分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的制作方法
【專利說明】分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)涉及并要求2013年4月30日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.13/873，631，2012年5月I日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/641，201，2012年5月29日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/652,347以及2013年3月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/773，063的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，出于所有目的，以上專利的全文均以引用的方式并入本文中，視為在此處進(jìn)行了完全的闡述。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及測(cè)定對(duì)象的相對(duì)位置，并且更具體地，涉及利用了有源測(cè)距資源的協(xié)同定位和行為測(cè)定。
【背景技術(shù)】
[0003]傳感器融合是指將感知數(shù)據(jù)或者衍生自來源不同的感知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，使得所產(chǎn)生的信息在某種程度上優(yōu)于單獨(dú)使用這些源時(shí)可能獲得的信息。相比之下，數(shù)據(jù)融合是指將代表同一對(duì)象的多個(gè)數(shù)據(jù)和知識(shí)整合成一致、準(zhǔn)確且可用的表示的過程。在每種情況下，總體目標(biāo)都是提供更準(zhǔn)確、更完整或更可信/可靠的結(jié)果。
[0004]用于融合過程的數(shù)據(jù)源并未指定是源自相同的傳感器。事實(shí)上，人們可以認(rèn)為，與同一目標(biāo)相關(guān)的不同數(shù)據(jù)源可能會(huì)提供更準(zhǔn)確和更可靠的結(jié)果。盡管比較理想的是將多個(gè)感知數(shù)據(jù)融合以提供“更好的”數(shù)據(jù)，但是通常情況下，更好的數(shù)據(jù)本身是不充分的。對(duì)于空間數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)的行為使用來說，尤其是如此。
[0005]從整個(gè)歷史來看，獲知一個(gè)人的精確位置一直是一項(xiàng)長(zhǎng)期進(jìn)行的探索。人們?cè)诮Y(jié)合精確的地圖掌握了位置信息之后，就會(huì)認(rèn)為，許多從A點(diǎn)到B點(diǎn)的挑戰(zhàn)都將迎刃而解。然而，盡管GPS系統(tǒng)已經(jīng)無處不在，人們卻仍然不斷在迷路，交通擁堵也不斷在發(fā)生，并且碰撞事故仍然是一個(gè)威脅。事實(shí)上，人們可能會(huì)認(rèn)為這類系統(tǒng)會(huì)讓這些問題變得更糟?，F(xiàn)有技術(shù)中所缺乏的是將不同位置測(cè)定資源進(jìn)行融合，這種融合不僅為用戶提供了地理空間數(shù)據(jù)/空間數(shù)據(jù)，而且還提供了能夠形成行為改變的基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)信息。具體來說，所缺乏的是一種能通過多種定位技術(shù)的適當(dāng)組合來同時(shí)獲得絕對(duì)定位和相對(duì)定位的理想好處的裝置。
[0006]作為絕對(duì)定位的一種例子，其優(yōu)點(diǎn)是支持路徑規(guī)劃，從而有助于涉及到長(zhǎng)距離定位的交通，并且還能不斷獲知事物在世界上所處的位置。相對(duì)定位的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)健、更精確，且不需要連接至外部源(即，衛(wèi)星)?，F(xiàn)有的技術(shù)啟示尚未提供能同時(shí)獲取兩種方式的裝置?，F(xiàn)有技術(shù)的這些和其他缺點(diǎn)通過本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來解決。
[0007]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將在后面的描述中部分地進(jìn)行闡述，并且在審查以下說明書時(shí)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得部分顯而易見的，或者可通過實(shí)施本發(fā)明得知。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過所附權(quán)利要求中特別指出的手段、組合、組成和方法來實(shí)現(xiàn)和達(dá)到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]以下通過示例的方式提出了一種用于在一組對(duì)象之間進(jìn)行分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的系統(tǒng)及其相關(guān)方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，交互標(biāo)簽與多個(gè)對(duì)象中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)，這些對(duì)象向每個(gè)標(biāo)簽提供了關(guān)于其它鄰近對(duì)象的相對(duì)位置數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。借助該信息，每個(gè)對(duì)象在環(huán)境中形成最近鄰的空間感知，包括鄰近對(duì)象的位置和動(dòng)作，以便在必要時(shí)修改其行為來更有效地達(dá)到目的。
