CN109089221B - 用于经由wi-fi指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法 - Google Patents

用于经由wi-fi指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于经由Wi‑Fi指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法，其可以包括：网关接收器设备测量由Wi‑Fi发射器设备发射的信号的RSSI值；所述网关接收器设备测量由所述Wi‑Fi发射器设备引起的电磁场中的干扰的EMF值，所述电磁场由所述网关接收器设备创造；所述网关接收器设备确定所述RSSI值是否匹配与被监视区相关联的多个Wi‑Fi指纹中的任意Wi‑Fi指纹，以及所述EMF值是否匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹中的任意电磁指纹；以及响应于此，所述网关接收器设备标识所述Wi‑Fi发射器设备的位置在所述被监视区内。

Description

用于经由WI-FI指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月13日提交并且题为“Systems and Methods for IndoorTracking Via a Wi-Fi Fingerprint and an Electromagnetic Fence”的美国临时专利申请号62/518,763的优先权。特此通过引用并入美国申请号62/518,763。
技术领域
本发明涉及用于室内跟踪的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于经由Wi-Fi指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法。
背景技术
室内跟踪系统和方法在本领域是已知的并且基于RF指纹、音译和到达时间（TOA）。然而，已知系统和方法易受外部干扰的影响，从而导致不一致的准确性。例如，当使用RF信号并且那些RF信号重叠或遭遇干扰时，难以准确地跟踪人或对象的位置，所述干扰诸如铁材料、墙壁或者影响信号强度的其他对象。
鉴于以上，存在对于改进的系统和方法的持续不断的需要。
附图说明
图1是根据所公开实施例的系统的框图。
具体实施方式
尽管本发明容许有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出有并且将在本文中详细描述本发明的具体实施例，应理解的是，本公开要视为本发明原理的范例。 不意图将本发明限制于具体说明的实施例。
本文公开的实施例可以包括用于经由Wi-Fi指纹和电磁指纹进行室内跟踪的系统和方法。 例如，本文公开的实施例可以包括使用Wi-Fi指纹和电磁指纹二者的混合方法技术（methodology），所述混合方法技术可以用于跟踪人或对象并且可以与如本领域技术人员将已知的任何基于位置的服务结合使用，所述基于位置的服务例如连接和控制经由Wi-Fi连接并作为连接的家庭、建筑物、办公室、医院或商用系统的部分的物联网（IoT）设备。
根据所公开的实施例，本文公开的系统和方法可以包括在被监视区中的网关接收器设备，并且在一些实施例中，网关接收器设备可以包括Wi-Fi收发器和可以创造电磁篱笆（fence）或电磁场的电磁对象。 例如，网关接收器设备可以使用Wi-Fi收发器和置于离被监视区的边界处的网关接收器设备合适距离的多个Wi-Fi设备，以测量和映射与被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹。类似地，网关接收器设备可以使用电磁对象和置于离被监视区的边界处的网关接收器设备合适距离的多个电磁设备，以测量和映射与被监视区相关联的多个电磁指纹。然后，网关接收器设备可以将多个Wi-Fi指纹和多个电磁指纹存储在本地或远程服务器的数据库中，以生成用于被监视区的映射表格。
如本文所公开的，要理解的是，Wi-Fi指纹可以包括接收信号强度指示符（RSSI）值，其指示来自Wi-Fi设备并且由网关接收器设备测量的所接收无线电信号（诸如Wi-Fi信号）的功率。此外，如本文所公开的，还要理解的是，电磁指纹可以包括电磁篱笆或电磁场（EMF）值，其指示由电磁设备引起并且由网关接收器设备测量的电磁篱笆或电磁场（以高斯为单位）中的干扰。在此方面，要理解的是，电磁篱笆或电磁场可以描述由带电对象产生的物理场，所述物理场可能影响电磁篱笆或电磁场附近内的带电对象的行为。电磁篱笆或电磁场可以遍及空间而延伸并且可以描述对象的电磁交互。在一些实施例中，电磁篱笆或电磁场的这样的附近场属性（即，EMF值）可以由本文公开的系统和方法用于避免Wi-Fi信号重叠并且避免信号路径损耗问题，从而克服已知系统和方法的不一致的准确性问题。
根据所公开的实施例，本文公开的系统和方法还可以包括Wi-Fi发射器设备，其可以包括例如人或对象穿戴的可穿戴设备或者作为例如人或对象穿戴的可穿戴设备的部分。当Wi-Fi发射器设备在网关接收器设备的范围内时，网关接收器设备可以使用Wi-Fi收发器来测量由Wi-Fi发射器设备发射的信号的RSSI值，并且可以使用电磁对象来测量以测量由Wi-Fi发射器引起的电磁场或电磁篱笆中的干扰的EMF值。然后，网关接收器设备可以使用这样的所测量RSSI和EMF值来确定Wi-Fi发射器设备是否在被监视区内。例如，网关接收器设备可以将所测量RSSI和EMF值传输到本地或远程服务器设备，所述本地或远程服务器设备可以将所测量RSSI和EMF值与存储在数据库中并且与被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹和多个电磁指纹进行比较，以确定所测量RSSI和EMF值是否匹配多个Wi-Fi指纹中的任何Wi-Fi指纹和多个电磁指纹中的任何电磁指纹。在一些实施例中，如所公开的，网关接收器设备可以使用所测量RSSI和EMF值来标识Wi-Fi发射器在被监视区内的位置。
在一些实施例中，本文公开的系统和方法可以支持连接和控制IoT设备。 例如，用户可以向Wi-Fi发射器设备提供用户输入，所述用户输入具有命令网关接收器设备调整周围房间中的室温的指令。响应于此，Wi-Fi发射器设备可以经由网关接收器将信号发射到HVAC系统的中央系统。周围房间中的网关接收器设备可以从Wi-Fi发射器设备接收信号，测量RSSI和EMF值，并将这样的数据传输到服务器设备。然后，如本文所公开的，在授权网关接收器设备和HVAC系统如所命令的那样调整室温之前，服务器设备可以使用这样的所接收数据来标识Wi-Fi发射器设备并且因此用户的当前位置。
