CN106030332B - 用于确定设备的位置的定位系统 - Google Patents

Abstract

一种无线设备，包括：用于与参考节点的网络通信的无线接口；以及位置模块，其被配置为获得对在所述无线接口与多个所述参考节点中的每个所述参考节点之间被传送的相应信号的测量。所述位置模块还被提供以所述多个参考节点中的每个参考节点的相对于其实际的物理坐标被变换的经变换的坐标的相应集合。通过使用所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的坐标，所述无线设备然后向解释函数提交指示所述无线设备的经变换的位置的信息。基于所述解释函数，所述无线设备因此能够访问与所述移动终端的所述物理位置相关的功能性。

Description

用于确定设备的位置的定位系统

技术领域

本公开内容涉及一种用于确定无线设备的位置的定位系统，例如用于提供对位置相关的服务的访问，所述位置相关的服务诸如是取决于所述设备的位置对照明系统进行的控制。

背景技术

在室内定位系统中，可以关于包括多个锚无线电的位置网络确定诸如是移动用户终端之类的无线设备的位置。这些锚是如下这样的无线节点，即：其位置被已知为是先验的，通常被记录在可以被查询以查找节点的位置的位置数据库中。锚节点因此充当用于位置的参考节点。取得对在移动设备与多个锚节点之间传输的信号的测量，所述测量例如是相应信号的RSSI（接收器信号强度指示符）和/或ToA（到达时间）。给定来自三个或更多节点的这样的测量，然后可以使用诸如是三边测量或者多边测量之类的技术相对于位置网络确定移动终端的位置。给定移动终端的相对位置和锚节点的已知位置，这进而又允许例如相对于地球或者地图或者楼层平面图以更绝对的方式确定移动设备的位置。

和室内定位一样，其他类型的定位系统也是已知的，诸如是GPS或者在卫星网络充当参考节点的其他基于卫星的定位系统。给定来自多个卫星的信号测量和对那些卫星的定位的认识，可以基于相似的原理确定移动设备的位置。

可以根据“以设备为中心的”方法或者“以网络为中心的”方法执行对设备的位置的确定。根据一种以设备为中心的方法，移动设备取得对其从锚节点接收的信号的测量，从位置服务器获得那些节点的位置，以及在移动设备自身处执行计算以确定其自身的位置。另一方面，根据一种以网络为中心的方法，锚节点用于取得对从移动设备接收的信号的测量，以及诸如是位置服务器之类的网络元件执行计算以确定移动设备的位置。例如在移动设备取得原始测量但将它们转发给位置服务器以计算其位置的情况下，混合型或者“辅助型”方法也是可能的。

定位系统的一种应用是如果发现移动设备位于与照明或者其他器械（utility）相关联的特定空间区域或者地带中，则自动为无线移动设备提供对对于诸如是照明系统之类的器械进行的控制的访问。例如，如果发现无线用户设备位于在房间内并且请求访问，则可以向该无线用户设备提供对对于该房间中的照明进行的控制的访问。一旦无线用户设备已位于和确定为在有效的区域内，则控制访问经由照明控制网络被提供给该设备。基于位置的服务或者功能性的其他示例包括室内导航、基于位置的广告、服务报警或者提供其他的基于位置的信息、用户跟踪、资产跟踪或者取得对过路费的支付或其他取决于位置的支付。

发明内容

在预期通信带宽比被定位的无线或者移动设备的处理资源更是限制因素（通常是这种情况）的系统中实施以设备为中心的方法可能是合期望的。即，并非招致向位置服务器传输多个“原始”信号测量所要求的带宽，作为代替，可能优选的是，花费移动设备的处理资源来在所述移动设备处对所述测量进行处理。例如，在包括许多移动设备的系统中，负担的大部分被分布在那些设备中，而取代于将这样的大量负担放置在设备与服务器之间的接口上。

如果移动设备的用户希望访问取决于位置的服务或者其他功能，则所述移动设备可以然后向正在讨论的服务或者功能（例如，获得对对于房间中的照明进行的控制的访问）提交其以设备为中心的计算的结果。如果这需要通过网络或者接口被提交，则提交位置计算的最终结果将通常招致比原始信号测量更少的带宽。在任何情况下，不一定是位置服务器管理对服务的访问，因此在各种以网络为中心的实施方案中，无论如何将有必要传送位置结果以及原始测量。

另一个选项是有时也可以被称为辅助型方法的部分以设备为中心的混合实施方案。例如，移动终端可以取得信号测量，但将这些原始的或者部分经处理的信号测量提交给位置服务器，以便所述设备的位置在那里被计算。这可能并未节省在移动设备与服务器之间的通信，但可以具有其他的优点。例如，辅助型方法可以仍然节省在参考节点与服务器之间的通信。

对于这些或其他原因中的任一个原因，选择以设备为中心的或者至少部分以设备为中心的（辅助型）方法比纯以网络为中心的方法因此可能是合期望的。

然而，常规上这样的以设备为中心的方法也易受到潜在的滥用，因为其依赖于移动设备提交其自身的位置信息以获得对服务或者其他功能的访问。因此，恶意方可以呈现假的位置，以便获得对在其实际当前位置处其未被授权的或者对于其实际当前位置来说以其它方式是不合适的或者未预期的取决于位置的服务或者其他位置相关的功能的访问。例如，恶意方可以将其位置虚假地呈现为在与服务相关联的特定区域或者地带内，而实际上并未在该时刻出现，以及服务访问系统和/或位置服务器可能不具有任何用于证实所呈现的位置的装置。例如，如果对房间中的照明进行的控制取决于位于在该房间内，则恶意方可以寻求从其他地方控制所述照明，以导致对合法居住者的公害或者危害。

