УЛУЧШЕННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВРЕМЕНИ ПРОЛЕТА
IMPROVED DISTANCE MEASUREMENT USING TIME-OF-FLIGHT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к методикам для определения расстояния между первым устройством и вторым устройством, такими как пользовательское устройство и базовый блок, и, в частности, к улучшенному измерению расстояния на основе времени пролета. Изобретение также относится к персональной системе отслеживания, которая использует улучшенное измерение расстояния на основе времени пролета для определения, находится ли пользователь внутри предварительно определенной безопасной зоны.
Уровень техники
Доступно некоторое количество персональных систем отслеживания, которые могут быть использованы для отслеживания или наблюдения за позицией человека. Пользователи таких систем могут включать в себя пожилых людей, детей, людей с болезнью Альцгеймера, деменцией или аутизмом (которые склонны к неконтролируемому хождению) или пациентов в домах престарелых или больницах. Может быть установлена "геозона", которая ограничивает безопасные или допустимые зоны, в которых пользователю позволено свободно перемещаться, например в их доме, или, наоборот, зоны, в которые пользователю не следует входить, и система отслеживания может быть использована, чтобы проверять, находится ли пользователь внутри своей безопасной зоны или географического ограждения, и если нет, то инициировать тревогу и определять позицию пользователя.
Эти системы обычно содержат надеваемое пользователем или переносимое пользователем устройство и базовый блок, который размещается в безопасной зоне (и помогает для ее определения). Пользовательское устройство может включать в себя GPS-приемник в комбинации с другой технологией беспроводной связи, такой как сотовая связь или WiFi, который используется для отслеживания позиции пользователя. Однако эти системы имеют недостаток либо в низкой производительности ввиду низких скоростей дискретизации местоположения (для сбережения мощности), либо в короткой продолжительности работы аккумулятора (если частота дискретизации устанавливается более высокой), либо в существенном размере ввиду включения большого аккумулятора в устройство.
В некоторых случаях базовый блок может выполнять функцию маяка для пользовательского устройства, и пользовательское устройство может использовать сигналы, посланные от базового блока, для определения, находится ли пользовательское устройство (и, следовательно, пользователь) внутри безопасной зоны. Некоторые устройства используют измерение интенсивности принятого сигнала (например, измерение мощности в принятом радиосигнале, известной как указатель интенсивности принятого сигнала, RSSI) для оценки расстояния от базового блока и, таким образом, определения, находится ли пользовательское устройство внутри безопасной зоны. Эта методика может часто потребляет меньше мощности, чем другие технологии оценки местоположения, такие как GPS. Однако оценка расстояния на основе измерений интенсивности сигнала не очень устойчива и либо производит противоречивые или нестабильные измерения расстояний, либо требует помощи другой технологии определения местоположения, такой как GPS или триангуляция с использованием сотовых базовых станций.
В частности, было обнаружено, что устройства обнаружения расстояния на основе RSSI производят противоречивые результаты расстояния, когда направление пользователя и/или пользовательского устройства изменяется относительно базового блока. Это иллюстрируется на Фиг.1. На этом чертеже пользователь 2, который переносит пользовательское устройство 4, показан на двух различных расстояниях и в различных направлениях относительно базового блока 6. При первых расстоянии и направлении (помеченных "A") пользователь 2 и пользовательское устройство 4 направлены так, что существует линия прямой видимости от пользовательского устройства 4 до базового блока 6, что дает в результате то, что пользовательское устройство 4 принимает относительно интенсивный сигнал от базового блока. Это направление пользователя 2 и пользовательского устройства 4 может обеспечивать довольно надежную оценку расстояния между пользовательским устройством 4 и базовым блоком 6 с использованием измерений интенсивности сигнала. Однако при вторых расстоянии и направлении (помеченных "B") пользователь 2 гораздо ближе к базовому блоку 6, но не существует линии прямой видимости между пользовательским устройством 4 и базовым блоком 6, поскольку оно блокировано/экранировано телом пользователя 2. Это экранирование пользовательского устройства 4 телом пользователя 2 ослабляет интенсивность сигнала, принятого от базового блока 6, на много децибел и, таким образом, приводит к тому, что пользовательское устройство 4 определяет, будто пользовательское устройство 4 дальше от базового блока 6, чем в действительности (и может даже быть определено, что пользователь 2 находится вне определенной безопасной зоны в зависимости от уровня ослабления).
Дополнительно, внутренние объекты и материалы, используемые для постройки дома или среды оказания медицинских услуг пользователя, могут влиять на интенсивность принимаемых сигналов.
Альтернативная методика для определения расстояния между пользовательским устройством и базовым блоком основана на времени пролета (ToF) сигналов между пользовательским устройством и базовым блоком. Эта методика гораздо более устойчива против ослабления сигнала. В общем случае измерения времени пролета основаны на сигналах, переданных в сверхширокополосном, UWB, диапазоне (2,4-5 ГГц), поскольку точность, которая может достигаться, зависит от размера полосы частот, которая доступна, и отношения сигнала к шуму (согласно пределу Крамера-Рао). Однако недостаток времени пролета UWB или времени пролета в ГГц-диапазоне состоит в ограниченном диапазоне передач (при сохранении низкого расхода мощности) или в высоком потреблении энергии пользовательского устройства (при попытке увеличить диапазон).
Таким образом, желательно выполнять измерения времени пролета с использованием узкополосной связи (например, в диапазоне 900 МГц), поскольку требуется меньшая мощность и улучшается диапазон по сравнению с UWB, и для таких систем были показаны субметровые точности. Однако требуется обмен большим количеством сообщений между пользовательским устройством и базовым блоком для того, чтобы произвести точный результат, но это приводит в результате к дополнительному расходу мощности, и в некоторых странах и/или спецификациях существуют обязательные нормативы для полного времени, в течение которого позволена активность передатчика (например, максимум 10% времени).
В документе W0 2002084621 A2 раскрывается система и устройство для наблюдения за множеством параметров в объектах. Она является интегрированной многофункциональной цифровой системой и выполнена для непрерывного наблюдения, связи, отслеживания и локализации объектов. Система имеет два или более отдельных мобильных приемопередатчиков. Для каждого приемопередатчика осуществлен интерфейс с внешней сетью, устройством или системами безопасности/тревоги в зависимости от конкретных требований. Система имеет средство для инициации одного действия/последовательности действий с использованием надлежащих инструментов связи. Система имеет устройства ввода и вывода для отображения значений параметров.
В документе US5499199A1 раскрывается RF-система измерения расстояния, которая включает в себя базовый блок и удаленный блок. Удаленный блок передает первый радиочастотный сигнал базовому блоку. Базовый блок передает второй радиочастотный сигнал при приеме первого радиочастотного сигнала от удаленного блока. Удаленный блок измеряет время между передачей первого радиочастотного сигнала и приемом второго радиочастотного сигнала, тем самым обеспечивая возможность выяснения расстояния между базовым блоком и удаленным блоком. Точность измеренного расстояния может быть улучшена путем усреднения дополнительных циклов измерения.
Следовательно, существует необходимость в улучшенной методике для выполнения измерения расстояния на основе времени пролета, которая может обеспечить измерение расстояния с желаемым уровнем точности, при этом минимизируя расход мощности, и которая подходит для использования в персональной системе отслеживания для определения, находится ли пользователь внутри предварительно определенной безопасной зоны.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту изобретения, обеспечен способ измерения расстояния между первым устройством и вторым устройством, причем способ содержит выполнение измерения расстояния на основе времени пролета для измерения расстояния между первым устройством и вторым устройством, причем длина переданных сигналов и/или количество измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета, определяется согласно уровню точности, требуемому для измерения расстояния.
Предпочтительно длина сигналов, переданных в течение измерения расстояния на основе времени пролета, устанавливается как первая длина, когда требуется первый уровень точности, и как вторая длина, когда требуется второй уровень точности, причем первая длина короче, чем вторая длина, и первая точность меньше, чем вторая точность.
Предпочтительно количество измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета, устанавливается как первое число, когда требуется первый уровень точности, и как второе число, когда требуется второй уровень точности, причем первое число меньше, чем второе число, и первая точность меньше, чем вторая точность.
