用于功能系统设置立即收敛的递归实时定位系统设置方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月30日提交的美国专利申请no.16/049,097的权益。
背景技术：
无线定位系统通常需要使用多个发射和接收无线信号的设备，以观察物体并确定其在给定空间内的位置。通常需要通过对这些信号进行组合分析而收集信息，以准确确定物体的位置。简而言之，这些设备需要协同工作才能正常运转。为了正常工作，这些设备需要能够通信。在许多定位应用中，设备需要能够通过直线无线传输直接通信，如果需要通过媒介通信或者没有直线通信路径，则不能正常运行。因此，当将系统投入使用或对现有系统的性能进行故障排除时，单个定位设备相对于系统整体的位置非常重要。
将多设备定位系统投入使用包括将每个组成设备安装到系统中。这可能是一个具有挑战性的过程，因为所有设备的位置将设置系统可用的观察范围，并确定系统是否可操作。因此，在任何可感知尺寸的系统中，设备将相距很远，并且在设备之间来回移动以对其进行调整所花费的时间本身可能是耗时的。此外，每个设备的适当位置部分地取决于系统中每一个其他设备的位置，使得多个设备的相互关系会增加系统的复杂性。确定每个设备应该放在哪里，或者确定哪个设备导致系统故障，可能很难排查，因为它们位置之间的相互关系网可能很难从安装者能获得的信息中直观地看出。此外，如果在每个单独设备可以放置的位置方面有任何可感知程度的灵活性，则系统的潜在配置的数量可能很大，并且测试所有不同的潜在配置甚至是配置的子集，也是非常耗时的。由于这些原因，很难找到理想的确认，甚至是功能性的确认。
技术实现要素：
本发明公开了用于将设备有效地装载到定位系统的系统和方法。定位系统可以包括一组设备，这些设备需要在它们之间直接接收和传输信号，或者通过系统用来获得位置值的物体间接接收和传输信号。比如，该定位系统可用于通过从一组定位设备传输无线信号以跟踪物体的位置，该无线信号从位于物体上的标签被反射。然后，由系统中的不同定位设备从这些反射所接收的信息可被融合，以获得物体的单个位置估计。所公开的系统和方法可用于引导用户通过定位设备的放置，避免或校正未连接状态，否则这些未连接状态会导致定位系统失效或执行次优。
未连接状态包括定位设备不在视线范围内(non-line-of-sight，nlos)、超出范围或无法与定位系统中的另一设备有效连接的状态。如所定义的，该组未连接状态包括状态的子集，其可以被称为部分连接状态，在部分连接状态下，定位设备定位成使得其可以可操作地与定位系统中的一个或多个其他设备连接，而不是与定位系统中的一个或多个其他设备连接。在某些方法中，可操作连接包括定位系统中两个设备之间的连接，该连接允许定位系统使用在两个设备之间发送的一个或多个无线信号定位设备。
所公开的系统和方法可以包括产生指示未连接状态的人类可感知的未连接指示符。在具体实施例中，该系统和方法还可以包括生成人类可感知连接指示符。连接状态是指定位设备可操作地连接到定位系统中的每一个其他设备的状态。定位系统由识别物体精确位置值所需的多个设备限定。可以通过用于发出人类可感知的指示符的装置来发出指示符。人类可感知的指示符可以指示连接状态。然而，指示符也可以指示未连接状态之间的转换，在未连接状态中，对单个设备进行了更多的连接。用于发出人类可感知指示符的装置可以包括扬声器、显示器、灯、自动物理开关或标志，以及用于产生听觉、视觉、触觉或其他人类可感知信号的任何系统或设备。
可以发出人类可感知指示符指示系统中定位设备之间的操作连接数量的任何变化。在具体实施例中，指示连接状态的人类可感知指示符可以自动生成，并且直接响应于检测到个体定位设备从未连接状态到连接状态，或者从未连接状态到具有更多连接的未连接状态的转换。在具体实施例中，指示未连接状态的人类可感知指示符可以自动生成，并且直接响应于未连接状态的检测。这种信号的实时发出为忙于处理定位系统安装的用户提供了高度响应的反馈，以便当用户已经适当地定位了设备时，立即通知用户。即时反馈使得用户能够在适当放置了设备后立即继续安装，并使得用户能够通过握住设备并在设备操作的空间内移动设备，以有效地扫描适当的位置。
