无线局域网中使用到达时间测量的位置确定制造技术

描述了使用消息的到达时间（TOA）来在诸如IEEE 802.11网络之类的包括多个信标的无线局域网内确定诸如标签或移动设备之类的元件的位置或接近度的方法。描述了用于引发信标处的TOA测量的系统和方法，这些系统和方法可与IEEE 802.11协议和信令兼容。系统和方法被描述为估计IEEE 802.11使能的信标的异步网络中的信标间的时钟偏置，以及在对TOA值进行三角测量时对测量到的TOA值的时钟定时偏置进行补偿以估计标签和/或移动设备位置定位。 1

Location determination using time of arrival in WLAN

A method of determining the location or proximity of elements such as a label or mobile device, such as a label or a mobile device, is described using the arrival time of a message (TOA) in a wireless LAN including a plurality of beacons, such as the IEEE 802.11 network. Systems and methods for initiating TOA measurements at beacons are described, which are compatible with IEEE 802.11 protocol and signaling. The system and method are described as an estimated clock bias between the beacons in the asynchronous network of the IEEE 802.11 beacon, and the clock timing offset of the measured TOA value in triangulation of the TOA value to estimate the location of the label and / or mobile device location. One

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线局域网中使用到达时间测量的位置确定相关申请的交叉引用本申请是对于2014年5月21日提交的美国专利申请序列号14/284,384的部分继续申请。美国专利申请序列号14/284,384要求对于2014年2月25日提交的美国临时专利申请序列号61/944,115的优先权。
技术介绍
本专利技术一般涉及定位和跟踪，并且更具体地涉及使用多个局域网跟踪资产的位置。已经开发和部署了多种系统来在诸如办公楼、医院、商场和酒店之类的局域环境和/或诸如炼油厂、石油钻机和制造设施之类的工业环境内定位和跟踪人和资产（统称为“资产”）的位置。使用现有的Wi-Fi或蓝牙网络的现有系统受限于数米的准确度。此外，现有系统尝试确定绝对位置，而不能确定接近度（例如，两个或更多个资产在距彼此的阈值距离内）。因此，存在对于使用现有基础设施提供一米或更小的位置（和/或接近度）准确度的方式的需求。
技术实现思路
一些实施例可以利用使用IEEE802.11WLAN技术的设备（也称为无线保真或“Wi-Fi”设备）来确定一些此类设备的位置。要求高位置定位精度的许多应用涉及到建立两个资产（例如，两个人、一个人和某一装备或两个装备）的紧密关联。在许多情况下，知道人或事物（即资产）的精确位置不是必需的，而是需要两者的关联，这要求确定一资产在另一资产附近。例如，医院想要记录医生或护士在白天期间是否曾访问某位病人。在此应用中，重要的是记录医生/护士在某一时间在患者附近。这种情况下的位置定位准确度要求通常称为“房间级”准确度，这意味着必须在正确的房间中定位医生/护士。然而，如果目的是确保医生/护士白天访问过病人，那么需要的是实际上检测到医生/护士和特定患者的紧密接近度，而不必准确地定位医生/护士。在有多张床的房间中，医生/护士必须与该房间中的正确病人相关联。房间级准确度的另一示例是在酒店中，在酒店中期望在正确的房间中定位女佣以防有紧急情况或者以便能够验证某人已经清理了特定房间。一个制造用例是根据工具正试图固定的特定制造部件来调整扳手的扭矩。这又是检测工具和制造部件的接近度的情况。需要检测接近度的另一示例是确保诸如静脉内（IV）泵之类的某一医疗装备实际上附接于某一患者。另一示例是登记医生/护士在诸如访视患者之类的某些职责之前洗了手。此应用再次要求检测医生/护士和水池/消毒站的紧密接近度。用于零售环境中的准确位置定位的另一应用是针对给定商品将顾客引导到商店中的正确位置。这里，人们会想要非常准确的定位方案来将顾客导航穿过商店，以使得顾客变得非常接近他/她正在搜索的商品。前面的
