DE102012214203A1

DE102012214203A1 - Method for position determination in radio network, involves determining signal characteristic of radio network at position by mobile end device, where information is derived from signal characteristic over this position

Info

Publication number: DE102012214203A1
Application number: DE201210214203
Authority: DE
Inventors: Peter Slanina; Mugdim Bublin
Original assignee: Siemens Convergence Creators GmbH
Current assignee: Atos Convergence Creators GmbH
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-05-15

Abstract

The method involves determining signal characteristics (SC1,SC2) of the radio network (FN) at positions (P1,P2) by a mobile end device. An information is derived from the signal characteristics over these positions. Multiple probable current positions are determined from the signal characteristic at a time point. Probabilities for the current positions are derived from temporally adjacent position determinations. The probable positions are specified as current position.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Funkkommunikation. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines mobilen Endgeräts in einem Funknetz. Dabei wird vom mobilen Endgerät an einer Position im Funknetz eine Signalcharakteristik des Funknetzes für diese Position bestimmt und daraus eine Information über diese Position abgeleitet. The present invention relates generally to the field of radio communications. In particular, the present invention relates to a method for determining the position of a mobile terminal in a radio network. In this case, a signal characteristic of the radio network for this position is determined by the mobile terminal at a position in the radio network and derived therefrom information about this position.

Stand der Technik State of the art

Mit einer stetig zunehmenden Verbreitung von mobilen Geräten wie z.B. Mobiltelefonen, so genannten Smartphones, Laptops oder so genannten Tablet-PCs und durch eine flächendeckende Verfügbarkeit von digitalen Übertragungs- bzw. Funktechnologien wie z.B. Wireless LAN, UMTS, GPRS, etc.) ist auch eine Markt für Anwendungen stark gewachsen, bei welchen ein Nutzer mit standortrelevanter Information versorgt wird bzw. bei welchen eine ortspezifische Information des Endgeräts ermittelt wird. Aus diesem Grund wird die Bedeutung einer effizienten und genauen Lokalisierung von mobilen Endgeräten immer wichtiger und insbesondere Positionierungs- und Lokalisierungssysteme auf Basis von Funknetzen sind in den letzten Jahren immer populärer geworden. With a steadily increasing proliferation of mobile devices, e.g. Mobile phones, so-called smartphones, laptops or so-called tablet PCs, and by the widespread availability of digital transmission technologies such as e.g. Wireless LAN, UMTS, GPRS, etc.) has also grown a market for applications in which a user is supplied with location-relevant information or in which a location-specific information of the terminal is determined. For this reason, the importance of efficient and accurate localization of mobile terminals is becoming more and more important and, in particular, radio network positioning and location systems have become more and more popular in recent years.

Bei derartigen Anwendungen werden auch als ortsbezogene Dienste bezeichnet. Dabei wird unter Zuhilfenahme von positionsabhängigen Daten einem Nutzer z.B. selektive, standortbezogene Information (z.B. Werbung, Tourismusinformationen, etc.) gegebenenfalls proaktiv (d.h. beispielsweise beim Betreten einer bestimmten Zone) bereitgestellt oder die positionsabhängigen Daten zur Verfolgung von Bewegungen des Endgerätes bzw. für ein Inventarmanagement genutzt. Zur Positionsbestimmung werden dabei üblicherweise die an der Position verfügbaren Funknetze wie z.B. Wireless LAN, UMTS, GPRS, GSM, etc. genutzt. Such applications are also referred to as location-based services. In this case, with the aid of position-dependent data, a user is e.g. selective, location-based information (e.g., advertising, tourism information, etc.) may be proactively provided (e.g., upon entering a particular zone), or the location-dependent data may be used to track device movements or inventory management. For position determination, the radio networks available at the position, such as e.g. Wireless LAN, UMTS, GPRS, GSM, etc. used.

Besonders im Bereich innerhalb von Gebäuden – dem so genannten Indoor-Bereich – stellt die Entwicklung von geeigneten Positionsermittlungsverfahren auf Basis von Funktechnologie eine Herausforderung dar, da innerhalb von Gebäuden Wände, Einrichtungsgegenstände, etc. gängige Positionierungstechniken und – verfahren erheblich erschweren oder unmöglich machen können. Aber gerade in Gebäuden und/oder in kombinieren Innen- und Außenbereichen (z.B. Firmengelände, Shopping-Center, etc.) ergeben sich eine Vielzahl von ortabhängigen oder standortbezogenen Anwendungen wie z.B. Führungs- und/oder Leitsysteme zum Auffinden von Räumen, Gegenständen, Warenangeboten, etc., Informationsdienste oder Anwendung im Bereich des Workfloor-Managements. Um diese Anwendungen sinnvoll – insbesondere im Indoor-Bereich – durchführen zu können, ist es unumgänglich, zu jedem Zeitpunkt eine Position eines mobilen Endgeräts und gegebenenfalls dessen Nutzers an jedem Ort des Gebäude oder Bereichs relativ genau bestimmen und abfragen zu können. Particularly in the area within buildings - the so-called indoor area - the development of suitable position detection methods based on radio technology is a challenge, since within buildings walls, furnishings, etc. considerably complicate or impossible common positioning techniques and procedures. However, especially in buildings and / or in combined indoor and outdoor areas (e.g., corporate premises, shopping centers, etc.), a variety of location-dependent or location-based applications such as home security and the like may occur. Guidance and / or guidance systems for finding rooms, objects, product offers, etc., information services or application in the field of workfloor management. In order to be able to carry out these applications sensibly, in particular in the indoor area, it is essential to be able to determine and query a position of a mobile terminal and, where appropriate, its user at each location of the building or area at any time.

Bei bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung eines mobilen Endgeräts in einem Funknetz handelt es sich beispielsweise um Funkzellenerkennung über Basisstations- bzw. Zugangsknotenidentifikation, Triangulation über Laufzeitmessungen oder um das so genannte Global Positioning System (GPS). Nachteilig an diesen Konzepten sind jedoch deren große Komplexität, welche beispielsweise zu hohen Kosten führen kann, sowie eine – vor allem im Indoor-Bereich – gegebenenfalls große Ungenauigkeit beim Bestimmen der Position. Known methods for determining the position of a mobile terminal in a radio network are, for example, radio cell identification via base station or access node identification, triangulation via transit time measurements or the so-called Global Positioning System (GPS). A disadvantage of these concepts, however, is their great complexity, which can lead to high costs, for example, as well as - if necessary, in particular in the indoor area - great inaccuracy in determining the position.

