通過使用已經(jīng)在射頻定位系統(tǒng)中使用的本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，諸如測量發(fā)射器信號的飛行時(shí)間或信號強(qiáng)度及使用三角測量、三邊測量等，超聲波接收器可被用于參考一個(gè)或多個(gè)超聲波發(fā)射器確定其位置。例如，具有超聲波接收器的移動(dòng)設(shè)備可位于零售店、工廠、倉庫或其他室內(nèi)環(huán)境內(nèi)。在已知位置的固定超聲波發(fā)射器可在短突發(fā)(burst)中傳輸超聲波信號，超聲波信號可由在超聲波接收器中的超聲波轉(zhuǎn)換器來接收(音頻麥克風(fēng))。這些信號的定時(shí)或信號強(qiáng)度測量則可被用于確立接收器的位置。若干個(gè)超聲波發(fā)射器可被分布在環(huán)境內(nèi)以便提供具體移動(dòng)設(shè)備的更準(zhǔn)確的位置。

然而，有許多移動(dòng)設(shè)備嘗試在環(huán)境內(nèi)確立其位置以及在環(huán)境中與所有發(fā)射器進(jìn)行交互并不能同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)閱为?dú)的發(fā)射器信號會相互干擾。結(jié)果是，當(dāng)通過增加更多發(fā)射器將超聲波定位系統(tǒng)縮放至更大的空間時(shí)，將位置更新(刷新)速率保持在合理的水平變得困難。

對此問題的一種解決方案是使用在超聲波發(fā)射器集群中的發(fā)射器的同步時(shí)間片，從而使得相鄰的集群不會相互干擾。例如，在集群中的發(fā)射器可發(fā)送超聲波突發(fā)并且然后在由此發(fā)射器或其他發(fā)射器發(fā)送后續(xù)超聲波突發(fā)之前等待任何反射回波穩(wěn)定下來。雖然這種技術(shù)解決了干擾問題，但是移動(dòng)設(shè)備則只能在其特定的時(shí)間片更新其位置，即它們將具有不良位置更新速率。例如，在具有幾十個(gè)發(fā)射器的大的零售空間中，位置更新速率可降至幾十秒。

對此問題的另一種解決方案是供集群內(nèi)的發(fā)射器使用可由移動(dòng)設(shè)備區(qū)分的不同的頻率突發(fā)。這種解決方案將使用更多的超聲波帶寬，其中更大范圍的超聲波頻率可被使用。然而，當(dāng)今的移動(dòng)設(shè)備聽到通常在19至22kHz之間的超聲波頻率的能力有限。因此，擴(kuò)展可用帶寬的唯一方式將是取代移動(dòng)設(shè)備的現(xiàn)有音頻電路以便在更高頻率上進(jìn)行操作，這種方式成本高昂?？商娲? 地，可用頻率可被向下擴(kuò)展至音頻范圍中，但是這對于用戶將變得是破壞性的。

對此縮放問題的另一個(gè)解決方案是動(dòng)態(tài)地解除激活在其覆蓋范圍內(nèi)沒有設(shè)備的集群。當(dāng)活動(dòng)(active)集群的數(shù)量不過大時(shí)，這種方法工作良好。然而，當(dāng)有至少一個(gè)設(shè)備位于每一個(gè)集群覆蓋范圍中時(shí)，這種方法沒有提供優(yōu)勢。盡管這種方法仍然是很好的第一方法，因?yàn)閷τ谠S多場景沒有丟失準(zhǔn)確性，但是其并不全面。

對此縮放問題的另一個(gè)解決方案是當(dāng)活動(dòng)集群的數(shù)量對于可接受的位置更新速率變得太大時(shí)動(dòng)態(tài)地切換至基于接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)的模式。雖然這是一種非?？煽康姆椒?，但是其是以過度的準(zhǔn)確性作為交換的。

因而，需要一種技術(shù)以便在消除前述問題的同時(shí)為在室內(nèi)環(huán)境中的移動(dòng)設(shè)備提供良好的位置更新速率。此外，結(jié)合附圖以及前述背景，本發(fā)明的其他令人期望的特征和特性將通過隨后的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求書變得明顯。

附圖簡要說明

附圖與下面的詳細(xì)描述一起結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分并且用來進(jìn)一步說明包括所要求保護(hù)的發(fā)明的概念的實(shí)施例并解釋這些實(shí)施例的各種原理和優(yōu)勢，其中相同的參考數(shù)字在各個(gè)視圖中指代完全相同的或功能相似的元素。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的超聲波定位系統(tǒng)的簡化框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的具有發(fā)射器的室內(nèi)環(huán)境的俯視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的位置更新速率改進(jìn)的圖形表示。

