CN103403570A - 位置确定系统 - Google Patents

Abstract

提供一种包括一个或多个固定基站单元和一个或多个移动单元的位置确定系统，其中，系统被配置为基于所述移动单元到至少一个基站单元的接近度确定移动单元的水平位置，并且其中，系统被配置为基于在移动单元上感测的空气压力和在基站单元中的一个或多个上感测的空气压力确定所述移动单元的高度。通过使用压力传感器以确定高度，减少3D定位所需要的基础构架的复杂性。本发明特别适用于病人护理和监视环境以及目标跟踪和库存系统。本发明还扩展到用于系统中的移动单元、装配有系统的智能建筑物，并扩展到确定移动单元的位置的方法。

Description

位置确定系统

技术领域

本发明涉及用于确定一个或多个移动单元相对于一个或多个固定位置基站单元的位置的位置确定系统。

背景技术

室内实时定位系统（RTLS）可根据系统基础构架以不同的精度水平操作。一般地，实时定位系统可通过在超声或无线电频率（RF）信号振幅（例如，来自Wi-Fi使用例如基础构架）上三角测量提供3维位置（例如，x、y和z坐标）。但是，当部署于单个楼层中时，一般不可能确定精确的纵（z）坐标。可通过安装可观的附加的基础构架，获得精确的纵坐标。例如，通过附加的基础构架，三维坐标可被确定到厘米精度。但是，该附加的基础构架可能是成本十分昂贵的。

在一些方案中，沿纵轴固定位置存在高的价值。例如，在家庭护理或医院环境中，必须迅速掌握病人是否跌倒或下落到地面。获知病人在躺在地上时处于哪个房间是足够的，即，不需要高精度地确定水平（x,y）面，而纵（z）轴需要区分躺在地上的病人和坐在椅子里的病人。这与在水平面内提供高精度而沿纵轴提供低精度的普通的室内实时定位系统的精度相反。

加速计乍看之下可能是有吸引力的，但是这种惯性系统还需要姿态估计（通过使用陀螺仪）并变得十分复杂。为了积分加速度以实现速度和位置，惯性系统还会需要随时打开，并由此会吸取太多的用于电池供电的标签的电力。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种包括一个或多个固定基站单元和一个或多个移动单元的位置确定系统，其中，系统被配置为基于所述移动单元到至少一个基站单元的接近度确定移动单元的水平位置，并且其中，系统被配置为基于在移动单元上感测的空气压力和在基站单元中的一个或多个上感测的空气压力确定所述移动单元的高度。

因此，基站单元和移动单元包括用于确定空气压力的装置，例如，空气压力传感器。通过使用空气压力传感器以确定移动单元的高度（即，纵轴位置或z坐标），系统可避免以上描述的附加的基础构架的附加的复杂性和费用。虽然需要在系统中引入空气压力传感器，但是，它们可被引入现有的单元即移动单元和基站单元中。不需要安装其它的基站单元以增加系统的垂直精度。

事实上，虽然许多系统可能希望在水平（x,y）面中保持精确的位置确定（例如，到上述的厘米精度），但是，系统允许进一步减少不需要的系统硬件。例如，如上所述，在一些情况下，房间水平的精度是足够的。可仅通过各房间内的单个基站单元实现这一点。基站单元可简单地确定移动单元的有无。作为替代方案，即使多于一个的基站单元可检测移动单元，该位置也可很容易地基于信号强度被确定到房间水平。在其它的情况下，可能能够仅对于每个楼层使用一个基站单元。

通过测量在已知高度上处于固定（静止）位置上的基站单元上的空气压力并测量移动并处于可变高度上的移动单元的空气压力，可确定压力差并由此可计算高度差。因此，可确定移动单元相对于基站单元的已知高度的高度。

近年来，可提供达10cm高度精度（即，它们可检测由10cm垂直移动导致的压力变化）的便宜的低功率空气压力传感器已变得可用。在移动标签配戴于病人的手臂上的情况下，该精度足以区分病人坐在椅子上的情况和躺在地板上的情况。

