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技術 単一のデバイスおよび/または複数のデバイスの測距探知、配向決定、および/または測位のための方法および装置

出願人 エックスワイゼッド・インタラクティヴ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド
発明者 アンドリュー・エイチ・ロービラー
出願日 2010年1月27日 (10年9ヶ月経過) 出願番号 2011-546553
公開日 2012年7月12日 (8年4ヶ月経過) 公開番号 2012-515899
状態 拒絶査定
技術分野 マニプレータ 訓練用具 反射叉は再輻射を用いない距離、速度の測定 マニプレータ・ロボット
主要キーワード 信号送信デバイス 可変放射 オペレーショナルデータ レシーバアレイ パルスデューティサイクル 漂遊信号 信号受信デバイス 電力制御デバイス
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重要な関連分野

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図面 (19)

課題・解決手段

信号送信デバイスの測距探知のための方法および装置が提供される。この信号受信方法は、デジタルベースのみであり、アナログ測定デバイスである受信機を必要としない。測距は、最低で単一の信号送信機から隔置された距離範囲内で動作する単一のパルス放出デバイスと、単一のデジタル受信機と、処理回路とを使用して達成可能である。一般に、複数の送信パルスエミッタを、任意の固定三次元構成で配置された複数のデジタル受信機からなる構成を使用して、三次元(XYZ座標)で事実上同時に測距および測位することができる。適用例は、距離範囲を決定するように設計された受信機に対する少なくとも1個の信号送信機、または距離範囲を決定するために、オブジェクトから送信された少なくとも1つの反射信号を含み得る。

概要

背景

電磁波の位置を三次元で特定するための現在の方法は、センサ画像処理アルゴリズムと組み合わされた平面センサアレイを使用した、強度測定波長測定、および位相測定に依存する。より低い周波数システムでは、平面センサアレイによって測られた測定値が、電磁波源の3D位置を探知するために相関される。センサ間の波の位相シフトを測定することによって、電磁波源の位置を三角測量または三辺測量することが可能である。可視光線範囲内および赤外線範囲内のより高い周波数システムは、通常、電磁波源の3D位置を決定するために撮像ステムを使用する。3D位置決定用の他のシステムは、光検出および測距(Light Detecting and Ranging)(LIDAR)またはレーダシステムのように、アクティブEMビームを、反射波を測定する、長距離使用向けのセンサとともに使用する。3Dゲームデバイス出現は、現実的なリアルタイムゲーム経験を可能にするための3Dオブジェクトレンダリング(object rendering)および制御を含む様々なゲーム機能用の短距離の3D測位に対する要求を増大させた。

無線周波数波の位置を特定するための現在の方法は、単一の指向性アンテナシステムであろうと、複数のアンテナと単一の処理アルゴリズムとを有する、フェーズドアレイレーダシステムであろうと、三角測定の形態に依存する。単一のアンテナが、通常、信号振幅監視して、無線周波数源の距離範囲を探知し、また2本以上の固定アンテナまたは単一の回転アンテナが、方向を探知する。通常、長い距離範囲にわたって、これらのシステムを動作させるための首尾一貫した手法は存在せず、周囲環境からの反射波に関連するマルチパスフェージングの複雑さを伴わずに、短距離のユビキタス無線信号を処理する信頼性のある方法も存在しない。より高い周波数を、符号化された変調およびより低い信号電力とともに使用する試みは、マルチパス効果を削減することが可能であるが、無線送信機源の高解像度測位にとって十分ではない。

赤外線源を3Dで感知するための最先端技術は、周囲領域の連続写真を撮る撮像システムを用いる。これらの撮像システムは、比較的短距離の特定の視野(FOV)に限定され、目標の追跡および識別のために、走査アルゴリズム画像処理とを組み込んでいる。かかるシステムは、必要とされる解像度と、関係する撮像スキャナの数とに応じて、より長い信号処理時間も必要とし、したがって、リアルタイムの制御アプリケーションにとって余り有用ではない。環境源から分離する目的でIR源の3D位置を決定するために、複雑な画像処理アルゴリズムが組み込まれなければならない。レンズシステム(lensing system)もシステム焦点の影響を受け、システムの焦点外物体は、不明瞭になり、補正するための合焦時間が必要となる。幅広いFOV、合焦時間、画像処理アルゴリズム、および複数のセンサがあいまって、IR源の3D位置を決定するための多くの構成要素を備える、複雑かつコストの高いシステムが生み出される。

光検出および測距(LIDAR)システム、またはレーザレーダは、光のパルス送出し、戻された信号を処理することによって機能する。光子フライト(photon flight)の時間を測定することによって、LIDARシステムは、周囲環境内のオブジェクトを空間的に導出する。かかるシステムは、戻された波長の相対的な信号強度が、ガス成分など環境の特性を示すように、様々な周波数のレーザパルスも含むが、測距を目的としない。意図されない反射性の物体および変化するガス特性は、主に、長距離追跡アプリケーション向けであるため、測距性能を妨げることになる。短距離のフライト追跡時間は、実用的であるとみなされない。

近年、3Dグラフカルゲームの出現は、ユーザが内蔵型3D特徴を有するゲームとインターフェースを取ることを可能にする3D無線デバイスに対する要求を増大させた。ユーザがコンピュータとより自然な相互作用を有することを可能にし、実質的に遅延のない形で、より円滑な測位を提供するために、3D測位向けのより高いデータ転送速度に対する必要も存在する。やはり必要とされるのは、ますます洗練されたゲームと、高い解像度のコンピュータ画面のためのより高い解像度の測位である。しかし、真に無線式であり、複数のユーザが同じインターフェース画面と相互作用し、様々なコントローラ機能と相互作用することを可能にするデバイスに対する必要が高まっている。(マルチユーザゲームのための)ユーザ識別スイッチングポインティング、3Dオブジェクト制御、および仮想現実のためのその他の3Dレンダリング機能などのゲーム機能。

一部の無線インターフェースデバイスは、コンピュータ画面からより長い距離で(例えば、1メートルから3メートルで)動作し、3D空間内の送信機の位置を特定するために使用される信号を送信するための赤外線媒体および/または音声媒体に基づく。これらの信号は、時間遅延に基づいて、ハンドヘルド送信デバイスの位置を三角測量するベース受信機によって受信される。これらのデバイスは、身体障害者ユーザ、および、ゲームなど、より幅広い空間量全域でのインターフェースを必要とするユーザに適している。これらの技術は、一般に、限定された動作範囲を有し、電力を提供するために、電源ケーブルハンドヘルドデバイステザリングされ、ハンドヘルドデバイスとベース受信機との間で信号を交換するように動作可能であることを一般に必要とする。したがって、これらのデバイスは、完全に無線式でないか、または2D画面出力を提供することが意図され、測距を行う能力を有さないため、幾分、使用しにくい。

概要

信号送信デバイスの測距探知のための方法および装置が提供される。この信号受信方法は、デジタルベースのみであり、アナログ測定デバイスである受信機を必要としない。測距は、最低で単一の信号送信機から隔置された距離範囲内で動作する単一のパルス放出デバイスと、単一のデジタル受信機と、処理回路とを使用して達成可能である。一般に、複数の送信パルスエミッタを、任意の固定三次元構成で配置された複数のデジタル受信機からなる構成を使用して、三次元(XYZ座標)で事実上同時に測距および測位することができる。適用例は、距離範囲を決定するように設計された受信機に対する少なくとも1個の信号送信機、または距離範囲を決定するために、オブジェクトから送信された少なくとも1つの反射信号を含み得る。

目的

ユーザがコンピュータとより自然な相互作用を有することを可能にし、実質的に遅延のない形で、より円滑な測位を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

シグナリングデバイス遠隔位置との間の距離を決定する際に使用するための信号を伝達するための信号送信デバイスであって、メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連プリアンブルパルスを含む、パルストレインを送信するように動作可能なソース送信機を備えており、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、前記データストリームが、前記メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、前記本体パルスが、前記プリアンブルパルスと共通の搬送周波数を含み、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、信号送信デバイス。

請求項2

前記ソース送信機が、漸進的に増大するパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、請求項1に記載のデバイス

請求項3

前記ソース送信機が、漸進的に減少するパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、請求項1および2に記載のデバイス。

請求項4

前記ソース送信機が、一連の本体パルス中のパルスごとに異なるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、請求項1から3のいずれかに記載のデバイス。

請求項5

前記ソース送信機が、固定パターンまたは変化するパターンに従って、一連の本体パルス中のパルスごとに異なるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、請求項1から4のいずれかに記載のデバイス。

請求項6

前記ソース送信機が、所定のアルゴリズムに従って、一連の本体パルス中のパルスごとに異なるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能な、請求項1から5のいずれかに記載のデバイス。

請求項7

前記ソース送信機が、近赤外線遠赤外線可視光線レーザ光線紫外線高周波無線、超音波、ならびにそれらの組合せおよび変調を含む搬送周波数を用いて動作可能である、請求項1から6のいずれかに記載のデバイス。

請求項8

前記ソース送信機が、可視光搬送周波数または赤外搬送周波数で送信されるパルスの場合は10KHz〜10,000KHz、無線搬送周波数で送信されるパルスの場合は100KHz〜10GHz、超音波搬送周波数で送信されるパルスの場合は10Hzから100KHzにわたるパルス速度ヘッダおよび一連の本体パルスを配信するように動作可能である、請求項1から7のいずれかに記載のデバイス。

請求項9

前記プリアンブルセグメントが、前記ソース送信機に割り当てられた、1つまたは複数の一意データフィールド符号語を含む一意の識別を含む、請求項1から8のいずれかに記載のデバイス。

請求項10

前記信号が、少なくとも1つのプリアンブルコードもしくはデータフィールド識別コードオペレーショナルデータフィールドコード時間同期データコード、および/または測距コードによって識別可能である、請求項1から9のいずれかに記載のデバイス。

請求項11

前記信号が信号測距コードを含み、前記パルスパターンの前記異なるバージョンが、前記実際のデータコードを含むシーケンスの点で異なる可変放射信号強度を使用して識別可能である、請求項1から10のいずれかに記載のデバイス。

請求項12

前記送信機が、ポインティングデバイスに固定され、前記電子回路が、前記ポインティングデバイスが前記ディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータに動作可能に関連付けられた入力デバイスと結合される、請求項1から11のいずれかに記載のデバイス。

請求項13

前記ソース送信機が、搬送波波形を生成するためのキャリアコード生成装置と、信号波形を生成するための信号コード生成装置とを含む、請求項1から12のいずれかに記載のデバイス。

請求項14

前記信号コード生成装置が、識別コード波形およびデータフィールドコード波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、請求項1から13のいずれかに記載のデバイス。

請求項15

前記信号コード生成装置が、暗号化波形を生成するように構成されている、請求項1から14のいずれかに記載のデバイス。

請求項16

前記信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、および/または暗号化波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、請求項1から15のいずれかに記載のデバイス。

請求項17

前記信号コード生成装置が、測距セグメント波形を生成するように構成されている、請求項1から16のいずれかに記載のデバイス。

請求項18

前記信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、暗号化波形、および/または測距セグメント波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、請求項1から17のいずれかに記載のデバイス。

請求項19

前記信号コード生成装置が、信号波形を生成するように構成されている、請求項1から18のいずれかに記載のデバイス。

請求項20

プロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、冪関数R(x)=xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の前記生成を制御するように構成され、式中、R(x)が電力レベルであり、xがゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、請求項1から19のいずれかに記載のデバイス。

請求項21

プロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、冪関数R(x)=N-xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の前記生成を制御するように構成され、式中、R(x)が電力レベルであり、xはゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、請求項1から19のいずれかに記載のデバイス。

請求項22

プロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、増大および/または減少する、非線形および/または線形距離範囲コードとしての冪関数R(x)に従って、あるいは前記測距セグメント波形の要素を選択または識別するための1つまたは複数のサブルーチンを実行するアルゴリズムに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の前記生成を制御するように構成されている、請求項1から19のいずれかに記載のデバイス。

請求項23

前記プロセッサが、電力レベルコントローラ通信し、前記キャリアコード生成装置、前記信号コード生成装置、および前記電力レベルコントローラが、前記信号を放出するためのエミッタと通信する、請求項1から22のいずれかに記載のデバイス。

請求項24

前記電力レベルコントローラが、前記プロセッサから受信された命令に従って、前記測距セグメント中のそれぞれのパルスごとに対応する電力レベルを設定するように構成されている、請求項1から23のいずれかに記載のデバイス。

請求項25

R(x)の値を格納するためのメモリをさらに備え、前記値が、前記プロセッサおよび/または前記電力レベルコントローラからアクセス可能である、請求項1から24のいずれかに記載のデバイス。

請求項26

前記信号が、前記振幅情報を受信するための信号強度コードと、前記送信デバイスの識別を決定するための送信機検出器コードと、それぞれ前記送信デバイスに対する前記無線信号中に埋め込まれた任意の特定のデータを決定するためのデータ信号抽出装置コードとを含む、請求項1から25のいずれかに記載のデバイス。

請求項27

前記ソース送信機が、電源と、信号強度コード生成装置と、信号変調器によって相互接続されたキャリアコード生成装置とを含み、前記送信機デバイスが、前記信号変調器から出力された波形を整形するためのパルス整形モジュールをさらに備え、前記送信機デバイスが、前記信号を出力するための、前記パルス整形変調器の出力に接続されたウェーブエミッタをさらに備える、請求項1から26のいずれかに記載のデバイス。

請求項28

前記ウェーブエミッタが、赤外線発光ダイオードまたは発光ダイオードレーザエミッタ無線アンテナ、および/または圧電結合器を含む、請求項1から27のいずれかに記載のデバイス。

請求項29

前記信号コード生成装置が、マイクロプロセッサに結合されている、請求項1から28のいずれかに記載のデバイス。

請求項30

前記信号コード生成装置が、スイッチがアクティブ化されたとき、前記信号強度コードを別のコードに選択的に変更するためのスイッチをさらに備える、請求項1から29のいずれかに記載のデバイス。

請求項31

前記送信機デバイスが、光スイッチ中に組み込まれており、コンピュータインターフェースが、マウスティルトジョイスティックポインタコントローラ、6自由度インターフェース、またはジェスチャインターフェースを含む、請求項1から30のいずれかに記載のデバイス。

請求項32

前記送信機が外科用器具中に組み込まれている、請求項1から30のいずれかに記載のデバイス。

請求項33

前記送信機が、産業用ロボットゴルフマット、または速度測定デバイス中に組み込まれている、請求項1から30のいずれかに記載のデバイス。

請求項34

遠隔位置に配置されるべき受信機を備えた、ソース位置に対する前記遠隔位置の位置および/または距離範囲を決定するための信号を、信号送信デバイスから受信するための信号受信デバイスであって、前記受信機が、前記信号を受信するように動作可能であり、前記信号が、メッセージを表すデータストリームを形成するパルストレインを含み、前記パルストレインが、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含み、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンと一連の本体パルスとを有し、前記本体パルスが、前記ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、かつ前記メッセージの本体セグメントを表し、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有し、前記受信機が、所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを識別するように動作可能である、信号受信デバイス。

請求項35

前記受信機が、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された本体パルスをカウントするように動作可能であり、前記カウントが、前記位置および/または前記距離範囲を示す、請求項34に記載のデバイス。

請求項36

前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスをカウントするように動作可能な、1つまたは複数の信号プロセッサをさらに備え、前記カウント値が、前記距離範囲値を表す、請求項34から35のいずれかに記載のデバイス。

請求項37

前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスをカウントするように動作可能な、1つまたは複数の信号プロセッサをさらに備え、前記カウント値が、前記距離範囲値を表す、請求項34から36のいずれかに記載のデバイス。

請求項38

前記受信機ユニットに結合され、前記受信機ユニットから入力を受信するための、デジタル信号受信機と、チャネルプロセッサとをさらに備え、前記チャネルプロセッサが、検出器、帯域通過フィルタ、自動利得コントローラ、および/またはしきい値プログラム可能比較器を含み、前記チャネルプロセッサが、前記受信されたデジタル信号からパルスカウント情報を決定し、前記パルスカウント情報を出力するための信号強度データ計算機をさらに備える、請求項34から37のいずれかに記載のデバイス。

請求項39

前記受信機が、信号エネルギー変換器と、前記信号エネルギー変換器によって報告されたパルスに関する利得を制御するための利得コントローラとを含む、請求項34から38のいずれかに記載のデバイス。

請求項40

前記信号エネルギー変換器から入力を受信するように構成された低雑音増幅器と、前記低雑音増幅器と通信するように構成された帯域通過フィルタとをさらに備える、請求項34から39のいずれかに記載のデバイス。

請求項41

前記利得コントローラが、前記低雑音増幅器および/または前記帯域通過フィルタを調整するように構成されている、請求項34から40のいずれかに記載のデバイス。

請求項42

パルス強度値を所定のしきい値と比較するために、前記利得コントローラと通信するように構成された比較器をさらに備える、請求項34から41のいずれかに記載のデバイス。

請求項43

前記所定のしきい値を制御するように構成されたしきい値設定ユニットをさらに備える、請求項34から42のいずれかに記載のデバイス。

請求項44

デジタル出力ユニットと、前記デジタル出力ユニットから命令を受信するためのプロセッサとをさらに備える、請求項34から43のいずれかに記載のデバイス。

請求項45

前記プロセッサが、出力結果を提示するために、ディスプレイに命令を発行するように構成されている、請求項34から44のいずれかに記載のデバイス。

請求項46

送信機と受信機との間の距離範囲、相対位置および/または相対配向を決定するためのシステムであって、前記送信機と前記受信機との間の距離の増大に伴って変化するパラメータを有する信号を送信するように動作可能な送信機と、前記信号を受信するように動作可能な受信機と、前記受信された信号を使用して、前記距離範囲、前記相対位置および/または前記相対配向を決定するように適合された処理手段とを備えるシステム。

請求項47

前記パラメータがパルスパターンを含む、請求項46に記載のシステム。

請求項48

少なくとも1個の送信機と少なくとも1個の受信機との間の距離範囲、相対位置、および/または相対配向を決定するためのシステムであって、請求項1から33のいずれかに記載の少なくとも1個の送信機と、請求項1から44のいずれかに記載の少なくとも1個の受信機とを備えるシステム。

請求項49

信号送信機信号受信機との間の距離範囲を探知するためのシステムであって、a.測距メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含むパルストレインを有する測距信号を送信するように動作可能な送信機であって、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、前記データストリームが、前記メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、前記本体パルスが、前記ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、信号送信機と、b.遠隔位置に配置されるべき、前記パルストレインを受信するように動作可能な、1つまたは複数の信号受信機と、c.所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを識別し、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを距離範囲値と関連付けるために、前記受信機と通信するように動作可能な1つまたは複数の信号プロセッサとを備えるシステム。

