用於使用相位和RSSI差異確定近場定位的方法和設備與流程

2023-05-07 21:13:01 2

本公開一般涉及近場定位，並且更具體地，涉及用於使用相位和接收信號強度指示(RSSI)差異確定近場定位的方法和設備。

背景技術：

近場電磁測距使用發射器(例如，RFID標籤、NFC標籤、藍牙等)向接收器發射電磁信號。接收器能夠根據接收的信號確定信息，包括與信號相關的數據和嵌入在信號中的數據。信息可用於確定發射器和接收器之間的距離。確定的距離的精確性主要地基於發射器和接收器之間的實際距離。確定與短距離(例如，小於2米)相關聯的距離比確定與長距離(例如，大於10米)相關聯的距離更不精確。確定發射器和接收器之間的距離，特別是短距離，期望具有更高的精確性。

技術實現要素：

本文公開的實例確定電磁發射器距接收器的距離。本文公開的示例設備包括接收信號強度指示(RSSI)確定器，以確定電場的第一強度和磁場的第二強度，電場和磁場與從發射器發送的電磁信號相關聯。此類實例包括RSSI差確定器，以確定第一強度和第二強度之間的差。此類實例包括權重應用器，以基於第一強度和第二強度之間的差確定發射器距離。

附圖說明

圖1是一個示例發射器和一個示例接收器之間的通信的示例圖。

圖2是圖1的一種示例距離確定器的示例框圖。

圖3是代表示例機器可讀指令的流程圖，其中該指令可以被執行以實現圖2的示例距離確定器以確定圖1的示例發射器距離。

圖4是示出由圖1和圖2的示例距離確定器使用以確定示例發射器距離的電場和磁場的示例RSSI值的曲線圖。

圖5是示出由圖1和圖2的示例距離確定器使用以確定示例發射器距離的電場和磁場的示例相位角的曲線圖。

圖6是示出電場RSSI、磁場RSSI、RSSI差和相位差的示例誤差平均值比較和示例誤差方差比較的曲線圖。

圖7是被構建成執行圖3的示例機器可讀指令以控制圖1和圖2的示例距離確定器的處理器平臺的框圖。

具體實施方式

發射器和接收器經由電磁(例如，無線電)信號(例如，波)無線地傳送數據(例如，指令、信號、音頻、視頻、圖像等)。電磁信號產生電場和磁場。可分析電場和磁場的特性以確定接收器距發射器多遠(例如，電磁定位)。精確地確定發射器和接收器之間的距離具有各種各樣的優點。例如，精確地確定發射器距離可為行動電話用戶創建定製的體驗。例如，如果接收器確定蜂窩電話(例如，發射器)非常靠近放置在特定商店中的接收器，則接收器可以向蜂窩電話發送廣告或優惠券。另外，例如，當包括發射器的鑰匙接近後備箱時，準確的定位可以指示與汽車中的接收器通信的裝置解鎖汽車的後備箱。

用於確定接收器和發射器之間的距離的常規技術包括確定與電磁信號相關聯的電場和磁場之間的相位角差。在這種常規技術中，與接收器相關聯的天線從發射器接收電磁信號。對於較長的距離(例如，大於2米(m))，兩個相位角之間的差準確地與發射器和接收器之間的距離相關。然而，在較短的距離(例如，小於2米(m))處，與相位角相關聯的差和發射器和接收器之間的距離之間的相關性變得不太精確。因此，在短距離處，電場和磁場的相位角之間的差不是發射器和接收器之間的距離的良好指示器。

本文所公開的實例包括基於電場的接收信號強度指示(RSSI)值(例如，以分貝/毫瓦(dBm)計算)、磁場的RSSI值、電場和磁場之間的RSSI差，以及與接收的電磁信號相關聯的電場和磁場之間的相位角差，確定接收器和發射器之間的距離。電場和/或磁場的RSSI和相位角特性是麥克斯韋方程的結果，如下所示：

其中，k為波數(例如，與頻率相關聯)，並且r為接收器和發射器之間的距離。在這些等式中，RSSI相同是指與接收電磁信號的天線類型相關聯的場類型相關的RSSI值。例如，如果與接收器相關的天線為電場天線，那麼RSSI相同值與電場相關聯，並且RSSI不同與磁場相關聯。替代地，如果與接收器相關的天線為磁場天線，那麼電場的RSSI值為RSSI不同，並且磁場的RSSI值為RSSI相同。

本文公開的實例計算接收的電磁信號的電RSSI值和磁RSSI值之間的RSSI差。RSSI差可通過RSSI相同值減去RSSI不同值計算。例如，其中a相同和a不同是RSSI相同和RSSI不同的縮放項。縮放項特定於電場和/或磁場的信號路徑和鏈路特性。另外，a偏移可用於調整縮放項以匹配特定模式(例如，以優化硬體實施)。可以類似的方式計算相位角差。例如其中φ偏移為特定於電場和/或磁場的信號路徑和/或鏈路特性的校準因子。