空气压力传感器读数可固有地随时间缓慢偏移。这可导致高度确定的不准确并因此导致不正确的情况分析（错误的肯定或错误的否定）。传感器读数可能由于空气压力的变化以及由于传感器内的温度或机械应力的变化而偏移。例如，压力传感器一般是通过使用硅微系统技术制造的，并且，可由于制成压力传感器的材料之间、例如封装和传感器自身之间的膨胀系数差出现应力。该偏移是传感器固有的。因此，优选位置确定系统包含多个基站单元，并且系统被配置为基于在多个基站单元中的每一个上感测的压力的平均值确定基准压力。通过组合来自多个基站单元的读数，为了提供总体基准压力，固有的传感器偏移可被平均掉。根据在系统中使用的基础构架，来自所有基站单元的读数可被组合，或者，基站单元可形成为多个组（例如，每个楼层一个组）并且各组的读数被组合以提供多个基准压力。

移动单元中的空气压力传感器读数也可随时间偏移。在每个移动单元内提供多个压力传感器是不现实的，因此，不能使用以上的平均化方案。移动单元可简单地被手动定期校准，以确保读数准确。但是，优选位置确定系统包含至少一个高度基准基站单元，并且，系统被配置为使得当移动单元被确定处于所述高度基准基站单元的一定的接近度内时，系统确定移动单元处于预定的移动单元基准高度上。响应所述接近度确定，系统可构建移动单元以基于移动单元基准高度执行校准。

为了进一步解释，在某些情况下，移动单元可被假定为处于某个窄的高度带内。例如，当病人通过门或者沿走廊行走时，可假定病人正在行走。因此，配戴于病人的手臂上的移动单元处于地面之上的相当一致的高度。此时，移动单元的高度是已知，并且该高度上的当前的空气压力通过基站单元是已知的，因此，移动单元中的压力传感器可被校准为与基站单元一致。可通过向移动单元发送校正信息完成这一点，或者可通过在系统内的其它位置上存储应用于从该移动单元收集的所有压力数据的校正信息，完成这一点。

优选地，移动单元可被构建为当接近高度基准基站单元时增加通信速度。这允许系统检测移动单元与基站单元最接近的点，这允许执行更精确的校准。当单元最接近时，两个位置上的压力-高度关系最相近。

预定的高度对于各标签可能是不同的。例如，人可处于不同的高度上。因此，由这些人配戴的移动单元（标签）将位于地面之上的不同的高度上。因此，当这些人通过校准区域时，校准需要考虑这些不同的高度。优选地，与系统一起使用的各移动单元具有唯一的标识符，并且系统可确定哪个移动单元正在通过高度基准基站单元。然后，为了找到该移动单元的期望的高度以正确地执行校准，系统可在数据库中查找该标识符。在替代性的实施例中，各移动单元的期望的高度可被编程到各移动单元内。然后可通过从移动单元向基站单元传送期望的高度数据或者通过从基站单元向移动单元传送压力数据，实现校准。可在移动单元上、在基站单元上或者在与系统连接的单独的处理器上实施用于执行校准计算的处理。

在一些配置中，系统可包含高度校准区域。所述高度校准区域可以是可建立移动单元的高度的任何高度确定系统。高度确定系统可包含在位置上被配置为能够基于所述移动单元与所述多个基站单元中的每一个的接近度确定移动单元的高度的多个基站单元。以这种方式，可在不使用压力传感器的情况下获得精确的纵轴位置。响应所述高度确定，系统可指示移动单元基于移动单元的确定的高度和/或基准压力执行校准。可在服务器上或者如在后面更详细地讨论的那样在移动单元内执行校准。虽然该配置需要用于精确的纵轴确定的额外的基础构架，但是，仅在校准区域的位置上而不是在整个系统内需要该基础构架。因此，附加的成本被最小化。

优选系统被配置为基于系统满足的一个或多个准则产生警报。更优选地，准则中的一个包括取自移动单元的信息。警报可采取可听警告（例如，汽笛）、视频警告（例如，闪烁的光）或者计算机系统上的警告（可通知系统的一个或多个用户）的形式。警报也可采取呼叫一个或多个人员（例如，医疗人员）或者电致一个或多个人（例如，亲属或朋友）和播放记录的消息的形式。优选地，警报被配置为指示移动单元的识别和移动单元的当前的位置。这使得警报答应者能够迅速有效地前往特定的移动单元的位置。