技术实现思路
旨在用作对于一些示例性实施例的各种特征的简要介绍。可以以其它特定形式来实现其它实施例而不脱离本公开的精神。附图说明本公开的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而，为了解释的目的，在以下附图中例示了若干实施例。图1例示了使用消息的往返延迟（RTD）测量的示例性的基于IEEE802.11的位置定位系统的示意性框图；图2例示了使用消息的到达时间（TOA）测量的示例性的基于IEEE802.11的位置定位系统的示意性框图；图3例示了示出两个信标之间的时钟偏置测量的消息传送图；图4例示了信标的示例性网络和相关联的成对时钟偏置的示意性框图；图5例示了使用TOA测量的示例性IEEE802.11位置定位过程的流程图；图6例示了用于确定信标的时钟偏置以及校正所测量的与所述信标相关联的TOA值的定时偏置的示例性过程的流程图；以及图7例示了用于实现一些实施例的示例性计算机系统的示意性框图。具体实施方式下面的具体实施方式描述了执行示例性实施例的当前构想的模式。该描述不应被视为限制性意义，而是仅仅出于例示一些实施例的一般原理的目的而进行的，因为本公开的范围由所附权利要求最佳限定。下面描述的各种创造性特征可以各自与彼此独立地使用或与其它特征组合使用。广泛地，一些实施例一般地提供了确定与无线局域网相关联的元件的位置的方式。虽然关于在Wi-Fi网络和其中的接入点中进行使用描述了本专利技术，但是本领域普通技术人员将容易地认识到可以使用其它类型的网络以及其它应用而不脱离本公开的范围。在提供值的范围的情况下，应理解，此范围的上限和下限之间的每个介于中间的值（除非上下文另外明确指示，否则到下限的单位的十分之一）以及该所述范围中的任何其它所述或介于中间的值都包含在本公开内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在也包含在本专利技术内的较小范围中，受所述范围中的任何特定排它极限。在所述范围包括所述极限中的一个或二者的情况下，排除那些所包括的极限中的任一者或二者的范围也包括在本专利技术中。除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语都具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等价的任何方法和材料也可以用于本专利技术的实践或测试中，但是本文描述了有限数量的示例性方法和材料。如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指称对象，除非上下文另有明确指示。本公开中描述的室内位置定位系统可以使用兼容IEEE802.11的无线局域网（WLAN）技术来为安装在资产上的标签以及为可以由人携带的（和/或以其它方式与人相关联的）诸如智能电话或平板电脑的用户设备提供高精度室内位置定位信息。虽然遍及本公开的许多示例可能描述基于IEEE802.11的特征，但是可以使用各种其它适当的协议实现其它实施例。图1例示了使用消息的往返延迟（RTD）测量来确定位置的示例性的基于IEEE802.11的系统的示意性框图。图1示出了典型的IEEE802.11网络部署。如图所示，此示例系统包括接入点（AP）AP1和AP2。每个AP分别形成相关联的基本服务集（BSS）BSS1和BSS2。每个BSS由独有的BSSID标识。BSS可以互连以形成扩展服务集（ESS），并且共享相同的安全证书，从而促进Wi-Fi设备在不同BSS之中的容易移动。AP可以是作为与给定建筑物或场地相关联的现有基础设施的一部分的网络Wi-Fi元件。可以部署这样的Wi-Fi元件以便提供互联网接入。信标B1-B9可以具有与AP相似的能力，并且也可以被包括在网络中以提供与标签相关联的范围测量，以便确定标签的位置。换句话说，信标可以用于在与给定场所相关联的旧有Wi-Fi网络中补足AP。