CN103202075B

CN103202075B - 定位

Info

Publication number: CN103202075B
Application number: CN201080070025.9A
Authority: CN
Inventors: V·V·朗基; A·P·T·凯尼莱南; F·贝洛尼
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Origin Asset Group Co ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: EP2622916A4; WO2012042303A1; US20130331120A1; US9426619B2; EP2622916A1; CN103202075A; US20160174029A1; US9301089B2; EP2622916B1

Abstract

一种装置例如定位接收机，包括：用于获得针对至少三个天线元件中的每一个处接收的信号的复信号参数的部件，该无线信号具有在无线信号上调制的与发送设备相关的标识符；用于确定所接收的无线信号的强度的度量的部件；用于将度量和与标识符相关的阈值比较的部件；响应于度量超过阈值的确定而对复信号参数进行处理，以从定位设备确定发送设备的方位的部件；以及响应于度量没有超过阈值的确定而丢弃复信号参数且不对复信号参数进行处理以确定方位的部件。一种装置例如服务器，包括：用于从多个定位设备接收消息的部件；用于从接收自第一定位设备的消息中解码出标识移动设备的信息和信号强度度量的部件，信号强度度量与在第一定位设备处从移动设备接收的信号的强度有关；用于使用信号强度度量来计算阈值信号强度的部件；以及用于将阈值信号强度分配给多个定位设备的部件。

Description

定位

技术领域

本发明一般地涉及定位。

背景技术

存在多种使用射频信号来确定某一装置的位置的已知技术。一些普遍的技术涉及使用全球定位系统（GPS），其中多颗绕地球运行的卫星发送射频信号，这使得GPS接收机能够确定其位置。然而，GPS在确定室内的精确位置方面通常不是很有效。

一些非GPS定位技术使某一装置能够在室内确定其位置。但是这些技术中的很多不能得到正在确定的精确位置，而这些技术中的另一些则有着其他缺点。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种方法，包括：

在定位设备的至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收无线信号，所述无线信号具有在该无线信号上调制的标识符，所述标识符与发送设备相关；

获得在所述至少三个天线元件的每一个天线元件处接收的信号的复信号参数；

确定所接收的无线信号的强度的度量；

将所述度量和与所述标识符相关联的阈值进行比较；

如果所述度量超过所述阈值，则对所述复信号参数进行处理，以从所述定位设备确定所述发送设备的方位；以及

如果所述度量没有超过所述阈值，则丢弃所述复信号参数，不对所述复信号参数进行处理以确定方位。

该方法可以包括：所述定位设备将所述度量和与所述标识符相关联的所述阈值进行比较，如果所述度量超过所述阈值，则所述定位设备发送包括所述复信号参数的消息以用于远程处理，从而从所述定位设备确定所述发送设备的方位，并且如果所述度量没有超过所述阈值，则所述定位设备丢弃所述复信号参数而并不首先发送所述复信号参数。

该方法可以包括：存储标识符和相应阈值、或者能够从其中导出阈值的信息的数据库。这里，该方法可以包括：使用从外部设备例如远程服务器所接收的信息，对所述数据库进行更新。

该方法可以包括：

存储不允许的移动设备的列表；

确定从发送设备接收的标识符是否与包括在所述不允许的移动设备列表中的移动设备相关；以及

在肯定确定的情况下，丢弃所述复信号参数，而不对所述复信号参数进行处理以确定方位。

本发明的第二方面包括一种方法，包括：

从多个定位设备接收消息；

从接收自第一定位设备的消息中解码出标识移动设备的信息和信号强度度量，所述信号强度度量与在所述第一定位设备处从所述移动设备接收的信号的强度有关；

使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度；以及

将所述阈值信号强度分配给所述多个定位设备。

使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度可以包括：

将所述信号强度度量与最大信号强度度量进行比较，所述最大信号强度度量对应于所述移动设备并且与在预定的时间窗内的时间有关；

如果所述最大信号强度度量没有被超过，则忽视所述信号强度度量；以及

如果所述阈值被超过，则将所述信号强度度量提供为所述阈值信号强度。

可选择地，使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度可以包括：

如果所述阈值被超过，则更新具有所述信号强度度量的列表中的记录；以及

如果所述阈值没有被超过，则将新的记录添加至具有所述信号强度度量的列表。

该方法可以包括：保存不允许的移动设备的列表，以及将所述列表分配给所述多个定位设备。

所接收的无线信号的强度的度量可以是信号功率。

本发明的第三方面提供了一种计算机程序，可选地存储在计算机可读介质上，所述计算机程序包括机器可读指令，在由计算机装置执行时，所述机器可读指令控制所述计算机装置来执行根据前述任意一项权利要求所述的方法。

本发明的第四方面提供了一种装置，包括：

用于为在至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收的信号获得复信号参数的部件，所述无线信号具有在所述无线信号上调制的与发送设备相关的标识符；

用于确定所接收的无线信号的强度的度量的部件；

用于将所述度量和与所述标识符相关联的阈值比较的部件；

响应于所述度量超过所述阈值的确定而对所述复信号参数进行处理以从所述定位设备确定所述发送设备的方位的部件；以及

响应于所述度量没有超过所述阈值的确定而丢弃所述复信号参数且不对所述复信号参数进行处理以确定方位的部件。

所述装置可以包括用于将所述度量和与所述标识符相关的所述阈值进行比较的部件，如果所述度量超过所述阈值，则所述装置被配置为发送包括所述复信号参数的消息用于远程处理，并且如果所述度量没有超过所述阈值，则所述装置被配置为丢弃所述复信号参数而并不首先发送所述复信号参数。

所述装置可以包括存储器，所述存储器存储标识符和相应阈值、或者能够从其中导出阈值的信息的数据库。所述装置被配置为，使用从远程服务器所接收的信息对所述数据库进行更新。