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的方法的流程圖。

技術(shù)人員將會理解，圖中的元素是為了簡單和清楚而示出的，且不必按比例繪制。例如，在附圖中一些元素的尺寸可能相對其他元素被夸大，以便有助于提高對本發(fā)明的實(shí)施例的理解。

裝置和方法部件在附圖中已通過常規(guī)符號在適當(dāng)?shù)那闆r下被呈現(xiàn)， 僅展示了與理解本發(fā)明的實(shí)施例相關(guān)的這些具體細(xì)節(jié)以便不會以細(xì)節(jié)模糊本披露，這些細(xì)節(jié)對于因本文中的描述受益的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是非常明顯的。

詳細(xì)描述

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，如下文將詳細(xì)描述的，描述了用于在室內(nèi)環(huán)境中定位移動(dòng)設(shè)備同時(shí)減少與不良位置更新速率相關(guān)聯(lián)的問題的改進(jìn)的技術(shù)。

待定位的設(shè)備可包括各種各樣的商用和消費(fèi)者電子平臺，諸如蜂窩無線電話、移動(dòng)站、移動(dòng)單元、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、用戶設(shè)備、訂戶設(shè)備、訂戶站、移動(dòng)計(jì)算機(jī)、接入終端、遠(yuǎn)程終端、終端設(shè)備、無繩手機(jī)、游戲設(shè)備、智能手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理等，所有這些在本文中統(tǒng)稱為通信設(shè)備。每一個(gè)設(shè)備包括處理器，該處理器可進(jìn)一步耦合至鍵盤、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、音頻電路、顯示器、信號處理器以及其他如本領(lǐng)域中已知的并且為簡潔起見因此未詳細(xì)示出或描述的特征。

各種實(shí)體被適配成用于支持本發(fā)明的實(shí)施例的創(chuàng)造性概念。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，此處的附圖并未描述系統(tǒng)進(jìn)行操作所需的所有設(shè)備，而只是與此處的實(shí)施例的描述特別相關(guān)的那些系統(tǒng)部件和邏輯實(shí)體。例如，路由器、控制器、服務(wù)器、交換機(jī)、接入點(diǎn)/端口以及無線客戶端都可包括單獨(dú)的通信接口、收發(fā)器、存儲器等，所有這些設(shè)備都處于處理器的控制之下。一般而言，諸如處理器、收發(fā)器、存儲器以及接口的部件是公知的。例如，處理單元已知包括基本部件，諸如但不限于，微處理器、微控制器、存儲器高速緩存、應(yīng)用專用集成電路和/或邏輯電路。此類部件典型地被適配成用于實(shí)現(xiàn)算法和/或協(xié)議，這種算法和/或協(xié)議已使用高級設(shè)計(jì)語言或描述來表達(dá)、使用計(jì)算機(jī)指令來表達(dá)和/或使用消息收發(fā)邏輯流程圖來表達(dá)。

因此，給定算法、邏輯流程、消息/信令流程和/或協(xié)議規(guī)范，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員意識到可獲得以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行給定邏輯的一個(gè)或多個(gè)處理器的許多設(shè)計(jì)和開發(fā)技術(shù)。因此，所示的實(shí)體表示根據(jù)本文中的描述已被適配成用 于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種實(shí)施例的系統(tǒng)。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明的各方面可在各種物理部件中和貫穿各種物理部件被實(shí)現(xiàn)并且全部都不必受限于單個(gè)平臺實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明的存儲器和控制器方面可在以上所列的或貫穿此類部件分布的任何設(shè)備中被實(shí)現(xiàn)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲波定位系統(tǒng)的框圖。諸如壓電式揚(yáng)聲器或發(fā)射器116的多個(gè)超聲波應(yīng)答器可在環(huán)境內(nèi)被實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)發(fā)射器可在環(huán)境內(nèi)發(fā)送短超聲突發(fā)(例如140、141)。發(fā)射器可被固定到環(huán)境的天花板上并且面向環(huán)境的地板以便為移動(dòng)通信設(shè)備提供有限的區(qū)域從而接收超聲波突發(fā)。移動(dòng)設(shè)備100可包括數(shù)字信號處理器102以便處理由諸如麥克風(fēng)106的應(yīng)答器接收的超聲波突發(fā)140、141，并且具體地處理來自超聲波發(fā)射器116的信號140、141的定時(shí)以用于以重復(fù)間隔確定其位置。

