用于无线定位的装置及方法
【专利摘要】本申请案涉及一种用于无线定位的装置及方法。本发明提供一种供与以下各项一起使用的装置(400)：第一接入点、第二接入点及第三接入点、基于所述第一接入点的测地位置的第一位置信息、基于所述第二接入点的测地位置的第二位置信息及基于所述第三接入点的测地位置的第三位置信息。所述第一接入点可发射第一包，且所述第二接入点可发射第二包。所述装置(400)包含扫描模块及位置估计器。所述扫描模块(408)可接收所述第三位置信息、所述第一包及所述第二包。所述位置估计器(416)可基于所述第一包、所述第二包及所述第三位置信息估计所述装置(400)的位置。
【专利说明】用于无线定位的装置及方法
[0001]相关申请案交叉参考
[0002]本申请案主张来自2012年12月31日提出申请的第61/747，739号美国临时申请案的优先权，所述临时申请案的全部揭示内容以引用方式并入本文中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及室内定位系统，明确地说涉及通过利用不可见接入点(AP)改进室内定位准确性。
【背景技术】
[0004]室内定位意味着在建筑物内以无线方式定位对象或人。室内定位在商业、个人、娱乐、健康的背景中具有许多应用，例如在商场中定位特定商店或在办公大楼内寻找会议室等。全球定位系统(GPS)为广泛使用的定位解决方案，其通常由于因建筑材料导致的信号衰减以及因表面反射导致的多路径传播而不适合于建立室内位置。
[0005]在室内环境中或在密集的城市峡谷(其中基于低水平卫星的信号由于昏暗及环境退化而严重受损)中，基于W1-Fi的定位系统正得到普及。W1-Fi热点在其中GPS开始走下坡且许多智能装置已配备有可支持定位应用的W1-Fi技术的区域中流行。W1-Fi为允许电子装置经由计算机网络以无线方式交换数据的机制。启用W1-Fi的装置(例如智能电话、个人计算机、平板计算机或视频游戏控制台)可经由无线网络AP连接到网络资源(例如因特网)。AP或热点在室内具有约20米的范围且在室外具有更大范围。热点覆盖可包括由多个重叠AP覆盖的像具有阻挡无线电信号的墙壁的单个房间那样小或像许多平方英里那样大的区域。借助图1的帮助解释常规W1-Fi通信系统。
[0006]图1图解说明常规W1-Fi通信系统100。
[0007]如所述图中所图解说明，常规W1-Fi通信系统100包含用户装置102及AP数据库104。假设用户装置102位于需要确定的位置(x，y)处。第一 AP106位于位置(Xl，yi)处，第二 AP108位于位置(x2, y2)处,第三APllO位于位置(x3, y3)处,且第i APl 12位于位置(xi； Yi)处。假设用户装置102与AP106之间的距离为Cl1，用户装置102与AP108之间的距离为d2，用户装置102与APllO之间的距离为d3，且用户装置102与AP112之间的距离为Cliο用户装置102经由W1-Fi通信信道114与AP106到112通信且经由通信信道116与AP数据库104通信。
[0008]AP数据库102含有AP的位置且由数据库供应商(例如谷歌(Google)、纳维尊(Navizon)等等)管理。一般来说，数据库供应商通过“驾驶攻击(wardriving) ”努力收集AP的位置且依据在不同时间从多个用户收集的信息建立其数据库。
[0009]用户装置102的位置可基于AP106到112的位置确定。假设用户装置102为启用W1-Fi的移动电话。在一个实例中，用户装置102将通过向在其附近的所有AP(举例来说，AP106到112)发送探测请求而扫描所有AP。通常，AP将用探测响应做出响应，所述探测响应包含所述AP的媒体接入控制(MAC)地址及关于所述AP的能力的一些其它信息。MAC地址为指派给用于物理网络段上的通信的网络接口的唯一识别符且将唯一地识别所述AP。
[0010]用户装置102从AP106到112接收MAC地址且查找AP数据库104以获得每一 AP的近似位置。一旦用户装置102具有AP106到112的近似位置，其即可基于每一 AP的接收信号强度指示符(RSSI)确定其位置。AP的所接收信号功率可以dBm(高于一毫瓦的参考电平的分贝)为单位，其指示AP距用户装置102多远。举例来说，如果信号功率实际上为高的，那么其为AP实际上在附近的指示。另一方面，低信号功率指示AP实际上相距较远。基于此信息，可在常规W1-Fi定位系统100中容易地确定用户装置102的近似位置。
[0011]W1-Fi通信信道114的传播模型通常与对数正态阴影模型近似。阴影为所接收信号功率由于阻碍发射器与接收器之间的传播路径的对象而波动的效应。对数正态阴影模型捕获因不完美天线及环境阻碍导致的效应。以dB从第i AP112接收的功率可表达为:
[0012]Ri (dB) = a JlOni1g10 (do/dj+w, (I)
[0013]其中dQ为距AP112的参考固定距离(通常小于2m), η为路径损耗指数，a ^为在距离Cltl处的参考功率且w为具有方差ο2的零均值白高斯噪声。路径损耗指数取决于特定传播环境且指示路径损耗随距离增加的速率。
[0014]在将用户装置102的位置给出为(X，y)且将第i AP112的位置给出为(xi; Yi)的情况下，将距离Cli计算为:
[0015]
【权利要求】
1.一种供与以下各项一起使用的装置:第一接入点、第二接入点及第三接入点、基于所述第一接入点的测地位置的第一位置信息、基于所述第二接入点的测地位置的第二位置信息及基于所述第三接入点的测地位置的第三位置信息，所述第一接入点可操作以发射第一包，所述第二接入点可操作以发射第二包，所述装置包括: 扫描模块，其可操作以接收所述第三位置信息、所述第一包及所述第二包；以及 位置估计器，其可操作以基于所述第一包、所述第二包及所述第三位置信息估计所述装置的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述扫描模块可进一步操作以接收所述第一位置信息及所述第二位置信息。
