(57)【要約】無線デバイスを識別および測距するための方法であって、検出システムからオリジナルレーダ信号を伝送するステップと、オリジナルレーダ信号に応答して、検出システムにおいて変調されたレーダ信号を受信するステップであって、変調されたレーダ信号は、無線デバイスのアンテナから後方散乱され、無線デバイスに関連する情報を含有し、変調されたレーダ信号は、オリジナルレーダ信号の周波数オフセットバージョンであるステップと、検出システムにおいてプロセッサを使用して、変調されたレーダ信号から無線デバイスの識別および範囲を判定するステップとを含む、方法。
2016530512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線デバイスを識別および測距するための方法であって、
検出システムからオリジナルレーダ信号を伝送するステップと、
前記オリジナルレーダ信号に応答して、前記検出システムにおいて変調されたレーダ信号を受信するステップであって、前記変調されたレーダ信号は、前記無線デバイスのアンテナから後方散乱され、前記無線デバイスに関連する情報を含有し、前記変調されたレーダ信号は、前記オリジナルレーダ信号の周波数オフセットバージョンである、ステップと、
前記検出システムにおいてプロセッサを使用して、前記変調されたレーダ信号から前記無線デバイスの識別および範囲を判定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記検出システムにおいて前記変調されたレーダ信号の電力を測定するステップをさらに含み、前記変調されたレーダ信号の電力は、前記無線デバイスの範囲の４乗に反比例する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オリジナルレーダ信号と前記変調されたレーダ信号との間の時間遅延を測定するステップをさらに含み、前記無線デバイスの範囲は、前記時間遅延に反比例する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記識別は、前記無線デバイスに関連する情報内に含有される識別番号である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記オリジナルレーダ信号は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記変調されたレーダ信号は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記範囲は、前記検出システムと前記無線デバイスとの間の距離である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記無線デバイスは、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記検出システムは、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）読取機である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出システムは、別の無線デバイスである、またはそれに含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
無線デバイスを識別および測距するためのシステムであって、
メモリ、伝送機、および受信機に結合されるプロセッサと、
前記メモリ内にあって、前記プロセッサによって制御または実行されるハードウェアおよびソフトウェアモジュールのうちの少なくとも１つと
を備え、
前記モジュールは、
オリジナルレーダ信号を前記システムから伝送するように伝送機を制御するためのモジュールと、
前記オリジナルレーダ信号に応答して、変調されたレーダ信号を受信するように前記受信機を制御するためのモジュールであって、前記変調されたレーダ信号は、前記無線デバイスのアンテナから後方散乱され、前記無線デバイスに関連する情報を含有し、前記変調されたレーダ信号は、前記オリジナルレーダ信号の周波数オフセットバージョンである、モジュールと、
前記変調されたレーダ信号から前記無線デバイスの識別および範囲を判定するためのモジュールと
を含む、システム。
【請求項１２】