根据本文中所公开的一个方面，提供了将被定位的移动设备或者其他无线设备，所述设备包括无线接口和位置模块。移动设备在任意给定时刻具有某个物理位置，将基于该物理位置提供取决于位置的服务或者其他性功能（例如，当在特定房间中时对对于照明进行的控制的访问，或者室内导航应用、基于位置的报警等）。无线接口可运转为与参考节点的网络通信，所述参考节点中的每个参考节点位于物理（即，真实世界）坐标系统的物理坐标的相应集合处。位置模块被配置为，获得对在无线接口与多个所述参考节点中的每个参考节点之间被传送的相应信号的测量。优选地，在移动终端自身处基于从参考节点接收的信号取得这些测量（但可替换地，在混合型或者辅助型方法的一个示例中，它们可以在每个相应参考节点处基于另一个方向上的信号被取得，并且然后被发送给移动设备）。

位置模块还被提供以用于所述多个参考节点中的每个参考节点的经变换的坐标的相应集合。这些是相对于实际物理（真实世界）坐标系统被变换的人造的、经变换的坐标系统中的坐标的版本。例如，所述经变换的坐标系统与所述物理坐标系统之间的映射可以包括平移（移位）或者旋转或者这些的组合。其他示例可以包括缩放、反射、剪切或者更复杂的变换或者这样的变换的任何组合。

通过使用所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的坐标，移动终端的位置模块能够向解释函数提交指示移动设备的经变换的位置的信息，以及能够因此基于移动终端的物理位置访问所期望的位置相关的功能性。

因此，移动终端仅需要被提供以人造坐标系统中的参考节点的坐标的经变换的版本。从这些中，可以允许就人造的经变换的坐标系统而言计算其自身的位置的可能性。然而，移动终端不需要必须被允许知道所述变换。因此，其不需要被允许明确计算和输出其自身的实际、真实世界位置（即，其物理位置）的可能性。作为代替，当移动终端向解释函数提交信息时执行与真实世界相关的解释，以及正是该提交确定对正被讨论的功能性的访问。

优选地，在服务器上实施解释函数，以及移动设备的位置模块通过网络将所述信息提交给所述服务器以便在那里进行解释。功能性可以包括直接由服务器提供的基于位置的服务，或者服务器可以向移动设备返回经签名的令牌，所述设备可以然后将所述经签名的令牌向前提交给单独的基于位置的服务。然而可替换地，有可能解释函数可以在移动设备上的“黑盒”类型的应用中（例如，其中该应用正在基于设备的物理位置提供位置相关的功能性，但不明确输出物理位置，或者不以可以被用于欺骗其他应用或者服务的形式输出物理位置）被实施。

在基于服务器的情况下，优选地，移动设备上的位置模块被配置为在移动设备自身处执行对经变换的位置的计算，以及然后通过网络向服务器提交其所计算的经变换的位置（但可替换地在辅助型实施方案的另一个示例中，由移动设备提交的信息可以包括原始的或者部分经处理的信号测量和相关参考节点的经变换的坐标，以便服务器计算经变换的位置以及然后在那里执行所述解释）。

在实施例中，解释函数包括将移动设备的人造的经变换的位置变换回实际物理坐标系统以便确定设备的物理位置的变换函数。例如，服务器可以以经签名的形式向移动设备返回物理位置，以便移动设备向前转发给取决于位置的服务，从而以安全的方式证明其位置。然而可替换地，将有可能将经变换的位置直接解释成关于是否提供对所述服务或者功能性的访问的决定，而不需要明确地将经变换的位置转换成物理位置，以及然后将物理位置解释成决定。

根据本文中所公开的另一个方面，提供了一种在位置系统中使用的服务器，在所述位置系统中，对在移动或者无线设备与多个参考节点中的每个参考节点之间被传送的信号进行的测量被用于确定移动设备的物理位置。服务器包括：参考节点中的每个参考节点所位于的物理坐标的相应集合与被分配给参考节点中的每个参考节点的经变换的坐标的相应集合之间的映射；以及接口，其被配置为接收指示所述无线设备的经变换的位置的信息，其从所述无线设备基于所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的坐标而被提交。服务器进一步包括变换函数，其被配置为，根据所述映射，从所述信息中确定移动设备的物理位置。

根据本文中所公开的另一个方面，提供了位置系统的参考节点的网络，每个参考节点位于物理坐标的相应集合处。这些参考节点中的每个参考节点包括：无线接口，其被配置为向具有将被确定的物理位置的移动或者无线设备传输相应信号，因此使移动设备能够取得对相应信号的测量；以及存储设备，其与所述参考节点中的每个参考节点所位于的物理坐标的相应集合与被分配给所述参考节点的经变换的坐标的相应集合之间的映射相对应地存储所述经变换的坐标的相应集合。所述节点的无线接口被配置为向移动设备传输经变换的坐标的相应集合，因此使移动设备能够获得基于所述信号测量和来自多个所述参考节点的经变换的坐标的、指示移动设备的经变换的位置的信息，以便移动设备向解释函数提交所述信息来访问与移动终端的物理位置相关的功能性。