优选地，一个警报准则基于移动单元的当前高度。如上所述，在医疗或护理环境中，该准则被用于检测病人倒下或者跌落到地板。另一警报准则可基于所述移动单元的阈值量、高度差和/或高度变化率：例如，高度的突然变化可指示病人倒下。

在优选的实施例中，警报准则依赖于所述移动单元的当前的位置。例如，如果系统被用于通过检测病人倒下检测病人紧急情况，那么区分应允许病人（和相应的移动单元）下楼层而不警报的诸如楼梯的某些区域。类似地，当不存在紧急情况时，病人可能迅速坐到椅子中或者床上。在这些情况下，数个不同的数据可被组合以更准确地确定警报情况。例如，高度数据可与高度变化率数据组合以验证例如病人是否迅速下楼而不是到地板水平，或者病人是否缓慢、有意地下到地板水平（例如，捡东西或者观察床下）。在情况不明时，可如后面更详细地描述的那样收集其它的数据。

基站单元和移动单元可被配置为通过超声通信，即，它们具有各自的超声传送器和/或接收器。作为替代方案，或者，另外，基站单元和移动单元可被配置为通过无线电通信来通信，即，它们具有各自的无线电传送器和/或接收器。在任意的情况下，通信可以是单向的或者双向的。在不同的情况下，可能优选不同的通信设置。例如，与超声波相比，无线电波可更容易地通过固体。在要在建筑物内的房间水平上实施位置确定的情况下，由于相邻的房间内的传感器不可能检测移动单元，因此，超声可能是优选的。电磁辐射还会干涉医院或护理环境内的重要设备，这也有利于超声。作为替代方案，在形状不规则的房间或者可定位许多阻碍物体的情况下，优选电磁辐射。

移动单元的高度确定可基于与基于与基站单元的接近度的高度确定组合的压力数据。例如，可在不使用压力数据的情况下基于相对于基站单元的位置（例如，通过三角测量或者三边测量）获得高度的粗略估计。为了提供更准则的高度确定，压力数据（可能更精确）可然后与该粗略的高度估计组合。可在组合各种数据时使用传感器熔合的技术。

在优选的实施例中，静止移动单元可被配置为用作附加的基站单元。当移动单元静止（例如由移动传感器或者通过外部位置检测器确定）时，它可基本上提供与固定的基站单元相同的功能。通过该配置，可以使用所有静止移动单元，以在没有由于向系统添加额外的基站单元而导致的复杂性和成本的情况下提高基准压力估计。

优选地，移动单元和/或基站单元包含温度传感器。温度传感器可用于压力传感器的校准中。

根据另一方面，本发明提供一种用于位置确定系统中的移动单元，所述移动单元包含空气压力传感器和被配置为从所述空气压力传感器向所述系统传送数据的传送器。传送器可以是超声传送器。

在一些实施例中，移动单元包含接收接收器，并且，该单元适于响应接收指示或请求信号传送至少包含来自所述压力传感器的数据的位置数据。

优选地，移动单元适于接收校准指示，并且，响应所述校准指示，移动单元适于校准压力传感器。校准指示可至少包含基准压力和/或基准高度。

压力传感器优选能够将高度（海拔）确定到最接近的30cm、更优选最接近的20cm、最优选最接近的10cm。

移动单元和基站单元优选在定期的间隔上将空气压力采样。移动单元可包含移动传感器，并且移动单元可适于在移动传感器感测到移动单元在预定的时间内不移动时降低空气压力的采样频率。频率可降低到零，但是优选空气压力被定期采样以补偿偏移。当移动单元静止时，压力的所有变化可被假定为源自传感器偏移或大气压力变化。

在优选的实施例中，上述的移动单元被用作上述的位置确定系统的一部分。

根据另一方面，本发明提供一种建筑物，该建筑物包括上述的位置确定系统，该建筑物包括用于定位移动单元的一个或多个监视区域，其中，各监视区域包含至少一个基站单元。优选地，至少一个监视区域仅包含一个基站单元。一个或多个监视区域可分别与建筑物内的房间对应。由此配有位置确定系统的建筑物也可被用于将监视单元定位为到房间精度内。