[0009]一種用于通過對(duì)象進(jìn)行分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的方法實(shí)施例首先是識(shí)別是否存在有一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象，然后再測(cè)定所述一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象中每一個(gè)對(duì)象的關(guān)系位置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過其來產(chǎn)生這種關(guān)系位置的裝置取決于是否存在有感測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施(諸如放置在已知位置處的定位模塊或檢測(cè)模塊)。
[0010]在存在有基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施例中，定位模塊或檢測(cè)模塊嵌入到了環(huán)境中，并且，分別對(duì)這些模塊進(jìn)行編程，以基于(例如)GPS位置獲知自己的地理空間位置或獲知自己在地圖中的地理空間位置。其它鄰近對(duì)象可能不知道它們的精確地理空間位置。然而，只要存在有獲知了自己位置的定位模塊，這些模塊就可以用來通過參考定位模塊的已知位置來計(jì)算其它鄰近對(duì)象的絕對(duì)位置。
[0011]已知位置處的每個(gè)對(duì)象(定位模塊或鄰近模塊，一旦它基于定位模塊測(cè)定了其位置)能夠測(cè)量離范圍內(nèi)的其它鄰近對(duì)象的距離。這些對(duì)象中的每一個(gè)對(duì)象還包括數(shù)據(jù)通信裝置，其采用非視距傳輸來共享該距離數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)對(duì)象隨后可以向其它對(duì)象傳播距離測(cè)量值，其中包括每個(gè)對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)和定位模塊的已知位置。
[0012]采用三角測(cè)量(假定多個(gè)位置模塊)，每個(gè)對(duì)象隨后可以計(jì)算自身的和其它鄰近對(duì)象的位置。這樣做使得每個(gè)對(duì)象都掌握了其相對(duì)和絕對(duì)位置。
[0013]在沒有基礎(chǔ)設(shè)施定位資源(意味著已知位置處沒有定位模塊)的場(chǎng)景中，采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式。在本發(fā)明的這種實(shí)施例中，將兩個(gè)(或多個(gè))標(biāo)簽放置到對(duì)象上，使得單個(gè)對(duì)象獲知了(或者能夠感測(cè)到)標(biāo)簽在其身上的相對(duì)位置。這樣就允許對(duì)象計(jì)算出從其自身的原點(diǎn)到范圍內(nèi)的所有其它加了標(biāo)簽的對(duì)象的相對(duì)x、y位置。每個(gè)對(duì)象能夠反應(yīng)性地響應(yīng)其它標(biāo)簽(對(duì)象)的相對(duì)位置，以便進(jìn)行跟隨、引導(dǎo)、障礙回避、保護(hù)運(yùn)動(dòng)、規(guī)劃、目標(biāo)拾取等。
[0014]一旦所觀察的(固定的)定位模塊(其獲知了自己的絕對(duì)位置)進(jìn)入視野，每個(gè)具有多個(gè)標(biāo)簽的對(duì)象還可以立即將其對(duì)本地環(huán)境的相對(duì)理解轉(zhuǎn)換為絕對(duì)位置參照。這樣就能實(shí)現(xiàn)欠發(fā)達(dá)地區(qū)(即，森林、農(nóng)村環(huán)境、戶夕卜)的相對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位與基礎(chǔ)設(shè)施(即建筑物、設(shè)施、城市)可用的絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)之間的無縫互動(dòng)。
[0015]在檢測(cè)到存在有其它鄰近對(duì)象的情況下，該方法接下來從一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象中的每一個(gè)對(duì)象處接收包括狀態(tài)信息在內(nèi)的位置數(shù)據(jù)。對(duì)象在形成本地環(huán)境的空間感知中以及優(yōu)先來自一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象中的每一個(gè)對(duì)象的位置數(shù)據(jù)中使用該信息/數(shù)據(jù)。對(duì)象利用這些工具就可以基于優(yōu)先的位置數(shù)據(jù)修改其任務(wù)行為。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的系統(tǒng)可以包括超寬帶(UWB)標(biāo)簽，其可操作來檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的存在，以及接收器，這樣一來，響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的檢測(cè)，接收器和/或標(biāo)簽可操作來從檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象中的每一個(gè)對(duì)象接收狀態(tài)信息。