Title:
Vorrichtung und Verfahren zur Entfernungs- und -Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit
Document Type and Number:
Kind Code:
T5

Abstract:

Beschrieben wird ein maschinenlesbares Speichermedium, das Anweisungen auf demselben gespeichert hat, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass ein oder mehrere Prozessoren eine Operation durchführen, die Folgendes umfasst: nacheinander, in einem ersten Modus, wenigstens zwei erste Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils an ein Gerät zu senden und von dem Gerät wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen. embedded image





Inventors:
Brousard, Noam S. (Tel Aviv, IL)
Cohn, Daniel (Raanana, IL)
Harel, Tom (Shefayim, IL)
Application Number:
DE112016003501T
Publication Date:
08/16/2018
Filing Date:
08/09/2016
Assignee:
Intel IP Corporation (Calif., Santa Clara, US)
International Classes:
H04L12/58; H04L29/08; H04W4/12
Attorney, Agent or Firm:
Maucher Jenkins Patentanwälte & Rechtsanwälte, 80538, München, DE
Claims:
Verfahren, das Folgendes umfasst:
aufeinanderfolgendes Senden, in einem ersten Modus, von wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils zu einem Gerät hin und
Empfangen, von dem Gerät, von wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten.

Verfahren nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst:
Bestimmen von Laufzeiten (time-of-flights - TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und
Berechnen von durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen.

Verfahren nach Anspruch 2, das Folgendes umfasst:
Hören, während eines zweiten Modus, auf wenigstens zwei zweite Prüfanfragenachrichten von dem Gerät und
Berechnen von Signal stärken jeder der von dem Gerät gesendeten wenigstens zwei zweiten Prüfanfragenachrichten.

Verfahren nach Anspruch 3, das Folgendes umfasst:
Erzeugen eines Vektors von Signalstärken, Entfernungen und Winkeln für die wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen entsprechend den berechneten Signalstärken und berechneten Entfernungen.

Verfahren nach Anspruch 4, das Folgendes umfasst:
Verwerfen, aus dem Vektor, von Daten, die mit den Strahllenkungsrichtungen mit den längsten berechneten Entfernungen verknüpft sind.

Verfahren nach Anspruch 5, das Folgendes umfasst:
Identifizieren, aus dem Vektor, des Winkels mit der stärksten Signalstärke und Bestimmen einer Entfernung von dem Gerät entsprechend dem identifizierten Winkel.

Verfahren nach Anspruch 6, das Folgendes umfasst:
Bereitstellen der bestimmten Entfernung für ein Endgerät.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes einschließt:
eine Prüfanfrageempfangszeit und
eine Prüfantwortübermittlungszeit.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer Strahllenkungsrichtung einschließt.

Verfahren nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst:
Codieren der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten vor dem Senden.

Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in einer Anzahl von Strahllenkungsrichtungen an ein Gerät zu senden, wobei jede erste Prüfanfragenachricht eine Codierung einer entsprechenden Strahllenkungsrichtung von der Anzahl von Strahllenkungsrichtungen einschließt,
eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf eine zweite Prüfanfragenachrichten, die durch das Gerät gesendet wird, zu hören,
einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und
Logik, um einen Vektor von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln für jede Strahllenkungsrichtung entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen.

Vorrichtung nach Anspruch 11, die einen Codierer zum Codieren der Strahllenkungsrichtung umfasst.

Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Logik funktionsfähig ist zu Folgendem:
Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und
Berechnen von durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen.

Vorrichtung nach Anspruch 11, die Logik zum Ändern der Phaseneingabe in die Anordnung von Antennen, um die Strahllenkungsrichtung zu ändern, umfasst.

Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jede von den wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes einschließt:
eine Prüfanfrageempfangszeit und
eine Prüfantwortübermittlungszeit.

Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten mit Wireless Gigabit Alliance (WiGig) konforme Nachrichten sind.

System, das Folgendes umfasst:
einen ersten Sensor und
einen zweiten Sensor, wobei der zweite Sensor Folgendes einschließt:
eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in jeder Anordnungsrichtung an ein Gerät zu senden, wobei jede der ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer entsprechenden Anordnungsrichtung einschließt,
eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf eine zweite Prüfanfragenachrichten, die durch das Gerät gesendet wird, zu hören,
einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und
Logik, um einen Vektor von Signalstärken, Entfernungen und Winkeln zwischen dem zweiten Sensor und dem Gerät entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen,
wobei die Anordnung von Antennen und die Rundstrahlantenne des ersten Sensors in einem anderen Frequenzkanal arbeiten als die Anordnung von Antennen und die Rundstrahlantenne des zweiten Sensors.

System nach Anspruch 17, wobei der erste Sensor Folgendes einschließt:
eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in jeder Anordnungsrichtung an das andere Gerät zu senden, wobei jede der ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer entsprechenden Anordnungsrichtung einschließt, und
eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf zweite Prüfanfragenachrichten, die durch das andere Gerät gesendet werden, zu hören,
einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und
Logik, um den Vektor von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln zwischen dem ersten Sensor und dem anderen Gerät entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen.

System nach Anspruch 17, wobei der erste und der zweite Sensor in einem einzigen am Körper tragbaren Gerät konfiguriert sind.

System nach Anspruch 17, wobei der erste und der zweite Sensor unter Verwendung von Technologie der Wireless Gigabit Alliance (WiGig) arbeiten.

Maschinenlesbares Speichermedium, das Anweisungen auf demselben gespeichert hat, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass ein oder mehrere Prozessoren eine Operation nach einem der Verfahrensansprüche 1 bis 10 durchführen.

Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
Mittel zum aufeinanderfolgenden Senden, in einem ersten Modus, von wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils zu einem Gerät hin und
Mittel zum Empfangen, von dem Gerät, von wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten.

Vorrichtung nach Anspruch 22, die Folgendes umfasst:
Mittel zum Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und
Mittel zum Berechnen von durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen.

Vorrichtung nach Anspruch 23, die Folgendes umfasst:
Mittel zum Hören, während eines zweiten Modus, auf wenigstens zwei zweite Prüfanfragenachrichten von dem Gerät und
Mittel zum Berechnen von Signalstärken jeder der von dem Gerät gesendeten wenigstens zwei zweiten Prüfanfragenachrichten.

Vorrichtung nach Anspruch 24, die Folgendes umfasst:
Mittel zum Erzeugen eines Vektors von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln für die wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen entsprechend den berechneten Signalstärken und berechneten Entfernungen.

Description:
PRIORITÄTSANSPRUCH

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Seriennr. 14/862,464, eingereicht am 23. September 2015, mit dem Titel „APPARATUS AND METHOD FOR HIGH ACCURACY DISTANCE AND ORIENTATION MEASUREMENT (VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ENTFERNUNGS- UND-AUSRICHTUNGSMESSUNG MIT HOHER GENAUIGKEIT) und die in ihrer Gesamtheit durch Verweis eingeschlossen wird.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Bei verschiedenen Sensoranwendungen, wie beispielsweise Anwendungen der virtuellen Realität (VR), ist es allgemein üblich, dass eine ganze externe Infrastruktur vorhanden ist, um eine Anwendung dabei zu unterstützen, Position oder Entfernung zwischen unterschiedlichen Objekten zu überwachen. Bei solchen VR-Anwendungen gibt es keine Beschränkung für die zusätzliche Last, welche die Ausrüstung den Personen auferlegt. Daher kann ein Benutzer bei VR-Anwendungen typischerweise in schwere Ausrüstung gehüllt sein und durch andere Geräte, außerhalb des Körpers, überwacht werden.

Da der Bedarf an kleineren leichten Formfaktoren zunimmt, können herkömmliche Konfigurationen zum genauen Messen von Entfernung und Ausrichtung eines Geräts im Verhältnis zu einem anderen Gerät (z. B. innerhalb weniger Zentimeter) nicht verwendet werden, weil herkömmliche Konfigurationen schwer, sperrig, teuer, ungenau, langsam (d. h., eine hohe Latenzzeit haben) und nicht auf kleinere Formfaktoren skalierbar sind.

Figurenliste

Die Ausführungsformen der Offenbarung werden vollständiger zu verstehen sein aus der unten gebotenen ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung, die jedoch nicht so aufgefasst werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen begrenzen, sondern nur der Erläuterung und dem Verständnis dienen.

  • 1 illustriert ein Ensemble am Körper tragbarer Geräte einschließlich eines oder mehrerer Sensorknoten, die eine Vorrichtung zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit haben, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 2 illustriert Momentaufnahmen eines Golfspielers, der Sensorknoten, mit Vorrichtungen zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit, hat, um verschiedene Haltungen des Spielers zu messen, wenn sich der Spieler bereitmacht, den Ball zu schlagen, und ihn dann schlägt, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 3 illustriert Momentaufnahmen eines Cricketwerfers, der Sensorknoten, mit Vorrichtungen zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit, hat, um verschiedene Haltungen des Cricketwerfers zu messen, wenn der Werfer wirft, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 4 illustriert eine Vorrichtung zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 5 illustriert ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Messen von Entfernung und Ausrichtung zwischen zwei Sensorknoten nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 6 illustriert eine Tabelle oder einen Vektor von Daten für verschiedene Übertragungsphasen (oder Strahlsteuerungsrichtungen) nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 7 illustriert einen Sensorknoten mit einem maschinenlesbaren Speichermedium, das Anweisungen, um eine Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, hat, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 8 illustriert ein intelligentes Gerät oder ein Rechnersystem oder ein SoC (System-on-Chip - Ein-Chip-System), um Daten zu analysieren, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, die Vorrichtungen und/oder maschinenausführbare Anweisungen für Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen Ausführungsformen haben.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Konstantes Messen und Überwachen von relativer Position oder Entfernung und Ausrichtung zwischen unterschiedlichen Objekten (z. B. Körperteilen, sich bewegenden Objekten usw.), während hohe Genauigkeit aufrechterhalten wird, ist herausfordernd. Viele Anwendungen, die heute erscheinen, können stark von relativen Positions- und Ausrichtungsmessungen mit hoher Genauigkeit und hoher Frequenz zwischen mehreren Objekten innerhalb einer vordefinierten Gruppe profitieren. Zum Beispiel könnten Anwendungen der virtuellen Realität (wie Spielen oder andere) solche Fähigkeiten nutzen, um interaktive Reaktionen auf unterschiedliche relative Bewegungen zwischen Armen, Beinen usw. zu ermöglichen. Interaktionen mit intelligenten Häusern könnten stark verbessert werden, falls eine Vielzahl von Bewegungen und Gesten mit den Armen einer Person verwendet werden, so dass jede Geste von der anderen durch die leichtesten relativen Bewegungen der Arme unterschieden wird.

Ein anderes Beispiel, wobei genaue Entfernungs- und Ausrichtungsmessung nützlich sein kann, ist ein Körpersensornetz (Body Sensor Network - BSN). Ein BSN ist ein drahtloses Netz am Körper tragbarer Datenverarbeitungsgeräte. BSN-Geräte können innerhalb des Körpers als Implantate eingebettet sein oder können in einer festen Position an der Oberfläche am Körper angebracht sein. BSN kann ebenfalls Geräte einschließen, die Menschen in unterschiedlichen Positionen tragen können. Zum Beispiel können Geräte, die in Kleidungsstücken, mit der Hand oder in verschiedenen Taschen getragen werden können, Teil eines BSN sein. Ein BSN kann für Echtzeit-Trainingsüberwachung und -Rückmeldung im Sport eingesetzt werden. Bei diesem Beispiel erwartet eine Sportlerin, die BSN verwendet, unmittelbare und genaue Echtzeit-Rückmeldung über ihre Bewegungen und insbesondere über die relative Position unterschiedlicher Körperteile, so dass sie die sportliche Bewegung vervollkommnen kann. Zwei solcher Beispiele werden unter Bezugnahme auf 2 bis 3 illustriert.

Einige Lösungen, um die Entfernung zwischen zwei Objekten zu überwachen, schließen eine ganze externe Infrastruktur, um die Anwendungen zu unterstützen, ein. Beispiele solcher externen Infrastruktur schließen Sporttrainingseinrichtungen, Sportlaboratorien und Räume mit virtueller Realität ein. Bei solchen Lösungen kann ein Benutzer typischerweise in schwere Ausrüstung gehüllt sein und durch andere Geräte, außerhalb des Körpers, überwacht werden. Für Vermessung am Körper, zwischen Objekten (d. h., Entfernungs- und Ausrichtungsmessung zwischen Objekten) hat es mehrere fortdauernde Versuche gegeben, aktuelle drahtlose Technologien (z. B. WiFi) anzuwenden, um genaue Vermessungsfähigkeiten (d. h., Entfernungsmessungsfähigkeiten) bereitzustellen. Aber diese Versuche haben verschiedene Nachteile.