在具体实施例中，可以持续对系统状态进行监视。在具体实施例中，对系统状态的监视可以在验证阶段持续进行。在具体实施例中，系统可以持续准备发出人类可感知指示符，同时监视系统的状态。在具体实施例中，系统可以发出人类可感知的指示符或信号，以持续指示系统的状态。提供持续监视和/或持续发信号为忙碌的用户提供了好处，因为用户不需要管理连续触发测试以查看设备是否对准的额外任务。
在具体实施例中，由系统发出的人类可感知指示符可以以如下方式发出，即用户可以快速且直观地识别需要如何改变定位设备以使定位系统中的所有设备进入连接状态。在具体实施例中，人类可感知指示符可以由定位设备本身发出。为此，每个定位设备可以具有集成装置，以发出人类可感知指示符。例如，定位设备可以包括改变颜色以指示定位设备处于连接或未连接状态或者其连接数量已经改变的灯。在此示例中，用户能够通过简单评估每个设备上的灯光颜色，立即检测系统中哪个设备导致安装失败。此外，如果持续监视和发出信号，则用户将能够实时监视定位设备之一的任何数量的潜在新位置将如何影响整个系统的功能。
指示哪些设备正在导致故障可以提供显著的好处。在只有四个设备的定位系统中，设备之间有12个单向无线连接。因此，在无任何关于哪些设备导致故障的指导的情况下进行故障排除可能是非常困难的，并且将特定路径识别为有问题并将该信息提供给用户的有效方法可以使安装过程更加高效。在定位设备本身发出人类可感知指示符的具体实施例中，由系统整体瞬时显示的未连接和连接指示符的模式可以向用户发出系统正发生何种特定类型的故障的信号。在下面的详细描述部分中提供了用于检测系统中哪些设备导致安装失败以及用于向用户显示该信息的特定方法。
在一个实施例中，一种用于将一组定位设备装载到定位系统上的方法包括从该组定位设备中的第一定位设备发出人类可感知的未连接指示符。该方法还包括使用第一定位设备上的无线接收器检测连接。该连接是该组定位设备中的第一定位设备和第二定位设备之间的连接。该方法还包括直接且自动地响应于检测到连接，从第一定位设备发出人类可感知的连接指示符。另一个实施例包括存储用于执行前述方法的指令的计算机可读介质。
另一个实施例包括定位系统。该系统包括第一定位设备，该第一定位设备具有：(i)无线接收器；(ii)用于发出人类可感知未连接指示符的装置；(iii)用于发出人类可感知连接指示符的装置；和(iii)存储器。该系统还包括第二定位设备。存储器存储指令以通过无线接收器检测第一定位设备和第二定位设备之间的连接，并直接响应于检测到连接而自动发出人类可感知的连接指示符。
附图说明
图1示出了根据本文公开的具体实施例，用于将设备有效地装载到定位系统上的一组方法的系统和流程图。
图2示出了根据参照图1公开的具体实施例，用于将设备有效地装载到定位系统上的具体方法的时序过程。
图3示出了三个室内定位系统(indoorpositioningsystem，ips)俯视图，其示出了根据参照图1公开的具体实施例的可能导致检测到未连接状态的一些条件。
图4示出了三个ips的俯视图，其示出了根据本文公开的具体实施例，如何能够将定位系统的不同状态有效地报告给用户。
图5示出了根据本文公开的具体实施例，发出未连接状态指示符的不同定位系统设备。
具体实施方式
下面详细公开了用于将设备有效地装载到定位系统上的系统和方法。如上所述，在具体实施例中，定位系统可以包括生成人类可感知指示符，以引导用户将设备装载到系统上。如上所述，在具体实施例中，设备本身可以生成人类可感知指示符。下面提供了用于检测系统中的哪些设备导致安装失败以及用于向用户显示该信息的具体实施例。该部分中公开的这些系统和方法的具体实施例是为了进行解释说明，并不意味着限制本发明，本发明的范围由所附权利要求限定。可以参考图1描述一组这些具体实施例。