Eine Methode zur Positionsbestimmung in einem Funknetz ist Funkzellenerkennung über Basisstations- bzw. Zugangsknotenidentifikation, welche insbesondere zum Abschätzen einer Position eines mobilen Endgeräts im Freien in Mobilfunknetzen nach dem GSM-Standard oder dem CDMA-Standard zum Einsatz kommt. Dabei wird eine Identifikation und/oder Koordinaten jener Funkzelle für die Positionsbestimmung genutzt, in welche das mobile Endgerät gerade eingebucht ist. Diese Methode weist dabei den Nachteil auf, dass die Genauigkeit der Positionsbestimmung von einer Größe und Form der Funkzelle abhängt. D.h. je kleiner die Funkzelle, desto genauer ist die ermittelte Position, daher ist z.B. eine Positionsbestimmung mittels Funkzellenidentifikation im Stadtgebiet genauer als im ländlichen Raum. Insgesamt ist das Verfahren allerdings für eine genaue Positionsbestimmung aufgrund seiner hohen Ungenauigkeit – insbesondere für den Indoor-Bereich – eher ungeeignet. A method for determining the position in a radio network is radio cell identification via base station or access node identification, which is used in particular for estimating a position of an outdoor mobile terminal in mobile networks according to the GSM standard or the CDMA standard. In this case, an identification and / or coordinates of those radio cell is used for determining the position in which the mobile terminal is currently logged. This method has the disadvantage that the accuracy of the position determination depends on a size and shape of the radio cell. That the smaller the radio cell, the more accurate the position determined, so e.g. a position determination by means of radio cell identification in the city area more accurate than in rural areas. Overall, however, the method is rather unsuitable for accurate positioning due to its high inaccuracy - especially for the indoor area.

Eine weitere Methode zur Positionsbestimmung ist die Triangulation mit Signallaufzeitmessung. Bei einer Triangulation werden geometrische Eigenschaften eines Dreiecks zum Abschätzen einer Position verwendet. Die Daten bzw. Informationen für die Berechnung können dabei entweder von einer Lateration oder von Winkelbildungen (Angulation) abgeleitet werden. Bei der Lateration wird die Position eines Objektes durch Messen von Entfernungen zu Referenzpunkten abgeschätzt, wobei in einem Funknetz beispielsweise nicht die Entfernung direkt gemessen wird, sondern aus einer empfangenen Signalstärke, einer Signalankunfts- bzw. Signallaufzeit (d.h. Time of Arrival (TOA) oder Time of Flight (TOF)) oder einer Differenz von Signallaufzeiten oder Time Difference of Arrival (TDOA) zwischen der Position des mobilen Endgeräts und mindestens zwei Referenzpositionen (z.B. Basisstationen eines Mobilfunknetze, Zugangsknoten zum Funknetz, etc.) abgeleitet wird. Another method for determining the position is the triangulation with signal transit time measurement. Triangulation uses geometric properties of a triangle to estimate a position. The data or information for the calculation can be derived either from a lateration or angulations. In lateration, the position of an object is estimated by measuring distances to reference points, for example, in a radio network not directly measuring the distance, but from received signal strength, signal arrival time (ie, time of arrival (TOA) or time) of Flight (TOF)) or a difference of signal delay or time difference of arrival (TDOA) between the position of the mobile terminal and at least two reference positions (eg base stations of a mobile network, access node to the radio network, etc.) is derived.

Bei Verwendung der Winkelbildung für die Positionsbestimmung wird aus der Differenz der Signallaufzeiten ein so genannter Ankunftswinkel oder Angle of Arrival (AOA) eines Signals abgeleitet. Daraus kann dann die Position des mobilen Endgeräts ermittelt werden, indem mehrere so genannte Winkelrichtungslinien, welche durch den Radius zwischen mobilen Endgerät und dem jeweiligen Referenzpunkt im Funknetz (z.B. Basisstation, Zugangsknoten, etc.) geformt werden, geschnitten werden. Bei einem Einsatz für eine Positionsbestimmung von mobilen Endgeräten in einem Funknetz erweist sich allerdings die relative große Ungenauigkeit als Nachteil. Bei den verschiedenen Triangulationsmethoden können bei Anwendung insbesondere bei Anwendung im Indoor-Bereich Fehler z.B. aufgrund der Dämpfungen in Wänden, aufgrund von Phasenauslöschungen und infolge von Mehrfachausbreitungen mit vielfältigen Reflexionen auftreten, welche nur durch komplexe und schwierige Verfahren bei der Positionsbestimmung berücksichtigt werden können. When using the angle determination for the position determination, a so-called arrival angle or angle of arrival (AOA) of a signal is derived from the difference of the signal propagation times. From this, the position of the mobile terminal can be determined by cutting a plurality of so-called angular direction lines formed by the radius between the mobile terminal and the respective reference point in the radio network (e.g., base station, access node, etc.). When used for determining the position of mobile terminals in a radio network, however, proves the relatively large inaccuracy as a disadvantage. In the case of the different triangulation methods, in particular when used indoors, errors can be caused, for example, by due to attenuation in walls, due to phase cancellations and due to multiple propagation with multiple reflections, which can only be accommodated by complex and difficult positioning procedures.

Eine weitere Methode, um die Position eines mobilen Endgeräts zu bestimmen, stellt ein Einsatz des so genannten Global Positioning Systems oder GPS dar. Dabei wird allerdings entsprechende Software und/oder Hardware im mobilen Endgeräte für die Positionierung vorausgesetzt. Die Position des mobilen Endgeräts wird vom mobilen Endgerät selbst bestimmt und dann an das jeweilige Funknetz weitergeleitet. Die Position wird dabei z.B. mithilfe eines beliebigen satellitengestützten Systems zur Positionsbestimmung bestimmt. Einen Sonderform ist das so genannten Assisted GNSS oder bei Verwendung von GPS das so genannte Assisted GPS, bei welchem die zur Positionsbestimmung notwendigen Hilfsdaten vom Funknetz zur Verfügung gestellt werden. Allerdings weist auch diese Methode vor allem im Indoor-Bereich aufgrund einer schlechteren Abdeckung durch Satellitensignale ebenfalls eine relativ hohe Ungenauigkeit beim Abschätzen der Position auf. Zusätzlich ist es für A-GPS notwendig, dass das Endgerät die entsprechende Hard- und/oder Software für eine Positionsbestimmung aufweist. Another method for determining the position of a mobile terminal is the use of the so-called Global Positioning System or GPS. In this case, however, appropriate software and / or hardware in the mobile terminal for the positioning is required. The position of the mobile terminal is determined by the mobile terminal itself and then forwarded to the respective radio network. The position is e.g. determined using any satellite-based positioning system. A special form is the so-called Assisted GNSS or, when using GPS, the so-called Assisted GPS, in which the auxiliary data necessary for determining the position are provided by the radio network. However, this method also has a relatively high inaccuracy in estimating the position, especially in the indoor area due to a poorer coverage by satellite signals. In addition, it is necessary for A-GPS that the terminal has the appropriate hardware and / or software for position determination.

