CN112041700A - 具有运动感测和到达角检测电路的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备，该电子设备可使用关于附近设备的位置的信息来使得与那些设备的共享对用户而言更直观。电子设备可包括控制电路、包括第一天线和第二天线的无线电路和运动传感器电路。控制电路可通过计算由附近电子设备传输的信号的到达角来确定附近电子设备的位置。为了获得完整、明确的到达角解法，可在到达角测量操作期间将电子设备移动到不同位置中。在每个位置处，控制电路可计算与所接收的信号相关联的相位差。当电子设备移动到不同位置中时，运动传感器电路可采集运动数据。控制电路可使用所接收的天线信号和运动数据来确定完整到达角解法。

Description

具有运动感测和到达角检测电路的电子设备

本申请要求2019年4月11日提交的美国专利申请16/382120号的权益。本专利申请要求于2018年4月17日提交的美国临时专利申请62/658738号的权益，该专利申请据此以引用的方式全文并入本文。

技术领域

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及用于与其他无线电子设备进行通信的无线电子设备。

背景技术

该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。

无线电子设备通常与其他附近的无线电子设备进行通信。例如，用户可通过短程通信链路诸如

或

与另一个附近用户无线共享文件。

与附近电子设备无线共享信息对于用户来说可能是麻烦的。用户可能不知道另一用户的设备何时足够接近以建立短程无线通信链路。在距离内可存在多个设备，使得安全且容易地建立与所需设备的通信链路具有挑战性。例如，当用户处于具有大量不熟悉设备的公共环境中时，用户可能难以找到和选择他或她希望与之进行无线通信的期望设备。

有时使用天线来确定其他电子设备的位置，但常规电子设备中的天线不提供足够的信息来清楚地确定其他电子设备的位置。

发明内容

本发明公开了可提供有无线电路的电子设备。无线电路可包括一个或多个天线。天线可被配置为接收IEEE 802.15.4超宽带通信信号和/或毫米波信号。天线还可包括无线局域网天线、卫星导航系统天线、蜂窝电话天线和其他天线。

电子设备可设置有控制电路和显示器。控制电路可确定附近的电子设备相对于该电子设备的位置。显示器可产生指示附近设备所在位置的图像。控制电路可确定电子设备何时以特定方式相对于附近设备取向。例如，响应于确定电子设备与另一设备首尾相连或并排布置，控制电路可使用无线收发器电路来自动与电子设备交换信息，或者可自动提示用户指示用户是否想要与电子设备交换信息。

控制电路可通过计算由附近电子设备传输的信号的到达角来确定附近电子设备的位置。为了获得完整、明确的到达角解法，可在到达角测量操作期间将电子设备移动到不同位置中。在每个位置处，控制电路可计算与所接收的信号相关联的相位差。当电子设备移动到不同位置中时，运动传感器电路可采集运动数据。控制电路可使用所接收的天线信号和运动数据来确定完整到达角解法。

附图说明

图1是根据实施方案的具有无线通信电路和传感器的例示性电子设备的透视图。

图2是根据实施方案的具有无线通信电路和传感器的例示性电子设备的示意图。

图3是根据实施方案的例示性收发器电路的图示。

图4是根据实施方案的例示性偶极子天线的图示。

图5是根据实施方案的可在电子设备中使用的例示性贴片天线的透视图。

图6是根据实施方案的毫米波天线阵列基板上的毫米波天线的例示性阵列的透视图。

图7是根据实施方案的具有节点的例示性系统的图示。

图8是示出根据实施方案的可如何确定系统中的例示性电子设备和节点之间的距离的图示。

图9是示出根据实施方案的可如何确定例示性电子设备相对于系统中的节点的位置和取向的图示。

图10是示出根据实施方案的电子设备中的例示性天线结构可如何用于检测到达角的示意图。

图11是示出根据实施方案的当电子设备处于第一位置时可如何获得到达角解法的图示。

图12是示出根据实施方案的当电子设备处于第二位置时可如何获得到达角解法的图示。

图13是示出根据实施方案的在电子设备从一个位置移动到另一个位置时可如何获得到达角解法的曲线图。

图14是根据实施方案的具有致动器的例示性电子设备的顶视图，该致动器在控制电路采集运动数据和天线信号以确定到达角解法时移动电子设备。

图15是根据实施方案的具有显示器的例示性电子设备的顶视图，该显示器指示用户在控制电路采集运动数据和天线信号以确定到达角解法时移动电子设备。

图16是根据实施方案的使用天线信号和运动数据来确定节点相对于电子设备的位置所涉及的例示性步骤的流程图。

具体实施方式

在一些无线系统中，所提供的服务可取决于一个无线通信设备相对于另一个无线通信设备的位置。例如，考虑其中第一无线设备的用户希望与第二无线设备的用户共享信息的场景。当两个设备在彼此的适当距离内时，可建立短程通信链路并且可通过通信链路交换信息。

在这种类型的场景中，可能期望用户不仅知道何时建立了无线通信链路，而且还容易控制用户与哪个设备交换信息。例如，在多个无线通信设备足够靠近以建立通信链路的拥挤房间中，可能期望用户更好地了解哪些设备靠近用户、设备相对于用户的位置以及是否已经建立了通信链路以及与谁建立了通信链路。还可能期望用户更好且更直观地控制用户与哪个设备共享信息、共享什么信息以及何时在两个设备之间传送信息。

电子设备，诸如图1的电子设备10，可与系统中的节点交互。术语“节点”可用于指电子设备、不具有电子器件的物体和/或特定位置。在一些布置中，节点可与标测环境相关联(例如，术语节点可指标测环境中的设备、物体或位置)。电子设备10可具有确定其他节点相对于电子设备10位于何处的控制电路。设备10中的控制电路可合成来自相机、运动传感器、无线电路诸如天线和其他输入-输出电路的信息，以确定节点相对于设备10的距离和/或确定设备10相对于该节点的取向。控制电路可使用设备10中的输出部件来基于节点的位置向设备10的用户提供输出(例如，显示输出、音频输出、触觉输出或其他合适的输出)。控制电路可例如使用天线信号和运动数据来确定来自其他电子设备的信号的到达角，从而确定那些电子设备相对于用户电子设备的位置。

设备10中的天线可包括蜂窝电话天线、无线局域网天线(例如，2.4GHz和5GHz下的

天线以及其他合适的无线局域网天线)、卫星导航系统信号和近场通信天线。天线还可包括支持IEEE 802.15.4超宽带通信协议的天线和/或用于处理毫米波通信的天线。例如，天线可包括两个或更多个超宽带频率天线和/或毫米波相控天线阵列。毫米波通信(其有时被称为极高频(EHF)通信)涉及60GHz或约10GHz和400GHz之间的其他频率下的信号。

设备10中的无线电路可支持使用IEEE 802.15.4超宽带协议的通信。在IEEE802.15.4系统中，一对设备可交换无线时间戳消息。可分析消息中的时间戳以确定消息的飞行时间，并由此确定设备之间的距离(范围)。

电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他装置，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装置被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备中的两种或更多种设备的功能的装置、或其他电子装置。在图1的例示性构型中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑，或其他便携式计算设备。如果需要，可将其他构型用于设备10。图1的示例仅为例示性的。