图1示出了两个定位设备100，这两个定位设备100形成了用于为物体101提供位置值的定位系统的一部分。例如，定位系统可以是室内定位系统(ips)，并且两个定位设备100可以是用于跟踪位于室内空间内的物体101的专用壁挂式信标。两个定位设备100可以通过朝物体101引导无线信号并检测来自物体101的反射或返回信号，定位和提供物体101的位置值。该组外部定位设备可以包括无线收发器，以发射和测量无线信号，并对信号进行飞行时间(timeofflight，tof)分析。可以朝位于物体上或系统中另一个外部定位设备上的标签或收发器引导信号。然后，知道信号在所考虑的介质中的速度之后，通过测量从发射到接收信号的tof，可以确定物体和其他外部定位设备的位置。在具体方法中，可以使用诸如多边定位(multilateration，mlat)等方法推断物体的位置。定位系统可以包括未示出的其他设备。
在图1的实例中，设备1和设备2之间的连接对于定位系统正常运行并为物体101提供位置估计的操作是必要的。这样，假设设备1已经安装，将设备2装载到定位系统上将包括确保设备1和设备2可以适当地通信，并且处于定位系统的操作通信中。将参考设备2的装载讨论图1的流程图的步骤。然而，这些步骤更广泛地适用于定位系统中每个设备的装载。
由定位系统120提供的指示符可以引导用户110完成装载和安装过程。图1的右侧示出了由用户110执行的步骤，而图1的左侧示出了由定位系统120执行的步骤。定位系统120可以包括存储指令的非暂时性计算机可读介质，当该指令由一个或多个处理器执行时，使处理器执行参考定位系统的动作描述的任何方法步骤。非暂时性计算机可读介质可以单独存储在单独的服务器121、一个或多个定位设备122或第三设备123上或在它们之间划分。第三设备可以是智能手机、平板电脑或专用安装辅助设备。第三设备也可以是定位系统的路由器或专用集线器。定位系统120的元件可以通过一个或多个有线和/或无线网络连接，包括互联网。
流程图从步骤130开始，在步骤130，安装定位系统。该步骤由用户110进行，并且可以包括从定位设备包装中取出定位设备，并且第一次给设备通电。在ips中，该步骤还可以包括将设备安装在墙上。定位设备可以放置在还未放置其他设备的墙上。定位设备可以设置到高度至少为两米的点处，其离房间中的任何障碍物(例如，门或家具)的距离似乎是最大的。步骤130可以包括对系统中的每个定位设备重复上述动作，或者可以包括仅安装单个设备。可在设备附带的产品说明书的指导下进行该步骤。在ips的情况下，该步骤可以包括使用螺钉、钉子、大头钉或等效方法将定位设备(或多个设备)附接到墙上。该步骤还可以包括使用粘合剂附接定位设备(或多个设备)。当从包装中取出粘合剂时，粘合剂可以是设备的组成部分。粘合剂可以提供与墙壁的牢固连接，但也可以设计成易于移除和重新定位。例如，粘合剂本身可以设计成分离然后再附接，或者该设备可以包括多个粘合剂部分以及包装，从而可以在不同位置安装和重新安装多次。
流程图继续到步骤140，该组定位设备中的第一定位设备发出人类可感知的未连接指示符。人类可感知的未连接指示符也可以替代地由替代设备发出，例如定位系统专用集线器上的扬声器或显示器、智能电话、平板电脑或单独的计算机。系统中的单个定位设备也可以不同于系统中的其他设备，并且包括用于发出人类可感知指示符的专用装置，而其他设备没有。一旦设备检测到其自身和定位系统中的另一个设备之间缺乏可操作的连接，并且在设备已经通电或验证阶段开始之后，便可以发出未连接指示符。第一定位设备可以是定位设备1。该设备可能是系统中安装的第一设备，因此没有其他设备可以连接，也可能是安装在完全安装好的系统中，但无法与系统中足够多的其他设备连接以正常运行的任何设备。