麥克風(fēng)106向包括信號處理器102的接收器電路提供電信號108。設(shè)想到，移動(dòng)設(shè)備可使用現(xiàn)有的具有典型的44.1kHz采樣頻率的音頻電路，這個(gè)頻率對于商業(yè)音頻設(shè)備來說是非常常見的采樣頻率，其涉及可用的用于處理音頻信號的頻率上限22.05kHz。設(shè)想到，例如，移動(dòng)設(shè)備接收器電路在數(shù)字域中使用耦合至數(shù)字信號處理器102的模數(shù)轉(zhuǎn)換器101被實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該認(rèn)識到，為了附圖的簡潔性，包括放大器、數(shù)字濾波器等的其他部件未示出。例如，麥克風(fēng)信號108可在麥克風(fēng)106之后的音頻放大器中被放大。

處理器102也可被耦合至控制器103以及無線局域網(wǎng)接口104用于在通信網(wǎng)絡(luò)120中與其他設(shè)備以及控制器130進(jìn)行無線通信。每個(gè)發(fā)射器110可被耦合至其自身的控制器112以及無線局域網(wǎng)接口114用于在通信網(wǎng)絡(luò)120中與服務(wù)器或后端控制器130進(jìn)行無線通信?？商娲兀苿?dòng)設(shè)備100和發(fā)射器110中的任一個(gè)者或兩者可通過無線局域網(wǎng)連接(如所示)或諸如以太網(wǎng)接口連接的有線接口連接(未表示)連接至通信網(wǎng)絡(luò)120。無線通信網(wǎng)絡(luò)120可包括局域和廣域無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)或其他IEEE 802.11無線通信系統(tǒng)，包括虛擬和擴(kuò)展虛擬網(wǎng)絡(luò)。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明也可應(yīng)用于其他無線通信系統(tǒng)。例如，下面的描述可應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，該一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE 802.xx的、利用諸如IEEE的802.11、802.16或802.20的無線技 術(shù)、被修改成本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。確立此類網(wǎng)絡(luò)所需的協(xié)議和消息收發(fā)在本領(lǐng)域是已知的并且為了簡潔性將不在此處呈現(xiàn)。

每一個(gè)超聲波發(fā)射器110的控制器112提供給揚(yáng)聲器116頻率音調(diào)以便將其在超聲波突發(fā)140、141中以預(yù)定時(shí)間發(fā)射給位于環(huán)境內(nèi)的通信設(shè)備100。預(yù)定時(shí)間可由后端控制器130調(diào)度以避免附近的發(fā)射器之間的干擾。換言之，發(fā)射器在時(shí)間上被調(diào)度成相隔足夠遠(yuǎn)，從而使得在任何其他發(fā)射器有機(jī)會發(fā)射其突發(fā)并由在那個(gè)發(fā)射器的位置內(nèi)的任何設(shè)備進(jìn)行檢測之前那個(gè)設(shè)備將接收那個(gè)突發(fā)并將其上報(bào)回給定位引擎。揚(yáng)聲器通常將廣播具有大約兩毫秒的持續(xù)時(shí)間的突發(fā)，其中突發(fā)由大約200毫秒隔開以使得混響逐漸消失。有待由每一個(gè)發(fā)射器110使用的后續(xù)突發(fā)之間的特定振幅、頻率和定時(shí)可由后端控制器130中的調(diào)度器通過網(wǎng)絡(luò)120指示。發(fā)射器被配置成具有貫穿大約19-22kHz頻率范圍的可用輸出。

移動(dòng)設(shè)備100的處理器102是可操作的以便辨別在其麥克風(fēng)信號108中接收的音調(diào)的頻率和定時(shí)。音調(diào)以在大約19-22kHz的頻率范圍內(nèi)的頻率被廣播以便使得現(xiàn)有的移動(dòng)設(shè)備處理器102分析在頻域中的突發(fā)從而檢測音調(diào)。19-22kHz范圍已被選擇，從而使得移動(dòng)設(shè)備的現(xiàn)有的音頻電路將能夠檢測超聲波音調(diào)，而無需在環(huán)境內(nèi)的任何用戶聽到音調(diào)。另外，設(shè)想到，在19-22kHz范圍內(nèi)有少許音頻噪音干擾超聲波音調(diào)。

