CN101617502B - 自配置无线网络定位系统 - Google Patents

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Abstract

无线适配器被安装在一个或多个通用计算装置上，并在企业环境中通过网络连接。这些适配器被密集地部署在遍及该环境各处的已知位置，并被配置为空中监视器。这些空中监视器监视由一个或多个收发机装置发射的信号，并记录有关这些信号的信息。可以部署一个或多个分析或推断引擎来获取所记录的信号信息和空中监视器的位置，以确定此环境中所部署的一个或多个无线收发机装置的位置。

Description

自配置无线网络定位系统
背景
随着网络数目的增长，网络诊断与管理正在变得更加突出。业内一般主要关注关于有线网络，尤其是关于广域互联网中的故障的网络诊断与管理。但是，许多公司正在向企业无线网络方向发展，以变得更具生产能力。结果，与保护并管理无线网络相关联的问题已经变得更为突出。
业内已经使用两种常见方法在无线网络管理领域提供了一些商业产品。第一种常见方法是依靠接入点(AP)来监视无线网络。第二种常见方法是使用专用的、通常昂贵的自定义硬件传感器来监视网络。在这些领域提供产品的公司很少讨论其用于检测问题的机制。例如，存在可在解决非法无线设备的安全性问题时提供的许多不同级别的复杂程度，但公司很少揭示其用于实现其解决方案的机制。
依靠AP来监视无线网络的方法当然具有较高的成本效率，但它也有几种局限。第一，AP不能很容易地监视多个信道，或者不能与其他附近的AP相关联，因为AP的主要功能要求它将自己的大多数时间花费在为相关联的客户机提供服务的一个特定信道上。第二，AP通常具有有限的CPU能力和存储器资源，所以过于频繁地轮询AP(例如所发出的SNMP(简单网络管理协议)查询)是不现实的。第三，典型的商用AP随其响应(即通过其SNMP接口)所提供的细节水平是十分有限的。第四，AP往往是封闭式平台，所以人们不能在AP上加载和运行第三方代码，从而很难快速部署新功能。最后，AP只能提供有关无线通信中的一端的情况，所以，基于AP的解决方案不能用于检测主要影响通信的客户机端的问题，例如，射频(RF)空洞(hole)或过多干扰。
另一种使用专用硬件传感器进行RF监视的常见方法在整个无线网络中部署特殊的传感器节点。业内已经通过在整个组织内部署这些特殊的传感器节点来扩充基于AP的监视。但是，这些专用传感器都十分昂贵。
无线网络的性能取决于网络硬件的物理位置。由于无线信号传播的本质，发射机和接收机的物理位置都对最终用户所观察到的性能具有较大影响。具体而言，帧丢失概率以及为帧传输所选择的数据率可以受到发射机和接收机位置的影响。通过确定发射机的位置，网络管理员可以采取具体步骤来改善其无线网络的可靠性和性能。
许多无线位置估计系统需要一个制图步骤，由此管理员在该定位系统所覆盖的整个区域内移动，以创建该环境的“信号传播概图”。此概图需要定期更新，以确保它反映了当前的环境条件。因此，现有的无线位置评估系统需要大量的人类管理资源。
概述
本文特别地描述一种自配置无线位置估计系统的各实施例。根据本文所描述的一个实施例，无线适配器与一个或多个计算装置耦合，以从工作于一个或多个无线网络中的目标收发机装置接收信号。这类具有无线适配器的计算装置在本文中被称为“空中监视器”。这些空中监视器一般被密集部署在系统在其中工作的整个区域中。每个空中监视器收集关于从目标收发机装置接收到的信号的数据(例如，信号强度和装置标识数据)。由这些空中监视器收集的数据连同对应于收集该数据的空中监视器的空中监视器标识符一起被存储在数据存储中。
控制监视器的位置或者是已知的，或者可以从使用与该空中监视器相关联的通用计算机接入网络的用户的已知办公位置中得出。空中监视器位置可以连同标识信息(例如，空中监视器的网络地址)一起存储在数据存储中供以后检索。
一个或更多个分析引擎(例如，推断引擎)可以被部署在服务器中，并且可以与空中监视器通信。这些推断引擎可以从数据存储中检索关于每一空中监视器的所存储的信息，以通过将一个(或多个)空中监视器器的位置与该一个(或多个)空中监视器所存储的、相应的所检索到的关于目标收发机装置的信号强度指示相关，来确定收发机装置的位置。通过使用所公开的实施例，可以由推断引擎确定目标无线收发机装置的位置，而不需要管理开销和人为干预。同样，可以由推断引擎快速确定在此环境中工作的任何无线收发机装置的位置或位置变化，而在设置和操作中只有最少的人为干预。
提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。当结合附图阅读以下详细描述时，本发明的其他优点将变得更清楚。
附图简述
参考附图来描述该详细描述。在附图中，附图标记最左边的数字标识了该附图标记首次出现的图。在不同的图中使用相同的附图标记来指示相似或相同的项目。
图1示出其中可实现自配置无线网络定位系统的廉价无线电密集阵列(DAIR)的示例性架构。
图2是示出自配置无线网络定位系统的空中监视器中的所选模块的框图。
图3是示出自配置无线网络定位系统的推断引擎中的所选模块的框图。
图4a和4b示出自配置无线网络定位系统在代表性企业环境中的操作。