所述存储器存储不允许的移动设备的列表，并且所述装置可以被配置为确定从发送设备接收的标识符是否与包括在所述不允许的移动设备列表中的移动设备相关，且被配置为在肯定确定的情况下丢弃所述复信号参数，而不对所述复信号参数进行处理以确定方位。

本发明的第五方面提供了一种装置，包括：

用于从多个定位设备接收消息的部件；

用于从接收自第一定位设备的消息中解码出标识移动设备的信息和信号强度度量的部件，所述信号强度度量与在所述第一定位设备处从所述移动设备接收的信号的强度有关；

用于使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度的部件；以及

用于将所述阈值信号强度分配给所述多个定位设备的部件。

用于使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度的部件可以被配置为：

如果所述最大信号强度度量没有被超过，则忽视所述信号强度度量；并且

可选择地，用于使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度的部件被配置为：

所述装置可以被配置为，保存不允许的移动设备的列表，以及将所述列表分配给所述多个定位设备。

所接收的无线信号的强度的度量是信号功率。

本发明的第六方面提供了一种已经存储有计算机代码的机器可读指令，在由计算机装置执行时，所述计算机代码控制所述计算机装置来执行一种方法，该方法包括：

获得在定位设备的至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收无线信号的复信号参数；

确定所接收的无线信号的强度的度量；

将所述度量和与标识符相关联的阈值进行比较，所述标识符调制到所接收的无线信号上；

本发明的第七方面提供了一种已经存储有计算机代码的机器可读指令，在由计算机装置执行时，所述计算机代码控制所述计算机装置来执行一种方法，该方法包括：

从多个定位设备接收消息；

使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度；以及

将所述阈值信号强度分配给所述多个定位设备。

本发明的第八方面提供了一种装置，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及存储在所述一个或多个存储器上的计算机代码，所述一个或多个处理器能够在所述计算机代码的控制下进行如下操作：

获得在至少三个天线元件的每一个天线元件处接收的信号的复信号参数，所述无线信号具有在该无线信号上调制的标识符，所述标识符与发送设备相关；

确定所接收的无线信号的强度的度量；

将所述度量和与所述标识符相关联的阈值进行比较；

通过处理所述复信号参数以从所述定位设备确定所述发送设备的方位，来对所述度量超过所述阈值的确定做出响应；以及

通过丢弃所述复信号参数且不对所述复信号参数进行处理以确定方位，来对所述度量没有超过所述阈值的确定做出响应。

本发明的第九方面提供了一种装置，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及存储在所述一个或多个存储器上的计算机代码，所述一个或多个处理器能够在所述计算机代码的控制下：

从多个定位设备接收消息；

使用所述信号强度度量来计算阈值信号强度；以及

将所述阈值信号强度分配给所述多个定位设备。

附图说明

为了更好地理解本发明的多个实施例，现在仅仅通过示例的形式对附图进行参照，其中：

图1示出了根据本发明的方面的基站装置从根据本发明其他方面的发送机接收无线电信号；

图2是根据本发明的方面的基站装置的示意图；

图3是体现本发明的方面的系统的示意图；

图4是示出了根据本发明的方面的图2的接收机装置的操作的流程图；

图5是示出了根据本发明的方面的系统的图3的服务器的操作的流程图；

图6是示出了由服务器执行的定位方法的流程图；

图7示出了使用位移或范围作为约束对位置进行估计。

具体实施方式

图1示出了位于建筑物94的地板100上的位置（position）95的人92（其携带移动无线电通信装置10）。建筑物94例如可以是购物中心或会议中心。移动无线电通信装置10在下文中指移动设备。移动设备10包括射频机功能，并窃因此可以被称为发射机。移动设备10能够操作为发送无线电信号（例如蓝牙低功耗协议信号），该无线电信号能够被基站30接收。

基站接收机装置30位于建筑物94的地点（location）80处。在示出的示例中，地点80在建筑物94的天花板（即头顶上的内表面）上，但是在其他实施方式中，接收机可以放在别处，例如在墙壁上或地板下的腔内。出于显而易见的原因，基站接收机装置30可以被称为定位设备或定位接收机。

地点80径直位于由建筑物的地板100上的参考标号70表示的点的上方。基站30用于使移动设备10的位置能够被确定，尽管这不必是基站30所提供的唯一功能。例如，基站30可以是收发两用机的一部分，其用于向装置10的用户提供无线互联网接入，例如经由无线局域网（WLAN）或蓝牙低功耗无线电信号。

简言之，移动设备10发送信号，该信号在基站30处被接收。基站30对所接收的信号的I样本和Q样本进行抽样。对这些I样本和Q样本进行处理，以从基站30确定移动设备10的方位（bearing）。移动设备10的地点可以根据所述方位来计算。在基本的实施例中（如下所述），根据I样本和Q样本或者根据部分处理的I样本和Q样本对方位的计算在服务器48处执行。只有在所接收的信号的信号强度的度量满足预定标准的情况下，所接收的信号的I样本和Q样本或者部分处理的样本才从基站30发送至服务器48。在其他实施例中，由系统的另一组件（例如服务器48或移动设备10）来执行对于信号强度的度量是否满足所述预定标准的确定。在其他实施例中，基站装置30将强度的度量与预定标准比较，并且在满足了标准的情况下从基站装置30计算移动设备10的方位。

人92的位置95通过指明沿着方位82的位置而限定（如图5所示），方位82从基站30的地点80延伸经过移动设备10的地点95。方位82由仰角θ和方位角限定。

移动设备10可以例如是手持便携式电子设备，例如移动无线电话。移动设备10可以包括或不包括定位接收机，例如GPS接收机。移动设备10可以是具有有限功能的相对简单的设备，如移动标签。在此，移动标签10可以没有接收机。移动标签没有语音通信能力，并且也可能没有显示器和音频变换器。

