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特表2023-549683超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-29
(54)【発明の名称】超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体
(51)【国際特許分類】
G01S 5/14 20060101AFI20231121BHJP
【ＦＩ】
G01S5/14
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023526089
(86)(22)【出願日】2020-10-29
(85)【翻訳文提出日】2023-06-21
(86)【国際出願番号】 CN2020124607
(87)【国際公開番号】W WO2022087936
(87)【国際公開日】2022-05-05
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＵＮＩＸ
２．ＭＡＣ ＯＳ
３．ＷＩＮＤＯＷＳ
(71)【出願人】
【識別番号】507362513
【氏名又は名称】浙江吉利控股集団有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＧＥＥＬＹ ＨＯＬＤＩＮＧ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１７６０ Ｊｉａｎｇｌｉｎｇ Ｒｏａｄ， Ｂｉｎｊｉａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ （ＣＮ）
(71)【出願人】
【識別番号】522422182
【氏名又は名称】寧波吉利汽車研究開発有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＮＩＮＧＢＯ ＧＥＥＬＹ ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ８１８ Ｂｉｎｈａｉ ２ｎｄ Ｒｏａｄ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｂａｙ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｎｉｎｇｂｏ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１５３３６， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】陳 国安
【テーマコード（参考）】
5J062
【Ｆターム（参考）】
5J062BB05
5J062CC18
5J062GG01
5J062GG02
(57)【要約】
本発明は、超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体に関し、測位装置は、位置決定モジュールと、位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含み、超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器は、超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、位置決定モジュールは、超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するために用いられる。本発明は、アンカーステーションのＵＷＢモジュールの利用率を高めることができるため、製造コストと使用コストとを大幅に削減することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
位置決定モジュールと、前記位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含む超広帯域に基づく測位装置であって、前記超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、前記電力分配器の一端は前記超広帯域無線周波数ユニットと接続され、前記電力分配器の他端は、前記複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、前記複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、
前記電力分配器は、前記超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を前記複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、
前記複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、前記対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、前記超広帯域電波情報は、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、
前記位置決定モジュールは、前記超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定するために用いられる
ことを特徴とする超広帯域に基づく測位装置。
【請求項2】
前記超広帯域無線周波数ユニットはさらに、前記超広帯域電波情報からファーストパス（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｔｈ）信号を識別し、前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得し、前記ファーストパス信号に対応するアンカーポイントアンテナを決定するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記複数のアンカーポイントアンテナは、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとを含み、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第１の電気長であり、前記第２のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第２の電気長であり、前記第１の電気長と前記第２の電気長との差は、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項4】
探索状態にある場合、又は対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成するステップであって、前記超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、前記電力分配器の一端は前記超広帯域無線周波数ユニットと接続され、前記電力分配器の他端は、前記複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、前記複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であるステップと、前記対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、前記複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップであって、前記超広帯域電波情報は、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含むステップと、を含む
ことを特徴とする超広帯域に基づく測位方法。
【請求項5】
前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップは、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の現在の推定エリアを決定するステップと、
対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを取得するステップと、
前記対応関係テーブルから、前記現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップと、
前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、前記超広帯域電波情報を更新するステップと、
更新された超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記超広帯域電波情報を更新した後、更新された超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定する前に、さらに、複数回取得された前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の現在の推定エリアを再度決定するステップと、
前記現在の推定エリアが変化した場合、前記対応関係テーブルから、前記現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップ、及び前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、前記超広帯域電波情報を更新するステップを再実行するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップは、前記最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する超広帯域無線周波数ユニットを介して、精密測位信号を生成するステップと、
前記精密測位信号を前記最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、前記複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
取得された前記対象物のフィードバック情報に基づいて、前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップは、前記超広帯域電波情報からファーストパス信号を識別し、前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得するステップと、
前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の位置情報を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項9】
プロセッサとメモリとを含むデバイスであって、前記メモリには、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されており、前記少なくとも１つの命令、又は前記少なくとも１つのプログラムが前記プロセッサによりロード、実行されると、請求項４～８のいずれか１項に記載の超広帯域に基づく測位方法が実施される
ことを特徴とするデバイス。
【請求項10】
少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されているコンピュータ記憶媒体であって、前記少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムがプロセッサによりロード、実行されると、請求項４～８のいずれか１項に記載の超広帯域に基づく測位方法が実施されることを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に、超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