請求項50

信号送信機と信号受信機との間の距離範囲を探知するためのシステムであって、a.それぞれが、測距メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含む、対応するパルストレインを有する測距信号を送信するように動作可能な複数の信号送信機であって、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、それぞれのプリアンブルセグメントが、前記対応する信号送信機の識別を表すデータを含み、前記データストリームが、前記メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、前記本体パルスが、前記プリアンブルパルスと共通の搬送周波数を有し、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、複数の信号送信機と、b.前記遠隔位置にまたは前記遠隔位置の近くに配置されるべき、前記パルストレインを受信するように動作可能な、1つまたは複数の信号受信機と、c.所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを識別し、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを距離範囲値と関連付けるために、前記受信機と通信するように動作可能な、1つまたは複数の信号プロセッサとを備えるシステム。

請求項51

前記1つまたは複数の信号プロセッサが、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスをカウントするように動作可能であり、前記カウント値が、前記距離範囲値を表す、請求項46から50のいずれかに記載のシステム。

請求項52

前記信号送信機が、第1の信号送信機を含み、前記1つまたは複数の受信機が、前記第1の信号送信機の近位に配置された第1の受信機と、前記第1の信号送信機から遠位に配置された第2の受信機とを含み、前記第1の受信機が、前記第2の受信機よりも高いカウント値を達成する、請求項46から51のいずれかに記載のシステム。

請求項53

前記信号送信機が、第1の信号送信機を含み、前記1つまたは複数の受信機が、第1のカウント値を生成するための第1の受信機を含み、前記第1の受信機のカウント値が、前記第1の信号送信機と前記第1の受信機との間の距離の増大に伴って減少する、請求項46から52のいずれかに記載のシステム。

請求項54

前記信号送信機が、それぞれ一意のプリアンブルセグメントを含む、それぞれ第1の測距信号および第2の測距信号を送信するようにそれぞれが構成された第1の送信機と第2の送信機とを含み、前記1つまたは複数の信号受信機が、第1の受信機と第2の受信機とを含み、信号プロセッサのうちの少なくとも1つが、所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記第1の送信機からの前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを第1の距離範囲値と関連付けるために、前記第1の受信機と通信するように動作可能であり、前記第2の信号プロセッサが、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記第2の送信機からの前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを第2の距離範囲値と関連付けるために、前記第2の受信機と通信するように動作可能である、請求項46から53のいずれかに記載のシステム。

請求項55

前記信号プロセッサが、前記第1の受信機と通信する第1の信号プロセッサと、前記第2のプロセッサと通信する第2の信号プロセッサとを含む、請求項46から54のいずれかに記載のシステム。

請求項56

前記信号送信機と前記信号受信機との間に少なくとも1つの反射面をさらに備え、それぞれの信号受信機ごとに、前記対応する距離範囲値が、前記信号送信機と前記反射面との間の前記距離に、前記反射面と前記受信機との間の前記距離を加えた値に関係する、請求項46から55のいずれかに記載のシステム。

請求項57

送信機と受信機との間の距離範囲、相対位置、および/または相対配向を決定するための方法であって、送信位置受信位置との間の距離の増大に伴って変化するパラメータを用いて、前記送信位置から信号を送信するステップと、前記位置において、または前記位置に関する前記信号を受信するステップと、前記距離範囲、前記相対位置、および/または前記相対配向を決定するために、前記受信された信号を処理するステップとを含む方法。

請求項58

前記ソース位置と前記遠隔位置との間の距離範囲を探知する方法であって、a.ソース位置から、メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含む、パルストレインを発行するステップであって、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、前記データストリームが、前記メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、前記本体パルスが、前記プリアンブルパルスと共通の搬送周波数を有し、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、ステップと、b.前記遠隔位置において、前記パルストレインを受信するステップと、c.所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを識別するステップと、d.前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレインを前記ソース位置と前記遠隔位置との間の距離範囲値と関連付けるステップとを含む方法。

請求項59

前記複数のソース位置と前記複数の遠隔位置との間の距離範囲を探知する方法であって、a.それぞれのソース位置から、測距メッセージを表すデータストリームを形成し、一連のプリアンブルパルスを含む、パルストレインを含む測距信号を発行するステップであって、前記プリアンブルパルスが、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有し、前記一連のプリアンブルパルスが、前記メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応し、かつ前記ソース位置に対して一意のパターンを有し、前記データストリームが、前記メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、前記本体パルスが、ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、前記本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで前記一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、ステップと、b.それぞれの遠隔位置において前記測距信号を受信するステップと、c.それぞれの測距信号中で、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える、前記パルストレイン中で受信された前記本体パルスを識別するステップと、d.それぞれの測距信号ごとに、前記所定の本体パルス強度しきい値を超える前記パルストレインを、前記それぞれのソース位置と前記それぞれの遠隔位置との間の距離範囲値と関連付けるステップとを含む方法。

請求項60

位置を感知するためのシステムであって、パルスパターンを形成するために、パルストレインにわたって変わるパルス強度を有するパルストレインを含む信号を送信するように動作可能な送信機と、前記送信機に対する受信機の位置に従って前記パルスパターンの異なるバージョンを有する前記信号を受信するようにそれぞれが動作可能な、前記送信機からおよび互いに隔置された複数の受信機と、前記受信機に結合され、それぞれの受信機によって受信された前記パルスパターンの対応するバージョンの比較に基づいて、前記送信機の位置を決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステム。

請求項61

一意の識別を有する信号を送信するようにそれぞれが動作可能な、少なくとも1個の追加の送信機をさらに備え、前記電子回路がさらに、前記一意の識別に基づいて、前記送信機のそれぞれを他の送信機から区別するように動作可能であり、前記電子回路がさらに、前記送信デバイスそれぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能である、請求項46から55および60のいずれかに記載のシステム。

請求項62

それぞれの受信機が、前記信号の波長とは無関係な距離だけ前記他の受信機の波エネルギー入力デバイスのそれぞれから隔置された、前記波エネルギー入力デバイスを含む、請求項46から55および60から61のいずれかに記載のシステム。

請求項63

前記信号が、所定のパルス強度コーディング方式および/または所定のパルスコーディング方式に基づいている、請求項46から55および60から62のいずれかに記載のシステム。

請求項64

前記信号が、1つまたは複数のパルスグループを含む、請求項46から55および60から63のいずれかに記載のシステム。

請求項65

前記一意の識別が、それぞれの送信機に割り当てられた、1つまたは複数の一意のデータフィールド符号語を含む、請求項46から55および60から64のいずれかに記載のシステム。

請求項66

前記信号が、少なくとも1つのプリアンブルコードまたはデータフィールド識別コード、オペレーショナルデータフィールドコード、時間同期データコード、および/または測距コードによって識別可能である、請求項46から55および60から65のいずれかに記載のシステム。

請求項67

前記信号が信号測距コードを含み、前記パルスパターンの前記異なるバージョンが、前記実際のデータコードを含むシーケンスの点で異なる可変放射信号強度を使用して識別可能である、請求項46から55および60から66のいずれかに記載のシステム。

請求項68

前記送信機が、ポインティングデバイスに固定され、前記電子回路が、前記ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、前記ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータに動作可能に関連付けられた入力デバイスと結合されている、請求項46から55および60から67のいずれかに記載のシステム。

請求項69

前記ポインティングデバイスが、ユーザアクチュエーションのための少なくとも1つのボタンを含み、前記信号が、直接利用可能であるもの、前記プリアンブル中に符号化されたもの、および/または前記プリアンブル中で変調されたものに基づく、請求項46から55および60から68のいずれかに記載のシステム。

請求項70

前記送信機デバイスが、少なくとも1つのバッテリソーラセル、および/またはコイルを含む電源を含む、請求項46から55および60から69のいずれかに記載のシステム。

請求項71

前記コイルが、前記電源の近位に放射するEM動力供給フィールドからエネルギーを受信するように動作可能である、請求項46から55および60から70のいずれかに記載のシステム。

請求項72

前記コイルが、機械的動作によって磁界から電気エネルギー誘起するように動作可能である、請求項46から55および60から71のいずれかに記載のシステム。

請求項73

2個の受信機を備え、前記位置が、距離範囲および変化として一次元表現される、請求項46から55および60から72のいずれかに記載のシステム。

請求項74

前記送信機のうちの少なくとも1つおよび前記受信機のうちの少なくとも1つが、自己較正のために、動作の間、固定状態のままである、請求項46から55および60から73のいずれかに記載のシステム。

請求項75

第1の三角形グループとして配置された前記受信機のうちの少なくとも3個と、第2のグループとしてグループ化された、少なくとも3個の受信機とを備え、前記電子回路が、前記第1のグループから第1の入力を受信するように動作可能であり、さらに第2のグループから第2の入力を受信するように動作可能であり、前記グループが、前記受信機のうちの1個だけを共通に有し、前記電子回路がさらに、前記第1の入力と前記第2の入力の比較に基づいて、前記送信機の距離範囲と少なくとも二次元位置とを決定するように動作可能である、請求項46から55および60から74のいずれかに記載のシステム。

請求項76

長方形の形態に配置された、少なくとも4個の受信機ユニットを備え、前記電子回路が、それぞれ2個の受信機からなる4つの対からそれぞれ4つの別個の入力を受信するように動作可能であり、前記電子回路がさらに、前記別個の入力の比較に基づいて、前記送信デバイスの三次元位置を決定するように動作可能である、請求項46から55および60から75のいずれかに記載のシステム。

請求項77

前記長方形の形態が、コンピュータディスプレイ周辺部の周りに配置された面である、請求項46から55および60から76のいずれかに記載のシステム。

請求項78

立方体に配置された、少なくとも8個の受信機ユニットを備え、前記電子回路が、2つずつグループにした前記8個の受信機ユニットの8つの対からそれぞれ8つの別個の入力を受信するように動作可能であり、前記電子回路がさらに、前記別個の入力の比較に基づいて、前記立方体に対する前記送信デバイスの三次元位置を決定するように動作可能である、請求項46から55および60から77のいずれかに記載のシステム。

請求項79

前記電子回路が、前記受信機に接続された、少なくとも1個のマルチチャネルプロセッサと、前記マルチチャネルプロセッサに接続された検出器および位置計算機と、出力装置に取り付け可能な電子周辺機器に前記位置を提示するための出力装置とを含む、請求項46から55および60から78のいずれかに記載のシステム。

請求項80

前記電気周辺機器が、汎用コンピュータおよびディスプレイデバイスであり、前記汎用コンピュータが、前記ディスプレイデバイス上の前記位置の表示を提示するように構成されている、請求項46から55および60から79のいずれかに記載のシステム。

請求項81

前記マルチチャネルプロセッサが、前記受信機ユニットに結合され、前記受信機ユニットから入力を受信するための、デジタル信号受信機を含み、前記チャネルプロセッサが、検出器、帯域通過フィルタ、自動利得コントローラ、および/またはしきい値プログラム可能な比較器をさらに備え、前記チャネルプロセッサが、前記受信されたデジタル信号からパルスカウント情報を決定し、前記パルスカウント情報を出力するための、信号強度データ計算機をさらに備える、請求項46から55および60から80のいずれかに記載のシステム。

請求項82

前記信号が、前記振幅情報を受信するための信号強度コードと、前記送信デバイスの識別を決定するための送信機検出器コードと、それぞれ前記送信デバイスに対する前記無線信号中に埋め込まれた任意の特定のデータを決定するためのデータ信号抽出装置コードとを含む、請求項46から55および60から81のいずれかに記載のシステム。

請求項83

前記送信機が、電源と、信号強度コード生成装置と、信号変調器によって相互接続されたキャリアコード生成装置とを含み、前記送信機デバイスが、前記信号変調器から出力された波形を整形するためのパルス整形モジュールをさらに備え、前記送信機デバイスが、前記パルス整形変調器の出力に接続され、前記信号を出力するための、ウェーブエミッタをさらに備える、請求項46から55および60から82のいずれかに記載のシステム。

請求項84

前記ウェーブエミッタが、赤外線発光ダイオードまたは発光ダイオード、レーザエミッタ、無線アンテナ、および/または圧電結合器を含む、請求項46から55および60から83のいずれか一に記載のシステム。

請求項85

前記信号コード生成装置がマイクロプロセッサに結合されている、請求項46から55および60から84のいずれかに記載のシステム。

請求項86

前記信号コード生成装置が、スイッチがアクティブ化されたとき、前記信号強度コードを別のコードに選択的に変更するためのスイッチをさらに備える、請求項46から55および60から85のいずれかに記載のシステム。

請求項87

前記送信機デバイスが、マウス、ティルト型ジョイスティック、ポインタコントローラ、6自由度インターフェース、またはジェスチャインターフェースを含むコンピュータインターフェース中に組み込まれている、請求項46から55および60から86のいずれかに記載のシステム。

請求項88

前記送信機が外科用器具中に組み込まれている、請求項46から55および60から87のいずれかに記載のシステム。

請求項89

前記送信機が、産業用ロボット、ゴルフマット、または速度測定デバイス中に組み込まれている、請求項46から55および60から88のいずれかに記載のシステム。

請求項90

それぞれの受信機が、波エネルギー入力デバイスと受信機要素とを含む、請求項46から55および60から89のいずれかに記載のシステム。

請求項91

前記波エネルギー入力デバイスが、ダイオードアンテナ、または圧電結合器を含む、請求項46から55および60から90のいずれかに記載のシステム。

請求項92

前記受信機要素が、前記波エネルギー入力デバイスに接続された低雑音増幅器と、前記低雑音増幅器に接続された帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタに接続され、前記電子回路に出力し、前記低雑音増幅器にフィードバックするための、自動利得コントローラ回路と、パルスカウントプロセッサに出力されるプログラム可能なしきい値比較器とを備える、請求項46から55および60から91のいずれかに記載のシステム。

請求項93

信号を送信するように動作可能な送信デバイスであって、前記送信機および電子回路から隔置された1つまたは複数の受信機ユニットと通信するための送信機において、前記電子回路が、所定の感知期間にわたる無線信号の信号強度の変化に従って前記送信機の距離範囲を決定する目的で、前記無線信号を受信するための少なくとも1個の受信機に接続されている、送信デバイス。

請求項94

送信デバイスから送信された信号を受信するように動作可能な受信機ユニットであって、各受信機ユニットが前記信号の異なるバージョンを受信するように動作可能なように、実質的に同一の別の受信機ユニットから隔置して配置されるべき、かつ前記受信機ユニットの両方に接続可能な電子回路に接続されるべき受信機ユニットにおいて、前記電子回路が、前記信号の前記異なるそれぞれのバージョン間の比較に基づいて、前記受信機ユニットに対する前記信号送信デバイスの位置を決定するように動作可能である、受信機ユニット。

請求項95

位置を感知するための方法であって、第1の送信デバイスから第1の信号を受信するステップであって、前記第1の信号がパルストレインの第1のバージョンを有する本体セグメントをその中に含む、ステップと、前記第1の送信デバイスから第2の信号を受信するステップであって、前記第2の信号が、前記パルストレインの第2のバージョンを有する前記本体セグメントを含む、ステップと、前記第1のバージョンと前記第2のバージョンの比較に基づいて、前記送信デバイスの位置を決定するステップとを含む方法。

請求項96

第2の送信デバイスから第1の信号を受信するステップであって、前記第1の信号が、パルストレインの第1のバージョンを有する本体セグメントを含む、ステップと、前記第2の送信デバイスから第2の信号を受信するステップであって、前記第2の信号が、前記パルストレインの第2のバージョンを有する本体セグメントを含み、前記第2の信号が、前記第1の信号とは異なる時間に送信される、ステップと、前記第2の信号の前記第1のバージョンと前記第2のバージョンの比較に基づいて、前記第1の送信デバイスの距離範囲および/または位置を決定するステップとをさらに含む、請求項57から59、および95のいずれかに記載の方法。

請求項97

前記受信するステップが、前記信号を受信するための波エネルギー入力デバイスと、前記追加の信号を受信するための追加の波エネルギー入力デバイスとを提供するステップを含み、前記波エネルギー入力デバイスが、前記信号および前記追加の信号の波長とは無関係な固定した距離だけ隔置されている、請求項57から59、および95から96のいずれかに記載の方法。

請求項98

前記信号および前記追加の信号が、コードと信号強度可変アルゴリズムとに基づく、請求項57から59、および95から97のいずれかに記載の方法。

請求項99

前記同時のパルスコードおよび信号強度可変アルゴリズムが、増分ランプシーケンス、減分ランプシーケンス、および/またはランダムに選択された強度コードを含む、請求項57から59、および95から98のいずれかに記載の方法。

請求項100

コードに基づく前記アルゴリズムが、前記信号の一意の信号強度パターンを識別し、一意の距離範囲が計算されることを可能にする、請求項57から59、および95から99のいずれかに記載の方法。

請求項101

前記信号の異なるバージョンが、前記送信デバイスのそれぞれに割り当てられた一意の符号語である、異なるパルスコードを介して識別可能である、請求項57から59、および95から100のいずれかに記載の方法。

請求項102

前記信号が無線信号であり、前記信号の前記異なるバージョンが、異なる信号強度コードを介して前記バージョン間で識別可能である、請求項57から59、および95から101のいずれかに記載の方法。

請求項103

前記無線信号の前記異なるバージョンが、放射信号強度コーディング技法およびパルスコーディング技法のうちの少なくとも1つを使用して識別可能である、請求項57から59、および95から102のいずれかに記載の方法。

請求項104

ポインティングデバイス上に前記送信デバイスを提供するステップと、前記ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、前記ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータ上に入力デバイスと結合して前記電子回路を提供するステップとをさらに含む、請求項57から59、および95から103のいずれかに記載の方法。

請求項105

前記ポインティングデバイスが、ユーザアクチュエーションのための少なくとも1つのボタンを含み、前記信号が、前記プリアンブルまたは測距符号語の形でフォーマットされたデータに基づき、前記ボタンのアクチュエーションが、少なくとも1つの測距期間にわたって前記符号語を変更することによって、前記受信機ユニットに送信される、請求項57から59、および95から104のいずれかに記載の方法。

請求項106

前記送信デバイス中に組み込まれた電源が、バッテリ、ソーラセル、前記電源の近位で放射するEM動力供給フィールドからエネルギーを受け取るように動作可能なコイル、または機械的動作によって磁界から電気エネルギーを誘起するように動作可能なコイルを含む群から選択される、請求項57から59、および95から105のいずれかに記載の方法。

請求項107

異なる送信デバイスの前記一意の識別が、それぞれの送信デバイス中の一意のデータフィールドコードを介して実施される、請求項57から59、および95から106のいずれかに記載の方法。

請求項108

位置を感知するためのシステムであって、それぞれが一意の無線信号を送信するように動作可能な少なくとも2つの送信デバイスと、互いに隔置され、それぞれの信号の異なるバージョンを受信するようにそれぞれが動作可能であり、波エネルギー入力デバイスと受信機要素とを備える、少なくとも2個の受信機ユニットと、前記受信機要素に結合され、前記一意のデータフィールドに基づき、かつそれぞれの信号の前記異なるバージョン間の比較に基づいて前記送信デバイスを区別することにより、前記受信機ユニットに対する前記送信デバイスそれぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステム。

