具体实施方式

以下是本公开的示例性实施例的详细描述。本文中所描述且在附图中图示的示例性实施例旨在教导本公开的原理，从而使得本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境和许多不同的应用中实现并使用本公开。因此，示例性实施例不旨在也不应被视为对专利保护范围的限制性描述。相反，专利保护范围应有所附权利要求书定义。

本公开部分基于以下认识：对于诸如现有技术中所公开的“两路/三路UWB技术”，在参与设备之间发送大量帧。如果进一步增加标签设备(和固定单元)的数目，则要交换帧数量会显着增加。

另外，发明人意识到短UWB帧格式可以增加本地化区域的大小。而且，短帧允许每次有更多帧或帧之间增加的时间窗口，从而减小UWB信号的任何干扰或重叠连续帧的风险，并且使得大量标签设备能够在一个定位协议内定位。

鉴于这些方面，提出了一种新的UWB协议和一种新定位系统，用于标签设备的高空间分辨率。在下文中，首先一般性地描述贡献特征，然后结合相应附图来说明。

UWB(本地化)协议

所提出的UWB协议基于采用具有短尺寸的UWB帧格式和允许高效UWB帧通信的UWB定位速率帧格式。具体地，每个定位速率只需要从主信标设备发送几个(至少两个)信标帧。另外，每个定位速率帧只能从每个待定位标签设备发送单个响应帧。

UWB定位速率帧格式定义主信标设备和标签设备的UWB帧的时隙。例如，每个定位速率帧可以发送帧对，作为UWB定位协议的基础。该帧对在本文中也被称为(孪生)信标帧或双信标或主信标对。而且，(孪生)信标帧的发射被称为双重发射。所有标签设备都回复那些(孪生)信标帧。基于时间校准和预先被分配的时隙，标签设备可以调整他们的定时与唯一定时参考。唯一定时参考由主信标设备提供。具体地，提供了主信标设备的(高精度)主时钟和以高精度执行的发射过程，使得可以在准确性高的情况下设置孪生信标之间的主时间延迟。主时钟可以实现为时钟脉冲生成器或时钟波生成器。主时钟定义用作系统的时间参考的主时间。如果UWB接收器以相应时间精度检测到孪生信标帧，则孪生信标帧之间的时间距离允许校准与该UWB接收器相关联的任何时钟。例如，可以在待定位标签设备、任何固定安装(或至少暂时固定)的标签响应接收器单元内以及主信标设备和可选的中继器设备内提供UWB接收器。例如，中继器设备可以通过接收孪生信标帧来校准并且可以被配置为发射时移孪生信标帧，以增加范围。在后一情况下，UWB定位速率帧格式还为中继器设备提供时隙。在以标签设备为中心的本地化的实施例中，可能无需标签时隙。

虽然上文所提供的概要以孪生信标为例，但主信标可以发射整数个信标帧，例如，以提高校准准确性。然而，定位速率的附加时间然后可以与信标发射相关联。然而，应当理解，发射整数个信标帧总是还包括：传送信标帧对。然而，为了简单起见，本文中的描述通常示例性地涉及两个主信标或主信对标。然而，应当认识到，相同概念同样可以传送到三个、四个或更多个主信标。显然，仅发射两个主信标在定位帧中所需的时间更少，从而为标签响应留出更多时间(从而启用更多个标签设备)或更高的定位速率。通常，对于校准，测量主时钟与接收器时钟之间的漂移，由此校准的精度与同一信标发射器(主信标设备或信标中继器设备)的连续信标之间(例如，两个连续信标的孪生信标对的第一信标和第二信标之间)的时间段相关。

应当指出，主信标以定位速率重复。因此，定位速率帧的持续时间为连续“第一”主信标帧之间的时间距离。

本文中所公开的UWB定位协议的定位速率帧可以包括信标段和标签响应段。

信标段可以包括与交织信标帧对相关联的时隙序列。具体地，每对的第一信标帧和第二信标帧在时间上由主时间延迟分离。考虑定位速率帧内的开放对，开放对包括信标段内的所有信标帧中的初始信标帧。然后，在被分配给初始对的信标帧的时隙之间，信标段包括分别被分配给剩余对的第一信标帧的时隙阵列。同样，在被分配给关闭对的信标帧(包括信标段内的最后一个信标帧)的时隙之间，存在分别被分配给剩余对的第二信标帧的时隙阵列。

标签响应段包括与标签响应帧相关联的时隙序列。具体地，对于每个待实时本地化标签设备，可以给出/预先定义一个时隙。

通常，时隙为至少与UWB帧格式需要的时间窗口一样长的时间窗口。通常，在相应信标帧或标签响应帧之后和/或之前可能存在附加未使用时间段。那些未使用时间段可以减少或避免干扰并且使得所接收的UWB帧与其时隙更清晰地关联。

而且，可以在信标段与标签响应段之间和/或在标签响应段的末尾引入过渡时隙。

通常，这种定位速率帧可以被定义并且形成用于基于超宽带帧格式来发送和接收超宽带帧的交换协议的基础。

应当指出，标签设备可以暂时固定(设置为固定位置模式)，然后用作标签响应接收器单元或中继器设备。在后一情况下，暂时固定标签设备可以附加地与定位速率帧的信标段中的(中继器)时隙相关联。

基于新定位协议并且如本文中所解释的，针对在一个定位速率时段(LRT)内本地化一个标签设备而要发送的帧的数目可以为2+1(即，两个信标帧和一个标签响应帧)。对于n个待本地化信标时隙对和m个标签设备，针对在一个定位速率时段内本地化所有标签设备而要发送的帧的数目为2*n+1*m。该数目可能为定位速率帧格式内基于孪生主信标来进行校准所需的最小时隙数，并且使用(n-1)个中继器设备以扩展范围或提高信号性能。

UWB通信基础

本文中所公开的概念涉及使用遵循UWB协议的脉冲UWB信号的连续重复本地化发射在射频范围内的通信。每个UWB信号根据UWB帧格式发射。(因此，UWB信号也称为UWB帧。)

从基础来看，每个UWB信号包括多个预设和预先定义的UWB脉冲系列。每个系列表示诸如“0”位和“1”位之类的符号。UWB脉冲可以具有例如1GHz的宽带宽和-43dBm/Hz的低能量。单个UWB脉冲可以具有例如0.3ns到10ns的持续时间，诸如3ns(例如，1GHz下的1ns和500MHz下的2ns)。UWB脉冲以UWB脉冲重复速率发射。相应UWB脉冲重复频率通常可以在从几十赫兹到几百赫兹的范围内，诸如500MHz。示例性UWB脉冲重复速率为60ns或64ns或65ns，其与约15MHz至17MHz的脉冲重复频率相对应。

符号可以仅由几个到数百个或更多个UWB脉冲(诸如3个、15个或127个UWB脉冲)组成。因此，UWB脉冲可以跟随定义每个UWB脉冲的极化状态的扩频码，其中后续符号的整体极化可以用于在位状态之间不同。

UWB信号(即，形成UWB帧的符号序列)遵循底层UWB帧格式。帧格式定义UWB信号的结构和内容。帧格式可能包括所定义的段，诸如：

-具有前导码和起始帧定界符(SFD)的同步报头(SHR)；

-具有关于帧长度的信息、数据速率和校正部分(诸如)循环冗余校验(PHR CRC)或前向纠错(FEC PHR)的物理层报头(PHR)；物理层报头用于解码PHY有效载荷；

-具有有效载荷和有效载荷校正(有效载荷CRC和有效载荷FEC)的物理层(PHY)有效载荷；嵌入在有效载荷中的数据可以包括帧的类型、发射器的标识符(ID)(诸如主信标设备/标签设备/中继器)、以及参考信标设备的ID(专门用于标签帧)。

对于本文中所公开的概念，通常仅包括少量数据以保持帧格式尽可能短是有利的。而且，扩频码在不同的段内可能会有所不同。与帧格式相关联的持续时间可以在例如从1μs到150μs的范围内，诸如约100ps。

UWB帧以大重复率发射。对于标签设备，重复率通常由定位速率管控，可能在几分之一赫兹到几百赫兹的范围内。然而，标签侧定位速率可能会有所不同；例如，可以调整定位速率以节省准固定或暂时固定标签设备的功率。对于主信标设备，孪生信标之间的时间为定位速率的一部分，而孪生信标本身以定位速率再次重复。

应当指出，对于本文中所公开的概念，起始帧定界符(SFD)可以用于以高精度检测与帧的接收相关联的时间点。同样，SFD可以用作时间地标，以确保UWB帧的预先定义的发射时间点。

如将在本文中所解释的，距离信息通常可以基于在经校准的时间内以高准确性测量的时间点来计算。

UWB频率范围

本文中所公开的概念涉及用于UWB通信的射频范围。具体地，UWB信道可以用于3GHz至10GHz的范围内，例如，在3.244GHz至4.742GHz或5.944至10.234GHz的范围内。UWB信道的示例性定义在标准“IEEE标准802.15.4-2015-低速率无线网络的标准”中给出，诸如信道1:3.5GHz、信道2:4GHz、信道3:4.5GHz、信道4:4GHZ1GHz带宽。

UWB帧格式

UWB协议基于采用保持较短的UWB帧格式。具体地，帧格式可能没有时间戳，这意味着它不包含时间戳数据。然后，例如，UWB帧不包括用于关于发射或接收的时间点或持续时间或距离值/结果的信息的数据条目。因为包含时间戳的信息可能需要大量附加位，所以没有时间戳的帧格式可以明显短于包含时间戳的帧格式。可能不用时间戳，因为本文中所公开的校准概念基于信标帧之间(具体地，在标签设备处)的时间差的测量。进一步地，这种分散式校准通过诸如上文所提及的本申请中所公开的UWB芯片之类的UWB芯片启用。

参考图1至图3，示意性地示出了在定位系统中使用UWB通信的上文所描述的方面。

图1图示了由沿着时间线t的多个UWB脉冲组成的示例性符号的不变的交替位信息的形成。

具体地，在图1的上部A中，示意性地示出了几个UWB脉冲103的系列101。由十五个UWB脉冲103组成的子组105具有预先定义的偏振态次序。UWB脉冲103的不同偏振状态由穿线曲线或虚线图示，从而通过镜像图案指示偏振状态。十五个UWB脉冲的子组103形成符号。脉冲重复速率PRR表示为：例如，PRR＝60ns。对于15个UWB脉冲的示例，符号TDsymbol的时间持续时间由下式给出：

TDsymbol＝15*60ns＝900ns。

如图1的下部B所示，连续符号之间的整体极性可以保持不变(根据系列101的相同符号表示)或交替(根据系列101和101'的符号表示)，从而例如允许区分位《0》和位《1》。应当指出，偏振编码为本领域已知的UWB编码的实现方式中的一个实现方式。

图2图示了诸如由例如图1所示的符号之类的多个符号组成的示例性帧格式111。帧格式111包括被称为(如上)同步报头SHR、物理层报头PHR和物理层有效载荷PHY的三个示例性部分。

