Определение местоположения
Изобретение относится к определению местоположения мобильных устройств. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения. Инициирующий узел, входящий в состав сети для определения местоположения, передает беспроводным способом сигнал инициации на мобильное устройство, причем сигнал инициации сконфигурирован для вынуждения мобильного устройства испускать беспроводным способом сигнал в ответ на прием сигнала инициации; ожидающие сигнала узлы ожидают сигнал ответа, передаваемый от мобильного устройства в ответ на сигнал инициации, и таким образом в каждом соответствующем множестве ожидающих сигнала узлов, которые принимают беспроводным способом сигнал ответа от мобильного устройства, принимаются соответствующие измерения сигнала ответа, принятые в соответствующем ожидающем сигнала узле для использования при выполнении определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более этих измерений. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к определению местоположения, т.е. процессу определения местоположения мобильного устройства, на основании сети беспроводных узлов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В системе внутреннего позиционирования определение местоположения беспроводного устройства, такого как мобильный терминал пользователя, может быть определено относительно сети местоположений, содержащей множество беспроводных опорных узлов, иногда также называемых узлами привязки. Эти привязки являются узлами беспроводной связи, местоположения которых известны априорно (изначально), и являются обычно записанными в базе данных местоположений, и которые могут быть запрошены для просмотра местоположения узла. Узлы привязки, таким образом, работают в качестве опорных узлов для определения местоположения. Принимаются измерения сигналов, переданных между мобильным устройством и множеством узлов привязки, например, RSSI (индикатор мощности сигнала приемника), ToA (время прибытия) и/или AoA (угол прибытия) соответствующего сигнала. Принимая во внимание такое измерение от трех или более узлов, местоположение мобильного терминала может затем быть определено относительно сети местоположений, используя способы, такие как трехстороннее измерение, многостороннее измерение или триангуляция. Принимая во внимание относительное местоположение мобильного терминала и известные местоположения узлов привязки, это, в свою очередь, позволяет определить местоположение мобильного устройства в более абсолютном выражении, например, относительно земного шара или карты, или плана помещения.
Другой способ определения местоположения состоит в определении местоположения мобильного устройства на основании ʺхарактерного признакаʺ известной среды. Характерный признак содержит набор точек данных, каждая соответствует соответствующему множеству местоположений в рассматриваемой среде. Каждая точка данных генерируется во время фазы обучения посредством помещения устройства беспроводной связи в соответствующее местоположение, приема измерения сигналов, принятых от или посредством любых опорных узлов в диапазоне в соответствующем местоположении (например, измерение мощности сигнала, такого как RSSI) и сохранения этих измерений на сервере местоположения, наряду с координатами соответствующего местоположения. Точка данных хранится наряду с другими такими точками данных для построения характерного признака измерений сигнала, который воспринят в различных местоположениях в среде. После развертывания, измерения сигнала, хранящиеся в характерном признаке, могут затем сравниваться с измерениями сигнала, в настоящее время воспринимаемыми посредством мобильного устройства, местоположение которого, желательно, должно быть известно для оценки местоположения мобильного устройства относительно соответствующих координат точек в характерном признаке. Например, это может быть выполнено посредством аппроксимации того, что устройство располагается в координатах точки данных, имеющих самые близкие соответствия измерений сигнала, или посредством интерполяции между координатами подмножества точек данных, имеющих измерения сигнала, наиболее близко соответствующие тем, которые в настоящее время воспринимаются посредством устройства. Характерный признак может быть предварительно подготовлен в специальной фазе обучения, прежде чем характерный признак будет развернут, посредством систематического помещения устройства тестирования во всевозможные местоположения в среде. Альтернативно или дополнительно, характерный признак может строиться динамически посредством приема представлений измерений сигнала, воспринимаемых посредством фактических устройств фактических пользователей в продолжающейся фазе обучения.
Также как внутреннее позиционирование, другие типы системы позиционирования также известны, такие как GPS или другие системы позиционирования (определения местоположения) на основании спутника, в которых сеть спутников работает в качестве опорных узлов. Принимая во внимание измерения сигнала от множества спутников и знания позиций этих спутников, местоположение мобильного устройства может быть определено на основании аналогичных принципов.
Определение местоположения мобильного устройства может быть выполнено в соответствии с подходом ʺориентированный на устройствоʺ или подходом ʺориентированный на сетьʺ. В соответствии с подходом, ориентированным на устройство, каждый узел привязки или опорный узел испускают соответствующий сигнал, который может называться сигналом маяка или маяковым сигналом. Мобильное устройство принимает измерения сигналов, которые оно принимает от узлов привязки, получает местоположения этих узлов от сервера определения местоположения и выполняет вычисление для определения своего собственного местоположения в самом мобильном устройстве. В соответствии с подходом, ориентированным на сеть, с другой стороны, узлы привязки используются для приема измерений сигналов, принятых от мобильного устройства и элемента сети таким образом, что сервер определения местоположения выполняет вычисление для определения местоположения мобильного устройства. Гибридный или ʺассистированныйʺ подходы также возможны, например, когда мобильное устройство принимает первичные (необработанные) измерения, но направляет их на сервер определения местоположения для вычисления его местоположения.
Имеются различные причины, почему может быть желательно быть в состоянии обнаруживать местоположение устройства беспроводной связи, например, для предоставления услуг, основанных на определении местоположения. Например, одно применение системы позиционирования состоит в том, чтобы автоматически предоставлять мобильному устройству беспроводной связи доступ к управлению сервисной программой, такой как система освещения, при условии, что мобильное устройство обнаруживается как располагающееся в конкретной пространственной области или зоне, ассоциированной с освещением, или другой сервисной программой. Например, доступ к управлению освещением в комнате может быть предоставлен пользовательскому устройству беспроводной связи при условии, что устройство обнаруживается как располагающееся в этой комнате и запрашивает доступ. Как только пользовательское устройство беспроводной связи было обнаружено и определено как находящееся в достоверной области, доступ управления предоставляется этому устройству с помощью сети управления освещением. Другие примеры услуг, основанных на определении местоположения или функциональности, включают в себя внутреннюю навигацию, уведомление, основанное на местоположении, службу предупреждения или выдачу другой информации, относящейся к местоположению, отслеживанию пользователя, отслеживание ресурса или отслеживание платежей дорожной пошлины или других платежей, зависимых от местоположения. Например, если смартфон может быть расположен в среде магазина, интересующие уведомления могут быть посланы на мобильный телефон в зависимости от его местоположения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Производительность технологий определения местоположения, с точки зрения точности и задержки, часто ограничивается из-за малого количества доступных узлов привязки и/или ограниченного трафика между мобильным устройством и узлами привязки.
Например, один ограничивающий фактор для производительности таких технологий может состоять в том, что индикаторы RSSI имеют случайную природу из-за свойств распространения радиосигналов. Следовательно, точность таких систем может иногда ограничиваться, когда доступно только маленькое количество измерений RSSI. Следовательно, может быть желательно собрать больше индикаторов RSSI для достижения более высокой точности. Обычно для сбора индикаторов RSSI должен быть прямой радио обмен пакетами связи между мобильным устройством и каждым из узлов привязки. Это означает, что в случае, когда желательно собрать большое количество индикаторов RSSI в системе с большим количеством узлов привязки, будет большое переполнение канала связи трафиком данных.
Другой потенциальный ограничивающий фактор может состоять в количестве узлов привязки. Множество существующих решений используют маленькое количество узлов привязки. Например, в сетях, основанных на Wi-Fi, является обычной практикой использовать точки доступа (точки AP) в качестве узлов привязки. Точки AP являются обычным выбором узлов привязки, так как они обычно имеют фиксированные и известные местоположения, и большая часть трафика данных проходит через AP, особенно в режиме инфраструктуры. Однако плотность развертывания AP обычно довольно низкая. Мобильное устройство может обычно устанавливать линию связи только с несколькими точками AP на практике. Следовательно, точность позиционирования может часто ограничиваться посредством маленького количества доступных узлов привязки.
С достижениями в беспроводной радиосвязи появляются все больше подсоединенных систем с увеличенной плотностью узлов связи, которые могут использоваться в качестве узлов привязки. Например, было предложено использовать беспроводной узел, включенный в каждый из множества осветителей системы освещения, таким образом, что каждый осветитель также работает в качестве узла привязки для определения местоположения. Однако одна проблема, которая все еще остается не решенной, состоит в том, как на практике можно собрать удовлетворительное количество индикаторов RSSI из плотных узлов привязки, предпочтительно без переполнения сети нежелательным количеством трафика.
