專利名稱：定位信標(biāo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定便攜或移動終端位置的定位系統(tǒng)，更具體地說涉及使用定位信標(biāo)的定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在具有一個或多個諸如便攜式移動無線電電話手機的移動或便攜終端類型的電信系統(tǒng)中，就系統(tǒng)的操作和功能性而論，確定這種終端的位置的能力是有好處的。與移動終端位置有關(guān)的信息允許對工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，用以優(yōu)化性能和資源的使用。而且，確定移動或便攜終端實際位置的能力就其本身來說是有用的，因為通過給用戶配備這樣的終端，就有可能確定用戶的位置并跟蹤他們的移動。這在下面的環(huán)境中是特別有用的用戶是單獨的工作者、工作在危險環(huán)境中的人、或醫(yī)療職業(yè)者或維護(hù)人員。確定安全人員的位置和跟蹤安全人員的能力是特別有用的。
確定便攜終端位置的精度將隨收集位置信息的原因和環(huán)境而變化。例如農(nóng)場工人在空地的情況下，可能僅僅確定工人在空地就足夠了。不需要工人的準(zhǔn)確位置并且可以可視地確定工人的位置。相反，其安全被主要考慮的安全保衛(wèi)人員需要更準(zhǔn)確地被定位，特別地，如果工作在具有許多房間或走廊的建筑物中，不可能進(jìn)行視覺接觸。顯然，定位系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠按照需要的精度提供便攜或移動終端的位置信息。
在具有一個或多個與便攜終端通信的基站的無線電信系統(tǒng)中，通常可得到的涉及終端位置的唯一的信息是通過了解哪個基站正在處理與該便攜終端的通信以及了解所述基站所處的位置來獲得的。
日本專利申請?zhí)朖P07274240A的摘要的主題是一種具有檢測便攜終端位置的裝置的已知通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括許多地理上分布在便攜終端工作區(qū)附近的信標(biāo)振蕩器。這些信標(biāo)振蕩器發(fā)送位置信號，它被附近的便攜終端通過設(shè)置在該便攜終端中的RF接收機測出。任何這樣的信號，如果由所述便攜終端測出，則與同那個便攜終端有關(guān)的標(biāo)識的標(biāo)識信號組合，并由所述移動終端轉(zhuǎn)播到通信系統(tǒng)的主機。組合信號經(jīng)由設(shè)置在所述便攜終端中的無線電收發(fā)器發(fā)送到所述主機，所述收發(fā)器與連接到主機的無線電主控臺通信。
這種系統(tǒng)的問題是便攜終端使用一個與無線電主控臺通信的RF部件和另一個從信標(biāo)接收信息的RF部件。與一個RF部件的情況相比，出現(xiàn)兩個RF部件可能增加便攜終端的費用和復(fù)雜性。而且，需要為已知的已經(jīng)建立的通信系統(tǒng)、諸如GMS移動無線蜂窩電話系統(tǒng)或者諸如此類的系統(tǒng)提供按照已提到的已知技術(shù)原理工作的定位系統(tǒng)，必須用具有從信標(biāo)接收信號的附加硬件的便攜終端來代替原有的每一個便攜終端。如果僅僅將信標(biāo)附加到已建立的系統(tǒng)，則現(xiàn)有的便攜終端將不能夠檢測到它們的出現(xiàn)。
另一個潛在的問題是單獨附加的RF部件會引起附加功耗。而且，十分需要某些類型的電源管理，因為連續(xù)工作來接收信標(biāo)信號的附加RF部件將需要大量功率。在電源可耗盡的情況下、例如當(dāng)用電池供電時，這是不希望有的。
在這種類型的已知系統(tǒng)中，信標(biāo)發(fā)送給便攜終端，定位信標(biāo)故障導(dǎo)致來自那個信標(biāo)的位置信號中斷。不幸，所述系統(tǒng)不容易明白這種情況，因為便攜終端不能在這種情況與僅僅是超出那個信標(biāo)范圍的情況之間進(jìn)行區(qū)分。因此，在這種類型的系統(tǒng)中，必須例行公事地訪問并局部地測試所有信標(biāo)，這可能是耗時的。而且，如果信標(biāo)不容易接近—例如在那些超出有效范圍、隱藏在墻里或者處在一些其它的危險環(huán)境中的情況下，這樣的測試還可能是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種定位系統(tǒng)，與僅僅通過了解哪個基站正在處理與便攜終端的通信以及還了解那個基站所處的位置相比，它可以以更高的精度來確定便攜終端的位置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種定位系統(tǒng)，它可以確定便攜終端的位置，其中，與沒有從本發(fā)明的系統(tǒng)中受益的便攜終端相比，所述便攜終端的作為配備所述定位系統(tǒng)的結(jié)果的任何附加功耗是最小的。
