用于低功率室内定位的Wi-Fi扫描调度和功率适应制造技术

这里总地描述了用于低功率室内定位的Wi‑Fi扫描调度和功率适应的移动台站和方法的实施例。在一些实施例中，移动台站可根据先前的全信道扫描或者Wi‑Fi指纹数据库中的至少一者，识别邻近接入点(AP)的信道、信标定时、和粗略信号强度水平，并且可基于该粗略信号强度水平来配置接收机灵敏度以用于后续信标的接收。移动台站可在基于所识别的信标定时的时间处自低功率状态中醒来以在所识别的信道上接收信标。所接收的信标的接收信号强度指示符(RSSI)可被用于位置确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
实施例涉及无线网络。一些实施例涉及根据IEEE 802.11标准中的一种标准操作的无线网络，IEEE 802.11标准例如包括IEEE 802.11-2012标准和IEEE 802.11-2012标准。一些实施例涉及位置确定。一些实施例涉及室内导航。
技术介绍
随着智能移动设备变得更加流行，针对这些设备的位置感知技术已经成为普遍的。室外位置感知由基于卫星的定位技术很好地完成，但是卫星信号在室内是不可靠的，所以必须要使用其他定位技术。各种室内定位技术已经被研发出来，它们中的大多数依赖于确定移动设备相对于位置已知的其他室内设备的位置。这样的相对位置确定通常基于与每个其他设备的通信，并且使用信号传播时间或接收信号强度指示符来估计距每个设备的距离。然后能够使用三角法(triangulation)来确定二维或三维的位置。因为移动设备可被移动至新的位置，所以它可周期性地与其他设备通信以更新它距那些设备的距离。该移动也可将它带出位置已知的设备的当前列表中的一些设备的范围之外，和/或将它带入其他设备的范围之内，这些其他设备的位置然后可变得已知。这两个因素都意味着设备周期性地扫描相关的无线信道。当前的扫描技术通常使用在搜索新的网络控制器时所使用的相同算法。然而，这些算法通常基于以下假设：它希望找到每个可达的网络控制器，并且扫描将相对较不频繁地发生。这些消耗了太多被直接用于频繁的位置感知的功率。因此，存在对用于无线网络中的改进和更高效的扫描的方法和无线设备(包括降低功率消耗的那些方法和无线设备)的一般需求。附图说明图1是根据一些实施例的无线网络的功能图示；图2A示出了传统的Wi-Fi扫描；图2B示出了根据一些实施例的针对持续的室内位置感知被优化的Wi-Fi扫描；图3是根据一些实施例的用于确定用作位置参考的接入点的过程；以及图4是根据一些实施例的移动台站的框图。具体实施方式以下描述和附图充分地示出了具体实施例以使得本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构、逻辑、电气、处理、和其他改变。一些实施例的部分和特征可以被包括在其他实施例中，或者由其他实施例的部分和特征来替代。在权利要求中陈述的实施例涵盖这些权利要求的全部可用等同物。图1是根据一些实施例的无线网络的功能图示。无线网络100可包括移动台站(STA)102和多个接入点(AP)104。无线网络100可以是根据IEEE 802.11标准(包括例如IEEE 802.11n-2009标准和IEEE 802.11-2012标准)之一操作的Wi-Fi网络。根据实施例，移动台站102可被布置为确定用作位置参考的接入点104。在这些实施例中，移动台站102可被配置为从先前的全信道扫描中识别邻近接入点104的粗略信号强度水平、信标定时和信道，基于粗略信号强度水平配置接收机灵敏度，以及从低功率状态中唤醒以在基于识别的信号定时的时间处在识别出的信道上接收针对邻近接入点的信标。所接收的信标可被用于室内位置确定。这些实施例在下文被更详细地描述。随着智能移动设备和基于位置的服务近来的爆发，可靠和准确的位置感知已经变得越来越重要。