前記システムにおいて前記変調されたレーダ信号の電力を測定するためのモジュールをさらに備え、前記変調されたレーダ信号の電力は、前記無線デバイスの範囲の４乗に反比例する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記オリジナルレーダ信号と前記変調されたレーダ信号との間の時間遅延を測定するためのモジュールをさらに備え、前記無線デバイスの範囲は、前記時間遅延に反比例する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記識別は、前記無線デバイスに関連する情報内に含有される識別番号である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記オリジナルレーダ信号は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記変調されたレーダ信号は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記範囲は、前記検出システムと前記無線デバイスとの間の距離である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記無線デバイスは、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムは、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）読取機である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、別の無線デバイスであるか、またはそれに含まれる、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照により本明細書中に援用される、２０１３年８月１６日に出願された、米国仮特許出願第６１／８６６，６８７号からの優先権と、参照により本明細書中に援用される、２０１４年２月２１日に出願された、米国特許出願第１４／１８６，４５４号からの優先権とを主張するものである。
【０００２】
本発明は、無線周波数識別および測距システムの分野に関し、より具体的には、物体の範囲を識別し、見出すための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）システムは、多数の用途において非常に普及してきている。典型的なＲＦＩＤシステム１００が、図１に示される。ＲＦＩＤシステム１００は、アプリケーションシステム１１０と、読取機１２０と、タグ１３０とを含む。タグ１３０が、読取機１２０の動作範囲内にあるとき、その伝送機／受信機１２１およびアンテナ１２３を介して、読取機１２０からそのアンテナ１３３を介してエネルギー１４０およびデータ１５０の両方の受信を開始する。タグ１３０内の整流回路１３１は、タグ１３０内の他の回路（例えば、制御／変調器１３２）に給電するために、エネルギー１４０を収集および貯蔵する。十分なエネルギー１４０を収集した後、タグ１３０は、動作し、事前に記憶されたデータを読取機１２０に返信する。読取機１２０は、次いで、受信した応答データを、通信インターフェース１６０を介して、システムアプリケーションのためのアプリケーションシステム１１０のサーバシステム／データベース１１１に渡す。
【０００４】
ＲＦＩＤシステム１００内のタグ１３０は、タグの電力供給に従って、受動的および能動的タイプに分類され得る。受動的タグは、その独自の電力供給を有しておらず、したがって、タグのアンテナ１３３を介して受信される電磁エネルギーによって、読取機１２０から要求される全ての電力を引き込む。対照的に、能動的タグは、その動作に対して要求される全てまたは一部の電力を供給するバッテリを組み込む。
【０００５】
ＲＦＩＤシステム１００内の読取機１２０とタグ１３０との間のエネルギー１４０およびデータ１５０の典型的な伝送方法は、後方散乱結合（または後方散乱）を経由したものである。読取機１２０のアンテナ１２３は、エネルギー１４０をタグ１３０に結合する。タグのアンテナ１３３の反射係数を変調することによって、データ１５０は、タグ１３０と読取機１２０との間を伝送され得る。後方散乱は、図２に示されるように、典型的には、マイクロ波帯ＲＦＩＤシステムにおいて使用される。電力Ｐｉｎ２１０が、読取機のアンテナ１２３から放出される。Ｐｉｎ２１０のごく一部は、タグのアンテナ１３３によって受信され、電力供給としての役割を果たすために、タグ１３０内の貯蔵用蓄電器を充電するために整流される。十分なエネルギーを回収した後、タグ１３０は、動作を開始する。流入する電力Ｐｉｎ２１０の一部は、タグのアンテナ１３３によって反射され、電力Ｐｒｅｔｕｒｎ２２０として返送される。反射特性は、アンテナ１３３に接続される負荷を交流させることによって影響を受け得る。データ１５０を、タグ１３０から読取装置１２０に伝送するために、例えば、トランジスタは、伝送されるデータストリームに合わせて、オンおよびオフに切り替えられ得る。反射される電力Ｐｒｅｔｕｒｎ２２０の大きさは、したがって、読取装置のアンテナ１２３によって変調および傍受される。