使用電場和磁場之間的RSSI差確定接收器和發射器之間的距離是有利的，因為RSSI差不依賴於發射功率。電磁信號的發射功率可以未知或隨時間改變。例如，發射功率可能受物理環境(例如，改變信號的障礙物)、接收器和/或發射器的功率水平、接收器天線和/或發射器天線的類型、其它電磁信號的接近度、天氣等影響。在此類實例中，可以改變電RSSI值和磁RSSI值，但是電RSSI值和磁RSSI值之間的差保持相同。利用RSSI差允許使用較不複雜並且更便宜的接收器，其不需要附加的硬體和/或軟體來考慮發射功率的變化。此外，在確定短髮射器距離時，RSSI差比常規相位角差更精確且準確。

本文公開的實例基於存儲在存儲器中的估計的距離確定接收器和發射器之間的發射器距離。估計的距離基於電場RSSI值、磁場RSSI值、電場和磁場之間的RSSI差以及電場和磁場之間的相位角差的特性。本文公開的實例對估計的距離的每個應用一組權重以確定發射器距離。例如，基於麥克斯韋方程和/或測量的樣品，本文公開的實例可以確定接收的電磁信號的估計距離為0.3m(基於電RSSI值)、1.0m(基於磁RSSI值)、0.9m(基於差RSSI值)和0.2m(基於相位角差)。在此類實例中，權重應用器基於估計的差確定一組權重。例如，該組權重可以為0.1、0.1、07、0.1。在此類實例中，發射器距離為0.8m(例如，(0.3m)(0.1)+(0.1m)(1)+(0.7m)(0.9)+(0.2m)(0.1)＝0.8m)。

一種示例設備包括接收信號強度指示(RSSI)確定器以確定電場的第一強度和磁場的第二強度，電場和磁場與從發射器發送的電磁信號相關聯。在此類實例中，RSSI差確定器確定第一強度和第二強度之間的差。在此類實例中，權重應用器基於第一強度和第二強度之間的差確定發射器距離。

圖1的圖示包括示例發射器100、示例發射器天線102、示例電場104、示例磁場106、示例接收器108、示例接收器天線110、示例距離確定器112和示例發射器距離114。

示例發射器100是通過產生頻率交流電流(AC)產生電磁信號(例如，包括示例電場104和示例磁場106)的電氣裝置。電磁信號可以包括被發射到其它裝置的數據(例如，指令、代碼、音頻、視頻、圖像等)。在一些實例中，發射器100可以包括電源(例如，電池、插座等)以為發射器100提供電力。在此類實例中，發射器100可以始終發射電磁信號或可以僅基於一些控制(例如，基於定時器、控制信號、按鈕等)發射電磁信號。另選地，示例發射器100可以包括天線(例如，諸如示例發射器天線102和/或附加天線)或線圈，以從由外部裝置(例如，示例接收器109和/或附加裝置)產生的外部電磁信號接收電力。在此類實例中，線圈和/或天線由外部電磁信號激勵，其中外部電磁信號為示例發射器100提供電力。示例性圖示的示例發射器100為產生13.56兆赫(MHz)無線電波(例如，電磁信號)的RFID發射器。另選地，示例發射器100可以為NFC發射器、移動裝置、計算裝置、可攜式裝置、藍牙裝置和/或能夠產生任何頻率上的電磁信號的任何其它裝置。

示例發射器100包括示例發射器天線102。示例發射器天線102為輸出由示例發射器100產生的電磁信號的導體。由示例發射器100產生的AC電流激勵示例天線102以發射設定頻率的電磁信號。示例發射器天線102可以為電天線、磁性天線、線性天線、環形天線、孔徑天線、陣列天線和/或任何其它類型的天線。示例發射器天線102可以包封在發射器100內或可以外部附接到發射器100。在一些實例中，示例發射器天線102的尺寸確定發射的電磁信號的頻率和/或波長。在示出的示例中，發射器天線102輻射示例電場104和示例磁場106。在一些實例中，發射器天線102還可以接收電磁信號。在此類實例，發射器天線102可以從外部裝置接收數據和/或為示例發射器100供電。

示例接收器108為從示例發射器100的示例發射器天線102接收電磁信號的電氣裝置。如果電磁信號包括數據，那麼示例接收器108根據電磁信號確定數據。在一些實例中，接收器108還可以發射附加電磁信號。在此類實例中，接收器108可以將附加電磁信號發射到示例發射器100以發送數據到示例發射器100和/或為示例發射器100提供電力。示例發射器100可以為RFID讀出器、NFC讀出器、移動裝置、計算裝置、可攜式裝置、藍牙裝置和/或能夠接收電磁信號的任何其它裝置。

