CN1902953A

CN1902953A - 在定位系统中的峰值拾取

Info

Publication number: CN1902953A
Application number: CNA2004800381968A
Authority: CN
Inventors: P·泰西耶; M·K·登普西
Original assignee: Radianse Inc
Current assignee: Radianse Inc
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2007-01-24
Also published as: WO2005043939A2; US20050148303A1; US7567794B2; WO2005043939A3

Abstract

本发明公开了用于准确地确定人或物体的位置的系统、方法和计算机程序产品。人或物体(800)的位置是根据所接收的信号强度指示(RSSI)而计算的。在发送器和接收器之间的距离是以可以减少或消除在发送器和接收器之间信号的多路径的影响的方式而计算的。因此，所述定位系统提供了用于不考虑在发送器和接收器之间的多路径而准确地确定RSSI值的机制。

Description

在定位系统中的峰值拾取

相关申请的交叉引用

本发明要求2003年10月20日申请的、序列号No.60/512,935的、题为“用于定位系统中的峰值拾取时间分集”的美国临时专利申请的优先权，所述内容在此结合作为参考。

技术领域

本发明涉及定位系统，特别涉及用于在定位系统中确定物体位置的方法、系统和计算机程序产品。

背景技术

由于几个原因，知道人或物体的位置是有用的。人或物体的位置允许另一方发现丢失的人或物体，诸如儿童或昂贵的设备。位置信息还可以和其它信息一起用作一块数据。例如，知道建筑物中所有打印机位置以及便携式笔记本电脑的位置可以允许系统把打印作业从笔记本电脑自动地路由到最近的打印机，由此节省时间和恶化。另外，知道谁在建筑物中的具体房间还可以允许系统把那个空间的温度或灯光调整到此人的喜好、或者把那个人的电话呼叫路由到那个空间中的电话。这些应用程序是说明允许知道人或物体的位置的系统的实用性的例子。

传统的定位系统通常根据两个方法之一。在第一个方法中，测量信号从点A行进到点B的时间量，然后计算在A和B两个点之间的距离。在第二个方法中，传统的定位系统根据所接收的信号强度指示(RSSI)计算在发送器和接收器之间的距离。所述RSSI是距离和路径损失因子的函数：

RSSI＝1/d^-f

其中d是距离，f是因子。

虽然第二个方法概念上比第一个方法简单，但是信号波行进经过在发送器和接收器之间的许多路径，特别是在室内空间中。有时这些多路径信号同相地(建设性地)到达接收器，有时它们不同相地(破坏性地)到达接收器。这意味着所述RSSI可以是比实际值高的3dB，或者差不多比真实值低30dB。这种多路径衰减使其很难在定位系统中根据第二个方法准确地确定RSSI值。

发明内容

需要定位系统，其使用所接收的信号强度指示(RSSI)准确地确定人或物体的位置。本发明提供了这种定位系统，其能够根据RSSI准确地计算在发送器和接收器之间的距离。在本发明中，在发送器和接收器之间的距离是以减少或消除在发送器和接收器之间信号的多路径影响的方式而计算的。因此，本发明提供了用于不考虑在发送器和接收器之间信号的多路径而准确地确定RSSI值的机制。

根据本发明一个方面，提供了一个系统，其包括了用于发送信号的发送器。所述系统还包括了用于接收从发送器发送的信号的接收器。接收器根据在相对于时间定义的抽样窗口内的信号的最高峰值来确定信号强度。

根据本发明另一方面，提供了一种用于在计算设备中确定信号强度的方法。所述方法包括接收从发送器发送的信号的步骤。所述方法还包括根据在相对于时间定义的抽样窗口内的信号的最高峰值来确定信号强度的步骤。

在本发明另一方面中，提供了一种用于保存在计算机中可执行的用于确定信号强度的指令的计算机程序产品。所述指令执行为接收从发送器发送的信号。所述指令还执行为根据在相对于时间定义的抽样窗口内的信号的最高峰值来确定信号强度。

附图说明

本发明的上述特征和优点、以及其它特征和方面，将参照以下说明和附图而变得更好理解，其中：

图1说明了根据本发明实施例的具有对象识别器和位置确定模块的示范性定位系统；

图2更详细地说明了包括网络连接元件、一个或多个对象识别器、位置分解器和任意固定位置识别器的定位系统；

图3说明了根据本发明实施例的对象识别器；

图4是根据本发明实施例的对象识别器的透视图；

图5A-5C说明了根据本发明各个实施例的对象识别器的操作的各个方法；

图6说明了根据本发明实施例的网络连接元件；

图7说明了根据本发明实施例的固定位置识别器；

图8说明了根据本发明实施例的位置分解器；

图9A提供了根据本发明实施例的位置分解器的操作方法；

图9B是示出根据本发明实施例确定所接收信号的强度的位置分解器的示范性操作的流程图；

图9C是说明和空间分集一起使用的本发明峰值拾取方法的流程图；

图9D是说明和时间分集一起使用的本发明峰值拾取方法的流程图；

图9E是说明和极化分集一起使用的本发明峰值拾取方法的流程图；

图10A描述了所接收信号的例子；

图10B描述了其上具有抽样窗口的所接收信号的例子；

图10C描述了其中用抽样窗口选择峰值的所接收信号的例子；

图11说明了根据本发明另一实施例的定位系统；

图12提供了根据本发明另一实施例的安装在一个位置的定位系统的透视图；和

图13说明了根据本发明实施例的在网络连接元件或位置分解器里使用的网络接口。

具体实施方式

以下描述本发明的某些实施例。然而，特别注意的是，本发明不局限于这些实施例，而是包括在本发明范畴内的在此描述的增加和修改。此外，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在此描述的各个实施例的特征不是互相排斥的，而可以存在于不同组合和置换中，甚至是在这里没有表述这种组合或置换中。