【０００６】
後方散乱式ＲＦＩＤシステムでは、いくつかのタグ１３０は、図３に示されるように、主要読取装置デバイス１２０と相互作用する。読取装置１３０は、（ｉ）ＲＦ信号の電力を介してタグ１３０に給電し、（ｉｉ）データをタグ１３０に伝達し、（ｉｉｉ）タグ１３０から情報を読み取るために使用される。振幅シフトキーイング（「ＡＳＫ」）変調は、典型的には、ＲＦＩＤシステム１００において使用される。ＡＳＫ変調では、搬送波の振幅は、バイナリ伝送コードシーケンスによって制御される２つの状態の間で切り替えられる。また、いくつかの用途では、位相偏移キーイング（「ＰＳＫ」）変調も、使用され得る。
【０００７】
既存のＲＦＩＤシステムに伴う１つの問題は、それらが、タグまたは物体の範囲または場所の測距または判定に関して、限定された能力を有することである。
【０００８】
したがって、オブジェクトの範囲を識別し、見出すための改良型の方法およびシステムの必要性が存在する。故に、前述および他の欠点に、少なくとも部分的に対処する解決策が望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によると、無線デバイスを識別および測距するための方法であって、検出システムからオリジナルレーダ信号を伝送するステップと、オリジナルレーダ信号に応答して、検出システムにおいて変調されたレーダ信号を受信するステップであって、変調されたレーダ信号は、無線デバイスのアンテナから後方散乱され、無線デバイスに関連する情報を含有し、変調されたレーダ信号は、オリジナルレーダ信号の周波数オフセットバージョンであるステップと、検出システムにおいてプロセッサを使用して、変調されたレーダ信号から無線デバイスの識別および範囲を判定するステップとを含む、方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらなる側面によると、データ処理システム等の装置、それを適合させるための方法、ならびに本発明の方法を実践するための命令がその上に記録または記憶されるプログラムを有する、コンピュータ可読媒体または製品およびコンピュータプログラム製品またはソフトウェア製品（例えば、非一過性媒体を備える）等の製造品が提供される。
【００１１】
本発明の実施形態の特徴および利点は、添付される図面と組み合わせて検討される、以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、従来技術による、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムを例証するブロック図である。
【図２】図２は、従来技術による、ＲＦＩＤシステムにおける読取装置とタグとの間のエネルギーおよびデータの伝送を例証するブロック図である。
【図３】図３は、従来技術による、ＲＦＩＤシステムにおける読取装置と複数のタグとの間の通信を例証するブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、データ処理システムを例証するブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、オフセット後方散乱を使用するレーダベースの識別および測距システムを例証するブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、オフセット後方散乱を使用する単側波帯レーダベースの識別および測距システムを例証するブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による、チャ―プ信号を使用するレーダベースの識別および測距システムを例証するブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による、正弦波信号を使用するレーダベースの識別および測距システムを例証するブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による、無線デバイスを識別および測距するための、検出システム内のモジュールの動作を例証するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付される図面全体を通して、同様の特徴は、同様の参照番号によって識別されることに留意されたい。
【００１４】