示例接收器108包括接收器天線110。示例接收器天線110截取由發射器天線102發射的電磁信號。示例發射器天線102可以為電天線、磁性天線、線性天線、環形天線、孔徑天線、陣列天線和/或任何其它類型的天線。截取的電磁信號被轉換成AC以從電磁信號中提取期望的信息。在一些實例中，示例接收器天線110被構建成僅接收一個頻率上的電磁信號。在一些實例中，示例接收器天線110被構建成接收各種頻率上的電磁信號。示例接收器天線110可以包封在示例接收器108內或可以外部附接到接收器108。在一些實例中，接收器天線110還將電磁信號發射到示例發射器100。在一些實例中，接收器天線110包括兩種天線(例如，一種接收電場104而一種接收磁場106)。

示例接收器108包括距離確定器112。距離確定器112確定示例發射器距離114(例如，發射器100和接收器108之間的距離)。距離確定器112基於接收器天線110接收的電場104和磁場106計算各種量度(例如，包括與相位角和RSSI值相關的量度)。在一些實例中，量度基於各種因素產生權重以確定並報告發射器100和距離確定器112之間的示例發射器距離114，如在圖2中進一步描述。

在操作中，示例發射器100產生電磁信號。如先前所述，每當被提供電力和/或基於控制信號，示例發射器100可以產生電磁信號。在一些實例中，控制信號可以通過示例接收器108發射到示例發射器100。示例發射器天線102發射電磁信號，產生示例電場104和示例磁場106通過示例發射器距離114。示例電場104和示例磁場106由示例接收器108通過示例接收天線110接收。示例距離確定器112確定並報告示例發射器100和示例接收器108之間的發射器距離114。

圖2是本文公開的圖1的距離確定器112的示例實施的框圖，該確定器確定示例發射器102和示例接收器108之間的示例發射器距離114。雖然圖1的示例距離確定器112結合示例發射器100和示例接收器108描述，但是可以利用示例距離確定器112根據產生和/或接收電磁信號的任何裝置確定距離。

示例距離確定器112包括示例電場信號201、示例電磁接收器202、示例磁場信號203、示例相位確定器204、示例相位差確定器206、示例RSSI確定器208、示例RSSI差確定器210、示例波長確定器212、示例RSSI差相對距離(difference-to-distance)存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例電RSSI相對距離存儲裝置218、示例磁RSSI相對距離存儲裝置220、示例權重應用器222和示例報告器224。

當電磁信號(例如，波)由示例接收器天線110接收時，電磁信號被發射到示例電磁接收器202。電磁接收器202可以通過有線或無線連接接收電磁信號。示例電磁接收器202將電磁信號分解成示例電場信號201和示例磁場信號203。與電場信號201和磁場信號203相關的數據用於基於與電場信號201和/或磁場信號203相關聯的相位角和/或RSSI值來確定示例發射器100和示例接收器108之間的發射器距離114。

示例相位確定器204確定示例電場信號201和示例磁場信號203的相位角。在大發射器距離114(例如，大於1.5米)處，示例電場信號201和示例磁場信號203的相位角同步。隨著發射器距離114縮短，示例電場信號201和示例磁場信號203的相位角開始偏離。在小發射器距離114(例如，小於1.5米)處，電場信號201和磁場信號203的相位角偏差90度，如在圖5中進一步描述。

示例相位差確定器206計算與電場信號201相關聯的相位角和與磁場信號203相關聯的相位角之間的差。在一些實例中，相位差確定器206通過確定的磁場信號203的相位角減去確定的電場信號201的相位角計算相位角差。在一些實例中，相位差確定器206通過用確定的電場108的相位角減去確定的磁場信號203的相位角計算相位角差。可以使用硬體、軟體和/或固件來實施差的計算。

示例RSSI確定器208確定示例電場信號201和示例磁場信號203的RSSI值(例如，以dBm為單位)。在小發射器距離114(例如，小於2米)處。在大發射器距離114(例如，大於2米)處，示例電場信號201和示例磁場信號203的RSSI值相似。隨著發射器距離114縮短(例如，到小於2米)，示例電場信號201和示例磁場信號203的RSSI值開始以線性速率偏離，如在圖6中進一步描述。

示例RSSI差確定器210計算與電場信號201相關聯的RSSI值和與磁場信號203相關聯的RSSI值之間的差。在一些實例中，RSSI差確定器210通過用確定的磁場信號203的RSSI值減去確定的電場信號201的RSSI值計算RSSI值差。在一些實例中，RSSI差確定器210通過用確定的電場108的RSSI值減去確定的磁場信號203的RSSI值計算RSSI值差。可以使用硬體、軟體和/或固件來實施差的計算。

示例性波長確定器212確定接收的電場信號201和/或接收的磁場信號203的波長(例如，波長＝光速/頻率)。電場信號201和磁場信號203具有相同的波長；然而，可以存在其中電場信號201和/或磁場信號203的波長可能難以確定的情況。在一些實例中，波長確定器212確定電場信號201和磁場信號203兩者的波長以驗證波長相同。在一些實例中，如果已發生錯誤，波長確定器212確定電場信號201或磁場信號203中的一個的波長並計算另一個場的波長。在一些實例中，波長可以包括在來自電磁信號的數據中。在此類實例中，波長確定器212基於數據確定波長。在一些實例中，示例接收器108被構建成僅接收一個波長上的電磁信號。在此類實例中，波長確定器212可以不需要確定波長(例如，因為僅一個波長能夠被接收)。在一些實例中，除波長之外和/或代替波長，波長確定器212可以確定電場信號201和/或磁場信號203的頻率。

