實(shí)時(shí)rf信號(hào)可視化裝置制造方法
【專利摘要】一種裝置提供位點(diǎn)信息以有助于識(shí)別RF源的位點(diǎn)。耦合于對(duì)應(yīng)接收器的天線陣列向到達(dá)方向計(jì)算塊供應(yīng)信號(hào)，并且方向信息用于提供顯示，其示出RF源的位點(diǎn)。
【專利說明】實(shí)時(shí)RF信號(hào)可視化裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求于2012年8月6日提交的題為“實(shí)時(shí)RF信號(hào)可視化裝置”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/680，216的優(yōu)先權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及RF源的位點(diǎn)，并且更具體地，涉及用于在場(chǎng)景上顯示RF位點(diǎn)的儀器。【背景技術(shù)】
[0003]在多種情形中，確定RF源的位點(diǎn)并且提供該位點(diǎn)的顯示，這可是可期望的。該位點(diǎn)信息可以在例如無線裝置無線局域網(wǎng)(WLAN)計(jì)算機(jī)通信裝置(僅舉幾例，其定位蜂窩電話源、藍(lán)牙源)的故障診斷安裝中是有益的。
[0004]具有將易于使用并且提供這些和其他RF源的實(shí)時(shí)位點(diǎn)信息的裝置，這將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開，系統(tǒng)和方法提供電子讀天線陣列、接收器、處理硬件和軟件，并且捕獲和示出視頻或靜態(tài)圖片，其中信號(hào)源在它們?cè)谠撘曨l或圖片上的位點(diǎn)位置中被標(biāo)記。系統(tǒng)可以是便攜式或固定安裝。顯示可以在裝置上，或被遠(yuǎn)程定位。
[0006]因此，本公開提供用于定位RF源并且提供具有在其上指示的源位點(diǎn)的顯示的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。
[0007]在該說明書的結(jié)論部分中具體指出本技術(shù)的主題并且清楚地要求保護(hù)。然而，操作的組織和方法連同其另外的實(shí)施例可參考下面的描述結(jié)合附圖(其中類似的標(biāo)號(hào)指代類似的元件)來看而最大程度地理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A和IB包括根據(jù)本公開的裝置的框圖；
圖2是由裝置提供的顯示數(shù)據(jù)的示范性視圖；
圖3是由裝置執(zhí)行的操作步驟的流程圖；
圖4是天線陣列的視圖；
圖5是單獨(dú)天線的視圖；
圖6是手持式裝置的屏幕側(cè)視圖；以及 圖7是該手持式裝置的攝像機(jī)側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]根據(jù)本公開的實(shí)施例的系統(tǒng)包括具有協(xié)調(diào)接收器的天線陣列，用于從一個(gè)或多個(gè)RF源接收RF信號(hào)。來自天線陣列的輸入信號(hào)被處理來確定RF源的位點(diǎn)，并且顯示位點(diǎn)信息。系統(tǒng)可作為手持式或便攜式裝置而提供，其具有用于在可見場(chǎng)景上示出源的位點(diǎn)的顯示器。
[0010]參考圖1A和IB (實(shí)時(shí)RF信號(hào)可視化裝置10的框圖)，該裝置作為包括信號(hào)接收段12的手持式儀器而適當(dāng)?shù)靥峁?，該信?hào)接收段12包括NXM陣列中的復(fù)數(shù)個(gè)天線14、16、18等，每個(gè)天線與對(duì)應(yīng)的接收器20、22、24等關(guān)聯(lián)。接收器每個(gè)包括,例如RF放大器和增益控制26、混頻器28、A/D采樣器30和數(shù)字解碼器32。接收段12進(jìn)一步包括向接收器的混頻器提供信號(hào)的本地振蕩器34，和用于控制接收器的RF放大器級(jí)的增益控制器36。
[0011]接收器塊12將來自各種接收器的解碼數(shù)據(jù)38和相位/幅度數(shù)據(jù)40提供給到達(dá)方向處理塊42，該到達(dá)方向處理塊42進(jìn)一步向通用計(jì)算塊46供應(yīng)解碼數(shù)據(jù)38和一組到達(dá)方向坐標(biāo)44。
