进口监控系统和用于运行进口监控系统的方法与流程

文档序号:24892773发布日期:2021-04-30 13:20阅读:189来源:国知局
进口监控系统和用于运行进口监控系统的方法与流程

本文描述的技术普遍涉及一种进口监控系统,该进口监控系统允许授权用户进入建筑物中的受限进入区域。本技术的实施例尤其涉及一种具有用于无线电信号的发送装置和接收装置的进口监控系统以及一种用于运行这种进口监控系统的方法。



背景技术:

能够以多种方式设计进口监控系统。设计方案可以例如涉及如何证实用户(个人)为授权进入的方式,例如,携带有钥匙、磁卡、芯片或rfid卡或移动电子设备(例如移动电话)。wo2010/112586a1描述了一种进口监控系统,在进口监控系统中由用户携带的移动电话向进入节点发送识别码。如果识别码被识别为有效,则进入节点将进入码发送到移动电话上,移动电话在表示出屏上示出该进入码。如果用户将移动电话保持到相机上,以便该相机可以检测示出的进入码,则进口监控系统将检查所检测的进入码是否有效。如果进入码有效,则授权用户进入。

在具有较多楼层的建筑物中,在一天中的某些时候,例如当大量雇员在早上或午休后进入建筑物以便到达他们的工作场所时,在办公楼的入口门厅中可能会有大量的人员流通量。此时,不仅对安装在建筑物中的电梯系统的效率提出了很高的要求,而且对进口监控系统也提出了很高的要求,例如尽可能避免在入口前排长队。因此,需要一种满足这些要求的进口监控系统,其中,该进入监控仍能够可靠地将授权进入的人员与未授权的人员区分开。



技术实现要素:

这种技术的一个方面涉及一种用于运行系统的方法,该系统用于监控进入建筑物中的受限进入区域的进口。该系统包括:控制装置、用于第一无线电信号的位置固定的发送装置、用于无线电信号的接收装置以及与该接收装置通信地连接的信号处理装置。在该方法中,通过信号处理装置基于由接收装置接收的第一无线电信号来确定第一信道冲激响应。此外,还基于由接收装置接收的第二无线电信号来通过信号处理装置确定第二信道冲激响应。由第一用户的第一移动电子设备发送第二无线电信号。此外,还借助对第一信道冲激响应和第二信道冲激响应的评估,来通过信号处理装置确定相似度。相似度表示出第一信道冲激响应和第二信道冲激响应彼此之间相似的程度。如果基于相似度满足确定的规则,则通过监控设备发起建筑物动作。无线电信号具有至少500mhz的带宽,并根据wlan/wifi标准或用于超宽带技术的标准进行发送和接收。

该技术的另一方面涉及一种用于监控进入建筑物中的受限进入区域的进口的系统。该系统包括用于发送第一无线电信号的发送装置、用于无线电信号的接收装置、控制装置以及与接收装置和控制装置通信地连接的信号处理装置。信号处理装置基于由接收装置接收的第一无线电信号来确定第一信道冲激响应,并且基于由接收装置接收的第二无线电信号来确定第二信道冲激响应。由第一用户的第一移动电子设备发送第二无线电信号。此外,信号处理装置还通过对第一信道冲激响应和第二信道冲激响应的评估,来确定相似度。相似度表示出第一信道冲激响应和第二信道冲激响应彼此之间相似的程度。如果基于相似度满足确定的规则,则控制装置发起建筑物动作。无线电信号具有至少500mhz的带宽,并根据wlan/wifi标准或用于超宽带技术的标准进行发送和接收。

这里描述的技术实现一种进口监控系统,该进口监控系统基于对无线电信号的评估,识别出用户不仅在建筑物内停留,而且实际上还需要某种建筑物动作。例如,这以方便用户的方式来进行,因为用户不必操作移动电子设备。除了可以感知用户的这种优点之外,此处描述的技术还提供了重要的技术优点。

根据此处描述的技术,相似度基于对信道冲激响应的评估。由第一信道冲激响应确定时间上彼此先后的第一多路信号分量的第一序列,由第二信道冲激响应确定时间上彼此先后的第二多路信号分量的第二序列。在一个实施例中,对第一信道冲激响应和第二信道冲激响应的评估包括:根据第一序列和第二序列中的顺序,成对地将每个第二多路信号分量和按顺序的第一多路信号分量相比较。据此,针对每对比较确定时间偏差,从而存在最大时间偏差和最小时间偏差,其中,相似度的定义基于这些时间偏差中的至少一个时间偏差。因此,此处描述的技术有针对性地使用通常被视为不利的多路信号传播。

由于有针对性地使用了多路信号传播,因此,当没有视线连接到接收装置时,也可以使用此处描述的技术。因此,此处描述的技术也适用于看起来用户密度较高的建筑物中。例如,当办公楼或酒店的入口门厅中有较大的流通量时,就会出现这种用户密度。

此外,这里描述的技术还具有可以同时用于同步无线电信号和不同步无线电信号的优点。在用于同步情况的一个实施例中,第一无线电信号和第二无线电信号具有共同的时间基准。第一用户的第一移动电子设备具有的距发送装置的第一距离d1根据下式确定:

d1=es·c·sds

其中:c是光速,es=(k+1)/k(校正因数)并且sds=max{|δ1|,...,|δk|}(同步情况下的相似度)。如果第一距离小于或等于确定的最小距离,则发起建筑物动作。

在针对不同步情况的实施例中,第一无线电信号和第二无线电信号没有共同的时间基准。第一用户的第一移动电子设备具有的距发送装置的第一距离d1根据下式确定:

d1=ea·c/2·sda

其中:c是光速,ea=(k+1)/(k-1)(校正因数),sda=(max{δ1,...,δk}-min{δ1,...,δk})(不同步情况下的相似度)。如果第一距离小于或等于确定的最小距离,则发起建筑物动作。