在实施例中，经变换的坐标系统根据时变映射而映射到物理坐标系统。这样，对于恶意方来说更难以尝试随时间逐渐地习得变换。

根据本文中所公开的另一个方面，提供了一种在移动设备、服务器和/或参考节点上使用的对应的计算机程序产品。

根据本文中所公开的另一个方面，提供了一种包括移动设备、服务器和参考节点的网络的系统，所述移动设备、服务器和参考节点的网络具有根据本文中所公开的这些移动设备、服务器和参考节点的网络的实施例中的任一个实施例的特征。

附图说明

为辅助对本公开内容的理解和示出实施例可以如何被实施，作为示例参考附图，其中：

图1是包括室内定位系统的环境的示意表示，

图2是用于提供基于位置的服务的系统的示意方框图，以及

图3是用于提供基于位置的服务的系统的另一个示意方框图。

具体实施方式

图1图示出了根据本公开内容的实施例的被安装在环境2中的定位系统的示例。环境2可以包括：室内空间，其包括例如家庭、办公室、车间、购物中心、饭店、酒吧、仓库、机场、车站等的一个或多个房间、走廊或者大厅；或者诸如是花园、公园、街道或者运动场之类的室外空间；或者诸如是露台、塔或者大帐篷之类的被遮蔽的空间；或者诸如是车辆内部之类的任何其他类型的封闭的、开放的或者部分上封闭的空间。作为图示，在图1的示例中，正被讨论的环境2包括建筑物的内部空间。

定位系统包括位置网络4，其包括多个采用锚节点6形式的参考节点，每个锚节点6被安装在定位系统将运转在其中的环境2内的不同的相应的固定位置处。为了进行图示，图1仅示出了给定的房间内的锚节点6，但将认识到，网络4可以例如进一步扩展得遍及建筑物或者综合设施或者跨多个建筑物或者综合设施。在实施例中，定位系统是包括至少一些位于室内（一个或多个建筑物内）的锚节点6的室内定位系统，以及在实施例中，这可以是锚节点6仅位于室内的纯室内定位系统。尽管在其他实施例中，不排除网络4扩展到室内和/或室外，例如还包括位于跨室外空间的地方处的锚节点6，室外空间诸如是遮蔽建筑物之间的空间的园区、街道或者广场。

在更进一步的实施例中，参考节点6只要它们的位置可以仍然是已知的则不需要必然被安装在固定的位置处。例如，参考节点可以作为代替是诸如是GPS、GLONASS或者伽利略之类的基于卫星的定位系统的卫星。将就作为室内定位系统等的锚节点的参考节点6而言描述下面的内容，但将认识到，在全部的可能实施例中不一定都是这种情况。此外，虽然就无线的无线电而言描述了本公开内容，但所公开的技术可以被应用于诸如是可见光、超声波或者其他声波等的其他模态。

环境2被用户10占据，用户10具有被布置在他或她的身体附近（例如，被携带或者在口袋中）的无线设备8。无线设备8采用诸如是智能电话或者其他移动电话、平板型计算机或者膝上型计算机之类的移动用户终端的形式。在给定的时间处，移动终端8具有可以使用位置网络4被确定的当前物理位置。在实施例中，可以假设移动设备8的位置与用户10的位置基本相同，以及在确定设备8的位置时，其可以实际上是感兴趣的用户10的位置。另一个示例将是被布置在将被跟踪的物体附近（例如，被附着到所述物体，或者被放置在其之内）的移动跟踪设备。示例将诸如是汽车或者其他车辆、或者包装箱、盒或者其他容器。将就移动用户设备而言描述下面的内容，但将理解，这在全部实施例中不一定是限制性的，以及最概括地说，设备8可以是具有将在不同位置处被找到的潜力或者将被确定的迄今未知的位置的任何无线设备。进一步地，移动设备8的位置可以与关联的用户12或者它被布置在其附近的物体的位置可互换地被提及。

参考图1和2，环境2还包括使得能够进行与位置服务器14（包括位于一个或多个地点处的一个或多个服务器单元）的通信的至少一个无线接入点或者路由器12。一个或多个无线接入点12被放置为使得锚点6中的每个锚点在至少一个这样的接入点12的无线通信范围内。将就一个接入点12而言描述下面的内容，但将认识到，在实施例中，可以使用被分布在环境2的各处的一个或多个接入点12和/或无线路由器实施相同的功能。无线接入点12经由本地连接（诸如是经由本地的有线或者无线网络）或者经由广域网或者互联网络（诸如是互联网）耦合到位置服务器14。无线接入点12被配置为根据诸如是Wi-Fi或者Zigbee之类的短距离无线接入技术运转，通过使用所述短距离无线接入技术，锚节点6中的每个锚节点能够经由接入点12以及因此与位置服务器14无线地通信。可替换地，不排除锚节点6可以被提供以与位置服务器14的有线连接，但将就经由接入点12等的无线连接而言描述下面的内容。

移动设备8还能够使用例如是Wi-Fi或者Zigbee的相关无线接入技术经由无线接入点12进行通信，以及因此与位置服务器14通信。可替换地或者附加地，移动设备8可以被配置为经由诸如是无线蜂窝网络之类的其他装置与位置服务器通信，所述无线蜂窝网络诸如是根据一个或多个3GPP标准运转的网络。此外，移动设备8能够与碰巧出现在范围中的锚节点6中的任何锚节点无线地通信。在实施例中，该通信可以经由例如是Wi-Fi或者Zigbee的与被用于与接入点12通信的无线接入技术相同的无线接入技术来实施，但是在全部可能的实施例中不一定都是这种情况，例如，锚节点6可以可替换地在某些专用的本地化无线技术上向移动设备8广播。

