CN1723732A - 在无线网络中对便携设备的位置跟踪 - Google Patents

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CN1723732A CNA2003801056023A CN200380105602A CN1723732A CN 1723732 A CN1723732 A CN 1723732A CN A2003801056023 A CNA2003801056023 A CN A2003801056023A CN 200380105602 A CN200380105602 A CN 200380105602A CN 1723732 A CN1723732 A CN 1723732A
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P·A·高夫
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Abstract

描述了一种用于在无线基础设施中匿名及适时跟踪便携设备位置的方法和系统。该系统包括例如安装在购物中心中的基础设施(12)，该基础设施具有主要安装作为接入点的短程无线台站(14a，14b)。在用户设备(10a)与台站(14a)之间的标准通信遵循诸如ZigBee之类的短程无线协议，在该协议中，设备被赋予唯一的标识符。在交换中，使该标识符与位置、日期和时间相关联，并经反向信道连接(16)上载到用户可以稍后连接的数据库(20)。知道其目标标识符的用户因此可以访问该数据，以确定他的目标最后与台站交互的地方。

Description

在无线网络中对便携设备的位置跟踪
发明领域
本发明涉及一种用于适时(opportunistically)和匿名跟踪便携设备位置的方法和系统。
本发明尤其适用于采用无线通信设备和协议的无线基础设施(infrastructure)，其中，作为协议的一部分，赋予设备唯一的设备标识符。ZigBeeTM、BluetoothTM(蓝牙)、IEEE802.11的“WiFi”以及RFID是这种协议的实例。
发明背景
顾客期望提供一项目标位置跟踪的业务。父母可能希望跟踪他们的孩子(也许偷偷通过在孩子身上放置目标！)，或者可能希望能够确定他们误放的目标最后被放置的地点。
在国际专利申请WO 01/37004中披露了一种使用短程无线通信的目标检测的方法。该申请描述了一种BluetoothTM激活的行李检测系统，在该系统中，配备给用户行李的BluetoothTM标记通过行李系统检测，该行李系统进而又通知用户的移动电话，移动电话告知用户对行李的接近。
上述内容都不能提供通用和适时的跟踪系统和业务，在该系统和业务中，用户能够让他或她的个人目标或便携设备被自动跟踪，同时如果非常必要的话，对第三方保持匿名。
发明目的
因此，本发明的一个目的在于提供一种方法和系统，用于在无线基础设施中跟踪用户便携设备的位置。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供一种用于在无线基础设施中适时跟踪便携设备位置的方法，该无线基础设施包括至少一个可操作用来与所述便携设备进行无线通信的固定台站，该方法包括：便携设备在处于所述台站的通信范围内时向该台站提供它的唯一标识符，生成包括该唯一标识符且与所述台站位置相关联的数据，以及将所述关联数据经反向信道(back channel)上载到存储所述数据的远程数据库。
根据本发明的第二方面，提供一种用于跟踪便携设备位置的系统，该便携设备具有与之关联的唯一标识符，该系统包括具有至少一个固定台站的无线基础设施，台站接收装置，用于接收所述便携设备在处于通信范围内时所发射的唯一标识符；生成装置，用于生成包括该唯一标识符且与所述台站位置相关联的数据；以及上载装置，用于将所述生成的关联数据经反向信道上载到存储所述数据的远程数据库。