Предпочтительно способ дополнительно содержит этапы, на которых определяют исходную оценку расстояния между первым устройством и вторым устройством; и определяют уровень точности, требуемый для измерения расстояния, из исходной оценки расстояния.
В некоторых вариантах осуществления исходная оценка расстояния определяется из интенсивности принятого сигнала для сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством. В других вариантах осуществления исходная оценка расстояния определяется с использованием одного или нескольких измерений времени пролета, полученных с использованием сигналов первой длины.
Предпочтительно выполнение измерения расстояния на основе времени пролета содержит получение одного или нескольких измерений времени пролета между первым устройством и вторым устройством, причем измерение времени пролета получается путем: передачи первого сигнала определенной длины между первым устройством и вторым устройством; передачи ответного сигнала между первым устройством и вторым устройством; и определения времени пролета из времени, прошедшего от передачи первого сигнала до приема ответного сигнала, и времени между приемом первого сигнала и передачей ответного сигнала.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит этап определения, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала.
Предпочтительно этап определения, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала, содержит определение мощности передачи первого устройства и второго устройства; определение интенсивности сигналов, принятых в первом устройстве и во втором устройстве; определение, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала, с использованием мощностей передачи и интенсивностей принятых сигналов.
Предпочтительно способ дополнительно содержит этап уточнения измерения времени пролета, полученного с использованием ответного сигнала, посредством времени между приемом прямого ответного сигнала и приемом отраженного ответного сигнала, если определяется, что ответный сигнал был передан в ответ на прием отраженного первого сигнала.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит этап уменьшения мощности передачи, используемой для передачи первого сигнала, после уточнения измерения времени пролета.
В предпочтительных вариантах осуществления способ предназначен для определения, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга.
В этих вариантах осуществления способ предпочтительно дополнительно содержит этапы, на которых оценивают неопределенность в измерении расстояния, полученном с использованием измерения расстояния на основе времени пролета; соизмеряют d+u < R и d-u > R, где d - измерение расстояния, u - оценка неопределенности, и R - предварительно определенное расстояние; и в случае, когда не верно ни d+u < R, ни d-u > R, то определяют, что требуется более высокий уровень точности, и получают дополнительные одно или несколько измерений времени пролета; иначе используют измерение расстояния d для определения, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга.
В некоторых вариантах осуществления дополнительные одно или несколько измерений времени пролета получаются с использованием сигналов первой длины или второй длины, причем вторая длина длиннее, чем первая длина.
В дополнительных вариантах осуществления способ содержит, после получения дополнительных одного или нескольких измерений времени пролета, этапы, на которых определяют измерение расстояния d' из одного или нескольких измерений времени пролета и дополнительного одного или нескольких измерений времени пролета; оценивают неопределенность u' в измерении расстояния d'; соизмеряют d'+u' < R и d'-u' > R; в случае, когда не верно ни d'+u' < R, ни d'-u' > R, то определяют, что требуется более высокий уровень точности, и получают дополнительные одно или несколько измерений времени пролета; иначе используют измерение расстояния d' для определения, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга.
В некоторых вариантах осуществления, перед выполнением процедуры измерения расстояния на основе времени пролета способ содержит этапы, на которых измеряют интенсивность принятого сигнала для сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством; сравнивают интенсивность принятого сигнала с пороговым значением; определяют, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, если интенсивность принятого сигнала выше порогового значения; иначе выполняют измерения расстояния на основе времени пролета.
В некоторых вариантах осуществления, где определяется с использованием измерения расстояния на основе времени пролета, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, способ дополнительно содержит измерение интенсивности принятого сигнала другого сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством; сравнение интенсивности принятого сигнала упомянутого другого сигнала с интенсивностью принятого сигнала предыдущего сигнала; если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала меньше, чем интенсивность принятого сигнала предыдущего сигнала, выполнение другого измерения расстояния на основе времени пролета; если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала больше, чем интенсивность принятого сигнала предыдущего сигнала, сравнение интенсивности принятого сигнала упомянутого другого сигнала с пороговым значением, и если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала больше порогового значения, определение, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, иначе выполнение дополнительного измерения расстояния на основе времени пролета.
Второй аспект изобретения обеспечивает способ оперирования устройством для измерения расстояния между устройством и другим устройством, причем способ содержит выполнение измерения расстояния на основе времени пролета для измерения расстояния между устройством и упомянутым другим устройством, причем длина переданных сигналов и/или количество измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета, определяются согласно уровню точности, требуемому для измерения расстояния.
Предусмотрены и дополнительные варианты осуществления способа оперирования устройства, в которых устройство оперирует согласно любому из первого и второго устройств, определенных в вышеупомянутых способах, и/или как описано в последующем подробном описании.
Третий аспект изобретения обеспечивает способ оперирования "другим устройством", как определено в любом из вариантов осуществления вышеупомянутого второго аспекта изобретения.
Согласно четвертому аспекту изобретения, обеспечена система, содержащая первое устройство и второе устройство, причем первое устройство и второе устройство сконфигурированы для выполнения измерения расстояния на основе времени пролета для измерения расстояния между первым устройством и вторым устройством, причем длина переданных сигналов и/или количество измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета, определяется согласно уровню точности, требуемому для измерения расстояния.
Предпочтительно длина сигналов, переданных первым устройством и/или вторым устройством в течение измерения расстояния на основе времени пролета, устанавливается как первая длина, когда требуется первый уровень точности, и как вторая длина, когда требуется второй уровень точности, причем первая длина короче, чем вторая длина, и первая точность меньше, чем вторая точность.
Предпочтительно количество измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета первым устройством и вторым устройством, устанавливается как первое число, когда требуется первый уровень точности, и как второе число, когда требуется второй уровень точности, причем первое число меньше, чем второе число, и первая точность меньше, чем вторая точность.
Предпочтительно первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются для определения исходной оценки расстояния между первым устройством и вторым устройством; и определения уровня точности, требуемого для измерения расстояния из исходной оценки расстояния.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство конфигурируются для определения исходной оценки расстояния из интенсивности принятого сигнала для сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством. В других вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство конфигурируются для определения исходной оценки расстояния с использованием одного или нескольких измерений времени пролета, полученных с использованием сигналов первой длины.
Предпочтительно первое устройство и второе устройство конфигурируются для выполнения измерения расстояния на основе времени пролета путем получения одного или нескольких измерений времени пролета между первым устройством и вторым устройством путем: передачи первого сигнала определенной длины между первым устройством и вторым устройством; передачи ответного сигнала между первым устройством и вторым устройством; и определения времени пролета из времени, прошедшего от передачи первого сигнала до приема ответного сигнала, и времени между приемом первого сигнала и передачей ответного сигнала.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются для определения, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала.
В этих вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство предпочтительно конфигурируются для определения, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала, путем определения мощности передачи первого устройства и второго устройства; определения интенсивности сигналов, принятых в первом устройстве и во втором устройстве; определения, был ли ответный сигнал передан в ответ на прием прямого или отраженного первого сигнала, с использованием мощностей передачи и интенсивностей принятых сигналов.
В этих вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство предпочтительно дополнительно сконфигурированы для уточнения измерения времени пролета, полученного с использованием ответного сигнала, посредством времени между приемом прямого ответного сигнала и приемом отраженного ответного сигнала, если определяется, что ответный сигнал был передан в ответ на прием отраженного первого сигнала.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и второе устройство конфигурируются для уменьшения мощности передачи, используемой для передачи первого сигнала, после уточнения измерения времени пролета.
Предпочтительно первое устройство и/или второе устройство конфигурируются для определения, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются для оценки неопределенности в измерении расстояния, полученном с использованием измерения расстояния на основе времени пролета; соизмерения d+u < R и d - u > R, где d - измерение расстояния, u - оценка неопределенности, и R - предварительно определенное расстояние; и определения, что требуется более высокий уровень точности, в случае, когда не верно ни d+u < R, ни d - u > R, и получения дополнительных одного или нескольких измерений времени пролета; определения, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, с использованием измерения расстояния d в случае, когда верно одно или оба из d+u < R и d-u > R.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство конфигурируются для получения дополнительных одного или нескольких измерений времени пролета с использованием сигналов первой длины или второй длины, причем вторая длина длиннее, чем первая длина.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются так, что после получение дополнительных одного или нескольких измерений времени пролета первое устройство и второе устройство определяют измерение расстояния d' из одного или нескольких измерений времени пролета и дополнительных одного или нескольких измерений времени пролета; оценивают неопределенность u' в измерении расстояния d'; соизмеряют d'+u' < R и d'-u' > R; определяют, что более высокий уровень точности требуется в случае, когда не верно ни d'+u' < R, ни d'-u' > R, и получают дополнительные одно или несколько измерений времени пролета; определяют, находятся ли первое устройство и второе устройство внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, с использованием измерения расстояния d' в случае, когда верно одно или оба из d+u < R и d-u > R.