以下の説明では、詳細が、本発明の理解を提供するために明記される。いくつかの事例では、あるソフトウェア、回路、構造、技法、および方法は、本発明を不明瞭にしないために、詳細に説明または示されていない。「データ処理システム」という用語は、本明細書に説明されるコンピュータシステム、検出システム、無線デバイス、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）システム、レーダシステム、およびネットワーク配列を含む、データを処理するための任意の機械を指すために本明細書では使用される。本発明は、データ処理システムのオペレーティングシステムが、本発明の要件をサポートし得る設備を提供することを前提として、任意のコンピュータプログラミング言語で実装されてもよい。提示されるいずれの制限も、オペレーティングシステムまたはコンピュータプログラミング言語の特定のタイプの結果であり、本発明の制限ではないであろう。本発明はまた、ハードウェア内またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ内に実装されてもよい。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態による、データ処理システム３００を例証するブロック図である。データ処理システム３００は、読取機（例えば、１２０）または検出システム５２０として、および／またはタグ（例えば、１３０）、物体、または無線デバイス５３０としてのレーダベースの識別および測距システム５００等、ＲＦＩＤシステム（例えば、１００、１１０）における使用のために好適である。データ処理システム３００はまた、以下に説明されるように、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）と併せた表現の生成、表示、および調節のためにも好適である。データ処理システム３００は、クライアント／サーバシステム内のクライアントおよび／またはサーバであり得る。例えば、データ処理システム３００は、サーバシステムまたはパーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）システムであってもよい。データ処理システム３００はまた、無線デバイスあるいは他のモバイル、ポータブル、またはハンドヘルドデバイスであってもよい。データ処理システム３００は、入力デバイス３１０と、中央処理装置（「ＣＰＵ」）３２０と、メモリ３３０と、ディスプレイ３４０と、インターフェースデバイス３５０とを含む。入力デバイス３１０は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチ感応表面またはスクリーン、位置追跡デバイス、視線追跡デバイス、または類似デバイスを含み得る。ディスプレイ３４０は、コンピュータスクリーン、テレビスクリーン、ディスプレイスクリーン、端末デバイス、タッチ感応ディスプレイ表面またはスクリーン、あるいはプリンタまたはプロッタ等のハードコピー生成出力デバイスを含み得る。メモリ３３０は、当業者によって理解されるように、典型的には、記憶装置の階層内に配列される内部メモリおよび外部大容量記憶装置を含む、様々な記憶デバイスを含み得る。例えば、メモリ３３０は、データベース、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、読取専用メモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュメモリ、および／またはディスクデバイスを含み得る。インターフェースデバイス３５０は、１つまたはそれを上回るネットワーク接続を含み得る。データ処理システム３００は、インターフェースデバイス３５０を介するネットワーク３５１を経由して、（例えば、データ処理システム３００に類似する）他のデータ処理システムと通信するために適合され得る。例えば、インターフェースデバイス３５０は、インターネットおよび／あるいは別の有線または無線ネットワーク（例えば、無線ローカルエリアネットワーク（「ＷＬＡＮ」）、セルラー電話ネットワーク等）等、ネットワーク３５１へのインターフェースを含み得る。したがって、インターフェース３５０は、好適な伝送機、受信機、アンテナ（例えば、５２３、５３３）等を含み得る。加えて、データ処理システム３００は、全地球測位システム（「ＧＰＳ」）受信機を含み得る。したがって、データ処理システム３００は、ネットワーク３５１によって他のデータ処理システムにリンクされ得る。ＣＰＵ３２０は、専用コプロセッサ、メモリデバイス、または他のハードウェアモジュール３２１を含むか、またはそれらに動作可能に結合され得る。ＣＰＵ３２０は、メモリ３３０に動作可能に結合され、これは、システム３００の一般的な管理のためのオペレーティングシステム（例えば、３３１）を記憶する。ＣＰＵ３２０は、ユーザコマンドまたはクエリを受信し、これらのコマンドまたはクエリの結果を、ディスプレイ３４０上でユーザに表示するための、入力デバイス３１０に動作可能に結合される。