如图1所示，设备10可包括显示器诸如显示器14。显示器14可安装在外壳(诸如外壳12)中。例如，设备10可具有相背对的正面和背面，并且显示器14可安装在外壳12中，使得显示器14覆盖设备10的正面，如图1所示。有时可称为壳体或箱体的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可以利用一体式构型形成，在一体式构型中，外壳12的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。如果需要，外壳12的不同部分可由不同材料形成。例如，外壳侧壁可由金属形成，并且外壳12的后壁中的一些或全部可由电介质诸如塑料、玻璃、陶瓷、蓝宝石等形成。如果需要，电介质后外壳壁材料诸如这些可与金属板和/或其他金属结构层合以增强后外壳壁的强度(作为示例)。

显示器14可为并入导电电容性触摸传感器电极层或其他触摸传感器部件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。

显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的像素阵列、电泳像素阵列、等离子体像素阵列、有机发光二极管像素阵列、电润湿像素阵列、或者基于其他显示器技术的像素。

可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃、透光塑料、蓝宝石层或其他透明电介质来保护显示器14。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳按钮诸如按钮16。按钮诸如按钮16还可由电容式触摸传感器、基于光的触摸传感器或可通过显示器覆盖层操作而不形成开口的其他结构形成。

如果需要，还可在显示器覆盖层中形成开口，以容纳端口诸如扬声器端口18。可在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔、数字数据端口等)。外壳12中的开口还可被形成，以用于音频部件诸如扬声器和/或麦克风。电介质填充开口20诸如塑料填充开口可形成在外壳12的金属部分诸如金属侧壁结构中(例如，用作天线窗口和/或用作将天线的部分彼此分开的间隙)。

天线可被安装在外壳12中。如果需要，一些天线(例如，可实现波束转向的天线阵列等)可安装在设备10的电介质部分(例如，显示器覆盖层的部分、外壳12的金属外壳侧壁部分中的塑料天线窗口的部分等)下方。利用一个例示性构型，设备12的背面的一部分或全部可由电介质形成。例如，外壳12的后壁可由玻璃塑料、陶瓷、其他电介质形成。在这种类型的布置中，天线可安装在设备10的内部内，位于允许天线通过设备10的后壁(并且如果需要，通过外壳12中的任选的电介质侧壁部分)发射和接收天线信号的位置。天线还可由外壳12中的金属侧壁结构形成，并且可位于设备10的外围部分中。

为了避免当外部物体诸如人的手或用户的其他身体部分阻挡一个或多个天线时中断通信，天线可以被安装在外壳12中的多个位置处。诸如接近传感器数据的传感器数据、实时天线阻抗测量、诸如接收信号强度信息的信号质量测量以及其他数据可用于确定一个或多个天线何时由于外壳12的定向、用户的手或其他外部物体的阻挡或其他环境因素而正受到不利影响。设备10然后可以切换一个或多个替换天线来代替正受到不利影响的天线。

天线可安装在外壳的拐角处、沿外壳12的外围边缘、在外壳12的后部、在用于覆盖和保护设备10的前部的显示器14的显示器覆盖层(例如，玻璃覆盖层、蓝宝石覆盖层、塑料覆盖层、其他电介质覆盖层结构等)下方、外壳12的背面或外壳12的边缘上的电介质窗口下方、外壳12的电介质后壁下方或设备10中的其他地方。例如，天线可安装在设备10的一个或两个端部50处(例如，沿外壳12的上边缘和下边缘、在外壳12的拐角处等)。

图2示出了可用在设备10的例示性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括存储和处理电路，诸如控制电路22。控制电路22可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。控制电路22中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。

控制电路22可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装置交互，控制电路22可用于实现通信协议。可使用控制电路22来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议——有时被称为

)、用于其他短程无线通信链路的协议，诸如

协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议、毫米波通信协议、IEEE 802.15.4超宽带通信协议等。

设备10可包括输入-输出电路24。输入-输出电路24可包括输入-输出设备26。输入-输出设备26可用于允许供应数据给设备10以及允许从设备10向外部设备提供数据。输入-输出设备26可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备26可包括一个或多个显示器14(例如，触摸屏或不具有触摸传感器能力的显示器)、一个或多个图像传感器30(例如，数字图像传感器)、运动传感器32和扬声器34。输入-输出设备26还可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、触觉元件诸如振动器和致动器、状态指示器、光源、音频插孔和其他音频端口部件，数字数据端口设备、光传感器、电容传感器、接近传感器(例如，电容式接近传感器和/或红外接近传感器)、磁传感器以及其他传感器和输入-输出部件。

图像传感器30可包括一个或多个可见数字图像传感器(可见光相机)和/或一个或多个红外数字图像传感器(红外光相机)。如果需要，图像传感器30可用于测量距离。例如，红外飞行时间图像传感器可用于测量红外光脉冲从设备10附近的物体反射回来所花费的时间，这继而可用于确定到那些物体的距离。可见成像系统诸如设备10中的前向相机和/或后向相机也可用于确定环境中物体的位置。例如，控制电路22可使用图像传感器30来执行同时定位和标测(SLAM)。SLAM是指使用图像来确定物体在环境中的位置同时还构建成像环境的表示的过程。视觉SLAM技术包括检测和跟踪图像中的某些特征，诸如边缘、纹理、房间拐角、窗拐角、门拐角、面部、人行道边缘、街道边缘、建筑物边缘、树干和其他突出特征部。控制电路22可完全依赖于图像传感器30来执行同时定位和标测，或者控制电路22可合成具有来自一个或多个距离传感器(例如，基于光的接近传感器)的范围数据的图像数据。如果需要，控制电路22可使用显示器14来显示标测环境的视觉表示。

输入-输出设备26可包括运动传感器电路32。运动传感器电路32可包括一个或多个加速度计(例如，测量沿一个、两个或三个轴的加速度的加速度计)、陀螺仪、气压计、磁传感器(例如，罗盘)、图像传感器(例如，图像传感器30)和其他传感器结构。例如，图2的传感器32可包括一个或多个微机电系统(MEMS)传感器(例如，加速度计、陀螺仪、麦克风、力传感器、压力传感器、电容传感器、或使用微机电系统技术形成的任何其他合适类型的传感器)。

控制电路22可用于存储和处理运动传感器数据。如果需要，形成运动传感器电路的运动传感器、处理电路和存储装置可形成片上系统集成电路的一部分(作为示例)。

输入-输出设备26可包括移动生成电路28。移动生成电路28可从控制电路22接收控制信号。移动生成电路28可包括机电致动器电路，该机电致动器电路在被驱动时在一个或多个方向上移动设备10。例如，移动生成电路28可横向移动设备10和/或可围绕一个或多个旋转轴线旋转设备10。移动生成电路28可例如包括在设备10的一个或多个位置处形成的一个或多个致动器60。当由运动控制信号驱动时，致动器60可移动(例如，振动、脉动、倾斜、推动、拉动、旋转等)以使设备10在一个或多个方向上移动或旋转。移动可以是轻微的(例如，对于设备10的用户而言不明显或几乎不明显)，或者移动可以是大幅的。致动器60可基于一个或多个振动器、马达、螺线管、压电致动器、扬声器线圈或能够机械地(物理地)移动设备10的任何其他所需设备。

