CN106664530B - 用于提高位置和接近度确定的准确性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的包括信标生成集群的系统。每个集群包括用于广播主信标的主站和定位成沿一方向与主站相距偏移距离的、用于广播次信标的偏移辅助站。偏移距离和方向对于所有集群来说是唯一的，使得通过进一步利用由集群提供的次信标来减小抖动区域，在抖动区域内，移动计算设备不能根据检测主信标来确定更靠近相邻主站中的哪一个主站。可通过使每个主站或次站与用于利用空间和时间分集以减少接收信号强度指示符(RSSI)波动的多个共同定位的广播单元一起安装来减小RSSI的波动。在另一设置中，多个偏移辅助站用于每个集群。

Description

用于提高位置和接近度确定的准确性的方法和系统

技术领域

本发明涉及由移动计算设备基于从附近的信标生成站发送的信标而执行的位置或接近度确定。

背景技术

在本文中，说明书和随附的权利要求使用了下述定义。“位置确定”的意思是确定特定设备的位置。通常，通过在感兴趣区域上的已知位置处安装信标广播站的网络来辅助位置确定，以使得当设备收听由这些站发出的信标时，能够通过接收的信标的信号强度或其到达时间估计设备的位置。“接近度确定”的意思是确定设备与特定信标生成站之间的接近的程度。“接近的程度”是用于指示设备距离信标广播站有多远的描述性修饰语。作为示例，一组这样的描述性修饰语包括“紧靠”、“近”、“远”和“未知”。注意，接近度确定不提供设备和站之间距离的定量值。接近度确定可通过首先测量从站发出的信标的接收信号强度指示符(RSSI)值来实现。然后，将测量的RSSI值映射到对应的描述性修饰语。这种方法通常用于蓝牙低能耗(BLE)使能的设备。“移动计算设备”是便携式电子设备，其具有计算能力，并且配置为提供无线通信和支持位置或接近度确定。例如，移动计算设备可以是BLE使能的智能电话或配备有兼容BLE的功能的手持式平板计算机。

来自电池驱动的信标广播站的BLE信号是室内定位技术的核心。移动计算设备检测来自一个信标广播站的信标，并且可以粗略地计算到该站的距离并因此估计移动计算设备的位置。站被放置在感兴趣的区域周围的已知位置处并且每个站重复地发射无线电信标。当移动计算设备检测到由站发射的信标时，可通过测量发射的信标的RSSI值来确定移动计算设备相对于站的位置。然而，在BLE位置确定系统中遇到的一个现实问题在于BLE信标是在工业、科学及医疗(ISM)频带中发射的。共信道干扰(例如，WiFi信号)的存在引入了测量的RSSI值的波动并且因此降低了通过所述系统取得的位置确定的准确性。增加RSSI波动的另一因素是多径衰落的出现，特别是在需要位置确定的室内环境中。减小RSSI波动是合意的，以便在存在共信道干扰和多径衰落的情况下提高位置确定准确性。

BLE系统对于接近度确定也是有用的。图1描绘了将BLE信标生成站105的广播覆盖区域170分割成多个区带以进行接近度确定的实用方案。“紧靠”的第一区带110被指派给和站105相距0.5m内的区域，“近”的第二区带120被指派给0.5m到2m之间的另一区域，“远”的第三区带130被指派给2m到30m之间的更远区域，并且可能地，“未知”的额外区带140被分类为当移动计算设备107在广播覆盖区域170之外时的区域。其他的分区方案也是可能的。在一些方案中，取决于发射功率，第三区带130可延伸达到50m或甚至100m。然而，在一些基于位置的应用中，第三区带130的大小可能被考虑得过大。具有较精细区带的方案是合意的。如果能够减小由于共信道干扰和多径衰落引起的RSSI波动，就可以使得这样的方案的实现较为简单。

除了需要减小RSSI波动之外，在BLE系统中还遇到另一挑战。对于位置确定的高级解决方案——其中期望要在二维区域中准确地定位移动计算设备的用户并在地图上显示用户的所在之处(区带或位置)，需要若干个BLE信标广播站。理想地，站具有连续的广播覆盖区域(通常大小相同)，以使得当移动计算设备从一个广播覆盖区域行进到另一个个广播覆盖区域时，可以清楚地识别最靠近移动计算设备的站。然而，实际上，相邻站的广播覆盖区域通常有重叠。存在移动计算设备落入两个或更多个区带之间的抖动(jittering)区域的可能。抖动区域是区带之间重叠的区域。抖动区域的存在造成位置确定的不确定性，原因是移动计算设备不能够确定更靠近两个或更多个相邻站中的哪一个站。如果能尽可能多地减小抖动区域也是合意的。