按照本發(fā)明提供一種用以確定便攜終端位置的定位系統(tǒng)，它以第一預(yù)定功率電平發(fā)送表示各個終端標(biāo)識的標(biāo)識信息，所述系統(tǒng)包括一個或多個這樣的便攜終端；至少一個具有已知位置并能夠接收標(biāo)識信息的定位信標(biāo)；以及控制單元，其中所述定位信標(biāo)配備有在所述信標(biāo)接收到具有比預(yù)定閾值大的功率電平的標(biāo)識信息時產(chǎn)生輸出信號的裝置，所述輸出信號表示便攜終端處在距所述信標(biāo)特定距離范圍之內(nèi)；以及用以使所述控制單元可得到所述輸出信號的裝置。
便攜終端發(fā)送的標(biāo)識信息可以連續(xù)地、間斷地或請求式地發(fā)送。在后一種情況下，這可以由系統(tǒng)部件激發(fā)。另外，可以由便攜終端的用戶來激發(fā)，例如，通過發(fā)出開始通信的命令或通過產(chǎn)生諸如報警呼叫的呼叫。
人們注意到控制單元可以從定位信標(biāo)得到信息(以信標(biāo)輸出信號的形式)，這與前述的已知系統(tǒng)相反，后者是將信息從便攜終端發(fā)送到主機。這種通信鏈中的差異具有一個固有的優(yōu)點，因為在信標(biāo)不再產(chǎn)生輸出信號時，它使控制單元可以識別有缺陷或出故障的定位信標(biāo)。的確，信標(biāo)使得中央控制單元可定期地獲得信號以便表明正確的工作。
可以增強中央控制單元和定位信標(biāo)之間的通信以便雙向通信。這樣的通信允許遠(yuǎn)程監(jiān)視信標(biāo)以便確定正確的功能性并允許遠(yuǎn)程地改變信標(biāo)工作參數(shù)。在信標(biāo)包含軟件部件的情況下，系統(tǒng)或應(yīng)用軟件可以被遠(yuǎn)程地下載到信標(biāo)。如果信標(biāo)是不容易接近的，則所有這些特征特別有用。
在便攜終端具有其它通信功能的情況下，例如當(dāng)移動或無繩電話用于語音或數(shù)據(jù)文件通信時，標(biāo)識信息可用發(fā)送與其它通信功能有關(guān)的信息的功率相同的功率來發(fā)送，或者標(biāo)識信息可用不同的功率來發(fā)送。在減小功耗方面，這可以用來增加系統(tǒng)的靈活性。因為便攜終端發(fā)送而不是接收標(biāo)識信息，這使便攜終端不必監(jiān)視定位信標(biāo)信號(可能具有明顯功耗的行為)。這允許對由于發(fā)送標(biāo)識信息行為引起的功耗進(jìn)行附加控制。
便攜終端可以是諸如移動手機或無繩電話系統(tǒng)、尋呼機或移動計算裝置等的移動部件。的確，便攜終端可以包括配置成用來執(zhí)行特定功能或配置成用來執(zhí)行許多功能之一的便攜通信裝置。
可以提供多個定位信標(biāo)。因此系統(tǒng)可以包含用以區(qū)分不同定位信標(biāo)的輸出信號的裝置。最好每一個定位信標(biāo)產(chǎn)生與其它定位信標(biāo)產(chǎn)生的輸出信號不同的輸出信號。
一個、幾個或所有信標(biāo)可以配備有用來設(shè)定預(yù)定閾值的裝置。而且，一個、幾個或所有信標(biāo)可以配備有用來調(diào)整預(yù)定閾值的裝置。如果系統(tǒng)中出現(xiàn)一個以上的信標(biāo)，可以與其它信標(biāo)的閾值無關(guān)地設(shè)置和/或調(diào)整各個信標(biāo)的閾值。其優(yōu)點是使各信標(biāo)分別滿足在特定選擇距離范圍之內(nèi)檢測便攜終端的要求。
在信標(biāo)和控制單元之間提供雙向通信情況下，可以從控制單元遠(yuǎn)程地改變所述信標(biāo)的閾值。
控制單元最好保持與所述信標(biāo)或每一個信標(biāo)的定位有關(guān)的信息，因此使得給定信標(biāo)的輸出信號可以與所述位置相關(guān)聯(lián)。如果還知道與信標(biāo)的閾值有關(guān)的信息，這將給出特定信標(biāo)覆蓋區(qū)域的表示以及因此給出根據(jù)特定信標(biāo)輸出信號的出現(xiàn)可以確定便攜終端位置的精度的表示。
雖然本發(fā)明的定位系統(tǒng)可以獨立地實現(xiàn)，然而在本發(fā)明的最佳實施例中，它被結(jié)合到電信系統(tǒng)中。
在一種安排中，便攜終端以DECT便攜部分為基礎(chǔ)，并且所述終端以基于DECT標(biāo)準(zhǔn)的方式交換信息。(DECT是數(shù)字增強型無繩電信的縮寫(Digital Enhanced Cordless Telecommunication)并且在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會的標(biāo)準(zhǔn)ETS 300 175中定義，該標(biāo)準(zhǔn)包含許多部分)而且，定位信標(biāo)可以以DECT便攜部分為基礎(chǔ)，并且信標(biāo)以基于DECT標(biāo)準(zhǔn)的方式交換信息。在每一種情況下，與所述標(biāo)準(zhǔn)的某些偏差可能是必要的，以便獲得所需的操作。