Предпочтительно первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются так, что, перед выполнением процедуры измерения расстояния на основе времени пролета, первое устройство и второе устройство измеряют интенсивность принятого сигнала для сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством; сравнивают интенсивность принятого сигнала с пороговым значением; определяют, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, если интенсивность принятого сигнала выше порогового значения; выполняют измерение расстояния на основе времени пролета, если интенсивность принятого сигнала меньше порогового значения.
В некоторых вариантах осуществления первое устройство и/или второе устройство дополнительно конфигурируются так, что, если определяется с использованием измерения расстояния на основе времени пролета, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, первое устройство и/или второе устройство измеряют интенсивность принятого сигнала другого сигнала, переданного между первым устройством и вторым устройством; сравнивают интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала с интенсивностью принятого сигнала предыдущего сигнала; выполняют другое измерение расстояния на основе времени пролета, если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала меньше, чем интенсивность принятого сигнала предыдущего сигнала; сравнивают интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала с пороговым значением, если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала больше, чем интенсивность принятого сигнала предыдущего сигнала; определяют, что первое устройство и второе устройство находятся внутри предварительно определенного расстояния друг от друга, если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала больше порогового значения; и выполняют дополнительное измерение расстояния на основе времени пролета, если интенсивность принятого сигнала упомянутого другого сигнала меньше порогового значения.
В предпочтительных осуществлениях одно из первого устройства и второго устройства является портативным устройством, которое надето на пользователя или переносится пользователем, и другое из упомянутых первого устройства и второго устройства является базовым блоком.
Согласно пятому аспекту изобретения, обеспечено устройство, содержащее цепи приемопередатчика для обеспечения возможности связи с другим устройством; и обрабатывающий блок, сконфигурированный для выполнения измерения расстояния на основе времени пролета для измерения расстояния между устройством и упомянутым другим устройством, причем обрабатывающий блок сконфигурирован для определения длины сигналов, переданных цепями приемопередатчика, и/или количества измерений времени пролета, полученных в течение измерения расстояния на основе времени пролета согласно уровню точности, требуемому для измерения расстояния.
Предусмотрены и дополнительные варианты осуществления устройства, в которых устройство сконфигурировано для оперирования согласно любому из первого и второго устройств, определенных в вышеупомянутых системах, и/или как описано в последующем подробном описании.
Шестой аспект изобретения обеспечивает "другое устройство", как определено в любом из вариантов осуществления вышеупомянутого пятого аспекта изобретения, которое сконфигурировано для выполнения измерения времени пролета расстояния с устройством из пятого аспекта.
Седьмой аспект изобретения обеспечивает систему, содержащую по меньшей мере одно из устройства согласно пятому аспекту и "другого устройства" согласно шестому аспекту.
Краткое описание чертежей
Примерные варианты осуществления изобретения будут описаны далее исключительно в качестве примера со ссылками на следующие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает иллюстрацию того, как направление пользователя может влиять на оценку расстояния, с использованием методики измерения интенсивности сигнала;
Фиг.2 изображает структурную схему первого устройства и второго устройства согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.3 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ измерения расстояния между первым устройством и вторым устройством согласно изобретению;
Фиг.4 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ оперирования первым устройством для определения местоположения пользователя согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.5 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ оперирования вторым устройством для определения местоположения пользователя согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.6 изображает иллюстрацию измерения первого расстояния и неопределенности;
Фиг.7 изображает иллюстрацию измерения второго расстояния и неопределенности;
Фиг.8 изображает иллюстрацию измерения второго расстояния и неопределенности;
Фиг.9 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ обработки измерений времени пролета для учета отражений сигнала; и
Фиг.10 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ определения местоположения пользователя согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Примерная система 10 согласно изобретению иллюстрируется на Фиг.2. Система 10 содержит первое устройство 12 и второе устройство 14. В этой примерной системе 10 первое устройство 12 является портативным устройством, которое должен переносить или надевать пользователь, а второе устройство 14 является базовым блоком, который в общем случае имеет фиксированное местоположение (например, в зоне или среде, которая считается безопасной для пользователя, когда система 10 является персональной системой отслеживания), хотя другие компоновки первого и второго устройств 10, 12 предусмотрены. Первое устройство 12 может быть мобильным телефоном или интеллектуальным телефоном, устройством персональной системы экстренного реагирования (PERS) (которое обычно содержит кнопку для пользователя для использования с целью запроса помощи или содействия), устройством мобильной PERS (MPERS), которое содержит устройство PERS и функциональные возможности мобильного телефона, надеваемое пользователем средство обнаружения падения для наблюдения, не испытал ли пользователь падение, или любой другой тип устройства, для которого может быть полезно определение расстояния от другого устройства или конкретного местоположения.
Первое устройство 12 содержит обрабатывающий блок 16, который управляет операцией первого устройства 12, цепи 18 приемопередатчика и ассоциированную антенну 20, которые используются для приема сигналов от и передачи сигналов ко второму устройству 14, модуль 22 памяти для хранения программного кода для исполнения обрабатывающим блоком 16 для выполнения обработки, требуемой для управления первым устройством 12 согласно изобретению, и источник 24 питания, такой как аккумулятор или аккумуляторный блок.
Второе устройство 14 содержит обрабатывающий блок 26, который управляет операцией второго устройства 14, цепи 28 приемопередатчика и ассоциированную антенну 30, которые используются для приема сигналов от и передачи сигналов к первому устройству 12, и модуль 32 памяти для хранения программного кода для исполнения обрабатывающим блоком 26 для выполнения обработки, требуемой для управления вторым устройством 14 согласно изобретению.
Следует понимать, что второе устройство 14 также будет содержать источник питания (не показан), который может быть аккумулятором или аккумуляторным блоком, или второе устройство 14 может быть сконфигурировано для использования источника питания от сети.
Также следует понимать, что только компоненты первого и второго устройств 12, 14, необходимые для иллюстрации изобретения, показаны на Фиг.2 и что на практике первое и/или второе устройство 12, 14 может содержать дополнительные компоненты.
В предпочтительных вариантах осуществления, цепи 18 приемопередатчика в первом устройстве 12 и цепи 28 приемопередатчика во втором устройстве 14 конфигурируются для операции на узкой полосе частот в субгигагерцевом диапазоне радиосвязи, например на ISM-полосе 868 МГц/915 МГц, полосе 430 МГц или полосе 212 МГц. В некоторых вариантах осуществления, где исправления многолучевого распространения требуются или желательны для измерений расстояния, цепи 28 приемопередатчика и/или обрабатывающего блока 26 осуществляют программно-определяемый рейк-приемник.
В соответствии с изобретением, первое устройство 12 и второе устройство 14 используют измерения времени пролета (ToF) для определения расстояния между устройствами 12, 14. Примерное измерение ToF может выполняться вторым устройством 14, передающим предварительно определенный сигнал первому устройству 12, причем первое устройство 12 отвечает соответствующим ответным сигналом через предварительно определенный интервал времени после приема предварительно определенного сигнала. Ответный сигнал, переданный первым устройством 12, может быть тем же самым сигналом, что и предварительно определенный сигнал, переданный вторым устройством 14, или он может быть другим предварительно определенным сигналом, который может быть распознан вторым устройством 14.
ToF
ToF
При приеме предварительно определенного ответного сигнала второе устройство 14 вычисляет время, прошедшее от момента, когда предварительно определенный сигнал был передан от второго устройства 14, до момента, когда предварительно определенный ответный сигнал был принят от первого устройства 12, и определяет ToF путем вычитания предварительно определенного интервала времени, который первое устройство 12 выжидает перед передачей предварительно определенного ответного сигнала. Это измерение ToF может затем быть преобразовано в расстояние с использованием расстояния = c*t/2, где c - скорость света, а t-ToF от второго устройства 14 до первого устройства 12 и обратно. Следует понимать, что измерение времени пролета может также быть осуществлено путем того, что первое устройство 12 передает исходный предварительно определенный сигнал второму устройству 14, и второе устройство 14 отвечает соответствующим сигналом через предварительно определенный интервал времени после приема исходного предварительно определенного сигнала.