3.根据权利要求2所述的装置，其进一步包括: 距离计算部分， 其中所述第一包包含第一距离信息， 其中所述第二包包含第二距离信息， 其中所述距离计算部分可操作以基于所述第一距离信息计算第一距离且基于所述第二距离信息计算第二距离，且 其中所述位置估计器可操作以基于所述第一距离、所述第二距离及所述第三位置信息估计所述装置的所述位置。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述距离计算部分可进一步操作以基于所述第一距离信息的接收信号强度指示符计算所述第一距离。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述距离计算部分可进一步操作以基于概率向量计算所述第一距离。
6.根据权利要求3所述的装置，其进一步包括可操作以基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量的概率产生部分。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述距离计算部分可进一步操作以基于所述概率向量计算所述第一距离。
8.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括可操作以存储所述第一位置信息、所述第二位置信息及所述第三位置信息的接入点字典部分。
9.根据权利要求8所述的装置，其进一步包括可操作以基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量的概率产生部分。
10.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括可操作以基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量的概率产生部分。
11.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括可操作以基于所述装置的位置及所述第三接入点的所述测地位置产生概率向量的概率产生部分。
12.一种使用以下各项的方法:第一接入点、第二接入点及第三接入点、基于所述第一接入点的测地位置的第一位置信息、基于所述第二接入点的测地位置的第二位置信息及基于所述第三接入点的测地位置的第三位置信息，所述第一接入点可操作以发射第一包，所述第二接入点可操作以发射第二包，所述方法包括: 经由扫描模块接收所述第三位置信息； 经由所述扫描模块接收所述第一包；经由所述扫描模块接收所述第二包； 经由位置估计器基于所述第一包、所述第二包及所述第三位置信息估计所述装置的位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括: 经由所述扫描模块接收所述第一位置信息；以及 经由所述扫描模块接收所述第二位置信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括: 经由距离计算部分计算第一距离；以及 经由所述距离计算部分计算第二距离， 其中所述第一包包含第一距离信息， 其中所述第二包包含第二距离信息， 其中所述经由距离计算部分计算第一距离包括基于所述第一距离信息计算所述第一距离， 其中所述经由所述距离计算部分计算第二距离包括基于所述第二距离信息计算所述第二距离，且 其中所述经由位置估计器基于所述第一包、所述第二包及所述第三位置信息估计所述装置的位置包括基于所述第一距离、所述第二距离及所述第三位置信息估计所述装置的所述位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述经由所述距离计算部分基于所述第一距离信息计算第一距离包括基于所述第一距离信息的接收信号强度指示符计算所述第一距离。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述经由所述距离计算部分基于所述第一距离信息计算第一距离进一步包括基于概率向量计算所述第一距离。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括经由概率产生部分基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述经由所述距离计算部分基于所述第一距离信息计算第一距离包括基于所述第一距离信息的接收信号强度指示符计算所述第一距离。
19.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括经由接入点字典部分存储所述第一位置信息、所述第二位置信息及所述第三位置信息。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括经由概率产生部分基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量。
21.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括经由概率产生部分基于所述装置的位置及所述第一接入点的所述测地位置产生概率向量。
22.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括经由概率产生部分基于所述装置的位置及所述第三接入点的所述测地位置产生概率向量。
【文档编号】H04W64/00GK103916955SQ201310731052
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】穆罕默德·法鲁克·曼苏尔, 德里克·韦恩·沃特斯, 斯坦纽纳坦·罗摩克里希南 申请人:德州仪器公司