專利名稱：使用在無線臺之間異步傳輸?shù)姆纸M的位置探測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及無線分組通信系統(tǒng)，更具體地說涉及一種位置探測(location sensing)系統(tǒng)和方法，用于在分組通信系統(tǒng)例如IEEE 802.11無線LAN中探測目標(biāo)無線臺的位置，在該系統(tǒng)中，無線臺共享公共無線信道，用于以異步模式進(jìn)行分組發(fā)送/接收。
背景技術(shù)：
無線LAN(局域網(wǎng))系統(tǒng)已被開發(fā)來用于高速分組傳輸。IEEE802.11無線LAN被標(biāo)準(zhǔn)化為無線LAN系統(tǒng)的代表(無線LAN介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范，ISO/IEC 8802-111999版)。IEEE 802.11a和802.11b可用作為IEEE 802.11的物理層的選項(xiàng)(“無線LAN介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范5GHz頻帶中的高速物理層”，ISO/IEC 8802-111999/Amd 12000版，以及“無線LAN介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范2.4GHz頻帶中的高速物理層擴(kuò)展”，ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11，1999版)。
在標(biāo)準(zhǔn)化的無線LAN系統(tǒng)中，使用稱為CSMA/CA(載波監(jiān)聽多路接入/沖突避免)的接入法，多個(gè)移動臺與基站共享公共無線頻道(或鏈路)，以用異步模式進(jìn)行分組傳輸。在無線LAN系統(tǒng)中沒有公共時(shí)基(time base)。
另一方面，最近已公布了若干技術(shù)論文，用于在IEEE 802.11無線LAN系統(tǒng)中探測移動臺的位置。這些技術(shù)論文中的“Location Sensing andPrivacy in a Context-aware Computing Environment”(Asim Smailagic etal.，IEEE wireless communications，Volume 9，Issue 5，October 2002)描述了一種位置探測技術(shù)，其中測量來自目標(biāo)移動臺的信號的RSSI(接收信號強(qiáng)度指示符)，并將之與參考RSSI進(jìn)行比較，以識別移動臺的位置。然而，RSSI方法所產(chǎn)生的結(jié)果隨著目標(biāo)移動臺的環(huán)境不同而變化很大，因此可靠性低。
另一篇技術(shù)論文“Wireless LAN Integrated Access System-a study oflocation sensing system”(Institute of Electronics Communications Engineersof Japan(2003 General Meeting，B-5-203，March 2003))描述了一種基于TDOA或TOA(到達(dá)時(shí)間)的技術(shù)，用于測量信號的傳播延遲時(shí)間。雖然確保了高可靠性，但是必須在移動臺和基站之間建立同步。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于異步無線分組通信系統(tǒng)例如IEEE 802.11 LAN的位置探測系統(tǒng)和方法，所述方法和系統(tǒng)測量在位置已知的無線臺和位置未知的目標(biāo)無線臺之間異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間。
一般地說，本發(fā)明的位置探測系統(tǒng)包括多個(gè)第一無線臺，其位置已知；用于測量在所述多個(gè)第一無線臺和其位置未知的第二無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的多個(gè)傳播延遲時(shí)間的裝置；用于從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定分組在所述多個(gè)第一無線臺和所述第二無線臺之間經(jīng)歷的多個(gè)距離的裝置；以及用于從多個(gè)圓的交點(diǎn)來估計(jì)所述第二無線臺的位置的裝置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述多個(gè)距離，并且其圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位置服務(wù)器，用于接收位置請求，并發(fā)送指示目標(biāo)無線臺的估計(jì)位置的位置報(bào)告，作為對所述位置請求的應(yīng)答；多個(gè)無線臺，其位置已知；第一裝置，用于響應(yīng)于所述位置請求，測量在所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺與所述目標(biāo)無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間；第二裝置，用于從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定多個(gè)距離；以及第三裝置，用于從多個(gè)圓的交點(diǎn)來確定所述目標(biāo)無線臺的位置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述距離，并且其圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合。
在第一實(shí)施例中，第一裝置設(shè)置在每一個(gè)位置已知的無線臺中，而第二和第三裝置設(shè)置在位置服務(wù)器中。在第二實(shí)施例中，第一和第二裝置設(shè)置在每一個(gè)位置已知的無線臺中，而第三裝置設(shè)置在位置服務(wù)器中。在第三實(shí)施例中，第一裝置設(shè)置在目標(biāo)無線臺中，而第二和第三裝置設(shè)置在位置服務(wù)器中。在第四實(shí)施例中，第一和第二裝置設(shè)置在目標(biāo)無線臺中，而第三裝置設(shè)置在位置服務(wù)器中。在第五實(shí)施例中，第一、第二和第三裝置設(shè)置在目標(biāo)無線臺中。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種方法，用于檢測無線通信網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)無線臺的位置，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)位置已知的無線臺，并且所述目標(biāo)無線臺能夠與所述位置已知的無線臺建立無線信道。所述方法包括下列步驟(a)接收位置請求，(b)測量在所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺和所述目標(biāo)無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間，(c)從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定多個(gè)距離，(d)從多個(gè)圓的交點(diǎn)來確定所述目標(biāo)無線臺的位置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述距離，并且其圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合，以及(e)發(fā)送指示所述目標(biāo)無線臺的估計(jì)位置的位置報(bào)告，作為對所述位置請求的應(yīng)答。


下面將參考下述附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的移動通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖2到5是時(shí)序圖，用于描述用于測量在兩個(gè)無線臺之間異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間的若干方法；圖6描述了一種使用3個(gè)基站來識別目標(biāo)移動臺的位置的方法；圖7描述了一種使用2個(gè)基站來識別目標(biāo)移動臺的位置的方法；圖8描述了一種確定分隔開的室內(nèi)空間中的波傳播模式的方法；圖9是用于描述往返傳播延遲的測量點(diǎn)的典型無線LAN接口的框圖；圖10是其中的無線LAN移動臺被示出為運(yùn)行在有線模式下的移動網(wǎng)絡(luò)的示意性框圖；