本发明的说明性实施例提供了一种可用于定位在一个空间中、主要是在户内的人或物体的定位系统。在说明性的实施例中，一系列传感器或接收器获得从设备(标签)，诸如耦合到人或物体的对象识别器和发送器，发送的能量对象识别器。这种能量的类型的例子可以包括红外(IR)、射频(RF)和超声波(US)。定位系统使用一个或多个计算技术处理从传感器和/或它们的配套设备获得的数据，以确定人或物体的位置。这些计算技术包括、但是不局限于三角测量、多向法(multilateration)、接收的信号强度和到达时间计算，以下将参照图9A更详细地描述。说明性的实施例提供了一种利用RF信号强度来准确地确定人或物体的位置的技术。特别地，说明性实施例根据在给定抽样窗口内的RF信号的最高峰值来准确地确定RF信号强度，给定的抽样窗口随后被用于位置计算过程中。所属领域普通技术人员将理解，尽管说明性实施例将相对于RF信号而描述，但是本发明可以应用于其它类型的信号，诸如US信号。

图1是在本发明说明性实施例中提供的示范的定位系统100。所述示范的定位系统100包括对象识别器800和位置确定模块14。对象识别器800可以耦合到物体，以使物体的位置对应于对象识别器800的位置。对象识别器800可以是任何能够发送用于标识物体位置的信号的设备。在本发明说明性实施例中，对象识别器800可以在电子设备中实现。所述电子设备可以采用许多形式，例如处理器、便携式计算机、个人数字助理、诸如蜂窝电话的通信设备、网络和能够处理信息的任何设备、接收器、发送器、接口或这些设备的任意组合。网络可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网、内部网或城域网。网络可以是诸如蓝牙网络的无线网络、蜂窝式网络、基于GSM的网络、硬连线网络或其它类型的网络。

根据本发明各个实施例，对象识别器800发送两个标识符，一个标识符对应于特定的对象识别器800，第二个标识符是组指示器。虽然标识符可以是许多形式，但是根据本发明各个实施例，一些例子包括数字、字母、URL、MAC地址和IP地址。以下将参照图3-5C更详细地描述对象识别器800。

根据本发明实施例，位置确定模块14可以包括适合于确定位置的任何结构。例子包括具有智能以确定一个或多个对象识别器位置的任何设备。根据本发明各个实施例，位置确定模块14可以包括以下部件的一个或多个或者其组合：网络连接元件、固定位置识别器、位置分解器、数据库、拓扑结构数据、电子设备、web接口、网络接口、专门的网络接口、实现(implementation)接口、数据库接口、网络和/或专门的网络、接收器和/或发送器。根据本发明各个实施例，位置确定模块14可以仅具有一个接收器，仅具有一个发送器、接收器和发送器、以及期望的附加硬件。对所属领域技术人员显而易见的是，一个或多个组件可以多种配置而分配。

根据本发明各个实施例，本发明可以用来确定具有位置确定模块14的物体、或者模块14本身的位置。在这种实施例中，位置确定模块14可以是移动模块，能够确定其相对于一个或多个对象识别器的自身位置。在这种实施例中，对象识别器可以是固定的。选择性地，对象识别器可以是移动的。使用移动位置确定模块14的一个例子涉及配置为在大的区域内确定位置的定位系统。如果这种大的区域是由少量物体填充的，那么这种定位系统的组件可以通过对每个物体提供位置确定模块14的功能而有效地配置。在这种情况下，对象识别器可以分配为遍及所述大的区域。位置确定模块14然后可以适用于从对象识别器接收位置信号，由此确定位置确定模块14的位置。在这个实施例中，所述物体的位置是相对于一个或多个对象识别器的位置而确定的，尽管对象识别器的位置可以是已知的，但允许物体的位置相对于其它基准或者由名称而确定，诸如在地图上或特定空间上的位置。

上面的配置是与本发明另一个实施例相反的，另一实施例更好地适用于在小的区域中具有大量物体的环境。在这种实施例中，每个物体可以具有一个对象识别器。一个或多个位置确定模块然后可以位于所述区域内，以接收由对象识别器发送的位置信号。在这个实施例中，所述物体的位置通过确定对象识别器的位置而确定。

根据本发明各个实施例，位置确定模块14或许能够执行附加的功能，诸如接收信息的请求、提供信息、存储信息、响应于位置信息的命令动作、把物体与其它物体或位置相关联、建立视为位置信息可用性的保密条件、与各个网络类型直接连接，等等。根据本发明另一实施例，位置确定模块14包括多个分配的接收器，其中一些接收器可以连接到网络，其它的则不连接到网络。根据本发明各个实施例，对象识别器800和位置确定模块14利用用于位置确定的RF信号与IR信号二者。

根据本发明实施例，位置确定模块14可以包括一个或多个数据库。所述数据库可以存储关于对象识别器、固定位置识别器与网络连接元件的当前位置的信息。以下将参照图7更详细地描述数据库。

根据本发明各个实施例，定位系统100可以用在密封结构内，由此可以应用于室内的定位系统。密封的结构包括建筑物，诸如办公建筑物、展览厅、保健机构、家庭或者其它结构。根据其它实施例，本发明可以使用在密封结构外，或者可以同时使用在密封结构内外。

图2是根据本发明说明性实施例的定位系统100的详细方框图。以举例方式说明定位系统100具有与包括至少一个网络连接元件900的位置确定模块通信的对象识别器800。根据本发明实施例，对象识别器800物理上耦合到物体，以便对象识别器800的位置被认为是物体的位置。根据本发明另一实施例，所述物体的位置可以是通过定位在区域中的一个或多个对象识别器800、以及把网络连接元件900耦合到物体而确定。在这种实施例中，网络连接元件900、由此所述物体的位置是相对于一个或多个对象识别器800而确定。网络连接元件900配置为耦合到网络400。根据本发明任意的实施例，网络可以是无线网络。如图2中说明的，一个或多个对象识别器800可以通信到网络连接元件900。根据本发明另一实施例，网络连接元件900可以通信回到对象识别器800。