請求項109

前記受信機ユニットのそれぞれに関連する前記波エネルギー入力デバイスが、前記無線信号の前記波長とは無関係な距離だけ隔置されている、請求項49から56、60から92および108のいずれかに記載のシステム。

請求項110

前記信号が、前記送信デバイスのそれぞれに割り当てられた一意のデータフィールド符号語を含む、請求項49から56、60から92、および108から109のいずれかに記載のシステム。

請求項111

前記信号の前記異なるバージョンが、放射信号強度コーディング技法およびパルスコーディング技法のうちの少なくとも1つを使用して識別可能である、請求項49から56、60から92、および108から110のいずれかに記載のシステム。

請求項112

送信領域内で1つまたは複数の送信デバイスを識別し、位置を特定するための送信システムであって、伝搬媒体上で前記送信領域の全域に信号を送信し、前記信号を前記伝搬媒体に結合するための少なくとも1つの送信手段であって、前記送信された信号が、組み合わされたパルスコーディング成分と信号強度コーディング成分とを備え、送信されたそれぞれの信号が、前記それぞれのデバイスを識別する一意のコードを含む、少なくとも1つの送信手段と、前記送信領域に関連付けられ、前記伝搬媒体に接続された、前記1つまたは複数の送信デバイスから少なくとも1つの送信信号を受信するための受信手段と、前記送信デバイスのうちの少なくとも1つを識別するために、前記送信信号を復号する手段とを備え、前記送信領域内で前記送信デバイスのうちの少なくとも1つの位置を決定する手段をさらに含むシステム。

請求項113

前記1つまたは複数の送信デバイスがアクティブなデバイスである、請求項49から56、60から92、および108から112のいずれかに記載の送信システム。

請求項114

前記送信距離範囲内において前記伝搬媒体内でエネルギーフィールドを生成する手段をさらに含む、請求項49から56、60から92、および108から113のいずれかに記載の送信システム。

請求項115

前記エネルギーフィールドが信号強度変化成分を含む、請求項49から56、60から92、および108から114のいずれかに記載の送信システム。

請求項116

前記送信デバイスのそれぞれが、アクティブな送信デバイス動作のために、前記エネルギーフィールドを介して信号を受信する手段を含む、請求項49から56、60から92、および108から115のいずれかに記載の送信システム。

請求項117

前記エネルギーフィールドが、EMフィールド、可視光線エネルギーフィールド、磁界、または音場を含む、請求項49から56、60から92、および108から116のいずれかに記載の送信システム。

請求項118

前記伝搬媒体が、前記送信距離範囲内に自由空間を備える、請求項49から56、60から92、および108から117のいずれかに記載の送信システム。

請求項119

前記伝搬媒体が、前記送信距離範囲内に閉塞を備える、請求項49から56、60から92、および108から118のいずれかに記載の送信システム。

請求項120

前記信号強度変化およびパルスコーディングが、一意の強度レベルのコーディングおよび/または距離範囲コーディングを表す、請求項49から56、60から92、および108から119のいずれかに記載の送信システム。

請求項121

前記信号強度コーディングが、順方向ランプコードまたは逆方向ランプコードである、請求項49から56、60から92、および108から120のいずれかに記載の送信システム。

請求項122

前記パルスコーディング信号成分変調が、振幅偏移キーイング(ASK)である、請求項49から56、60から92、および108から121のいずれかに記載の送信システム。

請求項123

前記パルスコーディング信号成分変調が、周波数偏移キーイング(FSK)である、請求項49から56、60から92、および108から122のいずれかに記載の送信システム。

請求項124

前記1つまたは複数の送信デバイスの前記一意のコードが、前記データフィールド中にある、請求項49から56、60から92、および108から123のいずれかに記載の送信システム。

請求項125

前記1つまたは複数の送信デバイスが、送信信号を生成するアクティブなデバイスである、請求項49から56、60から92、および108から124のいずれかに記載の送信システム。

請求項126

前記送信信号が電磁信号である、請求項49から56、60から92、および108から125のいずれかに記載の送信システム。

請求項127

前記伝搬媒体が、前記送信距離範囲内にEM反射および導電層を備える、請求項49から56、60から92、および108から126のいずれかに記載の送信システム。

請求項128

前記信号受信機手段が、複数の隔置された信号受信機を含み、前記1つまたは複数の送信デバイスそれぞれの位置を決定する前記手段が、前記伝搬媒体を通って前記複数の信号受信機に至る前記無線送信信号の前記受信信号強度を計算する手段を含む、請求項49から56、60から92、および108から127のいずれかに記載の送信システム。

請求項129

前記1つまたは複数の送信デバイスのそれぞれを復号および識別する前記手段が、受信された送信信号を前記1つまたは複数の送信デバイスの格納された識別コードと比較し、フィルタアウトする手段を含む、請求項49から56、60から92、および108から128のいずれかに記載の送信システム。

請求項130

送信距離範囲内の1つまたは複数の送信デバイスを識別し、位置を特定するための送信システムであって、前記送信領域の全域に信号を伝導するための信号伝搬媒体であって、前記送信デバイスのうちの少なくとも1つが、送信信号を作成し、前記信号を前記伝搬媒体に結合する手段を含み、前記送信信号が、信号強度コーディングおよび/またはパルスコーディングを備え、それぞれの送信信号が、前記それぞれの送信デバイスを識別する一意のコードを含む、信号伝搬媒体と、前記送信領域に関連付けられ、前記伝搬媒体に接続された、前記1つまたは複数の送信デバイスから少なくとも1つの送信信号を受信するための信号受信手段と、前記1つまたは複数の送信デバイスを識別するために、前記送信信号を復号する手段と、前記送信距離範囲内の前記1つまたは複数の送信デバイスの位置を決定する手段とを含むシステム。

請求項131

前記1つまたは複数の送信デバイスの一部分が、送信信号を生成するアクティブなデバイスであり、前記1つまたは複数の送信デバイスの別の部分が、アクティブなトランシーバデバイスである、請求項49から56、60から92、および108から130のいずれかに記載の送信システム。

請求項132

少なくとも2個の送信機の位置を感知するためのシステムであって、それぞれが一意の信号を送信するように動作可能である、少なくとも2個の送信機と、それぞれが前記信号の異なるそれぞれのバージョンを受信するように動作可能であり、波エネルギー入力デバイスと受信要素とを有する、互いにおよび前記送信機から隔置された、少なくとも2個の受信機と、前記受信要素に結合されており、一意のデータフィールドに基づき、かつそれぞれの信号の前記異なるバージョン間の比較に基づいて、前記送信機を区別することにより、前記受信機に対する前記送信機の位置を実質的に同時に決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステム。

請求項133

送信機の位置を感知するためのシステムであって、前記送信機が、独特の信号を放出するように構成されており、受信機が、前記独特の信号を受信し、前記独特の信号に基づいて、前記送信機を識別するように動作可能であり、電子回路が、前記受信機に結合され、前記信号の特性に基づいて、前記受信機に対する前記送信機の位置を決定するように動作可能である、システム。

請求項134

位置を感知するためのシステムであって、(a)信号強度変化を伴うパルス波指向信号を送信するように動作可能な送信機と、(b)前記送信機から隔置して配置された、少なくとも1個の受信機とを備え、(c)前記送信機が、調時バーストパターン電力バーストパターンとを同時に送信し、さらに(d)前記信号の異なるバージョンを受信するようにそれぞれが動作可能である、少なくとも1個の追加の受信機と、(e)前記受信機に結合され、前記信号のそれぞれのバージョン間の比較に基づいて、前記受信機に対する前記送信機の位置を決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステム。

請求項135

識別と信号強度変化とを有する信号を送信するようにそれぞれが動作可能である、少なくとも1個の追加の送信機が存在し、(a)前記電子回路がさらに、受信された識別と信号強度変化とに基づいて、前記送信機のそれぞれを前記その他の送信機と区別するように動作可能であり、(b)前記電子回路が、前記送信機の位置を実質的に同時に決定するように動作可能である、請求項49から56、60から92、および108から134のいずれかに記載のシステム。

請求項136

位置を感知するためのシステムであって、調時バーストパターンおよび電力バーストパターンとして同時に送信されるパルス波指向信号を送信するようにそれぞれが動作可能である複数の送信機を備えており、それぞれの送信機からの前記信号が、前記その他の送信機のそれぞれの前記信号から区別可能であり、前記送信機から前記信号の異なるバージョンを受信するようにそれぞれが動作可能である複数の受信機と、前記受信機に結合され、前記信号の異なるバージョン間の比較に基づいて、前記受信機に対する前記送信機のそれぞれの位置を決定するように動作可能である電子回路とが存在するシステム。

請求項137

第1の位置に関連する送信機と第2の位置に関連する受信機とを備えた、2つの位置間の距離範囲値を検出するためのシステムであって、前記送信機が、識別可能なグループとして構成されたパルストレインを放出するように動作可能であり、それぞれのグループが、信号強度の離散値の点で異なる、いくつかのパルスを含み、前記受信機が、前記強度が知られているしきい値よりも大きい場合は、非アクティブな状態とアクティブな状態との間で動作可能であり、そうでない場合はアクティブでない、システム。

請求項138

第1の位置に関連する送信機と第2の位置に関連する受信機とを備えた、2つの位置間の距離範囲値を検出するためのシステムであって、前記送信機が、識別可能なグループとして構成されたパルストレインを放出するように動作可能であり、それぞれのグループが、信号強度の離散値の点で異なる、いくつかのパルスを含み、前記受信機が、前記強度が知られているしきい値よりも大きい場合は、非アクティブな状態とアクティブな状態との間で動作可能であり、そうでない場合はアクティブでない、システム。

請求項139

2つの位置間の距離範囲値を検出するための方法であって、第1の位置において、識別可能なグループとして構成されたパルストレインを送信するステップであって、それぞれのグループが、信号強度の離散値の点で異なるいくつかのパルスを含む、ステップと、第2の位置において、前記パルストレインを受信するステップと、前記パルストレイン中の最小強度を決定するステップと、前記最小強度が所定のしきい値を超えたとき、検出状態をアクティブ化するステップとを含む方法。

請求項140

第2の位置に対する第1の位置の相対的位置を決定する方法であって、前記位置のうちの1つから信号を放出するステップであって、前記信号が、信号強度の1組の離散値として距離範囲内で変わる一続きのパルスを搬送する、ステップと、前記位置のうちの前記その他の位置から前記信号を受信するステップと、前記信号から最小信号強度値を測定するステップと、前記最小強度値を対応する相対的位置と関連付けるステップとを含む方法。

請求項141

前記最小強度値に対する所定のしきい値を提供するステップと、前記所定のしきい値を調整するステップとを含む、請求項49から56、60から92、および108から140のいずれかに記載の方法。

請求項142

関連付ける前記ステップが、前記最小強度値と前記対応する相対的位置との間の相関に関するルックアップテーブルにアクセスするステップを含む、請求項49から56、60から92、および108から141のいずれかに記載の方法。

請求項143

関連付ける前記ステップが、対応する相対位置値を生成するために、それぞれの最小強度値に関する所定の変換関数にアクセスするステップを含む、請求項49から56、60から92、および108から142のいずれかに記載の方法。

請求項144

増大および/または減少する、非線形および/または線形の距離範囲コードとしての冪関数R(x)、に従って、あるいは測距セグメント波形の要素を選択または識別するための、1つまたは複数のサブルーチンを実行するアルゴリズムに従って、測距セグメント波形を含む信号波形を生成するステップをさらに含む、請求項49から56、60から92、および108から144のいずれか一項に記載の方法。

請求項145

1つまたは複数の冪関数に従って、測距セグメント波形の要素を選択、識別、または定量するための、1つまたは複数のサブルーチンを実行するアルゴリズムに従って、測距セグメント波形を含む信号波形を生成するステップをさらに含む、請求項49から56、60から92、および108から145のいずれか一項に記載の方法。

技術分野

0001

同時係属出願の参照
本出願は、その主題全体が参照により本明細書に組み込まれている、「A METHODANDAPPARATUS FOR RANGING FINDING, ORIENTING, ANDPOSITIONING OF SINGLEOR MULTIPLE DEVICES」という名称の、2009年1月27日に出願された米国仮特許出願第61/147,711号に関し、その優先権を主張するものである。

0002

本開示は、1つまたは複数の信号送信デバイス距離範囲探知に関し、したがって、それらの信号送信デバイスから送信された信号に基づいて、それらの信号送信デバイスの配向および位置を決定することに関する。

背景技術

0003

電磁波の位置を三次元で特定するための現在の方法は、センサ画像処理アルゴリズムと組み合わされた平面センサアレイを使用した、強度測定波長測定、および位相測定に依存する。より低い周波数システムでは、平面センサアレイによって測られた測定値が、電磁波源の3D位置を探知するために相関される。センサ間の波の位相シフトを測定することによって、電磁波源の位置を三角測量または三辺測量することが可能である。可視光線範囲内および赤外線範囲内のより高い周波数システムは、通常、電磁波源の3D位置を決定するために撮像ステムを使用する。3D位置決定用の他のシステムは、光検出および測距(Light Detecting and Ranging)(LIDAR)またはレーダシステムのように、アクティブEMビームを、反射波を測定する、長距離使用向けのセンサとともに使用する。3Dゲームデバイス出現は、現実的なリアルタイムゲーム経験を可能にするための3Dオブジェクトレンダリング(object rendering)および制御を含む様々なゲーム機能用の短距離の3D測位に対する要求を増大させた。

0004

無線周波数波の位置を特定するための現在の方法は、単一の指向性アンテナシステムであろうと、複数のアンテナと単一の処理アルゴリズムとを有する、フェーズドアレイレーダシステムであろうと、三角測定の形態に依存する。単一のアンテナが、通常、信号振幅監視して、無線周波数源の距離範囲を探知し、また2本以上の固定アンテナまたは単一の回転アンテナが、方向を探知する。通常、長い距離範囲にわたって、これらのシステムを動作させるための首尾一貫した手法は存在せず、周囲環境からの反射波に関連するマルチパスフェージングの複雑さを伴わずに、短距離のユビキタス無線信号を処理する信頼性のある方法も存在しない。より高い周波数を、符号化された変調およびより低い信号電力とともに使用する試みは、マルチパス効果を削減することが可能であるが、無線送信機源の高解像度測位にとって十分ではない。

0005

赤外線源を3Dで感知するための最先端技術は、周囲領域の連続写真を撮る撮像システムを用いる。これらの撮像システムは、比較的短距離の特定の視野(FOV)に限定され、目標の追跡および識別のために、走査アルゴリズム画像処理とを組み込んでいる。かかるシステムは、必要とされる解像度と、関係する撮像スキャナの数とに応じて、より長い信号処理時間も必要とし、したがって、リアルタイムの制御アプリケーションにとって余り有用ではない。環境源から分離する目的でIR源の3D位置を決定するために、複雑な画像処理アルゴリズムが組み込まれなければならない。レンズシステム(lensing system)もシステム焦点の影響を受け、システムの焦点外物体は、不明瞭になり、補正するための合焦時間が必要となる。幅広いFOV、合焦時間、画像処理アルゴリズム、および複数のセンサがあいまって、IR源の3D位置を決定するための多くの構成要素を備える、複雑かつコストの高いシステムが生み出される。

0006

光検出および測距(LIDAR)システム、またはレーザレーダは、光のパルス送出し、戻された信号を処理することによって機能する。光子フライト(photon flight)の時間を測定することによって、LIDARシステムは、周囲環境内のオブジェクトを空間的に導出する。かかるシステムは、戻された波長の相対的な信号強度が、ガス成分など環境の特性を示すように、様々な周波数のレーザパルスも含むが、測距を目的としない。意図されない反射性の物体および変化するガス特性は、主に、長距離追跡アプリケーション向けであるため、測距性能を妨げることになる。短距離のフライト追跡時間は、実用的であるとみなされない。

0007

近年、3Dグラフカルゲームの出現は、ユーザが内蔵型3D特徴を有するゲームとインターフェースを取ることを可能にする3D無線デバイスに対する要求を増大させた。ユーザがコンピュータとより自然な相互作用を有することを可能にし、実質的に遅延のない形で、より円滑な測位を提供するために、3D測位向けのより高いデータ転送速度に対する必要も存在する。やはり必要とされるのは、ますます洗練されたゲームと、高い解像度のコンピュータ画面のためのより高い解像度の測位である。しかし、真に無線式であり、複数のユーザが同じインターフェース画面と相互作用し、様々なコントローラ機能と相互作用することを可能にするデバイスに対する必要が高まっている。(マルチユーザゲームのための)ユーザ識別スイッチングポインティング、3Dオブジェクト制御、および仮想現実のためのその他の3Dレンダリング機能などのゲーム機能。

0008

一部の無線インターフェースデバイスは、コンピュータ画面からより長い距離で(例えば、1メートルから3メートルで)動作し、3D空間内の送信機の位置を特定するために使用される信号を送信するための赤外線媒体および/または音声媒体に基づく。これらの信号は、時間遅延に基づいて、ハンドヘルド送信デバイスの位置を三角測量するベース受信機によって受信される。これらのデバイスは、身体障害者ユーザ、および、ゲームなど、より幅広い空間量全域でのインターフェースを必要とするユーザに適している。これらの技術は、一般に、限定された動作範囲を有し、電力を提供するために、電源ケーブルハンドヘルドデバイステザリングされ、ハンドヘルドデバイスとベース受信機との間で信号を交換するように動作可能であることを一般に必要とする。したがって、これらのデバイスは、完全に無線式でないか、または2D画面出力を提供することが意図され、測距を行う能力を有さないため、幾分、使用しにくい。

先行技術

0009

米国特許第6821211号
米国特許第7329193号
米国特許第4851661号

発明が解決しようとする課題

0010

対位置または相対位置を表示する(コンピュータマウスおよびジョイスティックなど)既存のインターフェースシステムおよびゲームシステムは、任意のディスプレイまたは監視デバイスにある種の機構遅延またはデータリンク遅延をもたらし、提示速度を低下させる。したがって、コンピュータ画面上で閲覧される複数のオブジェクトおよびアイコン絶対位置データがディスプレイ上に提示される速度を高める、2Dおよび3Dで位置を感知するシステムおよび方法の必要が存在する。

課題を解決するための手段

0011

ゴルフスイング解析の分野においては、スイングの開始およびスイングの終了のタイミングシーケンスを開始するためにIR送信機およびIR受信機を使用する多くの発明が記載されている。特に、米国特許第6821211号は、IRエミッタおよび受信機の構成に応じて、開始時間および終了時間を、したがって、ゴルフクラブ経路の速度および角度を測定することを目的とするシステムを記載している。クラブスイングのオフセット整列および高さは、IRタイミン起動装置と、スイング感知通路内部のクラブフットを測距するための超音波パルスの使用とを記述する米国特許第7329193号に記載されている。マットに対するスイングクラブの範囲を決定する信号強度コードを用いて構成された信号自体の使用を記載する実施形態は先行技術には存在しない。