[0012]該通用計(jì)算塊接收來自視頻攝像機(jī)48、滾動(dòng)/俯仰/橫擺傳感器50和/或其他位置/位點(diǎn)傳感器和用戶輸入裝置52的另外的輸入，同時(shí)向顯示器54提供輸出，并且與網(wǎng)絡(luò)連接56和大容量存儲(chǔ)裝置58通信。
[0013]在操作中，天線元件和接收器檢測(cè)RF信號(hào)并且對(duì)其解碼并且向到達(dá)方向處理塊提供解碼數(shù)據(jù)和/或相位/幅度數(shù)據(jù)，該到達(dá)方向處理塊確定正到達(dá)的特定RF信號(hào)所來自的所述方向或多個(gè)方向(反射可導(dǎo)致多個(gè)方向)，從而向通用計(jì)算塊提供到達(dá)方向坐標(biāo)。這些坐標(biāo)包括，例如相對(duì)于天線陣列的中心線的方位角和仰角。
[0014]當(dāng)接收段正檢測(cè)RF信號(hào)時(shí)，視頻攝像機(jī)48提供裝置的“觀察方向”的視圖，并且通用計(jì)算塊使該視頻攝像機(jī)的視圖與到達(dá)方向信息相關(guān)，并且向顯示器54提供觀察場(chǎng)景的視圖，其中指示符示出視頻攝像機(jī)(一個(gè)或多個(gè)RF源正從其處傳輸)的視場(chǎng)中的位點(diǎn)，從而使用方位角和仰角信息來相對(duì)于攝像機(jī)視圖的中心線定位RF源。如果RF源包括它傳輸信號(hào)中的識(shí)別信息，該識(shí)別信息中的一些或全部可以進(jìn)一步在顯示器上提供。
[0015]滾動(dòng)/俯仰/橫擺傳感器提供輸入來感測(cè)裝置的移動(dòng)，使得當(dāng)由視頻攝像機(jī)提供的視圖變化時(shí)，因?yàn)檠b置的視圖的位點(diǎn)和方向以及RF源的確定位點(diǎn)信息是已知的，RF源位點(diǎn)的指示可在顯示器上移動(dòng)來追蹤它們隨裝置移動(dòng)的視覺位點(diǎn)。
[0016]利用網(wǎng)絡(luò)連接和大容量存儲(chǔ)裝置，數(shù)據(jù)可以被保存和傳輸/接收來記錄觀察。
[0017]圖2圖示將在顯示器上提供的對(duì)于定位辦公室中的無線局域網(wǎng)信號(hào)的情況的示范性視圖。在圖2的視圖中，由手持式殼體攜帶的顯示框60提供如由視頻攝像機(jī)48看到的辦公室的實(shí)時(shí)視圖，其中裝置的橫擺、俯仰和滾動(dòng)坐標(biāo)62在右上角圖示為可選地顯示的參數(shù)。如期望的話，可以在視圖上施加網(wǎng)格圖樣64。在圖示中檢測(cè)四個(gè)無線局域網(wǎng)源:66、68、70和72處的裝置O、裝置1、裝置2和裝置3。用戶從該顯示獲悉，例如裝置O、裝置I和裝置2似乎安置在頂棚中(在頂棚板之上)，而裝置3似乎定位在辦公室隔間中。顯示的RF源信息可以是相對(duì)透明或不透明的。在屏幕的左下方處提供圖標(biāo)74，來選擇視頻記錄模式以記錄視圖和覆蓋的RF源信息，從而實(shí)現(xiàn)例如房間掃圖的記錄來記錄所有觀察的源，而圖標(biāo)76選擇“快照”模式，其對(duì)具有覆蓋源信息的視頻流視圖拍攝靜態(tài)圖片。選擇圖標(biāo)78訪問記錄控制選項(xiàng)來提供記錄視頻流的選項(xiàng)。記錄的視頻流或快照可以本地存儲(chǔ)在例如大容量存儲(chǔ)裝置58上，或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接56而遠(yuǎn)程存儲(chǔ)用于以后的重放或文件編制目的。圖標(biāo)80提供對(duì)設(shè)置控制的訪問來允許裝置操作的用戶配置。
[0018]視頻攝像機(jī)48在一個(gè)實(shí)施例中是固定焦距的，但在其他實(shí)施例中具有可變焦距和變焦功能。