WiFi-Standards bewegen sich in Richtung der Bereitstellung eines hochgenauen unmittelbaren Vermessungsverfahrens (d. h., Entfernungsmessverfahrens). Wi-Fi (oder WiFi) ist eine drahtlose Ortsbereich-Rechnervernetzungstechnologie, die es elektronischen Geräten ermöglicht, sie zu vernetzen, hauptsächlich unter Verwendung der 2,4-Gigahertz- (12 cm) Ultrahochfrequenz- (UHF-) und 5-Gigahertz- (6 cm) Superhochfrequenz- (SHF-) Industrie-, Wissenschafts- und Medizin- (Industrial Scientific and Medical - ISM-) Funkbänder. Die Wi-Fi Alliance® definiert Wi-Fi als ein beliebiges Erzeugnis für „drahtloses lokales Netz (wireless local area network - WLAN), das auf den Standards 802.11 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beruht.“ In der „WiFi Aware“-Initiative, ebenfalls bekannt als Nachbarschaftsbereichsnetz (Neighbor Area Network - NAN), verwendet ein WiFi-Sender-Empfänger die Laufzeit (Time-of-Flight - TOF), um seine Entfernung von einem anderen Teilnehmergerät zu berechnen. Mit einer Abtastrate von 80MHz, unter Verwendung einfacher Algorithmen, kann eine Genauigkeit von ungefähr 3 Metern unter Verwendung der WiFi-Aware-Technologie erreicht werden. Diese Algorithmen für WiFi Aware sind jedoch nicht zum Bestimmen und Überwachen von Änderungen an kürzeren Entfernungen (z. B. innerhalb von Zentimetern oder weniger) geeignet.

Ultraschall (ULS) bietet einen anderen Weg zum Messen oder Überwachen von Entfernungen zwischen zwei Objekten. ULS-basierte Algorithmen können eine hohe Genauigkeit erreichen, aber ULS benötigt eine Sichtverbindung zwischen zwei Objekten, Dies beeinträchtigt die Nutzbarkeit solcher ULS-Sensoren bei den hier erwähnten Anwendungen stark, wo zum Beispiel zwei Sensoren an zwei Arme, jeweils auf unterschiedlichen Seiten eines Körpers einer Person, geschnallt sein können, ohne Sichtverbindung.

Kommunikation mit sichtbarem Licht (Visible Light Communication - VLC) unter Verwendung intelligenter LEDs (Lichtemissionsdioden) bietet eine andere Technik zum Messen oder Überwachen von Entfernungen zwischen zwei Objekten. Jedoch können solche Techniken eine Genauigkeit von ungefähr 1 Meter erreichen und benötigen ebenfalls eine Sichtverbindung, was sie für diese Anwendungen sogar weniger geeignet macht als ULS.

Ein Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) bietet eine andere Technik zum Messen oder Überwachen von Entfernungen zwischen zwei Objekten. Ein GNSS ist ein weltraumgestütztes Satellitennavigationssystem, das {x, y, z}-Position und Zeitinformationen überall auf oder nahe der Erde bereitstellt, wo es eine unverstellte Sichtverbindung zu vier oder mehr GNSS-Satelliten gibt. Es kann eine Position mit einer Genauigkeit von einigen Metern, aber nicht Zentimetern, bereitstellen.

Außerdem hängt ein GNSS von Eingaben von Satelliten ab und kann bei Innenanwendungen nicht arbeiten. Darüber hinaus gibt es selbst für außen Bedingungen, unter denen ein GNSS nicht gut genug funktioniert (z. B. tiefe Straßenschluchtensituationen, wo mehrfache Reflexionen von Gebäuden die Ergebnisse verzerren können). Die Satellitenkommunikation steigert die Latenzzeit, und so ist das Ansprechverhalten eines GNSS langsam (z. B. viel größer als 100stel Millisekunden). Da ein GNSS ein absolutes Ortungsverfahren ist (d. h., es gibt die absolute Position auf der Erde zurück), muss es mit Satellitenortungsinformationen aktualisiert werden, was das Herunterladen der Ephemeriden (d. h., des genauen Umlaufs für den Satelliten) und des Almanachs (d. h., grober Umlauf- und Zustandsinformationen für bis zu 32 Satelliten in der Konstellation) erfordert. Diese Zeiten zum Herunterladen bringen lange Start- und Aktualisierungszeiten beim Herauskommen aus einem Modus niedriger Leistung mit sich.

Selbst obwohl jeder Sender-Empfänger in dem GNSS seine Position unabhängig in Erfahrung bringt, muss es, damit zwei Objekte ihre relative Position ableiten, einen Austausch von Positionsinformationen mit Genauigkeit und niedriger Latenzzeit zwischen ihnen geben. An sich bietet GNSS kein Ansprechen mit niedriger Latenzzeit (d. h., weniger als 100stel Millisekunden) für Positions- und Zeitmeldung zwischen Objekten. Außerdem ist, selbst wenn ein GNSS in Smartphones, Tablets oder Laptops, Kraftfahrzeugen usw. eingebettet sein kann, es doch zu groß, energiehungrig und teuer, um in kleinere Formfaktoren, wie beispielsweise minimalistische am Körper tragbare Geräte, integriert zu werden.

Radar bietet eine andere Technik zum Messen oder Überwachen von Entfernungen zwischen zwei Objekten (d. h., Vermessen zwischen zwei Objekten). Radar ist ein Objekterfassungssystem, das Funkwellen verwendet, um die Entfernung, Höhe, Richtung oder Geschwindigkeit von Objekten zu bestimmen. Es wird gemeinhin verwendet, um Flugzeuge, Schiffe, Raumschiffe, Lenkraketen und Kraftfahrzeuge zu erfassen. Die Radarantenne sendet Impulse von Funkwellen oder Mikrowellen, die von jeglichem Objekt in ihrer Bahn abprallen. Sie verwendet TOF, um eine Entfernungsmessung zu erhalten (d. h. , sendet einen kurzen Funksignalimpuls und misst die Zeit, die es braucht, bis die Reflexion zurückkehrt). Die Entfernung ist die Hälfte des Produkts der Umlaufzeit (Round Trip Time - RTT) und der Geschwindigkeit des Signals. Radar kann durch Verwendung des Doppler-Effekts nahezu augenblickliche Geschwindigkeitsmessungen vornehmen.

Jedoch identifiziert Radar unterschiedslos Position und relative Geschwindigkeit von jeglichem Objekt in der Bahn der gesendeten Funkwellenimpulse. In Bezug auf das Beispiel, wobei Entfernungen zwischen zwei Körperteilen einer Person gemessen werden sollen, würde ein Radar eine Abbildung jedes Körperteils, umgebenden Objekts und des Hintergrundes bekommen. Daher kann ein Hochleistungsprozessor benötigt werden, um die gesammelten Daten zu analysieren und den Hintergrund und uninteressante Körperteile herauszufiltern. Auch haben die meisten Radarumsetzungen Abmessungen, die groß und ungeeignet für am Körper tragbare Formfaktoren sind.

Verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen widmen sich den Nachteilen herkömmlicher Konfigurationen (z. B. VLC, ULS, GNSS, Radar, usw.) zum Messen von Entfernung und Ausrichtung durch konstantes Überwachen der relativen Position und Ausrichtung zwischen unterschiedlichen Objekten (z. B. Körperteilen), während eine hohe Genauigkeit aufrechterhalten wird. Einige Ausführungsformen beschreiben eine Konfiguration (d. h., ein Verfahren, eine Vorrichtung und/oder ein System), um die Entfernung zwischen zwei Objekten und ihre relative Ausrichtung zueinander zu messen.

Bei einigen Ausführungsformen liegt die erreichbare Genauigkeit, die aus der Konfiguration erzielt wird, in der Größenordnung von Zentimetern oder weniger. Bei einigen Ausführungsformen können die durch die Konfiguration durchgeführten Messungen mit einer sehr hohen Rate in der Größenordnung von alle 10tel Millisekunden vorgenommen werden. Dies ermöglicht zum Beispiel, dass eine Sportlerin ihre relative Armpositionierung und Ausrichtung in häufigen Zeitabständen überwacht, um mit besten bekannten Praktiken zu vergleichen und berichtigende Handlungen anzuwenden, falls notwendig. Daher kann die Sportlerin jede einzelne Phase der Bewegung verfolgen, so dass die überwachten Bewegungen an allen Schlüsselzeitpunkten analysiert werden können.

Einige Ausführungsformen beruhen auf dem Messen der Signal-TOF in einer drahtlosen Technologie mit hoher Bandbreite und hoher Frequenz, um die erforderliche Positionsgenauigkeit zu erhalten. Daher stellen verschiedene Ausführungsformen eine kostengünstige Lösung bereit, um dieses Ziel zu erreichen. Bei einigen Ausführungsformen ist jeder Sensor als ein Sender-Empfänger mit einer Strahlformungsantenne umgesetzt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Strahlformungsantenne dafür gestaltet, einen Winkelbereich und eine Winkelauflösung abzudecken, die für die besondere Anwendung erforderlich sind.

Einige Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, die konstant die relative Position und Ausrichtung zwischen unterschiedlichen Objekten überwachen können, während eine hohe Genauigkeit aufrechterhalten wird (z. B. auf wenige Zentimeter genau, so dass feine Unterschiede in Geste und Bewegung beobachtet werden können). Bei einigen Ausführungsformen erfordert die Konfiguration zum Messen der Entfernung zwischen zwei Objekten keine Sichtverbindung zwischen den Objekten. Bei einigen Ausführungsformen werden Messungen häufig durch die Vorrichtung vorgenommen, so dass die überwachten Bewegungen an allen Schlüsselzeitpunkten analysiert werden können.

Bei einigen Ausführungsformen ist/sind der/die Sensor(en) (einschließlich der Vorrichtung zum Messen der Entfernung und Ausrichtung zwischen zwei Objekten) nur auf den überwachten Objekten angeordnet, ohne die Notwendigkeit zusätzlicher externer Ausrüstung. Daher können die Vorrichtungen (oder Sensoren) der verschiedenen Ausführungsformen in einer Vielzahl von Positionen platziert werden und sind nicht auf ausrüstungsreiche Orte (z. B. Labore, Spielhallen usw.) begrenzt. Bei einigen Ausführungsformen ermöglicht der Formfaktor solcher Hardware das Befestigen der Vorrichtung an dem überwachten Objekt (z. B., sie am Körper zu tragen), ohne das Objekt wesentlich von seiner beabsichtigten Bewegung zu belasten. Andere technische Wirkungen werden aus den verschiedenen Ausführungsformen und Figuren offensichtlich sein.

In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Einzelheiten erörtert, um eine gründlichere Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird jedoch für einen Fachmann offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Geräte in Blockdiagrammform anstatt in Einzelheiten gezeigt, um ein Verschleiern von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden.

Zu bemerken ist, dass in den entsprechenden Zeichnungen der Ausführungsformen Signale mit Linien dargestellt sind. Einige Linien können dicker sein, um konstituierendere Signalwege anzuzeigen, und/oder Pfeile an einem oder mehreren Enden haben, um eine primäre Informationsflussrichtung anzuzeigen. Solche Angaben sollen nicht begrenzend sein. Stattdessen werden die Linien in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen verwendet, um ein leichteres Verständnis einer Schaltung oder einer logischen Einheit zu erleichtern. Jedes dargestellte Signal, wie durch Entwurfsnotwendigkeiten oder Präferenzen bestimmt, kann tatsächlich ein oder mehrere Signale umfassen, die sich in beiden Richtungen bewegen können, und kann mit einer beliebigen geeigneten Art von Signalkonfiguration umgesetzt werden.

Durch die gesamte Beschreibung und in den Ansprüchen bedeutet der Begriff „verbunden“ eine unmittelbare Verbindung, wie beispielsweise eine elektrische, mechanische oder magnetische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, ohne jegliche dazwischenliegende Einrichtungen. Der Begriff „gekoppelt“ bedeutet eine unmittelbare oder mittelbare Verbindung, wie beispielsweise eine unmittelbare elektrische, mechanische oder magnetische Verbindung, zwischen den Dingen, die verbunden sind, oder eine mittelbare Verbindung, durch eine oder mehrere passive oder aktive dazwischenliegende Einrichtungen. Der Begriff „Schaltung“ oder „Modul“ kann sich auf eine oder mehrere passive und/oder aktive Komponenten beziehen, die dafür angeordnet sind, miteinander zusammenzuwirken, um eine gewünschte Funktion bereitzustellen. Der Begriff „Signal“ kann sich auf wenigstens ein Stromsignal, Spannungssignal, magnetisches Signal oder Daten-/Taktsignal beziehen. Die Bedeutung von „ein“, „eine“ und „der/die/das“ schließt Pluralbezüge ein. Die Bedeutung von „in“ schließt „in“ und „an“ ein.

Die Begriffe „im Wesentlichen“, „genau“, „ungefähr“, „nahe“ und „etwa“ beziehen sich im Allgemeinen auf innerhalb von +/- 10 % (sofern nicht anders angegeben) eines Zielwertes. Sofern nicht anders angegeben, zeigt die Verwendung der Ordnungszahlen „erste“, „zweites“ und „dritter“ usw., um ein gemeinsames Objekt zu beschreiben, nur an, dass auf unterschiedliche Exemplare gleicher Objekte Bezug genommen wird, und soll nicht bedeuten, dass die so beschriebenen Objekte in einer gegebenen Abfolge, entweder zeitlich, räumlich, im Rang oder auf eine beliebige andere Weise, vorliegen müssen.

Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeuten die Wendungen „A und/oder B“ und „A oder B“ (A), (B) oder (A und B). Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Wendung „A, B und/oder C“ (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C), oder (A, B und C).

Die Begriffe „links“, „rechts“, vorn“, „hinten“, „oben“, „unten“, „über“, „unter“ und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden, wenn überhaupt, zu Beschreibungszwecken und nicht notwendigerweise zum Beschreiben dauerhafter relativer Positionen verwendet.

