CN107076830B - 减少来自相邻不协调定位系统的干扰 - Google Patents

减少来自相邻不协调定位系统的干扰 Download PDF

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Abstract

一种减少来自相邻不协调定位系统(130)的干扰的技术包括多个发射器(100)，所述多个发射器用于根据发射定时序列来发射信号。至少一个接收器(110)接收所述信号。后端控制器(140)可以使用所述接收器检测来自相邻不协调定位系统的干扰，之后，所述控制器可操作用于修改由所述发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，并且确定所述干扰的变化以便选择最小化干扰的序列。所述控制器可以修改由在所述干扰附近的那些发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，并且不修改由不遭受所述干扰的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。

Description

减少来自相邻不协调定位系统的干扰
背景技术
企业开始采用本地定位系统以便跟踪其设施内的目标。例如，如本领域已知的，可以使用基于飞行时间的超声波定位系统来跟踪能够发送或接收超声波信号的物体。基于飞行时间的超声波定位系统通常具有对时间片同步的超声波发射器组(集群)的控制过程，从而使得相邻集群彼此不干扰。
然而，企业通常不协调它们自身之间的控制系统，导致这些不协调定位系统之间的可能的干扰。因此，在具有多个附近定位系统的商场或其他零售空间中，每个具有其自身的控制过程，这些系统之间的协调可能是不可能的或不实际的。例如，当两个不同零售商租赁相邻商店时，这种情况可能存在。
相应地，需要一种技术来减轻不协调附近超声波定位系统中的上述问题，而不要求对现有硬件进行修改。
附图说明
附图与下面的详细描述一起结合在本说明书中并构成本说明书的一部分并且用来进一步说明包括所要求保护的发明的概念的实施例并解释这些实施例的各种原理和优势，其中相同的参考数字在各个视图中指代完全相同的或功能相似的元素。
图1是根据本发明的一些实施例的系统的简化框图。
图2是根据本发明的一些实施例的方法的流程图。
技术人员将会理解，附图中的元素是为了简明和清楚而示出的，且不必按比例绘制。例如，在附图中一些元素的尺寸可能相对其他元素被夸大，以便有助于提高对本发明的实施例的理解。
装置和方法部件在附图中已通过常规符号在适当的情况下被呈现，仅展示了与理解本发明的实施例相关的这些具体细节以便不会以细节模糊本公开，这些细节对于因本文中的描述受益的本领域的普通技术人员而言将是非常明显的。
具体实施方式
描述了一种缓解不协调附近定位系统中的干扰问题而不需要对现有硬件进行修改的系统和方法。尽管关于超声波定位系统而描述了本发明，但是应当认识到，本发明还适用于射频(RF)定位系统，包括RF识别(RFID)系统和无线局域网(WLAN或Wi-FiTM)系统。
例如，无线通信网络可以包括局域网和广域网，或其他IEEE 802.11无线通信系统。然而，应当认识到，本发明还适用于其他无线通信系统。例如，下面的描述可应用于一个或多个通信网络，该一个或多个通信网络是基于IEEE802.xx的、利用如IEEE的802.11、802.16或802.20的无线技术、被修改成本发明的实现实施例。确立此类网络所需的协议和消息收发在本领域是已知的并且为了简洁性将不在此处呈现。
各种实体被适配成用于支持本发明的实施例的创造性概念。本领域的普通技术人员将认识到，附图并未描述系统进行操作所需的所有设备，而只是与本文中的实施例的描述特别相关的那些系统部件和逻辑实体。例如，路由器、控制器、交换机、接入点以及移动设备都可包括单独的通信接口、收发器、存储器等，所有所述设备都处于处理器的控制之下。一般而言，如处理器、收发器、存储器以及接口等部件是公知的。例如，处理单元已知包括基本部件，如但不限于，微处理器、微控制器、存储器高速缓存、专用集成电路和/或逻辑电路。此类部件通常被适配成用于实现算法和/或协议，这种算法和/或协议已使用高级设计语言或描述来表达、使用计算机指令来表达、使用消息收发逻辑流程图来表达。
由此，给定算法、逻辑流程、消息/信令流程和/或协议规范，本领域技术人员意识到可获得以实现进行给定逻辑的处理器的许多设计和开发技术。因此，所示出的实体表示根据本文中的描述已被适配成用于实现本发明的各种实施例的已知系统。此外，本领域技术人员将认识到，本发明的各方面可在各种物理部件中和贯穿各种物理部件被实现并且全部都不必受限于单个平台实现。例如，本发明的存储器和控制器方面可在以上所列的或贯穿此类部件分布的任何设备中被实现。