通过被装配到建筑物的越来越多的构件上并能够向中央监视站传送数据的传感器，智能建筑物正变得更加普通。这种传感器可提供特定情况的有用的其他指示，因此将这些传感器加入系统逻辑中可提供更可靠的情况分析。这可导致更少的错误肯定和/或错误否定确定。作为例子，如果紧接着被检测房间的门被关闭并且灯被关闭之后，那么基于感测压力数据确定病人紧急情况的系统可确定情况很可能是错误肯定。因此，优选地，位置确定系统适于接收来自建筑物内的一个或多个传感器的数据，这些传感器包含灯开关传感器、移动传感器、门传感器和电话活动传感器中的至少一个。优选地，位置确定系统适于基于移动单元满足的一个或多个准则并基于所述建筑物传感器的输出产生警报。

根据另一方面，本发明提供一种确定移动单元相对于一个或多个固定基站单元的位置的方法，该方法包括：测量所述移动单元的位置上的空气压力；测量所述基站单元的位置上的空气压力；测量移动单元到所述基站单元的接近度；基于所述接近度测量值确定所述移动单元的水平位置；和基于所述空气压力测量值确定所述移动单元的高度。

应当理解，在以上关于一个方面（例如，系统、移动单元、建筑物或方法）描述优选特征的情况下，它们同样适用于所有其它的方面。上述的不同的方面均相关的，并形成相同的整个系统的一部分。

虽然关于用于检测病人紧急情况的医院或其它护理环境描述了以上的特征中的一些，但应理解，系统也可适用于大量的其它情况。

在一个例子中，系统可被用作用于定位特定的设备或存货项并用于检测物体的错放的设备或库存监视系统的一部分。例如，如果易碎的项目被检测为移动到高于被视为危险的一定高度以上，则产生警报。

在一组实施例中，系统被配置为在移动单元处于预定的区域内并且其纵坐标的变化率小阈值时产生警报。区域可以是楼梯井、斜坡、电梯或移动单元的高度可望以一定的速度改变（增加或减小）的系统房产的一些其它的这种区域。例如，在本文件别处描述的护理环境中，楼梯井中的病人可望上下楼梯。如果固定于病人上的移动单元指示病人不改变他们的纵坐标，那么这可表示病人有困难并应产生警报。与在本文件中描述的其它系统同样，水平位置确定不需要特别准确－它可仅精确到房间水平（例如，定位病人所处的楼梯井就够了）。

这种配置本身是新颖的、具有创造性的，因此，根据另一方面，本发明提供一种监视系统，该监视系统包括用于确定一个或多个移动单元的三维坐标的三维位置确定系统，所述系统包括系统被配置为在移动单元的纵坐标的变化率小于预定值时产生警报的至少一个区域。

在该系统中，可通过任何装置、例如通过上述的空气压力传感器或者通过超声或RF信号确定纵坐标。

在一组实施例中，根据以上阐述的本发明的一方面的系统还包括系统被配置为在移动单元的纵坐标的变化率大于预定值时产生警报的至少一个区域。如别处所述，由于当病人从一种类型的区域移动到另一个时用于产生警报的条件改变，因此，系统需要区分两种类型的区域。在普通的房间内，病人可望大部分时间保持在恒定的高度上，并且，如果高度迅速改变，则应产生警报。

附图说明

现在仅作为例子并参照附图描述本发明的优选实施例，其中，

图1表示根据本发明的具有定位系统的建筑物的楼层；

图2示意性地示出移动单元和基站单元。

具体实施方式

图1示出体现本发明的装配了实时定位系统的建筑物的楼层100。楼层100被分成大量的单独的空间101～108。101是具有上/下楼梯的楼梯井。102～107是各种房间，108是走廊。特别地，房间105是包含可由操作员134监视的中心计算机130的监视房间。但当理解，计算机130可位于通过直接连接或者在网络和/或因特网上与系统连接的建筑物内的别处或者完全非现场。

图2示意性地示出相互通信的移动标签140和基站110。基站110固定于诸如墙壁、楼层或天花板的建筑物的静止结构上。它具有接收器220和传送器222。它们可以是任意类型的无线传送器和接收器，但使用超声或无线电频率（RF）电磁通信是最方便的。由于电磁波可干涉建筑物中的其它设备，因此，超声在护理环境中是有利的。超声还不穿过墙壁，因此，与电磁传送相比，降低基站单元之间或者来自背景噪声的干扰。也可使用超声和电磁通信的组合。