图5示出自配置无线网络定位系统的空中监视器用来获得目标装置特征的示例性过程的流程图。
图6示出空中监视器用来向推断引擎提供初始化数据的示例性过程的流程图。
图7示出推断引擎用于利用自配置无线网络定位系统来确定目标收发机装置的位置的示例性过程的流程图。
图8示出推断引擎用于确定用于确定目标收发机装置的位置的网络概图的示例性过程的流程图。
详细描述
概览
本发明针对一种利用自配置无线网络定位系统来进行网络诊断与管理的系统。在一实施例中，各自具有已知预定位置的多个无线收发机(空中监视器)检测由目标收发机装置发射的无线信号。无线收发器可以包括由用户操作的计算机。信号强度指示值和标识数据由空中监视器从无线信号中确定，并存储在数据存储中。将每一空中监视器的已知预定位置与收发机装置的信号强度指示值相关，以确定收发机装置的位置。
在另一个实施例中，计算机被连接到网络。监视接入信息(例如，网络接入活动、登录活动)，以确定计算机的主要用户。接入信息被馈送到数据存储。另外，还可以将用户在企业内的办公位置保存在数据存储中。推断引擎可以检索接入信息和办公位置，以确定空中监视器的位置。
具有空中监视器和推断引擎的系统可以简化无线网络定位系统的部署。下面参考图1至图7来描述利用该自配置无线网络定位系统来定位目标发射装置的各种示例。
示例系统架构
图1示出了其中可实现自配置无线网络定位系统的廉价无线电密集阵列(DAIR)的示例性架构。尽管描述了一种DAIR系统，但本发明中所描述的技术也可用于定位诸如无线网状网络等其他类型的无线网络中的节点。DAIR还允许构建获益于密集射频(RF)感测的无线管理应用。一种这样的DAIR架构在2006年6月26日提交的，题为“Platform for Enterprise Wireless Applications(用于企业无线应用的平台)”的共同待审的美国专利申请第11/474,652号中有描述，该申请的教示与公开通过引用整体并入本文。
如共用待审的美国专利申请中所讨论的，DAIR可以提供一种用于使用现有桌面基础结构来检测和诊断无线网络中的故障的框架或架构100。如图1所示，该框架可以包括有线网络102、一个或多个装有无线适配器106的空中监视器104、数据库服务器108、以及可以连接到因特网112的推断引擎110。架构100可用于检测一个或多个无线目标收发机装置114。尽管示出了有线网络102，但在一个示例中，网络102可被实现为无线网络。
目标收发机装置114可以是任何装有无线适配器106的计算装置。在一个实施例中，空中监视器104是被分配给用户(或员工)的、连接到有线网络102的通用台式计算装置。尽管所示的空中监视器104是台式PC，且目标收发机装置114是通用计算装置，但空中监视器104和收发机装置114可被实现为各种常规计算装置中的任何一种，包括例如，服务器、笔记本计算机或便携式计算机、工作站、大型计算机、移动通信装置、PDA、娱乐装置、机顶盒、因特网设备、游戏控制台等等。
空中监视器104可以定位在企业环境中的固定位置。空中监视器104可使无线适配器106工作于“混杂”模式，以持续监听固定信道，或者工作于扫描模式，以监听一系列信道。例如，如果空中监视器104装配有符合示例性IEEE802.11标准的无线适配器106，则每一空中监视器104可以配置其802.11无线适配器来接收所有发射的802.11格式信号，包括以诸如接入点(未示出)等其他802.11站为目的地的信号。802.11格式的无线信号可包含分组化数据的帧，这里将对其细节进行描述。尽管公开了一种示例性802.11标准，但这些技术也可以应用于诸如蜂窝无线网络等其他类型的无线系统以及适用于该无线系统的标准。
空中监视器104接收的数据可被存储在诸如，例如数据库服务器108等数据存储中。尽管示出了数据库服务器108，但数据可以存储在其他类型的存储器中，包括但不限于推断引擎110的存储器中。数据库服务器108可以包括使其能够通过有线网络102与推断引擎110通信的接口模块(未示出)。驻留在数据库服务器108中的数据可以由推断引擎110分析。推断引擎110还可以控制空中监视器104，并向它们分派具体监视任务。另外，推断引擎110可以通过因特网112向其他应用提供数据。
尽管数据库服务器108和推断引擎110是以单数形式描述的，但容易理解，在其他实施例中，可以配置多个数据库服务器108和推断引擎110来提供相同的功能。
在图2中，示出了说明图1所示自配置无线网络定位系统的空中监视器104中的所选模块的框图200。空中监视器104具有适用于存储和执行计算机执行指令的处理能力和存储器。
在一个示例中，空中监视器104包括一个或多个处理器202和存储器204。存储器204可包括以用于存储诸如计算机可执行指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性存储器、可移动介质和不可移动介质。这种存储器包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁性存储装置、RAID存储系统或任何其他可用于存储所需信息并且可由计算机系统访问的介质。