圖11是圖10的位置服務(wù)器的框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的位置服務(wù)器的操作的流程圖；圖13是本發(fā)明的基站的框圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的基站的操作的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的位置服務(wù)器的操作的流程圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的基站的操作的流程圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的位置服務(wù)器的操作的流程圖；圖18是圖10的移動臺的框圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例，圖10的移動臺的操作的流程圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的位置服務(wù)器的操作的流程圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，圖10的移動臺的操作的流程圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的位置服務(wù)器的操作的流程圖；并且圖23是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例，圖10的移動臺的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面是對本發(fā)明的描述，本發(fā)明估計(jì)無線LAN通信網(wǎng)絡(luò)的移動臺的地理位置?；趶亩鄠€(gè)基站提供的信息，位置服務(wù)器根據(jù)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)來估計(jì)移動臺的位置。
如圖1所示，無線LAN通信網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)小區(qū)(或無線LAN系統(tǒng))110、111和112，分別由無線LAN基站101、102和103所覆蓋。在每個(gè)LAN系統(tǒng)中，無線LAN移動臺(MS)與提供服務(wù)的LAN基站共享公共信道。
通過各自的陸上線路，這些基站連接到交換機(jī)108，位置服務(wù)器109連接到交換機(jī)108。在覆蓋區(qū)域中，來自移動臺104-107的信息信號由交換機(jī)108進(jìn)行互換，或者交換到其他網(wǎng)絡(luò)。通過交換機(jī)108，位置服務(wù)器109訪問基站以獲得用于位置估計(jì)的測量信號。注意，所述覆蓋區(qū)域彼此部分重疊，因此一個(gè)移動發(fā)送信號可能會被多個(gè)基站同時(shí)檢測到。
使用標(biāo)準(zhǔn)化的DCF(分布式協(xié)調(diào)功能)或PCF(點(diǎn)協(xié)調(diào)功能)接入法，位置服務(wù)器109指定基站和移動臺，指示所指定的無線臺之一來在基站和移動臺之間、或源站點(diǎn)無線臺和目的地站點(diǎn)無線臺之間進(jìn)行異步分組的發(fā)送和接收，并確定它們的往返傳播延遲時(shí)間，如下參考圖2到5所述。注意，基站和移動臺之間的往返傳播延遲時(shí)間的測量可由基站或移動臺周期性地執(zhí)行，而無需來自位置服務(wù)器109的指示。在此情形下，所測量的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，并使用合適的統(tǒng)計(jì)方法來進(jìn)行平均。
確定移動臺和多個(gè)基站之間的傳播延遲時(shí)間，并將其轉(zhuǎn)換成距離值。根據(jù)從移動臺到基站的距離來確定移動臺的地理位置，如下參考圖6到8所述。
如圖2所示，如果使用DCF接入法，那么，位置服務(wù)器109所指定的源站點(diǎn)無線臺發(fā)送持續(xù)時(shí)間為T4(由分組長度和傳輸速率確定)的單播數(shù)據(jù)分組(幀)。該分組在從源站點(diǎn)發(fā)送開始算起的延遲時(shí)間T1后由目的地站點(diǎn)無線臺接收。目的地站點(diǎn)處的臺站在預(yù)定時(shí)間間隔T3內(nèi)檢查所發(fā)送的分組以發(fā)現(xiàn)可能的錯(cuò)誤，檢驗(yàn)該分組是否未包含錯(cuò)誤，并向源站點(diǎn)返回確認(rèn)(ACK)分組，所述間隔T3稱為“短幀間間隔”(ShortInterFrame Space，SIFS)，一般是16微秒。源站點(diǎn)在確認(rèn)分組從目的地站點(diǎn)發(fā)送開始算起的延遲時(shí)間T2后接收到該確認(rèn)分組。測量所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的開始和所接收的確認(rèn)分組的開始之間的總時(shí)間T5(＝T1+T2+T3+T4)。由于T3和T4是已知的，因此將它們從所測量的總時(shí)間T5中減掉，以確定往返傳播延遲時(shí)間(T1+T2)。由于可認(rèn)為T1和T2彼此相等，因此傳播延遲時(shí)間T＝T1＝T2由(T1+T2)/2給出。通過將延遲時(shí)間T乘以光速，可估計(jì)出所述兩個(gè)無線臺之間的距離。
如果源臺站未能在指定的時(shí)間段內(nèi)接收到確認(rèn)分組，則源臺站重新發(fā)送數(shù)據(jù)分組的拷貝到目的地臺站，以測量往返傳播延遲時(shí)間?；蛘?，如果目的地臺站錯(cuò)誤地接收到數(shù)據(jù)分組，則它向所有的源臺站請求源臺站將數(shù)據(jù)分組的拷貝重發(fā)送到目的地臺站，以測量往返傳播延遲時(shí)間。
注意，通過將Request-To-Send(RTS，請求發(fā)送)分組作為數(shù)據(jù)分組來處理，并且將Clear-To-Send(CTS，清除發(fā)送)分組作為確認(rèn)分組來處理，如上所述，DCF接入法也可應(yīng)用于“RTS-CTS-數(shù)據(jù)分組-ACK”序列過程。在此情形下，在從源站點(diǎn)對RTS分組的發(fā)送的結(jié)束與從目的地站點(diǎn)對CTS分組的接收的開始之間，測量總時(shí)間間隔T6。
如圖3所示，可在所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的結(jié)束與所接收的確認(rèn)分組的開始之間測量總時(shí)間T6(＝T1+T2+T3)。由于圖3的期間T4未包含在延遲時(shí)間計(jì)算中，因此不必考慮分組長度和數(shù)據(jù)分組的傳輸速率。
圖4示出了另一種DCF接入法，其中希望發(fā)送數(shù)據(jù)分組的移動臺在廣播分組(持續(xù)時(shí)間為T7)從基站發(fā)送開始算起的延遲時(shí)間T1之后接收到該廣播分組。一接收到該廣播分組，移動臺就在等待預(yù)定時(shí)間間隔T8之后發(fā)送數(shù)據(jù)分組，T8等于稱為DIFS(DCF幀間間隔)的固定間隔與稱為等候窗口(或競爭窗口(Contention window))的一段隨機(jī)時(shí)間之和。DIFS是將無線信道設(shè)置為空閑狀態(tài)的時(shí)間，等于SIFS加上槽時(shí)間(slottime)的兩倍。另一方面，所述等候窗口(Backoff window)等于槽時(shí)間乘以整數(shù)n，其中槽時(shí)間由物理層確定(如果使用IEEE 802.11a則一般為9微秒)，整數(shù)n是隨機(jī)值。
基站在數(shù)據(jù)分組從移動終端發(fā)送算起的延遲時(shí)間T2之后接收到該分組。測量所發(fā)送的廣播分組的開始和所接收的數(shù)據(jù)分組的開始之間的總延遲時(shí)間T9。由于等候窗口由槽時(shí)間確定，而槽時(shí)間由物理層是根據(jù)IEEE802.11a還是802.11b來設(shè)計(jì)的所確定，因此等候窗口根據(jù)物理層不同而變化。如果使用IEEE 802.11a物理層，則槽時(shí)間是9微秒，對應(yīng)于2,700米的距離。由于每個(gè)無線LAN基站的覆蓋區(qū)域具有幾百米的半徑，因此基站和移動臺之間的往返傳播延遲時(shí)間T1+T2不可能超過這一槽時(shí)間。如下來獲得等候窗口。假設(shè)T10＝T9-T7-DIFS，因此T10＝T1+T2+等候窗口。將T10除以槽時(shí)間，將隨機(jī)整數(shù)n設(shè)置為等于這一除法的商，并將槽時(shí)間乘以該商。如果使用了IEEE 802.11b物理層，則槽時(shí)間是20微秒。如果T10等于161微秒，則整數(shù)n計(jì)算為n＝8。因此等候窗口等于160μs(＝20μs×8)。往返傳播延遲T1+T2等于1μs(＝161μs-160μs)。
如果在圖4的DCF接入法中使用RTS-CTS序列，則總時(shí)間T9開始于廣播分組的發(fā)送的開始，結(jié)束于RTS分組的接收的開始。根據(jù)IEEE802.11所指定的DCF接入法，RTS分組或(未遵循RTS-CTS序列時(shí)的)數(shù)據(jù)分組的發(fā)送開始于間隔“DIFS+等候窗口”過去之后，而不管是否已接收到廣播分組。相應(yīng)地，兩個(gè)無線臺之間的往返傳播延遲時(shí)間可通過測量來自源站點(diǎn)的確認(rèn)分組的開始或結(jié)束時(shí)間與目的地站點(diǎn)接收到隨后的RTS或數(shù)據(jù)分組之間的時(shí)間間隔來確定。