移动设备10像发送信标一样周期性地发送无线电信号50。该无线电信号例如可以具有100米或更短的传输范围。例如，该无线电信号可以是802.11无线局域网（WLAN）信号、蓝牙信号、超宽带（UWB）信号或Zigbee信号。在下面的实施例中，无线电信号优选地是根据蓝牙低功耗协议发送的信号。

图2示意性地示出了基站30的一个示例。基站30包括天线阵列36，天线阵列36包括多个天线元件32A、32B、32C，这些天线元件接收从移动设备10发送的相应的无线电信号50A、50B、50C。尽管示出了三个天线元件32，然而三个是最少的情况，并且在此描述的实施例可以包括更多的，例如16个元件。

如下所述，多个天线元件32A、32B、32C中的每一个均连接至开关19，开关19能够由控制器31控制。开关19被控制为，使得在给定的时间，多个天线元件32A、32B、32C中只有一个连接至放大器21。放大器21的输出在混合器装置22处被接收。该输出通过本地振荡器装置23和90°相移器24而具有同相（I）信号和正交（Q）信号，本地振荡器装置23可以是模拟的或数字的。抽样器25设置为，从该混合器布置接收I输出信号和Q输出信号，并且抽取其数字样本。抽样器25可以采取任意适宜的形式，例如包括两个数模转换器（DAC）通道，一个用于I通道而一个用于Q通道。混合器装置24和抽样器25的效果是对所接收的信号进行下变频以及提供下混（downmixed）信号的数字I样本和Q样本。

抽样器25的输出被提供给信号强度测量模块28、解调器26和消息形成器27。

控制器31被配置为控制基站装置30的其他组件。该控制器可以采取任意适宜的形式。例如，其可以包括处理电路32（包括一个或多个处理器）和存储设备33（包括单个存储器单元或多个存储器单元）。存储设备33可以存储计算机程序指令34，计算机程序指令34在被下载到处理电路32中后控制基站30的操作。计算机程序指令34可以提供逻辑和程式，使所述装置能够执行上述功能并且执行下文参照图4描述的方法。消息形成器27可以仅被控制器31包括。计算机程序指令34可以经由电磁载波信号到达基站装置30或者从一物理实体21，例如计算机程序产品、存储器设备或记录介质（例如CD-ROM或DVD）复制。

处理电路32可以是任意类型的处理电路。例如，处理电路32可以是解释计算机程序指令34并且处理数据的可编程处理器。处理电路32可以包括多个可编程处理器。可替换地，处理电路32可以是例如带有嵌入固件的可编程硬件。处理电路32可以是单片集成电路或集成电路组（即芯片组）。处理电路32还可以是硬接线的专用集成电路（ASIC）。处理电路可以被称为处理部件。

连接处理电路32，以对存储设备33进行写入和读取。存储设备33可以是单个存储器单元或多个存储器单元。

解调器26被配置为对调制到由天线元件32A、32B、32C接收的信号上的数据进行解调并且从所述信号获取标识符，该标识符与发送所接收的信号的移动设备相关。该标识符被提供给控制器31。

控制器31操作为控制开关19，以将天线元件32A、32B、32C依次连接至放大器21。控制器31控制开关19，以在移动设备10所发送数据包的报头的传输的整段时间内将天线元件32A、32B、32C中的一个连接至放大器。在已经接收了报头以后，控制器31控制开关19，以便按一顺序将天线元件32A、32B、32C中不同的一个连接至LNA21。开关19相继的开关转换之间的间隔大约等于在所发送数据包的有效载荷中使用的符号率。

信号强度测量模块28被配置为确定所接收信号的强度的度量，正如抽样器25的输出所提供的那样。控制器31被配置为接收信号强度测量模块28的输出。

控制器31被配置为确定预定标准是否被满足，并且被配置为根据所确定的结果形成包括I样本和Q样本的消息。确定预定标准是否被满足将在下文进行更加详细的解释。不过简言之，控制器31被配置为确定标识符是否包括在允许列表35A中，允许列表35A存储在贮存器/存储器33中。如果确定标识符存在于允许列表中，则控制器31确定信号强度的度量相对于一参数是否满足标准，所述参数包括在与标识符相关的允许列表的记录中。在肯定确定的情况下，消息形成器27是控制器，以形成包括I样本和Q样本以及标识符的消息并且将该消息发送给服务器48（如下所述）。在否定确定的情况下，控制器31丢弃I样本和Q样本，消息形成器27并不将它们包括在消息中。如果控制器31确定标识符没有包括在允许列表35A中，则无论是否执行了测试，消息形成器27均被控制为形成包括I样本和Q样本的消息用于发送至服务器48，以确定信号强度度量是否满足预定标准。控制器31还被配置为确定所接收的标识符是否包括在拒绝列表35D中，拒绝列表35D存储在贮存器/存储器33中。如果标识符包括在拒绝列表35D中，则控制器31丢弃I样本和Q样本，消息形成器27并不将它们包括在消息中。在上文中，只有在标识符包括在允许列表中的情况下，才会执行信号强度度量与对应于标识符的值的比较。在其他实施例中，不使用允许列表和拒绝列表。

当由控制器31这样控制时，消息形成器27产生包括下变频信号（来自天线元件32A、32B、32C中的每一个）的I样本和Q样本以及标识符的消息。该消息接着传送至通信接口29。通信接口29可以包括天线元件32A、32B、32C中的一个或多个。