如上文所讨论的，在某些实施例中，空中监视器104可以是与IEEE 802.11无线适配器205耦合的台式计算机。此外，在其他实施例中，也可以将除台式计算机之外的计算装置用作空中监视器104，例如，膝上型计算机、个人数字助理(PDA)，只要这些计算装置能够处理和报告802.11格式的数据即可。这种数据例如可包括由目标收发机装置114所提供的信号的信号强度、MAC地址、传输信道以及数据率。
在空中监视器104的存储器204中所存储的是管理模块206、解析器模块208、过滤处理器模块210、分组构造器模块212、以及数据库接口模块214。这些模块可以被实现为由一个或多个处理器202执行的软件或计算机可执行指令。空中监视器104还可以与有线网络适配器218相耦合。
存储器204可包含操作系统(未示出)，其使空中监视器104的其他模块能够接收、处理和交换数据。例如，对于是台式计算机的空中监视器104而言，操作系统可包括由华盛顿州雷蒙德市的微软公司分发的基于
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Windows的操作系统。此外，此操作系统还可以使空中监视器104能够通过适配器218在有线网络102上与其他外部装置进行通信。
在空中监视器104是台式计算机的实施例中，管理模块206可收集事件历史，包括诸如本地登录事件或远程登录事件、控制台锁事件等事件类型、用户标识，以及登录时间。管理模块206还可被配置成使用数据库接口模块214与适配器218将此数据存储在数据库服务器108中的记录中。
过滤处理器模块210可用于通过提取嵌入在信号中的分组数据来转换从目标装置(例如目标收发机装置114)接收的信号。过滤处理器还可用于获得信号的信号强度指示，以及通过无线适配器216和无线装置驱动器来接收信号。在接收到信号之后，过滤处理器模块210可以将数据分组连同信号强度指示一起复制到缓冲区中。在转换期间，可以从所接收的信号中提取有关接收信号的其他信息，例如信号的信道和数据率，并将其与每一分组一起存储在缓冲区中。
另外，过滤处理器模块210还可采用解析器模块208来解析、分析和汇总缓冲区内所存储数据的特性。采用这一方式，解析器模块208可以提高系统的可伸缩性，而不会对空中监视器104产生不适当的CPU负担。例如，来自解析器模块208的汇总可以包括开始与结束时间戳、空中监视器标识符、发送方(例如，目标收发机装置114)的媒体访问控制(MAC)地址、接收信号的信道、特定发射机发射的帧数和/或分组数、以及所接收信号的总接收信号强度指示(RSSI)。
空中监视器104将诸如汇总的特性等信息馈送到数据库服务器108，并且在一个实施例中，可以通过网络102将汇总的特性直接馈送到推断引擎110。当空中监视器通过有线网络102与推断引擎110或数据库服务器108通信时，分组构造器模块212可以将信息构造为分组。
空中监视器104可以使用数据库接口模块214来通过有线适配器218将过滤处理器模块210获取的汇总发送到数据库服务器108。数据库接口模块214可以按规则的间隔发送汇总。例如，在一个实施例中，可以每90秒向数据库服务器108馈送汇总，该汇总包括目标收发机装置的MAC地址、帧时间戳、目标收发机装置的传输信道、由目标收发机装置发送的帧、目标收发机装置所发送信号的总RSSI、以及提供此汇总的空中监视器的标识符。这些汇总可作为单独的记录存储在数据库服务器108中的数据库中。
在图3中，示出了说明该自配置无线网络定位系统的推断引擎110中的所选模块的框图300。推断引擎110可用于执行与确定目标收发机装置114的位置相关联的计算密集型分析任务。具体而言，推断引擎110可利用存储在服务器108中的目标收发机装置114所发射的信号的所存储的汇总和空中监视器104的所存储的位置信息来确定目标收发机装置114的位置。在某些实施例中，推断引擎110可以是专用计算机。但是，在其他实施例中，推断引擎110可驻留在最终用户的台式机上。
推断引擎110具有适用于存储和执行计算机可执行指令的处理能力和存储器。在该示例中，推断引擎110包括一个或多个处理器302和存储器304。存储器304可包括以用于存储诸如计算机可执行指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性存储器、可移动介质和不可移动介质。这些存储器包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁性存储装置、RAID存储系统或任何其他可用于存储所需信息并且可由计算机系统访问的介质。
存储器304中存储的是操作系统模块306、命令发布模块308、位置分析模块310和数据库接口模块312。这些模块可以被实现为由一个或多个处理器302执行的软件或者计算机可执行指令。
操作系统模块306包含可以使推断引擎110的其他模块能够接收、处理和交换数据的操作系统。此外，操作系统模块306还可以使推断引擎110能够在有线网络102上与其他装置进行通信。例如，推断引擎110可以基于台式计算机。操作系统模块306可包括由华盛顿州雷蒙德市的微软公司生产的基于