コマンドおよびクエリはまた、インターフェースデバイス３５０を介して受信され得、結果は、インターフェースデバイス３５０を介して伝送され得る。データ処理システム３００は、データを記憶し、情報をプログラムするためのデータベースシステム３３２（または記憶）を含み得る。データベースシステム３３２は、データベース管理システム（例えば、３３２）と、データベース（例えば、３３２）とを含み得、かつデータ処理システム３００のメモリ３３０内に記憶され得る。概して、データ処理システム３００は、その中に、実行されると、本明細書に説明される方法を実施させる命令のシーケンスを表すデータを記憶している。当然ながら、データ処理システム３００は、その説明が本発明の理解のために必要がない、付加的ソフトウェアおよびハードウェアを含有し得る。
【００１６】
したがって、データ処理システム３００は、システム３００に、本発明の実施形態を実装させることを命令するための、コンピュータ実行可能にプログラムされた命令を含む。プログラムされた命令は、１つまたはそれを上回るハードウェアモジュール３２１あるいはデータ処理システム３００のメモリ３３０内または他の場所（例えば、３２０）に常駐するソフトウェアモジュール３３１内で具現化され得る。代替として、プログラムされた命令は、プログラムされた命令を、データ処理システム３００のメモリ３３０にトランスポートするために使用され得る、コンピュータ可読媒体または製品（例えば、メモリスティック、コンパクトディスク（「ＣＤ」）等）上で具現化され得る。代替として、プログラムされた命令は、プログラムされた命令のベンダまたはサプライヤによってネットワーク３５１にアップロードされる、コンピュータ可読信号あるいは信号搬送媒体または製品内に埋め込まれ得、本信号または信号搬送媒体は、エンドユーザまたは潜在的購入者によって、インターフェース（例えば、３５０）を通して、ネットワーク３５１からデータ処理システム３００にダウンロードされ得る。
【００１７】
ユーザは、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）３８０（および関連付けられたモジュール３２１、３３１）等のユーザインターフェースを使用して、データ処理システム３００ならびにそのハードウェアおよびソフトウェアモジュール３２１、３３１と相互作用し得る。ＧＵＩ３８０は、データ処理システム３００を監視、管理し、これにアクセスするために使用され得る。ＧＵＩは、共通オペレーティングシステムによってサポートされ、ユーザが、アイコンとして知られる図的表現、またはアイテムを、マウス等の入力デバイス３１０の使用を通してメニューから選択することによって、コマンドを選び、アプリケーションプログラムを実行し、コンピュータファイルを管理し、他の機能を実施することを可能にする、ディスプレイ形式を提供する。概して、ＧＵＩは、ユーザに情報を伝達し、ユーザからコマンドを受信するために使用され、概して、アイコン、ツールバー、ドロップダウンメニュー、テキスト、ダイアログボックス、ボタン、および同等物を含む、様々なＧＵＩオブジェクトまたは制御を含む。ユーザは、典型的には、ポインタまたはカーソル３９０を、オブジェクト（例えば、アイコン）３９１上に位置付けるために入力デバイス（例えば、マウス）３１０を使用することによって、かつオブジェクト３９１上を「クリックする」ことによって、ディスプレイ３４０上に提示されるＧＵＩ３８０と相互作用する。典型的には、ＧＵＩベースのシステムは、アプリケーション、システムステータス、および他の情報を、ユーザに、ディスプレイ３４０上に現れる１つまたはそれを上回る「ウィンドウ」内に提示する。ウィンドウ３９２は、ユーザがアプリケーションまたはドキュメントを閲覧し得るディスプレイ３４０内の、大なり小なりの矩形領域である。そのようなウィンドウ３９２は、開かれ、閉じられ、フルスクリーン表示され、アイコンに縮小され、サイズを拡大または縮小され、あるいはディスプレイ３４０の異なる領域に移動され得る。他のウィンドウ内に含まれるウィンドウ、他のウィンドウに重なるウィンドウ、またはディスプレイ領域内にタイル表示されるウィンドウ等、複数のウィンドウが、同時に表示され得る。
【００１８】
図５は、本発明の実施形態による、オフセット後方散乱を使用するレーダベースの識別および測距システム５００を例証するブロック図である。また、図６は、本発明の実施形態による、オフセット後方散乱を使用する単側波帯レーダベースの識別および測距システム５００を例証するブロック図である。
【００１９】