信标可以提供与AP相同的功能性，但是通常可以用于提供与标签相关联的范围测量。对于没有现有Wi-Fi的场所，网络信标可以能够充当AP。每个信标可以被启用有IEEE802.11技术，并且可以充当IEEE802.11AP或IEEE802.11站（STA）。移动标签T1-T2可以是安装在资产上和/或由人携带的IEEE802.11使能设备，并且可以能够与AP和/或信标通信。可以使用标签、AP和/或信标来进行范围测量，以便确定位置。与许多现有802.11WLAN网络中那样受限于AP的网络相比，信标可以提供额外的测量能力。遍及本公开，术语“信标”可以用于指代AP和辅助信标设备（即，标签和/或移动设备可以用其进行范围测量以用于位置确定的目的的任何设备）。“标签”可以指代附接至资产的设备或由人携带的IEEE802.11使能的电话。可以通过使用与多个信标的RTD测量来确定标签的位置定位。位置定位服务器140本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用IEEE 802.11标准组件确定位置的方法，所述方法包括：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 US 14/7317801.一种使用IEEE802.11标准组件确定位置的方法，所述方法包括：将消息从标签传输到包括多个信标的网络，每个信标能够与所述标签通信；在所述多个信标处接收所述消息；在所述多个信标中的每个信标处测量所接收的消息的到达时间（TOA）；以及向位置服务器发送测量到的TOA。2.如权利要求1所述的方法，还包括将所述多个信标中的每个信标的时钟定时同步到参考时钟。3.如权利要求2所述的方法，还包括，在所述位置服务器处：将一信标指定为参考信标；创建包括将所述参考信标排除在外的所有信标的信标列表；命令所述信标列表中的第二信标估计相对于所述参考信标的时钟定时的时钟偏置并利用所述时钟偏置将所述第二信标同步到所述参考信标；以及以迭代方式：检索所述信标列表中的下一信标；估计所述下一信标相对于先前处理的信标的时钟偏置的时钟偏置；以及将所述下一信标的时钟定时同步到所述先前处理的信标的时钟定时直至已经处理了所述信标列表中的所有信标。4.如权利要求2所述的方法，其中，所述位置服务器至少部分地基于所测量到的TOA来估计所述标签的位置坐标。5.如权利要求1所述的方法，其中，每个信标测量相对于参考信标的时钟定时的时钟偏置并向所述位置服务器发送所测量的时钟偏置。6.如权利要求5所述的方法，其中，位置定位服务器使用所估计的信标之间的时钟偏置来校正所述信标的测量到的TOA以对应于信标的同步网络。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述位置服务器使用在所述信标间的时钟偏置估计以及所述信标处的所测量的TOA来估计标签位置坐标。8.如权利要求5所述的方法，还包括，在所述位置服务器处：将一信标指定为参考信标；创建包括将所述参考信标排除在外的所有信标的信标列表；估计下一信标相对于先前处理的信标的时钟偏置的时钟偏置；以及以迭代方式：检索所述信标列表中的下一信标；估计所述下一信标相对于先前处理的信标的时钟偏置的时钟偏置；以及记录所估计的时钟偏置直至已经处理了所述信标列表中的所有信标。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述位置服务器：将一信标指定为参考信标；创建包括将所述参考信标排除在外的所有信标的信标列表；以及以迭代方式：检索所述信标列表中的下一信标；以及通过将所述下一信标相对于所述参考信标的时钟偏置与所测量的TOA相加来校正所述下一信标的TOA测量，直至已经处理了所述信标列表中的所有信标。10.如权利要求8所述的方法，其中，位置定位服务器使用经校正的TOA测量用于三边测量以估计标签位置坐标。11.一种使用IEEE802.11标准组件确定位置的系统，所述系统包括：用于执行一组指令的处理器；以及存储该组指令的非暂态介质，其中，该组指令：将消息从标签传输到包括多个信标的网络，每个信标能够与所述标签通信；在所述多个信标处接收所述消息；在所述多个信标中的每个信标处测量所接收的消息的到达时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贾拉利，
申请(专利权)人：尤比库姆特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US