消息可以包括多个数据包，每个数据包包括报头和有效载荷。数据包的报头包括与基站30相关并标识基站30的标识符以及服务器48的地址。有效载荷包括从基站30接收的消息中解调的I样本和Q样本以及标识符。有效载荷还可以包括信号强度测量模块28所提供的信号强度度量。与在基站30处接收的一个信号相关的I样本和Q样本以及标识符可以包括在一个数据包中或者分在多个数据包中。尽管每个数据包有利地仅与一个信号相关，然而一个数据包可以包括与在基站30处接收的两个或更多个信号相关的I样本和Q样本以及标识符。在下文中，与接收自移动设备的一个信标信号相关的一个或多个数据包被称为定位数据包。在包括多个物理数据包的情况下，重新构建的消息被称为定位数据包，尽管其在该阶段可以没有报头。

在由本发明人构建的原型系统中使用16个天线元件的32A。在该系统中，每个天线元件被抽样两次，尽管一个天线元件（参考元件）被更加频繁地抽样。执行三次测量产生104个样本，每个I和Q样本具有一个字节，总共208字节的数据。这些字节包括在消息中。

I样本和Q样本构成复信号参数，因为I样本和Q样本一起定义了复信号的参数。

控制器31并不发送“原始（raw）”I样本和Q样本，而是可以处理I样本和Q样本以提供与所接收的信号相关的其他复信号参数，由此可以执行方位计算。例如，控制器31可以提供I样本和Q样本在角域/相域中的平均值，之后将平均值转换到I和Q域中（每个天线一个样本）并将平均后的样本提供为复信号参数。可替换地，控制器31可以从I样本和Q样本计算幅度和/或相位信息，并将幅度、相位或者幅度和相位信息提供为复信号参数。

无论复信号参数采取什么形式，它们均包括在如上所述的消息中。

例如使用无线电信号将消息发送给服务器。无线电信号可以具有100米或更短的传输范围。例如，射频信号可以是802.11无线局域网（WLAN）信号、蓝牙或蓝牙低功耗信号、超宽带（UWB）信号或Zigbee信号。

图3是示出了系统37的示意图，系统37包括基站30和移动设备10。基站30是多个基站中的第一基站，多个基站中的第二至第七个分别标记为40至45。移动设备10是多个设备中的第一移动设备，多个设备中的第二和第三个分别表示为46和47。服务器48直接或间接地连接至多个基站30、40至45中的每一个。

如上所述，第一至第七基站30、40至45被设置在感兴趣的区域周围的多个地点处。该感兴趣的区域可以是例如办公楼或购物中心。所述感兴趣的区域周围的基站的分布允许对感兴趣的区域内的移动设备10、46、47的地点进行确定。

除非另有说明，第一至第七基站30、40至45是彼此相同的。第一基站30的一些组件在图3中示出，并且将会理解的是，这些组件也包括在从该图省略（为清楚起见）的其他基站中。第一基站30示出为包括天线38、发送机/接收机接口49（其可以包括图2的通信接口29）、一个或多个存储器33以及一个或多个处理器32。第一基站30还包括电源54，其在图3中示出为电池，尽管其可以可选择地是例如与主电源线的连接。

服务器48构成计算装置。服务器48包括一个或多个处理器55和一个或多个存储器56。服务器48还连接至数据库57，数据库57对于服务器48可以是内部的或外部的。被称为服务器48，是因为其具有在很大程度上超过系统37的其他组件的处理资源。

系统37还包括定时参考58，定时参考58可以采取任意合适的形式。定时参考58为系统37的多个组件（包括基站30、40至45以及服务器48）提供基准时间的源。定时参考58还可以为移动设备10、46、47提供基准时间。

图3示出了可替换的方式，其中多个基站可以连接至服务器48。一些基站可以通过有线链路（例如以太网链路）直接连接至服务器。第一基站30示出为通过第一有线链路59直接连接至服务器48。多个基站中的其他一些42通过无线链路连接至服务器48。第四基站42示出为通过第一无线链路60连接至服务器48。其他基站通过中间媒介连接至48。在该图中，第二基站40示出为通过到达第一基站的第二有线链路61以及第一基站30和服务器48之间的第一有线链路59连接至服务器48。当用作路由器时，存储在第一基站30的存储器33中的计算机程序（未示出）由处理器32执行，其执行方式可以控制发送机/接收机接口49接收数据包并再次发送这些数据包。第一和第二有线链路59、61是双向的，而第一基站30能够操作为将数据包从第二基站40路由至服务器48并且从服务器48路由至第二基站40。

基站和服务器48之间的间接链路可以包括不同类型的链路。例如，第三基站41通过第三基站41和第一基站30之间的第二无线链路62并通过第一基站30和服务器48之间的第一有线链路59连接至服务器48。当用作第三基站41和服务器48之间的路由器时，存储在第一基站30的存储器52中的计算机程序33由处理器52执行，以控制发送机/接收机接口49从第二基站接收无线数据包，必要时转换协议，并且将第一有线链路59上的数据包发送至服务器48。第一基站30还能够操作为，经由第一有线链路59从服务器48接收数据包并且经由第二无线链路62将接收的数据包作为无线数据包转发至第二基站41。

通过检测数据包报头中的目的地址，使用预定义规则（存储在基站中）选定路由，以及在外部经由其发送机/接收机接口49发送数据包，第一基站30以及起到对数据包进行路由作用的任何其他基站对数据包进行路由。

基站可以经由中间媒介网络连接至服务器48，而不是直接或者经由其他基站间接地连接。例如，如图3所示，第五至第七基站43至45通过中间媒介网络63连接至服务器48。该网络可以是英特网协议（IP）网络，例如英特网或内联网。借助基站43和44与网络63之间的第四和第五有线连接65、66，服务器48和网络63之间的第三有线链路64允许服务器48与第五和第六基站43、44之间的通信。第七基站45通过到达第五基站43的第六有线链路67连接至网络63，第五基站43用作第七基站45和网络63之间的路由器。