Точность расстояния, измеренного посредством измерений времени пролета, зависит от некоторого количества параметров.
Во-первых, разрешение измерения времени в программно-определяемом радио может влиять на точность. Частота дискретизации 200 МГц дает разрешение 5 нс, которое означает точность расстояния около 0,75 м. Притом что точность измерений позиции GPS находится между 3-5 метров, эта точность для ToF является достаточной. Таким образом, путем супердискретизации на высокой скорости (например, 100 МГц/200 МГц) эта проблема решается.
Другим параметром, который может влиять на точность измерения ToF, является синхронизация фазы тактового сигнала тактового генератора в первом устройстве 12. Тактовый генератор в первом устройстве 12 работает независимо от тактового генератора во втором устройстве 14, так что может присутствовать разность фаз. Однако эта неточность решается путем усреднения количества измерений ToF. Дополнительно, путем обеспечения того, что скорость передачи битов сигнала является дискретной величиной, кратной тактовому периоду в устройстве, существует возможность оценить тактовую скорость второго устройства, посмотрев на длины битовых периодов в сигнале, таким образом, еще сильнее увеличивая точность.
Поскольку первое устройство 12 может переноситься или надеваться пользователем, первое устройство 12 может перемещаться к или от второго устройства 14, когда измерение времени пролета выполняется, что может влиять на точность измерения ToF. Предполагая, что пользователь только идет или бежит (т.е. не перемещается в транспортном средстве), скорость перемещения будет относительно низка, но это все равно накладывает ограничение на продолжительность обмена сигналом между первым устройством 12 и вторым устройством 14. В результате частый обмен короткими сигналами желателен для уменьшения неточностей измерения, вносимых перемещением первого устройства 12.
Другое ограничение точности измерения ToF возникает ввиду предела Крамера-Рао, который соотносит точность обнаружения входящего сообщения с полосой частот канала и действующим отношением сигнала к шуму (SNR).
Как описано в работе "RF Ranging for Location Awareness", Lanzisera, S. M., Pister, K. ("RF-ранжирование для осведомленности о местоположении", С. М. Ланзисера, К. Пистер), технический отчет № UCB/EECS-2009-69, Калифорнийский университет в Беркли, май 2009 г., математическое выражение, которое связывает SNR и полосу частот для обеспечения границы для выполнения ранжирования, может быть найдено из нижней границы Крамера-Рао (CRB). CRB может быть вычислена для любой неискаженной оценки неизвестного параметра. Ранжирование как проблема оценки параметра была широко изучена в контексте радарных и сонарных применений, и CRB была выведена при множестве различных условий. Для прототипной системы ранжирования "обнаружения границ", рассмотренной выше, CRB может быть использована для вычисления нижней границы для дисперсии оценки для диапазона  следующим образом:
<maths num="1"><math display="block"><mrow><msubsup><mi>σ</mi><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>^</mo></mover><mn>2</mn></msubsup><mo>≥</mo><mfrac><mrow><msup><mi>c</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>B</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mrow><msub><mi>E</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mo>/</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mrow></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mrow><mrow><msub><mi>E</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mo>/</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mrow></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></math><img file="00000002.jpg" he="13" wi="58" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(1),
<mrow><msubsup><mi>σ</mi><mover accent="true"><mi>r</mi><mo>^</mo></mover><mn>2</mn></msubsup></mrow>
s
0
s
0
где  - дисперсия оценки диапазона, c - скорость света, B - занятая полоса частот сигнала в герцах, и E/N - отношение энергии сигнала к плотности шума. SNR и E/Nсоотносятся следующим образом:
<img file="00000004.jpg" he="12" wi="28" img-content="undefined" img-format="jpg" />
(2),
s
где t - продолжительность сигнала, в течение которой полоса частот, B, занята, т.е. время, в течение которого сигнал передается.
s
0
Таким образом, предел Крамера-Рао изображает, что точность, которая может достигаться при одном измерении, зависит от полосы частот и отношения E/N. Полоса частот фиксирована и зависит от полосы частот, на которой устройства оперируют. При более низких полосах частот, около 900 МГц (868/900/915 МГц), полоса частот обычно является 12,5 кГц или 25 кГц.
s
0
s
Отношение E/N определяется интенсивностью сигнала для сигнала в зависимости от порога шума (SNR), а также длиной кода, который должен быть согласован, в составе сигнала (представленной выражением tB).
s
Отношение может быть увеличено (и, таким образом, точность может быть увеличена) посредством более длинного кода согласования (что приводит в результате к более долгому времени t, когда сигнал присутствует). Это может достигаться путем расширения битовой схемы одной передачи (т.е. увеличения количества бит в битовой схеме) и/или посредством множества пар передачи/ответа в измерении времени пролета. Также было обнаружено, что и более длинный код, и множество пар передачи/ответа помогают с синхронизацией тактовых генераторов обоих устройств.
Очевидно, что длина кодовой схемы, передаваемой в составе процедуры ToF, имеет влияние на использование энергии устройств 12, 14, в особенности на стороне передачи ввиду необходимости передачи более долгого сигнала. Количество пар передачи/ответа, требуемое для осуществления измерения расстояния на основе ToF, также непосредственно влияет на использование энергии, поскольку каждая дополнительная пара передачи/ответа приводит в результате к дополнительному расходу энергии.
Нежелательно делать одну передачу слишком долгой, поскольку менее вероятно, что хороший сигнал будет принят в другом устройстве при наличии перемежающихся помех сигнала. Также нежелательно увеличивать количество пар передачи/ответа до очень большого количества, поскольку каждая пара передачи/ответа требует дополнительного времени между парами, таким образом, делая период для измерения расстояния на основе ToF слишком длинным.
Таким образом, в соответствии с изобретением, длина предварительно определенного кодового сигнала и/или количество пар передачи/ответа (т.е. количество раз, когда одно из устройств передает предварительно определенный кодовый сигнал другому устройству и принимает предварительно определенный ответный сигнал от другого устройства) выполнены с возможностью достижения желаемого уровня точности для измерения расстояния на основе времени пролета.
Фиг.3 изображает способ измерения расстояния между первым устройством 12 и вторым устройством 14 в соответствии с изобретением. На первом этапе, этапе 101, определяется уровень точности, требуемый для измерения расстояния.
Как описано более подробно ниже, где измерение расстояния на основе ToF используется для определения позиции первого устройства 12 в отношении конкретного местоположения, такого как граница безопасной зоны, требуемый уровень точности может быть определен из исходной оценки позиции первого устройства 12 или исходной оценки расстояния между первым устройством 12 и вторым устройством 14.
Например, если исходная оценка позиции или расстояния указывает, что первое устройство 12 близко к границе безопасной зоны (или находится внутри диапазона границы, которая находится внутри допустимой погрешности для исходной оценки позиции или расстояния), более высокий уровень точности может требоваться для того, чтобы прояснить, с какой стороны от границы находится первое устройство 12, чем когда исходная оценка помещает первое устройство 12 далеко от границы. В некоторых случаях исходная оценка расстояния между первым устройством 12 и вторым устройством 14 основана на измерении интенсивности сигнала (например, RSSI), а в других случаях исходная оценка расстояния может основываться на измерении ToF с использованием значений по умолчанию для длины кодового сигнала и/или количества пар передачи/ответа. В дополнительных случаях исходная оценка позиции или расстояния может быть определена с использованием другого типа методики оценки расстояния или позиции, такой как триангуляция сотовой базовой станции или измерение спутниковой системы позиционирования низкой точности.