如果位置服務(wù)器109采用PCF接入法，則基站廣播持續(xù)時(shí)間為T11的輪詢分組，該分組唯一地指定了一個(gè)移動終端，如圖5所示。當(dāng)移動終端接收到輪詢分組時(shí)，它檢查其目的地地址。如果移動臺認(rèn)識到自己就是目標(biāo)，則該移動臺在發(fā)送數(shù)據(jù)分組到基站之前必須等待間隔SIFS。測量所發(fā)送的輪詢分組的開始時(shí)間與基站所接收到的數(shù)據(jù)分組的開始時(shí)間之間的總時(shí)間間隔T12。從所測量的時(shí)間間隔T12中減掉(T11+SIFS)，就獲得了往返傳播延遲T1+T2。
IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)允許基站快速地接連發(fā)送輪詢分組和數(shù)據(jù)分組，并允許移動臺快速地接連發(fā)送確認(rèn)分組和數(shù)據(jù)分組。在任一情形下，都可通過測量從基站發(fā)送的分組的開始或結(jié)束時(shí)間與從移動臺發(fā)送的分組的開始時(shí)間之間的間隔，來估計(jì)傳播延遲時(shí)間。
圖6示出了一個(gè)簡化網(wǎng)絡(luò)，用于確定移動臺604的位置，該移動臺離3個(gè)無線LAN基站601、602和603的距離(半徑)分別為R1、R2和R3。移動臺604的位置被識別為3個(gè)半徑為R1、R2和R3的圓的交點(diǎn)，這3個(gè)圓的圓心分別與基站601、602和603的位置相重合。如果這些基站位于不同的建筑內(nèi)，則它們的位置可被處理為三維空間中的位置，并將這3個(gè)圓中的每一個(gè)圓都處理為球體的一部分。移動臺的位置可通過這3個(gè)部分球體表面的交點(diǎn)來識別。
如圖7所示，如果移動臺703位于建筑物704內(nèi)，在此處只設(shè)置了兩個(gè)基站701和702，則所述距離測量獲得了兩個(gè)圓，其半徑分別為R1和R2，并且移動臺703的位置被識別為這兩個(gè)圓的兩個(gè)候選交點(diǎn)之一。如果另一個(gè)候選交點(diǎn)位于建筑物704之外，那么，如果建筑物704是高層建筑而移動臺位于高層，或者建筑物704被電磁屏蔽以防止來自外部的接入，則可使用表示城市建筑物的結(jié)構(gòu)(或樓層平面圖)的數(shù)據(jù)庫來確定真正的交點(diǎn)。
下述情況也是可能的，即根據(jù)上述方法之一而測量的距離是無線信號所經(jīng)歷的路徑的長度，并且如果該路徑被來自一個(gè)物體例如建筑物的墻壁或隔板的反射所延長的話，則所述距離可能不同于視線距離。如圖8所示，如果基站801和移動臺802彼此被電磁屏蔽墻803所隔開，則由于墻壁804的反射，無線信號所經(jīng)歷的路徑R1會比在沒有墻壁803的情況下所經(jīng)歷的視線路徑R2來得長。為了消除可能的差別，使用上述傳播延遲時(shí)間，測量基站和多個(gè)移動臺的可能位置之間的視線距離，并測量對應(yīng)的無線信號路徑長度。所測量的路徑長度被映射到數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)視線距離，用于將從網(wǎng)絡(luò)獲得的路徑長度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的視線距離。
圖9示出了典型的無線LAN移動臺的測量點(diǎn)，用于測量上述傳播延遲時(shí)間T5、T6、T9和T12，并糾正與測量相關(guān)聯(lián)的可能誤差。移動臺具有向上層協(xié)議處理器(未示出)提供接口的MAC(介質(zhì)訪問控制)層處理器901、調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制器/解調(diào)制器)902、以及連接到天線904的RF(射頻)/IF(中頻)單元903。如上所述，測量分組發(fā)送的開始或結(jié)束時(shí)間與分組接收的開始時(shí)間之間的傳播延遲時(shí)間。雖然點(diǎn)A理論上是理想的，但難以使用它來檢測這種時(shí)間事件。相反，使用點(diǎn)B或C來用于這一目的。由于例如調(diào)制解調(diào)器902和RF/IF單元903之類的模擬電路中的高頻信號處理需要一定的時(shí)間，并表示了一種測量誤差，因此優(yōu)選地將天線904和點(diǎn)B或C之間的延遲時(shí)間從所測量的傳播延遲時(shí)間T1+T2中減掉。這一處理延遲時(shí)間可通過使用兩個(gè)無線臺之間的已知距離，并將對應(yīng)于該已知距離的傳播延遲時(shí)間從這些臺站之間實(shí)際測量的傳播延遲時(shí)間中減掉來確定。檢測出這些傳播延遲時(shí)間之間的差值作為測量誤差，并存儲在位置服務(wù)器或基站中的存儲器中。為了消除測量傳播延遲時(shí)間時(shí)模擬高頻電路的處理延遲時(shí)間，從存儲器中讀取所存儲的差值，并從所測量的傳播延遲時(shí)間中減掉該差值。
雖然期間T3和T8(即從分組接收的結(jié)束時(shí)間到分組發(fā)送的開始時(shí)間)可通過對槽時(shí)間數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來計(jì)算，但對所采用的電子電路來說，根據(jù)它們的構(gòu)造，在運(yùn)行性能上存在一些變化。因此，實(shí)際的T3和T8與所計(jì)算的T3和T8之間有一些偏差，這產(chǎn)生了另一種距離誤差。由于所采用的電路的延遲時(shí)間偏差依賴于其電路構(gòu)造，并且由于不同的制造商使用不同的電路構(gòu)造，因此電路與IEEE 802.11之間的偏差可通過其制造商的標(biāo)識或產(chǎn)品標(biāo)識來唯一地確定。在位置服務(wù)器或基站的存儲器中，多個(gè)這種標(biāo)識可映射到對應(yīng)的延遲時(shí)間偏差上。如果位置服務(wù)器(或基站)獲得了移動臺的制造商或產(chǎn)品標(biāo)識，則服務(wù)器查找存儲器并確定移動臺的期間T3和T8中所涉及的對應(yīng)延遲時(shí)間偏差。移動臺的制造商或產(chǎn)品標(biāo)識可從其MAC地址或通過SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)獲得的MIB(管理信息庫)來獲得。或者，在位置服務(wù)器或基站的存儲器中，多個(gè)制造商標(biāo)識和產(chǎn)品標(biāo)識被映射到多個(gè)移動臺的MAC地址和IP地址。當(dāng)測量移動臺和基站之間的往返傳播延遲時(shí)間時(shí)，通過從存儲器中讀取對應(yīng)的延遲時(shí)間偏差并將之從所測量的延遲時(shí)間中減掉，就可消除由于產(chǎn)品不同而產(chǎn)生的延遲時(shí)間誤差。
檢測并校正與兩個(gè)無線臺的無線通信電路相關(guān)聯(lián)的誤差的另一種方法示出在圖10中。無線LAN移動臺1002(例如廣為人知的筆記本計(jì)算機(jī))設(shè)置了有線LAN接口和無線LAN接口。如果該移動臺的用戶工作在自己的桌邊，則他會使用有線LAN網(wǎng)絡(luò)，而如果他在會議室中，則他會使用無線LAN網(wǎng)絡(luò)。在有線模式期間，移動臺1002的有線LAN接口通過LAN電纜1005而連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1004，所述電纜固定地附接于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的指定端口。如果存在表示建筑物內(nèi)LAN電纜到移動臺的接線方式的數(shù)據(jù)庫，則每個(gè)這種移動臺的附接點(diǎn)可通過將移動臺的標(biāo)識映射到連線的地理位置而容易地確定。例如，在用戶坐在桌邊因而移動臺1002連接到LAN電纜1005的情況下，交換機(jī)1004了解到一個(gè)移動臺附接到它的指定端口，識別出這一移動臺，并將該移動臺的標(biāo)識傳送到位置服務(wù)器1001。
在無線模式期間，移動臺1002通過它的無線LAN接口與基站1003通信。只要基站1003建立與移動臺的通信，它就將移動臺的標(biāo)識通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1004傳送到位置服務(wù)器1001。
由于移動臺1002可以與基站1003進(jìn)行無線通信，因此，在保持它通過LAN電纜1005進(jìn)行的有線連接的同時(shí)，基站1003能夠估計(jì)它到移動臺1002的距離。而且，使用具有緯度和經(jīng)度的全球坐標(biāo)系統(tǒng)，從移動臺1002的地理位置和基站1003的地理位置，可以精確地計(jì)算這兩個(gè)臺站之間的地理距離，其中移動臺1002的地理位置是基于LAN電纜的接線方式數(shù)據(jù)庫而得到的，基站1003的地理位置是基于表示多個(gè)基站位置的數(shù)據(jù)庫而得到的。
當(dāng)測量移動臺1002和基站1003之間的往返傳播延遲時(shí)間，并從所測量的延遲時(shí)間來計(jì)算無線距離時(shí)，與電子電路的延遲時(shí)間相關(guān)聯(lián)的距離誤差可通過將所述幾何距離從所述無線距離中減掉而獲得。以這種方式獲得的距離誤差存儲在位置服務(wù)器或基站的存儲器中。之后，只要測量移動臺和基站之間的無線距離，就可以搜索該存儲器以獲得對應(yīng)的距離誤差，從而校正所述無線距離。