如上所述,在一个以上的用户的情况下,例如,当流通量很大时,此处描述的技术也可以使用。在这种情况下,接收装置接收由多个其他移动电子设备发送的多个其他无线电信号。基于每个接收到的其他无线电信号来确定信道冲激响应,结合第一信道冲激响应对该信道冲激响应进行评估,以确定相应的其他移动电子设备距发射装置的距离。针对每个确定的距离,检查该距离是否小于或等于所确定的最小距离。这样,即使在多于一个用户的情况下,也可以识别出最靠近发送装置的用户。

如果在有多个用户的情况下,确定的距离中的一个距离小于或等于确定的最小距离,则为分配有相应信道冲激响应的相应移动电子设备的用户发起建筑物动作。在这种情况下,可能会发生授权或未授权用户试图加入在此时间点发起建筑物动作所针对的用户,从而进入到受限进入区域中。这里描述的技术也可以用来识别这种推搡者情况。为此,基于相应的信道冲激响应和对应于另一移动电子设备的无线电信号的信道冲激响应,确定至少一个另外的相似度。基于此,确定相应的移动电子设备与另一移动电子设备之间的设备距离。如果设备距离小于或等于确定的设备距离,则发起安全措施。安全措施可以包括触发警报和/或警告安全人员。

在有多个用户的情况下,这些用户中的一些或全部可能属于一个组并构成这样的一个组。此处描述的技术还允许识别这样的组。为此,评估对应于另一移动电子设备的无线电信号的信道冲激响应,该评估包括成对计算相似度以便确定移动电子设备之间的距离。将该距离与确定的用户距离进行比较。如果移动电子设备彼此之间的距离小于或等于所确定的用户距离,则将相应的用户对应于所属的组。同样在这种情况下例如可以警告安全人员,例如,使该组的用户一起经由入口通过闸门,以使该组保持在一起并尽可能减少延迟。

这里描述的技术也可以与用于机器学习的算法结合使用。另外,为此信号处理装置具有存储装置,在该存储装置中存储测量数据库和计算机程序。测量数据库存储在训练阶段中确定的数据组,该数据组包括移动电子设备距发射装置的多个测量距离和针对测量距离中的每一个测量距离测量的信道冲激响应。在训练阶段,计算机程序执行用于机器学习的算法,以便从数据组中确定将测得的信道冲激响应标绘到所测得的距离的函数。在应用阶段中,将在训练阶段中确定的函数应用于第一信道冲激响应和第二信道冲激响应,以确定移动电子设备距发送装置的距离。

在此描述的技术中可以使用用于无线电通信的已知的标准。无线电信号具有至少500mhz的带宽,并根据wlan/wifi标准或用于超宽带技术的标准进行发送和接收。这种标准的示例在本说明书的其他地方给出。

在一个实施例中,第一标识符用于确定建筑物动作。如果第一用户被授权进入,则将第一标识符对应于用户资料,在该用户资料中存储针对用户特定的建筑物动作。结合第二无线电信号来确定第一标识符。建筑物动作可以包括例如发起针对该用户的电梯呼叫(目标呼叫)或打开该用户被授权进入的门或其他障碍物。

此处描述的技术的另一个优点是,发送装置的在复杂性很小的情况下具有有限的功能范围。在一个实施例中,功能限于宽带训练序列和标识符的周期性发送。因此,该发送装置相对成本低廉。如果要将多个发送装置布置在一个区域中,以便例如为了提高距离确定的精度,这也可以相对成本低廉地完成。

附图说明

下面根据实施例结合附图更详细地解释改进技术的各个方面。在附图中,相同的元件具有相同的附图标记。其中:

图1示出在具有根据第一实施例的进口监控系统的建筑物中的示例性情况的示意图;

图2示出进口监控系统的第二实施例的示意图;

图3a示出在部件之间的在根据图1的情况下可能发生的多路信号传播的示意图;

图3b示出基于第一无线电信号的示例性的第一信道冲激响应的示意图;

图3c示出基于第二无线电信号的示例性的第二信道冲激响应的示意图;

图3d示出具有绘制的峰值的第一信道冲激响应的示意图;

图3e示出具有绘制的峰值的第二信道冲激响应的示意图;

图3f示出图3d和图3e中所示的信道冲激响应的叠加的示意图;

图4示出用于监控进入受限进入区域的进口的方法的实施例的流程图;

图5示出用于监控进入受限进入区域的进口的方法的另一实施例的流程图,以及

图6示出图1和图2所示的进口监控系统的信号处理装置的实施例的示意图。

具体实施方式

图1和图2是具有进口监控系统1的建筑物中的示例性情况的示意图。出于图示的原因,仅示出建筑物的一些墙壁3、房间18和区域20、22。房间18可以是办公室、公寓、门厅和/或电梯系统的电梯轿厢。在图1所示的情况下,在区域22中有一个用户2(u1),该用户随身携带移动电子设备6(以下也称为移动设备6)。移动设备6发送无线电信号rf2。在图2所示的情况下,区域22中有多个用户2(u1、u2、u3、u4)停留。在这些示例性情况下,区域22不受任何受限进入,并且在下文中也称为公共区域22。入口24将公共区域22与区域20分隔开,区域20受到受限进入并邻接房间18。区域20在下文中也称为受限进入区域20。在本说明书中,术语“建筑物”应被理解为是指例如住宅和/或商业建筑物、运动场和机场,船舶也被视为类似于建筑物的结构。

根据一个实施例,进口监控系统1包括用于无线电信号rf1的发送装置4(示出为tx)、用于无线电信号rf1、rf2的接收装置14(示出为rx)、与接收装置14连接的信号处理装置8(示出为dsp)和控制器11(示出为acs)。接收装置14和信号处理装置8可以布置在评估单元12中,该评估单元通过有线连接和/或无线连接28连接到进口监控系统1的控制器11。

在图2中,图1所示的应用示例被修改为包括另一接收装置14a。接收装置14a通过有线连接和/或无线连接27连接到评估单元12的信号处理装置8。接收装置14a是可选的,但是如在本说明书的其他地方所述,在某些情况下在本文所描述的技术中可以是有利的。在本说明书的其他地方提到了根据图1和图2的进口监控系统1的其他部件和功能。