Как только уровень точности, требуемый для измерения расстояния, определен, требуемый уровень точности используется для выбора длины кодового сигнала, который должен быть использован при измерении времени пролета, и/или количества раз, которое измерение времени пролета получается, для того, чтобы определить расстояние (например, количество пар передачи/ответа, которое требуется послать), и процедура измерения расстояния на основе времени пролета выполняется с использованием кодового сигнала выбранной длины с выбранным количеством пар передачи/ответа (этап 103). В некоторых вариантах осуществления, описанных более подробно ниже, предварительно определенное количество пар передачи/ответа (измерений времени пролета) может быть использовано с кодовым сигналом выбранной длины для обеспечения исходного измерения расстояния, и решение может быть принято в отношении того, необходимо ли получение дополнительных измерений времени пролета с использованием дополнительных пар передачи/ответа для улучшения точности измерения.
В общем случае, чем выше требуется уровень точности, тем длиннее используется кодовый сигнал (т.е. кодовый сигнал включает в себя больше бит, чем когда более низкая точность приемлема) и/или тем больше требуется пар передачи/ответа.
В одном примере измерение расстояния должно иметь точность до 10 метров. SNR является значением, которое зависит от действительной интенсивности принятого сигнала по отношению к количеству шума в среде. SNR может оцениваться путем измерения RSSI, когда сигнал от второго устройства 14 присутствует, и также измерения RSSI, когда сигнал от второго устройства 14 не присутствует. Отношение между этими двумя RSSI обеспечивает исходную оценку для SNR.
s
s
s
Предполагая, что исходная оценка SNR равна 20 дБ, тогда при B=25 кГц и требуемой точности 10 м уравнение (2) обеспечивает то, что tB·SNR должно быть больше 36450. SNR 20 дБ - это то же самое, что коэффициент 100 для SNR, так что t·25000*100 > 36450, что дает в результате t > 14,6 миллисекунд.
С этой исходной оценкой 14,6 миллисекунд может быть создана битовая схема, которая включает в себя закодированную информацию, такую как ID посылающего устройства и временную метку, которая покрывает установленный промежуток времени достаточным информационным содержимым. Поскольку SNR является только исходной оценкой, на практике может не обладать достаточной точностью немедленное получение оценки длины сигнала. Таким образом, некоторое количество итераций может выполняться с этой схемой, пока статистическая вариация, принимаемая из итераций, не покажет, что приемлемая оценка была получена. Следует заметить, что точность улучшается при квадратном корне количества итераций.
Фиг. 4 и 5 изображают примерные способы оперирования первого и второго устройств 12, 14 соответственно для выполнения и использования измерений времени пролета для определения, находится ли первое устройство 12 внутри предварительно определенной безопасной зоны для пользователя. В этих вариантах осуществления первое устройство 12 является надеваемым или переносимым пользователем устройством, которое перемещается с пользователем, и второе устройство 14 является базовым блоком, который находится на фиксированном местоположении. Безопасная зона соответствует кругу с центром на базовом блоке 14, имеющему фиксированный радиус (например, 15 метров, когда базовый блок 14 расположен в доме пользователя).
В этом варианте осуществления интенсивность сигнала, принятого в одном из устройств 12, 14 от другого устройства 12, 14, используется для обеспечения указания требуемой точности для измерения расстояния на основе ToF.
На первом этапе, этапе 201, первое устройство 12 принимает сигнал от второго устройства 14 с использованием цепей 18 приемопередатчика и антенны 20. Этот сигнал передается антенной 30 и цепями 28 приемопередатчика во втором устройстве 14 (этап 231 на Фиг.5) и может включать в себя поле данных, указывающее мощность передачи второго устройства 14. Второе устройство 14 может передавать этот сигнал периодически или часто, например каждые 0,5 секунд.
После приема сигнала обрабатывающий блок 16 в первом устройстве 12 измеряет интенсивность сигнала (например, RSSI) принятого сигнала (этап 203) и выбирает длину кодового сигнала на основе интенсивности сигнала для использования в процедуре измерения расстояния (этап 205). В некоторых вариантах осуществления, где только две длины кода доступны (например, короткий и длинный код), короткий код выбирается, когда измеренная интенсивность сигнала (или SNR, найденное из измеренной интенсивности сигнала) выше порогового значения (т.е. более низкая точность приемлема) и длинный код выбирается, когда измеренная интенсивность сигнала (или SNR, найденное из измеренной интенсивности сигнала) ниже порогового значения (т.е. более высокая точность желательна). В других вариантах осуществления может быть доступно более двух длин кода с соответствующими пороговыми значениями. В некоторых вариантах осуществления кодовая последовательность может быть псевдо-случайной схемой, которая может генерироваться с требуемой длиной согласно тому, что требуется, в то время как в других вариантах осуществления кодовые последовательности могут быть предварительно определены и сохранены в памяти.
В последующих вариантах осуществления, например, как описано со ссылками на Фиг.10, измеренная интенсивность сигнала также используется обрабатывающим блоком 16 в первом устройстве 12, чтобы осуществить исходное измерение расстояния между первым устройством 12 и вторым устройством 14.
После определения длины кода первое устройство 12 передает указание выбранной длины кода и измеренную интенсивность сигнала (например, RSSI) второму устройству 14 (этап 207) с использованием цепей 18 приемопередатчика и антенны 20.
При приеме указания выбранной длины кода и измеренной интенсивности сигнала от первого устройства 12 цепями 28 приемопередатчика и антенной 30 (этап 233 с Фиг.5) второе устройство 14 начинает процедуру измерения расстояния путем передачи сигнала, содержащего выбранный кодовый сигнал, к первому устройству 12 с использованием цепей 28 приемопередатчика и антенны 30 (этап 235 с Фиг.5). Переданный сигнал может содержать только выбранный кодовый сигнал или он может содержать дополнительную информацию, такую как интенсивность сигнала (например, RSSI) для сигналов, принятых во втором устройстве 14 от первого устройства 12, и/или уникальный идентификатор для переданного сигнала. В одном примерном варианте осуществления переданный сигнал имеет размер пять байт плюс начальная часть, которой достаточно для выбранного кодового сигнала, RSSI и идентификатор сигнала, и сигнал модулируется на скорости 4,8 кбит/с, что означает, что сигнал длится не более 1 мс.
При приеме сигнала от второго устройства 14 (этап 209 на Фиг.4) первое устройство 12 отвечает передачей ответного сигнала второму устройству 14 (этап 211). Обрабатывающий блок 16 управляет цепями 18 приемопередатчика для передачи ответного сигнала через предварительно определенное время после приема сигнала от второго устройства 14 (которое может быть определено в отношении предварительно определенного количества тактовых циклов обрабатывающего блока 16 в первом устройстве 12). Ответный сигнал, переданный первым устройством 12, может быть тем же самым сигналом, что и предварительно определенный сигнал, переданный вторым устройством 14, или он может быть другим предварительно определенным сигналом, который может быть распознан вторым устройством 14. В некоторых вариантах осуществления каждое из устройств 12, 14 может включать свою идентификацию в кодовый сигнал/ответный сигнал. В некоторых вариантах осуществления каждое из устройств 12, 14 может включать указание интенсивности принятого сигнала на своей стороне в кодовый сигнал/ответный сигнал так, чтобы оба устройства были осведомлены о количестве помех на своей стороне системы.
Когда второе устройство 14 принимает ответный сигнал от первого устройства 12 (этап 237 на Фиг.5), обрабатывающий блок 26 во втором устройстве 14 вычисляет время пролета для принятого сигнала (этап 239). То есть, обрабатывающий блок 26 вычисляет время, прошедшее от передачи сигнала на этапе 235 до приема ответного сигнала от первого устройства 12 на этапе 237, и вычитает предварительно определенный период времени, в течение которого первое устройство 12 выжидает, прежде чем посылать ответный сигнал на этапе 211. На этапе 237 обрабатывающий блок 26 согласует принятый сигнал с известной схемой, которая ожидается в кодовом сигнале от первого устройства 12, и сдвигает по времени схему, пока не получается наивысшее согласование. Момент, в который наивысшее согласование получается, обеспечивает время приема для принятого сигнала. Точность времени приема зависит от количества границ в схеме. Использование псевдо-случайной схемы здесь имеет преимущества, поскольку схема уникальна и поэтому имеет малую вероятность возникнуть ввиду помех и в то же время содержит большое количество границ, с которыми может быть осуществлено согласование.