Таким образом, производительность систем определения местоположения, таких как сети внутреннего определения местоположения, часто страдает от отсутствия удовлетворительного захвата данных RSSI (или других измерений сигнала) из удовлетворительного количества узлов привязки. Было бы желательно предоставить решение этих проблем.
В соответствии с одним аспектом, описанным в настоящем описании, описывается способ, в котором, как в по меньшей мере части сети местоположений, предоставляется инициирующий узел для передачи (данных) беспроводным способом на мобильное устройство и на множественные ожидающие сигнала узлы (т.е. принимающие узлы привязки) для приема беспроводным способом от мобильного устройства. Способ содержит: использование другого объекта в форме датчика присутствия для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости (окрестности) датчика присутствия, использование инициирующего узла для беспроводной передачи сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для вынуждения мобильного устройства испускать беспроводным способом сигнал ответа в ответ на прием сигнала инициации; и использование ожидающих сигнала узлов для ожидания сигнала ответа, который был передан от мобильного устройства в ответ на сигнал инициации. В каждом соответствующим одном из множества ожидающих сигнала узлов, который принимает беспроводным способом сигнал ответа от мобильного устройства, принимается соответствующее измерение сигнала ответа, который принят на соответствующем ожидающем сигнала узле. Определение местоположения может затем выполняться для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
Поскольку сигнал, испускаемый из мобильного устройства, не просто оставляется на волю случая, а вместо этого явно инициируется посредством сигнала от инициирующего узла, то можно быть уверенным, что, по меньшей мере, некоторое желаемое количество экземпляров испускаемого сигнала делается доступным для использования в определении местоположения.
В вариантах осуществления упомянутый сигнал ответа не испускается из мобильного устройства кроме как при инициации посредством упомянутого сигнала. Т.е. мобильное устройство только испускает сигнал ответа в ответ на прием сигнала инициации от инициирующего узла. Это может помогать предотвратить переполнение сети слишком многими сигналами.
Другое рассмотрение, распознанное в настоящем описании, которое затрагивает характеристики производительности систем позиционирования, таких как системы внутреннего позиционирования, состоит в том, что можно было достигнуть более оптимальных результатов позиционирования, если бы индикаторы RSSI или другие такие измерения были собраны более равномерно по времени, в отличие от как в шаблоне «всплесков». Например, если сбор RSSI зависит от трафика связи, инициированного от мобильного устройства, такого как мобильный телефон, то трафик будет тяжело распределяться равномерно по времени. Таким образом, было бы желательно собирать индикаторы RSSI с постоянными интервалами, в отличие от способа «всплесков» или в зависимости от реального трафика узлов связи.
Следовательно, в вариантах осуществления инициирующий узел передает сигнал инициации периодически с постоянными интервалами, вынуждая мобильное устройство испускать беспроводным способом сигнал ответа каждый раз, когда оно принимает сигнал инициации (и поэтому также периодически).
В вариантах осуществления сигнал ответа от мобильного устройства может быть адресован на целевое место назначения (например, инициирующий узел), и ожидающие сигнала узлы не являются целевым местом назначения сигнала ответа. Т.е. ожидающие сигнала узлы ʺанализируют трафикʺ для сигнала ответа даже при том, что он не адресован им.
В вариантах осуществления ожидающие сигнала узлы не являются точками доступа. Например, каждый из ожидающих сигнала узлов может быть включен в соответствующий осветитель.
В вариантах осуществления инициированный сигнал ответа может быть сигналом специального назначения для определения местоположения. Тем не менее, также может быть желательно дополнительно увеличить количество измерений сигнала, доступных для определения местоположения посредством компоновки всех ожидающих сигнала узлов привязки для захвата (ʺанализа трафикаʺ) всех сигналов (например, всех пакетов), испускаемых из мобильного устройства для определения, сигналы ли это для определения местоположения, или другие сигналы, такие как трафик пользователя.
В других дополнительных вариантах осуществления мобильное устройство может испускать беспроводным способом один или белее других сигналов дополнительно к упомянутому сигналу ответа; и каждый из ожидающих сигнала узлов может ожидать сигнал ответа и упомянутые другие сигналы, даже если они не адресуются ожидающему сигнала узлу, для осуществления соответствующих измерений сигнала ответа, и по меньшей мере одного из других сигналов для использования при выполнении упомянутого определения местоположения. В этом случае в одном конкретном преимущественном варианте осуществления инициирующий узел может передавать беспроводным способом сигнал инициации на мобильное устройство в ответ на определение, что мобильное устройство не испустило ни одного из упомянутых других сигналов в предварительно определенном временном окне (и предпочтительно только в ответ на него).
В соответствии с другим аспектом, описанным в настоящем описании, предоставляется аппаратура, содержащая: контроллер, сконфигурированный для использования датчика присутствия для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости (окрестности) датчика присутствия, и для управления инициирующим узлом для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для вынуждения мобильного устройства, в ответ на прием беспроводным способом сигнала инициации, испускать сигнал ответа для приема посредством множества ожидающих сигнала узлов сети местоположений; и устройство местоположения, сконфигурированное для приема соответствующих измерений сигнала ответа, принятого, по меньшей мере, в некотором упомянутом множестве ожидающих сигнала узлов, и выполнять локализацию для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
В соответствии с другим аспектом, описанным в настоящем описании, предоставляется сеть местоположений для определения местоположения мобильного устройства, причем сеть местоположения содержит: датчик присутствия, выполненный с возможностью обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости (окрестности) датчика присутствия, инициирующий узел, сконфигурированный для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для вынуждения мобильного устройства испускать беспроводным способом сигнал ответа в ответ на прием сигнала инициации; и множественные ожидающие сигнала узлы, сконфигурированные для ожидания сигнала ответа, передаваемого от мобильного устройства в ответ на сигнал инициации, и на каждый соответствующий один из множества ожидающих сигнала узлов, который принимает беспроводным способом сигнал ответа от мобильного устройства, чтобы, таким образом, принять соответствующие измерения сигнала ответа, который принимается на соответствующем ожидающем сигнала узле; и устройство местоположения, сконфигурированное для выполнения определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
В соответствии с другим аспектом, описанным в настоящем описании, предоставляется компьютерная программа, хранящаяся на одном или более считываемых компьютером носителей данных и/или имеющая возможность загрузки из компьютерной сети, и сконфигурированная таким образом, что при исполнении на одном или более процессорах выполнялась операция по: использованию датчика присутствия для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости датчика присутствия, управлению инициирующим узлом для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится внутри предварительно определенной близости упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации конфигурируется для вынуждения мобильного устройства, в ответ на прием сигнала инициации, испускать беспроводным способом сигнал ответа, который принимается посредством множества ожидающих сигнала узлов сети местоположений; и устройство определения местоположения, сконфигурированное для приема соответствующих измерений сигнала ответа, который принимается, по меньшей мере, некоторыми из упомянутого множества ожидающих сигнала узлов, и для выполнения определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для помощи в понимании настоящего описания и чтобы показать, как варианты осуществления могут быть реализованы, делается ссылка посредством примера на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 является схематическим представлением среды, содержащей систему внутреннего позиционирования,
Фиг. 2 является схематической блок-схемой системы для предоставления службы, основанной на определении местоположения,
Фиг. 3 является другим схематическим представлением среды, содержащей другую систему внутреннего позиционирования,
Фиг. 4 является схематической блок-схемой формата сообщения, и
Фиг. 5 является схематической блок-схемой системы позиционирования.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. 1 иллюстрирует пример системы позиционирования, установленной в среде 2, в соответствии с вариантом осуществления настоящего описания. Среда 2 может содержать внутреннее пространство, содержащее одну или более комнат, коридоров или залов, например, дом, офис, этаж магазина, торговый центр, ресторан, бар, склад, аэропорт, станцию и т.п.; или открытое пространство, такое как сад, парк, улица или стадион; или крытое пространство, такое как вышка на крыше дома, пагода или шатер; или любой другой тип закрытого, открытого или частично замкнутого пространства, такого как салон транспортного средства. Посредством иллюстрации на примере на фиг. 1, рассматриваемая среда 2 содержит внутреннее пространство здания.