[0019]再次參考圖1A和IB連同圖3 (由裝置執(zhí)行的操作步驟的流程圖)，解釋裝置的功能。在天線14、16、18等處接收的信號(hào)在對(duì)應(yīng)的接收器20、22、24等中縮混到較低的頻率，并且然后由Α/D采樣器采樣。典型地，作為示例，對(duì)在典型地I至20毫秒時(shí)期期間接收的所有信號(hào)采樣。這時(shí)，根據(jù)調(diào)制，可可選地應(yīng)用數(shù)字處理步驟并且可對(duì)數(shù)據(jù)解碼來提取信號(hào)上攜帶的任何數(shù)據(jù)。(框82)備選地，采用的時(shí)間時(shí)期可以是除20毫秒以外的，涉及用于傳輸/接收包的時(shí)間的量或?qū)ㄗR(shí)別信息來允許確定傳輸ID(在信號(hào)具有這樣的數(shù)據(jù)的情況下)的其他時(shí)間片。獲得識(shí)別信息的時(shí)間還可小于整個(gè)數(shù)據(jù)捕獲時(shí)間，例如，其中較長的接收時(shí)間可以用于獲得額外的位點(diǎn)信息。而且，定時(shí)可以涉及獲得視圖中的場(chǎng)景的圖像的視頻捕獲時(shí)間。對(duì)于由裝置進(jìn)一步使用而可視為重要的解碼數(shù)據(jù)的部分例如在無線局域網(wǎng)的情況下可包括傳輸裝置的SSID或MAC id、IP地址、訂戶身份信息、獨(dú)特訂戶識(shí)別，等。在蜂窩電話信號(hào)的情況下，該數(shù)據(jù)可包括移動(dòng)識(shí)別號(hào)碼(MIN)、國際移動(dòng)設(shè)備身份(MEI)、國際移動(dòng)訂戶身份(MSI)等。對(duì)于藍(lán)牙，信息可包括例如裝置名稱。
[0020]每個(gè)天線、接收 器和處理系統(tǒng)將解碼數(shù)據(jù)流饋送(框84)到通用計(jì)算塊46 (圖示為穿過到達(dá)方向處理塊42，但數(shù)據(jù)不必如此供應(yīng)給到達(dá)方向塊而相反可直接供應(yīng)給通用計(jì)算塊)。另外，每個(gè)接收器將代表接收的RF信號(hào)的相位和幅度的相位和幅度樣本流饋送(框86)到到達(dá)方向(DOA)處理塊42，其聚集來自天線的所有數(shù)據(jù)并且將它饋送到若干現(xiàn)有的“超分辨”到達(dá)方向(DOA)算法中的一個(gè)內(nèi)。這些算法采取聚集的陣列信號(hào)并且產(chǎn)生可變數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)流包含一組坐標(biāo)，來自其的信號(hào)以適當(dāng)?shù)姆轿唤呛脱鼋堑竭_(dá)天線陣列。(框88)可選步驟(框90)現(xiàn)在將該流饋送回到處理塊來估計(jì)來自每個(gè)坐標(biāo)的信號(hào)強(qiáng)度。
[0021 ] 在示例實(shí)施例中，適合的超分辨處理步驟是如在1996年2月出版物IEEE Trans.0n Signal Processing 卷 44、頁 316-328 中的 Michael P.Zoltowski, Martin Haardt 和Cherian P.Mathews 的“Closed-Form 2D Angle Estimation with Rectangular Arraysin Element Space or Beamspace via Unitary Esprit，，中描述的那樣。“酉 ESPRIT”變化在特定實(shí)施例中使用。
[0022]對(duì)于使用從4X4矩形天線陣列收集的數(shù)據(jù)的酉ESPRIT計(jì)算步驟的示例，首先形成稀疏酉矩陣Qm。Qm與等于天線陣列的第一維(即4)的每個(gè)維度成平方關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種儀器，用于檢測(cè)RF能量源相對(duì)于所述儀器的方向并且向用戶指示所述方向，其包括: 天線； 接收器，其耦合于所述天線，從而生成指示來自所述RF能量源的接收的RF能量的信號(hào); 成像器，用于從物理對(duì)象的場(chǎng)景聚集圖像數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生指示其的信號(hào)； 處理器，其接收指示接收的RF能量的信號(hào)、基于所述信號(hào)對(duì)預(yù)定的時(shí)間時(shí)期確定所述RF源的方向并且將接收的RF能量 的方向與從所述成像器接收的代表所述預(yù)定的時(shí)間時(shí)期的圖像數(shù)據(jù)組合，所述預(yù)定的時(shí)間時(shí)期代表與產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)有關(guān)的時(shí)間； 顯示器，其耦合于所述處理器用于顯示方向參數(shù)，所述方向參數(shù)指示關(guān)于對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定的時(shí)間時(shí)期的場(chǎng)景的圖像的RF方向。
