專(zhuān)利名稱(chēng)：用于移動(dòng)設(shè)備位置確定的信號(hào)強(qiáng)度映射的自動(dòng)生成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位和跟蹤無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備的領(lǐng)域。
移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的普遍應(yīng)用提供了位置認(rèn)知系統(tǒng)和服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)或應(yīng)用程序的訪問(wèn)授權(quán)可以有效實(shí)施為移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置的函數(shù)。例如，當(dāng)使用移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的用戶請(qǐng)求打印文檔時(shí)，能夠使用鄰近的打印機(jī)。而且，在醫(yī)療環(huán)境中，當(dāng)已知病人、醫(yī)生或其他醫(yī)務(wù)人員的位置時(shí)是有利的。在緊急情況下，可以自動(dòng)向醫(yī)生提供鄰近病人的病人相關(guān)數(shù)據(jù)。因而，可以基于特定病人和使用移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的醫(yī)務(wù)人員之間的相對(duì)距離而向醫(yī)務(wù)人員自動(dòng)提供病人相關(guān)數(shù)據(jù)。
位置認(rèn)知系統(tǒng)和服務(wù)通常提供了大量的應(yīng)用場(chǎng)合，其中用戶及其移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置信息是關(guān)鍵特征。例如，可以有效利用位置信息來(lái)引導(dǎo)游客或顧客到達(dá)建筑物內(nèi)的特定位置或者跟蹤用戶的位置。
基本上，用戶和移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置確定可以通過(guò)多個(gè)不同的定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)(GPS)。然而，在特定的內(nèi)部建筑物中，GPS系統(tǒng)不能充分應(yīng)用，并且不能提供所需的分辨率。
一種在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)確定移動(dòng)計(jì)算設(shè)備位置的可靠方法利用了該網(wǎng)絡(luò)自身的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)設(shè)施。由于該數(shù)據(jù)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供了多個(gè)空間分布的接入點(diǎn)，所以可以有效利用該各個(gè)接入點(diǎn)的相應(yīng)的通信信號(hào)以確定移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置。
由一個(gè)接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度由于接入點(diǎn)到干涉壁的距離和信號(hào)重疊而變化。因而，由移動(dòng)設(shè)備測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度提供了關(guān)于移動(dòng)設(shè)備和接入點(diǎn)之間的距離的信息?？紤]多個(gè)不同的接入點(diǎn)，可以通過(guò)由該多個(gè)接入點(diǎn)發(fā)射和在該位置測(cè)量的信號(hào)的一組信號(hào)強(qiáng)度來(lái)有效表征建筑物內(nèi)的任何位置。由于信號(hào)強(qiáng)度不是隨著距離線性降低，所以典型地通過(guò)在該建筑物內(nèi)測(cè)量的信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)提供該位置表征。以這種方式，可以通過(guò)測(cè)量由多個(gè)接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度并將該測(cè)量信號(hào)與信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中表示一組測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度的位置的條目相比較，從而確定移動(dòng)設(shè)備的位置。
文獻(xiàn)WO03/075125提供了一種位置認(rèn)知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。其中，公開(kāi)了一種系統(tǒng)，將物理位置與網(wǎng)絡(luò)中與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備相關(guān)聯(lián)，其中該設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連接。該系統(tǒng)可以執(zhí)行計(jì)算以將與已知接入點(diǎn)的距離近似估計(jì)為信號(hào)強(qiáng)度衰減的函數(shù)。除了計(jì)算之外，該系統(tǒng)還可以存儲(chǔ)信號(hào)特征和對(duì)應(yīng)位置的關(guān)聯(lián)。該信息可以被存儲(chǔ)在信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中。網(wǎng)絡(luò)管理員通過(guò)在不同位置測(cè)量預(yù)定信號(hào)特征和對(duì)于每個(gè)位置存儲(chǔ)該測(cè)量的特征而生成該信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)必須被人工生成，即在不同位置，網(wǎng)絡(luò)管理員測(cè)量一組信號(hào)并且對(duì)于每個(gè)位置存儲(chǔ)該測(cè)量的信號(hào)。特別地，對(duì)于提供大面積覆蓋的無(wú)線通信或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，這種信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)的生成可以變得非常時(shí)間密集和麻煩。而且，只要接入點(diǎn)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、器具的放置或者移動(dòng)設(shè)備發(fā)生變化，信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)也必須經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。此外，由于人力資源的成本，信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)的人工生成是非常昂貴的，并且還可能由于網(wǎng)絡(luò)管理員將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)輸入到信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中而容易出錯(cuò)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)和簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)庫(kù)生成和維護(hù)，以確定無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置。
本發(fā)明提供了一種生成用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)的移動(dòng)設(shè)備，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)。本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備包括用于確定該移動(dòng)設(shè)備位置的裝置，用于測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第一、第二和第三信號(hào)的裝置，和用于將該移動(dòng)設(shè)備的位置和該至少第一、第二和第三測(cè)量的信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的裝置。
該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)典型地是基于射頻(RF)通信技術(shù)，該射頻通信技術(shù)例如是基于IEEE 802.11或無(wú)線保真(Wi-Fi)通信標(biāo)準(zhǔn)的。本發(fā)明所使用的無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)決不僅限于RF通信網(wǎng)絡(luò)?；旧?，本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備通?？梢赃m于任何其他無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其例如是基于紅外(IR)通信技術(shù)的。