尝试增加位置或接近度确定的定位准确性的现有技术例如包括下述技术。在CN103983266公开的系统中，除了利用信标之外还进一步监测用户的移动方向和步伐。在CN105353351建议的另一系统中，分析多个信标的到达时间以改善定位准确性。在US8965411公开的又一系统中，针对不同信标使用了不同的发射功率，这提供了用于增加定位准确性的附加信息。然而，前述三种系统具有系统设计显著地复杂的共同缺点。将在这三种系统中使用的技术应用到BLE系统意味着需要对BLE系统进行相当大的修改。在US2015105099的系统中，每个信标与群组值关联。分组可基于多种标准，包括地理位置、工作组分配、收发器类型或其他约束信息。然后在RSSI确定中排除具有少数群组值的信标。然而，RSSI波动可能引入不正确的信标排除并且由此降低定位准确性。此外，当部署新信标时，需要调整分组结果。后一缺点使系统设计复杂化。

鉴于上述理由，现有技术中需要一种技术以在信标信号测量期间存在共信道干扰和多径衰落的情况下减小RSSI波动并减小抖动区域。所述技术不仅用于BLE系统，还对使用信标使移动计算设备执行位置或接近度确定的其他无线系统有利。

发明内容

在本发明的第一方面中，用于使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的系统具有减小抖动区域的优点。

所述系统包括多个信标广播集群。单个集群包括用于广播主信标的主站和一个或多个偏移辅助站，每一个偏移辅助站用于广播次信标。每一个偏移辅助站具有大小基本上类似于主站的广播覆盖区域的广播覆盖区域。如果在单个集群中仅存在一个偏移辅助站，则该偏移辅助站定位成沿预定方向与主站相距一定偏移距离。如果在单个集群中存在多个偏移辅助站，则单个集群的主站和偏移辅助站定位成形成均匀间隔的站序列，其中主站在该序列的一端。另外，序列中相继的站以偏移距离间隔开，并且每个偏移辅助站沿预定方向从主站定向。在集群当中，相邻的两个或更多个主站的广播覆盖区域相互地部分重叠。另外，用在限定单个集群的主站和每个偏移辅助站的位置中的偏移距离和方向对于所有集群来说是唯一的。其使得通过进一步利用由具有所述相邻的两个或更多个主站的集群提供的次信标来减小抖动区域，在所述抖动区域内，移动计算设备不能根据检测所述相邻的两个或更多个主站的主信标来确定更靠近所述相邻的两个或更多个主站中的哪一个主站。

所述方向和偏移距离可选择成使得在单个集群中，每个偏移辅助站位于不与任何其他集群的主站的广播覆盖区域重叠的主站的广播覆盖区域的内部。

所述方向还可选择为基本上类似于从第一主站到第二主站的指向方向，其中第一和第二主站选自集群中的多个主站，并且具有重叠的广播覆盖区域。所述偏移距离可选择为小于第一和第二主站之间距离的一半。

在本发明的第二方面，进一步改进在第一方面中公开的系统以减小RSSI波动。

在所述系统中，单个集群的主站包括多个共同定位的广播单元的第一群组。第一群组中的每个广播单元中被配置为广播分量主信标信号，以使得从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号共同地形成主信标。另外，分量主信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用主信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的主信标的RSSI值。

另外，单个群集中的每个偏移辅助站包括多个共同定位的广播单元的第二群组。第二群组中的每个广播单元被配置为广播分量次信标信号，以使得从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号共同地形成次信标。分量次信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用次信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的次信标的RSSI值。

在本发明的第三方面，提供了一种当提供了上面公开的系统的任一实施方式时由移动计算设备执行位置或接近度确定的方法。

根据所述方法，测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的主信标以给出第一RSSI值，除非主信标不可检测。当利用空间分集时，通过对从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第一RSSI值。当进一步利用时间分集时，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量主信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值。

另外，测量从单个集群发送并且在移动计算设备处接收的每个次信标以给出第二RSSI值，除非次信标不可检测。当利用空间分集时，通过对从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第二RSSI值。当进一步利用时间分集时，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量次信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值。