超広帯域（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ、ＵＷＢ）技術は、新しいタイプの無線通信技術である。立ち上がりと立ち下がり時間が非常に急峻なインパルスを直接変調することで、信号がＧＨｚ級の帯域幅を持つようにする。ＵＷＢは、パーソナルエリアネットワーク、インテリジェント交通システム、無線センサーネットワーク、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、イメージングアプリケーションなど、多くの分野で使用することができる。
【0003】
大多数の無線技術と異なり、ＵＷＢはインパルス無線（Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉｏ、ＩＲ）で動作し、信号のピークが急峻で狭く、ノイズの多いチャネル環境でも識別が容易である。そのため、現在の様々な近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）のニーズに対応でき、特に密集したマルチパス場所での精密な測位などに適している。
【0004】
車両領域のＵＷＢ測位アプリケーションは、主に車両のロック解除、車両の自動始動、車両内の乗客検出、車両搭載型ドローンの運用、自動バレーパーキング、自動駐車、駐車場への入場、ドライブイン支払いなどを含む。車両領域ＵＷＢ測位の基本原理は、車体に複数のアンカーステーションとも呼ばれるＵＷＢ測位装置を設置することであり、従来、各アンカーステーションは、１つのＵＷＢモジュールと１つの集積化されたアンカーポイントアンテナで構成され、通常、当該アンカーポイントアンテナはオンボードアンテナであり、ＵＷＢモジュールの他のコンポーネントとともに１つの回路基板上に組み立てられ、次にプラスチック筺体に封入されて１つの完全なアンカーステーションとなり、そのうち、ＵＷＢモジュールはアンカーステーションのコストの主要部分である。
【0005】
車外及び車内の測位ニーズに対応するため、通常、アンカーステーション数が多いほど、より正確な測位が可能になるが、従来の構造のアンカーステーションでは、アンカーポイントアンテナ数と同じ数のＵＷＢモジュールを設置する必要があり、コストがかかってしまう。
【0006】
従って、改良されたＵＷＢ測位装置を提供し、製造コストと使用コストとを削減する必要がある。
【発明の概要】
【0007】
本発明の実施形態は、ＵＷＢ測位装置の製造コストと使用コストとを削減することができる、超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体を提供する。
【0008】
一態様において、本発明の実施形態は、
位置決定モジュールと、位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含む超広帯域に基づく測位装置であって、
超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、
電力分配器は、超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、
複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、
位置決定モジュールは、超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するために用いられる
超広帯域に基づく測位装置を提供する。
位置決定モジュールと、位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含む超広帯域に基づく測位装置であって、
超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、
電力分配器は、超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、
複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、
位置決定モジュールは、超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するために用いられる
超広帯域に基づく測位装置を提供する。
【0009】
オプションで、超広帯域無線周波数ユニットはさらに、超広帯域電波情報からファーストパス信号を識別し、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得し、ファーストパス信号に対応するアンカーポイントアンテナを決定するために用いられる。
【0010】
オプションで、複数のアンカーポイントアンテナは、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとを含み、第１のアンカーポイントアンテナと電力分配器との間のケーブル接続長さは第１の電気長であり、第２のアンカーポイントアンテナと電力分配器との間のケーブル接続長さは第２の電気長であり、第１の電気長と第２の電気長との差は、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離より大きい。
【0011】
別の態様において、本発明の実施形態は、
探索状態にある場合、又は対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成するステップであって、超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であるステップと、
対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップであって、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含むステップと、を含む
超広帯域に基づく測位方法を提供する。
探索状態にある場合、又は対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成するステップであって、超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であるステップと、
対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップであって、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含むステップと、を含む
超広帯域に基づく測位方法を提供する。
【0012】
オプションで、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップは、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを決定するステップと、対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを取得するステップと、対応関係テーブルから、現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップと、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、超広帯域電波情報を更新するステップと、更新された超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するステップと、を含む。
【0013】
オプションで、超広帯域電波情報を更新した後、更新された超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定する前に、方法はさらに、複数回取得された複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを再度決定するステップと、現在の推定エリアが変化した場合、対応関係テーブルから、現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップ、及び最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、超広帯域電波情報を更新するステップを再実行するステップと、を含む。
【0014】
オプションで、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップは、最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する超広帯域無線周波数ユニットを介して、精密測位信号を生成するステップと、精密測位信号を最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、取得された対象物のフィードバック情報に基づいて、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップと、を含む。
【0015】
オプションで、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップは、超広帯域電波情報からファーストパス信号を識別し、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得するステップと、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の位置情報を決定するステップと、を含む。
【0016】
別の態様において、本発明の実施形態は、プロセッサとメモリとを含むデバイスであって、メモリには、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されており、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムがプロセッサによりロード、実行されると、上述の超広帯域に基づく測位方法が実施される、デバイスを提供する。
【0017】
別の態様において、本発明の実施形態は、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されているコンピュータ記憶媒体であって、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムがプロセッサによりロード、実行されると、上述の超広帯域に基づく測位方法が実施される、コンピュータ記憶媒体を提供する。
【0018】
本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体は、以下の有益な効果を有する。
【0019】
本発明により提供される超広帯域に基づく測位装置は、位置決定モジュールと、位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含み、超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、電力分配器は、超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、位置決定モジュールは、超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するために用いられる。本発明により提供される超広帯域に基づく測位装置は、アンカーステーションのＵＷＢモジュールの利用率を高めることができ、従来の技術における１モジュール１アンカーポイントアンテナのアンカーステーション構造と比較して、本発明は、同じ数のアンカーポイントアンテナでＵＷＢモジュール数を減らすことができるため、製造コストと使用コストとを大幅に削減することができ、又は同じコストでより多くの有効なアンカーポイントアンテナ数を提供することができるため、測位精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下、実施形態の説明に必要な添付図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における添付図面は本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者にとって、これらの図面に基づいて創造的な労力をかけずに他の添付図面を得ることができる。
【図1】本発明の実施形態により提供される適用シナリオの模式図である。
【図2】本発明の実施形態により提供される従来の技術における車体のアンカーステーションの配置の模式図である。
