使用合作站進(jìn)行飛行時(shí)間定位的通信站和方法
【專利說明】使用合作站進(jìn)行飛行時(shí)間定位的通信站和方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年3月8日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/790，432的優(yōu)先權(quán)，其全部以引用方式合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]實(shí)施例涉及無線網(wǎng)絡(luò)。一些實(shí)施例涉及根據(jù)包括IEEE 802.11-2012標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)操作的無線網(wǎng)絡(luò)。一些實(shí)施例涉及飛行時(shí)間(ToF)定位。一些實(shí)施例涉及位置確定。一些實(shí)施例涉及室內(nèi)導(dǎo)航。
【背景技術(shù)】
[0003]由于各種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)以及各種蜂窩系統(tǒng)的發(fā)展，室外導(dǎo)航和定位已經(jīng)被廣泛部署。室內(nèi)導(dǎo)航和定位與室外導(dǎo)航和定位不同，因?yàn)槭覂?nèi)環(huán)境不能如在室外環(huán)境中一樣，從衛(wèi)星或蜂窩基站接收信號(hào)。因此，很難實(shí)現(xiàn)精確和實(shí)時(shí)的室內(nèi)導(dǎo)航和定位。
[0004]因此，通常需要改進(jìn)的導(dǎo)航和定位方法。也需要改進(jìn)的適用于室內(nèi)環(huán)境的導(dǎo)航和定位方法。
【附圖說明】
[0005]圖1根據(jù)一些實(shí)施例示出了無線網(wǎng)絡(luò)的各種網(wǎng)絡(luò)元件；
[0006]圖2根據(jù)一些實(shí)施例示出了用于飛行時(shí)間(ToF)定位的過程；
[0007]圖3根據(jù)一些實(shí)施例示出了 ToF定位協(xié)議；
[0008]圖4根據(jù)一些其它實(shí)施例示出了用于飛行時(shí)間(ToF)定位的過程；
[0009]圖5根據(jù)一些其它實(shí)施例示出了用于飛行時(shí)間(ToF)定位的過程；
[0010]圖6根據(jù)一些其它實(shí)施例示出了用于飛行時(shí)間(ToF)定位的過程；以及
[0011]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的通信站的功能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下描述和附圖充分說明了具體實(shí)施例以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其它實(shí)施例可以合并結(jié)構(gòu)、邏輯、電氣、過程和其它變更。一些實(shí)施例的部分和特征可以被包括在其它實(shí)施例中，或取代其它實(shí)施例的部分和特征。權(quán)利要求中陳述的實(shí)施例涵蓋那些權(quán)利要求的所有可得到的等效物。
[0013]圖1根據(jù)一些實(shí)施例示出了無線網(wǎng)絡(luò)的各種網(wǎng)絡(luò)元件。無線網(wǎng)絡(luò)100包括多個(gè)通信站(STA)和多個(gè)接入點(diǎn)(AP)，其可以根據(jù)IEEE 802.11通信技術(shù)進(jìn)行通信。通信站可以是非靜止的并且沒有固定位置的移動(dòng)裝置。接入點(diǎn)可以是靜止的并且具有固定位置。這些站可以包括定位站102和一個(gè)或多個(gè)合作站106。接入點(diǎn)可以包括接入點(diǎn)104和一個(gè)或多個(gè)其它接入點(diǎn)114。定位站102可以是與一個(gè)或多個(gè)合作站106和/或一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)104和/或114執(zhí)行飛行時(shí)間(ToF)定位來確定其位置的通信站。
[0014]根據(jù)實(shí)施例，定位站102可以從接入點(diǎn)(例如接入點(diǎn)104)接收飛行時(shí)間(ToF)合作表。ToF合作表可以標(biāo)識(shí)一個(gè)或多個(gè)合作站106，并且可以包括關(guān)于用于ToF定位的每個(gè)合作站106的信息。定位站102可以使用ToF合作表中的信息，與ToF合作表中標(biāo)識(shí)的合作站106中的至少一個(gè)執(zhí)行ToF定位協(xié)議。在ToF定位協(xié)議期間，定位站102可以接收每個(gè)合作站106的當(dāng)前位置和站定位精度。當(dāng)前位置可以是合作站106在ToF被測(cè)量時(shí)所在的位置。在這些實(shí)施例中，定位站102的位置可以根據(jù)從ToF定位協(xié)議確定的一個(gè)或多個(gè)合作站106的每個(gè)的范圍和合作站106的當(dāng)前位置被確定。
[0015]在一些實(shí)施例中，也可以使用一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)(例如，使用AP 104和/或AP114)執(zhí)行ToF定位。在這些實(shí)施例中，用于ToF定位的信息可以通過鄰居列表中的接入點(diǎn)提供。這些實(shí)施例在下面將被詳細(xì)地描述。
[0016]與一些傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，ToF合作表可以標(biāo)識(shí)非AP網(wǎng)絡(luò)元件(例如移動(dòng)站)。這允許定位站102使用這些額外的網(wǎng)絡(luò)元件為ToF定位提供增加的覆蓋。當(dāng)可用于ToF定位的接入點(diǎn)的數(shù)目不足時(shí)，這是特別有益的。在這些實(shí)施例中，為了 ToF定位，合作站106可以如接入點(diǎn)一樣動(dòng)作。
[0017]在一些實(shí)施例中，定位站102可以確定其相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)合作站和/或一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)的位置。在其它實(shí)施例中，定位站102可以確定其在地球坐標(biāo)系中的位置。