Система позиционирования содержит сеть 4 местоположения, содержащую множественные опорные узлы в форме узлов привязки 6, причем каждый установлен в отличном соответствующем фиксированном местоположении в среде 2, где система позиционирования должна работать. Ради иллюстрации, Фиг. 1 только показывает узлы привязки 6 в заданной комнате, но должно быть оценено, что сеть 4 может, например, простираться дополнительно по всему зданию или комплексу, или по множественным зданиям или комплексам. В вариантах осуществления системой позиционирования является система внутреннего позиционирования, содержащая, по меньшей мере, некоторые узлы привязки 6, расположенные в закрытом помещении (в одном или более зданиях), и в вариантах осуществления она может быть чисто системой внутреннего позиционирования, в которой узлы привязки 6 располагаются только в закрытом помещении. Хотя в других вариантах осуществления не исключается, что сеть 4 простирается в закрытом помещении и/или на открытом пространстве, например, включая в себя узлы привязки 6, расположенные на открытой площади, такой как кампус, улица или площадь, охватывающая пространства между зданиями.
В других дополнительных вариантах осуществления опорные узлы 6 не обязательно должны устанавливаться в фиксированных местоположениях или быть специальными узлами привязки системы внутреннего позиционирования, пока их местоположения могут все еще быть известны. Например, опорные узлы могут вместо этого быть точками доступа 12 WLAN или базовыми станциями сотовой сети, используемыми для вторичных целей позиционирования, или могут быть другими мобильными устройствами, которые были уже позиционированы, или даже спутниками системы позиционирования на основании спутников. Ниже приводится описание с точки зрения опорных узлов 6, являющихся узлами привязки системы внутреннего позиционирования и т.п., но должно быть оценено, что это не обязательно происходит во всех возможных вариантах осуществления. Кроме того, в то время как описание описывается с точки зрения радиовещания, описанные способы могут быть применены к другим способам применения, таким как видимый свет, ультразвук или другие акустические волны и т.д.
Среда 2 занимается посредством пользователя 10, имеющего беспроводное устройство 8, расположенное рядом с ним или с ней (например, переносимое в сумке или кармане). Беспроводное устройство 8 может принимать форму мобильного терминала пользователя, такого как смартфон или другой мобильный телефон, планшет или ноутбук. В заданное время мобильное устройство 8 имеет текущее физическое местоположение, которое может быть определено, используя сеть 4 местоположений. В вариантах осуществления можно предположить, что местоположение мобильного устройства 8, по существу, является тем же самым, что и местоположение пользователя 10, и определенным местоположением устройства 8 может быть фактическое местоположение пользователя 10, который представляет интерес. Другим примером может служить мобильное устройство отслеживания, расположенное рядом, или объект для отслеживания, например, присоединенный к объекту или помещенный в него. Примерами могут служить автомобиль или другое транспортное средство, или упаковочный ящик, коробка или другой контейнер. Описание ниже будет описываться с точки зрения мобильного пользовательского устройства, но должно быть очевидно, что оно не обязательно ограничивается во всех вариантах осуществления, и наиболее вероятно, что устройство 8 может быть любым беспроводным устройством, имеющим возможность быть обнаруженным в различных местоположениях или в еще неизвестном местоположении для определения местоположении. Дополнительно, местоположение мобильного устройства 8 может взаимозаменяемо называться местоположением ассоциированного пользователя 10, являющегося объектом или находящимся рядом объектом, с которым оно располагается.
Ссылаясь на Фиг. 1 и 2, среда 2 опционально содержит, по меньшей мере, одну беспроводную точку доступа, маршрутизатор или шлюз 12 и т.п., разрешающих связь с сервером 14 определения местоположения (содержащим один или более блоков сервера в одном или более местах). Одна или более беспроводных точек 12 доступа помещаются таким образом, что каждый из узлов привязки 6 находится в диапазоне беспроводной связи, по меньшей мере, одной такой точки доступа или шлюза 12. Описание ниже будет описываться с точки зрения одной точки доступа 12, но должно быть оценено, что в вариантах осуществления одна и та же функция может быть реализована, используя одну или более точек доступа, беспроводных маршрутизаторов и/или шлюзов и т.п. распределенных по всей среде 2, или любое другое средство для связи с сервером 14. Точка доступа или шлюз 12 (и т.п.) подсоединяются к серверу 14 определения местоположения или с помощью локального соединения, или с помощью локальной проводной или беспроводной сети, или с помощью глобальной сети или интерсети, такой как Интернет. Беспроводная точка доступа или шлюз 12 конфигурируется для управления, в соответствии с технологией беспроводного доступа малого диапазона, такой как Wi-Fi, Zigbee или Bluetooth, при использовании которой каждый из узлов привязки 6 в состоянии передавать данные беспроводным способом с помощью беспроводной точки доступа или шлюза 12, и следовательно, с сервером 14 определения местоположения. Альтернативно, среда 2 не обязательно должна содержать беспроводную точку доступа, маршрутизатор или шлюз 12 и т.п. В этом случае узлы могут связываться друг с другом и сервером определения местоположения или непосредственно или с помощью смешанной сети и т.д. В качестве другой альтернативы, не исключается, что узлы привязки 6 могут быть обеспечены проводным соединением с сервером 14 определения местоположения, но описание ниже будет описываться с точки зрения беспроводного соединения с помощью точки доступа 12 и т.п. Некоторые варианты осуществления ниже могут описываться с точки зрения связи с помощью точки доступа или шлюза 12, но должно быть оценено, что они не ограничиваются всеми возможными вариантами осуществления.
Мобильное устройство 8 также в состоянии передавать данные с помощью беспроводной точки доступа или шлюза 12 (и т.п.), используя соответствующую технологию радио доступа, например, Wi-Fi, Zigbee или Bluetooth, и таким образом передавать данные на сервер 14 определения местоположения. Альтернативно или дополнительно, мобильное устройство 8 может конфигурироваться для связи с сервером 14 определения местоположения с помощью другого средства, такого как беспроводная сотовая сеть, такого как сеть, работающая в соответствии с одном или более стандартами 3GPP. Кроме того, мобильное устройство 8 в состоянии связываться беспроводным способом с любым из узлов привязки 6, которые, находятся в зоне действия. В вариантах осуществления этот обмен данными может быть реализован с помощью той же самой технологии радио доступа, что используется для связи с точкой доступа или шлюзом 12, например, Wi-Fi, Zigbee или Bluetooth, хотя это не обязательно во всех возможных вариантах осуществления, например, передача между мобильным устройством 8 и узлами привязки 6 может альтернативно использовать некоторую специальную технологию радио определения местоположения.
Обычно любая связь, описанная в последующем описании, может быть реализована, используя любой или другие из вышеупомянутых вариантов для связи между соответствующими объектами 6, 8, 12, 14 и для краткости различные возможности не обязательно будут повторяться каждый раз.
Сигналы между узлами привязки 6 и мобильным устройством 8 являются сигналами, измерения которых используются для определения местоположения мобильного устройства 8. В подходе, ориентированном на устройство, узлы привязки 6 каждый вещает сигнал и мобильное устройство 8 ожидает, обнаруживая один или более из этих сигналов, которые в настоящее время находятся в зоне действия, и применяет соответствующие измерения каждого сигнала. Соответствующие измерения, принятые из соответствующего сигнала от каждого обнаруженного узла привязки 6, могут, например, содержать измерения мощности сигнала (например, RSSI), время прохождения (ToF), угол прибытия (AoA) и/или любой другой признак, который изменяется в зависимости от расстояния или местоположения.
В подходе, ориентированном на сеть, мобильное устройство 8 испускает сигнал и узлы привязки 6 ожидают, обнаруживая выдачу сигнала из одного или более из этих узлов 6, которые в настоящее время находятся в зоне действия. Соответствующие измерения, принятые от каждого выпуска сигнала от мобильного устройства 8, могут содержать измерения мощности сигнала (например, RSSI) или время прохождения (ToF), угол прибытия (AoA) и/или любой другой признак, который изменяется в зависимости от расстояния или местоположения. В примере гибридного подхода узлы 6 могут принимать измерения, но затем посылать их на мобильное устройство 8, или мобильное устройство 8 может принимать измерения, но послать их в сервер 14 определения местоположения.
Измерения времени прохождения могут быть получены посредством установки как односторонней задержки передачи, так и двухсторонней задержки передачи (время двойного пробега, RTT). Измерение односторонней задержки может быть удовлетворительным, если все относительные элементы в сети имеют синхронизированные часы или могут ссылаться на обычные часы. В этом случае мобильное устройство 8 может инициировать измерение с передачей единственного сообщения, добавляя метку времени (время или время+дата) передачи к сообщению. Если, с другой стороны, измерение не основывается на синхронизированных или обычных часах, узлы 6 привязки или опорный могут все еще выполнять измерение посредством отражения отдельных сообщений обратно на мобильное устройство 8 и определения времени двойного пробега. Последнее может включать координаты пытающихся измерять узлов.