Weiterhin kann für eine Positionsbestimmung in einem Funknetz, insbesondere für Anwendungen im Indoor-Bereich, eine so genannte Radiofrequenz (RF) Fingerprinting-basierte Methode eingesetzt werden. Beim so genannten RF-Fingerprinting werden Charakteristiken – so genannte Fingerprints oder Fingerabdrücke – wie z.B. Feldstärkewerte, empfangene Signalstärke (RSS), etc. für eine Umgebung (z.B. Firmengelände, Shopping-Center, etc.) beispielsweise in einer Datenbank gesammelt. Furthermore, for a position determination in a radio network, in particular for applications in the indoor area, a so-called radio frequency (RF) fingerprinting-based method can be used. In so-called RF fingerprinting characteristics - so-called fingerprints or fingerprints - such. Field strength values, received signal strength (RSS), etc. for an environment (e.g., corporate site, shopping center, etc.) collected in, for example, a database.

Von einem mobilen Endgerät werden dann an der zu bestimmenden Position ebenfalls diese Charakteristiken (z.B. Feldstärkewerk, empfangene Signalstärke (RSS), etc.) bestimmt, diese gemessene Charakteristik des Funknetzes mit den gesammelten Charakteristiken verglichen und daraus eine aktuelle Position des mobilen Endgeräts abgeleitet. Bei dieser Methode, welche beispielsweise den in der Schriften DE 10 2004 035 531 B4 oder WO 2010/14692 A1 offenbarten Verfahren zur Positionsbestimmung zugrunde liegt, werden einige umgebungs- bzw. positionsabhängige Charakteristika eines Signals herangezogen, um die Position des mobilen Endgeräts zu abzuschätzen. These characteristics (eg field strength plant, received signal strength (RSS), etc.) are then determined by a mobile terminal at the position to be determined, this measured characteristic of the radio network is compared with the collected characteristics and a current position of the mobile terminal is derived therefrom. In this method, which, for example, in the writings DE 10 2004 035 531 B4 or WO 2010/14692 A1 Based on the disclosed positioning method, some environment or position dependent characteristics of a signal are used to estimate the position of the mobile terminal.

Bei dem in der Schrift DE 10 2004 035 531 B4 beschriebenen Verfahren wird zur Positionsbestimmung ein Umgebungsmodell (z.B. ein kartographisches Modell der Umgebung) herangezogen, um auf Basis einer aktuelle gemessenen Feldstärke und einer zu einem früheren Zeitpunkt bestimmten Position des mobilen Endgeräts eine aktuelle Position zu ermitteln. Das Umgebungsmodell umfasst dabei bevorzugt Feldstärkewerte an Referenzpunkten sowie logische Bewegungsmöglichkeiten in der Umgebung. Dabei wird allerdings nicht berücksichtigt, dass Position anhand der Referenzpunkt-Feldstärkenwerte im Umgebungsmodell falsch abgeschätzt wird bzw. dass an unterschiedlichen Positionen derselbe Feldstärkenwert z.B. aufgrund von Hindernissen, etc. gemessen werden kann. Dies kann zu Fehlern und zu einer falschen Abschätzung der Position und damit der Folgepositionen führen. In the scriptures DE 10 2004 035 531 B4 For determining the position, an environment model (eg a cartographic model of the environment) is used to determine a current position on the basis of a current measured field strength and a position of the mobile terminal determined at an earlier point in time. The environment model preferably includes field strength values at reference points as well as logical movement possibilities in the environment. However, this does not take account of the fact that position is incorrectly estimated using the reference point field strength values in the environment model, or that the same field strength value can be measured at different positions, eg due to obstacles, etc. This can lead to errors and a wrong estimate of the position and thus of the follow-up positions.

In der Schrift WO 2010/142692 A1 wird ebenfalls anhand einer Charakteristik eines Signals, welches im Funknetzes von Zugangsknoten ausgesendet wird, eine Position eines mobilen Endgeräts bestimmt. Diese Signalcharakteristik – d.h. der so genannte RF-Fingerprint – ist ein charakteristisches Maß für die funktechnische Umgebung, aus der eine Position eines mobilen Endgeräts anhand von abgespeicherten RF-Fingerprints, welche mit bekannten Positionen korrelieren, abgeschätzt werden kann. Dabei wird allerdings nicht berücksichtigt, dass dieselben Signalcharakteristiken an mehreren Positionen einer Umgebung gemessen werden können. Die Ursache dafür, dass dieselben Signalcharakteristiken an mehreren Positionen gemessen werden können, ist insbesondere auf abgelenkte oder gebeugte Signale zurückzuführen. Dadurch können beispielsweise Signale von einem nahegelegen Zugangsknoten zum Funknetz schwächer vom mobilen Endgerät empfangen werden als beispielsweise Signale von weiter entfernten Zugangsknoten, zu welchen sozusagen funktechnisch „Sichtverbindung“ besteht. Beim Vergleich mit Referenzwerten in einer Datenbank und dem daraus folgenden Abschätzen einer aktuellen Position eines mobilen Endgeräts kann es daher zu Ungenauigkeiten und/oder Fehlern bei der Positionsbestimmung kommen oder es werden zur gemessenen Signalcharakteristik mehreren mögliche Positionen abgeschätzt, an denen sich das mobile Endgerät befinden könnte. In Scripture WO 2010/142692 A1 is also determined based on a characteristic of a signal which is transmitted in the radio network of access nodes, a position of a mobile terminal. This signal characteristic - ie the so-called RF fingerprint - is a characteristic measure for the radio environment, from which a position of a mobile terminal can be estimated on the basis of stored RF fingerprints, which correlate with known positions. However, this does not take into account that the same signal characteristics can be measured at several positions of an environment. The reason that the same signal characteristics can be measured at several positions is due in particular to deflected or diffracted signals. As a result, for example, signals from a nearby access node to the radio network can be received weaker by the mobile terminal than, for example, signals from more distant access nodes to which, so to speak, radio-controlled "line of sight" exists. Therefore, in comparison with reference values in a database and the consequent estimation of a current position of a mobile terminal, inaccuracies and / or errors may thereby occur determine the position or it will be estimated to the measured signal characteristics several possible positions where the mobile terminal could be located.

Eine Möglichkeit im Fall von mehreren möglichen Positionen eine aktuelle Position des mobilen Endgeräts im Funknetz z.B. für einen Einsatz einer ortbezogenen Anwendung abzuschätzen, ist eine Filterung – beispielsweise mittels eines so genannten Kalman-Filters. Dabei wird beispielsweise eine aktuelle Position in der Mitte der verschiedenen ermittelten Positionsvarianten z.B. mittels mathematischer Methoden abgeschätzt, um eine möglichere Position bzw. bei Bewegung des mobilen Endgeräts Route zu finden. Dadurch kann es aber zu größeren Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung kommen, vor allem wenn auch unwahrscheinlichere Positionen berücksichtigt werden. One possibility in the case of several possible positions is a current position of the mobile terminal in the radio network, e.g. for a use of a location-based application is a filtering - for example by means of a so-called Kalman filter. In this case, for example, a current position in the middle of the different determined position variants, e.g. estimated by mathematical methods to find a more possible position or on movement of the mobile terminal route. However, this can lead to greater inaccuracies in determining the position, especially if even less probable positions are taken into account.