根据本发明另一实施例，位置确定模块14可以包括固定位置识别器1000。所属领域普通技术人员将理解，固定位置识别器1000可以是与模块14分离的。固定位置识别器1000配置为从一个或多个对象识别器800接收信号，以及去转发(retransmit)那个信息。所述转发的信息可以由网络连接元件900接收。根据本发明一个实施例，所述转发的信息包括由对象识别器800提供的、与附加信息耦合以标识固定位置识别器1000的信息，固定位置识别器1000转发所述信息。根据本发明实施例，许多的网络连接元件900、固定位置识别器1000和对象识别器800可以在定位系统100中提供。在这种情况下，为了由一个或多个网络连接元件900、或者耦合到网络400的其它设备来确定一个或多个对象识别器800的位置，网络400可以提供在网络连接元件900之中的通信。

如举例所示出的，根据本发明的实施例，举例说明的位置确定模块14包括网络连接元件900、固定位置识别器1000和网络400。所属领域普通技术人员将理解位置确定模块14可以不包括在其它实施例中的一个或多个这些元件。

根据本发明的实施例，对象识别器800和/或固定位置识别器1000发送各个信息。根据本发明的实施例，这个信息是通过RF和IR信号二者发送的。随意地，所述信息可以通过仅仅一个信号而发送。根据本发明的实施例，所发送信息的例子可以包括以下的一个或者所有：RF功率位准；IR功率位准；电池电平；输入设备状态；传输频率，例如重现(repetition)率，对于任何或所有类型的传输，诸如IR和/或RF；对应于发送设备的标识符；对应于关联到发送设备的组的标识符；从另一系统元件接收的任何信息；状态或条件信息；等等。根据本发明的实施例，一些信息可以通过多个信号传输而重复。例子包括通过十次发送来发送输入设备状态，以增加由定位系统的其它组件接收的可能性。

根据本发明另一实施例，定位系统100可以包括为与网络连接元件900通信所提供的位置分解器1100。在这个实施例中，位置分解器1100与一个或多个网络连接元件900通信，或者如果期望的话与其它系统部件通信，以获得与一个或多个对象识别器800和一个或多个任意固定位置识别器1000有关的信息。位置分解器1100可以软件或者硬件、或者二者结合的方式提供。位置分解器1100可以通过网络400与一个或多个网络连接元件900通信。位置分解器1100可以直接耦合到在其它实施例中的一个或多个网络连接元件900。

如举例所示出的，根据本发明的实施例，举例说明的位置确定模块14包括网络连接元件900、位置分解器1100和固定位置识别器1000。在这个实施例中，所述网络400包括在位置确定模块14中，尽管这个需要不是所述情形，位置分解器1100可以直接地或者通过网络400与位置确定模块14通信。以下将参照图8-10C更详细地描述位置分解器1100。

图3是在本发明说明性实施例中使用的示范性的对象识别器800。对象识别器800具有控制器810和控制器配件820。控制器配件820可以包括多个项，诸如电源、诸如提供电能的电池或其它设备、存储器和/或诸如振荡器的多个计时电路。控制器配件820可以随意地包括非易失性存储器。控制器配件820的多个组件可以随意地结合进控制器810中，可以从外源提供，位于对象识别器800之外。

根据本发明的实施例，对象识别器800可以具有RF发送器830。根据本发明另一实施例，对象识别器800可以具有IR发送器840。根据本发明另一实施例，对象识别器800同时具有RF发送器830和IR发送器840。

根据本发明另一实施例，对象识别器800具有RF接收器850。根据本发明另一实施例，对象识别器可以具有IR接收器860。

对象识别器800还可以具有输入设备870。输入设备的例子包括按钮、开关、小键盘、与其它设备电或光通信的端口、传感器、诸如光电池照相机或者话筒。在阅读本说明书后，其它类型的输入设备870可以是对所属领域普通技术人员显而易见的，并且认为是在本发明的范围之内。为了允许控制器810采取动作、不采取动作、或者通过RF发送器830和/或IR发送器840把信息转送到对象识别器800外部，一个或多个输入设备870配置为提供输入到控制器810。

根据本发明另一实施例，指示器880可以提供为允许控制器810把信息输出到对象识别器800的邻近。指示器880的例子包括视频、音频和振动设备。这些例子包括蜂鸣器、电铃、喇叭、LED、其它形式的灯和/或显示器。指示器880可以配置为显示或者输出由控制器810确定的、或者由控制器810通过输入设备870、RF接收器850和/或IR接收器860所接收的信息。

在图4中举例说明了根据本发明实施例的对象识别器800。对象识别器800说明为具有以两个LED形式的两个指示器880。三个输入设备870为开关形式。两个开关示出为以便对应两个指示器880，虽然第三个开关870是在对象识别器800的反面上。根据这个说明性实施例，在对象识别器800下表面上的输入设备870通常是当对象识别器800附加到物体时推进的。一旦从物体移除，输入设备870延伸，使得输入设备870位置的改变。这个实施例允许当对象识别器800从物体上移除时，对控制器810报警。每个指示器880可以配置为一旦对应开关激活就照明输入设备870，以便允许开关之一的激活的可视确认。这些开关的各种用途将对所属领域普通技术人员是显而易见的。通过说明，几个例子包括惊慌警报，导致处理器810通过RF发送器830和IR发送器840其中至少之一发射专门的信号。另一个例子可以涉及由输入设备870激活而远距离地配置一部分定位系统100的能力。