本發(fā)明的其它方面和任選的特征出現(xiàn)在所附的權(quán)利要求書中，現(xiàn)將涉及這些方面和特征，并且通過引用將其公開結(jié)合在本文中。


現(xiàn)將參考附圖僅以舉例說明的方式描述本發(fā)明，附圖中圖1示出結(jié)合本發(fā)明的電信系統(tǒng)的第一實施例的示意的表示。
圖2示出圖1的、但通過包含不同類型的定位信標(biāo)而被修改的示意的表示。
圖3示出圖1或圖2的系統(tǒng)中三個定位信標(biāo)的布置。
具體實施例方式
參考圖1，DECT多單元系統(tǒng)1形式的電信系統(tǒng)包含多個基站或無線電固定部分(RFP’s)2，它們一起構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)用于彼此通信。RFP’s 2還可經(jīng)由接口連接到諸如公共交換電話網(wǎng)4的外部電信網(wǎng)絡(luò)，盡管這是任選的。RFP’s 2還經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接到中央控制單元3，后者用來控制整個系統(tǒng)的一般操作，所述系統(tǒng)包含RFP’s 2彼此的互操作性。盡管許多RFP’s 2用來形成多單元系統(tǒng)，但是提供只用一個RFP 2的單一小區(qū)的系統(tǒng)也是可能的。在DECT系統(tǒng)中，便攜終端被稱為便攜部分(PP)并將包括用于經(jīng)由無線電鏈路或連接而與RFP 2建立通信的便攜式無線電終端(PT)。圖1中示出的便攜部分(PP’s)5能夠經(jīng)由無線電鏈路或連接而與合適的RFP 2建立這樣的通信，用于諸如語音或數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)交換，就象本領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知那樣。
如上所述，DECT通信系統(tǒng)可以配備一個RFP 2或多個RFP’s 2。明顯地，如果系統(tǒng)只有一個RFP 2，那么這一RFP 2必須提供與PP’s 5建立的所有連接?？墒?，圖1示出的系統(tǒng)具有許多RFP’s 2，所示的三個RFP’s 2中的每一個分別具有C1、C2、和C3覆蓋區(qū)域。在這樣一種系統(tǒng)的情況下，提供許多RFP’s 2用以增加系統(tǒng)容量和/或覆蓋區(qū)域，同時，RFP’s 2和PP’s 5之間建立的連接依賴于可得到的鏈路質(zhì)量，雖然通常并不總是導(dǎo)致PP 5和最近的RFP 2之間建立鏈路。同樣，這也可以是其它蜂窩移動無線電電話系統(tǒng)的情況，其中鏈路通常建立在便攜終端和最近的基站之間，盡管這將以系統(tǒng)的加載電平和其它約束為條件?；谶@一推理，如上所述，著手根據(jù)提供與便攜終端連接的RFP 2或基站的位置來估計便攜終端大概的位置是可能的。這通常不可靠并且通常不準(zhǔn)確，特別是因為某些蜂窩系統(tǒng)利用單個基站覆蓋許多公里的區(qū)域。
為了幫助確定移動終端(在這一例子中為PP 5)的位置，若干定位信標(biāo)6地理上分布在便攜終端(PP’s 5)可能出現(xiàn)的工作區(qū)附近。具體地說，各信標(biāo)6最好位于需要以較高的精度檢測PP’s 5的出現(xiàn)的那些位置。增加更多的信標(biāo)可能是有利的，因為精度與信標(biāo)的密度有關(guān)，信標(biāo)越多則精度越高，根據(jù)本說明書的以下各部分將明白這一點?？墒侨藗冏⒁獾剑艠?biāo)的數(shù)量越多則總的財務(wù)和數(shù)據(jù)處理費用越高，因此，在所述應(yīng)用適當(dāng)?shù)貜脑黾有艠?biāo)中受益的情況下，可以有選擇地利用較高的信標(biāo)密度。
在使用中，PP’s 5發(fā)送表示其標(biāo)識的信息，并且這種信息是以預(yù)定的傳輸功率電平發(fā)送的。用于發(fā)送標(biāo)識信息的功率電平可以與PP’s 5用于發(fā)送其它類型信息的功率電平相同。另外，PP’s 5用于發(fā)送標(biāo)識信息的功率電平可以不同，并且這將在系統(tǒng)中提供某些靈活性用以減小功耗的目的。這種發(fā)送的信息是定位信標(biāo)6可以接收的形式，因此這樣的接收表示PP 5的出現(xiàn)。由特定信標(biāo)6接收的發(fā)送標(biāo)識信息的接收功率電平將依賴于許多因素，諸如發(fā)送功率電平、發(fā)射機天線增益、干擾、工作地形、以及是否在給定的發(fā)送標(biāo)識信息的PP 5和給定的信標(biāo)6之間形成視線觀察(line-of-sight view)的問題。從接收信標(biāo)的內(nèi)部RF接收電路來看，信標(biāo)6的接收天線的增益還將對接收功率電平的視在值有影響。可是，出于本發(fā)明書的說明目的，提及被接收的功率電平意指適用于由天線接收的功率電平，尤其適用于由信標(biāo)天線接收的功率電平。