Alternativ kann zur Filterung bei mehreren möglichen Positionen auch ein so genannter Bayessche Filter oder Bayes-Filter eingesetzt werden. Der Bayes-Filter ist ein statischer Filter, welche auf dem so genannten bayesschen Wahrscheinlichkeitsbegriff aufbaut. Dabei werden bei der Ermittlung einer aktuellen Position eines mobilen Endgeräts in einem Funknetz z.B. auch Wahrscheinlichkeiten für zukünftige Position in Abhängigkeit von vergangenen bzw. bereits abgeschätzten Positionen berücksichtigt. Allerdings wird dabei beispielsweise nicht die Möglichkeit berücksichtigt, dass bei bereits abgeschätzten Positionen Fehlabschätzungen gemacht worden sein könnten, wodurch es zu Folgefehlern und Ungenauigkeiten bei der Abschätzung der weiteren Positionen kommen kann. Alternatively, a so-called Bayesian filter or Bayesian filter can be used for filtering at several possible positions. The Bayesian filter is a static filter based on the so-called Bayesian concept of probability. In doing so, when determining a current position of a mobile terminal in a radio network, e.g. also considers probabilities for future position as a function of past or already estimated positions. However, this does not take into account, for example, the possibility that misjudged estimates could have been made at positions that have already been estimated, which can lead to consequential errors and inaccuracies in the estimation of other positions.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Funknetz anzugeben, bei welchem auf einfache und effiziente Weise und ohne komplexe Filterung eine aktuelle Position eines mobilen Endgeräts mit hoher Genauigkeit bestimmt wird. The invention is therefore based on the object of specifying a method for determining the position in a radio network, in which a current position of a mobile terminal is determined with high accuracy in a simple and efficient manner and without complex filtering.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt, durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, bei welchem zu einem Zeitpunkt aus einer Signalcharakteristik, welche für eine Position eines mobilen Endgeräts in einem Funknetz bestimmt worden ist, mehrere wahrscheinliche, aktuelle Positionen abgeleitet werden. Dann werden aus zeitlich benachbarten Positionsbestimmungen Wahrscheinlichkeiten für die aktuellen Positionen ermittelt und die wahrscheinlichste Position als aktuelle Position für das mobile Endgerät bzw. das bewegliche Objekte festgelegt. The solution of this object is achieved by a method of the type described, in which at a time from a signal characteristic which has been determined for a position of a mobile terminal in a radio network, several probable, current positions are derived. Then probabilities for the current positions are determined from temporally adjacent position determinations and the most probable position is determined as the current position for the mobile terminal or the moving objects.

Der Hauptaspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass bei einer Folge von Messungen der Signalcharakteristik des Funknetzes durch das mobile Endgerät die gemessenen Werte zu einem Zeitpunkt (z.B. eine Position einer von einem mobilen Endgerät zurückgelegten Route mit einem Satz von Messungen für diesen Zeitpunkt) zusammengefasst werden. So werden Messungen der jeweiligen Signalcharakteristik von jedem Punkt entlang einer vom mobilen Endgeräte zurückgelegten Route durchgeführt und aus diesem Messungen der Signalcharakteristik eine Wahrscheinlichkeit für die jeweils möglichen aktuellen Positionen des mobilen Endgeräts ermittelt. Damit ergibt sich für jede ermittelte Position in einer bestimmten Umgebung (z.B. Firmengelände, Shopping-Center, etc.) eine so genannte „True-Position“-Wahrscheinlichkeit – d.h. eine Wahrscheinlichkeit, dass das mobile Endgerät bzw. dessen Nutzer sich tatsächlich an dieser Position befindet. The main aspect of the method according to the invention is that in a sequence of measurements of the signal characteristic of the radio network by the mobile terminal, the measured values are combined at one time (eg a position of a route traveled by a mobile terminal with a set of measurements for that time) , Thus, measurements of the respective signal characteristic of each point are made along a route traveled by the mobile terminal, and from these measurements of the signal characteristic, a probability for the respectively possible current positions of the mobile terminal is determined. This results in a so-called "true-position" probability for each determined position in a given environment (e.g., company premises, shopping centers, etc.) - i. a probability that the mobile terminal or its user is actually in this position.

Dann werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die zeitlich benachbarten Positionen herangezogen, um die Wahrscheinlichkeiten der aktuellen Positionen weiter zu verfeinern. Das bedeutet, dass zeitlich benachbarte Positionen mit hoher Wahrscheinlichkeit auch örtlich nahe nebeneinander liegen, wenn vorausgesetzt wird, dass das mobile Endgeräte innerhalb einer bestimmten Zeitspanne mit einer normalen Geschwindigkeit bewegt wird (z.B. normale Gehgeschwindigkeit einer Person, etc.). So wird beispielsweise die aktuelle Position des mobilen Endgeräts dadurch festgelegt, dass es eine benachbarte Position mit einer hohen Wahrscheinlichkeit gibt. Auf diese Weise wird eine aktuelle Position eines mobilen Endgeräts mit relativ hoher Genauigkeit bestimmt. Es werden dabei auch vergangene Positionen zusätzlich zur aktuellen Position bei der Positionsbestimmung mitberücksichtigt und dadurch auch gegebenenfalls Fehler bei der Positionsbestimmung – insbesondere von vergangenen Positionen – berücksichtigt. D.h. es werden z.B. Wahrscheinlichkeiten von bereits bestimmten Positionen geändert bzw. angepasst, um bei zukünftigen Positionsbestimmungen genauere und besserer Ergebnisse zu erzielen. Then, the temporally adjacent positions are used in the method according to the invention to further refine the probabilities of the current positions. This means that adjacent positions are also likely to be in close proximity to each other when the mobile terminal is expected to move at a normal speed within a certain period of time (e.g., a person's normal walking speed, etc.). For example, the current position of the mobile terminal is determined by having an adjacent position with a high probability. In this way, a current position of a mobile terminal is determined with relatively high accuracy. It also includes past positions in addition to the current position in the position determination and thereby also possibly errors in determining the position - in particular from past positions - taken into account. That e.g. Changed or adjusted probabilities from already determined positions to obtain more accurate and better results in future position determinations.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn eine Bestimmung der Signalcharakteristik und der daraus abgeleiteten, wahrscheinlichen Positionen nach Ablauf eines Zeitintervalls durchgeführt wird. Damit kann ein Zeitpunkt für die Messung der Signalcharakteristik des Funknetzes und damit die Bestimmung einer Position auf einer vom mobilen Endgerät zurückgelegten Route sehr einfach vorgegeben werden. So kann z.B. eine Positionsbestimmung bzw. Bestimmung der Signalcharakteristik immer nach Ablauf eines Zeitintervalls von 10 Sekunden durchgeführt werden. Damit können die Signalcharakteristikbestimmungen bzw. die daraus ermittelten wahrscheinlichen Positionen einfach zeitlich gereiht werden und auf diese Weise zusätzlich ein Festlegen der jeweils wahrscheinlichsten Position auf einer Route verbessert werden. It is advantageous in this case if a determination of the signal characteristic and the probable positions derived therefrom is carried out after a time interval has elapsed. Thus, a time for the measurement of the signal characteristic of the radio network and thus the determination of a position on a route traveled by the mobile terminal can be specified very easily. For example, a position determination or determination of the signal characteristic can always be carried out after a time interval of 10 seconds has elapsed. Thus, the signal characteristic determinations or the probable positions determined therefrom can simply be ranked in time, and in this way additionally a determination of the respectively most likely position on a route to be improved.