指示符可以由与未连接的定位设备集成的、用于发出人类可感知指示符的装置来发出。在图1的实例中。定位设备1包括led103，led103可以通过一种模式闪烁或开启一种特定的颜色以指示设备1处于未连接状态。下面提供了检测和发出未连接指示符的方法。具体地，未连接指示符不需要由第一定位设备发出。替代地，指示符可以由与系统中的另一定位设备集成的、用于发出人类可感知指示符的装置或诸如第三设备123的完全另一设备发出。
流程图继续到步骤131，在该步骤中，用户110调整定位系统的安装。如图所示，用户110响应于人类可感知的未连接指示符的发出而执行该步骤。具体地，在定位设备发出其自己的未连接指示符的方法中，步骤131可以包括调整在步骤140中发出人类可感知的未连接指示符的设备之一的位置。例如，如果在步骤140中设备1上的led打开以指示未连接状态，则步骤131可以包括用户将设备1从墙上移除，并将其移向设备2。在步骤140中发出的未连接指示符可以将用户110引向导致系统发生故障的设备。该指示符还可以包括关于如何修复错误的信息，如下所述。在步骤130包括将单个设备放置在定位系统中的方法中，步骤131可以包括在系统中放置更多设备。然而，在步骤130包括将所有设备放置在定位系统中的方法中，步骤131可以包括改变设备在定位系统中的位置。
流程图继续进行至步骤141，检测连接，以及步骤142，发出人类可感知的连接指示符。其中一个定位设备上的无线接收器能够检测到该连接。连接状况指示符可以指示该组定位设备中的第一定位设备和第二定位设备之间的连接。例如，由包括天线104的无线接收器接收的信号可以指示与设备2的连接。人类可感知的连接指示符可以由步骤140中使用的、用于发出人类可感知指示符的相同装置的另一部分来发出。例如，在步骤140中，可以使用用于在led上生成红光的控制信号生成未连接指示符，而在步骤142中可以使用用于在同一led上生成绿光的控制信号生成连接指示符。人类可感知的连接指示符也可以表示人类可感知的未连接指示符停止。同样，人类可感知的未连接指示符也可以表示人类可感知的连接指示符停止。换句话说，led103可以在步骤140开启，而在步骤142关闭。下面提供了这两种信号的不同变化及其相互关联的方式。
当执行步骤131时，系统可以连续监视部件定位设备的状态，使得用户不需要在每次将设备移动到新位置时连续启动系统检查。随后，可以直接且自动地响应于检测到连接而发出人类可感知的连接指示符。在某些方法中，这样的系统可以向用户提供实时反馈，以大大提高系统的效率。可以参考图2来描述这种方法的好处。
图2是示出用户110在室内环境中安装定位系统的时序图。这些图像示出了用户110将新设备202装载到系统中。在时刻t0，用户已经安装了第一设备201，该第一设备201附在墙上并通电，并且正在将新设备202安装到不同的墙上。如时刻t1所示，当新设备202已安装并通电或设置为验证模式时，该设备以从设备上的led发出的光203的形式，发出人类可感知的未连接指示符。在图2的方法中，该信号几乎是在系统进入验证阶段或设备202开启时立即提供的。实际上，设备202在此时不需要附接到墙壁，而可以是已从包装中取出，并在时刻t1时在其所处的位置抵靠在墙壁上。无论如何，指示符将通知用户设备处于未连接状态，并提示用户纠正此问题。
在查看系统状态时，用户110可以从设备202发出的信号中直觉地知道设备202处于设备201的范围之外。替代地，设备发出的未连接信号可以包括关于如何纠正该问题的信息。例如，系统可以发出声音声明，例如：“设备2超出范围”。不管用户如何确定是什么问题，如时刻t2所示，然后用户可以开始沿着墙壁在方向204上移动设备202，使得其更靠近设备201。由于设备202持续监视其状态，并且响应于该状态直接且自动地发出信号，因此一旦设备202连接到设备201，设备就可以发出人类可感知的连接指示符。在图示的情况下，设备发出人类可感知的连接指示符，其形式为停止从同一led204发出的光。在接收到该信息后，用户可以立即将设备202在新位置安装到墙上，如时刻t3所示，并从系统中的下一个设备开始继续进行。通过使用这种方法和其他类似的方法，其中连接指示符是直接和自动响应于检测到的连接而提供的，特别是在设备连续监视其状态的情况下，为用户提供了一种将设备装载到定位设备网络上的高效方法。
