專利名稱：信號強度定位系統(tǒng)的自校準的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及目標定位系統(tǒng)，更具體地涉及具有多個接入點的系統(tǒng)，其中移動單元使用IEEE標準802.11這樣的無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議與接入點進行通信。本發(fā)明特別涉及這樣的系統(tǒng)，其中移動單元的位置是通過測量移動單元發(fā)送的信號強度而確定的，所述移動單元發(fā)送由接入點接收以估計移動單元離開接入點的距離。用于本申請中的術(shù)語“接入點”應用于標準802.11或其它標準所預期的接入點，接入點將計算機或有線網(wǎng)絡(luò)接口到無線介質(zhì)、也接口到連到無線介質(zhì)的RF端口和小區(qū)控制器，這在提交于2000年3月17日的序列號為09/528697的共同待批申請中描述，其說明書援引在此作為參考。
確定移動單元離開接入點距離的主要變量是移動單元的信號強度。在不同制造商的發(fā)射機卡(NIC卡)，甚至在同一制造商的不同產(chǎn)品鏈中，所發(fā)送的信號強度會有明顯的變化。而且，發(fā)射機信號強度可能會在移動單元生存期及其可再充電池生存期內(nèi)改變。
系統(tǒng)中移動單元的發(fā)射機功率的差別可通過下面方法校準測量從已知距離接收的信號強度，并提供一由具體移動單元所識別的校準因子。這種校準要求每個移動裝置在投入服務(wù)時執(zhí)行特別的校準程序，并且，除非移動單元被重校準，否則無法解決在移動單元或其電池老化時發(fā)射功率的變化。
因此本發(fā)明的一個目的是提供新的和改進的方法，該方法周期性地測量移動單元的發(fā)送功率以更新與信號強度定位系統(tǒng)中的這類單元相關(guān)的校正值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于校準目標定位系統(tǒng)的方法，其中通過測量由移動單元發(fā)送并由分布在一個區(qū)域內(nèi)的接入點所接收的信號的接收信號強度，對發(fā)送移動單元進行定位。從至少一個接入點將數(shù)據(jù)消息發(fā)送到移動單元以便校準。響應于數(shù)據(jù)消息的來自移動單元的響應信號被至少一個接入點接收?；跀?shù)據(jù)消息發(fā)送和響應信號之間的延時，確定來自移動單元離開接入點的第一距離值。通過測量由接入點從由校正值校正的移動單元接收的響應信號的信號強度來確定第二距離值。第一距離值被用于更新校正值。
在一種配置中，通過確定多個發(fā)送數(shù)據(jù)消息和多個接收響應消息的第一距離值和第二距離值來更新校正值。為多個數(shù)據(jù)消息和多個所接收的的響應信號的每一個確定第一距離值和第二距離值之間的差值。對差值求平均，然后用差值的平均值來更新校正值。同一接入點可發(fā)送多個數(shù)據(jù)消息并接收多個響應信號?；蛘撸ㄟ^一個以上的接入點發(fā)送多個數(shù)據(jù)消息，而通過發(fā)送相應消息的接入點來接收多個響應消息中的每一個。通過為發(fā)送的數(shù)據(jù)消息和接收的響應消息確定第一距離值和第二距離值、確定第一距離值和第二距離值之間的差值以及用所選擇的差值的部分來更新校正值，可更新該校正值。
為了更好地理解本發(fā)明以及其它和附加的目的，將結(jié)合附圖參閱后面的說明。其范圍由所附權(quán)利要求書指定。


圖1是一簡化的框圖，它表示可實現(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)明方法的一實施例的流程圖。
具體實施例方式
參閱圖1的簡圖，這里示意地表示一種遵循例如IEEE標準802.11這樣的協(xié)議工作的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)10。圖1的系統(tǒng)10包括用作服務(wù)器并通過有線網(wǎng)絡(luò)連接至接入點14、18、20的計算機12，其中接入點14、18、20被設(shè)置于一個區(qū)域內(nèi)的固定位置，所述區(qū)域例如學校、工廠或醫(yī)院。除了經(jīng)由使移動單元16相關(guān)聯(lián)的接入點14、18、20而在服務(wù)器計算機12和一個或多個移動單元16之間提供的無線通信之外，系統(tǒng)10還提供在區(qū)域內(nèi)定位移動單元的功能。
在系統(tǒng)10中，移動單元的位置通過在多個接入點處接收來自移動單元的信號并測量所接收的信號強度而確定，例如通過標準802.11接收器的RSSI功能?？梢允紫刃氏到y(tǒng)以形成將信號強度與區(qū)域中的位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，而來自多個(例如三個或更多)接入點14、18和20的接收信號強度被提供給服務(wù)器計算機12，服務(wù)器計算機12將信號強度與數(shù)據(jù)庫比較以獲得移動單元16在區(qū)域中的位置?；蛘撸苿訂卧?6和接入點14、18、20之間的距離R1、R2和R3可由從所接收的信號功率級形成的距離方程式來確定。系統(tǒng)10的校準或距離方程式的使用均假設(shè)所有移動單元具有相同的發(fā)射功率級。距離方程式假設(shè)可通過假設(shè)信號強度隨距離的平方而變化從而確定移動單元的距離。
由于用于移動單元的發(fā)射機的功率級在最初可以是不同的并且隨著移動單元或其電池的老化而變化，因此可提供與每個移動單元相關(guān)聯(lián)的校正值，該校正值補償了從該移動單元的額定發(fā)射機功率發(fā)生的變化。校正值可根據(jù)其所應用到的值作為加、減、乘因子被應用于所接收的信號強度測量或被應用于距離確定。例如，如果校正值被應用于以分貝為單位的信號強度值，則校正值是從信號強度值加上或減去的以分貝為單位的值。