在图1和图2所示的情况下,能够以有利的方式使用此处描述的技术,以便以尽可能低的复杂性运行进口监控系统1,并且为用户2提供受限进入区域20的方便进入。简要地并示例性地概括,根据实施例,进口监控系统1的运行如下进行:该技术检测到这些用户2靠近入口24,使得小于距入口24的确定的最小距离。小于最小距离被解释为用户2希望在该时间点进入受限进入区域20的愿望。为此,该技术评估由发射装置4和用户2的移动设备6发送的无线电信号rf1、rf2,以便基于此来获得可区分的信道冲激响应(h(τ))。由于这些无线电信号的源(即,发射装置4和移动设备6)在相同环境(公共区域22)中彼此相对靠近地停留,因此无线电信号在相似的路径上传播(例如,由于在墙壁3上的反射和其他效应)。因此,移动设备6越靠近发送装置4,信道冲激响应(h(τ))产生结果就越相似。此处描述的技术使用此方法,并根据信道冲激响应确定相似度,相似度表明信道冲激响应相似的程度。如果基于相似度满足了确定的规则,则将促使进行建筑物检测。相似度的确定及其用于距离确定结合图3a至图3f来解释。

在所示的实施例中,进口监控系统1的无线电部件(即,接收装置14、14a和发送装置4)被布置在公共区域22中。发射装置4布置在入口24中或其附近,接收装置14布置在公共区域22中与其远离的位置处。在所示的情况下,停留在那里的用户2距发送装置4具有距离d1。对于图2所示的每个另外的用户2(u2、u3、u4),同样地出于图示的目的示出相对于发射装置4的瞬时距离d2、d3、d4并因此相对于入口24绘制该瞬时距离。选择接收装置14的位置,使得接收装置以足够的信号强度接收由发送装置4发送的无线电信号,即,以无线电信号在接收装置14的位置处具有的信号强度(例如,由rssi值(接收信号强度表示出器(receivedsignalstrengthindicator))表示)接收无线电信号,该信号强度大于为可靠接收而确定的阈值。接收装置14a的位置以相应的方式来选择。

下面参照图1所示的情况来说明这里描述的技术的实施例。在一个实施例中,发送装置4发送无线电信号rf1,无线电信号rf1具有相对高的带宽,例如带宽大于约500mhz,例如带宽在1ghz至4ghz之间。带宽以下限频率和上限频率为特征,表示介于两者之间的频谱的宽度,在该频谱中存在要传输的信号的主频分量。发送装置4根据为该带宽设计的用于无线电通信的标准发送无线电信号rf1,例如根据(宽带的)wlan/wifi标准(802.11ad)或用于超宽带(超宽带(uwb))技术(ieee802.15.4a)的标准发送无线电信号rf1。也可以根据5g标准或用于宽带无线电通信的另一个或将来的标准来发送无线电信号rf1。

在一个实施例中,发送装置4通过无线电信号rf1来生成并发送训练序列,该训练序列被周期性地或连续地发送。训练序列由预定义的比特集组成,因此训练序列典型地是针对发送装置4的;因此能够将无线电信号rf1与其他无线电信号(例如,无线电信号rf2)区分开。在一个实施例中,可以借助接收机中的训练序列将无线电信号rf1对应于发送装置4。训练序列可以是例如m序列(序列最大长度(最大长度序列)),m序列可以例如通过具有多项式生成器的移位寄存器或通过计算机程序来生成。

在一个实施例中,无线电信号rf1可以被设计成除了训练序列之外还传输附加信息,例如关于发送装置4的位置的信息或在数据库中对应于该位置的发送器标识符。此外,还可以提供无线电信号rf1,以使移动设备6发送响应信号,例如以便将响应信号与无线电信号rf1以限定的时间关系放置,例如,响应信号相对于无线电信号rf1存在时间偏移。

接收装置14与发送装置4根据其发送的用于无线电通信的标准相兼容。此外,接收装置14还被设计成接收宽带无线电信号rf1并评估训练序列。当用户2或移动设备6位于接收装置14的无线电范围内时,接收装置14还接收由用户2的移动设备6发送的无线电信号rf2。

移动设备6具有无线电模块,在一个实施例中,该无线电模块根据针对发送装置4选择的用于无线电通信的标准来生成并发送无线电信号rf2。类似于无线电信号rf1,无线电信号rf2也是宽带的,即带宽例如大于约500mhz,例如带宽在1ghz至4ghz之间。在一个实施例中,无线电模块通过无线电信号rf2来生成并发送训练序列,该训练序列被周期性地或连续地发送,并且典型地可以是针对移动设备6的。在这里描述的技术的实施例中,当用户2在公共区域22中停留时,激活移动设备6的无线电模块。在激活状态下,例如,移动设备6连续地发送无线电信号rf2。在一个实施例中,移动设备可以被配置(编程)成,使得移动设备仅在接收到发送装置4发送的无线电信号rf1之后才发送无线电信号rf2,例如作为用于同步目的的响应信号。

此外,在一个实施例中,移动设备6为了发送标识符还可以被配置成,该标识符允许将移动设备6对应于用户2(如本说明书中其他地方所解释的那样)。标识符可以例如与嵌入在其中的无线电信号rf2一起发送,并且符合用于无线电信号rf2的无线电通信的标准。例如在使用蓝牙无线电技术或(可能为窄带的)wlan/wifi无线电技术的情况下,标识符也可以与无线电信号rf2分开发送;在这种情况下,在接收装置14中还实现了所选择的无线电技术,从而可以接收标识符。

移动设备6可以例如是具有例如可以由用户2激活的专用的软件应用程序(也称为app)。在一个实施例中,专用的软件应用程序与电梯的进入监控和使用结合使用。在一个实施例中,专用的软件对无线电信号rf2的生成和发送加以控制。根据设计方案,该软件还可以生成移动设备6的标识符,例如,生成对于移动设备6是唯一的并且不能随时间改变的标识符。由软件生成的这种标识符表示同样可以用作标识符的设备标识号和电话号码的替代。