В случае измерений мощности сигнала, имеются также различные опции для их реализации. Определение расстояния из мощности сигнала основывается на уменьшении мощности сигнала в пространстве между источником и местом назначения, в этом случае между мобильным устройством 8 и привязки или опорным узлом 6. Это может, например, быть основано на сравнении мощности принятого сигнала с предварительным знанием мощности переданного сигнала (т.е. если узлы 6 или мобильное устройство 8 известны или, как предполагается, как всегда передающие с заданной мощностью), или с индикацией мощности переданного сигнала, включенной в сам сигнал, или с мощностью переданного сигнала, передаваемого на узел 6 или устройство 8, принимающего измерения с помощью другого канала (например, с помощью сервера 14 определения местоположения).
Любой один или комбинация этих или других подходов могут быть применены совместно к системе, описанной в настоящем описании. Независимо от того, какой подход выбирается, как только такое измерение сигнала доступно от или в каждом из множества узлов привязки 6 является возможным определить местоположение мобильного устройства 8 относительно сети 4 местоположения, используя способ, такой, как трехстороннее измерение, многостороннее измерение, триангуляция и/или способ, основанный на характерном признаке.
Дополнительно ʺабсолютныеʺ местоположения узлов привязки 6 (или более широко, опорных узлов) известны, например, из базы данных местоположения, поддерживаемой посредством сервера 14 определения местоположения, или посредством соответствующего местоположения каждого узла привязки 6, хранящегося в самом узле (например, и передаваемого от каждого релевантного узла к мобильному устройству 8 в подходе, ориентированном на устройство). Абсолютным местоположением является физическое местоположение узла в физической среде или структуре, известной, например, с точки зрения географического местоположения, такого как местоположение на земном шаре или карте, или местоположение на общей топологической структуре здания или комплекса, или любой сравнительной реальной структуре.
Посредством объединения относительного местоположения мобильного устройства 8 с известными местоположениями узлов привязки 6, используемых в вычислении, затем возможно определить ʺабсолютноеʺ местоположение мобильного устройства 8. Снова, абсолютным местоположением является физическое местоположение устройства в физической среде или структуре, например географическое местоположение с точки зрения местоположения на земном шаре или карте, или местоположение на общей топологической структуре здания или комплекса, или любой большей реальной структуре, имеющей более широкое значение, чем простое знание местоположения относительно сети 4 местоположения.
В вариантах осуществления абсолютное местоположение узлов 6 может храниться в понятной для человека форме и/или абсолютное местоположение мобильного устройства 8 может быть выведено в понятной для человека форме. Например, это может позволять пользователю 10 быть обеспеченным действительной индикацией его или ее местоположения и/или может позволять администратору службы, основанной на местоположении, определять правила для предоставления или запрещения доступа к службам или аспектам служб. Альтернативно, является возможным для определения местоположения узлов 6 и/или мобильного устройства 8 выражаться только в считываемой компьютером форме, например, для внутреннего использования в логике службы, основанной на местоположении.
В других вариантах осуществления не исключается, что местоположение выражается только относительно сети 4, 6 местоположения, а не как более действительное ʺабсолютноеʺ местоположение. Например, если каждый узел привязки 6 является встроенным или располагается совместно с соответствующим осветителем, и местоположение определяется с целью управления этими осветителями, то в некоторых вариантах осуществления может быть только необходимо определять местоположение пользователя относительно структуры точек, определенных посредством узлов привязки этих осветителей (хотя в других подобных компоновках может все еще быть желательно определять области управления освещением относительно общей топологической структуры здания и т.п.).
В подходе, ориентированном на устройство, мобильное устройство 8 ищет местоположения соответственных узлов 6 посредством запроса сервера 14 определения местоположения (например, с помощью беспроводной точки доступа или шлюза 12), или, альтернативно, может принимать соответствующее местоположение наряду с сигналом от каждого узла 6. Мобильное устройство 8 затем выполняет вычисление для определения своего собственного местоположения в устройстве 8 (относительно сети 4 местоположения и/или в абсолютном выражении). В подходе, ориентированном на сеть, с другой стороны, узлы 6 представляют измерения сигнала, которые они приняли, на сервер 14 определения местоположения (например, с помощью беспроводной точки доступа или шлюза 12), и сервер 14 определения местоположения выполняет вычисление местоположения устройства на сервере 14 (снова относительно сети 4 местоположения и/или в абсолютном выражении). В примере ассистированного или гибридного подхода мобильное устройство 8 может принимать измерения сигналов от узлов 6, но представлять их на сервер 14 определения местоположения в первоначальной или частично обработанной форме для выполнения вычисления или завершения на нем.
Обычно измерение сигнала необходимо от по меньшей мере трех опорных узлов, хотя, если другая информация принимается во внимание, то иногда возможно устранить невозможные или нежелательные решения на основании двух узлов. Например, если местоположение, как предполагается, ограничивается единственным уровнем (например, уровнем земли или заданным этажом здания), измерение от любого заданного узла 6 определяет круг точек, в которых мобильное устройство 8 может располагаться. Два узла дают две окружности, пересечение которых дает две возможные точки, в которых может быть расположено мобильное устройство 8. Трех узлов и трех кругов достаточно, чтобы дать однозначное решение на перекрестке этих трех кругов (хотя может использоваться больше для улучшения точности). Однако только с двумя узлами иногда может быть возможно удалить одну из этих точек, как являющуюся маловероятным или невозможным решением, например, точкой в области, к которой пользователь 10 не имеет доступа или невозможно достигнуть, или точкой, которая не совместима с установленной траекторией (путем) пользователя 10 (устранение посредством ʺточного расчетаʺ). Аналогичные комментарии могут быть сделаны относительно трехмерного позиционирования: строго четыре узла, определяющие четыре сферы, требуются для получения однозначного решения, но иногда оценка может быть сделана на основании меньшего количества узлов, если дополнительная информация может быть задействована. Предположение, что пользователь 10 ограничивается конкретным уровнем для ограничения двумерной проблемой, является примером такой информации. В качестве другого примера, можно предположить, что пользователь 10 обнаруживается на одном из множества дискретных этажей и/или подход типа точного расчета может использоваться для устранения нежелательных прыжков в маршруте пользователя.
Посредством какого бы способа ни определялось местоположение, это местоположение может затем использоваться для оценки того, предоставляется ли мобильному устройству 8 доступ к некоторой службе, основанной на местоположении, или другой такой функции. С этой целью предоставляется система 16 доступа к службе, сконфигурированная для условного предоставления доступа к службе в зависимости от абсолютного местоположения мобильного устройства 8. В подходе, ориентированном на устройство, мобильное устройство 8 представляет свое определенное абсолютное местоположение (например, с точки зрения глобальных координат, координат карты или координат относительно плана здания) системе 16 доступа к службе по соединению с помощью беспроводной точки доступа 12 или другого средства, такого как сотовая связь. Система 16 доступа к службе затем оценивает это местоположение и предоставляет мобильному устройству 8 доступ к службе при условии, что местоположение совместимо с предоставлением службы (и любыми другими правилами доступа, которые задаются для реализации, например, подтверждением личности пользователя 10). В подходе, ориентированном на сеть, сервер 14 определения местоположения представляет определение абсолютного местоположения мобильного устройства 8 к системе 16 доступа к службе, например, с помощью соединения по локальной проводной или беспроводной сети и/или по глобальной сети или интерсети, такой как Интернет. Альтернативно, сервер 14 определения местоположения может посылать абсолютное местоположение на мобильное устройство 8, и мобильное устройство может затем направлять его в систему 16 доступа к службе. В другой альтернативе служба может быть предоставлена непосредственно от сервера 14 определения местоположения или может даже быть реализована сама в приложении, запущенном на мобильном устройстве 8.