Für Zwecke der Ausführungsformen sind die Transistoren in verschiedenen Schaltungen, Modulen und logischen Blöcken Metalloxid-Halbleiter- (metal oxide semiconductor - MOS-) Transistoren, die Drain-, Source-, Gate- und Bulk-Anschlüsse einschließen. Die Transistoren schließen ebenfalls Tri-Gate- und FinFET-Transistoren, Gate-All-Around-Cylindrical-Transistors, Tunnel-FET- (TFET-), Quadratdraht- oder Rechteckband-Transistoren oder andere Einrichtungen, die eine Transistorfunktionalität umsetzen, wie beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhren oder Spintronik-Einrichtungen, ein. Symmetrische MOSFET-Source- und Drain-Anschlüsse sind identische Anschlüsse und werden hier miteinander austauschbar verwendet. Eine TFET-Einrichtung andererseits hat asymmetrische Source- und Drain-Anschlüsse. Fachleute werden verstehen, dass andere Transistoren, zum Beispiel bipolare Sperrschichttransistoren - BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS usw. verwendet werden können, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.

1 illustriert ein Ensemble 100 am Körper tragbarer Geräte einschließlich eines oder mehrerer Sensorknoten, die eine Vorrichtung zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit haben, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Bei diesem Beispiel befindet sich das Ensemble 100 an einer Person und seinem/ihrem Fahrzeug (hier einem Fahrrad). Jedoch sind die Ausführungsformen nicht darauf begrenzt. Andere Szenarien am Körper tragbarer Geräte und deren Verwendung können mit verschiedenen Ausführungsformen funktionieren.

Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsformen Sensorknoten in einige andere Erzeugnisse (z. B. Wände in einem Haus, Fahrzeuge, Kleidungsstücke, Körper einer Person usw.) eingebettet sein und können unter Verwendung einer Steuerung, eines Gateway-Geräts oder Datenverarbeitungsgeräts gesteuert werden. Der/Die Sensorknoten einiger Ausführungsformen kann/können ebenfalls Teil eines am Körper tragbaren Geräts sein. Der Begriff „am Körper tragbares Gerät“ (oder am Körper tragbares Datenverarbeitungsgerät) bezieht sich im Allgemeinen auf ein an eine Person gekoppeltes Gerät. Zum Beispiel sind Geräte (wie beispielsweise Sensoren, Kameras, Lautsprecher, Mikrofone (mic), Smartphones, intelligente Uhren usw.), die unmittelbar an einer Person oder an der Kleidung der Person befestigt sind, innerhalb des Rahmens von am Körper tragbaren Geräten.

Bei einigen Beispielen können am Körper tragbare Datenverarbeitungsgeräte durch eine Hauptenergieversorgung, wie beispielsweise eine WS-/GS-Steckdose, mit Strom versorgt werden. Bei einigen Beispielen können am Körper tragbare Datenverarbeitungsgeräte durch eine Batterie mit Strom versorgt werden. Bei einigen Beispielen können am Körper tragbare Datenverarbeitungsgeräte durch eine spezialisierte externe Quelle auf der Grundlage von Nahfeldkommunikation (Near Field Communication - NFC) mit Strom versorgt werden. Die spezialisierte externe Quelle kann ein elektromagnetisches Feld bereitstellen, das durch Schaltungen bei dem am Körper tragbaren Datenverarbeitungsgerät entnommen werden kann. Eine andere Weise, das am Körper tragbare Datenverarbeitungsgerät mit Strom zu versorgen, ist ein mit drahtloser Kommunikation, zum Beispiel WLAN-Übertragungen, verknüpftes elektromagnetisches Feld. WLAN-Übertragungen verwenden Fernfeld-Funkkommunikation, die eine viel größere Reichweite hat, um ein am Körper tragbares Datenverarbeitungsgerät mit Strom zu versorgen, als NFC-Übertragung. WLAN-Übertragungen werden gemeinhin für drahtlose Kommunikation mit den meisten Arten von am Körper tragbaren Datenverarbeitungsgeräten verwendet.

Zum Beispiel können die WLAN-Übertragungen entsprechend einem oder mehreren WLAN-Standards auf der Grundlage von Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung mit Kollisionserkennung (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD), wie beispielsweise denen, die durch das Institute of Electrical Engineers (IEEE) verbreiteten, verwendet werden. Diese WLAN-Standards können auf CSMA/CD-Drahtlostechnologien wie beispielsweise Wi-Fi™ beruhen und können Ethernet-Drahtlosstandards (einschließlich von Abkömmlingen und Varianten) einschließen, die mit dem Standard IEEE 802.11-2012 für Informationstechnologie - Telekommunikation und Informationsaustausch zwischen Systemen - Lokale und Metropolraum-Netze - Spezifische Anforderungen Teil 11: Spezifikationen für WLAN-Medienzugangssteuerung (Media Access Controller - MAC) und Bitübertragungsschicht (Physical Layer - PHY), veröffentlicht März 2012, und/oder späteren Fassungen dieses Standards („IEEE 802.11“) verknüpft sind.

In Fortsetzung mit dem Beispiel von 1 schließt das Ensemble 100 von am Körper tragbaren Geräten ein Gerät 101 (z. B. Kamera, Mikrofon usw.) auf einem Helm, ein Gerät 102 (z. B. Blutdrucksensor usw.) am Arm der Person, ein Gerät 103 (z. B. eine intelligente Uhr, die als eine Endgerätsteuerung oder ein zu steuerndes Gerät fungieren kann), ein Gerät 104 (z. B. ein Smartphone und/oder Tablet in einer Tasche der Kleidung der Person) und ein Gerät 106 (z. B. ein Beschleunigungsmesser zum Messen der Paddelgeschwindigkeit) ein. Bei einigen Ausführungsformen hat das Ensemble 100 von am Körper tragbaren Geräten die Fähigkeit, durch drahtlose Energieentnahmemechanismen oder andere Arten von drahtlosen Übertragungsmechanismen zu kommunizieren.

Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Geräte 102 (am Arm einer Person) und 106 (am Fuß einer Person) Sensorknoten mit Vorrichtungen zur hochgenauen Entfernungs- und Ausrichtungsmessung zwischen den zwei Geräten. Bei einigen Ausführungsformen ist jedes Gerät 102/106 als ein Sender-Empfänger mit einer Strahlformungsantennenanordnung umgesetzt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Strahlformungsantennenanordnung dafür ausgelegt, den Winkelbereich und die Winkelauflösung abzudecken, die für die besondere Anwendung erforderlich sind.

Bei einigen Ausführungsformen messen das Gerät 102 und das Gerät 106 eine physische Entfernung durch Identifizieren des direkten Weges zwischen den zwei Geräten. Bei einigen Ausführungsformen wird durch die Geräte 102 und 106 Strahlformungstechnologie eingesetzt, die es den Geräten ermöglicht, eine Strahllenkungsrichtung zu identifizieren, wo der direkte Weg empfangen wird, durch Auswählen einer Strahllenkungsrichtung mit der frühesten Ankunftszeit. Die Sende-/Empfangsrichtung einer Strahlformungsantennenanordnung wird durch Anlegen unterschiedlicher Phasen an das in jedes Anordnungselement eingespeiste Signal gelenkt. Dadurch wird die Anordnung wirksam in unterschiedlichen Richtungen „gezielt“. Dies liefert wirksam Informationen über die Richtung, aus welcher der direkte Weg empfangen wird, was folglich den relativen Winkel zwischen zwei Sender-Empfängern der zwei Geräte 102/106 ableitet. Hier ist der Winkel relativ zu einer Referenz, die in dem Gerätereferenzrahmen fixiert ist, z. B. relativ zu einer Linie, senkrecht zu dem Gerätebildschirm.

Die Entfernungsgenauigkeit bei TOF-Messungen kann von der Signalbandbreite und dem Signal-Rausch-Abstand (Signal-to-Noise Ratio - SNR) abhängen. Bei einigen Ausführungsformen werden Technologien wie beispielsweise WiGig, das bei 60 GHz arbeitet und eine Bandbreite von 2160 MHz verwendet, durch die Geräte 102/106 verwendet. Die WiGig-Spezifikation (z. B. Version 1.1, veröffentlicht Juni 2011) ermöglicht es Geräten, ohne Kabel mit Multi-Gigabit-Geschwindigkeiten zu kommunizieren. Sie ermöglicht drahtlose Hochleistungsdaten-, -anzeige- und -audioanwendungen, welche die Fähigkeiten früherer drahtloser LAN- (Local Area Network) Geräte ergänzen.

Die Symbolrate für WiGig beträgt 1760 MSymbole/s, was eine Entfernungsauflösung von ungefähr 20 cm ermöglicht, was etwa 10mal besser ist als die Auflösung, die durch WiFi-Technologie mit einer Kanalbandbreite von 160 MHz erreichbar ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Entfernungsauflösung für WiGig weiter vervollkommnet (d. h., feiner oder kleiner als 20 cm gemacht) werden durch die Verwendung einer Filtertechnik (z. B. Kalman-Filterung). Bei anderen Ausführungsformen können durch die Geräte 102/106 andere Hochfrequenztechnologien verwendet werden, um Entfernung und Ausrichtung zwischen den Geräten zu messen. Zum Beispiel können mit IEEE 802.11ad konforme Sender-Empfänger konstruiert und durch die Geräte 102/106 verwendet werden, um genaue Entfernung und Ausrichtung zwischen den Geräten zu messen.

Jeder Sender-Empfänger jedes Geräts 102/106 wechselt nach einigen Ausführungsformen zwischen Abtast- und Rundstrahlperioden. Bei einigen Ausführungsformen werden in der Abtastperiode Prüfanfragen durch das Gerät im Abtastmodus für verschiedene Übertragungsphasen (d. h., Phaseneingaben in die Antennenanordnung) gesendet. Zum Beispiel werden Prüfanfragen durch das Gerät im Abtastmodus in verschiedene Strahllenkungsrichtungen gesendet. Bei einigen Ausführungsformen werden in der Rundstrahlperiode Prüfreaktionen durch die Antennenanordnung im Rundstrahlmodus empfangen. In diesem Modus ist die Antennenanordnung konfiguriert, als eine Rundstrahlantenne zu arbeiten. Bei einigen Ausführungsformen wird während des Rundstrahlmodus eine dedizierte Rundstrahlantenne verwendet, anstatt die Antennenanordnung in allen Richtungen zu konfigurieren. Daher sind die Antennenanordnung und die Rundstrahlantenne in den jeweiligen Geräten nach einigen Ausführungsformen gesonderte Antennen.

Bei einigen Ausführungsformen können die Geräte 102/106 Periodenzeiten zwischen einander derart zuweisen und abstimmen, dass der eine Sender-Empfänger des einen Geräts im Abtastmodus ist, während der andere Sender-Empfänger des anderen Geräts im Rundstrahlmodus ist. Bei einigen Ausführungsformen kann, wenn es mehrere Paare von Geräten gibt und das Abstimmen von Periodenzeiten zwischen den Paaren schwierig sein kann, Frequenztrennung für mehrere Paare von Geräten verwendet werden, um Abtast-/Rundstrahlperioden zu betreiben. Zum Beispiel arbeitet ein Paar von Geräten bei einer Frequenz f1 im Abtast- und Rundstrahlmodus, während ein anderes Paar von Geräten bei einer Frequenz f2 im Abtast- und Rundstrahlmodus arbeitet, wobei die Frequenz f2 von der Frequenz f1 verschieden oder getrennt ist.

Die Rollen von Abtastmodus und Rundstrahlmodus werden bei einigen Ausführungsformen gewechselt. Zum Beispiel tritt das Gerät, das zuerst im Abtastmodus war, nun in den Rundstrahlmodus ein, während das andere Gerät, das im Rundstrahlmodus war, nun in den Abtastmodus eintritt. Bei einigen Ausführungsformen baut, nachdem die Abtast- und Rundstrahlperioden in beiden Richtungen enden, jeder Sender-Empfänger jedes Geräts einen Vektor von Daten auf, der Signalstärke und Entfernung gegenüber dem relativen Winkel anzeigt. Hier wird der relative Winkel aus der Strahllenkungsrichtung abgeleitet, in welcher die Nachricht empfangen wurde. Bei einigen Ausführungsformen werden die Daten, die mit dem Vektor verknüpft sind, der die kürzeste Entfernung und die höchste Signalstärke liefert, als diejenigen Daten identifiziert, welche die genaue Messung der Entfernung zwischen den zwei Geräten 102/106 bestimmen.

2 illustriert Momentaufnahmen 200 eines Golfspielers, der Sensorknoten, mit Vorrichtungen zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit, hat, um verschiedene Haltungen des Spielers zu messen, wenn sich der Spieler bereitmacht, den Ball zu schlagen, und ihn dann schlägt, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Hier werden vier Momentaufnahmen - 201, 202, 203 und 204 - gezeigt. In jeder Momentaufnahme werden Entfernung ,d' und relativer Winkel ,ω' zwischen zwei an den Golfspieler geschnallten Geräten gemessen.

