CN107251623A

CN107251623A - 定位移动设备

Info

Publication number: CN107251623A
Application number: CN201580072156.3A
Authority: CN
Inventors: X·葛; J·姚
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-10-13
Also published as: US20180007516A1; EP3241390A1; WO2016107726A1; JP2018507588A

Abstract

一种位置系统提供用于确定移动设备的位置的位置服务。该位置系统的节点包括：信号处理模块，以及根据标准化无线联网协议进行无线通信的无线接口。该协议定义了用于从该移动设备向该节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段。该无线接口从该移动设备接收包括该位置服务的ID的请求消息的实例，这被承载于该网络ID字段中。该信号处理模块检测该字段中的位置服务的ID，并且作为响应而捕捉所接收的请求实例的测量结果，以用于结合来自其它节点的测量结果而确定该移动设备的位置。

Description

定位移动设备

技术领域

本公开涉及用于确定移动设备的位置的位置服务。

背景技术

GPS(全球定位系统)是一种广泛使用的技术，用于准确指示诸如智能移动电话和移动平板电脑之类的个人智能设备的用户位置。然而，GPS依赖于移动设备接收来自卫星的信号，而这些信号可能被诸如建筑物之类的混凝土结构所阻挡，从而限制了室内使用。所谓的室内位置服务(例如，辅助GPS，A-GPS)在卫星信号不可靠或者甚至不可达的情况下——特别是在大型建筑物内——提供了GPS或其它基于卫星的地理位置服务的补充或甚至替代。室内位置服务基于移动设备从位于附近的RF信标节点接收信号来工作。这些可以是出于其它目的而已经存在的已有信标，诸如Wi-Fi接入点或移动蜂窝网络的基站(例如，3GPP网络的，诸如GSM小区塔台或3G/LTE nodeB)；或者可以是专用定位网络的专用锚节点。

位置服务器上的数据库存储特定区域中的多个这样的信标节点的ID和位置(例如，某个建筑物或复合体的范围内的GSM蜂窝塔台，和/或建筑物或复合体中的Wi-Fi接入点或专用锚节点)。在操作中，移动设备随后测量从多个这些节点所接收的信号的属性，诸如接收信号强度(例如RSSI)、飞行时间(flight of time)和/或到达角度，它们能够被用来确定与移动设备的相对RF距离。给定从位置数据库所查找的节点的绝对位置的知识(例如地球、地图或平面图上的位置)；可以基于诸如三角测量、三边测量、多点定位或指纹识别之类的一种或多种适当的已知技术来计算移动设备的位置。可以基于从节点所接收的信号的测量结果以及从数据库所访问的节点的位置(以设备为中心的方法)在移动设备处实行计算，或者移动设备可以将测量结果报告给位置服务器以便在那里报告计算(混合方法)。另一种可能性是节点对从移动设备传送的信号进行测量，并且将测量结果报告给位置服务器以实行位置计算(以网络为中心的方法)。

更多的RF节点或更强的信号强度将提高计算的可靠性和准确度。对于GSM信号较弱或Wi-Fi接入点较少或诸如此类情况的建筑物而言，位置准确度将非常低。一种选择是在建筑物内部署与多数移动设备兼容的大量低成本RF发射器，诸如蓝牙信标，因此用户随后可以基于这些来使用位置服务。然而，这样的设备的部署和维护成本并不便宜，例如，蓝牙设备能够由电池供电并且需要在某段时间之后进行更换等。

近来，随着无线控制器的成本下降，照明控制技术取得了快速发展。这使得可能大规模部署无线照明控制系统，例如在大型建筑物或商场楼层(building or shoppingfloor)上，以便减少能源消耗并提供多样化的照明控制体验。由于其普遍存在和成熟的联网技术，许多人将使用Wi-Fi进行无线照明控制视为未来的趋势。

因此，Wi-Fi电路可以被集成到给定环境中的多个灯的每一个之中，而使得它们能够与用于照明控制目的的Wi-Fi控制器进行通信。在这种情况下，发射和/或接收RF信号的能力也可以被用于另外的目的，即基于计算在灯和被定位的移动设备之间传送的信号的RF信号强度或飞行时间来提供室内位置服务。主要是为了这个目的，而不是现有电路的次要目的，Wi-Fi电路甚至可以被包括在每个灯中。

一种选择是将部分或全部Wi-Fi灯变成RF信标发射器。将Wi-Fi灯用于射频信标发射器的困难在于，Wi-Fi灯通常是Wi-Fi客户端而不是Wi-Fi接入点。也就是说，并没有RF信标周期性地从任何Wi-Fi灯被发射，而Wi-Fi接入点则确实发出周期性的信标。根据Wi-Fi标准，Wi-Fi接入点将周期性地向网络广播信标信号，而使得范围内的任何Wi-Fi客户端设备都将能够检测该Wi-Fi接入点并且能够通过该Wi-Fi接入点而连接到Wi-Fi网络。Wi-Fi客户端设备将仅聆听Wi-Fi信标信号以便加入网络，并且在正常通信时间内保持连接。根据该标准，Wi-Fi客户端设备将不具有发射周期性信标的行为，因此如果Wi-Fi客户端设备未与其它设备进行主动通信，则其它设备将无法检测该设备。

为了允许Wi-Fi灯发出信标信号，可能将所有Wi-Fi灯作为Wi-Fi接入点进行操作，或者以Wi-Fi接入点加上Wi-Fi客户端的模式进行操作。然而，这将在可用RF信道中产生大量的无线流量，特别是对于具有数百或数千个Wi-Fi灯的建筑物而言。如果每个灯周期性地发射RF信标，这将大幅减少用于正常Wi-Fi流量的网络带宽。

发明内容

所期望的是只有当用户需要位置服务时才激活RF信标，而且仅是从用户附近的那些灯激活：移动设备将通过Wi-Fi发出触发命令，并且所有的灯将聆听该触发命令，并且一旦接收到，灯就将开始在一段时间内发送RF信标。

为了支持大多数实际使用情形，还期望走进具有未知Wi-Fi网络的不熟悉建筑物的陌生人能够马上使用位置服务。但在另一方面，建筑物管理者可能并不希望连接到建筑物的Wi-Fi网络的每个人仅是为了位置服务。

如果移动设备并未连接至Wi-Fi网络，则没有一种标准的方式来向网络发送命令——替代地，必须将针对所有移动设备实施一种专有的方法或协议。

可能妨碍基于Wi-Fi灯的位置服务的效用的另一个困难在于，可能需要改变移动设备或生态系统的现有室内位置业务模型。例如。当前，每个主要移动操作系统供应商都有自己的中央Wi-Fi位置数据库来维护所有Wi-Fi接入点的位置信息，而该数据库通常不开放供第三方私人使用，并且每个操作系统供应商都提供他们自己的地图服务来使用该位置数据库。第三方有时不可能利用私人Wi-Fi接入点来提供建筑物内导航服务。例如，操作系统的许多API可能受到限制，因此可能无法获取到所有Wi-Fi网络SSID以及相关联的RF信号强度。因此，可能无法计算到已知Wi-Fi灯的距离。

类似的考虑还应用于配备有Wi-Fi的其它节点，诸如存在传感器、运动检测器、日光传感器、烟雾警报器、空调机组等。

为了克服上述一个或多个问题，将期望仅依赖于Wi-Fi标准或其它无线标准，并且严格遵守标准和操作系统所制定的规则。另一方面，将需要找到一种方法来使得所期望的机制符合标准。

根据本文所公开的一个方面，提供了一种位置系统的节点，该位置系统提供用于确定移动设备的位置的位置服务。该节点包括：被配置为根据标准化无线联网协议进行无线通信的无线接口，以及操作耦合到该无线接口的信号处理模块。所述协议定义了用于从该移动设备向所述节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段。该无线接口能够被操作以从该移动设备接收所述请求消息的实例，其在所述字段中包括所述位置服务的ID(即，该消息包括所述位置服务ID，并且该位置服务的这个ID被承载于该消息的所述字段中)。此外，该信号处理模块被配置为检测所述字段中的位置服务的ID，并且响应于所述检测而测量所接收的所述请求消息的实例的属性(即，捕获测量结果)，以用于结合有关该位置系统的其它节点基于该其它节点所接收到的请求消息实例所进行的测量的信息来确定该移动设备的位置。例如，所接收的请求消息的实例的测量结果可以包括其接收信号强度、其飞行时间和/或其到达角度的测量结果。例如。在信号强度的情况下，该测量结果可以采取RSSI(接收信号强度指示)的形式。