В форме уравнения:
t<sub>ToF</sub> = t<sub>2</sub>–t<sub>1</sub>–t<sub>w</sub>
(3),
ToF
2
1
w
где t - время пролета, t - время, в которое ответный сигнал принимается во втором устройстве 14, t - время, в которое сигнал, содержащий кодовый сигнал, передается, и t- предварительно определенный период времени между тем, как первое устройство 12 принимает сигнал, содержащий кодовый сигнал, и передает ответный сигнал.
После вычисления времени пролета обрабатывающий блок 26 определяет, было ли сделано достаточное количество измерений времени пролета для того, чтобы вычислить расстояние между первым устройством 12 и вторым устройством 14 (этап 241). В некоторых вариантах осуществления одного измерения времени пролета достаточно, но в других вариантах осуществления множество измерений времени пролета должно быть осуществлено. Требуемое количество измерений может быть значением по умолчанию или исходным значением. В некоторых вариантах осуществления исходным количеством выполняемых измерений может быть 10, что обеспечивает троекратное улучшение в точности и приемлемую статистическую оценку дисперсии.
Если определяется, что достаточные измерения времени пролета еще не осуществлены, способ возвращает к этапу 235, в котором второе устройство 14 передает другой сигнал, содержащий выбранный код, первому устройству 12.
Если на этапе 241 определяется, что достаточные измерения времени пролета были осуществлены для того, чтобы определить расстояние между первым устройством 12 и вторым устройством 14, способ переходит к этапу 243, на котором обрабатывающий блок 26 вычисляет расстояние между первым устройством 12 и вторым устройством 14 из среднего значения измерений времени пролета. Расстояние дается следующим образом:
<img file="00000005.jpg" he="13" wi="42" img-content="undefined" img-format="jpg" />
(4),
ToF
где d - расстояние, N - количество сделанных измерений времени пролета, t(n) - n-е измерение времени пролета, и c - скорость света.
Обрабатывающий блок 26 также определяет неопределенность в измерениях времени пролета на этапе 241. Неопределенность может быть вычислена с использованием:
<maths num="3"><math display="block"><mrow><mi>д</mi><mi>и</mi><mi>с</mi><mi>п</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>с</mi><mi>и</mi><mi>я</mi><mo>=</mo><msqrt><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>T</mi><mi>o</mi><mi>F</mi></mrow></msub><mo>−</mo><mi>с</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi><mi>н</mi><mi>е</mi><mi>е</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>T</mi><mi>o</mi><mi>F</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow></msqrt></mrow></math><img file="00000006.jpg" he="13" wi="73" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(5),
ToF
где среднее(t) - средняя величина измерений времени пролета.
Вычисленные расстояние и неопределенность передаются первому устройству 12 (этап 245).
действительное
При приеме расстояния и неопределенности (этап 213) обрабатывающий блок 16 в первом устройстве 12 определяет, будет ли полезно получить дополнительные измерения времени пролета для того, чтобы улучшить точность измерения расстояния. В частности, обрабатывающий блок 16 определяет, означает ли неопределенность в измерении расстояния, что неясно, находится пользователь в безопасной зоне или нет. Следует понимать, что неопределенность в измерении расстояния означает, что действительное расстояние, d, от первого устройства 12 до второго устройства 14 находится где угодно в диапазоне [d-u, d+u], где u - неопределенность в измерении расстояния d.
z
A
A
A
A
A
A
A
A
z
Фиг. 6, 7 и 8 изображают три различных сценария, где безопасная зона 40 с радиусом R имеет в качестве центра второе устройство 14. На Фиг.6 пользователь 2, который переносит первое устройство 12, был определен вторым устройством 14 как находящийся на расстоянии d от второго устройства 14 с неопределенностью в измерении расстояния, равной u. Эта неопределенность в измерении расстояния означает, что пользователь 2 и первое устройство 12 могут быть на любом расстоянии между d - u и d+u от второго устройства 14, что указывается кругом 42, который имеет в качестве центра первое устройство 12. В этом случае d+u < R, так что ясно, что, несмотря на неопределенность в измерении расстояния, пользователь 2 и первое устройство 12 находятся внутри безопасной зоны 40.
B
B
z
B
B
B
z
Однако на Фиг.7 пользователь 2 и первое устройство 12 гораздо ближе к границе безопасной зоны 40 (и/или неопределенность в измерении расстояния больше). Расстояние между первым устройством 12 и вторым устройством 14 равно d (при d < R), что помещает пользователя 2 и первое устройство 12 внутри безопасной зоны 40. Однако неопределенность в измерении равна u (указана кругом 44 с центром на первом устройстве 12) и d+u > R, так что невозможно сделать окончательный вывод о том, находятся пользователь 2 и первое устройство 12 в безопасной зоне или нет.
C
C
z
C
C
C
z
На Фиг.8 пользователь 2 и первое устройство 12 снова близки к границе безопасной зоны 40, но в этом случае измерение расстояния d между первым устройством 12 и вторым устройством 14 (при d > R) помещает пользователя 2 и первое устройство 12 вне безопасной зоны 40. Однако неопределенность в измерении равна u (указана кругом 46 с центром на первом устройстве 12) и d - u < R, так что невозможно сделать окончательный вывод о том, находятся пользователь 2 и первое устройство 12 вне безопасной зоны или нет.
Возвращаясь к Фиг.4, на этапе 215 обрабатывающий блок 16 первого устройства 12 определяет, является ли какой-либо из следующих критериев истинным:
d+u < R
(6)
d-u > R
(7)
где R - предварительно определенный радиус безопасной зоны.
Если один или оба из этих критериев являются истинными, то на этапе 217 обрабатывающий блок 16 выводит измерение расстояния и/или указание, находится ли первое устройство 12 внутри или вне безопасной зоны (по мере целесообразности на основе сравнения измерения расстояния d с радиусом безопасной зоны R).
B
B
B
z
C
C
C
z
Если ни один из критериев не верен (т.е. один из сценариев на Фиг.7 и 8 имеет место), то необходимо выполнить дополнительные измерения времени пролета для того, чтобы попытаться уменьшить неопределенность в измерениях и произвести надежное измерение расстояния. Например, если в сценарии на Фиг.7 неопределенность в измерениях может быть уменьшена до u', где d+u' < R (указано кругом 48 на Фиг.7), или в сценарии на Фиг.8 неопределенность в измерениях может быть уменьшена до u', где d - u' > R (указано кругом 50 на Фиг.9), то будет возможно вывести измерение расстояния или указание, что первое устройство 12 находится или не находится в безопасной зоне 40.
Таким образом, первое устройство 12 посылает запрос второму устройству 14 на этапе 219, чтобы запросить дополнительный набор измерений времени пролета, и возвращается к этапу 209 для ожидания приема сигнала от второго устройства 14, содержащего код.
Во втором устройстве 14, если дополнительные измерения времени пролета запрошены первым устройством 12 (этап 247 на Фиг.5), способ возвращается к этапу 235 и передает сигнал, содержащий код. Если никакие дополнительные измерения времени пролета не запрошены, способ во втором устройстве 14 заканчивается (этап 249).
Как только дополнительные измерения времени пролета сделаны, расстояние и неопределенность повторно вычисляются вторым устройством 14 (этап 243), и решение выводится первым устройством (на этапе 217), если один или оба из критериев на этапе 215 удовлетворены, или еще дополнительные измерения запрашиваются (этап 219), если ни один из критериев на этапе 215 не удовлетворен.
Хотя не изображено на Фиг. 4 и 5, когда дополнительные измерения времени пролета требуются на этапе 219 для того, чтобы улучшить точность измерения расстояния, также возможно, чтобы дополнительные измерения времени пролета были выполнены с использованием сигналов передачи и ответа, которые используют более длинные кодовые сигналы, чем исходный набор измерений времени пролета. Использование более длинного кодового сигнала возможно независимо от того, короткий или длинный кодовый сигнал был выбран на этапе 205 способа с Фиг.4.
Как отмечено выше, Фиг.4 и 5 изображают примерное осуществление процедуры измерения времени пролета согласно изобретению между двумя устройствами 12, 14. Однако следует понимать, что различные этапы, изображенные на Фиг. 4 и 5 как выполняемые конкретным устройством 12, 14, могут осуществляться в другом устройстве в альтернативных вариантах осуществления.