Нижеследующее является некоторыми примерами служб, относящихся к местоположению или функций, которые могут быть предоставлены, в соответствии с вариантами осуществления настоящего описания:
разрешение управления сервисной программой, такой как освещение, из приложения, запущенного на мобильном устройстве 8, где пользователь может только управлять освещением или сервисной программой в заданной комнате или зоне, когда определяется как расположенный в этой комнате или зоне, или, возможно, ассоциированной зоне;
предоставление службы навигации, такой как служба внутренней навигации, мобильному устройству 8 (в этом случае функция, относящаяся к местоположению, содержит по меньшей мере предоставление абсолютного местоположения устройства приложению, запущенному на мобильном устройстве 8, например, где приложение может затем использоваться для отображения местоположения пользователя на плане здания или карте);
выдачу уведомлений, основанных на местоположении, предупреждений или другой информации на мобильное устройство 8, например, выдачу на устройство 8 информации относительно выставок, по которым ходит пользователь 10 в музее, выдачу на устройство 8 информации о продуктах, за которыми пользователь 10 ходит в магазин или торговый центр, выдачу на устройство 8 доступа к медицинским данным, только если он находится в больнице или конкретной зоне в больнице, или предоставление устройству 8 доступа к дополнительному медиа материалу, только если он находится физически в кинотеатре и т.п.; и/или
прием платежей, зависящих от местоположения, от мобильного устройства при условии, что устройство 8 присутствует в конкретной области, например, платежей в магазинах, оплаты дорожных пошлин, проката автомобилей ʺплатишь пока едешьʺ или платы при входе в места сбора или достопримечательности.
Например, в вариантах осуществления система 16 доступа к службе конфигурируется для управления доступом к установленной сети освещения или иначе расположенной в среде 2. В этом случае среда 2 содержит множество осветителей (не показаны) и систему контроля освещением, содержащую систему 16 доступа. Осветители могут, например, быть установлены в потолке и/или стенах, и/или могут содержать один или более свободно стоящих блоков. Осветители компонуются для приема команд управления освещением от контроллера. В вариантах осуществления, это может также быть достигнуто с помощью беспроводной точки доступа 12, используя ту же самую технологию радио доступа, которую узлы привязки 6 и/или мобильное устройство 8 используют для связи с беспроводной точкой доступа или шлюзом 12 и/или ту же самую технологию радио доступа, используемую для передачи сигналов между мобильным устройством 8 и узлами привязки 6 для приема измерений местоположения, например, Wi-Fi или Zigbee. Альтернативно контроллер освещения может связываться со осветителями посредством других средств, например, отдельной проводной или беспроводной сети. Так или иначе, система 16 доступа контроллера освещения конфигурируется с одной или более политиками управления зависимого местоположения. Например, политика управления может определять, что пользователь 10 может использовать только его или ее мобильное устройство 8 для управления осветителями в конкретной области, такой как комната, только при обнаружении в этой области или в конкретно определенной соседней области. В качестве другой примерной политики управления, мобильное устройство 8 только управляет этими осветителями в конкретной близости (окрестности) от текущего местоположения пользователя.
Относительно безопасности при условии, что сообщения определения местоположения распределяются внутренне в системах 4, 6, 14 определения местоположения, безопасность может быть меньшей проблемой; но в случае, например, двухсторонней передачи сообщений прохождения (RTT), или когда отчеты передаются по общедоступной сети, может быть выгодным предоставлять им метку времени (измерения времени) или временное значение и/или ʺхэшироватьʺ сообщения (цифровая подпись) для предотвращения любых атак повторением относительно сети. То же самое может быть сделано с отчетами измерений, посланными на сервер 14 определения местоположения. Такие измерения не являются важными, но могут быть желательными в вариантах осуществления, в частности, если служба, основанная на местоположении, или функциональность восприимчивы к нарушению эксплуатации или вовлекает финансовые транзакции и т.п.
Отмечено, что фиг. 2 показывает стрелки во всех направлениях для иллюстрации возможности как подхода, ориентированного на устройство, так и ориентированного на сеть, но в любой заданной реализации не все показанные связи нуждаются в двунаправленности или вообще действительно присутствуют. Подход, ориентированный на сеть, на устройство и ассистированный описываются посредством сравнения, но в последующих вариантах осуществления относятся к подходу, ориентированному на сеть, посредством которого узлы привязки 6 сети 4 местоположений принимают измерения сигналов, принятых от мобильного устройства 8 и сервера 14 определения местоположения, или другой сетевой элемент выполняет вычисление определения местоположения, на основании этих измерений, или гибридный подход, в котором узлы привязки 6 принимают измерения сигналов от мобильного устройства 8, но возвращают измерения на мобильное устройство 8 для вычисления определения местоположения, которое выполняется на нем. В обоих этих случая, каждый из узлов привязки 6 работает в качестве ʺожидающего сигналаʺ узла, который ожидает сигналы для приема от мобильного устройства 8. В описании ниже узлы привязки могут называться как ожидающими сигнала узлами или ʺанализаторами трафика (снифферами)ʺ (по причинам, которые станут очевидными). Вычислительный объект, выполняющий определение местоположения, может называться устройством определения местоположения, которое может быть реализовано в программном обеспечении и/или аппаратном обеспечении, или на сервере 14 определения местоположения, или другом элементе сети (подход, ориентированный на сеть), или на мобильном устройстве 8 (гибридный подход).
Как упомянуто, производительность систем определения местоположения, таких как системы определения внутреннего местоположения часто страдает из-за отсутствия достаточного захвата данных RSSI (или других таких измерений сигнала) при достаточном количестве узлов привязки 6. Было бы желательно предоставить решение таких проблем, но предпочтительно без переполнения сети связи слишком многими передачами данных.
Нижеследующее предоставляет систему и способ для увеличения производительности сетей внутреннего местоположения или других таких систем определения местоположения, посредством предоставления механизма для внешнего управления возникновения сигналов от мобильного устройства с целью определения местоположения, и в вариантах осуществления, также использующих доступность другого трафика, уже передаваемого посредством мобильного устройства 8 для других целей (например, для передачи пользовательского контента).
Ссылаясь на Фиг. 3 и 5, система содержит три части. Первой частью является инициирующим узлом 18. Инициирующий узел 18 компонуется для посылки сигналов на каждое целевое мобильное устройство 8, которое реагирует посредством испускания сигнала. Вторая часть состоит из множества радиоприемников, ожидающих сигнала узлов привязки 6, которые конфигурируются в качестве ʺанализаторов трафикаʺ. Функциональность каждого анализатора 6 трафика состоит в том, чтобы определять идентификацию мобильного устройства 8 из испускаемого сигнала и выявлять индикаторы RSSI на анализаторе 6 трафика (или выявлять другое такое измерение, подходящее для использования в определении местоположения, описание ниже будет описываться с точки зрения RSSI, но должно быть оценено, что оно не ограничивается им). Наконец, все данные RSSI связываются с узлом 28 агрегации, который соединяется с устройством 30 определения местоположения для вычисления местоположения каждого целевого мобильного устройства 8. Устройство 30 определения местоположения может быть реализовано на сервере 14 определения местоположения (подход, ориентированный на сеть) или в мобильном устройстве 8 (гибридный подход), или в инициирующем узле 18, или другом узле, или в любой их комбинации. Это может быть реализовано в программном обеспечении, хранящимся в одном или более из памяти сервера 14, мобильного устройства 8 и/или другого узла, и компоноваться для исполнения на одном или более процессорах сервера 14, мобильного устройства 8 и/или другого узла; или может быть реализовано в схеме аппаратного обеспечения специального назначения, или в конфигурируемой или повторно конфигурируемой схеме, такой как PGA или FPGA, или в любой комбинации этих возможностей.
В качестве уточнения, в сети 4 местоположений, также как ожидающие сигнала узлы привязки 6, предоставляется инициирующий узел 18. Роль инициирующего узла 18 состоит в том, чтобы посылать пакеты данных на каждое мобильное устройство 8, где каждый пакет содержит сообщение инициации для инициации беспроводного ответа от целевого мобильного устройства 8. Инициирующий узел 18 конфигурируется для передачи пакетов инициации под управлением контроллера 19, который может, например, быть реализован в инициирующем узле 18 или на сервере 14 определения местоположения, или в другом месте. Этот контроллер 19 может быть реализован в программном обеспечении, хранящимся в одной или более из памяти сервера 14, инициирующего узла 18 и/или другого узла, и компоноваться для исполнения на одном или более процессорах сервера 14, инициирующего узла 18 и/или другого узла; или может быть реализован в схеме аппаратного обеспечения специального назначения, или в конфигурируемой или повторно конфигурируемой схеме, такой как PGA или FPGA, или любой комбинации этих возможностей.