【図3】本発明の実施形態により提供される従来の技術におけるアンカーステーションの構造の模式図である。
【図4】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置の構造の模式図である。
【図5】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置のアーキテクチャの模式図である。
【図6】本発明の実施形態により提供される車体における測位装置の配置の模式図である。
【図7】本発明の実施形態により提供される受信機がマルチパス信号を受信する模式図である。
【図8】本発明の実施形態により提供される２電力分配器とアンカーポイントアンテナとが接続される模式図である。
【図9】本発明の実施形態により提供される点集合が満たす関数関係の模式図である。
【図10】本発明の実施形態により提供される異なるエリアにおけるタグに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループの模式図である。
【図11】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のフローの模式図である。
【図12】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のサーバのハードウェア構造のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態における技術的解決策を、本発明の実施形態における添付図面と合わせて明確かつ完全に説明するが、明らかに、説明された実施形態は、本発明の実施形態の一部に過ぎず、全ての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労力をかけずに得られる全ての他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【0022】
説明すべきことは、本発明の明細書、特許請求の範囲、及び上述の添付図面における「第１」、「第２」などの用語は、類似の対象を区別するために使用されるものであり、必ずしも特定の順序又は優先順位を説明するために使用されるわけではない。このように使用されたデータは、適切な場合には、ここに記載された本発明の実施形態がここに図示又は記載された順序以外の順序で実施できるように、交換されてもよいことを理解されたい。また、用語「含む」、「有する」、及びこれらの任意の変形は、非排他的な包含を含むことを意図しており、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又はサーバは、必ずしも明確に列挙されたステップ又はユニットに限定されるわけではなく、明確に列挙されていない、又はこれらのプロセス、方法、製品又はデバイスに固有の他のステップ又はユニットを含み得る。
【0023】
本発明の実施形態は、典型的な適用シナリオと合わせて説明され、当該適用シナリオは、車両領域の測位シナリオであってもよく、具体的には、例えば、車両のロック解除シナリオである。図１に示すように、車両１０１とタグ１０２とを含み、車両１０１には、超広帯域（ＵＷＢ）測位装置（又はアンカーステーションと呼ぶ）が設置されており、タグ（Ｔａｇ）１０２は、デジタルキーＦｏｂや携帯電話など、ＵＷＢを備えたモバイルデバイスを指し、当該シナリオにおいて、車両１０１は、ロック解除を実現するためにタグ１０２の位置を取得する必要がある。
【0024】
以下、図１と合わせてＵＷＢ無線測距の基本動作原理を紹介する。図１の右側に示すように、タグ１０２はアンテナを介して１つの超広帯域短パルス（ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅ）を送信し、車両１０１に設置されたアンカーステーションは、アンテナを介して当該超広帯域パルスを受信してから、１つの固定された又は制御可能な遅延ＴＣＡＲが経過した後、アンテナを介してタグ１０２に１つの応答パルスを返信し（同時に、タグにパルスを受信してから発信するまでの遅延ＴＣＡＲを送信する）、タグ１０２が車両１０１のアンカーステーションの応答パルスと遅延ＴＣＡＲとを受信した後、自身がパルスを発信してから受信するまでの遅延ＴＦＯＢに基づいて、タグ１０２と車両１０１のアンカーポイントとの間の電波飛行時間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ，ＴｏＦ）を算出し、ＴｏＦ＝（ＴＦＯＢ－ＴＣＡＲ）／２であり、タグ１０２と車両１０１との間の距離Ｄ＝ＴｏＦ＊Ｃであり、ただし、Ｃは光速である。
【0025】
説明すべきことは、上述のタグ１０２から送信された最初のポーリング超広帯域短パルスは、車両１０１から送信され、タグ１０２が応答パルスを返信してもよく、その測距原理は同じである。また、タグとアンカーポイントアンテナとの間でＴｏＦ測距を行う場合、ＵＷＢ信号伝送は、時分割複信（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ、ＴＤＤ）モードによる送受信双方向高速切り替えで行われるが、以下、説明を簡潔かつ便利にするために、タグが送信してアンカーステーションが受信し、又はアンカーステーションが送信してタグが受信するなど、通常一方向でしか説明しないが、その動作原理はもう１つの方向の信号伝送をサポートする。
【0026】
背景技術における紹介によると、従来のアンカーステーションは、１つのＵＷＢモジュールと１つのアンカーポイントアンテナで構成され、車体におけるアンカーポイントアンテナの位置は、精密にキャリブレーションされており、図２と図３に示すように、図２と図３は、本発明の実施形態により提供される従来の技術における各ＵＷＢモジュールに１つのアンカーポイントアンテナを配置する際の８モジュール８アンカーポイントの配置例である。従来の１つのモジュールに１つのアンカーポイントを配置する構造に基づいて、従来の技術におけるＵＷＢに基づく測位方法は、主に、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）がＣＡＮバスを介してアンカーステーションに制御コマンドを送信し、アンカーステーションがタグとの間の測距／通信プロトコルを実行し、タグと各アンカーポイントとの間のＴｏＦ距離を取得し、ＥＣＵが測位アルゴリズムを実行することにより、タグの車体座標系に対する位置を算出する。
【0027】
一方、測位アルゴリズムについて、タグの車体座標系に対する２次元座標位置（当該２次元座標系は一般的に地面に平行であり、地面に対する高さは固定値をとる）をうまく算出するために、少なくとも２つの有効なアンカーポイントからタグまでのＴｏＦ距離を入力する必要があり、タグの車体座標系に対する３次元座標位置をうまく算出するために、少なくとも３つの有効なアンカーポイントからタグまでのＴｏＦ距離を入力する必要があり、一般的に、より多くの有効なアンカーポイントからタグまでのＴｏＦ距離を入力することができると、測位アルゴリズムにより、より正確なタグの位置が出力される。
【0028】
他方、ＵＷＢ測位の動作周波数が３．１ＧＨｚ～１０．５ＧＨｚであり、帯域幅が５００ＭＨｚ以上であるため、パワースペクトル密度は－４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ以下である。この周波数帯域での電波の伝搬は基本的に直線伝搬特性を持つ。車体は金属板材をプレス・溶接して成形された異形金属表面であるため、アンカーポイントアンテナとタグアンテナとの間がＬＯＳ（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ、見通し）条件を備えていない場合、アンテナ電波の送信の主なエネルギーが車体表面によって遮られたり、他の方向に反射されたりして受信アンテナに到達できず、少量のエネルギーだけが地表及び周辺物体による拡散反射／回折を介して間接的に受信アンテナに到達することができるが、このような間接的に受信アンテナに到達した信号は直線に沿って到達するものではないため、その飛行パスは直接パス（ｄｉｒｅｃｔ ｐａｔｈ）より大きい。タグが車外にある場合、異なる駐車地点の外部の電波の伝搬環境の不確実性、及び車体周辺の人・物体の動きによる電波の伝搬に対する遮蔽及び反射面／回折面の変化のため、このような非直接パスで移動するアンカーポイント／タグ送受信アンテナ間の電波のＴｏＦ長は、両者間の３次元空間における直線物理的距離（遮蔽物を無視）と安定した関連性がないため、タグ測位の有効な情報として使用することができない。タグが車内にある場合、車体の金属外殻が形成する比較的閉じた電磁環境により、車内の固定位置に設置されたアンカーポイントと車内の特定の位置に位置するタグとの間でのマルチパス伝搬特性は一定の安定性を有する。従って、直接パスだけでなく、非直接パスも一定の有効な測位情報を提供することができる。従って、高い車外測位精度を得るためには、タグとアンカーステーションとの間は、ＬＯＳ条件を備えることが必要である。車体周辺の一定範囲内の任意の位置に２～３個のＬＯＳ条件を備えるアンカーポイントがあるようにするために、シミュレーション及び実測により、車外アンカーステーション数は少なくとも４個以上であることが示され、一定の精度を持つ、タグが車内空間エリア（運転席エリア／助手席エリア／後部座席など）に位置する場合の識別能力と、一定の精度を持つ、タグが車窓付近に位置する場合の車内／車外識別能力とを得るために、車内アンカーステーション数は少なくとも３個以上であることが示された。
【0029】
上述の２つの異なる方向の考慮に基づいて、車両に配置されたアンカーステーション数が多いほど、測位がより正確になる。しかしながら、現在、各アンカーステーションは１つのＵＷＢモジュールと１つのアンカーポイントアンテナで構成されており（この場合、アンカーステーション数とアンカーポイントアンテナ数は同じ）、そのうち、ＵＷＢモジュールのコストはアンカーステーションのコストの主要部分である。アンカーステーション数の増加につれて、コストも比例的に増加し、ＵＷＢ測位機能を搭載した車種のコスト管理に大きな負担となる。一部の中・低価格車種では、コスト削減のためにアンカーステーションの設置数を減らさざるを得ない。しかし、アンカーステーション数の不足により、車外のタグが一定のエリア内に位置する場合のみ、２～３個のアンカーポイントがＬＯＳ条件を備え、他のエリアにはＬＯＳ条件を備える最小のアンカーポイント数を備えていないため、タグに対する測位ができないか、又は測位精度の低下を招き、アンカーステーション数の不足により、車内エリアに位置するタグに対する測位精度が低すぎるため、タグの位置する座席エリアを正確に識別することができず、車窓付近に位置する場合、タグが位置しているのが車内であるのか車外であるのかの識別の識別可能範囲の低下や精度の低下を招くため、ＵＷＢ測位能力に基づくアプリケーション機能が実現できなかったり、指標を満たしていなかったりして、最終的にユーザーエクスペリエンスに影響を与える。
【0030】
本発明の実施形態は、従来の技術における上述の問題点を踏まえ、超広帯域に基づく測位装置を提供し、図４を参照すると、図４は本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置の構造の模式図であり、位置決定モジュール４０１と、位置決定モジュール４０１と接続された少なくとも２つの超広帯域モジュール４０２とを含む。
【0031】
超広帯域（ＵＷＢ）モジュール４０２は、超広帯域（ＵＷＢ）無線周波数ユニット４０２１と、電力分配器４０２２と、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３とを含み、電力分配器４０２２の一端は超広帯域無線周波数ユニット４０２１と接続され、電力分配器４０２２の他端は、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３のそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３のうち任意の２つのアンカーポイントアンテナ４０２３の信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値である。