下面结合图3a至图3f解释相似度的确定及其用于距离确定。图3a示出了从无线电信号源(4、6)开始的多路信号传播的示意图。在根据图1的情况中,无线电信号源对应于彼此分开距离d1的发射装置4和移动设备6。此外,图3a还示出了图1中所示的接收装置14、具有处于彼此垂直的两个墙壁表面的墙壁3和x-y坐标系。

接收装置12接收由移动设备6和发送装置4发送的无线电信号rf1、rf2。无线电信号rf1、rf2在空间中沿所有方向传播,并因此在可能存在的障碍物和墙壁3处或多或少地被反射、弯曲和/或散射或在传播的其他方面产生影响。对于本领域技术人员来说例如术语“多路传播”是已知的。为了说明,在图3a中示出了这些信号路径中的一些,实线表示由发射装置4发射的无线电信号rf1的信号路径,并且虚线表示由移动设备6发射的无线电信号rf2的信号路径。接收装置14在直接路径上和各种其他路径上接收例如移动设备6的无线电信号rf2。接收装置14以类似的方式接收发送装置4的无线电信号rf1,本领域技术人员认识到直接接收并非总是可能的,因为例如障碍物(例如用户2)位于接收装置14和发送装置4之间,并且在这种情况下,接收装置14仅接收在间接路径上传播的信号。

如上文所实现的那样,例如在一个实施例中,由于训练序列不同,可以区分由接收装置14接收的无线电信号rf1、rf2。如果训练序列是m序列,则对于比特序列的某些长度(2n-1)存在正交的m序列,多个发射机(这里是发射装置4和移动设备6)可以通过该正交m序列向接收机(这里是接收装置14)发送训练序列,而不会引起干扰。移动设备6的无线电信号rf2也可以发送移动设备6的标识符,从而即使无线电信号rf1本身不包含单独的标识符,也可以将无线电信号rf2与无线电信号rf1区分开。接收装置14针对每个无线电信号rf1、rf2确定关联的信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)。

本领域技术人员已知,信道冲激响应h(τ)是对瞬时线性传输信道的描述,并且根据定义,如果在传输通道的输入端处提供狄拉克脉冲作为输入信号,则每个信号对应于可以在传输信道的输出端处确定的信号。信道冲激响应描述传输信道对输入信号所产生的效果,例如作为时间的函数。对信道冲激响应h(τ)的认识可以例如在接收机中改善接收符号的解码;因此,在某些基于无线电的通信系统(例如,wlan802.11)中,在接收器侧估计信道冲激响应h(τ)。信道冲激响应h(τ)的估计可以基于所接收的训练序列。

基于由发送装置4发送的无线电信号rf1,可以在由接收装置14接收之后确定第一信道冲激响应h1(τ);图3b示出以纳秒(ns)为单位作为时间的函数的第一信道冲激响应h1(τ)的示例性幅值函数|h1(τ)|的示意图。在该示意图中,幅值函数|h1(τ)|在τ1≈26ns、τ2≈40ns、τ3≈47ns和τ4≈55ns处具有四个峰值;这些峰值中的每一个对应于无线电信号rf1的多路信号分量sc(rf1)k(k=1、2、3、4),在本实施例中评估时考虑多路信号分量。

基于由移动设备6发送的无线电信号rf2,可以在由接收装置14接收之后确定第二信道冲激响应h2(τ)。图3c示出以纳秒(ns)为单位作为时间的函数的第二信道冲激响应h2(τ)的示例性幅值函数|h2(τ)|的示意图。在该示意图中,幅值函数|h2(τ)|在τ1≈25ns、τ2≈43ns、τ3≈45ns和τ4≈58ns处具有四个峰值;这些峰值中的每个峰值对应于无线电信号rf2的多路信号分量sc(rf2)k(k=1、2、3、4)。

在一个实施例中,多路信号分量sc(rf1)1、sc(rf2)1可以分别对应于在直接的无线电路径上接收的信号分量。接收装置14因此具有到发送装置4和移动设备6的“视觉连接”(视线)。本领域技术人员根据当前普遍的情况(例如在移动设备6和接收装置14之间存在障碍物(例如,其他用户或建筑物部分))会认识到,在公共区域22中不存在该视觉连接。在这种情况下,这些(第一)多路信号分量sc(rf1)1、sc(rf2)1中的至少一个多路信号分量不会出现。此处描述的技术还允许在这种情况下确定相似度。

本领域技术人员还认识到,接收装置14和信号处理装置8被设计成例如具有固定的接收带宽,以便在无线电信号rf1、rf2中解析多个多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k,以便可以对多个多路信号分量进行评估。如上文所实施的那样,无线电信号rf1、rf2的各自的带宽大于500mhz,相应地必须确定接收装置14的接收宽度。无线电信号rf1、rf2的带宽越大,信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k之间的距离越大,就能够越精确地评估信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k及其时间差。本领域技术人员还认识到,多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k的数量k不限于四个。

信号处理装置8针对每个信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)检测多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k,相关的峰值及其时间表现(τ)。这在图3d和图3e中示出。图3d是具有绘制的示例性四个多路信号分量sc(rf1)k的第一信道冲激响应h1(τ)的幅值函数|h1(τ)|的示意图,并且图3e是具有分别在时间τ1、τ2、τ3、τ4处绘制的示例性的四个多路信号分量sc(rf2)的第二信道冲激响应h2(τ)的幅值函数|h2(τ)|的示意图。

从信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)中提取多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k的时间表现。对于这样的提取过程,可以在一个实施例中使用sage算法(空间交替广义期望最大化),例如在以下文献中进行了描述:bhfleury等,“使用sage算法的移动无线环境中的信道参数估计”,ieee杂志“通信中选定区域”,第17卷,第3期,第434-450页,1999年;以及t.santos、j.karedal、p.almers、f.tufvesson和a.molisch,“建模超宽带室外信道:测量和参数提取方法”,ieee会刊《无线通信》,第9卷,第1期,第282-290页,2010年(b.h.fleury,etal.,″channelparameterestimationinmobileradioenvironmentsusingthesagealgorithm″,ieeejournalonselectedareasincommunications,vol.17,no.3,seiten,434-450,1999,undt.santos,j.karedal,p.almers,f.tufvesson,anda.molisch,“modelingtheultrawidebandoutdoorchannel:measurementsandparameterextractionmethod”ieeetransactionsonwirelesscommunications,vo1.9,no.1,seiten282-290,2010)。

