用于确定电子装置的地理位置的方法和装置的制作方法

专利名称：用于确定电子装置的地理位置的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子装置、服务器计算机、确定电子装置的地理位置的方法、提供用于确定电子装置的位置的数据、以及相应的计算机程序产品。
背景技术：
允许远程数据访问的，尤其是服务器/客户端环境下的电子装置，通过传输媒介，例如接线范围局域网络、互联网或无线网络，可以支持无限的全球数据传输。
但是存在限制数据的普遍全球分布的要求国家法律可能限制从国家边界以外访问敏感数据。尤其是，银行法可能要求只允许从银行所在的本国边界内访问某些顾客数据。
版权和知识产权一般也是阻止对敏感数据进行无限访问的领域。因为各国的版权和知识产权法不同，版权条款或对IP权利的访问权将相应地变化，所以可能在一个国家被转让的专利或版权，在另一个国家却未被转让。所以，可能对代表版权或其它IP权利的数据进行了机密访问授权，这与数据的无限全球分布相抵触。
蜂窝式电信网络通常包括多个基站，每个基站覆盖称为小区(cell)的特定区域，用于对电话蜂窝式电话提供对通信网络的接入。一旦具有用户标识模块(SIM)卡的注册蜂窝式电话请求呼叫，相应的基站处理该呼叫并进行以后的步骤。关于接收呼叫请求的基站的知识可以用于检测侵权和网络欺诈，如WO99/33309 A1、WO 01/45444 A1以及US 5678669所述。此外，WO 99/60800 A1公开了在蜂窝式电信网络中管理用户服务的方法，EP 1 173037 A2给出了支持多个具有不同功能的SIM卡的位置注册方法。
只有在蜂窝式电话是对特定通信网络的注册的主体，并且该蜂窝式电话的使用者是特定服务提供商的用户的情况下，这些系统和方法才有效。一般，任何可以通过这些方法收集的位置相关数据在特定网络外不能得到。另外，该数据通常不可由网络操作员以外的其他人托管。
因此，具有一种一方面提供用于确定电子装置的位置的数据，另一方面确定电子装置的地理位置的可靠的方法，以及合适的电子装置和服务器计算机及各自的计算机程序产品，将是有利的。

发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种电子装置，包括无线电接收机、用于将数据发送到远程装置的接口、以及用于使无线电接收机扫描一段频率范围的控制单元。所述控制单元设计为用于在扫描的频率内识别地理界定(bound)发送系统的特征，以确定电子装置的地理位置，并用于向接口提供具有特征或其衍生物。
使用可以在电子装置的位置接收的地理界定发送系统的标识来确定所述装置的位置。根据本发明，位置可以标识广阔的区域(州、国家、大陆)，或者也可以标识精确的地理地点，比如50米以内或更小的精确度。然而，根据本发明的位置检测的分辨率通常限于各个州或国家。只要地理界定发送系统允许更高的分辨率，便可以包括和增加(appreciate)更高的分辨率，如国家中区的位置、城市的位置或甚至市区或街区的位置。
地理界定发送系统优选以广播无线电台或者数据或语音通信系统实施。这些地理界定发送系统(优选地基于地面发射机)覆盖一定的地理区域。尽管本地无线电或TV台只覆盖小区域，地区或州范围上操作的音频或TV台覆盖更大的区域，而其它台在全国操作。但是，即使识别在全国范围内操作的音频或TV广播台，也可以确定比国家尺寸更小的位置区域，因为大部分这些台在国家的不同区域用不同的频率工作。根据需要的位置分辨率，识别单个地理界定系统的特征将足以确定所述电子装置所在的国家，例如，根据代表国家网络的全球唯一占用的频率。通常，对在一段频率范围上的几个地理界定系统的特征的识别，可以精确地确定位置，因为由地理界定系统占用的特定频率图(pattern)对于确定限制的地理区域是唯一的。扫描和识别的地理界定系统的频率越多，可以得到的位置就越可靠和精确。