Каждый пакет инициации может вещаться на любые устройства, которые находятся в зоне действия, включающие в себя целевое мобильное устройство(а) 8, или альтернативно каждый пакет инициации может быть адресован конкретному целевому мобильному устройству 8, которое инициирующий узел 8 обнаружил в среде 2. Так или иначе, это инициирует испускание ответа посредством мобильного устройства 8 для работы в качестве как сигнала-маяка, посредством которого местоположение мобильного устройства 8 может быть обнаружено посредством сети 4 местоположения. Этот ответ мобильного устройства 8 может быть широковещательным или может быть адресован инициирующему узлу 18. В последнем случае ответ все еще обнаруживается посредством, по меньшей мере, некоторых ожидающих сигнала узлов привязки 6 в среде 2, которые, в вариантах осуществления, конфигурируются для ʺанализа трафикаʺ для любых сигналов от мобильного устройства 8, даже не адресованного им (как будет описано более подробно ниже).
В принципе, любой узел связи в сети мог работать в качестве инициирующего узла 18. Например, один возможный выбор для сети WiFi состоит в том, чтобы конфигурировать точку 12 доступа (AP) (или одну из множества точек AP) для работы в качестве инициирующего узла 18, так как весь трафик данных проходит через AP в любом случае в режиме инфраструктуры. Т.е. в вариантах осуществления инициирующий узел 18 содержит точку доступа для предоставления пользовательским устройствам, таким как мобильное устройство 8, доступ к дополнительным сетям связи, таким как Интернет, с помощью той же технологии беспроводного доступа (например, Wi-Fi или ZigBee), которая используется для передачи сигнала инициации. Отмечено, что, хотя элементы 12 и 18 показываются отдельно на схематической иллюстрации на фиг. 3, в вариантах осуществления они могут, фактически, быть включены в один и тот же блок и представлять различные функции одного и того же узла. Альтернативно, не исключается, что инициирующий узел 18 может действительно быть отдельным узлом, т.е. узлом, отличным от AP или шлюза 12, например, инициирующим узлом специального назначения, введенным исключительно с этой целью, или другим типом узла, таким как Wi-Fi, ZigBee или Bluetooth, оборудованным осветителем.
В вариантах осуществления инициирующий узел 18 конфигурируется (под управлением его контроллера 19) для посылки пакетов инициации с регулярными интервалами, т.е. периодически, таким образом, что все узлы 6 анализа трафика также могут получать индикаторы RSSI с регулярными интервалами. Такой регулярный сбор индикаторов RSSI может предлагать более стабильные и оптимальные результаты местоположения, чем на основании трафика шаблона «всплеска», такого как обычные шаблоны трафика, которые обычно инициируются посредством мобильных устройств. Дополнительно, в вариантах осуществления продолжительность интервала может компоноваться, чтобы иметь прямую корреляцию с достижимым выполнением позиционирования с точки зрения точности и задержки и т.д. В некоторых, особенно выгодных, вариантах осуществления продолжительность интервала может быть адаптирована на основании требований производительности позиционирования, таких как точность и/или задержка. Например, в аварийной ситуации более высокая точность или более низкая задержка нужнее, чем в нормальных ситуациях для определения местоположения мобильного устройства, и интервал передачи между сигналами инициации укорачивается, таким образом, чтобы больше измерений RSSI может быть получено за относительно более короткое время.
Мобильное устройство 8 содержит локальный контроллер 9, который может быть реализован в программном обеспечении, хранящимся в одной или более из памяти мобильного устройства 8, и компоноваться для исполнения на одном или более процессорах мобильного устройства, или может быть реализован в схеме аппаратного обеспечения специального назначения, или в конфигурируемой или реконфигурируемой схеме, такой как PGA или FPGA, или любой комбинации этих возможностей. Контроллер 9 конфигурируется для распознавания сообщения инициации, посланного от инициирующего узла 18, когда принимается посредством мобильного устройства, и реагирования соответственно посредством управления мобильным устройством 8 для испускания беспроводного сигнала в ответ каждый раз, когда сообщение инициации принимается от инициирующего узла 18. Если сигнал инициации регулярно передается, это вынуждает мобильное устройство 8 испускать сигнал ответа в ответ на каждый пакет инициации и поэтому отвечать сигналом ответа с, по существу, регулярными интервалами также.
В одной примерной реализации сообщение инициации может быть передано в форме сообщения ICMP (протокол управления сообщениями в сети), инициированного посредством сетевой команды ʺpingʺ для сети Wi-Fi, исполняемой на контроллере 19 инициирующего узла 18. В этом случае сигнал ответа от мобильного устройства 8 принимает форму сообщения ответа ping-команды. Однако, должно быть оценено, что это только один пример, и в других вариантах осуществления могут использоваться другие способы применения, такие как запрос/отчет TPC могут использоваться.
В вариантах осуществления узлы 6 ʺанализаторы трафикаʺ являются фактически нормальными и/или ранее установленными узлами клиента беспроводной связи, которые конфигурируются с дополнительной функциональностью ʺанализа трафикаʺ. В соответствии с этой функциональностью, каждый узел 6 анализатор трафика ожидает сообщения ответа от мобильного устройства 8 к инициирующему узлу 18 и оценивает соответствующие мощности сигналов (индикаторы RSSI), в соответствующем узле 6 анализаторе трафика.
Рассмотрим систему, подсоединенную беспроводным способом к большому количеству узлов 6 в системе. Эти узлы 6 развернуты в различных местах в среде 2 и имеют возможность связываться с помощью беспроводных технологий друг с другом с помощью WiFi, ZigBee и т.п. Например, эти узлы 6 могут быть подсоединенными беспроводным способом лампами, точками доступа, компьютерами, беспроводными динамиками и т.д. Эти узлы 6 имеют фиксированные и известные местоположения. Каждый из них может иметь свое ранее установленное назначение для того, чтобы быть оборудованным возможностями беспроводной связи (например, Wi-Fi или ZigBee), например, такими для разрешения беспроводного управления уровнем цвета и/или затемнения испускаемого света в случае, когда узлы содержат лампы. В вариантах осуществления эта возможность беспроводной связи узлов 6 используется таким образом, что они также используются для работы в качестве узлов привязки в целях определения местоположения. Однако определение местоположения не должно быть основным назначением, для которой они оборудуются возможностью беспроводной связи (например, Wi-Fi или ZigBee), и в вариантах осуществления это не является первостепенным назначением. Отмечено также, что в вариантах осуществления, некоторые или все узлы 6, используемые в качестве узлов привязки, не являются точками доступа (точками AP), т.е. не предоставляют пользовательским устройствам, таким как мобильное устройство 8, беспроводной доступ к дополнительной сети связи, такой как Интернет (например, вместо этого они являются осветителями с возможностью беспроводной связи). Альтернативно, не исключается, что некоторые или все эти узлы 6 могут быть точками доступа.
Необходимо отметить, что понятие AP только применяется к примеру систем Wi-Fi. Однако объем настоящего описания не ограничивается никакой конкретной технологией радио. Более широко, любой из вовлеченных узлов, включающих в себя инициирующий узел, мобильное устройство, узел привязки, узел агрегации и т.д., может быть нормальной станцией или беспроводным узлом клиента.
Каждый узел 6 связи имеет уникальную идентификационную информацию (ID), такую как IP-адрес или MAC-адрес и т.п. Обычная работа для каждого узла 6 связи по приему данных, заключается в следующем. Как иллюстрировано на фиг. 4, обычно каждый переданный пакет содержит заголовок 20 и полезные данные 22. Заголовок 20 содержит ID 24 источника, являющийся ID источника для источника пакетов, и ID 26 места назначения, являющийся ID места назначения пакета. Каждый узел связи ожидает радиоволны в среде 2. Как только каждый узел принимает пакет, он проверяет, является ли ID места назначения своим ID. Если да, то узел связи декодирует остальную часть данных внутри полезных данных 22 пакета. Если нет, то узел просто отбрасывает пакет или перенаправляет пакеты к другим узлам, не заглядывая внутрь остальной части пакета.
В вариантах осуществления ʺанализ трафикаʺ может быть реализован в ожидающих сигнала узлах 6 посредством изменения нормальной стратегии приема следующим образом. При просмотре пакета, независимо от ID места назначения, каждый ожидающий сигнала узел 6 проверяет ID источника в заголовке пакета и оценивает мощность принятого сигнала (например, RSSI), на основании заголовка 20 пакета или всего пакета 20, 22, без декодирования остальной части пакета. Остальная часть пакета данных может быть зашифрована любым способом и быть непонятной для узла 6, если ID места назначения не является тем же самым, как у узла 6. Однако ожидающий сигнала узел 6 не должен понимать контент, а вместо этого только измерять мощность принятого сигнала. Этим способом, каждый узел 6 анализатор трафика ведет себя как узел привязки, и он может собирать индикаторы RSSI относительно любого мобильного устройства 8, даже если нет никакой непосредственной связи между мобильным устройством 8 и ожидающим сигнала узлом 6 (т.е. даже если мобильное устройство 8 конкретно не адресует никакую передачу на ожидающий сигнала узел 6). В этом смысле ожидающий сигнала узел 6 может называться ʺанализатором трафикаʺ для комбинаций от мобильного устройства 8, даже если он (трафик) не предназначен для него.