回到图1，一旦系统在步骤142发出了连接指示符，用户110就可以在步骤132完成安装。以ips为例，完成安装可能包括将设备附接到墙上的某个位置，在该位置，连接指示符提供设备将正常运行的指示。然后，该过程可以继续安装另一个设备以将其添加到系统中，或者关闭验证状态并让系统运行。如前所述，步骤130可以包括在触发验证阶段以确定设备是否未正确连接之前，一次性安装所有设备。在这些方法中，当对系统中的各个设备进行调整时，可以多次重复步骤131和141/142。甚至可以重新执行步骤140，因为一个设备移动到系统整体的更高位置可能导致另一个设备不再位于理想位置。在这些方法中的任何一种方法中，在每个设备都适当地安排好，并且系统不再发出未连接的指示符之后，才执行步骤132。此外，如前所述，步骤130可以包括将单个设备装载到系统上，并且在步骤132中完成该一个设备的安装之后，可以返回到步骤130从用新设备开始。
参考图1描述的系统和方法的具体实施例依靠系统的能力确定系统中的各个设备何时处于连接状态，何时处于未连接状态，以及设备何时获得新的连接或失去连接。如上所述，未连接状态包括定位设备不在视线范围内(nlos)、超出范围或因其他原因不能与定位系统中的至少一个其他设备连接的状态。未连接状态包括至少一个定位设备的放置对定位系统生成的位置估计无适当贡献的状态。因为定位系统可能要求每个设备能够确定其自身的位置(即，进行自动定位)，设备可能需要与其他设备进行足够的接触，以多种方式识别其位置，从而使设备处于连接状态。自动定位假设设备间测量可行且可靠，有足够数量的替代设备。如果不是这样，则设备可能处于未连接状态。参考图3，描述了可能导致设备在未连接状态下操作的各种定位误差。尽管图3中提供的实例都是ips，但是本文公开的方法更广泛地适用于任何定位系统。
房间图表301包括已安装在房间墙壁上的单个定位设备302。如图所示，设备涂上了交叉影线，以指示设备处于未连接状态。在图3和下图中，涂上交叉影线的设备也可以用来表示当前发出未连接设备指示符的设备。例如，设备302可以包括led，并且可以持续发出红光，因为其已经检测到其处于未连接状态。在图示的情况下，设备302未连接，因为未安装其他设备。房间图表310突出了以下事实，即在系统中的其他设备范围之外的设备可能固有地不能区分其是否处于未连接状态，因为其确实在系统中的其他设备的范围之外，或者如果还没有安装系统中的所有设备。在安装该组设备并且随后触发验证阶段的方法中，没有理由将设备302的状态与房间图表310和320中的状态区分开。在触发验证阶段之前已安装了所有设备的情况下，可以对每个设备进行预编程，以知道系统中有多少个设备，从而如果这些设备未连接到该数量的设备，则识别其处于未连接状态。但是，在验证阶段从设备首次进入系统时就开始持续的情况下，可能需要跟踪安装了多少设备。这可以通过另一个收集信息并提供给每个设备的系统实现。替代系统可以能够向设备提供信息，但不能定位设备。例如，与无线数据网络连接可以向系统中已安装的每个设备提供已安装设备的数量计数。因此，利用该信息，房间图表301中的设备302将能够确定其是唯一安装的设备，并且不会发出未连接指示符。