Idealer Weise werden für eine Bestimmung der wahrscheinlichen Positionen statistische Parameter der Signalcharakteristik herangezogen. Dabei ist es günstig, wenn als statische Parameter insbesondere Standardabweichung, Autokorrelationsfunktion, Symmetriekoeffizient, Wölbung und/oder eine charakteristische Verteilfunktion der Signalcharakteristik verwendet werden. Durch Verwendung eines oder mehrerer dieser statischen Parameter der Signalcharakteristik für die Positionsbestimmung einer Position kann eine noch besserer Genauigkeit für diese Position erzielt werden. Die statischen Parameter werden dabei aus den Messungen der Signalcharakteristik für eine Position bestimmt und dann diese statischen Parameter für die Bestimmung der wahrscheinlichen, aktuellen Positionen des mobilen Endgeräts herangezogen. Ideally, statistical parameters of the signal characteristic are used to determine the probable positions. It is advantageous if, in particular, standard deviation, autocorrelation function, symmetry coefficient, curvature and / or a characteristic distribution function of the signal characteristic are used as static parameters. By using one or more of these static parameters of the signal characteristic for the position determination of a position, an even better accuracy for this position can be achieved. The static parameters are determined from the measurements of the signal characteristic for a position and then used these static parameters for the determination of the probable, current positions of the mobile terminal.

Des Weiteren empfiehl sich, dass zeitlich benachbarte Bestimmungen von wahrscheinlichen Positionen gewichtet werden. Dabei sind die Gewichtungen von einem zeitlichen und/oder räumlichen Abstand der Positionen zueinander abhängig. Auch durch diese Maßnahme kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung weiter verbessert und gesteigert werden. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, dass ein mobiles Endgerät innerhalb einer Zeitspanne mit hoher Wahrscheinlichkeit nur eine bestimmte Strecke zurücklegen wird. Wahrscheinliche Positionen, welche z.B. einen großen räumlichen Abstand zu einer zeitlich benachbarten Position aufweisen, werden damit beispielsweise weniger oder kaum bei der Positionsbestimmung berücksichtigt. Ebenso können z.B. Positionen ausgeschlossen werden, welche zwar örtlich nahe, aber zeitlich weitentfernt (z.B. veraltet sind) liegen. Furthermore, it is recommended that temporally adjacent determinations are weighted by probable positions. The weightings of a temporal and / or spatial distance of the positions are dependent on each other. Also by this measure, the accuracy of the position determination can be further improved and increased. It is particularly taken into account that a mobile terminal is likely to cover only a certain distance within a time span with high probability. Probable positions, e.g. have a large spatial distance to a temporally adjacent position, so for example less or hardly taken into account in the position determination. Likewise, e.g. Positions that are locally close but time-distant (e.g., outdated) are excluded.

Es ist zweckmäßig für das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Signalcharakteristik Empfangsfeldstärkewerte zwischen dem mobilen Endgerät und einem Netzknoten, insbesondere die so genannte Received Signal Strength Indication (RSSI) herangezogen wird. In einem Funknetz weist die Empfangsfeldstärke zwischen einem mobilen Endgerät und einem Netzknoten bzw. Zugangsknoten (z.B. Basisstation, Access-point, etc.) an jeder Position eines bestimmten Bereiches einen bestimmten Wert auf. Wird dieser Bereich von zwei oder mehr Netz- oder Zugangsknoten abgedeckt, ergibt sich aus den Empfangsfeldstärkewerten ein für diese Position typischer Datensatz als Signalcharakteristik, anhand welcher die Position des mobilen Endgeräts einfach abgeschätzt werden kann. It is expedient for the method according to the invention if, as signal characteristic, reception field strength values between the mobile terminal and a network node, in particular the so-called received signal strength indication (RSSI), are used. In a radio network, the reception field strength between a mobile terminal and a network node (e.g., base station, access point, etc.) has a particular value at each location of a particular area. If this area is covered by two or more network or access nodes, the reception field strength values result in a data record which is typical for this position as a signal characteristic, by means of which the position of the mobile terminal can be easily estimated.

Die so genannte Received Signal Strength Indication (RSSI) stellt einen Indikator für die Emfangsfeldstärke in einem Funknetz wie z.B. WirelessLAN, GSM, UMTS, CDMA, etc. dar. Dieser Indikator wird von einem mobilen Endgerät benötigt, um einen für einen Kommunikation in einem Funknetz brauchbaren Kanal zu finden. Falls von der Signalstärke bzw. Empfangsfeldstärke auf einem aktuell genutzten Kanal ein bestimmter benötigter Wert unterschritten wird, kann auf einen anderen Kanal gewechselt werden. Auch die RSSI weist positionsspezifische Werte im Funknetz auf bzw. bei zwei oder mehreren Netz- oder Zugangsknoten kann daraus ein positionsspezifischer Datensatz von RSSI-Werten abgeleitet werden, welcher sehr einfach als Ausgangsinformation für eine Positionsbestimmung eines mobilen Endgeräts verwendet werden kann. Die RSSI-Technik wird insbesondere in Funknetzen wie auf Basis WirelessLAN oder Bluetooth eingesetzt und kann daher vor allem in diesen Funknetzen sehr einfach für eine Positionsbestimmung herangezogen werden. The so-called Received Signal Strength Indication (RSSI) provides an indicator of the reception field strength in a radio network such. WirelessLAN, GSM, UMTS, CDMA, etc. This indicator is needed by a mobile terminal to find a channel useful for communication in a radio network. If the signal strength or reception field strength on a currently used channel falls below a certain required value, you can switch to another channel. The RSSI also has position-specific values in the radio network or, in the case of two or more network or access nodes, a position-specific data set of RSSI values can be derived therefrom, which can be used very simply as output information for determining the position of a mobile terminal. The RSSI technology is used in particular in radio networks such as WirelessLAN or Bluetooth and can therefore be used very easily, particularly in these radio networks for a position determination.