在本发明的优选实施例中，集成在无线信标和/或接入点的若干ZigBee无线台站(这些台站可根据诸如BluetoothTM之类的其它短程协议进行工作)形成了例如购物中心中的基础设施。这些台站与基础设施计算机相连，从而这些信标和计算机形成局域网。基础设施计算机包含将这些网络上的台站与它们物理位置相关联的信息。
装备了ZigBee的便携设备(例如移动电话或个人数字助理)具有ZigBee标准中规定的唯一标识符(如蓝牙无线标准所规定的那样)。传送其便携设备(或包含该便携设备的目标)通过基础设施(例如正在购物)的用户，作为标准的部分，将在与该台站交互时在初始交换中提供该唯一的标识符。因为在所述基础设施内信标的范围相对较小(通常＜30m)，所以在特定的时间，该设备被以已知的位置和精度放置。
在这里提议台站以下述示例的方式来使用标识符。台站一收到标识符就向基础设施计算机发射标识符，该计算机接收所述标识符并构建日志，该日志例如包括已经接收该唯一标识符的台站的位置数据和此接收的日期与时间。当台站首次检测到设备以及该设备离开该信标范围时，可以更新该日志。基础设施计算机随即将所述记录上载到远程数据库。该数据库为它接收到的每个唯一标识符记录一个记录，该记录包括由基础设施计算机提交的位置、日期和时间数据。
便携设备向台站提供标识符可以通过对运行在该便携设备上的位置应用的适宜编程来自动实现。例如，在初始注册询问中，一旦便携设备已经向台站提供了它的唯一标识符，则可以终止交换。因此，包含该便携设备的包或夹克口袋可在用户环绕基础设施漫步时被自动和适时地检测。当然，如果用户希望以普通的方式与台站交互，则用户可以忽略(override)该终止，这实际上是利用台站用于最初安装的和设想的用途(例如在购物中心内提供有关当日特殊交易的信息)。
稍后，用户经形式上例如是用户终端(例如家庭个人计算机、机顶盒等)的客户端连接到数据库，并一旦提供唯一标识符就接收对应于该标识符的记录。
在此方式中，用户是唯一知道他的设备的唯一标识符的人，且知道什么设备与该唯一标识符有关，用户可以观看适时检测到的与该设备相关联的位置、日期和时间数据。ZigBee或蓝牙无线设备中的设备标识符一般是48比特或64比特的唯一数字(十进制的1-20位的数字)。只有用户理解设备标识符的关联性，其中，设备标识符与个人所有物相关联。
便携无线设备可以是小标记的形式(例如采用ZigBee、蓝牙、WIFIIEEE802.11a/b或RF-ID硬件与协议)，并因此可以适用于多个有价值的用户目标，例如手提包、钱包或用户的孩子。因此，通过安装在诸如城市中心、公园、机场、停车场、购物中心等之类的多种无线基础设施，重要目标可被适时感知(并因此在未来日期被定位)。
在另一实施例中，台站自身可生成将设备标识符与位置、日期和时间相关联的数据的记录，并通过反向信道向数据库直接提供此数据。
用户可以为访问数据库上的数据而被数据库提供商收取费用。在这种情况下，数据库提供商可以要求用户注册。然而，(通过例如使用在线加密标准的web浏览器)对用户输入的任何实际标识符的加密确保匿名，因为任何与用户有关的信息(例如姓名、地址、信用卡号等)除非明确地链接，否则与唯一无线设备标识符就毫无关系。
同意位置跟踪并向数据库注册的用户可以接收免费访问数据库，且还可以针对其它感兴趣的各方而控制访问数据库。在上面的情况中，基础设施位于购物中心，并不奇怪的是，零售商可能对来购物中心或在大型商店内的来宾的购物模式感兴趣。应当注意的是，对于购物中心或商店的店主，在此情况下的设备标识符不是标识任何具体的顾客而是仅仅指示这种由该设备所匿名表示的人的购物模式。也许大部分顾客都参观了商店A和商店B，或者那些在商店区域A花费时间的人也在商店区域B花费时间，这对商店或区域A和商店或区域B的所有者了解这种模式可能是值得的。
因此，本发明开发出无线基础设施的各个部分，以便提供对与顾客相关联的目标的简单和匿名的位置跟踪，也许表面上为了其它的目的而安装。当然，对无线基础设施的转入转出(roll out)的增加最终导致这种基础设施变得无所不在，通过本发明的各个方面使得能够经由不同的协议在大范围内进行适时位置跟踪。