設(shè)想到，移動(dòng)設(shè)備的處理器102將使用快速傅里葉變換(FFT)以便辨別突發(fā)音調(diào)以用于在頻域中的定時(shí)和/或接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)測量。特別地，戈澤爾算法可被用于檢測接收到有待用于飛行時(shí)間測量的音調(diào)的定時(shí)。實(shí)際上，移動(dòng)設(shè)備可僅測量當(dāng)其接收到兩個(gè)或更多個(gè)不同發(fā)射器的突發(fā)的時(shí)間并且將此定時(shí)信息供應(yīng)給后端控制器。在后端控制器130中的位置分析引擎可從移動(dòng)設(shè)備接收定時(shí)信息并且減去發(fā)射器被指示發(fā)射突發(fā)的時(shí)間從而確定至移動(dòng)設(shè)備的每一突發(fā)的飛行時(shí)間。例如，給定不同發(fā)射器信號沿著固定發(fā)射器的已知位置至移動(dòng)設(shè)備的飛行時(shí)間，在后端控制器中的位置分析引擎可使用已知的三邊測量技術(shù)確定移動(dòng)設(shè)備的位置。在另一場景中，移動(dòng)設(shè)備可測量兩個(gè)或更多個(gè)不同發(fā)射器的接收的音調(diào)的信號強(qiáng)度并且將信號強(qiáng)度和定時(shí)信 息供應(yīng)給后端控制器。已知其調(diào)度器指示每一個(gè)發(fā)射器發(fā)送其突發(fā)的時(shí)間，后端控制器則可為每一個(gè)發(fā)射器的突發(fā)確定至移動(dòng)設(shè)備的距離，其中更近的發(fā)射器產(chǎn)生更強(qiáng)的音調(diào)。通過使用已知的三邊測量技術(shù)，在后端控制器中的位置分析引擎則可確定移動(dòng)設(shè)備的位置?？商娲?，移動(dòng)設(shè)備可接收從后端控制器或發(fā)射器自身發(fā)送突發(fā)的時(shí)間并且從移動(dòng)設(shè)備接收到突發(fā)的時(shí)間中減去該時(shí)間從而確定至移動(dòng)設(shè)備的突發(fā)的飛行時(shí)間。給定不同發(fā)射器信號沿著固定發(fā)射器的已知位置至移動(dòng)設(shè)備的飛行時(shí)間，移動(dòng)設(shè)備可確定其自身的位置。

例如，如果設(shè)備的硬件有能力進(jìn)行更準(zhǔn)確的飛行時(shí)間測量，考慮到某些移動(dòng)設(shè)備支持更準(zhǔn)確/更高刷新速率模式，則后端控制器可驅(qū)動(dòng)發(fā)射器以預(yù)定義的時(shí)間為飛行時(shí)間測量廣播超聲波定位突發(fā)，并且飛行時(shí)間定位模式可由移動(dòng)設(shè)備使用以便測量這些定位音調(diào)的定時(shí)，并且如果設(shè)備的硬件僅有能力進(jìn)行更低準(zhǔn)確度的信號強(qiáng)度測量(即接收信號強(qiáng)度指示或RSSI)，則后端控制器調(diào)度器可驅(qū)動(dòng)發(fā)射器為信號強(qiáng)度測量廣播超聲波定位突發(fā)，并且信號強(qiáng)度定位模式可由那個(gè)設(shè)備使用以便測量這些定位音調(diào)的信號強(qiáng)度。

本發(fā)明在19-22.05kHz的有限超聲波頻率范圍內(nèi)進(jìn)行操作。假定為了準(zhǔn)確性，脈沖持續(xù)時(shí)間需要非常短，并且由于有限的智能電話能力，只有少數(shù)不同高聲壓水平(SPL)頻率在它們在此頻率范圍內(nèi)重疊之前可被使用。同樣地，由于可與移動(dòng)設(shè)備發(fā)生的多普勒頻移，必須使用特定頻率之間的保護(hù)頻帶并且因此在此范圍內(nèi)可被準(zhǔn)確識別的可辨別頻率音調(diào)的量是有限的。從超音波頻帶的利益出發(fā)(19kHz至22.05kHz)，在仍然為多達(dá)+/-125Hz的多普勒頻移留出空間的同時(shí)(足夠的裕量以便容納將從非?？斓男凶咚俣戎写嬖?，只可能分辨出四到五種不同的音調(diào)。