圖11示出了圖10的位置服務(wù)器的一個(gè)示例1006。位置服務(wù)器1006包括用于連接到有線LAN網(wǎng)絡(luò)的有線LAN接口1103和用于連接到外部應(yīng)用服務(wù)器(例如Web服務(wù)器)的外部應(yīng)用接口1107。消息處理者1102連接到接口1103和1107，以接收來自LAN終端和/或應(yīng)用服務(wù)器的位置請求消息，所述消息請求目標(biāo)移動臺的位置信息。位置請求消息包含目標(biāo)移動臺的標(biāo)識，例如IP地址或MAC地址，還可能包括位置信息的期望精度(分辨率)。當(dāng)以將要描述的方式獲得目標(biāo)移動臺的位置信息時(shí)，消息處理者1102將位置信息形成為一個(gè)報(bào)告消息，并通過接口1103或1107發(fā)送到請求源。
有線LAN接口1103還連接到分組處理者1104，這一處理者然后連接到移動狀態(tài)管理器1105。分組處理者1104組裝分組以通過接口1103發(fā)送到移動臺或基站，或者分解通過接口1103而接收的分組。
只要圖10的移動臺1002附接到LAN電纜1005或建立與基站1003的通信，分組處理者1104就通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1006接收分組并檢查該分組。如果分組是位置注冊消息，則分組處理者1104將所接收的分組傳遞給移動狀態(tài)管理器1105。移動狀態(tài)管理器1105確定移動臺1002連接到哪個(gè)基站或LAN電纜，并將它的當(dāng)前狀態(tài)存儲在移動狀態(tài)存儲器1115中。具體地說，如果移動臺1002附接到LAN電纜1005，就將移動臺1002的標(biāo)識(MS)映射到所連接的LAN電纜1005的端口號(PN)。如果移動臺1002建立到基站1003的連接，則移動臺的標(biāo)識(MS)被映射到這一基站的標(biāo)識(BS)。如果位置服務(wù)器1001連接到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，則所述移動標(biāo)識被映射到它所關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的交換機(jī)號碼。
位置估計(jì)處理器1106連接到消息處理者1102、分組處理者1104和移動狀態(tài)管理器1105。位置估計(jì)處理器1106還連接到多個(gè)數(shù)據(jù)庫1109到1114。數(shù)據(jù)庫1109是基站位置數(shù)據(jù)庫，其中多個(gè)基站的標(biāo)識(BS)被映射到它們的地理位置，這些位置由經(jīng)度和緯度的全球X-Y坐標(biāo)表示。數(shù)據(jù)庫1110是移動臺數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫從上述LAN電纜1005的接線方式數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并將移動標(biāo)識(MS)映射到它們的房間號和由經(jīng)度和緯度的本地X-Y坐標(biāo)表示的桌子位置。數(shù)據(jù)庫1111是樓層平面圖數(shù)據(jù)庫，其包含建筑物的結(jié)構(gòu)信息，在該建筑物中安裝了無線和有線LAN網(wǎng)絡(luò)(如上參考圖8所述)。
數(shù)據(jù)庫1112是誤差校正數(shù)據(jù)庫，其維護(hù)以上面參考圖9和10而詳細(xì)描述的方式獲得的誤差數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫1113是波傳播數(shù)據(jù)庫，其維護(hù)表示上面參考圖7和8而詳細(xì)描述的波傳播模式的測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫1114是設(shè)備標(biāo)識數(shù)據(jù)庫，其包含移動臺和基站的MAC和IP地址及其制造商標(biāo)識。
位置估計(jì)處理器1106的操作根據(jù)圖12的流程圖來進(jìn)行。
當(dāng)請求消息處理者1102通過接口1103或1107接收到請求目標(biāo)移動臺的位置信息的位置請求消息時(shí)，該消息被發(fā)送到位置估計(jì)處理器1106。當(dāng)位置估計(jì)處理器1106接收到該位置請求消息時(shí)(步驟1201)，它前進(jìn)到判斷步驟1202，向移動狀態(tài)管理器1105查詢目標(biāo)移動臺的當(dāng)前狀態(tài)。移動狀態(tài)管理器1105搜索整個(gè)移動狀態(tài)存儲器1115，以檢測目標(biāo)臺站的移動標(biāo)識(MS)，并確定該移動標(biāo)識(MS)被映射到端口號(PN)還是基站標(biāo)識(BS)。如果目標(biāo)移動標(biāo)識被映射到PN，則移動狀態(tài)管理器1105確定移動臺當(dāng)前附接到LAN電纜。否則，它確定移動臺正與基站進(jìn)行無線模式通信。移動狀態(tài)管理器1105將所檢測到的目標(biāo)移動臺的狀態(tài)通知給位置估計(jì)處理器1106。
如果位置估計(jì)處理器1106在步驟1202確定目標(biāo)移動臺當(dāng)前連接到LAN電纜，則流程從步驟1202前進(jìn)到步驟1213，使用目標(biāo)移動臺的MS標(biāo)識作為搜索鍵，對整個(gè)移動臺數(shù)據(jù)庫1110進(jìn)行搜索以獲得對應(yīng)的條目。如果檢測到目標(biāo)移動臺的對應(yīng)條目(步驟1214)，則位置估計(jì)處理器前進(jìn)到步驟1215，從數(shù)據(jù)庫1110的檢測到的條目讀取目標(biāo)移動臺的電纜布局位置(本地X-Y坐標(biāo))，并指示消息處理者1102向請求源發(fā)送位置報(bào)告消息，表明移動臺的房間號和桌子位置。
如果步驟1202或1204的判斷是否定的，則流程前進(jìn)到判斷步驟1203，檢查目標(biāo)移動臺是否處于無線模式。如果步驟1203的判斷是否定的，則位置估計(jì)處理器前進(jìn)到步驟1216，指示消息處理者1102向請求源返回錯(cuò)誤消息。如果目標(biāo)移動臺處于無線模式，則流程前進(jìn)到步驟1204，從基站數(shù)據(jù)庫1109的一個(gè)條目中讀取位置數(shù)據(jù)，該條目對應(yīng)于移動狀態(tài)存儲器的所檢測到的BS標(biāo)識。
在判斷步驟1205，位置估計(jì)處理器檢查接收到的消息所請求的移動臺位置精度是否高于從基站數(shù)據(jù)庫1109所檢索到的基站位置。如果所請求的精度不高于所述的移動臺位置的精度，則位置估計(jì)處理器從步驟1205前進(jìn)到步驟1217，指示消息處理者1102形成位置報(bào)告消息并將之發(fā)送到請求源，以指示當(dāng)前與目標(biāo)移動臺進(jìn)行通信的基站的位置。如果步驟1205的判斷是肯定的，則流程前進(jìn)到步驟1206。
為了估計(jì)移動臺的位置，需要多個(gè)基站，以使用它們來作為測量點(diǎn)以測量它們到目標(biāo)移動臺的距離。如上所述，這種基站的數(shù)量可以是2或3，這取決于它們的位置。當(dāng)前與目標(biāo)移動臺進(jìn)行通信的基站可被用作為測量點(diǎn)之一。在步驟1206，位置估計(jì)處理器通過從基站數(shù)據(jù)庫1109和樓層平面圖數(shù)據(jù)庫1111選擇位置數(shù)據(jù)，來確定測量點(diǎn)基站。
在步驟1207，位置估計(jì)處理器指示分組處理者1104形成傳播延遲時(shí)間測量請求分組，并將之發(fā)送到所選擇的基站，請求每個(gè)基站以上述方式測量到目標(biāo)移動臺的傳播延遲時(shí)間。注意，每個(gè)測量請求的分組都包含MS標(biāo)識、目標(biāo)移動臺的MAC和IP地址、以及目標(biāo)移動臺當(dāng)前所使用的無線信道的標(biāo)識。
另外，從位置服務(wù)器向每個(gè)測量點(diǎn)基站發(fā)送的每個(gè)測量請求還都可包括一個(gè)參數(shù)，用于指定以前由基站獲得的、與目標(biāo)移動臺有關(guān)的測量數(shù)據(jù)的逝去時(shí)間極限。這一時(shí)間極限參數(shù)由測量點(diǎn)基站用作為判斷閾值，以確定以前的數(shù)據(jù)(如果有的話)是否已經(jīng)經(jīng)過了所指定的逝去時(shí)間極限。
如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，每個(gè)測量點(diǎn)基站都通過測量它到目標(biāo)移動臺的傳播延遲時(shí)間來響應(yīng)測量請求，并且，如果測量成功就向位置服務(wù)器返回測量報(bào)告分組，而如果測量失敗就返回錯(cuò)誤報(bào)告分組。
從每個(gè)測量點(diǎn)基站發(fā)送的報(bào)告分組由分組處理者1104所接收，并提供給位置估計(jì)處理器1106(步驟1208)。如果接收到錯(cuò)誤報(bào)告分組，則流程前進(jìn)到步驟1217，將目標(biāo)移動臺當(dāng)前正與之進(jìn)行通信的基站的位置通知給請求源。如果從所有的測量點(diǎn)基站都接收到測量報(bào)告分組，則估計(jì)處理器前進(jìn)到步驟1209，從所接收的分組中讀取延遲時(shí)間數(shù)據(jù)，計(jì)算從基站到目標(biāo)移動臺的距離。在這一距離計(jì)算處理中，使用誤差校正數(shù)據(jù)庫1112和設(shè)備標(biāo)識數(shù)據(jù)庫1114，用所存儲的時(shí)間誤差來校正所測量的傳播延遲時(shí)間。