該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置適于在三角學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上使用至少第一、第二和第三參照點(diǎn)。該三角學(xué)技術(shù)進(jìn)而又可以基于三角測(cè)量或三邊測(cè)量過(guò)程。使用該三角測(cè)量過(guò)程，該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置適于確定各個(gè)角度，該各個(gè)角度規(guī)定了指向該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)的方向。有了這些角度即指向該各個(gè)參照點(diǎn)的方向的知識(shí)，和/或該移動(dòng)設(shè)備的方位的知識(shí)，以及有了該靜態(tài)的第一、第二和第三參照點(diǎn)的位置的進(jìn)一步知識(shí)，就足以能夠確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。
大體上，可替換地，可以以類(lèi)似的方式使用三邊測(cè)量過(guò)程來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備的位置。在這種情況下，在移動(dòng)設(shè)備處接收的和由該第一、第二和第三參照點(diǎn)同步發(fā)射的信號(hào)的延遲表示該移動(dòng)設(shè)備的位置。然而，對(duì)于本發(fā)明，優(yōu)選為基于三角測(cè)量來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備的位置。它可以被實(shí)施為已有的基于RF的網(wǎng)絡(luò)，然而，三邊測(cè)量過(guò)程的實(shí)施本質(zhì)上需要對(duì)該接入點(diǎn)或參照點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓δ苄孕薷摹?br> 依賴(lài)于應(yīng)用目的和特定的三角學(xué)技術(shù)，需要至少兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)參照點(diǎn)來(lái)明確確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。例如，當(dāng)該移動(dòng)設(shè)備僅受到二維變換時(shí)，例如在x-y平面變換但是在z方向上保持給定位置，那么一般地，當(dāng)該三角學(xué)技術(shù)是基于三角測(cè)量過(guò)程時(shí)，三個(gè)參照點(diǎn)就足以明確確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。當(dāng)該移動(dòng)設(shè)備還具有用于確定其方向的裝置時(shí)，那么僅僅基于兩個(gè)參照點(diǎn)就足以能夠確定其位置。使用三邊測(cè)量過(guò)程的類(lèi)似配置需要至少三個(gè)參照點(diǎn)以便明確確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。
然而，該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)適于發(fā)射預(yù)定的參照點(diǎn)特定的信號(hào)。該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置進(jìn)而又適于接收這些參照點(diǎn)特定的信號(hào)，以識(shí)別該參照點(diǎn)和執(zhí)行三角測(cè)量或三邊測(cè)量過(guò)程。
該用于測(cè)量分別由至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第一、第二和第三信號(hào)的裝置優(yōu)選地適于測(cè)量該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度。因此，該用于測(cè)量該至少第一、第二和第三信號(hào)的裝置適于測(cè)量該第一、第二和第三信號(hào)在移動(dòng)設(shè)備位置處的信號(hào)衰減。由該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一、第二和第三接入點(diǎn)發(fā)射的至少第一、第二和第三信號(hào)的衰減在空間中變化，并且因而被有效利用以確定通過(guò)至少該第一、第二和第三接入點(diǎn)中任何一個(gè)接入該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置。
該用于存儲(chǔ)的裝置適于將移動(dòng)設(shè)備的位置和該至少第一、第二和第三信號(hào)存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)條目。以這種方式，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)條目表示一個(gè)特定位置與在該位置接收的相應(yīng)一組至少第一、第二和第三信號(hào)之間的指派。通過(guò)將該移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)的多個(gè)不同位置，該數(shù)據(jù)庫(kù)最終可以提供信號(hào)強(qiáng)度組與移動(dòng)設(shè)備位置之間的完整映射。
以這種方式，僅適于測(cè)量由該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第一、第二和第三信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備能夠通過(guò)利用該數(shù)據(jù)庫(kù)而有效確定其位置。
優(yōu)選地，該用于確定本發(fā)明移動(dòng)設(shè)備的位置的參照點(diǎn)與該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)一致。因此，該參照點(diǎn)的功能，即發(fā)射參照點(diǎn)特定的信號(hào)，完全由該接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。以這種方式，不需要安裝額外的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的自主位置確定。
因此，本發(fā)明的設(shè)備允許自主生成和維護(hù)可以由各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備使用的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)?；谛盘?hào)強(qiáng)度測(cè)量的位置確定表示了一種高速和非常高效的確定位置的方法，因?yàn)榻尤朦c(diǎn)和移動(dòng)計(jì)算設(shè)備都不需要裝配額外的專(zhuān)用硬件部件。
通過(guò)比較，基于三角測(cè)量或三邊測(cè)量的位置確定由于需要掃描立體弧度而相當(dāng)緩慢。并且，它需要復(fù)雜的硬件部件。因此，本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備裝配有兩個(gè)不同的用于位置確定的系統(tǒng)。第一系統(tǒng)即基于三角測(cè)量的定位系統(tǒng)，用于確定移動(dòng)設(shè)備的物理位置以校準(zhǔn)基于信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的第二定位系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該移動(dòng)設(shè)備還包括適于確定該移動(dòng)設(shè)備是否靜止的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器。通過(guò)使用三角學(xué)技術(shù)即三角測(cè)量或三邊測(cè)量而確定移動(dòng)設(shè)備的位置要花費(fèi)預(yù)定的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔很容易超過(guò)幾秒。用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的基于三角學(xué)的技術(shù)需要該移動(dòng)設(shè)備在位置確定期間在給定位置上保持靜止。因此，必須確保，在該移動(dòng)設(shè)備的位置確定期間，該移動(dòng)設(shè)備不發(fā)生移動(dòng)。
而且，通過(guò)利用運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，還可以確保，在兩個(gè)測(cè)量過(guò)程即信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量和移動(dòng)設(shè)備位置確定循序執(zhí)行的情況下，信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量和位置確定在該移動(dòng)設(shè)備的相同位置上進(jìn)行。然而，該移動(dòng)設(shè)備的位置確定以及該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度測(cè)量也可以同時(shí)執(zhí)行。
優(yōu)選地，該移動(dòng)設(shè)備被設(shè)計(jì)成移動(dòng)的，但是不配有自主改變其位置的裝置。當(dāng)該移動(dòng)設(shè)備在確定其位置或測(cè)量該至少第一、第二和第三信號(hào)期間發(fā)生移動(dòng)時(shí)，該測(cè)量數(shù)據(jù)明顯失真并且不應(yīng)當(dāng)用于生成數(shù)據(jù)庫(kù)。在這種情況下，丟棄該測(cè)量數(shù)據(jù)，和/或中斷正在進(jìn)行的測(cè)量?？商鎿Q地，當(dāng)該移動(dòng)設(shè)備正在移動(dòng)時(shí)，該運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器還可以用于阻止啟動(dòng)測(cè)量過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置適于使用旋轉(zhuǎn)定向天線(pivoting beam antenna)和/或相控天線陣列。在這個(gè)實(shí)施例中，該用于確定位置的裝置適于使用三角測(cè)量過(guò)程。因而，該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置適于確定該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)被相對(duì)于該移動(dòng)設(shè)備的位置和方向所設(shè)置的方向。