该测量的进行通过在如从移动终端发送的标准请求消息的网络ID字段中检测到位置服务的ID而被触发，优选地直接被此所触发，而不需要来自移动设备的其它消息来触发测量。优选地，所使用的标准是Wi-Fi，并且该请求消息是Wi-Fi标准的标准消息。在实施例中，网络ID字段是SSID字段，从而包括在请求消息中的ID是“伪”SSID(其可以是或可以不是发送请求时实际的现有网络的ID-参见下文)。此外，在实施例中，该请求消息是被设计用于探测Wi-Fi网络探测的Wi-Fi探测请求。因此，本发明有利地利用了现有协议的现有消息，诸如Wi-Fi协议的探测消息，来触发该消息在标准中未被设计用于的不同功能，也就是触发由接收节点进行的测量以便用于位置计算。

注意，响应于位置服务ID的检测到而进行的所期望的属性(例如，RSSI)的测量可以通过以多种可能方式捕捉测量结果来实施。在一些实施方式中，可以响应于所述检测而触发该属性的实际采样。然而，在其它可能实施方式中，该属性本身的临时采样可以是无论如何都由节点响应于接收到请求消息的实例而自动实行的行动，而无论ID字段的内容如何(例如，Wi-Fi客户端或接入点在其接收到探测请求时将自动对RSSI进行采样)；但是在响应于在所述字段中检测到位置服务ID而实质性地开始进行测量时，这意味着通过注册要在位置计算中使用的已经采样的属性(例如RSSI)来实行测量。无论哪种方式，所述字段中的位置服务ID的检测因此触发节点的行动，而使得该测量被用作位置计算的一部分。例如在实施例中，所述字段中的位置服务ID的检测还触发节点将关于测量的信息发送到可以实行位置计算的位置服务器(见下文)。

优选地，所述节点和其他节点中的每一个都采取配备有Wi-Fi或另一种这样的无线标准的照明器的形式。可替换地，这些节点中的一个或多个可以采取另一种配备Wi-Fi或无线的节点的形式，诸如存在传感器、运动传感器、烟雾报警器、日光传感器、空调机组等，或者位置系统的专用节点。

移动设备的位置的实际计算(例如，三角测量、三边测量、多点定位或指纹识别处理)优选地在位置服务器(本文其它地方中也称为管理服务器)中实行。在这种情况下，所述节点的信号处理模块被配置为向位置服务器提交关于所述测量的信息，以便位置服务器基于所提交的信息以及有关来自其它节点的测量的信息来实行移动设备位置的确定。例如，信号处理模块可以被配置为基于所述测量来计算所述节点和移动设备之间的距离，并且提交给服务器的信息包括由所述节点的信号处理模块所测量的距离。可替换地，提供给服务器的信息可以包括“原始”测量结果本身，而没有所述节点和移动设备之间的距离的结算结果，以便在位置服务器处计算该距离。在再另外的实施例中，不需要在位置服务器处计算位置。例如其它节点能够将其测量结果或计算出的距离报告给所述节点，以便那个节点的信号处理模块实行位置计算；或者所述节点和其它节点可以将它们的测量结果或距离报告给移动设备，以便在那里计算位置。

在实施例中，至少在接收到该请求的所述实例之后，该节点可以作为接入点进行操作，以基于无线网络的网络ID而使用所述无线接口来提供针对该无线联网协议的无线网络的接入；并且该信号处理模块可以被配置为基于使用所述网络ID而连接至所述接入点的移动设备而经由所述无线接入点和无线网络将所确定的移动设备的位置返回至该移动设备(例如，从位置服务器提供回所确定的位置)。

可替换地，并不排除所述节点或任意其它节点都不被用来从位置服务器向移动设备提供所确定的位置，替代地，所确定的位置经由与使用所述联网协议所形成的相比不同类型的网络从位置服务器被提供至移动设备，例如经由诸如3GPP网络的移动蜂窝网络。

优选地，至少在从移动设备接收到该请求消息的所述实例时，位置服务的ID并不是无线联网协议的任何当前可用网络的ID，或者至少不是所述节点当前充当无线接入点所针对的无线联网协议的任何网络的ID。因此，该ID(例如，伪SSID)并不是任何当前存在的网络的ID(至少不在所讨论的环境中)，而替代地，该网络ID字段用于识别位置服务的另一种目的。

在实施例中，该信号处理模块可以被进一步配置为响应于所述检测而自动激活节点以开始充当所述无线接入点。因此，当移动设备不需要位置服务时，该节点并不以接入点模式来行动，因此并不定期地发射信标信号(例如，如Wi-Fi标准中针对接入点所定义的)。仅在被包含位置服务ID的请求消息(例如，具有伪SSID的Wi-Fi探测消息)所触发时，该节点才会被激活。

在实施例中，位置服务的ID是所述无线网络的网络ID，而使得虽然请求中的ID最初并不是任何现有网络的ID，但是它在接入点被激活时则变为这样。可替换地，所述无线网络的网络ID可以不同于位置服务的ID，而使得位置服务的ID永远不是所述无线联网协议的网络ID(即，永远不是存在于所讨论环境中的网络的ID)。

在实施例中，该信号处理模块可以被配置为仅在空间上比任何所述其它节点都更接近于移动设备的情况下才激活所述节点以充当所述无线接入点(其中，否则其它节点之一提供接入点)。因此，成为接入点的节点数量是有限的，这同样减少了信标发射以免环境被过多流量所充斥。

优选地，所述节点并不被配置为广播所述无线网络的网络ID(Wi-Fi术语中的“隐藏”网络)。

在实施例中，该信号处理模块可以被配置为在向移动设备提供所确定的位置之后将该节点去激活而不再充当所述无线接入点，和/或该信号处理模块可以被配置为在超时周期之后将该节点去激活而不再充当所述无线接入点。

根据本公开的另一个方面，提供了一种节点的部署形式，其中每个节点依据本文所公开的任意节点进行配置。

在实施例中，多个这些节点中的每一个被配置为聆听无线联网协议的不同信道上的请求消息(例如，不同频率信道，诸如不同的非重叠频率信道或不同的OFDM信道)。

根据本文所公开的另一个方面，提供了一种在位置系统中使用的计算机程序产品，该位置系统提供用于确定移动设备的位置的位置服务，并且该计算机程序产品包括体现于计算机可读介质上的代码，并且该代码被配置为在该位置系统的节点上执行时实行操作：对所述节点的无线接口进行操作以根据标准化无线联网协议进行无线通信，所述协议定义了用于从该移动设备向该节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段；从该移动设备接收包括所述位置服务的ID的所述请求消息的实例，该位置服务的ID被承载于所述字段中；检测所述字段中的该位置服务的ID；并且响应于所述检测而捕捉所接收的所述请求消息的实例的测量结果，以用于结合有关该位置系统的其它节点基于该其它节点所接收到的请求消息的实例所进行的测量的信息来确定该移动设备的位置。

在实施例中，该计算机程序产品可以进一步被配置为实行依据本文所公开的节点特征的任意功能性的操作。

根据本文所公开的另一个方面，提供了一种操作位置系统的节点的方法，该位置系统提供用于确定移动设备的位置的位置服务，并且该方法包括：对所述节点的无线接口进行操作以根据标准化无线联网协议进行无线通信，所述协议定义了用于从该移动设备向该节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段；从该移动设备接收包括所述位置服务的ID的所述请求消息的实例，该位置服务的ID被承载于所述字段中；检测所述字段中的该位置服务的ID；并且响应于所述检测而捕捉所接收的所述请求消息的实例的测量结果，以用于结合有关该位置系统的其它节点基于该其它节点所接收到的请求消息的实例所进行的测量的信息来确定该移动设备的位置。