从图3b至图3d中可以看出,信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)是相似的,这是因为发射装置4和移动设备6在相同的环境(公共区域22)中彼此相对靠近地停留。在此适用的是,距离d1越小,即移动设备6离发送装置4越近,信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)就越相似。在相反的情况下,即随着距离d1的增加,信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)的相似度逐渐降低。在图1所示的情况下,发送装置4和移动设备6所处的环境限制得相对狭窄,该环境例如是建筑物的门厅。信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)的相似度的特征在于例如,(在视线连接的情况下)两个信道冲激响应都具有四个可识别的突出的多路信号分量sc(rfl)k、sc(rf2)k,四个多路信号分量在相似的时间τ1、τ2、τ3、τ4出现。

每次首先出现的多路信号分量sc(rf1)1、sc(rf2)1(k=1)是由无线电信号rf1、rf2产生的,无线电信号rf1、rf2在视线连接的情况下在直接的路径(例如在壁3上无反射)上被接收装置14接收。对于这些首先出现的多路信号分量sc(rf1)1、sc(rf2)1(k=1),峰值通常是最大的。以下多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k(k=2、3、4)的峰值通常依次减小。

根据此处描述的技术,信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)的相似性用于确定相似度。距离d1基于相似度来确定。为了确定相似度,在一个实施例中,成对地考虑多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k(k=1、2、3、4),即首先出现的多路信号分量sc(rf1)1、sc(rf2)1(k=1)形成一对p1,并且在第二位出现的多路信号分量sc(rf1)2、sc(rf2)2(k=2)形成一对p2;相应地得到一对p3和一对p4。

图3f示出图3d和图3e中所示的幅值函数|h1(τ)|、|h2(τ)|的图形叠加的示意图,其中,仅示出多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k。在图3f中还示出上述成对地考虑多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k。对于p1对至p4对中的每一对,绘制时间差δk,该时间差表示出第二无线电信号rf2的相应多路信号分量sc(rf2)k在第一无线电信号的相应多路信号分量sc(rf1)k之前还是之后接收来自接收装置14的无线电信号rf1。时间差δk的符号表示出首先接收到p1对至p4对中的一对的哪个信号分量。

根据下式,针对p1对至p4对中的每一对得出图3f中所示的时间差δk:

δk=τrf2k-τrf1k

其中k=1,...,k。确定这些时间差δk时,确定时间差δk具有最大的幅值的对,即具有(max{|δ1|,...,|δk|}。幅值的关于所有对的最大值是两个信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)相似度的度量;该度量称为相似度。

出于几何原因,针对每个k,距离d1是有限的,即

d1≥c·|δk|

距离d1通过下式来确定:

d1=es·c·sds

其中:c是光速,es=(k+1)/k是下文解释的校正因数,sds=(max{|δ1|,...,|δk|})是针对共同的时间基准的相似度。

在前面的用于确定距离d1的实施方案中,假设无线电信号rf1、rf2具有共同的时间基准,即彼此同步。例如,这可以通过在发送装置4、移动设备6和接收装置14中使用高精度时钟和/或通过用于同步无线互连的系统部件的所谓的循环时间协议(往返时间协议)来实现。关于此类同步方法的概述例如由以下文献提供:i1l-keunrhee等,“无线传感器网络中的时钟同步:概述”,传感器,第9卷,第56-85页,2009年(“clocksynchronizationinwirelesssensornetwork:anoverview”,sensor2009,vol.9,s.56-85)。

对于非常多的k个多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k,在同步无线电信号rf1、rf2的情况下,校正因数es接近1。在es=1的情况下,距离d1由d1=c·(max{|δ1|,...,|δk|})得出。在相对较少的k个多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k的情况下,校正因数es=(k+1)/k。在这里描述的实施例中,在k=4时,es=5/4。

当无线电信号rf1、rf2没有共同的时间基准时,也可以使用此处描述的技术,即彼此不同步。在这种情况下,根据以下公式得出距离d1:

d1=ea·c/2sda

其中:c是光速,ea=(k+1)/(k-1)是下文所述的校正因数,并且sda=(max{|δ1|,...,|δk|}-min{|δ1|,...,|δk|})是在没有共同的时间基准的情况下的相似度。

即使在不同步无线电信号rf1、rf2的情况下,非常多的k个多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k的校正因数ea也接近1。在ea=1情况下,距离d1由d1=c/2·(max{|δ1|,...,|δk|}-min{|δ1|,...,|δk|})得出。在相对较少的k个多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k的情况下,校正因数为ea=(k+1)/(k-1)。在这里描述的实施例中,在k=4时,ea=5/3。

在图1和图2所示的情况下进口监控系统1使用以这种方式确定的距离d1,以便将该距离与确定的最小距离进行比较。基于该比较和有关用户2的授权进入的信息,例如对应于用户的标识符,进口监控系统1监控入口24,以使得只有授权用户2可以进入到区域20中,例如通过阻挡或释放门、栅栏、旋转十字门或其他物理的障碍物或闸门进入到区域20中。在入口24没有这种物理障碍物的情况下,进口监控系统1可以例如通过在检测到未经授权的用户时触发光学的和/或声音的警报来监控入口24。替代地或附加地,可以发起安全服务的通知。不管闸门是否配备有物理障碍物,都可以附加地激活可能存在的信息设备,以便例如通知用户。在图1和图2中,示出两个旋转十字门16作为示例性的物理障碍物,进口监控系统1的控制器(acs)11分别通过有线连接和/或无线连接26来控制该旋转十字门16。