对所有集群重复测量主信标和测量每个次信标的步骤。

根据获得的第一和第二RSSI值，确定移动计算设备是否位于扩大的覆盖区域的外部。通过扩大集群中的主站和偏移辅助站的广播覆盖区域来形成扩大的覆盖区域。

当确定移动计算设备不在扩大的覆盖区域的外部时，根据获得的第一和第二RSSI值确定移动计算设备位于其上的区带。所述区带选自多个候选区带。所述候选区带通过沿集群中所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域而获得。

如下文的实施方式所展示的那样公开了本发明的其他方面。

附图说明

图1描绘了将BLE信标生成站的广播覆盖区域分割成多个区带以进行接近度确定的方案。

图2A描绘了具有用于信标广播的两个主站的网络。

图2B描绘了根据本发明的示例性实施方式的图2A的网络，其中每个主站进一步包括偏移辅助站，其中偏移辅助站定位成沿与从一个主站到另一个主站的指向方向相同的方向与主站相距偏移距离。

图2C描绘了根据本发明的一个实施方式的图2A的网络，其中每个主站进一步包括偏移辅助站，其中，与图2B不同，偏移辅助站以不同于前述的指向方向的另一方向从主站移位。

图2D示意了通过组合所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域来形成扩大的覆盖区域，并且通过沿广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域来限定不同区带。

图3示意了主站的网络和将偏移辅助站结合到每个主站以形成集群之后的最终网络的一种配置。

图4示意了主站的网络和将偏移辅助站结合到每个主站以形成集群之后的最终网络的另一种配置。

图5示意了主站的网络和将两个偏移辅助站结合到每个主站以形成集群之后的最终网络的进一步配置。

图6描绘了(a)具有用于取得空间分集的多个广播单元的站(其为主站或偏移辅助站)，以及(b)由该站生成的分量信标信号的空间-时间表示。

图7描绘了根据方法的示例性实施方式的步骤的流程图，所述方法用于在使用公开的系统的任一实施方式时使移动计算设备执行位置或接近度确定。

具体实施方式

此处，在说明书和随附的权利要求书中，还使用以下定义。信标生成站的“广播覆盖区域”的意思是由站发出的信标的信号强度高于预定的阈值信号强度的区域，其中信标的信号强度是预测的信号强度或实际测量的信号强度，由本领域技术人员根据实际情形来确定预测的信号强度或实际测量的信号强度哪一个更合适。例如，如果站被设计为具有特定广播覆盖区域，则前述的信号强度优选为预测的信号强度。如果站在原地被调整为具有特定广播覆盖区域，则前述的信号强度优选为测量的信号强度。阈值信号强度通常根据用于接收信标的设备的无线电信号检测灵敏度来确定。用于使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的系统中的“主站”的意思是在位置或接近度确定中移动计算设备参考的信标广播站。例如，主站用作参考点以使得移动计算设备将其位置确定为并报告为距离主站的距离。“偏移辅助站”的意思是与特定主站一起工作的信标广播站，其中偏移辅助站在物理上不与主站位于相同的地方，并且将附加的信标广播到移动计算设备以辅助移动计算设备确定其位置或距离主站的接近度。偏移辅助站被称为与前述的特定主站“关联”。通常，偏移辅助站位于该主站附近。“集群”或“信标广播集群”的意思是包括一个主站和与其关联的一个或多个偏移辅助站的一组信标广播站。

尽管本发明对于BLE系统具有明显的实用应用，但是本发明不仅限于符合BLE规范的位置或接近度确定系统。本发明适用于基于利用信标来使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的任何位置或接近度确定系统。

本发明的第一方面用于提供一种系统，其用于使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的系统，该系统具有在存在重叠的广播覆盖区域的情况下减小抖动区域的优点。

发明人已经发现可以通过引入相对于每个原本使用的站偏移定位的一个或多个辅助信标生成站来减小抖动区域。以这种方式，借助于由原本使用的站提供的信息而增强的由辅助站提供的附加信息，通过移动计算设备进行的位置或接近度确定更加准确。为清楚起见，前述的站称为主站，而每个辅助信标生成站被命名为偏移辅助站。