作为本发明装置一部分的无线电接收机至少包括调节电路，可以将其调节到几个频率。该接收机不需要解调装置，因为本发明的重点在于使无线电接收机得到占用频率的图。使无线电接收机能够扫描一段频率范围。该无线电接收机优选地能够扫描较宽无线电频谱中的频率，例如从10kHz到100GHz，但是这不是本发明所要求的。扫描只有非常小的频率范围的能力就已经足够了，只要该范围为确定根据本发明的电子装置的位置提供足够的信息。
控制单元控制无线电接收机，并对从无线电接收机传来的信息进行评估和/或编码。因此，控制单元可以包括具有相应软件程序的微型计算机，或包括硬件逻辑电路，或部分硬件部分软件而实现，或其它任何形式实现。一般，术语控制单元理解为功能单元而不是物理单元。
由无线电接收机扫描的频率范围可以变化基本上设计和控制无线电接收机以记录在其环境中使用的频率。这可以通过扫描较宽频率范围上的频谱，或通过在特定的已知频率上记录信号而实现。根据本发明对频率范围的扫描还涵盖对单个确定频率的扫描，该扫描可能对位置检测传递足够的信息。该无线电接收机还可以在其可以接受的某个无线电频率上实际检测某个信号图，但是这同样不是本发明所要求的。可以依次施加这些方法的组合，以得到所要求的信息量。
控制单元在从无线电接收机提供的频率图中识别位置相关数据。为了确定位置，其在扫描的频率内识别一个或多个地理界定发送系统的特征。术语特征中还包括在扫描的频率内没有由任何发送系统占用的单个频率的结论，并且，对于检测装置位置，该结论可以提供与由所用的频率覆盖的频率范围同样多的信息。特征还称为谱指纹。该特征优选包括由于上述原因而在某个频率上存在或不存在信号的信息。在另一个实施例中，在扫描一段频率范围的情况下，所述特征包括占用(或存在的)频率的分布。该实施例支持对装置位置的精确确定。
在另一个有利的实施例中，特征包括关于占用频率的振幅数据。在本实施例中，认为振幅数据不仅是为了存在/不存在分类的目的而考虑的，更重要地，还可以用于确定装置的位置，因为可以利用振幅数据得到非常精确的位置分辨率。通常，发送的无线电频率信号的振幅只具有一定的作用范围，并随着到发射机的距离的增加而减小。因此，对特定频率识别信号振幅支持对装置位置更精确的确定。
在优选实施例中，特征包括附属于占用频率的识别码。该ID码可以作为网络标识符实施。这些ID码除识别频率之外，还允许快速地确定地理界定发送系统。因此，必须通过适当的解码或解调装置，优选地包括在无线电接收机中，对一个或多个频率的信号进行解码。
特征自身或其衍生物(包括评估特征的结果，例如表征某个位置区域的区域代码)，首先被发送和编码，然后通过装置的接口将其发送。所述接口可以具有无线或接线范围性质，并包括任何在两个电子装置之间交换数据的协议。优选地，例如利用签名或加密方法，以适当的方法保护发送的数据，以避免对电子装置和远程装置之间传送的数据做修改。
本发明的主要优点是，不需要其它的设备来确定远离无线电接收机的电子装置的位置。不需要固定的装置或其它外部基础设施。花费低廉，并且非常迅速地实现位置确定，例如在几秒内。
另外，既可以在室外环境中检测电子装置的位置，也可以在室内环境中检测，因为在室内也可以接收到地理界定网络的无线电频率。所以，位置检测非常可靠，并且(根据可识别特征量)非常精确。
在优选实施例中，所述电子装置包括包含不同地理区域的地理界定发送系统的特征的数据库。这一特点提供了比较识别的特征与多个存储的代表例如不同国家的频率图的特征的机会。优选地，控制单元包括用于匹配识别的特征和存储的特征的匹配单元。该匹配单元又称为映射器(mapper)。如果该装置的位置不能从其本身的指纹或包含在指纹中的数据自证(self-evident)，将所述指纹与记录指纹的数据库进行比较。对于每个记录的指纹，优选地也记录该映射过程。有利地，对识别的指纹和存储的指纹之间的比较应用最接近匹配算法，以检测用户位置。
