專(zhuān)利名稱(chēng)：用于跟蹤移動(dòng)單元的位置的方法
用于跟蹤移動(dòng)單元的位置的方法優(yōu)先權(quán)聲明本申請(qǐng)要求于2003年5月23日提交的序列號(hào)為60/473672并被轉(zhuǎn)讓給本發(fā) 明同 一受讓人的臨時(shí)申請(qǐng)的所有權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用諸如IEEE標(biāo)準(zhǔn)802. 11的無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié) 議來(lái)定位被配置成與固定裝置(諸如接入點(diǎn))進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信的移動(dòng)單元。本發(fā) 明更具體地涉及這樣的系統(tǒng)，其中在移動(dòng)單元工作的區(qū)域內(nèi)(例如工廠、倉(cāng)庫(kù)、學(xué) 校、醫(yī)院、零售機(jī)構(gòu)或其它設(shè)施)的無(wú)線電信號(hào)特性被校準(zhǔn)并被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 通過(guò)對(duì)移動(dòng)單元和多個(gè)接入點(diǎn)之間的無(wú)線通信特性進(jìn)行采樣并將所采樣的信號(hào)與 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，從而將移動(dòng)單元定位在區(qū)域中。這些特性可以是接入點(diǎn)采用例如 標(biāo)準(zhǔn)802. 11的RSSI功能所接收到的信號(hào)強(qiáng)度，也可以是到達(dá)時(shí)間。一般，這類(lèi)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)各可能的位置不都具有信號(hào)特性的校準(zhǔn)值。經(jīng)常要 通過(guò)在校準(zhǔn)位置之間的外插來(lái)確定位置。而且，在許多區(qū)域內(nèi)，特別是室內(nèi)區(qū)域內(nèi) 的無(wú)線電信號(hào)特性會(huì)受信號(hào)衰落、多徑和阻塞的影響。由于無(wú)線傳播會(huì)使一個(gè)以上 的位置具有類(lèi)似的信號(hào)特性，因此任何信號(hào)特性的采樣均可能導(dǎo)致模糊的位置確 定。本發(fā)明一個(gè)目的是提供用于定位移動(dòng)單元的改進(jìn)型系統(tǒng)，其中移動(dòng)單元的位 置在多個(gè)無(wú)線電信號(hào)采樣之間被跟蹤以解決移動(dòng)單元位置的模糊判定問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種方法，用于在某一區(qū)域內(nèi)對(duì)配置成與固定裝置進(jìn)行無(wú)線電通 信的移動(dòng)單元進(jìn)行定位，其中通過(guò)將移動(dòng)單元和固定裝置之間的無(wú)線電信號(hào)特性與將所述無(wú)線電信號(hào)特性關(guān)聯(lián)于區(qū)域中的位置的數(shù)據(jù)庫(kù)相比較而確定位置。獲取無(wú)線電信號(hào)特性的連續(xù)采樣。對(duì)于無(wú)線電信號(hào)特性的每個(gè)采樣，可以為 所述移動(dòng)單元確定兩個(gè)或多個(gè)可能位置并分配移動(dòng)單元處在每個(gè)可能位置的第一 概率。對(duì)于采用初次采樣后的采樣所確定的每個(gè)可能位置，確定移動(dòng)單元已從一個(gè) 或多個(gè)先前采樣的每個(gè)可能位置移動(dòng)到所述可能位置的第二概率。第二概率從所述 一個(gè)或多個(gè)先前采樣的所述可能位置和當(dāng)前采樣的可能位置的接近度獲得?；诘?一和第二概率的組合為移動(dòng)單元選擇一個(gè)位置作為當(dāng)前采樣最可能的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所采樣的無(wú)線電信號(hào)特性與數(shù)據(jù)庫(kù)中位置的無(wú)線電信 號(hào)特性之間的比較分配第一概率。在另一種配置中，數(shù)據(jù)庫(kù)包括表征區(qū)域中位置的 無(wú)線電信號(hào)特性質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)質(zhì)量表征數(shù)據(jù)分配第一概率?？赏ㄟ^(guò)在采樣間 的時(shí)間周期中對(duì)位置間的距離和移動(dòng)單元位移的期望距離進(jìn)行比較而確定第二概 率值。第二概率可由這樣的因數(shù)來(lái)修改，所述因數(shù)對(duì)在一個(gè)或多個(gè)先前采樣的可能 位置和當(dāng)前采樣的可能位置之間的移動(dòng)構(gòu)成障礙。為了更好地理解本發(fā)明以及其它目的，將結(jié)合附圖參閱下面的說(shuō)明，其范圍 將由所附權(quán)利要求書(shū)指定。