0012

米国海軍の米国特許第4851661号は、エッジ検出および角度オフセット測定に電力レベルおよびしきい値を使用することを論じている。先行技術に記載されているこの技法は、粗雑ではあるが、最終的に、接近するロボットを検出し、オフセット角度を測定するために、複数のIRLEDが異なる時点でオンにされることによって設定される電力レベルを使用する簡単な方法を定義している。

0013

添付の図面を参照して、例としてのみ、いくつかの例示的な実施形態を提供する。

図面の簡単な説明

0014

平面受信機アレイを備える動作可能な構成のいくつかの例示的な送信機の概略図である。
ペリメータ受信機アレイ(perimeter receiver array)を備える、別の動作可能な構成の例示的な送信機の概略図である。
部屋の周辺に配置された前記受信機の単一のアレイまたは複数のアレイとして受信機の三次元格子を備える動作可能な構成の1つの例示的な送信機の概略図である。
本明細書で定義される、送信機によって放出される信号のいくつかの例示的なプロットの概略図である。
図1の送信デバイスの一部分の概略図である。
本明細書で定義される、例示的な送信機によって放出される信号のいくつかの追加の例示的なプロットの概略図である。
図1の送信機を実装するプロセスの流れ図である。
図1の例示的な受信機アレイの一部分の概略図である。
例示的な送信機および例示的な受信機の概略動作図である。
受信機アレイを備える別の動作可能な構成の例示的な送信機の概略図である。
ペリメータ受信機アレイを備える別の動作可能な構成の例示的な送信機の別の概略図である。
マウスおよびポインタの形の追加の例示的な実施形態の透視図である。
マウスおよびポインタの形の追加の例示的な実施形態の透視図である。
受信機アレイを備える、別の動作可能な構成の例示的な送信機の概略図である。
さらに別の例示的な実施形態、この場合はゴルフマットの概略透視図である。
さらに別の例示的な実施形態、この場合は6DOFコントローラの概略透視図である。
本明細書の1つの例示的な実施形態による、コンピュータシステムの概略図である。
本明細書の1つの例示的な実施形態による、コンピュータシステムの概略図である。

実施例

0015

本開示は、その適用において、以下の記述に記載されるか、または図面で例示される構成要素の配置および構成の詳細のみに限定されない点を理解されたい。本開示は、その他の実施形態が可能であり、様々な形で実行されることが可能である。また、本明細書で使用される表現および専門用語は、記述のためであり、限定と見なされるべきではない点を理解されたい。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」、およびそれらの変形の使用は、それ以降に列挙される項目およびそれらの均等物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。その他の限定がない限り、本明細書において、「接続された」、「結合された」、および「設置された」という用語、ならびにそれらの変形は、広く使用され、直接的および間接的な接続、結合、ならびに設置を包含する。加えて、「接続された」、および「結合された」という用語、ならびにそれらの変形は、物理的または機械的または電気的な接続または結合に限定されない。さらに、後続の段落で説明されるように、図面で例示される特定の機械的または電気的な構成は、本開示の実施形態を例示するためのものである。しかし、当該開示の教示の範囲内であると見なされる、その他の代替の機械的または電気的な構成が可能である。さらに、別段の指示がない限り、「または」という用語は、包括的であると見なされるべきである。さらに、「a」という用語は、名指された形体(feature)の単一の記載がその後に続くとき、包括的に、それがその意味の範囲内に、2つ以上の名指された形体、または名指された形体を含む2つ以上の形体を含むことを意味すると解釈されるべきである。

0016

例示的な実施形態は、1つまたは複数の送信機の位置が、1つまたは複数の受信機のうちの少なくとも1つによって受信された、それぞれの送信機からの信号に基づいて、1つまたは複数の受信機によって決定できるシステムを提供し、それぞれの受信機は、電子回路に結合されており、それらの受信機によって受信された信号間の比較に基づいて、特定の送信機の位置を決定するように動作可能である。

0017

送信機の位置を感知するためのシステムは、パルス信号を送信するように構築された送信機を使用する。この少なくとも2個の受信機は、送信機からおよび互いに隔置して配置される。この少なくとも2個の受信機は、それぞれ、信号の異なるバージョンを受信するように動作可能である。電子回路は、この少なくとも2個の受信機に結合され、信号の異なるバージョン間の比較に基づいて、この少なくとも2個の受信機に対する送信機の位置を決定するように動作可能である。

0018

送信機の距離範囲を決定する方法であって、送信機は、少なくとも1個の受信機に接続された電子回路を用いて、送信機から隔置された受信機に信号を送信するように構築されており、この方法は、受信機に無線信号を送信するために送信機を動作させるステップと、受信機によって受信された無線信号から送信機の距離範囲を決定するステップとを含む。

0019

受信機は、互いにおよび送信機から隔置された、少なくとも2個の受信機を含む。これらの受信機は、それぞれ、送信機によって送信された信号の異なるバージョンを受信するように動作可能である。これらの受信機は、電子回路に接続され、その回路内で、信号のそれぞれの異なるバージョン間の比較に基づいて、これらの受信機に対する送信機の位置を決定するように構築される。

0020

送信機の位置を感知するための方法は、互いに隔置され、送信機から隔置された、少なくとも2個の受信機を使用する。送信機は、この少なくとも2個の受信機に信号を送信するように動作し、この少なくとも2個の受信機のそれぞれは、信号の異なるバージョンを受信するように動作可能である。この方法は、信号を送信するように送信機を動作させるステップと、それぞれが信号の異なるバージョンを受信するように、この少なくとも2個の受信機を動作させるステップと、信号の2つのバージョンの比較に基づいて、送信機の位置を決定するステップとを含む。

0021

位置を感知するためのシステムは、それぞれが一意の信号を送信するように動作可能な少なくとも2個の送信機を備える。互いに隔置された少なくとも2個の受信機が存在し、それぞれの受信機は、信号それぞれの異なるバージョンを受信するように動作可能である。これらの受信機は、波エネルギー入力デバイス受信機要素とから構成される。電子回路は、受信機要素に結合され、一意のデータフィールドに基づき、かつそれぞれの信号の異なる各バージョン間の比較に基づいて、無線送信機を区別することによって、それらの受信機に対するそれらの送信機それぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能である。

0022

送信領域内で1つまたは複数の送信機を識別し、位置を特定するためのシステムは、送信領域の全域に信号を伝導するための信号伝搬媒体を備える。それらの送信機のうちの少なくとも1つは、信号を生成し、この信号を信号伝搬媒体に結合する手段を有する。この信号は、組み合わされたパルスコーディングおよび信号強度コーディングを有し、それぞれの信号は、その信号が放出された送信機を識別する一意のコードを含む。受信機は、送信領域と関連付けられ、この少なくとも1個の送信機を識別し位置を特定する目的でその信号を復号する手段を用いて、この少なくとも1個の送信機から少なくとも1つの信号を受信するために伝搬媒体に接続される。

0023

送信機の位置を感知するためのシステムは、送信機に対して一意である信号を放出するように構成された送信機を使用する。受信機は、この信号を受信し、この信号と、受信機内で事前プログラムされた情報とに基づいて、送信機を識別するように動作可能である。電子回路は受信機に結合され、この信号に基づいて、受信機に対する送信機の位置を決定するように動作可能である。

0024

送信機からの反射信号の位置を感知するための方法は、互いに隔置され、送信機から隔置された、少なくとも2個の受信機を使用する。送信機は、送信された信号をこの少なくとも2個の受信機に反射する物体に信号を送信するように動作し、この少なくとも2個の受信機のそれぞれは、反射信号の異なるバージョンを受信するように動作可能である。この方法は、反射する物体に信号を送信するように送信機を動作させるステップと、次いで、それぞれが反射信号の異なるバージョンを受信するように、この少なくとも2個の受信機を動作させるステップと、その信号の2つのバージョンの比較に基づいて、送信機の位置を決定するステップとを備える。

0025

これから説明するように、1つの例示的な実施形態は、少なくとも1個の信号送信機10と、放出信号14を受信するように動作可能な少なくとも1個の信号受信機12とを含むシステムを提供する。これから論じるように、放出信号14は、送信機の識別を識別し、パケット同期タイミング通信する、情報の単一パケットを含み、かつ、パルストレインにわたって様々なパルス強度を有する、パルストレインを含む。信号受信機12は、信号を受信するとすぐ、(2つ以上の送信機の場合)送信機10を識別し、(2つ以上の受信機の場合)他の受信機12と受信パルスのタイミングを同期し、所定のしきい値を超えるパルスの数をカウントするように動作可能である。この場合、このカウントは、送信機10と受信機12との間の距離範囲を表す。較正と、アレイ16として配列または構成された他の複数の受信機とを使用して、送信機の距離範囲および位置を、個別にかつ別々に計算することができる。

0026

エミッタ17から、アレイ16に固定された、1つまたは複数の(この場合、9個の)信号受信機12に信号を送信する1つまたは複数の(この場合、2個の)信号送信機10を備える、1つの例示的な実施形態が図1に示されている。アレイ16は、この場合、平面構成で示されているが、必要に応じて、その他の構成でアレイ16を提供することも可能である。このシステムは、信号受信機12のそれぞれと、対応する信号送信機10との間の距離範囲18を決定するようにさらに動作可能であり、また、場合によっては、それぞれの信号送信機10の識別、その位置、および/または角度配向20を決定することもできる。そこから得られたデータは、三次元で表現可能なデータとして、コンピュータ内またはディスプレイユニット22上に記録でき、また3D画像またはアイコン24(図2)として表示してもよい。

0027

図2に示す、1つの例示的な実施形態は、例えば、実際の信号送信機10のリアルタイムの位置および動作の正確な表示として、対応するアイコン24が表示されるように、信号14をディスプレイユニット22の周囲22aに固定された任意の数の(この場合、8個の)信号受信機12に送信する、任意の数の(この場合、2個の)信号送信機10を含む。その他の位置、または画像、位置もしくは距離範囲などを表すデータを、ディスプレイユニット22上に、さらには、必要に応じて、他のディスプレイ上またはメッセージングデバイス上に他の形態で表示することも可能である。

0028

任意の数の信号送信機10が、例えば、室内で信号受信機と信号送信機10との間にある物体によって覆い隠されていない場合に、測距できるように、(三次元の部屋など)複数の表面30の構造物に固定された、1つもしくは複数の受信機要素12または信号受信機12のアレイ16を備える、もう1つの例示的な実施形態が図3に示されている。この距離範囲処理は、測定された距離範囲18に関する数式、三角測量アルゴリズムまたは三辺測量アルゴリズムなどを用いて行うことが出来る。

0029

例示的な実施形態は、IR遠近波、可視波、レーザ波紫外線波、高周波電波、ならびにそれらの組合せおよび様々な変調などの波現象が生じる任意の波媒体内で動作可能である。例示的な実施形態は、音響媒体および超音波にも適用可能である。これに加えて、この媒体は、送信信号を反射するように動作することが可能であり、この場合、送信機および受信機は、同じデバイスから動作可能であるか、または同じ処理ユニットによって制御される。信号を反射する物体は、送信機と受信機との間の較正可能なまたは測定可能な距離範囲を決定することを可能にする、適切な反映媒体(例えば、反射性金属面または特別なIR反射テープなど)を必要とすることがある。

0030

図1を参照すると、隔置され、同じ送信信号14を受信する、単一のまたは複数の個々の信号受信機12に対する単一の送信機10のような、簡単な構成しか必要としない、短距離精度の測距および測位が達成可能である。したがって、単一の送信機10が、その全体的パルスプロファイルが信号送信機からの距離の増大に伴って変化するパルストレインを形成する一連の一次バーストを含む、信号14を送信するように動作可能でありうる。全体的パルスプロファイルの変化を検出および較正すると、距離範囲、距離、および/または配向を相関させることが可能になる。一例では、このパルスプロファイルは、信号中のパルスのカウントとして測定され、例えば、1つまたは複数の較正測定値に基づいて、距離範囲18を表す値に変換される。したがって、この三次元測位計算は、複数の信号受信機12からの距離範囲18測定値に基づく。この測距および位置測定の方法は、送信信号の強度および受信機の感度に応じて、30メートルの最大距離範囲内で正確に行い得る。電磁媒体または音響媒体の場合、本明細書の例示的な実施形態による方法は、これらの伝送高周波数パルス発振に基づいており、これらのパルス信号に敏感で、かつこれらのパルス信号をデジタル処理可能な受信機を使用している。測距精度の推定値は、距離範囲が10メートルの場合は1cm以内の二乗平均平方根(RMS)誤差で、距離範囲が3メートルの場合は1.0mm以内のRMS誤差で、かつ0.1mmという低い距離範囲測定解像度で達成可能である。

0031

図4を参照すると、信号14は、受信機が送信機を識別し、測距またはパルスカウントに必須のタイミング動作と同期することを可能にする、デジタルプリアンブルセグメント34を含む。プリアンブルセグメント34は、この例では、デバイスID36、オペレーティングデータ38、暗号キーおよびチェックサムコード、または、一般に、信号送信機10と信号受信機12との間のデータ通信のために必要な巡回冗長性コード(CRC)40など、すべてのデジタルデータフィールドを含み得る。データフィールドの開始により、例えば、信号受信機12が同期および測距を開始することも可能になる。

0032

信号は、通常、信号送信機10と信号受信機12との間の距離範囲18の増大に伴って、すなわち、信号が大気などの搬送媒体中で受信機に向かって伝搬するにつれて変化する測距コードを提供する測距セグメント42も含む。この測距コードは、一連のパルスにわたって照明強度が変わる一連のパルスまたはパルストレインの形で提供される。この測距セグメントは、これから説明するように、送信機によって(プロットb)で44に見られるように)増分された、または(プロットc)で46に見られるように)減分された一連のランプ電力ベル(ramped power levels)を含めて、様々なプロファイル形状を有しうる。もう1つの例は、(プロットd)で48に見られるように)ランダムに変化するパルス強度を有するパルスを利用することが可能である。この場合、対応する受信測距セグメント138、140、および142は、所定のしきい値136を超えるパルスを含み、そのカウントが受信された信号の照明信号強度の直接の尺度を、したがって距離範囲を表す。これから説明するように、信号受信機12、およびそれらの構成要素、ならびにそれらに関連するモジュールおよび機能は、信号を受信し、信号送信機10を識別し、信号中に存在する、所定のしきい値を超えるパルスの数をカウントすることによって、測距セグメント42を処理するように構成される。このカウントは、次いで、信号送信機10と関連する信号受信機12との間の距離、すなわち距離範囲の表示を提供し、これは、複数の信号送信機10および受信機12に適用できる。

0033

一例では、この測位方法は、10KHz〜10,000KHzの単一の送信機パルスを使用する。この距離範囲は、送信ダイオードおよび受信ダイオードを使用する可視光線またはIR回路では変わり得るが、無線では、100KHzから上方に10GHzまで大きく変わり得る。それぞれの信号は、このように、デジタル符号化されたシーケンスまたは一連のパルスを含む1つまたは複数の一次バーストとして、約1KHz〜500KHzの速度で送信され、バースト速度はパルスレートよりも小さい。音波または音響パルスは、超音波範囲において10Hzから100KHzまで変わり得る。用途に応じて、バースト中のパルスのデューティサイクルは異なり、検出器がより効率的に動作するのを可能にすることもあるが、これは、その測距精度または測位精度に悪影響を及ぼすべきではない。

0034

図5では、それぞれの信号送信機10は、この場合はマイクロプロセッサ56の制御下にあり、コモンクロック58によって同期された別個プロセッサである、キャリアコード生成装置52と信号コード生成装置54とを含む。あるいは、キャリアコード生成装置52および信号コード生成装置54の機能を、汎用コンピュータなど一般的なプロセッサ内で実施してもよい。キャリアコード生成装置52および信号コード生成装置54は両方とも、キャリアコードおよび信号コード用の波形デジタル変調器60に送り、デジタル変調器60は、バイナリ波形をエミッタ17に配信するために、キャリアコード波形および信号コード波形を変調する。電力レベルコントローラ64は、マイクロプロセッサ56から測距コード詳細を受信し、信号伝送のためにエミッタ17の出力の電力レベルを調整する目的で、電力調整器66信号から調節された電力を受け取る。

0035

図5および6を参照すると、マイクロプロセッサ56は、送信機識別および測距コードデータを格納するために、メモリ68と通信する。あるいは、この測距コードデータを、対応するプロセッサ内の測距コードアルゴリズムに従って生成してもよい。この場合、このキャリアコードは、信号を搬送することになる搬送波を放出するよう求める、デジタル変調器60によってコンパイルされるべき、図6a)に示すようなデジタル波形の形の、エミッタ27に対する命令を含む。同様に、この信号コードは、デジタル変調器60の動作電力に従って、それぞれ一定の強度、ピークまたは振幅を有するバイナリ1と0の波形の形で提供される、図6c)に示すような、変調されたデジタル出力を形成するよう求める、やはりデジタル変調器60によってコンパイルされるべき、図6b)に示すような、送信機識別コード、データフィールド、およびCRCフィールドを含む、プリアンブルコードの形の、デジタル変調器に対する命令を含む。

0036

一方、マイクロプロセッサ56は、電力レベルコントローラ64が、図6d)に示すように一連のパルスとしてエミッタ出力の振幅を形成するために、波形中の個々のバイナリ1の電力を設定できるように、経路70に沿って電力レベルコントローラ64に命令を送る。プリアンブルセグメント34は、プリアンブル全体が所定のしきい値を超える受信機要素によって受信されるように、そのパルスのそれぞれが固定した最大電力を有する状態で示されている。測距セグメント42は、それぞれのパルスが測距コードに従って調整された状態で示されている。