同步报头SHR用于在接收过程期间暂时找到帧。同步报头SHR可以包括由例如几十个符号组成的前导113。另外，同步报头SHR包括由例如几十个符号组成的起始帧定界符SFD。起始帧定界符SFD用于定义帧内的唯一定时参考以将例如特定接收时间点与所接收的帧相关联。

物理层报头PHR无需包括与帧长度相关的特定信息、数据速率，但通常包括校正部分115以允许帧的正确检测。通常，物理层报头PHR可以由例如几个符号至几十个符号组成。

物理层有效载荷PHY可以包括有效载荷117和有效载荷校正119。有效载荷117可以包括诸如帧类型、诸如主信标设备/标签设备/中继器之类的发射器的ID之类的数据。(此外，参见相应时间线上方的图示，例如，图8和图9中的主信标帧用作时间参考，图11和图12中的中继器信标帧用作时间参考，例如，用于校准。)

另外，有效载荷117可以包括条目，该条目包括标签帧的信息以指示哪个信标帧(更具体地，其源)用于用于发射标签响应帧的时间参考。然后，该信息可以用于利用参考信标设备执行正确的ToF分析，作为本文中所公开的特定本地化程序的起点。(此外，还参见相应时间线下方的图示，例如，图8中的主信标帧提供路径时间段的起始信标发射时间点，例如，图12中的中继信标提供路径时间段的起始信标发射时间点。)物理层有效载荷PHY不包括如上文所讨论的时间戳以保持总帧短。物理层有效载荷PHY可以由例如几十个符号组成。

如上文所指出的，符号的类型(具体地，扩展码)可以在各个段之间发生变化。因此，帧格式的持续时间TDframe可以在如上文所指示的范围内，诸如约100ps。

图3图示了由沿着时间线t的多个(时)隙123组成的示例性定位速率帧格式121。示例性时隙持续时间可以在从1ms到250ms的范围内，诸如3ms或8ms。定位速率帧格式121被配置为允许执行本地化所涉及的标签设备所需的所有过程。时隙123的第一部分与信标段125相关联，而时隙123的第二部分与标签响应段127相关联。

在图3的示例中，前十二个时隙与从主信标(例如，时隙1和时隙7)和五个信标中继器设备(例如，时隙2和时隙8，……)发送的孪生帧相关联。换言之，时隙1至12中的每个时隙包括信标帧BF1A、BF2A、......BF1B、BF2B、......BF6B的时间。另外，每个时隙包括作为缓冲窗口的保护时间段129，以清楚分离如时隙7和时隙8所示例性地指示的信标帧。因此，信标段125内的时隙系列由与交织信标帧对相关联的时隙形成(此外，参见图3中信标帧的对应阴影)。

可以看出，时隙1包括所有信标帧中的初始信标帧(即，信标帧BF1A)，而时隙12包括所有信标帧中的闭合帧(即，信标帧BF6B)。

对于每个对，第一信标帧和第二信标帧可以在时间上分离。例如，时隙1和时隙7包括信标帧的开放对，而时隙6和时隙12包括信标帧的闭合对。在开放对的时隙1和7之间，发射所有剩余的第一信标帧。在闭合对的时隙6和12之间，发射所有剩余的第二信标帧。选择第一信标帧和第二信标帧的次序，使得所有对的相应第一帧和第二帧之间的时间延迟可以被强制为彼此对应。对于本文中所公开的概念，这种公共时间间隔被称为主时间延迟MTD。主时间延迟MTD最初可以由主信标设备定义，但同样可以如本文中所公开的那样受制于信标中继器设备(参见指示信标中继器设备的主时间延迟MTD的虚线箭头)。

在图3的示例中，信标段125之后的过渡时隙13被提供作为过渡时段131以在时间上区分段125和127。

在图3的示例中，标签响应段127的十八个时隙14至31与从待定位标签设备发送的标签响应帧TF1、TF2、TF3......TF18相关联。因此，从时隙14到时隙31，存在其中可以发射标签响应帧的多个但在时间上分离的时隙。由于时隙14至31中的每个时隙都与待定位标签设备中的一个待定位标签设备相关联，因此，标签响应帧的接收同样可以与标签设备相关联。

从图3所示的定位速率帧格式可以看出，本地化协议实现了标签特定发射时间延迟。具体地，标签特定发射时间延迟由与不同标签设备相关联的不同时隙产生。因此，每个标签设备在发射其标签响应帧之前将等待从接收到双信标帧开始的特定时间延迟。换言之，标签特定发射时间延迟可以以存储的标签特定发射时间延迟数据的形式提供给部件。标签特定发射时间延迟数据以标签特定发射时间延迟导致多个接收器响应时间点的时间位移的方式为多个标签设备预设。因此，接收器响应时间点可以通过标签特定发射时间延迟数据与标签设备相关联，诸如标识相应时隙。因而，帧格式甚至可能无需包括标签标识信息。例如，标签特定发射时间延迟数据可以设置为使得与不同标签设备有关的接收器响应时间点之间的时间位移在从500μs到几毫秒的范围内，诸如至少1ms和高达250ms和更多。(此外，参见与图7至图12相关的由各种部件执行的活动的描述。)

至于信标段125的时隙，标签响应段127内的时隙14至31可以包括保护时间段129作为缓冲窗口以清楚分离标签响应帧并且附加地允许由它们在可用于本地化该缓冲窗口的空间内的可能位置引起的时间偏移。示例性地，示意性地指示了时隙15的保护时间段129。

与过渡时隙13类似，在标签响应段127的末尾，提供过渡时隙32作为过渡时段131以在时间上区分连续定位帧。过渡时隙13和32中的至少一个过渡时隙可以用于将数据从控制单元(服务器)发射到定位系统的部件。例如，可以提供随机接入信道以在服务器与主信标设备、标签设备和/或标签响应接收器单元之间发射数据。而且，设备配对和设备配准可以在这些空闲过渡时隙中执行。

定位速率帧121的时间持续时间(本文中还称为定位速率时段LRT)定义相应定位速率(LR)。定位速率(LR)为可以执行本地化以及根据定位系统的各个部件重复本地化动作的速率；例如，发送孪生主信标和标签响应帧。定位速率帧121的持续时间定义可以执行定位处理的最高速率。例如，如果定位系统在移动跟踪模式下操作，则定位速率帧121以及因此两个连续信标帧的发射可以以1ms到250ms范围内的定位速率重复，即，用于跟踪标签设备的移动。如果定位系统在位置监测模式下操作，其中标签设备根本不期望移动或仅以非常慢的速度移动，则定位速率帧121以及因此两个连续信标帧的发射可以以几秒到几天的速度重复。可以依据待跟踪标签设备的数目来调整定位速率帧121。

应当指出，图1至图3给出的示意图内容仅指示定位速率帧格式的结构，图1至图3例如没有示出超出本文中所描述的真实时间相对关系。具体地，定时方面可能涉及图3中未明确示出的起始帧定界符SFD。还应当理解，虽然信标帧对可能具有公共相对时间延迟，但仅主信标可能在定位速率帧121内具有预设位置。从中继器设备发送的信标以及标签响应帧可以在相应时隙内偏移。

新UWB协议在定位系统(具体地，定位系统的部件)中的实现首先在下文进行一般性的描述，然后结合相应附图来说明。如在本说明书中的任何地方所使用的，被描述为“单元”的任何特征可以被体现为例如例如存储在存储单元(存储器)中的软件代码(操作程序)的离散物理单元、概念性功能单元，通过微处理器执行例程，和/或在混合硬件/固件结构内体现。例如，本文中所公开的“单元”在本教导中没有特别限制。此外，两个或更多个“单元”可以一起集成到单个物理电路结构中(例如，集成单元或结构)，诸如由当由诸如微处理器或至少一个可编程逻辑设备(PLD)之类的处理器执行时能够执行特定功能的不同编程代码集(所存储的指令)控制的CPU。

因此，具体参考权利要求的“单元”可以实现为软件、硬件和/或硬件和软件两者的组合。特定单元的具体细节在整个说明书中进行了描述，更具体地，在示例性章节中进行了描述，这些示例性章节为本领域普通技术人员提供了足够信息以标识对应结构，诸如硬件电路或软件代码区段。作为另一示例，本文中所公开的“操作确定单元”可以体现为中央处理单元(CPU)的结构，该中央处理单元(CPU)配置有指令以执行操作以从所提供的时间点导出位置信息。中央处理单元可以是本地单元/本地设备或中央服务器配置的一部分。它可以包括一个或多个PLD，诸如与一个或多个存储器通信的微处理器。存储器可以存储一个或多个微处理器可读指令(程序)，该一个或多个微处理器可读指令(程序)当由PLD或微处理器执行时，执行例如三角测量计算。而且，诸如标签设备、主信标设备或中继器设备之类的设备可以包括彼此交互以执行诸如接收和/或发送UWB信号、标识UWB帧的定时特征、执行时钟校准等之类的期望动作的各种单元。

实时定位系统(RTLS)

本文中所公开的RTLS包括执行符合UWB定位协议的动作所需的部件。具体地，定位系统可以包括发射和/或接收UWB信号和/或执行距离确定的部件(诸如结构单元、设备、系统)。可以在待定位(移动)标签设备、诸如主信标设备和信标中继器设备之类的固定设备以及标签响应接收器单元中提供用于发射和/或接收UWB脉冲的部件。

固定设备可以发射、接收或两者，即，发射和接收(作为集成设备)。此外，在本地化动作期间，非移动标签设备可以用作充当标签响应接收器单元或信标中继器设备的至少暂时固定设备。应当指出，完全固定设备(固定安装的收发器)通常被称为锚或卫星。例如，这些设备固定安装到墙壁或天花板或相对于待本地化区域(例如，大厅或集装箱的墙壁)固定的其他类型的安装。

执行距离确定的部件可以为控制系统的一部分。备选地或附加地，它可以在一定程度上分布；例如，在主信标设备或标签响应接收器单元处，计算中的一部分计算可以在本地完成。然而，通常，这些部件还可以向控制系统提供所有测量数据(到达时间)。控制系统可以为中央服务器单元，该中央服务器单元具有相应计算能力来实时执行许多标签的计算以及数据存储器，以便能够考虑其他数据，诸如主信标设备和标签响应接收器单元和可选的中继器设备的位置数据。

主信标设备

主信标设备通常为固定单元。主信标设备(具体地，主信标)确保定位帧对于所有参与部件基本在时间上对齐。而且，主信标设备通过例如以预设主信标时间延迟发射的主信标来提供对定位系统的其他部件的校准。而且，主信标设备可以参与(主)ToF测量。

主信标设备包括信标发送单元、定义主时间的主时钟、以及本地存储器(本文中还称为主存储单元)。可以提供微处理器或至少一个PLD来与这些部件交互，例如，启动由主时钟控制的UWB发射并且在本地存储器处接收或存储数据。这些元件中的一些或全部元件可能为UWB芯片的一部分。UWB芯片可以包括作为主时钟的例如功率压控振荡器(VCO)和/或26MHz(或52MHz)压控晶体振荡器和温度补偿晶体振荡器(VcTcXO)。