服务器48与第五至第七基站43至45的经由网络63的连接允许服务器48远离这些基站。例如，服务器48可以位于定位服务提供商的房屋处，并且可以相对于基站43至45位于不同国家甚至不同大陆。通过由数据包报头中包括的目的地址信息所使能的路由，数据包能够在服务器48和第五至第七基站43至45之间传递。

因为第一至第七基站30、40至45位于相同的感兴趣的区域，移动设备（例如第一移动设备10）可以在这些基站中的一些的范围内。在图3中，第一移动设备10的发送示出为能够被第一、第三、第四和第七基站30、41、42和45接收。然而，在基站处从第一移动设备10接收的信号的强度取决于第一移动设备和相应的基站30、41、42、45的距离，第一移动设备10和基站之间的方位，以及在移动设备和基站之间的视线中的任何障碍物的特性。假设基站30、41、42、45接收第一移动设备10的相同的发送，所接收的信号的强度对于每个基站很可能是不同的。信号的强度可以由例如信号功率的度量来表示。

由基站30、40至45形成的消息被作为定位数据包转发给服务器48。

服务器48的处理电路55操作为处理复信号参数，该复信号参数在下文中被假设为作为消息从基站接收的I样本和Q样本，以估计从移动设备10到相应的基站30的方位。服务器48的处理电路55还操作为使用所述方位估计移动设备10的位置。对该装置的位置的估计可以涉及使用独立于无线电信号50的约束信息。该估计可以涉及确定移动设备10沿着方位82的位置。可替换地或者附加地，其可以涉及使用由多个基站接收机装置30生成的I样本和Q样本，以及使用三角测量来确定移动设备10的地点。

服务器48保存允许列表14和拒绝列表15。拒绝列表15和允许列表14基于从基站30、40至45及其他源接收的信息而被填充。存储在基站30、40至45中的拒绝列表35D和允许列表35A可以是由服务器48产生并存储在服务器48处的允许列表14和拒绝列表15的副本。

拒绝列表15包括多个记录，这些记录中的每一个均包括与不同的移动设备（例如移动设备10、46、47中的一个）相关的标识符或地址。记录中的一些或全部还可以包括时间字段，所述时间字段包括时间值。时间值可以与记录被添加到拒绝列表15上的时间有关。可替换地，该时间可以表明记录的过期时间。如果记录中不包括时间值，则该记录可以被视为永久性地存在于拒绝列表中，尽管其可以被去除。例如，记录可以通过管理员或外部系统添加至拒绝列表15。记录包括在拒绝列表15上阻止了所标识的移动设置10、46、47的方位/地点由服务器48确定。

允许列表14允许多个记录，每个记录包括标识符或地址及一阈值。记录中的一些或全部还可以包括时间字段中的时间值。时间值可以与记录被添加到允许列表14上的时间有关。可替换地，时间可以表明记录的过期时间。记录包括在允许列表14上表明相应的移动设备10、46、47所发送的信标信号最近已经由基站30、45至50中的一个相应地接收。对于即将发送至服务器48以便处理的信号的I样本和Q样本，阈值确定在基站30处接收的该信号所需的最小功率。阈值例如可以独立于在预定的时间内对接收的最强信号所测量的功率（如果该信号在预定的时间之前被接收，其将过期）。阈值可以例如是低于最强信号的功率的值。阈值可以以dB或者某个其他的对数标度进行度量。阈值可以比最强信号的功率低10dB。

处理电路55可以是任意类型的处理电路。例如，处理电路55可以是解释计算机程序指令13并处理数据的可编程处理器。处理电路55可以包括多个可编程处理器。可替换地，处理电路55例如可以是带有嵌入式固件的可编程硬件。处理电路55可以是单片集成电路或集成电路组（即芯片组）。处理电路55还可以是硬接线的专用集成电路（ASIC）。处理电路可以被称为处理部件。

连接处理电路55，以对存储设备56进行写入和读取。存储设备56可以是单个存储器单元或多个存储器单元。

存储设备56可以存储计算机程序指令13，计算机程序指令13在被加载到处理电路55中时控制服务器48的操作。计算机程序指令13可以提供逻辑和程式，使服务器48执行图5所示的方法，如下所述。

计算机程序指令13可以经由电磁载波信号到达服务器48或者从一物理实体21（例如计算机程序产品、存储器设备或记录介质（例如CD-ROM或DVD））复制。

现在参照图4的流程图来描述基站30的操作。作为预备步骤，基站30具有拒绝列表15和允许列表14的副本35A和35D，拒绝列表15和允许列表14由服务器48产生并存储在服务器48处。

参照图4，操作在步骤S1开始，其中定位信号或定位信标在基站30处从移动设备10接收。基站30接着部分地处理该信号，以将标识符从该信号中解调，如上参照图2所述。基站30还测量所接收的信号的功率，如上所述。该功率可以以dB进行度量。

在步骤S2，基站30确定从所接收的定位信号解调的标识符（其构成地址）是否包括在拒绝列表35D中。在否定确定的情况下，操作进行到步骤S3。在此，基站30确定标识符是否包括在允许列表35A中。在肯定确定的情况下，操作进行到步骤S4。在此，基站确定所接收的信号的实测功率是否超过包括所述标识符的允许列表35A中的记录所提供的阈值。该阈值可以具有以dB为单位的值。

响应于肯定确定，表明所接收的信号具有与最近所接收的具有最高功率的信号几乎相同或更高的功率，操作进行到步骤S5。在此，包括I样本和Q样本的定位数据包由消息形成器27形成并且发送至服务器48。在步骤S5后，基站30在步骤S6更新拒绝列表35A和允许列表35D。在步骤S6后，操作再次进行以在步骤S1等待新的定位信号。

