专利名称：用于对基于无线电定位的定位装置进行校准的装置和方法
技术领域：
本发明的领域涉及无线电定位系统的定位装置的校准，具体地涉及对所接收到无线电信号的信号强度的校准。
背景技术：
不同定位技术可用于定位移动终端。用于户外区域定位和/或导航的可能最熟悉的系统为卫星辅助的全球定位系统(GPS)。对于建筑物内或者室内的定位和/或导航，已知存在各种方法，诸如红外系统、RFID (射频识别)系统或者IEEE 802.11 WLAN网络的场强度评估(WLAN=无线局域网络)。目前，GPS系统仅对于室外区域能够被可靠地使用。最近升级，诸如高灵敏度接收器或者所谓A-GPS (辅助GPS)代表尝试使用同样在建筑物内的技术。在此背景下，A-GPS将基于卫星的GPS系统与自蜂窝式移动无线电网络的所谓辅助信息的接收相结合。然而，目前，这些技术没有表现出预期平均准确度。红外和RFID系统一般不·可用于全面覆盖，并且约束于特定先决条件。对于便携式设备的无线网络连接，根据IEEE 802. 11的WLAN标准本身能够自己建立。数据速率和范围方面正在继续进一步发展。建立的标准(正如仍在设计阶段的标准)能够实现高数据速率的宽带数据传输，且具有高集成度的特征，而高集成度使得能够实现低成本硬件。目前PDA (个人数字助理)和智能手机大多数其中集成有无线接口，例如，诸如上述WLAN。此外，经常使用蓝牙，且在未来还可能使用WiMAX。在WLAN情况下，商业公共WLAN接入点(所谓热点)现在可用于经历许多访问者的许多地方。此外，同样在私人住宅中的宽带互联网连接(例如，经由DSL)传播的剧增已经增强了作为成本有效的家庭网络技术的WLAN传播。一些研究已经表明，现在，许多地方的城市区域呈现几乎全面覆盖WLAN，或者甚至出现供过于求。特别是，日常生活和游客感兴趣的地方在这方面设施齐全。因此，使用WLAN作为用于定位移动设备的基本技术当前是很便利的。在未来，当然还可采用所描述的本发明思想也能够适用的其它技术。在WLAN网络中进行的移动终端定位原理上可通过估计由移动终端接收到的基站(热点或者接入点)来执行，例如，估计在终端处接收到的它们各自的信号强度。然而，WLAN信号被建筑物和其它障碍物强烈地遮去，特别是在具有广泛WLAN覆盖范围的区域中，通常没有理想自由场条件，这是因为所述区域位于城市区域。因此，根据所测量出的信号强度和/或场强度，不能直接推断出移动终端与基站或者任何其它通信方之间的距离。在基于WLAN的定位系统中，所谓接收信号强度指纹识别经常被用作基本方法。该无线电指纹识别方法是基于几个无线电站的无线电信号的信号强度的假设的，所述信号强度在当前位置处被接收或者是可接收的，并明确描述当前定位或者位置。如果存在参考数据库，其中该参考数据库包括针对多个参考定位或者参考位置，在参考时间此处接收到或能够接收到的无线电站发射器ID，且包括相应无线电信号的信号强度，则从当前测量值(发射器ID以及相关信号强度值)的集合能够推断移动设备的当前位置，原因在于，当前测量出的测量值与数据库中的参考值匹配。这种匹配针对每个参考点，评估了其先前记录的测量值或者参考值与当前位置的当前测量值的相似度。呈现最高相似度的(多个)参考点然后形成移动终端当前位置的估计值的基础。针对参考数据库，在参考位置处以参考测量时间可接收的无线电发射器的信号强度可借助于参考测量来通过实验确定。这导致产生数据库，所述数据库包括针对每个地理参考位置，具有各自相关接收场强度和质量的无线电发射器(接入点)的列表。与参考位置相关联的该列表还可称为参考测量包或者参考包(RP)。利用WLAN实施，这种参考数据库可为如下，例如
rid ImacIrssi~Ipgs Ix [ fz~Imapnr |创建日期
~00. 0D. 54. 9E. 17. 81 ~46530100 5795~ 15627 150O12.03.0712:42
I~00. 0D. 54. 9E. 1A. BA~6726090~5795~ 15627 150O12.03.0712:42
I~00. 0D. 54. 9E. 1D. 64~ 7200288~5795~ 15627 150O12.03.0712:42
~00. 0E. 6A. D3. B9. 8B~ 59531100 5795~ 15627 150O12.03.0712:42
~00. OF. A3. 10. 07. 6C~4646496~5795~ 15627 150O12.03.0712:42