移动生成电路28中的一部分或全部诸如致动器60可用于执行与设备10的旋转无关的操作。例如，致动器60可包括被致动以向设备10的用户发出触觉警报或通知的振动器。此类警报可包括例如识别设备10已接收到文本消息的接收到的文本消息警报、接收到的电话呼叫警报、接收到的电子邮件警报、闹钟通知警报、日历通知警报或任何其他期望的通知。通过使致动器60致动，设备10可向用户通知任何期望的设备状况。

运动传感器电路32可感测由移动生成电路28生成的设备10的运动。如果需要，运动传感器电路32可向移动生成电路28提供与设备10的所感测到的运动相关联的反馈信号。移动生成电路28可使用反馈信号来控制移动生成电路的致动。

控制电路22可使用运动传感器电路32和/或移动生成电路28来确定由设备10从另一电子设备接收的无线信号的到达角。例如，控制电路22可使用移动生成电路28将设备10从一个位置移动到另一个位置。运动传感器电路32可用于当设备10在不同位置之间移动时跟踪设备的移动。在每个位置处，控制电路22可从另一电子设备接收无线信号。控制电路22可处理所接收的无线信号以及来自运动传感器电路32的运动数据，以更准确地确定另一电子设备的位置。然而，运动生成电路28的使用仅仅是示例性的。如果需要，运动传感器电路32可跟踪不是由运动生成电路28引起的设备10的移动。这可包括在提示用户(通过显示器14、扬声器34、设备10中的触觉输出设备或任何其他合适的输出设备)以特定方式移动设备10之后用户对设备10的自然、无提示的移动和/或用户对设备10的移动。

可包括在输入-输出设备26中的其他传感器包括用于采集关于环境光水平的信息的环境光传感器、接近传感器部件(例如，基于光的接近传感器、电容式接近传感器和/或基于其他结构的接近传感器)、深度传感器(例如，在网格中发射光束、随机点阵列或其他图案并且具有基于在目标物体上产生的所得光点生成深度图的图像传感器的结构光深度传感器)；使用一对立体图像传感器、激光雷达(光检测和测距)传感器、雷达传感器和其他合适的传感器采集三维深度信息的传感器。

输入-输出电路24可包括用于与外部装置进行无线通信的无线通信电路36。无线通信电路36可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(RF)部件、一个或多个天线48、传输线和用于处理RF无线信号的其他电路形成的RF收发器电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。

无线通信电路36可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路。例如，电路36可包括收发器电路40、42、44和46。

收发器电路40可以是无线局域网收发器电路。收发器电路40可处理用于

(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带并且可处理2.4GHz

通信频带。

电路36可使用蜂窝电话收发器电路42来处理频率范围内的无线通信，诸如700MHz至960MHz的通信频带、1710MHz至2170MHz的频带、2300MHz至2700MHz的频带、介于700MHz和2700MHz之间的其他频带、更高频带诸如LTE频带42和43(3.4GHz-3.6GHz)或其他蜂窝电话通信频带。电路42可处理语音数据和非语音数据。

毫米波收发器电路44(有时称为极高频收发器电路)可支持极高频率(例如，毫米波频率，诸如10GHz至400GHz的极高频率或其他毫米波频率)下的通信。例如，电路44可支持60GHz下的IEEE 802.11ad通信。电路44可由一个或多个集成电路(例如，安装在系统级封装设备中的公共印刷电路上的多个集成电路、安装在不同基板上的一个或多个集成电路等)形成。

超宽带收发器电路46可支持使用IEEE 802.15.4协议和/或其他无线通信协议的通信。超宽带无线信号可通过大于500MHz的带宽或超过辐射的中心频率的20％的带宽来表征。基带中较低频率的存在可允许超宽带信号穿透物体诸如墙壁。收发器电路46可在2.4GHz频带、6.5GHz频带、8GHz频带和/或其他合适的频率下操作。

无线通信电路36可包括卫星导航系统电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路38，其用于接收1575MHz下的GPS信号或用于处理其他卫星定位数据(例如，1609MHz下的GLONASS信号)。从围绕地球轨道运行的一组卫星接收用于接收器38的卫星导航系统信号。

在卫星导航系统链路、蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。在2.4GHz和5GHz下的

和

链路以及其他短程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。极高频(EHF)无线收发器电路44可在这些短距离内通过视距路径传送在发射器和接收器之间行进的信号。为了增强毫米波通信的信号接收，可使用相控天线阵列和波束控制技术(例如，调节阵列中每个天线的天线信号相位和/或幅值以执行波束控制的方案)。由于设备10的操作环境能够切换成不使用并且在它们的位置使用性能更高的天线，天线分集方案也可用于确保天线已经开始被阻挡或以其他方式降解。

如果需要，无线通信电路36可包括用于其他短程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路36可包括用于接收电视和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等。

无线通信电路36中的天线48可使用任何合适的天线类型形成。例如，天线48可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、缝隙天线结构、平面倒F形天线结构、单极、偶极、螺旋形天线结构、八木(八木宇田)天线结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线48中的一个或多个天线可为背腔式天线。可针对不同的频带和频带组合来使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。专用天线可用于接收卫星导航系统信号，或者如果需要，天线48能够被配置为接收卫星导航系统信号和用于其他通信频带的信号(例如，无线局域网信号和/或蜂窝电话信号)两者。天线48可包括用于处理毫米波通信的相控天线阵列。

在其中外壳12具有由金属形成的部分的设备10的构型中，可在金属部分中形成开口以容纳天线48。例如，金属外壳壁中的开口可用于在蜂窝电话天线中的谐振元件结构和接地结构之间形成裂缝(间隙)。这些开口可填充有电介质诸如塑料。如图1所示，例如，塑料填充开口20的一部分可沿外壳12的侧壁中的一个或多个侧壁向上延伸。

图3中示出了耦接到收发器电路76(例如，无线局域网收发器电路40、蜂窝电话收发器电路42、毫米波收发器电路44、超宽带收发器电路46和/或无线电路36中的其他收发器电路)的毫米波天线或其他天线48的示意图。如图3所示，射频收发器电路76可使用传输线70耦接到天线48的天线馈电部80。天线馈电部80可包括正天线馈电端子诸如正天线馈电端子68，并可具有接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子66。传输线70可由印刷电路上的金属迹线或其他导电结构形成，并且可具有正传输线信号路径，诸如耦接到端子68的路径74和接地传输线信号路径，诸如耦接到端子66的路径72。传输线路径诸如路径70可用于在设备10内路由天线信号。例如，传输线路径可用于将天线结构诸如天线阵列中的一个或多个天线耦接到收发器电路76。设备10中的传输线可包括同轴电缆路径、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线组合形成的传输线等。可将滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路及其他电路插置传输线70内和/或诸如可被结合到天线48中的这些电路的电路中(例如，以支持天线调谐、支持期望频带的操作等)。

如果需要，毫米波天线的信号可使用中频(例如，约5GHz-15GHz而不是60Hz的频率)分布在设备10内。中频信号可例如从基带处理器或位于设备10中部附近的其他无线通信电路分布到设备10拐角处的一个或多个毫米波天线阵列。在每个拐角处，上变频器和下变频器电路可耦接到中频路径。上变频器电路可将来自基带处理器的所接收的中频信号转换为毫米波信号(例如，60GHz下的信号)以供毫米波天线阵列传输。下变频器电路可将来自毫米波天线阵列的毫米波天线信号降频为中频信号，然后中频信号通过中频路径被传送至基带处理器。