图1是框图，描绘了根据本发明的一些实施例的减少来自相邻不协调定位系统的干扰的系统。在所示出的示例中，尽管可能存在多个相邻定位系统，但是示出了两个相邻定位系统120，130。每个定位系统包括控制多个发射器100的后端控制器140，所述多个发射器可操作用于根据发射定时序列来发射信号102。为了简化附图的目的，附图仅指示了一个发射器100的控制连接和信号发送的示例，并且因此，应认识到，这种相同的控制连接和信号发送存在于关于控制器的所有发射器中。在一个实施例中，每个发射器100是超声波发射器，并且信号102是根据每个发射器的如由后端控制器建立的发射定时序列而从每个超声波发射器中发射的超声波信号。然而，应当认识到，RF实施例也可以同样用于本发明中。例如，每个发射器100可以是无线接入点，并且信号102是根据每个接入点的如由后端控制器建立的发射定时序列而从每个接入点广播的RF信号。
系统包括可操作用于接收所述信号102的至少一个接收器，如移动设备110或甚至发射器自身。信号检测经由添加到接收器的麦克风(在超声波实施例中)或RF接收器(在RF实施例中)，或优选地经由接收器中的现有硬件。从每个发射器中接收信号的时间被测量并由接收器例如使用现有WLAN系统无线地报告给后端控制器。知道每个发射器信号的定时序列以及然后从接收器中接收的信号的接收时间，控制器然后可以使用到达时间差(TDOA)技术或如本领域已知的其他定位技术确定环境中的移动设备的位置。
为了使控制器建立接收器110的位置，接收器不需要从系统120中的所有发射器中接收信号。具体地，为了使控制器准确地建立接收器的位置，接收器仅需要从两个到四个附近发射器中接收信号。在所示出的示例中，可以由控制器使用来自附近发射器104的信号时间测量将移动设备110适当地定位在发射器的本地集群106中。
因为集群106位于系统环境的边缘上，所以其可能遭受来自相邻定位系统的干扰信号108。典型地，定位系统是不协调且不同步的，并且因此可能存在信号102，108之间的冲突，所述冲突可以导致由接收器做出的错误的时间测量，这反过来导致由控制器140做出的错误的位置计算。例如，如果定位结果变得不稳定或超过期望的范围，则控制器可以确定边缘集群106中存在干扰。控制器可以根据经验为这种不稳定或超过结果的范围建立阈值，以便确定干扰存在于边缘集群中。如果确定了干扰的存在，则后端控制器可操作用于修改由发射器发射的信号的发射定时序列，并确定每个修改所引起的干扰的变化，以便确定避免冲突且最小化干扰的指定发射定时序列。
在一个实施例中，当安装所述系统并且此信息对控制器可用时，易受邻近干扰的那些边缘集群被识别。可替代地，如由高于期望数量的不稳定范围测量(如超过期望结果的范围测量)的长期趋势所指示的，在操作期间根据经验动态地识别边缘集群。例如，可以测量示出直接环境外部范围的范围测量，所述范围可以通过靠近相邻不协调定位系统来产生。
在一个实施例中，控制器可操作用于修改仅由干扰附近的那些边缘集群发射器发射的信号的发射定时序列，而不修改由不遭受干扰的发射器(即不被定位在靠近相邻定位系统的边缘集群中的那些发射器)发射的信号的发射定时序列。这减少了系统控制开销并减少可能需要的发射定时序列变化的数量。因此，本发明识别在覆盖的区域的边缘上以及在相邻不协调系统130的干扰范围内的的那些集群106。在实践中，干扰可以由接收器检测到，所述接收器可以是添加到发射器的麦克风或经由移动设备中的现有麦克风。
如果控制器140在边缘发射器集群106中的一个边缘发射器集群中检测到干扰108，则控制器可以执行若干不同操作来修改受干扰影响的发射器发射的信号的发射定时序列。在每个修改之后，控制器可以确定干扰的变化来建立要选择的修改以便缓解干扰问题。因此，根据本发明，控制器根据以下方法中的至少一种方法采用用于受干扰的集群的一个或多个交替调度发射定时序列修改。
在一个实施例中，所述修改的发射序列由针对至少一些时间段由边缘集群的发射器发射的信号的发射定时序列的随机变化组成，从而使得所述控制器可以确定针对此集群的使干扰最小化的发射定时序列。