基站单元110包括空气压力传感器224和温度传感器226。它们被单独地示出，但是，实际上，可以在单个传感器电路上组合两个传感器。基站单元110还包含处理器228和存储器230。处理器228控制用于传送和接收数据的传送器222和接收器220，并且还从压力和温度传感器224、226读取数据。存储器230可在处理过程中被使用，并且还可存储用于计算和/或数据库结构（可被数据占据或者不被占据）中的诸如预定值或阈值的历史数据和/或预加载值。可在操作的过程中更新所有这些数据值。

移动单元或标签140被安装于可用于将标签140固定于人或物体上的条带202上。在一些优选的实施例中，条带202是臂带。标签140具有传送器204和接收器206。与基站单元110同样，它们可以是超声换能器或RF天线或两者的组合。与基站单元110类似，标签140也具有空气压力传感器208和温度传感器210。并且，传送器204、接收器206、压力传感器208和温度传感器210均由处理器214操作，该处理器214又具有可用的存储器216。另外，设置用于如下面描述的那样使用的移动传感器212（也与处理器214连接）。

对于压力传感器和温度传感器208、210、224和226，单元110、140可使用来自VTI的SCP1000和/或来自MEAS瑞士的MS5607。这些装置是低功率的、相对便宜的，并且可提供精确到10cm内的高度测量。两个单元还加入温度传感器。

首先，参照图1描述总体基础构架。以下描述标签140被固定于病人身上并且系统被配置为检测病人倒下时的紧急情况的护理环境。在楼层内的不同位置上表示数个标签140a～d。

对于建筑物的每个楼层100，设置一个或多个基站（基站单元）110，每个包含空气压力传感器224（在图2中表示）。基站110被静止地定位，即，它处于已知的固定的位置上。各基站110的楼层之上的高度是已知的。基站110在定期的时间间隔上将空气压力采样。采样间隔可依赖于单元110是电池供电还是外部供电。

标签（移动单元）140例如通过臂带202被固定于病人身上。标签140还包含压力传感器208（在图2中表示）。标签140上的空气压力通过超声（US）或通过无线电频率电磁辐射（RF）被传送，并且，系统计算标签140与基站110之间的空气压力差。

高度H由下式给出：

$H=\frac{T}{G}[1-{\left(\frac{P}{P_0}\right)}^{\left(\frac{\mathrm{GR}}{g}\right)}]---\left(1\right)$

这里，

T是温度，单位是开尔文，

P是压力，

P₀是固定高度上的基准压力，

G＝-dT/dH是温度梯度的负数，

R是比气体常数，

g是重力加速度。

可以假定压力基站单元附近的温度是恒定的，或者，作为替代方案，系统可基于热气上升到天花板的事实根据高度补偿它。

如果所有的压力基站单元均处于相同的高度，那么该高度和相应的压力可被用作基准高度和压力。一般地，如果基站单元处于不同的高度，那么各单元必须将其测量的压力转换成共同的基准高度上（例如，地板上）的基准压力。

也可在不同的高度上，例如在地板上以及在天花板上（或者，在用于安装的最高的相关的高度上），通过使用温度传感器测量温度梯度。

为了计算房间内的高度差，上式可被近似为：

$\mathrm{\ΔH}=-\left(\frac{R}{g}\right)\·T\·\left(\frac{\mathrm{\ΔP}}{P}\right)---\left(2\right)$

这里，P是基准压力，ΔP是移动单元与基站单元之间的压力差。

式（2）是式（1）的低功率变化，该式在移动单元中实现起来更简单。

由此，标签140和基站单元110中的空气压力测量提供两者之间的高度差的测量。已知高于地板的基站单元110的高度，可导出高于地板的标签140的高度。特别地，可以确定标签140（和病人）是否可能躺在地板上。

空气压力测量与相当多的噪声相关。例如，传感器区域中的压力由于由人移动、门打开、由风扇导致的空气循环导致的空气恒定移动连续地改变。为了得到地板之上的高度的稳固的测量，可应用诸如多个采样上的平均化、低通滤波或Kalman滤波的信号调节。