响应于步骤S2的肯定确定，I样本和Q样本在步骤S7被丢弃，并且操作进行到步骤S6。

响应于步骤S4的肯定确定，I样本和Q样本在步骤S8被丢弃，并且操作进行到步骤S6。

步骤S6涉及更新拒绝列表35A和允许列表35D，以去除已经过期的输入和记录。例如，在拒绝列表35A和允许列表35D在时间字段中包括过期时间的情况下，步骤S6涉及删除时间字段中的值已经过去的记录。在拒绝列表35A和允许列表35D的时间字段包括开始时间的情况下，步骤S6可以涉及将有效时间增加至开始时间以及确定增加的结果是否已经过去。对于拒绝列表35D中的记录和允许列表35A中的记录，有效时间可以不同。例如，允许列表35A中的记录的有效时间可以是几秒、几十秒或在一些情况下是几分钟的量级，并且可以比拒绝列表35D中的记录的有效时间显著地长。

响应于步骤S3中的否定确定，操作进行到步骤S5，其中包括I样本和Q样本的数据包被发送至服务器48。这样，所接收的信号的功率在标识符没有包括在允许列表中时不与阈值进行比较。标识符在允许列表中的缺失表明已经为该标识符产生的任何记录已经过期并因此已经被删除。

步骤S6还可以涉及与服务器联系，以从存储在服务器的副本接收关于更新的信息。这可以导致还没有过期的记录从拒绝列表和允许列表上删除。这还可以导致对于允许列表中的记录的阈值的改变。还可以导致将新记录添加到拒绝列表和允许列表中的任意一个或两个。

尽管步骤S6示出为在步骤S1之前执行，但这仅仅是示例。可选择地，步骤S6可以被定期进行，例如每10秒或20秒。可替换地，步骤S6可以在步骤S1和S2之间被执行。本领域技术人员将会想到可替换的方式。

图5示出了服务器48的操作。

在步骤S1，定位数据包被从基站30、40至45接收。如上所述，定位数据包包括报头，盖报头包括关于发端基站30、40至45以及服务器的地址的信息，并且还可能有其他信息。数据包的有效载荷包括标识符以及I样本和Q样本，标识符由移动设备10发送并由基站30、40至45接收，I样本和Q样本由基站的抽样器25提供。

在步骤S2，服务器48确定包括在数据包的有效载荷中的标识符（其还可以称为地址）是否包括在允许列表14中。在肯定确定的情况下，操作进行到对数据包进行处理的步骤S3。数据包的处理涉及服务器48从基站30、40和45确定移动设备10的方位，并且可以可选地包括从方位计算移动设备10的地点。这在下文进行更加详细地描述。

在步骤S3之后，新的功率极限在步骤S4被计算。该步骤涉及确定与正在被处理的定位数据包相关的信号的功率是否超过记录在允许列表14的记录中（针对相应的标识符）的功率值。如果定位数据包的功率值没有超过允许列表14中的值，则功率极限没有被更新。如果步骤S4计算出所接收的定位数据包的功率超过允许列表14中存储的功率，则在步骤S5更新允许列表14。

在步骤S6，确定14是否在步骤S5更新。如果允许列表14被更新，服务器48在步骤S7确定允许列表35A和拒绝列表35D是否最近在基站30、40至45处被更新。响应于肯定确定，操作再次进行到步骤S1，其中等待新的定位数据包。在步骤S7的否定确定的情况下，服务器48在步骤S8向基站30、40至45发送列表中的改变。

响应于步骤S2的否定确定，服务器48在步骤S9确定是否允许对应于标识符的移动设备10被包括在允许列表14中。该确定可以由系统完成，该系统检查用户是否已经付费或者可选择地已经同意使其位置被确定。该确定还可以基于优先级（即，不同的标签/用户可以具有不同的优先级）和/或基于服务器中是否留有足够的容量。响应于肯定确定，移动设备10在步骤S10被添加到允许列表14中，并且操作进行，以在步骤S3处理数据包。在这种情况下，步骤S4为移动设备10计算功率极限，作为对应于所接收的定位数据包的信号的功率，并且允许列表14相应地在步骤S5被更新。

如果在步骤S9导致否定确定，则移动设备10，尤其是其标识符，在步骤S11被添加到拒绝列表15。在步骤S11之后，操作进行到步骤S7，上文对其进行了介绍。

如果允许列表14在步骤S5被更新，形成与标识符（与所接收的定位数据包相关）相关的记录的一部分的时间字段具有时间值。该时间值可以是步骤S5执行的时间，或者可选择地是相应的定位数据包被服务器48接收的时间。可选择地，记录在允许列表14中的时间值可以表明相应的信号被发端基站30、40至45接收的时间。如果允许列表14包括过期时间，则该时间字段具有与相关时间加上有效时期相等的值。

类似地，如果移动设备10在步骤S11被添加至拒绝列表，则形成记录的一部分的时间字段可以以任意适宜的方式被填充，例如以上文关于允许列表所描述的方式之一。

将会理解的是，如果存在用于更新基站30、40至45中的允许列表35A、35D某些其他机制，步骤S6、S7和S8可以省略。

步骤S4涉及对在基站30、40至45处所接收的信号的功率的了解。这可以由基站30、40至45提供，例如作为所接收的数据包的有效载荷的一部分。在这种情况下，基站30、40至45（尤其是其控制器31）将功率测量模块28提供的功率的测量包括到消息形成器27提供并由通信接口29发送的消息中。可替换地，服务器48可以从I样本和Q样本计算接收的信号的功率，例如作为步骤S3的数据包处理的一部分。