Hier sind die Gerätepaare an verschiedenen Positionen entlang des Körpers des Spielers befestigt. In diesem Beispiel ist ein erstes Gerätepaar an der Schulter und dem Handgelenk angeordnet, ein zweites Gerätepaar ist an den zwei Knien angeordnet, und ein drittes Gerätepaar ist an den zwei Fußgelenken des Spielers angeordnet. Unter Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen zum genauen Messen der Entfernung ,d‘ und des relativen Winkels ,ω‘ werden da1 und ωa1, da2 und ωa2, da3 und ωa3 und da4 und ωa4 für das erste Gerätepaar über die vier Bewegungsmomentaufnahmen - 201, 202, 203 beziehungsweise 204 - gemessen. Bei einigen Ausführungsformen werden db1 und ωb1, db2 und ωb2, db3 und ωb3 und db4 und ωb4 für das zweite Gerätepaar über die vier Bewegungsmomentaufnahmen - 201, 202, 203 beziehungsweise 204 - gemessen. Bei einigen Ausführungsformen werden dc1 und ωc1, dc2 und ωc2, dc3 und ωc3 und dc4 und ωc4 für das dritte Gerätepaar über die vier Bewegungsmomentaufnahmen - 201, 202, 203 beziehungsweise 204 - gemessen.

Bei einigen Ausführungsformen kann ein intelligentes Gerät oder ein Datenverarbeitungsendgerät, wie beispielsweise ein intelligentes Gerät 2100 von 9, verwendet werden, um die Messungen von Entfernung und relativem Winkel für die verschiedenen Gerätepaare zu analysieren, um die Leistung des Spielers, der den Ball schlägt, zu beurteilen. Die Daten können verwendet werden, um dem Spieler zu helfen, die wirksame Haltung zu finden, um den Ball über die längste Distanz zu schlagen.

3 illustriert Momentaufnahmen 300 eines Cricketwerfers, der Sensorknoten, mit Vorrichtungen zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit, hat, um verschiedene Haltungen des Cricketwerfers zu messen, wenn der Werfer wirft, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung.. 3 stellt ein anderes Beispiel bereit, in dem verschiedene Ausführungsformen verwendet werden, um die Bewegung eines Spielers für einen anderen Sport zu bestimmen.

Hier werden vier Momentaufnahmen - 301, 302, 303 und 304 - gezeigt. In jeder Momentaufnahme werden Entfernung ,d‘ und relativer Winkel ,ω‘ zwischen zwei Geräten gemessen. Die Gerätepaare sind an verschiedenen Positionen entlang des Körpers des Cricketwerfers befestigt. In diesem Beispiel ist ein erstes Gerätepaar an den zwei Handgelenken angeordnet, und ein zweites Gerätepaar ist an den zwei Fußgelenken des Cricketwerfers angeordnet.

Unter Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen zum genauen Messen der Entfernung und des relativen Winkels werden da1 und ωa1, da2 und ωa2, da3 und ωa3 und da4 und ωa4 für das erste Gerätepaar über die vier Bewegungsmomentaufnahmen - 301, 302, 303 beziehungsweise 304 - gemessen. Bei einigen Ausführungsformen werden db1 und ωb1, db2 und ωb2, db3 und ωb3 und db4 und ωb4 für das zweite Gerätepaar über die vier Bewegungsmomentaufnahmen - 301, 302, 303 beziehungsweise 304 - gemessen. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt die Kommunikation zwischen den Geräten des ersten Paars und des zweiten Paars auf unterschiedlichen Frequenzen. Zum Beispiel arbeitet das erste Gerätepaar auf einer Frequenz f1, während das zweite Gerätepaar auf einer Frequenz f2 arbeitet. Daher werden die Daten zwischen dem Paar von Geräten nicht beschädigt.

Bei einigen Ausführungsformen kann ein intelligentes Gerät oder ein Datenverarbeitungsendgerät, wie beispielsweise ein intelligentes Gerät 2100 von 9, verwendet werden, um die Messung von Entfernung und relativem Winkel zu analysieren, um die Leistung des Werfers beim Werfen zu beurteilen. Die Daten können verwendet werden, um dem Werfer zu helfen, den perfekten Laufrhythmus und Handgelenkwinkel zu finden, um den Ball so loszulassen, dass der richtige Ballaufprall und das richtige Tempo erreicht werden.

4 illustriert eine Vorrichtung 400 zur Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Elemente von 4, welche die gleichen Bezugszahlen (oder Namen) haben wie die Elemente einer beliebigen anderen Figur, auf eine beliebige Weise, ähnlich der beschriebenen, arbeiten oder funktionieren können, aber nicht darauf begrenzt sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 400 eine Antennenanordnung 401, Phasenschieber 402, einen Empfänger/Sensor 403, Analog-DigitalUmsetzer (ADU) 404, Logik 405, einen Tiefpassfilter 406, einen Vektor/ eine Tabelle 407, einen Codierer 408 und einen Sender 409. Bei einigen Ausführungsformen schließt die Vorrichtung 400 eine Rundstrahlantenne 410 ein, um im Rundstrahlmodus zu arbeiten.

Bei einigen Ausführungsformen kann die Antennenanordnung 401 eine oder mehrere Richt- oder Rundstrahlantennen 1 bis ,N‘ umfassen, wobei ,N‘ eine ganze Zahl ist, einschließlich von Monopolantennen, Dipolantennen, Schleifenantennen, Patch-Antennen, Streifenleiterantennen, Koplanarwellenantennen oder anderen Arten von Antennen, die zur Übertragung von Hochfrequenz- (HF-) Signalen geeignet sind. Bei einigen Multiple-Input-Multiple-Output- (MIMO-) Ausführungsformen ist die Antennenanordnung 401 getrennt, um Nutzen aus räumlicher Diversität zu ziehen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Rundstrahlantenne 410 eine oder mehrere Rundstrahlantennen 1 bis ,N‘ umfassen, wobei ,N‘ eine ganze Zahl ist, einschließlich von Monopolantennen, Dipolantennen, Schleifenantennen, Patch-Antennen, Streifenleiterantennen, Koplanarwellenantennen oder anderen Arten von Antennen, die zur Übertragung von HF-Signalen geeignet sind. Bei einigen MIMO-Ausführungsformen kann die Rundstrahlantenne 410 Antennen haben, die getrennt sind, um Nutzen aus räumlicher Diversität zu ziehen.

Bei einigen Ausführungsformen werden Phasenschieber 402 bereitgestellt, um die Phase des Empfangs-/Sendesignals abzustimmen. Zum Beispiel kann jede Antenne der Antennenanordnung 401 derart an einen entsprechenden Phasenschieber gekoppelt sein, dass der an die Antenne 1 gekoppelte Phasenschieber 402 eine Phaseneingabe ω1 empfängt, der an die Antenne 2 gekoppelte Phasenschieber 402 eine Phaseneingabe ω2 empfängt und so weiter. Ein beliebiger bekannter Phasenschieber kann für die Phasenschieber 402 verwendet werden.

Bei einigen Ausführungsformen erfasst der Empfänger/Sensor 403 das empfangene Signal und verstärkt es, um ein analoges Signal zu erzeugen. Ein analoges Signal ist ein beliebiges kontinuierliches Signal, für welches das zeitveränderliche Merkmal (die Variable) des Signals eine Darstellung einer anderen zeitveränderlichen Größe (d. h. , analog zu einem anderen zeitveränderlichen Signal) ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Empfänger/Sensor 403 einen rauscharmen Verstärker (Low Noise Amplifier - LNA). Bei einigen Ausführungsformen schließt der Empfänger/Sensor 403 einen Sender ein, um ein bestimmtes Attribut einer Körperfunktion (z. B. die Pulsfrequenz) zu messen. Die Ausgabe des Empfängers/Sensors 403 ist ein analoges Signal. In Abhängigkeit von der Anwendung kann der Empfänger/Sensor 403 unterschiedliche Attribute abfühlen. Zum Beispiel kann der Empfänger/Sensor 403 auf einem Gebäude platziert sein, um ein Erdbeben abzufühlen.

Bei einigen Ausführungsformen wird das analoge Signal durch den ADU 404 in einen digitalen Strom umgewandelt. Ein digitales Signal oder ein Strom ist ein physikalisches Signal, das eine Darstellung einer Folge diskreter Werte (d. h., ein quantifiziertes zeitdiskretes Signal), zum Beispiel eines beliebigen Bitstroms, ist. Ein beliebiger geeigneter ADU kann verwendet werden, um den ADU 404 umzusetzen. Zum Beispiel ist der ADU 404 eines von Folgendem: ADU mit Direktwandlung (für Flash-ADU), ADU mit sukzessiver Approximation, ADU mit Rampenvergleich, Wilkinson-ADU, integrierender ADU, deltacodierter ADU oder Gegenrampe, Pipeline-ADU (auch Teilbereichsquantifizierer genannt), Sigma-Delta-ADU (auch bekannt als Delta-Sigma-ADU), zeitverschachtelter ADU, ADU mit FM-Zwischenstufe oder Time-Stretch-ADU.

Bei einigen Ausführungsformen wird der digitale Strom durch die Logik 405 empfangen und verarbeitet. Bei einigen Ausführungsformen ist die Logik 405 (z. B. ein endlicher Automat) funktionsfähig, um den Funktionsmodus der Vorrichtung 400 entweder zum Abtastmodus oder zum Rundstrahlmodus zu schalten. Bei einigen Ausführungsformen stimmt die Logik 405 mit einem anderen Gerät die Abtast- und Rundstrahlperioden ab. Daher weiß die Logik 405 im Verhältnis zu dem anderen Gerät, wann sie im Abtastmodus sein soll und wann sie im Rundstrahlmodus sein soll. Bei einigen Ausführungsformen beginnt die Logik 405, nach dem Einrichten der Rollen der zwei Geräte (d. h., ob sie im Abtastmodus oder Rundstrahlmodus sein sollen, und ihre jeweiligen Perioden), den Prozess des Sammelns von Daten, um die Entfernung und Ausrichtung der Vorrichtung 400 im Verhältnis zu dem anderen Gerät zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen, wenn es mehrere Paare von Geräten gibt und das Abstimmen von Periodenzeiten zwischen den Geräten schwierig sein kann, kann Frequenztrennung durch die Logik 405 verwendet werden, damit mehrere Paare von Geräten Abtast-/Rundstrahlperioden betreiben.

Bei einigen Ausführungsformen weist die Logik 405 während des Abtastmodus den Sender 409 an, eine Prüfanfragenachricht über die Antennenanordnung 401 in jeder Anordnungsrichtung (d. h., in jeder Strahllenkungsrichtung) zu senden. Bei einigen Ausführungsformen wird die Anordnungsrichtung (und folglich die Strahllenkungsrichtung) bei jedem Versuch, eine Prüfanfragenachricht zu senden, geändert. Zum Beispiel wird die Anordnungsrichtung durch Ändern der Phaseneingabe ,ω‘ an die Antennenanordnung 401 modifiziert.

Bei einigen Ausführungsformen schließt jede Prüfanfragenachricht eine Codierung der Anordnungsrichtung ein. Bei einigen Ausführungsformen wird diese Codierung der Anordnungsrichtung durch den Codierer 408 durchgeführt. Es kann eine beliebige bekannte Codierungskonfiguration zum Codieren der Anordnungsrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann jeder Anordnungsrichtung zur Strahllenkung eine Zahl zugewiesen werden, und diese Zahl wird in der Prüfanfragenachricht mit der gleichen Modulation und Codierungskonfiguration codiert, die in der darunterliegenden Drahtlostechnologie (z. B. WiGig/802.11ad) verwendet wird.

Bei einigen Ausführungsformen wird die Startzeit (Tst) des Sendens der Prüfanfragenachricht in Vektor/Tabelle 407 durch die Logik 405 aufgezeichnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der physische Winkel der Strahllenkungsrichtung bei Anwendung in Vektor/Tabelle 407 durch die Logik 405 aufgezeichnet. Zum Beispiel werden Azimut- und Erhebungswinkel (zum Darstellen eines dreidimensionalen Winkels), die mit der Prüfanfragenachricht verknüpft sind, in Vektor/Tabelle 407 durch die Logik 405 in Bezug auf eine feste Referenz aufgezeichnet. Bei einigen Ausführungsformen, ist Vektor/Tabelle 407 in einem nichtflüchtigen Speicher (z. B. NAND-Flash-Speicher) gespeichert. Eine solche Ausführungsform von Vektor/Tabelle 407 wird unter Bezugnahme auf 6 illustriert.

Unter Bezugnahme wieder auf 4 decodiert bei einigen Ausführungsformen, wenn eine Prüfanfragenachricht durch das andere Gerät empfangen wird, das andere Gerät die Prüfanfragenachricht und sendet eine Prüfantwortnachricht, die eine Prüfanfrageempfangszeit (Tor) und eine Prüfantwortübermittlungszeit (Tot) einschließt. Bei einigen Ausführungsformen empfängt der Empfänger/Sensor 403 die Tor und Tot jeder Prüfantwortnachricht, und die Logik 405 speichert diese Daten in Vektor/Tabelle 407. Bei einigen Ausführungsformen, werden diese Daten in Vektor/Tabelle 407 richtig mit der Startzeit Tst der Prüfanfragenachricht (die zu der entsprechenden Prüfantwortnachricht führte) verknüpft. Bei einigen Ausführungsformen wird ebenfalls die Signalstärke des empfangenen Signals (d. h., der Prüfantwortnachricht) (durch beliebige bekannte Verfahren) berechnet und in Vektor/Tabelle 407 gespeichert. Daher füllt für jede gesendete Prüfanfragenachricht und empfangene Prüfantwortnachricht die Logik 405 den Vektor/die Tabelle 407 mit Daten wie beispielsweise: physische(r) Winkel, Tst, Tor, Tot, Signalstärke, Laufzeit (TOF) usw.