空气压力传感器读数可能固有地随时间偏移。通过使用同一楼层100上的具有空气压力传感器224的多个基站110，该偏移可被平均掉以提供用于该楼层的基准空气压力（假定偏移具有随机的性质，当在几个基站上平均时，来自各基站的偏移将相互抵消）。

可以通过大量的方式补偿标签140中的空气压力传感器208中的偏移。一些标签140包含可用于在标签140静止时使得标签140进入睡眠模式的移动传感器212。在该模式中，空气压力可被偶尔采样以补偿偏移。即使移动单元静止（在具有移动传感器并且会另外睡眠以节省电力的情况下），也可在背景中执行空气压力校准和偏移补偿的过程。

在一些实施例中，当标签静止（例如由移动传感器表示）时，标签可执行基站的角色，从而与其它的基站通信并改善基准压力估计并节省基础构架的成本。

另一种补偿移动标签140的传感器中的偏移的方式是当系统检测房间之间的移动时假定高度带。例如，如果可确定病人正在行走，那么固定于病人手臂上的标签140可被假定为处于相当窄的高度带内。在图1的走廊108中示出这种配置，这里，移动单元140d正穿过走廊。应当注意，虽然在走廊108中表示两个基站单元110，但是，对于该校准方法，仅需要的一个基站单元110。当单元110检测到标签140d接近（例如，处于阈值距离内）时，确定配戴标签140d的病人处于基站单元110的附近的走廊内并因此几乎确信正在行走。因此，假定标签140d处于一定的预定的高度。预定的高度将在病人之间改变（根据病人的身高）并优选被存储于中央计算机130上的数据库中。单元110可联系中央计算机130（通过直接连接或者在网络上并且以有线的方式或者无线的方式）以请求用于该标签140d的预定的高度。各标签具有可被基站单元110读取并被发送到中央计算机130的唯一标识符。中央计算机在其数据库中查找标识符并向基站单元110返回适当的预定的高度。作为替代方案，可在中央计算机130上执行所有校准计算，该中央计算机130然后向基站单元110返回校准值（压力和/或高度）。

如果标签能够接收数据，那么基站单元110可向标签140发送校准数据（例如，当前的高度和/或校正的压力读数），使得标签140可校准自身。在替代性的配置中，标签140可具有在其中编程、例如存储于存储器216（可以是随机存取存储器或快擦写存储器等）中的预定高度。板上处理器单元214可执行重新校准计算。如果标签140不被设置为接收到来的数据或指令，那么单元不能被指示重新校准。事实上，标签140d向基站单元110正常发送其压力数据，并且基站单元110（或中央计算机130）确定该读数与对于预定的高度期望的读数之间的误差。该确定的误差可与用于标签140d的唯一标识符一起被存储（例如，存储于中央计算机130上的数据库中），并被用于对于从标签140d接收的所有数据施加校正。每当标签140d通过重新校准区域，就可重新执行计算并可通过校正的数据更新数据库。

另一补偿偏移的方式是利用对于全3D定位装备的区域以校准来自标签140的空气压力读数。这种区域不依赖于任何压力数据以确定标签140的精确的高度。如具有固定于墙壁的三个基站单元110并优选具有安装于天花板或地板中以提供精确的z坐标（即，高于地板的高度）的另一基站单元110的图1的房间104所示，可出于一般的3D定位的目的部署这些区域。可以以与上述的方式类似的方式执行校准。

在标签140限于通过例如门、窄的走廊等的入口的情况下，可特别部署高度估计基础构架以提供精确的高度测量。例如，在垂直的阵列中配置的一系列的接收器（可以是基站单元110）可在标签140通过时同时检测标签140的接近度。接收最强的信号的接收器被确定为最接近标签140的高度的接收器，由此提供简单而又精确的高度检测方法。如果标签配有双向通信，那么标签被指示进入频率更新模式以提供精确的位置估计，以例如在标签140通过门时捕捉确切的移动。

在最简单的实施例中，可简单地基于在地板上或地板附近检测的标签140的高度，检测跌落检测（例如，病人跌倒）。但是，可能存在标签处于地板上或者地板附近的其它原因，诸如病人弯腰捡东西或者打开较低的抽屉或柜橱。因此，仅依赖于标签的当前高度的系统易于触发错误肯定警报，即系统可能在情况不需要时产生警报。但是，这种系统对于错误否定相当地鲁棒，即，应可靠地检测病人倒向地板的大多数情况并正确地产生警报。