示例RSSI差相對距離存儲裝置214包括具有對應距離的RSSI差值的RSSI查找表(LUT)。如前所述，電場信號201和磁場信號203之間的RSSI差對應於示例發射器距離114。RSSI LUT基於麥克斯韋方程和/或設定距離處的先前測試的RSSI差值使各種RSSI差值與各種位置相關聯。例如，RSSI差LUT可以包括使10dBm的RSSI差與10釐米(cm)的距離，4dBm的RSSI差與1米的距離等相關的數據。在一些實例中，RSSI差相對距離存儲裝置214包括針對各種波長和/或頻率的各種查找表(LUT)。例如，RSSI差相對距離存儲裝置214可以包括13.56MHz信號的RSSI差LUT、2.4-2.5千兆赫(GHz)信號的RSSI差LUT等。

示例相位差相對距離存儲裝置216包括具有對應距離的相位角差的相位角LUT。如前所述，電場信號201和磁場信號203之間的相位角差對應於示例發射器距離114。相位角差LUT基於麥克斯韋方程和/或設定距離處的先前測試的相位角差使各種相位角差與各種位置相關聯。例如，相位角差LUT可以包括使80度的相位角差與2m的距離，20度的相位角差與5米的距離等相關的數據。在一些實例中，相位差相對距離存儲裝置216包括針對各種波長和/或頻率的各種LUT。例如，相位差相對距離存儲裝置216可以包括13.56MHz信號的相位角差LUT、2.4-2.5Ghz信號的相位角差LUT等。

示例電RSSI相對距離存儲裝置218包括具有對應距離的電RSSI值的電RSSI LUT。如前所述，電RSSI值對應於示例發射器距離114。電RSSI LUT基於麥克斯韋方程和/或設定距離處的先前測試的電RSSI值使各種電RSSI值與各種位置相關聯。例如，電RSSI LUT可以包括使3dBm的電RSSI與10cm的距離，-17dBm的電RSSI與1米的距離等相關的數據。在一些實例中，電RSSI相對距離存儲裝置218包括針對各種波長和/或頻率的各種LUT。例如，電RSSI差相對距離存儲裝置218可以包括13.56MHz信號的電RSSI LUT、2.4-2.5GHz信號的電RSSI LUT等。

示例磁RSSI相對距離存儲裝置220包括具有對應距離的磁RSSI值的磁RSSI LUT。如前所述，磁RSSI值對應於示例發射器距離114。磁RSSI LUT基於麥克斯韋方程和/或設定距離處的先前測試的磁RSSI值使各種磁RSSI值與各種位置相關聯。例如，磁RSSI LUT可以包括使-8dBm的磁RSSI與10cm的距離，-21dBm的磁RSSI與1米的距離等相關的數據。在一些實例中，磁RSSI相對距離存儲裝置220包括針對各種波長和/或頻率的各種LUT。例如，磁RSSI相對距離存儲裝置220可以包括13.56MHz信號的磁RSSI LUT、2.4-2.5GHz信號的磁RSSI LUT等。

示例權重應用器222接收來自示例RSSI確定器208的電場信號201和磁場信號203的RSSI值、來自示例相位差確定器210的相位角差以及來自示例RSSI差確定器212的RSSI差。另外，示例權重應用器可以接收包括接收的電磁信號的發射功率、用戶和/或製造設置和/或接收的電磁信號的確定的波長和/或頻率的附加信息。示例權重應用器222對RSSI差、電RSSI值、磁RSSI值和相位差中的每一個應用一組權重以確定距離，如下所示：

距離＝a1(DΔRSSI)+a2(DΔ相位)+a3(D電_RSSI)+a4(D磁_RSSI)，其中a1至a4是權重，DΔRSSI是與基於接收的信號的波長的接收的RSSI差相關聯的存儲的距離估計，DΔ相位是與基於接收的信號的波長的接收的相位角差相關聯的存儲的距離估計，D電_RSSI是與基於接收的信號的波長的接收的電RSSI值相關聯的存儲的距離估計，以及D磁_RSSI是與基於接收的信號的波長和/或頻率的接收的磁RSSI值相關聯的存儲的距離估計。