Например, в некоторых осуществлениях количество обработки, выполняемое первым устройством 12 (которое может быть питающимся от аккумулятора портативным пользовательским устройством), может быть минимизировано путем наличия этапов, таких как этап 205 (выбор длины кода) и этапы 215-219 (определение, требуются ли дополнительные измерения времени пролета, и посылание сигнала, запрашивающего эти измерения), выполняемых вторым устройством 14 (которое может быть базовым блоком, который соединяется с источником питания от сети). В этом случае второе устройство 14 выберет длину кода на основе интенсивности сигнала, измеренной в первом устройстве 12 (и которая сообщается первым устройством 12 второму устройству 14), и передаст указание выбранного кода первому устройству 12. В качестве альтернативы или дополнения, второе устройство 14 может обеспечивать выходные данные, указывающие измерение расстояния или то, находится ли первое устройство 12 внутри или снаружи безопасной зоны.
В другом примере этапы обработки могут выполняться в первом устройстве 12 (например, если первое устройство 12 является интеллектуальным телефоном или другим устройством, которое включает в себя достаточно мощный обрабатывающий блок 16), что может уменьшать сложность второго устройства 14. В этом случае первое устройство 12 может инициировать измерение времени пролета путем передачи первого сигнала, содержащего выбранный кодовый сигнал, и может вычислять время пролета (например, как на этапе 239), и/или первое устройство 12 может вычислять расстояние и неопределенность из измерений ToF (например, как на этапе 243).
Специалисты в данной области техники поймут, что существуют другие варианты, которыми этапы способа могут быть распределены между первым и вторым устройствами 12, 14 для того, чтобы выполнять процедуру измерения времени пролета согласно изобретению.
Было обнаружено, что недостаток выполнения измерений времени пролета с использованием узкополосых сигналов (например, на или около частоты 900 МГц) состоит в том, что сигналы, передаваемые между первым и вторым устройствами 12, 14, могут отражаться от находящихся между ними объектов с тем результатом, что принимающее устройство 12, 14 может реагировать на отраженную составляющую сигнала, а не на сигнал, который прошел самый короткий (например, прямой) путь (причем реакцией является передача ответного сигнала или измерение времени пролета). Это, в частности, является проблемой, когда первая принятая составляющая сигнала не является сильнейшей принятой составляющей сигнала.
Таким образом, чтобы справиться с этим многолучевым распространением, предпочтительно, чтобы второе устройство 14 было обеспечено рейк-приемником (например, программно-определяемой радиосистемой, осуществляющей рейк-приемник, или другим типом согласующего приемника, который обеспечивает возможность обнаружения одной и той же кодовой последовательности в различные моменты времени). Использование рейк-приемника во втором устройстве 14 в общем случае приемлемо, когда оно является базовым блоком и питается от сети, в отличие от надеваемого устройства, которое питается от аккумулятора. Рейк-приемник обеспечивает возможность обнаружения и "раннего" сигнала, принятого от первого устройства 12 во втором устройстве 14, и самого интенсивного сигнала. Наличие задержки во времени между приемом раннего сигнала и самого интенсивного сигнала является указанием сильного отражения на пути между первым устройством 12 и вторым устройством 14. Поскольку первое устройство 12 обычно является портативным устройством и содержит простой радиоприемопередатчик 18 и антенну 20, оно не может с легкостью обнаружить это многолучевое распространение, и возможно, что первое устройство 12 может передать ответный сигнал, содержащий выбранный кодовый сигнал, в ответ на отраженную составляющую сигнала, а не на прямую составляющую. Таким образом, при вычислении времени пролета второму устройству 14 неизвестно, среагировало ли первое устройство 12 на прямой сигнал или на отражение.
Таким образом, в вариантах осуществления изобретения второе устройство 14 выполняет способ, изображенный на Фиг.9, для определения, ответило ли первое устройство 12 на прямую составляющую сигнала или на отражение. Следует понимать, что этот способ может выполняться после приема ответного сигнала от первого устройства (например, после этапа 237 на Фиг.5).
На первом этапе, этапе 301, второе устройство 14 принимает указание мощности, используемое первым устройством 12 для передачи ответного сигнала, и указание интенсивности сигналов от второго устройства 14, принятых в первом устройстве 12.
На следующем этапе, этапе 303, второе устройство 14 измеряет интенсивность сигнала, принятого от первого устройства 12. Это измерение предпочтительно выполняется над ответным сигналом, принятым на этапе 237.
Затем на этапе 305 второе устройство 14 оценивает, был ли сигнал, принятый на этапе 237, передан в ответ на прием прямого сигнала или отраженного сигнала, с использованием указаний интенсивностей принятых сигналов в первом устройстве 12 и втором устройстве 14 и известных мощностей передачи первого устройства 12 и второго устройства 14.
На этапе 305 предполагается, что пути, которыми следуют обе из прямой составляющей сигнала и отраженной составляющей, являются двунаправленными, т.е. первое устройство 12 осуществляет передачу ко второму устройству 14 через оба из прямого и отраженного путей, и второе устройство 14 осуществляет передачу к первому устройству 12 через оба из прямого и отраженного путей.
В вышеупомянутых вариантах осуществления первое устройство 12 (т.е. устройство, которое надевает или переносит пользователь) не имеет вычислительной мощности для определения, какой путь прямой и какой путь отраженный. Вместо этого первое устройство 12 просто реагирует (для посылания ответного сигнала), когда оно принимает сигнал с достаточной интенсивностью (который может быть либо из прямого пути, либо из отраженного пути).
прямой
отраженный
первое устройство
Второе устройство 14 (базовая станция) определяет на этапе 305, какой из путей какой, путем согласования сигналов и затем с использованием информации об интенсивности, с которой пришел прямой путь (P), и с какой интенсивностью пришел отраженный путь (P). Второе устройство 14 осведомлено о мощности передачи (P) первого устройства 12 из информации, принятой на этапе 301.
Относительное ослабление по прямому и отраженному путям дается следующим образом:
<maths num="4"><math display="block"><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>а</mi><mi>б</mi><mi>л</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>и</mi><msub><mi>е</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>я</mi><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>й</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>я</mi><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>й</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000007.jpg" he="13" wi="57" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(8)
<maths num="5"><math display="block"><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>а</mi><mi>б</mi><mi>л</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>и</mi><msub><mi>е</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>ж</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>й</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>ж</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>й</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000008.jpg" he="13" wi="62" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(9)
Таким образом, второе устройство 14 может вычислять интенсивность сигнала, при которой прямой сигнал и отраженный сигнал будут поступать в первое устройство 12, с использованием следующего:
<maths num="6"><math display="block"><mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>я</mi><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>й</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>в</mi><mi>т</mi><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>я</mi><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>й</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000009.jpg" he="13" wi="63" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(10)
<maths num="7"><math display="block"><mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>ж</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>й</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>в</mi><mi>т</mi><mi>о</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mtext> </mtext><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>ж</mi><mi>е</mi><mi>н</mi><mi>н</mi><mi>ы</mi><mi>й</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>п</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>е</mi><mi>у</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>й</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>в</mi><mi>о</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></math><img file="00000010.jpg" he="13" wi="68" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
(11)
второе устройство
где P - мощность передачи второго устройства 14.
Поскольку второе устройство 14 также осведомлено о чувствительности первого устройства 12 и интенсивности принятого сигнала (например, RSSI) в первом устройстве 12, второе устройство 14 может проверять, является ли прямой сигнал ближайшим к ожидаемой интенсивности прямого пути или же отраженного пути. Если прямой сигнал ниже чувствительности первого устройства 12 (т.е. первое устройство 12 не имеет возможности приема и/или реакции на прямой сигнал), то второе устройство 14 может определять, что первое устройство 12 среагировало на более сильный отраженный сигнал. Если прямой сигнал выше чувствительности первого устройства 12, то ближайшее приближение интенсивности сигнала (например, RSSI) берется как наиболее вероятный кандидат для инициации ответного сигнала от первого устройства 12.
На этапе 307, если определяется, что первое устройство 12 среагировало на прямой сигнал, способ возвращается к этапу 239 с Фиг.5 (этапу 309 на Фиг.9), и время пролета вычисляется.