在另一个实施例中，当控制器确定集群内的干扰超过阈值时，所修改的发射定时序列变成针对该集群的不同的预定义序列，从而使得所述控制器可以判定哪个序列导致最小干扰。事实上，控制器可以切换至许多预定义序列之一，有效地选定具有很少干扰或不具有干扰的序列。将使用众所周知的时间冲突方式来特别制作所述序列以便达到此目标，其中，序列的时间与干扰信号的接收时间冲突。例如，如果定位结果变得不稳定或超过期望的范围，则控制器可以确定边缘集群中存在干扰。控制器可以根据经验为这种不稳定或超过结果的范围建立阈值，以便确定干扰存在于边缘集群内。
作为对最后一种方式的改进，控制器可以表征干扰并且构造相对于所表征干扰而产生最小干扰的发射定时序列。
在又另一个实施例中，对于定位系统130、120两者属于允许完全不协调协作的相同制造配置的情况，每个系统可以使用对两者都已知的指定信号来向相邻定位系统指示发射定时序列意图。指定信号可以指示发送器将让其发射器针对预定时间段以预定义脉冲间间隔发射发射定时序列。例如，如100mS 20.0kHz/21.0kHz双音多频(DTMF)信号等指定信号或者任何其他指定信号可以指示针对下一个5秒以250mS的脉冲间时间发射发射定时序列的意图。对于超声波发射器的情况，由于相对长的音调持续时间，因此可以进行对许多样本执行的快速傅里叶变换，允许低得多的声压级。另一个系统可以在下一个5秒内检测此信号并且构造具有很少期望干扰的序列。
对于定位系统两者都属于相同制造配置并且两者都同步于具有与发射定时序列的分辨率相对应的准确性的时间标准的准确当日时钟的以上情况，控制器可以使发射定时序列与从相邻定位系统发射的信号同步交织。以上已经陈述了用于得到特定序列的可能技术(用于对导致最小干扰的序列进行构造、信号发送或选择)。
图2展示了根据本发明的一种用于减少来自相邻不协调定位系统的干扰的方法的流程图。所述方法包括提供200：多个发射器，所述多个发射器可操作用于根据发射定时序列来发射信号；至少一个接收器，所述至少一个接收器可操作用于接收所述信号；以及后端控制器，所述后端控制器通信地耦合至所述发射器和所述接收器。
下一个步骤包括由所述控制器使用所述接收器来检测202来自相邻不协调定位系统的干扰，并且具体地，在所述干扰超过阈值时。此步骤还可以包括使用所述接收器来检测来自相邻不协调定位系统的干扰的位置。此步骤可以包括检测干扰何时超过阈值，之后，所述修改的发射定时序列变成不同的预定义序列，从而使得所述控制器可以判定哪个序列导致最小干扰。
下一个步骤包括修改204由所述发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。如果干扰的位置是已知的，则此步骤可以包括修改由在所述干扰附近的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，以及不修改由不遭受所述干扰的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。
在一个实施例中，修改包括引入针对至少一些时间段发射器发射的所述信号的所述发射定时序列的随机变化。
在另一个实施例中，修改包括表征所述干扰，并且构造相对于所表征的干扰而产生最小干扰的发射定时序列。
下一个步骤包括确定206所述干扰的变化，并且具体地，确定使干扰最小化的所述发射定时序列。在继续下一个步骤之前，可以针对不同的发射定时序列重复步骤204和步骤206。
下一个步骤包括选择208导致最小干扰的发射定时序列。
可选地，下一个步骤包括向所述相邻定位系统指示210所选择的发射定时序列意图。当所述控制器和相邻定位系统包括同步于具有与所述发射定时序列的分辨率相对应的准确度的时间标准的当日时间时钟时，可以执行此步骤，并且其中，修改204包括使所述发射定时序列与从所述相邻定位系统发射的信号同步交织。可以使用指定信号来指示针对预定时间段以预定义的脉冲间间隔发射发射定时序列的意图，从而完成指示。
在前述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员认识到，在不脱离在以下权利要求书中列出的本发明的范围的基础上，可以进行各种修改和改变。相应地，有待在说明性而非限制性的意义上看待本说明书和附图，并且所有此类修改都旨在包括在本教导的范围内。
益处、优点、问题的解决方案、以及可导致任何益处、优点、或解决方案发生或变得更明显的任何元素不应该被解释为任何或所有权利要求书的关键、所需、或实质的特征或元素。本发明的范围仅由所附权利要求书(包括本申请未决期间所作的任何修改以及所公布的那些权利要求的等同物)来限定。