示例權重應用器222基於估計的距離(例如，存儲在示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例性電RSSI相對距離存儲裝置218和示例磁RSSI相對距離存儲裝置220)確定示例發射器114距離，其中該估計的距離與接收的RSSI差、接收的電RSSI值、接收的磁RSSI值和接收的相位角差相關聯。在一些實例中，發射器距離114的確定進一步基於接收的電磁信號的波長和/或頻率。基於距離估計，權重應用器222確定發射器距離114是否小於閾值距離。例如，如果閾值距離為2米，那麼權重應用器222基於與從存儲裝置214至220接收的電磁信號相關聯的數據獲得估計的距離，以確定接收的信號是否小於2米。如果所有距離估計低於2米或大部分距離估計低於2米，那麼示例權重應用器222應用與短距離相關聯的第一組權重。如果所有距離估計高於2米或大部分距離估計高於2米，那麼示例權重應用器222應用與較長距離相關聯的第二組權重。在一些實例中，權重應用器222確定相位差距離估計和RSSI差距離估計之間的差是否大於閾值量(例如，64％)。在此類實例中，如果兩個距離估計之間的差大於閾值量，那麼應用第一組權重，並且如果兩個距離之間的距離小於閾值量，那麼應用第二組權重。可以基於用戶和/或製造設置預置和/或調節閾值距離、第一組權重和第二組權重。

示例報告器224報告確定的權重和/或確定的發射器114。在一些實例中，報告器224基於發射器距離114產生信號(例如，控制信號)。在此類實例中，報告器224可以向附加裝置發射包括權重和/或確定的發射器距離114的數據。在一些實例中，報告器224可以向處理器(例如，連接到示例接收器108和/或示例發射器100和/或與其通信)發射確定的發射器114距離。處理器可以基於確定的發射器距離114執行操作。例如，如果示例發射器100為蜂窩電話並且示例接收器108位於車輛的方向盤附近，那麼報告器224可以向蜂窩電話發射信號：蜂窩電話在方向盤的30釐米內。在此類實例中，蜂窩電話可以禁用(例如，鎖定)該蜂窩電話。信號的發射可以經由有線或無線連接。

雖然實施圖1的示例距離確定器112的示例方式在圖2中示出，但是圖2中所示的元件、過程和/或裝置可以組合、劃分、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式實施。另外，示例電磁接收器202、示例相位確定器204、示例相位差確定器206、示例RSSI確定208、示例RSSI差確定器210、示例波長確定器212、示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例電RSSI相對距離存儲裝置218、示例磁RSSI相對距離存儲裝置220、示例權重應用器222、示例報告器224和/或更一般地圖2的示例距離確定器112可以通過硬體、機器可讀指令、軟體、固件和/或硬體、機器可讀指令、軟體和/或固件的任何組合來實施。因此，例如，示例電磁接收器202、示例相位確定器204、示例相位差確定器206、示例RSSI確定208、示例RSSI差確定器210、示例波長確定器212、示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例電RSSI相對距離存儲裝置218、示例磁RSSI相對距離存儲裝置220、示例權重應用器222、示例報告器224和/或更一般地圖2的示例距離確定器112中的任一個可以通過(一個或更多個)模擬和/或數字電路、(一個或更多個)邏輯電路、(一個或更多個)可編程處理器、(一個或更多個)專用集成電路(ASIC)、(一個或更多個)可編程邏輯器件(PLD)和/或(一個或更多個)現場可編程邏輯器件(FPLD)來實施。當閱讀本專利要求保護的設備或系統中的任一個僅覆蓋軟體和/或固件實施時，示例電磁接收器202、示例相位確定器204、示例相位差確定器206、示例RSSI確定208、示例RSSI差確定器210、示例波長確定器212、示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例電RSSI相對距離存儲裝置218、示例磁RSSI相對距離存儲裝置220、示例權重應用器222、示例報告器224和/或更一般地圖2的示例距離確定器112中的至少一個在此明確地限定為包括諸如存儲軟體和//或固件的存儲器、數字多功能盤(DVD)、高密度磁碟(CD)、藍光光碟等有形計算機可讀存儲裝置或存儲盤。再者，圖2的示例距離確定器112包括除了圖3所示的那些之外的元件、過程和/或裝置或包括代替圖3所示的那些的元件、過程和/或裝置，和/或可以包括示出的元件、過程和裝置中的任一個或全部中的多於一個。

代表用於實施圖2的示例距離確定器112的示例機器可讀指令的流程圖在圖3中示出。在實例中，機器可讀指令包括用於由處理器(諸如在下面結合圖7討論的示例處理器平臺1000中所示的處理器712)執行的程序。程序可以實現為存儲在有形計算機可讀存儲介質諸如CD-ROM、軟盤、硬碟驅動器、數字多功能盤(DVD)、藍光光碟或與處理器712相關聯的存儲器上的機器可讀指令，但是整個程序和/或其部分可以另選地由除處理器712之外的裝置執行和/或實現為固件或專用硬體。另外，儘管參考圖3中示出的流程圖描述了示例性程序，但是可以替代地使用實施圖2的示例距離確定器112的許多其它方法。例如，可以改變塊的執行順序，和/或可以改變、消除或組合所描述的塊中的一些。