可选地，步骤S5更新允许列表14，无论所接收的定位数据包的功率是否超过记录中存储的值。在此，已有的记录保持在允许列表14中，使得允许列表为移动设备10、46、47包括两个（或更多个）记录，定位信号从移动设备10、46、47发出。因为不同的记录具有不同的过期时间，与较高功率相关的记录通常将在与较低功率相关的记录过期前被从允许列表14中删除。这减少了所接收的定位数据包与包括在允许列表14中的移动设备10、46、47不相关的机会。此外，其增加了低功率信号被丢弃而没有被基站30、40至45发送至服务器48的机会，由此提高了系统性能。

存储在服务器48处的计算机程序指令13提供了指令，用于处理代表信号的同相样本和正交样本的数据并由此从定位设备计算移动标签的方位，信号由移动设备发送并在形成基站30的一部分的天线元件32A、32B、32C中的每一个处接收。

服务器48操作为以从信号50A、50B、50C获得“位移信息”，正如从基站30发送的消息中所抽样的并包括在从基站30发送的消息中，该“位移信息”特别地取决于各个天线元件32A、32B、32C的相对位移。在此处详细描述的示例中，该位移信息包括相位信息。

处理电路使用I-Q调制（也称为正交相移调制）对抽样的I和Q波形进行解调。在这种解调技术中，复样本反映了两个正交载波的幅度。处理电路55处理复样本，以确定最接近的匹配符号。应当理解的是，在不同的天线元件处接收的同一信号以不同的相位和幅度被接收，这是因为天线元件32在从不同方向进行接收时的固有相位特征，也因为信号50从移动设备10到每个天线元件32不同的飞行时间（timeofflight）。该“飞行时间”信息在所接收的信号50的相位中的固有存在使得所接收的信号50能够被处理（正如下文更加详细的描述），以从基站30确定移动设备10的方位82。

图6示出了用于估计移动设备10的位置的方法。图6的方法的多种实施例将在下文进行描述。

如图1和图2所示，各个在空间多样化接收的无线电信号50A、50B、50C在基站30处被接收。在图4的方法的方框200处，移动设备10接收入射在基站30上的第一、第二和第三无线电信号50A、50B、50C的包含I样本和Q样本的消息。

在方框210处，处理电路55使用I样本和Q样本来从基站30的地点80估计移动设备10的方位82。现在描述一种确定方位82的方法，但是其他方法也是可能的。

一旦获得了来自每个天线32的复样本，阵列输出向量y(n)（也称为抽样点）可以由处理器12形成：

y(n)＝[x₁,x₂,...x_M](1)

其中x_i是从第i个天线元件32接收的复信号，n是测量指数，而M是元件32在阵列36中的编号。

如果RX阵列36的复阵列传输函数是已知的，则到达角（AngleofArrival）（AoA）可以从实测的抽样点进行估计，其来自校准数据。

估计假定的AoA的最简单的方式是使用波束成形，即计算所接收的与所有可能的AoA相关的功率。对于传统波束成形器公知的公式是

其中是所接收的信号的协方差矩阵的样本估计，是与有关的阵列传输函数。是方位角，而θ是仰角。

一旦在所有可能的AoA中计算了波束成形器的输出功率，具有最高输出功率的方位角和仰角的组合被选择为方位82。

系统的性能取决于阵列36的特性。

例如，与不同的AoA相关的阵列传输函数应当具有尽可能低的相关度，以获得明确的结果。

相关度取决于天线元件32各自的辐射模式，元件间的距离，以及阵列几何结构。阵列元件32的数量也对性能具有影响。阵列36具有的元件32越多，方位估计就越准确。在平面阵列构造中至少有3个天线元件32，但是在实践中，更多的元件提供更好的性能。

接下来，在方框220处，处理器55估计移动设备10的位置。这可以涉及处理器55使用方位和约束信息来估计装置的位置。约束信息的使用使得处理器55能够确定移动设备10沿着所估计的方位82的地点。

图7还示出了从基站30的地点80到移动设备10的地点95的方位82，其已经由处理器55在接收无线电信号50后作出了估计。方位82由仰角θ和方位角定义。

处理器55可以在坐标系中使用方位（仰角θ和方位角）和约束信息（例如竖直位移h（图7））或附加的方位或范围r估计移动设备10相对于基站30的地点80的位置。处理器55可以使用三角函数通过坐标变换在笛卡尔坐标系中估计移动设备10的位置。

使用标识基站30的地点和定向的信息，服务器48可以从方位和约束信息计算移动设备10的绝对位置。标识基站30的地点和方向的信息可以在服务器48处以任意适宜的方式接收。例如，其可以在系统建立过程中提供至服务器48。

可替换地，方框220可以涉及从两个基站30、40至45进行三角测量。在该情况下不需要约束信息，尽管并不排除约束信息的使用。在该可替换方式中，方框200涉及从两个基站30、40至45接收消息。正如由标识符确定的，每个消息均与移动设备10相关，移动设备10通过基站30包括在所述消息中。为基站中的每一个执行方框210，提供两个方位。方框220涉及服务器48使用标识两个基站30、40至45的地点和定向并由此标识所述方位的消息来通过三角测量计算其绝对地点。

方位/地点信息的使用在此没有详细地描述。方位/地点信息可以用于任何目的，并且可以以任意适宜的方式提供至任何装置。

上述系统允许服务器48计算移动设备10的地点，而无需接入GPS或其他基于卫星的系统。此外，这凭借相对简单的基础设施来实现，所述基础设施处于其最简单的形式，包括多天线接收机、信号抽样部件和简单的发送部件。此外，凭借相对适度的系统约束，所计算的位置可以显著地比其他这样的系统提供的位置更加精确。