本発明の一実施形態によると、識別および測距システム５００は、レーダ検出デバイス、読取機、またはシステム５２０と、物体、タグ、または無線デバイス５３０とを含む。検出システム５２０および無線デバイス５３０のそれぞれは、データ処理システム３００のものと類似する構成を含む、または有し得る。一実施形態によると、検出システム５２０は、別の無線デバイス５３０であるか、またはそれに含まれ得る。
【００２０】
本発明は、レーダ技法を使用して、無線デバイス５３０の範囲５６０または場所を判定するための方法およびシステムを提供する。無線デバイス５３０は、一意の周波数オフセット信号５５０を、検出システム５２０に反射し返すか、または後方散乱する。本発明は、無線デバイス５３０が、測距または測位システム５００内において、識別（「ＩＤ」）シグネチャ（例えば、制御されたオフセット周波数）を後方散乱することを可能にする。
【００２１】
一実施形態によると、検出システム５２０におけるレーダアンテナ５２３は、周波数ｆｒａｄａｒを中心とする電磁波５４０を生成する（あるいは送信または伝送する）。無線デバイス５３０は、周波数ｆｃおよび／または−ｆｃだけ周波数ｆｒａｄａｒからオフセットされる電磁波５５０を散乱し返す。
【００２２】
検出システム５２０のレーダアンテナ５２３は、次いで、周波数ｆｒａｄａｒ＋ｆｃ（図５のシステム５００の場合ｆｒａｄａｒ−ｆｃまたは図６の単側波帯システム５００の場合ｆｒａｄａｒ−ｆｃ）でオフセットされた、後方散乱された波または信号５５０を受信または感知する。電力測定等の技法を使用することによって、後方散乱式無線デバイス５３０の範囲５６０または場所が、次いで、検出システム５２０によって判定され得る。
【００２３】
電力測定の観点から、検出システム５２０の受信機アンテナ５２３に返送される電力Ｐｒは、以下の方程式によって与えられる。
【数１】
2016530512.tif 000003
式中、Ｐｔは、検出システム５２０の伝送機の伝送電力であり、Ｇｔは、検出システムの伝送アンテナ５２３の利得であり、Ａｒは、無線デバイス５３０の受信機アンテナ５３３の有効口径であり、σは、レーダの横断面であり、Ｆは、パターン伝搬であり、Ｒは、検出システム５２０と無線デバイス５３０との間の範囲５６０または距離である。受信される電力Ｐｒが、伝送される信号５４０からの周波数においてオフセットされると仮定すると、後方散乱された信号５５０は周波数ｆｃだけオフセットされるため、それ自体の直流（「ＤＣ」）オフセットに悩まされない。
【００２４】
一実施形態によると、検出システム５２０からの変調された連続波信号５４０が、使用される。様々な変調が、可能性として考えられる。レーダベースのシステムにおいて使用される種々の変調信号は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号を含む。
【００２５】
図７は、本発明の実施形態による、チャ―プ信号を使用するレーダベースの識別および測距システム５００を例証するブロック図である。図７の実施形態では、変調されたオリジナル信号（例えば、チャ―プ信号）５４０は、検出システム５２０によって生成される。変調された信号５４０は、次いで、後方散乱式無線デバイス５３０によってオフセット５５０される。本実施形態では、連続波レーダ技法が、使用され得る（例えば、参照することによって本明細書に組み込まれる、Ｌｕｃｋ、Ｄａｖｉｄ  Ｇ．Ｃ．による「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｒａｄａｒ」（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、Ｎ．Ｙ．、１９４９年、４６６ページ）を参照されたい）。本実施形態では、検出システム５２０によって受信される信号５５０は、周波数ｆｃにおいてオフセットされるため、全二重システムにおいて使用される技法が、伝送機から検出システム５２０の受信機への漏洩を減少させるために使用または採用され得る。例えば、ＳＡＷタイプのデュプレクサが、受信機から伝送機を隔離するために使用され得る。
【００２６】
一実施形態によると、線形チャ―ピング信号（すなわち、鋸歯状周波数が変調した信号）が、システム５００において使用され得る。本実施形態では、以下の方程式のセットが、適用され得る。
【数２】
2016530512.tif 000004
式中、Δｆｒは、レーダ周波数の掃引量であり、Δｔｒａｄａｒは、周波数を掃引するために要求される時間である。検出システム５２０において受信される信号の瞬時周波数差は、以下によって与えられる。
【数３】
2016530512.tif 000005
ここでは、δｔは、往復通過時間であり、ｆｃは、周波数オフセットである。無線デバイス５３０の相対距離または範囲５６０は、次いで、以下によって与えられる。