如上所述，圖3的示例方法可以使用存儲在有形計算機可以讀存儲介質上的編碼指令(例如，計算機和/或機器可讀指令)來實施，有形計算機可讀存儲介質諸如硬碟驅動器、快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、高密度盤(CD)、數字多功能盤(DVD)、高速緩衝存儲器、隨機存取存儲器(RAM)和/或其中信息被存儲任何持續時間(例如，用於信息的延長時間段、永久、用於短暫情況、用於臨時緩衝和/或用於高速緩存)的任何其它存儲裝置或存儲盤。如本文所使用的，術語有形計算機可讀存儲介質被明確定義為包括任何類型的計算機可讀存儲裝置和/或存儲盤，並且排除傳播信號並排除傳輸介質。如本文所使用的，「有形計算機可讀存儲介質」和「有形機器可讀存儲介質」可以互換使用。另外或另選地，圖3的示例方法可以使用存儲在非暫態計算機和/或機器可讀介質上的編碼指令(例如，計算機和/或機器可讀指令)來實施，非暫態計算機和/或機器可讀介質諸如硬碟驅動器、快閃記憶體、只讀存儲器、高密度盤、數字多功能盤、高速緩衝存儲器、隨機存取存儲器和/或其中信息被存儲任何持續時間(例如，用於信息的延長時間段、永久、用於短暫情況、用於臨時緩衝和/或用於高速緩存)的任何其它存儲裝置或存儲盤。如本文所使用的，術語非暫態計算機可讀介質被明確定義為包括任何類型的計算機可讀存儲裝置和/或存儲盤，並且排除傳播信號並排除傳輸介質。如本文所使用的，當短語「至少」用作權利要求的前序中的過渡術語時，其以與術語「包括」為開放的相同的方式為開放的。

圖3是代表可以經執行以確定示例發射器100和示例接收器108之間的示例發射器距離114的示例機器可讀指令的一種示例性流程圖300。如前所述，發射器距離114的確定基於平衡與磁RSSI值、電RSSI值、RSSI差值和相位角差值相關聯的距離估計的一組權重。該組權重通過對基於估計的距離和/或基於接收的電磁信號的其它信息的四個度量進行加權來優化定位。

在塊302，電磁接收器202接收電磁信號。電磁接收器202可以通過示例接收器天線110經由有線或無線通信接收電磁信號。電磁接收器202根據接收的電磁信號確定示例電場信號201和示例磁場信號203(塊304)。如下所示，分析示例電場信號201和示例磁場信號203以確定RSSI值、RSSI差、波長和相位差。

在塊306，示例RSSI確定器208確定示例電場信號201和示例磁場信號203兩者的RSSI值。一旦已經計算RSSI值，示例RSSI差確定器210計算與示例電場信號201相關聯的RSSI值和與示例磁場信號203相關聯的RSSI之間的差(塊308)。如先前所述，RSSI差確定器210可以通過用磁RSSI值減去電RSSI值或通過用電RSSI值減去磁RSSI值來計算差。電RSSI值、磁RSSI值和RSSI差被發射到示例權重放大器222用於進一步處理。

在塊310，波長確定器212確定示例電場信號201和/或示例磁場信號203的波長和/或頻率。在一些實例中，波長確定器308可以通過分析接收的電場信號201和/或示例磁場信號203確定波長和/或頻率。另選地，波長可以被編碼到電磁信號中。在此類實例中，示例波長確定器212讀取數據以確定波長。在一些實例中，示例接收器天線110僅接收來自單個波長(例如，單個範圍的波長)的電磁信號。在此類實例中，當接收到電磁信號時，波長確定器212可以不需要或可以總是確定相同的波長。確定的波長被發射到示例權重應用器222用於進一步處理。

在塊312，示例相位確定器204確定示例電場信號201的相位角和示例磁場信號203的相位角。一旦已經計算相位角，示例相位差確定器206確定示例電場信號201的相位角和示例磁場信號203的相位角之間的差(塊314)。如先前所述，相位差確定器210可以通過磁相位角減去電相位角或通過電相位角減去磁相位角來計算差。相位角差被發射到示例權重放大器222用於進一步處理。

在塊316，示例權重應用器222確定示例發射器距離114(例如，發射器100和接收器108之間的距離)是否小於閾值距離。在一些實例中，閾值差基於用戶和/或製造偏好預置和/或可調節。在一些實例中，閾值差基於接收的電磁信號的確定的波長和/或頻率。示例權重應用器222收集電RSSI值、磁RSSI值、RSSI差和相位角差，並基於示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例性電RSSI相對距離存儲裝置218和示例磁RSSI相對距離存儲裝置220中存儲的對應的距離估計近似發射器距離114。在一些實例中，當來自示例性存儲裝置214至220的所有對應的存儲的差接近或超過閾值距離時，權重應用器222確定示例發射器距離114小於閾值距離。例如，如果基於確定的RSSI值、RSSI差和相位角差的存儲的距離估計為1.2m、1.7m、1.1m和0.3m，並且閾值差為2m，那麼示例權重應用器222確定示例發射器距離114小於閾值距離。在一些實例中，距離估計被求平均。例如，如果存儲的距離為1.2m、1.7m、1.1m和0.3m，那麼示例權重應用器222將確定1.08m的平均估計(例如，距離估計的平均值)是否小於閾值。在一些實例中，示例權重應用器222基於存儲的在閾值距離內的距離估計的數量，確定發射器距離114是否小於閾值差。

