[发明专利]基于频率切换的运行时间测量

说明书

本发明涉及无线电系统中的同步、测距和其他测量，该系统能够在知道相位位置的情况下执行频率切换。本发明的目的是简化已知的方法、应用和设备，并实现更简单、更快和/或更精确的测量。该目的通过一种用于确定由第一对象(发射器)发射的具有第一相位分布的第一信号(S1)的第一频率(f1)和由第一对象(发射器)发射的具有第一其他相位分布的第一其他信号(S1w)的第一其他频率(f1w)之间的至少一个第一虚拟变频时间点(用于同步)的方法来实现，其中，所述至少一个第一虚拟变频时间点(t1)被确定为下述时间点：第一信号(S1)的内插的和/或接收的相位位置与第一其他信号(S1w)的内插的和/或接收的相位位置之间的相位关系对应于第一相位关系(phi1)的时间点，第一其它相位级数和第一相位级数之间的第一相位关系(phi1)是预定的和/或已知的和/或确定的。该方法还包括以模拟方式测定介于从第二对象发射并具有第二相位级数的第二信号(S2)的第二频率(f2)和从第二对象发射并具有第二相位级数的第二其他信号(S2w.n)的至少一个第二其他频率(f2w.n)之间的第二虚拟频率切换时间(t2.1)。

本发明涉及无线电系统中的同步、测距和其它测量。

从现有技术中已知多种用于同步和测距的方法。

还已知在无线电系统中使用PLL来生成具有可变频率的信号。还已知PLL可以从第一频率重新调谐到第二频率。

从美国专利6,240,152中还已知两个PLL之间的相位同步切换。确定两个信号之间的相位差也是已知的。

从美国专利4,087,816中还已知，由多个发射站组成地基全球定位系统，这些发射站通过高精度时钟进行时间同步，每个发射站在kHz范围内持久地发射具有高频率稳定性的第一基频，并在此期间反复切换至发射相位相干的、略微变化的第二频率。相应的接收器可以以高达500m的精确度确定其在此类系统中的位置，这比不切换至略微变化的频率所可能实现的精确度更高。

本发明的目的是简化已知的方法、应用和设备，并实现更简单、更快速和/或更精确的测量。更快速的测量有助于例如通过多次重复测量提高精确度。然而，更快速的测量也有助于非静态布置的精确度，因为布置的变化仅影响较短时间窗口内的测量。这在较短波长的情况下尤其重要，特别是当测量期间的移动达到了不可忽视的波长比例时。

本发明利用以下知识：通过在第一频率(f1)和至少一个第一其他频率(f1w.n，n始终是大于0的自然整数)之间切换，可以比以前的手段和方法更精确地确定信号曲线中的时间点。通过使用多个其他频率，可以确定多个这样的时间点，不仅可以减少或避免与波长有关的测量的模糊性，而且还可以实现更高的精确度。这非常有用且节省资源，特别是在MHz范围内的高频和/或对象之间的距离小于100公里，尤其是小于10公里的情况下，并且还减少了在信号生成和测量所涉及的工作。这还能够特别是仅通过来自第一对象和第二对象的信号确定第一对象和第二对象之间的距离。特别地，对象之间的距离以优于50cm、通常甚至优于10cm的精确度被确定，特别是在高达100km的距离，特别是高达10km的距离的情况下。对于更长的距离，适用于MHz和GHz范围内的辐射限值代表了实践中的监管障碍。在此可以使用已知的传输系统，前提是它们能够在了解或确定相位位置的情况下执行变频。特别地，所使用的信号是那些也用于、特别是同时用于数据(特别是有用数据)的数字数据传输的信号，特别是码片和/或符号的形式的信号。特别地，这种传输系统的信号特别是蓝牙系统的信号，用于本发明。特别地，对象是数字数据传输系统的收发器，特别是与QAM一起工作的收发器。

该目的主要通过一种通过识别和/或确定至少第一和第二虚拟变频时间点来实现同步的方法来实现。