【数４】
2016530512.tif 000006
式中、ｃは、光の速度である。
【００２７】
図８は、本発明の実施形態による、正弦波信号を使用するレーダベースの識別および測距システム５００を例証するブロック図である。図８の実施形態では、検出システム５２０は、正弦波信号５４０を伝送し、後方散乱式無線デバイス５３０は、周波数ｆｃだけオフセットされる変調された信号５５０を送信する。正弦波周波数変調が使用される場合、変調された波形は連続的である（すなわち、いくつかのレーダシステムにおいて使用されるようなインパルス変調がない）ため、受信機は、決して、流入する信号の処理を停止する必要はない。本実施形態では、受信される信号に及ぶ変調によって生じる、スペクトル拡散量は、反射する物体または無線デバイス５３０までの範囲５６０または距離に比例する。例えば、周波数変調（「ＦＭ」）信号ｙ（ｔ）に関する時間領域方程式は、以下によって与えられる。
【数５】
2016530512.tif 000007
式中、
【数６】
2016530512.tif 000008
式中、Ｂは、変調指数であり、ｆｍは、変調周波数であり、ｆｒｆは、無線周波数（「ＲＦ」）搬送波周波数である。無線デバイス５３０のアンテナ５３３に着信する信号は、以下によって与えられる。
【数７】
2016530512.tif 000009
式中、δｔは、時間遅延である。無線デバイス５３０から戻る信号５５０は、周波数オフセットであり、以下の方程式に従って、時間的に遅延される。
【数８】
2016530512.tif 000010
式中、ｆｃは、オフセット周波数であり、δｔは、時間遅延であり、φは、無線デバイス５３０に起因する位相誤差である。周波数オフセットｆｃが存在することに留意されたい。検出システム５２０は、次いで、最初に送信されたオリジナル信号５４０を使用して、受信された信号５５０をダウンコンバートする。例えば、「Ｃａｒｓｏｎのバンド幅法則」（本明細書に参照することによって組み込まれる、Ｃａｒｓｏｎ，  Ｊ．Ｒ．による「Ｎｏｔｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」（Ｐｒｏｃ．ＩＲＥ、第１０巻、Ｎｏ．１、１９２２年２月、５７−６４ページ）を参照されたい）を使用して、信号上に配置される拡散量は、以下となる。
【数９】
2016530512.tif 000011
したがって、無線デバイス５３０の範囲５６０は、以下によって与えられる。
【数１０】
2016530512.tif 000012
式中、ｃは、光の速度である。
【００２８】
一実施形態によると、検出システム５２０は、オリジナル信号５４０を伝送し、無線デバイス５３０は、オリジナル信号５４０に応答して、オリジナル信号５４０の周波数オフセット（ｆｃ）バージョンである、変調された信号５５０を後方散乱する。周波数がオフセットされ変調した信号５５０の後方散乱は、例えば、２０１４年１月１６日に発行され、本明細書に参照することによって組み込まれる、米国特許出願公開第ＵＳ  ２０１４／００１６７１９  Ａ１号において説明される。標準レーダシステムとは異なり、本発明によると、無線デバイス５３０は、着信するレーダ信号５４０の周波数を後方散乱およびオフセットする。一実施形態によると、後方散乱された信号５５０の周波数は、オフセットされ、また、変調される。別の実施形態によると、オフセット周波数ｆｃは、時間とともに変化する（すなわち、チャ―プ信号と類似する）。一般化された実装の場合、無線デバイス５３０は、任意の変調および／または周波数オフセット信号５５０を反射し返し得ることに留意されたい。
【００２９】
前述の実施形態は、物体５３０の範囲５６０を識別し、見出すための改良型の方法およびシステムに寄与し得、１つまたはそれを上回る利点を提供し得る。例えば、システム５００は、物体（例えば、無線デバイス）５３０の識別と、物体（例えば、無線デバイス）５３０の範囲５６０を見出すことの両方のために使用され得る。
【００３０】
前述の方法の側面は、フローチャートを用いて要約され得る。
【００３１】
図９は、本発明の実施形態による、無線デバイス５３０を識別および測距するための、検出システム（例えば、３００、５２０）内のモジュール（例えば、ソフトウェアまたはハードウェアモジュール３３１、３２１）の動作９００を例証するフローチャートである。
【００３２】
ステップ９０１において、動作９００が、開始する。
【００３３】
ステップ９０２において、オリジナルレーダ信号５４０が、検出システム５２０から伝送される。
【００３４】