如果示例權重應用器222確定示例距離小於閾值距離，那麼權重應用器222應用第一組權重(塊318)。如果示例權重應用器222確定示例距離不小於閾值距離，那麼示例權重應用器222應用第二組權重(塊320)。雖然示例流程300具有兩組權重(例如，用於短距離和用於長距離)，但是可以存在多個權重用於多個閾值範圍(例如，0至1m、1至5m、5至25m等)。如前所述，在較短距離內，RSSI值可以為距離的較好預測器，而在較長距離處，相位角可以為距離的較好預測器。在此類實例中，第一組權重(例如，用於較短距離)可以對RSSI值進行相比相位角更多的加權。另外，第二組權重(例如，用於較長距離)可以對相位角進行相比RSSI值更多的加權。在一些實例中，第一組權重和第二組權重基於接收的電磁信號的波長和/或頻率被預置。在一些實例中，第一組權重和第二組權重基於用戶和/或製造設置。

在塊322，示例權重應用器222確定是否存在可能影響所述一組權重的、關於示例電場信號201和/或示例磁場信號203的任何附加信息。如果存在附加信息，那麼示例權重確定器222相應地調節權重(塊324)。例如，如果附近存在金屬物體，那麼電場信號201和磁場信號203之間可能存在差異(例如，電場信號201信號具有與磁場信號203不同的波長和/或振幅)。在此類實例中，權重應用器222可以降低與電RSSI值相關聯的權重，並增加與磁RSSI值106相關聯的權重。在一些實例中，權重應用器222可以基於估計的相位差距離和估計的RSSI差距離之間的差的量調節權重。在一些實例中，發射器功率可能未知。因為發射機功率影響電RSSI值和磁RSSI值，所以示例權重應用器222可以減小與電RSSI值和磁RSSI值相關聯的權重(例如，減小到0)。

在塊326，示例權重應用器222基於所述一組權重確定發射器距離114，並且示例報告器224報告發射器距離114。如先前所述，發射器距離114基於存儲的距離和確定的所述一組權重確定(例如，發射器_距離＝a1(DΔRSSI)+a2(DΔ相位)+a3(D電_RSSI)+a4(D磁_RSSI))。在一些實例中，報告器224向附加裝置發射包括確定的發射器距離114的信號以用於進一步處理。

圖4是基於距離404的RSSI值402的曲線圖的一種示例曲線圖400。示例曲線圖400包括頻率為13.56MHz的電磁信號的示例相同RSSI 406、示例不同RSSI 408以及示例差RSSI值410(例如，以dBm為單位)。如前所述，相同RSSI值406和不同RSSI 408值可以與示例電場信號201或示例磁場信號203相關聯，這取決於示例接收器天線110為電天線還是磁天線。例如，如果示例接收器天線110為電天線，那麼相同RSSI值406與電場信號201相關聯，並且不同RSSI值408與磁場信號203相關聯。如果示例接收器天線110為磁天線，那麼相同RSSI值406將與磁場信號203相關聯，並且不同RSSI值408將與電場信號201相關聯。

在圖4的示例曲線圖400中，示例RSSI差410為各種距離404下的相同RSSI值406和不同RSSI值408之間的差。示例距離範圍412表示其中RSSI差410具有陡斜坡的較短距離的距離範圍。如先前所述，基於RSSI差410的估計的距離在較短距離(例如，小於1.5m)處更精確。在此類較短距離中，與RSSI差410相關聯的權重可以比例如與相位角差相關聯的權重更強。如在示例曲線圖400中所示，隨著距離增加，RSSI差410接近零，因為相同RSSI值406和不同RSSI 408值變得同步。

圖5的示例曲線圖500顯示各種距離504處的相位角502，包括頻率為13.56MHz的電磁信號的示例電場相位506、示例磁場相位508和示例相位差510。在示例曲線圖500中，相位差510通過從電相位506中減去磁相位508確定。另選地，相位差510可以通過從磁相位508減去電相位506確定。

距離範圍512表示其中相位差510具有較陡斜坡的距離範圍。如先前所述，基於相位角差510的估計的距離在較長距離(例如，大於1.5m)處更精確。在此類較長距離中，與相位角差510相關聯的權重可以比例如與RSSI差410相關聯的權重更強。

圖6包括示出各種距離606的一種示例誤差平均值604的電磁定位誤差平均值比較曲線圖600和示出各種距離610的示例誤差方差608的電磁定位誤差方差比較曲線圖602。如在示例誤差平均值比較曲線圖600中所示，隨著示例發射器距離114增加，與相位差510相關聯的平均誤差604減小，而與RSSI值406、408和RSSI差410相關聯的平均誤差604增加。在一些實例中，用於確定何時應用第一組權重和第二組權重的閾值距離可以基於與RSSI差410相關聯的平均誤差604和與相位角差510相關聯的平均誤差604何時近似相等。