~00. OF. A3. 10. 07. FB~ 7448894~5795~ 15627 150O12.03.0712:42
I~00. OF. A3. 10. 09. SF~ 7237597~5795~ 15627 150O12.03.0712:42
2~00. 0D. 54. 9E. 17. 81 ~ 54138100 14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. 0D. 54. 9E. 18. ID~ 76560Tl~14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. 0D. 54. 9E. 1A. BA~6231894~14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. 0D. 54. 9E. 1D. 64~ 7134896~14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. 0E. 6A. D3. B9. 8B~45393100 14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. OF. A3. 10. 07. 6C~6685396~14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. OF. A3. 10. 07. FB~ 72251100 14399 15451150O12.03.0712:43
2~00. OF. A3. 10. 09. 5F~ 7099090~14399 15451150O12.03.0712:43
3~00. 0D. 54. 9E. 17. 81 ~ 58291100 24583 15627 150O12.03.0712:43
3~00. 0D. 54. 9E. 18. ID~ 7861068~24583 15627 150O12.03.0712:43
3~00. 0D. 54. 9E. 1A. BA~6215398~24583 15627 150O12.03.0712:4权利要求
1.一种用于校准定位装置的设备，包括 用于将接收的无线电信号模式与多个参考无线电信号模式比较的装置，所述装置被配置为利用所述接收的无线电信号模式与分别来自所述多个参考无线电信号模式中的一个参考无线电信号模式之间的匹配度量，从所述多个参考无线电信号模式选择选择子集； 用于分别确定所述接收的无线电信号模式与所述选择子集中的一个参考无线电信号模式之间的信号强度差的装置；以及 用于基于所述信号强度差确定校准值并将所述校准值提供给所述定位装置的装置，其特征在于，所述接收的无线电信号模式包括可接收的无线电发射器的发射器ID以及接收的无线电信号的信号强度中的至少一个，以及 所述用于比较的装置被进一步配置为使接收的无线电信号模式内关于不同发射器ID的相对信号强度与参考无线电信号模式内相应相对信号强度相关联，并且由此推断所述匹配度量。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述匹配度量无关乎所述接收的无线电信号模式和所述参考无线电信号模式的缩放。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其中，所述用于比较的装置被配置为对所述匹配度量与阈值ACCTh进行比较，其中，如果所述接收的无线电信号模式与特定参考无线电信号模式之间的匹配度量满足由所述阈值ACCTh限定的条件，那么所述接收的无线电信号模式与所述特定参考无线电信号模式将彼此相关联地(例如，作为组合数据结构的数据元素)包括在所述选择子集内，以及其中，如果相应的匹配度量不满足由所述阈值ACCTh限定的条件，那么所述接收的无线电信号模式与所述特定参考无线电信号模式将不被包括在所述选择子集内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述用于比较的装置被配置为选择与所述接收的无线电信号模式的匹配度量在公差范围内的这种参考无线电信号模式用于所述选择子集，所述公差范围包括直到现在确定的最佳匹配度量值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述公差范围至少在一侧上从直到现在确定的最佳匹配度量值延伸相当于所述直到现在确定的最佳匹配度量值的30%的容差范围，优选延伸相当于所述直到现在确定的最佳匹配度量值的10%的容差范围，更优选延伸相当于所述直到现在确定的最佳匹配度量值的5%的容差范围。