Figure G2008800052808D00081
Windows的操作系统。
命令发布模块308可使推断引擎11能够向一个或多个空中监视器104发布新命令。例如，推断引擎110可使用命令发布模块308向空中监视器104提交请求，使一个或多个空中监视器104监视不同于当前被监视的信道的信道。命令发布模块308还可以发出使空中监视器104开始监视用户登录的请求。
推断引擎110可以利用数据库接口模块312来通过有线网络102从数据库服务器108中的记录检索分组汇总。通常，推断引擎110可以通过经由数据库接口模块312向数据库服务器108发出周期性查询来检索每个空中监视器104存储的新汇总。
推断引擎110可使用位置分析模块310来定位目标收发机装置114。在一个实施例中，位置分析模块310自动确定空中监视器104的物理位置。例如，在空中监视器104是最终用户台式机的企业环境中，可以相对于空中监视器104所在的办公室来确定每个空中监视器104的位置。
具体而言，在一个实施例中，位置分析模块310可激活数据库接口模块312来从数据库服务器108检索用作空中监视器104的台式机的登录历史。一旦检索到登录历史，位置分析模块310可分析每一台式机的登录历史，以确定台式机的主要用户。对台式机的主要用户的确定可以从检查系统事件日志以寻找用户登录和控制台锁事件开始。通常，远程登录事件和非控制台解锁事件被忽略。这一检查可以从本地事件中提取用户识别符。此外，位置分析模块310可被配置成确定在给定时间段内具有最多登录与解锁事件的用户是主要用户。
一旦为每一台式机(即空中监视器104)确定了主要用户，位置分析模块310随后可以查阅数据库服务器108中的用户与办公室号码数据库。利用这一数据库，位置分析模块310可将一个或多个主要用户与办公室号码进行匹配。位置分析模块310随后可以使用一个或多个比例地图来确定与主要用户相关联的每个办公室的近似图形坐标。这一过程可使位置分析模块310能够确定每个空中监视器104的近似物理位置。
例如，在一个具体实施例中，位置分析模块310可以使用数据库接口模块312来从数据库访问采用Visio可扩展标记语言(XML)格式的联机比例建筑地图。此地图包括办公室号码的标记，此标记以每个办公室为中心。位置分析模块310可解析该XML，确定每个标记的图形坐标，并将这些坐标转换为然后可被存储在服务器108中的数据库中的物理坐标。这一过程提供了对每个办公室中心的估计。通过将这一信息与储存在数据库中的用户到办公室号码表中的数据相结合，位置分析模块可以自动确定每个空中监视器104的位置。不过，在其它实施例中，可以将其他形式的办公室地图信息与用户到办公室数据相结合来查明每个空中监视器104的位置。例如，位置分析模块310可利用包括每个空中监视器104的实际地图坐标的比例地图。
当位置分析模块310已经确定了空中监视器104的物理位置之后，它然后可以确定目标收发机装置114的位置。在一个实施例中，位置分析模块310可以使用最近空中监视器(AM)法来定位目标收发机装置114。在该实施例中，分析模块312从数据库服务器108中的每个空中监视器104的记录中接收给定目标收发机装置114的RSSI数据。分析模块能够确定涉及给定目标收发机装置114的记录，因为此装置114的标识符是随RSSI数据和时间戳一起储存在数据库记录中的。分析模块310计算每个空中监视器104在一指定时间段内所看到的平均RSSI。在一个示例中，此指定时间段可以为大约30秒。在其他示例中，此指定时间段可以基于分组数目(例如，100个)。位置分析模块310然后确定在此时间段内观测到给定收发机装置114的最高平均RSSI的空中监视器104，并报告此空中监视器的位置(例如，通过存储在数据库服务器108中)，作为目标收发机装置114的位置。应了解，随着空中监视器104密度的增加，最强AM法的准确度可以提高。
在另一个实施例中，位置分析模块310可以使用质心法来确定目标收发机装置114的位置。在这一实施例中，位置分析模块310利用从数据库服务器108检索到的数据来确定一组空中监视器104，这些监视器在一指定时间段内针对给定收发机装置114的平均RSSI低于最接近目标收发机装置114的空中监视器104的平均RSSI的预定量(例如，15％)。在一个实施例中，可以将在指定时间段内观测到最高平均RSSI的空中监视器104指定为最接近的空中监视器104。位置分析模块310利用所确定的一组空中监视器104的坐标来将目标收发机114的位置指定为这一组空中监视器104的地理中心。质心法的示例实现参考图4a来描述。
在另一个实施例中，位置分析模块310可以使用“弹簧球(ball and spring)”法来使用空中监视器104确定目标收发机装置114的位置。
图4a和4b示出该自配置无线网络定位系统在代表性企业环境中的操作。具体而言，如上所述，图4a示出了质心法，用于使用空中监视器104来确定目标收发机装置114的位置。图4a显示企业环境400。企业环境400装有企业空中监视器402-424。目标收发机装置114位于企业环境400中。