图5A、5B和5C说明了根据本发明多个实施例的来自对象识别器800的信号的发送的多个例子。图5A中说明了根据本发明实施例的第一个方法802。RF功率位准设置为Pn(步骤804)。发送IR信号(步骤806)。然后发生m秒的延迟(步骤808)。发送RF信号(步骤812)。然后发生x秒的另一延迟(步骤814)。然后增加Pn(步骤816)。这个方法802提供了基本上一致的IR功率位准，虽然RF功率位准是变化的。RF功率位准的变化可以通过使能位置确定模块14而帮助确定对象识别器800的位置，特别地网络连接元件900或者位置确定模块14接收少于所有的RF信号。根据本发明的实施例，IR和RF信号的一个或者二者还发送信息。这个信息的例子可以包括发送的信号强度、在发送之间的周期、发送的持续时间、对应于对象识别器800的多个标识符、从一个或多个输入设备870接收的信息、和/或诸如与控制器810控制器运动820或者对象识别器800的其它组件有关的多个状态信息。根据本发明一个实施例，所述RF信号是每十秒发送的，所述IR信号是每二十秒发送的。

发送的频率和长度的确定涉及包括位置的电池寿命精确性、位置更新的频率、在信号传输和网络通信量之间干扰的考虑。

图5B中说明了本发明实施例的另一方法822。依据这个实施例，在RF信号的下一个发送(步骤824)之前发送RF信号(步骤824)和发生延迟(步骤826)。独立于RF传输，发送IR信号(步骤828)。IR发送(步骤828)可能与RF信号的发送(步骤824)同时发生，但是本发明这个实施例完全不这么限制。RF信号的发送(步骤828)可以在与RF信号的发送(步骤824)有关的任何时候发生。在RF信号的下一个发送之前(步骤828)，发生c秒延迟(步骤832)。

根据本发明另一实施例，图5C中举例说明了另一个方法842。根据这个实施例，发送RF信号(步骤844)和发送IR信号(步骤846)。根据选择的实施例，可能同时发生在另一媒质中的发送(步骤848)。其它媒质的例子包括超声波(US)、可见光或者可听的声音。根据图5C的方法842，发送也许是连续的、变化的或者以一定间隔发生的。在多个媒质之中的发送可以是与在其它媒质中的发送同步的或者随机的。

图6说明了根据本发明实施例的网络连接元件900的例子。网络连接元件900可以包括类似于图3中举例说明的对象识别器800的一个组件或多个组件。网络连接元件900具有控制器910和控制器配件820。控制器配件820可以随意地包括非易失性存储器。随意地，本发明的多个实施例可以包括以下在网络连接元件900中的一个或多个组件：RF接收器930、IR接收器940、RF发送器950、IR发送器860、输入设备970和/或指示器980。

网络连接元件900适用于从对象识别器800接收信号。根据本发明的实施例，网络连接元件900包含能够从定位系统的其它组件(诸如对象识别器800，其它网络连接元件900)接收信号的硬件和软件对象识别器。根据本发明的实施例，网络连接元件900可以具有网络接续性软件、本地web服务器、对象识别器分析软件、发送对象识别器分析的结果到远程服务器的软件、DHCP软件和本地永久性存储器。根据本发明的实施例，网络连接元件900还可以包括在对象识别器800的维护和配置中使用的构造、服务和调试小程序。

根据本发明的实施例，网络连接元件900还可以具有web服务器990。由于具有定位系统100的接收器300的web服务器340，网络连接元件900的web服务器990能够提供或者接收信息或命令。在本发明的多个实施例中，web服务器990可以允许控制和配置定位系统的任何组件。

根据本发明另一实施例，网络连接元件900可以具有网络接口992。如同定位系统100的网络接口330，网络接口992配置为耦合控制器到网络400。根据本发明的实施例，网络接口992适合于打包所接收的缓存信息，并且作为组来发送这个信息，由此提供在一些应用程序中更有效的网络使用。

本发明的另一实施例提供了然后与网络连接元件900的控制器910通信的数据库996。数据库996可以提供在网络连接元件900内，或者可以提供在网络400上。根据本发明可选择的实施例，数据库996可以提供在网络连接元件900内，还可以与网络400直接通信。

图7举例说明了根据本发明的实施例的固定位置识别器1000。固定位置识别器1000类似于相对于图3说明和描述的对象识别器800。控制器1010提供为与控制器配件1020通信。根据本发明的多个实施例，RF和IR发送器和接收器1030、1040、1050、1060可以分别地提供、或者组合地提供。输入设备1070和指示器1080还可以是每一个或者二者都包括在本发明多个实施例中。固定位置识别器1000配置为从一个或多个对象识别器800、和/或其它固定位置识别器1000接收信号，以及把这些信号随同识别信息一起转发到网络连接元件900，以指明哪个固定位置识别器1000正在转发所述信息。关于转发的固定位置识别器1000的附加信息还可以是附加的，诸如允许远距监控固定位置识别器1000的电池信息或其它状态信息。

根据本发明的多个实施例，固定位置识别器1000可以具有输入设备1070或者指示器1080，以使能输入信息或者多个信号功能。固定位置识别器1000不需要通过利用电线或者其它基础结构耦合到其它组件。因此，由于固定位置识别器可以提供关于对象识别器800的位置的附加信息，固定位置识别器1000的利用使得可以用较少的网络连接元件来实现定位系统。而且，固定位置识别器1000可以通过提供任意的大功率传输信号来扩展网络连接元件900的范围，以到达在对象识别器800也许不能到达的范围中的网络连接元件900。

相对于来自对象识别器800的信号，网络连接元件900适合于从如上所述的固定位置识别器1000接收信号。根据本发明的实施例，网络连接元件900包含能够从固定位置识别器1000接收信号的硬件和软件。根据本发明的实施例，网络连接元件900可以具有网络接续性软件、本地web服务器、固定位置识别器软件、发送固定位置识别器的分析结果到远程服务器的软件、DHCP软件和本地永久性存储器。根据本发明的实施例，网络连接元件900还可以包括在固定位置识别器1000的维护和配置中使用的构造、服务和调试小程序。