附图简述
现将只通过示例并参照附图来描述本发明，其中：
图1是一个通信系统的框图。
图2是一个固定台站的框图。
图3是一个使台站与它们各自位置相关联的基础设施表。
图4示出了生成的关联数据的实例。
图5示出了存储关联数据的数据库。
应当注意，附图是示意性的，未按比例绘制。为了在图中清楚和方便的目的，这些附图各部分的相对尺寸和比例在大小上已被放大或缩小，相同的参考符号通常用于标注修改过的和不同实施例中对应的或类似的特征。
详细描述
在下文，我们尤其考虑利用低功率短程协议ZigBee在台站之间传送消息的通信系统。该系统还参照购物中心的情形进行描述。正如将要认识到的，也可以采用其它的无线协议和系统，并用于不同的情形(例如主题公园、电影院、机场、剧院、公共汽车站和火车站、家庭或办公网、停车场)，在这些情形中其有利于向顾客提供无线业务。在下面的示例中，我们描述了形成一个基础设施的三个台站。本领域技术人员应容易理解，简单选定的数量出于简洁说明的缘故，并且已安装的基础设施很可能具有数十个或甚至几百个无线台站，其使得能够跨越安装这种基础设施的区域进行几乎无缝的、短程的位置跟踪。
图1例示了具有无线基础设施12、诸如家庭个人计算机之类的客户用户终端22(UT)和数据库系统20的系统。基础设施12包括台站14a S1、第二固定台站14b S2和第三固定台站14c S3。在本实施例中的这些台站是安装在购物中心的ZigBee激活的无线接入点。台站S3在本实施例中表示门口的台站，例如在商店的入口并安装成通过提供两相情愿的诱惑吸引顾客进入商店。台站S1和S2表示无线信标，并结合在购物中心的无线接入点中，提供有关在购物中心什么是可得到的等等的信息。
台站S1和S2可能已经指示出交互的区域，并需要动手处理以开始交互。这些台站还经反向信道连接装置16连接基础设施计算机18。反向信道装置优选是有线以太网电缆的形式，或可使用电源线分布方法或任何其它的传统有线或无线(例如到基础设施服务器计算机的IEEE802.11a链路)组网技术来实现，该技术允许这些台站向基础设施服务器18发送信息。多个台站以及与基础设施计算机的连接共同形成该基础设施的局域网(LAN)。基础设施计算机18自身经传统链路17连接互联网，并从互联网连向远程数据库计算机20。基础设施计算机存储将基础设施中台站的标识与它们的位置相关联的信息，如即刻将要描述的那样。
台站S1、S2和S3能够与任何被带入范围且遵守通信协议的便携设备10a、10b、10c进行无线通信。在本示例中，该协议是由ZigBee联盟( www.ZigBee.com)定义的低功率、短程(最多50m)的标准，并且目前正被标准化为IEEE802.15.4。联盟定义了简单、相对低的比特率(250kbits/s)和低功率(或功效高)的方案，用于使用2.4GHz的直接序列扩频技术的数字无线通信。ZigBee无线模块计划最初按照$1-$2的范围销售，从而代表了适于在从灯开关和机顶盒到移动电话和膝上型电脑的许多设备中实现的极低成本、低功率的无线解决方案。
图2中示出了示例的台站14a，包括具有连接到收发器144和存储器143的微控制器142的ZigBee无线模块141。由申请人开发的ZigBee模块使用了带有存储器143的8051微控制器，存储器143是64kb的嵌入式闪存的形式。存储器143存储ZigBee协议和应用软件。对于本例，该应用可以基本上是无线信息接入点的应用，因此具有微处理器和存储器的标准计算机(未示出)可以可选地连接ZigBee模块141。反向信道连接16经过标准计算机。该计算机和ZigBee模块一起在本实施例中执行无线接入点的功能，但是本领域技术人员可容易看出ZigBee模块141自身和用于链路16的某些连接硬件可以是根据计划中的总安装应用程序所要求的全部。对于位置应用，模块中的应用软件向链路16提供任何检测到的设备标识符(如下文将要更详细描述的那样)。
返回图1，该图示出了三个用户设备10a、10b、10c，每个设备都能够使用ZigBee协议与台站S1、S2和S3分别进行通信。根据ZigBee，设备10a、10b、10c的每一个都具有唯一的64比特的标识符。
