夠獨立于測距突發(fā)進行發(fā)送，這在某些情況下可以使信標/接收器通信協(xié)議的異步操作能夠更有效或改進的管理來證明這種成本。

一些示例性實施例可以配置接收器陣列的結構以計算入射信標信號的范圍，如圖5d所示，信標可以用于發(fā)出信號強度變化的脈沖突發(fā)，例如傾斜上升信號，斜降信號或?qū)?shù)傾斜信號等。因此，接收器陣列元件可以根據(jù)范圍接通。以這種方式，接收的脈沖列可以使接收器陣列元件在脈沖列的持續(xù)時間內(nèi)接通，其中列車中的第一個脈沖切換到接收器陣列上，并且最后的脈沖由接收器陣列關閉。

用于計算入射范圍的示例性方法可以基于如下找到針對特定范圍和航向所接收的最大ir能量：

在a[k]處，范圍＝max[e[i]]，對于i＝1,...,n

“i”是每個接收器的索引，而n是接收器的總數(shù)；

a[i]是接收器元件“i”的固定角度。

e[i]是在接收器元件“i”處接收到的ir脈沖能量。

“k”是接收到最大能量的接收器元件，a[k]是該接收器的角度。

該范圍的計算可以部署在多個接收器(例如，十個或更多個)用于接收器陣列的情況下。在圖6中示出了一個示例，其中接收器陣列中配置有多個接收器22，以便從發(fā)射器陣列58中具有多個發(fā)射器的信標裝置50接收ir能量。在該示例中，最大范圍是最大功率的60％的接收脈沖寬度，并且在220度處接收最大能量。如果大量的接收器22(例如，32個)被部署，則最大范圍計算可以基于正態(tài)分布的一組范圍能量，其中最大能量出現(xiàn)在正態(tài)曲線的最大高度處，并且該最大值發(fā)生在與特定接收器對應的220度的估計航向角處(如圖6所示)。

圖7a至7c示出了使用更少的接收器元件(在這種情況下使用八個接收器)來確定或估計角度和范圍的示例。在這種情況下，每個峰p是相關聯(lián)的接收器的峰，圖7a中示出八個峰(兩個末端半峰被計數(shù)為一個峰)。圖7b示出由中央接收器接收的pmax信號和外部兩個pdim信號的示例，其全部高于所示的閾值。圖7c示出了最佳擬合分析之后的曲線或輪廓，指示由箭頭a表示的群組在水平軸上的位置的估計航向角，其范圍由箭頭a的高度估計。在這種情況下，箭頭a不與接收器的特定角度位置對準，而是落在靠近接收器的一個點或與相鄰接收器對應的兩個點之間的角度點的坐標軸上。在一些示例實施例中，接收器陣列可以用于計算入射信標信號的航向(或方位)角，如圖3中所示。相似地，接收器陣列的陣列結構可以用于計算入射信標信號的仰角。一種用于計算入射信標航向角度的示例性方法可以基于如下使用加權平均的航向計算：

航向角＝sum[a[i]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于i＝1，...，n

仰角＝sum[b[j]*e[i，j]]/sum[e[i，j]]，對于j＝1，...，m

對于(i，j)是每個接收器的索引，n是航向接收器元件的總數(shù)，m是仰角接收器元件的總數(shù)。

a[i]是接收器元件“i”的固定航向角。

b[j]是接收器元件“j”的固定仰角。

e[i，j]是在接收器元件“(i，j)”處接收到的ir脈沖能量。

將上述應用于圖3，數(shù)字航向接收器元件的n值等于每個環(huán)中的接收器元件的數(shù)量，在該示例中為16，而仰角接收器元件的值m等于三行的每個垂直切片中的接收器元件的數(shù)量，其中每個切片因此包括三個接收器元件。在這種情況下，每個接收器元件是n組和m組的成員。