在图1和图2中,出于说明的目的,进口监控系统1的部件被布置在入口24中或其附近。根据进口监控系统1所预设的流通量,入口24由几个单独的闸门组成;例如,两个旋转十字门16中的每一个都可以代表闸门。本领域技术人员认识到,在特定实施方案中,进口监控系统1或其部件可以与图中所示的布置不同。每个单独的闸门可以例如代表可以在其上布置发射装置4的单独的入口。关于该发送装置4,可以确定处于该闸门处的用户2的距离d1。

例如,图1所示的房间18可以对应于一组电梯,该组电梯例如包括四个电梯(a-d),并且由电梯控制器(ecs)10来控制。如果用户2在入口24处具有距离d1,则该距离为例如小于最小距离,这意味着在一个实施例中,用户2希望通过电梯中的一部电梯被运送到为此用户2确定的目标楼层。根据一个实施例,这种交通工具代表用户2期望的建筑物动作。当识别出用户2时,发起目标呼叫,电梯控制器10向该目标呼叫分配电梯(ad),以用于从登梯楼层到目标楼层的行程。所分配的电梯(a-d)例如通过表示出单元来通知用户2。在图1和图2所示的情况下,可以为每个旋转十字门16分别分配一个表示出单元。例如,如果用户2使用所示的旋转十字门16中的一个旋转十字门,则进口监控系统1识别出用户2所在的旋转十字门16并对布置在那里的表示出单元以便表示出所分配的电梯加以操控(例如“a”)。本领域技术人员认识到,可以将所分配的电梯可视地和/或能够听见地通知用户2。

在理解上述原则上的系统部件及其功能的情况下,下面基于图1所示的情况(即,单个发送装置4以及单个用户2)结合图4和图5来描述运行进口监控系统1的示例性方法。)。图4示出该方法的简化流程图,而图5示出具有该方法的更详细步骤的流程图。

参照用户2进行描述,在入口24处的用户2希望进入受限进入的区域20,以便例如使用电梯。用户2随身携带有移动设备6,并且已经激活移动设备的无线电模块(例如,用于宽带wlan/wifi或uwb通信)。可能关联的软件应用程序已激活。位置固定的发射装置4也被激活并且发射无线电信号rf1。

图4中所示的方法在步骤s1中开始并且在步骤s7中结束。本领域技术人员认识到,这些步骤中划分是示例性的,并且这些步骤中的一个或多个可以划分为一个或多个子步骤,或者几个步骤可以组合为一个步骤。

在步骤s2中,接收装置14接收由发送装置4发送的无线电信号rf1,无线电信号发送对应于发送装置4的训练序列。信号处理装置8基于接收到的无线电信号rf1确定信道冲激响应h1(τ),如结合图3b所解释的那样。

如果带有移动设备6的用户2位于公共区域22中并且位于接收装置14的无线电范围内,则接收装置14在步骤s3中接收由移动设备6发送的无线电信号rf2,该无线电信号rf2传输对应于移动设备6的训练序列。信号处理装置8基于所接收的无线电信号rf2来确定信道冲激响应h2(τ),如结合图3c所解释的那样。

移动设备6发送无线电信号rf2,例如作为接收的无线电信号的响应,例如,发射装置4周期性地发送无线电信号。该无线电信号可以是无线电信号rf1,也可以是用于同步目的的单独的无线电信号。无线电信号rf2包含一个训练序列,如上所述,通过该训练序列可以将评估设备12中的无线电信号rf2与无线电信号rf1区分开。移动设备6还可以独立于外部事件或影响来发送无线电信号rf2,例如移动设备由软件应用程序来控制。

移动设备6还可以发送移动设备6的标识符,该标识符嵌入无线电信号rf2中或作为根据蓝牙技术发送的单独的无线电信号。借助该标识符可用于检查,在具有大量用户资料的数据库中该标识符是否被对应于授权进入的用户2。进口监控系统1的控制器11可以例如在接收装置14(最初)接收到标识符之后立即执行该检查,即使用户2仅在公共区域22中停留并且在此时间点未希望进入。该检查也可以在用户2实际上想要进入时,例如当用户非常靠近入口24或发射装置14时,才进行该检查。在这里描述的实施例中,假定用户2被授权进入并且在步骤s6中为用户发起期望的建筑物动作。

在步骤s4中,信号处理装置8通过比较第一信道冲激响应和第二信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)来确定相似度。根据上述等式δk=τrf2k-τrf1k确定相似度(max{|δ1|,...,|δk|})。基于此,在同步无线电信号rf1、rf2的情况下,根据d1=es·c.max{|δ1|,...,|δk|}确定距离;对于不同步无线电信号rf1、rf2,距离根据d1=ea·c/2·(max{δ1,...,δk}-min{δ1,...,δk})来确定。

在步骤s5中,基于相似度检查是否满足确定的规则,即检查用户2是否被授权进入并且是否孔径入口24以使得距离d1小于或等于确定的最小距离。如上文所实施的那样,达到或低于最小距离是在该时间点用户2希望执行期望的建筑物动作的表示出。

如下所述,如果在步骤s5中满足该规则,则该方法沿着“是”分支前进到步骤s6,并开始建筑物动作。然后该方法在步骤s7中结束。相反,如果不满足该规则,则该方法沿“否”分支前进回到步骤s2。

在一个实施例中,建筑物动作特定于用户2,用户2被授权进入并且在该时间点处位于入口24处。建筑物动作可以例如包括(根据针对该用户2的现有用户资料的数据)针对用户2触发目标呼叫,向该目标呼叫分配电梯并且在入口24处向用户2表示出所分配的电梯。建筑物动作还可以包括解锁一个或多个门或释放其他障碍物16,在该其他障碍物处该用户2被授权进入。本领域技术人员将认识到,这些建筑物动作也可以组合地执行。