0037

図7は、増分された測距セグメントを使用する例示的なプロセスを示す。この信号生成のプロセスは、クロック58が、ステップ72において、前の信号の終端を示すために、遅延を実行することによって開始される。次に、ステップ74において、マイクロプロセッサ56は、データ経路78上で搬送波波形を開始するよう、データ経路76上でキャリアコード生成装置52に命令する。マイクロプロセッサ56は、ステップ80において、電力レベルを最大に設定するよう、データ経路70上で電力レベルコントローラ64に命令する。次に、ステップ82、84および86において、マイクロプロセッサ56は、まず、識別コード波形を発信し、次いで、データフィールドコード波形を発信し、次いで、デジタル変調器60によって、その後にデータ経路90上でエミッタ17に発信される、暗号化コード波形および/またはCRCパルスコード波形を発信することによって信号波形を開始するよう、データ経路88上で信号コード生成装置54に命令する。次に、ステップ92において、マイクロプロセッサは、距離範囲ループを開始し、ステップ94において、データ経路96を経由して、メモリ68内に格納された第1の距離範囲コードを取り出す。マイクロプロセッサ56は、ステップ98において、第1の距離範囲コードを用いて、測距セグメント内の第1のパルスの第1の電力レベルを設定するよう電力レベルコントローラ64に命令し、電力レベルコントローラ64は、ステップ100において、測距セグメントのパルストレイン中の第1のパルスを形成するために、エミッタ出力における電力を調整する。次に、ステップ102において、マイクロプロセッサ56はカウントを進め、ステップ104において、そのカウントが、その距離範囲セグメント中のパルスの数であるNに等しいかどうか判定する。「ノー」である場合、マイクロプロセッサ56は、ステップ72を繰り返し、その測距セグメント中の次のパルス用の距離範囲コードを取り出す。次いで、その測距セグメントがエミッタ出力上で完全に形成されるまで、ステップ94〜104が繰り返され、完全に形成された時点で、ステップ104において、エミッタが波形を終了し、信号を終了させ、マイクロプロセッサは、信号の終端を示す遅延を実施するために、ステップ72を繰り返す。

0038

コモンクロック58は必ずしも必要ではないが、信号が受信機アレイ16で受信されるとき、一次バースト用のビットアップ時間(bit-up times)同士の間に、したがって、その中で搬送されるデータ同士の間に不整合が存在しないことを保証するために大いに必要である。キャリアコード生成装置52用と信号コード生成装置54用のクロックが同期されていない場合、受信された一次バーストのタイミングで、受信データの矛盾するカウントによって引き起こされる、明らかなジッタ雑音が出現する可能性がある。これは、測距測定の「雑音」を増大させ、測距の精度を低減させる可能性がある。同期クロック58を使用すると、この所望されない測距誤差源がなくならないとしても、低減される。

0039

したがって、この測距コードは、測距アルゴリズムに従って、それぞれの個々のパルスの電力レベルを定量する。一例では、距離範囲コードが増分する場合、冪関数はR(x)=xであり、式中、R(x)は電力レベルであり、xはゼロからNまで増大するパルス数であり、Nは、最大電力レベル、ならびに距離範囲コードの最後のパルスである。同様に、距離範囲コードが減分する場合、冪関数はR(x)=N-xである。もう1つの例では、距離範囲コードの非線形関数は、増大する非線形距離範囲コードとして、冪関数R(x)=x^2/Nであり、減少する非線形距離範囲コードとして、R(x)=N*(l-(x/N)^2)である。インターリーブされた距離範囲コードの例は、(xが偶数である場合)冪関数R(x)=x、(xが奇数である場合)R(x)=N-xの場合である。この後者は、プロセッサ内でアルゴリズムとして計算されることになる距離範囲コードの例である。

0040

この例では、測距コードは、各パルスごとにメモリ68内に格納される。小型集積回路基板内の一連のゲート構成要素として、送信デバイスの電力をデジタル設定するように構成可能な電子構成要素が、現在利用可能である。かかる電力制御デバイスの例は、デジタルレジスタデジタル制御された利得を有するゲート制御電界効果トランジスタ(FET)、デジタルアナログ(DAC)デバイスなどである。電力レベルコントローラ35は、この場合、測距コードを使用し、デバイス用の電力を即時に設定するために、電力レベルコントローラのROM内にその測距コードを格納することができる。したがって、電力レベルコントローラ64は、信号伝送中に、それぞれの設定が個々のパルスに対応するように、信号エミッタ17の電力レベルを設定することになる。通常、電力レベル設定のために利用可能な増分の数は、電力レベルコントローラ64に対して指定された動作のビットレンジによって決まり、わずか4ビットから10ビットにまで、電力レベル制御設定としては16の設定から全体で1024までと広い範囲に及び得る。それぞれの電力レベルコントローラ設定は、一定の制御された電力調整器106から送信機内に流れる電流または電圧を正確に制御することによって、単一のパルスに対する送信信号強度設定に変換される。受信機12に対する送信機10の正確に較正された距離範囲設定を変更する恐れがあるバッテリドレインの影響を削減するために、電力調整器106が利用可能になるように、ダイオードへの一貫した電流の流れを維持することが望ましい。

0041

送信デバイス内で電力レベルコントローラとして機能するように構成可能な電子回路の様々な方法が利用可能である。通常、電力レベルコントローラ64は、測距セグメント42内のそれぞれのパルス用の電力レベルを調整する。そのような電子回路の方法を使用するデバイスの例には、デジタルアナログ(DAC)チップおよびデジタルレジスタチップが含まれる。個々のパルスの強度を調整するために必要とされる時間に応じて、回路は、パルスのオフサイクル中にデジタル命令を処理することができ、次のパルス向けの次のオンサイクル中にデジタル電力が利用可能になることを可能にしなければならない。信号強度を制御するためのかかるハードウェアデバイスは、例えば、電圧レベル電流レベル、またはそれらの両方を使用するなど、送信デバイスがどのようにして信号強度を最適に変えるかに依存する。

0042

図8は、アレイ16内の受信機の例として、3個の受信機のさらなる詳細を例示する。それぞれの信号受信機12は、プリアンブルセグメント、測距セグメント、およびその搬送波波形を含む信号を受信し、その信号をデジタルで表す、対応する一連の二次バーストを放出する、信号エネルギー変換器110を含む。これらの二次バーストは、帯域通過フィルタ114と通信する低雑音増幅器112によって受信される。帯域通過フィルタ114は、搬送波波形からそれぞれの二次バーストの値を分離するように機能する。帯域通過フィルタ114は、次に、自動利得コントローラ(AGC)116と通信する。AGC116は、データ経路118に沿って、増幅器112と通信し、増幅器112は比較器120と通信する。比較器120は、しきい値設定ユニット122からしきい値設定値を受信し、AGC116からのメッセージを比較して、所定のしきい値を超える、距離範囲セグメント内のパルスを確定するとともに、その所定のしきい値を超えるそれぞれのパルスごとに対応する命令をデジタル出力装置124に発信し、デジタル出力装置124は、経路126上でカウントのためにデジタル出力をマイクロプロセッサ128に放出する。しきい値設定ユニット122は、手動プログラム可能であり、また、マイクロプロセッサ128や汎用コンピュータなど、別のコントローラによって計算してもよい。

0043

マイクロプロセッサ128は、図1により詳細に示されており、チャネルプロセッサモジュール130と、距離範囲プロセッサモジュール132と、識別および位置プロセッサモジュール134とを含む。これらのモジュールは、この場合、マイクロプロセッサ128内で動作するサブルーチンであり、あるいはその代わりに、独立型プロセッサによって、または別のコンピュータシステム内で実行してもよい。

0044

この場合、チャネルプロセッサ130は、10KHz〜10,000KHzの周波数で経路126上で入力を受信するように構成される。この場合、信号受信機12は、信号の距離範囲セグメント中のパルスが、「パルスレート」で、またはチャネルプロセッサ130が、通常なら受信パルスを破損する漂遊信号干渉信号、または環境信号なしに、妨害されずに動作することを可能にする周波数で送信されることを必要とすることがある。AGC116は、比較器120によって受信されている値の利得を制御し、より低い周波数パルスレートによって変更されないように、通常、パルスレートよりも低いレートで動作するために、データ経路118上で通信する。実際には、AGC116の役割は、信号の距離範囲セグメントの削減された強度に対応することである。削減された強度とは、単に、信号が信号送信機10から放射するにつれて、信号がその振幅を失っていくことを意味し、搬送媒体における損失を介して、信号送信機10と信号受信機12との間の距離が遠くなるにつれて、AGC116によってもたらされる利得は大きくなる。AGC116が測距動作自体を変更しないように、AGC116は、パルスが受信されるレートに比べて比較的ゆっくりとその利得を変更すべきである。所望される場合、マイクロプロセッサ128は、AGCによってもたらされる利得を制御するように構成可能である。AGC116は、二次バーストだけがパルス周波数で通過することを可能にし、したがって、信号干渉および環境雑音フィルタアウトする、帯域通過フィルタ114と共に機能する。したがって、AGC116は、1つの動作段階において、1000KHzのパルスだけが受信機の信号エネルギー変換器110から通過することだけを可能にすることになる。AGC116は、指定された周波数または指定された周波数範囲のパルスを含めて、他の周波数のパルスが通過しうる、他の動作段階を有してもよい。一般に、二次バースト受信はデジタル式であり、受信機/送信機の組合せが10メートルの距離範囲を超える長い距離範囲で動作することを可能にする十分な感度で、事実上、環境IR干渉なしに、受信および処理されるバーストコードとして表される。例えば、信号エネルギー変換器110として動作するデジタルIR受信機ダイオードは、ダイオードのAGC116が帯域通過フィルタ
のサイクル中、設定された状態に留まることを可能にし、デジタルパルス受信が干渉または破損されることを可能にしないように、送信IRパルス上にロックするよう動作することになる。

0045

信号送信機10から送信された測距区部にとって同様に重要なのは、信号受信機12が、測距セグメント内の個々のパルスの検出のプログラム可能なしきい値を可能にすることである。受信機12は、この例では、しきい値電力レベル未満のパルス強度を有するパルスが受信されるとき、オフ状態である。受信機12は、送信パルスを検出し、パルスの強度がしきい値電力レベルを超えるとき、オン状態移行するように構成される。理想的には、パルストレイン中のパルス全体にわたる電力レベルの変化が、送信機と受信機との間の距離範囲の増大による電力損失に比例するように構成される。そうでない場合、距離範囲の変更による電力損失を超える電力範囲が選択されるべきである。この状況において、利用可能な電力レベルおよびプログラムされたしきい値が与えられれば、適切な範囲を選択するために、1つの較正ステップしか数学的に必要でないことがある。

0046

したがって、1つの例示的な実施形態では、測距セグメント42は、44、46、または48で示されるパルスなど、一続きのパルスを提供する。増分シーケンス、すなわちランプアップシーケンス44の場合、それぞれの一次バーストの初めに、電力レベルコントローラ64は、最小電力設定に設定される。これにより、最小量の電力が信号送信機10中を流れ、したがって、送信機10は、その最小信号強度エネルギーを送信している。一次信号バーストのオフサイクルごとに、電力レベルコントローラ64はある値だけ増分され、それにより送信機電力は、最大電力に達するまで、徐々に増分的に増大する。送信機の最小信号強度と最大信号強度との間、または最小信号輝度と最大信号輝度との間のいずれかの時点で、受信機12は、オンに切り替わり一次パルスを受信すること、およびそれらの一次パルスを対応する一連の二次バーストに変換して、1つまたは複数のデジタルメッセージを形成することを開始する。次いで、マイクロプロセッサ128は、その測距セグメント中のデジタルメッセージをカウントし、このカウントは、送信機10と受信機12との間の距離範囲18に反比例する、すなわち、カウントが少なければ少ないほど、信号が受信機12に至るまでに移動する距離は長くなる。

0047

アレイ16中に複数の受信機12がある場合、それぞれの受信機12用のAGC116を、共通制御機能によって制御可能である。この場合、個々の受信機12用の個々のAGC116は、他の各AGC116と独立には調整されないことになる。これは、一部の受信機12が、「利得付きの」パルス信号を、所定のしきい値を超えると誤って識別し、同じ(しかし、この場合は利得のない)パルスを受信している別の受信機が同じパルスをしきい値未満であると見なし、その結果、AGCが一貫して調整されていれば通常なら発生しないはずの、異なるカウントおよび異なる距離範囲がもたらされる可能性を緩和するために、信号損失に関する利得調整が受信機12の間に均等に適用されることを意味する。したがって、受信機は、この場合、繰り返し、互いに適合して動作するので、距離範囲ベースの位置計算の誤差がかなり低減され得る。したがって、かかる多要素AGCは、アレイが長距離にわたり外部干渉の存在下で動作することを可能にし得る。

0048

信号受信機12において、測距セグメント42中のパルスの変化する強度は、カウント用のパルスを受信するためのしきい値136に達するまで、信号受信機12がアクティブ化できないことを意味する。(オフ切り替わっているとき)信号受信機が(例えば、AGC116がハイに設定された)一貫した初期状態にある場合、受信機のオン状態をトリガすることになる、一貫したしきい値136が存在する。これは、通常、送信機の信号強度に伴って変化する。しかし、デジタルダイオード内のAGC116の一貫した状態は、場合によっては、AGC116を安定した状態に保つために、より低い(またはより高い)パルスデューティサイクルを必要とし、または環境光もしくはその他の影響に伴って変化しないように回路中での手動設定を必要とすることがある。この場合、増分されたシーケンス、減分されたシーケンス、およびランダムパルスシーケンスが、受信機によって受信された形で138、140、142に示されている。

0049

本明細書の例示的な実施形態のための構成可能な受信機回路構成要素が、現在、利用可能である。例えば、Vishay ElectronicsからのTSOP7000は、455KHzでIR送信バーストに対してデジタルで動作し、Analog DevicesからのAD8302ログアンプ検出器など、様々な無線デバイスは、1KHz〜3GHzの任意の周波数で無線バースト向けの広帯域無線受信機として動作することになる。標準IRDAモジュールは、内蔵型AGC機能を有し、非常に高速かつ正確な測距応用を可能にするために、最高4MHzでパルスの送受信を可能にする。これらのデバイスは、異なる媒体中における測距を推定するために、一連のまたは一続きの二次バースト信号を受信するように構成可能である。

0050

1つの例示的な実施形態では、図9a)に示すように、信号送信機要素10と信号受信機12が、距離範囲18だけ隔てられて示されている。信号受信機は、信号送信機回路から受信された信号14に基づいて、距離範囲18を計算するように構成される。この距離範囲は、信号送信機と信号受信機との間の一定の固定角度に基づく。同様に、図9b)では、固定した距離範囲が存在するとして、信号受信機10は、信号14に基づいて角度146を計算するように構成される。図9c)において、信号送信機10と信号受信機12との間に一定の固定した角度146を仮定すると、信号送信機10は、信号14を送信するように構成され、この信号14が反射壁144で反射され、信号受信機12によって受信されて、距離範囲18が計算できるようになる。図9d)において、信号送信機と受信機との間に一定の固定した角度を仮定すると、信号14が、障壁144で反射され、信号受信機12によって受信されて、角度146が信号受信機12によって計算できるようになる。図9c)と9d)の両方において、信号送信機10と信号受信機12との間の短距離漏話を低減するために、それらの間に隔離壁148が配置される。また、図9c)および9d)において、信号送信機および信号受信機は、送信機と受信機の両方の機能を提供する共通回路として動作可能なものでもよい。

0051

もう1つの例示的な実施形態では、距離範囲に比例する必要とされる受信機カウントを生成するように電力レベルコントローラ64が変わり得る、異なるタイプのシーケンスが実行可能である。通常、受信機のデジタル処理ステップの挙動に応じて、ランプアップシーケンスまたはランプダウンシーケンスが望まれる。送信機の場合、受信機回路がランプアップサイクルの間、遅れないので、または受信機回路がランプアップの間、AGC116設定を変更しないので、ランプアップ電力シーケンス44の方がよい。ランプダウンシーケンス46は、通常、AGC116設定を変更する可能性がある。なぜなら、受信信号が弱まり、マイクロプロセッサ128内に適合しないパルスカウントをもたらす場合、AGC116はロック状態を維持しようと試みる可能性があるからである。減分電力制御プロファイル46が代わりに使用される場合、受信機12は、デジタルパルスを受信することができるが、電力ランプによって信号が弱まると、オフに切り替わる(図4を参照されたい)。通常、減分された電力シーケンス46が使用される場合、AGC116は、固定動作に設定される。また、増分動作/減分動作用のゲートをデジタルで切り替えるための時間は、まったく新しい電力設定をそのROMに書き込ませるよりも短いので、電力レベルコントローラ64に適したほとんどのデジタルデバイスは、増分または減分により適していることがある。すなわち、ROMは、それぞれのパルスごとに一時に1つの電力設定を格納し、後続のそれぞれのパルスごとに更新される。

0052

もう1つの例示的な実施形態として、電力レベルまたは電力制御プロファイルは、増分も減分もしていないランプ44、46に類似しない、デジタル電力用のシーケンスを使用することが可能である。この電力制御プロファイルは、この場合、デジタル電力制御のすべての必要とされる値が測距セグメント42内で表されるように、電力制御のパターン化されたコードまたはランダムコード48でありうる(図6を参照されたい)。かかる電力コードは、例えば、ランプコード内で探知されるようなすべての一意の電力制御設定を含むが、異なって順序付けられる。このプロファイルの影響は、すべての電力設定のサブセットだけが受信機によって受信され、したがって、受信機パルスカウントは、発生信号中のパルスのサブセットであるということである。受信機のカウントは、依然として、送信機と受信機との間の距離範囲18に比例する。ランダムコードまたは疑似ランダムコード使用可能である。公式またはアルゴリズムによって表されるコードも使用可能である。電力プロファイルのこのシーケンスは、それぞれの後続の信号に対して、すべての測距期間42に関するランダムコードまたはパターン化されたコードでありうる。受信機がパターン化されたコードをその距離範囲に適合するカウントに適切に復号すると仮定すると、コードパターン42〜48は、それぞれの連続する測距セグメントまたは測距期間42に関して異なりうる可能性がある。

0053

1つの例示的な実施形態では、ランダム電力制御コードまたはパターン化された電力制御コード48を使用する理由は、受信機ユニット中のバイアス誤差を除去するため、またはその平均を出すためである。受信機回路は、例えば、バイアスかけられたAGC116設定として、または信号エネルギー変換器中または光センサ回路中のより高い静電容量として、これまでのサイクル、すなわち、直前のパルスをもたらしたサイクルの電力プロファイルを「記憶する」傾向にある可能性がある。また、光パルスを使用するとき、信号エネルギー変換器は、デジタル受信機ダイオードの形で比較的高速の切換え速度を有し、AGC116を必要としない場合があり、その場合、最後のパルスサイクルからの任意の残存する電荷をオフセットするために、送信ダイオードの形のエミッタにとって、ランダム電力設定のシーケンス48が望ましい場合ある。これは、電力設定が、受信ダイオードが容易に適合することが可能な、知られているシーケンスに従わないことを可能にすることになる。この構成では、バーストとして受信されたパルスは、依然として、デジタル出力パルスとしてカウントされ、その合計は、信号強度に比例し、したがって、距離範囲に比例する。欠点は、電力制御デバイスは、デジタル制御値が増分または減分されうるのと同じ速さで、デジタル制御値をROMに書き込むことができなことである。