Bei einigen Ausführungsformen überführt, nachdem der Abtastmodus endet (z. B. nach aufeinanderfolgendem Senden von Prüfanfragenachrichten für jeden Phasenwinkel oder jede Strahllenkungsrichtung) die Logik 405 die Vorrichtung 400 zum Rundstrahlmodus. In diesem Fall schaltet das andere Gerät, das mit der Vorrichtung 400 kommuniziert, vom Rundstrahl- zum Abtastmodus. Bei einigen Ausführungsformen weist, wenn die Logik 405 in den Rundstrahlmodus eintritt, die Logik 405 die Antennenanordnung 401 an, in der Rundstrahlrichtung zu arbeiten. Bei einigen Ausführungsformen weist die Logik 405 die Antennenanordnung 401 und den Empfänger/Sensor 403 an, auf von dem anderen Gerät gesendete Prüfanfragenachrichten zu hören.

Bei einigen Ausführungsformen wird die Rundstrahlantenne 410 zur Verwendung während des Rundstrahlmodus bereitgestellt. Bei einigen Ausführungsformen beginnt, wenn die Logik 405 in den Rundstrahlmodus eintritt, die Logik 405, Daten von der Rundstrahlantenne 410 zu empfangen, die in der Rundstrahlrichtung arbeitet. Bei einigen Ausführungsformen weist die Logik 405 den Empfänger/Sensor 403 an, auf von dem anderen Gerät unter Verwendung der Rundstrahlantenne 410 gesendete Prüfanfragenachrichten zu hören. Bei einer solchen Ausführungsform arbeitet das andere Gerät im Abtastmodus und übermittelt Prüfanfragenachrichten an die Vorrichtung 400, so dass das andere Gerät seine Entfernung und Ausrichtung im Verhältnis zur Vorrichtung 400 bestimmen kann.

Bei einigen Ausführungsformen berechnet, nachdem der Empfänger/Sensor 403 die Prüfanfragenachricht empfängt, die Logik 405 die Signalstärke für die Nachrichten. Sie reagiert ebenfalls auf jede richtig decodierte Prüfanfragenachricht mit einer Prüfantwortnachricht, die Prüfanfrageempfangszeit und Prüfantwortübermittlungszeit einschließt. Bei einigen Ausführungsformen berechnet während der Zeit, in welcher der Empfänger/Sensor 403 Prüfantwortnachrichten empfängt, die Logik 405 in der Abtastperiode die TOF für die Prüfnachrichten und verwendet diese Zeit, um die durch das Signal zurückgelegte Entfernung zu berechnen.

Auf Grund von Signal-Mehrwegereflexion und Beugung ist es wahrscheinlich, dass das durch den anderen Sender-Empfänger übermittelte Prüfsignal in mehreren Anordnungsrichtungen der Antennenanordnung 401 nach einigen Ausführungsformen richtig decodiert wird. Um den relativen Winkel zwischen den spezifischen Sender-Empfänger-Paaren (d. h., der Vorrichtung 400 und dem anderen Gerät) richtig abzuleiten, werden Winkel mit längeren Ausbreitungsstrecken aus Vektor/Tabelle 407 als Mehrwegereflexionen identifiziert und daher als nicht relevant für die Bestimmung von relativem Winkel und Entfernung identifiziert. Aus den verbleibenden relativen Winkeln in Vektor/Tabelle 407 wird der eine mit der stärksten Signalstärke durch die Logik 405 bestimmt, der den genauen relativen Winkel und die Entfernung zwischen dem Sender-Empfängerpaar darstellt.

Bei einigen Ausführungsformen wiederholt die Logik 405 die obige Prozedur periodisch, um Änderungen bei Entfernung und relativem Winkel zu verfolgen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Periode des Wiederholens des Abtast- und des Rundstrahlmodus durch die Logik 405 derart gewählt, dass die maximale zu erwartende Positionsänderung zwischen den zwei Prozeduren niedriger ist als die erforderliche Genauigkeit. Falls zum Beispiel die zu erwartende maximale Winkelgeschwindigkeit 100°/s beträgt und eine Auflösung von 2° erforderlich ist, wird die Periode auf höchstens 20 ms festgesetzt.

Bei einigen Ausführungsformen wird das Endergebnis des Prozesses (d. h., Entfernung und relativer Winkel) in Abhängigkeit von der Zeit gespeichert. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 400 Entfernungsmessungen (z. B. 23 cm, 24 cm, 89 cm, 22 cm) in vordefinierten oder programmierbaren Intervallen (z. B. Intervallen von 100 ms) anzeigen. Ein Algorithmus (z. B. ein Tiefpassfilter) kann bemerken, dass die größere Entfernung (89 cm in diesem Beispiel) ein Ausreißer und also ein Fehler ist. Diese Ausreißerdaten werden nach einigen Ausführungsformen verworfen und durch eine Interpolation der benachbarten Proben ersetzt.

Bei einigen Ausführungsformen werden die Ergebnisse durch das Tiefpassfilter (LPF) 406 verarbeitet, um falsche Änderungen bei gemessener Entfernung und relativem Winkel, die nicht mit physischen Änderungen bei der Sender-Empfänger-Position verbunden sind, zu verwerfen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Abschneidefrequenz des LPF 406 entsprechend der zu erwartenden physischen Sender-Empfänger-Geschwindigkeit geeicht. Zum Beispiel ist die Abschneidefrequenz des LPF 406 so geeicht, dass sie derart ist, dass Änderungen oberhalb von 50 kHz verworfen werden (dies kann relevant sein, wenn die Periode auf einen Wert, niedriger als 20 ms, festgesetzt ist).

Der Sender 409 kann eine beliebige bekannte Hochfrequenz-Sendekonfiguration verwenden. Bei einigen Ausführungsformen werden, um die Ausbreitungsbeugungswirkung auf die Berechnung des relativen Winkels zu begrenzen, Hochfrequenz-Sender-Empfänger verwendet. Bei einigen Ausführungsformen entspricht der Sender 409 dem WiGig-Übertragungsstandard (d. h., dem IEEE 802.11ad-Übertragungsstandard). Die Hochfrequenz-Übertragungsfähigkeit ermöglicht nach einigen Ausführungsformen ebenfalls das Aufbauen von Antennenanordnungen mit einer Gesamtseite von wenigen Zentimetern und doch mit feiner Winkelauflösung.

Bei einigen Ausführungsformen verwendet der Sender 409 WLAN-Übertragungen nach einem oder mehreren WLAN-Standards auf der Grundlage von CSMA/CD, wie beispielsweise den durch das IEEE verbreiteten. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sender 409 mit Long Term Evolution (LTE) konforme Übertragungsmechanismen verwenden.

Es kann ein beliebiger geeigneter Sender niedriger Leistung zum Umsetzen des Senders 409 verwendet werden (z. B. ein Sender, der einen Verstärkertreiber niedriger Leistung hat). Bei einigen Ausführungsformen wandelt der Sender 409 die codierten Prüfanfrage- und/oder Prüfantwortnachrichten zu einem analogen Hochfrequenz- (HF-) Signal um, das dann durch die Antennenanordnung 401 an das andere Gerät gesendet wird. Bei anderen Ausführungsformen können andere Formen drahtloser Übertragungen durch den Sender 409 verwendet werden.

Bei einigen Ausführungsformen schließt der Sender 409 einen Digital-Analog-Umsetzer (DAU) (nicht gezeigt) ein, um die codierten Prüfanfrage- und/oder Prüfantwortnachrichten zu einem analogen Signal zur Übertragung umzuwandeln. Bei einigen Ausführungsformen ist der DAU ein Pulsweitenmodulator (PWM). Bei einigen Ausführungsformen ist der DAU ein DAU mit Überabtastung oder ein DAU mit Interpolation, wie beispielsweise ein Sigma-Delta-DAU. Bei anderen Ausführungsformen können andere Arten von DAUs verwendet werden. Zum Beispiel ist der DAU des Senders 409 entweder ein Schaltwiderstand-DAU, ein Schaltstromquellen-DAU, ein Schaltkondensator-DAU, ein binär gewichteter R-2R-DAU, ein DAU mit Sukzessiver Approximation oder zyklischer DAU, thermometercodierter DAU usw. Die Ausgabe des DAU ist ein analoges Signal, das nach einigen Ausführungsformen verstärkt und dann zur Antennenanordnung 401 zu dem/den anderen Gerät(en) übermittelt wird.

Bei Anwendungen, die mehrere Sensorpaare verwenden, kann nach einigen Ausführungsformen jedes Sensorpaar dafür konfiguriert sein, in anderen Frequenzkanälen zu arbeiten, um einen gleichzeitigen Betrieb zu ermöglichen. Alternativ kann bei einigen Ausführungsformen Zeitschachtelung zwischen den Sensorpaaren, die in dem gleichen Frequenzkanal arbeiten, abgestimmt werden. Bei Anwendungen, die relative Positionierung zwischen mehr als zwei Sensoren verwenden, kann nach einigen Ausführungsformen der Prozess von Abtast- und Rundstrahlmodus zwischen jedem Paar in der Sensorengruppe wiederholt werden. Daher werden Abtast- und Rundstrahlperioden nach einigen Ausführungsformen für jedes Paar in der Gruppe abgestimmt.

5 illustriert ein Ablaufdiagramm 500 eines Verfahrens zum Messen von Entfernung und Ausrichtung zwischen zwei Sensorknoten nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Elemente von 5, welche die gleichen Bezugszahlen (oder Namen) haben wie die Elemente einer beliebigen anderen Figur, auf eine beliebige Weise, ähnlich der beschriebenen, arbeiten oder funktionieren können, aber nicht darauf begrenzt sind.

Obwohl die Blöcke in dem Ablaufdiagramm unter Bezugnahme auf 5 in einer bestimmten Reihenfolge gezeigt werden, kann die Reihenfolge der Aktionen modifiziert werden. Folglich können die illustrierten Ausführungsformen in einer abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden und einige Aktionen/Blocks können parallel durchgeführt werden. Einige der in 5 aufgelisteten Blocks und/oder Operationen sind nach bestimmten Ausführungsformen optional. Die Nummerierung der dargestellten Blocks dient der Klarheit und soll keine Reihenfolge von Operationen vorschreiben, in der die verschiedenen Blocks erfolgen müssen. Außerdem können Operationen aus den verschiedenen Abläufen in einer Vielzahl von Kombinationen benutzt werden.

Das Ablaufdiagramm 500 illustriert den Prozess, der durch den Sensor A 501 (z. B. die Vorrichtung 400) und den Sensor B 502 (d. h., das andere Gerät) während des Abtast- und des Rundstrahlmodus durchgeführt wird. Anfangs stimmen der Sensor A 501 und der Sensor B 502 Abtast- und Rundstrahlperioden miteinander ab. Zum Beispiel weisen der Sensor A 501 und der Sensor B 502 einen bestimmten Zeitraum zur Übertragung zu, so dass während einer Periode der Sensor A 501 im Abtastmodus ist und der Sensor B 502 im Rundstrahlmodus ist und in einer anderen Periode der Sensor A 501 im Rundstrahlmodus ist und der Sensor B 502 im Abtastmodus ist.

Bei einigen Ausführungsformen kann, wenn sich ein Benutzer, der den Sensor A 501 hat, für eine Zeitdauer (z. B. eine Schwellendauer von 1 Minute) nicht bewegt, dann der Sensor A 501 die Frequenz des Betreibens im Abtast- und Rundstrahlmodus verlangsamen oder die Periode steigern. Daher kann Energie gespart werden.

Bei einigen Ausführungsformen können plötzliche Bewegungen aus der Ruhe durch den Sensor A 501 relativ zum Sensor B 502 verfolgt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann eine höhere Logik, die versteht, in welchem Zustand (z. B. in einer Sportbewegung) der Benutzer ist, die Periode des Betreibens im Abtast- und Rundstrahlmodus entsprechend neu konfigurieren. Zum Beispiel kann in dem Golfbeispiel von 2, wenn der Spieler den Schläger zurück über seinen Kopf zieht, dies durch eine Anwendung (oder höhere Logik) identifiziert werden, und die Periode des Betreibens im Abtast- und Rundstrahlmodus kann durch die Logik 405 abgesenkt werden (d. h., weniger Abtast- und Rundstrahlmodi). In Fortsetzung mit dem gleichen Beispiel wird, sobald der Schläger seinen Scheitel erreicht, die Periode des Betreibens im Abtast- und Rundstrahlmodus durch die Logik 405 gesteigert (d. h., mehr Abtast- und Rundstrahlmodi), da zu erwarten ist, dass der Schwung selbst sehr schnell ist, und es erwünscht ist, dass jede kleine Nuance in dem Schwung überwacht wird.

Bei einigen Ausführungsformen kann, wenn sich der Benutzer, der den Sensor A 501 hat, fortlaufend bewegt (sich z. B. jede 1 ms bewegt), sich die Logik 405 des Sensors A 501 dann mit der Logik 405 des Sensors B 502 abstimmen, um Abtast- und Rundstrahlmodi mit höheren Gleichförmigkeiten (z. B. fortlaufend) zu betreiben.