利用质心法，企业空中监视器410可以被指定为其RSSI为例如的最接近目标收发机装置114的空中监视器。将确定其RSSI小于指定空中监视器410的15％的一组示例性空中监视器(例如，平均RSSI大于42.5的空中监视器)。在此示例中，该组空中监视器是空中监视器408-418。目标收发机装置114的位置将被定位于空中监视器408-418的地理中心。
下面将参考图4a和图4b描述“弹簧球”法。图4a和图4b示出企业环境400。弹簧球法利用诸如企业环境400等其中部署了空中监视器402-424的区域的“概图”。概图是信号强度如何随着局部环境中的距离而下降的近似、紧凑的表示。位置分析模块310可以通过使用命令发布模块308激活每个空中监视器402-424以按规则的间隔广播特殊探测分组来生成概图，其中，探测分组包含每个发射空中监视器402-424的身份。
每个空中监视器402-424记录来自其他空中监视器402-424的探测分组，并将从每个空中监视器402-424监听到的分组的平均信号强度报告给中央数据库。另外，从每个空中监视器监听到的分组的平均信号强度的此类报告可被标绘成2维图上的点。该图可以将空中监视器之间的平均观测RSSI作为一个轴，将两个空中监视器之间的已知距离作为另一个轴。位置分析模块310可以将一组简单曲线拟合至此图，并选取具有最佳拟合的曲线作为此企业的概图。
为所得到的概图标上发送探测分组的信道，并通过数据库接口模块312将其存储到数据库服务器108中。可以针对不同信道、不同时刻和不同功率级生成许多此类概图，并将其存储在服务器108中。可以周期性地重新生成概图。当位置分析模块310试图定位目标收发机装置114时，它确定每个空中监视器402-424对于该目标收发机装置114观测到的平均信号强度。例如，图4a和图4b示出在每个空中监视器402-424处对装置114所观测到的信号强度。具体而言，空中监视器402观测到从目标收发机装置114所发射的平均信号强度41，空中监视器404观测到平均信号强度42，空中监视器406观测到平均信号强度41，以此类推。从这些所观测到的这些信号强度中，位置分析模块310利用质心法计算位置的初始估计。位置分析模块310随后可以使用“弹簧球”法来改进该估计。
在一个实施例中，位置分析模块310首先使用数据库接口模块312来从数据库服务器108中检索与其上监听来自装置114的信号的信道的频带相匹配的最新近企业概图。确定企业概图的细节在图8中描述。使用该概图，位置分析模块随后确定假设目标收发机装置114已经位于初始估计位置的情况下每一空中监视器402-424应当观测到的信号强度。在一个实施例中，该确定是通过利用企业概图计算对应于空中监视器与目标装置114初始估计位置之间的距离来对该空中监视器执行的。在一个示例中，尽管不限于该示例，选择所计算的信号强度，使其对应于概图曲线上与该距离相对应的一个点。位置分析模块310随后考虑在每个空中监视器402-424处计算的信号强度与在每个空中监视器402-424处实际观测到的信号强度之差。如果空中监视器没有从该目标位置接收到任何分组，则不再考虑此空中监视器。
如图4b所示，所计算的信号强度与每个空中监视器408-418所观测到的信号强度之差的绝对值可以对应于将目标收发机装置114“连接”到特定空中监视器408-418的对应假想“弹簧”(如箭头指示)上的力的大小。
力的方向(未示出)沿将空中监视器428的位置与目标收发机装置114的估计位置相连接的线。因此，位置分析模块310随后可以在累积力的方向上将目标收发机装置114的估计位置移动一个较小距离。采用这种方式，位置分析模块310可以将误差大小减少一较小数值，并产生目标收发机装置114的新估计位置。位置分析模块310然后重新计算这一新位置上的力，并重复这一过程，直到误差大小低于一阈值或者经过特定次迭代为止。采用这一方式，位置分析模块310可以使用“弹簧球”法来确定目标收发机装置114的位置。
典型性过程
图5-7中的示例性过程被示为逻辑流程图中的一组框，它表示可以采用硬件、硬件和其组合实现的操作序列。在软件的上下文中，这些框表示当被一个或多个处理器执行时执行所述操作的计算机可执行指令。一般而言，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。描述操作的顺序不旨在被解释为限制，并且可以采用任何顺序和/或并行地组合任意数目的框来实现该过程。为进行讨论，这些过程参考图1的系统100来描述，但其可以在其它系统架构中实现。
图5示出了空中监视器104用来获得目标收发机装置所发射的信号中包含的或与此信号相关的信息的示例性过程500的流程图。这些信息可由推断引擎100用于确定目标收发机装置114的位置。
在框502，空中监视器104从目标收发机装置114接收信号，并且可以利用过滤处理器模块210来从所接收的信号中提取分组数据。还可以从分组数据中提取所接收信号的特性。这些特性可以包括数据率、开始与结束时间戳、发送方(例如，目标收发机装置114)的媒体访问控制(MAC)地址、接收信号的信道、特定发射机发送的帧数和或/分组数、以及所接收信号的总接收信号强度指示(RSSI)。