[0018]本文公開的一些實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，ToF定位可以使用由單個(gè)接入點(diǎn)104提供給定位站102的信息被執(zhí)行。因此，不需要從參與ToF定位的每個(gè)合作站106和每個(gè)接入點(diǎn)請(qǐng)求用于ToF定位的信息。還可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)室內(nèi)導(dǎo)航和定位。在這些實(shí)施例中，在ToF定位中涉及的每個(gè)接入點(diǎn)和每個(gè)合作站可以與定位站執(zhí)行ToF定位以確定范圍。
[0019]圖2根據(jù)一些實(shí)施例示出了用于飛行時(shí)間(ToF)定位的過程。在操作202，希望在ToF定位中合作的合作站106可以向接入點(diǎn)114發(fā)送站ToF合作開始消息(例如，STA_T0F_C00PERAT10N_BEGIN)，指示站106將在ToF定位操作中合作。站ToF合作開始消息可以包括用于ToF定位的信息。接入點(diǎn)114可以將合作站106的條目添加到可以由接入點(diǎn)114存儲(chǔ)的ToF合作表中。在操作204中，接入點(diǎn)114可以將ToF合作表中增加的條目通知任何相鄰接入點(diǎn)(例如，接入點(diǎn)104)。在一些實(shí)施例中，新的表?xiàng)l目可以被轉(zhuǎn)移到相鄰接入點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，接入點(diǎn)104和114之間的通信可以通過管理的網(wǎng)絡(luò)、通過互聯(lián)網(wǎng)，或者按照W1-Fi技術(shù)進(jìn)行，然而也可以使用接入點(diǎn)之間的其它通信方式。
[0020]在操作206中，定位站102可以將站合作表請(qǐng)求消息(例如STA_C00PERAT10N_TABLE_REQ)發(fā)送到接入點(diǎn)104。該請(qǐng)求消息可以從接入點(diǎn)104請(qǐng)求ToF合作表。在操作208中，定位站102可以從接入點(diǎn)104接收接入點(diǎn)合作表響應(yīng)消息(例如，AP_C00PERAT10N_TABLE_RES)。該響應(yīng)消息208可以包括ToF合作表。
[0021]在操作210和212中，定位站102可以與接入點(diǎn)104和任何其它接入點(diǎn)(例如，接入點(diǎn)114)執(zhí)行ToF定位協(xié)議，以確定接入點(diǎn)104和其它接入點(diǎn)的范圍。如下面更詳細(xì)討論的，用于ToF定位的接入點(diǎn)信息可以作為鄰居列表的一部分被接收。
[0022]在操作214中，定位站102可以使用ToF合作表中的信息，與ToF合作表中標(biāo)識(shí)的合作站106中的至少一個(gè)執(zhí)行ToF定位協(xié)議。在ToF定位協(xié)議期間，定位站102可以接收每個(gè)合作站106的當(dāng)前位置和站定位精度。合作站106的當(dāng)前位置可以是在ToF被測(cè)量時(shí)的位置。合作站106的范圍可以通過定位站102使用合作站106的當(dāng)前位置被確定。
[0023]在一些實(shí)施例中，定位站102可以僅與非AP合作站執(zhí)行ToF定位，而在其它實(shí)施例中，定位站102可以與非AP合作站和接入點(diǎn)二者執(zhí)行ToF定位。
[0024]在一些實(shí)施例中，在每個(gè)合作站106的ToF定位協(xié)議期間，定位站102可以在操作216中直接向合作站106發(fā)送站當(dāng)前位置請(qǐng)求消息(例如，STA_CURRENT_P0SIT10N_REQ),請(qǐng)求在ToF被測(cè)量時(shí)合作站106的當(dāng)前位置。定位站102可以在操作218中直接從合作站106接收站當(dāng)前位置響應(yīng)消息(例如，STA_CURRENT_P0SIT10N_RES)。站當(dāng)前位置響應(yīng)消息可以包括合作站106的當(dāng)前位置和當(dāng)前位置的站位置精度。
[0025]在這些實(shí)施例中，在ToF被測(cè)量時(shí)的當(dāng)前位置可以在下面更詳細(xì)描述的ToF定位協(xié)議期間被確定。合作站106的當(dāng)前位置可以通過合作站106使用GPS類型的定位技術(shù)、蜂窩定位技術(shù)、ToF定位技術(shù)或其它定位技術(shù)被確定。
[0026]在一些實(shí)施例中，當(dāng)合作站106希望結(jié)束它在ToF操作中合作的意愿時(shí)，合作站106可以(在操作220)向其當(dāng)前關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)114發(fā)送站ToF合作結(jié)束消息(例如，STA_T0F_C00PERAT10N_END)。該接入點(diǎn)然后可以從它的ToF合作表中移除合作站106。接入點(diǎn)114可以(在操作222)向其它接入點(diǎn)(例如，接入點(diǎn)104)發(fā)送請(qǐng)求，請(qǐng)求條目(即不再希望合作的站)從合作表中被移除。當(dāng)合作站106不再與接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)時(shí)，合作站106也可以從ToF合作表中被移除。
[0027]在一些實(shí)施例中，定位站102可以使用直接鏈路建立(DLS)協(xié)議或通道直接鏈路建立(TDLS)協(xié)議在操作216中直接向合作站106發(fā)送站當(dāng)前位置請(qǐng)求消息，并且可以在操作218中直接從合作站106接收站當(dāng)前位置響應(yīng)消息。在一些實(shí)施例中，DLS協(xié)議或TDLS協(xié)議可以由定位站102和合作站106使用用于在不使用接入點(diǎn)的情況下直接互相通信，然而實(shí)施例的范圍并不限于這個(gè)方面。
[0028]在一些替換實(shí)施例中，定位站102可以向接入點(diǎn)104發(fā)送鄰居報(bào)告請(qǐng)求消息(例如，代替在操作206中發(fā)送站合作表