Hier arbeitet der Sensor A 501 zuerst im Abtastmodus 503 (auch als der erste Modus des Sensors A 501 bezeichnet), während der Sensor B 502 zuerst im Rundstrahlmodus 504 (auch als der erste Modus des Sensors B 502 bezeichnet) arbeitet. Im Abtastmodus 503 sendet der Sensor A zuerst zu einem Zeitpunkt Tst1 eine erste Prüfanfragenachricht 505 (d. h., einen Strahl 1) zu dem Sensor B 502 hin. Bei einigen Ausführungsformen verwendet der Sensor B 502 die Rundstrahlantenne 410, um auf die erste Prüfanfragenachricht 505 zu hören. Bei einigen Ausführungsformen schließt die erste Prüfanfragenachricht 505 das Codieren der Anordnungsrichtung des Sensors A 501 ein.

Zum Zeitpunkt Tor1 empfängt der Sensor B 502 die erste Prüfanfragenachricht 505. Der Sensor B 502 decodiert dann die codierte erste Prüfanfragenachricht 505 und sendet eine Prüfantwortnachricht 506 für den Sensor A 501. Bei einigen Ausführungsformen schließt die erste Prüfantwortnachricht 506 eine Prüfanfrageempfangszeit Tor1 und eine Prüfantwortübermittlungszeit Tr1 ein. Zum Zeitpunkt Tsr1 empfängt der Sensor A 501 die Prüfantwortnachricht 506. Bei einigen Ausführungsformen ist die Prüfantwortnachricht 506 ebenfalls codiert und/oder verschlüsselt. Bei einigen Ausführungsformen decodiert und/oder entschlüsselt der Sensor A 501 die codierte und/oder verschlüsselte Prüfantwortnachricht.

Bei einigen Ausführungsformen werden Tst1, Tsr1, Tor1, Tot1, Empfangssignalstärke und physischer Winkel in Vektor/Tabelle 407 gespeichert. Wenn er die Prüfantwortnachricht empfängt, berechnet der Sensor A 501 in der Abtastperiode die TOF für die Prüfnachrichten und verwendet diese Zeit, um die durch das Signal zurückgelegte Entfernung zu berechnen. Bei einigen Ausführungsformen berechnet die Logik 405 die erste TOF (d. h., TOF1) als: (Tsr1-Tsr1) - (Tot1-Tor1). Bei einigen Ausführungsformen wird der Abtastmodus 503 ,N‘ Mal für alle Strahlen der Antennenanordnung 401 wiederholt (d. h., alle Phasenwinkel ,ω‘, was zu allen Strahllenkungsrichtungen führt), wobei ,N‘ eine ganze Zahl größer als eins ist. Daher wird der Vektor/die Tabelle 407 mit Entfernungsmessungen (aus den TOF-Informationen) für verschiedene physische Winkel gefüllt.

Als Nächstes vertauschen, bei 508, der Sensor A 501 und der Sensor B 502 die Abtast- und Rundstrahlseiten (d. h., tauschen ihre Rollen), so dass der Sensor A 501 im Rundstrahlmodus 509 (auch als der zweite Modus des Sensors A 501 bezeichnet) arbeitet und der Sensor B 502 im Abtastmodus (auch als der zweite Modus des Sensors B 502 bezeichnet) arbeitet. Der unter Bezugnahme auf die Prozesse 503, 504, 505, 506 und 507 beschriebene Prozess wird wiederholt, wenn der Sensor A 501 im Rundstrahlmodus 409 ist und der Sensor B 502 im Abtastmodus 510 ist.

Daher wird der Vektor/die Tabelle 407 für den Sensor B 502 mit den Zeiten Tst1, Tsr1, Tor1 und Tot1, Empfangssignalstärke, Phasenwinkel und Entfernungsmessungen (aus TOF-Informationen) für verschiedene Strahllenkungsrichtungen gefüllt. Nachdem die Abtast- und Rundstrahlperioden in beiden Richtungen enden, baut bei einigen Ausführungsformen jeder Sensor einen Vektor von Signalstärke und Entfernung gegenüber dem relativen Winkel auf.

6 illustriert eine Tabelle (z. B. Vektor/Tabelle 407) oder Vektordaten 600 für verschiedene Übertragungsphasen oder Strahlsteuerungsrichtungen, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Elemente von 6, welche die gleichen Bezugszahlen (oder Namen) haben wie die Elemente einer beliebigen anderen Figur, auf eine beliebige Weise, ähnlich der beschriebenen, arbeiten oder funktionieren können, aber nicht darauf begrenzt sind. Tabelle 600 zeigt die Daten, die während Abtastmodi gesammelt, berechnet und gemessen wurden. In diesem Beispiel schließt Tabelle 600 Daten für Strahllenkungsrichtungen (z. B. 1, 2, 3, 4 ... N, wobei ,N‘ eine ganze Zahl ist), TOF in Nanosekunden (ns), berechnete Entfernung in Zentimetern (cm), physische(n) Winkel in Grad (z. B. Azimut und Erhebung) und Signalstärke in Dezibel (dBm, d. h., Dezibel-Milliwatt) ein. Hier ist TOF mit der berechneten Entfernung verknüpft als 2*Entfernung = TOF*c, wobei ,c‘ die Lichtgeschwindigkeit ist.

Auf Grund von Signal-Mehrwegereflexion und Beugung ist es wahrscheinlich, dass ein durch den anderen Sender-Empfänger übermitteltes Prüfsignal in mehreren Strahllenkungsrichtungen richtig decodiert wird. Um den relativen Winkel zwischen dem spezifischen Sender-Empfänger- oder Sensorpaar richtig abzuleiten, werden nach einigen Ausführungsformen Strahllenkungsrichtungen mit längeren Ausbreitungsstrecken als Mehrwegereflexionen identifiziert und daher als nicht relevant für die Bestimmung von relativem Winkel und Entfernung identifiziert. Aus den verbleibenden Daten wird zum Beispiel die eine mit der stärksten Signalstärke bestimmt, die den genauen relativen Winkel und die Entfernung zwischen dem Sender-Empfängerpaar darstellt.

In diesem Beispiel ist, selbst obwohl die Strahllenkungsrichtung 3 eine kürzere TOF und Entfernung ergibt, ihre Signal stärke (-90 dBm) schwächer als die Signalstärke (-85 dBm) für den Fall mit der Strahllenkungsrichtung 4. Daher würde die Tie-Breaking-Regel 0,82 gegenüber 0,8 auswählen, auf Grund dessen, dass er eine höhere Signalstärke und ähnliche Entfernung hat (d. h., die gepunktete Zeile 601 wird gewählt).

7 illustriert einen Sensorknoten 700 mit einem maschinenlesbaren Speichermedium, das Anweisungen, um eine Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, hat, nach einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Elemente von 7, welche die gleichen Bezugszahlen (oder Namen) haben wie die Elemente einer beliebigen anderen Figur, auf eine beliebige Weise, ähnlich der beschriebenen, arbeiten oder funktionieren können, aber nicht darauf begrenzt sind.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Sensorknoten 700/400 einen Prozessor 701 niedriger Leistung (z. B. einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit - ASCI), eine Mehrzweck-Zentraleinheit (Central Processing Unit - CPU) oder eine Logik niedriger Leistung, die einen einfachen endlichen Automaten umsetzt, um das Verfahren von Ablaufdiagramm 500 umzusetzen, usw.), ein maschinenlesbares Speichermedium 702 (auch als materielles maschinenlesbares Medium bezeichnet), eine Antenne 705 (z. B. die Antennenanordnung 401 und die Rundstrahlantenne 410), einen Netzbus 706, (einen) Sensor(en) 707 (z. B. Kreisel, Beschleunigungsmesser usw.) und ein Drahtlosmodul 708 (z. B. WiFig-konforme Logik).

Bei einigen Ausführungsformen sind die verschiedenen Logikblocks des Sensorknotens 700 über den Netzbus 706 miteinander gekoppelt. Es kann ein beliebiges geeignetes Protokoll verwendet werden, um den Netzbus 706 umzusetzen. Bei einigen Ausführungsformen schließt das maschinenlesbare Speichermedium 702 Anweisungen 702a (auch als Programmsoftwarecode/Anweisungen bezeichnet) zum Berechnen oder Messen von Entfernung und relativer Ausrichtung eines Geräts in Bezug auf ein anderes Gerät, wie unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen und das Ablaufdiagramm beschrieben, ein.

Der Programmsoftwarecode/die Anweisungen 702a, die mit dem Ablaufdiagramm 500 verknüpft sind und ausgeführt werden, um Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands umzusetzen, können als Teil eines Betriebssystems oder einer/eines spezifischen Anwendung, Komponente, Programms, Objekts, Moduls, Routine oder anderen Abfolge von Anweisungen oder Organisation von Abfolgen von Anweisungen umgesetzt sein, die als „Programm-Softwarecode/Anweisungen“, „Betriebssystem-Programm-Softwarecode/Anweisungen“, „Anwendungs-Programm-Softwarecode/Anweisungen“ oder einfach „Software“ oder im Prozessor eingebettete Firmware bezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsformen werden der Programmsoftwarecode/die Anweisungen, die mit dem Ablaufdiagramm 500 verknüpft sind, durch den Sensorknoten 700 (wie beispielsweise in 4 gezeigt) ausgeführt.

Unter erneuter Bezugnahme auf 7, werden bei einigen Ausführungsformen der Programm-Softwarecode/die Anweisungen 702a, die mit dem Ablaufdiagramm 500 verknüpft sind, in einem rechnerausführbaren Speichermedium 702 gespeichert und durch den Prozessor 701 ausgeführt. Hier ist das rechnerausführbare Speichermedium 702 ein materielles maschinenlesbares Medium, das verwendet werden kann, um Programmsoftwarecode/Anweisungen und Daten zu speichern, die, wenn sie durch ein Datenverarbeitungsgerät ausgeführt werden, veranlassen, dass ein oder mehrere Prozessoren (z. B. der Prozessor 701) (ein) Verfahren durchführen, wie es in einem oder mehreren beigefügten Ansprüchen angegeben wird, die auf den offenbarten Gegenstand gerichtet sind.

Das materielle maschinenlesbare Medium 702 kann die Speicherung des ausführbaren Softwareprogrammcodes/der Anweisungen 702a und Daten an verschiedenen materiellen Orten, einschließlich zum Beispiel von ROM, flüchtigem RAM, nichtflüchtigem Speicher und/oder Cache und/oder anderem materiellem Speicher, wie in der vorliegenden Anmeldung angegeben, einschließen. Teile dieses Programmsoftwarecodes/dieser Anweisungen 702a und/oder Daten können in einem beliebigen dieser Speicher und Speichergeräte gespeichert sein. Ferner können der Programmsoftwarecode/die Anweisungen von einem anderen Speicher erlangt werden, einschließlich z. B. durch zentralisierte Server oder Peer-to-Peer-Netze und dergleichen, einschließlich des Internets. Unterschiedliche Teile des Softwareprogrammcodes/der Anweisungen und Daten können zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Kommunikationssitzungen oder in der gleichen Kommunikationssitzung erlangt werden.

Der Softwareprogrammcode/die Anweisungen 702a (verknüpft mit dem Ablaufdiagramm 500 und anderen Ausführungsformen) und die Daten können in ihrer Gesamtheit vor der Ausführung eines/einer jeweiligen Softwareprogramms oder Anwendung durch das Datenverarbeitungsgerät erlangt werden. Alternativ können Teile des Softwareprogrammcodes/der Anweisungen 702a und Daten dynamisch, z. B. bedarfssynchron, wenn sie für die Ausführung benötigt werden, erlangt werden. Alternativ kann eine Kombination dieser Wege zum Erlangen des Softwareprogrammcodes/der Anweisungen 702a und Daten auftreten, z. B. für unterschiedliche Anwendungen, Komponenten, Programme, Objekte, Module, Routinen oder andere Abfolgen von Anweisungen oder Organisationen von Abfolgen von Anweisungen, als Beispiel. Folglich ist es nicht erforderlich, dass sich die Daten und Anweisungen zu einem bestimmten Zeitpunkt in Gänze auf einem materiellen maschinenlesbaren Medium befinden.

Beispiele materieller rechnerlesbarer Medien 702 schließen unter anderem Medien beschreibbarer und nichtbeschreibbarer Art, wie beispielsweise flüchtige und nichtflüchtige Speichergeräte, Festspeicher (ROM), Direktzugriffspeicher (RAM), Flash-Speichergeräte, Disketten und andere entnehmbare Platten, magnetische Speichermedien, optische Speichermedien (z. B. Compact Disk Read-Only Memory (CD ROMs), Digital Versatile Disks (DVDs) usw.) ein, sind aber nicht darauf begrenzt. Der Softwareprogrammcode/die Anweisungen können zeitweilig in digitalen materiellen Kommunikationsverbindungen gespeichert sein, während elektrische, optische, akustische oder andere Formen der Ausbreitung von Signalen, wie beispielsweise Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale usw. durch solche materiellen Kommunikationsverbindungen umgesetzt werden.