由信標(biāo)接收的任何標(biāo)識信息的功率電平通常還將受給定的發(fā)送所述信息的PP 5和給定的定位信標(biāo)之間的距離的影響，因此在信標(biāo)處接收的功率電平隨PP到信標(biāo)的間隔距離的增加而減小，就象本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉的那樣。這允許根據(jù)在信標(biāo)處接收的功率電平來估計PP 5與定位信標(biāo)6的距離。假設(shè)影響在特定定位信標(biāo)處接收的功率電平的因素(除了間隔距離外)可算出或忽略，那么顯然如果特定的信標(biāo)6從給定的PP 5接收的信號電平大于特定的或預(yù)定的功率，則可以認(rèn)為PP 5距所述信標(biāo)小于某一特定(或預(yù)定)的距離，于是可以認(rèn)為在所述定位信標(biāo)6的“范圍之內(nèi)”。而且，如果信標(biāo)的位置已知，那么可以認(rèn)為所述特定的PP 5距所述特定的位置小于特定(或預(yù)定)的距離。
當(dāng)在信標(biāo)6處接收的功率電平確實大于預(yù)定的功率時，該信標(biāo)產(chǎn)生中央控制單元3可得到的表示這一情形的輸出信號?？梢哉J(rèn)為這一輸出信號是范圍內(nèi)輸出信號。所述輸出信號具有包含特定范圍內(nèi)PP 5的標(biāo)識信息的信息，盡管中央控制單元3還可得到定位信標(biāo)6的標(biāo)識。中央控制單元3保持與定位信標(biāo)實際位置有關(guān)的信息，以便當(dāng)中央控制單元3接收信標(biāo)6的輸出信號時(表示附近PP 5的出現(xiàn))，PP 5的標(biāo)識信息和信標(biāo)6的標(biāo)識信息可轉(zhuǎn)換為表示特定PP 5實際位置的信息。
在一種簡單的布置中，每一個信標(biāo)的輸出可以對準(zhǔn)中央控制單元3的單獨的輸入端。在這種情況下，可以僅僅通過分辨哪個信標(biāo)連接到特定的輸入端來使不同信標(biāo)的輸出信號彼此區(qū)分?？墒窃谀壳懊枋龅睦又?，信標(biāo)的輸出信號最好包含用來標(biāo)識信標(biāo)本身的信息。各個定位信標(biāo)6的輸出信號可在范圍之內(nèi)的情況出現(xiàn)時或在信標(biāo)6的命令下發(fā)送到中央控制單元，或者中央控制單元3可以查詢信標(biāo)6以便獲得它們的輸出端的狀態(tài)，即，輸出信號是否產(chǎn)生。而且，在由于用戶激發(fā)而從PP發(fā)送標(biāo)識信號的布置中，諸如發(fā)送報警呼叫時可能出現(xiàn)的，當(dāng)然只要認(rèn)為產(chǎn)生報警的任何PP在所述信標(biāo)的范圍之內(nèi)，則強制任何定位信標(biāo)產(chǎn)生輸出信號是可能的。
如前面提到的，定位信息所需的精度取決與應(yīng)用和環(huán)境?？梢哉{(diào)整或設(shè)置各個信標(biāo)6，以便在信標(biāo)產(chǎn)生表示附近PP 5出現(xiàn)的輸出信號前需要以至少預(yù)定的功率電平值(即大于一定的閾值)接收PP標(biāo)識信息。確實，與為信標(biāo)設(shè)置較低的閾值相比，通過提高閾值，在產(chǎn)生范圍內(nèi)輸出信號前，PP 5必須更接近定位信標(biāo)6(只要考慮到可能影響接收的功率電平的其他因素或使它們保持不變)。在需要PP 5的精確定位信息的地方，可相對高地設(shè)置閾電平，以便信標(biāo)產(chǎn)生輸出信號前需要PP 5在該定位信標(biāo)附近。通過提供許多設(shè)置在附近的信標(biāo)6，其中每一個都設(shè)置有對應(yīng)于短的范圍內(nèi)距離的高閾電平，PP 5的位置可用更高的精度確定。在需要不太精確定位信息的情況下，信標(biāo)6可以間隔較大的距離并且具有較低的閾值設(shè)置，從而認(rèn)為更遠(yuǎn)的PP 5在范圍之內(nèi)。因為可以獨立地設(shè)置各信標(biāo)的閾值，因而在所述應(yīng)用所需要的PP’s的預(yù)期整個工作區(qū)，可以使定位信標(biāo)系統(tǒng)滿足以下要求產(chǎn)生具有不同定位精度等級的定位系統(tǒng)、或者提供變化的定位精度等級的系統(tǒng)。
PP 5和產(chǎn)生信標(biāo)輸出信號的定位信標(biāo)6之間的距離可能受天線增益的影響，天線本身不必為各向同性的，信標(biāo)也不必局限于一個天線。這意味著信標(biāo)周圍的“范圍內(nèi)”距離不限于對稱地或均勻地分布在信標(biāo)的周圍。圖1示出一種可能的布置，區(qū)域C30代表覆蓋區(qū)域C3，但為清楚起見而放大比率繪出。在區(qū)域C30中示出了RFP2，它對應(yīng)于C3的RFP 2。信標(biāo)6a和6b包含在區(qū)域C30中，它們對應(yīng)于C3的兩個信標(biāo)6。每一個信標(biāo)6a和6b配備有兩根天線用以從PP’s 5接收標(biāo)識信息的第一天線和用以產(chǎn)生控制單元3可經(jīng)由RFP 2接收到的信標(biāo)輸出信號的第二天線。第一天線不具有各向同性的增益特征，它在隨意選擇的閾值的情況下產(chǎn)生分別用軌跡7a和7b表示的信標(biāo)6a和6b的“范圍內(nèi)”距離的外部界限。每一個信標(biāo)6a和6b的第二天線不具有各向同性的增益的特征，對于信標(biāo)6a和6b，這分別由軌跡8a和8b示出，它們表示其覆蓋區(qū)域的邊界。其覆蓋區(qū)域被表示為足以到達(dá)RFP 2。