信标发射单元被配置为发射UWB脉冲。信标发射单元可以包括发射(Tx)天线。使用主时钟，信标发射单元被配置为在非常准确定时的发射时间点处发射孪生信标帧。例如，准确性可以由步长为125ps的发射给出。

(移动)标签设备

标签设备为要定位在定位系统的定位区域内的单元。优选地，标签设备为移动单元，其意味着它并非永久位于同一地方，这使得对标签设备进行本地化变得有趣。它可以通过附接到移动对象或成为移动对象的一部分来移动。标签设备参与与主信标设备和标签响应接收器单元的UWB信号交换。

标签设备可以包括(信标)接收单元、标签响应发射单元、标签时钟、以及校准和计算单元。标签时钟可以实现为时钟脉冲生成器或时钟波生成器。标签时钟定义每个标签的标签时间。对于主信标设备，这些元件中的一些或全部元件可以为UWB芯片的一部分。标签设备可以利用接收单元接收UWB脉冲，具体地，主(或中继器)信标帧。接收单元可以包括接收(Rx)天线。标签设备还被配置为发射标签响应。标签响应可以为在标签设备接收到信标帧之后以标签特定发射时间延迟发射的(单个)标签响应帧。标签响应发射单元可以包括诸如信标发射单元的UWB发射单元。UWB发射单元可以使用Rx天线进行发射或包括单独Tx天线。

使用标签时钟，接收单元和发射单元被配置为在非常准确定时的发射时间点接收信标帧并且发射标签响应帧。例如，标签设备处的接收和发射可以以125ps的步长执行。标签时钟使用主时间延迟由校准和计算单元进行校准。

关于发射，UWB芯片可以例如与主信标设备的UWB芯片类似设置(例如，步长为125ps的发射的准确定时)。

标签可以形成和/或用作在以下专利申请中的一项或多项中所描述的标签或移动(发射接收)单元：WO 2018/073421 A3、WO2019/052742A1、WO 2019/048149 A1、W＝2019/048153A1、WO2019/048152A1、WO 2018/073422 A3、WO 2019/048151 A1，以及尚未公布的德国专利申请DE 102018110145.7、DE 102018110150.3、DE 102018110074.4。在这些应用中，公开了标签设备的用途以及其他优选实施例和方面。这些申请的全部内容通过引用整体并入本文。将本文中所描述的UWB定位系统和/或方法并入工业制造、生产控制或制造系统和/或方法(如通常称为“内部跟踪或定位系统”的上述申请中所描述的)的优点中的一个优点为制造实体或工业制造工厂不是一步将其程序和设备从手动制造程序或基于纸张的制造程序改变为完全自动化和数字化程序的可能性，而是有可能逐步改变这些程序。通过将移动UWB标签连接到工作订单或工件，在制造实体或工业制造工厂的工作区域中找到这种订单或工件变得极其容易。

标签可以放置在外壳中，该外壳还可以包含其他功能，诸如例如，智能手机、计算机、自动引导车辆的控制系统等。

接收单元

接收单元通常被配置为用于接收UWB信号并且例如从起始帧定界符SFD导出UWB帧的相应定时信息。因而，接收单元可以设置在标签设备、标签响应接收器单元、信标中继器设备和可选的主信标设备中。接收单元可以包括它自己的Rx天线，该Rx天线在非常准确地测量的时间点接收UWB帧。例如，它允许在(孪生)信标帧到达标签响应接收器单元的时间的标签或接收器信标时间点测量(孪生)信标帧信标时间点。正如所说，Rx天线和Tx天线可以在标签设备、主信标设备以及信标中继器设备内组合。对于测量该(孪生)信标帧信标时间点的示例性方法，参考上文所提及的专利申请。

接收单元还可以被配置为选择主信标设备或可选的信标中继器设备中的一个信标中继器设备的信标帧对用于校准以及主信标设备(MB)的信标帧或可选的信标中继器设备(BR)中的信标中继器设备的信标帧作为参考信标帧。

校准和计算单元

校准和计算单元通常被配置为执行时钟校准。在本文中所公开的概念中，本地时钟的校准可以利用主(或中继器)信标帧和主时间延迟来执行。在标签设备、标签响应接收器单元和信标中继器设备中提供校准和计算单元。校准确保至少在时间上，所有参与部件的时钟具体分别与主时间或主时钟同步(对齐)。

校准和计算单元被配置为从可以被接收单元选择用于校准的信标帧(通常为对)接收和/或导出定时信息。定时信息可以用于基于(孪生)信标帧来将标签时钟、接收器时钟或中继器时钟与主时钟同步。校准具体补偿主时钟与任何待校准时钟之间的频率漂移。

具体地，对于标签设备，校准允许利用经正确校准的标签时钟实现标签特定发射时间延迟。

标签响应接收器单元

标签响应接收器单元为通常固定(或至少暂时固定)的单元，该固定单元被配置为用于测量标签响应帧的到达时间。

标签响应接收器单元可以包括接收单元和接收器时钟。对于主信标设备，这些元件中的一些或全部元件可以为UWB芯片的一部分。接收单元被操作为接收标签响应帧，并且在接收器时钟的参与下将相应接收器响应时间点与每个标签响应帧相关联。

因为标签响应接收器单元被配置为导出每个标签响应帧的到达时间信息，所以对于具有主信标帧和主时间延迟的标签设备，执行时间校准。因此，接收单元还被操作为接收主信标帧。

标签响应接收器单元可以向距离确定单元提供所述到达时间信息以执行定位分析。为该目的，标签响应接收器单元还可以包括数据交换设备，诸如LAN或WLAN通信单元，其向距离确定单元或通常的控制系统提供数据通信信道。

通过定位系统的上述部件(主信标设备和可选的信标中继器设备、(移动)标签设备和标签响应接收器单元)，可以针对上文所概括的UWB协议实现本地化程序。具体地，主信标设备和标签设备被配置为接收并发射具有公共底层帧格式的UWB信号序列。

UWB帧的接收时间点在定位系统的部件处测量。接收时间点的高精度测量使用UWB帧格式的公共定义段(通常为起始帧定界符SFD)完成。然后，接收时间点与UWB帧相关联。

与信标帧相关联的接收时间点用于执行各种部件的时间校准。具体地，主信标对的预设时间延迟对于待校准部件而言为已知；即，信标帧到达标签设备或标签响应接收器单元(其也接收信标帧)之间的时间被校准为与预设的已知主时间延迟相对应。

然后，标签响应帧的接收时间点可以用来确定相应标签设备与标签响应接收器单元相距的距离。这可以基于三边测量分析。例如，确定距离中的一个距离可以基于主信标设备(或信标中继器设备)的ToF测量，其中主信标设备发射信标帧并且还接收标签响应帧，从而产生表示从主信标设备到标签设备的路径的主飞行时间段。

当标签响应帧在除主信标设备或信标中继器设备之外的任何其他标签响应接收器单元处被接收时，确定从标签设备到相应标签响应接收器单元的距离可以基于TDoA测量。该TDoA测量可以通过与从主信标设备到标签设备的信号路径有关的主ToF持续时间(时段)或与从中继器设备到标签设备的信号路径有关的(中继器)ToF持续时间(时段)校正。校正可以在增强算法中实现，该增强算法能够使用一个飞行时间(在例如主信标与标签之间测量)，然后重建从标签设备到所有其他接收器单元的(接收器)飞行时间段。这导致位置分析可能在一定程度上具有三向测距的质量，而所需发射数目的成本只是其中的一小部分。而且，由于主信标设备(或信标中继器设备)与每个标签响应接收器单元之间的距离已知，所以可以相对于彼此校正时间测量/时间点。上文所指示的校正TDoA测量可以理解为使用那些经校正的TDoA时间点的间接ToF测量。

具体地，定位系统具有关于主信标设备、信标中继器设备和标签响应接收器单元的位置的信息。这用于TDoA分析，例如，当主信标、信标中继器和标签响应接收器单元之间的距离用于校正任何相对时间偏移时。而且，这些位置用于导出标签的位置，因为所标识的标签响应接收器单元之间的距离开始于那些已知位置。

例如，应当理解，多个那些经校正的TDoA测量值将变换为围绕底层笛卡尔坐标中标签响应接收器单元的位置的圆圈，由此圆圈在待本地化标签的位置处相交。该分析与基于从相对于标签响应接收器单元的那些位置延伸的传统TDoA测量导出抛物线/双曲线的分析形成对比。

在下文中，结合图4至图6对定位系统和贡献部件进行描述。而且，结合图6至图12对贡献部件之间的UWB信号的交换进行描述。

在图4中，示意性地示出了定位系统201的各种部件，诸如主信标设备MB、几个移动标签设备T1、T2、…、几个标签响应接收器TRR、以及示例性信标中继器设备BR。在示例性实施例中，主信标设备MB和信标中继器设备BR也各自包括标签响应接收器单元，从而也具有标签响应接收器TRR的功能。应当指出，通常在定位系统201中安装不止一个信标中继器设备BR，为了清楚起见，图4中还示出了仅一个信标中继器设备BR。

定位系统201被配置为(连续地和实时地)通过交换UWB信号来确定标签设备T1、T2、......在空间内(具体地，)定位区域203内的位置。在当前的本地化领域中，实时意味着与标签设备的移动速度相比较，位置信息足够快地可供使用，使得移动可以在时间上被解析到足够程度。定位区域203由各种部件之间的UWB信号交换的覆盖定义。

在图4的示例性实施例中，定位系统201还包括控制单元205，该控制单元205被连接为用于与主信标设备MB、标签响应接收器TRR和信标中继器设备BR进行数据交换。数据连接可以基于电缆207或可以是无线的。因此，部件可以为LAN和/或WLAN网络或其他通信网络的一部分。

另外，图4中示意性地图示了UWB信号交换。信标帧BF从主信标设备MB发送到位置区域203内的标签设备T1、T2、…、标签响应接收器TRR和信标中继器设备BR。信标帧可以被那些能够导出信标帧BF的定时信息的设备用于时钟校准。另外，在改变位置模式下操作以进行本地化的那些标签设备T1、T2、......可以根据定位协议发射具有标签特定时间延迟的标签响应帧。示例性地，图4中指示了标签响应帧TF1从标签设备T1发射。

标签响应接收器TRR将接收标签响应帧TF1并且导出标签响应帧TF1的标签设备T1的特定到达时间(ToA)。结合来自主信标设备MB或信标中继器设备BR的信标帧BF的发射时间，到达时间差分析A_TDoA可以由相应标签响应接收器TRR执行。可替代地或另外，定时信息可以经由网络连接被转发到控制系统205，用于基于所有可用定时信息进行全面的本地化分析。