房间图表310包括两个附加设备303和304。这两个设备之间的直线路径连接是312、313和314。房间图表310示出了三个定位设备的布置，其可用于解释超出范围和nlos错误。在房间图表310中，实心外墙311呈现出与房间中心成90度的凸角。因此，房间的几何形状在设备303和304之间的路径313被多个墙壁阻塞，与在壁311的两侧的情况一样。因此，设备303和304彼此是nlos。此外，如果设备的范围有限并且房间310足够大，则路径312和314对于设备来说可能太远而不能适当地通信。在这些情况下，设备可能能够检测到彼此以知道其应该有连接，但是可能不能足够可靠地连接以报告其处于连接状态，并且能够使用在其自身之间传输的信号进行自动定位。例如，设备可以检测到传输信号的到达时间(time-of-arrival，toa)太高或者接收信号的信号强度不够高。结果，设备302可能在设备303和304的范围之外。如图3和下图所示，虚线路径显示了没有产生适当连接的直线路径。
房间图表320类似于房间图表310，不同之处在于设备302已经移动至更靠近其他设备，并且已在房间中间增加了障碍物321。在这种情况下，设备302仍然没有连接到设备303和304，即使其已经移动到这些设备的范围内。图表320还包括设备304和302之间的间接路径315。该图表强调了定位系统中的设备可以从测量信号到达角(angle-of-arrival，aoa)中受益，这样这些设备可以确保其正在测量来自给定设备的信号，该给定设备在环境中从一次测量到下一次测量采用相同的路径，而不需要对接收的信号进行多径分析。
根据本公开的定位系统可以使用各种不同方法中的任何一种或多种已检测未连接状态。设备可以独立或成组进入验证模式。这些设备可以在不同于普通操作模式的验证模式下，监视未连接和连接状态。设备可以周期性地自动进入验证模式，或者在接收到来自用户的触发时进入验证模式，所述触发是例如进行验证的显式命令或隐式命令，例如系统或单个设备的加电或复位。例如，设备可以在从包装中取出且其电池连接到设备的电源轨时进入验证。作为另一个实例，用户可以按下定位设备上的验证按钮，该按钮将向整个系统发送信号以进入验证阶段。另一个实例是系统可以检测系统中的所有设备何时被添加，或者新设备何时被装载，并使设备进入验证模式。进入验证模式的隐含命令还可以包括将设备放置在墙上，使得设备的背面的压力传感器被压下，或者设备的背面的接近传感器被覆盖。
根据本公开的定位系统可以设计成使用各种方法检测各个设备上的故障，并检测一种或多种不同类型的故障。定位系统可以使用以下任何一种方式检测单个设备的状态：定位系统尺寸的预编程知识；已经安装的设备数量的测量计数；和从诸如无线数据网络的替代来源收集的信息。此外，由于定位设备本质上可被预先配置为传输用于定位的无线信号，所以一种有益的方法是测量和分析那些信号，以便确定给定设备是否可操作地连接到另一个设备。可以基于到达时间(toa)、到达角度(aoa)和/或接收信号强度指示(receivedsignalstrengthindication，rssi)度量分析信号。在具体实施例中，信号将足够强以通知设备其需要连接到另一个设备，但是又太弱而不能通过rssi度量。这样，该设备既可以确定系统中其他设备的存在，也可以确定其没有可操作地连接到其他设备。
如果系统不能估计系统中定位设备的相对距离，则定位系统可以检测nlos状况或导致未连接状态的其他状况。这可能发生在需要检测脉冲响应的第一峰值的tao和aoa系统中。如果信号太弱，则意味着定位设备太远或处于nlos，脉冲响应的第一峰值无法与噪声分离，测量将失败。可以对n次重复测量进行成功平均，以降低验证系统对孤立故障的敏感性。在某些方法中，即使测量成功，接收信号功率也可能太弱或与测量的距离不一致。如果某种形式的固体物体妨碍了测量路径，则这种情况尤其可能发生。定位系统仍然可以通过如下任一方式确定存在应该连接的设备：编程为仅在所有设备都已安装时才进入验证，从不同于通常用于测量位置的另一个设备接收不同的更强的信号，和从诸如无线数据网络的外部源间接接收信息。