而且，在本文件中，如第一和第二、顶部和底部等关系型术语仅被用于将一个实体或者动作与另一实体或者动作进行区分，而不是必然要求或者暗示这些实体或动作之间的任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(contains)”、“包含(containing)”或它们的任何其他变形旨在覆盖非排他性包括，从而使得包括、具有、包括、包含元素列表的过程、方法、物品或装置不仅仅包括这些元素并且可以包括其他未清楚地列出或这种过程、方法、物品或装置固有的元素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括...一个”、“具有...一个”、“包括...一个”、“包含...一个”限定的元素并不排除在包括、具有、包括、包含所述元素的过程、方法、物品或者装置中存在附加的相同元素。术语“一个(a)”和“一个(an)”被定义为一个或多个，除非此处另有明确陈述。术语“基本上(substantially)”、“实质上(essentially)”、“大致上(approximately)”、“大约(about)”或它们的任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员的理解，并且在一个非限制性实施例中，所述术语被定义为在10％以内、在另一实施例中在5％以内、在另一实施例中在1％以内以及在另一实施例中在0.5％以内。本文所使用的术语“耦合”被定义为连接，但不必是直接地连接并且不必是机械地连接。以一定方式“配置”的设备或结构至少以所述方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。
将理解的是，某些部件可由一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)(如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者))组成，所述唯一存储的程序指令结合某些非处理器电路控制所述一个或多个处理器实现本文中所描述的方法和/或装置的一部分、大部分或者所有功能。可替代地，一部分或全部功能可由未存储有程序指令的状态机实现，或者在一个或多个应用专用集成电路中实现，其中每一个功能或者某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可使用这两种方法的组合。
而且，实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上以用于对计算机(例如，包括处理器)进行编程的计算机可读代码以便执行如本文中所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁性存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪速存储器。进一步地，可以预期，尽管可能需要大量工作以及由例如可获得的时间、当前技术以及经济考虑因素推动的许多设计选择，但普通技术人员在得到本文中所公开的概念和原理的指导后，将能够容易地釆用最少实验产生这类软件指令和程序以及IC。
提供本公开的摘要以允许读者快速确定本技术公开的性质。基于其将不被用于解释或者限制权利要求书的范围或者含义的理解提交所述摘要。另外，在前述的详细描述中，可以看到，出于将本公开连成一个整体的目的而将各种特征一起组合到各种实施例中。本公开的方法并不被解释为反映所要求保护的实施例要求比每个权利要求中明确陈述的更多特征的意图。相反，正如以下的权利要求书所反映的，创造性主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求书由此被并入详细描述中，其中每个权利要求本身代表单独的所要求保护的主题。

Claims (16)

1.一种减少来自相邻不协调定位系统的干扰的系统，所述系统包括：
多个发射器，所述多个发射器可操作用于根据发射定时序列来发射信号；
至少一个接收器，所述至少一个接收器可操作用于接收所述信号；以及
后端控制器，所述后端控制器通信地耦合至所述发射器和所述接收器，所述控制器可操作用于使用所述接收器检测来自相邻不协调定位系统的干扰，之后，所述控制器可操作用于修改由所述发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，并且确定所述干扰的变化，