概括地说，下面所描述的通信中的任何通信可以使用用于在相应的实体6、8、12之间进行通信的以上选项或者其他选项中的任何选项来实施，以及为了简洁起见，将不必每次重复各种可能性。

移动设备8包括位置模块9，位置模块9被配置为使移动设备能够根据以下内容运转。位置模块9可以用软件来实施，所述软件被存储在移动设备8的存储装置上，并且被配置为当在移动设备8的处理器上被执行时执行所描述的操作。可替换地，不排除由位置模块9使得能够进行的功能性中的一些或者全部功能性可以用专用硬件电路或者可配置或可重新配置的电路来实施。

锚节点6与移动设备8之间的信号是这样的信号，即：其测量被用于确定移动设备8的位置。在以设备为中心的方法中，锚节点6每个都广播信号，以及移动设备8监听，检测当前被发现在范围中的那些锚节点中的一个或多个锚节点，以及取得每个锚节点的相应的信号测量。每个锚节点6可以被配置为例如定期地（以规律的间隔）重复地广播其信号。对来自每个所检测的锚节点6的相应的信号所取得的相应的测量可以例如包括对信号强度（例如RSSI）、飞行时间（ToF）、到达角度（AoA）和/或任何其他随距离或者位置变化的属性进行的测量。在以网络为中心的方法中，移动设备8广播信号，以及锚节点6监听，检测当前在范围中的那些节点6中的一个或多个节点处的信号的实例。在此情况下，移动设备8可以例如定期地（以规律的间隔）重复地广播其信号。对来自移动设备8的信息的每个实例所取得的相应的测量可以包括对信号强度（例如RSSI）或者飞行时间（ToF）、到达角度（AoA）和/或任何其他随距离或者位置变化的属性进行的测量。在混合型方法的一个示例中，节点6可以取得测量，但然后将它们发送给移动设备8。

如果这样的信号测量是从多个锚节点6中的每个锚节点可得的，则有可能使用诸如是三边测量、多边测量或者三角测量之类的技术确定移动设备8相对于位置网络10的位置。通过将该相对位置与在计算中所使用的锚节点6的已知位置相结合，然后有可能确定移动设备8的“绝对”位置。绝对位置可以例如指就地球或者地图上的位置而言的地理位置，或者可以指建筑物或者综合设施的楼层平面图、或者具有比只简单地知道相对于位置网络4的位置更宽泛的意义的任何真实世界参照系上的位置。在以设备为中心的方法中，移动设备通过查询位置服务器14（例如，经由无线接入点12）查找相关节点6的位置，或者可替换地可以随着来自每个节点6的信号接收相应的位置。移动设备8然后执行计算以在设备8自身处确定绝对位置。另一方面，在以网络为中心的方法中，节点6向位置服务器14提交（例如，经由无线接入点12）它们所取得的信号测量，以及位置服务器14在服务器14处执行对绝对位置的计算。在辅助型或者混合型方法的示例中，移动设备8可以取得对来自节点6的信号的测量，但以原始或者部分处理的形式提交它们，以便计算在那里被执行或者完成。

通常需要来自至少三个参考节点的信号测量，虽然如果其他信息被考虑则有时有可能基于两个节点消除不可能或者不太可能的解。例如，如果假设位置被限于单个平面（例如，地平面或者建筑物的给定的楼层），则来自任何一个给定的节点6的测量限定移动设备8可能位于的点的圆周。两个节点给出两个圆周，其交点给出移动设备8可能位于的两个可能的点。三个节点和三个圆周足以给出在三个圆周的交点处的无歧义的解（尽管更多节点和圆周可以被用于提高准确度）。然而，在具有仅两个节点的情况下，有时可能有可能对那些点中的一个点进行忽视，作为不太可能或者不可能的解，例如是用户10不能对其进行访问的区域中的点或者与用户10的绘制轨迹（路径）不一致的点（通过“航位推算”进行消除）。可以关于三维定位做出相似的说明：严格地说，为获得无歧义的解要求限定四个球体的四个节点，但有时如果附加的信息可以被调用则可以基于较少节点做出估计。假设用户10被限于特定平面从而限于二维问题是这样的信息的一个示例。作为另一个示例，可以假设用户10被发现处于多个分立的楼层中的一个楼层，和/或航位推算类型的方法可以被用于消除用户的路线中的不太可能的跳跃。

通过无论什么技术确定了位置，该位置可以然后被用于评估移动设备8是否被准许对某个基于位置的服务或者其他这样的功能的访问。为此，提供了服务访问系统16，服务访问系统16被配置为，取决于移动设备8的绝对位置有条件地准许对服务的访问。在以设备为中心的方法中，移动设备通过经由无线接入点12的连接或者诸如是蜂窝连接之类的其他装置向服务访问系统16提交其所确定的绝对位置（例如，就地球坐标、地图坐标或者楼层平面图上的坐标而言）。服务访问系统16然后对该位置进行评估，以及如果该位置与该服务的提供一致（以及任何其他碰巧被实施的访问规则，例如还验证用户10的身份），则准许移动设备8对该服务的访问。在以网络为中心的方法中，位置服务器14例如经由通过本地的有线或者无线网络和/或通过诸如是互联网之类的广域网或者互联网络的连接向服务访问系统16提交移动设备8的所确定的绝对位置。可替换地，位置服务器14可以将绝对位置发送给移动设备8，以及移动设备可以然后将它转发给服务访问系统16。在另一个可替换项中，服务可以直接从位置服务器14来提供，或者可以甚至在运行在移动设备8自身上的应用上被实施。