示例性地，在此公开的系统包括多个信标广播集群。单个集群包括用于广播主信标的主站，移动计算设备在位置或接近度确定中可使用所述主信标。主站具有广播覆盖区域。单个集群进一步包括均用于广播次信标的一个或多个偏移辅助站，移动计算设备在位置或接近度确定中可使用所述次信标。每个偏移辅助站具有大小基本上类似于主站的广播覆盖区域的广播覆盖区域。主信标和每个次信标配置为在移动计算设备处可区分，以使得源自于主信标和次信标的信息片断是独立的并且因此是可组合的以提高位置或接近度确定的位置准确性。如果主信标和次信标符合BLE规范，则可以通过根据BLE规范用不同的UUID、主要值和次要值来编码这些信标，并且可选地通过以不同的BLE限定的无线电信道来发射这些信标，使得这些信标在移动计算设备处可区分。

在集群当中，相邻的两个或更多个主站的广播覆盖区域相互地部分重叠。该状况仅是一个或多个抖动区域的产生的一种反映，而一个或多个抖动区域的产生是本发明所要解决的问题。显然，系统包括一个或多个独立的主站、每一个主站具有不与系统中的任意其他主站的广播覆盖区域重叠的广播覆盖区域是可能的。

在单个集群中，主站和一个或多个次站以下述的特定方式定位。在单个集群中仅存在一个次站的最简单的情况下，偏移辅助站定位成沿预定方向与主站相距偏移距离。如果单个集群具有多个偏移辅助站，则主信标站和偏移辅助站定位成形成站的均匀间隔的序列，其中主站在序列的一端。序列中相继的站以偏移距离间隔开，并且每个偏移辅助站沿预定方向从主信标站定向。特别地，用在限定单个集群中的主站和一个或多个偏移辅助站的位置中的偏移距离和预定方向对于系统中所有集群来说是唯一的。如稍后将会展示的，该条件使得抖动区域(在所述抖动区域内，移动计算设备不能根据检测具有重叠的广播覆盖区域的主站的主信标来确定更靠近这些主站中的哪一个主站)通过进一步利用由具有这些主站的集群提供的次信标而得以减小。

为了展示抖动区域的减小，考虑具有部分重叠的广播覆盖区域的两个主站的代表性情况。本领域技术人员将理解，抖动区域减小的相同推理适用于具有两个以上主站的情况。

图2A描绘了分别具有第一广播覆盖区域271和第二广播覆盖区域272的第一主站201(标记为“S1”)和第二主站202(标记为“S2”)。第一广播覆盖区域271和第二广播覆盖区域272分别以第一边界211和第二边界212为边界。为简便起见，两个广播覆盖区域271、272被设置为具有相同大小。注意，两个广播覆盖区域271、272的重叠产生抖动区域278。为方便起见，从第一主站201到第二主站202的指向方向通过标号250标记。

在图2A的顶部，图2B向第一主站201添加了第一偏移辅助站206(标记为“S1off”)以形成第一集群281，并且向第二主站202添加了第二偏移辅助站207(标记为“S2off”)以形成第二集群282。第一和第二偏移辅助站206、207定位成沿相同方向255分别与第一和第二主站201、202相距第一距离251和第二距离252。第一和第二距离251、252相等。为简便起见，方向255被设置为与指向方向250对齐。第一偏移辅助站206具有以第三边界216为边界的第三广播覆盖区域273，第三广播覆盖区域273的大小与第一广播覆盖区域271相同。类似地，第二偏移辅助站207具有以第四边界217为边界的第四广播覆盖区域274，第四广播覆盖区域274的大小与第二广播覆盖区域272相同。四个广播覆盖区域271-274(产生的区域称为图2D中示出的扩大的覆盖区域290)沿四个边界211、212、216、217被分割成不同区带231、232a-c、233、234、235a-b、236、237a-c、238。

在对图2B的网络进行分析之前，如表1所列出的，首先限定不同的区带类型。

表1

在下面的分析中，假设移动计算设备通过根据从两个集群281、282接收的信标的数量的简单多数投票规则来确定其更靠近第一主站201还是第二主站202。也就是说，如果从第一集群281接收的信标的数量大于从第二集群接收的信标的数量，则选择第一主站201。因此，“区带C”是抖动区域。多数投票规则反映移动计算设备仅能够确定其在是给定广播覆盖区域内部还是外部的最坏情况的场景。然而，当移动计算设备在广播覆盖区域的外围附近时，该最坏情况的场景对于粗略估算实际情况是有用的。这可以从图1中看到，其中“远”的第三区带130为距离站105在2m到30m之间的大区域。