在具体实施例中，如果定位系统知道安装了足够数量的设备，但是不能可靠地估计系统中定位设备的相对距离和位置，则系统可以报告未连接状态。如果系统确实设法估计了系统中定位设备的相对距离，但是这些位置不可协调，则定位系统也可以检测nlos状况或导致未连接状态的其他状况。例如，给定三个锚位置a、b和c。距离ac不能大于相加的距离ab+bc。如果定位系统确定ac大于ab+bc，则系统可以确定一些设备是nlos。事实上，在nlos的情况下，由于设备之间的报告距离通常会被放大，因此大于预期的距离可能被确定为系统故障的来源，距离ac最有可能被怀疑。另一个实例是，如果向系统添加第四个锚d，则累积测量距离da+db+dc必须大于abc三角形中点m的累积距离ma+mb+mc。如果不是这样，那么a、b、c之间的路径就被怀疑处于nlos。这个概念的数学表达式如下。给定n个锚，其索引为i∈s＝[1,n]，并且相应位置为ri；对于
现在考虑将第五设备添加到系统中，给定待定位的物体和四个定位设备，可以通过使用四个定位设备中的三个的三角测量获得第一物体位置估计值t’。然后，从第四定位设备到第一物体位置估计值t’的估计距离应该接近于该第四设备到物体的实际测量距离。在这些方法中，如果三角测量距离与使用四个设备测量的物体的距离不精确匹配，则可以检测到未连接状态。这个概念的数学表达式如下。给定一组具有索引为i∈s＝[1,n]，n>4且相应位置为ri的锚，对于
定位系统可以以各种方式报告未连接状态、新连接、丢弃的连接或连接状态。如上所述，系统可以以可见光、声音、触觉输出或任何其他人类可感知类型的信号的形式，发出人类可感知的未连接指示符或人类可感知的连接指示符。指示符还可以识别自身处于未连接状态或导致其他设备处于未连接状态的特定定位设备。这些指示符还可以为如何补救未连接状态提供指导。在一个实例中，指示符由处于未连接或连接状态的特定设备生成，或者由最近获得或失去连接的特定设备生成，从而固有地识别自身。在其他实例中，信号将由与信号相关的设备不同的设备发出，并且信号将包括标识设备的信息，例如通过设备上的符号，如数字、颜色或形状。
在人类可感知信号由定位设备本身发出的特定情况下，信号的发射模式可以向用户提供关于系统发生了什么特定故障的信息。图4参考由房间图表401、410和420表示的三种不同状态中的ips，提供了这种方法的实例。图4的ips包括三个设备402、403和404。在该图表中，交叉线表示的设备以红光的形式发出人类可感知的未连接指示符，实心填充的设备以绿光的形式发出人类可感知的连接指示符。此外，虚线表示nlos连接，实线表示合格的视线连接。在图4的实例中，用户可以结合理解由设备发出的未连接和连接指示符，以排除故障并调整安装。
在房间图表401中，设备之间的所有三条路径都被阻塞，并且每个设备发出人类可感知的未连接指示符。在查看这种情况时，用户可以选择任何红色设备并对其进行调整。例如，用户可以移动设备404，使得系统呈现房间图表410所示的状态。在房间图表410中，一个设备相对于另外两个设备处于nlos，并且设备402继续发出人类可感知的未连接指示符。在实时反馈实现方式中，一旦设备404与设备403有了畅通的路径，设备403和404将立即从红色切换到绿色。在查看房间图表中的更新情况后，用户可以再次使用简单的规则来选择任何红色设备并对其进行调整，因为只有一个设备导致了问题。例如，用户可以移动设备402，使得系统呈现房间图表420所示的状态。
选择房间图表420的配置说明该具体实施例的指示符模式的具体工作方式。使用根据该实施例的方法，三设备系统中的指示符模式可以专门识别未连接状态的特定原因。例如，两个设备发出未连接指示符，而第三设备未发出未连接指示符，这可以专门将这两个设备之间的路径识别为会导致定位系统出现故障。作为另一个实例，单个设备发出未连接指示符，而其他两个设备未发出未连接指示符，这可以专门将到该设备的两条路径标识为导致定位系统失败。如图所示，设备402已经被移动，并且与房间图表410中的两条这样的路径相比，只有一条直线路径没有产生适当的连接。然而，在从房间图表410到房间图表410的转变中，发出人类可感知的未连接指示符的设备的数量增加了。这种方法有些违反直觉，因为虽然现在有更多的完全足够的连接，但也有更多的未连接指示符。然而，使用这种具体的方法，由定位设备发出的指示符模式确定地识别系统中出现故障的具体路径。