圖2示出另一布置，它也示出表示覆蓋區(qū)域C3的區(qū)域C30，但放大比率繪出，恰象圖1一樣。在這一布置中，每一個信標(biāo)配備有一根天線，用以從PP’s 5接收標(biāo)識信號并經(jīng)由RFP(在這一情況下為RFP 2)向控制單元3發(fā)送信標(biāo)輸出信號。此外，對于隨意選擇的閾值，用軌跡9a和9b分別表示6a和6b的“范圍內(nèi)”距離，并且在這種情況下，就發(fā)送的信標(biāo)輸出信號而言，所述軌跡還表示天線的覆蓋區(qū)域。人們注意到盡管圖2中示出“范圍內(nèi)”距離和覆蓋區(qū)域象是相同的，然而實際上它們可以不同地設(shè)置并可能象同心圓那樣出現(xiàn)。人們還注意到信標(biāo)天線的增益特征可選擇為各向同性或非各向同性，不管信標(biāo)是使用單根天線還是使用多根天線。
對于給定的定位信標(biāo)，產(chǎn)生輸出信號所必需的接收到的PP標(biāo)識信息的預(yù)定功率電平將受所包含的信標(biāo)天線的增益影響，并且還可能受其控制?？墒亲詈盟璧墓β孰娖接杀旧碓谲浖刂葡碌膬?nèi)部電路來控制。在控制單元和定位信標(biāo)之間提供雙向通信情況下，對這種預(yù)定的功率電平的遠(yuǎn)程控制是可能的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在本說明書上面部分的范圍中，可以按照PP 5相對于信標(biāo)6的位置而不僅僅是按照距信標(biāo)的絕對距離來改變定位信標(biāo)6a和6b的閾電平。另一方面，還可能認(rèn)為信標(biāo)6具有內(nèi)部設(shè)置的閾值，并且在信標(biāo)處接收的信號經(jīng)由天線傳送到內(nèi)部接收電路，其中的天線是有方向性的并且在不同的方向表現(xiàn)出不同的增益。
上述解釋涉及到一種實施方案，其中在接收到具有大于預(yù)定閾功率電平的PP標(biāo)識信息時只由給定的信標(biāo)產(chǎn)生信標(biāo)輸出信號。在另一個實施方案中，每一個信標(biāo)的所需的預(yù)定閾值被設(shè)置為可能的最小值，因此它對應(yīng)于檢測接收到的PP標(biāo)識信息所需的最小功率電平。實際上，這意味著由信標(biāo)接收到的標(biāo)識信息信號具有足以與系統(tǒng)內(nèi)部或外部產(chǎn)生的背景噪聲中區(qū)分開的功率電平。的確，通過設(shè)置低于背景噪聲電平的信標(biāo)預(yù)定的閾值，則不管是否收到PP標(biāo)識信息，所述信標(biāo)都將產(chǎn)生輸出信號。象標(biāo)識特定PP的信息以及標(biāo)識定位信標(biāo)6的信息一樣，與接收到的PP標(biāo)識信息的功率電平有關(guān)的信息被包含在信標(biāo)輸出信息中，其中從標(biāo)識特定PP的信息中接收標(biāo)識信息。通過得知在所述信標(biāo)處接收到的PP標(biāo)識信息信號的功率電平，就有可能計算出所述定位信標(biāo)和產(chǎn)生所述信號的PP之間的距離。如果給定PP的PP標(biāo)識信息被兩個定位信標(biāo)接收到，則有可能計算所述PP與每一個定位信標(biāo)的距離。
可以象參考圖3解釋的那樣利用這一原理，圖3示出產(chǎn)生PP標(biāo)識信息的PP 5，PP標(biāo)識信息由定位信標(biāo)31、34和37接收(信標(biāo)31、34、37除了其輸出信號包含與接收的PP標(biāo)識信號的功率電平有關(guān)的信息以及可能預(yù)定的閾值外，與定位信標(biāo)6相同)。根據(jù)外部因素，諸如當(dāng)?shù)氐匦?、環(huán)境和可能非各向同性的天線增益，在信標(biāo)31處接收到具有特定功率電平的PP標(biāo)識信息表明便攜部分距所述信標(biāo)為有關(guān)距離32?？墒?，接收的信號強度通常不傳送有關(guān)PP 5相對于所述信標(biāo)的方向的信息，因此就信標(biāo)31關(guān)系而言，PP可以在沿軌跡線33的任何位置。同樣，在定位信標(biāo)34處接收到具有特定功率電平的PP標(biāo)識信息信號表明便攜部分距所述信標(biāo)為有關(guān)距離35，這意味著就信標(biāo)34關(guān)系而言，PP可以在沿軌跡線36的任何位置。最后，在定位信標(biāo)37處接收到具有特定功率電平的PP標(biāo)識信息信號表明便攜部分距所述信標(biāo)為有關(guān)距離38，這意味著就信標(biāo)37關(guān)系而言，PP可以在沿軌跡線39的任何位置。通過用已知的方法來計算軌跡33、36和39的交叉點，可以確定PP 5的位置。