系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括空間感知引擎，其可操作來創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的獨(dú)立空間表示，以及優(yōu)先化引擎，其可操作來優(yōu)先從一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的每一個(gè)對(duì)象處接收的狀態(tài)信息。此外，行為引擎隨后可以使用由優(yōu)先化引擎和空間感知引擎提供的信息來修改該組對(duì)象中的任務(wù)目標(biāo)和/或協(xié)調(diào)活動(dòng)，以達(dá)到共同的目的。
[0017]在另一個(gè)用于在多個(gè)對(duì)象之間進(jìn)行分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的實(shí)施例中，檢測(cè)模塊可操作來檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的存在，空間感知引擎可操作來創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象的空間表示，并且其中，該空間表示是以對(duì)象為中心的且提供了關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)鄰近對(duì)象的相對(duì)位置信息和移動(dòng)信息。與現(xiàn)有實(shí)施例一樣，行為引擎隨后可以基于多個(gè)對(duì)象的空間表示來修改一個(gè)或多個(gè)任務(wù)目標(biāo)。
[0018]本公開內(nèi)容中和下述詳細(xì)說明中所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)并不是詳盡的。結(jié)合附圖、說明書和權(quán)利要求來看，許多其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。此外，應(yīng)注意的是，說明書中所采用的語言主要是出于可讀性和指導(dǎo)目的來選擇的，并且不可選擇來對(duì)發(fā)明主題造成約束或限制；必須參考權(quán)利要求才能確定該發(fā)明主題。
【附圖說明】
[0019]結(jié)合附圖參考以下一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其他特征和目的以及獲得這些特征和目的的方式將變得更加顯而易見，并且本發(fā)明自身將得到最好的理解。
[0020]其中:
圖1呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于協(xié)作空間定位的系統(tǒng)的高級(jí)框圖。
[0021]圖2示出了一種臨時(shí)城市環(huán)境，其中可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的協(xié)作空間定位。
[0022]圖3示出了對(duì)具有協(xié)作空間定位技術(shù)的多個(gè)對(duì)象的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)交互所進(jìn)行的高級(jí)描述。
[0023]圖4為一流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的可用于協(xié)作位置信息的方法的一個(gè)實(shí)例。
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采用位置測(cè)定和協(xié)作行為修改的多個(gè)協(xié)作對(duì)象的高級(jí)圖形化描述。
[0025]圖6是可根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來確定的，如圖5所示的多個(gè)鄰近對(duì)象的一種以對(duì)象為中心的關(guān)系表示。
[0026]圖7是圖5和圖6所不的多個(gè)鄰近對(duì)象的另一種以對(duì)象為中心的關(guān)系表不，其不出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的行為修改的一個(gè)實(shí)施例。
[0027]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種用于分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的系統(tǒng)的高級(jí)框圖。
[0028]和圖9是根據(jù)本發(fā)明的用于分布式定位和協(xié)作行為測(cè)定的一個(gè)方法實(shí)施例的流程圖。