在实施例中，该方法可以进一步包括依据本文所公开的节点或系统特征的任意功能性的步骤。

附图说明

为了帮助理解本公开并且示出实施例可以如何被实施，通过示例而参考附图，其中：

图1示意性图示了典型的A-GPS位置服务系统的架构；

图2示意性图示了基于无线电的三边测量；

图3是用于基于无线电的三边测量的计算的流程图；

图4示意性图示了基于Wi-Fi灯所实施的位置系统的架构；

图5是Wi-Fi灯的示意性框图；

图6示意性图示了基于Wi-Fi灯实施的位置系统的部件之间的通信；

图7示出了具有MAC地址和SSID的Wi-Fi探测分组的样本；

图8示出了具有MAC地址和SSID的Wi-Fi关联请求分组的样本；

图9示意性图示了基于Wi-Fi灯的三边测量；

图10图示了圆-圆交集(intersection)；

图11示出了在输入隐藏网络SSID时的操作系统截屏；以及

图12示出了显示MAC地址信息的操作系统截屏。

具体实施方式

在实施例中，本发明使用Wi-Fi灯来计算移动设备的位置，而不是在移动设备实行该计算，并且基于Wi-Fi标准的现有消息提供了一种特殊协议，以便移动设备向空中发送Wi-Fi命令以触发灯中的计算。该协议可以在所有具有Wi-Fi能力的现有移动设备中实施，也就是说，通过将标准协议用于不同目的，从而使得可能广泛地实施本发明。否则，人们将需要要求每个移动设备操作系统提供方升级操作系统，由于高度多样化的移动设备市场，这在正常情况下是不可能的。

室内位置服务系统涉及到三种类型的设备：诸如智能电话的移动设备，多个Wi-Fi灯，以及用于Wi-Fi灯的管理服务器(位置服务器)。智能电话将注册Wi-Fi灯所能够辨识的预定义的“伪”Wi-Fi网络SSID。一旦这个特殊网络SSID被输入到智能电话中以便注册隐藏SSID网络条目，则如果智能电话尝试利用该特殊SSID连接到该伪Wi-Fi网络，就将使用Wi-Fi主动扫描。即使该伪Wi-Fi网络并不存在，来自智能电话的主动扫描将仍然能够广播探测请求分组。

一旦开始了主动扫描，能够拾取到该特殊SSID的广播的那些Wi-Fi灯将开始位置计算过程，其中最为接近的Wi-Fi灯被选出来担当简化的Wi-Fi接入点以便支持该Wi-Fi灯网络和智能电话之间的数据交换。智能电话将通过嵌入在SSID探测请求分组中的唯一MAC地址(或者根据具体通信协议的其它唯一标识符)而被识别，并且计算结果将被发送至Wi-Fi灯管理服务器。进而，位置信息能够经由电话中预先安装的服务被推送至智能电话，或者智能电话能够从服务器拉取该信息。

被选出的Wi-Fi灯切换到简化的Wi-Fi接入点模式，其在该模式下模拟标准Wi-Fi接入点发送Wi-Fi周期性信标。该信标将携带最少量信息从而减少对可用网络信道的流量影响，诸如通过仅包括接入点的MAC地址和性能，而并未将SSID嵌入在信标中，而使得该简化的Wi-Fi接入点担当隐藏Wi-Fi网络，从而防止来自其它Wi-Fi客户端的并非面向位置服务的连接请求。该信标还将有助于在智能电话和Wi-Fi灯管理服务器之间转发分组交换，诸如用于以下目的的分组：Wi-Fi关联和解除关联处理、DHCP(动态主机配置协议)、DNS(域名服务)、TCP/IP传输和/或位置服务(信息或数据库访问)。如果Wi-Fi灯管理服务器要求，则Wi-Fi灯可以通过将所连接的客户端设备解除关联并且停止发送信标来来停止此简化的Wi-Fi接入点模式。

Wi-Fi灯管理服务器被用来决定哪些Wi-Fi灯将切换到简化的Wi-Fi接入点模式以及何时将其关闭；并且决定哪些Wi-Fi灯被允许与智能电话关联或解除关联；而且从所有Wi-Fi灯收集距离计算结果并实行实际位置计算(例如，三边测量)。该服务器还将针对所有Wi-Fi灯中的所有简化的Wi-Fi接入点实施Wi-Fi协议，而使得智能电话将能够连接到该Wi-Fi灯网络并与服务器进行通信，从而获取到位置计算结果，并且获得如用于导航的建筑物结构之类的其它信息。

现在关于图1至12对一些另外的示例性细节更为详细地进行讨论。

图1图示了常规辅助GPS(A-GPS)位置服务系统的架构。该系统包括：移动电话11或者其它这样的移动设备(例如，平板电脑)、多个GSP小区塔台或Wi-Fi接入点14，以及具有这些GSM小区塔台或Wi-Fi接入点中的已知多个的数据库的中央服务器12。移动电话11经由数据链路13与中央服务器12进行通信以便访问位置数据库。RF信标15从每个小区塔台或接入点14发送出，被移动电话11——在于范围内的情况下——所接收。所产生的位置信息被显示在移动电话11的用户界面16(例如，屏幕)上。

当前的A-GPS服务适度地适合建筑物密度低或具有小型建筑物的区域，因为GSM信号或Wi-Fi信号可以很容易地穿透几个墙壁，而干扰或反射相对较少。然而，当在大型建筑物内部使用时，信号弱并受到干扰，而且需要更多的RF信标设备来提高定位准确度。建筑物中可用的Wi-Fi灯的架构能够针对该问题提供一种解决方案，但是用当前的A-GPS模式来操作Wi-Fi灯可能会遇到另外的问题，诸如：(i)来自许多Wi-Fi灯的信标可能会阻塞Wi-Fi网络(因此将期望并不从所有Wi-Fi灯持续地传送信标)；(ii)移动电话与其中连接有Wi-Fi灯的网络之间的通信并不总是可能的，因为用户可能会走入其中Wi-Fi网络未知或受限的新的建筑物(因此将期望并不必依赖于正常的Wi-Fi连接)；和/或(iii)市场中的当前移动智能电话非常多样化，并且不可能针对每个设备实施Wi-Fi协议级别的改变以便能够访问该基于Wi-Fi灯的位置服务(因此将期望并不使用任何专有或非标准协议)。

以下实施例提供了一种用于移动智能电话(或类似设备)基于大型建筑物中安装的Wi-Fi灯架构而传输对室内A-GPS服务的需求的方法，该方法能够在所有智能电话或智能设备的应用层广泛实施。

Wi-Fi标准要求客户端设备加入网络以建立网络连接。该加入要求设备扫描不同Wi-Fi接入点所发送的网络信标。该扫描可以是被动的或主动的。在被动扫描中，客户端设备将聆听来自Wi-Fi接入点的所有周期性的广播，并且以此为基础形成网络列表。在主动扫描中，客户端设备将探测附近是否存在具体网络，特别是探测隐藏SSID网络。客户端设备将向空中广播探测请求或关联请求分组，并且任何具有匹配网络的Wi-Fi接入点将会对该客户端设备作出响应。该探测请求或关联请求分组携带客户端设备的MAC地址以及网络名称，或者所谓的SSID(服务集ID)。客户端设备的MAC地址是唯一的编号并且被用来识别该客户端设备，而SSID则是被用来对共存于相同位置或邻近位置的Wi-Fi网络加以区分的网络名称。

以下实施例使用Wi-Fi客户端主动扫描协议来与Wi-Fi灯网络进行通信以便触发位置服务。客户端设备将注册Wi-Fi灯所能够辨识的预定义的“伪”Wi-Fi网络SSID。该特殊的Wi-Fi网络SSID名称串将优选地采用相对长的形式来避免与用于其它用途的相同名称的潜在的冲突；例如，用于位置服务的Wi-Fi网络SSID可以是“[Location Service]Wi-Filamps”。

一旦该特殊网络SSID被输入到智能电话用于注册隐藏SSID网络条目，则如果该智能电话尝试利用该特殊SSID连接至伪Wi-Fi网络，就将会使用主动扫描。虽然“伪”Wi-Fi网络并不存在，但是来自智能电话的主动扫描仍然将能够向空中发送探测请求分组。

一旦主动扫描开始，能够拾取该特殊SSID的广播的那些Wi-Fi灯就将开始位置计算过程，其中最接近的Wi-Fi灯被选出来担当简化的Wi-Fi接入点，以便支持Wi-Fi灯网络和智能电话之间的数据交换。该新激活的接入点所新提供的Wi-Fi网络能够使用“伪”SSID作为其SSID，这一直到该点并不对应于任何现有网络，但是它现在是对应的；或者可替换地，该Wi-Fi网络能够使用不同的SSID而使得该SSID永远不会对应于任何现有Wi-Fi网络。

智能电话将通过嵌入在SSID探测请求分组中的唯一MAC地址而被识别。计算结果将被发送至Wi-Fi灯管理服务器(它担当位置服务器)，并且该位置信息进而能够经由预先安装在电话中的服务而被推送回智能电话，或者该智能电话能够从服务器拉取该信息。