要指出，图2在全部方向上示出了箭头，以图示出以设备为中心或者以网络为中心的方法的可能性，以及通过比较在本文中描述了这两种方法。然而，本公开内容特别关注信号测量由移动设备取得和/或位置计算的至少某些部分在移动设备处执行的以设备为中心或者至少部分以设备为中心（混合型或者辅助型）的方法。

下面是可以根据本公开内容的实施例被提供的位置相关的服务或者功能的一些示例：

-允许从运行在移动设备8上的应用对诸如是照明之类的器械进行的控制，其中，用户可以仅控制给定的房间或者地带中的照明或者器械（当被发现位于该房间或者地带或者可能关联的地带中时）；

-向移动设备8提供诸如是室内导航服务之类的导航服务（在此情况下，位置相关的功能包括至少向运行在移动设备8上的应用提供设备的绝对位置，例如，该应用可以然后使用该绝对位置在楼层平面图或者地图上显示用户的位置）；

-向移动设备8提供基于位置的广告、报警或者其他信息（例如，当用户10在博物馆附近行走时为设备8提供关于展览的信息，或者当用户10在商店或者购物中心附近行走时向设备8提供关于产品的信息）；或者

-如果设备8出现在特定区域中，则接受来自移动设备的取决于位置的支付，例如，商店中的支付、过路费的支付、“按里程付费”汽车租赁或者举办场所或景区的入场费。

例如，在实施例中，服务访问系统16被配置为，控制对被安装或者以其他方式布置在环境2中的照明网络的访问。在此情况下，环境2包括多个光源（未示出）和包括访问系统16的照明控制系统。光源可以例如被安装在天花板和/或墙壁中，和/或可以包括一个或多个自由站立单元。光源被安排为接收来自控制器的照明控制命令。在实施例中，这也可以使用与锚节点6和/或移动设备8用于与无线接入点12通信的无线接入技术相同的无线接入技术和/或与被用于在移动设备8与锚节点6之间传送信号以便取得位置测量的无线接入技术相同的无线接入技术（例如，Wi-Fi或者Zigbee）经由无线接入点12来实现。可替换地，照明控制器可以通过例如是单独的有线或者无线网络的其他装置与光源通信。通过任一种方式，照明控制器的访问系统16被配置为具有一个或多个取决于位置的控制策略。例如，一个控制策略可以限定用户10可以仅使用他或她的移动设备8控制诸如是房间之类的特定区域中的灯（仅当被发现在该区域内或者特定的已限定的附近的区域内时）。作为另一个示例控制策略，移动设备8仅控制在用户的当前位置的特定邻近处内的那些光源。

对照明系统的基于位置的控制可能看起来像几乎不具有滥用的潜力的良性应用。然而，特定的安全性威胁可能存在，因为恶意方可以当该方未有效地位于在诸如是被照明的房间之类的相关区域中时尝试控制照明。恶意方可以因此导致对诸如是房间的占用者、建筑物的拥有者或者事件的组织者等的合法用户的危害、破坏或者公害。例如，恶意方可以通过当房间被占用时关闭灯使占用者暴露于危险中；或者可以通过不规律地控制灯引起恐慌、生产力损失或者诸如是恶心或者癫痫之类的疾病；或者可以通过当房间未被占用时打开灯故意地浪费资源。

其他的位置相关的服务或者功能还可能是易被滥用的。例如，某个人可能寻求对他或她未被授权的位置敏感信息的访问，或者可能出于洗钱的目的寻求从假的位置做出支付。

由于这些或者其他的原因，尝试防止恶意方通过提交假的位置访问位置相关的服务或者功能性或者至少使这更困难因此将是合期望的。

根据本公开内容的实施例，安全性威胁可以通过以使得移动设备8可以仍然对信号测量做出计算但不获取对与那些测量相对应的真实定位的访问、而位置服务器14可证实实际设备定位的方式引入锚节点6的位置的具有时间戳的编码而被缓解。

此概念的一种实施方案在图3中被图示出。位置网络4中的每个锚节点6具有在该位置网络4的锚节点6中唯一的相应标识符（ID）。这些ID可以由位置服务器14分配给锚节点6，或者至少安排使得位置服务器14存储与锚节点6相同的ID的记录。

在运转中，每个锚设备6仅将其相应的ID包括在其向移动设备8发出的信号中（即，不发送其真实位置）。所述ID在图3中被标记为ID_i，其中，i指相应的锚节点6。所述ID可以与时间戳t一起被发送，以指示信号在此时从节点6被发送的时间，或者可替换地，移动设备8可以添加时间戳，以指示它在此时被听到的时间。移动设备8然后向位置服务器14呈现它在它当前的位置听到的ID连同相应的时间戳，以及请求位置服务器14返回由所呈现的ID标识的相应的锚节点6的位置。

位置服务器14维护锚节点6位置的映射。在实施例中，这通过维护在其中每个条目包括以下各项之间的映射的位置数据库来实施：锚节点6中的相应一个锚节点的ID_i、在物理坐标系统中的相应锚节点6的实际物理位置，以及在（相对于物理坐标系统被变换的）经变换的坐标系统中该锚节点6的经变换的位置。位置数据库可以包括例如取决于位置网络4的范围的从小型查找表往上的任何种类和大小的数据结构。可替换地，映射可以以物理位置与经变换的位置之间的算法或者分析公式映射的形式被实施（要指出，映射不必暗指数据库、表格或者查找，尽管那些在实施例中是可能的项）。