實際上，可用多種方式從接收的信號強度來計算便攜部分的位置。例如，距任何一個信標(biāo)的距離，在這一情況中為信標(biāo)37，用上述的方式計算，因此信標(biāo)37認(rèn)為PP在軌跡39的某個位置。然后，可以比較由其它兩個信標(biāo)、例如定位信標(biāo)31和34接收到的PP標(biāo)識信息的功率電平并求出其比值以便確定軌跡、例如軌跡40，PP 5必定處在其上，然后用已知的方法計算軌跡40和39的交叉點以便確定PP 5的位置?？梢砸云渌绞嚼糜稍S多信標(biāo)接收的PP標(biāo)識信息信號強度來確定PP的位置。例如，如果已知某個PP的用戶被限制在特定的方向，如他們沿著窄窄的走廊或走道步行時，可通過分析恰好兩個而不是三個信標(biāo)的接收功率電平來確定所述PP 5的位置。而且，盡管圖3和有關(guān)描述說明兩維定位PP的概念，但是這樣的方法還可用于三維情況，盡管可能需要額外的定位信標(biāo)的輸出信號。
最好由中央控制單元3根據(jù)信標(biāo)的輸出信號中提供的與接收的PP信號強度有關(guān)的信息來執(zhí)行計算。
在象目前描述的特定例子的情況下，所示出的定位信標(biāo)系統(tǒng)基于DECT電信系統(tǒng)。定位信標(biāo)6基于DECT便攜部分(雖然它們將不會與PP’s 5混淆)。PP’s 5在上行線路線路時隙發(fā)送(例如每160ms)作為無連接型消息的表示其標(biāo)識的信息。在DECT系統(tǒng)中，如果RFP 2空閑，即目前沒有卷入支持業(yè)務(wù)通信中，例如沒有卷入與PP 5的語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信中，則RFP 2以定期的方式發(fā)送偽信號。這一偽信號在空閑DECT信道廣播。在RFP 2附近的所有PP’s 5能夠掃描DECT信道直到它們發(fā)現(xiàn)載有偽信號的信道。偽信號包含重要的信息，包括有關(guān)RFP 2和與它連接的系統(tǒng)的信息，PP 5利用這種信息來與RFP 2同步并處在準(zhǔn)備發(fā)出呼叫或接收呼叫的狀態(tài)。如果RFP卷入到支持與至少一個PP的業(yè)務(wù)通信中，則所述重要的系統(tǒng)信息包含在通過DECT信道發(fā)送的信息中，所述DECT信道用于與特定的PP建立業(yè)務(wù)通信。在RFP 2附近的所有其它PP 5可從這種傳輸中獲得必要的系統(tǒng)信息，并像上述那樣鎖定到該RFP 2而不是從偽信號中獲得信息。確實，如果RFP卷入到支持業(yè)務(wù)通信中，則偽信號可能不會出現(xiàn)。
可是，在這種系統(tǒng)的一個實施方案中，包含在定位信標(biāo)系統(tǒng)中的所有RFP’s 2總是保持一種有效的偽信號集合信道(bearer)。這使得所有PP’s 5因而可配置成以無連接型消息形式在偽集合信道(bearer)的上行線路時隙發(fā)送其標(biāo)識，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解上文用到的術(shù)語。這種無連接型上行線路只用于傳送定位檢測目的的信息而不用于傳輸諸如語音或數(shù)據(jù)文件的業(yè)務(wù)。定位信標(biāo)能夠接收由PP’s 5在無連接型上行線路發(fā)送的標(biāo)識信息，并同樣地配置成在偽信號的上行線路時隙中接收，盡管每一個信標(biāo)接收的信息的功率電平尤其依賴于PP到信標(biāo)的距離，就象前面解釋的那樣。如果在定位信標(biāo)處接收到其值大于那個信標(biāo)的閾值的給定的PP’s 5的標(biāo)識信號的功率電平，則所述信標(biāo)將產(chǎn)生表示所述PP 5在范圍內(nèi)的輸出信號。所述定位信標(biāo)6經(jīng)由建立在RFP 2(通過網(wǎng)絡(luò)連接到中央控制單元)的業(yè)務(wù)集合信道(bearer)向中央控制單元3發(fā)送范圍內(nèi)輸出信號，并經(jīng)所述業(yè)務(wù)集合信道(bearer)發(fā)送輸出信號。人們注意到，這種系統(tǒng)的RFP’s能夠建立許多業(yè)務(wù)集合信道(bearer)來支持信標(biāo)輸出信號到中央控制單元3的通信。
上面提到的實施方案也可以以DECT電信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在該實施方案中設(shè)置非常低的信標(biāo)閾值，以便接收僅僅可檢測的PP標(biāo)識信息，并因而在信標(biāo)輸出信號中包含與接收的PP標(biāo)識信息的功率有關(guān)的信息。