0054

以下を含めて、前述の単一の送信機および受信機の組合せを使用する、可能な様々なタイプのデバイス構成が存在する。
1)単一の送信機10が、信号の強度と距離範囲とを測定する単一の信号受信機12に信号14を送信する。
2)単一の送信機10が、2個の信号受信機12同士の間の隔置された関係を決定するために、それらの2個の信号受信機12のアレイ16に信号14を送信する。これは二次元測位方法である。
3)単一の送信機10が、信号受信機12の対称アレイ構成など、3個以上の受信号受信機12のアレイ16に信号14を送信する。これは、信号受信機12の配向に応じて、二次元または三次元の測位方法である。
4)単一の送信機10が、送信プロファイル60(図10)の曲率の角度を推定するため、したがって、到着角度および位置を推定するために、プロファイル60として配置された送信機の距離範囲の最小二乗法を可能にするために、多くの信号受信機12のアレイ16に信号14を送信する。
5)単一の送信機10が、送信デバイスの角度配向を三次元で決定するために、送信デバイス10の空間電力プロファイルの最小二乗法を可能にし、したがって、それぞれの前記信号受信機12における測距測定18に加えて、送信機10の位置を推定するために、曲率プロファイル150(図10)の使用を可能にする信号受信機12の少なくとも2つのアレイ16に信号14を送信する。

0055

例示的な実施形態では、角度配向は、単一の送信機10から複数の信号受信機12までの複数の距離範囲を決定し、したがって、それらの距離範囲の表面を適合させ、デバイス位置を決定するために曲率プロファイル150を使用することによって、送信機10に関して決定される仰角およびヘディング角として表現可能である。

0056

1つの例示的な実施形態では、配向角度推定方法は、複数のチャネルを用いた距離範囲の結果のマルチレシーバアレイ処理の使用に基づいて実施可能である。例えば、それぞれのチャネルが(3×3(9個のセンサ)アレイまたは4×4(16個のセンサ)アレイなどの形の)いくつかの受信機のうちの1つから出力を受信する、複数のチャネルからの距離範囲18の出力である。出力結果は、この場合、平面アレイを提供する、送信機10とアレイ16との間の推定される距離範囲を表す3×3アレイ画像または4×4アレイ画像を提示するために使用可能である。アレイ上のセンサの実際の位置の座標を用いて、距離範囲データポイントを介して表面曲率プロファイル150を適合させることによって、図10に示すように、送信機の照明ローブプロファイルに関する推定を計算することが可能である。センサアレイのサイズに応じて、送信機のXYZ座標のより正確な計算を含めて、角度推定に関して、より高い精度を取得することが可能である。角度配向推定の方法および装置の例は、図10に示される。

0057

1つの例示的な実施形態では、図11に示すように、デバイスの配向を三次元で決定するために、複数のエミッタ17を有する単一の送信機10を使用することが可能である。1個の送信機10から、多重化装置160によって多重化された、それぞれが、送信されたプリアンブル34中および伝送のデータフィールド38中のコード36によって識別可能な3つの別個のエミッタ17を使用すると、複数のエミッタ17は、送信デバイスのプロセッサ56内に内蔵されたラウンドロビンアルゴリズムを用いて多重化可能であるか、または3つの個別のエミッタ17のうちの1つに独立して送信するように送信機10に命令する無線コントローラ162を使用してアクティブ化可能である。受信機アレイ16において、それぞれの独立した送信機10は、三次元空間中に配置されて、追跡される。3つの別個の送信機要素17座標が利用可能な場合、送信機10は、三次元で正確に配置可能であると同様に、配向角度(ロールピッチ、およびヨー)を決定することが可能である。しかし、単一の送信機要素17が存在しない場合、処理コンピュータは、過去のデータまたは近接性データに基づいて前記送信機要素の位置を推定するためにアルゴリズムを用いることが可能である。コンピュータアルゴリズムは、その知られていない送信機要素がその他の2個の送信機要素17の近傍にあることを知っているため、その知られていない送信機要素の位置を推定することによって、計算の異常を「補正する」ことが可能である。このデバイス測位の方法の例は、3個の信号エミッタ17を有する送信機10に関し、やはり、ディスプレイユニット22上のマルチポイント画像またはマルチポイントアイコン24の三次元表示を示す図11に示される。

0058

1つの例示的な実施形態では、単一の送信機10は、例えば、図3に示すように、部屋の周辺の壁上に位置する複数のアレイ16に対する距離範囲を計算するために使用可能である。これらの距離範囲は、3つの球状面の交差を表す最低3つの距離範囲を使用して、三角測量解決法または三辺測量解決法を形成するために使用可能である。より多くの距離範囲が利用である場合、送信機10のXYZ座標を決定するために、最小二乗解決法を使用することが可能である。この手法は、全地球測位システム(GPS)方法に類似するが、代わりに、短距離信号環境では疑似距離範囲が決定される。電力制御方法およびコードの選択により、距離範囲測定にバイアスがかけられる場合、測位精度を改善するために、疑似距離範囲およびバイアス推定アルゴリズムを使用することが可能である。

0059

1つの例示的な実施形態では、精度の低下を決定するための方法、すなわち、GPS計算で使用される原理を使用することが可能である。これは、複数のセンサ処理チャネルに基づくもので、送信機の解を過大決定することを可能にする。例えば、2×2アレイを使用する場合、一意のXYZ座標計算を決定するための方程式が4つ存在し、その場合に、3つの未知の値だけが利用可能である。したがって、追加の方程式を使用すると、利用可能な解の不確実さまたは過大決定された性質に関して、解の精度低下の尺度を計算することが可能になる。したがって、例えば、1個のセンサが部分的に隠蔽または閉塞された場合、その結果から、不正確な最小二乗解が計算されることになる。この解の結果は、低下した精度を用いた解と評価され、その不確実さは、許容性しきい値を超えると評価され、したがって、その解は無視できることになる。精度の低下は、GPS位置測定において一般的であり、通常、例えば、アーバンキャニオンにおける高いマルチパスフェージングまたは衛星信号の損失に基づく不十分な計算の結果である。

0060

例示的な実施形態の様々な特徴および構成要素の特定の組合せだけが本明細書で議論されているが、所望に応じて、これらの開示される特徴および構成要素の所望のサブセットならびに/またはそれらの特徴および構成要素の代替の組合せが利用可能である点は当業者に明らかであろう。例えば、送信機デバイス10および信号受信機12の構成ならびに数量は、特に限定されず、任意の所望される形で任意の所与アプリケーションに関して選択および構成されうる点が強調されるべきである。したがって、単一面内の単一のオブジェクトの位置を決定することだけが所望されるとき、アレイは、その単一のオブジェクトに固定され1個の送信機デバイス10と相互に作用する(または1個の送信機デバイス10から受信する)(有線インターフェースを介して2個の単一のチャネルプロセッサに接続された)2個の受信機ユニット12に限定することが可能である。対照的に、三次元空間において複数のオブジェクトの位置および/または移動を追跡することが所望されるとき、アレイは、それぞれが、その一意のオブジェクトに固定された複数の送信機デバイス10と相互に作用するように構成された(それぞれが、それぞれのチャネルプロセッサに結合されている)複数の信号受信機12から構成可能である。プロセッサ内の適切なプログラミング論理を使用して、それぞれの受信機に対する異なる距離範囲に基づいて、方向を計算することが可能である。例えば、1個の送信機17と2個の信号受信機12とを有し、R1およびR2をその1個の送信機からそれぞれ各々の受信機に対する反射距離範囲として示す構成では、R1がR2より大きい場合、プロセッサは、「オン」状態に切り替わり、そうでない場合、R2がR1より大きい場合、「オフ」状態に切り替わることが可能である。例えば、近接光スイッチ(proximity light switch)、もしくは指向性光スイッチ、または任意のその他の2つの状態切換え装置はこの構成を用いることが可能である。

0061

今や、本明細書の教示は、幅広い種類の実際のアプリケーションに使用可能である点が当業者に明らかであろう。図12Aおよび12Bは、例示的な実施形態をマウス172およびポインティングデバイス174の形で示す。もう1つの例示的な実施形態において、図13は、図12Aおよび12Bのマウスデバイスおよびポインティングデバイスの代替として、かつジェスチャインターフェース170に接続されたコンピュータシステム上で使用されるソフトウェアは、コンピュータキーボード上のキーを表しうるハンドジェスチャの洗練された距離範囲に対応するようにプログラム可能であるため、潜在的に、コンピュータキーボードに対する必要性の代替としてすらコンピュータアプリケーションに関するヒューマンインターフェースデバイスとして利用可能なジェスチャインターフェース170を例示する。このように、ジェスチャインターフェース170は、実際のコンピュータキーボードを真似ることができる。IRベースのハンドジェスチャ認識デバイスは、通常、受信機アレイによって記録された一意の距離範囲ベースの空間的パターンまたは時間的パターンとしてIR反映の組合せによってジェスチャが決定されることを可能にするIRエミッタを中央に備えた受信機アレイを必要とするはずである。人の手から直感的に認識されるジェスチャの例は、「押すこと」、「掴むこと」、「伸ばすこと」および(いずれの方向に)「振ること」である。マイクロプロセッサは、一意のパターンを認識して、それらをコンピュータ画面上に表示すること、または代理動作を実行することが可能である。

0062

送信デバイス10およびエミッタ17などの送信デバイスは固定であってよく、一方、受信機12のアレイは移動可能であってよく、かつ/またはユーザによって着用可能であるか、または携行可能であることも企図される。かかる構成は、ユーザが移動体表示に関する正確な測位情報を取得することを可能にし、例えば、ゲームデバイスに対するインタラクティブ入力を可能にするために使用可能であり、逆も同様である。もう1つの例として、受信機12のアレイは、個人によって携行される携帯情報端末(またはその他の携帯用コンピューティングデバイス)上に取り付けることも可能である。同時に、複数の送信デバイス10は、ショッピングモールの全域に取り付けることも可能である。ユーザがショッピングモールを通って歩くにつれて、携帯情報端末は、正確なマッピング情報をユーザに提供して、ショッピングモール中のどこにそのユーザが位置するかを正確にユーザに示すことが可能である。移動体受信機12を有するその他の応用例は、今や、当業者に思い浮かぶであろう。送信デバイス10と受信機12のアレイの両方が移動可能な応用例が存在しうる点は今や明らかであろう。

0063

もう1つの例示的な実施形態では、送信デバイス10のアレイおよび受信機12のアレイ16は、少なくとも1つの動作モードにおいて、システムに関連するコンピューティングデバイスが固定された関係で何らかの運動が発生するかどうかを検出するように構成されている状態で、それぞれが、互いに関して固定されることが意図されるように構成可能である。例えば、かかるシステムは、盗難警報システムの形で使用可能であり、この場合、送信デバイス10は、ドアおよび窓に固定され、受信機12のアレイ16は、送信デバイスに近位の壁30またはその他の静的固定物に固定される。盗難警報システムが「着装されて」いるとき、ドアまたは窓の動きを検出して、その警報をアクティブ化するための信号として提供することが可能である。

0064

図3の受信機12の構成は、受信機12の三次元立方体を示す。受信機12のかかる構成は、建物の1つの部屋または複数の部屋の中で使用可能である。室内でアクティブな送信機10は、次いで、室内(または建物がそのように装備されている場合、建物の全体)でオブジェクト(または、人物)の位置を追跡するために、そのオブジェクト(または、その人物)に固定可能である。この例では、ディスプレイユニットは、それらのオブジェクトがその部屋の中のどこに配置されるかを追跡し続けるコンピュータトラッキングソフトウェアと交換可能である。この特定のシステムを建物のそれぞれの部屋の中で複製し、建物内の受信機12のそれぞれのアレイ16を有線または無線で一緒に結合し、それにより、オブジェクト(または、人物)が部屋全体または建物全体を通して移動するにつれて、そのオブジェクト(または、人物)の位置を追跡するための手段を提供することが可能である。例えば、ショッピングモール全体に受信機12の複数のアレイ16を装備して、個々の顧客に送信デバイス10を提供し、それにより、特定の個人の動きを追跡し、それによって、その特定の個人の買い物パターンを追跡するための手段を提供することが可能である。

0065

1つの例示的な実施形態では、受信機ユニット12の複数の異なるアレイを用いて動作可能なすべての送信デバイス10を、プリアンブルセグメント34内で一意に符号化し、それによって、中央データベースまたはマスタデータベース中に、あらゆる個々の送信デバイス10を追跡するための手段を設けることも企図される。かかる一意のコーディングは、それらが対応する受信機ユニット12を用いて動作するために適切に認証されることを可能にするための暗号化またはその他のセキュリティ措置を含みうる。

0066

例示的な実施形態の場合、本明細書の教示は、外科手順に適用可能であることも企図される。例えば、送信デバイス10を、外科用器具または埋込み可能な医療用具、および患者内部の様々な生物学上の目印に固定することが可能である。手術室に近位の受信機12のアレイは、次いで、生物学上の目印に対して、その外科用器具または医療用具がどこに配置されるかについてのデータを提示するためにコンピューティングデバイスに接続可能である。例えば、小型無線送信機デバイス10(または、複数の小型無線送信機デバイス)を動脈内の閉塞地点に固定することが可能である。第2の送信機デバイス10(または、複数の第2の送信機デバイス)を、その閉塞地点に埋め込まれるべきステントに固定することが可能である。ステントを挿入する間に、受信機ユニット12のアレイは、そのステントの適切な位置特定を確実にするために、そのステントおよびその閉塞地点と通信することが可能である。

0067

もう1つの例示的な実施形態は、指向性光スイッチおよび調光装置を含む。ある信号受信機が別の信号受信機の前に低距離範囲の反射を受信するように、放出信号が移動オブジェクトから反射するように2個の信号受信機12の間に固定された送信デバイス10を使用することは、指向性オブジェクトの動きが決定されることを可能にする。マイクロプロセッサは、1つの指向性の動きに基づいてスイッチ「オン」状態を決定し、反対の指向性の動きとしてスイッチ「オフ」状態を決定するために適切な検出論理を用いることが可能である。光強度を弱めることは、例えば、スイッチが「オン」状態にあるとき、両方の受信機を同時に使用する距離範囲測定に基づきうる。

0068

本明細書の様々な例示的な実施形態の適用性のもう1つの例は、産業用ロボット学の分野である。アセンブリーライン上の個々のロボットに、通常、ロボット上の移動可能な地点に配置された複数の送信デバイス10を装備することが可能である。次いで、ロボットに近位の受信機ユニット12のアレイおよび関連する処理電子機器をかなりの精度で決定することが可能であり、この場合、ロボットの位置は、絶対的な明確さで特定される。この位置データは、次いで、ロボットの正確な位置特定が、ロボットを動かすために使用されるソフトウェアおよび機械で実施されるようにし、それによって、ロボットを制御しているサーボモータ回転数を測定することによって実施される相対的な測位決定に依存することの制限を取り除くために、フィードバック可能である。

0069

本明細書の様々な例示的な実施形態の適用性のもう1つの例は、ゴルフスイング解析の分野である。図14の176に示されるゴルフ「マット」に、反射信号が受信機ユニット12の適切なアレイによって受信されるように、ゴルフクラブフットから反射する信号を放出させるための送信デバイス10を装備することが可能である。反射経路が測定されて、クラブフットの位置を決定するために使用され、したがって、クラブフット経路を計算して、スイング練習のために、ゴルファーに有用な情報をもたらすことが可能である。識別されるべき有用な情報は、(通常、最高で100MPHまでの)クラブスイング速度センターラインに対する整合、およびマット領域内に配置されたゴルフボールに対するスイングアークの高さである。距離範囲捕捉速度は、解析のために高速ゴルフスイングを正確に捕捉する目的で1秒当たり最高で10,000サンプルでなければならない。

0070

本明細書の様々な例示的な実施形態の適用性のもう1つの例は、ユーザが仮想現実ディスプレイヘルメットを装備し、次いで、1つまたは複数のジェスチャインターフェース170を装備し、したがって、図15に示すような6DOFコントローラ180を使用することが可能な没入型現実(immersive reality)の新分野である。ユーザがすべての四肢と指に固定され送信デバイス10を有するとき、受信機ユニット12のアレイと仮想現実ディスプレイヘルメットとを相互接続するコンピューティングデバイスは没入型現実経験をユーザに提示することが可能である。

0071

図16は、その上で例示的な実施形態を実施することが可能な汎用コンピュータシステム190を示す。この汎用コンピュータシステムは、情報中継モジュール192を備える。いくつかの実施形態において、情報中継モジュール192は、サウンドカード218を介したスピーカなど、可聴キューを提供するためのモジュールを備える。いくつかの実施形態において、この情報中継モジュールは、ディスプレイ画面196を有するディスプレイデバイスまたはディスプレイモジュール194を含む。ディスプレイデバイスの例は、陰極線管(CRT)デバイス、液晶ディスプレイ(LCD)デバイスなどである。この汎用コンピュータシステムは、プリンタなど、その他の追加の出力装置を有することも可能である。キャビネット198は、マイクロプロセッサ、メモリ、およびディスクドライブなど、汎用コンピュータシステムの追加の基本的な構成要素を収納する。汎用コンピュータシステムにおいて、マイクロプロセッサは、Intelからのx86プロセッサおよびMotorolaからの680X0シリーズが例である、任意の商業的に利用可能なプロセッサである。多くのその他のマイクロプロセッサが利用可能である。この汎用コンピュータシステムは、単一のプロセッサシステムであってよく、または単一のシステム上もしくはネットワーク上で2つ以上のプロセッサを使用することも可能である。このマイクロプロセッサはその機能のために、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)または静的メモリ(SRAM)などのランダムアクセスメモリである揮発性メモリを使用する。ディスクドライブは、汎用コンピュータシステムによって使用される永久記憶媒体である。この永久記憶装置は、磁気ディスクフラッシュメモリ、およびテープであってよい。この記憶装置は、フロッピー登録商標ディスクなど着脱可能であってよく、またハードディスクなど固定であってもよい。この他に、キャビネット198は、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)ドライブ、サウンドカード、ビデオカードなど、その他の追加の構成要素を収納することも可能である。この汎用コンピュータシステムは、例えば、キーボード200およびマウス202など、様々な入力デバイスも含みうる。キーボードおよびマウスは、有線リンクまたは無線リンクを介して汎用コンピュータシ
ステムに接続可能である。マウス202は、2ボタンマウス、3ボタンマウス、またはスクロールマウスであってよい。前記入力デバイスの他に、ライトペントラックボールなど、その他の入力デバイスが存在しうる。マイクロプロセッサは、汎用コンピュータシステムの基本的な機能のためのオペレーティングシステム呼ばれるプログラムを実行するように構成される。オペレーティングシステムの例は、UNIX(登録商標)、WINDOWS(登録商標)、およびOS X(登録商標)である。これらのオペレーティングシステムは、様々なプログラムにコンピュータシステムリソース割り当て、ユーザがシステムと相互に作用するのを支援する。本開示は、コンピュータシステム備えた任意の特定のハードウェアまたはその上で実行しているソフトウェアに限定されない点を理解されたい。