如本文中所指的物理位置意味着实际的真实世界位置，以及物理坐标系统指实际的真实世界参照系。物理位置可以例如就关于地球或者地图的地理坐标、或者关于建筑物或者综合设施的楼层平面图、或者关于基于真实世界中的一个或多个特征或者点所限定的并且在真实世界中有意义的任何参照系的坐标而言被表述。另一方面，经变换的位置是人造的位置，以及经变换的坐标系统是人造的参照系，其在不被变换回物理坐标系统的情况下其自身对于真实世界不是有意义的。

当移动设备8向服务器14呈现它在它当前的位置可以听到的节点6的ID时，位置服务器14通过向移动设备8提供那些节点6的经变换的坐标（例如，通过基于相应的ID在数据库中查找经变换的坐标，或者通过分析公式运行每个节点的物理位置）做出响应。然而，位置服务器不向移动设备8提供节点6的实际物理坐标。

在一个可替换的变型中，锚节点6中的每个锚节点可以被安排为，从位置服务器14接收它自身的位置的经变换的版本，以及将此随它相应的ID一起传输给移动设备8（但服务器14或者节点6都不向移动设备8提供节点的物理位置）。因此，在该变型中，移动设备8可以跳过针对（经变换的）节点位置查询位置服务器14的步骤。

在任一种方式中，映射优选是时变的，使得它不能被恶意方轻易地习得。位置服务器14管理时变的映射，例如定期地更新它。在上面的第一个变型中，位置服务器14因此向移动设备8提供在由所提交的时间戳限定的时间处当前生效的经变换的坐标的当前版本。在第二个变型中，位置服务器14保持每个锚节点6被更新为具有它相应的经变换的坐标的当前版本，例如定期地向它们发送新的版本。

映射使得锚节点6的被映射的定位仍然允许在距离的给定集合内球体的一致的交点（或者，如果问题被限于二维，则是圆周）。在实施例中，映射可以包括坐标的移位（即，平移）、坐标的旋转、或者这些项的线性组合。更概括地说，其他示例包括执行一个或多个移位、旋转、反射、缩放操作、或者剪切类型的操作（轴的偏移）、或者任何更复杂的（一个或者多个）操作、或者这些项的任何线性或者非线性的组合。还要指出，坐标系统不必暗指笛卡尔坐标或者甚至正交坐标（尽管那些是可能的项）。例如，在剪切操作的情况下，轴被偏移。

一旦从位置服务器14被提供以相关节点6的经变换的坐标，移动设备8计算它相对于经变换的节点位置的位置，位置仅给出与它在物理坐标系统中的实际物理位置不同的它的位置的人造的经变换的版本。因此，不允许移动设备8明确知道它自身的物理坐标。

在该阶段，存在用于利用经变换的位置的一些选项。在实施例中，服务访问系统16是至少在某种意义上与位置服务器14分离的，例如由与本地化不同的提供商运行。在这样的情况下，服务访问系统可以预期从移动设备8接收位置。因此，在实施例中，在已经计算了在经变换的参照系中的它自身的位置的经变换的版本的情况下，移动设备8向位置服务器14提交它的位置的经变换的版本。位置服务器14被配置为提供解释函数，该解释函数响应于接收位置的经变换的版本，通过将它变换回物理坐标系统对此进行解释，因此基于设备的位置的经变换的版本计算实际物理位置。该物理位置是移动设备8的实际的真实世界位置（并且也是在上面所讨论的意义上的“绝对”位置）。还要指出，所述功能可以被实施为分析公式、算法或者查找，并且不限于该方面。

位置服务器14然后将实际物理位置的经签名的版本发送回移动设备8。签名是服务于一个或两个目的的密码过程的结果。首先，它可以证明位置数据来自受信任的源的真实性，受信任的源在此情况下是位置服务器14（如与由恶意方生成并且仅经由或者通过移动设备8被提交相对的）。可替换地或者附加地，签名可以对物理位置进行加密，以致移动设备8的恶意用户仍然不能访问真实位置或者推断变换的细节。

为获得对服务的访问，移动设备8然后向服务访问系统16呈现经签名的位置，服务访问系统16包括对物理位置数据进行解密和/或验证它的真实性所要求的密钥。在这样的条件下，位置访问服务16向移动设备8提供对正被讨论的服务的访问，例如，允许来自移动设备8的请求控制诸如是照明系统之类的器械的某个方面。

在可替换的实施例中，移动设备8可以从不被提供以甚至采用经签名的形式的它的物理位置。作为代替，可以直接从位置服务器14提供服务或者至少对服务的访问的准许，以致移动终端8不需要接收物理位置或者将它提交给单独的服务访问系统16。在这样的实施例中，位置服务器可以通过将它变换回物理坐标系统以及然后确定该物理位置是否与允许对服务的访问一致来解释经变换的位置。可替换地，位置服务器14可以通过将它直接映射到关于访问的决定上来解释设备的位置的经变换的版本（例如，它被编程为具有如果设备8的经变换的位置在经变换的坐标系统的坐标的一个或多个特定范围内则允许该设备8访问的规则）。

在另一个可替换项中，服务访问系统16可以被配置为具有对经变换的坐标系统的认识，以致它可以提供解释移动设备的计算机位置的函数。在这样的实施例中，移动设备8可以将它的位置的经变换的版本直接提交给位置访问系统16以便被解释，而不在解释中涉及单独的位置服务器14。在这样的实施例中，服务访问系统16可以通过将设备的位置的经变换的版本直接映射到关于是否准许对相关服务的访问的决定上来进行解释（例如，设备8如果它的经变换的位置在经变换的坐标系统的坐标的一个或多个特定范围内则被允许访问）。