該旋轉(zhuǎn)定向天線和/或相控天線陣列都適于確定接收參照點(diǎn)特定信號(hào)的角度。優(yōu)選地，該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)與該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)一致。從而，該第一、第二和第三接入點(diǎn)也用作第一、第二和第三參照點(diǎn)。例如在基于IEEE 802.11的通信網(wǎng)絡(luò)中，該接入點(diǎn)定期發(fā)射接入點(diǎn)特定的信標(biāo)。通過(guò)使用該相控天線陣列，可以至少粗略地確定由該移動(dòng)設(shè)備接收特定信標(biāo)的角度。
此外，該旋轉(zhuǎn)定向天線可以用于更精確地確定該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的方向。在這種情況下，可以有效地使用傾斜定向天線以掃描大范圍的立體弧度。特定信標(biāo)或參照點(diǎn)特定信號(hào)最大處的角度或立體弧度指定了該角度，并從而指定了指向該參照點(diǎn)的方向。然后使用該角度進(jìn)行基于三角測(cè)量的移動(dòng)設(shè)備的位置確定。
優(yōu)選地，當(dāng)該移動(dòng)設(shè)備具有傾斜定向天線和相控天線陣列時(shí)，這兩個(gè)天線的組合使用允許快速、精確和有效地確定該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)的相關(guān)方向信息。特別地，通過(guò)使用相控天線陣列，可以粗略確定朝向參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的方向。然后可以通過(guò)傾斜定向天線有效地使用該粗略確定。在這種情況下，該傾斜定向天線僅需要掃描對(duì)應(yīng)于通過(guò)相控天線陣列執(zhí)行的粗略方向確定的立體弧度。因而，該相控天線陣列用于粗略確定到參照點(diǎn)的方向，并且此后通過(guò)該傾斜定向天線例如拋物面天線，可以更精確地確定該角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該移動(dòng)設(shè)備還包括無(wú)線通信模塊，用于使得能夠在該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)中的任一個(gè)與該移動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選地，通過(guò)該無(wú)線通信模塊，可以測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度。因而，該無(wú)線通信模塊用作測(cè)量由該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一、第二和第三接入點(diǎn)發(fā)射的該至少第一、第二和第三信號(hào)的衰減的裝置。例如，當(dāng)該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE 802.11傳輸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線通信模塊優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為用于個(gè)人計(jì)算機(jī)或類(lèi)似便攜式計(jì)算設(shè)備的802.11擴(kuò)展卡。
以這種方式，使該移動(dòng)設(shè)備能夠通過(guò)該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一、第二和第三接入點(diǎn)向該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。因而，由該移動(dòng)設(shè)備測(cè)量的任何數(shù)據(jù)例如位置特定數(shù)據(jù)或信號(hào)強(qiáng)度特定數(shù)據(jù)，都可以被傳輸?shù)皆摕o(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。從而，該收集位置特定信號(hào)強(qiáng)度特征的數(shù)據(jù)庫(kù)可以本地存儲(chǔ)在該移動(dòng)設(shè)備中，或者可以存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的任何位置。
而且，可以使用各種數(shù)據(jù)庫(kù)以收集位置特定數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)位置特定數(shù)據(jù)，和/或處理該收集的數(shù)據(jù)。根據(jù)它們的應(yīng)用領(lǐng)域，這些各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以本地存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備中或者通過(guò)其他任何合適的網(wǎng)絡(luò)資源存儲(chǔ)。所獲得數(shù)據(jù)是位置信息特定或者信號(hào)強(qiáng)度信息特定的，其無(wú)線傳輸可以本地處理或者可以傳輸?shù)皆摕o(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的任何組件。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該移動(dòng)設(shè)備還包括用于請(qǐng)求將要被該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)臉?biāo)識(shí)信號(hào)的裝置。該用于請(qǐng)求標(biāo)識(shí)信號(hào)的裝置適于發(fā)射請(qǐng)求信號(hào)，該請(qǐng)求信號(hào)可以由該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一、第二和第三參照點(diǎn)和/或該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)接收。響應(yīng)于接收請(qǐng)求信號(hào)，該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)和/或該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)開(kāi)始發(fā)射標(biāo)識(shí)信號(hào)或者對(duì)于每個(gè)參照點(diǎn)或接入點(diǎn)特定的標(biāo)識(shí)信號(hào)的序列。
當(dāng)該用于確定移動(dòng)設(shè)備位置的裝置使用傾斜定向天線時(shí)，這是特別有利的。使用傾斜定向天線確定角度典型地需要掃描特定的立體弧度。根據(jù)分辨率，這種掃描結(jié)合了該傾斜定向天線的多個(gè)掃描位置。典型地，在這些掃描位置中的每一個(gè)處，該傾斜定向天線必須接收由特定參照點(diǎn)或接入點(diǎn)傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)標(biāo)識(shí)信號(hào)。
例如，由基于IEEE 802.11的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)傳輸?shù)碾S后的信標(biāo)具有大約100毫秒的時(shí)間間隙。因而，僅使用10個(gè)不同掃描位置的掃描將至少需要1秒鐘。該傾斜定向天線優(yōu)選為適于精確確定該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)或參照點(diǎn)被設(shè)置的角度。因此，該傾斜定向天線必須掃描大量的不同掃描位置以精確確定該三角測(cè)量過(guò)程所需的立體弧度。在這種情況下，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的任何兩個(gè)信標(biāo)之間的時(shí)間間隔是非常大的。
因此，該參照點(diǎn)或接入點(diǎn)適于以高得多的速率發(fā)射標(biāo)識(shí)信號(hào)序列，以實(shí)現(xiàn)使用該傾斜定向天線的快速和高效的掃描過(guò)程。因此該請(qǐng)求標(biāo)識(shí)信號(hào)的裝置是啟動(dòng)該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的參照點(diǎn)和/或接入點(diǎn)傳輸標(biāo)識(shí)信號(hào)序列的有效工具，該標(biāo)識(shí)信號(hào)序列可以被該移動(dòng)設(shè)備的傾斜定向天線的掃描有效地使用。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該移動(dòng)設(shè)備還包括固定裝置，其適于將該移動(dòng)設(shè)備附著到可以在無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的車(chē)狀設(shè)備。由于該移動(dòng)設(shè)備優(yōu)選地不被設(shè)計(jì)成自主移動(dòng)的，所以它被指定為隨著任何其他移動(dòng)設(shè)備而移動(dòng)，該其他移動(dòng)設(shè)備優(yōu)選地在該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)行規(guī)則運(yùn)動(dòng)。例如，本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備可以被附著到由清潔人員使用的任何車(chē)狀底座或擱物架上。這種清潔擱物架通常被移動(dòng)穿過(guò)建筑物，并且經(jīng)常靜止在各個(gè)位置。