此外，主信标设备MB将接收标签响应帧TF1并且导出标签响应帧TF1的标签设备T1的特定到达时间。然而，基于双向测距，可以容易确定主信标设备MB与标签设备T1之间的飞行时间分析A_ToF1。飞行时间分析A_ToF1可以由主信标设备MB执行。可替代地或另外，定时信息可以经由网络连接转发到控制系统205，用于基于所有可用的定时信息进行全面的本地化分析。

应当指出，通过使用主信标设备MB的飞行时间分析A_ToF1，可以简化标签响应接收器TRR的到达时间差分析A_TDoA。例如，可以在控制单元205内执行这种对经校正的到达时间差测量的分析。

此外，图4指示使用信标中继器设备BR来扩展定位系统201的范围和/或改进信号处理的概念。为此，信标中继器设备BR发射覆盖相同或不同区域的中继器信标帧BFs_BR。因此，在标签设备中的一个标签设备处的中继器信标帧BFs_BR的信号强度可能高于主信标设备MB的信标帧BF的信号强度。

然后，标签设备T1、T2、......可以决定使用中继器信标帧BFs_BR来校准其时钟并且独立校准标签设备T1、T2、……以还使用中继器信标帧BFs_BR计算标签特定发射时间延迟。应当指出，标签设备以正确定时发射其标签响应帧，以便在其对应时隙中发送它。还应当指出，标签响应帧可以包含信标中继器设备BR的标识符(ID)，标签中继器信标帧BFs_BR用于根据该标识符(ID)计算标签特定发射时间延迟。

此外，图4指示了基于主信标设备MB和一个或多个信标中继器设备BR建立在定时上同步的超宽带网络的概念。在标签设备被配置为具有执行主帧和中继器帧的接收时间点的分析和计算所需的足够计算能力(并且假设标签设备知道诸如主信标和中继器信标之类的每个信标发射器的确切位置)，当接收到在信标段的时隙发送的信标帧时，标签可以基于标签设备与主信标设备和多个信标中继器设备之间的距离的相对位置信息来确定主信标设备与多个信标中继器设备之间的距离的距离信息，如结合图16至图17C所更详细地公开的。

图5示意性地图示了示例性固定锚211，诸如主信标设备MB或信标中继器设备BR。具有类似设置的锚可以被配置为图4所示的标签响应接收器TRR。锚211包括具有几个通孔215的外壳213，用于紧固螺钉以将锚固定附接到墙壁或天花板。

在外壳213内，锚211包括信标发射单元217，该信标发射单元217被配置为执行例如两个连续信标帧的(双)发射。具体地，信标发射单元217被配置为发射具有主时间延迟MTD的两个连续信标帧。因此，在第一信标发射时间点和第二信标发射时间点处发射两个连续信标帧。因此，双重发射以信标帧之间的主时间延迟MTD来执行。

锚211还包括主(中继器)时钟219，该主时钟219定义主(中继器)时间；以及主(中继器)存储单元221，该主存储单元在其中存储主时间延迟数据223以及可选地用于信标中继器设备BR的中继器延时数据225。

主时间延迟与主时间延迟数据223相对应，该主时间延迟数据223定义与两个连续信标帧相关联的定位速率帧格式内的时隙。信标时间延迟数据225定义与相应信标中继器设备相关联的定位速率帧格式内的时隙。应当指出，虽然从主信标设备或信标中继器设备的角度来看，对信标对的发射可以被认为是连续的，但是例如，从定位速率帧格式的角度来看，可以在从主信标设备发射的信标对之间发射帧的附加时隙。

锚211可以被配置为还包括标签响应接收器单元227的集成单元。可替代地，锚可以仅被配置为标签响应接收器TRR，因此基本仅包括标签响应接收器单元227，但不包括信标发射部件。

技术人员将从图5中示意性地示出的部件分别关联与主信标设备MB、信标中继器设备BR和(图4所示的)标签响应接收器TRR相关的那些部件。

对于标签响应接收器TRR，标签响应接收器单元227可以包括定义相应接收器时间的接收器时钟(在集成单元中，主(中继器)时钟219可以用作接收器时钟)。例如，标签响应接收器单元227用于接收从标签设备T1(参见图4)发送的标签响应帧TF1。由于标签特定发射时间延迟，所以分别测量的接收器响应时间点特定于相应标签响应接收器单元227和相应标签设备。

为了确保时间同步，作为信标中继器设备或标签响应接收器单元操作的锚211还可以包括校准和计算单元229。作为UWB帧接收器，标签响应接收器单元227还可以接收信标帧。UWB帧接收器(例如，标签响应接收器单元227或信标中继器设备中的相应接收器)可以被配置为能够从(从主信标设备或中继器信标设备发送的)所有接收的信标帧中选择要用于校准的那些信标帧。例如，UWB帧接收器可以被配置为评估所有接收的信标帧的信号强度和/或信号质量，以标识最适合校准的信标帧对。UWB帧接收器还可以被配置为向校准和计算单元229提供(在标签响应接收器或信标中继器设备处接收的)相应确定的时间点。

校准和计算单元229被配置为通过比较从所检测的信标帧的相应(接收器响应)时间点导出的接收时间延迟数据与主时间延迟数据223来校准相对于主时间的中继器/接收器时间。

接收时间延迟数据、主时间延迟数据和/或信标时间延迟数据219可以存储在本地存储器(例如，中继器、接收器或主存储单元221)中。

如上文所指示的，锚211可以可选地包括局部距离确定单元231，该局部距离确定单元231被配置为至少部分执行位置分析的步骤。

(图5中示意性地所示的)上述部件可以至少部分集成在公共UWB芯片内和/或可以安装到基板或衬底233。

图6示意性地图示了移动标签设备241。标签设备可以包括具有开口的外壳242，例如，用于附接到一些待定位对象。

标签设备241包括标签时钟243，该标签时钟243定义特定于相应标签设备241的标签时间。标签设备241还包括标签数据存储单元245，该标签数据存储单元245中存储了主时间延迟数据223和标签特定发射时间延迟数据247。标签特定发射时间延迟数据247具体与相应标签设备241相关联并且可以在与相应标签设备241相关联的定位速率帧格式内定义时隙。标签特定发射时间延迟数据247还与两个连续信标帧的接收相关联。

标签设备241还包括接收单元249和校准和计算单元229。接收单元249被配置为UWB帧接收器，以接收从主信标设备或信标中继器设备发送的信标帧，从而测量相应标签信标时间点并且从标签信标时间点生成标签特定接收时间延迟数据251。如下文所进一步详细公开的，接收单元249可以被配置为能够从(从主信标设备或中继器信标设备发送的)所有接收的信标帧中选择要用于校准的那些信标帧。例如，接收单元249可以被配置为评估所有接收的信标帧的信号强度和/或质量，以标识最适合校准的信标帧对。接收单元249还可以被配置为向校准和计算单元229提供(在标签响应接收器或信标中继器设备处接收的)相应确定的时间点。

(与上文所描述的中继器设备或标签响应接收器的校准和计算单元相似的)校准和计算单元229被配置为通过比较标签特定接收时间延迟数据251与主时间延迟数据223来相对于主时间校准标签时钟。

标签设备241还包括标签响应发射单元253，该标签响应发射单元253被配置为在经校准的标签时间内从标签特定发射时间延迟数据247导出标签特定发射时间延迟。如下文所进一步详细公开的，可以导出与参考信标帧相关联的时间点的标签特定发射时间延迟。因而，接收单元249和/或标签响应发射单元253可以被配置为从(从主信标设备或中继器信标设备发送的)所有接收的信标帧中选择参考帧。例如，接收单元249和/或标签响应发射单元253可以被配置为评估所有接收的信标帧的信号强度和/或质量，以标识最适合于设置应用标签特定发射时间延迟的信标帧。

例如，可以选择也用于校准的信标帧。然而，由于可能无需对每个定位速率帧都进行校准，所以还可以仅选择用于发射标签响应帧的信标帧。

标签响应发射单元253还可以被配置为根据标签特定发射时间延迟数据计算要用于该设定时间点的标签特定发射时间延迟。例如，标签特定发射时间延迟数据可以参考主信标帧(例如，第二主信标帧)存储在标签数据存储单元245中。例如，如果用于应用标签特定发射时间延迟的时间点被设置为中继器信标帧中的一个中继器信标帧作为参考帧，则标签响应发射单元253被配置为在考虑与主信标帧和相应中继器信标帧相关联的时隙的时间差的情况下根据标签特定发射时间延迟数据计算标签特定发射时间延迟。

使用所导出的标签特定发射时间延迟，标签设备241在与诸如标签信标时间点中的一个标签信标时间点之类的参考信标帧相关联的时间点上等待标签特定发射时间延迟之后发射标签响应帧(通常每个定位速率帧一个标签响应帧)。

标签响应发射单元253还可以被配置为在作为标签响应帧发送的UWB帧中录入用于与接收(参考)信标帧BF相关联的(参考)时间点的参考信标设备的信息，通常为主信标设备ID或信标中继器设备ID。

ID上的字母信息尤其使得能够重建在与参考信标帧的发射相关联的时间点与标签响应帧到达接收标签响应帧的标签响应接收器单元的时间的接收器响应时间点之间经过的路径时间段。因而，UWB帧接收器(例如，标签响应接收器单元227或信标中继器设备中的相应接收器)可以被配置为读取关于与参考信标帧的源有关的ID的信息并且将该信息提供给控制单元205。

标签设备的(图6示意性所示的)上述部件可以至少部分集成在公共UWB芯片内和/或可以安装到基板或衬底255。

关于位置分析，再次参考图4。控制单元205可以包括距离确定单元261。

因此，距离确定单元261可以被配置为包括数据存储单元263和计算单元265的集中式距离确定单元。数据存储单元263存储主时间延迟数据223和特定于每个标签设备的标签特定发射时间延迟数据247。可选地，数据存储单元263还可以存储表示多个标签响应接收器单元中的每个标签响应接收器单元与主信标设备和/或信标中继器设备的信标发射单元的位置以及可选地它们之间的距离的安装位置数据。

一旦由接收器单元或控制单元测量/确定，数据存储单元261还可以从接收器单元、主信标设备、中继器设备接收定时信息，诸如标签/接收器信标时间点、接收器响应时间点、时间持续时间，诸如累积飞行时间段或到达时间差时段的数据值、以及至少在计算期间暂时存储这些数据值。

计算单元265被配置为针对选定的标签设备确定例如第二信标发射时间点与标签响应帧的到达时间的接收器响应时间点之间经过的路径时间段。根据所确定的路径时间段，可以减去响应标签设备的标签特定发射时间延迟，以导出分别与经由相应标签设备从主信标设备到响应接收器单元的发射路径相关联的累积飞行时间段。基于累积飞行时间段，计算单元265被配置为确定与标签设备T1、T2、...的位置相关联的距离值，并且可选地确定相应安装距离数据。相应安装位置数据与相应发射路径中涉及的部件有关。