在更先前的系统中，也可与基站110中的基准压力无关地通过高度的突然下降触发跌倒检测。移动单元140可仅基于其自身的数据自身产生警报。但是，基站110可提供关于标签的开始高度和标签的结束高度的额外信息。例如，基站110可确认标签实际上在地板上结束。智能系统可组合这些信息并与结束高度处于地板水平或者接近地板的信息一起基于高度的突然下降警报。

在更先进的系统中，室内实时定位系统可附加地在房间内具有分区。例如，如图1的房间104所示，系统可识别房间内的不同的区域。这种区域可包括包含可与典型的病人/标签高度相关的床、沙发、椅子、楼梯等的区域，并且可提供用于提供可靠的警报的附加的滤波信息。如图1所示，在房间104中识别（并编程到系统中）两个特定的区域。第一区域120是包含床122的区域。当病人躺在床122上时，标签140可望处于可预测的高度带内，并且可望在一定时间内保持在该高度上。第二区域124包含桌子126和四把椅子128。并且，该区域124内的区域140可望主要保持在一定的可预测的高度带内，但很可能由于人坐下或者起床而突然上升或下降。但是，标签140的高度不应在地板水平上结束。系统还可组合时间信息与空间区域，例如，当期望人处于床122上或者在桌子126旁边吃饭时，可识别时间周期。

如图1的房间107所示，智能建筑物可配有大量的其它的传感器，这些传感器可将数据馈送到位置检测系统中并且可用于确定警告情况。房间107包含移动传感器150（例如，诸如可用于防盗警报系统中的红外、超声或雷达移动检测器）、指示灯的当前状态（开/关）的灯开关传感器152和指示门是打开还是关闭的门传感器154。应当理解，这些仅是可使用的传感器的几个例子，并且，也可很容易地在系统中加入许多其它的传感器。

通过可用于系统的所有的该传感器数据，可构建明显的逻辑，包括所有可用的传感器读数，例如，空气压力（处于标签140和基站单元110上）、来自标签140的超声和/或RF信号和其它指示器，诸如电话活动、来自防盗警报的移动迹象、灯开关的操作、门的打开和智能建筑物中的其它传感器。应当理解，跌倒检测警报需要是可靠的。在家庭护理设置中，当在警报被引发时启动紧急过程时，存在高成本的错误肯定。类似地，错误否定对于没有得到适当关注的人来说会是灾难性的。一般地，可用的信息越多，则情况的确定越可靠。

应当理解，室内实时定位系统可提供附加的信息，比如通过Dopper偏移的移动检测，该移动检测也可被用于验证跌倒检测警报。

在一些情况下，用于确定警告情况的逻辑可根据位置明显不同。特别地，可能存在具有专用的逻辑的楼梯区域，使得当标签向着地板水平下降（以及通过它）时不存在警报。同时，在楼梯区域内，如果高度保持恒定，不管高度是多高，或者，如它降低得太快，都应发出警报。

一般地，空气压力传感器可被用于在对于二维定位部署的基础构架中允许三维定位。该设置不仅可用于上述的跌倒检测情况，而且可用于可使用三维定位的所有情况。在这些情况下，将得到使用压力传感器以替代附加的超声或RF基站单元的成本益处。

还应理解，与部署的定位原理的类型无关，以上的使用空气压力传感器以检测移动单元140的高度的原理可有利地与任何RTLS组合。并且，上述的标签140和基站110可很容易地与现有的标签（没有压力传感器）或者与只是不使用压力信息的二维基础构架交互作用。类似地，通过简单地向现有的基站单元添加压力传感器或者通过用新的基站单元替代旧的基站单元，可很容易地并且方便地升级现有的二维基础构架。这些升级不需要安装附加的单元以提供完全的三维定位。

Claims (27)

1.一种包括一个或多个固定基站单元和一个或多个移动单元的位置确定系统，其中，该系统被配置为基于所述移动单元到至少一个基站单元的接近度确定移动单元的水平位置，并且其中，该系统被配置为基于在移动单元上感测的空气压力和在一个或多个基站单元上感测的空气压力确定所述移动单元的高度。

