专利名称：用于估计移动终端设备的定向的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于估计移动终端设备的空间定向的设备和方法，具体地当使用它们时，涉及用于对在无线通信网络中的移动终端设备进行定位或导航的设备和方法。
背景技术：
对于移动终端设备的定位，不同的定位技术是可用的。在户外区域用于定位或导航的可能最常见的系统是卫星支持的全球定位系统(GPQ。对于在建筑物或室内区域中定位或导航，已知不同的方案，如红外系统、HFID系统或IEEE 802. 11 WLAN网络(无线局域网)的场强评估。GPS系统当前仅对于户外区域是可靠可用的。新的扩展，如高灵敏度接收机或所谓的A-GPS(协助GPS)代表了让该技术在建筑物中也可用的方案。此处A-GPS结合了基于卫星的GPS系统的使用以及从蜂窝移动无线网络接收所谓的协助信息。当前，这些技术不具有所需的平均准确度。红外系统和HFID系统总体上不是在每个地方都可用的，并与特定条件绑定。基于无线无线电网络的日益增长的扩展，例如基于WLAN标准的无线无线电网络， 这些无线网络提供其本身来作为新的定位方法的基础。迄今为止使用的常规定位方法基于例如三角测量、相邻关系、依靠时间测量的最小二乘法(Iateration)或依靠场强评估的最小二乘法。这些方法是是定位方法，其中，必须知道静止的无线发射机的位置或基站的位置，或者其中，必须在该定位方法所覆盖的环境中的参考位置处提前进行训练。对于基于WLAN的定位系统，通常使用所谓的接收信号强度(RSS)指纹作为基本方法。该方法基于如下假设在特定位置处接收或可接收的若干无线台的无线信号的信号强度唯一地描述了当前位置的特征。如果存在包括针对一定数目的参考位置或参考定位，在参考时间时在其处接收或可接收到的无线台的发射机标识和对应无线信号的信号强度在内的参考数据库，则可以通过执行当前测量的测量值和数据库的参考值之间的匹配，从当前测量值的集合(发射机标识和相关联的信号强度值)推断出当前位置。该匹配针对每个参考点评估之前记录的测量值或参考值相比于当前位置的当前测量值的相似度。然后一个或若干最相似的参考点形成用于估计移动终端设备的当前位置的基础。对于参考数据库，通过试验来确定参考位置处在测量时间时可接收的无线发射机的信号强度的参考测量。由此，对于在其处执行参考测量的每个参考位置，数据库结果包含具有相关联的接收场强和质量的无线发射机(接入点)列表。还可以将该列表称作参考包。 对于WLAN实现，这种参考数据库可以例如包含以下参数
权利要求
1.一种用于估计移动终端设备在当前地理位置处的当前定向(o(i))的设备(60)，其中，在所述当前地理位置处，能够确定当前测量包(MP (i))，所述当前测量包(MP(i))包括当前测量时间(i)在所述当前地理位置处能够以所述移动终端设备的当前定向(o(i))接收到的无线发射机0 的发射机标识和电磁信号特性，所述设备(60)包括用于确定所述当前测量包(MP(i))和参考测量包(RPk)之间的一致性度量(acq)的装置(62)，所述参考测量包(RPk)包括所述当前测量时间之前的参考时间在与所述参考测量包相关联的地理参考位置处能够以参考定向接收到的参考无线发射机的发射机标识、参考定向(ok)以及电磁信号特性；用于选择包括一致性度量(accn)在内的至少一个参考测量包(RPn)的装置(64)；以及用于基于所选的至少一个参考测量包(RPn)的参考定向(on)来确定对所述移动终端设备的当前定向的估计(ο’ (i))的装置(66)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于选择的装置(64)适于选择所述至少一个参考测量包(RPn)，使得其一致性度量(accn)与参考测量包的第一参考一致性度量 (acc0)的偏离不多于预定值，所述参考测量包具有与所述当前测量包(MP(i))最高的一致性。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，将所述用于选择的装置(64)实现为选择参考测量包(RPn)，所述参考测量包(RPn)包括附加地位于第二参考一致性度量(accth)之下的所确定的一致性度量(accn)，所述第二参考一致性度量(aCCth)表示参考测量包与所述当前测量包(MP(i))的所需最小一致性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述用于确定估计(ο’(i))的装置 (66)适于基于与参考定向(On)相对应的所选参考测量包(RPn)的加权和，确定所述估计，参考定向(on)的权重(Wn)取决于关于对应的参考测量包(RPn)所确定的一致性度量(accn)。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述用于确定估计(o’(i))的装置(66)适于选择对应参考定向(On)的权重(wn)，所述权重(Wn)反比于与所述参考定向相关联的一致性度量(accn) ο
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述用于确定估计的装置(66)适于选择对应参考定向(On)的权重(Wn)，所述权重(Wn)反比于与对应参考定向(On)相关联的一致性度量 (accn)和所述第一参考一致性度量(aCC(l)之间的差值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，将所述用于确定一致性度量(acq) 的装置(6 实现为基于所述参考测量包(RPk)的电磁信号特性和所述当前测量包 (MP⑴)的电磁信号特性之间的差值，来确定所述一致性度量。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，由既包括在所述当前测量包(MP(i))中又包括在所述参考测量包(RPk)中的无线发射机来形成所述电磁信号特性之间的差值。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，将所述用于确定一致性度量的装置(62)实现为所述差值之和越小，则向所述参考测量包分配的一致性度量(acck)越小。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括用于确定所述当前测量包(MP(i)) 的具有天线方向特性(34)的天线装置(32)，以及由所述天线方向特性(34)的主波瓣的空间定向来定义所述移动终端的定向。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述电磁信号特性是无线信号与接收场强有关的信号特性。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，电磁信号特性是RSSI值、接收功率频谱或信噪功率比。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在支持WLAN的终端设备中实现所述设备。