设备10可包含多个天线48。天线可被一起使用或者天线中的一个天线可被切换到使用中，而其他天线(多个)被切换成不使用。如果需要，控制电路22可被用于实时选择在设备10中使用的最佳天线和/或被用于选择用于与天线48中的一个或多个天线相关联的可调整的无线电路的最佳设置。天线调整可用于调谐天线，使其在所需的频率范围内执行，用相控天线阵列执行波束控制，以及以其他方式优化天线性能。传感器可结合到天线48中以实时采集用于调整天线48的传感器数据。

在一些构型中，天线48可包括天线阵列(例如，实现波束控制功能的相控天线阵列)。例如，用于处理极高频无线收发器电路44的毫米波信号的天线可实现为相控天线阵列。用于支持毫米波通信的相控天线阵列中的辐射元件可为贴片天线、偶极子天线、除了偶极子天线谐振元件之外还具有定向器和反射器的偶极子天线(有时称为八木天线或波束天线)或其他合适的天线元件。收发器电路可与相控天线阵列集成以形成集成的相控天线阵列和收发器电路模块。

在图4中示出了例示性偶极子天线。如图4所示，偶极子天线48可具有第一臂和第二臂，诸如臂48-1和48-2，并且可在天线馈电部80处馈电。如果需要，偶极子天线诸如图4的偶极子天线48可结合到八木天线中(例如，通过将反射器和定向器结合到图4的偶极子天线48中)。

在图5中示出了例示性贴片天线。如图5所示，贴片天线40可具有贴片天线谐振元件48P，该贴片天线谐振元件与接地层诸如天线接地层48G分离并平行。臂48A可耦接在贴片天线谐振元件48P和天线馈电部80的正天线馈电端子68之间。馈电部80的接地天线馈电端子66可耦接到接地层48G。

图4和图5所示类型的天线和/或其他天线48可用于形成毫米波天线。图4和图5的示例仅为例示性的。

图6是由毫米波天线阵列基板134上的天线谐振元件形成的例示性毫米波天线阵列48R的透视图。阵列48R可包括毫米波天线阵列，诸如由贴片天线谐振元件48P形成的贴片天线48和由臂48-1和48-2形成的偶极子天线48。利用一个例示性构型，偶极子天线48可围绕基板134的周边形成，并且贴片天线48可在基板134的中心表面上形成阵列。阵列48R中可存在任何合适数量的毫米波天线48。例如，可存在10-40个、32个、多于5个、多于10个、多于20个、多于30个、少于50个或其他合适数量的毫米波天线(贴片天线和/或偶极子天线等)。基板134可由一个或多个电介质(聚合物、陶瓷等)层形成，并且可包括用于形成毫米波天线和信号路径的图案化金属迹线。信号路径可将毫米波天线耦接到电路，诸如安装在基板134上的一个或多个电子设备136。设备136可包括一个或多个集成电路、分立部件、上变频器电路、下变频器电路(例如，形成收发器的一部分的上变频器电路和下变频器电路)、用于调节信号振幅和/或相位以执行波束控制的电路、和/或用于操作天线阵列48R的其他电路。

图7为电子设备10可识别和/或与之无线通信的物体的例示性系统的图示。系统100可包括节点78。系统100中的节点78可以是电子设备，可以是不具有电子器件的物体，或者可以是标测环境中的特定位置。节点78可以是无源的或有源的。系统100中的有源节点60可包括能够接收和/或传输无线信号诸如信号58的设备。系统100中的有源节点可包括标记物品诸如标记物品54、电子装置诸如电子装置52、以及其他电子设备诸如电子设备10'(例如，结合图2所述类型的设备，包括与设备10相同的无线通信能力中的一些或全部)。标记物品54可以是已经具有无线接收器和/或无线发射器的任何合适的物体。例如，标记物品54可以是钥匙坠、蜂窝电话、钱包、膝上型电脑、书、笔或其他已经具有低功率发射器(例如，RFID发射器或其他发射器)的物体。设备10可具有对应的接收器，该接收器检测来自物品54的发射信号58并且基于所接收的信号来确定物品54的位置。在一些布置中，标记物品54可不包括内部电源，并且相反可由来自设备10或其他设备的电磁能量供电。在其他布置中，标记物品54可包括内部电源。

电子装置52可以是基础设施相关的设备，诸如恒温器、烟雾探测器、

低功耗(蓝牙LE)信标、

无线接入点、服务器、加热、通风和空调(HVAC)系统(有时称为温度控制系统)、光源诸如发光二极管(LED)灯泡、灯开关、电源插座、占用探测器(例如，有源或无源红外光检测器、微波检测器等)、门传感器、湿度传感器、电子门锁、安全相机或其他设备。

设备10可使用通信信号58与节点54、52和10'进行通信。通信信号58可包括

信号、近场通信信号、无线局域网信号诸如IEEE 802.11信号、毫米波通信信号诸如60GHz下的信号、超宽带射频信号、其他射频无线信号、红外信号等。无线信号58可用于传送信息，诸如位置和取向信息。例如，设备10中的控制电路22可使用无线信号58来确定节点54、52和10’相对于设备10的位置。控制电路22还可使用来自图像传感器30的图像数据、来自运动传感器32的运动传感器数据和其他传感器数据(例如，来自接近传感器的接近数据等)来确定活动节点54、52和10'的位置。

系统100中的无源节点诸如无源物品56可包括不发射或接收射频信号的物体，诸如家具、建筑物、门、窗、墙壁、人、宠物和其他物品。物品56可以是设备10通过特征跟踪(例如，使用图像传感器30)识别的物品，或者物品56可以是在标测环境中具有相关联的一组坐标的特定位置。例如，控制电路22可构造环境的虚拟三维地图(或者可接收和存储环境的先前构造的三维地图)，并且可在三维地图中为环境中的物体或位置分配一组坐标(例如，地理坐标、笛卡尔坐标、水平坐标、球形坐标或其他合适的坐标)。在一些布置中，虚拟三维地图可由具有已知位置的一个或多个物品锚定(例如，可由具有已知位置的一个或多个标记物品54、具有已知位置的电子装置52或具有已知位置的其他物品锚定)。然后，设备10可基于无源物品56相对于系统100中的锚定物品的位置来将坐标分配给无源物品，诸如物品56。设备10可存储无源物品56的坐标，并且当设备10相对于物品56处于特定位置或取向时可采取特定动作。例如，如果用户将设备10指向方向62，则控制电路22可认识到设备10指向物品56并且可采取某些动作(例如，可在显示器14上显示与物品56相关联的信息，可经由扬声器34提供音频输出，可经由设备10中的振动器或触觉致动器提供触觉输出，和/或可采取其他合适的动作)。因为无源物品56不发送或接收通信信号，所以电路22可使用来自图像传感器30的图像数据、来自运动传感器32的运动传感器数据以及其他传感器数据(例如，来自接近传感器的接近数据等)，以确定无源物品56的位置和/或确定设备10相对于物品56的取向(例如，以确定设备10何时指向物品56)。