0072

図17は、図15の汎用コンピュータシステムの内部構造を示す。汎用コンピュータシステム190は、システムバス204の支援により相互接続される様々なシステムを含む。マイクロプロセッサ206は、その他のサブシステムの機能と通信して、それらの機能を制御する。メモリ208は、その実行の間に命令およびデータを格納することによって、その機能において、マイクロプロセッサを支援する。固定デバイス210は、オペレーティングシステムおよびその他のプログラムなど、性質上永久なデータおよび命令を保持するために使用される。ディスプレイアダプタ212は、システムバスと、通常モニタであるディスプレイデバイス194との間のインターフェースとして使用される。ネットワークインターフェース214は、有線手段または無線手段を介してネットワーク上でそのコンピュータをその他のコンピュータと接続するために使用される。このシステムは、キーボード200およびマウス202など、様々な入力デバイス、ならびにプリンタ216またはスピーカなどの出力デバイスに接続される。これらのサブシステムの様々な構成が可能である。例示的な実施形態を実施するシステムは、上で記述されたよりもより少ない数またはより多い数のサブシステムを使用することが可能である点にも留意されたい。結果を表示するコンピュータ画面は、データベースおよび上で記述されたその他のモジュールなどの構成要素を含むコンピュータシステムとは別のコンピュータシステムであってもよい。

0073

以下に述べるような、その他の例示的な実施形態も提供される。

0074

1つの例示的な実施形態では、シグナリングデバイス遠隔位置との間の距離を決定する際に使用するための信号を伝達するための信号送信デバイスであって、メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含む、パルストレインを送信するように動作可能なソース送信機を備えており、一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、データストリームが、メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、本体パルスが、ヘッダパルスと共通の搬送周波数を含み、本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、信号送信デバイスが提供される。

0075

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、漸進的に増大するパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0076

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、漸進的に減少するパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0077

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、一連の本体パルス中のパルスごとに異なるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0078

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、固定パターンまたは変化するパターンに従って、一連の本体パルス中のパルスごとに異なるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0079

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、所定のアルゴリズムに従って、一連の本体パルス中のパルスごとに変わるパルス強度を有する一連の本体パルスを生成するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0080

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、近赤外線遠赤外線、可視光線、レーザ光線、紫外線、高周波無線、超音波、ならびにそれらの組合せおよび変調を含む搬送周波数を用いて動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0081

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、可視光線搬送周波数または赤外線搬送周波数で送信されるパルスの場合は10KHz〜10,000KHz、無線搬送周波数で送信されるパルスの場合は100KHz〜10GHz、超音波搬送周波数で送信されるパルスの場合は10Hzから100KHzにわたるパルス速度ヘッダおよび一連の本体パルスを配信するように動作可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0082

1つの例示的な実施形態では、プリアンブルセグメントが、ソース送信機に割り当てられた、1つまたは複数の一意のデータフィールド符号語を含む一意の識別を含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0083

1つの例示的な実施形態では、信号が、少なくとも1つのプリアンブルコードもしくはデータフィールド識別コード、オペレーショナルデータフィールドコード時間同期データコード、および/または測距コードによって識別可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0084

1つの例示的な実施形態では、信号が信号測距コードを含み、パルスパターンの異なるバージョンが、実際のデータコードを含むシーケンスの点で異なる可変放射信号強度を使用して識別可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0085

1つの例示的な実施形態では、送信機が、ポインティングデバイスに固定され、電子回路が、ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータに動作可能に関連付けられた入力デバイスと結合される、上記に定義されたデバイスが提供される。

0086

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、搬送波波形を生成するためのキャリアコード生成装置と、信号波形を生成するための信号コード生成装置とを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0087

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形およびデータフィールドコード波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0088

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、暗号化波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0089

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、および/または暗号化波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0090

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、測距セグメント波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0091

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、暗号化波形、および/または測距セグメント波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0092

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0093

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、冪関数R(x)=xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成され、式中、R(x)が電力レベルであり、xがゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、上記に定義されたデバイスが提供される。

0094

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、冪関数R(x)=N-xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成され、式中、R(x)が力レベルであり、xがゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、上記に定義されたデバイスが提供される。

0095

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、増大および/または減少する、非線形および/または線形の距離範囲コードとしての冪関数R(x)に従って、あるいは測距セグメント波形の要素を選択または識別するために、1つまたは複数のサブルーチンを実行するアルゴリズムに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0096

1つの例示的な実施形態では、プロセッサが、電力レベルコントローラと通信し、キャリアコード生成装置、信号コード生成装置、および電力レベルコントローラが、信号を放出するためのエミッタと通信する、上記に定義されたデバイスが提供される。

0097

1つの例示的な実施形態では、電力レベルコントローラが、プロセッサから受信された命令に従って、測距セグメント中のそれぞれのパルスごとに対応する電力レベルを設定するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0098

1つの例示的な実施形態では、R(x)の値を格納するためのメモリをさらに備え、それらの値が、プロセッサおよび/または電力レベルコントローラからアクセス可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0099

1つの例示的な実施形態では、その信号が、振幅情報を受信するための信号強度コードと、送信デバイスの識別を決定するための送信機検出器コードと、それぞれ送信デバイスに対する無線信号中に埋め込まれた任意の特定のデータを決定するためのデータ信号抽出装置コードとを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0100

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、電源と、信号強度コード生成装置と、信号変調器によって相互接続されたキャリアコード生成装置とを含み、送信機デバイスが、信号変調器から出力された波形を整形するためのパルス整形モジュールをさらに備え、送信機デバイスが、信号を出力するための、パルス整形変調器の出力に接続されたウェーブエミッタ(wave emitter)をさらに備える、上記に定義されたデバイスが提供される。

0101

1つの例示的な実施形態では、ウェーブエミッタが、赤外線発光ダイオードまたは発光ダイオードレーザエミッタ無線アンテナ、および/または圧電結合器を含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0102

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、マイクロプロセッサに結合されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0103

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、スイッチがアクティブ化されたとき、信号強度コードを別のコードに選択的に変更するためのスイッチをさらに備える、上記に定義されたデバイスが提供される。

0104

1つの例示的な実施形態では、送信機デバイスが、光スイッチ中に組み込まれており、コンピュータインターフェースが、マウス、ティルト型ジョイスティック、ポインタコントローラ、6自由度インターフェース、またはジェスチャインターフェースを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0105

1つの例示的な実施形態では、その送信機が外科用器具中に組み込まれた、定義されたようなデバイスが提供される。

0106

1つの例示的な実施形態では、送信機が、産業用ロボット、ゴルフマット、または速度測定デバイス中に組み込まれている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0107

1つの例示的な実施形態では、遠隔位置に配置されるべき受信機を備えた、ソース位置に対する遠隔位置の位置および/または距離範囲を決定するための信号を、信号送信デバイスから受信するための信号受信デバイスであって、受信機が、信号を受信するように動作可能であり、その信号が、メッセージを表すデータストリームを形成するパルストレインを含み、このパルストレインが、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含み、この一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンと一連の本体パルスとを有し、それらの本体パルスが、ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、かつそッセージの本体セグメントを表し、それらの本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有し、受信機が、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを識別するように動作可能である、信号受信デバイスが提供される。

0108

1つの例示的な実施形態では、受信機が、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスをカウントするように動作可能であり、このカウントが位置および/または距離範囲を表す、上記に定義されたデバイスが提供される。

0109

1つの例示的な実施形態では、プリアンブルセグメントが、ソース送信機に割り当てられた、1つまたは複数の一意のデータフィールド符号語を含む一意の識別を含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0110

1つの例示的な実施形態では、それらの信号が、少なくとも1つのプリアンブルコードもしくはデータフィールド識別コード、オペレーショナルデータフィールドコード、時間同期データコード、および/または測距コードによって識別可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0111

1つの例示的な実施形態では、その信号が信号測距コードを含み、パルスパターンの異なるバージョンが、実際のデータコードを含むシーケンスの点で異なる可変放射信号強度を使用して識別可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0112

1つの例示的な実施形態では、送信機が、ポインティングデバイスに固定され、電子回路が、ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータに動作可能に関連付けられた入力デバイスと結合される、上記に定義されたデバイスが提供される。

0113

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、搬送波波形を生成するためのキャリアコード生成装置と、信号波形を生成するための信号コード生成装置とを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0114

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形およびデータフィールドコード波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0115

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、暗号化波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0116

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、および/または暗号化波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0117

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、測距セグメント波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0118

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、識別コード波形、データフィールドコード波形、暗号化波形、および/または測距セグメント波形を一緒にまたは連続して含む信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0119

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、信号波形を生成するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0120

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、冪関数R(x)=xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成され、式中、R(x)が電力レベルであり、xがゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、上記に定義されたデバイスが提供される。

0121

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、冪関数R(x)=N-xに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成され、式中、R(x)が電力レベルであり、xがゼロからNまで増大するパルス数であり、Nが最大電力レベルである、上記に定義されたデバイスが提供される。

0122

1つの例示的な実施形態では、プロセッサをさらに備え、プロセッサが、増大および/または減少する、非線形および/または線形の距離範囲コードとしての冪関数R(x)に従って、あるいは測距セグメント波形の要素を選択または識別するために、1つまたは複数のサブルーチンを実行するアルゴリズムに従って、測距セグメント波形を含む信号波形の生成を制御するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0123

1つの例示的な実施形態では、プロセッサが、電力レベルコントローラと通信し、キャリアコード生成装置、信号コード生成装置、および電力レベルコントローラが、信号を放出するためのエミッタと通信する、上記に定義されたデバイスが提供される。

0124

1つの例示的な実施形態では、電力レベルコントローラが、プロセッサから受信された命令に従って、その測距セグメント中のそれぞれのパルスごとに対応する電力レベルを設定するように構成されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0125

1つの例示的な実施形態では、R(x)の値を格納するためのメモリをさらに備え、それらの値が、プロセッサおよび/または電力レベルコントローラからアクセス可能である、上記に定義されたデバイスが提供される。

0126

1つの例示的な実施形態では、その信号が、振幅情報を受信するための信号強度コードと、送信デバイスの識別を決定するための送信機検出器コードと、送信デバイスに対する無線信号中に埋め込まれた任意の特定のデータを決定するためのデータ信号抽出装置コードとを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0127

1つの例示的な実施形態では、ソース送信機が、電源と、信号強度コード生成装置と、信号変調器によって相互接続されたキャリアコード生成装置とを含み、送信機デバイスが、信号変調器から出力された波形を整形するためのパルス整形モジュールをさらに備え、送信機デバイスが、信号を出力するための、パルス整形変調器の出力に接続されたウェーブエミッタをさらに備える、上記に定義されたデバイスが提供される。

0128

1つの例示的な実施形態では、ウェーブエミッタが、赤外線発光ダイオードまたは発光ダイオード、レーザエミッタ、無線アンテナ、および/または圧電結合器を含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0129

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、マイクロプロセッサに結合されている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0130

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、スイッチがアクティブ化されたとき、信号強度コードを別のコードに選択的に変更するためのスイッチをさらに備える、上記に定義されたデバイスが提供される。

0131

1つの例示的な実施形態では、送信機デバイスが、光スイッチ中に組み込まれており、コンピュータインターフェースが、マウス、ティルト型ジョイスティック、ポインタコントローラ、6自由度インターフェース、またはジェスチャインターフェースを含む、上記に定義されたデバイスが提供される。

0132

1つの例示的な実施形態では、送信機が外科用器具中に組み込まれている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0133

1つの例示的な実施形態では、送信機が、産業用ロボット、ゴルフマット、または速度測定デバイス中に組み込まれている、上記に定義されたデバイスが提供される。

0134

1つの例示的な実施形態では、
信号送信機と信号受信機との間の距離範囲を探知するためのシステムであって、
距メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含むパルストレインを有する測距信号を送信するように動作可能な信号送信機であって、一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、データストリームが、メッセージの本体区を表す一連の本体パルスを含み、本体パルスが、ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、信号送信機と、
遠隔位置に配置されるべき、パルストレインを受信するように動作可能な、1つまたは複数の信号受信機と、
所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを識別し、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを距離範囲値と関連付けるために、受信機と通信するように動作可能な1つまたは複数の信号プロセッサとを備えるシステムが提供される。

0135

1つの例示的な実施形態では、
信号送信機と信号受信機との間の距離範囲を探知するためのシステムであって、
それぞれが、測距メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含む、対応するパルストレインを有する測距信号を送信するように動作可能な複数の信号送信機であって、一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、それぞれのプリアンブルセグメントが、対応する信号送信機の識別を表すデータを含み、データストリームが、メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、それらの本体パルスが、プリアンブルパルスと共通の搬送周波数を有し、本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、複数の信号送信機と、
遠隔位置にまたは遠隔位置の近くに配置されるべき、パルストレインを受信するように動作可能な、1つまたは複数の信号受信機と、
所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを識別して、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを距離範囲値と関連付けるために、受信機と通信するように動作可能な、1つまたは複数の信号プロセッサとを備えるシステムが提供される。

0136

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の信号プロセッサが、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスをカウントするように動作可能であり、そのカウント値が距離範囲値を表す、上記に定義されたシステムが提供される。

0137

1つの例示的な実施形態では、信号送信機が、第1の信号送信機を含み、1つまたは複数の受信機が、第1の信号送信機の近位に配置された第1の受信機と、第1の信号送信機から遠位に配置された第2の受信機とを含み、第1の受信機が、第2の受信機よりも高いカウント値を達成する、上記に定義されたシステムが提供される。

0138

1つの例示的な実施形態では、信号送信機が、第1の信号送信機を含み、1つまたは複数の受信機が、第1のカウント値を生成するための第1の受信機を含み、第1の受信機のカウント値が、第1の信号送信機と第1の受信機との間の距離の増大に伴って減少する、上記に定義されたシステムが提供される。

0139

1つの例示的な実施形態では、信号送信機が、それぞれ一意のプリアンブルセグメントを含む、それぞれ第1の測距信号および第2の測距信号を送信するようにそれぞれ構成された第1の送信機と第2の送信機とを含み、1つまたは複数の信号受信機が、第1の受信機と第2の受信機とを含み、信号プロセッサのうちの少なくとも1つが、所定の本体パルス強度しきい値を超える、第1の送信機からのパルストレイン中で受信された本体パルスを第1の距離範囲値と関連付けるために、第1の受信機と通信するように動作可能であり、第2の信号プロセッサが、所定の本体パルス強度しきい値を超える、第2の送信機からのパルストレイン中で受信された本体パルスを第2の距離範囲値と関連付けるために、第2の受信機と通信するように動作可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0140

1つの例示的な実施形態では、信号プロセッサが、第1の受信機と通信する第1の信号プロセッサと、第2のプロセッサと通信する第2の信号プロセッサとを含む、上記に定義されたシステムが提供される。

0141

1つの例示的な実施形態では、信号送信機と信号受信機との間に少なくとも1つの反射面をさらに備え、それぞれの信号受信機ごとに、対応する距離範囲値が、信号送信機と反射面との間の距離に反射面と受信機との間の距離を加えた値に関係する、上記に定義されたシステムが提供される。

0142

1つの例示的な実施形態では、
ソース位置と遠隔位置との間の距離範囲を探知する方法であって、
ソース位置から、メッセージを表すデータストリームを形成し、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有する一連のプリアンブルパルスを含む、パルストレインを発行するステップであって、一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応するパターンを有し、データストリームが、メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、それらの本体パルスが、プリアンブルパルスと共通の搬送周波数を有し、本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、ステップと、
遠隔位置において、パルストレインを受信するステップと、
所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを識別するステップと、
所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレインをソース位置と遠隔位置との間の距離範囲値と関連付けるステップとを含む方法が提供される。

0143

1つの例示的な実施形態では、
複数のソース位置と複数の遠隔位置との間の距離範囲を探知する方法であって、
それぞれのソース位置から、測距メッセージを表すデータストリームを形成し、一連のプリアンブルパルスを含むパルストレインを含む測距信号を発行するステップであって、プリアンブルパルスが、共通の搬送周波数と比較的一定のパルス強度とを有し、一連のプリアンブルパルスが、メッセージの所定のプリアンブルセグメントに対応し、かつそのソース位置に対して一意のパターンを有し、データストリームが、メッセージの本体セグメントを表す一連の本体パルスを含み、本体パルスが、ヘッダパルスと共通の搬送周波数を有し、それらの本体パルスのそれぞれが、所定のパルス強度パターンで一連の本体パルスにわたって変わるパルス強度を有する、ステップと、
それぞれの遠隔位置において測距信号を受信するステップと、
それぞれの測距信号中で、所定の本体パルス強度しきい値を超える、パルストレイン中で受信された本体パルスを識別するステップと、
それぞれの測距信号ごとに、所定の本体パルス強度しきい値を超えるパルストレインをそれぞれのソース位置とそれぞれの遠隔位置との間の距離範囲値と関連付けるステップとを含む方法が提供される。

0144

1つの例示的な実施形態では、位置を感知するためのシステムであって、パルスパターンを形成するために、パルストレインにわたって変わるパルス強度を有するパルストレインを含む信号を送信するように動作可能な送信機と、送信機に対する受信機の位置に従って、パルスパターンの異なるバージョンを有する信号を受信するようにそれぞれが動作可能な、送信機からおよび互いに隔置された複数の受信機と、受信機に結合され、それぞれの受信機によって受信されたパルスパターンの対応するバージョンの比較に基づいて、その送信機の位置を決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステムが提供される。

0145

1つの例示的な実施形態では、一意の識別を有する信号を送信するようにそれぞれが動作可能な、少なくとも1個の追加の送信機を備え、電子回路がさらに、一意の識別に基づいて、それらの送信機のそれぞれを他の送信機から区別するように動作可能であり、電子回路が、送信デバイスそれぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0146

1つの例示的な実施形態では、それぞれの受信機が、信号の波長とは無関係な距離だけ他の受信機の波エネルギー入力デバイスのそれぞれから隔置された、波エネルギー入力デバイスを含む、上記に定義されたシステムが提供される。

0147

1つの例示的な実施形態では、それらの信号が、所定のパルス強度コーディング方式および/または所定のパルスコーディング方式に基づいている、上記に定義されたシステムが提供される。

0148

1つの例示的な実施形態では、それらの信号が、1つまたは複数のパルスのグループを含む、上記に定義されたシステムが提供される。

0149

1つの例示的な実施形態では、一意の識別が、それぞれの送信機に割り当てられた、1つまたは複数の一意のデータフィールド符号語を含む、上記に定義されたシステムが提供される。

0150

1つの例示的な実施形態では、それらの信号が、少なくとも1つのプリアンブルコードまたはデータフィールド識別コード、オペレーショナルデータフィールドコード、時間同時データコード、および/または測距コードによって識別可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0151

1つの例示的な実施形態では、その信号が信号測距コードを含み、パルスパターンの異なるバージョンが、実際のデータコードを含むシーケンスの点で異なる可変放射信号強度を使用して識別可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0152