优选地使控制单元能够提供区域代码，所述区域代码表示对应于识别的特征的一个存储的特征。在该实施例中，在装置自身上进行确定电子装置的位置的处理，所以发送作为代表装置位置的识别特征的衍生物的区域代码已经足够了。在装置的处理能力有限的情况下，可以通过接口发送特征自身。
在另一个实施例中，所述电子装置是便携式的，以例如无线电话、PDA、移动计算机或其他便携式计算装置实施。在电子装置是便携式大规模产品的情况下，优选地进行下面的硬件调节之一应用调制解调器或网络接入卡来接收无线电。这提供了对一些地理限制网络的基础设施的链接，并提供了足够高级的协议层来使得能够检测专用网络信息元件，例如邻近GSM网络的网络标识符。从由控制单元识别的特征进行的匹配过程，确定所述电子装置实际所在的国家，所述控制单元将GSM网络卡用作具有GSM国家代码表的无线电接收机。
在另一个实施例中，电子装置可以支持多于一个的这种网络接入机构。在可获得多于一个这种接入机构的情况下，每个机构扫描不同的频率范围，并且可以利用这些多个无线电接收机识别不同的地理界定网络。不同地理界定网络的特征可用性增加了位置检测的可靠性，并可以使检测到的位置区域更精确。
根据本发明的另一方面，其中包括服务器计算机，该计算机包括接收机，用于从电子装置的频率扫描无线电接收机接收地理界定发送系统的特征；数据库，包含不同地理区域的地理界定发送系统的特征；以及匹配单元，用于匹配接收的特征与存储的特征，以确定电子装置的地理位置。
所述服务器计算机是与所述电子装置通信的远程装置。该服务器计算机可以是固定的计算机，其具有电子装置希望访问的存储的数据，或者可以单独从有效的数据存储器实现；然而在后一种设置中，希望数据存储器和服务器计算机位于相同的信任域中，即，两个计算机之间的通信系统，并且，所述计算机自身是抗篡改的。根据本发明，服务器计算机在存储的特征和从电子单元接收的特征之间进行上述匹配过程。优选地，只要电子装置具有用于存储数据库的有限的存储装置，就从服务器计算机进行该匹配过程。所以，所述电子装置向服务器计算机提供识别的特征，例如占用频率的图。最后，所述服务器计算机进行确定步骤，并从接收的特征中导出装置的位置。
在另一个优选实施例中，服务器计算机包括控制单元，其设计为用于响应匹配过程的初步结果，对电子装置发送请求，从而该请求触发电子装置的无线电接收机扫描附加的频率范围。这一特点对于通过匹配过程与扫描过程之间的相互作用使位置确定过程更精确很有利例如，通过扫描基本的频率范围(例如，只扫描特定频率并识别特定频率上的特定移动通信系统)，可以得到粗略的位置，只能够确定国家位置。然后，通过采取附加的测量并识别例如信号强度，可以使所述位置更精确。在上述分布式客户端/服务器系统中，服务器计算机的控制单元进行对特征的匹配，从而决定请求下一个频率扫描的步骤、或识别测量过的频率范围的另一个特征。
当在电子装置上进行匹配过程的情况下，这一特点可以以算法的方式应用于上述电子装置。
在优选实施例中，服务器计算机包括访问授权单元，用于根据确定的地理位置提供对服务器数据的访问权。这一特点涉及利用位置确定过程的结果。本实施例的特点为，即使无论什么原因(电子装置在发送系统的范围之外，或被这些发送系统屏蔽)而没有导出位置信息，这也是对访问授权单元有用的输入；例如，访问授权单元可能向用户询问额外的授权信息，或者可能拒绝访问权限。从而，服务器计算机提供对从电子装置请求的数据访问或拒绝访问。例如，可以拒绝试图从国家边界外连接、从而违背了银行法规的远程银行职员对数据的访问，而允许排外地从银行本国边界内访问用户数据。或者，可以拒绝用户访问有版权保护的材料，其中所述材料的分布限于某个地理区域(即只能在某个区域分布的某个电视广播或电影)。