图8示出了设备10可如何确定设备10与节点78之间的距离D。在节点78能够发送或接收通信信号(例如，图7的标记物品54、电子装置52或其他电子设备10')的布置中，控制电路22可使用通信信号(例如，图7的信号58)确定距离D。控制电路22可使用信号强度测量方案(例如，测量来自节点78的射频信号的信号强度)，或使用基于时间的测量方案诸如飞行时间测量技术、到达时间差测量技术、到达角测量技术、三角测量方法、飞行时间方法)，使用众包位置数据库和其他合适的测量技术来确定距离D。然而，这仅是例示性的。如果需要，控制电路22可使用全球定位系统接收器电路38、使用接近传感器(例如，红外接近传感器或其他接近传感器)、使用来自相机30的图像数据、来自运动传感器32的运动传感器数据和/或使用设备10中的其他电路来确定距离D。

控制电路22还可使用传感器诸如红外接近传感器、深度传感器(例如，在网格、随机点阵列或其他图案中发射光束并且具有基于在目标物体上产生的所得光点生成深度图的图像传感器的结构光深度传感器)来确定距离D，使用一对立体图像传感器、激光雷达(光检测和测距)传感器、雷达传感器、图像传感器诸如相机30和/或使用设备10中的其他电路来采集三维深度信息的传感器。在一些布置中，设备10可以存储用于节点78的一组坐标，指示节点78相对于系统100中的其他物品的位置。通过了解节点78相对于系统100中的锚定节点的位置并且了解锚定节点相对于设备10的位置，设备10可确定设备10与节点78之间的距离D。这些类型的方法在节点78是不发送或接收无线通信信号的无源物品的情况下可能是有用的。然而，控制电路22还可在节点78能够进行无线通信的场景中采用这些技术。

除了确定设备10与系统100中的节点78之间的距离之外，控制电路22可被配置为确定设备10相对于节点78的取向。图9是示出控制电路22可如何使用水平坐标系来限定设备10相对于附近节点诸如第一节点78-1和第二节点78-2的位置和取向的图示。在这种类型的坐标系中，控制电路22可确定方位角θ和/或仰角

以描述附近节点78相对于设备10的位置。控制电路22可限定参考平面诸如局部水平面162和参考向量诸如参考向量164。局部水平面162可以是与设备10相交并相对于设备10的表面限定的平面。例如，局部水平面162可以是与设备10的显示器14平行或共面的平面。参考向量164(有时称为“北”方向)可以是局部水平面162中的向量。如果需要，参考向量164可与设备10的纵向轴线102(例如，沿设备10的中心纵向向下延伸的轴线)对准。当参考向量164与设备10的纵向轴线102对准时，参考向量164可对应于设备10指向的方向。

可相对于局部水平面162和参考向量164测量方位角θ和仰角

。如图9所示，节点78-2的仰角

(有时称为高度)是节点78-2与设备10的局部水平面162之间的角度(例如，在设备10与节点78-2之间延伸的向量166以及设备10与水平面162之间延伸的共面向量168之间的角度)。节点78-2的方位角θ是节点78-2围绕局部水平面162的角度(例如，参考向量164与向量168之间的角度)。

在图9的示例中，节点78-1的方位角和仰角均为0°，因为节点78-1位于设备10的视距中(例如，节点78-1与参考向量164和水平平面162相交)。另一方面，节点78-2的方位角θ和仰角

大于0°。控制电路22可使用阈值方位角和/或阈值仰角来确定附近节点是否足够靠近设备10的视距以触发适当的动作。如下文结合附图10至图16所述，控制电路22可将到达角天线测量与运动传感器数据组合，以确定附近节点诸如节点78-1和78-2的方位角θ和仰角

。

控制电路22还可确定附近节点78相对于设备10的接近度。如图9所示，例如，控制电路22可确定节点78-1与设备10相距距离D1，并且节点78-2与设备10相距距离D2。控制电路22可使用结合图8所述的类型的方法来确定接近度信息。例如，控制电路22可使用无线通信信号(例如，图7的信号58)、使用距离传感器(例如，红外接近传感器、结构光深度传感器、立体传感器、或其他距离传感器)，使用来自运动传感器32的运动传感器数据(例如，来自加速度计、陀螺仪、罗盘或其他合适的运动传感器的数据)，使用来自相机30的图像数据，和/或使用设备10中的其他电路。控制电路22可使用阈值距离来确定附近节点是否足够靠近设备10以触发适当的动作。

如果需要，除了纵向轴线102之外的其他轴线可用作参考向量164。例如，控制电路22可使用垂直于纵向轴线102的水平轴线作为参考向量164。这可用于确定节点78何时位于设备10的侧部附近(例如，当设备10被取向为与节点78中的一个节点并排时)。

在确定设备10相对于节点78-1和78-2的取向之后，控制电路22可采取适当的动作。例如，响应于确定节点78-1在设备10的视距中和/或在设备10的给定范围内，控制电路22可向节点78-1发送信息，可请求和/或接收来自78-1的信息，可使用显示器14来显示与节点78-1的无线配对的视觉指示，可使用扬声器34来生成与节点78-1的无线配对的音频指示，可使用振动器、触觉致动器或其他机械元件来生成指示与节点78-1的无线配对的触觉输出，和/或可采取其他合适的动作。

响应于确定节点78-2相对于设备10位于方位角θ、仰角

和距离D2处，控制电路22可使用显示器14来显示节点78-2相对于设备10的位置的视觉指示，可使用扬声器34来生成节点78-2的位置的音频指示，可使用振动器、触觉致动器或其他机械元件来生成指示节点78-2的位置的触觉输出，和/或可采取其他合适的动作。

图10是示出可如何使用到达角测量技术来确定设备10相对于节点78的取向的示意图。如图10所示，设备10可包括通过相应传输线70(例如，第一传输线70-1和第二传输线70-2)耦接到收发器电路76的多个天线(例如，第一天线48-1和第二天线48-2)。天线48-1和48-2可各自从节点78接收无线信号58。天线48-1和48-2可横向分开距离d1，其中天线48-1比天线48-2更远离节点78(在图10的示例中)。因此，与到达天线48-2相比，无线通信信号58行进更大的距离以到达天线48-1。节点78与天线48-1之间的附加距离在图10中被示为距离d2。图10还示出了角度x和y(其中x+y＝90°)。

距离d2可以被确定为角度y或角度x的函数(例如，d2＝d1sin(x)或d2＝d1cos(y))。距离d2也可被确定为由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相位差的函数(例如，d2＝(Δφλ)/(2π))，其中Δφ是由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相位差，并且λ是接收信号58的波长。电子设备10可具有耦接到每个天线的相位测量电路，以测量所接收的信号的相位并且识别相位差

。可将d2的两个公式设定为彼此相等(例如，d1sin(x)＝(Δφλ)/(2π))并且重新布置以求解角度x(例如，x＝sin^-1((Δφλ)/(2πd1))或者可重新布置以求解角度y。因此，可基于天线48-1和48-2之间的已知(预定)距离、所检测(测量)的由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相位差、以及接收信号58的已知波长或频率来确定到达角(例如，通过控制电路22)。

可选择距离d1以便于计算由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相位差。例如，d1可小于或等于接收信号58的波长(例如，有效波长)的一半(例如，以避免多个相位差解法)。