如在示例誤差方差比較曲線圖602中所示，隨著示例發射器距離114增加，與相位差510相關聯的方差誤差608減小，而與RSSI值406、408和RSSI差410相關聯的方差誤差608增加。在一些實例中，用於確定何時應用第一組權重和第二組權重的閾值距離可以基於與RSSI差410相關聯的方差誤差608和與相位角差510相關聯的方差誤差距離何時近似相等。

圖7是能夠執行圖3的指令以實現圖1和圖2的示例距離確定器112的一種示例處理器平臺700的框圖。處理器平臺700能夠為，例如伺服器、個人計算機、移動裝置(例如，蜂窩電話、智慧型電話、平板電腦，諸如iPadTM)、個人數字助理(PDA)、網際網路設備，或任何其它類型的計算裝置。

所示實例的處理器平臺700包括處理器712。所示實例的處理器712為硬體。例如，處理器712能夠由來自任何期望族或製造商的集成電路、邏輯電路、微處理器或控制器實施。

所示實例的處理器712包括本地存儲器713(例如，高速緩衝存儲器)。圖7的示例處理器712執行圖3的指令以實施圖2的示例電磁接收器202、示例相位確定器204、示例相位差確定器206、示例RSSI確定208、示例RSSI差確定器210、示例波長確定器212、示例RSSI差相對距離存儲裝置214、示例相位差相對距離存儲裝置216、示例電RSSI相對距離存儲裝置218、示例磁RSSI相對距離存儲裝置220、示例權重應用器222、示例報告器224，以實施示例距離確定器112。所示實例的處理器712經由總線718與包括易失性存儲器714和非易失性存儲器716的主存儲器通信。易失性存儲器714可以由同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)、RAMBUS動態隨機存取存儲器(RDRAM)和/或任何其它類型的隨機存取存儲器裝置實施。非易失性存儲器716可以通過快閃記憶體和/或任何其它期望類型的存儲器裝置實施。對主存儲器714、716的訪問受時鐘控制器的控制。

所示實例的處理器平臺700還包括接口電路720。接口電路720可以由任何類型的接口標準(諸如乙太網接口、通用串行總線(USB)和/或PCI express接口)實施。

在示出的實例中，一個或更多個輸入裝置722連接到接口電路720。(一個或更多個)輸入裝置722允許用戶將數據和命令輸入處理器712。(一個或更多個)輸入裝置能夠由例如傳感器、麥克風、相機(照片或視頻)、鍵盤、按鈕、滑鼠、觸控螢幕、跟蹤板、跟蹤球、滑鼠(isopoint)和/或語音識別系統實施。

一個或更多個輸出裝置724也連接到示出的實例的接口電路720。輸出裝置724能夠由例如顯示裝置(例如，發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(CRT)、觸控螢幕、觸覺輸出裝置和/或揚聲器)實施。因此，示出的實例的接口電路720通常包括圖形驅動器卡、圖形驅動器晶片或圖形驅動器處理器。

示出的實例的接口電路720還包括通信裝置，諸如發射器、接收器、收發器、數據機和/或網絡接口卡，以幫助經由網絡726(例如，乙太網連接、數字用戶線(DSL)、電話線、同軸電纜、蜂窩電話系統等)與外部機器(例如，任何類型的計算裝置)交換數據。

所示實例的處理器平臺700還包括用於存儲軟體和/或數據的一個或更多個大容量存儲裝置728。此類大容量存儲裝置728的示例包括軟盤驅動器、硬碟驅動器、高密度盤驅動器、藍光光碟驅動器、RAID系統和數字多功能盤(DVD)驅動器。

圖3的編碼指令732可以存儲在大容量存儲裝置728、易失性存儲器714、非易失性存儲器716和/或可移除有形計算機可讀存儲介質(諸如CD或DVD)中。

根據上述內容，應當理解，上述公開的方法、設備和製造的製品基於與發射器產生的電場相關聯的RSSI值、與發射器產生的磁場相關聯的RSSI值、電RSSI值和磁RSSI值之間的差以及與電場相關聯的相位角和與磁場相關聯的相位角之間的差來確定發射器距離(例如，接收器和發射器之間的距離)。使用本文公開的實例，總體性能可以在距離誤差平均值上提高36％，在距離誤差方差上提高28％。另外，因為RSSI差和相位差不受發射功率水平影響，所以能夠確定發射器和接收器之間的距離而不需要考慮變化的發射功率的附加電路。

用於確定接收器和發射器之間的距離的常規技術僅包括相位角。此類常規技術在較短距離處失去有效的精確性和準確性。通過使用與電場和磁場相關聯的RSSI值相關聯的數據以及與電場和磁場相關聯的相位角相關聯的數據的組合，在長距離和短距離兩者處，接收器能夠精確地確定發射器和接收器之間的距離。

雖然本文已描述了特定示例方法、設備和製造製品，但是本專利的覆蓋範圍不限於此。相反，本專利覆蓋了完全落入本專利的權利要求的範圍內的所有方法、設備和製造製品。