[0029]這些附圖僅僅出于說明目的來描述本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)下文論述將容易地認(rèn)識(shí)到，在不脫離本文所述的本發(fā)明原理的情況下，可以采用本文所說明的結(jié)構(gòu)和方法的替代實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0030]得自一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)定資源的不同位置數(shù)據(jù)與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)信息相融合，以向?qū)ο筇峁﹨f(xié)作位置感知。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)象從一個(gè)或多個(gè)位置資源處收集位置測(cè)定信息，從而獨(dú)立地測(cè)定其空間位置。這種測(cè)定并不是分層次的，而是基于可能不時(shí)發(fā)生變化的多個(gè)因素進(jìn)行平衡。一旦測(cè)定了空間位置，該空間位置隨后就可通過對(duì)等網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)信息來增強(qiáng)，而該對(duì)等網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)信息可用于增強(qiáng)位置測(cè)定和修改行為結(jié)果。用于協(xié)作空間定位的系統(tǒng)及相關(guān)方法的這些和其他應(yīng)用是可能的，并且通過本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來進(jìn)行了考慮。
[0031]以下參考附圖，詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例。雖然本發(fā)明已以一定程度的特殊性進(jìn)行了描述和說明，但應(yīng)理解的是，本公開僅以示例的方式給出，并且，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)部件的組合和布置作出許多改變。
[0032]結(jié)合附圖進(jìn)行如下描述是為了幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)利要求及其等同所限定的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的全面理解。以下描述包括各種幫助實(shí)現(xiàn)這種理解的具體細(xì)節(jié)，但是，這些具體細(xì)節(jié)應(yīng)僅視為示例性的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，對(duì)本文所述的實(shí)施例作出各種變化和修改。另外，為清楚和簡(jiǎn)明起見，省略了公知功能和構(gòu)造的描述。
[0033]下述說明和權(quán)利要求中所使用的術(shù)語和詞語不限于字面意義，而僅是發(fā)明人用來實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的清楚且一致的理解。因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說應(yīng)顯而易見的是，以下對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述僅用于說明目的，而非用于限制由所附權(quán)利要求及其等同所限定的本發(fā)明。
[0034]如本文所用，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的任何引用是指結(jié)合該實(shí)施例進(jìn)行描述的具體元素、特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中各處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例”中不一定都是指同一實(shí)施例。
[0035]關(guān)于術(shù)語“大體地”，其是指所敘述的特性、參數(shù)或數(shù)值無需精確地達(dá)到，而是可能會(huì)大量地出現(xiàn)偏差和變化(例如，包括公差、測(cè)量誤差、測(cè)量精度限制以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他因子)，而這些偏差和變化并不會(huì)對(duì)特性旨在提供的效果造成阻礙。
[0036]在全文中，相同的數(shù)字指代相同的元素。在附圖中，出于清楚的目的，可增大某些線、層、組件、元素或特征的尺寸。
[0037]本文所用的術(shù)語僅出于描述具體實(shí)施例的目的，并非旨在限制本發(fā)明。如本文所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”意圖還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確說明。因此，例如，對(duì)“一個(gè)組件表面”的引用包括對(duì)一個(gè)或多個(gè)此類表面的引用。
[0038]如本文所用，術(shù)語“包含(comprises) ”、“包含(comprising) ”、“包括(includes)，，、“包括(including)，，、“具有(has) ”、“具有(having) ”或其任何其他變型旨在涵蓋非排他性包括。例如，包括元素列表的過程、方法、制品或設(shè)備不一定只限于這些元素，而是可以包括未明確列出的其他元素或者此類過程、方法、制品或設(shè)備固有的其他元素。另夕卜，除非明確作出相反的說明，“或”是指包容性“或”，而不是非排他性“或”。例如，條件A或B在以下任一種情況下都得到滿足:A是真實(shí)的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)、A是虛假的(或不存在的)且B是真實(shí)的(或存在的)、以及A和B都是真實(shí)的(或存在的)。
[0039]除非另有限定，本文所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同意義。還應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語(諸如常用詞典所限定的術(shù)語)應(yīng)解釋為具有與其在說明書上下文中和相關(guān)領(lǐng)域中的意義一致的意義，并且不應(yīng)以理想化或過