图1是根据所公开实施例的系统100的框图。 如图1中所示，系统100可以包括在区域、房间或被监视区104中的网关接收器设备102。系统100还可以包括相关联地位于区域、房间或被监视区104中的Wi-Fi发射器设备106-112。在一些实施例中，Wi-Fi发射器设备106-112中的一些或全部（例如，Wi-Fi发射器设备106和108）可以包括可穿戴设备或作为可穿戴设备的部分。此外，在一些实施例中，Wi-Fi发射器设备106-112中的一些或全部（例如，Wi-Fi发射器设备112）可以包括移动设备或作为移动设备的部分，所述移动设备诸如智能电话。
尽管Wi-Fi发射器设备106-112被描述为经由Wi-Fi（例如，802.11）与网关接收器设备102无线地通信，但是要理解的是，附加地或可替换地，Wi-Fi发射器设备106-112可以经由蓝牙（BLE）或另一无线通信协议与网关接收器模块102通信。 在这些实施例中，Wi-Fi发射器设备106-112可以是或包括BLE发射器设备等，并且网关接收器设备102可以包括基于BLE的收发器。
系统100还可以包括路由器114，路由器114连接到因特网并且促进网关接收器设备102和Wi-Fi发射器设备106-112经由因特网和路由器114与服务器116连接。服务器116可以包括数据库，所述数据库存储与区域、房间或被监视区104相关联的多个Wi-Fi指纹和与区域、房间或被监视区104相关联的多个电磁指纹。
尽管未图示，但是要理解的是，网关接收器设备102和服务器116中的每一个可以包括控制电路，所述控制电路可以包括如本领域普通技术人员将理解的一个或多个可编程处理器和可执行控制软件。可执行控制软件可以存储在暂时性或非暂时性计算机可读介质上，所述计算机可读介质包括但不限于本地计算机存储器、RAM、光学存储介质、磁性存储介质等。在一些实施例中，控制电路、可编程处理器和可执行控制软件可以执行和控制本文公开的方法中的一些。
例如，网关接收器设备102可以测量由Wi-Fi发射器设备106-112之一发射的信号的RSSI值，并且可以测量由Wi-Fi发射器设备106-112之一引起的电磁篱笆或电磁场中的干扰的EMF值，所述电磁篱笆或电磁场由网关接收器设备102创造。然后，网关接收器设备102可以使用这样的所测量RSSI和EMF值来确定Wi-Fi发射器设备106-112中所述之一是否在区域、房间或被监视区104内。例如，网关接收器设备102可以将所测量RSSI和EMF值传输到服务器116，服务器116可以将所测量RSSI和EMF值与存储在数据库中并且与被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹和多个电磁指纹进行比较，以确定所测量RSSI和EMF值是否匹配多个Wi-Fi指纹中的任何Wi-Fi指纹和多个电磁指纹中的任何电磁指纹，并且如果是的话，则发射器设备106-112中所述之一在区域、房间或被监视区104内。
尽管上面已经详细描述了几个实施例，但是其他修改是可能的。 例如，上面描述的逻辑流不要求所描述的特定顺序或依次顺序来实现期望结果。可以提供其他步骤，可以从所描述流中消除步骤，并且可以向所描述的系统添加或从所描述的系统移除其他组件。其他实施例可以在本发明的范围内。
根据前述内容，将观察到，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下实施多种变型和修改。要理解的是，不意图有或应当推断出关于本文描述的具体系统或方法的任何限制。当然，意图涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的修改。
示例1包括一种方法，所述方法包括：网关接收器设备使用网关接收器设备的基于BLE的收发器来测量RSSI值，其中Wi-Fi发射器设备是或包括BLE设备。
示例2包括一种系统，包括：网关接收器设备的Wi-Fi收发器，其测量由Wi-Fi发射器设备发射的信号的RSSI值；所述网关接收器设备的电磁对象，其创造电磁并且测量由所述Wi-Fi发射器设备引起的所述电磁场中的干扰的EMF值；以及所述网关接收器的可编程处理器，其确定所述RSSI值是否匹配与被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹中的任意Wi-Fi指纹，以及所述EMF值是否匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹中的任意电磁指纹，其中，当所述RSSI值匹配与所述被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹之一并且所述EMF值匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹之一时，所述可编程处理器标识所述Wi-Fi发射器设备的位置在所述被监视区内。
示例3包括示例2所述的系统，还包括第二收发器，其将所述RSSI值和所述EMF值传输到服务器设备，以确定所述RSSI值是否匹配与所述被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹中的任意Wi-Fi指纹，以及所述EMF值是否匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹中的任意电磁指纹。
示例4包括示例3所述的系统，还包括所述服务器设备，其中所述服务器设备将所述RSSI值与和所述被监视区相关联且存储在所述服务器设备上的数据库中的多个Wi-Fi指纹进行比较，并且将所述EMF值与和所述被监视区相关联且存储在所述数据库中的多个电磁指纹进行比较。
示例5包括示例4所述的系统，其中所述Wi-Fi收发器和所述可编程处理器测量并映射所述多个Wi-Fi指纹，并且将所述多个Wi-Fi指纹存储在所述数据库中，并且其中所述电磁对象和所述可编程处理器测量并映射所述多个电磁指纹，并且将所述多个电磁指纹存储在所述数据库中。
示例6包括示例2所述的系统，其中所述Wi-Fi收发器从所述Wi-Fi发射器设备接收针对连接到所述网关接收器设备的IoT设备的命令，并且其中当所述可编程处理器将所述Wi-Fi发射器设备的位置标识为在所述被监视区内时，所述可编程处理器命令所述IoT设备执行所述命令。
示例7包括示例6所述的系统，其中所述IoT设备包括HVAC系统，并且其中所述命令包括升高或降低所述被监视区的温度的指令。
示例8包括示例2所述的系统，其中所述Wi-Fi发射器设备被包括在可穿戴设备或移动设备中或者作为可穿戴设备或移动设备的部分。
示例9包括示例8所述的系统，其中所述Wi-Fi发射器设备被包括在智能电话中或者作为智能电话的部分。
示例10包括示例2所述的系统，其中所述网关接收器设备位于所述被监视区内。