顯然，每一個定位信標(biāo)6必須能夠聽到所有范圍內(nèi)的PP’s 5，并且即使給定的范圍內(nèi)的PP 5同步到RFP 2并且所述定位信標(biāo)6同步到不同的RFP 2，情況也必須是這樣。由于偽集合信道(bearer)可以在任何可得到的DECT信道上，所以不同的RFP’s 2通過不同的DECT信道彼此發(fā)送其偽信號是完全可能的。與廣播標(biāo)識信號相比，由于PP’s5在偽信號的上行線路時隙發(fā)送標(biāo)識信號，并且定位信標(biāo)6被配置成接收這些信號，所以這可導(dǎo)致信標(biāo)收聽不同的TECT信道。而且，由于DECT信道根據(jù)載頻和時隙來定義，所以這意味著不同的RFP’s 2的偽信號有可能在彼此具有不同的載頻和/或時隙分配的信道上。通常，偽信號的上行線路時隙(如同這里用于以無連接型消息的形式傳輸PP標(biāo)識信號一樣)是在與偽信號本身相同的載頻上?？墒侨绻o定的定位信標(biāo)只有一個接收機，它只能在給定的時間接收一個載頻。因此，為了定位信標(biāo)收聽所有范圍內(nèi)PP’s，每一個PP 5必須用相同的載頻發(fā)送其標(biāo)識信息。其含意是PP’s 5需要以不同于偽(下行線路)信號本身的載頻通過偽信號上行線路發(fā)送其標(biāo)識信息(以無連接型消息的形式)。這通常不是標(biāo)準(zhǔn)DECT實施方案的情況。
另一個問題可能在RFP支持業(yè)務(wù)集合信息或RFP重負(fù)載的時候出現(xiàn)，在這樣的情況下通常不必和/或不希望保持有效的偽集合信息。在這些情況下，DECT信道被指定用于支持傳輸PP標(biāo)識信息的無連接型上行線路。雖然如此，依然只可能是一次以一個載頻接收定位信標(biāo)?？墒牵ㄟ^在整個系統(tǒng)中使用相同的載頻發(fā)送PP標(biāo)識信息信號，通過設(shè)置所有定位信標(biāo)以這一載頻接收，所有定位信標(biāo)將能夠收聽所有范圍內(nèi)PP’s的PP標(biāo)識信息。(注意由于與系統(tǒng)操作有關(guān)的其它因素，諸如結(jié)構(gòu)的特定規(guī)模，可在給定時間被收聽到的PP’s可能仍然是有總的限制的)。
另一個可能的解決方案是在系統(tǒng)的不同部分中指定不同的DECT信道用以支持無連接型上行線路消息(它傳輸PP標(biāo)識信息)。PP’s 5和定位信標(biāo)6可以通過不同的載頻分別發(fā)送/收聽PP標(biāo)識信息，并且指令其動態(tài)地改變DECT信道。這可在中央控制單元3的控制下進(jìn)行，和/或在建立過程中，給定的PP 5處在特定的位置?？梢酝ㄟ^短頁面消息來指令PP’s 5和信標(biāo)6執(zhí)行這一操作。
用于無連接型上行線路的載波可由基本掃描載波數(shù)(PSCN)確定。
在標(biāo)識信息中由PP發(fā)送的標(biāo)識可以是指定的便攜部分的介質(zhì)訪問控制(MAC，Medium Access Control)標(biāo)識(PMID)，它將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。另外，可以使用有專利權(quán)的系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，缺省PMID的使用不必足以唯一地標(biāo)識PP 5。在定位注冊期間執(zhí)行PMID分配，并且在整個系統(tǒng)中只有一個定位區(qū)域。
每一個定位信標(biāo)可對中央控制單元進(jìn)行廣播預(yù)約。可是，預(yù)約前的系統(tǒng)可以使用?？梢园恍炞C手續(xù)。
最好系統(tǒng)還支持標(biāo)準(zhǔn)DECT功能，以便便攜部分可以以通常的方式得到語音和數(shù)據(jù)通信。一般的業(yè)務(wù)集合信道，就象用于PP’s 5和RFP’s 2之間交換語音和數(shù)據(jù)文件的，因此以通常的方式設(shè)置?？墒牵m應(yīng)通過建立在定位信標(biāo)和RFP’s 2之間的業(yè)務(wù)集合信道將定位信標(biāo)輸出信號轉(zhuǎn)發(fā)到中央控制單元3的要求是重要的。
在一個例子中，定位信標(biāo)6基本上是具有兩根天線的DECT便攜部分，一根天線用來與RFP 2通信，用于傳遞包含輸出信號的信息，而另一根天線接收PP 5的標(biāo)識信息，就象上面已經(jīng)描述過的那樣。無論是否使用兩根天線，使用低增益天線和/或在定位信標(biāo)中由電路和/或軟件設(shè)置閾值的原理將可以實現(xiàn)，PP5發(fā)送其標(biāo)識信息，所用到的功率電平相同于與RFP正常業(yè)務(wù)通信所用的功率電平，而不必認(rèn)為PP 5在許多定位信標(biāo)6的范圍之內(nèi)。
即使定位信標(biāo)的位置必須具有任何使用的已知位置，然而這一位置不必是固定的。的確，定位信標(biāo)容易地被重新安置可能是有益的，只要新的位置在中央控制單元得到刷新。從絕對的意義上說，定位信標(biāo)不必被知道，即，定位信標(biāo)可裝在可移動的車輛上。盡管車輛的位置是未知的，然而知道特定的終端位于車輛的近旁或在車輛中可能就足夠了。僅僅知道定位信標(biāo)置于哪個房間也可能就足夠了。