在步驟1210，估計(jì)處理器將所計(jì)算的距離用作為多個(gè)圓的半徑以描述這些圓，并將這些圓的交點(diǎn)識別為目標(biāo)移動臺的估計(jì)位置。在這一位置估計(jì)處理中，使用樓層平面圖數(shù)據(jù)庫1111和波傳播數(shù)據(jù)庫，以便用上述方式識別移動臺的位置。
如果這一位置估計(jì)處理成功(步驟1211)，則位置估計(jì)處理器前進(jìn)到步驟1212，指示消息處理者1102形成指示目標(biāo)移動臺的估計(jì)位置的位置報(bào)告消息并將之發(fā)送到請求源。
如果估計(jì)處理失敗，則流程從步驟1211前進(jìn)到步驟1217，發(fā)送表示當(dāng)前正與目標(biāo)移動臺進(jìn)行通信的基站的位置的位置報(bào)告消息。
如圖13所示，位置服務(wù)器為測量目的而選擇的每個(gè)基站都包含通信處理器1303，通信處理器1303通過無線LAN接口1302和天線1301而與移動臺1002建立無線鏈路，并通過有線LAN接口1304連接到交換機(jī)1004，以與位置服務(wù)器1001建立通信。測量處理器1305連接到通信處理器1303。當(dāng)位置服務(wù)器發(fā)送測量請求分組到基站時(shí)，測量處理器1305通過有線接口1304和處理器1303接收該分組，并與測量單元1306和記錄存儲器1307協(xié)作來以將要描述的方式處理所接收的分組。如果以前已測量過目標(biāo)移動臺的傳播延遲時(shí)間，則將所述測量結(jié)果和表示獲得該結(jié)果的日期的時(shí)間戳在記錄存儲器1307中存儲為一項(xiàng)測量記錄。當(dāng)接收到測量請求分組時(shí)，搜索記錄存儲器1307。如果沒有可重用的記錄，則指示測量單元1306經(jīng)由無線接口1302通過當(dāng)前使用的信道向目標(biāo)移動臺發(fā)送數(shù)據(jù)分組，以接收確認(rèn)分組并測量往返傳播延遲時(shí)間，如上參考圖2到5所述。測量處理器1305形成測量報(bào)告分組，以通過處理器1303和有線接口1304發(fā)送到位置服務(wù)器。
每個(gè)所選擇的基站的測量處理器1305的操作都根據(jù)圖14的流程圖進(jìn)行。
當(dāng)測量處理器1305接收到測量請求分組時(shí)(步驟1401)，它檢查逝去時(shí)間極限參數(shù)是否包含在該請求分組中(步驟1402)。如果測量請求分組包含逝去時(shí)間極限參數(shù)，則測量處理器搜索整個(gè)記錄存儲器1307，以獲得對應(yīng)的測量記錄(步驟1403)。如果存在目標(biāo)移動臺的測量記錄，則將該記錄的時(shí)間戳與逝去時(shí)間極限參數(shù)的請求值進(jìn)行對比檢查(步驟1403)，以確定該記錄是否已經(jīng)經(jīng)過了所述逝去時(shí)間極限(步驟1404)。如果該記錄尚未經(jīng)過所述逝去時(shí)間極限，則步驟1405的判斷是否定的，流程前進(jìn)到步驟1411，用所存儲的記錄形成測量報(bào)告分組并將該分組發(fā)送到位置服務(wù)器。
如果步驟1405的判斷是肯定的，則測量處理器前進(jìn)到步驟1406，指示測量單元1306通過與目標(biāo)移動臺交換數(shù)據(jù)和確認(rèn)分組來執(zhí)行往返傳播延遲時(shí)間測量。如果從目標(biāo)移動臺接收到確認(rèn)分組，則測量成功(步驟1407)，流程前進(jìn)到步驟1410，用當(dāng)前獲得的結(jié)果形成測量報(bào)告分組，并將該分組發(fā)送到位置服務(wù)器。
如果測量不成功，則再次執(zhí)行步驟1406，直到測量重復(fù)預(yù)定次數(shù)(步驟1408)。如果步驟1408的判斷是肯定的，則向位置服務(wù)器返回錯(cuò)誤報(bào)告分組(步驟1409)。
如果測量請求分組不包含逝去時(shí)間極限參數(shù)，或者不存在測量記錄，則流程從步驟1402和1403前進(jìn)到步驟1406，測量基站和目標(biāo)移動臺之間的往返傳播延遲時(shí)間。
如圖15和16所示，每個(gè)所選擇的基站被指示來執(zhí)行距離計(jì)算而非延遲時(shí)間測量，并將計(jì)算出的距離報(bào)告給位置服務(wù)器。
在圖15中，為簡單起見，實(shí)質(zhì)上與圖12中步驟相對應(yīng)的步驟用相同的標(biāo)號標(biāo)記，并省略了對其的描述。當(dāng)估計(jì)處理器在步驟1206選擇多個(gè)測量點(diǎn)基站時(shí)，流程前進(jìn)到步驟1501，發(fā)送距離測量請求分組到每個(gè)所選擇的基站，并從所述基站接收報(bào)告分組(步驟1502)。如果接收到錯(cuò)誤報(bào)告，則流程前進(jìn)到步驟1217，將當(dāng)前進(jìn)行通信的基站的位置通知給請求源。如果接收到距離測量報(bào)告，則流程前進(jìn)到步驟1210，從包含在所接收的分組中的距離數(shù)據(jù)來估計(jì)目標(biāo)移動臺的位置。
響應(yīng)于來自位置服務(wù)器的距離請求分組，每個(gè)所選擇的基站都根據(jù)圖16的流程圖來操作，其中對應(yīng)于圖14的部分用相同的標(biāo)號來標(biāo)記。在圖16中，如果目標(biāo)移動臺的測量記錄可重用(步驟1405)或者當(dāng)前測量成功(步驟1407)，則流程前進(jìn)到步驟1601，計(jì)算從基站到目標(biāo)移動臺的距離，并將距離報(bào)告分組發(fā)送到位置服務(wù)器(步驟1602)。
與當(dāng)目標(biāo)移動臺處于無線模式時(shí)，如上所述使用多個(gè)基站來執(zhí)行對傳播延遲時(shí)間和基站到移動臺距離的測量不同，可使用目標(biāo)移動臺來執(zhí)行這些測量并進(jìn)行對移動臺位置的估計(jì)。
在圖17中，當(dāng)估計(jì)處理器在步驟1206選擇多個(gè)基站時(shí)，流程前進(jìn)到步驟1701，位置服務(wù)器通過它的有線接口1103發(fā)送傳播延遲時(shí)間測量請求分組到所選擇的基站之一。該基站將測量請求分組中繼到目標(biāo)移動臺。測量請求分組包含所選擇的基站的標(biāo)識(MAC地址)和它們的信道號碼。位置服務(wù)器然后從目標(biāo)移動臺接收報(bào)告分組，該分組或者指示了錯(cuò)誤，或者指示了所測量的傳播延遲時(shí)間(步驟1702)。如果從移動臺接收到錯(cuò)誤報(bào)告，則流程前進(jìn)到步驟1217，將當(dāng)前與移動臺通信的基站的位置通知給請求源。如果接收到的分組是測量報(bào)告，則流程從步驟1702前進(jìn)到步驟1209，使用延遲時(shí)間數(shù)據(jù)來計(jì)算從移動臺到所選擇的基站的距離。然后在步驟1210，從所計(jì)算的距離估計(jì)目標(biāo)移動臺的位置。
如圖18所示，目標(biāo)移動臺包括通信處理器1803，其通過無線LAN接口1802和天線1801而與所選擇的基站建立無線鏈路，并可通過有線LAN接口1804連接到交換機(jī)1004，以與位置服務(wù)器1001通信。測量處理器1805連接到通信處理器1803。當(dāng)位置服務(wù)器發(fā)送測量請求分組到移動臺時(shí)，測量處理器1805通過無線接口1802和處理器1803接收該分組，并與測量單元1806和記錄存儲器1807協(xié)作來以將要描述的方式處理所接收的分組。如果以前已測量過目標(biāo)移動臺的往返傳播延遲時(shí)間，則該測量的結(jié)果和表示進(jìn)行所述測量的時(shí)間的時(shí)間戳作為測量記錄被存儲在記錄存儲器1807中。當(dāng)接收到測量請求分組時(shí)，搜索記錄存儲器1807。如果沒有可重用的記錄，則指示測量單元1806通過無線接口1802發(fā)送數(shù)據(jù)分組到每個(gè)所選擇的基站，以接收確認(rèn)分組并測量往返傳播延遲時(shí)間，如上參考圖2到5所述。測量處理器1805利用所測量的結(jié)果形成測量報(bào)告分組，以通過處理器1803和無線接口1802發(fā)送到位置服務(wù)器。
移動臺的測量處理器1805的操作根據(jù)圖19的流程圖進(jìn)行。
當(dāng)測量處理器1805通過無線接口1802接收到測量請求分組時(shí)(步驟1901)，該處理器根據(jù)MAC地址和信道號碼在所接收的請求分組所指定的基站中選擇一個(gè)基站(步驟1902)，并前進(jìn)到步驟1903，檢查該請求分組中是否包含逝去時(shí)間極限參數(shù)。如果測量請求分組包含逝去時(shí)間極限參數(shù)，則測量處理器1805搜索整個(gè)記錄存儲器1807，以獲得對應(yīng)的測量記錄(步驟1904)。如果存在該移動臺的測量記錄，則將該記錄的時(shí)間戳與逝去時(shí)間極限參數(shù)的請求值進(jìn)行對比檢查(步驟1905)，以確定該記錄是否已經(jīng)經(jīng)過了逝去時(shí)間極限(步驟1906)。如果該記錄尚未經(jīng)過逝去時(shí)間極限，則流程前進(jìn)到步驟1911，檢查是否已獲得所有指定基站的傳播延遲時(shí)間。如果沒有，則流程返回到步驟1902，選擇下一個(gè)基站。如果該記錄已經(jīng)經(jīng)過了逝去時(shí)間極限，則流程從步驟1906前進(jìn)到步驟1907，測量與當(dāng)前選擇的基站有關(guān)的往返傳播延遲時(shí)間。如果測量不成功，則步驟1908的判斷是否定的，重復(fù)測量步驟1907，并對嘗試的重復(fù)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)(步驟1909)。如果測量重復(fù)了預(yù)定次數(shù)，則步驟1909的判斷是肯定的，并從移動臺向位置服務(wù)器發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告(步驟1910)。如果測量成功，則步驟1908的判斷是肯定的，并執(zhí)行步驟1911。