【0032】
電力分配器４０２２は、超広帯域無線周波数ユニット４０２１により送信された無線周波数信号を複数のアンカーポイントアンテナ４０２３に分配するために用いられる。
【0033】
複数のアンカーポイントアンテナ４０２３は、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナ４０２３のうち各アンカーポイントアンテナ４０２３との間の受信信号強度と電波飛行時間とを含む。
【0034】
位置決定モジュール４０１は、超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するために用いられる。
【0035】
本発明の実施形態において、探索エリアにおける対象物の測位を行う場合、ここでの対象物は、タグのことを指し、各超広帯域モジュール４０２について、電力分配器４０２２を介して、超広帯域無線周波数４０２１の無線周波数信号を、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３に分配し、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３を介して対象物に送信してもよく、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３のうち任意の２つのアンカーポイントアンテナ４０２３の信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値である（例えば予め設定された重なり値が０である場合、任意の２つのアンカーポイントアンテナ４０２３の信号カバーエリアが重なっていないことを表す）。探索状態にあるため、探索エリアにおける対象物の位置が不明であり、電力分配器４０２２は、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３の数に応じて、超広帯域無線周波数ユニット４０２１の無線周波数信号の出力電力を各アンカーポイントアンテナ４０２３に分配する。説明すべきことは、異なる超広帯域モジュール４０２からの全てのアンカーポイントアンテナ４０２３の信号カバーエリアは、上述の探索エリアをカバーすることができる。そして、複数のアンカーポイントアンテナ４０２３を介して、探索エリアにおける対象物の応答信号を受信することができ、応答信号と無線周波数信号とに基づいて、各アンカーポイントアンテナ４０２３のそれぞれと対象物との間の電波飛行時間と、各アンカーポイントアンテナ４０２３に対応する応答信号の受信信号強度とを決定することができ、各アンカーポイントアンテナ４０２３と対象物との間の電波飛行時間と受信信号強度とを超広帯域電波情報と呼ぶ。ここで、ある超広帯域モジュール４０２におけるあるアンカーポイントアンテナ４０２３に対応する受信信号強度が最も強く、及び／又は電波飛行時間が最も短い場合、当該アンカーポイントアンテナ４０２３と対象物との間の物理的距離が最も短いか、又は電波伝送環境が最も優れている（遮蔽物が最も少ない）。次に、位置決定モジュール４０１は、超広帯域電波情報に基づいて、測位アルゴリズムにより対象物の位置情報を決定してもよい。
【0036】
本発明の実施形態において、超広帯域に基づく測位装置は、上述の探索エリアにおける対象物に対する測位を行う処理に加え、対象物が当該測位装置が設置されたデバイスを発見する処理にも適用可能である。対象物のＵＷＢモジュールはスキャン信号を送信し、もし本発明の測位装置が配置されたデバイスが対象物のスキャン範囲内にあれば、デバイスが測位装置を介して当該スキャン信号を受信し、このとき測位装置のうち各超広帯域モジュール４０２は対応する超広帯域無線周波数信号を生成し、超広帯域無線周波数信号は対応する電力分配器４０２２により対応する複数のアンカーポイントアンテナ４０２３に分配され、複数のアンカーポイントアンテナを介して発信され、対象物に応答し、最後に、測位装置は、対象物から当該超広帯域電波情報を取得し、位置決定モジュール４０１を介して対象物の位置情報を算出する。
【0037】
１つの選択可能な実施方式において、電力分配器４０２２は、２電力分配器、３電力分配器、４電力分配器、又はマルチ電力分配器のいずれかであってもよい。電力分配器４０２２は、一般的にプリント基板（ＰＣＢ）で製作された受動部品であるため、測位装置の信頼性を向上させることができる。説明の便宜上、以下、主に１から２に分割する２電力分配器を例に説明するが、３電力分配器、４電力分配器又はマルチ電力分配器を使用する場合、その原理は２電力分配器を使用する原理と同じであり、依然として本発明の特許請求の範囲に属する。
【0038】
本発明の実施形態により提供される測位装置は、上述の車両領域の測位の適用シナリオに適用し、従来の技術に存在する技術的問題を解決することができる。本発明は、従来の１つのＵＷＢモジュールに固定的に１つのアンカーポイントアンテナを配置する方式を、１つのＵＷＢモジュール（ＵＷＢ無線周波数ユニット４０２１）が電力分配器４０２２を介して電力を２つ以上のアンカーポイントアンテナ４０２３に分配するように変更し、こうすると、アンカーステーションのＵＷＢモジュールの利用率を高めることができ、従来の技術における１モジュール１アンカーポイントアンテナのアンカーステーション構造と比較して、本発明は、同じ数のアンカーポイントアンテナの条件下でＵＷＢモジュール数を減らすことができるため、製造コストと使用コストとを大幅に削減することができ、又は同じコストの条件下でより多くの有効なアンカーポイントアンテナ数を提供することができるため、測位精度を向上させることができる。
【0039】
１つの具体的な実施形態において、図５と図６を参照すると、図５は本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置のアーキテクチャの模式図であり、図６は本発明の実施形態により提供される車体における測位装置の配置の模式図であり、本発明の測位装置は、４つのＵＷＢモジュール（ＵＷＢ無線周波数ユニット）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含み得、ＵＷＢモジュールＡは、車外に位置するアンカーポイントアンテナＡ１と車内に位置するアンカーポイントアンテナＡ２とを含み、ＵＷＢモジュールＢは、車外に位置するアンカーポイントアンテナＢ１とＢ２とを含み、ＵＷＢモジュールＣは、車外に位置するアンカーポイントアンテナＣ１とＣ２と車内に位置するアンカーポイントアンテナＣ３とを含み、ＵＷＢモジュールＤは、車外に位置するアンカーポイントアンテナＤ１と車内に位置するアンカーポイントアンテナＤ２とを含み、ここで、各ＵＷＢモジュールは、１つのＵＷＢ無線周波数ユニットを含み、ＵＷＢモジュールＡ、Ｂ及びＤにおける電力分配器は、いずれも２電力分配器であり、ＵＷＢモジュールＣにおける電力分配器は、３電力分配器である。
【0040】
本発明の上述の２電力分配器に２つのアンカーポイントアンテナを配置し、３電力分配器に３つのアンカーポイントアンテナを配置する場合の４モジュール９アンカーポイントの配置例により、図２と図３における、従来の各ＵＷＢモジュールに１つのアンカーポイントアンテナを配置する場合の８モジュール８アンカーポイントの例と比較して、従来のモジュール数は本発明のモジュールより４つ多く、ここでのモジュールはＵＷＢ無線周波数ユニットを指すが、本発明のアンカーポイント数は従来のアンカーポイント数より１つ多いため、両者の測位カバー範囲と測位精度はあまり変わらないが、本発明におけるＵＷＢ無線周波数ユニットの数は明らかにより少なく、ＵＷＢ無線周波数ユニットが測位装置の主要なコストを占めるため、本発明により提供される超広帯域に基づく測位装置が車両領域の測位システムに用いられる場合、精度を確保することを前提に、ＵＷＢモジュールの数を減らし、製造コストと使用コストとを大幅に削減することができるだけでなく、アンカーポイントアンテナの数を増やすことで、測位精度を向上させることができる。
【0041】
本発明の実施形態において、測位装置が車両領域の測位システムに用いられる場合、同一のＵＷＢモジュールにおける複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリアは重ならないようにするべきである。例えば、あるＵＷＢモジュールにおいて、２電力分配器を利用して無線周波数信号を２つに分割し、１つは車外に設置されたアンカーポイントアンテナにフィード（ｆｅｅｄ）し、もう１つは車内に設置されたアンカーポイントアンテナにフィードする。金属車体の電磁シールドの隔離作用により、この２つのアンカーポイントアンテナのうち１つは車外の一定のエリア内の測位に利用され、もう１つは車内エリアの測位に利用され、車両側のアンカーポイントアンテナが信号を送信することを例にとると、車内／車外の２つのアンカーポイントアンテナが同時に同一のＵＷＢ無線周波数ユニットの無線周波数信号を送信するが、タグは車外又は車内のどちらかのエリアにのみ位置するので、タグは２つの重なっていないエリアに同時に現れることができず、タグと車外のアンカーポイントアンテナはＬＯＳ条件を備える場合、タグと当該ＵＷＢモジュールの車外のアンカーポイントアンテナとの間の電波飛行時間を得ることができ、タグが車内に位置し、かつ当該ＵＷＢモジュールの車内のアンカーポイントアンテナと一定のＬＯＳ条件を備える場合（電波がキャビン内の非金属材料を貫くこともできる）、タグと当該車内のアンカーポイントアンテナとの間の電波飛行時間を得ることができる。タグが車外にあっても車内にあっても、その位置が２つ以上の異なるＵＷＢモジュールに属するアンカーポイントアンテナとの間の電波飛行時間がそれぞれ取得できれば、測位アルゴリズムによりタグに対する測位を行うことができる。
【0042】
同様に、同一のＵＷＢ無線周波数ユニットの無線周波数信号は、電力分配器により２つの無線周波数信号に分割され、１つは車体の一側に設置された車外のアンカーポイントアンテナにフィードし、もう１つは車体の他側に設置された車外のアンカーポイントアンテナにフィードし、車体の遮蔽により、タグがある側にあるとき、当該側に位置するアンカーポイントアンテナの信号しか受信できないため、同一のＵＷＢ無線周波数ユニットの無線周波数信号は、タグが異なる側面に位置するときの測位に利用することができる。
【0043】
図６に示すように、ＵＷＢモジュールＡとモジュールＤはそれぞれ２電力分配器を介して信号を２つに分割し、フィーダを介して２つのアンカーポイントアンテナと接続され、この２つのアンカーポイントアンテナのうち１つは車外に設置され、もう１つは車内に設置される。ここで、Ａ１／Ｄ１アンカーポイントを車外の下側のスカート内に設置してもよく、Ａ２／Ｄ２を車内のＡピラー又はＢピラー内に、高さが車窓の下端より低く設置してもよく、こうすると、Ａ１とＡ２との間、Ｄ１とＤ２との間はいずれも金属のドアと車体によって隔離され、そのカバーエリアも車外と車内の２つの独立したエリアに分けられる。ＵＷＢモジュールＢが２電力分配器を介して信号を２つに分割し、フィーダを介してそれぞれ車外の左後部の下側のスカート内と右後部のバンパーカバープレート内とに送信し、いずれも車外に位置するが、車体の遮蔽により、カバーエリアは重ならない。ＵＷＢモジュールＣは３電力分配器を介して信号を３つに分割し、ここで、Ｃ３はフィーダを介してトランク内に設置され、Ｃ１／Ｃ２はそれぞれ車外の右後部の下側のスカート内と左後部のバンパーカバープレート内とに設置され、Ｃ１／Ｃ２はいずれも車外に位置するが、車体の遮蔽により、カバーエリアは重ならず、Ｃ３は車内にあり、車体の遮蔽作用により、そのカバーエリアは車内であり、Ｃ１／Ｃ２のカバーエリアから隔離されている。
【0044】