圖l是一簡(jiǎn)化的框圖，它表示可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的一種范例性系統(tǒng)。 圖2是表示本發(fā)明方法的一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖l和圖2，這里示出了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的范例性系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)10通過(guò)局域網(wǎng)13連接于接入點(diǎn)12、 14、 16和18。接入點(diǎn)12、 14、 16、 18通 過(guò)使用例如IEEE標(biāo)準(zhǔn)802. 11協(xié)議的無(wú)線數(shù)據(jù)通信與移動(dòng)單元17通信。可以 認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的系統(tǒng)并不要求接入點(diǎn)和移動(dòng)單元之間的通信是雙向的。因此 可實(shí)施該方法，其中移動(dòng)單元是將信號(hào)周期地發(fā)送給接入點(diǎn)的簡(jiǎn)單發(fā)射機(jī)。計(jì)算機(jī)IO上提供有用于定位移動(dòng)單元的數(shù)據(jù)庫(kù)11。數(shù)據(jù)庫(kù)11將移動(dòng)單元 17和接入點(diǎn)12、 14、 16、 18間信號(hào)的無(wú)線電信號(hào)特性關(guān)聯(lián)于移動(dòng)單元17工作 的區(qū)域內(nèi)的位置。在一種配置中，數(shù)據(jù)庫(kù)可將由接收器的RSSI功能測(cè)得的接 入點(diǎn)接收器處的信號(hào)強(qiáng)度關(guān)聯(lián)于區(qū)域內(nèi)的位置?；蛘撸瑪?shù)據(jù)庫(kù)可將信號(hào)到達(dá)時(shí) 間關(guān)聯(lián)于位置。應(yīng)該理解，作為測(cè)量基礎(chǔ)的信號(hào)可以是由移動(dòng)單元17發(fā)送并 由接入點(diǎn)12、 14、 16、 18接收的信號(hào)，或者是由接入點(diǎn)發(fā)送并由移動(dòng)單元17接收的信號(hào)。在后者的情況中，信號(hào)特性由移動(dòng)單元測(cè)量，由移動(dòng)單元接收的數(shù)據(jù)特征信號(hào)則通過(guò)數(shù)據(jù)通信發(fā)送給計(jì)算機(jī)10。計(jì)算機(jī)10被配置成將表示信號(hào)特性的數(shù)據(jù)(由移動(dòng)單元17或接入點(diǎn)12、 14、 16、 18測(cè)量、并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)13作為數(shù)據(jù)通信被發(fā)送)與數(shù)據(jù)庫(kù)ll相比較以 確定移動(dòng)單元的位置。在某些情況下，基于無(wú)線電信號(hào)特性數(shù)據(jù)會(huì)有一個(gè)以上 可能的位置。計(jì)算機(jī)10被配置成確定移動(dòng)單元的最可能位置，諸如兩個(gè)或三 個(gè)具有最高概率的可能位置。移動(dòng)單元處在某一具體位置的概率可基于數(shù)據(jù)庫(kù)中表征與采樣數(shù)據(jù)最接 近匹配的位置的數(shù)據(jù)與表示所采樣的無(wú)線電信號(hào)特性的數(shù)據(jù)之間的差值?；?者，數(shù)據(jù)庫(kù)還可包括表征區(qū)域內(nèi)位置的無(wú)線電信號(hào)特性質(zhì)量的數(shù)據(jù)。該質(zhì)量表 征數(shù)據(jù)可用于將概率分配給可能的位置。參閱圖2，計(jì)算機(jī)10響應(yīng)無(wú)線電信號(hào)的第一采樣給移動(dòng)單元的三個(gè)可能位 置分配位置和概率L1P1、 L1P2以及L1P1。