图8举例说明了根据本发明的实施例的位置分解器1100。如图8所示，控制器1110提供为与网络接口1120通信。网络接口1120适用于耦合到网络400。还可以随意地提供控制器配件。web服务器1130提供为与控制器1110通信。位置分解器1100的web服务器1130类似于在此论述的网络连接元件900的web服务器990。

根据本发明的实施例，位置分解器1100可以具有配置定位系统的其它组件的配置能力。例如，位置分解器1100的实施例可以执行一些或者所有以下功能：复位系统时间；复位通信；中止所有或者选择的组件的所有或者选择的输入设备，诸如对象识别器、固定位置识别器、网络连接元件；建立和/或消除在所有或者选择的组件之间的联系；建立和/或消除对于特定位置信息的保密设定；配置网络通信协议；配置接收器和/或发送器配置，改变或者消除信号、信号类型，诸如RF、IR、超声波等等，或者发送频率与期望发生发送的频率；接收有关对象识别器的位置的信息；确定或者计算对象识别器800的位置。

实现接口1140还提供为与控制器1110通信。为了允许在此描述的位置信息的通信和/或命令的开始或响应，实现接口1140提供为与其它设备通信。实现接口1140的多个例子包括XML与SMTP协议，其它例子可以对所属领域普通技术人员是显而易见的。

数据库1150还提供为或者在位置分解器1100内、或者在位置分解器1100外。数据库1150适用于存储关于一或多个对象识别器800、和/或任意的固定位置识别器1000、和/或网络连接元件900的位置信息。根据本发明多个实施例，数据库1150可以存储定位系统组件的当前和/或先前的位置与状态信息、相互的定位系统组件或者位置的联系、保密协议与状态、指示一些或者所有定位系统组件相互之间位置的拓扑结构数据、或者以其它描述性术语，诸如空间或者位置名称或者通过坐标系。

为了简化在数据库1150与控制器1110之间的交互作用，在本发明另一实施例中提供了数据库接口1155。数据库接口1155可以是到控制器1110的网络、或者其它硬件、或者软件，使得控制器1110访问数据库1150。数据库接口1155的多个例子包括JDBC与ODBC，其它例子可以对所属领域普通技术人员是显而易见的。

图9A说明了根据本发明实施例的位置分解器1100的操作方法1102。位置分解器1100最初等待来自接收器的输入，诸如网络连接元件900(步骤1104)。位置分解器1100然后确定是否接收到IR信号(步骤1106)。如果接收到IR信号，使从发送器与接收器的位置所接收的数据是可用的(步骤1108)。如果未接收到IR信号，位置分解器1100检查以查看是否接收到RF信号(步骤1112)。位置分解器1100还检查以查看在使得从接收的可利用的IR信号中任何数据可利用之后，是否接收到RF信号。如果未接收到RF信号，根据本发明的实施例，位置分解器1100再次返回到等待来自网络连接元件900的另一输入。如果接收到RF信号，位置分解器1100使用本发明说明性实施例中提供的峰值拾取方法来确定所接收的RF信号的强度(步骤1113)。以下将参照图9B-10C更详细地描述峰值拾取方法。如果确定了所接收的RF信号的强度，那么位置分解器1100确定RF信号功率是否是高(步骤1114)。如果是的话，使得从发送器接收的数据和指示对象识别器在网络连接元件900的大半径范围之内的消息是可用的(步骤1116)。如果RF信号功率不是高，那么位置分解器1100确定RF信号功率是否是媒质(步骤1118)。如果是的话，使得从对象识别器接收的数据对于对象识别器在网络连接元件900的小半径范围之内的消息是可用的(步骤1122)。如果RF信号功率不是媒质，那么位置分解器1100确定RF信号功率是否是低(步骤1124)。如果是的话，使得从对象识别器800接收的数据和对象识别器在网络连接元件900的小半径范围之内的指示是可用的(步骤1126)。位置分解器1100然后返回到等待来自一个或多个网络连接元件900的另一输入(步骤1104)。

可以理解，图9的方法可以伴随有使用输出功率变化的发送器或对象识别器、或者伴随有恒定功率输出发送器。在使用恒定功率输出发送器中，接收的信号强度是根据信号强度而分类的，诸如柱状图。根据本发明的实施例，网络连接元件900分类在特定范围内的信号强度，以及可以把适当范围的指示传送到其它定位系统组件。根据本发明另一实施例，网络连接元件900提供了可以传送到其它定位系统组件的信号强度值，诸如位置分解器1100，以允许对接收的信号强度信息的更精确分析。

根据本发明一个实施例，把RF与IR信号强度调节到近似20英尺的范围。本发明的其它实施例可以涉及把RF和/或IR和/或诸如超声波的其它信号类型的信号强度调整到几个英寸、几英尺、几千英尺或者英里的范围。本发明的另一实施例涉及在多个类型的对象识别器之中改变信号强度。

位置分解器1100的操作方法涉及多向法。多向法通过确定来自相对位置的范围而确定位置。多向法可以由一个接收器执行，但是最好是由多个接收器实现。一个物体可以通过使用一些类型的信号测量用已知的位置计算其来自一个或多个信标的范围来推断另一物体的位置。根据本发明的实施例，RF信号强度用来确定位置。根据另一实施例，RF与IR二者用来确定位置。很清楚，所希望的信号丢失考虑为是用于确定位置的信号。例如，RF信号而不是IR信号的接收可以指示发送器是在IR范围之外，但是在RF范围内，或者如果对于低功率的IR发送需要的话，刚刚在视线之外。接收器可以配置为期望RF与IR发送二者通常在一定的距离或者用于特定的发送器。这是使用RF与IR二者来确定位置的一个例子。