本発明の実施形態において、電力分配器やフィーダの損失が送信電力の低下や感度の低下をもたらす問題が考慮された。電力分配器を使用してＵＷＢモジュールの無線周波数信号を分割するため、送信時に各アンカーポイントアンテナの出力電力の低下や、受信時にアンカーポイントアンテナから変換されたＵＷＢモジュールの受信ノイズ係数の増加を招く。これらは電力分配器の電力分配比、電力分配器の挿入損失、フィーダの挿入損失によってもたらされる。２電力分配器の電力分配比が１／２であると仮定すると、その電力損失は３ｄＢ（１０＊ｌｏｇ２＝３ｄＢ）、３電力分配器の電力分配比が１／３であると仮定すると、その電力損失は４．７７ｄＢ（１０＊ｌｏｇ３＝４．７７ｄＢ）、電力分配器の挿入損失を１．５ｄＢとし、ケーブルの挿入損失を１．８ｄＢ／ｍ（ケーブルの最大長が２ｍの場合、その挿入損失は３．６ｄＢである）として計算すると、２電力分配器の総挿入損失は３ｄＢ＋１．５ｄＢ＋３．６ｄＢ＝８．１ｄＢであり、３電力分配器の総挿入損失は４．７７ｄＢ＋１．５ｄＢ＋３．６ｄＢ＝９．８７ｄＢであり、いずれも１０ｄＢより低い。車載ＵＷＢ測位アプリケーションにおいて、タグとアンカーポイントとの間の距離が近いため（一般的に測距範囲は６ｍ以内）、実測によると、１０ｄＢ以内の挿入損失は無線周波数リンクの予算範囲内であり、５～１０ｄＢの電力低下はタグとアンカーポイントとの間のＴｏＦ値の測定に影響を与えないだけでなく、このような適度な電力低下は、無線周波数受信機がより良いリニア領域にあるようにすることができ、このときＴｏＦ精度がより高い。
【0045】
本発明の実施形態において、測位に用いられる超広帯域無線周波数信号の形式は超広帯域パルスであり、信号の帯域幅は５００ＭＨｚ以上に達し、パルス幅は約２ｎｓであるため、ＵＷＢの送信及び受信のパルスは非常に狭く、したがって、ＵＷＢ受信機は高いマルチパス識別能力を有する。車両領域の測位に用いられるＵＷＢアンテナの放射角度の範囲は非常に大きく、一般的に１２０度以上であるため、アンカーステーション又はタグが１つの狭パルスを発射した後、直接パスを除いて、異なる方向、異なる距離の反射体は異なるパス遅延を経て相次いで受信機に到達し、１つの典型的なＵＷＢ受信機が受信したすべてのマルチパス信号は図７に示すとおりである。図７において、縦軸の黒い矢印は信号の送信を表し、縦軸の灰色の矢印は信号を受信し始めることを表し、最初に受信機に到達する信号をファーストパス（ＦｉｒｓｔＰａｔｈ）と呼び、最後に受信機に到達する信号をラストパス（ＬａｓｔＰａｔｈ）と呼ぶ。
【0046】
ＵＷＢ受信機が隣接する２つのパスの最小遅延がそのパルス幅の半分であることを判別できると仮定すると、パルス幅が２ｎｓのとき、対応するマルチパス距離分解能ＤｅｌｔａＲは、
ＤｅｌｔａＲ＝ｔａｕ＊ｃ＝０．５＊パルス幅＊光速＝０．５＊２Ｅ－９＊３Ｅ８＝０．３ｍ＝３０ｃｍとなる。
ＤｅｌｔａＲ＝ｔａｕ＊ｃ＝０．５＊パルス幅＊光速＝０．５＊２Ｅ－９＊３Ｅ８＝０．３ｍ＝３０ｃｍとなる。
【0047】
ＵＷＢ受信機が測距（ＴｏＦ測定）モードで動作する場合、ファーストパス信号のＴｏＦ値と信号強度のみを出力し、他のマルチパス成分を無視する。
【0048】
従って、１つの選択可能な実施方式において、超広帯域無線周波数ユニットはさらに、超広帯域電波情報からファーストパス（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｔｈ）信号を識別し、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得し、ファーストパス信号に対応するアンカーポイントアンテナを決定するために用いられる。
【0049】
本発明の実施形態において、電力分配器により出力される各分岐の信号と共用ポートとの間の遅延は同じであり、電力分配器の各分岐のポートから対応するアンカーポイントアンテナまでのケーブル長は異なってもよいと仮定する。
【0050】
１つの選択可能な実施方式において、複数のアンカーポイントアンテナは、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとを含み、第１のアンカーポイントアンテナと電力分配器との間のケーブル接続長さは第１の電気長であり、第２のアンカーポイントアンテナと電力分配器との間のケーブル接続長さは第２の電気長であり、第１の電気長と第２の電気長との差は、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離より大きい。ここで、第１の電気長と第２の電気長との差と、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離と、の差はマルチパス距離分解能以上であり、マルチパス距離分解能は上記で計算した３０ｃｍを参照してもよい。
【0051】
具体的には、図８に示すように、２電力分配器を例にとると、第１のポートから第１のアンカーポイントアンテナＦ１までの電気長はＬ１であり、第２のポートからアンカーポイントアンテナＦ２までの電気長はＬ２であり、説明すべきことは、Ｌｎは無線周波数ケーブルの物理的長さではなく、電気長であり、ケーブル媒体の誘電率が異なるため、電気長と物理的長さとの比例も異なり、Ｌ２＞Ｌ１と仮定すると、第１の電気長と第２の電気長との差はＤｅｌｔａＬ＝Ｌ２－Ｌ１である。
【0052】
自然空間において、２点までの距離の差が２点間の距離より小さい点の点集合は平面上では双曲線であり、空間上では二葉回転双曲面を構成し、２点までの距離の差が２点間の距離に等しい点の点集合は２点を結ぶ直線の延長線上にあり（当該２点を含む）、２点までの距離の差が２点間の距離より大きい点の点集合は空集合である。２つのアンカーポイントＦ１とＦ２との間の距離が２ｃであると仮定し、空間の任意の一点がＭであり、Ｍ／Ｆ１／Ｆ２の３点が１つの平面を決定し、説明の便宜上、以下の議論は（Ｍ、Ｆ１、Ｆ２）平面で行う。ＭからＦ１までの距離がｄ１であり、ＭからＦ２までの距離がｄ２であり、Ｍから２つの点Ｆ１、Ｆ２までの距離の差が定数｜ｄ２－ｄ１｜＝２ａであり、図９（ａ）はａ＜ｃのとき、点集合が双曲線であることを示し、図９（ｂ）はａ＝ｃのとき、点集合がＦ１とＦ２とを結ぶ直線の外部延長線（焦点を含む）であることを示し、ａ＞ｃのとき、点集合が空集合である。
【0053】
点Ｍがタグであると仮定すると、それが発信した信号は、それぞれ空中パスｄ１とｄ２を経由してアンカーポイントアンテナＦ１とアンカーポイントアンテナＦ２に到達し、それぞれケーブルＬ１とＬ２を経由して電力分配器の第１のポートと第２のポートに到達し、電力分配器の合流により、２つのパスの信号は最終的にそれぞれＰａｔｈ１とＰａｔｈ２で受信機に入る。Ｍが空中の任意の点であり、ＭからＦ１とＦ２アンカーポイントまでの距離の差は最大２ｃである。ｄｅｌｔａＬ－２ｃ＞ｄｅｌｔａＲであり、ｄｅｌｔａＲがＵＷＢのマルチパス距離分解能であれば、空間にはＭ＿Ｐａｔｈ１がファーストパスではないようにするＰが存在しない。つまり、ＭとＦ１／Ｆ２との間に遮蔽物がなくても、ＵＷＢ受信機のファーストパス選択メカニズムにより、アンカーポイントＦ２から発信される信号は、ＵＷＢ測距時にＦ１から発信される信号によって完全に遮蔽される。なお、ここでの遮蔽は、信号強度の遮蔽ではなく、アンカーポイントＦ２を経由して受信した信号は、アンカーポイントＦ１を経由して受信した信号の到達時間より、常にｔａｕ以上遅い時刻に受信機に到達し、ｔａｕ＝ｄｅｌｔａＲ／光速である。ＵＷＢ受信機は、先に到達したのがＦｉｒｓｔＰａｔｈであり、ＴｏＦ算出の根拠となるのはＦｉｒｓｔＰａｔｈのみという原則を従う。こうすると、アンカーポイントＦ２を経由して受信した信号Ｐａｔｈ２は永遠に選択されない。つまり、アンカーポイントＦ２を経由して受信した超広帯域信号の強度がＦ１を経由して受信した信号より強くても、Ｆ１を測位アンカーポイントとするときに得られたＴｏＦ１、及びＦ１を測位アンカーポイントとするときの測位精度を干渉することなく、Ｆ１を経由したＰａｔｈ１の信号強度が受信機検出閾値を超える限り、Ｐａｔｈ１は必ずＦｉｒｓｔＰａｔｈである。Ｆ１との間が大きく遮蔽されるエリアのみ、アンカーポイントＦ１を経由した信号が受信機に入った後、検出時にその強度が受信機の検出閾値を下回り、Ｐａｔｈ１は見えなくなり、このとき、アンカーポイントＦ２を経由した信号Ｐａｔｈ２は見えるため、Ｐａｔｈ２がＦｉｒｓｔＰａｔｈとなり、取得されたＴｏＦはＴｏＦ２であり、測位時にＦ２を測位アンカーポイントとして利用すべきである。
【0054】
上述の特性に基づき、アンカーポイントを配置する際、Ｆ１を車外に配置し、Ｆ２をキャビン内に配置すると、車内の信号が車外の車窓付近に溢れても、車外のアンカーポイントＦ１の信号が受信機の閾値を超える限り、車外の測位精度に影響を与えない。Ｂ１／Ｂ２アンカーポイントについては、それぞれ車外の左後側と右後側の測位のために利用され、タグが車体の左後隅エリアに位置する場合、Ｂ１／Ｂ２アンカーポイントからの同一のＵＷＢ無線周波数ユニットによって送信される信号を同時に受信し、ＵＷＢ無線周波数ユニットとＢ１アンカーポイントアンテナとを一緒に配置し（ケーブル長は約０）、アンカーポイントＢ２はケーブルを介してＵＷＢ無線周波数ユニットと接続されると、ケーブルの曲がりやケーブル媒体の作用により、その電気長は実際の物理的長さより大きく、Ｂ１／Ｂ２間のケーブルの電気長がＢ１／Ｂ２間の物理的距離より０．３ｍ以上大きい場合、特定のエリアが、Ｂ１／Ｂ２について同時にＬＯＳ条件を備えても、Ｂ２の信号は測位アンカーポイントとしてのＢ１の作用に影響を与えることはない。
【0055】
図６に示すように、車体の左後エリアにおいて、タグはＢ１とＢ２の両方を見ることができ、Ｂ１／Ｂ２アンカーポイント信号は同一のＵＷＢ無線周波数ユニットによって分割されたものであるが、ＵＷＢ無線周波数ユニットとアンカーポイントＢ１とは一緒に配置され、ケーブル長の作用により、Ｂ１／Ｂ２アンカーポイント信号はいずれもタグに到達できる場合、Ｂ１は必ずファーストパスＦｉｒｓｔＰａｔｈであり、従って、このとき、測位信号としてアンカーポイントＢ１からの信号を用い、測位算出時にも、アンカーステーションの位置としてＢ１の空間座標を用いる必要がある。
【0056】
タグが車両後方に位置する場合、モジュールＢのうちＢ２だけがＬＯＳであり、Ｂ１はＮＬＯＳ（Ｎｏｎ Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ、見通し外）でかつ信号強度が閾値より低いとき、モジュールＢについてタグの測位に用いられるのはＢ２アンカーポイントアンテナからの信号であり、測位算出時にも、アンカーステーションの位置としてＢ２の空間座標を用いる必要がある。
【0057】
モジュールＣについて、アンカーポイントＣ３はトランク内に位置して外部と隔離され、車外のアンカーポイントは、右側に位置するＣ１と車両後方に位置するＣ２とを含み、車両の右後側に位置する場合、Ｃ１とＣ２アンカーポイントの信号を同時に受信することができ、Ｂ１／Ｂ２の場合と類似し、Ｃ２の信号はファーストパスＦｉｒｓｔＰａｔｈではないので作用せず、タグが車両後方に位置してＣ１が遮蔽され、Ｃ２がファーストパスになった場合のみ測位作用をする。
【0058】
図１０に示すように、各ＵＷＢモジュールについては、電力分配により、ケーブルを介して少なくとも２つの異なる、相互に隔離された放射エリアに送信され、少なくとも２つの異なるエリアで作用を発揮する。例えば、モジュールＡは、タグがそれぞれ車両左側と車内に位置するときに作用を発揮し、モジュールＢは、タグがそれぞれ車両左側と車両後方に位置するときに作用を発揮し、モジュールＣは、タグがそれぞれ車両左側とトランクと車両後方に位置するときに作用を発揮し、モジュールＤは、タグがそれぞれ車両右側と車両後方に位置するときに作用を発揮する。Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄの４つのモジュールはいずれも少なくとも２回利用され、利用率を向上させ、システムの総モジュール数を削減し、コストを大幅に削減した。もし従来の各モジュールとオンボードアンテナとを一体化する方法を使用すれば、同じ測位カバー効果を実現するためには、少なくとも７つのモジュールとアンカーポイントアンテナとを一体化したアンカーステーションが必要であり、コストは高くなる。
【0059】
以上の内容を要約すると、本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置は、金属車体の電磁波に対する遮蔽隔離作用、及びＵＷＢモジュール（ＵＷＢ無線周波数ユニット）の受信信号のファーストパスと他のパスとに対する高い分解能を利用して、ＵＷＢモジュールの無線周波数信号を電力分配器を介して、レイアウトが最適化された複数のアンカーポイントアンテナ（例えば、それぞれ車内／車外又は車外の左／右／前／後の異なる側面の２つ以上のアンカーポイントアンテナに位置する）にフィードすることにより、１つのＵＷＢ無線周波数ユニットが車外測位にも利用でき、車内測位（車内の運転席エリア／非運転席エリアなどのエリア識別及び車窓付近の車内／車外識別を含む）にも利用できることを実現する。