Отмечено, в обычных системах определения местоположения устройство испускает сигнал маяка, который является широковещательным, т.е. не адресован в конкретное место назначения. Однако, в вариантах осуществления настоящего описания сигнал ответа от мобильного устройства может не быть широковещательным сигналом, а вместо этого быть адресованным в конкретное место назначения, например, на инициирующий узел, но тем не менее, узлы привязки 6 (опорные узлы) конфигурируются для ожидания сигнала в любом случае, даже если он адресован не им. Поэтому, слово ʺанализатор трафикаʺ может использоваться в настоящем описании как относящееся к опорным узлам.
Индикаторы RSSI от различных узлов 6 анализаторов трафика посылаются посредством соответствующих узлов 6 анализаторов трафика на узел 28 агрегации. Роль узла 28 агрегации состоит в том, чтобы собирать все индикаторы RSSI от всех узлов 6 анализаторов трафика, которые обнаруживают сигнал от мобильного устройства, и посылать их на устройство 30 определения местоположения для фактического вычисления местоположения мобильного устройства(в) 8. Узел 28 агрегации может быть любым подходящим узлом сети или узлом агрегации специального назначения для этой цели, или одним из других узлов, уже описанным, таким как точка доступа 12 или инициирующий узел 18, или некоторым другим узлом (таким образом, хотя маркировано и/или показано отдельно в схематических иллюстрациях на фиг. 3 и 5, в элементах 28 и 12 и/или 18 вариантов осуществления могут представляться различные функции, включенные в один и тот же блок).
Различные алгоритмы местоположения могут использоваться в устройстве 30 определения местоположения, такие как трехстороннее измерение, снятие характерных признаков или радио-зонирование и т.д., на основании любых подходящих измерений, таких как RSSI или время прохождения. Отмечено также, определение местоположения должно только основываться, по меньшей мере, на некоторых измерениях от узлов, которые ожидают ответ (т.е. нет необходимости использовать все доступные измерения).
В вариантах осуществления инициирующий узел 18 и ожидающие сигнала (анализаторы трафика) узлы привязки 6 являются отличными типами узла. Инициирующий узел 18 может быть отдельным от ожидающих сигнала узлов 6, причем в этом инициирующем узле 18 не принимаются любые из упомянутых измерений инициированного сигнала ответа от мобильного устройства 8, и ожидающие сигнала узлы 6 не посылают сигнал инициации, который вынуждал бы мобильное устройство 8 испускать сигнал ответа; или инициирующий узел 18 может также работать в качестве одного из ожидающих сигнала узлов 6, но остальные ожидающие сигнала узлы 6 не посылают никакой сигнал инициации, который вынуждал бы мобильное устройство 8 испускать сигнал ответа.
Системная диаграмма иллюстрируется на фиг. 5, где соединениями сплошными линиями указана ʺреальнаяʺ целевая линяя связи (в адресованное место назначения), в то время как пунктирные линии указывают на линию связи анализа трафика (не в адресованное место назначения).
В вариантах осуществления сигнал, испускаемый посредством мобильного устройства 8 в ответ на инициацию, является сигналом специального назначения с целью определения местоположения, т.е. он не содержит пользовательского контента, ни какой-либо информации управления, отличной от целей определения местоположения.
Предпочтительно, мобильное устройство 8 конфигурируется (под управлением своего контроллера 9) таким образом, чтобы оно только передавало сигнал ответа в ответ на прием сигнала инициации от инициирующего узла 18, и не иначе. Таким образом, внешнее управление испусканием, инициированным посредством инициирующего узла 18, может не только гарантировать, что имеются удовлетворительные сообщения для определения местоположения, но также и что нет слишком многих переданных сообщений, которые могут иначе вызывать перегруженность беспроводной сети.
Отмечено также, что в вариантах осуществления узлы 6 анализаторы трафика не ограничиваются только обнаружением и принятием измерений сигнала ответа, посланного от мобильного устройства 8 в ответ на сигнал инициации от инициирующего узла 18. Вместо этого мобильное устройство 8 может передавать другой трафик в форме пользовательского контента и/или сигналы управления, переданные с целями, отличными от определения местоположения (этот трафик не должен ждать инициации посредством сигнала инициации); и узлы 6 анализатора трафика предпочтительно конфигурируются для обнаружения и принятия измерений любого сигнала от мобильного устройства 8, включающего в себя такой отличный не локализованный трафик, и передавать его в виде отчета на устройство 30 определения местоположения (с помощью узла 28 агрегации) для включения в вычисление определения местоположения. Т.е., измерения сигнала для использования в определении местоположения принимаются как из обычного трафика, так и из трафика инициации.
В дополнительных вариантах осуществления система может компоноваться для реализации степени совместной работы между инициирующим узлом 18 и узлами 6 анализаторами трафика. В этом случае узлы 6 анализаторы трафика компонуются для приема индикации от контроллера 19 инициирующего узла 18, указывающей, когда сигнал инициации был послан на мобильное устройство 8. На основании этого, узлы 6 анализаторы трафика конфигурируются таким образом, чтобы они только ʺанализировалиʺ сообщения за короткое окно времени после того, как сообщение инициации посылается посредством инициирующего узла 18. В течение остального времени узлы анализаторы трафика конфигурируются для выключения в режим сохранения мощности. Это предоставляет интеллектуальную стратегию поиска, посредством которой только устройства 8, которые недавно не связывались, инициируются. Таким образом, посредством совместной работы между инициирующим узлом 18 и узлами 6 анализаторами трафика, дополнительная экономия мощности может быть достигнута.
В других дополнительных вариантах осуществления система компонуется для обнаружения близости мобильного устройства 8 к некоторому другому объекту, и инициирующий узел 18 конфигурируется (под управлением своего контроллера 19) для передач беспроводным способом упомянутого сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что мобильное устройство 8 находится в предварительно определенной близости (окрестности) от другого объекта (и в вариантах осуществления только в ответ на него). Например, другой объект может быть датчиком присутствия (не показан), таким как инфракрасный датчик или датчик ультразвука для обнаружения, что пользователь 10 находится близко к датчику, причем датчик присутствия располагается рядом с инициирующим узлом 18 или в центре, или в ином представительном местоположении среди узлов 6 анализаторов трафика таким образом, что близость к датчику присутствия указывает, что мобильное устройство 8 находится в подходящем месте для выполнения определения местоположения на основании указанных узлов 6 анализаторов трафика в среде 2. В качестве другого примера, устройство 30 определения местоположения может конфигурироваться для получения начального, грубого, местоположения на основании предыдущих измерений, возможно включающих в себя экстраполирование пути мобильного устройства от базовых местоположений и это может использоваться для определения близости между мобильным устройством 8 и инициирующим узлом 18 или одним или более узлами 6 анализаторами трафика. Посредством любого средства обнаружение близости достигнуто, когда известно, что мобильное устройство 8 является ближайшим к другому ʺориентирномуʺ объекту, то инициирующий узел 8 запускает измерения посредством устройств 8 инициации вблизи ориентирного объекта. Это может быть выполнено способом для разрешения быстрой триангуляции, трехстороннего измерения и т.п., например, как только данные RSSI от двух узлов 6 анализаторов трафика известны, устройство 30 определения местоположения берет третье, на основании известной топологии и RSSI1 и RSSI2.
Должно быть оценено, что вышеупомянутые варианты осуществления были описаны только посредством примера.
В соответствии со всем описанным выше, способы, описанные в настоящем описании, преимущественно вводят инициирующий узел в беспроводную сеть для помощи в определения местоположения. Различные понятия были описаны, включая в себя следующее: (i) узлы в сети следят за передачами данных в сети (также не предназначенные для них) для определения измерений RSSI для других узлов и эти значения RSSI объединяются для определения относительной позиции; (ii) инициирующий узел посылает сообщения инициации в другие узлы для ответов инициации (инициация также выполняет измерение RSSI), и определяет RSSI для других узлов; и (iii) оба могут преимущественно объединяться, потому что тогда можно "настраивать" сообщения устройства инициации только для инициации ответов от устройств, которые являются, например, не активными. В вариантах осуществления способ (i) может использоваться в одиночку, или даже, более преимущественно, в сочетании с (ii) или (ii) и (iii).