如果測量請求分組不包含逝去時(shí)間極限參數(shù)，或者不存在測量記錄，則流程從步驟1903和1904前進(jìn)到步驟1907，測量移動臺和每個(gè)指定基站之間的傳播延遲時(shí)間。
如果已獲得所有基站的傳播延遲時(shí)間，則流程從步驟1911前進(jìn)到步驟1912，用所存儲的記錄或所測量的結(jié)果形成測量報(bào)告分組，并發(fā)送該分組到位置服務(wù)器。
位置服務(wù)器可以請求目標(biāo)移動臺用距離報(bào)告而非傳播延遲時(shí)間進(jìn)行應(yīng)答。
在圖20中，當(dāng)估計(jì)處理器在步驟1206選擇多個(gè)測量點(diǎn)基站時(shí)，流程前進(jìn)到步驟2001，通過位置服務(wù)器的有線接口1103將距離測量請求分組發(fā)送到所選擇的基站之一，以將該分組中繼到目標(biāo)移動臺。位置服務(wù)器然后從目標(biāo)移動臺接收報(bào)告分組，該分組指示錯(cuò)誤或所測量的距離(步驟2002)。如果所接收的分組是錯(cuò)誤報(bào)告，則流程前進(jìn)到步驟1217。否則，流程前進(jìn)到步驟1210，從所測量的距離估計(jì)目標(biāo)移動臺的位置。
響應(yīng)于來自位置服務(wù)器的距離測量請求，移動臺根據(jù)圖21的流程圖進(jìn)行操作，圖21大體上與圖19類似。如果測量處理器1805在步驟1906作出否定性判斷，或者在步驟1908作出肯定性判斷，則流程前進(jìn)到步驟2101，從當(dāng)前所獲得的傳播延遲時(shí)間或存儲在存儲器1807中的對應(yīng)的延遲時(shí)間記錄來計(jì)算距離。如果對所有的指定基站都進(jìn)行了距離計(jì)算(步驟2102)，則形成距離報(bào)告分組并將之發(fā)送到位置服務(wù)器(步驟2103)。
目標(biāo)移動臺的位置可由移動臺自己來識別，因?yàn)樗梢酝ㄟ^使用所計(jì)算的距離來作為半徑，從而描繪多個(gè)圓。
在圖22中，當(dāng)位置服務(wù)器在步驟1206選擇多個(gè)基站作為測量點(diǎn)基站時(shí)，流程前進(jìn)到步驟2201，位置服務(wù)器通過它的有線接口1103向所選擇的基站之一發(fā)送位置估計(jì)請求分組。位置估計(jì)請求分組由這一基站中繼到目標(biāo)移動臺。該請求分組包含所選擇的基站的標(biāo)識(MAC地址)及其信道號碼。位置服務(wù)器然后從目標(biāo)移動臺接收報(bào)告分組，所述分組指示錯(cuò)誤或移動臺的估計(jì)位置(步驟2202)。如果所接收的分組時(shí)錯(cuò)誤報(bào)告，則流程前進(jìn)到步驟1217。否則，流程前進(jìn)到步驟1212，將位置報(bào)告消息發(fā)送到請求源，該消息包含目標(biāo)移動臺所估計(jì)的位置信息。
響應(yīng)于通過所選擇的基站之一而接收到的位置估計(jì)請求分組，移動臺1002根據(jù)圖23的流程圖來操作，圖23大體上與圖19類似。如果測量處理器1805在步驟1906作出否定性判斷或在步驟1908作出肯定性判斷，則流程前進(jìn)到步驟2301，從當(dāng)前所獲得的傳播延遲時(shí)間或存儲在存儲器中的對應(yīng)的延遲時(shí)間記錄來計(jì)算距離。如果對所有的指定基站都進(jìn)行了距離計(jì)算(步驟2302)，則從所計(jì)算的距離估計(jì)移動臺的位置(步驟2303)，并將位置估計(jì)報(bào)告分組發(fā)送到位置服務(wù)器(步驟2304)。
雖然已描述了在其中估計(jì)移動臺的位置的若干實(shí)施例，但是本發(fā)明同樣可適用于識別其位置對位置服務(wù)器來說是未知的基站的位置。在此情形下，位置服務(wù)器請求位置已知的那些基站與位置未知的基站交換異步分組，并測量這些分組的往返傳播延遲時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種位置探測系統(tǒng)，包括多個(gè)第一無線臺，其位置已知；用于測量在所述多個(gè)無線臺和其位置未知的第二無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的多個(gè)傳播延遲時(shí)間的裝置；用于從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定所述分組在所述多個(gè)第一無線臺和所述第二無線臺之間經(jīng)歷的多個(gè)距離的裝置；以及用于從多個(gè)圓的交點(diǎn)來確定所述第二無線臺的位置的裝置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述多個(gè)距離，并且所述多個(gè)圓的圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合。
2.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用于通過下述步驟來測量源臺站和目的地臺站之間的傳播延遲時(shí)間的裝置，所述步驟包括檢測來自所述源臺站的第一分組的開始發(fā)送時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述開始發(fā)送時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用于從所述傳播延遲時(shí)間中減掉下述第一延遲時(shí)間和第二延遲時(shí)間的裝置，其中所述第一延遲時(shí)間是所述源臺站發(fā)送所述第一分組所耗用的時(shí)間，所述第二延遲時(shí)間是所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用于通過下述步驟來測量源臺站和目的地臺站之間的傳播延遲時(shí)間的裝置，所述步驟包括檢測從所述源臺站發(fā)送的第一分組的結(jié)束時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述結(jié)束時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用于從所述傳播延遲時(shí)間中減掉所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的延遲時(shí)間的裝置。
6.如權(quán)利要求2所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用于如果所述第一分組未被所述目的地臺站正確地接收到，或者所述第二分組未被所述源臺站接收到，則將所述第一分組的拷貝從所述源臺站重新發(fā)送到所述目的地臺站的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用所存儲的誤差校正數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用所存儲的樓層平面圖數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述測量裝置包括用所存儲的波傳播模式來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述位置確定裝置對包含對所述第二無線臺的位置的請求精確程度的位置請求進(jìn)行響應(yīng)，如果所述請求精確程度低于所述多個(gè)第一無線臺當(dāng)中所述第二無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)第一無線臺的位置精確程度，則將所述一個(gè)第一無線臺的位置確定為所述第二無線臺的位置。
11.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述位置確定裝置對包含對所述第二無線臺的位置的請求精確程度的位置請求進(jìn)行響應(yīng)，如果所述請求精確程度高于所述多個(gè)第一無線臺當(dāng)中所述第二無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)第一無線臺的位置精確程度，并且如果所述確定裝置未能估計(jì)所述第二無線臺的位置，則將所述一個(gè)第一無線臺的位置確定為所述第二無線臺的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述第二無線臺包括端接在已知位置處的有線接口，并且其中，所述位置確定裝置包括用于當(dāng)所述第二無線臺工作在使用所述有線接口的有線模式中時(shí)，將所述已知位置確定為所述第二無線臺的位置的裝置。