在图3，示出了由基础设施计算机18存储的表的示例。表24包括台站标识符S1、S2、S3和对应的位置数据L1、L2、L3。位置数据可以是任何适宜的形式，例如邮政代码或齐卜码(zip code)、网格坐标、或者甚至街道、商店名称和地址。
现将描述本实施例中的系统的工作。用户设备10a在重要事件已经发生时，例如设备正在被带入台站的范围或已经离开台站的范围时，开始与台站14a进行消息的事务处理(transaction)。该事务处理可以由用户启动或经用户同意，或者可以简单地是通过用户设备无线模块内的应用代码所生成的自动最小响应，其中便携设备对来自台站的信标信号的检测促使该便携设备向该台站发射它的标识符。因此，用户可以接近台站14a S1，并且当用户设备进入范围时，其被基础设施的信标自动检测，并可能根据应用临时加入局域网。
台站S1因此接收标识符(例如十进制的标识符10214978)。在台站14a中的应用代码随即经反向信道通信链路16向基础设施计算机18提供该标识符。基础设施计算机接收该标识符，在表24中查找提供该标识符的台站的位置，并生成将该标识符与台站位置相关联的数据。还优选生成接收的时间和日期，并将它们与位置相关联。
图4示出了由基础设施计算机18在本实施例中生成的关联数据的示例。数据26a涉及对具有唯一标识符10214978的用户设备的适时检测，该表还包括检测该唯一标识符的台站的标识符、该台站的位置(例如从图2中的基础设施计算机18存储的表24中获取)、设备的技术类型、事件类型和接收的日期与时间。示例数据26a例示了具有ZigBee ID10214978的用户设备已被检测到于2002年11月18日13:35到达台站S1，位置L1，并还被检测到于13:40离开台站S1，以及进一步被检测到于2002年11月18日14:10到达台站S3，位置L1。
图4中的数据26a例示了由计算机18生成的关联数据，表示台站S2对具有ID 97135618的另一设备于2002年11月18日9:50在位置L2的适时检测。
基础设施计算机18随即向数据库20上载该关联数据。这可以在一旦关联数据生成就立即完成，或者由基础设施计算机18例如按小时、或天整理数据，然后整理过的关联数据整夜上载。本实施例中，对如何整理和何时上载数据的选择是相对简单的考虑，取决于数据库和基础设施业务提供商同意适当的上载调度。
图5表示示例数据库20和示例内容28a。一收到关联数据26a、26b，数据库就依照设备标识符对数据进行组织。在本示例图中，数据库20存储一摞记录28，每个记录关联单个的设备标识符。示出了这些记录中的一个28a，28a关联设备标识符10214978，该记录存储由基础设施计算机18提供的位置、日期和时间的数据。该数据库可由客户用户终端22访问，该终端可以是前述的家庭计算机，或实际上可以是任何带有互联网接入的用户设备。
用户连接到数据库，例如使用标准的互联网连接和web浏览器接口，并输入他的设备标识符。显然，此通信应优选被加密，这是全球网上个人事务处理中的惯例，以便防止设备标识符落入不正当者的手中。然而，如前述，设备标识符本质上仅仅是一个数字，并需要被链接到人，以便第三方使用任何受跟踪的位置的数据。
此外，用户可以向数据库提供商注册一简单的匿名登录用户名和口令，以便也提高安全性。一旦连接数据库，用户就输入他的已知的设备标识符，然后数据库搜索关于该标识符的任何记录。在本例中，将向拥有带有标识符10214978的设备的用户呈现记录28a，如图5所示。
该记录中的信息可以通过与基础设施提供的位置数据的形式相称的任何合适的形式呈现给用户。例如，如果位置数据是Zip或邮政代码的形式，则可以以当地地图的形式来用图形呈现数据。可替换地，位置数据在购物中心的情况下，可以由购物中心名称以及该台站安放的商店或区域构成。因此，图4和5中的位置L3可以是文本串“the Food Court，Crawley Mall，UK”(餐馆区，Crawley Mall，UK)，并且丢失了设备10214978的用户可以接收记录28a中的信息，然后意识到餐馆区是于2002年11月18日14:10检测到设备的最后地点。