在基于數(shù)據(jù)庫(kù)中的質(zhì)量特征分配概 率時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)可將區(qū)域26和28中的位置(它們?cè)陲@示框20、 22和24之間) 分配成具有較低概率，這是由于這些區(qū)域中低劣的信號(hào)強(qiáng)度或多徑。計(jì)算機(jī)10響應(yīng)無(wú)線電信號(hào)特性的第二采樣給移動(dòng)單元17的三個(gè)最可能位 置分配可能位置和概率L2P1、 L2P2以及L2P3。響應(yīng)第三采樣分配位置和概率 L3P1、 L3P2和L3P3?？梢哉J(rèn)識(shí)到，某些可能位置可以具有非常低的概率，例 如零。在確定兩個(gè)或三個(gè)采樣的可能位置后，計(jì)算機(jī)10為在第三采樣中確定的 每個(gè)可能位置確定第二概率。第二概率基于移動(dòng)單元在連續(xù)采樣所確定的位置 之間位移的接近度而得到。例如，如果使用三個(gè)采樣，計(jì)算機(jī)就為每個(gè)第三位 置計(jì)算第二概率，例如相對(duì)于位置L3P1，從位置L1P1到位置L3P1的位移為 MP1131、從位置L2P1到位置L3P1的位移為MP2131、從位置L1P2到位置L3P1 的位移為MP1231、從位置L2P2到位置L3P1的位移為MP2231、從位置L1P3到 位置L3P1的位移為移動(dòng)MP1331，以及從位置L2P3到位置L3P1的位移為 MP2331。對(duì)第三采樣的每個(gè)可能位置重復(fù)該過(guò)程。然后例如通過(guò)將一分?jǐn)?shù)分配 到每個(gè)概率并確定具有最高分?jǐn)?shù)的位置，或通過(guò)將諸概率相乘而組合概率。由
此對(duì)于位置L3P1，組合的概率可計(jì)算為-CP(L3P1) = W*P(L1P1)*MP1131*P(L3P1) + W*P(L1P2)*MP1231 + W*P(L1P3)*MP1331*P(L3P1) + V*P(L2P1)*MP2131*P(L3P1) + V*P(L2P2)*MP2231*P(L3P1) + V*P(L2P3)*MP2331*P(L3P1)其中W和V是加權(quán)因數(shù)。為第三采樣的可能位置計(jì)算組合的概率，并選擇具有最高組合概率的位置 作為移動(dòng)單元的位置。在本發(fā)明的一個(gè)變例中，對(duì)每個(gè)采樣可假設(shè)移動(dòng)單元處于對(duì)先前采樣所選 擇的最可能位置。因此對(duì)于L3P1處的位置，組合概率可以是CP(L3J>1) = W*MP(1-31)*P(L3P1) + V*MP(2-31)* (L3P1)其中，P(卜31)和P(2-31)為移動(dòng)單元從采樣l和采樣2的最可能位置移 動(dòng)到位置L3P1的相應(yīng)概率。如果對(duì)每個(gè)采樣僅選擇兩個(gè)可能位置或如果僅使用兩個(gè)采樣，則能實(shí)現(xiàn)進(jìn) 一步的簡(jiǎn)化。使用如上所述第一和第二概率，可連續(xù)跟蹤移動(dòng)單元位置由此可能從可能 的位置中選擇正確位置。這在圖2中可以清楚的看到，其中因?yàn)樵诓蓸娱g不可 能出現(xiàn)從L2P1到L3P1的位移，因此位置L3P2最可能被選擇作為實(shí)際位置。盡管這里已對(duì)那些被認(rèn)為是本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域內(nèi)技 術(shù)人員可不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)地想出其它的改變和修正，要求所有這類(lèi)改變 和修正都被理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種方法，用于在某一區(qū)域內(nèi)對(duì)配置成與固定裝置進(jìn)行無(wú)線電通信的移動(dòng)單 元進(jìn)行定位，其中通過(guò)將所述移動(dòng)單元和所述固定裝置之間的無(wú)線電信號(hào)特性與將 所述無(wú)線電信號(hào)特性關(guān)聯(lián)于所述區(qū)域中的位置的數(shù)據(jù)庫(kù)相比較而確定位置，所述方 法包括獲取所述無(wú)線電信號(hào)特性的連續(xù)采樣；對(duì)所述無(wú)線電信號(hào)特性的每個(gè)采樣，為所述移動(dòng)單元確定兩個(gè)或多個(gè)可能位 置并分配所述移動(dòng)單元處在每個(gè)所述可能位置上的第一概率；對(duì)于采用初次采樣后的采樣所確定的每個(gè)可能位置，確定移動(dòng)單元己從一個(gè) 