13.如權(quán)利要求1所述的位置探測系統(tǒng)，其中所述位置確定裝置對下述位置請求進(jìn)行響應(yīng)，所述位置請求包含所述多個(gè)第一無線臺之一和所述第二無線臺之間以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間的請求逝去時(shí)間極限，并且其中所述測量裝置包括用于存儲下述記錄的裝置，該記錄指示所述第二無線臺的所述以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間，并指示一個(gè)時(shí)間戳，該時(shí)間戳指示所述以前的測量作出的時(shí)間；以及用于如果所述記錄的所述時(shí)間戳表明所述記錄尚未經(jīng)過所述請求逝去時(shí)間極限，則使用所述所存儲的記錄來作為所述一個(gè)第一無線臺和所述第二無線臺之間的所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
14.一種通信系統(tǒng)，包括位置服務(wù)器，用于接收位置請求，并發(fā)送指示目標(biāo)無線臺的估計(jì)位置的位置報(bào)告，作為對所述位置請求的應(yīng)答；多個(gè)無線臺，其位置已知；第一裝置，用于響應(yīng)于所述位置請求，測量在所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺與所述目標(biāo)無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間；第二裝置，用于從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定多個(gè)距離；以及第三裝置，用于從多個(gè)圓的交點(diǎn)來估計(jì)所述目標(biāo)無線臺的位置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述距離，并且所述多個(gè)圓的圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合。
15.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺和所述目標(biāo)無線臺都連接到無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺都包括所述第一裝置，并且其中所述位置服務(wù)器包括所述第二裝置和第三裝置。
17.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺都包括所述第一裝置和第二裝置，并且其中所述位置服務(wù)器包括所述第三裝置。
18.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)無線臺包括所述第一裝置，并且其中所述位置服務(wù)器包括所述第二裝置和第三裝置。
19.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)無線臺包括所述第一裝置和第二裝置，并且其中所述位置服務(wù)器包括所述第三裝置。
20.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)無線臺包括所述第一裝置、第二裝置和第三裝置。
21.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用于通過下述步驟來測量源臺站和目的地臺站之間的傳播延遲時(shí)間的裝置，所述步驟包括檢測來自所述源臺站的第一分組的開始發(fā)送時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述開始發(fā)送時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間。
22.如權(quán)利要求21所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用于從所述傳播延遲時(shí)間中減掉下述第一延遲時(shí)間和第二延遲時(shí)間的裝置，其中所述第一延遲時(shí)間是所述源臺站發(fā)送所述第一分組所耗用的時(shí)間，所述第二延遲時(shí)間是所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的時(shí)間。
23.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用于通過下述步驟來測量源臺站和目的地臺站之間的傳播延遲時(shí)間的裝置，所述步驟包括檢測從所述源臺站發(fā)送的第一分組的結(jié)束時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述結(jié)束時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間。
24.如權(quán)利要求23所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用于從所述傳播延遲時(shí)間中減掉所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的延遲時(shí)間的裝置。
25.如權(quán)利要求23所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用于如果所述第一分組未被所述目的地臺站正確地接收到，或者所述第二分組未被所述源臺站接收到，則將所述第一分組的拷貝從所述源臺站重新發(fā)送到所述目的地臺站的裝置。
26.如權(quán)利要求21或23所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一分組是數(shù)據(jù)分組而所述第二分組是確認(rèn)分組。
27.如權(quán)利要求21或23所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一分組是廣播分組而所述第二分組是數(shù)據(jù)分組。
28.如權(quán)利要求21或23所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一分組是輪詢分組而所述第二分組是數(shù)據(jù)分組。
29.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用所存儲的誤差校正數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
30.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用所存儲的樓層平面圖數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
31.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一裝置包括用所存儲的波傳播模式來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
32.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置請求包含對所述目標(biāo)無線臺的位置的請求精確程度，并且其中所述位置服務(wù)器包括下述裝置，該裝置用于如果所述請求精確程度低于所述多個(gè)位置已知的無線臺當(dāng)中所述目標(biāo)無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)位置已知的無線臺的位置精確程度，則發(fā)送指示所述一個(gè)位置已知的無線臺的位置的所述位置報(bào)告。
33.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置請求包含對所述目標(biāo)無線臺的位置的請求精確程度，并且其中所述位置服務(wù)器包括下述裝置，該裝置用于如果所述請求精確程度高于所述多個(gè)位置已知的無線臺當(dāng)中所述目標(biāo)無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)位置已知的無線臺的位置精確程度，并且如果所述第三裝置未能估計(jì)所述目標(biāo)無線臺的位置，則發(fā)送指示所述一個(gè)位置已知的無線臺的位置的所述位置報(bào)告。
34.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)無線臺包括端接在已知位置處的有線接口，并且其中，所述位置服務(wù)器包括用于當(dāng)所述目標(biāo)無線臺工作在使用所述有線接口的有線模式中時(shí)，發(fā)送指示所述已知位置的所述位置報(bào)告的裝置。
35.如權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述位置請求包含所述多個(gè)位置已知的無線臺之一和所述目標(biāo)無線臺之間以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間的請求逝去時(shí)間極限，并且其中所述第一裝置包括用于存儲下述記錄的裝置，該記錄指示所述目標(biāo)無線臺的所述以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間，并指示一個(gè)時(shí)間戳，該時(shí)間戳指示所述以前的測量作出的時(shí)間；以及用于如果所述記錄的所述時(shí)間戳表明所述記錄尚未經(jīng)過所述請求逝去時(shí)間極限，則使用所述所存儲的記錄來作為所述一個(gè)位置已知的無線臺和所述目標(biāo)無線臺之間的所測量的往返傳播延遲時(shí)間的裝置。