這里描述的定位信標(biāo)系統(tǒng)的一種用途是跟蹤人員、例如安全保衛(wèi)人員的移動。通過給安全保衛(wèi)人員裝備PP，可以監(jiān)視他們的移動。安全保衛(wèi)人員有時需要在房屋周圍執(zhí)行安全巡視，并且所述巡視將經(jīng)常沿著預(yù)先安排的路徑。安全保衛(wèi)人員沿著路徑的前進(jìn)可自動地被監(jiān)視，萬一保衛(wèi)人員偏離路徑或者前進(jìn)不規(guī)則或停止，將自動產(chǎn)生報警。只要提供有巡視的詳細(xì)資料，這可以由中央控制單元3來執(zhí)行。
每一個PP 5可裝有使得用戶可以向系統(tǒng)的其它部分啟動報警信號的報警裝置。報警信號最好由PP 5啟動，并直接向RFP發(fā)送信號，盡管發(fā)出報警信號的PP 5的位置將由信標(biāo)的裝置分辨。
在啟動報警呼叫中，系統(tǒng)的工作參數(shù)可被修改。例如，某些或所有信標(biāo)的閾值可被減小，并且指令信標(biāo)接收產(chǎn)生報警呼叫的便攜部分的標(biāo)識信息，以便精確地確定所述便攜部分的位置?？梢愿郊拥鼗蛘吡硗庥盟^的三角測量法來精確地確定所述便攜部分的位置。
如果PP’s定期地發(fā)送其標(biāo)識信息，例如可以每160ms執(zhí)行一次。典型的范圍內(nèi)信標(biāo)到便攜部分的距離大約為2米，盡管這一距離隨著應(yīng)用要求是可變的。
提及術(shù)語“功率電平”，應(yīng)理解這一術(shù)語所給出的主要意思。例如，術(shù)語因此稱為“場強”，或其它通常被理解為相同意思的同類術(shù)語。
通過閱讀本公開，其它修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。這樣的修改可能包含其它特征，這些特征在系統(tǒng)和裝置以及其構(gòu)成部件的設(shè)計、制造、和使用中是已知的，并且這些特征可用來代替在此已經(jīng)描述的特征或附加到已經(jīng)描述的特征上。
權(quán)利要求
1.一種便攜終端，用于確定便攜終端(5)位置的定位系統(tǒng)中，其中該便攜終端是一個DECT便攜部分，并設(shè)置成以第一預(yù)定功率電平發(fā)送表示各個終端標(biāo)識的標(biāo)識信息作為上行線路集合信道上的無連接消息，所述系統(tǒng)是包括以下部分的系統(tǒng)一個或多個這樣的便攜終端(5)；至少一個具有已知位置并能夠接收標(biāo)識信息的定位信標(biāo)(6)；和一個控制單元(3)，其中所述定位信標(biāo)(6)裝有用于在所述信標(biāo)處接收到大于一個預(yù)定閾值的功率電平的標(biāo)識信息時產(chǎn)生輸出信號的裝置，所述輸出信號表示便攜終端(5)在距所述信標(biāo)(6)特定距離的范圍內(nèi)，以及用于使所述控制單元(3)可以得到所述輸出信號的裝置。
2.按照權(quán)利要求1的便攜終端，其特征在于所述無連接消息通過偽集合信道的上行線路時隙發(fā)送。
3.按照權(quán)利要求2的便攜終端，其特征在于所述無連接消息通過與用于偽集合信道的下行線路的頻率不同的頻率發(fā)送。
4.按照權(quán)利要求1、2或3的便攜終端，其特征在于所述標(biāo)識信息是一個指定的便攜部分的MAC標(biāo)識(PMID)。
全文摘要
提供一種用于確定發(fā)送表示各個終端標(biāo)識的標(biāo)識信息的便攜終端(5)的位置的定位系統(tǒng)。便攜終端(5)以第一預(yù)定功率電平發(fā)送其標(biāo)識信息。系統(tǒng)包括具有已知位置的定位信標(biāo)(6)，所述定位信標(biāo)能夠接收由便攜終端發(fā)送的標(biāo)識信息。每一個定位信標(biāo)(6)當(dāng)在該定位信標(biāo)處接收到具有大于預(yù)定閾值的功率電平的便攜終端的標(biāo)識信息時產(chǎn)生輸出信號，可以獨立地對每一個信標(biāo)設(shè)置預(yù)定閾值。所述輸出信號表示這樣的便攜終端(5)處在信標(biāo)(6)的特定距離范圍內(nèi)，并且使得控制單元(3)可得到所述輸出信號。通過向控制單元提供與每一個定位信標(biāo)的位置有關(guān)的信息，當(dāng)所述信標(biāo)接收到與所述便攜終端有關(guān)的、具有大于其閾值的功率電平的標(biāo)識信息時，確定在所述信標(biāo)位置的給定范圍之內(nèi)的所述終端的位置是可能的。在一個實施例中，便攜終端為DECT手機。
文檔編號G01S5/08GK1529184SQ20031010291
公開日2004年9月15日 申請日期1999年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月19日
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