一些天线布置可足以清楚地解析信号58的“完整”到达角。完整的到达角(有时称为到达方向)包括节点78相对于设备10的方位角θ和仰角

(如图9所示)。

以三维布置(例如，跨越多个平面)定位的天线可足以清楚地确定信号58的完整到达角。然而，当基线向量(即，在相应天线对之间延伸的向量)全部位于一个平面中时，关于信号58的正确方位角θ和/或正确仰角

可能存在一定的模糊性。例如，在图10的双天线布置中，仅存在一个基线向量82，其产生准确、明确的方位角θ，但可能不提供足够的信息来确定仰角

。因此，具有不同仰角的节点78'仍然可产生信号58’，该信号与信号58一样具有由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相同相位差Δφ。换句话讲，不同的到达方向可导致相同的相位差。这导致到达角解法不明确。在没有其他信息的情况下，控制电路22可能能够确定信号58的方位角θ，但可能无法确定信号58的仰角

。具有三个或更多个共面天线的系统将解决到达角的一些但不是所有模糊性，因为基线向量将仍然位于相同的平面中。

为了帮助解决完整到达角的模糊性，控制电路22可将天线信号与使用运动传感器电路32采集的运动数据组合。具体地，控制电路22可在设备10处于多个不同位置时获得到达角测量(例如，方位角θ和/或仰角

的测量)。在每个位置处，天线48可从节点78接收信号58，并且控制电路22可基于由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的相位差来确定可能的到达角解法。当设备10从一个位置移动到另一个位置时，运动传感器电路32可跟踪设备的移动。使用来自运动传感器电路32的运动数据，控制电路22可将每组到达角解法与不同的基线向量82相关联。基线向量可跨越多个平面，因此为控制电路22提供足够的信息以确定正确的到达角，正如设备10具有多平面天线布置一样。

应当理解，使用水平坐标系并利用方位角和仰角表示完整到达角仅仅是例示性的。如果需要，可使用笛卡尔坐标系，并且可使用利用x、y和z坐标表示的单位方向向量来表示到达角。也可使用其他坐标系。本文有时将水平坐标系描述为例示性示例。

图11、图12和图13示出了控制电路22可如何使用运动数据和天线信号确定节点78相对于设备10的准确位置(例如，完整到达角解法)的示例。当设备10从第一位置(图11)移动到第二位置(图12)时，运动传感器电路32可采集运动数据。设备10的移动可使用运动生成电路28来实现，或者可在不具有运动生成电路28的情况下实现(例如，该运动可归因于用户对设备10的无提示移动，或者可归因于用户在来自设备10的提示之后对设备10的移动)。

在图11的第一位置中，节点78具有相对于设备10的方位角θ1和仰角

。当设备10处于图11的第一位置时，天线48(图10)可从节点78接收信号，并且控制电路22可基于由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的所测量的相位差来确定第一组可能的到达角解法。因为控制电路22此时仅在图11的第一位置中具有来自天线48的相位差信息，所以第一组可能的到达角解法可包括方位角(例如，θ1)，但仰角可保持未知。

然后将设备10倾斜到图12的第二位置中，其中节点78具有相对于设备10的方位角θ2和仰角

。当设备10处于图12的第二位置时，天线48可从节点78接收信号，并且控制电路22可基于由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的所测量的相位差来确定第二组可能的到达角解法。如在图11的布置中，控制电路22可使用在图12的第二位置中测量的相位差来确定方位角(例如，θ2)。然而，控制电路22还知道在天线48处于第一位置时测量的相位差。使用运动传感器电路32来跟踪天线48的移动，控制电路可因此将来自第一位置和第二位置的相位差信息与运动数据组合，以获得单个完整到达角解法，包括方位角和仰角。

图13是示出当设备10从图11的第一位置移动到图12的第二位置时天线48的位置可如何改变的曲线图。当设备10处于图11的第一位置时，天线48-1和48-2可分别具有坐标(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)。在该第一位置中，在天线48-1和48-2之间延伸的向量84可用作图10的基线向量82。当设备10移动到图12的第二位置中时，天线48-1和48-2可分别具有坐标(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)。在该第二位置中，向量86可用作图10的基线向量82。使用来自运动传感器电路32的运动数据，控制电路22还可相对于天线48在第二位置中的定位来确定天线48在第一位置中的定位。假设第一位置和第二位置处的相位测量值之间的相位一致性，这提供了附加向量88、90、92和94，这些向量可用作附加基线向量(例如，类似于图10的基线向量82)。因为这些基线向量跨越三维空间，所以控制电路22可能能够确定完整到达角解法，正如设备10具有多平面天线阵列一样。

如果需要，可在设备10移动到多于两个不同位置(例如，三个不同位置、四个不同位置、五个不同位置等)时采集天线信号和运动数据，其中在每个位置处采集一组到达角度解法。图11、图12和图13中仅将装置10移动到两个位置中的示例是例示性的。

在一些布置中，设备10在到达角测量操作期间的运动可由设备10本身发起。这种类型的布置的示例在图14中示出。在该示例中，设备10包括移动生成电路28，该移动生成电路可包括一个或多个致动器，诸如致动器60。在设备10的任何合适的位置(沿侧面、在拐角处等)可存在一个、两个、三个、四个或多于四个致动器60。图14的布置仅为例示性的。当期望获得到达角信息(例如，以确定节点诸如节点78相对于设备10的位置)时，控制电路22可向移动生成电路28发出控制信号以发起设备10的一个或多个移动。移动可包括沿x轴、y轴和/或z轴的线性运动，可包括围绕x轴、y轴和/或z轴的旋转运动，或者可包括线性运动和旋转运动的组合。

在其他布置中，设备10的运动可在没有运动生成电路28的情况下通过替代地依赖于用户对设备10的移动来实现。这可包括用户对设备10的自然的、无提示的移动(例如，当用户握持设备10时设备10的轻微或大幅的移动)，或者这可包括用户在来自设备10的提示之后对设备10的移动。如图15所示，例如，显示器14可显示提示，诸如指示用户以特定方式移动设备10的提示96(例如，指示用户倾斜、旋转、摇动、抬起、放下或以其他方式移动设备10)。移动可包括沿x轴、y轴和/或z轴的线性运动，可包括围绕x轴、y轴和/或z轴的旋转运动，或者可包括线性运动和旋转运动的组合。提示96可在到达角测量操作期间改变(例如，可在来自节点78的一组信号58在给定位置被天线48接收之后改变)，或者提示96可在整个过程中保持相同。提示96可包括字词、符号(例如，箭头、形状、图形等)或其他信息。使用显示器14来提供提示96仅仅是例示性的。如果需要，图15的视觉提示96可由不同类型的提示(诸如音频输出、触觉输出或其他合适的输出)替换或增强。

图16是涉及确定来自节点诸如图7至图12的节点78的信号的完整到达角的示例性步骤的流程图。

在步骤200处，设备10的天线48可从节点78接收无线信号(例如，图10的信号58)。信号可包括毫米波通信信号，诸如60GHz下的信号、超宽带射频信号和/或其他射频无线信号。

在步骤200之后，用户可无提示地移动设备10(如线202所示)，用户可在提示之后移动设备10(步骤204)，或者设备10可使用移动生成电路28移动自身(步骤206)。