图4图示了依据本文所公开实施例的基于Wi-Fi灯的A-GPS位置服务系统的基础架构。该系统包括移动智能电话41(或其它移动设备)、多个灯44，以及Wi-Fi灯管理服务器42，该Wi-Fi灯管理服务器42包括一些或优选地全部灯44的位置数据库(由此提供了至少一个位置服务服务器的功能，以及任选地诸如照明控制的其它功能性)。每个灯44配备有Wi-Fi接口，至少包括Wi-Fi接收器以及优选地Wi-Fi收发器(传送器&接收器)。注意，术语“灯”有时在本领域被用来专门指代照明部件(例如，LED串或阵列，或者白炽灯泡)，而“照明器(luminaire)”则严格地是被用来指代包括照明部件加上相关联的外壳、插座和/或支撑体的单元，其同样将包含Wi-Fi接口。然而，术语“灯”在这里被用作包括照明部件和相关联硬件的照明器的常用速记形式，其在这种情况下包括Wi-Fi接口。

移动电话41经由数据链路43与Wi-Fi灯服务器42进行通信，例如经由一个或多个Wi-Fi灯44所提供的Wi-Fi网络47或者经由诸如移动蜂窝网络之类的单独网络(例如，诸如GSM网络、3G网络、LTE网络等的3GPP网络)。智能电话和Wi-Fi灯之间的Wi-Fi消息交换45还经由Wi-Fi进行。移动电话41被安装有Wi-Fi位置服务应用46，其被用来在移动电话41的位置例如在地图或平面布置图上被确定时显示该位置。

图5示出了Wi-Fi灯44的框图。灯(照明器)44包括：诸如LED串或阵列的照明部件53，用于发送和接收Wi-Fi信号的Wi-Fi接口(收发器)52，以及被布置为从灯44的一个或多个存储器设备获取适当代码并运行的微处理器形式的信号处理模块51(或者可替换地，一些或全部信号处理模块可以以专用硬件电路来实施，或者以诸如PGA或FPGA之类的可配置或可重新配置的硬件电路来实施)。

图6提供了依据实施例的基于Wi-Fi灯的A-GPS系统的通信示图。如关于图4所讨论的，移动电话41、Wi-Fi灯44经由Wi-Fi协议与灯44传输消息45。该系统可以进一步包括一个或多个专用Wi-Fi接入点72(例如，均包括Wi-Fi接入点的无线路由器)，它们可以或并不可以另外被用作该位置系统的节点。在实施例中，一组或多组灯44中的每一个经由第一Wi-Fi连接76连接至本地的一个专用接入点72；并且专用接入点72经由第二Wi-Fi或有线连接74连接至位置服务器42。经由第一和第二连接76、74，这使得能够在灯44和位置服务器42之间以及在移动电话41和位置服务器41之间进行通信(通过针对灯44之一或专用接入点72之一形成Wi-Fi连接)。

智能电话41中的整个处理能够手动操作，或者能够使用软件程序来自动执行一些或全部步骤。首先，针对隐藏Wi-Fi网络的特殊Wi-Fi网络SSID被输入到移动电话中，例如由用户手动输入到移动设备11(参见图11)的操作系统或应用中，或者由应用自动输入。该应用随后要求移动电话21连接到该特殊SSID的伪Wi-Fi网络，这使得其发送具有该伪SSID的Wi-Fi探测请求。Wi-Fi灯44中的位置服务被该特殊SSID所触发，从而触发位置计算。所产生的位置信息将由服务器42所保存以便经由数据链路43而被发送到移动电话41上的应用(基于推送或拉取方式)。

Wi-Fi灯44包括根据Wi-Fi协议进行配置的嵌入式Wi-Fi技术。根据本申请，这能够被修改而使得每个灯聆听Wi-Fi探测请求，该Wi-Fi探测请求在该请求的SSID字段中包含位置服务的伪SSID；作为响应，检测到此的灯44之一随后被激活以开始担当特殊或简化的Wi-Fi接入点，从而允许所计算位置从位置服务器41被传递至移动电话41上的应用。例如，这可以是被检测为在物理上最接近于移动电话41的灯44。该简化的接入点优选地在Wi-Fi灯和智能电话41之间交换最小数据，而并不广播其SSID。注意：该新激活的接入点所提供的Wi-Fi网络的SSID(移动电话41使用该SSID连接到接入点以从位置服务器42获取位置)可以与探测请求中用于触发位置测量的伪SSID相同或不同。如果两者不同，则应用可以包括针对用户的提示信息，以为了该服务而连接到具有不同SSID的网络，这在该过程中多增加一个步骤。

Wi-Fi标准要求在所有Wi-Fi信道上发送探测请求，以便匹配在特定信道上操作的接入点。该处理可能花费相当长的时间，因为每个信道都需要被探测。另一方面，Wi-Fi灯44可以通过将不同的邻近Wi-Fi灯放置在不同的Wi-Fi信道上来有利地缩短该处理，而使得所有Wi-Fi信道都将被监视从而快速拾取从经过的移动电话41所生成的位置服务请求。Wi-Fi灯通常被密集地安装在天花板上，例如每平方米1个灯，这能够充分支持捕捉所有Wi-Fi信道并且仍然满足一个信道上的三个或更多Wi-Fi灯44进行三角测量或三边测量的要求。

Wi-Fi灯44的操作可以如下。Wi-Fi协议在每个Wi-Fi灯44中被加以修改(但是仍然不违反标准的规则)，以便监听特殊SSID的广播。而且，在每个灯44中被指定用于监视的Wi-Fi信道。例如，为了覆盖所有13个Wi-Fi 11g信道，优选地4×13＝52个或更多的Wi-Fi灯——至少3×13＝39个——应该被安装在给定房间、建筑物或环境的天花板上，从而在该房间、建筑物或环境中的移动设备41的范围内是可用的(优选地，每个信道由四个或更多个——至少3个——专用灯所监视，以便可能基于13个信道中的任何一个单独进行三角测量或三边测量；否则，利用较少的灯，信道会替代地被依次扫描，这也是一种可能性，但是会较慢)。对于大型建筑物而言，这个数量的Wi-Fi灯44通常并不是问题。一旦拾取到特殊SSID，就使用接收信号强度(例如，RSSI)来计算到移动电话41的距离，并且将该信息加上广播中所接收的MAC地址以及Wi-Fi灯ID发送到Wi-Fi灯管理服务器(位置服务器)42。Wi-Fi灯管理服务器42在其接收到由MAC地址所识别的移动电话与具有所指定灯ID的三个或更多个相应Wi-Fi灯44之间的距离信息的三个或更多个报告的情况下，该服务器42就将浏览灯数据库来查找已知灯的位置并且开始三边测量。随后，服务器42将计算结果存储在服务器42中，并且通过电话41的MAC地址而将其与移动电话41相关联。

如所提到的，一旦定位处理被触发，灯44之一就被激活作为Wi-Fi接入点。移动电话41基于Wi-Fi标准协议与此相关联，并且由此连接至该接入点提供接入所针对的Wi-Fi网络，该Wi-Fi网络在Wi-Fi协议中由特定SSID所标识。该连接和网络随后被用来允许所计算位置被从位置服务器42返回至移动电话41。优选地，该SSID不被灯44所广播或通告，照此，所讨论的网络是隐藏的Wi-Fi网络——这主要是因为在实施例中，该网络并不是提供互联网接入的完整功能的Wi-Fi网络，并且在实施例中它专用于位置服务(即，它的功能性仅限于提供位置服务)。

根据Wi-Fi协议，所有接入点将周期性地发射信标，该信标具有被称为BSSID(AP的MAC地址)的必填字段以及任选的SSID。该SSID用于由Wi-Fi客户端为了发现附近网络而实行的被动扫描处理，通常是为了人们读取。该BSSID被用于识别网络，并且被主动扫描(隐藏SSID网络需要主动扫描)使用，以及不被人而是机器所使用。在这种情况下，移动电话41将使用主动扫描来探测网络，并且网络将以BSSID和SSID作出响应。移动电话41随后将加入网络(它可以被隐藏或不被隐藏，但优选地被隐藏)。在此之后，该SSID不再被使用，只有BSSID被用来检查信标是否仍然存在；否则，如果信标丢失了某段时间，则移动电话41将假设网络已经消失。如果Wi-Fi灯44所创建的网络选择连同信标一起广播SSID(即，该网络因此并未被隐藏)，则移动电话41将捕捉到所广播的SSID并且立即连接到网络，而不需要主动扫描。在任意情况下，移动电话41都将向空中发送分组，无论这是主动扫描探测分组(隐藏SSID)还是正常网络连接分组(非隐藏SSID)，并且Wi-Fi灯44将捕捉那些分组并且提供位置服务。