Alternativ kann vorteilhafter Weise als Signalcharakteristik auch eine so genannte Kanalimpulsantwort oder Channel State Information (CSI) verwendet werden. In der Funkkommunikation werden von der Kanalimpulsantwort bzw. von der Channel State Information (CSI) bekannte Kanaleigenschaften einer Kommunikationsverbindung wiedergegeben. Durch die CSI wird beschrieben, wie sich ein Signal zwischen Sender und Empfänger bzw. mobilen Endgerät und Netz- oder Zugangsknoten ausbreitet, wobei Effekte wie z.B. Streuung, Dämpfung/Abklingen und Leistungsverluste mit Entfernung oder aufgrund von Hindernissen dargestellt werden. Die CSI wird daher in Funknetzen insbesondere in UMTS-Netzen eingesetzt, um Übertragungen an die aktuellen Kanalgegebenheiten anzupassen. Auch die CSI oder Kanalimpulsantwort weist positionsabhängig typische Werte auf und kann damit zur Positionsbestimmung bzw. zum Abschätzen wahrscheinlicher Positionen eines mobilen Endgeräts herangezogen werden. Weiterhin bietet eine Verwendung der Kanalimpulsantwort bzw. der CSI als Signalcharakteristik den Vorteil, dass neben einer Positionsbestimmung mit einer sehr guten Genauigkeit gegebenenfalls auch eine Umgebungstopologie (z.B. Räume, etc.) abgeschätzt werden kann. Dazu ist es allerdings notwendig, ein Mehrwegeprofil (d.h. Kanalimpulsantworten zwischen dem mobilen Endgerät und mehreren Netzknoten) auszuwerten. Alternatively, a so-called channel impulse response or channel state information (CSI) can advantageously be used as the signal characteristic. In radio communication, known channel characteristics of a communication connection are reproduced by the channel impulse response or by the channel state information (CSI). The CSI describes how a signal propagates between transmitter and receiver or mobile terminal and network or access node, with effects such as e.g. Scattering, attenuation / fading and power loss with distance or due to obstacles. The CSI is therefore used in radio networks, in particular in UMTS networks, to adapt transmissions to the current channel conditions. The CSI or channel impulse response also has position-dependent typical values and can thus be used for determining the position or for estimating probable positions of a mobile terminal. Furthermore, using the channel impulse response or the CSI as the signal characteristic offers the advantage that, in addition to a position determination with a very good accuracy, an environmental topology (for example, rooms, etc.) can also be estimated if necessary. To do this, however, it is necessary to evaluate a multipath profile (i.e., channel impulse responses between the mobile terminal and multiple network nodes).

Als Signalcharakteristik kann aber auch idealer Weise ein Bit- oder Blockfehlerrate herangezogen werden. Bit- und Blockfehlerrate sind Qualitätsmerkmale für eine Übertragung auf einer digitalen Übertragungsstrecke. Die Bitfehlerrate ist beispielsweise ein Verhältnis fehlerhaft empfangener Bits und der Anzahl im gleichen Zeitintervall empfangener Bits. Auch diese Werte können positionsabhängige Ausprägungen aufweisen und damit insbesondere in Funknetzen mit digitaler Übertragung sehr einfach zum Abschätzen von möglichen Positionen eines mobilen Endgeräts herangezogen werden. As a signal characteristic but also ideally a bit or block error rate can be used. Bit and block error rates are quality characteristics for transmission on a digital transmission link. The bit error rate is, for example, a ratio of erroneously received bits and the number of bits received in the same time interval. These values can also have position-dependent characteristics and thus very easy for wireless networks with digital transmission Estimating possible positions of a mobile terminal are used.

Es ist aber auch möglich, dass die Signalcharakteristik aus einer Kombination von Empfangsfeldstärkewerten, Kanalimpulsantwort und/oder Bit- oder Blockfehlerrate besteht. Durch die entsprechende Kombination von Empfangsfeldstärkewerten, Kanalimpulsantworten, und/oder Bit-/Blockfehlerrate – sofern alle oder mehrere dieser Werte vom jeweiligen Funknetz unterstützt werden – kann die Positionsbestimmung noch genauer gestaltet werden und gegebenenfalls auch sehr einfach eine Topologie der Umgebung des mobilen Endgeräts abgeschätzt werden. But it is also possible that the signal characteristic consists of a combination of received field strength values, channel impulse response and / or bit or block error rate. By the appropriate combination of received field strength values, channel impulse responses, and / or bit / block error rate - if all or more of these values are supported by the respective radio network - the position determination can be made even more accurate and possibly also easily a topology of the environment of the mobile terminal can be estimated ,

Es ist günstig, wenn als Funknetz ein so genannte WirelessLAN oder WLAN oder Bluetooth-Netz verwendet wird. Es kann als Funknetz aber auch ein Funknetz auf Basis von verschiedenen Funknetz-Standards wie UMTS, GSM, TETRA, CDMA, LTE, WiMAX oder APCo-P25 eingesetzt werden. Damit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise in den gängigen und weitläufig verbreiteten Funknetzen eine Positionsbestimmung eines mobilen Endgeräts vorgenommen werden. It is favorable if a so-called wireless LAN or WLAN or Bluetooth network is used as the radio network. It can be used as a radio network but also a radio network based on various radio network standards such as UMTS, GSM, TETRA, CDMA, LTE, WiMAX or APCo-P25. Thus, with the method according to the invention, a position determination of a mobile terminal can be carried out in a simple manner in the common and widespread radio networks.

Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend schematisch in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figur erläutert. 1 zeigt dabei schematisch und beispielhaft einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsbestimmung eines mobilen Endgeräts in einem Funknetz. The invention is explained schematically below by way of example with reference to the attached figure. 1 shows schematically and exemplarily a flow of the inventive method for determining the position of a mobile terminal in a radio network.

Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention

1 zeigt in schematischer Weise ein beispielhaftes Funknetz FN. Diese Funknetz FN kann beispielweise ein so genanntes Wireless LAN sein und umfasst drei beispielhafte Zugangsknoten AP1, AP2, AP3, welche einen durch Kreise symbolisch dargestellten Bereich abdecken. Alternativ kann das Funknetz FN auch ein Funknetz FN auf Basis von UMTS-, CDMA- oder GSM-Standard sein. Dann wären die drei beispielhaften Zugangsknoten AP1, AP2, AP3 Basisstationen des Funknetzes FN, von welchen ein durch die beispielhaften Kreislinien begrenzten Bereich abgedeckt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann allerdings in gleicher Weise in anderen Funknetzen FN wie z.B. Bluetooth oder Funknetzes FN auf Basis des TETRA-Standards, LTE-Standards, WiMAX-Standards oder APCO-P25-Standards ablaufen. 1 schematically shows an exemplary radio network FN. This radio network FN can, for example, be a so-called wireless LAN and comprises three exemplary access nodes AP1, AP2, AP3, which cover an area symbolically represented by circles. Alternatively, the radio network FN may also be a radio network FN based on UMTS, CDMA or GSM standard. Then, the three exemplary access nodes AP1, AP2, AP3 would be base stations of the radio network FN covering an area bounded by the exemplary circle lines. However, the method according to the invention can equally be executed in other radio networks FN such as Bluetooth or radio network FN on the basis of the TETRA standard, LTE standards, WiMAX standards or APCO P25 standards.