在用户自然且无提示地移动设备10的布置中，如线202所示，移动可包括设备10的轻微或大幅移动(例如，设备10的线性移动、旋转移动或线性移动和旋转移动的组合)。

在提示用户移动设备10的布置中，操作可从步骤200进行到步骤204。步骤204可包括向用户呈现指示用户以特定方式移动设备10的提示。例如，显示器14可呈现用于以期望的方式移动设备10的指令(例如，如图15所示)，和/或另一输出设备诸如扬声器或触觉输出设备可用于指示用户移动设备10。该移动可为轻微的或大幅的，并且可包括线性运动和旋转运动的任何组合。如果需要，显示器14上的指令可与局部触觉输出(例如，设备10的右侧或左侧的振动，以帮助指示用户向右或向左倾斜或移动设备10)组合。

在设备10自身移动的布置中，操作可从步骤200进行到步骤206。在步骤206处，移动生成电路28可使用致动器60以特定方式移动设备10(例如，如图14所示)。该移动可为轻微的或大幅的，并且可包括线性运动和旋转运动的任何组合。

在步骤208处，运动传感器电路32可在移动设备10时采集运动数据。这可包括利用一个或多个加速度计采集加速度计测量、利用一个或多个陀螺仪采集陀螺仪测量、从一个或多个罗盘采集罗盘信息和/或从其他运动传感器采集其他运动数据。运动传感器数据可在天线测量之间的时间段内采集和/或可在进行天线测量的同时采集。

在步骤210处，设备10的天线48可从节点78接收附加信号。步骤210中的一个或多个天线48的位置可不同于步骤200的位置。这提供了用于计算到达角的附加基线向量。如图13所示，例如，当设备10从步骤200的位置移动到步骤210的位置时，天线48的不同位置为控制电路22提供跨越三维空间的基线向量。

如果需要，可采集附加天线测量和运动数据。例如，处理可在步骤210中接收到天线信号之后(如线214所示)和/或在处理一组给定天线信号和运动数据之后(如线216所示)循环回到步骤200，使得可在设备10处于附加位置时采集附加天线测量。

在步骤212处，控制电路22可处理在步骤200和212中采集的天线信号以及在步骤208中采集的运动数据，以确定信号58的完整到达角，从而确定节点78相对于设备10的位置。如结合图9所讨论的，节点78相对于设备10的位置可相对于与设备10相关联的参考平面和/或参考向量(局部水平面162和参考向量164)来定义。由于设备10在到达角测量操作期间在不同位置之间移动，因此与设备10相关联的参考平面和参考向量也在到达角测量操作期间移动。如果需要，可相对于与设备10的原始位置(例如，步骤200的位置)相关联的参考平面和参考向量来定义在步骤212中确定的最终到达角，设备10的最近位置(例如，步骤210的位置)或设备10的另一其他位置(例如，设备10的平均位置、设备10的中间位置等)。

在一个合适的布置中，步骤212可包括使用间歇式滤波器处理在给定时间范围内进行的所有运动数据和到达角测量。这可产生该时间范围内的单个到达角向量(包括方位角θ和仰角

)。在另一种合适的布置中，步骤212可包括依次处理运动数据和到达角测量(例如，使用扩展卡尔曼滤波器、高斯混合滤波器或另一合适的滤波器)。运动传感器数据可用于将一组到达角测量结果与下一组到达角测量相关联，从而在顺序测量之间传播正确的到达角解法。然而，这些示例仅为例示性的。如果需要，控制电路22可使用其他方法，诸如最小二乘估计技术、粒子滤波技术、无迹卡尔曼滤波技术、卡尔曼平滑技术、其他卡尔曼滤波技术、线性回归技术或其他合适的滤波技术。

在扩展卡尔曼滤波器方法中，利用设备10的每个不同位置处的每组测量来确定单个到达角，并且在不同位置处进行新测量时对单个到达角进行校正。由于仰角最初是未知的，因此可用任意仰角诸如零度或其他合适的角度来初始化滤波器。例如，在图11的第一位置中，方位角θ1可使用由天线48-1接收的信号与由天线48-2接收的信号之间的所测量的相位差来确定。由于仰角

是未知的，因此控制电路22可选择任意仰角诸如零度。利用每个后续的一组测量，控制电路22可校正仰角(以及方位角，如果需要的话)，直到获得准确、完整的到达角。

在高斯混合滤波器方法中，可用具有不同仰角的“粒子”(即，可能的解法)来初始化滤波器，以覆盖初始到达角度模糊性的所有可能性。该具体实施的状态向量可使用方位角θ和仰角

来表示。使用运动数据消除高度与预期测量不匹配的不可行粒子，直到确定单个准确的到达角测量。

如果需要，步骤212可包括查询所存储的平台运动条件以过滤掉不准确或不可能的到达角解法。具体地，控制电路22可在某些用例中施加某些假设。例如，如果设备10处于固定位置(例如，安装到墙壁或以其他方式处于静止位置)，则控制电路22可消除一定范围的仰角或可假设仰角在预定范围内。又如，控制电路22可施加仅从天线的一侧到达的角度是有效的假设。例如，可忽略从设备10后面的节点到达的信号，而从设备10前面到达的信号可在允许范围内。在另一种合适的布置中，设备10可具有多对天线48，并且控制电路22可基于节点78相对于设备10定位的区域来选择哪对天线用于到达角测量。

在确定来自节点78的信号的到达角时，设备10可采取合适的动作。例如，控制电路22可使用显示器14来显示关于节点78相对于设备10的位置的信息(例如，通过在显示器14上的某个位置显示图标，该图标表明节点78在设备10的右侧或左侧、在设备10的前面或在设备10的后面)。如果到达角在给定角度范围内，则控制电路22可确定设备10正有意地指向节点78，从而表明用户想要与节点78共享信息(例如，向节点78发送信息或从节点78接收信息)。在这种类型的场景中，控制电路22可向用户呈现选项以与节点共享信息，或者控制电路22可自动与节点78共享信息。用户可通过向设备10提供输入(例如，显示器14上的触摸输入、由运动传感器电路32检测到的运动输入、由设备10上的麦克风检测到的语音输入或其他合适的用户输入)来确认他或她希望共享信息。

在一些布置中，设备10可包括用于测量到达角的多于两个天线48。例如，设备10可包括用于从节点78接收超宽带信号、毫米波信号或其他信号的三个、四个、五个或多于五个天线48。在这种类型的布置中，可能存在一些这样的场景，其中到达角测量是明确的，并且不需要运动传感器数据来确定节点78相对于设备10的位置。在其他情况下，方位角θ和/或仰角

可能仍然存在一定的模糊性。如果需要，控制电路22可使用三个或更多个天线48来采集一组可能的到达方向(例如，多组方位角和仰角)。控制电路22可将概率值分配给每个可能的到达角(例如，每个方位角-仰角对)。然后，控制电路22可基于其概率值选择到达角。如果需要，控制电路22可使用如结合图16的步骤212所讨论的运动传感器数据来解决到达角的模糊性。

根据实施方案，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括：第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线被配置为从附加电子设备接收信号，所述信号包括在所述电子设备处于第一位置时接收的第一组信号和在所述电子设备处于第二位置时接收的第二组信号；运动传感器电路，在所述电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述运动传感器电路采集运动数据；控制电路，所述控制电路基于所述第一组信号、所述第二组信号和所述运动数据来确定所述信号的到达角。