表2给出了区带231、232a-c、233、234、235a-b、236、237a-c、238分类成不同区带类型。

表2

区带	接收自…的信标	区带类型
			231	S1	A
232a	S1,S1off	B1
			232b	S1off	A
232c	S1off	A
			233	S1,S1off,S2	B2
234	S1,S1off,S2,S2off	C
			235a	S1off,S2	C
235b	S1off,S2	C
			236	S1off,S2,S2off	B2
237a	S2,S2off	B1
			237b	S2	A
237c	S2	A
			238	S2off	A

显然，区带234、235a、235b成为在引入第一和第二偏移辅助站206、207之后的修改的抖动区域。原本的抖动区域278由区带233、234的组合来给出。通过目测显而易见的是，修改的抖动区域小于原本的抖动区域278，说明了引入两个偏移辅助站206、207的优点。

图2B上示出的布置为：分别从第一和第二主站201、202移位第一和第二偏移辅助站206、207的方向255遵循从第一主站201导向第二主站202的指向方向250。图2C描绘了移位方向不同于指向方向250的另一设置。在图2C上，具有撇号的标号与图2B上对应的标号(没有撇号)具有相同的意义。显然，移位方向255’与指向方向250不相同。另外，容易看到区带234’、235a’、235b’被分类为区带C。同样地，通过简单的目测，最终的抖动区域(其为区带234’、235a’、235b’的组合)小于原本的抖动区域278。结果表明，即使移位方向255’不与指向方向250对齐，也可使得抖动区域减小。

主站的网络的其他配置的示例在图3-5中给出。

图3描绘了包括第一主站301、第二主站302和第三主站303的网络，其中这三个主站301-303具有相互地部分重叠的广播覆盖区域。第一偏移辅助站311、第二偏移辅助站312、第三偏移辅助站313定位成沿从第一主站301导向到第二主站302的取向350(即，沿连接第一和第二主站301、302的直线)分别与第一主站301、第二主站302和第三主站303相距相同的偏移距离。结果，形成第一集群321、第二集群322和第三集群323。

图4描绘了包括第一主站401、第二主站402和第三主站403的另一网络，其中第一主站401具有在一端与第二主站402的广播覆盖区域部分地重叠的广播覆盖区域，并且其相对端转而与第三主站403的广播覆盖区域部分地重叠。另外，第一、第二和第三主站401-403位于直线499上。与图3的网络类似，第一偏移辅助站411、第二偏移辅助站412、第三偏移辅助站413定位成沿与直线499对齐的取向450分别与第一主站401、第二主站402和第三主站403相距相同的偏移距离。于是，形成第一集群421、第二集群422和第三集群423。

图5是在每个集群中具有不止一个的偏移辅助站的示例。在图5中，描绘了包括第一主站501(标记为“S1”)和第二主站502(标记为“S2”)的网络，第一主站501和第二主站502具有相互地部分重叠的广播覆盖区域。通过包括第一主站501和一对第一偏移辅助站511、521(分别标记为“S1off1”和“S1off2”)来形成第一集群581。S1off1 511定位成沿预定方向550与S1 501相距第一偏移距离561。转而，S1off2 521定位成沿预定方向550与S1off1 511相距第二偏移距离562。结果，形成站S1、S1off1、S1off2的序列。类似地，通过包括第二主站502和一对第二偏移辅助站512、522(分别标记为“S2off1”和“S2off2”)来形成第二集群582。S2off1 512定位成沿预定方向550与S2 502相距第三偏移距离571。S2off2 522定位成沿预定方向550与S2off1 512相距第四偏移距离572。于是，形成站S2、S2off1、S2off2的序列。另外，第一、第二、第三和第四偏移距离561、562、571、572相等。

在设计公开的系统时，需要确定用在限定所有集群的主站和偏移辅助站的位置中的偏移距离和预定方向。在一个实施方式中，预定方向和偏移距离选择成使得在单个集群中，所有的一个或多个偏移辅助站位于不与任何其他集群的主站的广播覆盖区域重叠的主站的广播覆盖区域内部。对预定方向和偏移距离的这种选择的示例提供在图2B、2C和3-5中。在另一实施方式中，预定方向基本上类似与从第一主站到第二主站的指向方向，其中第一和第二主站选自集群中的多个主站并且具有重叠的广播覆盖区域。对预定方向的这种选择示例在图2B、3和4中。偏移距离可选择为小于第一和第二主站之间距离的一半。将图2A和2B共同地当作示例。第一主站201和第二主站202以距离298分开。偏移距离(即，第一距离251或第二距离252)比距离298的一半短。