Im Allgemeinen schließt das materielle maschinenlesbare Medium 702 einen beliebigen materiellen Mechanismus ein, der Informationen in einer durch eine Maschine (d. h., ein Datenverarbeitungsgerät) zugänglichen Form bereitstellt (d. h., in digitaler Form, z. B. Datenpaketen, speichert und/oder übermittelt), der z. B. eingeschlossen sein kann in einem Kommunikationsgerät, einem Datenverarbeitungsgerät, einem Netzgerät, einem persönlichen digitalen Assistenten, einem Fertigungswerkzeug, einem mobilen Kommunikationsgerät, ob es dazu in der Lage ist, Anwendungen und unterstützte Anwendungen aus dem Kommunikationsnetz, wie beispielsweise dem Internet, herunterzuladen und laufen zu lassen oder nicht, z. B. ein iPhone®, Galaxy®, Blackberry®, Droid® oder dergleichen, oder einem beliebigen anderen Gerät, das ein Datenverarbeitungsgerät einschließt. Bei einer Ausführungsform hat das prozessorgestützte System die Form eines PDA (persönlichen digitalen Assistenten), eines Funktelefons, eines Notebookrechners, eines Tablets, einer Spielkonsole, einer Set-Top-Box, eines eingebetteten Systems, eines TV (Fernsehers), eines persönlichen Arbeitsplatzrechners usw. oder ist darin enthalten. Alternativ können die herkömmlichen Kommunikationsanwendungen und (eine) unterstützte Anwendung(en) bei einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstandes verwendet werden.

8 illustriert ein intelligentes Gerät oder ein Rechnersystem oder ein SoC (System-on-Chip - Ein-Chip-System), um Daten zu analysieren, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, die Vorrichtungen und/oder maschinenausführbare Anweisungen für Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen Ausführungsformen haben. Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Elemente von 8, welche die gleichen Bezugszahlen (oder Namen) haben wie die Elemente einer beliebigen anderen Figur, auf eine beliebige Weise, ähnlich der beschriebenen, arbeiten oder funktionieren können, aber nicht darauf begrenzt sind.

8 illustriert ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Mobilgeräts, in dem flache Oberflächen-Schnittstellenverbinder verwendet werden könnten. Bei einigen Ausführungsformen stellt das Datenverarbeitungsgerät 2100 ein mobiles Datenverarbeitungsgerät, wie beispielsweise ein Datenverarbeitungstablet, ein Mobiltelefon oder Smartphone, ein drahtlosfähiges E-Lesegerät oder ein anderes drahtloses Mobilgerät dar. Es wird zu verstehen sein, dass bestimmte Komponenten allgemein gezeigt werden und nicht alle Komponenten eines solchen Geräts in dem Datenverarbeitungsgerät 2100 gezeigt werden.

Bei einigen Ausführungsformen schließt das Datenverarbeitungsgerät 2100 einen ersten Prozessor 2110 ein, um Daten zu analysieren, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, die Vorrichtungen und/oder maschinenausführbare Anweisungen für Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen erörterten Ausführungsformen haben. Bei einigen Ausführungsformen empfängt das Datenverarbeitungsgerät 2100 die in Vektor/Tabelle 407 gespeicherten Daten und führt verschiedene Analysen an den Daten durch. Zum Beispiel kann das Datenverarbeitungsgerät 2100 die über einen langen Zeitraum (z. B. Tage) gesammelten Daten analysieren und historische und statistische Analysen der gesammelten Daten bestimmen.

Andere Blocks des Datenverarbeitungsgeräts 2100 können ebenfalls Daten analysieren, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, die Vorrichtungen und/oder maschinenausführbare Anweisungen für Entfernungs- und Ausrichtungsmessung mit hoher Genauigkeit nach einigen Ausführungsformen haben. Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können ebenfalls eine Netzschnittstelle innerhalb von 2170, wie beispielsweise eine Drahtlosschnittstelle, umfassen, so dass eine Systemausführungsform in ein drahtloses Gerät, zum Beispiel ein Funktelefon oder einen persönlichen digitalen Assistenten, integriert sein kann.

Bei einer Ausführungsform kann der Prozessor 2110 (und/oder der Prozessor 2190) ein oder mehrere physische Bausteine, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Anwendungsprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logikbausteine oder andere Verarbeitungsmittel, einschließen. Die durch den Prozessor 2110 durchgeführten Verarbeitungsoperationen schließen die Ausführung einer Betriebsplattform oder eines Betriebssystems ein, auf denen Anwendungen und/oder Gerätefunktionen ausgeführt werden. Die Verarbeitungsoperationen schließen Operationen, die mit E/A (Eingabe/Ausgabe) mit einem menschlichen Benutzer oder mit anderen Geräten verbunden sind, Operationen, die mit Energieverwaltung verbunden sind, und/oder Operationen, die mit dem Verbinden des Datenverarbeitungsgeräts 2100 mit einem anderen Gerät verbunden sind, ein. Die Verarbeitungsoperationen können ebenfalls Operationen einschließen, die mit Audio-E/A und/oder Anzeige-E/A verbunden sind.

Bei einer Ausführungsform schließt das Datenverarbeitungsgerät 2100 ein Audio-Untersystem 2120 ein, das Hardware- (z. B. Audio-Hardware und Audioschaltungen) und Software- (z. B. Treiber, Codecs) Komponenten darstellt, die mit dem Bereitstellen von Audiofunktionen für das Datenverarbeitungsgerät verknüpft sind. Audiofunktionen können Lautsprecher- und/oder Kopfhörerausgabe sowie Mikrofoneingabe einschließen. Geräte für solche Funktionen können in das Datenverarbeitungsgerät 2100 integriert oder mit dem Datenverarbeitungsgerät 2100 verbunden sein. Bei einer Ausführungsform interagiert ein Benutzer mit dem Datenverarbeitungsgerät 2100 durch Bereitstellen von Audiobefehlen, die durch den Prozessor 2110 empfangen und verarbeitet werden.

Ein Anzeige-Untersystem 2130 stellt Hardware- (z. B. Anzeigegeräte) und Software- (z. B. Treiber) Komponenten dar, die eine visuelle und/oder taktile Anzeige für einen Benutzer zum Interagieren mit dem Datenverarbeitungsgerät 2100 bereitstellen. Das Anzeige-Untersystem 2130 schließt eine Anzeige-Schnittstelle 2132 ein, die das bestimmte Bildschirm- oder Hardwaregerät einschließt, das verwendet wird, um eine Anzeige für einen Benutzer bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform schließt die Anzeige-Schnittstelle 2132 von dem Prozessor 2110 gesonderte Logik ein, um wenigstens etwas mit der Anzeige verbundene Verarbeitung durchzuführen. Bei einer Ausführungsform schließt das Anzeige-Untersystem 2130 ein Berührungsbildschirm- (oder Berührungsflächen-) Gerät ein, das sowohl Ausgabe als auch Eingabe für einen Benutzer bereitstellt.

Ein E/A-Controller 2140 stellt Hardwaregeräte und Softwarekomponenten dar, die mit Interaktion mit einem Benutzer verbunden sind. Der E/A-Controller 2140 ist funktionsfähig, um Hardware zu handhaben, die Teil des Audio-Untersystems 2120 und/oder des Anzeige-Untersystems 2130 ist. Außerdem illustriert der E/A-Controller 2140 einen Verbindungspunkt für zusätzliche Geräte, die sich mit dem Datenverarbeitungsgerät 2100 verbinden, wodurch ein Benutzer mit dem System interagieren könnte. Zum Beispiel könnten Geräte, die an dem Datenverarbeitungsgerät 2100 befestigt werden können, Mikrofongeräte, Lautsprecher oder Stereoanlagen, Videosysteme oder andere Anzeigegeräte, Tastatur oder Tastaturgeräte oder andere E/A-Geräte zur Verwendung mit spezifischen Anwendungen, wie beispielsweise Kartenleser oder andere Geräte, einschließen.

Wie oben erwähnt, kann der E/A-Controller 2140 mit dem Audio-Untersystem 2120 und/oder dem Anzeige-Untersystem 2130 interagieren. Zum Beispiel kann eine Eingabe durch ein Mikrofon oder ein anderes Audiogerät eine Eingabe oder Befehle für eine oder mehrere Anwendungen oder Funktionen des Datenverarbeitungsgeräts 2100 bereitstellen. Außerdem kann eine Audioausgabe an Stelle von oder zusätzlich zu Anzeigeausgabe bereitgestellt werden. In einem anderen Beispiel wirkt, falls das Anzeige-Untersystem 2130 einen Berührungsbildschirm einschließt, das Anzeigegerät ebenfalls als ein Eingabegerät, das wenigstens teilweise durch den E/A-Controller 2140 verwaltet werden kann. Es kann ebenfalls zusätzliche Knöpfe oder Schalter an dem Datenverarbeitungsgerät 2100 geben, um E/A-Funktionen bereitzustellen, die durch den E/A-Controller 2140 verwaltet werden.

Bei einer Ausführungsform verwaltet der E/A-Controller 2140 Geräte wie beispielsweise Beschleunigungsmesser, Kameras, Lichtsensoren oder andere Umgebungssensoren oder andere Hardware, die in dem Datenverarbeitungsgerät 2100 eingeschlossen sein können. Die Eingabe kann Teil direkter Benutzerinteraktion sein sowie eine Umgebungseingabe in das System, um dessen Operationen zu beeinflussen (wie beispielsweise Filtern auf Lärm, Einstellen von Anzeigen für Helligkeitserfassung, Anwenden eines Blitzes für eine Kamera oder andere Merkmale), bereitstellen.

Bei einer Ausführungsform schließt das Datenverarbeitungsgerät 2100 eine Energieverwaltung 2150 ein, die Batterieenergienutzung, Laden der Batterie und Merkmale, die mit Energie sparendem Betrieb verbunden sind, verwaltet. Ein Speicher-Untersystem 2160 schließt Speichergeräte zum Speichern von Informationen im Datenverarbeitungsgerät 2100 ein. Der Speicher kann nichtflüchtige (Zustand ändert sich nicht, falls die Energie zu dem Speichergerät unterbrochen wird) und/oder flüchtige (Zustand wird unbestimmt, falls Energie zu dem Speichergerät unterbrochen wird) Speichergeräte einschließen. Das Speicher-Untersystem 2160 kann Anwendungsdaten, Benutzerdaten, Musik, Fotos, Dokumente oder andere Daten sowie Systemdaten (ob langfristig oder zeitweilig), die mit der Ausführung der Anwendungen und Funktionen des Datenverarbeitungsgeräts 2100 verbunden sind, speichern.

Elemente von Ausführungsformen werden ebenfalls als ein maschinenlesbares Medium (z. B. der Speicher 2160) zum Speichern der rechnerausführbaren Anweisungen (z. B. Anweisungen, beliebige andere hierin erörterte Prozesse umzusetzen) bereitgestellt. Das maschinenlesbare Medium (z. B. der Speicher 2160) kann Flash-Speicher, optische Platten, CD-ROMs, DVD ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, magnetische oder optische Karten, Phasenwechselspeicher (phase change memory - PCM) oder andere Arten von maschinenlesbaren Medien, die zum Speichern von elektronischen oder rechnerausführbaren Anweisungen geeignet sind, einschließen, ist aber nicht darauf begrenzt. Ausführungsformen der Offenbarung können zum Beispiel als ein Rechnerprogramm (z. B. BIOS) heruntergeladen werden, das von einem entfernten Rechner (z. B. einem Server) zu einem anfordernden Rechner (z. B. einem Client) mit Hilfe von Datensignalen über eine Kommunikationsverbindung (z. B. ein Modem oder eine Netzverbindung) übertragen werden kann.

Die Verbindungsmöglichkeit 2170 schließt Hardware-Geräte (z. B. drahtlose und/oder drahtgebundene Verbinder und Kommunikationshardware) und Softwarekomponenten (z. B. Treiber, Protokollprofile) ein, um zu ermöglichen, dass das Datenverarbeitungsgerät 2100 mit externen Geräten kommuniziert. Das Datenverarbeitungsgerät 2100 könnte gesonderte Geräte, wie beispielsweise andere Datenverarbeitungsgeräte, drahtlose Zugangspunkte oder Basisstationen sowie Peripheriegeräte, wie beispielsweise Sprechgarnituren, Drucker oder andere Geräte sein.

Die Verbindungsmöglichkeit 2170 kann mehrere unterschiedliche Arten von Verbindungsmöglichkeiten einschließen. Zur Verallgemeinerung wird das Datenverarbeitungsgerät 2100 mit einer zellularen Verbindungsmöglichkeit 2172 und einer drahtlosen Verbindungsmöglichkeit 2174 illustriert. Die zellulare Verbindungsmöglichkeit 2172 betrifft im Allgemeinen eine Zellularnetz-Verbindungsmöglichkeit, die durch drahtlose Träger bereitgestellt wird, wie beispielsweise bereitgestellt durch GSM (Global System for Mobile Communications) oder Variationen oder Ableitungen, CDMA (Code Division Multiple Access - Codemultiplexverfahren) oder Variationen oder Ableitungen, TDM (Time Division Multiplexing - Zeitmultiplexverfahren) oder Variationen oder Ableitungen oder andere zellulare Dienstestandards. Die drahtlose Verbindungsmöglichkeit (oder drahtlose Schnittstelle) 2174 betrifft eine drahtlose Verbindungsmöglichkeit, die nicht zellular ist, und kann persönliche Netze (wie beispielsweise Bluetooth, Near Field usw.), lokale Netze (wie beispielsweise Wi-Fi) und/oder Weitverkehrsnetze (wie beispielsweise WiMax) oder andere drahtlose Kommunikation einschließen.