然而在某些應用中，由于可能在系統(tǒng)的最初校準后將移動單元添加到系統(tǒng)中，因此進行測量以確定將要應用于特定移動單元的校正值是不方便的。另外移動單元的發(fā)射功率可能隨時間改變。
參閱圖2，這里示出本發(fā)明方法的一個實施例，其中與移動單元相關(guān)的校正值取決于移動單元的當前發(fā)送特性被連續(xù)地或周期地更新。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過使用接入點和移動單元之間信號的往返發(fā)送時間來確定移動單元和一個或多個接入點之間的第一距離，通過使用從移動單元到對移動單元應用當前校正值的一個或多個接入點的發(fā)送的接收信號強度來確定移動單元和一個或多個接入點之間的第二距離。如果第一距離值和第二距離值相同，則假設(shè)對該移動單元的校正值正確。如果第一距離值和第二距離值不同，則在假設(shè)發(fā)送時間距離值是正確的同時，適用測得的距離值來更新校正值。
校正值的更新取決于對應用校正值的諸值的精確計算。例如，如果校正值是以分貝為單位的信號強度，第一距離值表示10米的距離而第二距離值表示20米的距離，則校正值可能要求調(diào)整6分貝，這6分貝對應于二比一的距離差。
根據(jù)本發(fā)明，可能希望基于超過一次的測量來更新校正值。移動單元離開接入點的距離值的確定可能因為諸如各天線的誤定向、干擾設(shè)備、墻壁或人或多徑等多種物理因素的變化而導致誤差。因此希望重復地進行距離測量并用平均值來更新校正值。例如，在該方法的一種配置中，可在間隔一個時間周期的多次重復測量，并將距離的平均值用于更新校正值。在計算平均值過程中，丟棄表示第一和第二距離值之間的過限差的距離確定。在另一種配置中可使用連續(xù)校正，其中校正值僅通過每個測量組所需更新的選擇的值而更新，由此在一時間周期內(nèi)，校正值接近所確定的校正值，誤差達到平均數(shù)。在該方法中，表示諸距離值之間的過限差的測量也可以被忽略。
實現(xiàn)校正值更新的頻率取決于特定的系統(tǒng)及其工作要求。一般，重校準不應太頻繁，否則會給系統(tǒng)的總業(yè)務(wù)增加明顯的負擔。移動單元發(fā)射機功率的變化不可能很快或很頻繁。而且，由于無需在同一時間更新所有移動單元的校正值，因此該操作可以在時間周期上擴展。因此移動單元可在一循環(huán)日程表上更新，例如以一個月為周期。
盡管這里已對那些被認為是本發(fā)明的較佳實施例進行了描述，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可不脫離本發(fā)明精神實質(zhì)地想出其它的改變和修正，要求所有這類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
1.一種用于校準目標定位系統(tǒng)的方法，其中通過測量由所述移動單元發(fā)送的并由分布在一個區(qū)域內(nèi)的接入點接收的信號的接收功率級來跟蹤發(fā)送移動單元，所述方法包括從所述至少一個接入點將數(shù)據(jù)消息發(fā)送到移動單元以便校準；從所述移動單元接收對應于所述數(shù)據(jù)消息的響應信號；基于所述數(shù)據(jù)消息和所述響應信號之間的延時，確定所述移動單元離開所述至少一個接入點的第一距離值；通過測量由所述接入點從所述移動單元接收的、由對應于所述移動單元發(fā)射功率的校正值所校正的信號的信號強度，來確定所述移動單元離開所述至少一個接入點的第二距離值；使用所述第一距離值更新所述校正值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正值的所述更新包括確定多個發(fā)送數(shù)據(jù)消息和多個接收響應消息的第一距離值和第二距離值，為多個數(shù)據(jù)消息和多個所接收的響應信號中的每一個確定所述第一距離值和所述第二距離值之間的差值，對所述差值求平均然后用所述差值的平均值更新所述校正值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一距離值和所述第二距離值之間的差值的大值被丟棄。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述多個數(shù)據(jù)消息由同一接入點發(fā)送，所述多個響應信號由同一接入點接收。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過一個以上的接入點發(fā)送多個數(shù)據(jù)消息，而通過發(fā)送相應消息的接入點接收多個響應消息中的每一個。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正值的所述更新包括確定所述發(fā)送的數(shù)據(jù)消息和接收的響應消息的所述第一距離值和所述第二距離值，確定所述第一距離值和所述第二距離值之間的差值，使用所述差值的所選擇的部分來更新所述校正值。
全文摘要
一種在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中基于移動單元發(fā)送的信號強度來定位移動單元的系統(tǒng)，對于移動單元發(fā)射機功率的變化而校準該系統(tǒng)，所述校準通過采用雙向時間定距(time ranging)來確定移動單元離開接入點的距離。時間定距與基于信號強度的距離值進行比較，而移動單元的校正值根據(jù)基于時間定距的距離和基于信號強度的距離之間的差值被更新。
文檔編號H04Q7/00GK1830163SQ200480012342
公開日2006年9月6日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者C·澤格林, D·P·戈倫 申請人:訊寶科技公司