【0060】
装置の実施形態の内容に基づいて、本発明の実施形態は、超広帯域に基づく測位方法をさらに提供し、車外/車内におけるタグの測位を実現することができ、以下、引き続き、車両領域の測位シナリオに基づいて、本発明の超広帯域に基づく測位方法の具体的な実施形態を説明する。
【0061】
図１１は本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のフローの模式図であり、本明細書は、実施形態又はフロー図のような方法の処理ステップを提供するが、従来の又は創造的でない労働に基づいて、より多くの又はより少ない処理ステップを含むことも可能である。実施形態に挙げられたステップの順序は、多くのステップ実行順序のうちの１つの方式に過ぎず、唯一の実行順序を表すものではない。実際のシステム又はサーバ製品が実行する場合、実施形態又は図面に示された方法の順序に従って実行してもよいし、並行して実行してもよい（例えば、並列プロセッサ又はマルチスレッド処理の環境）。具体的には、図１１に示すように、当該方法は以下のステップを含み得る。
【0062】
Ｓ１１０１、探索状態にある場合、又は対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成する。
【0063】
本発明の実施形態において、車両には、装置の実施形態で紹介した超広帯域に基づく測位装置が設置されており、測位装置は、少なくとも２つの超広帯域モジュールを含み、超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、電力分配器の一端は超広帯域無線周波数ユニットと接続され、電力分配器の他端は、複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号は、超広帯域無線周波数ユニットによって生成される。
【0064】
本発明の実施形態において、探索状態にあることは、車両が探索エリアにおける対象物に対する測位を行う処理を指し、対象物からのスキャン信号を受信することは、対象物が当該測位装置が設置されたデバイスを発見する処理を指し、車両がちょうど対象物の探索範囲内にあるため、対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成する。
【0065】
Ｓ１１０３、対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信する。
【0066】
本発明の実施形態において、電気分配器を介して、対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信する。
【0067】
１つの選択可能な実施方式において、各超広帯域モジュールの電力分配器の各分岐にデジタル減衰器を追加することで、各分岐の重み値を変更してもよい。この利点は、もし対象物のスキャン信号を受信した場合、測位装置が設置された側が受信側であり、当該スキャン信号を受信したすべてのアンカーポイントアンテナを決定することができ、さらに、受信信号が最も強いアンカーポイントアンテナを決定することもできるため、異なる超広帯域モジュールのうち、元の電力分配比が固定されている電力分配器の各分岐の電力分配重み値に対して動的に調整を行うことができることであり、すなわち、異なるアンカーポイントアンテナに対して異なる重み係数を設定し、例えば、当該スキャン信号を受信したすべてのアンカーポイントアンテナ、又は当該スキャン信号を受信したすべてのアンカーポイントアンテナのうち受信信号強度が閾値を超えたアンカーポイントアンテナに対応する電力分配器の分岐に大きな電力分配重み値を設定し、当該スキャン信号を受信できなかったアンカーポイントアンテナに対応する電力分配器の分岐に小さな電力分配重み値を設定し、こうすると、対象物が、受信した超広帯域無線周波数信号に基づいて、より的を絞って、有効かつ正確に、各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間と、すなわち、対象物の超広帯域電波情報を算出するようにすることができる。
【0068】
Ｓ１１０５、対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定する。
【0069】
本発明の実施形態において、超広帯域電波情報は、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、測位装置内の位置決定モジュールを介して、測位アルゴリズムにより対象物の位置情報を決定する。
【0070】
本発明の実施形態において、対象物（タグ）に対する測位には、少なくとも２つ以上のアンカーポイントとタグとの間は良好なＬＯＳ条件を備えることが必要であることを考慮すると、ＬＯＳ条件を備えたアンカーポイントのみが、その信号のＴｏＦと受信信号強度ＲＳＳが安定しており、測位に用いられる際に得られたタグの位置が正確で安定している。タグと車体に設置されたアンカーポイントとはＬＯＳ条件を備える場合、もしこれらのアンカーポイントを経由した信号がＦｉｒｓｔＰａｔｈの特性をさらに備えていれば、測位アンカーポイントグループに選択される。一般的に、車体は良好な遮蔽隔離作用を有するため、車内のアンカーポイント信号が車外のタグに到達する際、一般的に、その強度は検出閾値より低く、その逆も同様である。車内のアンカーポイントの信号が車内から溢れ、車外のタグに到達する際に、その強度が受信機の閾値を超えても、その属するモジュールにおいてファーストパスＦｉｒｓｔＰａｔｈでなければ、ＵＷＢ受信機のＦｉｒｓｔＰａｔｈ選択メカニズムによって除去され、測位機能に影響を与えず、その逆も同様である。
【0071】
１つの選択可能な実施方式において、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップは、超広帯域電波情報からファーストパス信号を識別し、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得するステップと、ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の位置情報を決定するステップと、を含む。
【0072】
１つの選択可能な実施方式において、超広帯域電波情報に基づいて対象物の位置情報を決定するステップは、対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを決定するステップと、対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを取得するステップと、対応関係テーブルから、現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップと、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、超広帯域電波情報を更新するステップと、更新された超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定するステップと、を含む。ここで、対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルについては、具体的な車種について、各アンカーポイントアンテナの車体における設置位置が決定された後、１つの対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを作成してもよく、対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルは、車内外の任意の位置ポイントに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを提供し、測位を行う際、直接にタグと最適なアンカーポイントアンテナグループのうち各アンカーポイントとのＴｏＦと受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ＲＳＳ）値を利用して測位を行ってもよい。
【0073】
１つの具体的な対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを作成する実施方式において、具体的な車種のアンカーステーション（主にアンカーポイントアンテナである）の配置位置が決定された後、まずオープンスペースで車体周囲に座標グリッドを設定してもよく、例えばグリッドの辺の長さが１０ｃｍの等距離グリッドであってもよく、車体からの距離の範囲に応じて分割で非等距離グリッドを設定してもよい。各グリッド位置について、タグの位置するグリッド位置と各アンカーポイントとの間の幾何学的関係及び車体遮蔽状況に基づいて、タグが当該グリッド位置に位置するとき、各アンカーポイントアンテナとの間のＬＯＳ条件を決定し、タグがこのグリッド位置に位置するときの最適なアンカーポイントアンテナグループパターンを形成し、ＵＷＢアンカーポイント信号の測定及び統計分析と合わせて、各グリッド位置のＴｏＦと信号振幅の有効区間を記録する。タグが異なる位置（異なるグリッド）に位置するとき、それに応じて最適なアンカーポイントアンテナグループパターンは変化するため、最適なアンカーポイントアンテナを用いることで、最も正確な測位を行うことができる。対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルにおける対象エリアは、各グリッドが形成するエリアを指してもよく、複数のグリッドが形成するエリアを指してもよく、最適なアンカーポイントアンテナグループは、あるグリッドに対応する少なくとも２つの最適なアンカーポイントアンテナを指してもよく、複数のグリッドに対応する複数の最適なアンカーポイントアンテナを指してもよい。図１０に示すように、車内の対応する位置の最適なアンカーポイントアンテナグループは（Ａ２、Ｃ３、Ｄ２）であり、車外の部分は少し複雑で、特に車両の左後方／右後方の遷移エリアについて、その最適な測位アンカーポイントグループの決定は、車体構造の幾何学的解析、ＴｏＦデータ収集及び統計分析を合わせることで行われる必要がある。
【0074】
１つの具体的な実施方式において、取得された対象物と複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを決定し、すなわち、タグが各モジュールと１回の測距操作を行い、つまり、すべてのアンカーポイントを連続的にｎ回スキャンし、異常値除去と平均処理を行い、ランダムな干渉の影響を軽減し、現在の推定エリアは、１つ又は複数のグリッドを含み得、対応関係テーブルに基づいて、当該１つ又は複数のグリッドは、複数の最適なアンカーポイントアンテナに対応し、テーブルルックアップを通じて、複数の最適なアンカーポイントアンテナのそれぞれと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを取得することができ、超広帯域電波情報を更新し、最後に、更新された超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定する。説明すべきことは、当該実施方式において、テーブルを照会して取得したのは、理想的な条件（遮蔽物を無視）での受信信号強度及び電波飛行時間であり、予め保存された超広帯域電波情報により測位を行うことの利点は、計算時間を節約することにより測位の適時性を向上させることである。
【0075】
１つの選択可能な実施方式において、テーブルルックアップを通じて、複数の最適なアンカーポイントアンテナのそれぞれと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを取得した後、超広帯域電波情報を更新する前に、最適なアンカーポイントアンテナグループ内のうち各アンカーポイントアンテナの（ＴｏＦ、ＲＳＳ）の信号特性をｍ回連続して確認し、すなわち、タグに確認信号を複数回送信して、対応する（ＴｏＦ、ＲＳＳ）を再取得し、対応関係テーブルにおける（ＴｏＦ、ＲＳＳ）の信号特性とマッチングするか否かを判断し、こうすると、正確な超広帯域電波情報を取得することができる。