除当前信号信息之外，，可以使用其它信息来确定位置。先前的位置信息还可以用于确定当前位置。其它定位系统组件的位置还可以用于确定位置。例如，一个或多个网络连接元件900、一个或多个固定位置识别器1000与其它对象识别器800的位置，可以用于确定特定定位系统组件的位置。根据一个实施例，在附加的附近组件与期望有位置信息的组件之间建立相对距离对建立具有较大特殊性的位置是有帮助的。

根据本发明的实施例，传输速率可以在不同类型的对象识别器之间变化。传输速率可以相对于期望位置信息的物体的类型而调整。例子包括对于典型地静止的物体的低传输速率，诸如典型地在特定空间中发现的设备。然而人或者移动设备可以由更多频率的信号传输而更好地跟踪。

确定位置的另一个方法涉及至少一个贝叶斯(Bayesian)网络。确定位置的另一个方法涉及三角测量。例如在美国专利No.5774876中描述了一个或多个先前方法的例子，在此并入作为参考。在海德尔堡，德国：Springer-Verlag，2001，LNCS2201，p.18ff中记录的、由G.D.Abowd等编辑的、于2001年9月30日--10月2日在美国佐治亚州亚特兰大举行的Ubicomp 2001：Ubiquitous Computing第三次国际会议上、Castro，Paul等的“AProbabilistic Room Location Service Wireless NetworkedEnvironments”中还描述了贝叶斯网络。这个刊物在此并入作为参考。位置确定的这些方法或者其它方法的组合可以对所属领域普通技术人员是显而易见的，包括在本发明的范围之内。

考虑对于一个或多个定位系统组件的位置信息，可以建立保密条件。保密可以以多种方式实现。例如，保密可以伴随有不使得位置信息可用、或者伴随有不确定位置信息。保密可以是排除协议管理的，需要建立保密的动作。保密可以是由选取协议管理的，需要消除保密的动作。也可以使用非排除协议，防止来自建立保密的动作。在定位系统内可以组合地使用多个协议。不同的定位系统组件可以附属于不同的协议。例子包括从属于不同协议的对象识别器的多个组，诸如有些人能够选择协议或者保密状态，诸如保密或者不保密，虽然用于定位设备的对象识别器可以从属于非排除协议。根据本发明的实施例，协议或者保密状态也许通过用户接口中的批处理能力而分配。根据另一实施例，选取或者排除协议的保密状态可以伴随有结合在定位系统组件中的输入设备。随意地，保密状态可以由结合在定位系统组件中的指示器来确认。

可以建立关联物体与其它物体或者与位置的联系。联系的使用的例子包括：确定过程时间、空间利用、可以用于警告人员失踪的邻近警告、管理一致、人&设备的联系、位置&设备的联系、朋友&敌人的联系，以及自动计费。根据本发明的实施例，联系信息可以存储在数据库中。联系可以是通过用户接口中的批处理能力来执行。根据另一实施例，联系可以伴随有结合在定位系统组件中的输入设备。随意地，联系状态可以由结合在定位系统组件中的指示器来确认。一个例子涉及触发在对象识别器、固定位置识别器或者网络连接元件上的输入设备。指示器诸如由LED或者声音指示可以执行所述联系。然后可以在有限时间内触发在诸如对象识别器的另一定位系统组件上的输入设备，以建立在组件之间的联系。

事件或者动作可以根据位置信息联系信息或者输入设备状态、或者任何这些的改变而启动。一个例子涉及响应于在位置范围或者特定位置的范围之内的对象识别器而发送信息。一个例子包括当特定的病人进入治疗区域时呼叫医生。其它动作的例子包括输入信息到数据库中、在网络上发送包含定位系统组件的当前位置数据与状态的XML数据。一个例子是通常在接收心跳骤停报告的保健机构中使用的心脏病患者监控应用程序的使用。在此使用的术语保健机构包括与提供保健或者服务有关的多种机构。例子包括医院、管理结构、援助管理结构与诊所。根据本发明实施例的定位系统可以配置为接收对于特定病人的位置、或者发出警报的心脏病患者监控设备的请求。定位系统然后可以自动地用位置信息应答，以帮助保健机构工作人员定位有需要的病人。一个类似的例子可以使用在如病人呼救信号的对象识别器上的输入设备的激活，其中警报与位置信息发送到保健机构通信系统，以便保健机构工作人员及时处理。本发明的一个实施例可以与Winegard接口连接，以响应于位置信息或者输入设备的状态的开启门、或者触发其它安全性设备。其它例子包括呼叫、WAP消息、发送电子邮件，以及触发或者消除警报。

根据本发明的实施例，如果没有接收到的话，定位系统的组件不转发信号。通过等待直到下一个调度的发送，减少了遍及定位系统区域的发送，以及减少了干扰困难。

图9B是示出确定所接收RF信号强度的位置分解器1100的示范性操作流程图。在本发明说明性的实施例中，对象识别器800的位置是根据接收的信号强度指示(RSSI)而计算的。所述RSSI是距离和路径损失因子的函数：

RSSI＝1/d^-f

其中d是距离，f是因子。

如果位置分解器1100接收到信号，其可以包括信号的多路径衰减(步骤1132)。衰减涉及所接收信号的一个或多个频率分量的幅度或者相对相位、或者二者的变化(相对于时间)。图10A描述了反映信号多路径衰减的示范的接收信号。因为相同信号波经过在对象识别器800与网络连接元件900之间、尤其在户内的多个路径，可以发生多路径衰减。图10A描述的示范的信号示出了多路径波有时同相(建设性地)、有时不同相(破坏性地)到达网络连接元件900。