根据另一个实施方案，运动传感器电路包括至少一个运动传感器，所述至少一个运动传感器选自由以下各项构成的组：加速度计、陀螺仪、罗盘和气压计。

根据另一个实施方案，第一天线和第二天线被配置用于IEEE 802.15.4超宽带信号。

根据另一个实施方案，第一天线和第二天线被配置用于毫米波信号。

根据另一个实施方案，电子设备包括第三天线，所述第三天线被配置为在电子设备处于第一位置和第二位置时从附加电子设备接收第一组信号和第二组信号。

根据另一个实施方案，控制电路使用第一天线、第二天线和第三天线来确定多个到达角解法，将概率分配给每个到达角解法，并且基于每个到达角解法的概率来确定到达角。

根据另一个实施方案，控制电路确定与第一组信号相关联的第一相位差和与第二组信号相关联的第二相位差。

根据另一个实施方案，控制电路基于第一相位差和第二相位差来确定到达角。

根据另一个实施方案，电子设备包括显示器，该显示器显示指示用户将设备从第一位置移动到第二位置的图像。

根据另一个实施方案，电子设备包括将设备从第一位置移动到第二位置的致动器。

根据另一个实施方案，到达角包括方位角和仰角。

根据另一个实施方案，控制电路使用选自由以下各项构成的组的技术来确定到达角：间歇式滤波器、扩展卡尔曼滤波器、高斯混合滤波器、无迹卡尔曼滤波器、卡尔曼平滑器、粒子滤波器和最小二乘估计。

根据实施方案，提供了一种方法，该方法包括：确定由第一电子设备从第二电子设备接收的信号的到达角，所述信号包括第一组信号和第二组信号，并且所述第一电子设备包括第一天线和第二天线、运动传感器电路和控制电路，所述方法包括当所述第一电子设备处于第一位置时，利用所述第一天线和所述第二天线来接收所述第一组信号，当所述第一电子设备处于第二位置时，利用所述第一天线和所述第二天线来接收所述第二组信号；当所述第一电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时利用所述运动传感器电路采集运动数据；以及利用所述控制电路基于所述第一组信号、所述第二组信号和所述运动数据来确定所述信号的所述到达角。

根据另一个实施方案，所述方法包括第三天线，所述方法还包括利用第三天线接收所述第一组信号；以及利用所述第三天线接收所述第二组信号。

根据另一个实施方案，所述方法包括确定方位角和仰角。

根据另一个实施方案，所述方法包括确定与所述第一组信号相关联的第一相位差和与所述第二组信号相关联的第二相位差。

根据另一个实施方案，确定到达角包括基于第一相位差和第二相位差来确定到达角。

根据另一个实施方案，确定到达角包括使用滤波器来确定到达角。

根据另一个实施方案，滤波器选自由以下各项构成的组：间歇式滤波器、扩展卡尔曼滤波器、高斯混合滤波器、无迹卡尔曼滤波器、卡尔曼平滑器、粒子滤波器和最小二乘估计。

根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：致动器，所述致动器使所述电子设备从第一位置移动到第二位置；天线，所述天线在所述电子设备处于所述第一位置和所述第二位置时接收信号；和控制电路，所述控制电路确定所述信号的到达角。

根据另一个实施方案，所述电子设备包括运动传感器电路，所述运动传感器电路在所述电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时采集运动数据。

根据另一个实施方案，所述控制电路基于所述运动数据确定到达角。

根据另一个实施方案，所述天线包括被配置为接收IEEE 802.15.4超宽带信号的第一天线和第二天线。

前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (23)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：

第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线被配置为从附加电子设备接收信号，其中所述信号包括在所述电子设备处于第一位置时接收的第一组信号和在所述电子设备处于第二位置时接收的第二组信号；

运动传感器电路，所述运动传感器电路在所述电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时采集运动数据；和

控制电路，所述控制电路基于所述第一组信号、所述第二组信号和所述运动数据来确定所述信号的到达角。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述运动传感器电路包括至少一个运动传感器，所述至少一个运动传感器选自由以下各项构成的组：加速度计、陀螺仪、罗盘和气压计。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一天线和所述第二天线被配置用于IEEE 802.15.4超宽带信号。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一天线和所述第二天线被配置用于毫米波信号。

5.根据权利要求1所述的电子设备，还包括第三天线，所述第三天线被配置为当所述电子设备处于所述第一位置和所述第二位置时从所述附加电子设备接收所述第一组信号和所述第二组信号。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述控制电路使用所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线来确定多个到达角解法，将概率分配给每个到达角解法，并且基于每个到达角解法的概率来确定所述到达角。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述控制电路确定与所述第一组信号相关联的第一相位差和与所述第二组信号相关联的第二相位差。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述控制电路基于所述第一相位差和所述第二相位差来确定所述到达角。

9.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：

显示器，所述显示器显示指示用户将所述设备从所述第一位置移动到所述第二位置的图像。

10.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：

致动器，所述致动器将所述设备从所述第一位置移动到所述第二位置。

11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述到达角包括方位角和仰角。

12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述控制电路使用选自由以下各项构成的组的技术来确定所述到达角：间歇式滤波器、扩展卡尔曼滤波器、高斯混合滤波器、无迹卡尔曼滤波器、卡尔曼平滑器、粒子滤波器和最小二乘估计。

13.一种用于确定由第一电子设备从第二电子设备接收的信号的到达角的方法，其中所述信号包括第一组信号和第二组信号，并且其中所述第一电子设备包括第一天线和第二天线、运动传感器电路和控制电路，所述方法包括：

当所述第一电子设备处于第一位置时，利用所述第一天线和所述第二天线来接收所述第一组信号；

当所述第一电子设备处于第二位置时，利用所述第一天线和所述第二天线来接收所述第二组信号；

利用所述运动传感器电路，在所述第一电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时采集运动数据；以及

利用所述控制电路，基于所述第一组信号、所述第二组信号和所述运动数据来确定所述信号的所述到达角。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一电子设备包括第三天线，所述方法还包括：

利用所述第三天线接收所述第一组信号；以及

利用所述第三天线接收所述第二组信号。

15.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述到达角包括确定方位角和仰角。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：

确定与所述第一组信号相关联的第一相位差和与所述第二组信号相关联的第二相位差。

17.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述到达角包括基于所述第一相位差和所述第二相位差来确定所述到达角。

18.根据权利要求17所述的方法，其中确定所述到达角包括使用滤波器确定所述到达角。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述滤波器选自由以下各项构成的组：间歇式滤波器、扩展卡尔曼滤波器、高斯混合滤波器、无迹卡尔曼滤波器、卡尔曼平滑器、粒子滤波器和最小二乘估计。

20.一种电子设备，所述电子设备包括：

致动器，所述致动器使所述电子设备从第一位置移动到第二位置；

天线，所述天线在所述电子设备处于所述第一位置和所述第二位置时接收信号；和

控制电路，所述控制电路确定所述信号的到达角。

21.根据权利要求20所述的电子设备，还包括运动传感器电路，所述运动传感器电路在所述电子设备从所述第一位置移动到所述第二位置时采集运动数据。

22.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述控制电路基于所述运动数据确定所述到达角。

23.根据权利要求20所述的电子设备，其中所述天线包括被配置为接收IEEE 802.15.4超宽带信号的第一天线和第二天线。

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