在另一个实施例中，所述服务器计算机优选地包括选择单元，用于根据所确定的地理位置选择或计算数据。现在常见的应用是，以位置专用的方式将服务器数据发送到客户端，即该数据与客户端的位置紧密相关。例如，源自用户和其电子装置的所在的特定区域的机场或车站的飞机或火车联系。这些数据项目可以从服务器计算机发送到用户，而不使用户在电子装置中输入他/她的实际位置。位置信息还有利地用于为电子装置的用户提供关于在离用户位置一定距离的范围内的旅馆、理发、购物等的信息。
基本上，本发明可以用于所有如下述的应用，其中对数据的访问权不仅取决于用户的身份，而且取决于用户当前的地理位置，或者其中信息是对特定位置定制(personalize)的。
根据本发明的另一方面，要求保护一种用于确定电子装置的地理位置的方法，所述方法包括利用电子装置的频率扫描无线电接收机接收地理界定发送系统的特征；匹配所接收的特征与所存储的不同地理区域的地理界定发送系统的特征；以及根据匹配过程的结果确定电子装置的地理位置。
在优选实施例中，请求电子装置进一步进行频率扫描，以使对电子装置的地理位置的确定更精确。
根据本发明的另一方面，要求保护一种提供用于确定电子装置的位置的数据的方法，所述方法包括在电子装置的位置扫描一段无线电频率范围；在扫描的频率中识别地理界定发送系统的特征；以及为确定位置的目的而提供该特征或其衍生物。
在优选实施例中，识别广播台的特征。
在另一个优选实施例中，识别数据或语音通信系统的特征。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有计算机可读程序代码的计算机程序，其可以由数字处理单元运行，以执行下述方法，所述方法包括利用电子装置的频率扫描无线电接收机接收地理界定发送系统的特征；匹配所接收的特征与所存储的不同地理区域的地理界定发送系统的特征；以及根据匹配过程的结果确定电子装置的地理位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有计算机可读程序代码的计算机程序，其可以由电子装置的数字处理单元运行，以执行下述方法，所述方法包括扫描一段无线电频率范围；在扫描的频率内识别地理界定发送系统的特征；以及为确定位置的目的而提供特征或其衍生物。
关于上面提到的方法、计算机程序产品及其实施例的优点，对应于上述的创造性装置和各实施例的优点。


通过参考下面结合附图对根据本发明优选的、但只是示意性的实施例的详细描述，将更全面地理解本发明及其实施例。
附图示出了图1是根据本发明的方框图和流程图的结合；图2是作为根据本发明的第一扫描过程的结果的第一频率图；图3是作为根据本发明的第二扫描过程的结果的第二频率图；图4是根据本发明的符号特征；图5是根据本发明的第一方框图；以及图6是根据本发明的第二方框图。
不同的附图可以包含相同的标记，表示具有类似或一致内容的元素。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的方框图和流程图的结合。该图基本地示出了根据本发明的优选方法，并说明了由矩形表示的装置元件。所示元件在电子装置和/或服务器计算机中可能的分配，将是结合图5和图6进行的描述的主题。
控制单元12确定无线电接收机11必须扫描的频率范围。无线电接收机11由控制单元12控制，并向控制单元12提供频率图(pattern)。控制单元12在扫描的频率内识别地理界定传输系统的特征CH-也称为频谱指纹。
匹配单元5匹配特征CH与数据库4中存储的不同地理区域的地理界定发送系统的所存储的特征SCH-也称为无线电指纹。
应用最接近匹配算法，仅有一个所存储的特征SCH与实际接收的特征CH匹配。这些特定的所存储的特征SCH代表某个区域的发送系统图像。因此，该特定区域定义了电子装置的位置，该电子装置包括无线电接收机11。最后，作为匹配过程的结果确定位置。所确定的位置LD可以用于在数据系统中，根据所确定的位置LD，同意或拒绝访问，或者选择数据。