36.一種用于探測無線通信網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)無線臺位置的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)位置已知的無線臺，并且所述目標(biāo)無線臺能夠與所述位置已知的無線臺建立無線信道，所述方法包括(a)接收位置請求；(b)測量在所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺和所述目標(biāo)無線臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間；(c)從所述往返傳播延遲時(shí)間來確定多個(gè)距離；(d)從多個(gè)圓的交點(diǎn)來估計(jì)所述目標(biāo)無線臺的位置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述多個(gè)距離，并且所述多個(gè)圓的圓心分別與所述多個(gè)位置已知的無線臺的位置相重合；以及(e)發(fā)送指示所述目標(biāo)無線臺的估計(jì)位置的位置報(bào)告，作為對所述位置請求的應(yīng)答。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(a)、(c)、(d)和(e)由位置服務(wù)器執(zhí)行，而步驟(b)由所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺執(zhí)行。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(a)、(d)和(e)由位置服務(wù)器執(zhí)行，而步驟(b)和(c)由所述位置已知的無線臺中的每一個(gè)無線臺執(zhí)行。
39.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(a)、(c)、(d)和(e)由位置服務(wù)器執(zhí)行，而步驟(b)由所述目標(biāo)無線臺執(zhí)行。
40.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(a)、(d)和(e)由位置服務(wù)器執(zhí)行，而步驟(b)和(c)由所述目標(biāo)無線臺執(zhí)行。
41.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(a)和(e)由位置服務(wù)器執(zhí)行，而步驟(b)、(c)和(d)由所述目標(biāo)無線臺執(zhí)行。
42.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟檢測來自所述源臺站的第一分組的開始發(fā)送時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述開始發(fā)送時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間，作為所述往返傳播延遲時(shí)間。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，還包括下述步驟從所述傳播延遲時(shí)間中減掉下述第一延遲時(shí)間和第二延遲時(shí)間，其中所述第一延遲時(shí)間是所述源臺站發(fā)送所述第一分組所耗用的時(shí)間，所述第二延遲時(shí)間是所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的時(shí)間。
44.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟檢測從所述源臺站發(fā)送的第一分組的結(jié)束時(shí)間；檢測作為對所述第一分組的響應(yīng)而從所述目的地臺站到達(dá)所述源臺站的第二分組的開始接收時(shí)間；以及測量從所述結(jié)束時(shí)間到所述開始接收時(shí)間之間的時(shí)間，作為所述往返傳播延遲時(shí)間。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，還包括下述步驟從所述傳播延遲時(shí)間中減掉所述目的地臺站響應(yīng)于所述第一分組而發(fā)送所述第二分組所耗用的延遲時(shí)間。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟如果所述第一分組未被所述目的地臺站正確地接收到，或者所述第二分組未被所述源臺站接收到，則將所述第一分組的拷貝從所述源臺站重新發(fā)送到所述目的地臺站。
47.如權(quán)利要求42和44所述的方法，其中所述第一分組是數(shù)據(jù)分組而所述第二分組是確認(rèn)分組。
48.如權(quán)利要求42和44所述的方法，其中所述第一分組是廣播分組而所述第二分組是數(shù)據(jù)分組。
49.如權(quán)利要求42和44所述的方法，其中所述第一分組是輪詢分組而所述第二分組是數(shù)據(jù)分組。
50.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟用所存儲的誤差校正數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間。
51.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟用所存儲的樓層平面圖數(shù)據(jù)來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間。
52.如權(quán)利要求36所述的方法，其中步驟(b)包括下述步驟用所存儲的波傳播模式來校正所測量的往返傳播延遲時(shí)間。
53.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述位置請求包含對所述目標(biāo)無線臺的位置的請求精確程度，并且其中步驟(e)包括下述步驟如果所述請求精確程度低于所述多個(gè)位置已知的無線臺當(dāng)中所述目標(biāo)無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)位置已知的無線臺的位置精確程度，則發(fā)送指示所述一個(gè)位置已知的無線臺的位置的所述位置報(bào)告。
54.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述位置請求包含對所述目標(biāo)無線臺的位置的請求精確程度，并且其中步驟(e)包括下述步驟如果所述請求精確程度高于所述多個(gè)位置已知的無線臺當(dāng)中所述目標(biāo)無線臺當(dāng)前正與之通信的一個(gè)位置已知的無線臺的位置精確程度，并且如果步驟(d)未能估計(jì)所述目標(biāo)無線臺的位置，則發(fā)送指示所述一個(gè)位置已知的無線臺的位置的所述位置報(bào)告。
55.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述目標(biāo)無線臺包括端接在已知位置處的有線接口，并且其中步驟(e)包括下述步驟當(dāng)所述目標(biāo)無線臺工作在使用所述有線接口的有線模式中時(shí)，發(fā)送指示所述已知位置的所述位置報(bào)告。
56.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述位置請求包含所述多個(gè)位置已知的無線臺之一和所述目標(biāo)無線臺之間以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間的請求逝去時(shí)間極限，并且其中步驟(b)包括下述步驟存儲下述記錄，該記錄指示所述目標(biāo)無線臺的所述以前所測量的往返傳播延遲時(shí)間，并指示一個(gè)時(shí)間戳，該時(shí)間戳指示所述以前的測量作出的時(shí)間，如果所述記錄的所述時(shí)間戳表明所述記錄尚未經(jīng)過所述請求逝去時(shí)間極限，則使用所述所存儲的記錄來作為所述一個(gè)位置已知的無線臺和所述目標(biāo)無線臺之間的所測量的往返傳播延遲時(shí)間。
全文摘要
在通信系統(tǒng)中，設(shè)置了位置服務(wù)器用于接收位置請求。位置已預(yù)先確定的多個(gè)基站連接到位置服務(wù)器。響應(yīng)于所述位置請求，所述系統(tǒng)確定在每個(gè)基站和目標(biāo)移動臺之間的無線信道上異步傳輸?shù)姆纸M的往返傳播延遲時(shí)間，從往返傳播延遲時(shí)間來計(jì)算距離，并從多個(gè)圓的交點(diǎn)來估計(jì)移動臺的位置，其中所述多個(gè)圓的半徑等于所述距離，并且其圓心分別與所述基站的位置相重合。位置服務(wù)器將位置報(bào)告返回到請求源，以指示所述移動臺的位置。
文檔編號G01S5/14GK1575017SQ20041003838
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者石井健一 申請人:日本電氣株式會社