注意到，如果第一个移动或设备电话在使用位置服务时创建了隐藏Wi-Fi网络，则任意第二个移动电话或设备如果要使用该位置服务就将仍然需要使用如上所述的主动扫描技术。相同或不同的Wi-Fi灯将根据与针对第一移动电话完全相同的过程来对第二移动电话作出响应。如果选择正常(非隐藏)Wi-Fi网络来提供位置服务，则取决于第二移动电话与提供接入点服务的Wi-Fi灯的距离(接收信号强度)：(i)如果第二移动电话接近于所述Wi-Fi灯，则该移动电话与Wi-Fi灯的连接请求将获得许可；但是(ii)如果第二移动电话很远，则该移动电话的连接请求会被拒绝，并且替代地，不同且邻近的Wi-Fi灯可以激活为Wi-Fi接入点模式，并且该移动电话可以由于后者的Wi-Fi灯将提供更强的信号而选择它进行连接。

另外因此还注意到，虽然如上所述，SSID并不是任何当前存在或可用网络的ID，或者该节点提供接入所针对的Wi-Fi网络在发送探测请求的当下并不存在，或者该节点那时并不充当接入点，等等；但实际上在两个或更多移动设备的场景下，即在第一设备正在使用来自节点的位置服务并且随后第二移动设备跟着一起使用该服务的情况下，则所讨论的网络在当第二设备发送其探测请求时已经存在(并且如果使用伪SSID作为那个网络的网络ID，则该伪SSID在第二设备发送其探测请求时是现有或当前可用网络的ID)。然而，这当然不会阻止上述参考语句从第一移动设备的角度来看成真。

图7示出了依据本文所公开的一个示例的具有MAC地址和SSID的Wi-Fi探测请求分组的样本。以下示出了Wi-Fi(IEEE 802.11)探测请求分组帧主体的格式。

图8示出了依据本公开示例的具有MAC和SSID的Wi-Fi关联请求分组的样本。以下示出了Wi-Fi关联请求分组帧主体的格式。

以下示出了Wi-Fi信标分组帧主体的格式。

以下示出了Wi-Fi解除关联分组帧主体的格式。

图2和图3图示了可以被用来计算移动设备的位置的基于无线电的三边测量处理。图10图示了在三边测量中使用的圆-圆交集。将要意识到的是，这仅是位置计算的一个示例，并且诸如三边测量、多点定位和指纹识别之类的其它形式的位置计算(本身)也是本领域技术人员已知的。

在图2所示的过程中，移动设备41的位置基于该移动设备41分别与至少三个灯(节点)44之间的距离R1、R2、R3(由接收信号强度或飞行时间所确定)、给定知晓三个或更多节点14分别的位置(x1，y1)；(x2，y2)；(x3，y3)(如从位置数据库获知)进行计算。

图3给出了基于无线电的三边测量处理的流程图。在步骤30，该处理开始。在步骤31，移动电话41发送一个或多个探测请求信号，信号被范围内的多个Wi-Fi灯44所接收。在步骤32，可以确定是否有更多这样的信号可用和/或被需要。如果是，则该处理循环回到步骤31。否则，该处理进行到步骤33，其中Wi-Fi灯将它们的ID提交给位置服务器42。在步骤34，服务器从其位置数据库获取到灯44的坐标。在步骤35，每个灯44基于接收信号强度(例如，RSSI)的测量而计算其与移动电话41的相应近似半径，或者可替换地，将其测量结果提交给服务器41以在那里计算该半径。在步骤36，可以确定是否需要在该计算中包括任何更多这样的信号，如果是，则该处理循环回到步骤35。

否则，处理进行到步骤37，其中位置服务器42计算由电话41距正在使用的每个灯44的半径所定义的所有圆的交集(参见图2)。在步骤38，该处理结束。注意，图3在一定程度上是示意性的，并且在图3中的步骤涉及不同的灯44的情况下，灯44并不一定必须全部以所示的顺序在相同阶段实行步骤(例如，一个灯可以在另一个灯已经接收到探测请求之前就将其ID和距离测量结果提交至服务器)。

以下图示了位置数据库中的典型字段。

网络/设备的指纹
	纬度
经度
	海拔(可选)

以下图示了用于确定RF发射器和接收器之间的距离的典型路径损失模型。

1.一斜率模型：

P_r(dB_m)＝P_t(dB_m)+K(dB)-10nlog₁₀(d/d₀)

2.室内路径损失模型：

PL＝20log₁₀(f)+10nlog₁₀(d)+Lf(n)-28dB

3. 2.4GHz室内(相同楼层)路径损失模型：

PL＝39.6+10nlog₁₀(d)

需要至少三个参考节点44来进行无线电三边测量，以便计算出二维表面上的几何形状(见图2)(或者至少不与诸如航位推算之类的其它技术相组合)。服务器42从服务器42上的位置数据库获取到所识别的灯44的位置(x1，y1)；(x2，y2)；(x3，y3)，并且还接收或计算从移动电话41到每个灯44的相对距离R1、R2、R3。随后，服务器42通过基于这些距离R1，R2，R3和参考位置14(x1，y1)；(x2，y2)；(x3，y3)所实行的三边测量(或三角测量、多点测量或指纹识别)而获得移动电话41的地理位置。这被返回至移动电话41，后者随后能够在地图或平面图上显示所确定的位置。

图9给出了更多Wi-Fi节点如何能够提高三边测量的速度和准确度的图示。由于灯在建筑物中通常十分密集地安装，因此使用Wi-Fi灯进行定位是一种有利的选择。

图11示出了在手动输入隐藏网络的SSID，由此致使基于该SSID的主动扫描，并且在本公开的实施例中，由此在输入位置服务的伪SSID时在范围内的多个Wi-Fi灯44处触发位置测量处理时的操作系统的截屏。图12示出了在操作系统的“关于”屏幕中向用户显示的操作系统MAC地址信息。注意：在可替换实施例中，SSID能够在应用中预先编程并且主动扫描可以由该应用自动触发，而用户无需手动输入SSID。

现在对Wi-Fi灯设计的一些更多的示例细节进行讨论。

如图5所示，微处理器或MCU 51被嵌入灯41中，并且Wi-Fi收发器52连接到MCU 51。Wi-Fi收发器52可以根据所选收发器平台而支持多个RF波段。MCU 51负责通过Wi-Fi收发器52而在空中发送和接收Wi-Fi分组，实施Wi-Fi标准协议，并且同时控制灯系统的功能，例如驱动LED 53。

此外，MCU 51被用来实施位置服务。这涉及到聆听从智能电话41发送的具有特殊SSID的Wi-Fi探测请求分组或关联请求分组，它们或者被称为位置服务请求。来自探测请求分组或关联请求分组的SSID字符串被检查，并且如果这个SSID字符串与诸如“[LocationService]Wi-Fi lamps”的预定义字符串相匹配，则就被辨识为位置服务请求。所接收分组的MAC地址和接收信号强度指示符(RSSI)随后将被记录。

在实施例中，MCU 51还计算智能电话41和Wi-Fi灯44之间的距离(使用上述方法或其它适当方法)，并且将结果连同智能电话41的MAC地址一起发送到Wi-Fi灯管理服务器(位置服务器)42。随后，MCU 51等待来自Wi-Fi灯管理服务器42的指令，并且如果被请求，则将Wi-Fi灯44切换到简化的Wi-Fi接入点模式。在实施例中，该模式提供具有Wi-Fi标准所要求的最少功能的开放式Wi-Fi网络，而使得该简化的Wi-Fi接入点将被符合Wi-Fi标准的任何智能电话所辨识，但是仅有限数量的客户端设备被允许连接至该简化的Wi-Fi接入点。在简化的Wi-Fi接入点模式下，Wi-Fi灯44将模拟标准Wi-Fi接入点而发送Wi-Fi周期性信标，但是该信标将携带最少量信息以便减少对可用网络信道的流量影响，诸如仅包含接入点的MAC地址和性能。优选地，该信标中并不嵌入SSID，而使得该简化的Wi-Fi接入点是隐藏Wi-Fi网络，从而防止来自其它Wi-Fi客户端的并非面向位置服务的连接请求。