Bei einigen Ausführungsformen schließen Peripherieverbindungen 2180 Hardwareschnittstellen und -verbinder sowie Softwarekomponenten (z. B. Treiber, Protokollprofile) ein, um Peripherieverbindungen herzustellen. Es wird sich verstehen, dass das Datenverarbeitungsgerät 2100 ein Peripheriegerät („zu“ 2182) für andere Datenverarbeitungsgeräte sein sowie Peripheriegeräte („von“ 2184) haben könnte, die damit verbunden sind. Das Datenverarbeitungsgerät 2100 hat gemeinhin einen „Docking“-Verbinder, um sich zu Zwecken wie beispielsweise Verwalten (z. B. Herunterladen und/oder Hochladen, Ändern, Synchronisieren) von Inhalt auf dem Datenverarbeitungsgerät 2100 mit anderen Datenverarbeitungsgeräten zu verbinden. Außerdem kann es ein Dockingverbinder dem Datenverarbeitungsgerät 2100 ermöglichen, sich mit bestimmte Peripheriegeräten zu verbinden, die es dem Datenverarbeitungsgerät 2100 ermöglichen, eine Inhaltsausgabe, zum Beispiel an audiovisuelle oder andere Systeme, zu steuern.

Zusätzlich zu einem proprietären Dockingverbinder oder anderer proprietärer Verbindungshardware kann das Datenverarbeitungsgerät 2100 Peripherieverbindungen 2180 über gebräuchliche oder standardgestützte Verbinder herstellen. Gebräuchliche Arten können einen Universellen Seriellen Bus- (Universal Serial Bus - USB) Verbinder (der eine beliebige einer Anzahl unterschiedlicher Hardwareschnittstellen einschließen kann), DisplayPort einschließlich von MiniDisplayPort (MDP), High Definition Multimedia Interface (HDMI), Firewire oder andere Arten einschließen.

Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ oder „andere Ausführungsformen“ bedeutet, dass ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Kennzeichen, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, in wenigstens einigen Ausführungsformen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen, eingeschlossen ist. Die verschiedenen Erscheinungsformen von „eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“ oder „einige Ausführungsformen“ beziehen sich nicht notwendigerweise alle auf die gleichen Ausführungsformen. Falls die Beschreibung angibt, dass ein(e) Komponente, Merkmal, Struktur oder Kennzeichen eingeschlossen sein „kann“ oder „könnte“, ist es nicht erforderlich, dass diese(s) bestimmte Komponente, Merkmal, Struktur oder Kennzeichen eingeschlossen ist. Falls sich die Beschreibung oder der Anspruch auf „ein“ Element bezieht, bedeutet dies nicht, dass es nur eines der Elemente gibt. Falls sich die Beschreibung oder der Anspruch auf „ein zusätzliches“ Element bezieht, schließt dies nicht aus, dass es mehr als eines von dem zusätzlichen Element gibt.

Darüber hinaus können die einzelnen Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Kennzeichen auf eine beliebige geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Zum Beispiel kann eine erste Ausführungsform überall mit einer zweiten Ausführungsform kombiniert werden, wo die einzelnen Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Kennzeichen, die mit den zwei Ausführungsformen verknüpft sind, einander nicht wechselseitig ausschließen.

Während die Offenbarung in Verbindung mit spezifischen Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, werden für die Fachleute angesichts der vorstehenden Beschreibung viele Alternativen, Modifikationen und Variationen solcher Ausführungsformen offensichtlich sein. Die Ausführungsformen der Offenbarung sollen alle solchen Alternativen, Modifikationen und Variationen umfassen, so dass sie in den weiten Schutzbereich der angefügten Ansprüche fallen.

Außerdem können gut bekannte Strom-/Masseanschlüsse an Chips von integrierten Schaltkreisen (integrated circuit - IC) und anderen Komponenten innerhalb der vorgelegten Figuren gezeigt werden oder nicht, der Einfachheit von Illustration und Erörterung halber und um so die Offenbarung nicht zu verunklaren. Ferner können Anordnungen in Blockdiagrammform gezeigt werden, um ein Verunklaren der Offenbarung zu vermeiden, und ebenfalls angesichts der Tatsache, dass Einzelheiten in Bezug auf die Umsetzung solcher Blockdiagramm-Anordnungen sehr abhängig sind von der Plattform, innerhalb derer die vorliegende Offenbarung umgesetzt werden soll (d. h., solche Einzelheiten sollten gut innerhalb der Zuständigkeit einer Person vom Fach sein). Wo spezifische Einzelheiten (z. B. Schaltungen) dargelegt werden, um Ausführungsbeispiele der Offenbarung zu beschreiben, sollte es für eine Person vom Fach offensichtlich sein, dass die Offenbarung ohne oder mit Variation dieser spezifischen Einzelheiten praktiziert werden kann. Die Beschreibung ist folglich als erläuternd anstatt als begrenzend zu betrachten.

Die folgenden Beispiele gehören zu weiteren Ausführungsformen. Einzelheiten in den Beispielen können überall in einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet werden. Alle optionalen Merkmale der hierin beschriebenen Vorrichtung können ebenfalls in Bezug auf ein Verfahren oder einen Prozess umgesetzt werden.

Zum Beispiel wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, das Anweisungen auf demselben gespeichert hat, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass ein oder mehrere Prozessoren eine Operation durchführen, die Folgendes umfasst: nacheinander, in einem ersten Modus, wenigstens zwei erste Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils an ein Gerät zu senden und von dem Gerät wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen. Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und Berechnen der durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernung.

Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Hören, während eines zweiten Modus, auf wenigstens zwei zweite Prüfanfragenachrichten von dem Gerät und Berechnen von Signalstärken jeder der von dem Gerät gesendeten wenigstens zwei zweiten Prüfanfragenachrichten. Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Erzeugen eines Vektors von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln für die wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen entsprechend den berechneten Signalstärken und berechneten Entfernungen.

Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Verwerfen, aus dem Vektor, von Daten, die mit den Strahllenkungsrichtungen mit den längsten berechneten Entfernungen verknüpft sind. Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Identifizieren, aus dem Vektor, des Winkels mit der stärksten Signalstärke und Bestimmen einer Entfernung von dem Gerät entsprechend dem identifizierten Winkel. Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Bereitstellen der bestimmten Entfernung für ein Endgerät.

Bei einigen Ausführungsformen schließt jede von den wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes ein: eine Prüfanfrageempfangszeit und eine Prüfantwortübermittlungszeit. Bei einigen Ausführungsformen schließt jede von den wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer Strahllenkungsrichtung ein. Bei einigen Ausführungsformen hat das maschinenlesbare Speichermedium weitere Anweisungen auf demselben gespeichert, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren eine weitere Operation durchführen, die Folgendes umfasst: Codieren der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten vor dem Senden.

In einem anderen Beispiel wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in einer Anzahl von Strahllenkungsrichtungen an ein Gerät zu senden, wobei jede erste Prüfanfragenachricht eine Codierung einer entsprechenden Strahllenkungsrichtung von der Anzahl von Strahllenkungsrichtungen einschließt, eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf eine zweite Prüfanfragenachricht, die durch das Gerät gesendet wird, zu hören, einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und Logik, um einen Vektor von Signalstärken, Entfernungen und Winkeln für jede Strahllenkungsrichtung entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: einen Codierer zum Codieren der Strahllenkungsrichtung. Bei einigen Ausführungsformen ist die Logik funktionsfähig zu Folgendem: Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und Berechnen der durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Logik zum Ändern der Phaseneingabe in die Anordnung von Antennen, um die Strahllenkungsrichtung zu ändern. Bei einigen Ausführungsformen schließt jede von den wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes ein: eine Prüfanfrageempfangszeit und eine Prüfantwortübermittlungszeit. Bei einigen Ausführungsformen sind die ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten mit Wireless Gigabit Alliance (WiGig) konforme Nachrichten.

In einem anderen Beispiel wird ein System bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, wobei der zweite Sensor Folgendes einschließt: eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in jeder Anordnungsrichtung an ein Gerät zu senden, wobei jede der ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer entsprechenden Anordnungsrichtung einschließt, eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf eine zweite Prüfanfragenachrichten, die durch das Gerät gesendet wird, zu hören, einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und Logik, um einen Vektor von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln zwischen dem zweiten Sensor und dem Gerät entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen, wobei die Anordnung von Antennen und die Rundstrahlantenne des ersten Sensors in einem anderen Frequenzkanal arbeiten als die Anordnung von Antennen und die Rundstrahlantenne des zweiten Sensors.

Bei einigen Ausführungsformen schließt der erste Sensor Folgendes ein: eine Anordnung von Antennen, die funktionsfähig ist, um nacheinander, in einem ersten Modus, erste Prüfanfragenachrichten in jeder Anordnungsrichtung an das andere Gerät zu senden, wobei jede der ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer entsprechenden Anordnungsrichtung einschließt, und eine Rundstrahlantenne, um, in einem zweiten Modus, auf zweite Prüfanfragenachrichten, die durch das andere Gerät gesendet werden, zu hören, einen Empfänger, um wenigstens zwei erste Prüfantwortnachrichten in Reaktion auf das aufeinanderfolgende Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten zu empfangen, und Logik, um den Vektor von Signal stärken, Entfernungen und Winkeln zwischen dem ersten Sensor und dem anderen Gerät entsprechend den Informationen in den wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und den ersten und zweiten Prüfanfragenachrichten zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste und der zweite Sensor in einem einzigen am Körper tragbaren Gerät konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen arbeiten der erste und der zweite Sensor unter Verwendung von Technologie der Wireless Gigabit Alliance (WiGig).

In einem anderen Beispiel wird ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: aufeinanderfolgendes Senden, in einem ersten Modus, von wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils zu einem Gerät hin und Empfangen, von dem Gerät, von wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und Berechnen von durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Hören, während eines zweiten Modus, auf wenigstens zwei zweite Prüfanfragenachrichten von dem Gerät und Berechnen von Signalstärken jeder der von dem Gerät gesendeten wenigstens zwei zweiten Prüfanfragenachrichten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Erzeugen eines Vektors von Signalstärken, Entfernungen und Winkeln für die wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen entsprechend den berechneten Signalstärken und berechneten Entfernungen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Verwerfen, aus dem Vektor, von Daten, die mit den Strahllenkungsrichtungen mit den längsten berechneten Entfernungen verknüpft sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Identifizieren, aus dem Vektor, des Winkels mit der stärksten Signalstärke und Bestimmen einer Entfernung von dem Gerät entsprechend dem identifizierten Winkel.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Bereitstellen der bestimmten Entfernung für ein Endgerät. Bei einigen Ausführungsformen schließt jede von den wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes ein: eine Prüfanfrageempfangszeit und eine Prüfantwortübermittlungszeit. Bei einigen Ausführungsformen schließt jede der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer Strahllenkungsrichtung ein. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren Folgendes: Codieren der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten vor dem Senden.

In einem anderen Beispiel wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: Mittel zum aufeinanderfolgenden Senden, in einem ersten Modus, von wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten in wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen jeweils zu einem Gerät hin und Mittel zum Empfangen, von dem Gerät, von wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten als Reaktion auf das Senden der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Bestimmen von Laufzeiten (TOFs) für die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten und Mittel zum Berechnen von durch die wenigstens zwei ersten Prüfantwortnachrichten zurückgelegten Entfernungen.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Hören, während eines zweiten Modus, auf wenigstens zwei zweite Prüfanfragenachrichten von dem Gerät und Mittel zum Berechnen von Signalstärken jeder der von dem Gerät gesendeten wenigstens zwei zweiten Prüfanfragenachrichten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Erzeugen eines Vektors von Signalstärken, Entfernungen und Winkeln für die wenigstens zwei Strahllenkungsrichtungen entsprechend den berechneten Signalstärken und berechneten Entfernungen.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Verwerfen, aus dem Vektor, von Daten, die mit den Strahllenkungsrichtungen mit den längsten berechneten Entfernungen verknüpft sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Identifizieren, aus dem Vektor, des Winkels mit der stärksten Signalstärke und Mittel zum Bestimmen einer Entfernung von dem Gerät entsprechend dem identifizierten Winkel. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Bereitstellen der bestimmten Entfernung für ein Endgerät. Bei einigen Ausführungsformen schließt jede von den wenigstens zwei ersten und zweiten Prüfantwortnachrichten Folgendes ein: eine Prüfanfrageempfangszeit und eine Prüfantwortübermittlungszeit.

Bei einigen Ausführungsformen schließt jede der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten eine Codierung einer Strahllenkungsrichtung ein. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung Folgendes: Mittel zum Codieren der wenigstens zwei ersten Prüfanfragenachrichten vor dem Senden.

Es wird eine Zusammenfassung bereitgestellt, die es dem Leser erlauben wird, die Beschaffenheit und das Wesentliche der technischen Offenbarung zu bestimmen. Die Zusammenfassung wird mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht dazu verwendet werden wird, den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu begrenzen. Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die ausführliche Beschreibung eingeschlossen, wobei jeder Anspruch als eine gesonderte Ausführungsform für sich selbst steht.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • US 14/862464 [0001]