本发明的第二方面用于通过减小RSSI波动来改善在本发明的第一方面中公开的系统。在移动计算设备处的分集接收被用于减小RSSI波动。就这方面而言，系统被配置为向主信标和/或次信标提供空间分集发射，以使得移动计算设备可利用空间分集接收。

图6描述了配置为提供如子图(a)所示的空间分集发射的站610(主站或偏移辅助站)，以及如子图(b)所示的由站610生成的信号的空间-时间表示。如在子图(a)中描绘的，站610包括多个共同定位的广播单元620-1、620-2、…620-S的群组，其中S大于1。当在此处使用时，“广播单元620-1、620-2、…620-S共同定位”的意思是广播单元620-1、620-2、…620-S与站610结合，或结合在一起形成站610，从而使得广播单元620-1、620-2、…620-S被视为共同定位。为了实现空间分集发射，广播单元620-1、620-2、…620-S充分地相互间隔开。第i个广播单元620-i(1≤i≤S)被配置为广播第i个分量信标信号621-i，以使得从所有广播单元620-1、620-2、…620-S广播的分量信标信号621-1、621-2、…621-S共同地形成站610的信标(主信标或次信标)。特别地，分量信标信号621-1、621-2、…621-S配置为能够在移动计算设备处单个地区分，从而允许移动计算设备利用信标的分集接收来增加在移动计算设备处测量的信标的RSSI值。如在子图(b)中指示的，在移动计算设备处接收并测量从第i广播单元620-i广播的第i个分量信标信号621-i以给出第i个RSSI值652-i。S个RSSI值652-1、652-2、…652-S可以直接用于空间分集接收。一个方法是对RSSI值652-1、652-2、…652-S取平均值。结果，减小了RSSI波动。另外，可利用时间分集以进一步减小RSSI波动。在预定时间窗655上的不同时间点测量第i个分量信标信号621-i以给出RSSI值的时间-空间阵列642。对RSSI值的阵列642取平均值以给出最终的RSSI值643，其经受较小的波动。

为了获得空间和时间分集的优点，将系统的集群中的主站或偏移辅助站中的至少一个实现为站610。有利地并且更优选地，集群中的主站和偏移辅助站中的每一个均被实现为站610。当站610被用作主站时，分量信标信号被称为分量主信标信号，而上面提及的信标为主信标。当站610被用作偏移辅助站时，分量信标信号被称为分量次信标信号，而上面提及的信标为次信标。

本发明的第三方面用于提供一种方法，所述方法用于在提供了上面公开的系统的任一实施方式时执行位置或接近度确定。所述方法借助于图7来示意，图7描绘了根据方法的示例性实施方式的步骤的流程图。

在步骤710中，测量从单个集群发送并且在移动计算设备处接收的主信标以给出第一RSSI值，除非主信标不可测量。如果站610在生成用于利用空间分集的主信标时被用作主站，则通过对从主站处所有广播单元广播的分量主信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第一RSSI值。如果进一步利用时间分集，则在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的每个分量主信标信号，以给出不止一个的RSSI值以取平均值。

在步骤720中，测量从单个集群中的单个偏移辅助站发送并且在移动计算设备处接收的次信标以给出第二RSSI值，除非次信标不可测量。同样，如果站610在生成用于利用空间分集的次信标时被用作单个偏移辅助站，则通过对从单个偏移辅助站处所有广播单元广播的分量次信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第二RSSI值。如果进一步利用时间分集，则在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的每个分量次信标信号，以给出不止一个的RSSI值以进行平均。

对于所有集群的主站以及一个或多个偏移辅助站，重复步骤710和720(步骤730)。

在步骤740中，根据在步骤730中获得的第一和第二RSSI值来确定移动计算设备是否位于扩大的覆盖区域外部。扩大的覆盖区域是通过扩大集群中的主站和偏移辅助站的广播覆盖区域而形成的区域。图2D提供了一示例，其用于示意基于图2B中示出的网络而形成扩大的覆盖区域。扩大的覆盖区域290是四个广播覆盖区域271-274的组合。

如果在步骤740中确定移动计算设备不在扩大的覆盖区域外部，则根据在步骤730中获得的第一和第二RSSI值确定移动计算设备位于其上的区带(步骤750)。特别地，该区带选自多个候选区带，其中通过沿集群中所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域来获得候选区带。以图2D作为示意性示例，沿第一边界211、第二边界212、第三边界216和第四边界217分割扩大的覆盖区域290，从而给出候选区带231、232a-c、233、234、235a-b、236、237a-c、238。