在一个实施例中,进口监控系统1连接到电梯系统,特别是连接到图1和图2所示的电梯控制器10。进口监控系统1和电梯控制器10之间的通信可以通过建筑物中现有的通信网络进行。如果进入监控发生在例如建筑物的入口门厅中,用户2必须经过该入口门厅才能到达电梯,则每次准予进入时,可以为相关用户2发起目标呼叫。电梯系统的电梯控制器10处理目标呼叫并为目标呼叫分配电梯(图1中的a-d)。可以例如通过入口24处的终端将对应于目标呼叫的电梯表示出给用户2和/或通过语音来通知用户2。因此,用户2可以直接进入所分配的电梯而不必输入电梯呼叫。

根据建筑物的设计方案和对进入权限的处理,进口监控系统1还可以授权访客进入并发起为访客确定的建筑物动作。作为建筑物动作的示例,结合电梯控制器10,可以为访客生成目标呼叫。所分配的电梯将访客运送到被访者所在的楼层。被访者的楼层被存储在例如结合其他邀请数据(例如,日期、时间、被访者)为访客临时创建的访客资料中。尤其是当访客最初处于建筑物中时,不必因此进行目标楼层的输入。此外,还可以向访客提供更多信息,以便能够在建筑物中更好地定向,例如,可以通知访客离开楼层后应该朝哪个方向行进(可能还有多远)。这样的路径导向信息可以例如通过访客的移动设备6和/或在楼层上或在电梯轿厢中的表示出器来通知。在一个实施例中,进口监控系统1为被访者生成并发送消息,该消息通知被访者该访客已经被授权进入。被访者因此可以快速地为访客的出现进行准备。

如上所述,图5示出具有根据实施例的方法的详细步骤的流程图。在图5中,图4中所示的步骤s4由步骤s4.1、s4.2、s4.3更详细地表示;步骤s1-s3和步骤s5-s7对应于图4所示的步骤。

在步骤s4.1中,如结合图3d和图3e所说明的,针对每个信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)确定多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k。在这里描述的实施例中,确定了四个多路信号分量(k=4)。

在步骤s4.2中,成对地将信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)的多路信号分量sc(rf1)k、sc(rf2)k相比较。根据该比较,如结合图3f所解释的针对每对p1-p4确定时间偏差δk=τrf2k-τrf1k。

在步骤s4.3中,确定移动设备6当前具有的距发射装置4或入口24的距离d1。本领域技术人员根据无线电信号rf1、rf2是同步信号还是不同步信号来选择合适的方程式来计算距离d1,即对于同步无线电信号rf1、rf2选择d1=es·c·max{|δ1|,...,|δk|},对于不同步无线电信号rf1、rf2,选择d1=ea·c/2·(max{δ1,...,δk}-min{δ1,...,δk})。如步骤s5所述,进行关于以此方式确定的距离d1是否小于或等于确定的最小距离的后续检查。

不同于图1所示的情况,根据图2所示的情况,几个用户2(u1、u2、u3、u4)可能在公共区域22中停留。这些用户2中的每一个都携带有移动设备6,如上所述,移动设备6根据建筑物中使用的无线电技术发送无线电信号。因此,接收装置14接收大量的其他无线电信号。对于每个无线电信号,确定另一个信道冲激响应,将信道冲激响应与第一信道冲激响应h1(τ)进行比较,以确定相应电气设备6与发送装置4的距离d1、d2、d3、d4。因此可以识别哪个用户2(u1、u2、u3、u4)最靠近发射装置4、针对该用户2确定的距离d1、d2、d3、d4是否以及何时小于或等于确定的最小距离,以及如果是这种情况,则应为此用户2执行哪种建筑物动作。

如上所述,在一个实施例中,如图2所示,除了接收装置14之外还存在接收装置14a,并且到信号处理装置8。接收装置14a被布置成使得接收装置14a接收发送装置4的无线电信号rf1。如果移动设备6在接收装置14a的接收范围内,则接收装置14a也接收由移动设备6发送的无线电信号rf2。

因此,信号处理装置8处理信道冲激响应,该信道冲激响应基于无线电信号rf1、rf2通过接收装置14a的接收值。该处理包括根据δk=τrf2k-τrf1k结合图3f描述成对地确定时间差δk。信号处理装置8还处理基于无线电信号rf1、rf2的通过接收装置14的接收值的信道冲激响应,以便确定时间差δk。根据这些时间差δk的总和,即基于接收装置14、14a的接收值,确定时间差δk具有最大幅值的那一对,即具有max{|δ1|,...,|δk|}。如上所述进行进一步处理以确定距离。使用附加的接收装置14优点在于,由此提高了距离确定的精度。

例如,在建筑物与类似于图1和图2所示情况的情况下会出现例外情况。可能未授权的用户可以紧跟已经被授权进入的授权用户2,以至于该用户几乎作为搭便车者以可能未识别的方式进入受限进入区域20。在图1所示的用于分离用户的旋转十字门(16)处,未授权用户可以在授权用户之后推搡通过。如果一组共同用户想要进入区域20,则可能会出现另一种例外情况。该组用户可以例如通过入口24共同通过,以保持尽可能低的延迟。在此描述的技术也能够以有利的方式用于这些例外情况。

这里描述的技术可以识别例如搭便车者情况或推搡者情况。通过结合图3f描述的过程,该技术确定距发送装置4的距离d1最小的用户2。该用户2被授权进入,如果距离d1小于或等于最小距离,则可以发起期望的建筑物动作。为了识别另一个用户是否与用户2非常靠近,即用户2和(推搡者)用户之间的距离是否小于或等于极限值,在上述用于确定时间差δk的过程中使用另一基准。这意味着,基于发送装置4的无线电信号rf1的信道冲激响应h1(τ)被基于无线电信号rf2的信道冲激响应h2(τ)代替并用作确定时间差δk的基准,无线电信号rf2发送(授权)用户2的移动设备6。

以信道冲激响应h2(τ)为基准,针对每个附加的无线电信号确定相似度;另一用户的另一移动设备离授权用户2的移动设备6越近,相应的信道冲激响应越相似。如上所述确定另外的每个用户相对于(授权)用户2的距离。如果以此方式确定的距离小于极限值,则假定相应的用户是推搡者。在这种情况下,进口监控系统1可以例如发起安全措施。安全措施可以包括触发警报和/或警告安全人员。