结合图7至图12，图示了如由结合图4所描述的定位系统的部件执行的UWB交换期间的各种动作。该图示基于图3所示的定位速率帧格式和部件的相应时间。应当指出，图7至图12中的时间线相对于主时间同步，但可能由于发射位置与接收位置之间的距离(即，由于信号的行进时间)而在时间上偏移。然而，通过位置(位置信息)的知识，本地化系统内的时间偏移已知，并且可以包括在各个点的分析中，诸如当执行本地化计算时或当确定响应标签响应接收器单元处的TDoA时。

为了简化附图，附图中时隙的开始被示出为每个主/中继器信标MB、BR与主信标帧重合。本领域技术人员将理解，对于不同的中继器信标帧，也给出了相对时间偏移，并且该相对时间偏移可以包括在本地化分析中。在这种情况下，它是指图9和图11中标签响应帧的接收，这些标签响应帧以标签特定和标签响应接收器单元特定方式相对于时隙的开始偏移。不同的时间偏移源自经由标签设备与相应标签响应接收单元相距的底层路径。

参考图7，由主信标设备MB执行的动作包括发射双主信标帧BF1A、BF1B。双主信标帧BF1A、BF1B在针对主时钟所给出的主时间t_MB定义的时隙1和时隙7发送。孪生主信标帧BF1A、BF1B表示在第一信标发射时间点ToT1和第二信标发射时间点ToT2发射的两个连续信标帧。孪生主信标帧BF1A、BF1B通过主时间延迟MTD在时间上分离。主时间延迟MTD被提供给各种部件并且作为主时间延迟数据223存储在相应存储器中。

在图7中，在主信标帧BF1A、BF1B的开始处示例性地指示了发射时间点。发射时间点通常与帧格式的特定定时特征(例如，图2所指示的起始帧定界符SFD)相关。

在图7所示的时间段内，主信标设备MB没有发生对标签响应帧的接收，例如，因为在定位系统210的定位区域203内没有以改变位置模式操作的标签设备。对孪生主信标BF1A、BF1B的发射以定位速率(LR)重复。具体地，如果操作附加信标中继器，则主信标帧BF1A和/或BF1B(尤其是BF1A和/或BF1B的有效载荷)可以包括与主信标设备MB的ID相关的数据。

图8图示了标签设备T2(即，与时隙15相关联的标签设备)的标签时间t_T2的时间线。如时间线上方所指示的，标签设备T2在时隙1和7内接收孪生主信标BF1A、BF1B。它导出指示测量孪生主信标BF1A、BF1B的到达的标签信标时间点ToA1_T和ToA2_T。基于此，标签设备T2可以导出主时间延迟MTD并且校准标签时钟，即，标签时间t_T2相对于主时间t_MB进行校准。为了校准标签时钟243，标签信标时间点ToA1_T和ToA2_T之间的时间差(如利用标签时间测量的)适于存储在标签数据存储单元245中的主时间延迟MTD。基于经校准的标签时间，在时隙15期间在发射ToTTF2的标签特定时间发射标签响应帧TF2。在标签响应帧与标签信标时间点之间强制实施标签特定时间延迟TSTD_TF2。发射标签响应帧TF2可以以定位速率(LR)或降低的速率(每隔一个或三个......定位帧)重复。

如在图8所示的示例性实施例中时间线下方所指示的，标签特定发射时间延迟TSTD_TF2与两个连续信标帧BF中的第二信标帧相关联。具体地，标签特定发射时间延迟TSTD_TF2开始于第二标签信标时间点ToA2_T。然而，标签特定发射时间延迟同样可以被设置为使得它在第一标签信标时间点ToA1_T开始或是关于在标签处接收到两个连续信标帧BF而定义的任何时间点。

参考图9，标签响应接收器TRR所执行的动作包括在相应接收器信标时间点ToA1_R、ToA2_R接收孪生主信标帧BF1A、BF1B和接收器时钟的相应校准(如接收器时间t_TRR的时间线上方所示)。例如并且对于标签设备，确定所接收的信标帧BF的接收器信标时间点ToA1_R、ToA2_R；对于那些接收器信标时间点ToA1_R、ToA2_R，生成接收器特定时间延迟数据，并且比较接收器特定时间延迟数据与主时间延迟数据223。基于比较，可以设置接收器时钟以确保经校准的接收器时间t_TRR。

基于经校正的接收器时间t_TRR，标签响应接收单元将在接收器响应时间点ToATF2_R的时隙15期间进一步接收标签响应帧TF2。然而，由于从主信标设备到标签设备T2以及从标签设备T2到标签响应接收器TRR的飞行时间，所以过去了一些附加时间，并且例如，经测量的接收时间点相对于标签设备T2的标签特定时间延迟TSTD_TF2的结束延迟了时间段X2(如时间t_TRR时间线下方所示)。

应当指出，由于主信标设备MB与标签响应接收器TRR之间的距离，所以孪生主信标帧BF1A、BF1B的接收时间点相对于发射时间点之间也存在延迟。然而，该距离根据包括标签响应接收器TRR与主信标设备MB中的每个的空间位置的安装位置数据已知。因此，定位系统知道相对于彼此的位置，因此也知道可以包括在分析中的距离。

因为不仅一个标签设备可以位于一个位置帧内，所以示例性地还指示了在标签设备18的时隙31期间在接收器响应时间点ToATF18_R接收的标签响应帧TF18。接收器响应时间点ToATF18_R服从标签设备T18的标签特定时间延迟TSTD_TF18以及标签设备T18与标签响应接收器TRR之间的相应距离。

根据时间段X2和X18，可以分别导出标签设备T2和T18的到达时间差TDoA。使用多个标签响应接收器和可选的主信标设备作为响应接收器(也参见图10)，可以计算定位区域内的标签设备的位置。

图10图示了主信标设备(或同样，中继器设备)充当孪生信标帧的参考发射器和标签响应帧T2的接收器的特殊情形。这与经延迟的飞行时间测量相对应，使得可以很容易导出标签设备T2与主信标设备之间的距离以及它们之间的主飞行时间ToF1，并且该主飞行时间ToF1包括在对从标签响应接收器接收的定时信息的分析中。

图11图示了用于扩展范围或提高所提供的孪生信标信号的质量和/或信号强度的信标中继器设备BR的情形(图11中未示出标签响应帧)。鉴于孪生主信标帧BF1A、BF1B(具有定位速率)的连续重复接收，信标中继器设备BR可以将中继器时间t_BR校准到主时间，从而通过以主时间延迟MTD发射中继器帧BF6A和BF6B来复制主信标。然而，中继器帧BF6A和BF6B转移到时隙7和12并且相对于经校准的中继器时间t_BR发射。中继器帧BF6A和/或BF6B(尤其是BF6A和/或BF6B的有效载荷)可以包括与发射信标中继器设备BR的ID相关的数据。所有安装的信标中继器设备BR都可以这样做。

如图12所示，在接收器时间t_TRR'的时间线上方，标签响应接收器TRR可以使用由主时间延迟MTD分离的图11的中继器帧BF6A和BF6B来校准自己，假设与中继器帧BF6A和BF6B相关联的经校准的信标中继器设备。对中继器帧BF6A的接收和对中继器帧BF6B的接收相对于主信标帧在时间上偏移被分配给信标中继器设备BR的中继器时间延迟RTD_BR。具体地，在位置帧的时隙7和12内接收中继器帧BF6A和BF6B。由于对接收器时钟的校准使用中继器时间(其可以相对于主时间偏移)，所以图12指示经修改的接收器时间t_TRR'。

一般而言，同步(时间校准)可以使用具有所需或优选信号质量的那些信标帧对来执行，即，标签响应接收器TRR选择它更喜欢用于同步的信标帧发射器。应当指出，本地化程序(在图12中的接收器时间t_TRR'的时间线下方的图12中所图示的)也在中继器帧BF6B上使用。然而，本地化程序与同步程序分离，因此无需执行与中继器帧BF6A和BF6B的同步。例如，如果主信标帧具有更强的信号和/或质量，则如在图9中的接收器时间t_TRR的时间线上方所图示的，可以执行与主信标的同步。

一旦与用作参考信标设备的信标中继器设备锁定/同步，标签响应接收器TRR类似允许在时间线t_TRR'下方说明的到达时间差分析；该时间使用在累积飞行时间内关于中继器帧BF6B指示的时间段X2'和X18'。应当指出，由于图12中信标帧BF6B的时隙的开始与来自信标中继器设备的中继器信标帧BF6B的发射时间不一致，所以由于累积飞行时间无法在标签响应接收器单元TRR的时间线t_TRR'处正确示出，所以图12中仅示意性地图示了该累积飞行时间，由于需要包括标签响应接收器单元和信标中继器设备的时间t_TRR'之间的时间偏移。

应当理解，因为累积飞行时间开始于在与中继器帧BF6A和BF6B相关联的中继器信标帧的发射时间，所以(图12中的)时间段X2'和X18'通常不同于(图9中的)时间段X2和X18。换言之，与图9相比较，使用了不同的参考信标设备，对于大多数位置，与图9中使用(选择)的主信标设备(或任何其他信标中继器设备)相比，该参考信标设备处于与标签设备相距的不同距离处。同样，与图9中使用(选择)的主信标设备(或任何其他信标中继器设备)相比，该参考信标设备也处于与标签响应接收器单元相距的不同距离处。因此，除了标签响应接收器TRR的位置信息之外，信标中继器设备BR的位置信息也可以包括在本地化计算中，例如，以计算从标签设备到信标中继器设备的距离。因而，关于选定信标中继器设备(本文中为与中继器帧BF6A和BF6B相关联的信标中继器设备)的信息可以包括在从标签设备发射的标签响应帧中。

同样，标签设备可以使用图11的中继器帧BF6A和BF6B进行校准。通常，标签设备可以使用相同信标帧来校准并发射标签响应帧，假设在两种情况下，优选地，使用具有最佳信号质量和/或强度的信标帧信号。因此，在图11中，当设置标签响应帧的发射时间时，即，从标签特定发射时间延迟数据确定标签特定发射时间延迟时，在中继器时间延迟RTD_BR的相应考虑下，标签响应帧可以基于中继器帧BF6A和BF6B(或与其相关联的时间点)。

参考图13所示的流程图(并且还参考图7至图12)，一种用于提供标签设备与RTLS的多个标签响应接收器单元之间的距离值的方法包括以下步骤：

利用主信标设备MB的信标发射单元在第一信标发射时间点ToT1发射(步骤401)第一信标帧BF1A而在第二信标发射时间点ToT2发射第二信标帧BF1B。因为两个连续信标帧以与主时间延迟数据相对应的主时间延迟MTD发射，所以设置信标帧之间的时间差(定时如图7所示)；

在标签设备T1、T2、......处接收(步骤403)两个连续信标帧，

确定(步骤405)用于在标签设备T1、T2、……处接收两个连续信标帧的第一标签信标时间点ToA1_T和第二标签信标时间点ToA2_T(定时如图8所示)；

从第一标签信标时间点ToA1_T和第二标签信标时间点ToA2_T生成(步骤407)标签特定接收时间延迟数据251；

通过比较标签特定接收时间延迟数据和相应主时间延迟数据，将标签设备的标签时间校准(步骤409)为主信标设备的主时间；

在经校准的标签时间内从预设标签特定发射时间延迟数据247导出(步骤411)标签特定发射时间延迟TSTD_TF2。标签特定发射时间延迟TSTD_TF2例如与作为起始点的标签信标时间点ToA1_T和ToA2_T中的一个标签信标时间点(作为与接收两个连续信标帧相关联的时间点)相关联；