图10B描述了在其上设置有抽样窗口1001的示范性接收的信号，如图9B的步骤1134所说明的。在说明性实施例中，抽样窗口1001可以选择为是相对于时间间隔的长度是小的，所述时间间隔中对象识别器发送RF信号。在说明性实施例中，如上参照图5A-5C所述，每十秒接收RF信号。在图10B描述的例子中，抽样窗口1001选择为具有0.5毫秒(ms)宽度。所属领域技术人员将理解，抽样窗口1001是说明性的，抽样窗口1001的宽度可以不同于依据接收信号持续时间的其它实施例。

返回参照图9B，位置分解器1100然后确定抽样窗口1001内作为时间函数的RSSI的峰值(步骤1136)。例如可以通过采取RSSI的导数来确定峰值。图10C描述了示范性的接收信号，其中接收的RF信号的峰值1003、1005与1007是用抽样窗口1001确定的。图10C中的峰值1003、1005与1007指示所定位的对象识别器800是移动的。在抽样窗口1001内的最高峰值1007然后是在随后的位置计算中使用的，诸如多向法与三角测量，也就是说参照图9B如上所述的(步骤1138)。尽管所接收的RF信号的最高峰值不是真实的RSSI，但是其具有易于计算出的轻微偏移。例如，图10C示出了在抽样窗口内的最大RSSI值是近似+7dBm。在相同的抽样窗口1007内，瞬时的RSSI在-38dBm与+7dBm之间变化。这个+7dBm值是在随后的位置计算中使用的。

本发明的优点是说明的定位系统在最高峰值用于随后的位置计算中时比在使用瞬时值时减少或者消除了RSSI的可变性。本发明说明性实施例的另一个优点是，本发明的说明性实施例可以同现有的基于RSSI的定位系统一起工作。此外，本发明说明性实施例的定位系统是简单且易于实现的。

所属领域普通技术人员将理解，本发明的峰值拾取方法可以应用于一个分组数据、以及跨越在不同实施例中的多个分组数据。所属领域普通技术人员还将理解，本发明的峰值拾取方法可以应用于连续信号和离散信号。

本发明的峰值拾取方法或者技术可与多个发送和/或接收方案一起使用，诸如一个或多个空间分集技术、时间分集技术和极化分集技术。图9C是说明与空间分集技术一起使用的本发明峰值拾取方法或者技术的流程图。在这个例子中，位置确定模块14可以接收从对象识别器800以空间分集技术发送的信号(步骤1142)。所述空间分集是发送或者接收、或者二者的方法，其中衰减的影响由两个或更多物理上分离的、理想地由一个或多个波长分离的天线的同时使用而最小化。如果信号是使用空间分集技术接收，信号强度是使用本发明如上面图9A的步骤1113中所述的峰值拾取方法或者技术而确定的。例如，在空间分集技术中，峰值拾取方法或者技术可以应用于由每个天线接收的信号。峰值拾取方法比较这两个信号，选择较好的信号，例如较高峰值的信号。

图9D是说明与时间分集技术一起使用的本发明峰值拾取方法或者技术的流程图。在这个例子中，位置确定模块14可以接收从对象识别器800以时间分集技术发送的信号(步骤1144)。在时间分集技术中，表示相同信息的信号是在相同信道上以不同时间发送的。所述时间分集常常是在附属于突发差错(burst error)条件的系统上、以及在调节到比突发差错更长的时间上使用的。如果信号是使用时间分集技术接收的，信号强度是使用本发明如上面图9A的步骤1113中所述的峰值拾取方法或者技术而确定的。

图9E是说明与极化分集技术一起使用的本发明峰值拾取方法或者技术的流程图。在这个例子中，位置确定模块14可以接收从对象识别器800以极化分集技术发送的信号(步骤1146)。极化分集是分集发送和接收，其中相同信息信号是以独立衰减传播特性在正交极化波上同时发送与接收的。如果信号是使用时间分集技术接收的，信号强度是使用本发明如上面图9A的步骤1113中所述的峰值拾取方法而确定的。

所属领域技术人员将理解，本发明的峰值拾取方法或者技术可以与如上所述的两个或更多分集技术的组合一起使用。

图11中举例说明了根据本发明另一实施例的定位系统720。定位系统720包括多个对象识别器800、网络连接元件900和固定位置识别器1000。网络400是随同数据库1150和位置分解器1100一起说明的。根据当前实施例，拓扑结构数据库1152是从数据库1150分别地提供的。拓扑结构数据库1152可以具有与网络连接元件900、固定位置元件900和固定位置识别器1000的位置有关的信息。这种拓扑结构信息允许提供有关对象识别器800的位置的更多图形数据。例如，固定位置识别器1000或者网络连接元件900的位置可以指定为是特定的办公室、过道或者区域。因此，如果对象识别器800标识在固定位置识别器1000或者网络连接元件900的小的半径内，那么对象识别器800可以标识在特定的空间、办公室或者区域内。

电子设备1101提供为具有位置分解器1100。根据这个实施例，位置分解器1100是以在电子设备1101上操作的软件形式。电子设备1101的例子包括能够实现位置分解器1100功能的计算机、处理器或者其它设备。

如举例所示出的，根据本发明的实施例，举例说明了位置确定模块14包括固定位置识别器1000、网络400、电子设备1101、位置分解器1100、数据库1150和拓扑结构数据库1152其中之一。

图12说明了在保健机构设置中使用的定位系统的例子。如图12中举例所示，网络400提供为允许在多个网络连接元件900之间通信。位置分解器1100还提供为与网络400通信。应注意到，所述网络不局限于有线网络，所述网络可以是无线网络。固定位置识别器1000说明为与网络连接元件900通信。多个对象识别器800说明为固定在保健机构设置内的多个设备上。对象识别器800可以与网络连接元件900和固定位置识别器1000的一个或多个通信。