2.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述天線包括復(fù)數(shù)個(gè)天線元件用于形成天線陣列，每個(gè)天線元件接收RF能量。
3.如權(quán)利要求2所述的儀器，其中，所述天線陣列包括在位置上彼此偏移的天線元件。
4.如權(quán)利要求3所述的儀器，其中，所述天線元件被調(diào)諧到處于近似2.4GHz頻率的RF倉tfi。
5.如權(quán)利要求3所述的儀器，其中，所述天線元件被調(diào)諧到處于近似5GHz頻率的RF能量。
6.如權(quán)利要求3所述的儀器，其中，所述天線元件被調(diào)諧到處于近似2.4GHz至5GHz或60GHz的頻率范圍的RF能量。
7.如權(quán)利要求3所述的儀器，其中，所述天線元件被調(diào)諧到從由698-806MHz,806-849MHz、85卜894MHz、1392-1395 MHz、1432_1435MHz、1710-1755 MHz,2110-2155 MHz 和2496-2690 MHz組成的組選擇的一個(gè)或多個(gè)頻率。
8.如權(quán)利要求2所述的儀器，其中，所述接收器包括耦合以從相應(yīng)的天線元件接收信號(hào)的多個(gè)通道，每個(gè)天線元件一個(gè)。
9.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述成像器包括攝像機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的儀器，其中，所述攝像機(jī)從由可視圖像攝像機(jī)或紅外成像器組成的組選擇。
11.如權(quán)利要求9所述的儀器，其中，所述攝像機(jī)是視頻攝像機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，指示所述RF方向的所述方向參數(shù)在對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定的時(shí)間時(shí)期的場(chǎng)景的圖像上覆蓋。
13.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述處理器使指示來自所述接收器通道的RF能量的信號(hào)的處理同步。
14.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述處理器使指示接收的RF能量的方向的信號(hào)的處理與指示從所述成像器接收的圖像數(shù)據(jù)的信號(hào)的處理同步。
15.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述處理器包括解碼器，其配置成識(shí)別所述RF源。
16.如權(quán)利要求15所述的儀器，其中，所述顯示器進(jìn)一步顯示指示所述RF源的身份的識(shí)別參數(shù)。
17.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述預(yù)定的時(shí)間對(duì)應(yīng)于所述RF源的標(biāo)識(shí)符信息的定時(shí)。
18.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述預(yù)定的時(shí)間對(duì)應(yīng)于用于顯示所述圖像數(shù)據(jù)的視頻圖像幀的定時(shí)。
19.如權(quán)利要求1所述的儀器，其中，所述儀器是手持的。
20.如權(quán)利要求19所述的儀器，進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)感測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01S3/14GK103576124SQ201310336124
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】P.Q.奧克利, J.P.希特爾 申請(qǐng)人:弗蘭克公司