在更进一步的可替换实施例中，移动设备8可以向运行在移动设备8自身上的本地应用提交它的经变换的位置或者它的经服务器返回的物理位置，而非向例如位置服务器14或者位置访问系统16的另一实体提交它。应用可以被实施为难以逆向工程的“黑盒”型应用。应用然后基于物理的或者经变换的位置提供服务或者功能。例如，应用可以从服务器14接收回经签名的物理位置，以及内部地对此进行解密，例如用以解锁应用的某个特征或者在本地地图或者楼层平面图上地理地显示位置（而不明确向用户泄漏物理坐标）。可替换地，经变换的位置可以直接在应用内被内部地解释（例如，如果经变换的位置在经变换的坐标系统的坐标的一个或多个特定范围内则它提供某个特征）。在这样的实施方案中，可能存在恶意用户能够滥用位置的稍微更大的风险，但因为用户不理解经变换的坐标系统，所以变换仍然使这更困难，或者至少可以发现它比严格地字面上的物理坐标系统更令人困惑（尤其是如果变换随时间改变的话）。

要指出：已就差不多完全以设备为中心的实施方案（允许由位置服务器14进行的映射和解释）描述了上面的内容，即，其中移动设备8执行以下两项：取得对从锚节点6接收的信号的测量，以及执行计算（例如，三边测量）以确定它的位置（虽然是在经变换的坐标系统中）。然而，在其他实施例中，还有可能在部分以设备为中心的实施方案（其可以被称为混合型或者辅助型方法）中使用所公开的观点。在此情况下，移动设备8可以基于来自锚节点6的信号执行信号测量，以及还从锚节点6接收经变换的位置，但然后将这些原始的或者部分经处理的内容提交给位置服务器14，以便服务器14执行对设备的经变换的位置的计算（例如，三边测量）和回到真实世界中的解释。可替换地，锚节点6可以基于它们从移动设备8接收的信号的实例执行信号测量，但然后将这些内容发送给移动设备8，移动设备8可以使用其在移动设备8处计算它的经变换的位置（例如，执行三边测量）。

概括地说，给定本文中的公开内容，将看到提供经变换的节点坐标的观点可以以各种方式被使用，以使得对于恶意方来说更难以在不知道变换或者解释的情况下呈现假的位置。

现在作为图示提供物理坐标系统与经变换的坐标系统之间的映射的一个详细示例。将认识到，这不是限制性的，并且其他映射是可能的。

在常规的以设备为中心的定位中，将被定位的无线（移动）设备要求知道锚节点的位置，以基于信号测量对自身进行定位。为方便起见，例如假设锚节点在与处的第i个锚节点相同的平面中，i = 1, …, N，其中，N是锚节点的数量。令移动设备位于处。基于信号测量（例如，RSSI和/或ToF），移动设备获得与第i个锚节点相距的距离估计。然后，未知的位置是以下N个非线性方程的解：

一种解这些方程的方法是通过减去方程的对（例如，从第一个i=1开始被减的N-1个方程），因此导致产生采用的N-1个线性方程。则是以下方程的解：

其中

基于它的位置，可以向用户或者设备8准许安全的访问。

如所讨论的，安全性威胁存在于这样的常规的以设备为中心的定位中，因为位置网络和/或服务访问系统不能验证设备正在正确地报告它的定位并且不是正在伪造或者重播它。

考虑具有处的设备的给定时间。第i个锚设备定位是，并且它的身份是ID_i。设备在时间戳t处从ID_i，i=1, …, N获得信号测量，以及与ID_i相对应地获得估计的距离d_i。它将具有时间戳t的ID_i，i=1, …, N呈现给位置服务器。位置服务器对应用时变的映射，并且获得对应的经映射的位置：

其中具有

其中，旋转和平移的组合可以被用作被应用于位置坐标上的映射。位置服务器将坐标作为ID_i的定位发送给设备。移动设备使用例如是三边测量的某种定位算法从这些坐标和距离估计中计算定位。所计算的定位然后被发送给位置服务器。位置服务器然后如下地计算移动设备的实际定位（而不要求知道所估计的距离值）：

位置服务器可以然后将定位的、使用公钥签名算法（例如，基于RSA或者DSA的X.509证书）进行签名的版本发送给移动设备8，该版本可以然后被移动设备用于获得服务访问。

将认识到，已仅作为示例描述了上面的实施例。通过研究附图、本公开内容和所附的权利要求，可以由本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或者步骤，以及不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。单个处理器或者其他单元可以履行在权利要求中被详述的几个项目的功能。特定措施在相互不同的从属权利要求中被详述的单纯事实不指示这些措施的组合不能被加以使用。计算机程序可以被存储/分布在合适介质上，诸如是随其他硬件一起或者作为其他硬件的部分被提供的光学存储介质或者固态介质，但也可以以其他形式被分布，诸如经由互联网或者其他有线或者无线的电信系统。权利要求中的任何参考符号不应当理解为限制范围。

Claims (16)

1.一种具有物理位置的无线设备，所述无线设备包括：

无线接口，用于与参考节点的网络通信，每个参考节点位于物理坐标的相应集合处；以及

位置模块，其被配置为获得在所述无线接口与多个所述参考节点中的每个参考节点之间被传送的相应信号的测量，以及被配置为被提供以相对于所述物理坐标而被变换的所述多个参考节点中的每个参考节点的经变换的时变坐标的相应集合；