其中，所述控制器可操作用于使用所述接收器检测来自所述相邻不协调定位系统的干扰的位置，之后，所述控制器可操作用于修改由在所述干扰附近的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，并且不修改由不遭受所述干扰的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所修改的发射序列由针对至少一些时间段由发射器发射的所述信号的所述发射定时序列的随机变化组成，从而使得所述控制器可以确定使干扰最小化的发射定时序列。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器可操作用于检测干扰何时超过阈值，之后，所修改的发射定时序列变成不同的预定义序列，从而使得所述控制器可以判定哪个序列导致最小干扰。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器可操作用于表征所述干扰，并且构造相对于所表征的干扰而产生最小干扰的发射定时序列。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器进一步可操作用于向所述相邻定位系统指示发射定时序列意图。
6.如权利要求5所述的系统，其中，指定信号用于指示针对预定时间段以预定义的脉冲间间隔发射发射定时序列的意图。
7.如权利要求5所述的系统，其中，所述控制器和相邻定位系统包括与时间标准同步的当日时间时钟，所述时间标准具有与所述发射定时序列的分辨率相对应的准确度，并且其中，所述后端控制器使所述发射定时序列与从所述相邻定位系统发射的信号同步交织。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述发射器是超声波发射器。
9.一种减少来自相邻不协调超声波定位系统的干扰的系统，所述系统包括：
多个超声波发射器，所述多个超声波发射器可操作用于根据发射定时序列来发射超声波信号；
至少一个接收器，所述至少一个接收器可操作用于接收所述信号；以及
后端控制器，所述后端控制器通信地耦合至所述发射器和所述接收器，所述控制器可操作用于使用所述接收器检测来自相邻不协调超声波定位系统的干扰，之后，所述控制器可操作用于修改由所述发射器发射的所述超声波信号的所述发射定时序列，并且确定所述干扰的变化，
其中，所述控制器可操作用于使用所述接收器检测来自所述相邻不协调定位系统的干扰的位置，之后，所述控制器可操作用于修改由在所述干扰附近的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列，并且不修改由不遭受所述干扰的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。
10.一种用于减少来自相邻不协调定位系统的干扰的方法，所述方法包括：
提供：多个发射器，所述多个发射器可操作用于根据发射定时序列来发射信号；至少一个接收器，所述至少一个接收器可操作用于接收所述信号；以及后端控制器，所述后端控制器通信地耦合至所述发射器和所述接收器；
检测来自相邻不协调定位系统的干扰；
修改由所述发射器发射的所述信号的所述发射定时序列；以及
确定所述干扰的变化，
其中，检测包括检测来自所述相邻不协调定位系统的所述干扰的位置，并且修改包括修改由在所述干扰附近的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列并且不修改由不遭受所述干扰的发射器发射的所述信号的所述发射定时序列。
11.如权利要求10所述的方法，其中，修改包括引入针对至少一些时间段发射器发射的所述信号的所述发射定时序列的随机变化，从而使得确定包括确定使干扰最小化的所述发射定时序列。
12.如权利要求10所述的方法，其中，检测包括检测干扰何时超过阈值，之后，所修改的发射定时序列变成不同的预定义序列，从而使得所述控制器可以判定哪个序列导致最小干扰。
13.如权利要求12所述的方法，其中，修改包括表征所述干扰，并且构造相对于所表征的干扰产生最小干扰的发射定时序列。
14.如权利要求10所述的方法，进一步包括向所述相邻定位系统指示发射定时序列意图。
15.如权利要求14所述的方法，其中，指定信号用于指示针对预定时间段以预定义的脉冲间间隔发射发射定时序列的意图。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述控制器和相邻定位系统包括与时间标准同步的当日时间时钟，所述时间标准具有与所述发射定时序列的分辨率相对应的准确度，并且其中，修改包括使所述发射定时序列与从所述相邻定位系统发射的信号同步交织。
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