每一個(gè)發(fā)射器被配置成用于廣播有限覆蓋范圍或區(qū)域上的突發(fā)。為了不可見性和清楚的信令，發(fā)射器可被固定到環(huán)境的天花板上，其中每一個(gè)發(fā)射器的位置和覆蓋范圍是已知的和固定的，發(fā)射器被定向以便朝向環(huán)境的地板發(fā)射向下突發(fā)，從而使得來自發(fā)射器的突發(fā)被聚焦以便僅覆蓋環(huán)境的有限的、限定的地板空間或區(qū)域。

實(shí)際上，已經(jīng)確定了在典型零售環(huán)境中和在通常操作下的一個(gè)發(fā)射 器可提供大約五十平方英尺的覆蓋范圍。因此，多個(gè)發(fā)射器110被提供以便完全覆蓋室內(nèi)環(huán)境并且這些發(fā)射器在柵格中間隔大約五十五英尺。根據(jù)本發(fā)明，移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入環(huán)境并且與后端控制器的無線局域網(wǎng)(WLAN)相關(guān)聯(lián)，并且提供了軟件應(yīng)用以便實(shí)現(xiàn)在本文描述的定位技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明，每一個(gè)超聲波發(fā)射器可發(fā)射可調(diào)整的高于正常的聲壓水平(SPL)。這將提供能夠由正常五十五平方英尺之外的移動(dòng)設(shè)備檢測的擴(kuò)展范圍信號。例如，一個(gè)發(fā)射器的SPL可增加到足夠提供比正常情況大九倍的一百五十五平方英尺上的覆蓋。

出于定位的目的，后端控制器可指示特定的發(fā)射器以特定時(shí)間或頻率發(fā)射其突發(fā)。本發(fā)明提供了鄰近區(qū)域中的發(fā)射器無法以相同的時(shí)間或頻率發(fā)射其超聲波突發(fā)從而避免干擾，雖然如果非鄰近區(qū)域中的發(fā)射器之間有最小的干擾，它們可以在相同的時(shí)間或頻率發(fā)射其超聲波突發(fā)。不同的頻率、數(shù)組頻率、突發(fā)持續(xù)時(shí)間以及突發(fā)定時(shí)可由每一個(gè)發(fā)射器使用。移動(dòng)通信設(shè)備可接收這些音調(diào)并且向后端控制器提供定時(shí)和/或信號強(qiáng)度信息，該后端控制器包括可被用于定位移動(dòng)設(shè)備的定位引擎。例如，移動(dòng)設(shè)備可向后端控制器130傳輸其在通信網(wǎng)絡(luò)120上檢測的音調(diào)的定時(shí)、信號強(qiáng)度或RSSI以及可能頻率、信息，該后端控制器可基于此信息以及發(fā)射器位置的已知的地板平面圖確定移動(dòng)設(shè)備的位置。在此示例中，假設(shè)后端控制器以及移動(dòng)設(shè)備的定時(shí)被同步。

移動(dòng)設(shè)備得益于其位置的最小可能的刷新速率。在定位過程中，正在使用飛行時(shí)間測量的這些移動(dòng)設(shè)備被預(yù)期具有大約每500mS的位置更新速率(對于三個(gè)樣本每秒兩次更新-平均1.5秒)。正在使用信號強(qiáng)度測量的這些移動(dòng)設(shè)備被預(yù)期具有大約三個(gè)樣本每兩秒的位置更新速率-平均6秒。通過使用來自由后端控制器在集群中激活的發(fā)射器的超聲波定位突發(fā)廣播，每一個(gè)通信設(shè)備進(jìn)行后端控制器所需的其定位測量。

在本文描述的技術(shù)特定于基于飛行時(shí)間的超聲波定位系統(tǒng)，但也可以用于射頻(RF)發(fā)射器系統(tǒng)。本發(fā)明增加了發(fā)射器超聲波突發(fā)(例如測距脈沖)的發(fā)射功率水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出典型定位所需的水平。結(jié)果是，超聲波突發(fā)的范圍被增加以便為更遠(yuǎn)的移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生合適的信噪比(SNR)從而更準(zhǔn)確地對自身進(jìn)行定位。

圖2展示了包括固定到環(huán)境的天花板上的十六個(gè)向下發(fā)射式發(fā)射器的典型零售環(huán)境的俯視圖。盡管示出了發(fā)射器位置的直線圖案，但是應(yīng)認(rèn)識到，發(fā)射器可以在包括例如三角形和六邊形的任何不規(guī)則或規(guī)則圖案被定位。在通常的操作中，每一個(gè)發(fā)射器覆蓋五十五英尺范圍。為了最小化發(fā)射器之間的干擾，發(fā)射器可在時(shí)分復(fù)用模式下被操作和/或利用不同的頻率音調(diào)。