在与接收两个连续信标帧相关联的时间点上等待标签特定发射时间延迟TSTD_TF2之后，从标签设备发射(步骤413)标签响应帧(图8所示的定时)；

例如利用诸如在主信标设备MB和/或信标中继器设备BR内的标签响应接收器单元之类的多个标签响应接收器单元TRR接收(步骤415)从标签设备发送的标签响应帧(图9至图12所示的定时)；

确定(步骤417)标签响应帧到达相应标签响应接收器单元的时间的多个接收器响应时间点ToATF2_R，其中由于标签特定发射时间延迟TSTD_TF2，所以每个接收器响应时间点特定于相应标签响应接收器单元和标签设备；

确定(步骤419)在与两个连续信标帧ToT1、ToT2的发射相关联的时间点与标签响应帧到达相应响应接收器单元的时间的接收器响应时间点ToATF2_R之间经过的路径时间段；

通过从所确定的路径时间段中减去标签设备的标签特定发射时间延迟TSTD_TF2来导出(步骤421)累积飞行时间段，其中每个累积飞行时间段与经由标签设备从主信标设备到响应接收器单元中的一个响应接收器单元的发射路径相关联，

根据所确定的累积飞行时间段和安装位置数据确定(步骤423)与选定的标签设备的位置相关联的距离值，该安装位置数据可选地表示多个标签响应接收器单元中的每个标签响应接收器单元与主信标设备的信标发射单元之间的距离。

在步骤403中在标签设备T1、T2、......处接收两个连续信标帧还可以是接收信标中继器BR的两个连续信标帧；因此，步骤401还可以包括：利用信标中继设备BR的信标发射单元在第一信标发射时间点发射(步骤401)第一信标帧而在第二信标发射时间点发射第二信标帧(图11所示的定时)。因为两个连续信标帧以主时间延迟MTD(与主时间延迟数据相对应)发射，所以相应设置信标帧之间的时间差。由于所有信标中继器都与主时间同步并且利用该主时间进行校准，所以它们都能够以与主时间延迟数据相对应的主时间延迟发送两个连续信标帧。

如上文所指示的，与选定的标签设备的位置相关联的距离值可以以各种方式导出。在第一途径中，其中主信标设备(或选定信标中继器设备)还充当标签响应接收单元，可以进行(标准)ToF计算以确定主信标设备(或选定信标中继器设备)与标签响应接收单元之间的(主/中继器)飞行时间。然后，从主信标设备(或选定信标中继器设备)到其他标签响应接收单元的每个累积飞行时间可以减少该(主/中继器)飞行时间以获得标签设备与相应标签响应接收单元之间的飞行时间(也称为接收器飞行时间段)。如果主信标设备(或选定信标中继器设备)与标签响应接收单元之间的飞行时间不可用，则可以使用从主信标设备(或选定信标中继器设备)到达几个标签响应接收单元的发射时间以及标签特定延迟时间段和相关设备(本文中为主信标设备或选定信标中继器设备和标签响应接收单元)的位置信息(即，安装位置数据)来执行TDoA计算。

参考图14所示的流程图(并且还参考图2和图3)，一种用于确定一个或多个标签设备的位置的实时定位方法包括以下步骤：

基于超宽带帧格式111使用交换协议发送并接收(步骤431)超宽带帧，其中交换协议定义定位速率帧格式121，该定位速率帧格式121包括：

-信标段，包括与交织信标帧对相关联的一系列时隙，

其中每对的第一信标帧和第二信标帧在时间上由主时间延迟分离，并且

其中在被分配给包括信标段内的信标帧中的初始信标帧的开放对的信标帧的时隙之间，存在分别被分配给其余对的第一信标帧的时隙阵列；以及

-可选地，标签响应段，包括与标签响应帧相关联的时隙序列。

在一些实施例中，发送和接收步骤431可以包括以下步骤：

在信标段的相应时隙，利用主信标设备或信标中继器设备发射(步骤431A)信标帧对，其中主信标设备的主时钟或信标中继器设备的经校准的信标中继器用于基于经校准的主时间或具有主时间延迟的中继器时间发射信标帧对；

利用待定位标签设备和多个标签响应接收器单元接收(步骤431B)在信标段的时隙处发送的信标帧对。

实时定位方法还可以包括以下步骤：

使用主时间延迟相对于主时钟来校准(步骤433)标签设备的标签时钟和多个标签响应接收器单元的接收器时钟。

发送和接收步骤431还可以包括以下步骤：

在与待定位标签设备相关联的标签响应段的时隙发送(步骤431C)标签响应帧；

利用多个标签响应接收器单元接收(步骤431D)标签响应帧。

实时定位方法还可以包括以下步骤：基于主信标设备或信标中继器设备相对于多个信标中继器设备的相对位置信息，

确定(步骤435)从待定位标签设备到主信标设备或信标中继器设备和多个标签响应接收器单元的距离信息。

在一些实施例中，确定步骤435可以在定位系统的集中控制单元中执行并且包括以下步骤，例如，对于连续执行的定位速率帧并且对于每个标签设备：

确定(步骤435A)标签设备中的每个标签设备的路径时间段，其中每个路径时间段与以下相关联：

-两个连续信标帧中的任一信标帧，

-相应标签响应帧(因而，标签相应的特定时间延迟)，以及

-从主信标设备或信标中继器设备到多个标签响应接收器单元中的一个标签响应接收器单元的发射路径，

从路径时间段导出(步骤435B)累积飞行时间段，以指示两个连续信标帧中的一个信标帧和标签响应帧沿着发射路径的累积信号传播时间，以及

根据累积飞行时间段和多个安装位置数据确定(步骤435C)与标签设备位置相关联的距离值，该多个安装位置数据可选地表示多个标签响应接收器单元中的每个标签响应接收器单元与主信标设备或信标中继器设备的信标发射单元之间的距离。

在一些实施例中，发送和接收步骤431可以包括以下步骤：

在信标段的相应时隙，利用主信标设备和多个信标中继器设备发送(步骤431E)多个交织信标帧对；以及

利用标签设备接收(步骤431F)在信标段的时隙发送的信标帧。

实时定位方法还可以包括以下步骤：

使用主时间延迟相对于主时钟来校准(步骤437)标签设备的标签时钟和多个信标中继器设备的中继器时钟，从而建立基于主信标设备和多个信标中继器设备在定时上同步的超宽带锚网络；以及

基于主信标设备和多个信标中继器设备的相对位置信息来确定(步骤439)从标签设备到主信标设备和多个信标中继器设备的距离信息。

例如，可以分析用于接收信标帧(主帧和中继器帧)的到达时间ToA1的差异，以导出相对于主信标设备和信标中继器设备的位置(假设主信标设备和信标中继器设备的相对位置已知，例如，作为相对位置信息存储在标签设备中)。

参考图15，基于具有功能定位速率时段LRT的功能定位速率帧来图示了定位协议的另一实施例。功能定位速率帧由两个定位帧组成，这两个定位帧相对于底层定位速率帧格式121'相同，这些底层定位速率帧格式121'各自定义：

-主信标和中继器信标的发射时隙1至6(在图15中被称为信标段125A和125B)，以及

-标签设备的标签时隙7至16(在图15中称为标签响应段127)。

尽管在图15中没有具体示出，但是信标段与标签段之间可能存在时隙，诸如在图3中，时隙13和32。同样，可以存在如结合图3在时隙之间所指出的那样的保护时间段。

与图3所示的配置相对比，两个相邻定位帧提供了孪生信标；即，用于时钟校准功能的主时间延迟MTD由连续定位帧的分别相同的信标时隙给出。如图15所示，对于主信标时隙1'，主时间延迟MTD跨越所有剩余时隙(即，中继器信标的UWB帧BF2A......BF6A以及标签时隙的TF1……TF10的时隙2'到16')。同样，主时间延迟MTD跨越连续中继器信标BF2A/BF2B或BF6A/BF6B和主信标的时隙和剩余中继器信标时隙以及它们之间的标签时隙。

换言之，功能定位速率帧可以为定位系统的基础，其中功能定位速率时段LRT在时间上定义了针对校准而执行的相应活动，而定位测量可以在功能定位速率时段LRT'的一半发生。在这个意义上，定位协议本质上定义了其中可以重复本地化测量的最大定位速率，并且该最大定位速率为同步速率的两倍，该同步速率由功能定位速率时段LRT'给出。

作为图3和图15的定位帧的共同方面，可以使用图15所示的两个定位速率帧121'类似执行上文针对定位帧121所描述的时钟校准。这意味着主信标设备MB发射由标签设备T1、......和标签响应接收器单元227以及可选的信标中继器设备BR1、BR2、......BR6接收的信标帧顺序。然后，底层主时间延迟MTD用于还将主时间延迟MTD强制为例如从标签设备发送的标签响应帧与从信标中继器设备BR1、BR2、......BR6中的每个信标中继器设备发送的信标帧之间的时间差。另外，标签响应接收器TRR的接收器时钟可以基于主时间延迟MTD进行校准。

换言之，当以功能定位速率时段LRT'和定位速率帧格式121'执行本地化过程时，标签数据存储单元被配置为存储主时间延迟数据、以及与接收两个连续信标帧相关联的至少一个时间点、与相应标签设备具体相关联的标签特定发射时间延迟数据、以及与接收两个连续信标帧相关联的至少一个时间点(例如，图15中为BF1A)。在与接收两个连续信标帧相关联的至少一个时间点上等待标签特定发射时间延迟后，将发送标签响应帧(例如，图15中为BF1A)。

参考图16和图17A至图17C，公开了一种备选或附加本地化途径，该备选或附加本地化途径可以基于诸如图3或图15中的定位速率帧之类的本文中所公开的定位速率帧进行操作。与上文所描述的解决方案相对比，该解决方案可以实现为以服务器为中心的解决方案，以设备为中心的解决方案无需发射标签响应帧。而且，代替多个标签响应接收器，需要多个信标中继器设备BR1、BR2、...BR6。应当指出，本文中所公开的定位速率帧的概念允许以服务器为中心的解决方案和以设备为中心的解决方案的同时操作。为了说明，图16还以虚线/点划线示出了标签设备T1、标签响应接收器TRR和(基于服务的)距离确定单元261。还可以使用如图3所描述的那样工作的其他标签设备T2、T3......。

图16图示了具有从主信标设备MB和信标中继器设备BR1、BR2、......BR6发送的信标帧的标签T_dc的以设备为中心的本地化的安装。作为以设备为中心的本地化程序的结果，标签T_dc的位置P在标签T_dc本身处可供使用。应当理解，相应标签设备可以并入各种类型的移动设备中，诸如自动驾驶/移动车辆、无人机和机器人。