6.根据权利要求I或3任一项所述的装置，其中，所述用于比较的装置被配置为选择满足以下条件的这种参考无线电信号模式用于所述选择子集ACCi ( ACCmaxACCi ( ACClh 以及ACCmax=ACC0 · LIMIT, 其中，ACC0为具有当前最佳匹配的参考无线电信号模式的匹配度量值，ACClh为与被包含进所述选择子集有关的匹配度量的阈值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述用于确定和提供校准值的装置包括低通滤波器，所述低通滤波器至少对所述信号强度差或者所述校准值进行滤波。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述低通滤波器为具有滤波器输入系数和滤波器反馈系数的递归滤波器，所述滤波器反馈系数比所述滤波器输入系数大十倍，优选比所述滤波器输入系数大一百倍，更优选比所述滤波器输入系数大一千倍，进一步更优选比所述滤波器输入系数大一万倍。
9.根据权利要求7或者8所述的装置，其中，所述低通滤波器被配置为从多个单独信号强度差确定平均号强度差。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述多个单独信号强度差对应于所述多个参考无线电信号模式中的一参考无线电信号模式内、与该参考无线电信号模式中所考虑的无线电发射器有关的信号强度差，以及其中，所述多个单独信号强度差用作所述低通滤波器的输入量。
11.一种用于基于无线电定位的定位装置，包括 根据前述权利要求中任一项所述的用于校准的装置；以及 用于接收无线电信号的装置，所述用于接收无线电信号的装置被配置为接收由所述用于校准的装置产生的校准值，且借助所产生的校准值缩放所述无线电信号，使得由所述用于接收无线电信号的装置输出的任何被缩放的无线电信号数据在信号强度方面实质上对应于与所述无线电信号数据比较的参考信号数据。
12.根据权利要求11所述的定位装置，所述定位装置的操作模式是基于指纹识别原理。
13.—种对基于无线电定位的定位装置进行校准的方法，包括以下步骤 对接收的无线电信号模式和多个参考无线电信号模式进行比较； 利用所述接收的无线电信号模式与分别来自于所述多个参考无线电信号模式中的一个参考无线电信号模式之间的匹配度量，从所述多个参考无线电信号模式选择参考无线电信号模式到选择子集中； 分别确定所述接收的无线电信号模式与所述选择子集中的一个参考无线电信号模式之间的信号强度差；以及 确定用于所述信号强度的校准值且提供所述校准值以供所述定位装置使用，其特征在于，所述接收的无线电信号模式包括可接收的无线电发射器的发射器ID以及可接收的无线电信号的信号强度中的至少一个，以及对所述接收的无线电信号模式和所述多个无线电信号模式进行的比较用于使所述接收的无线电信号模式内用于不同发射器ID的相对信号强度与参考模式内相应相对信号强度相关联，且由此推断出匹配度量。
14.一种计算机程序，用于在所述计算机程序运行在处理器或者微控制器上时，执行根据权利要求13所述的方法。
全文摘要
本发明描述了用于校准定位装置的设备。用于校准的设备包括用于将接收的无线电信号模式与多个参考无线电信号模式比较的装置；用于确定信号强度差的装置；以及用于确定校准值的装置。用于比较的装置被配置为利用接收的无线电信号模式与分别来自于所述多个参考无线电信号模式中的一个参考无线电信号模式之间的匹配度量，从多个参考无线电信号模式选择选择子集。校准值的确定是基于信号强度差的，并且用于确定校准值的装置被进一步配置为将校准值提供给定位装置。本发明还描述了用于无线电定位的定位装置，所述定位装置包括这样的校准装置。此外，本发明描述了校准基于无线电定位的定位装置的方法以及用于执行所述方法的计算机程序。
文档编号G01S5/02GK102947724SQ201180030990
公开日2013年2月27日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月22日
发明者斯特芬·迈尔, 于尔根·赫普, 托尔斯藤·沃佩尔, 斯特凡·海默尔 申请人:弗兰霍菲尔运输应用研究公司