當(dāng)清潔工例如在清潔窗戶時(shí)，該擱物架典型地是靜止的，并且該被附著到清潔人員擱物架上的移動(dòng)設(shè)備可以執(zhí)行專(zhuān)用的測(cè)量?？商鎿Q地，當(dāng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)被實(shí)現(xiàn)在醫(yī)療環(huán)境例如醫(yī)院中時(shí)，該移動(dòng)設(shè)備也可以被附著到例如輪椅或病床上。
通過(guò)將該移動(dòng)設(shè)備附著到該優(yōu)選為在無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的車(chē)狀設(shè)備上，可以由該移動(dòng)設(shè)備和該移動(dòng)設(shè)備與該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)接入點(diǎn)和參照點(diǎn)之間的相互作用來(lái)自主生成和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。因而，該信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)的生成和維護(hù)不再需要由網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)執(zhí)行，而是作為已有設(shè)備的規(guī)則運(yùn)動(dòng)的副產(chǎn)品。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其包括具有至少第一和第二接入點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，適于確定其位置并且還適于測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)闹辽俚谝缓偷诙盘?hào)的移動(dòng)設(shè)備。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還包括適于存儲(chǔ)該移動(dòng)設(shè)備的位置以及該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度的數(shù)據(jù)庫(kù)。該移動(dòng)設(shè)備適于在三角學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用至少第一和第二參照點(diǎn)來(lái)確定其自身位置。
因而，可以通過(guò)該數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立確定和指派該移動(dòng)設(shè)備的位置以及該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度。通過(guò)存儲(chǔ)該移動(dòng)設(shè)備的位置以及在該移動(dòng)設(shè)備的位置處測(cè)量的相應(yīng)第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度，在該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)的每個(gè)位置可以被指派有該至少第一、第二和第三信號(hào)的一組強(qiáng)度。可以通過(guò)該移動(dòng)設(shè)備或者該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的某處存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)庫(kù)，只要該移動(dòng)設(shè)備可以訪問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)以存儲(chǔ)位置與對(duì)應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度之間的指派。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)用作該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)。以這種方式，該接入點(diǎn)和參照點(diǎn)一致。因此，該用于生成數(shù)據(jù)庫(kù)的移動(dòng)設(shè)備可以在幾乎任何無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中使用，而不需要實(shí)現(xiàn)用于確定該移動(dòng)設(shè)備位置的額外的基礎(chǔ)設(shè)施。因而，基于三角學(xué)技術(shù)即三角測(cè)量或三邊測(cè)量的移動(dòng)設(shè)備的位置確定，可以有效地使用無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)已有的基礎(chǔ)設(shè)施，即該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種為無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)生成數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)。本發(fā)明的方法使用了移動(dòng)設(shè)備，并且包括步驟基于三角學(xué)技術(shù)通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)而確定該移動(dòng)設(shè)備的位置，測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)闹辽俚谝?、第二和第三信?hào)，將該至少第一、第二和第三信號(hào)指派到該移動(dòng)設(shè)備的位置，以及將該至少第一、第二和第三信號(hào)與該移動(dòng)設(shè)備的位置之間的指派存儲(chǔ)為該信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的條目。
通過(guò)隨后將該移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域內(nèi)的不同位置，可以確定各個(gè)位置，并且將其表征為由至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)闹辽俚谝?、第二和第三信?hào)的強(qiáng)度。該移動(dòng)設(shè)備的位置確定是基于三角學(xué)技術(shù)即三角測(cè)量或三邊測(cè)量，并且使用了至少第一、第二和第三參照點(diǎn)。優(yōu)選地，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的參照點(diǎn)和接入點(diǎn)一致。
該移動(dòng)設(shè)備的位置確定和該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度測(cè)量可以順序或同時(shí)進(jìn)行。在兩種情況下，都必須保證該移動(dòng)設(shè)備在位置確定或信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量期間不發(fā)生任何運(yùn)動(dòng)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于為無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)生成數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于執(zhí)行三角學(xué)計(jì)算過(guò)程以通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備位置的程序裝置。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括用于把由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)傳輸和由該移動(dòng)設(shè)備測(cè)量的該至少第一、第二和第三信號(hào)指派到該移動(dòng)設(shè)備位置的程序裝置。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括用于將該至少第一、第二和第三信號(hào)與該移動(dòng)設(shè)備位置之間的指派存儲(chǔ)為該信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的條目的程序裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括適于當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)庫(kù)條目的位置與第二數(shù)據(jù)庫(kù)條目的位置之間的距離低于預(yù)定閾值時(shí)，在至少第一和第二數(shù)據(jù)庫(kù)條目之間執(zhí)行加權(quán)過(guò)程的計(jì)算機(jī)程序裝置。例如，當(dāng)特定位置被重復(fù)測(cè)量并且當(dāng)該重復(fù)測(cè)量偏離已經(jīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的先前測(cè)量時(shí)，可以對(duì)該先前測(cè)量以及該重復(fù)測(cè)量都執(zhí)行加權(quán)過(guò)程。