位于環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備需要靠近至少兩個(gè)發(fā)射器并且優(yōu)選地三個(gè)或四個(gè)發(fā)射器以便被正確定位。例如，如果移動(dòng)設(shè)備位于附近的發(fā)射器ABDE內(nèi)，后端控制器將激活這些發(fā)射器用于移動(dòng)設(shè)備的正確定位，即這四個(gè)發(fā)射器形成活動(dòng)集群-小集群1。類似地，如果移動(dòng)設(shè)備存在于發(fā)射器BCEF內(nèi)，這四個(gè)發(fā)射器形成活動(dòng)小集群2，并且以此類推形成小集群3-DEGH和小集群4-EFHI。位于環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備越多，形成的活動(dòng)集群越多，并且集群之間的的干擾可能性越高。

利用發(fā)射器之間的時(shí)間片降低了干擾的可能性但是增加了突發(fā)之間的時(shí)間，導(dǎo)致針對每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的位置更新之間的周期變長，即增加的更新速率周期。例如，如果所有小集群1-4是活動(dòng)的，則后端控制器的調(diào)度器可指示每一個(gè)發(fā)射器A-I依序發(fā)射其突發(fā)。如果活動(dòng)集群密度過高，諸如在這種情況下，在這些范圍中的一個(gè)范圍中的移動(dòng)單元可能無法以足夠的更新速率更新其位置，因?yàn)槊恳粋€(gè)發(fā)射器將需要循環(huán)通過其分配的時(shí)間片。在這種情況下，后端控制器可解除激活小集群1-4并指示發(fā)射器ACGI以便僅使用四個(gè)發(fā)射器ACGI來增加其SPL從而將其覆蓋范圍擴(kuò)展至覆蓋該范圍的四倍(例如100英尺范圍)的新活動(dòng)2X集群。以此方式，移動(dòng)設(shè)備在能夠更新其位置之前僅需要等待四突發(fā)周期而不是以前的九突發(fā)周期。如果活動(dòng)集群密度仍然過高，其中在2X活動(dòng)集群內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備無法以足夠的更新速率更新其位置時(shí)，后端控制器可解除激活小集群或2X集群并指示發(fā)射器AJKL以便進(jìn)一步增加其SPL從而將其覆蓋范圍擴(kuò)展至覆蓋該范圍的九倍(例如150英尺范圍)的新活動(dòng)3X集群。

圖3是由本發(fā)明提供的改進(jìn)的圖形表示。使用來自移動(dòng)設(shè)備的飛行時(shí)間測量以用于定位，如果更新速率周期增加太多(即在一個(gè)范圍有太多活動(dòng) 發(fā)射器集群導(dǎo)致了更新速率周期接近六秒)，控制器也可在指示這些相同發(fā)射器增加其SPL從而增加更大的集群的覆蓋范圍的同時(shí)解除激活小集群中的這些發(fā)射器以及更大的集群范圍中的活躍發(fā)射器。以此方式，在顯著地提高位置更新速率的同時(shí)，定位覆蓋范圍可被增加(具有極小的準(zhǔn)確性的下降)。例如，如果通常由四個(gè)小集群覆蓋的范圍的發(fā)射器使其SPL增至雙倍范圍從而在僅大約使位置誤差(即從大約一英尺至二英尺)翻倍的同時(shí)導(dǎo)致了4:1更新速率周期改進(jìn)，則通常由四個(gè)小集群覆蓋的范圍可由一個(gè)2X集群覆蓋。進(jìn)一步地，如果通常由九個(gè)小集群覆蓋的范圍的發(fā)射器使其SPL增至三倍范圍從而在僅大約使位置誤差(即從大約一英尺至三英尺)增至三倍的同時(shí)導(dǎo)致了9:1更新速率周期改進(jìn)，則通常由九個(gè)小集群覆蓋的范圍可由一個(gè)3X集群覆蓋。這比切換至RSSI定位模式的現(xiàn)有技術(shù)的方法好很多，其中位置誤差在同一更新速率周期可接近十五英尺。

可選地，發(fā)射器可被指示以便當(dāng)處于增加的范圍的活動(dòng)集群中時(shí)使用更寬的脈沖寬度用于其超聲波突發(fā)。更寬的脈沖允許更多的能量被發(fā)射，確保較遠(yuǎn)距離處的檢測。這增加了捕捉位于更大的活動(dòng)集群內(nèi)的所有移動(dòng)設(shè)備的可能性，盡管導(dǎo)致更低的準(zhǔn)確性。