可以進行不同的方法，涉及諸如離散插值方法，高斯曲線等的公式可用于估計最大似然航向和仰角。它們可能與加權平均值相似，因此被包括為該估計的表示。

在一些示例性實施例中，如圖8所示，單個信標或多個信標76可以放置在固定位置，其中發(fā)射器被安裝成以傾斜的方式遠離安裝表面發(fā)射波束信號。例如，圖8示出三個信標76安裝在墻壁天花板或房間的角落的房間，其中發(fā)射元件覆蓋特定的照明角度。利用位于房間內(nèi)并且在多個信標76的照明區(qū)域內(nèi)的單個或多個接收器陣列78，接收器陣列78可以被定位成具有一個或多個信標76主動地傳輸數(shù)據(jù)信號和測距突發(fā)。圖8示出了接收器陣列78可以處理測距數(shù)據(jù)作為r1、r2、r3，并且處理航向數(shù)據(jù)作為h1、h2、h3，這些全部能夠用于實時地定位例如機器人80。

如圖9所示，一些示例性實施例基于接收器車輛82的接收器陣列可以用于確定到已編程路標的路徑。通過從信標86的角度和范圍來定位接收器陣列84，接收器陣列處理器可以基于現(xiàn)有位置點作為參考來繪制路標p1、p2、p3。因此，可以繪制附加路標的序列，并將其發(fā)送到接收器車輛82中的引導和控制子系統(tǒng)，從而繪制到已繪制的路標的運動。示例性實施例可以應用于機器人技術，其中生成沿著一系列路點移動機器人的方向，并且使用信標/接收器陣列方法來驗證從而及時或?qū)崟r定位機器人，如圖9所示。

在一些示例性實施例中，可以部署引導和控制算法來繪制路標，并且允許沿著路標的路徑的精度提高。在這種情況下要確定的路標可能涉及范圍值的三角測量，并且還可以添加基于航向和仰角的估計位置，其中的航向角和仰角也是使用該接收器陣列進行估計的。如圖10所示，這種精度改進的示例可以允許機器人88與對接站90的精確對接。這可以利用包括兩個信標92和單個接收器陣列94的相對簡單的電子設備來完成，如圖10中所示。

雖然圖1示出在10點處具有至少一個發(fā)射器的信標裝置，在此情況下是沿著發(fā)射器表面14分布的多個發(fā)射器12，其中每個發(fā)射器12用于沿唯一的軸18發(fā)射至少一個定位信號16，可以部署其他示例性實施例，其中多個發(fā)射器沿著例如平行軸發(fā)射至少一個定位信號。這可能是特別有益于每個發(fā)射器是唯一可識別的。

示例性實施例可以被實現(xiàn)，例如，用作與一個或多個接收器陣列進行組合的單個或多個信標，用于以下任何一個，以及其他可能的應用：

-用于縮放/對焦的固定相機系統(tǒng)的目標跟蹤；

-用于定位/跟蹤的移動相機系統(tǒng)的目標跟蹤；

-玩具應用的目標追蹤；

-體育應用的目標跟蹤(高爾夫、棒球、訓練等)；

-進行6dof定位和取向的手持式設備，以3d游戲為例；

-用于實時人員或資產(chǎn)跟蹤的徽章和其他發(fā)射器的跟蹤和定位；以及

-機器人的對接和定位。

本公開描述了被認為是實際的示例性實施例。然而，應當認識到的是，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行偏離，并且本領域技術人員將會想到明顯的修改。關于上述描述，應當認識到的是，本發(fā)明的部件的最佳尺寸關系包括尺寸、材料、形狀、形式、功能和操作方式、組裝和使用的變化，對于本領域技術人員來說是易于想到和清楚的，并且與附圖中所示和說明書中描述的所有等效關系意在包括在本發(fā)明中。

因此，上述僅被認為是說明本發(fā)明的原理。此外，由于本領域技術人員可以容易地想到許多修改和變化，所以不希望將本發(fā)明限制于所示和所描述的確切結構和操作，因此可以采用落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有合適的修改和等同物。

雖然已經(jīng)描述了目前被認為是示例性實施例的設備或組件以及附帶的方法，但是本發(fā)明不限于此。相反，本發(fā)明旨在涵蓋包括在所附權利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同配置。下面的權利要求的范圍應被賦予最廣泛的解釋，以便包含所有這些修改和等同的結構和功能。