鉴于Wi-Fi网络的激增，使用Wi-Fi接收信号强度指示符(RSSI)的定位技术已经被广泛研究。能量-效率是针对移动设备上的位置感知的一项关键要求以避免对于电池使用时间的显著影响。针对基于Wi-Fi RSSI的位置感知技术，主要的功率消耗来自Wi-Fi扫描，其中移动设备识别邻近的Wi-Fi接入点(AP)并且提取接收的Wi-Fi信标的RSSI用于位置估计。现有的移动平台仅仅提供了标准的Wi-Fi扫描功能，其主要被设计用于网络发现目的。这样的Wi-Fi扫描功能一般执行穷尽式AP搜索，该穷尽式AP搜索设法识别出附近的所有可检测到的Wi-Fi网络，这一般涉及到显著的功率消耗(＞100mW)和延迟(1到5秒)。尽管此传统的Wi-Fi扫描对于不频繁的网络发现(例如，每60秒一次)是可接受的，然而位置感知通常要求频繁得多的Wi-Fi扫描(例如，每秒一次位置校正(location fix))以使能用于诸如室内导航之类的应用的持续位置跟踪。如果使用现有的Wi-Fi扫描功能用于持续位置感知，那么单Wi-Fi扫描可消耗50mW到200mW范围内的功率并且Wi-Fi扫描还可限制位置校正延迟。根据实施例，专门用于位置感知目的的经优化的Wi-Fi扫描方案被提供。通过利用来自先前的Wi-Fi扫描和现有的Wi-Fi指纹数据库的邻近AP的信道和信标定时信息，Wi-Fi无线电部件的扫描行为可被优化以减少Wi-Fi无线电部件的活动RX/TX时间和信标RX功率来节省总的功率消耗和延迟。在这些实施例中，以下原理中的一项或多项可被用于优化Wi-Fi扫描调度：在具有密集Wi-Fi AP部署的区域中，局部扫描可被用于识别可能足以实现良好的位置准确度的若干强AP(大于10个AP)。大多数Wi-Fi AP居于2.4GHz频带上的信道1、6和11。先前的Wi-Fi扫描可提供针对信标分组的定时信息，并且设备在后续扫描中仅需要在特定的信标定时处醒来。Wi-Fi指纹数据库可被用于提供关于AP的当前信道的在先知识以及每个室内区域中的粗略功率水平。针对具有强信号强度的Wi-Fi AP，Wi-Fi设备可适应性地设置RX状态以节省功率同时仍然能够计算正确的RSSI。使用以上原理的组合，这里公开的一些实施例可区分要扫描的Wi-Fi信道的优先次序并且适应性地配置Wi-Fi无线电部件的唤醒定时、持续时间、和RX无线电状态以降低功率消耗。在使用经优化的Wi-Fi扫描功能的这些实施例中，Wi-Fi扫描功率可在室内定位和导航应用期间被显著降低。在一些实施例中，与一些现有的Wi-Fi扫描功能相比，可实现多于10倍的功率降低。此外，一些实施例还可减少完成每次扫描需要的时间：扫描延迟能够被降低5倍以上。更快的Wi-Fi扫描意味着移动设备能够实现反应更迅速的位置调整和/或在固定的时间窗口内收集更多的RSSI样本来实现更好的准确度。存在两种现有的Wi-Fi扫描模式：主动模式或被动模式。在被动的Wi-Fi扫描期间，客户端Wi-Fi设备监听每个Wi-Fi信道上的所有AP信标达固定的时间量(例如，tpassive＝100ms)。在主动扫描中，客户端Wi-Fi设备在每个信道上发送显式探测请求分组，然后等待固定的时间量(例如，tactive＝30ms)以接收由当前信道上的AP返回的探测回复。如果使用现有的Wi-Fi扫描功能用于位置感知，则移动设备将需要周期性地执行全信道扫描(例如，在时间202处)(如图2A中所示)以取得持续的位置校正。例如，针对步行速度的室内导航，移动设备可能需要每秒一次的位置更新(Tscan＝1s)。Wi-Fi无线电部件存在五种物理功率状态：关闭(Off)、休眠(Sleep)、监听(Listen)、接收(Receive)和发送(Transmit)。在一些示例中，Psleep、Pidle、PRX和PTX可被用于指示每个状态时的功率。