在另一種選擇中，當(dāng)活動(dòng)集群密度不是問題并且移動(dòng)設(shè)備能夠以足夠的速率刷新其位置時(shí)，本發(fā)明設(shè)想到周期性地激活大得多的集群范圍以便以更少的時(shí)間開銷為在環(huán)境內(nèi)的設(shè)備提供快速位置樣本。例如，在環(huán)境的每一個(gè)角落中的發(fā)射器可被選擇以便形成一個(gè)非常大的包含整個(gè)環(huán)境的集群。為了以長混響時(shí)間為代價(jià)捕獲在環(huán)境內(nèi)的所有移動(dòng)設(shè)備的位置，這些發(fā)射器可被指示發(fā)射非常高的聲壓水平(如果不是最大SPL)。有利地，此技術(shù)提供了可被用于增加現(xiàn)有設(shè)備位置的可信度的附加位置樣本并且甚至可以捕獲先前未檢測到的設(shè)備。結(jié)果是，總體位置準(zhǔn)確性提高了，因?yàn)樵诮档蛡€(gè)體位置樣本的不確定性的同時(shí)設(shè)備圍繞環(huán)境移動(dòng)。

在以上實(shí)施例中，本發(fā)明將取決于活動(dòng)發(fā)射器集群的密度適配發(fā)射器集群范圍。如果活動(dòng)發(fā)射器密度過高，位置更新刷新速率周期可變得過高，導(dǎo)致后端控制器更準(zhǔn)確地定位和追蹤在環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)的能力減弱。 這很重要，因?yàn)楹蠖丝刂破髡{(diào)度器必須激活/解除激活在環(huán)境中的發(fā)射器以便正確地服務(wù)其中的移動(dòng)設(shè)備。例如，如果只能每六秒確立移動(dòng)設(shè)備的位置，那個(gè)設(shè)備可能已經(jīng)移動(dòng)到不同的范圍并且后端控制器可能發(fā)現(xiàn)其激活了錯(cuò)誤的發(fā)射器/集群。因此，本發(fā)明在僅最低限度地增加位置誤差的同時(shí)激活更大的集群范圍以便增加更新速率從而增加定位可信度。而且，誤差增加少于在過大位置更新周期之間移動(dòng)的移動(dòng)設(shè)備可覆蓋的距離量。

確定什么時(shí)間活動(dòng)發(fā)射器密度過高從而請求改變集群范圍的閾值可憑經(jīng)驗(yàn)確定并且取決于且針對以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)被測量：活動(dòng)發(fā)射器之間的已調(diào)度的時(shí)間片的時(shí)長和數(shù)量、可由活動(dòng)發(fā)射器使用的可獲得的頻率的數(shù)量、在集群內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備的數(shù)量、干擾水平以及移動(dòng)設(shè)備的更新速率周期。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例示出了用于使用自適應(yīng)發(fā)射器集群范圍對在環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行超聲波定位的方法。

第一步驟400包括提供在該環(huán)境內(nèi)的多個(gè)固定超聲波發(fā)射器，這些發(fā)射器是可操作的以便被激活從而向在該環(huán)境的預(yù)定義的覆蓋范圍內(nèi)的服務(wù)移動(dòng)通信設(shè)備提供發(fā)射器的活動(dòng)集群。

下一步驟402包括由這些發(fā)射器向位于該環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)通信設(shè)備發(fā)射超聲波突發(fā)。

下一步驟404包括使用該多個(gè)超聲波突發(fā)確定在該環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備的位置。

下一步驟406包括確立在該環(huán)境內(nèi)的活動(dòng)集群的密度。

下一步驟408包括響應(yīng)于該活動(dòng)集群密度來適配每一個(gè)集群的范圍。

可選的步驟410包括當(dāng)該集群范圍增加時(shí)增加該突發(fā)的脈沖寬度。

可選的步驟412包括周期性地且暫時(shí)性地增加集群范圍以便為在該環(huán)境內(nèi)的所有移動(dòng)通信設(shè)備提供位置樣本。

有利地，本發(fā)明提供超聲波定位系統(tǒng)，該超聲波定位系統(tǒng)也在降低網(wǎng)絡(luò)流量的同時(shí)以較少量的準(zhǔn)確性(參見圖3)換取大大改善的位置更新速率。

在前述說明書中，已經(jīng)描述了具體實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員認(rèn)識到，在不脫離在以下權(quán)利要求書中列出的本發(fā)明的范圍的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行各種修改和改變。相應(yīng)地，有待在說明性而非限制性的意義上看待本說明書和附圖，并且所有此類修改都旨在包括在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。