在上面的实施例中，基础设施计算机整理、生成该数据，并将其提供给数据库计算机。
在替换实施例中，台站14a、b、c自己(在存储器143中)存储与它们目前位置有关的数据。此信息在每个台站的初始安装和初始化时被输入。一旦存储，应用代码就促使台站14a在与设备10a交换时生成关联数据，该关联数据包括接收到的唯一标识符和接收的日期、时间和位置。台站然后经反向信道链路16向数据库20直接上载该数据。
对低功率无线系统的使用，例如ZigBee联盟所定义的那种( www.ZigBee.com)，使许多目标能够安装无线通信装置。
因此，如图1的10c中所描绘的便携设备形式上可以是相对低成本的粘性标记，其中结合了电池供电的ZigBee无线模块，该标记大约有几个平方厘米大。具有ZigBee模块的便携设备的实施例应当需要相对简单的应用代码，该应用代码简单地通过提供该设备的标识符以及然后结束交换，来响应来自台站14a中另一ZigBee模块141的任何信标信号。带有标记10c的所售文件将通知用户该标记的唯一标识符。粘性标记然后可以粘附到用户非常期望的任何有价值的目标上，例如手提袋、便携计算机、或也许甚至是他们的孩子。
通常被近场通信领域的技术人员称作“RF-ID”的另一无线技术允许低成本无线标记，该标记具有唯一标识符，且嵌入用作便携设备的令牌(token)、钥匙环等中。因此，形式为RF-ID标记的便携设备10c可与根据上述实施例的基础设施一起使用，以便使得能够对该标记的所有者提供适时位置跟踪业务。如果顾客丢失了包含该标记(或粘有该标记)的目标，则对数据库的使用将使顾客能够确定该目标最后被检测到的地方。在购物中心的示例中，顾客随后可以联系购物中心，并询问该设备是否被上交。
在前述内容中，描述了一种系统，在该系统中，移动通过无线基础设施的用户受到适时和匿名地跟踪。向用户生成和提供数据库领域的技术人员将认识到，这种跟踪技术能工作在室内以及室外，而且对于适当激活的ZigBee或蓝牙基础设施，能够将设备精确定位在1-50米的范围中。此外，对其它各方提供数据库内的信息可由用户使用众所周知的技术进行控制。例如，用户可以具有该数据库的账号(匿名或其他形式)，并可以被声明为该账号的超级用户。超级用户然后可以向他们家庭成员或第三方授予对该账号以及其中信息的有限的访问许可，接着用户可以授予其它方某些许可。
结合购物中心的情形对上述实施例进行了描述。本领域技术人员将意识到本发明的这些方面同样适用于机场、火车站、主题公园和其它这样的公共场所。实际上，在已经部署了处处存在的无线基础设施的任何地方都适用，表面上用于其它的各种业务。
本领域技术人员将深刻理解，还可以使用其它众所周知的具有或给该设备提供唯一标识符的无线通信协议，来实现对无线通信协议和技术的具体选择，同时具有ZigBee无线系统实现的关于成本和功率上的优势。在提出本申请时，这种示例包括IEEE 802.11的“WIFI”标准、BluetoothTM和RF ID标记。
在上文中，描述了一种用于在无线基础设施中对便携设备的位置进行适时跟踪的方法，一种用于实现该方法的系统，其中，数据库接收和存储位置以及设备标识符的信息。该系统对于用户拥有的且保持匿名的许多设备，能够使位置跟踪达到良好程度的精度(对于地下步行道的台站S3，小于1米)。对装备在无线通信系统中的唯一标识符的使用，并不是识别或揭示已经移动通过该基础设施的人，而仅仅是具有该标识符的设备。
通过阅读本公开内容，对本领域技术人员而言，其它改动将是显而易见的。这种改动可能涉及对具有唯一标识符的便携设备、无线基础设施以及其中的无线通信系统组成部件的设计、制造和使用中已知的其它特征，并且在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以用来替换或附加到此处已经描述的特征。

Claims (17)