随后MCU 51将帮助在智能电话41和Wi-Fi灯管理服务器42之间转发分组交换。这些例如可以包括用于：Wi-Fi关联和解除关联处理、DHCP(动态主机配置协议)、DNS(域名服务)、TCP/IP传输和/或位置服务自身(信息或数据库访问)。如果Wi-Fi灯管理服务器42要求，则Wi-Fi灯44可以通过首先将所连接的客户端设备41解除关联并且随后停止发出信标来来停止此简化的Wi-Fi接入点模式。在实施例中，如果客户端设备针对保持Wi-Fi连接会话超时，则Wi-Fi灯44将自动将那些客户端设备断开连接，并且Wi-Fi灯管理服务器42将会得到通知，而使得看不到或关机的智能电话41将被从位置服务中删除。

Wi-Fi灯44上增加的位置服务将不会干扰那些Wi-Fi灯44的正常无线控制功能，诸如打开或关闭灯44或者对灯44进行调光。这是通过同时在一个Wi-Fi灯44中实施Wi-Fi客户端和Wi-Fi接入点功能而实现的。Wi-Fi客户端功能被用来连接到Wi-Fi灯网络以针对Wi-Fi灯管理服务器42发送和接收分组(参见图6)。

标准Wi-Fi接入点72被用来连接所有附近的Wi-Fi灯44。这样连接的Wi-Fi灯44将使用与该标准Wi-Fi接入点72所支持的相同的Wi-Fi RF波段。例如，如果Wi-Fi灯44中仅有一个RF波段，则所有Wi-Fi灯44中将只有一个Wi-Fi信道。如果Wi-Fi灯支持多于一个的RF波段，则不同Wi-Fi灯44只要它支持相同的RF波段就可以使用不同Wi-Fi信道以连接至该标准Wi-Fi接入点72。更多Wi-Fi信道将提高通信的可靠性。所连接的Wi-Fi灯44将通过周期性地ping该标准Wi-Fi接入点72来维护Wi-Fi连接会话。

Wi-Fi灯44将同时实施简化的Wi-Fi接入点。如果Wi-Fi灯44仅支持一个RF波段，则该简化的Wi-Fi接入点将使用与针对Wi-Fi客户端功能相同的Wi-Fi信道。如果Wi-Fi灯中有多个RF波段，则Wi-Fi灯44可以选择开启不同信道上的简化的Wi-Fi接入点作为Wi-Fi客户端。Wi-Fi灯44将始终在用于Wi-Fi客户端的相同信道上聆听位置服务请求，并且Wi-Fi灯44还可以被配置为同时在一个或多个其它信道上聆听位置服务请求。每个所支持的RF波段可以选择一个Wi-Fi信道。当来自同一个智能电话41但是来自不同信道的位置服务请求被捕捉时，优选地使用最佳接收信号质量的信道来开启该智能电话41的简化的Wi-Fi接入点服务。在一些实施例中，支持多个RF波段的Wi-Fi灯44可以同时开启多个简化的Wi-Fi接入点服务，以支持不同Wi-Fi信道上的多个智能电话41。

在实施例中，不同Wi-Fi灯44可以被配置为在不同的信道上进行操作，从而提高定位置服务的速度和可靠性，原因在于：(i)智能电话41可以选择不同的Wi-Fi信道来开始发送位置服务请求，(ii)背景RF干扰可能在不同时刻阻止不同信道上的一些位置服务请求，和/或(iii)更多地监听信道可以提高捕捉位置服务请求的速度。

以下示出了来自Wi-Fi灯44的距离报告的示例格式：

Wi-Fi灯ID
	智能电话MAC地址
距离
	时间戳

在Wi-Fi灯处计算的距离计算结果形成为报告，并且被发送到Wi-Fi灯管理服务器42。来自智能电话41的每个所接收的探测请求或关联请求分组被分析并且被用于计算距离。如果这是内部数据库中的新的智能电话，则该报告将立即被发送到服务器42。如果已经存在该电话的记录，并且如果新的分组产生出与之前记录相同或相近的距离(差值小于D_err，因为距离计算方法有一定余量(margin))，则该报告被忽略。如果新的分组产生出与之前记录不同的距离，则该报告将立即被发送，并且该新分组将被记录。当Wi-Fi灯44已经处于简化的Wi-Fi接入点模式时，每个所接收到的数据分组将被分析并且遵循与上述相同的报告过程。当在延长时间(T₁＜11β)内没有从数据库中的智能电话接收到任何分组，数据库中该智能电话的记录将被删除。

现在对Wi-Fi灯网络的一些更多示例细节进行讨论。

如图6所示，所有Wi-Fi灯44都通过使用一个或多个标准Wi-Fi接入点72连接至相同的IP网络。所有Wi-Fi接入点72都使用Wi-Fi灯管理服务器42同样与之连接的骨干网74进行连接，上述骨干网74通常是有线以太网。Wi-Fi灯44由此能够通过该骨干网74使用诸如TCP/IP之类的标准IP协议与Wi-Fi灯管理服务器42交换信息。

不同的标准Wi-Fi接入点72可以选择不同的Wi-Fi信道以提高通信可靠性，并为Wi-Fi灯44提供更多的信道覆盖以捕捉从智能电话41在不同信道上发送的或者从不同智能电话发送的位置服务请求。

当使用多个标准Wi-Fi接入点72时，Wi-Fi灯44和标准Wi-Fi接入点72的布局能够被交错从而在大面积上均匀地提供信道覆盖。例如，在大型建筑物内的办公室中，如果安装有多于一个的标准Wi-Fi接入点72，则所连接的Wi-Fi灯44可以被布置成使得在地板上的任何给定位置处将有处于附近并且连接到不同标准Wi-Fi接入点72且使用不同频道的Wi-Fi灯。

现在对Wi-Fi灯管理服务器42(位置服务器)的一些更多示例细节进行讨论。

该位置服务服务器42被用来决定Wi-Fi灯44中的哪一个将切换到简化的Wi-Fi接入点模式以及何时将其关闭；并且决定哪个Wi-Fi灯44被允许与智能电话41关联或解除关联；并且从所有Wi-Fi灯44收集距离计算结果并且实行实际三边测量(或者其它这样的位置计算)。服务器42还将针对所有Wi-Fi灯44中的所有简化的Wi-Fi接入点实施Wi-Fi协议，而使得智能电话41将能够连接到该Wi-Fi灯网络并且与服务器42进行通信，从而获取到位置计算结果和/或获得其它信息，如用于导航的建筑物结构。

确定哪个Wi-Fi灯44应该开启或关闭简化接入点模式以及哪个Wi-Fi灯44被允许与智能电话41关联或解除关联的过程可以如下。如果从Wi-Fi灯44发送的距离报告短于近距离阈值(D_near)，则发送该距离信息的第一Wi-Fi灯将需要检查是否与智能电话41相关联。如果存在已经与相同的智能电话相关联的另一个Wi-Fi灯44，并且如果到该Wi-Fi灯44的距离长于近距离阈值，则该Wi-Fi灯将需要在该电话关联至新的Wi-Fi灯之前立即将智能电话41解除关联。但是如果距那个Wi-Fi灯的距离也短于近距离阈值，则如果新Wi-Fi照明器有更短的距离，则该新Wi-Fi灯将仅在宽限期(T_grace)之后关联智能电话41，这允许有时间检查是否有任何更多的报告被接收且具有甚至更短的距离，并且防止在Wi-Fi灯44之间的快速切换。如果新Wi-Fi照明器有比当前关联的灯更长的距离，则该报告被忽略。如果当前没有其它Wi-Fi灯处于接入点模式，则新Wi-Fi灯将与智能电话41相关联。

如果有新的距离信息被接收并且距离比近距离阈值(D_near)要长，则服务器42将搜索之前记录而查找最短距离的Wi-Fi灯。如果另一个Wi-Fi灯已经关联并且新的距离更短，则该服务器等待宽限期，将其它Wi-Fi灯解除关联，并且关联新Wi-Fi灯(并且如果在宽限期内接收到新的报告，在重复上述过程)。如果新的距离长于已经关联的灯，则忽略该报告。如果没有其它Wi-Fi灯与该智能电话41相关联，则搜索并分析最短距离。如果该最短距离短于远距离阈值(D_far)，则具有最短距离的Wi-Fi灯将与智能电话41相关联。如果该最短距离长于远距离阈值，则该报告被忽略并且没有Wi-Fi灯被关联，这是因为智能电话可能过远而无法联系到Wi-Fi灯位置服务网络。

如果Wi-Fi灯44被请求与智能电话41相关联(连接)，并且尚未被切换到简化的Wi-Fi接入点模式，则Wi-Fi灯44将立即切换到简化的Wi-Fi接入点模式，并且与智能电话41相关联。