益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案、以及可導(dǎo)致任何益處、優(yōu)點(diǎn)、或解決方案發(fā)生或變得更明顯的任何元素不應(yīng)該被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵、所需、或?qū)嵸|(zhì)的特征或元素。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書(包括本申請未決期間所作的任何修改以及所公布的那些權(quán)利要求的等同物)來限定。

而且，在本文件中，諸如第一和第二、頂部和底部等的關(guān)系型術(shù)語僅被用于將一個(gè)實(shí)體或者動(dòng)作與另一實(shí)體或者動(dòng)作進(jìn)行區(qū)分，而不是必然要求或者暗示這些實(shí)體或動(dòng)作之間的任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。術(shù)語“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(contains)”、“包含(containing)”或它們的任何其他變形旨在覆蓋非排他性包括，從而使得包括、具有、包括、包含元素列表的過程、方法、物品或裝置不僅僅包括這些元素并且可以包括其他未清楚地列出或這種過程、方法、物品或裝置固有的元素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括...一個(gè)”、“具有...一個(gè)”、“包括...一個(gè)”、“包含...一個(gè)”限定的元素并不排除在包括、具有、包括、包含該元素的過程、方法、物品或者裝置中存在附加的相同元素。術(shù)語“一個(gè)(a)”和“一個(gè)(an)”被定義為一個(gè)或多個(gè)，除非此處另有明確陳述。術(shù)語“基本上(substantially)”、“實(shí)質(zhì)上(essentially)”、“大致上(approximately)”、“大約(about)”或它們的任何其他版本被定義為接近本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解，并且在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，該術(shù)語被定義為在10％以內(nèi)、在另一實(shí)施例中在5％以內(nèi)、在另一實(shí)施例中在1％以內(nèi)以及在另一實(shí)施例中在0.5％以內(nèi)。本文所使用的術(shù)語“耦合”被定義為連接，但不必是直接地連接并且不必是機(jī)械地連接。以一定方式“配置”的設(shè)備或結(jié)構(gòu)至少以該方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。

將理解的是，某些部件可由一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ锰幚砥骰蛱幚碓O(shè) 備(諸如微處理器、數(shù)字信號處理器、定制處理器和現(xiàn)場可編程門陣列以及唯一存儲的程序指令(包括軟件和固件兩者))組成，該唯一存儲的程序指令結(jié)合某些非處理器電路控制該一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)本文所描述的方法和/或裝置的一部分、大部分或者所有功能?？商娲?，一部分或全部功能可由未存儲有程序指令的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，或者在一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用專用集成電路中實(shí)現(xiàn)，其中每一個(gè)功能或者某些功能的一些組合被實(shí)現(xiàn)為定制邏輯。當(dāng)然，可使用這兩種方法的組合。

而且，實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)具有存儲在其上以用于對計(jì)算機(jī)(例如，包括處理器)進(jìn)行編程的計(jì)算機(jī)可讀代碼以便執(zhí)行如本文所描述和要求保護(hù)的方法。此類計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的示例包括但不限于硬盤、致密盤只讀存儲器、光存儲設(shè)備、磁性存儲設(shè)備、只讀存儲器、可編程只讀存儲器、可擦除可編程只讀存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器以及閃速存儲器。進(jìn)一步地，可以預(yù)期，盡管可能需要大量工作以及由例如可獲得的時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)考慮因素推動(dòng)的許多設(shè)計(jì)選擇，但普通技術(shù)人員在得到本文所披露的概念和原理的指導(dǎo)后，將能夠容易地釆用最少實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生這類軟件指令和程序。

提供本摘要以允許讀者快速確定本技術(shù)披露的性質(zhì)。摘要是在理解其將不會被用來解釋或限制權(quán)利要求書的范圍或含義的情況下提交的。另外，在前述的詳細(xì)描述中，可以看到，出于將本披露連成一個(gè)整體的目的而將各種特征一起組合到各種實(shí)施例中。本披露的方法并不被解釋為反映所要求保護(hù)的實(shí)施例要求比每個(gè)權(quán)利要求中明確陳述的更多特征的意圖。相反，正如以下的權(quán)利要求書所反映的，創(chuàng)造性主題在于少于單個(gè)披露的實(shí)施例的全部特征。因此，以下權(quán)利要求書由此被并入詳細(xì)描述中，其中每個(gè)權(quán)利要求本身代表單獨(dú)的所要求保護(hù)的主題。