1.一种用于在无线基础设施(12)中适时跟踪便携设备(10a)位置的方法，无线基础设施(12)包括至少一个可操作用来与所述便携设备进行无线通信的固定台站(14a)，该方法包括：
便携设备在处于台站(14a)的通信范围内时向所述台站提供它的唯一设备标识符(ID1)，
生成包括该唯一标识符且与所述台站位置相关联的数据(26a)，以及
将所述关联数据经反向信道(16)上载到其中存储所述数据的远程数据库(20)。
2.根据权利要求1的方法，其中，台站(14a)一收到唯一标识符(ID1)，就将所述标识符和它的台站标识符(51)发射至基础设施计算机(18)。
3.根据权利要求2的方法，其中，基础设施计算机(18)接收所述台站标识符和唯一设备标识符，并生成包括接收时间和日期以及设备标识符和台站位置的关联数据。
4.根据权利要求3的方法，其中，基础设施计算机(18)将所述关联数据(26a)上载到远程数据库(20)。
5.根据权利要求1的方法，其中，台站(14a)生成包括唯一标识符接收时间和日期以及该唯一标识符和台站位置的关联数据，然后台站(14a)将所述关联数据上载到远程数据库(20)。
6.根据权利要求1的方法，其中，客户终端(22)与数据库(20)相连，并且其中，根据该客户提供的唯一标识符，所述数据库可操作用来向所述终端(22)提供关联数据(26a)。
7.根据权利要求6的方法，其中，对关联数据(26a)的提供以收费交换形式来提供的。
8.一种用于适时跟踪便携设备(14a)位置的系统，便携设备(14a)具有与之关联的唯一标识符(ID1)，该系统包括具有至少一个固定台站(14a)的无线基础设施(12)，台站接收装置(144)，用于接收所述便携设备在处于通信范围内时所发射的唯一标识符；生成装置(142)，用于生成包括该唯一标识符、与所述台站位置关联的数据；以及上载装置(142)，用于将生成的所述关联数据经反向信道(16，17)上载到其中存储所述数据的远程数据库(20)。
9.根据权利要求8的系统，还包括基础设施计算机(18)，其与所述基础设施(12)的至少一个台站(14a)以及数据库(20)进行通信，所述计算机存储有与该至少一个台站的位置关联的信息(24)，并且其中，所述至少一个台站被配置成向计算机(18)传送接收到的唯一标识符(ID1)，并且其中，所述计算机(18)生成所述关联数据(26a)并经反向信道(16，17)将其上载到远程数据库。
10.根据权利要求8的系统，其中，在该至少一个台站与便携设备之间的通信通过其中设备被赋予唯一标识符的无线协议来执行。
11.根据权利要求10的系统，其中，所述协议是ZigBee协议。
12.根据权利要求10的系统，其中，所述协议是蓝牙协议。
13.根据任一前述权利要求的系统，还包括远程客户终端(22)，可操作用来建立与数据库(20)的连接，并且其中，根据该客户终端提供的唯一标识符，所述数据库可操作用来向所述客户终端提供关联数据(26a，b)。
14.根据权利要求13的系统，其中，关联数据(26a)的提供是以收费交换的形式提供的。
15.一种与权利要求8的系统一起使用的数据库(20)，所述数据库存储位置跟踪信息(28)，该信息包括与唯一无线设备标识符(ID1)相关联的日期、时间和位置数据，并且其中，该数据库可操作用来提供所述信息以响应包含唯一设备标识符的请求。
16.一种用于与权利要求8的系统一起使用的固定台站(14a)，包括用于接收唯一标识符的装置(144)，用于生成关联数据的装置(142)，以及将所述数据上载到相连的计算机(18)的装置。
17.一种与权利要求8的系统一起使用的便携设备，该设备具有唯一标识符，形式上是具有ZigBee无线模块(141)的标签(10c)。
CNA2003801056023A 2002-12-11 2003-11-21 在无线网络中对便携设备的位置跟踪 Pending CN1723732A (zh)

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