Если определяется, что первое устройство 12 ответило на отраженный сигнал, второе устройство 14 вычисляет измерение времени пролета на основе разницы по времени между прямым и отраженным сигналом, как указано прямым и отраженным сигналами, принятыми рейк-приемником во втором устройстве 14 (этап 311). Второе устройство 14 использует рейк-приемник для выбора прямой составляющей сигнала в качестве принятого сигнала и использует время поступления этого пика при вычислении времени пролета. Время пролета может, таким образом, быть обеспечено следующим образом:
t<sub>ToF</sub> = t<sub>2d</sub> – t<sub>1</sub> – t<sub>w</sub> - t<sub>r</sub>
(12),
ToF
2d
1
w
r
где t - время пролета, t - время, в которое прямой ответный сигнал принимается во втором устройстве 14, t - время, в которое сигнал, содержащий кодовый сигнал, передается вторым устройством 14, t- предварительно определенный период времени между тем, как первое устройство 12 принимает сигнал, содержащий кодовый сигнал, и передает ответный сигнал, и t - разница по времени между прямым и отраженным сигналами.
После вычисления времени пролета способ возвращается к этапу 241 на Фиг.5 (этапу 313 с Фиг.9).
r
На опциональном этапе второе устройство 14 может пытаться удостовериться, что первое устройство 12 среагировало на более сильный отраженный сигнал, путем уменьшения мощности, используемой вторым устройством 14 для передачи сигналов первому устройству 12 (этап 315). Достаточное уменьшение мощности передачи должно означать, что первое устройство 12 больше не имеет возможности принимать прямой сигнал и будет каждый раз реагировать на отраженный сигнал. В этом случае уточнение t может применяться к каждому измерению времени пролета, пока проблема с многолучевым распространением не будет решена.
Фиг.10 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ оперирования пользовательским устройством для определения местоположения пользователя согласно дополнительному варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления изобретение осуществляется в персональной системе отслеживания, причем первое устройство 12 является портативным пользовательским устройством и второе устройство 14 является базовым блоком. Персональная система отслеживания определяет безопасную зону для пользователя, которая протягивается на предварительно определенное расстояние от базового блока.
В персональной системе отслеживания пользовательское устройство 12 преимущественно использует измерение на основе интенсивности принятого сигнала для определения расстояния между пользовательским устройством 12 и базовым блоком 14. При условии, что это измерение указывает, что пользовательское устройство 12 находится внутри безопасной зоны, никакое дополнительное измерение расстояния не требуется. Однако, если измерение не позволяет сделать окончательный вывод (т.е. измерение предполагает, что пользовательское устройство 12 находится вне безопасной зоны, хотя возможно, что пользователь экранирует устройство 12 от базового блока 14) то дополнительное измерение расстояния осуществляется с использованием времени пролета.
Таким образом, базовый блок 14 может быть сконфигурирован для обычной передачи или широкого вещания сигнала (например, каждые 0,5 секунд или 1 секунду так, чтобы пользовательское устройство 12 могло быстро обнаруживать, когда пользователь покидает безопасную зону), за которым пользовательское устройство 12 может наблюдать. Переданный сигнал может включать в себя поле данных, которое указывает интенсивность передачи базового блока 14.
На первом этапе способа, этапе 401, пользовательское устройство 12 принимает сигнал от базового блока 14.
На этапе 403 пользовательское устройство 12 измеряет интенсивность сигнала (например, RSSI) принятого сигнала.
Измеренная интенсивность сигнала сравнивается с пороговым значением на этапе 405. Если интенсивность сигнала больше порогового значения, то определяется, что пользовательское устройство 12 находится внутри безопасной зоны (этап 407). Пороговое значение, таким образом, эффективно определяет радиус безопасной зоны и должно быть установлено на надлежащее значение для желаемого радиуса.
Если интенсивность сигнала меньше порогового значения, то возможно, что пользовательское устройство 12 находится вне безопасной зоны или, в качестве альтернативы, что сигнал, принятый в пользовательском устройстве 12, был ослаблен ввиду прохождения через тело пользователя и/или другие объекты или стены в среде. В любом случае не существует возможности заключить из интенсивности сигнала измерение того, где расположено пользовательское устройство 12, и отдельное измерение расстояния должно быть осуществлено. Таким образом, пользовательское устройство 12 посылает сигнал базовому блоку 14, запрашивающий измерение расстояния на основе времени пролета (этап 409).
На этапе 411 выполняется процедура измерения времени пролета. Эта процедура выполняется, как описано выше со ссылками на Фиг. 3-5. То есть этап 411 содержит оперирование пользовательским устройством 12 согласно способу на Фиг.4 (или варианту, описанному выше) и оперирование базовым блоком 14 согласно способу на Фиг.5 (или варианту, описанному выше).
Результат процедуры измерения времени пролета принимается от базового блока 14 на этапе 413, и результат оценивается на этапе 415. Если измерение расстояния на основе времени пролета указывает, что пользовательское устройство 12 находится вне безопасной зоны, способ переходит к этапу 417, на котором поднимается тревога (например, для вызова помощи пользователю, поскольку он заблудился) и/или другая система определения местоположения (такая как система позиционирования на основе спутника, например GPS) активируется для того, чтобы более точно определить и отследить местоположение пользователя, в то время как он находится вне безопасной зоны.
Если измерение времени пролета указывает, что пользовательское устройство 12 находится в безопасной зоне, то пользовательское устройство 12 записывает свое текущее состояние как нахождение внутри безопасной зоны, но с направлением или позицией, которая влияет на интенсивность принятого сигнала. Пользовательское устройство 12 затем возобновляет наблюдение за сигналами, обычным образом передаваемыми или широко вещаемыми базовым блоком, и измерение интенсивности сигнала (этапы 419 и 421).
Пользовательское устройство 12 отслеживает измеренную интенсивность сигнала на предмет изменений, которые указывают, улучшаются ли условия сигнала (например, указывая, что направление улучшается и/или пользователь переместился так, что стало меньше объектов и/или стен, препятствующих сигналу от базового блока 14) или ухудшаются (например, указывая, что потенциально пользовательское устройство 12 теперь вышло из безопасной зоны). В частности, пользовательское устройство 12 сравнивает интенсивность сигнала, измеренную на этапе 421 после измерения времени пролета, с интенсивностью сигнала, измеренной на этапе 403 перед измерением времени пролета (этап 423).
Если интенсивность сигнала теперь меньше, чем на этапе 403, т.е. интенсивность сигнала уменьшилась, что указывает на то, что пользовательское устройство 12 потенциально находится вне безопасной зоны, способ возвращается к этапу 409 и запрашивает другое измерение расстояния на основе времени пролета. После этого измерения следующая итерация этапа 423 сравнивает новую интенсивность сигнала, измеренную на последней итерации этапа 421, с предыдущей итерацией этапа 421. Следует понимать, что для избегания непрерывного выполнения обновлений каждый раз, когда происходит небольшое изменение в интенсивности сигнала, может применяться минимальный порог так, чтобы обновления инициировались, только если изменение больше, чем этот минимум.
Если на этапе 423 интенсивность сигнала, измеренная на этапе 423, выше интенсивности сигнала, измеренной на этапе 403 (т.е. интенсивность сигнала увеличилась), то способ возвращается к этапу 405, и определяется, какова новая интенсивность сигнала по сравнению с порогом интенсивности сигнала.
Как и со способами, изображенными на Фиг. 4 и 5, способ, изображенный на Фиг.10, является примерным, и возможны альтернативные осуществления способа, в которых этапы обработки распределяются иным образом между пользовательским устройством 12 и базовым блоком 14 относительно распределения, изображенного на Фиг.10.
Таким образом, обеспечена улучшенная методика для выполнения измерения расстояния на основе времени пролета, которая может обеспечивать измерение расстояния с желаемым уровнем точности, при этом минимизируя расход мощности. Также обеспечена методика для использования в персональной системе отслеживания, которая определяет, находится ли пользователь внутри предварительно определенной безопасной зоны.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеупомянутом описании, такие иллюстрация и описание следует считать иллюстративными или примерными и не ограничивающими; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Вариации для раскрываемых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявляемого изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и упоминание элемента в единственном числе не исключает множества. Один процессор или другой блок может осуществлять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована для достижения преимущества. Компьютерная программа может быть сохранена/распределена на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, обеспечиваемый вместе с или в составе других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, например, через Интернет или другие системы проводной или беспроводной дистанционной связи. Любые позиционные обозначения в формуле изобретения не следует трактовать как ограничивающие объем.