在框504，过滤处理器模块210可利用解析器模块208来聚集目标收发机装置信号特性。解析器模块208可以产生目标装置信号特性的汇总，以及接收此信号的空中监视器的标识符。在框506，空中监视器104可以利用数据库接口模块214通过有线网络向数据库服务器108发送此汇总。
图6示出如图1所示的自配置无线网络定位系统的一个空中监视器104用于向推断引擎110提供初始化数据以使推断引擎110可以确定空中监视器104的位置的示例性过程600的流程图。过程600可以根据来自推断引擎110的请求来启动，可以在加电时启动，或者可以将其设置为周期性地自动执行。在框602中，空中监视器104可使用管理模块206来收集空中监视器过程所在的计算机的事件或访问历史。事件历史的示例包括诸如本地登录事件或远程登录事件、控制台锁事件等不同类型的事件、在登录或控制事件期间提供的用户标识，以及用户登录的时间。在框604，空中监视器104可以使用数据库接口模块214将这一数据存储在数据库服务器108中。
图7示出用于利用图1所示的自配置无线网络定位系统来确定目标装置的位置的示例性过程700的流程图。在框702，推断引擎110利用数据库接口模块312来接收先前存储在数据库服务器108中的已记录的空中监视器信息，如图6所述。在框704，推断引擎110可利用位置分析模块310和所记录的空中监视器信息来确定空中监视器104的位置，如图3所述。对于包括台式或固定位置计算机的空中监视器104，推断引擎110中的位置分析模块310可以通过确定计算机的主要用户来查明空中监视器104的位置。该主要用户然后与诸如地图等比例表示上的特定位置(例如，办公室)或图形坐标相关。
在框706，位置分析模块310可促使数据库接口模块312从数据库服务器108中检索目标收发机装置114的标识符(例如，MAC地址)，以及在每个空中监视器104处所观测到的其相应信号强度。在框708，位置分析模块310可使用最强AM法、质心法、以及“弹簧球”法之一来确定目标收发机装置114的位置。当使用“弹簧与球”法来确定收发机装置的位置时，可以使用图8中所描述的示例性过程。在框710，推断引擎110可将目标收发机装置114的位置(或图形坐标)提供给应用程序。例如，可以将目标收发机装置114的位置提供给基于位置来聚集关于装置的统计信息的性能跟踪器应用程序。最后，过程700可返回到框706，在这里为其他目标收发机装置重复框706-710的步骤，以确定所关注的其他此类目标收发机装置114的位置。
图8中所示是可由推断引擎用来生成企业的信号强度相对距离的概图的过程。在框802中，引擎使用先前所述的方法确定空中监视器的位置。在框804中，进而利用命令发布模块308向每个空中监视器104馈送命令以发出多个指示器分组。在框806中，每个其他空中监视器监听和记录这些分组的信号强度，它们可被存储在数据库服务器108中。在接收到分组之后，在框808中，推断引擎对所有空中监视器对分析每对空中监视器，并在图上标绘出对应于空中监视器对的距离和信号强度的点。在框810中，将这些点拟合到曲线以生成概图。
例如，在检查示例性空中监视器A与B时，监视器之间的距离可以是已知的(示例性距离d)。由空中监视器B观测到的空中监视器A的发射信号强度(示例性强度S1)，以及由空中监视器A观测到的空中监视器B的发射信号强度(示例性强度S2)都将从服务器108中检索。这些空中监视器对将拥有两个数据点：(d，S1)(d，S2)。为所有空中监视器对计算的这些数据点将被标绘为图上的点，其中距离在X轴上而信号强度在Y轴上。然后将曲线拟合到这些点作为环境概图。
结论
最后，尽管已经采用对结构特征和/或方法操作专用的语言对本发明进行了描述，但应理解，所附权利要求书中定义的本发明不一定限于所描述的具体特征或动作。相反，这些具体特征和动作是作为实现所要求保护的发明的示例性形式来公开的。

Claims (18)

1.一种自配置无线网络定位方法，包括：
由多个空中监视器（104）接收目标收发机装置（114）发射的无线信号，所述空中监视器（104）是具有无线适配器的被用户用来访问网络的计算装置；
由所述多个空中监视器（104）将所接收无线信号的信号强度指示（402）存储在数据存储（108）中；
由服务器中的推断引擎（110）来确定多个空中监视器（104）中的每一个的位置，包括：1）监视所述空中监视器（104）的所述用户的访问历史，2）根据所述访问历史来标识所述数据存储（108）中包含所述用户的预指定办公室位置的记录，3）将所述预指定办公室位置与所述多个空中监视器（104）中的一个相关联，4）将所述预指定办公室位置的物理坐标存储在所述数据存储（108）中，作为所述多个空中监视器（104）中的一个的位置，以及5）为所述多个空中监测器（104）中的每一其它空中监视器重复步骤1-4；以及