2.如权利要求1所述的位置确定系统，其中，该系统包括多个基站单元，并且其中，该系统被配置为基于在多个基站单元中的每一个上感测的空气压力的平均值确定基准空气压力。

3.如权利要求1或2所述的位置确定系统，其中，该系统包括至少一个高度基准基站单元，并且其中，该系统被配置为使得当移动单元被确定为处于所述高度基准基站单元的一定的接近度内时，该系统确定移动单元处于预定的移动单元基准高度上。

4.如权利要求3所述的位置确定系统，其中，响应所述接近度的确定，该系统指示移动单元基于移动单元基准高度执行校准。

5.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，该系统包括高度校准区域，所述高度校准区域包含在位置上被配置为能够基于所述移动单元到所述多个基站单元中的每一个的接近度确定移动单元的高度的多个基站单元。

6.如权利要求5所述的位置确定系统，其中，响应所述高度的确定，该系统指示移动单元基于确定的高度执行校准。

7.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，该系统被配置为基于移动单元满足的一个或多个准则产生警报。

8.如权利要求7所述的位置确定系统，其中，一个准则是基于所述移动单元的当前高度。

9.如权利要求7或8所述的位置确定系统，其中，一个准则是基于检测的所述移动单元的高度的变化。

10.如权利要求7、8或9所述的位置确定系统，其中，警报被配置为指示所述移动单元的识别和所述移动单元的当前位置。

11.如权利要求7～10中的任一项所述的位置确定系统，其中，警报准则取决于所述移动单元的当前位置。

12.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，所述基站单元和所述移动单元被配置为通过超声来通信。

13.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，所述基站单元和所述移动单元被配置为通过无线电通信来通信。

14.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，基于压力数据的移动单元的高度的确定与取决于与基站单元的接近度的高度的确定组合。

15.如任何前面的权利要求所述的位置确定系统，其中，静止的移动单元被配置为用作附加的基站单元。

16.一种用于位置确定系统中的移动单元，所述移动单元包含空气压力传感器和适于从所述空气压力传感器向所述系统传送数据的传送器。

17.如权利要求16所述的移动单元，其中，所述移动单元包含接收器，并且其中，所述单元适于传送至少包含来自所述压力传感器的数据的位置数据。

18.如权利要求17所述的移动单元，其中，所述移动单元适于接收校准指示，并且，响应所述校准指示，所述移动单元适于校准所述压力传感器。

19.如权利要求18所述的移动单元，其中，所述校准指示至少包含基准压力或基准高度。

20.如权利要求1～15中的任一项所述的位置确定系统，包括如权利要求16～19中的任一项所述的移动单元。

21.一种建筑物，包括如权利要求1～15或20中的任一项所述的位置确定系统，所述建筑物包括用于定位移动单元的一个或多个监视区域，其中，至少一个监视区域仅包含一个基站单元。

22.如权利要求21所述的建筑物，其中，一个或多个监视区域分别与建筑物内的房间对应。

23.如权利要求21或22所述的建筑物，其中，所述位置确定系统适于从所述建筑物内的一个或多个传感器接收数据，所述传感器包含灯开关传感器、移动传感器、门传感器和电话活动传感器中的至少一个。

24.如权利要求23所述的建筑物，其中，位置确定系统适于基于移动单元满足的一个或多个准则并基于所述建筑物传感器的输出产生警报。

25.一种确定移动单元相对于一个或多个固定基站单元的位置的方法，包括：

测量所述移动单元的位置上的空气压力；

测量所述基站单元的位置上的空气压力；

测量移动单元到所述基站单元的接近度；

基于所述接近度测量值确定所述移动单元的水平位置；和

基于所述空气压力测量值确定所述移动单元的高度。

26.一种监视系统，包括用于确定一个或多个移动单元的三维坐标的三维位置确定系统，所述系统包括使该系统被配置为在移动单元的纵坐标的变化率小于预定值时产生警报的至少一个区域。

27.如权利要求26所述的监视系统，还包括使该系统被配置为在移动单元的纵坐标的变化率大于预定值时产生警报的至少一个区域。

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