在不脱离本发明的精神或其基本特性的情况下可以以其他具体形式来实施本发明。当前实施方式因此被视为在所有方面是示意性的而非限制性的。本发明的范围由随附的权利要求来表示，而不是由前述的描述来表示，并且因此在权利要求的意义和等价范围内的所有变化都将被涵盖在本发明内。

Claims (20)

1.一种使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的系统，包括：

多个信标广播集群，单个集群包括：

用于广播主信标的主站，主站具有广播覆盖区域；以及

用于广播次信标的偏移辅助站，偏移辅助站和主站的广播覆盖区域大小相同，偏移辅助站定位成沿一方向与主站相距偏移距离；

其中：

相邻的两个或更多个主站的广播覆盖区域相互地部分重叠；并且

用在限定单个集群的主站和偏移辅助站的位置中的偏移距离和方向对于所有集群来说均是相同的，使得通过进一步利用由具有所述相邻的两个或更多个主站的集群提供的次信标来减小抖动区域，在抖动区域内，移动计算设备不能根据检测所述相邻的两个或更多个主站的主信标来确定更靠近所述相邻的两个或更多个主站中的哪一个主站。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述方向和偏移距离选择成使得在单个集群中，偏移辅助站位于不与任何其他集群的主站的广播覆盖区域重叠的主站的广播覆盖区域的内部。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述方向和从第一主站到第二主站的指向方向相同，其中，第一主站和第二主站选自集群中的多个主站并且具有重叠的广播覆盖区域；并且

所述偏移距离小于第一主站和第二主站之间的距离的一半。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，主信标和次信标符合蓝牙低能耗BLE规范。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，在集群的至少一个中：

主站包括多个共同定位的广播单元的第一群组，第一群组中的每个广播单元被配置为广播分量主信标信号，以使得从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号共同地形成主信标，其中，来自第一群组中的所有广播单元的分量主信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用主信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的主信标的接收信号强度指示符RSSI值。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，在集群的所述一个中：

偏移辅助站包括多个共同定位的广播单元的第二群组，第二群组中的每个广播单元被配置为广播分量次信标信号，以使得从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号共同地形成次信标，其中，来自第二群组中的所有广播单元的分量次信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用次信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的次信标的RSSI值。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，在单个集群中：

主站包括多个共同定位的广播单元的第一群组，第一群组中的每个广播单元被配置为广播分量主信标信号，以使得从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号共同地形成主信标，其中，来自第一群组中的所有广播单元的分量主信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用主信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的主信标的接收信号强度指示符RSSI值；并且

偏移辅助站包括多个共同定位的广播单元的第二群组，第二群组中的每个广播单元被配置为广播分量次信标信号，以使得从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号共同地形成次信标，其中，来自第二群组中的所有广播单元的分量次信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用次信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的次信标的RSSI值。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，分量主信标信号和分量次信标信号中的每一个均符合蓝牙低能耗BLE规范。

9.一种使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的方法，包括下述步骤：

(a)提供根据权利要求1-3中任一项所述的系统；

(b)通过移动计算设备测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的主信标以给出第一接收信号强度指示符RSSI值，除非主信标不可检测；

(c)通过移动计算设备测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的次信标以给出第二RSSI值，除非次信标不可检测；

(d)对于所有集群重复步骤(b)和(c)；

(e)根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值，通过移动计算设备确定移动计算设备是否位于扩大的覆盖区域的外部，所述扩大的覆盖区域通过扩大集群中主站和偏移辅助站的广播覆盖区域来形成；以及

(f)当在步骤(e)中确定移动计算设备不在扩大的覆盖区域的外部时，通过移动计算设备根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值来确定移动计算设备位于其上的区带，其中，所述区带选自多个候选区带，所述候选区带通过沿集群中所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域来获得。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

通过对在预定时间窗上的不同时间点测量的主信标的多个RSSI值取平均值来获得第一RSSI值；并且

通过对在预定时间窗上的不同时间点测量的次信标的多个RSSI值取平均值来获得第二RSSI值。

11.一种使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的方法，包括下述步骤：

(a)提供根据权利要求7所述的系统；

(b)通过移动计算设备测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的主信标以给出第一RSSI值，除非主信标不可检测；

(c)通过移动计算设备测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的次信标以给出第二RSSI值，除非次信标不可检测；