【0076】
１つの選択可能な実施方式において、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップは、最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する超広帯域無線周波数ユニットを介して、精密測位信号を生成するステップと、精密測位信号を最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、取得された対象物のフィードバック情報に基づいて、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップと、を含む。すなわち、当該実施方式において、テーブルルックアップにより最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する（ＴｏＦ、ＲＳＳ）を直接取得する方式を用いるのではなく、新たに精密測位信号を生成し、複数のアンカーポイントアンテナを介して送信する。この利点は、現在の環境要因を考慮して、元の最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナはもはやＬＯＳ条件を備えていない可能性があり、その対応する（ＴｏＦ、ＲＳＳ）も当然、もはや正確ではなく、従って、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナに精密測位信号を新たに送信して、現在の環境での（ＴｏＦ、ＲＳＳ）を取得し、こうすると、より正確な対象物の位置情報を得ることができることである。
【0077】
１つの選択可能な実施方式において、超広帯域電波情報を更新した後、更新された超広帯域電波情報に基づいて、対象物の位置情報を決定する前に、方法はさらに、複数回取得された複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを再度決定するステップと、現在の推定エリアが変化した場合、対応関係テーブルから、現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップ、及び最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、超広帯域電波情報を更新するステップを再実行するステップと、を含む。
【0078】
具体的には、タグに対してターゲティング及び追跡を行い、追跡状態に入った後、当該エリアの最適なアンカーポイントアンテナグループのうち各アンカーポイントアンテナの（ＴｏＦ、ＲＳＳ）データを利用して、タグの位置に対して正確な測位を行い、軌跡に対して追跡フィルタリングを行ってもよい。タグの現在の推定エリアを決定した後、タグは同時にすべてのアンカーポイントアンテナに信号を送信し続け、車両も各アンカーポイントアンテナとタグとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを複数回取得し、複数回取得された複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナと対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、対象物の現在の推定エリアを再度決定することでタグに対して追跡を行う。もし現在の推定エリアが変化した場合、つまり現在の推定エリアのエッジに到達して隣接エリアのアンカーポイント（ＴｏＦ、ＲＳＳ）値を読み取る必要がある場合、タグの軌跡位置と合わせてエリア切り替えを行う。エリアのエッジでは、すべてのアンカーポイント信号が同時に切り替わるわけではなく、一部のアンカーポイントだけが切り替わり、アンカーポイントの更新は、アンカーポイントの追加・削除が１つずつ段階的に行われるため、切り替えの連続性がよい。軌跡追跡及びフィルタリングは保護メカニズムでもあり、数回の位置ジャンプでターゲットは失われない。予め設定されたエリア内でＫ回連続して対象物を見失うと、対象物を確かに見失ったことを表し、再度探索状態に入る。
【0079】
１つの選択可能な実施方式において、現在の推定エリアが変化した場合、アンカーポイント遷移エリアにおける１つの超広帯域モジュールの２つのアンカーポイント信号がジャンプすることになり、これは、このとき元のＦｉｒｓｔＰａｔｈアンカーポイント信号は、振幅が閾値より小さいため、時には消えたり、時には再現したりし、これに対応して、もう１つのアンカーポイント信号は、時にはＦｉｒｓｔＰａｔｈになったり、時には見えなかったりするからである。もしこの２つのアンカーポイント信号が（ＴｏＦ、ＲＳＳ）２次元平面において位置するエリアの距離が遠い場合（最適化されたシステム設計は一般的にこの条件を満たしている）、このアンカーポイント信号が交互に現れるエリアで、タグが受信した信号がどのアンカーポイントから来ているのかを判別することができ、判別後、信号が当該超広帯域モジュールのどのアンカーポイントアンテナから送信されたものであるかを決定し、さらに測位に利用することができる。従って、念のため、軌跡フィルタリングアルゴリズムを用いて測位結果を検証し、もし合理的な位置範囲を著しく超える場合は破棄する。
【0080】
説明すべきことは、車体内外の任意の空間エリアについて、最適なアンカーポイントアンテナグループのうちすべてのアンカーポイントＦｉｒｓｔＰａｔｈ信号の（ＴｏＦ、ＲＳＳ）で構成される２Ｎ次元超空間が唯一であれば（ここでＮは測位に最適なアンカーポイントグループ内のアンカーポイント数）、各エリアは区別でき、各エリア内でさらにＮ個のアンカーポイントの（ＴｏＦ、ＲＳＳ）パラメータを用いて正確な測位を行う。車体内外の各３次元空間エリアに対応する２Ｎ次元超空間の互いの「距離」が遠いほど、システムの測位性能は良好である。
【0081】
以上の内容を要約すると、本発明が車体遮蔽隔離及びＴｏＦファーストパス隔離効果を利用して提出した超広帯域に基づく測位方法は、各ＵＷＢモジュールのカバーエリア範囲を拡大させ、ＵＷＢモジュールの利用率を向上させることにより、車両全体の機能／性能のニーズに対応する際に使用されるＵＷＢモジュール数を少なくし、ＵＷＢ車体測位システム全体のコストを削減することができ、また、電力分配器／フィーダは受動部品であり、信頼性が高く、寿命が長く、温度範囲が広く、一定のコストも発生するが、市場の典型的な部品価格に従って推定すると、同じカバー率／測位精度の条件を満たしながら、本発明の解決策のコストの優位性は明らかであり、従来の技術と比較して、同じコストで、本発明はより多くの有効なアンカーポイントを提供することができ、タグの測位可能領域がより広く、測位精度がより高く、ユーザーエクスペリエンスがより良い。
【0082】
本発明の実施形態における装置と方法の実施形態は、同じ出願の構想に基づいている。
【0083】
本発明の実施形態により提供される方法の実施形態は、コンピュータ端末、サーバ又は類似の演算装置で実行可能である。サーバで実行されることを例に挙げると、図１２は、本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のサーバのハードウェア構造のブロック図である。図１２に示すように、当該サーバ１２００は、構成又は性能によって大きく異なることがあり、１つ以上の中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ、ＣＰＵ）１２１０（中央処理装置１２１０は、マイクロプロセッサＭＰＵ又はプログラマブルロジックデバイス（例えば、ＦＰＧＡ）などの処理装置を含み得るが、これらに限定されない）と、データを保存するためのメモリ１２３０と、アプリケーションプログラム１２２３又はデータ１２２２を保存するための１つ以上の記憶媒体１２２０（例えば、１つ以上の大容量記憶装置）とを含み得る。ここで、メモリ１２３０と記憶媒体１２２０は、一時的な記憶媒体又は永久的な記憶媒体であってもよい。記憶媒体１２２０に記憶されたプログラムは、１つ以上のモジュールを含み得、各モジュールは、サーバに対する一連のコマンド操作を含み得る。さらに、中央処理装置１２１０は、記憶媒体１２２０と通信し、サーバ１２００で記憶媒体１２２０中の一連のコマンド操作を実行するように構成され得る。サーバ１２００は、１つ以上の電源１２６０、１つ以上の有線又は無線ネットワークインターフェース１２５０、１つ以上の入出力インターフェース１２４０、及び／又は、１つ以上のＷｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃ ＯＳ、Ｕｎｉｘ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＦｒｅｅＢＳＤなどのオペレーティングシステム１２２１、をさらに含み得る。
【0084】
入出力インターフェース１２４０は、１つのネットワークを介してデータを受信又は送信することができる。上述のネットワークの具体的な例は、サーバ１２００の通信プロバイダにより提供される無線ネットワークを含み得る。一例において、入出力インターフェース１２４０は、１つのネットワークインターフェイスコントローラ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＮＩＣ）を含み、それは基地局を介して他のネットワークデバイスと接続されることにより、インターネットと通信することができる。一例において、入出力インターフェース１２４０は、無線方式でインターネットと通信するために用いられる無線周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）モジュールであってもよい。
【0085】
当業者が理解できるように、図１２に示す構造は単なる例示であり、上述の電子装置の構造を限定するものではない。例えば、サーバ１２００はさらに、図１２に示されたものよりも多い又は少ないコンポーネントを含み得、又は、図１２に示されたものと異なる構成を有し得る。
【0086】
本発明の実施形態は、記憶媒体をさらに提供し、前記記憶媒体は、方法の実施形態における超広帯域に基づく測位方法を実現するための関連する少なくとも１つの命令、少なくとも１つのプログラム、コードセット又は命令セットを格納するため、サーバ中に設置されてもよく、当該少なくとも１つの命令、当該少なくとも１つのプログラム、当該コードセット又は命令セットが、当該プロセッサによりロード、実行されると、上述の超広帯域に基づく測位方法が実施される。
【0087】
オプションで、本実施形態において、上述の記憶媒体は、コンピュータネットワークの複数のネットワークサーバのうち少なくとも１つのネットワークサーバに配置されてもよい。オプションで、本実施形態において、上述の記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ポータブルハードドライブ、ディスク又はＣＤなど、プログラムコードを記憶することができる様々な媒体を含み得るが、これらに限定されない。
【0088】
上述の本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置、方法、デバイス及び記憶媒体の実施形態から分かるように、本発明は、アンカーステーションのＵＷＢモジュールの利用率を高めることができ、従来の技術における１モジュール１アンカーポイントアンテナのアンカーステーション構造と比較して、本発明は、同じ数のアンカーポイントアンテナでＵＷＢモジュール数を減らすことができるため、製造コストと使用コストとを大幅に削減することができ、又は同じコストでより多くの有効なアンカーポイントアンテナ数を提供することができるため、測位精度を向上させることができる。
【0089】
説明すべきことは、上述の本発明の実施形態の前後順序は、単なる説明のためのものであり、実施形態の優劣を表すものではない。また、以上、本明細書の特定の実施形態について説明した。その他の実施形態は添付の特許請求の範囲内にある。いくつかの場合、特許請求の範囲に記載された動作又はステップは、実施形態と異なる順序で実行してもよく、依然として所望の結果を実現することができる。また、図面に記載されたプロセスは、図示された特定の順序又は連続した順序に従わなければ、所望の結果を実現できないというわけではない。特定の実施形態では、マルチタスク処理及び並列処理も可能であり、又は有利である可能性がある。