如果Wi-Fi灯44被请求与智能电话41解除关联(断开连接)，并且该Wi-Fi灯没有连接其它智能电话，则该Wi-Fi灯将立即关闭简化的Wi-Fi接入点模式。如果仍然有一个或多个与此Wi-Fi灯相关联的其它智能电话，则仅指定的智能电话被解除关联，并且该Wi-Fi灯仍然被保持在简化的Wi-Fi接入点模式。

在Wi-Fi灯44与智能电话41关联和解除关联时，它将遵循Wi-Fi标准以通过在Wi-Fi灯44和智能电话41之间交换匹配的Wi-Fi分组来处理针对关联请求和解除关联请求的完整过程。

现在对涉及Wi-Fi灯管理服务器42中的Wi-Fi联网协议的处理的一些更多示例细节进行讨论。

服务器42针对Wi-Fi灯44实施大部分Wi-Fi和联网协议，这是因为Wi-Fi灯44中的MCU 51处理能力由于成本原因等而受到限制，而服务器42则能够具有多得多的马力来处理针对所有Wi-Fi灯44的功能。服务器42将针对智能电话41实施绝对最低程度的Wi-Fi和联网协议，而使得灯44将被辨识为具有有限功能性的几乎真正的标准Wi-Fi接入点，以允许与市场上的智能电话41的最大兼容性；至于智能电话41，Wi-Fi灯44加上服务器42将担当Wi-Fi接入点和网络路由器。具体地，服务器42将针对Wi-Fi灯44实行以下协议。

关于智能电话41与灯44建立Wi-Fi链路的所借助的Wi-Fi关联和解除关联的处理，Wi-Fi灯44将处理Wi-Fi灯44和智能电话41之间的关联分组交换，并且服务器42将决定来自智能电话41的关联请求是否被允许。Wi-Fi灯44将处理Wi-Fi灯和智能电话41之间的解除关联分组交换，并且服务器42将决定是否针对智能电话41开始解除关联的过程。

一旦智能电话41连接到Wi-Fi灯44，Wi-Fi灯44就负责维护该Wi-Fi连接，并且在Wi-Fi灯管理服务器42和智能电话41之间交换分组。如果智能电话41超时并离开网络，则Wi-Fi灯44将解除智能电话41的关联并通知Wi-Fi灯管理服务器42。如果存在来自Wi-Fi灯管理服务器42的以智能电话41为目的地的分组，则Wi-Fi灯44将尝试将该分组传递至智能电话41，并且如果暂时联系不到智能电话则缓存该分组。如果该分组未能到达智能电话41，则该结果将被通知给Wi-Fi灯管理服务器42，并且服务器42将会重试，并且如果这再次失败，则服务器42将解除智能电话41的关联。如果存在来自智能电话41的以Wi-Fi灯管理服务器42为目的地的分组，则Wi-Fi灯44将转发至服务器42，如果这失败，则结果将被通知给智能电话41。

关于DHCP(动态主机配置协议)，Wi-Fi灯管理服务器42将充当DHCP服务器，并且为连接到网络的所有智能电话41分配网络地址。不同的智能电话41将具有不同的唯一地址。所有智能电话将具有相同的网关和DNS服务器地址。Wi-Fi灯44将在智能电话41和Wi-Fi灯管理服务器42之间转发用于DHCP请求和回复的所有分组交换。

关于DNS(域名服务)，Wi-Fi灯网络将实施特殊的DNS服务器功能以允许某些智能电话41将该Wi-Fi灯网络辨识为正常的互联网连接网络(例如，一些智能电话在它们未能定位某些预定义Internet服务器的情况下断开网络连接)。所有的DNS请求都将被解析以返回Wi-Fi灯管理服务器地址。

关于TCP/IP传输，所有TCP/IP分组都经由Wi-Fi灯44在智能电话41和Wi-Fi灯管理服务器42之间进行隧道传输。在实施例中，Wi-Fi灯44将不会向智能电话41发送它自己的任何数据内容(而不是源自服务器42的数据)，和/或将不会处理来自智能电话41的除触发测量处理的探测请求之外的任何数据内容(而不是将这样的数据转发至服务器42进行处理)。和/或，在实施例中，除了在服务器42和电话41之间以外，Wi-Fi灯44将不会在系统的任何其它组件之间交换数据，例如，将不会在不同智能电话之间交换数据。

Wi-Fi灯管理服务器42将针对位置服务请求而在服务器中的预定义端口暴露服务，例如，智能电话的当前位置可以从诸如http：//server_addr：server_port/location_information的URL获得，而建筑物结构图可以从诸如http：//server_addr：server_port/map_information的URL获得。位置服务(信息或数据库访问)建立在标准IP协议之上，并且服务器42中的应用负责针对从智能电话发送的位置服务请求提供回复。

用于从Wi-Fi灯44收集和存储报告的过程如下。服务器42将来自Wi-Fi灯44的所有报告记录到数据库。所有记录都打上了时间戳，并且每个记录将在预定时间(T_expire)后终止。在到期之后，记录将从数据库中删除。该数据库按照Wi-Fi灯ID和智能电话MAC地址进行索引。针对给定的Wi-Fi灯44，可以搜索并获得与指定智能电话41相关联的所有报告。该数据库还能够实施MAC地址过滤功能以实施安全特性，如仅允许特定范围的智能电话使用位置服务或者禁止某些智能电话。

关于Wi-Fi灯44的投用，当将Wi-Fi灯安装在建筑物内部时，Wi-Fi灯44中的每一个的绝对位置被测量，并且保存到Wi-Fi灯管理服务器42中在Wi-Fi灯位置数据库中。每个Wi-Fi灯44的绝对位置可以通过使用诸如建筑物平面布置图等手段来获得。

现在，下文提供了有关在存在许多Wi-Fi灯44时的位置计算的说明。

当针对相同智能电话存在来自Wi-Fi灯44的一个或多个距离报告时，计算智能电话41的位置。如果有一个报告，则智能电话41的位置被估计为与进行报告的Wi-Fi灯44相同，其中计算误差与报告中给出的距离相同。如果有两个报告，则通过假设两个距离为R₁和R₂并且使用图10中的公式来计算智能电话的位置，获得距离d₁和d₂。智能电话的位置是连接已发送报告的两个Wi-Fi灯的直线上的点，成比例地处于按照距离d₁和d₂所划分的位置。计算误差将为(R₁加R₂)/2。如果有三个报告，则智能电话的位置可以使用如图2所示的传统方法进行三边测量。结果可以分为三类：(i)智能电话的位置无法确定，因为在报告中的距离的计算产生出了不稳定结果；(ii)找到了智能电话位置，计算误差非常高，位置超出了感兴趣的建筑大小或区域大小；或者(iii)找到了智能电话位置，具有可接受的计算误差。

如果存在三个以上的报告，则位置服务器42选择三个位于建筑物楼层最外侧的三个Wi-Fi灯44所生成的报告，如图9所示，以便快速确定智能电话41的大致位置，诸如智能电话甚至是否位于建筑物内。对于所有报告中的三个报告的任意组合，服务器针对它们中的每一个进行三边测量，并且生成具有某种计算误差的位置。如果所有结果都是“无法确定”，则总体结果为“无法确定”。如果没有结果是以“可接受的计算误差”而“能够确定”，则总体结果与具有最短的“高计算误差”的“能够确定”相同，或者在没有“能够确定”结果的情况下为“无法确定”。如果存在一个以“可接受的计算误差”而“能够确定”的结果，则这被用作总体结果。如果有多个以“可接受的计算误差，，而“能够确定”的结果，则有两个选项：(i)使用以最短的“可接受计算误差”而“能够确定”的一个作为总体结果，或者(ii)将以“可接受的计算误差”而“能够确定”的所有结果的结果进行平均(覆盖所有结果的最小圆的中心就是该位置，其中所有计算误差的平均值给出计算误差)。

以下提供了智能电话位置服务应用设计的一些示例细节。

以上机制允许使用标准Wi-Fi协议的智能电话41与Wi-Fi灯网络进行通信从而访问位置服务。在智能电话一侧无需实施任何特殊的Wi-Fi协议。智能电话应用将仅使用标准IP层通信来在智能电话应用和位置服务服务器42之间交换数据。

该应用将首先需要将智能电话切换到特殊SSID所指定的隐藏Wi-Fi网络，并且将在最近的Wi-Fi灯44中自动创建简化的Wi-Fi接入点，从而允许智能电话41连接到Wi-Fi灯网络。