Дополнительно, отмечено, что, хотя вышеупомянутое было описано с точки зрения конкретных стандартов беспроводной связи, таких как Wi-Fi и ZigBee, они не являются ограничивающими и способы определения местоположения, описанные в настоящем описании, могут быть реализованы, используя любой стандарт беспроводной связи или частный протокол беспроводной связи. Дополнительно, объем описания не ограничивается никаким конкретным типом вычисления определения местоположения, и различные примеры будут оценены специалистом в данной области техники, например, триангуляция, трехстороннее измерение, многостороннее измерение или «отпечатки» (характерные признаки). Также объем описания не ограничивается использованием RSSI или другого измерения мощности принятого сигнала в качестве измерений для выполнения определения местоположения, и другие типы измерения возможны, такие как время прохождения.
Другие изменения для описанных вариантов осуществления могут быть поняты и применены специалистами в данной области техники при реализации заявленного объекта изобретения, после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий", не исключает других элементов или этапов, и указание единственного числа не исключает множество. Единственный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, описанных в формуле изобретения. Простой факт, что некоторые измерения описываются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих измерений не может использоваться как преимущественная. Компьютерная программа может храниться/распределяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, поставляемый вместе с или как часть другого аппаратного обеспечения, но может также быть распределенным в других формах, например, с помощью Интернет или других проводных или беспроводных систем связи. Любые ссылочные символы в формуле изобретения не должны быть истолкованы как ограничивающие объем.
1. Способ определения местоположения мобильного устройства (8), причем способ содержит:
предоставление инициирующего узла (18), входящего в состав сети (4) для определения местоположения, для передачи сигнала беспроводным способом на мобильное устройство и предоставление множественных ожидающих сигнала узлов (6) для осуществления приема сигнала беспроводным способом от мобильного устройства;
использование датчика присутствия, который является отдельным объектом, для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной окрестности датчика присутствия,
использование инициирующего узла для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится в упомянутой предварительно определенной окрестности упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для предписания мобильному устройству испускать беспроводным способом сигнал в ответ на прием сигнала инициации; и
использование ожидающих сигнала узлов для ожидания сигнала ответа, который был передан от мобильного устройства в ответ на сигнал инициации, и в каждом соответствующем одном из множества ожидающих сигнала узлов, которые беспроводным способом принимают сигнал ответа от мобильного устройства, принятие соответствующих измерений сигнала ответа, который принимается в соответствующем ожидающем сигнала узле, для использования при выполнении определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
2. Способ по п. 1, в котором инициирующий узел (18) используется для передачи беспроводным способом сигнала инициации периодически с регулярными интервалами, предписывая мобильному устройству (8) испускать беспроводным способом сигнал ответа каждый раз, когда оно принимает сигнал инициации.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором сигналом ответа от мобильного устройства является сигнал с целью определения местоположения.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором сигнал ответа испускается от мобильного устройства (8), только когда инициируется посредством упомянутого сигнала инициации.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором сигнал ответа от мобильного устройства адресуется в целевое место назначения и ожидающие сигнала узлы (6) не являются целевым местом назначения сигнала ответа.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором:
инициирующий узел (18) является отдельным от ожидающих сигнала узлов (6), при этом инициирующий узел не принимает ни одного из упомянутых измерений сигнала ответа от мобильного устройства (8) и ожидающие сигнала узлы не посылают сигналы инициации, которые предписывают мобильному устройству испускать сигнал ответа; или
инициирующий узел также выполняет функции ожидающего сигнала узла, но остальная часть ожидающих сигнала узлов не посылает сигналы инициации, которые предписывают мобильному устройству испускать сигнал ответа.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором передача посредством инициирующего узла (18) и прием посредством ожидающих сигнала узлов (6) выполняется в соответствии с протоколом Wi-Fi и сигналом инициации является сообщение ICMP, переданное в ответ на ping-команду.
8. Способ по п. 1 или 2, в котором мобильное устройство (8) испускает беспроводным способом один или несколько сигналов трафика пользователя дополнительно к упомянутому сигналу ответа, и каждый из ожидающих сигнала узлов (6) используется для ожидания сигнала ответа и упомянутых сигналов трафика пользователя, даже если они не адресованы ожидающему сигнала узлу, для принятия соответствующих измерений сигнала ответа и, по меньшей мере, одного из сигналов трафика пользователя для использования при выполнении упомянутого определения местоположения.
9. Способ по п. 8, в котором инициирующий узел (18) используется для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на определение, что мобильное устройство не испустило ни одного из упомянутых сигналов трафика пользователя в предварительно определенном окне времени.
10. Аппаратура для определения местоположения мобильного устройства, содержащая:
контроллер (19), сконфигурированный для использования датчика присутствия, который является отдельным объектом, для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной окрестности датчика присутствия, и для управления инициирующим узлом (18) для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится в предварительно определенной окрестности упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для предписания мобильному устройству в ответ на прием сигнала инициации испустить беспроводным способом сигнал ответа для приема посредством множества ожидающих сигнала узлов (6) сети (4) для определения местоположения; и
механизм (30) определения местоположения, сконфигурированный для приема соответствующих измерений сигнала ответа, который принимается, по меньшей мере, в некоторых узлах из упомянутого множества ожидающих сигнала узлов, и для выполнения определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
11. Аппаратура по п. 10, в которой контроллер (19) конфигурируется для управления инициирующим узлом (18) для передачи беспроводным способом сигнала инициации периодически с регулярными интервалами, предписывая мобильному устройству (8) испускать беспроводным способом сигнал ответа каждый раз, когда оно принимает сигнал инициации.
12. Аппаратура по п. 10 или 11, в которой:
мобильное устройство (8) беспроводным способом испускает один или более сигналов трафика пользователя дополнительно к сигналу ответа;
каждый из ожидающих сигнала узлов (6) ожидает сигнал ответа и упомянутые сигналы трафика пользователя, даже если они не адресованы ожидающему сигнала узлу, для принятия соответствующих измерений сигнала ответа и по меньшей мере одного из сигналов трафика пользователя для использования при выполнении упомянутого определения местоположения; и
контроллер (19) сконфигурирован для управления инициирующим узлом (18) для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на определение, что мобильное устройство не испустило ни одного из упомянутых сигналов трафика пользователя в предварительно определенном окне времени.
13. Сеть (4) для определения местоположения мобильного устройства (8), причем сеть содержит:
датчик присутствия, выполненный с возможностью обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной окрестности датчика присутствия,
инициирующий узел (18), сконфигурированный для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится в упомянутой предварительно определенной окрестности упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для предписания мобильному устройству испускать беспроводным способом сигнал ответа в ответ на прием сигнала инициации;
множественные ожидающие сигнала узлы (6), сконфигурированные для ожидания сигнала ответа, переданного от мобильного устройства в ответ на сигнал инициации, и в каждом соответствующем одном из множества ожидающих сигнала узлов, который принимает беспроводным способом сигнал ответа от мобильного устройства, для принятия соответствующих измерений сигнала ответа, принятого в соответствующем ожидающем сигнала узле; и
механизм (30) определения местоположения, сконфигурированный для выполнения определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства на основании одного или более упомянутых измерений.
14. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем программу, которая при исполнении на одном или более процессорах предписывает одному или более процессорам выполнять операции:
использования датчика присутствия, который является отдельным объектом, для обнаружения, что пользователь находится внутри предварительно определенной окрестности датчика присутствия,
управления инициирующим узлом (18) для передачи беспроводным способом сигнала инициации на мобильное устройство в ответ на обнаружение, что пользователь находится в предварительно определенной окрестности упомянутого датчика присутствия, причем сигнал инициации сконфигурирован для предписания мобильному устройству, в ответ на прием сигнала инициации, испускать беспроводным способом сигнал ответа, который должен приниматься посредством множества ожидающих сигнала узлов (6) сети (4) для определения местоположения; и
управления механизмом (30) определения местоположения для приема соответствующих измерений сигнала ответа, который принят, по меньшей мере, в некоторых узлах из упомянутого множества ожидающих сигнала узлов, и для выполнения определения местоположения для определения местоположения мобильного устройства, на основании одного или более упомянутых измерений.