【0090】
本明細書の各実施形態は、段階的に説明され、各実施形態間の同様又は類似の部分については、互いに参照すればよく、各実施形態の詳しく説明された部分は、他の実施形態と異なる部分である。特に、デバイスの実施形態については、基本的に方法の実施形態と同様であるため、説明が簡略化され、関連する点については、方法の実施形態の一部の説明を参照すればよい。
【0091】
上述の実施形態の全部又は一部のステップは、ハードウェアを介して実現することもでき、プログラムを介して関連するハードウェアに指示することによって実現することもでき、前記プログラムはコンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよく、上述の記憶媒体は、読み取り専用メモリ、ディスク又はＣＤなどであってもよいことは、当業者であれば理解できる。
【0092】
以上は、本発明の好ましい例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われた任意の修正、等価の置換、改善などは本発明の保護範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
位置決定モジュールと、前記位置決定モジュールと接続された少なくとも２つの超広帯域モジュールとを含む超広帯域に基づく測位装置であって、前記超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、前記電力分配器の一端は前記超広帯域無線周波数ユニットと接続され、前記電力分配器の他端は、前記複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、前記複数のアンカーポイントアンテナは、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとを含み、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第１の電気長であり、前記第２のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第２の電気長であり、前記第１の電気長と前記第２の電気長との差は、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離より大きく、前記複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であり、
前記電力分配器は、前記超広帯域無線周波数ユニットにより送信された無線周波数信号を前記複数のアンカーポイントアンテナに分配するために用いられ、
前記複数のアンカーポイントアンテナは、分配された無線周波数信号を対象物に送信し、前記対象物の超広帯域電波情報を取得するために用いられ、前記超広帯域電波情報は、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含み、
前記位置決定モジュールは、前記超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定するために用いられる
ことを特徴とする超広帯域に基づく測位装置。
【請求項2】
前記超広帯域無線周波数ユニットはさらに、前記超広帯域電波情報からファーストパス（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｔｈ）信号を識別し、前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得し、前記ファーストパス信号に対応するアンカーポイントアンテナを決定するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項3】
探索状態にある場合、又は対象物からのスキャン信号を受信した場合、少なくとも２つの超広帯域モジュールを介して少なくとも２つの対応する超広帯域無線周波数信号を生成するステップであって、前記超広帯域モジュールは、超広帯域無線周波数ユニットと、電力分配器と、複数のアンカーポイントアンテナとを含み、前記電力分配器の一端は前記超広帯域無線周波数ユニットと接続され、前記電力分配器の他端は、前記複数のアンカーポイントアンテナのそれぞれと接続され、前記複数のアンカーポイントアンテナは、第１のアンカーポイントアンテナと第２のアンカーポイントアンテナとを含み、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第１の電気長であり、前記第２のアンカーポイントアンテナと前記電力分配器との間のケーブル接続長さは第２の電気長であり、前記第１の電気長と前記第２の電気長との差は、前記第１のアンカーポイントアンテナと前記第２のアンカーポイントアンテナとの間の物理的距離より大きく、前記複数のアンカーポイントアンテナのうち任意の２つのアンカーポイントアンテナの信号カバーエリア間の重なり程度値は、予め設定された重なり値であるステップと、前記対応する超広帯域無線周波数信号を、対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、前記複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
対象物の超広帯域電波情報を取得した場合、前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップであって、前記超広帯域電波情報は、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とを含むステップと、を含む
ことを特徴とする超広帯域に基づく測位方法。
【請求項4】
前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップは、前記対象物と前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナとの間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の現在の推定エリアを決定するステップと、
対象エリアと最適なアンカーポイントアンテナグループとの対応関係テーブルを取得するステップと、
前記対応関係テーブルから、前記現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップと、
前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、前記超広帯域電波情報を更新するステップと、
更新された超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記超広帯域電波情報を更新した後、更新された超広帯域電波情報に基づいて、前記対象物の位置情報を決定する前に、さらに、複数回取得された前記複数のアンカーポイントアンテナのうち各アンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の現在の推定エリアを再度決定するステップと、
前記現在の推定エリアが変化した場合、前記対応関係テーブルから、前記現在の推定エリアに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループを決定するステップ、及び前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定し、前記超広帯域電波情報を更新するステップを再実行するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップは、前記最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する超広帯域無線周波数ユニットを介して、精密測位信号を生成するステップと、
前記精密測位信号を前記最適なアンカーポイントアンテナグループに対応する複数のアンカーポイントアンテナに分配し、前記複数のアンカーポイントアンテナを介して送信するステップと、
取得された前記対象物のフィードバック情報に基づいて、前記最適なアンカーポイントアンテナグループのうちのアンカーポイントアンテナと前記対象物との間の受信信号強度と電波飛行時間とを決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項7】
前記超広帯域電波情報に基づいて前記対象物の位置情報を決定するステップは、前記超広帯域電波情報からファーストパス信号を識別し、前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とを取得するステップと、
前記ファーストパス信号の受信信号強度と電波飛行時間とに基づいて、前記対象物の位置情報を決定するステップと、を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項8】
プロセッサとメモリとを含むデバイスであって、前記メモリには、少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されており、前記少なくとも１つの命令、又は前記少なくとも１つのプログラムが前記プロセッサによりロード、実行されると、請求項３～７のいずれか１項に記載の超広帯域に基づく測位方法が実施される
ことを特徴とするデバイス。
【請求項9】
少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムが格納されているコンピュータ記憶媒体であって、前記少なくとも１つの命令、又は少なくとも１つのプログラムがプロセッサによりロード、実行されると、請求項３～７のいずれか１項に記載の超広帯域に基づく測位方法が実施されることを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0020】
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下、実施形態の説明に必要な添付図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における添付図面は本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者にとって、これらの図面に基づいて創造的な労力をかけずに他の添付図面を得ることができる。
【図1】本発明の実施形態により提供される適用シナリオの模式図である。
【図2】本発明の実施形態により提供される従来の技術におけるアンカーステーションの構造の模式図である。
【図3】本発明の実施形態により提供される従来の技術における車体のアンカーステーションの配置の模式図である。
【図4】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置の構造の模式図である。
【図5】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位装置のアーキテクチャの模式図である。
【図6】本発明の実施形態により提供される車体における測位装置の配置の模式図である。
【図7】本発明の実施形態により提供される受信機がマルチパス信号を受信する模式図である。
【図8】本発明の実施形態により提供される２電力分配器とアンカーポイントアンテナとが接続される模式図である。
【図9】本発明の実施形態により提供される点集合が満たす関数関係の模式図である。
【図10】本発明の実施形態により提供される異なるエリアにおけるタグに対応する最適なアンカーポイントアンテナグループの模式図である。
【図11】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のフローの模式図である。
【図12】本発明の実施形態により提供される超広帯域に基づく測位方法のサーバのハードウェア構造のブロック図である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図11】
【国際調査報告】