对于某些智能电话，智能电话应用可以要求用户切换到特殊SSID网络。例如，操作系统可能不允许在Wi-Fi网络之间进行编程切换，因此用户必须输入SSID，如图11所示。如果当前在智能电话中没有选择其它Wi-Fi网络，则该智能电话下一次将始终连接到该特殊网络。如果当前在智能电话中选择了另一个Wi-Fi网络，则智能电话用户必须将网络手动切换到特殊的位置服务网络。

当智能电话41切换到特殊位置网络时，之前到互联网的智能电话Wi-Fi数据通信就被丢弃。到互联网的新数据链路的可用性取决于位置服务服务器42的策略，在策略允许的情况下可以转发正常的互联网流量。

随后，智能电话应用将尝试连接到由位置服务服务器42预先定义的特殊URL。如果有响应，则该应用能够确保位置服务服务器是可用的。

一旦连接到该特殊网络，智能电话应用就能够周期性地从位置服务服务器42拉取所计算的位置。

智能电话应用可以要求用户通过互联网注册该服务，而使得位置服务服务器42可以向智能电话41授予访问权限。对于某些智能电话或操作系统，电话无法以编程方式获取到设备的MAC地址，因此智能电话用户必须从智能电话设置菜单复制MAC地址从而进行注册，如图12所示。

最后，关于位置服务使用和用户交互的说明：该基于Wi-Fi灯的智能电话位置服务可能需要用户在智能电话41上安装特殊应用。此应用将自动调用位置服务，或者针对智能电话和/或操作系统的某些制造和/或型号而经由用户介入来这样做，诸如通过手动输入隐藏网络的SSID。用户可能必须在使用前特别激活该应用，并且针对某些电话和/或操作系统，用户可能必须手动切换到隐藏Wi-Fi网络。也可能要求用户注册，并且针对某些电话和/或操作系统，用户可能必须手动复制电话MAC地址来得以继续。

一旦服务被激活并且隐藏的网络被连接，导航地图会将自动更新智能电话的位置。

将要意识到的是，以上实施例仅是通过示例进行描述。

比如，虽然上文已经描述了灯44基于信号测量结果来计算到移动电话11的距离，并且将该距离报告给位置服务器42，但在可替换实施例中，灯44可以替代地将原始测量结果报告给位置服务器42以便在那里计算距离。另外，尽管在上文中是在位置服务器处实行实际的位置计算(例如，基于三角测量、三边测量、多点定位和/或指纹识别的技术)，但是在可替换实施例中，可以替代地将距离或原始信号测量结果报告给特定的一个灯44或者移动设备41，并且在该灯44或设备41处实行位置计算(并且在一些实施例中，根本不一定需要服务器42)。

此外，尽管已经以使用Wi-Fi灯作为位置系统的节点而描述了以上内容，但是可替换地或除此之外，在其它实施例中，节点可以包括一个或多个其它类型的配备Wi-Fi的节点，诸如运动或存在传感器、日光传感器、烟雾报警器、空调机组等和/或专用定位节点。此外，本文所公开的概念并不一定局限于Wi-Fi，并且可以可替换地被用来适配其它类型的无线联网协议，例如ZigBee。此外，虽然已经关于术语RF描述了以上内容，但是在标准化的情况下并不排除可以使用其它无线形态(modalities)，例如红外、超声或编码的可见光。此外，本公开的范围并不限于A-GPS，并且可替换地或除此之外，本文的教导可以提供室内支持以辅助诸如GLONASS或伽利略之类的其它基于卫星的位置系统，或者可以用于提供独立的室内和/或室外位置系统。例如，所公开的位置系统可以是A-GPS系统的一部分，或者它可以作为独立的室内位置系统进行操作。

另外，虽然上文已经关于移动电话41进行了描述，但是这可以替代地是任意其它类型的移动设备，诸如平板电脑、膝上电脑或专用定位设备(例如，追踪标签)。

通过研习附图、公开和所附权利要求，针对所公开实施例的其它变化形式能够被本领域那些技术人员在实践请求保护的发明时所理解并施行。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”(“a”或“an”)并不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所记载的若干事项的功能。某些措施在互相不同的从属权利要求中被记载的事实并非指示这些措施的组合无法被加以利用。计算机程序可以被存储和/或分布于适当介质之上，诸如连同其它硬件一起提供或者作为其一部分的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式进行分布，诸如经由互联网或者其它有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应当被理解为对范围加以限制。

Claims

1.一种位置系统的节点(44)，该位置系统提供用于确定移动设备(41)的位置的位置服务，并且该节点包括：

被配置为根据标准化无线联网协议进行无线通信的无线接口(52)，所述协议定义了用于从该移动设备向所述节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段；以及

操作耦合到该无线接口的信号处理模块(51)，其中该无线接口能够被操作以从该移动设备接收所述请求消息的实例，其包括所述位置服务的ID，该位置服务的ID被承载于所述字段中，其中至少在从移动设备(41)接收到请求消息的所述实例时，该位置服务的ID至少不是所述节点(44)当前充当无线接入点所针对的无线联网协议的任何网络的ID；以及

其中该信号处理模块被配置为检测所述字段中的位置服务的ID，并且响应于所述检测而注册所接收的所述请求消息的实例的测量，以用于结合有关该位置系统的其它节点基于该其它节点所接收到的请求消息实例所进行的测量的信息来确定该移动设备的位置。

2.根据权利要求1所述的节点，其中至少在接收到该请求的所述实例之后，该节点(44)能够作为接入点被操作，以基于无线网络的网络ID而使用所述无线接口(52)来提供针对该无线联网协议的该无线网络的接入；并且其中该信号处理模块(51)被配置为：一旦该移动设备(41)的位置确定了，便基于使用所述网络ID而连接至所述接入点的移动设备而经由所述无线接入点和无线网络将其返回至该移动设备。

3.根据权利要求1或2所述的节点，其中至少在从移动设备(41)接收到请求消息的所述实例时，位置服务的ID并不是无线联网协议的任何当前可用网络的ID。

4.根据权利要求2或3所述的节点，其中：

该信号处理模块(51)被进一步配置为响应于所述检测而自动激活该节点(44)以开始充当所述无线接入点。

5.根据权利要求4所述的节点，其中该信号处理模块(51)被配置为仅在空间上比任何所述其它节点都更接近于该移动设备(41)的情况下才激活所述节点(44)以充当所述无线接入点。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的节点，其中该位置服务的ID是所述无线网络的网络ID。

7.根据权利要求3至5中任一项所述的节点，其中所述无线网络的网络ID不同于该位置服务的ID，而使得该位置服务的ID永远不是所述无线联网协议的网络ID。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的节点，其中所述节点(44)并不被配置为广播所述无线网络的网络ID。

9.根据之前任一项权利要求所述的节点，其中所述无线联网协议是Wi-Fi协议。

10.根据权利要求9所述的节点，其中该位置服务的ID是Wi-Fi协议的SSID。

11.根据权利要求9或10所述的节点，其中所述请求消息是Wi-Fi探测请求。

12.一种节点部署形式，每个节点根据权利要求1至12中任一项进行配置。

13.根据权利要求12的部署形式，其中多个节点(44)中的每一个被配置为聆听无线联网协议的不同信道上的请求消息。

14.一种在位置系统中使用的计算机程序产品，该位置系统提供用于确定移动设备(41)的位置的位置服务，并且该计算机程序产品包括体现于计算机可读介质上的代码，并且该代码被配置为在该位置系统的节点(44)上执行时实行操作：

对所述节点的无线接口(52)进行操作以根据标准化无线联网协议进行无线通信，所述协议定义了用于从该移动设备向该节点发送请求的请求消息，该请求消息具有用于指定该请求所指向的网络的网络ID字段；

从该移动设备接收包括所述位置服务的ID的所述请求消息的实例，该位置服务的ID被承载于所述字段中，其中至少在从移动设备(41)接收到请求消息的所述实例时，该位置服务的ID至少不是所述节点(44)当前充当无线接入点所针对的无线联网协议的任何网络的ID；

检测所述字段中的该位置服务的ID；以及

响应于所述检测而捕捉所接收的所述请求消息的实例的测量结果，以用于结合有关该位置系统的其它节点基于该其它节点所接收到的请求消息实例所进行的测量的信息来确定该移动设备的位置。

15.一种操作位置系统的节点(44)的方法，该位置系统提供用于确定移动设备(41)的位置的位置服务，并且该方法包括：

检测所述字段中的该位置服务的ID；以及