例如，當(dāng)對(duì)于相同的位置測(cè)量得到不同的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，確定平均值并且將該平均值存儲(chǔ)為該數(shù)據(jù)庫(kù)條目是合理的。以這種方式，可以通過(guò)重復(fù)測(cè)量有效地最小化在測(cè)量期間可能發(fā)生的測(cè)量誤差或偏差。而且，該加權(quán)功能也可以為還沒(méi)有進(jìn)行測(cè)量的位置提供插值功能。因而，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品提供了用于優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的有效裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括適于在位置確定期間，當(dāng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)到該移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)時(shí)，丟棄三角學(xué)計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序裝置。因此，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品用于在確定其位置和測(cè)量該至少第一、第二和第三信號(hào)期間控制該移動(dòng)設(shè)備的靜止位置。
此外，要注意的是，在本申請(qǐng)的權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中

圖1示出了具有數(shù)據(jù)庫(kù)和移動(dòng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的框圖，圖2示出了無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和該移動(dòng)設(shè)備的框圖，圖3示出了該移動(dòng)設(shè)備的詳細(xì)框圖，圖4示意性示出了附著到無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的車(chē)狀設(shè)備的移動(dòng)設(shè)備，圖5描述了生成數(shù)據(jù)庫(kù)條目的流程圖，圖6是通過(guò)三角學(xué)技術(shù)確定該移動(dòng)設(shè)備位置的流程圖的表示。
圖1示出了具有無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102、移動(dòng)設(shè)備100和數(shù)據(jù)庫(kù)108的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的框圖。該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102具有第一接入點(diǎn)104、第二接入點(diǎn)106和第三接入點(diǎn)107。該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102可以具有分布在該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102覆蓋區(qū)域中的其他接入點(diǎn)。
移動(dòng)設(shè)備100具有運(yùn)動(dòng)傳感器116、定位模塊118和測(cè)量模塊120。運(yùn)動(dòng)傳感器116適于檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備100的任何運(yùn)動(dòng)，定位模塊118適于通過(guò)使用三角學(xué)技術(shù)例如三角測(cè)量或三邊測(cè)量來(lái)確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。移動(dòng)設(shè)備100的測(cè)量模塊120適于測(cè)量由接入點(diǎn)104、接入點(diǎn)106和接入點(diǎn)107無(wú)線傳輸?shù)男盘?hào)的強(qiáng)度。因?yàn)橛山尤朦c(diǎn)104、106、107發(fā)射的信號(hào)是以無(wú)向方式傳輸，所以該信號(hào)隨著與接入點(diǎn)104、106、107相距的距離增加而衰減。因而，由測(cè)量模塊120測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度嚴(yán)重依賴(lài)于該移動(dòng)設(shè)備相對(duì)于接入點(diǎn)104、106、107的位置。
移動(dòng)設(shè)備100的定位模塊118進(jìn)而又適于確定移動(dòng)設(shè)備100的位置。移動(dòng)設(shè)備100的位置確定是基于三角學(xué)技術(shù)，例如三邊測(cè)量或三角測(cè)量。在所示實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備的位置確定是基于使用第一、第二和第三參照點(diǎn)的三角測(cè)量過(guò)程的，在這種情況下該第一、第二和第三參照點(diǎn)與接入點(diǎn)104、106、107一致。，假定移動(dòng)設(shè)備100僅可以在二維平面內(nèi)移動(dòng)，通過(guò)確定接入點(diǎn)104和移動(dòng)設(shè)備100之間的第一角度或立體弧度，接入點(diǎn)106和移動(dòng)設(shè)備100之間的第二角度或立體弧度，以及接入點(diǎn)107和移動(dòng)設(shè)備之間的第三立體弧度，可以充分確定移動(dòng)設(shè)備100的位置?？商鎿Q地，該位置確定可以通過(guò)使用具有三維坐標(biāo)的其他接入點(diǎn)而擴(kuò)展成三維位置確定。
通過(guò)定位模塊118確定位置和分別測(cè)量由接入點(diǎn)104、106、107傳輸?shù)牡谝?、第二和第三信?hào)的強(qiáng)度可以順序地、同時(shí)地或者在部分重疊的時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行。假定在位置測(cè)量和信號(hào)測(cè)量期間移動(dòng)設(shè)備100保持靜止，那么該確定的位置被指派到所測(cè)量的第一、第二和第三信號(hào)。這種指派可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)108而有效實(shí)現(xiàn)。
因此，數(shù)據(jù)庫(kù)108具有至少三欄110、112、114。例如，欄110適于存儲(chǔ)位置數(shù)據(jù)，欄112適于存儲(chǔ)接入點(diǎn)104的信號(hào)強(qiáng)度信息，并且欄114適于存儲(chǔ)接入點(diǎn)106的信號(hào)強(qiáng)度信息。典型地，該位置數(shù)據(jù)被散布(granularized)在預(yù)定網(wǎng)格大小為例如25 cm的網(wǎng)格中。這就避免了過(guò)度精確(over-accurate)結(jié)果的存儲(chǔ)，并且允許相同區(qū)域中的重復(fù)測(cè)量被識(shí)別和平均。以這種方式，可以有效映射分別獲得的位置和信號(hào)強(qiáng)度信息。
在圖1所示的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)108被顯示為可以由移動(dòng)設(shè)備100以及無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102訪問(wèn)?？商鎿Q地，數(shù)據(jù)庫(kù)108可以存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備100中或者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)102存儲(chǔ)。
圖2示出了無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102和移動(dòng)設(shè)備100的框圖。這里，無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)102也具有接入點(diǎn)104、106和107，并且移動(dòng)設(shè)備100具有定位模塊118以及測(cè)量模塊120。此外，與圖1相比，這里，移動(dòng)設(shè)備100還具有無(wú)線通信模塊128，相控天線陣列124，以及旋轉(zhuǎn)定向天線126。因而，為了確定該移動(dòng)設(shè)備的位置，定位模塊128使用相控天線陣列124和/或旋轉(zhuǎn)定向天線126，該旋轉(zhuǎn)定向天線126可以實(shí)現(xiàn)為例如拋物面天線。
相控天線陣列124和旋轉(zhuǎn)定向天線126都適于接收由接入點(diǎn)104、106、107無(wú)線傳輸?shù)臉?biāo)識(shí)信號(hào)。該相控天線陣列124直接適于粗略地確定來(lái)自接入點(diǎn)104、106、107的標(biāo)識(shí)信號(hào)的入射角，而旋轉(zhuǎn)定向天線126適于掃描立體弧度以定位接入點(diǎn)104、106、107的位置。優(yōu)選地，相控天線陣列124提供兩個(gè)接入點(diǎn)104、106、107的位置的粗略確定，隨后，基于該粗略估計(jì)，旋轉(zhuǎn)定向天線隨后可以朝著接入點(diǎn)104定向，此后朝著接入點(diǎn)106，再后面朝著接入點(diǎn)107，從而精確確定接入點(diǎn)104、106、107可以被設(shè)置的方向。定位模塊118控制相控天線陣列124和旋轉(zhuǎn)定向天線126之間的相互作用。
天線124、126都適于分別確定移動(dòng)設(shè)備100和兩個(gè)接入點(diǎn)104、106、107之間的角度。通過(guò)該至少兩個(gè)相對(duì)于該移動(dòng)設(shè)備已知方位的角度，定位模塊118適于計(jì)算該移動(dòng)設(shè)備100的位置，因?yàn)榻尤朦c(diǎn)1 04、106、1 07的位置對(duì)于移動(dòng)設(shè)備100或者至少對(duì)于網(wǎng)絡(luò)102是已知的。在該移動(dòng)設(shè)備的方位是不可訪問(wèn)的情況下，需要至少三個(gè)參照點(diǎn)以充分確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。
使用接入點(diǎn)104、106、107的位置信息和移動(dòng)設(shè)備100與接入點(diǎn)104、106、107之間的角度相組合，有效地允許計(jì)算移動(dòng)設(shè)備100的位置。對(duì)于移動(dòng)設(shè)備100的位置的三維確定，需要至少一個(gè)其他接入點(diǎn)。