作为结合图3所描述的本地化解决方案的公共方面，可以同样执行定位帧的时钟校准。这意味着主信标设备MB发射由信标中继器设备BR1、BR2、......BR6接收并且用于将主时间延迟强制为从信标中继器设备BR1、BR2、......BR6发送的信标帧BF之间的时间差的如图17A所图示的信标帧BF序列。图17A中图示了中继器信标帧的发射。另外，标签设备T_dc、......或其中几个还可以基于(从主信标设备MB或信标中继器设备BR1、BR2、......BR6发送的)连续信标帧BF之间的主时间延迟MTD来校准。

虽然图4中的移动标签设备需要从至少一个参考信标设备接收信标帧，但是图16中的标签设备T_dc从足够数目的发射主/信标中继器设备接收信标帧。例如，五个TDoA测量可能足以在板上计算图6所示的校准和计算单元229内的标签设备T_dc上的位置。校准和计算单元229被配置为基于经校准的标签时钟的经校准的标签时间来测量相对于相关时隙的所接收的信标帧的相应时间偏移。在图17C中，示例性地图示了与所接收的信标帧相关联的图3的时隙1至6(同样，图15的时隙1'-6')内的偏移X_MB、X_BR1、......X_BR6。还如图17C所示，对于(在标签设备T_dc处测量的)相应到达时间ToA1_T、ToA2_T、......ToA6_T，可以在校准和计算单元229中执行到达时间差分析。到达时间差分析还使用发射主信标中继器设备的精确位置的知识(安装位置信息)，该知识相应存储在标签设备T_dc的标签数据存储单元245中。如果标签设备T_dc(具体地，校准和计算单元229)在板上提供足够的计算能力，则可以利用定位速率时段(图3中的LRT和图15中的1/2*LRT)基本在线计算位置。

备选地或附加地，标签设备T_dc可以使用与基于网络的处理器的快速数据交换来也在以服务器为中心的解决方案中执行计算。例如，标签T_dc可以与距离确定单元261进行通信，该距离确定单元261尽管有一些延迟，也可以导出关于位置P的信息。

(标签设备T_dc的位置)地点通过应用TDoA位置计算来计算。TDoA分析基于对本地固定的发射器设备(主/中继信标或临时固定在其位置的标签设备)的精确位置的知识以及每个接收的信标帧关于相关时隙的所测量的到达时间差。这种本地化途径允许具有快速刷新速率和低等待时间的快速地点确定。它特别适用于本地化快速移动对象。

如上文所提及的，临时固定的标签设备可以用于标签设备T_dc的以设备为中心的本地化。例如，图16所图示的标签设备T1可以使用相同基础设施与标签设备T_dc同时操作以执行基于服务器的本地化程序。如果标签设备T1的位置已知(并且固定)并且发射到标签设备T_dc，则标签设备T1可以在它(至少暂时)不改变其空间位置的那些时间段内用作暂时固定发射器设备。具体地，假设在标签设备T1的定位速率帧中包括的标签时隙内，可以发射标签帧，该标签帧由标签设备T_dc接收并且在TDoA分析内评估(如信标帧)。

还应当指出，如果没有标签设备发射需要本地化的标签响应帧，则定位速率帧只能基于信标时隙。

本领域技术人员还应当认识到，以服务器为中心的解决方案的标签设备的设计可能不太复杂，因为它们“仅”接收和发射，而以设备为中心的解决方案的标签设备可能需要更多特征，例如，处理单元(用于计算)、存储空间(用于发射器的位置)等，因此也为更大的功率源。

本文中所公开的概念的其他方面包括：

在实时定位系统(201)中，标签设备(T1、T2、......)中的至少一个标签设备包括标签响应接收器单元(227)和可选的距离确定单元(231)的至少一部分。标签设备(T1、T2、......)被配置为可操作为当在改变位置模式下设置时的待本地化标签设备以及当被在固定位置模式下设置时的标签响应接收器单元。

对于实时定位系统(201)，如果定位系统在移动跟踪模式下操作，则发射两个连续信标帧可以以从1ms到250ms范围内的定位速率重复，例如，用于跟踪快速移动的标签设备。当需要以非常低的频率速率进行本地化过程时，通常每小时确定一次位置，可以在定位系统内注销和重新注册标签设备。通常，定位帧速率不会超过250ms。

定位系统可以基于以定位速率重复的定位帧。定位帧基于定位系统的部件所使用的定位速率帧格式，并且通常可以具有在从约1ms到250ms的范围内的持续时间。定位速率帧格式包括定义数目的时隙，每个时隙与来自定位系统的部件的帧发射相关联并且具有时隙持续时间。使用该术语，作为多个标签特定发射时间延迟中最短的(从定位帧内发射的最后一个信标帧测量的)标签特定发射时间延迟可以在时隙持续时间的范围内(例如，定位速率除以时隙数)。而且，作为多个标签特定发射时间延迟中最长的标签特定发射时间延迟可以最多减少两个时隙持续时间的定位速率(通常减少与信标帧发射相关联的所有时隙的时隙持续时间)。

在一些实施例中，标签设备和可选的标签响应接收器单元可以向校准和计算单元提供与所接收的帧相关联的定时信息，诸如时间点或时间点之间的时间间隔。具体地，由此可以通过步长为1ns(本地为125ps)的2ns的积分窗口来执行积分。

然后，部件中的一个部件内的校准和计算单元可以被配置为从接收器单元接收定时信息并且执行校准，具体基于与所接收的帧相关联的诸如时间点或时间点之间的时间间隔之类的定时信息的时间延迟的比较。

在下文中，概括了本文中所公开的发明构思的其他方面：

方面1.一种用于确定一个或多个标签设备的位置的实时定位方法，包括：

使用基于超宽带帧格式的交换协议发送并接收超宽带帧，其中交换协议定义定位速率帧格式，该定位速率帧格式包括：

-信标段，包括与交织信标帧对中的至少一个帧相关联的一系列时隙，

其中每对的第一信标帧和第二信标帧在时间上由主时间延迟分离，并且

其中在被分配给包括信标段内信标帧中的初始信标帧的开放对的信标帧的时隙之间，存在分别被分配给剩余对的第一信标帧的时隙阵列；以及

-标签响应段，包括与标签响应帧相关联的时隙序列。

方面1A.根据方面1所述的实时定位方法，其中信标段125包括用于交织信标帧对中的两个帧的时隙(1、2、3、......6、7、8、......12)，使得信标段具有至少为主时间延迟的长度(并且信标段的长度小于定位速率帧的长度减去标签响应段的长度，从而在信标段期间接收到相同源的两个连续信标以启用校准)。

方面1B.根据方面1所述的实时定位方法，其中信标段包括每个交织信标帧对的帧中的仅一个帧的时隙(1'、2'、3'、......6')，使得信标段和标签响应段一起具有至少为主时间延迟的长度，以及

其中具体对于服从位速率帧格式的连续定位速率帧，存在标签响应段的时隙(7'-16')以及被分配给连续定位速率帧的信标段的两个初始信标帧的时隙(1'、17')之间的每个交织信标帧对的帧中的一个帧的时隙(2'-6')。

方面2.根据方面1、方面1A、方面1B所述的实时定位方法，其中在被分配给包括信标段内的信标帧中的至少一个信标帧的关闭对的信标帧的时隙之间，存在分别被分配给其余对的第二信标帧的时隙阵列。

方面3.根据方面1、方面1A、方面1B或方面2所述的实时定位方法，还包括：

在信标段的相应时隙，利用主信标设备和多个信标中继器设备发射多个交织信标帧对；

使用主时间延迟相对于主时钟来校准多个信标中继器设备的中继器时钟，从而具体建立基于主信标设备和多个信标中继器在定时上同步的超宽带网络；

利用标签设备接收在信标段的时隙处发送的信标帧；

基于主信标设备和多个信标中继器设备的相对位置信息来确定从标签设备到主信标设备和多个信标中继器设备的距离信息。

方面3A.根据方面1或方面2所述的实时定位方法，还包括：

在信标段(125)的相应时隙，利用主信标设备(MB)或信标中继器设备(BR)发射多个连续信标帧，由此对于利用主信标设备发送的信标帧，在利用主信标设备发送的信标帧(BF1A、BF1B)中的两个相邻信标帧之间设置主时间延迟(MTD)；

使用主时间延迟数据(223)相对于主时钟来校准多个信标中继器设备(BR)的中继器时钟，使得同样对于信标中继器设备(BR)，在利用信标中继器设备(BR)中的一个信标中继器设备发送的信标帧中的两个相邻信标帧之间设置主时间延迟(MTD)，以便建立基于主时间(t_MB)和多个信标中继器设备在定时上同步的超宽带网络；

接收利用标签设备在信标段的时隙处发送的信标帧；以及

基于主信标设备和多个信标中继器设备的相对位置信息来确定从标签设备到主信标设备和多个信标中继器设备的距离信息，

其中可选地，在标签设备处相对于相应信标时隙执行标签信标时间点(ToA1_T、ToA2_T、......)的到达时间差分析。

方面4.根据方面1或方面2所述的实时定位方法，还包括：

在信标段的相应时隙，利用主信标设备或信标中继器设备发送信标帧对，其中在主信标设备中提供主时钟用于设置信标帧对中的信标帧之间的主时间延迟；

接收利用待定位标签设备和多个标签响应接收器单元在信标段的时隙处发送的信标帧对；

使用主时间延迟相对于主时钟来校准标签设备的标签时钟和多个标签响应接收器单元的接收器时钟；

在与待定位标签设备相关联的标签响应段的时隙处发射标签响应帧；

利用多个标签响应接收器单元接收标签响应帧；以及

基于主信标设备或信标中继器设备相对于多个信标中继器设备的相对位置信息来确定从待定位标签设备到主信标设备或信标中继器设备和多个标签响应接收器单元的距离信息。

例如，发射信标帧对的步骤包括：在由主时间延迟(MTD)分离的信标段(125)的相应时隙处发射信标帧对；

-利用主信标设备(MB)，其中主信标设备(MB)的主时钟用于当基于经校准的主时间来发射信标帧对时确保主时间延迟(MTD)，和/或

-利用信标中继器设备(BR)，其中中继器信标设备(MB)的中继器时钟被校准到主时钟以确保当基于经校准的中继器时间来发射信标帧对时的主时间延迟(MTD)。

方面5.根据方面4所述的实时定位方法，其中对于位于主信标设备处的标签响应接收器单元，主飞行时间(ToF1)由主飞行时间测量(M_ToF1)确定；和/或对于位于信标中继器设备处的标签响应接收器单元，中继器飞行时间由中继器飞行时间测量确定；以及

对于位于与主信标设备或信标中继器设备相距已知距离的标签响应接收器单元，从标签设备到标签响应接收器单元的相应飞行时间段(ToF2)使用主飞行时间(ToF1)测量或中继器飞行时间测量导出。