或多個(gè)先前采樣的每個(gè)可能位置移動(dòng)到所述可能位置的第二概率，所述第二概率從 所述一個(gè)或多個(gè)先前采樣的所述可能位置和所述當(dāng)前采樣的可能位置之間的接近 度獲得；以及基于所述第一和第二概率的組合選擇所述移動(dòng)單元的一個(gè)位置作為所述當(dāng)前 采樣的最可能位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，根據(jù)將所述采樣的無(wú)線電信號(hào)與所述 數(shù)據(jù)庫(kù)中所述位置的無(wú)線電信號(hào)特性之間的比較而分配第一概率。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括表征所述區(qū)域中位置 的無(wú)線電信號(hào)特性質(zhì)量的數(shù)據(jù)，其中根據(jù)所述質(zhì)量表征數(shù)據(jù)分配第一概率。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，通過(guò)在采樣間的時(shí)間周期中將所述位 置間的距離與所述移動(dòng)單元位移的期望距離相比較而確定所述第二概率。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二概率由這樣的因數(shù)進(jìn)行修改， 所述因數(shù)對(duì)在所述一個(gè)或多個(gè)先前采樣的所述可能位置和當(dāng)前采樣的所述可能位 置之間的位移構(gòu)成障礙。
6. —種方法，用于在某一區(qū)域內(nèi)對(duì)配置成與固定裝置進(jìn)行無(wú)線電通信的移動(dòng)單元 進(jìn)行定位，其中通過(guò)將所述移動(dòng)單元和所述固定裝置之間的無(wú)線電信號(hào)特性與將所 述無(wú)線電信號(hào)特性關(guān)聯(lián)于所述區(qū)域中的位置的數(shù)據(jù)庫(kù)相比較而確定位置，所述方法 包括獲取所述無(wú)線電信號(hào)特性的連續(xù)采樣； 對(duì)所述無(wú)線電信號(hào)特性的每個(gè)采樣，為所述移動(dòng)單元確定兩個(gè)或多個(gè)可能位 置，并分配所述移動(dòng)單元處在每個(gè)所述可能位置上的第一概率；對(duì)于采用初次采樣后的采樣所確定的每個(gè)可能位置，確定移動(dòng)單元已從為一 個(gè)或多個(gè)先前采樣確定的所選位置移動(dòng)到所述可能位置的第二概率，所述第二概率 從所述一個(gè)或多個(gè)先前采樣的所述可能位置和所述當(dāng)前采樣的可能位置之間的接 近度獲得；以及基于所述第一和第二概率的組合選擇所述移動(dòng)單元的一個(gè)位置作為所述當(dāng)前 采樣的最可能位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)將所述采樣的無(wú)線電信號(hào)與所述 數(shù)據(jù)庫(kù)中所述位置的無(wú)線電信號(hào)特性之間的比較而分配第一概率。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括表征所述區(qū)域中位置 的無(wú)線電信號(hào)特性質(zhì)量的數(shù)據(jù)，其中根據(jù)所述質(zhì)量表征數(shù)據(jù)分配第一概率。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)在采樣間的時(shí)間周期中將所述位 置間的距離與所述移動(dòng)單元位移的期望距離進(jìn)行比較而確定所述第二概率。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二概率由這樣的因數(shù)進(jìn)行修 改，所述因數(shù)對(duì)在所述一個(gè)或多個(gè)先前采樣的所述可能位置和當(dāng)前采樣的所述可能 位置之間的位移構(gòu)成障礙。
全文摘要
通過(guò)組合的概率確定移動(dòng)單元的定位，所述組合概率獲取自基于無(wú)線電信號(hào)特性的當(dāng)前采樣的可能位置的第一概率以及單元已從先前位置或可能位置移動(dòng)到每個(gè)可能位置的第二概率。
文檔編號(hào)G01S19/11GK101124457SQ200480012343
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者D·P·戈倫 申請(qǐng)人:訊寶科技公司