在以下分析中，针对市售Wi-Fi无线电部件的一些典型功率数值被使用：TX功率PTX＝400mW，RX功率PRX＝213mW，空闲时的RX功率Pidle＝188mW，休眠功率Psleep＝0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由移动台站(STA)执行的用于确定用作位置参考的接入点的方法，所述方法包括：基于在每个信道上检测到的接入点的数目，对信道进行排名；识别在经排名的信道的特定集合上操作的接入点的群组；确定针对来自所述群组中的每个经识别的接入点的信标的定时和信道预测；基于所述定时和信道预测，自低功率状态中醒来以于预测的时间处在预测的信道上接收所述信标；基于所述信标的信号强度，更新每个接入点的接收信号强度指示符(RSSI)；以及基于所述群组中的所述接入点的RSSI和已知位置来更新室内位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由移动台站(STA)执行的用于确定用作位置参考的接入点的方法，所述方法包括：基于在每个信道上检测到的接入点的数目，对信道进行排名；识别在经排名的信道的特定集合上操作的接入点的群组；确定针对来自所述群组中的每个经识别的接入点的信标的定时和信道预测；基于所述定时和信道预测，自低功率状态中醒来以于预测的时间处在预测的信道上接收所述信标；基于所述信标的信号强度，更新每个接入点的接收信号强度指示符(RSSI)；以及基于所述群组中的所述接入点的RSSI和已知位置来更新室内位置。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在对信道进行排名前，根据先前的全信道扫描识别邻近接入点的信道、信标定时、和粗略信号强度水平。3.如权利要求2所述的方法，还包括：在对信道进行排名前，根据Wi-Fi指纹数据库来识别邻近接入点的信道、信标定时、和粗略信号强度水平。4.如权利要求1所述的方法，还包括：进入室内感知模式；在进入所述室内感知模式之后执行全Wi-Fi主动扫描以检测所述信道上的接入点以供用于对所述信道进行排名；以及为位置感知执行单独的Wi-Fi扫描，该扫描包括在所述经排名的信道上的主动Wi-Fi扫描。5.如权利要求4所述的方法，还包括：避免执行全扫描，直至所述移动台站移动预定距离或者一定数目的AP不再可用之后。6.如权利要求4所述的方法，其中，所述移动台站和所述接入点根据IEEE 802.11标准进行操作。7.一种由移动台站(STA)执行的用于确定用作位置参考的接入点的方法，所述方法包括：根据先前的全信道扫描或者Wi-Fi指纹数据库中的至少一者，识别邻近接入点(AP)的信道、信标定时、和粗略信号强度水平；基于所述粗略信号强度水平来配置接收机灵敏度以用于后续信标的接收；在基于所识别的信标定时的时间处自低功率状态中醒来以在所识别的信道上接收所述邻近接入点的信标；以及使用所接收的信标的接收信号强度指示符(RSSI)来进行位置确定。8.如权利要求7所述的方法，还包括：基于在每个信道上检测到的接入点的数目，对识别出的信道进行排名；以及识别在经排名的信道的特定集合上操作的接入点的群组。9.如权利要求8所述的方法，还包括：基于所述群组中的接入点的RSSI和已知位置来更新室内位置。10.一种被配置用于确定用作位置参考的接入点的移动台站(STA)，该STA包括处理电路和收发机，所述STA被布置为：根据先前的全信道扫描或者Wi-Fi指纹数据库中的至少一者，识别邻近接入点(AP)的信道、信标定时、和粗略信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，徐鸿涛，杨雪，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US