由服务器中的所述推断引擎（110），通过将所述多个空中监视器（104）中的一个的所确定的位置与所述目标收发机装置（114）的相应信号强度指示（402）相关，来确定所述目标收发机装置（114）的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从所述数据存储（108）中检索所存储的信号强度指示（402），并且其中，所述目标收发机装置（114）的所确定的位置是使用所检索的所述目标收发机装置（114）的最强相应信号强度指示（402）来确定的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线信号是由多个空中监视器（104）接收的，并且其中，所述信号强度指示（402）由所述多个空中监视器（104）存储在所述数据存储（108）中。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
由每个所述空中监视器（104）从所述无线信号中导出所述目标收发机装置（114）的地址；
由每个所述空中监视器（104）将所述目标收发机装置（114）的地址连同所述信号强度指示一起存储在所述数据存储（108）中；以及
其中，所述确定所述目标收发机装置（114）位置包括从每个所述空中监视器（104）接收所述目标收发机装置（114）的地址。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括自动生成标识所述空中监视器（104）与所述目标收发机装置（114）的位置的地图。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所述多个空中监视器（104）中的一个的所确定的位置与所检索的所述目标收发机装置（114）的相应信号强度指示相关来确定所述目标收发机装置（114）的位置包括：
确定企业环境中空中监视器（104）之间的距离与每个所述空中监视器（104）所接收的信号强度指示之间的关系；
基于所述多个空中监视器（104）中的某一些所指示的、来自所述目标收发机装置（114）的无线信号的信号强度，来设定所述目标收发机装置（114）的初始位置；以及
使用所确定的企业环境中空中监视器（104）之间的距离与每个所述空中监视器（104）所接收的信号强度指示之间的关系来调整所述初始位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定关系包括生成对应于所述企业环境中的所确定的关系的曲线；并且其中，调整所述初始位置包括基于所述空中监视器（104）从所述目标收发机装置（114）接收到的相应信号强度指示与所述曲线的相交来设定所述空中监视器（104）与所述目标收发机装置（114）之间的距离，并使用所设置的距离来修改所述初始位置。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所述多个空中监视器（104）中的一个的所确定的位置与所检索的所述目标收发机装置（114）的相应信号强度指示相关来确定所述目标收发机装置（114）的位置包括：
获得所述多个空中监视器（104）从所述目标收发机装置（114）所接收的无线信号的信号强度指示；
将所述多个空中监视器（104）中某一些选为，将所述目标收发机装置（114）的信号强度指示为所有空中监视器（104）的所述目标收发机装置（114）的最大信号强度的预定量的空中监视器；以及
将所述目标收发机装置（114）的位置设定为所述多个空中监测器（104）中的所述某一些的地理中心点。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用服务器中的所述推断引擎（110）来检索并确定所述目标收发机装置（114）的位置。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线信号符合IEEE802.11格式，并且其中，所述空中监视器（104）包括与计算装置耦合的无线网络电路（205）。
11.一种自配置无线网络定位系统，包括：
多个目标收发机装置（114），其被配置成各自发射包括信号源的标识符的无线信号；
多个空中监视器（104），所述空中监视器（104）是具有无线适配器的计算装置，接收所述无线信号，并将所述标识符以及所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个所发射的无线信号的信号强度指示存储在数据存储（108）中；以及
推断引擎（110），其接收所述标识符和所述信号强度指示，检索每个所述空中监视器（104）的预定位置，并通过将所检索的位置与所述信号强度指示相关来确定所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个的物理位置。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述空中监视器（104）从所述无线信号中导出所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个的地址，其中所述空中监视器（104）将所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个的地址连同所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个的相应信号强度指示一起存储在数据存储（108）中；并且其中，所述推断引擎（110）在检索了所述多个目标收发机装置（114）中的一个或多个的地址之后确定所述目标收发机装置（114）的位置。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述空中监视器（104）被定位在固定物理位置，并且其中，所述物理位置被存储在数据存储（108）中。