方面6.根据方面1至方面5中任一项所述的实时定位方法，其中在定位速率帧中，存在以下中的至少一项：

在信标段与标签响应段之间存在空闲时隙，以及

标签响应段之后的随机访问时隙中。

方面7.根据方面1至方面6中任一项所述的实时定位方法，其中信标段和/或标签响应段中的时隙包括连续时隙的帧之间的缓冲时间窗口，该缓冲时间窗口不用于发射超宽带信号，和/或

信标段和/或标签响应段中的时隙中的每个时隙的时间时隙长度大于超宽带帧的时间时隙长度。

方面8.一种用于确定标签设备的位置的实时定位系统，该实时定位系统包括：

a)基于超宽带帧格式发送并接收超宽带帧的交换协议，其中交换协议定义定位速率帧，该定位速率帧包括：

i)信标段，包括与交织信标帧对相关联的时隙序列，

-其中每对的第一信标帧和第二信标帧在时间上由主时间延迟分离，并且

-其中在被分配给包括信标段内信标帧中的初始信标帧的开放对的信标帧的时隙之间，存在分别被分配给剩余对的第一信标帧的时隙阵列；以及

ii)标签响应段，包括与标签响应帧相关联的时隙序列；

b)主信标设备(MB)和可选的信标中继器设备(BR)，分别包括：

i)信标发射单元(217)，被配置为在与交织对中的一个交织对相关联的信标段的时隙处发射两个连续信标帧(BF)；以及ii)主时钟(219)，定义主时间(t_MB)以确保两个信标帧的分离为主时间延迟或校准到主时钟(219)的中继器时钟(219)；

c)多个标签设备(T1、T2、...)，每个标签设备(T1、T2、...)包括：

i)标签时钟(243)，定义特定于相应标签设备(T1、T2、......)的标签时间(t_T2)，其中标签时间使用主时间延迟相对于主时间被校准，

ii)接收单元(249)，被配置为在信标段的时隙，接收从主信标设备(MB)或从信标中继器设备(BR)中的一个信标中继器设备发送的两个连续信标帧(BF)，以及

iii)标签响应发射单元，被配置为在标签响应段的时隙发射标签响应帧；

d)多个标签响应接收器单元(227)，每个标签响应接收器单元包括：

i)接收器时钟，定义相应标签响应接收器单元的相应接收器时间(t_TRR)，其中接收器时间使用主时间延迟相对于主时间进行校准，以及

ii)其中每个标签响应接收器单元被配置为：

-在标签响应段的相应时隙接收从标签设备发送的标签响应帧；以及

e)至少一个距离确定单元(261、231)，包括：

i)计算单元，被配置为：对于连续执行的定位速率帧和对于标签设备中的每个标签设备：

-确定标签设备中的每个标签设备的路径时间段，其中每个路径时间段与以下相关联：

-两个连续信标帧中的任一信标帧，

-相应标签响应帧，以及

-(经由信标设备)从主信标设备(MR)或信标中继器设备(BR)到多个标签响应接收器单元(227)

中的一个标签响应接收器单元的发射路径，

-从路径时间段导出累积飞行时间段，以指示两个连续信标帧中的一个信标帧和标签响应帧沿着发射路径的累积信号传播时间的，以及

-从累积飞行时间段和多个安装位置数据确定与标签设备位置相关联的距离值，该多个安装位置数据可选地表示多个标签响应接收器单元(227)中的每个标签响应接收器单元和主信标设备(MB)或可选的信标中继器设备(BR)的信标发射单元(217)的位置。

方面9.根据方面8所述的实时定位系统，其中超宽带帧格式包括起始帧条目；以及

标签设备的接收单元和标签响应接收器单元中的至少一个标签响应接收器单元被配置为检测超宽带信号中包括的起始帧条目，并且将时间点与相应超宽带帧相关联；和/或

其中超宽带帧格式包括参考信标帧上的有效载荷条目、参考信标时隙和/或参考信标源，

多个标签设备(T1、T2、......)中的至少一个标签设备被配置为选择从主信标设备(MB)和信标中继器设备(BR)接收的信标帧中的一个信标帧作为参考信标帧，通过在时间上参考参考信标帧发射标签响应帧，并且在标签响应帧中包括于参考信标帧、相应参考信标时隙和/或相应参考信标源相关的信息，以及

标签响应接收器单元的接收单元中的至少一个接收器单元被配置为从标签响应帧读取参考信标帧、参考信标时隙和/或参考信标源上的有效载荷条目，并且将有效载荷条目传达到在至少一个距离确定单元(261、231)。

方面10.根据方面8或方面9所述的实时定位系统，其中对于时钟到主时间的校准，标签设备、接收器设备或信标中继器设备包括：

校准和计算单元，被配置为检测与两个连续信标帧中的第一信标帧相关联的时间点和与两个连续信标帧中的第二信标帧相关联的时间点之间的时间延迟，并且调整时钟时间，使得所检测的时间延迟与主时间延迟相对应。

在另一方面11中，用于实时定位系统的标签设备(T1、T2、......)被配置为利用定位协议进行操作，该定位协议可选地应用如在本文中所公开的各权利要求和/或各方面中一项所述的定位速率帧格式，该标签设备包括：

标签时钟(243)，定义特定于相应标签设备(T1、T2、...)的标签时间(t_T2)；

标签数据存储单元(245)，被配置为在其中存储实时定位系统的主时间延迟数据(223)和具体与诸如第一信标帧或第二信标帧(BF)的接收时间点之类的与接收信标帧(BF)相关联的预设时间点相关联的标签特定发射时间延迟数据(247)；

接收单元(249)，被配置为：

-根据预设主时间延迟数据(223)接收从主信标设备(MB)和可选地从实时定位系统的一个或多个信标中继器设备(BR)发送的信标帧(BF)，

-选择主信标设备(MB)或可选的信标中继器设备(BR)中的一个信标中继器设备(BR)的信标帧对(BF)；

-确定选定信标帧对(BF)的信标帧之间的标签特定接收时间延迟数据(251)，以及

-选择主信标设备(MB)或可选的信标中继器设备(BR)中的一个信标中继器设备(BR)的信标帧作为参考信标帧；校准和计算单元(229)，被配置为：

-通过比较标签特定接收时间延迟数据(251)和主时间延迟数据(223)相对于主时间(t_MB)校准标签时钟(243)，以及

标签响应发射单元(253)，被配置为：

-从与参考信标帧相关联的时间点的标签特定发射时间延迟数据(247)导出标签特定发射时间延迟(TSTD_TF2)；

-在标签特定的发射时间延迟(TSTD_TF2)从与经校准的标签时间(t_T2)的参考信标帧相关联的时间点过去之后，发射标签响应帧(TF1、TF2、……)。

在一些实施例中，标签响应发射单元(253)还被配置为在标签响应帧(TF1、TF2、……)中包括参考信标帧用于导出标签特定发射时间延迟(TSTD_TF2)的信息。

在一些实施例中，例如，本描述的具有响应发射单元253的标签设备可以被配置为决定用作与主信标设备MB或信标中继器设备BR中的一个的(参考)信标帧BF的接收相关联的(参考)时间点。而且，标签响应发射单元253还可以被配置为还关于哪个信标设备用于与(参考)信标帧BF的接收相关联的(参考)时间点的信息计算标签特定发射时间延迟TSTD_TF2。最后，标签响应发射单元253还可以被配置为发送(具体地，在其标签响应帧中)哪个信标设备用于与(参考)信标帧BF的接收相关联的(参考)时间点的信息。

在另一方面12中，一种用于实时定位系统的标签设备(T_dc)被配置为利用定位协议进行操作，该定位协议可选地应用根据本文中所公开的各权利要求和/或各方面中的一项所述的定位速率帧格式，该标签设备包括：

标签时钟(243)，定义特定于相应标签设备(T1、T2、...)的标签时间(t_T2)；

标签数据存储单元(245)，被配置为在其中存储实时定位系统的主时间延迟数据(223)和用于主信标设备(MB)和实时定位系统的多个信标中继器设备(BR)的位置的位置数据集合；

接收单元(249)，被配置为：

-接收根据定位协议从主信标设备(MB)和信标中继器设备(BR)的至少一个子组发送的信标帧(BF)，

-选择主信标设备(MB)或可选的信标中继器设备(BR)中的一个信标中继器设备(BR)的信标帧对(BF)，

-确定选定信标帧对(BF)的信标帧之间的标签特定接收时间延迟数据(251)，以及

-确定从主信标设备(MB)和信标中继器设备(BR)的子组发送的信标帧的到达时间(ToA1_T、ToA2_T、……ToA6_T)；以及

校准和计算单元(229)，被配置为：

-通过比较标签特定接收时间延迟数据(251)和主时间延迟数据(223)相对于主时间(t_MB)校准标签时钟(243)，以及

-使用所确定的到达时间(ToA1_T、ToA2_T、……ToA6_T)和与主信标设备(MB)和信标中继器设备(BR)的相应子组相关联的位置数据集合执行到达时间差分析。

在一些实施例中，校准和计算单元(229)还被配置为基于经校准的标签时钟的经校准的标签时间来测量(具体地，对于主信标设备(MB)和信标中继器设备(BR)的子组所接收的信标帧(BF))相对于与相应主信标设备(MB)或信标中继器设备(BR)相关联的时隙的相应时间偏移(X_MB、X_BR1、..X_BR6)(例如，相对于相应时隙的开始的时间差)。

在一些实施例中，标签设备(T_dc)还可以被配置为在到达时间差分析中包括利用接收单元(249)接收并且由另一标签设备(T1、T2、......)发送的标签响应帧的到达时间，其中该标签设备(T_dc)接收并在标签数据存储单元(245)中存储指示该另一标签设备的临时静止位置的位置数据集合。

还应当理解，本文中所公开的定位系统(具体地，各权利要求和/或各方面中记载的定位系统)可以包括并使用以设备为中心的定位程序和/或以服务器为中心的定位程序操作本文中所公开的类型的标签设备(具体地，各权利要求和/或各方面中所陈述的标签设备)中的任一标签设备。

虽然图3和图15的定位框架包括标签段，但是上述方面12还可以在定位速率帧格式中不包括标签部分的情况下使用。在那种情况下，它可能与自同步室内定位系统相对应。然而，如果标签段以定位速率帧格式提供，则移动标签设备可以计算其相对于从主信标设备和信标中继器设备接收的(在一个或多个信标段中发送的)以及至少在一段时间内从固定标识的标签设备(在一个或多个标签段中发送的)那些帧的TDoA的位置。

尽管本文中已经描述了本发明的优选实施例，但是在没有背离所附权利要求的范围的情况下，可以结合改进和修改。

应当明确陈述，出于原始公开的目的以及出于限制所要求保护的本发明的目的，在说明书和/或权利要求中所公开的所有特征旨在单独和彼此独立公开，而与实施例和/或权利要求中的特征的组成无关。应当明确陈述，出于原始公开的目的以及出于限制所要求保护的发明的目的，具体地，作为值范围的限制，实体组的所有值范围或指示公开了每个可能的中间值或中间实体。