根據(jù)所需要的該位置確定的分辨率，僅通過(guò)相控天線陣列124可能已經(jīng)足以確定移動(dòng)設(shè)備100的位置。在需要移動(dòng)設(shè)備100的精確位置確定的情況下，定位模塊118有效使用相控天線陣列124和旋轉(zhuǎn)定向天線126的組合。特別地，通過(guò)使用IEEE 802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，相控天線陣列124優(yōu)選地適于檢測(cè)由接入點(diǎn)104、106、107定期傳輸?shù)男艠?biāo)。
由于要通過(guò)旋轉(zhuǎn)定向天線126執(zhí)行的充分角度掃描需要大量的信標(biāo)消息，因此向接入點(diǎn)104、106、107請(qǐng)求標(biāo)識(shí)信號(hào)序列是有利的。這種請(qǐng)求可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備100的無(wú)線通信模塊128傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)104、106、107。然后接入點(diǎn)104、106、107將發(fā)送具有比802.11標(biāo)準(zhǔn)的信標(biāo)高得多的重復(fù)率的標(biāo)識(shí)信號(hào)序列。因此，通過(guò)無(wú)線通信模塊128，移動(dòng)設(shè)備100也能夠通過(guò)接入點(diǎn)104、106、107向無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)102傳輸信號(hào)。
優(yōu)選地，該無(wú)線通信模塊被實(shí)現(xiàn)為商業(yè)上可以得到的IEEE 802.11無(wú)線通信組件。而且，通過(guò)使用無(wú)線通信模塊128，測(cè)量模塊120能夠測(cè)量分別從接入點(diǎn)104、106、107發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。
圖3是該移動(dòng)設(shè)備100的詳細(xì)框圖表示。除了圖2所示的描述之外，該移動(dòng)設(shè)備100還具有處理單元130，運(yùn)動(dòng)傳感器116，和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊132。定位模塊118適于通過(guò)使用相控天線陣列124和旋轉(zhuǎn)定向天線126來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備100的位置。測(cè)量模塊120適于測(cè)量由接入點(diǎn)104、106通過(guò)使用無(wú)線通信模塊128傳輸?shù)男盘?hào)的強(qiáng)度。處理單元130控制數(shù)據(jù)庫(kù)模塊132、定位模塊118、運(yùn)動(dòng)傳感器116和測(cè)量模塊120之間的相互作用。從而，處理單元130控制移動(dòng)設(shè)備100的整體功能。
數(shù)據(jù)庫(kù)模塊132適于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)庫(kù)或者該數(shù)據(jù)庫(kù)的至少一部分。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)模塊132中的數(shù)據(jù)庫(kù)可以由處理單元130訪問(wèn)，以便輸入新的數(shù)據(jù)庫(kù)條目、更新數(shù)據(jù)庫(kù)條目、刪除數(shù)據(jù)庫(kù)條目以及讀出數(shù)據(jù)庫(kù)條目。運(yùn)動(dòng)傳感器116適于檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備100是處于靜止位置還是發(fā)生運(yùn)動(dòng)。如果運(yùn)動(dòng)傳感器116向處理單元130指示該移動(dòng)設(shè)備不是靜止的，那么就中止、停止信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量或者位置確定，或者將丟棄相應(yīng)的結(jié)果。
圖4示意性生示出了附著到適于在地板144上移動(dòng)的車(chē)140的移動(dòng)設(shè)備100。圖4的示意性生顯示涉及建筑物內(nèi)部的地板和相鄰墻壁142。墻壁142具有三個(gè)空間分離的參照點(diǎn)150、152、154以及無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)104、106、107。這里，車(chē)140被以一種非常抽象的方式顯示。一般地，它可以被實(shí)現(xiàn)為在該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域內(nèi)頻繁移動(dòng)的任意種類(lèi)的車(chē)狀設(shè)備。
例如，該車(chē)可以實(shí)現(xiàn)為被清潔人員使用，并且用作垃圾箱和/或水桶的底座，或者提供用于掃帚或類(lèi)似清潔工具的附著裝置的擱物架。
優(yōu)選地，車(chē)140可以沿著地板144移動(dòng)，因此移動(dòng)設(shè)備100的位置只能相對(duì)于兩個(gè)坐標(biāo)而改變。在這種實(shí)施例中，第一和第二參照點(diǎn)150、152、154通過(guò)使用三角測(cè)量過(guò)程足以明確確定移動(dòng)設(shè)備100的位置。這里，參照點(diǎn)150、152、154提供了傳輸信標(biāo)和/或標(biāo)識(shí)信號(hào)的功能，其允許基于三角測(cè)量而確定移動(dòng)設(shè)備100的位置。
移動(dòng)設(shè)備100的位置確定決不需要限制到RF無(wú)線傳輸技術(shù)。此外，還可以應(yīng)用基于甚至是光學(xué)或紅外傳輸裝置的可適用的各種三角測(cè)量過(guò)程。優(yōu)選地，參照點(diǎn)150、152、154被設(shè)置在地板144上方的相同高度。對(duì)于接入點(diǎn)104、106、107也是同樣。以這種方式，可以減少與位置確定和/或信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量相關(guān)的誤差。此外，該系統(tǒng)還可以被實(shí)現(xiàn)為具有在地板144上方不同高度的接入點(diǎn)和參照點(diǎn)。
圖5示出了用于生成數(shù)據(jù)庫(kù)條目的流程圖。在第一步驟200中，該移動(dòng)設(shè)備通過(guò)使用三角學(xué)優(yōu)選為三角測(cè)量技術(shù)來(lái)確定其自身的位置。一旦該移動(dòng)設(shè)備的位置已經(jīng)被精確確定，那么在隨后步驟202中，測(cè)量由無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第一接入點(diǎn)發(fā)射的第一信號(hào)。測(cè)量該第一信號(hào)是指測(cè)量該信號(hào)的強(qiáng)度，其用作該移動(dòng)設(shè)備和該至少第一接入點(diǎn)之間的距離的指示。典型地，由接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)被作為對(duì)于該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)中每個(gè)特定的信標(biāo)而發(fā)射。因此，通過(guò)接收發(fā)射的信號(hào)，該移動(dòng)設(shè)備也能夠?qū)⒃摻邮盏男盘?hào)指派到該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)中的一個(gè)。在隨后的步驟204中，該移動(dòng)設(shè)備測(cè)量由該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的至少第二接入點(diǎn)發(fā)射的第二信號(hào)的強(qiáng)度。然后在步驟205中，相應(yīng)地確定由該至少第三接入點(diǎn)發(fā)射的第三信號(hào)的強(qiáng)度。
在所示流程圖中，步驟202、204和205被顯示為順序進(jìn)行的步驟。然而，也可以同時(shí)執(zhí)行該第一、第二和第三信號(hào)的測(cè)量。在步驟200已經(jīng)確定該移動(dòng)設(shè)備的位置，和在步驟202、204、205中已經(jīng)在該移動(dòng)設(shè)備的位置處測(cè)量該第一、第二和第三信號(hào)的至少第一、第二和第三強(qiáng)度之后，在隨后的步驟206中，將該確定的移動(dòng)設(shè)備的位置指派到該第一、第二和第三信號(hào)強(qiáng)度。然后，在步驟208中，將位置與該第一、第二和第三信號(hào)強(qiáng)度之間的指派作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)條目存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中?？商鎿Q地，也可以跳過(guò)步驟206，因?yàn)槲恢煤偷谝?、第二和第三信?hào)強(qiáng)度在數(shù)據(jù)庫(kù)中的分離存儲(chǔ)內(nèi)在地提供了位置和相應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度之間的指派。