14.一种用于估计移动终端设备在当前地理位置处的当前定向(o(i))的方法，其中， 在所述当前地理位置处，能够确定当前测量包(MP (i))，所述当前测量包(MP(i))包括当前测量时间(i)在所述当前地理位置处能够以所述移动终端设备的当前定向(o(i))接收到的无线发射机0 的发射机标识和电磁信号特性，所述方法包括确定所述当前测量包(MP(i))和参考测量包(RI\)之间的一致性度量(aCCk)，所述参考测量包(RPk)包括所述当前测量时间之前的参考时间在与所述参考测量包相关联的地理参考位置处能够以参考定向接收到的参考无线发射机的发射机标识、参考定向(Ok)以及电磁信号特性；选择(77)包括一致性度量(accn)在内的至少一个参考测量包(RPn)；以及基于所选的至少一个参考测量包(RPn)的参考定向(on)来确定(80)对所述移动终端设备的当前定向的估计(ο’(i))。
15.一种计算机程序，用于当在计算机或微控制器上执行所述计算机程序时，执行根据权利要求14所述的方法。
16.一种用于存储移动终端设备在当前地理位置(51)处的当前定向(o(i) ；52)的设备(40)，其中，在所述当前地理位置处(51)，能够确定当前测量包(MP (i))，所述当前测量包(MP(i))包括当前测量时间(i ；57)在所述当前地理位置处能够以所述移动终端设备的当前定向(o(i) ；52)接收到的无线发射机的发射机标识(54)和电磁信号特性(55)，所述设备(40)包括用于检测所述当前定向(o(i) ；52)的装置04)；以及用于在参考数据库(14)中将所检测到的当前定向(o(i) ；52)与所确定的测量包 (MP(i)) 一起进行存储的装置06)。
17.根据权利要求16所述的设备，还包括用于确定所述当前地理位置(51)的装置， 其中，所述用于存储的装置G6)适于在所述参考数据库(14)中将所检测到的当前定向 (o(i) ；52)与所确定的测量包(MP⑴)和所确定的当前位置(51) 一起存储为参考包(RP)。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，根据权利要求1所述的设备来形成用于检测当前定向的装置G4)。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其中，所述用于检测的装置04)适于在参考坐标系统中检测所述当前定向(o(i) ；52)，所述参考坐标系统包括作为坐标原点的建筑物的参考点。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，包括用于确定所述当前测量包 (MP(i))的具有天线方向特性(34)的天线装置(32)，以及由所述天线方向特性的主波瓣的空间对齐来定义所述移动终端设备的定向。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的设备，其中，所述用于存储的装置06)适于以量化的数字格式来存储所检测到的当前定向(o(i) ；52)。
22.一种用于存储移动终端设备在当前地理位置(51)处的当前定向(o(i) ；52)的方法，其中，在所述当前地理位置处(51)，能够确定当前测量包(MP(i))，所述当前测量包 (MP(i))包括当前测量时间(i ；57)在所述当前地理位置处能够以所述移动终端设备的当前定向(o(i) ；52)接收到的无线发射机的发射机标识(54)和电磁信号特性(55)，所述方法包括检测所述当前定向(o(i) ；52)；以及在参考数据库(14)中将所检测到的当前定向(o(i) ；52)与所确定的测量包(MP(i))一起进行存储。
23.一种计算机程序，用于当在计算机或微控制器上执行所述计算机程序时，执行根据权利要求22所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于估计移动终端在当前地理位置处的当前定向(o(i))的设备(60)，其中，在当前地理位置处，能够确定当前测量包(MP(i))，所述包(MP(i))包括当前测量时间(i)在所述当前地理位置处能够以所述移动终端的当前定向(o(i))接收到的无线发射机(22)的发射机标识符和电磁信号特性，所述设备(60)具有用于确定所述当前测量包(MP(i))和参考测量包(RP1、...、RPN)之间的一致性程度(acc1、...、accN)的装置(62)，所述参考测量包(RPk)包括所述当前测量时间之前的参考时间点在与所述参考测量包相关联的地理参考位置处能够以参考定向接收到的至少一个参考无线发射机的发射机标识符、参考定向(o1、...oN)以及电磁信号特性；用于选择呈现一致性程度(acc1、...、accN)的至少一个参考测量包(RP1、...、RPN)的装置(64)；以及用于基于所选的至少一个参考测量包(RP1、...、RPN)的参考定向(o1、...oN)来确定对所述移动终端的当前定向的估计值(o’(i))的装置(66)。
文档编号H04W64/00GK102204373SQ200980142228
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月24日
发明者尤尔根·胡普, 斯特芬·迈尔, 斯蒂芬·海默尔 申请人:弗劳恩霍夫应用研究促进协会