图4所示的方法能够使用每个设备的基本二进制信令模式表示三个设备的未连接组合的每种形式。发出未连接指示符的单个设备总是具有两条故障连接的设备，这是仅有的两条故障路径。只有两个设备发出未连接指示符始终代表它们之间的连接出现故障。所有三个设备均发出未连接指示符表示所有三条路径都出现故障。尽管设备在这些配置中的角色可能会发生变化，但这是三设备系统的全部潜在状态库。因此，如果为用户提供了关于系统如何操作的说明，则用户在查看时将立即知道定位系统中哪些路径出现故障。
图4的方法可以扩展到具有不止三个设备的定位系统。例如，在四设备定位系统的情况下，如果一个设备是具有两个或更多其他锚的nlos，则其将发出未连接指示符。然后，系统检查没有发出未连接指示符的每对潜在设备，并且如果在其之间检测到nlos路径，则形成nlos路径的设备都发出未连接指示符。然后可以鼓励用户为剩余的设备找到新的位置。随着设备的移动，当位置满足或不能提供与系统中其他设备的适当连接时，设备可以实时发出未连接或连接指示符。当所有锚发出连接指示符时，优化过程可以结束。
定位系统可以提供关于如何以各种其他方式对系统的连接性进行故障诊断的信息。连接和未连接指示符可以识别需要调整的具体设备，并明确描述应当如何移动设备来纠正这种情况。图5提供了一些如何做到这一点的实例。在基本情况下，诸如设备501的设备可以包括用于发出连接或未连接指示符的led503。此外，led可以平滑地从红色转换到绿色，以当设备被重新定位时向用户指示他们正在向正确的方向移动设备，其中设备随着位置变得更好而变得更绿。在另一种情况下，诸如设备510的设备可以包括扬声器511，以发出可听指令512。该指令可以识别具体设备和导致具体设备无法正确连接的具体错误，例如“设备1超出范围”或“设备1是nlos”。指令还可以明确地提供关于重新定位的指令，例如“将设备1向左移动两米”。在另一种情况下，设备520可以包括用于发出文本方向521的显示器，该文本方向521具有类似于听觉指令512的特征。在另一种情况下，诸如设备530的设备可以包括显示器，用于以符号的形式呈现指令，例如指示设备应该移动的方向以提高其连接性的箭头。在设备530的实例中，指令通知用户沿着墙壁向左移动设备530。箭头可以指向任何方向，或者限于两个维度，并且当其被移动到定位系统发现的最佳位置时，可以包括尺寸的逐渐变化或颜色的变化。箭头的方向同样可以随着设备沿着墙壁或者通过空间移动而改变，以便实时地引导用户到最佳位置。
由本文公开的定位系统跟踪的物体可以是其位置需要由自动化系统以高精确度确定的任何物体。该物体可以是指示设备，例如遥控器、演示指针、库存管理设备或用于无线标签的玩具。指示设备将具有定义的指示方向，该方向与用户在指示时对准目标的方向相关联。在其他实施例中，物体可以是无人机、智能电话、平板电脑、可穿戴计算设备或任何其他计算设备。在图1的具体实例中，物体101是作为通用控制器操作的专用设备。控制器可以操作以控制一个或多个电子设备，并且可以使用任何形式的无线发射器向这些设备发射信号。跟踪系统可用于确定控制器在任何给定时间所指向的设备。
虽然已经针对本发明的具体实施例详细描述了说明书，但是应当理解，本领域技术人员在理解了前述内容后，可以容易地想到这些实施例的变更、变化和等同物。例如，尽管定位系统的示例已经在本公开中被用作示例环境，但是这里公开的一些方法更广泛地适用于其他操作环境，例如在网格网络中协助用户安装无线网格网络(motes)。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以实施本发明的这些和其他修改和变化，本发明的范围在所附权利要求中更具体地阐述。
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