如图13说明的，举例示出了根据本发明实施例的网络接口992、1120。网络接口992、1120可以用在网络连接元件900、和/或位置分解器1100或者适用于与网络通信的其它组件的一个或多个中。网络接口992、1120适用于直接耦合到网络。网络接口992、1120可以用对应网络的一个或多个适当配置来配置。例如，图13中举例说明了网络接口992、1120可以经由以太网电路994直接配置为以太网。根据另一实施例，网络接口992、1120可以耦合到电话系统、耦合到调制解调器996。根据本发明另一实施例，网络接口992、1120可以具有允许与有线T.V.网络通信的有线电视调制器998、允许与UTP网络通信的UTP网卡1002、或者通用串行总线(USB)卡1004和/或用于与医学遥测网络通信的医学遥测发射机1006中的一个或多个。

已经举例描述了本发明，所描述实施例的修改和变化在不脱离本发明精神的前提下对所属领域技术人员是显而易见的。上述实施例的方面和特性可以组合地使用。所描述的实施例仅仅是说明性的，无论如何不应该认为是限制性的。本发明的范围是由附加的权利要求、而不是先前的说明书所限定的，属于权利要求范围内的所有变化和等效均包含在其中。

Claims

1.一种用于处理从物体发送的信号的定位系统，所述系统包括：

位置确定模块，其用于接收从所述物体发送的所述信号，其中所述位置确定模块根据在对于时间定义的抽样窗口内所述信号的最高峰值来确定所述信号的强度。

2.权利要求1的系统，其中所述信号包括RF信号、IR信号和US信号的至少其中之一。

3.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块根据由所述位置确定模块接收的所述信号的强度来确定所述物体的位置。

4.权利要求1的系统，还包括耦合到所述物体的用于发送所述信号的发送器。

5.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块接收经由在所述物体和所述位置确定模块之间多个路径的信号。

6.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块包括用于接收从所述物体发送的所述信号的接收器。

7.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块包括位置分解器，其用于利用在对于时间定义的抽样窗口内的所述信号的最高峰值来确定所述物体的位置。

8.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块包括网络连接元件，其用于接收从所述物体发送的所述信号。

9.权利要求1的系统，其中所述位置确定模块包括网络，其用于接收所述信号，并且利用所述信号确定所述物体的位置。

10.权利要求9的系统，其中所述网络根据在对于时间定义的抽样窗口内的所述信号的最高峰值来确定所述信号的强度。

11.权利要求1的定位系统，其中所述信号服从于空间分集技术、时间分集技术和极化分集技术中的一个或多个。

12.权利要求1的定位系统，其中所述位置确定模块适合于发送第二个信号，该信号服从于空间分集技术、时间分集技术和极化分集技术中的一个或多个。

13.一种用于确定物体的位置的定位系统，所述定位系统包括：

耦合到所述物体的用于发送信号的对象识别器；

位置确定模块，其用于接收从所述发送器发送的所述信号，其中所述位置确定模块根据在对于时间定义的抽样窗口内所述信号的最高峰值来确定所述信号的强度。

14.权利要求13的定位系统，其中位置确定模块包括：

位置分解器，其用于利用所述信号的最高峰值计算所述物体的位置。

15.权利要求13的定位系统，其中所述信号服从于空间分集技术、时间分集技术和极化分集技术中的一个或多个。

16.权利要求13的定位系统，其中所述位置确定模块适于发送第二个信号，该信号服从于空间分集技术、时间分集技术和极化分集技术中的一个或多个。

17.一种在计算设备中用于确定从耦合到物体的发送器发送的信号的强度的方法，所述方法包括步骤：

接收从所述发送器发送的信号；

根据在对于时间定义的抽样窗口内的所述信号的最高峰值来确定所述信号的强度。

18.权利要求17的方法，其中所述接收步骤包括：从所述发送器接收经由多个路径的所述信号。

19.权利要求17的方法，其中所述接收步骤包括：以空间分集接收所述信号。

20.权利要求17的方法，其中所述接收步骤包括：以时间分集接收所述信号。

21.权利要求17的方法，其中所述接收步骤包括：以极化分集接收所述信号。

22.权利要求17的方法，其中所述确定步骤包括：

确定有关从所述发送器发送的信号的相对于时间的所述抽样窗口；

确定在所述抽样窗口内的所述信号的峰值；和

确定在所述抽样窗口内所述信号的最高峰值。

23.权利要求22的方法，其中具有所述抽样窗口的所述信号的峰值是通过采取所述信号的导数来确定的。

24.权利要求17的方法，其中所述信号包括有关所述物体的位置信息。

25.权利要求24的方法，其中所述物体的位置是利用所述信号的最高峰值计算的。

26.权利要求24的方法，其中所述物体的位置是利用多向法技术计算的。

27.权利要求24的方法，其中所述物体的位置是利用三角测量技术计算的。

28.一种保存有在计算机中运行的、用于确定从耦合到物体的发送器发送的信号的强度的指令的计算机程序产品，包括步骤：

接收从发送器发送的信号；

29.权利要求28的计算机程序，其中所述接收步骤包括：从所述发送器接收经由多个路径的信号。

30.权利要求28的计算机程序，其中所述接收步骤包括：以空间分集接收所述信号。

31.权利要求28的计算机程序，其中所述接收步骤包括：以时间分集接收所述信号。

32.权利要求28的计算机程序，其中所述接收步骤包括：以极化分集接收所述信号。

33.权利要求28的计算机程序，其中所述确定步骤包括：

确定在所述抽样窗口内的所述信号的峰值；和

确定在所述抽样窗口内所述信号的最高峰值。

34.权利要求33的计算机程序，其中具有所述抽样窗口的所述信号的峰值是通过采取所述信号的导数来确定的。

35.权利要求28的计算机程序，其中所述信号包括有关所述物体的位置的信息。

36.权利要求35的计算机程序，其中所述物体的位置是利用所述信号的最高峰值计算的。

37.权利要求35的计算机程序，其中所述物体的位置是利用多向法技术计算的。

38.权利要求35的计算机程序，其中所述物体的位置是利用三角测量技术计算的。