14.一种自配置无线网络定位方法：
由服务器中的推断引擎（110）确定多个空中监视器（104）的位置，其中所述空中监视器（104）是具有无线适配器的被用户用来访问网络的计算装置，确定多个空中监视器（104）的位置包括：1）监视所述空中监视器（104）的所述用户的访问历史，2）根据访问历史来标识数据存储（108）中包含所述用户的预指定办公室位置的记录，3）将所述预指定办公室位置与所述多个空中监视器（104）中的一个相关联，4）将所述预指定办公室位置的物理坐标存储在所述数据存储（108）中，作为所述多个空中监视器（104）中的一个的位置，以及5）为所述多个空中监视器（104）中的每一其它空中监视器重复步骤1-4；
在数据存储中存储所述多个空中监视器（104）的位置，所述空中监视器（104）各自可用于接收由目标收发机装置（114）发射的无线信号，并将所述无线信号的信号强度指示连同标识发射所述无线信号的目标收发机装置（114）的标识数据一起存储在数据存储（108）中的记录中；
由服务器中的所述推断引擎（110）从所述数据存储（108）中检索具有相同标识数据的记录中所存储的信号强度指示；以及
由服务器中的所述推断引擎（110）根据所述多个空中监视器（104）的所确定的位置和所检索的信号强度指示来确定所述目标收发机装置（114）的位置。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述无线信号是由所述多个空中监视器（104）接收的，并且其中，所述信号强度指示由所述多个空中监视器（104）存储在所述数据存储（108）中。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：
由每个所述空中监视器（104）从所述无线信号中导出所述目标收发机装置（114）的地址；
由每个所述空中监视器（104）将所述目标收发机装置（114）的地址连同其信号强度指示一起存储在所述数据存储（108）中；以及
其中，确定所述目标收发机装置（114）的位置包括从每个所述空中监视器（104）接收所述目标收发机装置（114）的地址。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，根据所述多个空中监视器（104）的所确定的位置和所检索的信号强度指示来确定所述目标收发机装置（114）的位置还包括：
从所述多个空中监视器（104）中的某一些获得来自所述目标收发机装置（114）的无线信号的信号强度指示；以及
将所述目标收发机装置（114）中的一个的位置设定为所述多个空中监视器（104）中的某一些的地理中心点。
18.一种自配置无线网络定位方法，包括：
由多个空中监视器（104）接收由目标收发机装置发送的无线信号，所述空中监视器是具有无线适配器的计算装置；
由所述多个空中监视器（104）将所接收的无线信号的信号强度指示存储在数据存储中；
由服务器中的推断引擎（110）确定所述多个空中监视器的每一个的位置；以及
由服务器中的所述推断引擎（110）通过将所确定的所述多个空中监视器之一的位置与所述目标收发机装置的相应信号强度指示相关，来确定所述目标收发机装置的位置，包括：
由所述推断引擎中的位置分析模块（310）通过使用命令发布模块（308）激活所述多个空中监视器的每一个，以按规则的间隔广播探测分组；
由所述多个空中监视器的每一个记录来自其它正在广播的空中监视器的每一个的探测分组；
由所述多个空中监视器的每一个来确定来自每个正在广播的空中监视器的探测分组的信号强度指示；
将所述多个空中监视器的每一个监听到的分组的平均信号强度报给中央数据库；
将两个空中监视器之间的已知距离作为一个轴，而将所述空中监视器之间的平均信号强度指示作为一个轴，由所述位置分析模块（310）拟合与所述多个空中监视器的每一个的距离和信号强度指示相关联的点之间的一组曲线；
从所述一组曲线中选取具有点之间的最佳拟合的曲线，来创建所述多个空中监视器的企业环境的概图；
基于所述多个空中监视器中的某一些所指示的、来自所述目标收发机装置无线信号的信号强度指示，来设定所述目标收发机装置的初始位置；
选择所述多个空中监视器中具有目标收发机装置的最强的所接收的信号强度指示的一个；以及
通过基于所述空中监视器从所述目标收发机装置接收到的相应信号强度指示与所述曲线的相交来设定所述多个空中监视器之一与所述目标收发机装置之间的距离，并使用所设定的距离来修改所述初始位置，以调整所述初始位置从而最小化误差，其中所述误差是所述多个空中监视器的某一些从所述目标收发机装置接收的信号强度指示和所述多个空中监视器的某一些从与所述概图相关联的曲线的评估所确定的被估计的从所述目标收发机装置接收的信号强度指示估计之差。
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