在步驟208存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)庫(kù)條目之后，在步驟210中，該移動(dòng)設(shè)備可以移動(dòng)到不同的位置。該移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)典型地可以被實(shí)現(xiàn)為另一移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)的副產(chǎn)物，該另一移動(dòng)設(shè)備例如可以被清潔人員使用和易于在建筑物內(nèi)發(fā)生頻繁移動(dòng)。在步驟210該移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到不同位置之后，在隨后的步驟212中，檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備是否處于靜止位置。如果在步驟212，該移動(dòng)設(shè)備處于靜止位置，那么該方法返回步驟200，并且重復(fù)執(zhí)行確定該移動(dòng)設(shè)備位置和測(cè)量該第一和第二信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的整個(gè)過(guò)程。
在步驟212該移動(dòng)設(shè)備不是靜止的情況下，該方法返回步驟210，其中該移動(dòng)設(shè)備發(fā)生移動(dòng)。提供對(duì)該移動(dòng)設(shè)備靜止位置的檢驗(yàn)的步驟212優(yōu)選地通過(guò)使用該移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)。
圖6示出了通過(guò)使用三角測(cè)量過(guò)程來(lái)確定該移動(dòng)設(shè)備位置的流程圖。在第一步驟300中，啟動(dòng)位置確定過(guò)程。該位置確定可以響應(yīng)于該運(yùn)動(dòng)傳感器指示該移動(dòng)設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)而激活。然而，在步驟300激活該位置確定過(guò)程之后，在隨后的步驟302中，檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備是否處于靜止位置。如果在步驟302中或之后，該移動(dòng)設(shè)備不是靜止的，那么該方法返回步驟302，并且重復(fù)檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備是否靜止。只有在該移動(dòng)設(shè)備靜止的情況下，該方法才繼續(xù)步驟304，其中該移動(dòng)設(shè)備向該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)或接入點(diǎn)中的全部或任何一個(gè)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)信號(hào)序列。
從而，該移動(dòng)設(shè)備使用其無(wú)線通信模塊128以便向該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)參照點(diǎn)或接入點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求?？商鎿Q地，當(dāng)例如該無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，原則上可以跳過(guò)步驟304。在這種情況下，該網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)經(jīng)常發(fā)射信標(biāo)消息，其基本上允許確定該移動(dòng)設(shè)備相對(duì)于各個(gè)接入點(diǎn)或參照點(diǎn)位置的位置。
在步驟306，該移動(dòng)設(shè)備使用其定向天線以掃描一個(gè)立體弧度，從而確定可以跟蹤該網(wǎng)絡(luò)的參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的相對(duì)角度。因此，該典型地為拋物面天線的定向天線在一個(gè)角度范圍上掃描，并且對(duì)于每個(gè)角度監(jiān)視該測(cè)量信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。可以假定，最大測(cè)量信號(hào)對(duì)應(yīng)于所需要的角度信息。如果在所掃描的角度范圍內(nèi)有多個(gè)明顯分離的相似強(qiáng)度的強(qiáng)度最大值，那么忽略相應(yīng)的測(cè)量。在這種情況下，可以假定向著該參照點(diǎn)的直接方向被阻擋，并且僅測(cè)量反射。
因此，在步驟308，處理在步驟306執(zhí)行的掃描以確定到該第一參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的方向。在該方向確定之后，在隨后步驟310，檢驗(yàn)該采集的方向信息是否足以確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。例如，當(dāng)步驟306和308僅涉及確定指向第一參照點(diǎn)的角度時(shí)，必須接連確定指向該第二和第三接入點(diǎn)的其他角度。
因此，步驟310檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備的位置是否已經(jīng)可以確定。如果到第一、第二和第三接入點(diǎn)的方向已經(jīng)被確定，那么該方法繼續(xù)到步驟312，其中基于三角學(xué)計(jì)算而確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。否則，當(dāng)仍然缺少所需要的到第二和第三接入點(diǎn)的方向信息時(shí)，該方法返回步驟304，其中再次向第二或第三接入點(diǎn)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)信號(hào)序列。只要已經(jīng)收集到了允許精確確定該移動(dòng)設(shè)備的充分的方向數(shù)據(jù)，如步驟304至310所述的循環(huán)就繼續(xù)。
在已經(jīng)確定該到該第一和第二接入點(diǎn)的方向之后，在步驟312，基于三角學(xué)計(jì)算而確定該移動(dòng)設(shè)備的位置。因此，該移動(dòng)設(shè)備還需要該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的位置信息。由于該參照點(diǎn)和接入點(diǎn)典型地被作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的一部分而固定，所以它們的位置可以被存儲(chǔ)在該移動(dòng)設(shè)備中或者可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆撘苿?dòng)設(shè)備。
可替換地，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組件執(zhí)行該移動(dòng)設(shè)備的位置確定。在這種情況下，該移動(dòng)設(shè)備必須通過(guò)使用該無(wú)線通信模塊將所測(cè)量的到該第一、第二和第三參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的方向傳輸?shù)皆摕o(wú)線網(wǎng)絡(luò)。假定該移動(dòng)設(shè)備被限制到建筑物一層內(nèi)的二維移動(dòng)，那么該移動(dòng)設(shè)備位置的明確確定至少需要測(cè)量到第一、第二和第三參照點(diǎn)或接入點(diǎn)的方向。
在還有其他參照點(diǎn)或接入點(diǎn)可用的情況下，該移動(dòng)設(shè)備的位置確定可以考慮這些其他參照點(diǎn)或接入點(diǎn)。然后，當(dāng)任何一個(gè)到接入點(diǎn)或參照點(diǎn)的方向發(fā)生測(cè)量誤差時(shí)，用于確定該移動(dòng)設(shè)備位置的方程組可能是過(guò)度確定的(overdetermined)。尤其是對(duì)于這種情況，利用一個(gè)允許丟棄該測(cè)量值或用相鄰位置來(lái)加權(quán)所確定位置的加權(quán)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該移動(dòng)設(shè)備及其計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
在步驟312確定該移動(dòng)設(shè)備的位置之后，在隨后的步驟314中，檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備在位置確定過(guò)程期間是否移動(dòng)。當(dāng)在步驟314檢測(cè)到移動(dòng)時(shí)，該方法繼續(xù)到步驟318，其中丟棄該已確定的位置。因而，在這種情況下，可以假定該測(cè)量值由于該移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)而發(fā)生測(cè)量誤差。在步驟318之后，該方法返回步驟302，其中描述了專(zhuān)用于檢驗(yàn)該移動(dòng)設(shè)備是否靜止的循環(huán)。在相反的情況下，當(dāng)在步驟314沒(méi)有檢測(cè)到該移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)時(shí)，該方法繼續(xù)到步驟316，其中確定由第一和第二接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。因此，圖6的步驟316對(duì)應(yīng)于圖5的步驟202和204。
優(yōu)選地，甚至還可以更規(guī)則地執(zhí)行步驟314中所述的任何運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，例如在用于位置確定的單個(gè)步驟期間。通過(guò)經(jīng)常或幾乎不斷地觀測(cè)該移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)，可以即時(shí)丟棄正在進(jìn)行的位置和/或信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量。從而，一旦已經(jīng)到達(dá)該移動(dòng)設(shè)備的另一靜止位置，就可以發(fā)生另一次測(cè)量。