图2示出了在第一扫描过程中得到的第一频率图。通知无线电接收机扫描从90kHz到110kHz的频率范围，并提供如图2的频率扫描响应。控制单元12识别扫描的频率中出现的地理界定网络的特征。多个无线电广播台占用频率f1、f2和f3。每个发射机的作用范围(reach)不同，所以特征f1、f2和f3代表无线电接收机的具体位置，并因此代表电子装置的具体位置。在此位置，所有这三个发送网络的信号都可以到达，而信号强度分别为A1、A2和A3。对扫描的频率内的位置相关数据的标识和集合称为指纹或特征。
图3示出了从800MHz到2GHz的另一个扫描频率范围。在控制单元12的控制下，由适当的无线电接收机扫描这一范围。在已经扫描如图2的第一频率范围后，或在利用图2得出的特征进行第一次位置逼近后，一直(straight)扫描该范围，以使对该位置的确定更精确。
在该第二范围内，通过以频率f4解调信号，并检测标识GSM网络如某个瑞士GSM网络的GSM头，在该频率f4识别GSM通信网络。该特征还允许更精确地确定装置位置。
收集这两个频率范围内标识第一范围中的占用频率的频率和振幅以及标识第二范围中的占用频率的频率和GSM头的识别特征CH，其在图4中示出。在这些特征由于显著性而没有立刻带来位置确定的情况下，将这些特征提供给进一步的匹配过程。
图4示出了根据本发明的第一方框图。其位置受特别关注的电子装置1包括无线电接收机11、控制单元12、接口13、数据库4、以及匹配单元5。该电子装置1连接远程服务器计算机2，所述远程服务器计算机2包括接收机22、控制单元21和授权单元23。
确定电子装置1的位置的方式与图1一致。该装置的控制单元12使无线电接收机11扫描一段频率范围。在该范围内，可以检测地理界定发送系统3，并且由控制单元12识别其特征化参数。由匹配单元5根据图1匹配这些特征CH与所存储的特征SCH。将结果，例如位置确定本身，作为导出的特征DCH发送到服务器计算机2的接收机22。将位置确定LD输入授权单元23，其根据所确定的位置LD控制对所请求数据的访问。
如图5所示的方框图示出了本发明的另一个示例，其中与图4的系统形成对比，匹配单元5和数据库4设置在服务器计算机2中。现在在服务器计算机2中进行匹配过程和位置确定过程，而电子单元11将识别的特征发送给服务器接收机22。代替授权单元23，在服务器计算机2中提供选择单元24，用于根据所确定的位置LD选择数据。
权利要求
1.一种电子装置，包括无线电接收机(11)，用于将数据发送到远程装置的接口(13)，用于使无线电接收机(11)扫描一段频率范围的控制单元(12)，所述控制单元(12)设计为用于在所述扫描的频率内识别地理界定发送系统(3)的特征(CH)，以确定所述电子装置(1)的地理位置，并向所述接口(13)提供所述特征(CH)或其衍生物(DCH)。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述地理界定发送系统(3)包括广播台。
3.如权利要求1或2所述的电子装置，其特征在于，所述地理界定发送系统(3)包括数据或语音通信系统。
4.如以上权利要求之一的电子装置，其特征在于，所述特征(CH)包括占用频率的分布。
5.如以上权利要求之一的电子装置，其特征在于，所述特征(CH)包括与占用频率相关的振幅数据。
6.如以上权利要求之一的电子装置，其特征在于，所述特征(CH)包括附属于占用频率的识别码。
7.如以上权利要求之一的电子装置，包括数据库(4)，其包含不同地理区域的地理界定发送系统的特征(SCH)。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述控制单元(12)包括匹配单元(5)，用于匹配所述识别的特征(CH)与所述存储的特征(SCH)。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，使所述控制单元(12)能够提供区域代码，所述区域代码指示对应于所述识别的特征(CH)的一个所述存储的特征(SCH)。