(d)对于所有集群重复步骤(b)和(c)；

(e)根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值，通过移动计算设备确定移动计算设备是否位于扩大的覆盖区域的外部，所述扩大的覆盖区域通过扩大集群中主站和偏移辅助站的广播覆盖区域来形成；以及

(f)当在步骤(e)中确定移动计算设备不在扩大的覆盖区域的外部时，通过移动计算设备根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值来确定移动计算设备位于其上的区带，其中所述区带选自多个候选区带，所述候选区带通过沿集群中所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域来获得。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

在步骤(b)中，通过对从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第一RSSI值；并且

在步骤(c)中，通过对从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第二RSSI值。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

在步骤(b)中，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量主信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值；并且

在步骤(c)中，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量次信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值。

14.一种使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的系统，包括：

多个信标广播集群，单个集群包括：

用于广播主信标的主站，主站具有广播覆盖区域；以及

用于广播次信标的多个偏移辅助站，偏移辅助站中的每一个和主站的广播覆盖区域的大小相同，单个集群的主信标站和偏移辅助站定位成形成均匀间隔的站序列，其中，主站在该序列的一端，其中，序列中相继的站以偏移距离间隔开，并且每个偏移辅助站沿一方向从主站定向；

其中：

相邻的两个或更多个主站的广播覆盖区域相互地部分重叠；并且

用在限定单个集群的主站和偏移辅助站的位置中的偏移距离和方向对于所有集群来说是均是相同的，使得通过进一步利用由具有所述相邻的两个或更多个主站的集群提供的次信标来减小抖动区域，在抖动区域内，移动计算设备不能根据检测所述相邻的两个或更多个主站的主信标来确定更靠近所述相邻的两个或更多个主站中的哪一个主站。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述方向和偏移距离选择成使得在单个集群中，偏移辅助站位于不与任何其他集群的主站的广播覆盖区域重叠的主站的广播覆盖区域的内部。

16.根据权利要求14或15所述的系统，其中在单个集群中：

主站包括多个共同定位的广播单元的第一群组，第一群组中的每个广播单元被配置为广播分量主信标信号，以使得从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号共同地形成主信标，其中，来自第一群组中的所有广播单元的分量主信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用主信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的主信标的接收信号强度指示符RSSI值；并且

单个偏移辅助站包括多个共同定位的广播单元的第二群组，第二群组中的每个广播单元被配置为广播分量次信标信号，以使得从第二群组中所有广播单元广播的分量次信标信号共同地形成单个偏移辅助站的次信标，其中，来自第二群组中的所有广播单元的分量次信标信号能够在移动计算设备处单独地区分，从而允许移动计算设备利用次信标的分集接收来增强在移动计算设备处测量的次信标的RSSI值。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，分量主信标信号和分量次信标信号中的每一个均符合蓝牙低能耗BLE规范。

18.一种使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的方法，包括下述步骤：

(a)提供根据权利要求16所述的系统；

(b)通过移动计算设备测量从单个集群发送并在移动计算设备处接收的主信标以给出第一RSSI值，除非主信标不可检测；

(c)通过移动计算设备测量从单个集群的单个偏移辅助站发送并在移动计算设备处接收的次信标以给出第二RSSI值，除非次信标不可检测；

(d)对于所有集群和其所有偏移辅助站重复步骤(b)和(c)；

(e)根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值，通过移动计算设备确定移动计算设备是否位于扩大的覆盖区域的外部，所述扩大的覆盖区域通过扩大集群中主站和偏移辅助站的广播覆盖区域来形成；以及

(f)当在步骤(e)中确定移动计算设备不在扩大的覆盖区域的外部时，通过移动计算设备根据在步骤(d)中获得的第一和第二RSSI值来确定移动计算设备位于其上的区带，其中所述区带选自多个候选区带，所述候选区带通过沿集群中所有主站和偏移辅助站的广播覆盖区域的边界分割扩大的覆盖区域来获得。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

在步骤(b)中，通过对从第一群组中的所有广播单元广播的分量主信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第一RSSI值；并且

在步骤(c)中，通过对从第二群组中的所有广播单元广播的分量次信标信号的多个RSSI值取平均值来获得第二RSSI值。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

在步骤(b)中，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量主信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值；并且

在步骤(c)中，在预定时间窗上的不同时间点测量从每个广播单元广播的分量次信标信号中的每一个，以给出不止一个RSSI值以取平均值。

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