其中，所述位置模块被配置为：使用所述信号测量和所述多个参考节点的经变换的时变坐标，向解释函数提交指示所述无线设备的经变换的位置的信息，以及因此访问与所述无线设备的所述物理位置相关的功能性。

2.根据权利要求1所述的无线设备，其中，所述位置模块被配置为在所述无线设备处执行计算以便基于所述信号测量和经变换的时变坐标来确定所述经变换的位置，以及被提交给所述解释函数的所述信息包括所述经变换的位置。

3.根据权利要求2所述的无线设备，其中，所述解释函数包括变换函数，以及所述无线设备被配置为向所述变换函数提交经变换的位置以便被变换为物理位置，因此访问与所述物理位置相关的所述功能性。

4.根据权利要求1、2或3所述的无线设备，其中，所述解释函数在服务器上被实施，所述无线设备的所述位置模块被配置为通过网络向所述服务器提交所述信息。

5.根据权利要求1、2或3所述的无线设备，其中，所述功能性包括：所述物理位置被提供给所述无线设备。

6.根据权利要求5所述的无线设备，其中，所述物理位置以经签名的形式被提供给所述无线设备。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的无线设备，其中，所述功能性包括基于位置的服务，对所述基于位置的服务的访问以所述无线设备的所述物理位置为条件。

8.根据权利要求6所述的无线设备，其中，所述功能性包括基于位置的服务，以及所述位置模块被配置为向所述基于位置的服务提交所述物理位置的经签名的形式，对所述基于位置的服务的访问以所述无线设备的所述物理位置和对由所述无线设备提交的所述物理位置的经签名的形式进行验证为条件。

9.根据权利要求1、2、3、6或8所述的无线设备，其中，所述位置模块被配置为通过在所述无线设备处执行所述测量来获得所述信号测量。

10.根据权利要求1、2、3、6或8所述的无线设备，其中，所述位置模块被配置为从所述多个参考节点中的每个参考节点接收相应标识符，以及被配置为通过向服务器提交所述标识符以及作为响应接收回经变换的时变坐标的相应集合而从所述服务器被提供以所述经变换的时变坐标。

11.根据权利要求1、2、3、6或8所述的无线设备，其中，所述位置模块被配置为通过从所述多个参考节点中的每个参考节点接收经变换的时变坐标的相应集合而被提供以所述经变换的时变坐标。

12.根据权利要求1、2、3、6或8所述的无线设备，其中，所述经变换的时变坐标系统根据时变映射而映射到所述物理坐标系统。

13.一种用于在具有物理位置的无线设备上使用的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括代码，所述代码被体现在计算机可读介质上并且被配置以便当在所述无线设备上被执行时执行以下操作：

与多个参考节点无线地通信，每个参考节点位于物理坐标的相应集合处；

获得在所述无线设备与所述多个参考节点中的每个参考节点之间被无线地传送的相应信号的测量；

接收相对于所述物理坐标而被变换的所述多个参考节点中的每个参考节点的经变换的时变坐标的相应集合；以及

使用所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的时变坐标，向解释函数提交指示所述无线设备的经变换的位置的信息，以及

因此访问与所述无线设备的所述物理位置相关的功能性。

14.一种用于在位置系统中使用的服务器，在所述位置系统中，在无线设备与多个参考节点中的每个参考节点之间被传送的信号的测量被用于确定所述无线设备的物理位置，所述服务器包括：

所述参考节点中的每个参考节点所位于的物理坐标的相应集合与被分配给所述参考节点中的每个参考节点的经变换的时变坐标的相应集合之间的映射；

接口，其被配置为接收指示所述无线设备的经变换的位置的信息，其从所述无线设备基于所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的时变坐标而被提交；以及

变换函数，其被配置为根据所述映射而从所述信息中确定所述无线设备的所述物理位置。

15.一种位置系统的参考节点的网络，每个参考节点位于物理坐标的相应集合处，并且每个参考节点包括：

无线接口，其被配置为向具有将被确定的物理位置的无线设备传输相应信号，因此使得所述无线设备能够进行所述相应信号的测量；以及

存储设备，其与所述参考节点中的每个参考节点所位于的物理坐标的相应集合和被分配给所述参考节点的经变换的时变坐标的相应集合之间的映射相对应来存储所述经变换的时变坐标的相应集合；

其中，所述无线接口被配置为向所述无线设备传输经变换的时变坐标的相应集合，因此使得所述无线设备能够基于所述信号测量和来自多个所述参考节点的所述经变换的时变坐标而获得指示所述无线设备的经变换的位置的信息，以便所述无线设备向解释函数提交所述信息来因此访问与所述无线设备的所述物理位置相关的功能性。

16.一种位置系统，包括：

无线设备，其具有将被确定的物理位置；

所述位置系统的参考节点的网络，每个参考节点位于物理坐标的相应集合处；以及

服务器，其包括所述参考节点中的每个参考节点所位于的物理坐标的相应集合与被分配给所述参考节点中的每个参考节点的经变换的时变坐标的相应集合之间的映射；

其中，所述无线设备被配置为获得在所述无线接口与多个所述参考节点中的每个参考节点之间被传送的相应信号的测量，以及被配置为被提供以用于所述多个参考节点中的每个参考节点的经变换的时变坐标的相应集合；以及

其中，所述无线设备进一步配置为：使用所述信号测量和所述多个参考节点的所述经变换的时变坐标来提交指示所述无线设备的经变换的位置的信息；以及

所述服务器被配置为将所述经变换的位置变换成所述物理位置，所述位置系统因此提供对与所述无线设备的所述物理位置相关的功能性的访问。