10.如以上权利要求之一所述的电子装置，其是一种便携式电子装置。
11.一种服务器计算机，包括接收机(22)，用于从电子装置(1)的频率扫描无线电接收机(11)接收地理界定发送系统(3)的特征(CH)；数据库(4)，包含不同地理区域的地理界定发送系统的特征(SCH)；匹配单元(5)，用于匹配所述接收的特征(5)与所述存储的特征(SCH)，以确定所述电子装置的地理位置。
12.如权利要求11所述的服务器计算机，包括控制单元(21)，其能够根据所述匹配过程的结果对所述电子装置发送请求，所述请求使所述电子装置的无线电接收机(11)扫描附加的频率范围。
13.如权利要求11或权利要求12所述的服务器计算机，包括访问授权单元(23)，用于根据所述确定的地理位置(LD)提供对服务器数据的访问权。
14.如权利要求11到13之一所述的服务器计算机，包括选择单元(24)，用于根据所述确定的地理位置选择或计算数据。
15.一种用于确定电子装置的地理位置的方法，包括利用电子装置(1)的频率扫描无线电接收机(11)接收地理界定发送系统(3)的特征(CH)；匹配所述接收的特征(CH)与所存储的不同地理区域的地理界定发送系统的特征(SCH)；根据所述匹配过程的结果确定所述电子装置(1)的地理位置(LD)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，请求所述电子装置(1)进一步进行频率扫描，以使对所述电子装置的地理位置的确定更精确。
17.一种提供用于确定电子装置位置的数据的方法，包括在电子装置的位置扫描一段无线电频率范围；在所述扫描的频率内识别地理界定发送系统(3)的特征(CH)，以及为确定位置的目的而提供所述特征(CH)或其衍生物(DCH)。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，识别广播台的特征(CH)。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，识别数据或语音通信系统的特征(CH)。
20.一种具有计算机可读程序代码的计算机程序产品，其可以由数字处理单元运行以执行下述方法，所述方法包括利用电子装置(1)的频率扫描无线电接收机(11)接收地理界定发送系统(3)的特征(CH)；匹配所述接收的特征(CH)与所存储的不同地理区域的地理界定发送系统(3)的特征(SCH)；根据所述匹配过程的结果确定所述电子装置的地理位置(LD)。
21.一种具有计算机可读程序代码的计算机程序产品，其可以由电子装置的数字处理单元运行以执行下述方法，所述方法包括扫描一段无线电频率的范围；在所述扫描的频率内识别地理界定发送系统(3)的特征(CH)，以及为确定位置的目的而提供所述特征(CH)或其衍生物(DCH)。
全文摘要
介绍了用于确定电子装置的地理位置的方法和装置。用无线电接收机(11)扫描电子装置的位置的一段无线电频率范围。由控制单元(21)识别所述扫描的频率内的地理界定发送系统(3)的特征(CH)。匹配单元(5)匹配这些特征(CH)与不同地理区域的地理界定发送系统的存储的特征(SCH)。所述电子装置(1)的地理位置(LD)取决于所述匹配过程的结果。
文档编号H04B1/16GK1656842SQ03811513
公开日2005年8月17日 申请日期2003年3月28日 优先权日2002年5月23日
发明者卡尔·宾丁, 弗朗科伊斯·多利沃, 道格拉斯·戴克曼, 斯蒂芬·G·希尔德, 冈特·卡乔思, 埃里克·鲁切 申请人:国际商业机器公司