In dem Funknetz FN befinden sich an verschiedenen Positionen P1, P2 mobile Endgeräte MP1, MP2. Dabei ist ein erstes mobiles Endgerät MP1 an einer ersten Position P1 des Funknetzes FN. Ein zweites mobiles Endgerät MP2 befindet sich an einer zweiten Position P2 des Funknetzes. Dabei weisen die jeweiligen Positionen P1, P2 der mobilen Endgeräte unterschiedliche Signalcharakteristiken SC1, SC2 auf. Diese Signalcharakteristiken SC1, SC2 können beispielsweise ein an der jeweiligen Position P1, P2 bestimmbarer Satz von Empfangsfeldstärkewerten bzw. eine Received Signal Strength Indication (RSSI) sein, welche zwischen dem jeweiligen Endgerät MP1, MP2 und dem jeweiligen Zugangs- oder Netzknoten AP1, AP2, AP3 gemessen werden können. Als Signalcharakteristik SC1, SC2 kann aber auch eine so genannte Kanalimpulsantwort oder Channel State Information – insbesondere in einem Funknetz FN auf Basis des UMTS-Standards – herangezogen werden. Weiterhin ist auch eine Verwendung von Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate als Signalcharakteristik SC1, SC2 denkbar. Auch eine Kombination aus Empfangsfeldstärke, Kanalimpulsantwort und/oder Bit-/Blockfehlerrate als Signalcharakteristik SC1, SC2 ist möglich, sofern diese Parameter vom jeweiligen Funknetz FN unterstützt bzw. zur Verfügung gestellt werden. In the radio network FN are located at different positions P1, P2 mobile terminals MP1, MP2. In this case, a first mobile terminal MP1 is at a first position P1 of the radio network FN. A second mobile terminal MP2 is located at a second position P2 of the radio network. In this case, the respective positions P1, P2 of the mobile terminals have different signal characteristics SC1, SC2. These signal characteristics SC1, SC2 can be, for example, a set of received field strength values or a Received Signal Strength Indication (RSSI) determinable at the respective position P1, P2, which can be established between the respective terminal MP1, MP2 and the respective access or network node AP1, AP2, AP3 can be measured. As a signal characteristic SC1, SC2 but also a so-called channel impulse response or channel state information - in particular in a radio network FN based on the UMTS standard - are used. Furthermore, a use of bit error rate or block error rate as a signal characteristic SC1, SC2 is conceivable. A combination of received field strength, channel impulse response and / or bit / block error rate as signal characteristic SC1, SC2 is also possible, provided that these parameters are supported or made available by the respective radio network FN.

In einem ersten Verfahrensschritt 1 wird vom jeweiligen mobilen Endgerät MP1, MP2 zu einem Zeitpunkt t einen entsprechende Signalcharakteristik SC1, SC2 an der Position P1, P2 des Funknetzes FN, an welcher sich das jeweilige mobile Endgerät MP1, MP2 befindet, durchgeführt. So werden beispielsweise vom ersten mobilen Endgerät MP1 an der Position P1 für den Zeitpunkt t Messungen von Parametern wie z.B. der Empfangsfeldstärke bzw. RSSI oder der Kanalimpulsantwort zu den Netzknoten AP1, AP2, AP3 durchgeführt. Daraus ergibt sich eine Signalcharakteristik SC1 für die Position P1 des ersten mobilen Endgeräts MP1. Um z.B. eine Bewegungsroute des ersten mobilen Endgeräts verfolgen zu können, werden beispielsweise die positionsabhängigen Messungen der jeweiligen Signalcharakteristik SC1 nach Ablauf eines Zeitintervalls z.B. von 10 Sekunden durchgeführt. D.h. es wird beispielsweise alle 10 Sekunden eine Signalcharakteristik SC1 vom ersten mobilen Endgerät MP1 bestimmt, um daraus Positionen P1 für das erste mobile Endgerät MP1 abzuleiten. In a first process step 1 is from the respective mobile terminal MP1, MP2 at a time t a corresponding signal characteristic SC1, SC2 at the position P1, P2 of the radio network FN, at which the respective mobile terminal MP1, MP2 is performed. For example, measurements of parameters such as the reception field strength or RSSI or the channel impulse response to the network nodes AP1, AP2, AP3 are carried out by the first mobile terminal MP1 at the position P1 for the time t. This results in a signal characteristic SC1 for the position P1 of the first mobile terminal MP1. For example, in order to be able to track a movement route of the first mobile terminal, the position-dependent measurements of the respective signal characteristic SC1 are carried out after a time interval of, for example, 10 seconds. That is, for example, a signal characteristic SC1 is determined by the first mobile terminal MP1 every 10 seconds in order to derive therefrom positions P1 for the first mobile terminal MP1.

Vom zweiten mobilen Endgerät MP2 an der Position P2 wird ebenfalls zu einem (anderen) Zeitpunkt eine Bestimmung der zu dieser Position P2 gehörenden Signalcharakteristik SC2 durchgeführt. Der Einfachheit halber wird der weitere Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des ersten mobilen Endgeräts MP1 bzw. anhand der ersten Position P1 des ersten mobilen Endgeräts MP1 erläutert. From the second mobile terminal MP2 at the position P2, a determination of the signal characteristic SC2 belonging to this position P2 is likewise carried out at a (different) point in time. For the sake of simplicity, the further course of the method according to the invention will be explained on the basis of the first mobile terminal MP1 or based on the first position P1 of the first mobile terminal MP1.

Aus der im ersten Verfahrensschritt 1 vom ersten Endgerät MP1 bestimmten Signalcharakteristik SC1 für die aktuelle Position P1 des ersten mobilen Endgeräts MP1 werden dann in einem zweiten Verfahrensschritt 2 beispielsweise mit Hilfe einer Datenbank DB (z.B. einer Radio Field Intensität-Datenbank, etc.) mögliche bzw. wahrscheinliche aktuelle Positionen P11, P12, P13 für das erste mobile Endgerät MP1 bestimmt. Dann werden in einem dritten Verfahrensschritt 3 für die ermittelten möglichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 des ersten mobilen Endgeräts Wahrscheinlichkeiten ermittelt. Die möglichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 können dann beispielsweise für den Zeitpunkt t der Messung der zugehörigen Signalcharakteristik SC1 in einer Matrix hinterlegt werden. From the first step 1 The signal characteristic SC1 determined by the first terminal MP1 for the current position P1 of the first mobile terminal MP1 is then used in a second method step 2 for example with the aid of a database DB (eg a Radio Field Intensity Database, etc.) determines possible or probable current positions P11, P12, P13 for the first mobile terminal MP1. Then in a third process step 3 determined for the determined possible current positions P11, P12, P13 of the first mobile terminal probabilities. The possible current positions P11, P12, P13 can then be stored in a matrix, for example for the time t of measurement of the associated signal characteristic SC1.