因此，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)設(shè)備和用于自主生成和更新指示無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)的位置相關(guān)信號(hào)特征的數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。由于該移動(dòng)設(shè)備優(yōu)選地被附著到在建筑物內(nèi)頻繁移動(dòng)的車(chē)狀設(shè)備上，所以網(wǎng)絡(luò)管理員不再需要人工測(cè)量不同位置上的信號(hào)強(qiáng)度。
參考標(biāo)記列表100移動(dòng)設(shè)備102網(wǎng)絡(luò)104接入點(diǎn)106接入點(diǎn)107接入點(diǎn)108數(shù)據(jù)庫(kù)110數(shù)據(jù)庫(kù)欄112數(shù)據(jù)庫(kù)欄114數(shù)據(jù)庫(kù)欄116運(yùn)動(dòng)傳感器118定位模塊120測(cè)量模塊124相控天線陣列126定向天線128無(wú)線通信模塊130處理單元132數(shù)據(jù)庫(kù)模塊140車(chē)142墻壁144地板150參照點(diǎn)152參照點(diǎn)154參照點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種用于為無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)生成數(shù)據(jù)庫(kù)(108)的移動(dòng)設(shè)備(100)，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)具有至少第一和第二接入點(diǎn)(104，106)，該移動(dòng)設(shè)備包括基于三角學(xué)技術(shù)通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)確定該移動(dòng)設(shè)備位置(118)的裝置，用于測(cè)量由該至少第一接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第一信號(hào)、測(cè)量由該至少第二接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第二信號(hào)、和測(cè)量由該至少第三接入點(diǎn)無(wú)線發(fā)射的至少第三信號(hào)的裝置，用于將該位置和該至少第一、第二和第三信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的移動(dòng)設(shè)備(100)，還包括適于確定該移動(dòng)設(shè)備是否靜止的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器(116)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的移動(dòng)設(shè)備(100)，其中該用于確定該移動(dòng)設(shè)備位置(118)的裝置適于使用傾斜定向天線(126)和/或相控天線陣列(124)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的移動(dòng)設(shè)備(100)，還包括無(wú)線通信模塊(128)，用于使得能夠在至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)中的任何一個(gè)與該移動(dòng)設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的移動(dòng)設(shè)備(100)，還包括用于請(qǐng)求要由該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)無(wú)線傳輸?shù)臉?biāo)識(shí)信號(hào)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的移動(dòng)設(shè)備(100)，還包括固定裝置，適于將該移動(dòng)設(shè)備附著到可以在該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的車(chē)狀設(shè)備(140)上。
7.一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)，移動(dòng)設(shè)備(100)，適于基于三角學(xué)技術(shù)通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)來(lái)確定其位置，并且還適于測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)闹辽俚谝?、第二和第三信?hào)，適于存儲(chǔ)該移動(dòng)設(shè)備的位置以及該至少第一、第二和第三信號(hào)的強(qiáng)度的數(shù)據(jù)庫(kù)(108)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)用作該至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)。
9.一種為無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)生成數(shù)據(jù)庫(kù)(108)的方法，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)，該方法使用了移動(dòng)設(shè)備(100)，并且包括步驟基于三角學(xué)技術(shù)通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)而確定該移動(dòng)設(shè)備的位置，測(cè)量由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)無(wú)線傳輸?shù)闹辽俚谝?、第二和第三信?hào)，該至少第一、第二和第三信號(hào)由該移動(dòng)設(shè)備測(cè)量，將該至少第一、第二和第三信號(hào)指派到該移動(dòng)設(shè)備的位置，將該至少第一、第二和第三信號(hào)與該移動(dòng)設(shè)備位置之間的指派存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)的條目。
10.一種用于為無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)生成數(shù)據(jù)庫(kù)(108)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(102)具有至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于執(zhí)行三角學(xué)計(jì)算過(guò)程以通過(guò)至少第一、第二和第三參照點(diǎn)(150，152，154)來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備位置的程序裝置，用于把由該至少第一、第二和第三接入點(diǎn)(104，106，107)傳輸和由該移動(dòng)設(shè)備測(cè)量的該至少第一、第二和第三信號(hào)指派到該移動(dòng)設(shè)備位置的程序裝置，用于將該至少第一、第二和第三信號(hào)與該移動(dòng)設(shè)備位置之間的指派存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)條目的程序裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括適于當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)庫(kù)條目的位置與第二數(shù)據(jù)庫(kù)條目的位置之間的距離低于預(yù)定閾值時(shí)，在至少第一和第二數(shù)據(jù)庫(kù)條目之間執(zhí)行加權(quán)過(guò)程的計(jì)算機(jī)程序裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括在位置確定期間，當(dāng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器(116)檢測(cè)到該移動(dòng)設(shè)備(100)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，適于丟棄三角學(xué)計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于生成和維護(hù)信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)的移動(dòng)設(shè)備和方法，該數(shù)據(jù)庫(kù)提供了建筑物內(nèi)的位置與由無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度之間的指派。本發(fā)明的移動(dòng)設(shè)備適于基于該網(wǎng)絡(luò)的專(zhuān)用參照點(diǎn)或接入點(diǎn)通過(guò)使用三角學(xué)技術(shù)來(lái)確定其自身的位置。該移動(dòng)設(shè)備還適于測(cè)量由該多個(gè)接入點(diǎn)傳輸?shù)男盘?hào)的信號(hào)強(qiáng)度。然后，將確定的該移動(dòng)設(shè)備的位置指派到一組測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度，并且存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)條目。優(yōu)選地，該移動(dòng)設(shè)備被附著到頻繁移動(dòng)穿過(guò)建筑物的車(chē)狀設(shè)備上。
文檔編號(hào)G01S3/02GK1965245SQ200580018703
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月9日
發(fā)明者M·鮑梅斯特, J·卡勒特, O·威施胡森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司