上述实施例的特征提供的优点在于，只有提供了发端移动设备的最佳定位的移动发送的信号被发送用于处理。这可以降低网络和计算负担，而对系统性能没有负面影响。更大的优点是由系统涉及更少的或更加集中的基站所带来的。同样，在一些情况下，尤其是通过拒绝可能以其他方式引起错误位置估计的信号（例如反射的信号），可以改进系统性能。

在以上的实施例中，基站30、40至45确定从移动设备10接收的信号的功率。可替换地，所接收的信号的功率可以由服务器48在从基站30、40至45接收相应的定位数据包时确定。在该实施例中，基站30、40至45需要较少的处理。然而，因为基站30、40至45没有丢弃所接收的信号的I样本和Q样本，所以该实施例使得更多数量的定位数据包在基站30、40至45和服务器48之间发送。该实施例不需要在基站30、40至45保存允许列表。在该实施例中，基站30、40至45可以保存或不保存拒绝列表。无论允许列表35A和拒绝列表35D是否由基站30、40至45保存，允许列表14和拒绝列表15由服务器48保存并应用。服务器48对拒绝列表15的应用阻止服务器处理与移动设备10相关的数据包，因此当前防止对移动设备10进行定位。允许列表14的应用阻止了服务器48对信号强度不够高的数据包的处理。

尽管在以上的实施例中，方位计算和地点计算在服务器48处执行，然而在其他实施例中，这可以由另一设备，例如移动设备10、40至45执行。可选择地，方位和地点计算可以由从移动设备10接收信标的基站30、40至45执行，或者由基站30、40至45中的另一个执行。在这些实施例中，图5的步骤S3不涉及处理定位数据包以确定方位，而是使定位数据包或者至少是定位数据包的相关部分发送至将要计算方位的设备。

尽管存储器56和存储器33被示出为单个组件，然而它们可以被实现为一个或多个单独的组件，这些组件中的一些或全部可以是集成的/可移动的和/或可以提供永久性的/半永久性的/动态的/缓冲的存储。

对“计算机可读存储介质”、“计算机程序产品”、“可切实实施的计算机程序”等，或者“控制器”、“计算机”、“处理器”等的提及应当理解为，不仅包括具有不同的结构（例如单/多处理器结构）和时序（冯诺依曼）/并行结构的计算机，还包括专门的电路，例如现场可编程门阵列（FPGA）、专用电路（ASIC）、信号处理设备及其他设备。对计算机程序、指令、代码等的提及应当理解为，包括用于可编程处理器或固件的软件，例如硬件设备的可编程内容，无论是用于处理器的指令，还是用于固定功能设备、门阵列或可编程逻辑设备的配置设定。

在上文中，所接收的无线信号的强度的度量是信号功率。可选择地，其可以采取任何其他适宜的形式，例如误码率等。

Claims

1.一种用于处理定位信号的方法，包括：

在定位设备的至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收无线信号，所述无线信号具有在所述无线信号上调制的标识符，所述标识符与发送设备相关；

获得在所述至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收的信号的复信号参数；

确定所接收的无线信号的强度的度量；

将所述度量和与所述标识符相关联的阈值进行比较；

如果所述度量没有超过所述阈值，则丢弃所述复信号参数，而不对所述复信号参数进行处理以确定方位。

2.根据权利要求1所述的方法，包括所述定位设备将所述度量和与所述标识符相关联的所述阈值进行比较，如果所述度量超过所述阈值，则所述定位设备发送包括所述复信号参数的消息以用于远程处理，从而从所述定位设备确定所述发送设备的方位，并且如果所述度量没有超过所述阈值，则所述定位设备丢弃所述复信号参数而并不首先发送所述复信号参数。

3.根据权利要求1所述的方法，包括存储标识符和相应阈值、或者能够从其中导出阈值的信息的数据库。

4.根据权利要求3所述的方法，包括使用从外部设备所接收的信息来对所述数据库进行更新。

5.根据权利要求3所述的方法，包括使用从远程服务器所接收的信息来对所述数据库进行更新。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，包括：

存储不允许的移动设备的列表；

确定从发送设备接收的标识符是否与包括在所述不允许的移动设备的列表中的移动设备相关；以及

7.一种用于处理定位信号的装置，包括：

用于获得在至少三个天线元件中的每一个天线元件处接收的信号的复信号参数的部件，无线信号具有在所述无线信号上调制的标识符，所述标识符与发送设备相关；

用于确定所接收的无线信号的强度的度量的部件；

用于将所述度量和与所述标识符相关联的阈值进行比较的部件；

响应于所述度量超过所述阈值的确定而对所述复信号参数进行处理，以从所述定位设备确定所述发送设备的方位的部件；以及

8.根据权利要求7所述的装置，包括用于将所述度量和与所述标识符相关联的所述阈值进行比较的部件，所述装置被配置为，如果所述度量超过所述阈值，则发送包括所述复信号参数的消息以用于远程处理，并且如果所述度量没有超过所述阈值，则丢弃所述复信号参数而不首先发送所述复信号参数。

9.根据权利要求7所述的装置，包括存储器，所述存储器存储标识符和相应阈值、或者能够从其中导出阈值的信息的数据库。

10.根据权利要求9所述的装置，被配置为使用从远程服务器所接收的信息来对所述数据库进行更新。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中所述存储器存储不允许的移动设备的列表，并且所述装置被配置为确定从发送设备接收的标识符是否与包括在所述不允许的移动设备的列表中的移动设备相关，并且被配置为在肯定确定的情况下丢弃所述复信号参数，而不对所述复信号参数进行处理以确定方位。

12.根据权利要求7所述的装置，其中所接收的无线信号的强度的度量是信号功率。