1つの例示的な実施形態では、送信機が、ポインティングデバイスに固定され、電子回路が、ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータに動作可能に関連付けられた入力デバイスと結合されている、上記に定義されたシステムが提供される。

0153

1つの例示的な実施形態では、ポインティングデバイスが、ユーザアクチュエーション(user actuation)のための少なくとも1つのボタンを含み、それらの信号が、直接利用可能であるもの、プリアンブル中に符号化されたもの、および/またはプリアンブル中で変調されたものに基づく、上記に定義されたシステムが提供される。

0154

1つの例示的な実施形態では、送信機デバイスが、少なくとも1つのバッテリ、ソーラセル、および/またはコイルを含む電源を含む、上記に定義されたシステムが提供される。

0155

1つの例示的な実施形態では、コイルが、電源の近位に放射するEM動力供給フィールド(powering field)からエネルギーを受信するように動作可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0156

1つの例示的な実施形態では、コイルが、機械的動作によって磁界から電気エネルギー誘起するように動作可能である、上記に定義されたシステムが提供される。

0157

1つの例示的な実施形態では、そのシステムは、2個の受信機を備え、その位置は、距離範囲および変化として一次元で表現される。

0158

1つの例示的な実施形態では、送信機のうちの少なくとも1つおよび受信機の少なくとも1つが、自己較正のために、動作の間、固定状態のままであるシステムが提供される。

0159

1つの例示的な実施形態では、第1の三角形グループとして配置された受信機のうちの少なくとも3個と、第2のグループとしてグループ化された、少なくとも3個の受信機とを備え、電子回路が、第1のグループから第1の入力を受信するように動作可能であり、さらに第2のグループから第2の入力を受信するように動作可能であり、それらのグループが、それらの受信機のうちの1つだけを共通に有し、電子回路がさらに、第1の入力と第2の入力の比較に基づいて、送信機の距離範囲と少なくとも二次元位置とを決定するように動作可能である、システムが提供される。

0160

1つの例示的な実施形態では、長方形の形態に配置された、少なくとも4個の受信機を備え、電子回路が、それぞれ2個の受信機からなる4つの対からそれぞれ4つの別個の入力を受信するように動作可能であり、電子回路がさらに、それらの別個の入力の比較に基づいて、送信デバイスの三次元位置を決定するように動作可能である、システムが提供される。

0161

1つの例示的な実施形態では、長方形の形態が、コンピュータディスプレイの周辺部の周りに配置された面である、システムが提供される。

0162

1つの例示的な実施形態では、立方体に配置された、少なくとも8個の受信機ユニットを備え、電子回路が、2つずつグループにした8個の受信機ユニットの8つの対からそれぞれ8つの別個の入力を受信するように動作可能であり、電子回路がさらに、別個の入力の比較に基づいて、立方体に対するその送信デバイスの三次元位置を決定するように動作可能である、システムが提供される。

0163

1つの例示的な実施形態では、電子回路が、受信機に接続された、少なくとも1個のマルチチャネルプロセッサと、マルチチャネルプロセッサに接続された検出器および位置計算機と、出力装置に取り付け可能な電気周辺機器に位置を提示するための出力装置とを含むシステムが提供される。

0164

1つの例示的な実施形態では、電気周辺機器が、汎用コンピュータおよびディスプレイデバイスであり、汎用コンピュータが、ディスプレイデバイス上の位置の表示を提示するように構成されている、システムが提供される。

0165

1つの例示的な実施形態では、マルチチャネルプロセッサが、受信機ユニットに結合され、受信機ユニットから入力を受信するための、デジタル信号受信機を含み、チャネルプロセッサが、検出器、帯域通過フィルタ、自動利得コントローラ、および/またはしきい値プログラム可能な比較器をさらに備え、チャネルプロセッサが、受信されたデジタル信号からパルスカウント情報を決定し、パルスカウント情報を出力するための、信号強度データ計算機をさらに備える、システムが提供される。

0166

1つの例示的な実施形態では、その信号が、振幅情報を受信するための信号強度コードと、送信デバイスの識別を決定するための送信機検出器コードと、それぞれ送信デバイスに対する無線信号中に埋め込まれた任意の特定のデータを決定するためのデータ信号抽出装置コードとを含む、システムが提供される。

0167

1つの例示的な実施形態では、送信機が、電源と、信号強度コード生成装置と、信号変調器によって相互接続されたキャリアコード生成装置とを含み、送信機デバイスが、信号変調器から出力された波形を整形するためのパルス整形モジュールをさらに備え、送信機デバイスが、パルス整形変調器の出力に接続され、信号を出力するための、ウェーブエミッタをさらに備える、システムが提供される。

0168

1つの例示的な実施形態では、ウェーブエミッタが、赤外線発光ダイオードまたは発光ダイオード、レーザエミッタ、無線アンテナ、および/または圧電結合器を含む、システムが提供される。

0169

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置がマイクロプロセッサに結合されているシステムが提供される。

0170

1つの例示的な実施形態では、信号コード生成装置が、スイッチがアクティブ化されたとき、信号強度コードを別のコードに選択的に変更するためのスイッチをさらに備える、システムが提供される。

0171

1つの例示的な実施形態では、送信機デバイスが、マウス、ティルト型ジョイスティック、ポインタコントローラ、6自由度インターフェース、またはジェスチャインターフェースを含むコンピュータインターフェース中に組み込まれている、システムが提供される。

0172

1つの例示的な実施形態では、送信機が外科用器具中に組み込まれているシステムが提供される。

0173

1つの例示的な実施形態では、送信機が、産業用ロボット、ゴルフマット、または速度測定デバイス中に組み込まれているシステムが提供される。

0174

1つの例示的な実施形態では、それぞれの受信機が、波エネルギー入力デバイスと受信機要素とを含む、システムが提供される。

0175

1つの例示的な実施形態では、波エネルギー入力デバイスが、ダイオード、アンテナ、または圧電結合器を含む、システムが提供される。

0176

1つの例示的な実施形態では、受信機要素が、波エネルギー入力デバイスに接続された低雑音増幅器と、低雑音増幅器に接続された帯域通過フィルタと、その帯域通過フィルタに接続され、電子回路に出力し、低雑音増幅器にフィードバックするための、自動利得コントローラ回路と、パルスカウントプロセッサに出力されるプログラム可能なしきい値比較器とを備えるシステムが提供される。

0177

1つの例示的な実施形態では、信号を送信するように動作可能な送信デバイスであって、送信機および電子回路から隔置された1つまたは複数の受信機ユニットと通信するための送信機において、電子回路が、所定の感知期間にわたる無線信号の信号強度の変化に従って送信機の距離範囲を決定する目的で、無線信号を受信するための少なくとも1個の受信機に接続されている、送信デバイスが提供される。

0178

1つの例示的な実施形態では、送信デバイスから送信された信号を受信するように動作可能な受信機ユニットであって、それぞれの受信機ユニットが信号の異なるバージョンを受信するように動作可能なように、実質的に同一の別の受信機ユニットから隔置して配置されるべき、かつそれらの受信機ユニットの両方に接続可能な電子回路に接続されるべき受信機ユニットにおいて、電子回路が、その信号の異なるそれぞれのバージョン間の比較に基づいて、それらの受信機ユニットに対する信号送信デバイスの位置を決定するように動作可能である、受信機ユニットが提供される。

0179

1つの例示的な実施形態では、位置を感知するための方法であって、第1の送信デバイスから第1の信号を受信するステップであって、第1の信号が、パルストレインの第1のバージョンを有する本体セグメントをその中に含む、ステップと、第1の送信デバイスから第2の信号を受信するステップであって、第2の信号が、パルストレインの第2のバージョンを有する本体セグメントを含む、ステップと、第1のバージョンと第2のバージョンの比較に基づいて、送信デバイスの位置を決定するステップとを含む方法が提供される。

0180

1つの例示的な実施形態では、第2の送信デバイスからの第1の信号を受信するステップであって、第1の信号が、パルストレインの第1のバージョンを有する本体セグメントを含む、ステップと、第2の送信デバイスから第2の信号を受信するステップであって、第2の信号が、パルストレインの第2のバージョンを有する本体セグメントを含み、第2の信号が、第1の信号とは異なる時間に送信される、ステップと、第2の信号の第1のバージョンと第2のバージョンの比較に基づいて、第1の送信デバイスの距離範囲および/または位置を決定するステップとをさらに含む方法が提供される。

0181

1つの例示的な実施形態では、受信するステップが、信号を受信するための波エネルギー入力デバイスと、追加の信号を受信するための追加の波エネルギー入力デバイスとを提供するステップを含み、それらの波エネルギー入力デバイスが、その信号およびその追加の信号の波長とは無関係な固定した距離だけ隔置されている、方法が提供される。

0182

1つの例示的な実施形態では、その信号およびその追加の信号が、コードと信号強度可変アルゴリズムとに基づく、方法が提供される。

0183

1つの例示的な実施形態では、同時のパルスコードおよび信号強度可変アルゴリズムが、増分ランプシーケンス、減分ランプシーケンス、および/またはランダムに選択された強度コードを含む、方法が提供される。

0184

1つの例示的な実施形態では、コードに基づくアルゴリズムが、信号の一意の信号強度パターンを識別し、一意の距離範囲が計算されることを可能にする、方法が提供される。

0185

1つの例示的な実施形態では、信号の異なるバージョンが、送信デバイスのそれぞれに割り当てられた一意の符号語である、異なるパルスコードを介して識別可能である、方法が提供される。

0186

1つの例示的な実施形態では、信号が無線信号であり、信号の異なるバージョンが、異なる信号強度コードを介してそれらのバージョン間で識別可能である、方法が提供される。

0187

1つの例示的な実施形態では、無線信号の異なるバージョンが、放射信号強度コーディング技法およびパルスコーディング技法のうちの少なくとも1つを使用して識別可能である、方法が提供される。

0188

1つの例示的な実施形態では、ポインティングデバイス上に送信デバイスを提供するステップと、ポインティングデバイスがディスプレイデバイス上でカーソルを移動させるように動作可能なように、ディスプレイデバイスを有するパーソナルコンピュータ上に入力デバイスと結合して電子回路を提供するステップとをさらに含む方法が提供される。

0189

1つの例示的な実施形態では、ポインティングデバイスが、ユーザアクチュエーションのための少なくとも1つのボタンを含み、信号が、プリアンブルまたは測距符号語の形でフォーマットされたデータに基づき、ボタンのアクチュエーションが、少なくとも1つの測距期間にわたって符号語を変更することによって、受信機ユニットに送信される、方法が提供される。

0190

1つの例示的な実施形態では、送信デバイス中に組み込まれた電源が、バッテリ、ソーラセル、電源の近位で放射するEM動力供給フィールドからエネルギーを受信するように動作可能なコイル、または機械的動作によって磁界から電気エネルギーを誘起するように動作可能なコイルを含む群から選択される、方法が提供される。

0191

1つの例示的な実施形態では、異なる送信デバイスの一意の識別が、それぞれの送信デバイス中の一意のデータフィールドコードを介して実施される、方法が提供される。

0192

1つの例示的な実施形態では、位置を感知するためのシステムであって、それぞれが一意の無線信号を送信するように動作可能な少なくとも2つの送信デバイスと、互いに隔置され、それぞれの信号の異なるバージョンを受信するようにそれぞれが動作可能であり、波エネルギー入力デバイスと受信機要素とを備える、少なくとも2個の受信機ユニットと、受信機要素に結合され、一意のデータフィールドに基づき、かつそれぞれの信号の異なるバージョン間の比較に基づいて送信デバイスを区別することにより、受信機ユニットに対する送信機デバイスそれぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステムが提供される。

0193

1つの例示的な実施形態では、それらの受信機ユニットのそれぞれに関連する波エネルギー入力デバイスが、無線信号の波長とは無関係な距離だけ隔置されているシステムが提供される。

0194

1つの例示的な実施形態では、それらの信号が、送信デバイスのそれぞれに割り当てられた一意のデータフィールド符号語を含む、システムが提供される。

0195

1つの例示的な実施形態では、信号の異なるバージョンが、放射信号強度コーディング技法およびパルスコーディング技法のうちの少なくとも1つを使用して識別可能である、システムが提供される。

0196

1つの例示的な実施形態では、送信領域内で1つまたは複数の送信デバイスを識別し、位置を特定するための送信システムであって、伝搬媒体上で送信領域の全域に信号を送信し、その信号を伝搬媒体に結合するための少なくとも1つの送信手段であって、送信された信号が、組み合わされたパルスコーディング成分と信号強度コーディング成分とを備え、送信されたそれぞれの信号が、それぞれのデバイスを識別する一意のコードを含む、少なくとも1つの送信手段と、送信領域に関連付けられ、伝搬媒体に接続された、1つまたは複数の送信デバイスから少なくとも1つの送信信号を受信するための受信手段と、それらの送信デバイスのうちの少なくとも1つを識別するために、送信信号を復号する手段とを備え、送信領域内でそれらの送信デバイスのうちの少なくとも1つの位置を決定する手段をさらに含む、システムが提供される。

0197

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の送信デバイスがアクティブなデバイスである送信システムが提供される。

0198

1つの例示的な実施形態では、送信距離範囲内において伝搬媒体内でエネルギーフィールドを生成する手段をさらに含む、送信システムが提供される。

0199

1つの例示的な実施形態では、エネルギーフィールドが信号強度変化成分を含む、送信システムが提供される。

0200

1つの例示的な実施形態では、送信デバイスのそれぞれが、アクティブな送信デバイス動作のために、エネルギーフィールドを介して信号を受信する手段を含む、送信システムが提供される。

0201

1つの例示的な実施形態では、エネルギーフィールドが、EMフィールド、可視光線エネルギーフィールド、磁界、または音場を含む、送信システムが提供される。

0202

1つの例示的な実施形態では、伝搬媒体が、送信距離範囲内に自由空間を備える、送信システムが提供される。

0203

1つの例示的な実施形態では、伝搬媒体が、送信距離範囲内に閉塞を備える、送信システムが提供される。

0204

1つの例示的な実施形態では、信号強度変化およびパルスコーディングが、一意の強度レベルコーディングおよび/または距離範囲コーディングを表す、送信システムが提供される。

0205

1つの例示的な実施形態では、信号強度コーディングが、順方向ランプコードまたは逆方向ランプコードである、送信システムが提供される。

0206

1つの例示的な実施形態では、パルスコーディング信号成分変調が、振幅偏移キーイング(ASK)である、送信システムが提供される。

0207

1つの例示的な実施形態では、パルスコーディング信号成分変調が、周波数偏移キーイング(FSK)である、送信システムが提供される。

0208

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の送信デバイスの一意のコードが、データフィールド中にある、送信システムが提供される。

0209

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の送信デバイスが、送信信号を生成するアクティブなデバイスである、送信システムが提供される。

0210

1つの例示的な実施形態では、送信信号が電磁信号である送信システムが提供される。

0211

1つの例示的な実施形態では、伝搬媒体が、送信距離範囲内にEM反射および導電層(EM reflecting and conducting layer)を備える、送信システムが提供される。

0212

1つの例示的な実施形態では、信号受信機手段が、複数の隔置された信号受信機を含み、1つまたは複数の送信デバイスそれぞれの位置を決定する手段が、伝搬媒体を通って複数の信号受信機に至る無線送信信号の受信信号強度を計算する手段を含む、送信システムが提供される。

0213

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の送信デバイスのそれぞれを復号および識別する手段が、受信された送信信号を1つまたは複数の送信デバイスの格納された識別コードと比較し、フィルタアウトする手段を含む、送信システムが提供される。

0214

1つの例示的な実施形態では、送信距離範囲内の1つまたは複数の送信デバイスを識別し、位置を特定するための送信システムであって、送信領域の全域に信号を伝導するための信号伝搬媒体であって、送信デバイスのうちの少なくとも1つが、送信信号を作成し、その信号を伝搬媒体に結合させる手段を含み、その送信信号が、信号強度コーディングおよび/またはパルスコーディングを備え、それぞれの送信信号が、それぞれの送信デバイスを識別する一意のノードを含む、信号伝搬媒体と、送信領域に関連付けられ、伝搬手段に接続された、1つまたは複数の送信デバイスから少なくとも1つの送信信号を受信するための信号受信手段と、1つまたは複数の送信デバイスを識別するために、送信信号を復号する手段と、送信距離範囲内の1つまたは複数の送信デバイスの位置を決定する手段とを含む、送信システムが提供される。

0215

1つの例示的な実施形態では、1つまたは複数の送信デバイスの一部分が、送信信号を生成するアクティブなデバイスであり、1つまたは複数の送信デバイスの別の部分が、アクティブなトランシーバデバイスである、送信システムが提供される。

0216

1つの例示的な実施形態では、少なくとも2個の送信機の位置を感知するためのシステムであって、それぞれが一意の信号を送信するように動作可能である、少なくとも2個の送信機と、それぞれが前記信号のそれぞれの異なるバージョンを受信するように動作可能であり、波エネルギー入力デバイスと受信要素とを有する、互いにおよび前記送信機から隔置された少なくとも2個の受信機と、前記受信要素に結合されており、一意のデータフィールドに基づき、かつそれぞれの信号の前記異なるバージョンそれぞれの間の比較に基づいて、前記送信機を区別することにより、前記受信機に対する前記送信機のそれぞれの位置を実質的に同時に決定するように動作可能な電子回路とを備えるシステムが提供される。

0217

1つの例示的な実施形態では、送信機の位置を感知するためのシステムであって、前記送信機が、独特の信号を放出するように構成されており、受信機が、前記独特の信号を受信し、前記独特の信号に基づいて、前記送信機を識別するように動作可能であり、電子回路が、前記受信機に結合され、前記信号の特性に基づいて、前記受信機に対する前記送信機の位置を決定するように動作可能である、システムが提供される。

0218

1つの例示的な実施形態では、位置を感知するためのシステムであって、(a)信号強度変化を伴うパルス波指向信号(pulse wave oriented signal)を送信するように動作可能な送信機と、(b)前記送信機から隔置して配置された、少なくとも1個の受信機とを備え、(c)前記送信機が、調時バーストパターンと電力バーストパターンとを同時に送信し、さらに(d)前記信号の異なるバージョンを受信するようにそれぞれが動作可能である、少なくとも1個の追加の受信機と、(e)前記受信機に結合され、前記信号のそれぞれのバージョン間の比較に基づいて、前記受信機に対する前記送信機の位置を決定するように動作可能な電子回路とを備える、システムが提供される。

0219

1つの例示的な実施形態では、識別と信号強度変化とを有する信号を送信するようにそれぞれが動作可能である、少なくとも1個の追加の送信機が存在し、(a)前記電子回路がさらに、受信された識別と信号強度変化とに基づいて、送信機のそれぞれをその他の送信機と区別するように動作可能であり、(b)前記電子回路が、前記送信機の位置を実質的に同時に決定するように動作可能である、特許請求されるシステムが提供される。

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