ステップ９０３において、オリジナルレーダ信号５４０に応答して、変調されたレーダ信号５５０が、検出システム５２０において受信され、変調されたレーダ信号５５０は、無線デバイス５３０のアンテナ５３３から後方散乱され、無線デバイス５３０に関連する情報を含有し、変調されたレーダ信号５５０は、オリジナルレーダ信号５４０の周波数オフセット（例えば、ｆｃ）バージョンである。
【００３５】
ステップ９０４において、検出システム５２０においてプロセッサ３２０を使用して、無線デバイス５３０の識別および範囲５６０が、変調されたレーダ信号５５０から判定される。
【００３６】
ステップ９０５において、動作９００が、終了する。
【００３７】
前述の方法はさらに、検出システム５２０において変調されたレーダ信号５５０の電力を測定するステップを含み得、変調されたレーダ信号５５０の電力は、無線デバイス５３０の範囲５６０の４乗に反比例する。本方法はさらに、オリジナルレーダ信号５４０と変調されたレーダ信号５５０との間の時間遅延を測定するステップを含み得、無線デバイス５３０の範囲５６０は、時間遅延に反比例する。識別は、無線デバイス５３０に関連する情報内に含有される識別番号であり得る。オリジナルレーダ信号５４０は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つであり得る。変調されたレーダ信号５５０は、正弦波、鋸歯状波、三角波、矩形波、およびチャ―プ信号のうちの１つであり得る。範囲５６０は、検出システム５２０と無線デバイス５３０との間の距離であり得る。無線デバイス５３０は、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグであり得る。検出システム５２０は、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）読取機であり得る。また、検出システム５２０は、別の無線デバイスであるか、またはそれに含まれ得る。
【００３８】
一実施形態によると、前述のステップ９０１−９０５のそれぞれは、それぞれのソフトウェアモジュール３３１によって実装され得る。別の実施形態によると、前述のステップ９０１−９０５のそれぞれは、それぞれのハードウェアモジュール３２１によって実装され得る。別の実施形態によると、前述のステップ９０１−９０５のそれぞれは、ソフトウェア３３１およびハードウェアモジュール３２１の組み合わせによって実装され得る。例えば、図９は、データ処理システム３００内の具体的ハードウェアモジュール９０１−９０５（集合的に３２１）の相互接続を例証するブロック図を表し得、各ハードウェアモジュール９０１−９０５は、本発明の方法のそれぞれのステップを実装するように適合または構成される。
【００３９】
本発明は、主として、方法として議論されるが、当業者は、データ処理システム３００を参照して前述される装置が、本発明の方法の実践を可能にするためにプログラムされ得ることを理解するであろう。さらに、その上に記録されるプログラム命令を含む、事前記録された記憶デバイスあるいは他の類似コンピュータ可読媒体または製品等、データ処理システム３００とともに使用するための製造品は、データ処理システム３００に、本発明の方法の実践を促進するように命令し得る。そのような装置および製造品もまた、本発明の範囲内にあることを理解されたい。
【００４０】
特に、本発明の一実施形態によると、実行されると、本明細書に説明される方法をデータ処理システム３００によって実施させる命令のシーケンスが、データ担体製品内に含有され得る。本データ担体製品は、データ処理システム３００内にロードされ、それによって起動され得る。加えて、本発明の一実施形態によると、実行されると、本明細書に説明される方法をデータ処理システム３００によって実施させる命令のシーケンスが、コンピュータプログラム製品またはソフトウェア製品（例えば、非一過性媒体を備える）内に含有され得る。本コンピュータプログラムまたはソフトウェア製品は、データ処理システム３００内にロードされ、それによって起動され得る。さらに、本発明の一実施形態によると、実行されると、本明細書に説明される方法をデータ処理システム３００によって実施させる命令のシーケンスが、コプロセッサまたはメモリを含み得る、集積回路製品（例えば、ハードウェアモジュールまたはモジュール３２１）内に含有され得る。本集積回路製品は、データ処理システム３００内にインストールされ得る。
【００４１】
前述される本発明の実施形態は、例示的にすぎないことを意図している。当業者は、詳細の種々の修正が、これらの実施形態になされ得、その全てが本発明の範囲内にあることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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