[发明专利]用于在配置环境中定位的系统和方法

摘要

本发明涉及一种系统和方法，其用于提供在不能获得全球导航卫星系统信号不能获得的配置环境中的位置确定。关于此点，本地信标系统产生由频谱压缩单元接收的扩频CDMA信号，所述频谱压缩单元取得有物理意义的可观察量而无须通过已知扩展码的拦截能量的相关性。本发明可与已就位的已知资产同时存在，并且设计允许自校准，这简化了安装和使用。本发明可用于GNSS信号不能获得或受限的应用，例如仓库库存管理、在搜索和营救操作和室内环境中的资产追踪中。

主权项

其中要求排他性所有权或特许权的本发明的实施例限定如下：1. 一种用于在配置环境内提供物理状态信息的系统，包括：至少一个发射器，在传输介质中发射能量；至少一个拦截器，拦截从至少一个发射器穿过传输介质传播的能量，其中，所述拦截器被配置为使用频谱压缩来处理接收到的发射，以产生一组适用于物理状态估计的可观察量；以及物理状态估计器，被配置为：基于从至少一个拦截器接收到的一组可观察量，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项；以及基于从至少一个拦截器接收到的一组可观察量，报告相对物理状态中的至少一项。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括自由空间、气体和弱等离子体中的至少一个。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括固体材料。4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括液体。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述拦截器被配置为同时接收结构化能量发射和非结构化能量发射。6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述能量发射包括具有预定一般特性的结构化信号，所述预定一般特性可以在系统配置内表示。7. 根据权利要求6所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括定位和导航信号。8. 根据权利要求7所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括全球导航卫星系统内的信号。9. 根据权利要求6所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括通信信号。10. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述能量发射包括其一般特定为非预定的非结构化信号。11. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述能量发射包括电磁能量。12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述电磁能量是无线电频率或光频带。13. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述能量发射包括声能。14. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器显式地用于在配置环境中进行物理状态估计的目的。15. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述频谱压缩包括从发射器中提取能量发射的至少一个已知的物理特性。16. 根据权利要求15所述的系统，其中，所述从发射器中提取能量发射的至少一个已知的物理特性的发生与能量发射的调制信息内容无关。17. 根据权利要求1所述的系统，其中，使用频谱压缩产生的一组可观察量包括以拦截到的能量在通过传输介质传播时的振幅、相位和时间导数形式的物理特性中的至少一个，而与能量发射内调制的信息内容的保留无关。18. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理状态估计器被配置为参考存储的配置数据；以及在基于从拦截器接收到的一组可观察量确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项中，使用所参考的存储的配置数据。19. 一种用于在配置环境内提供物理状态信息的方法，包括：从至少一个发射器通过传播介质发射能量；在至少一个拦截器处拦截能量发射；使用频谱压缩处理接收到的能量发射，以产生一组与发射相关联的可观察量；接收属于发射器和拦截器中的至少一个在配置环境内的部署和配置的配置数据；基于一组可观察量和配置数据，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项；以及报告相对物理状态中的至少一项。20. 根据权利要求19所述的方法，其中，与发射相关联的一组可观察量适用于进行物理状态估计。21. 根据权利要求19所述的方法，其中，与发射相关联的一组可观察量用于确定通过传播介质的发射的至少一个物理特性。22. 根据权利要求19所述的方法，其中，通过对能量发射进行平方来恢复抑制载波的二次谐波振幅、频率和相位，执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射，以产生一组与发射相关联的可观察量。23. 根据权利要求19所述的方法，其中，通过对包括能量发射内时间间隔所限定的至少一个周期调制的频率、振幅和相位在内的特性的恢复进行延迟相乘，执行使用频谱压缩来处理接收到的能量发射，以产生一组与发射相关联的可观察量。24. 根据权利要求19所述的方法，其中，通过在其中将能量发射内的至少两个调制相乘以恢复差分载波或调制子载波的频率、振幅和频率的相位的带宽合成，执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射，以产生一组与发射相关联的可观察量。25. 根据权利要求19所述的方法，其中，使用频谱压缩处理接收到的能量发射以产生一组与发射相关联的可观察量使用微分来恢复限定时间间隔上的任意周期调制的频率、振幅和相位。26. 根据权利要求19所述的方法，其中，来自发射器的能量发射被第一和第二拦截器拦截；以及通过对由第一和第二拦截器拦截的发射进行互相关来产生包括第一和第二拦截器之间的振幅、相位和时间导数在内的干涉响应，来执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射以产生一组与发射相关联的可观察量。27. 根据权利要求26所述的方法，其中，对于能量发射的至少两个不同的频率信道执行互相关；以及通过对两个干涉响应进行差分以产生两个信道之间的新的振幅、相位和时间导数，以使得相位模糊间隔由信道间频率分离确定，来进行处理。28. 根据权利要求27所述的方法，其中，通过根据第一拦截器与第二拦截器之间的物理状态的差异、在时间上将由第一拦截器拦截的能量发射相对于由第二拦截器拦截的能量发射进行偏移，来执行互相关。29. 根据权利要求19所述的方法，其中，使用频谱压缩产生的一组可观察量包括以接收到的能量在通过传输介质传播时的振幅、相位和时间导数形式的物理特性中的至少一个，而与能量发射内调制的信息内容的保留无关。30. 根据权利要求19所述的方法，其中，使用一组可观察量和配置数据确定发射器的相对物理状态包括：估计发射器和拦截器中的至少一个相对于指定基准点的物理状态；以及使用配置数据相对于配置环境来校准基准点的物理状态。31. 根据权利要求19所述的方法，还包括：估计发射器和拦截器中的至少一个相对于指定基准点的物理状态；以及更新属于发射器和拦截器中的至少一个在配置环境内的部署和配置的配置数据。32. 根据权利要求19所述的方法，其中，在配置环境内，发射器和拦截器中的至少一个被指定为基准点，其中基准点的物理状态中的至少一项是预定的；以及发射器或拦截器中的至少一个被指定为物理状态传感器，其中相对于基准点的物理状态来确定物理状态传感器的物理状态。33. 根据权利要求32所述的方法，其中，物理状态传感器被指定为第二基准点；以及发射器或拦截器中的至少一个被指定为物理状态传感器，其中相对于第二基准点的物理状态来确定第二物理状态传感器的物理状态。34. 根据权利要求32所述的方法，其中，相对于外部基准来校准基准点的物理状态，以使得能够相对于外部基准系来估计物理状态传感器的物理状态。35. 根据权利要求32所述的方法，其中，多个基准点被分配到区域，使得所述区域中的所有基准点的相对物理状态关于彼此而被校准。