Claims (10)

1.一种用于经由WI-FI指纹和电磁指纹进行室内跟踪的方法，包括：
网关接收器设备测量由Wi-Fi发射器设备发射的信号的RSSI值；
所述网关接收器设备测量指示由所述Wi-Fi发射器设备引起的电磁场中的干扰的EMF值，所述电磁场由所述网关接收器设备的电磁对象创造；
所述网关接收器设备确定所述RSSI值是否匹配与被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹中的任意Wi-Fi指纹，以及所述EMF值是否匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹中的任意电磁指纹；以及
当所述RSSI值匹配与所述被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹之一并且所述EMF值匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹之一时，所述网关接收器设备标识所述Wi-Fi发射器设备的位置在所述被监视区内。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：所述网关接收器设备使用所述网关接收器设备的Wi-Fi收发器来测量所述RSSI值。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
所述网关接收器设备使用所述电磁对象来测量所述EMF值。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：所述网关接收器设备将所述RSSI值和所述EMF值传输到服务器设备，以确定所述RSSI值是否匹配与所述被监视区相关联的多个Wi-Fi指纹中的任意Wi-Fi指纹，以及所述EMF值是否匹配与所述被监视区相关联的多个电磁指纹中的任意电磁指纹。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括所述服务器设备将所述RSSI值与和所述被监视区相关联且存储在所述服务器设备上的数据库中的多个Wi-Fi指纹进行比较，并且将所述EMF值与和所述被监视区相关联且存储在所述数据库中的多个电磁指纹进行比较。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
所述网关接收器设备测量并映射所述多个Wi-Fi指纹，并且将所述多个Wi-Fi指纹存储在所述数据库中；以及
所述网关接收器设备测量并映射所述多个电磁指纹，并且将所述多个电磁指纹存储在所述数据库中。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
所述网关接收器设备从所述Wi-Fi发射器设备接收针对连接到所述网关接收器设备的IoT设备的命令；以及
当所述网关接收器设备将所述Wi-Fi发射器设备的位置标识为在所述被监视区内时，所述网关接收器设备命令所述IoT设备执行所述命令。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述IoT设备是HVAC系统，并且其中所述命令包括升高或降低所述被监视区的温度的指令。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述Wi-Fi发射器设备被包括在可穿戴设备或移动设备中或者作为可穿戴设备或移动设备的部分。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述Wi-Fi发射器设备被包括在智能电话中或者作为智能电话的部分。
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