如果几个用户相对靠近并形成一个组,此处描述的技术也可以识别。该识别基于已经达到或低于针对组确定的极限值,例如因为用户彼此认识。例如,该组会远离可能在场的其他用户。类似于所描述的搭便车者情况或推搡者情况,组情况的识别是基于用户间的距离的确定,即用户之间存在的距离。在一个实施例中,借助结合图3f描述的过程为每个用户确定相对于发射装置4的距离d1。在此基于无线电信号rf1的信道冲激响应h1(τ)是基准。根据这些距离值例如可以确定哪个用户离发射装置4最近。为了确定用户之间的距离,分析基于由移动设备发送的无线电信号的信道冲激响应对。在这些对的每一对中,两个信道冲激响应中的一个被用作基准。这产生了大量的(用户间)距离值。根据这些距离值的评估可以识别出是否以及哪些用户彼此靠近地停留。这些用户被分配到该组中。在这种情况下,进口监控系统1也可以发起安全措施,例如请求安全人员使组中的用户一起通过闸门。

图6是图1和图2所示的进口监控系统1的信号处理装置8的实施例的示意图。信号处理装置8包括处理器单元30、存储装置34和具有信号输入端40和信号输出端42的接口装置32。存储装置34被设计成用于存储测量数据库38和计算机程序36。处理器单元30与存储装置34通信地连接,以便根据这里描述的技术调用测量数据库38和计算机程序36。此外,处理器单元30还通信地连接至接口装置32,以便经由接口装置32的信号输入端40从接收装置14、14a接收信号,并经由接口装置32的信号输出端42将信号发送至进口监控系统1的控制器11。

在一个实施例中,信号处理装置8被设计成结合用于机器学习(也称为机器学习)的一个或多个算法来使用此处描述的技术,目的是确定相似度或距离。相应地对计算机程序36进行编程,以便结合处理器单元30执行该一个或多个算法。在执行期间,处理器单元30或计算机程序36调用存储在测量数据库38中的一个或多个数据组。

机器学习算法通常由训练阶段和使用阶段组成。下面基于图1和图2所示的情况来描述这些阶段的示例性的应用;然而,训练阶段涉及没有实际用户的测试情况,其中,一个或多个移动设备6可以按顺序排列定位在n个位置上(n=1...n)。发送装置4发送无线电信号rf1,并且移动设备6发送无线电信号rf2。

在训练阶段,将移动设备6布置在第一位置,在该第一位置处,测量距发射装置4的距离d(n),并且为此得到的信道冲激响应h1(n)(τ)、h2(n)(τ)被确定。如果如图2所示使用第二接收装置14a,则也测量距发射装置4的距离d(n),但是除了相对于(第一)发射装置4确定信道冲激响应h1,1(n)(τ)、h2,1(n)(τ)之外,还确定相对于(第二)接收装置14a产生的信道冲激响应h1,2(n)(τ)、h2,2(n)(τ)。此后,将移动设备6布置在新位置,并重复所描述的过程,即测量距离d(n)并确定信道冲激响应h1(n)(τ)、h2(n)(τ)(或h1,1(n)(τ)、h2,1(n)(τ)、h1,2(n)(τ)、h2,2(n)(τ))。

以这种方式测量的距离d(n)和相关的信道冲激响应h1(n)(τ)、h2(n)(τ)作为数据组存储在测量数据库38中。在一个实施例中,通过将时间离散的测量值彼此结合,测量值将提取的时间差彼此结合和将峰值(参见图3b-图3f)彼此结合,或者通过将时间差和峰值两者中的一个彼此组合,将信道冲激响应h1(n)(τ)、h2(n)(τ)处理为矢量x(n)。。计算机程序36执行例如用于回归的(机器学习)算法、例如神经网络,以便根据矢量x(n)和距离d(n)训练映射函数f:x→d。

在使用阶段,即,如果要确定用户2距发射装置4的距离,则使用在训练阶段确定的映射函数f:x→d。如上所述,在此连续地确定信道冲激响应h1(τ)、h2(τ)并根据与训练阶段相同的方法将其处理为矢量x。映射函数f:x→d用于确定距离:d=f(x)。

在一个实施例中,可以将在前述实施例中提到的授权进入的用户2的移动设备6的标识符或其他授权进入的用户的标识符存储在进口监控系统1的存储装置中。本领域技术人员将认识到,在公共区域22中存在的用户2的数量随时间而变化,并且当移动设备6不再处于无线电范围内时存储装置被更新,例如,因为相应的用户2在不想进入受限进入区域20的情况下已经离开公共区域22,或者因为相应的用户2已经进入受限进入区域20。因此,存储装置存储在特定时间点存在于公共区域22中的用户2的数据组。因此,进口监控系统1“知道”在某个时间点有多少移动设备6处于无线电范围内,并且如果移动设备的用户2是建筑物的注册用户2,则知道移动设备6属于哪个用户2。此时,进口监控系统1可以针对每个注册用户2检查在建筑物中为用户2指定了哪些权限。

在进口监控系统1中为每个注册用户2创建用户资料,即将用户资料作为数据组存储在数据库中。用户资料包括用户2的个人数据(例如姓名、授权原因(居民、雇员、外部服务提供商、访客))、授权进入(例如特定房间18和楼层)以及可能的在时间上的受限进入(例如周一至周五从7:00到20:00进入)。另外,在用户资料中将至少一个移动设备6对应于用户2。作为在进口监控系统1中创建用户资料的替代方案,可以在建筑物管理系统的数据库中创建用户资料,其中,进口监控系统1可以通过通信网络调用该数据库。

移动设备6可以是例如移动电话、智能电话、平板pc或智能手表,其中,这些设备通常配备有允许无线电通信的硬件。然而,移动设备6也可以是具有微型计算机的眼镜或佩戴在身体上的另一台计算机辅助设备(也称为“可穿戴设备”)。根据移动设备6的设计方案,移动设备可以是例如具有图形用户界面(也称为图形用户界面,gui)以便能够选择性地激活和去激活移动设备6及其功能。

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