Aus dieser Matrix sind auch vergangene Positionen Pv1, Pv1 des ersten mobilen Endgeräts MP1 mit den entsprechenden Wahrscheinlichkeiten ersichtlich. In 1 ist der Einfachheit halber nur ein vergangener Zeitpunkt dargestellt. Im dritten Verfahrensschritt 3 werden bei der Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten möglichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 des ersten mobilen Endgeräts MP1 auch die zeitlich benachbarten Positionen Pv1, Pv2 berücksichtigt. D.h. wenn es beispielsweise ein zeitliche benachbarte Position Pv1 mit einer hohen Wahrscheinlichkeit dafür gibt, dass diese Position eine tatsächliche Position des mobilen Endgeräts MP1 zum Zeitpunkt der Messung war, und wenn diese Position Pv1 z.B. zeitlich kurz vor und/oder örtlich nahe bei einer der möglichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 gelegen ist, so kann dies die Wahrscheinlichkeit dieser möglichen aktuellen Position P11, P12, P13 erhöhen. From this matrix, past positions Pv1, Pv1 of the first mobile terminal MP1 with the corresponding probabilities are also apparent. In 1 For the sake of simplicity, only a bygone date is shown. In the third process step 3 In the determination of the probabilities of possible current positions P11, P12, P13 of the first mobile terminal MP1, the temporally adjacent positions Pv1, Pv2 are also taken into account. That is, if, for example, there is a temporally adjacent position Pv1 with a high probability that this position was an actual position of the mobile terminal MP1 at the time of the measurement, and if this position Pv1 would be close to and / or locally close to one of the possible times, for example current positions P11, P12, P13, this may increase the probability of this possible current position P11, P12, P13.

In dem in 1 dargestellten Beispiel wird die Wahrscheinlichkeit der möglichen aktuellen Position P12 von der zeitlich benachbarten Position Pv1 beeinflusst. Dabei können zeitlich benachbarte Bestimmungen von wahrscheinlichen Positionen Pv1, Pv2, P11, P12, P13 entsprechend gewichtet werden, wobei als jeweilige Gewichtung ein zeitlicher und/oder räumlicher Abstand der Positionen Pv1, Pv2, P11, P12, P13 zueinander verwendet werden kann. Dabei wird zusätzlich berücksichtigt, dass ein mobiles Endgerät innerhalb einer Zeitspanne wie z.B. der Zeitspanne zwischen der Messung der vergangenen möglichen Positionen Pv1, Pv2 und der Bestimmung der aktuellen, möglichen Positionen P11, P12, P13 nur eine bestimmte Strecke bewegt werden kann. In the in 1 In the example shown, the probability of the possible current position P12 is influenced by the temporally adjacent position Pv1. In this case, temporally adjacent determinations of probable positions Pv1, Pv2, P11, P12, P13 can be weighted correspondingly, wherein a respective temporal and / or spatial distance of the positions Pv1, Pv2, P11, P12, P13 from one another can be used as the respective weighting. In this case, it is additionally taken into account that a mobile terminal can only be moved over a certain distance within a time span, for example the time span between the measurement of the past possible positions Pv1, Pv2 and the determination of the current, possible positions P11, P12, P13.

Vorteilhaft ist bei der Bestimmung räumlich benachbarter Punkte vorhandene Hindernisse zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Genauigkeit des Verfahrens verbessert werden wenn jede Route nur mögliche Wege enthält. So werden beispielsweise in einem Gebäude werden für die Bestimmung einer wahrscheinlichen Route nur Punkte innerhalb eines Raumes bzw. Punkte die durch Türen verbunden sind zugelassen. Weiterhin können mögliche Übergänge zu benachbarten Punkten mit Wahrscheinlichkeiten gewichtet werden. It is advantageous to consider existing obstacles when determining spatially adjacent points. For example, the accuracy of the method can be improved if each route contains only possible paths. For example, in a building, for the determination of a probable route, only points within a room or points connected by doors are allowed. Furthermore, possible transitions to neighboring points can be weighted with probabilities.

In einem vierten Verfahrensschritt 4 wird dann anhand der Wahrscheinlichkeiten der vergangenen Positionen Pv1, Pv2 bzw. anhand dieser vergangenen Positionen Pv1, Pv2 und der abgeleiteten Wahrscheinlichkeiten der möglichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 die wahrscheinlichste Position P12 ermittelt und als aktuelle Position P1 des ersten mobilen Endgeräts MP1 festgelegt. Durch das Verfahren bzw. das Berücksichtigen von vergangenen möglichen Positionen Pv1, Pv2 wird die Genauigkeit gesteigert bzw. eine Fehlerhäufigkeit verringert – insbesondere wenn Anfangspositionen von Routen von mobilen Endgeräten MP1, MP2 ermittelt werden sollen. Um die Genauigkeit des Verfahrens zusätzlich zu steigern, können für die Bestimmung der wahrscheinlichen aktuellen Positionen P11, P12, P13 im zweiten Verfahrensschritt 2 statische Parameter der Signalcharakteristik SC1 anstatt der Signalcharakteristik SC1 verwendet werden. Denkbare statistische Parameter sind beispielsweise Standardabweichung, Autokorrelationsfunktion, Symmetriekoeffizient, Wölbung und/oder eine charakteristische Verteilungsfunktion der Signalcharakteristik SC1. In a fourth process step 4 The most probable position P12 is then determined on the basis of the probabilities of the past positions Pv1, Pv2 or based on these past positions Pv1, Pv2 and the derived probabilities of the possible current positions P11, P12, P13 and set as the current position P1 of the first mobile terminal MP1. By the method or the consideration of past possible positions Pv1, Pv2, the accuracy is increased or an error rate is reduced - in particular if starting positions of routes of mobile terminals MP1, MP2 are to be determined. In order to additionally increase the accuracy of the method, for the determination of the probable current positions P11, P12, P13 in the second method step 2 static parameters of the signal characteristic SC1 be used instead of the signal characteristic SC1. Conceivable statistical parameters are, for example, standard deviation, autocorrelation function, symmetry coefficient, curvature and / or a characteristic distribution function of the signal characteristic SC1.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden relativ genau Positionsbestimmungen von mobilen Endgeräten MP1, MP2 in Funknetzen FN mit z.B. einer Genauigkeit von ca. 3 bis 5 Metern erzielt. Das Verfahren kann daher idealer Weise bei ortsabhängigen Diensten und Anwendungen, welche in Indoor-Bereichen wie z.B. Shopping-Center, Firmengeländen, großen Gebäuden angewendet werden, zum Einsatz kommen. Derartige Anwendungen sind z.B. Zusendung von ortabhängigen Informationen (z.B. Sales Promotion, Werbung, Coupons, etc.), Navigations- und Leitdienste z.B. in großen öffentlichen Gebäuden, auf Firmengeländen, etc., ortsabhängige Informationsdienste (z.B. Museum, etc.) oder Nutzergruppen spezifische Anwendungen (z.B. Suche-/Finde-Anwendungen). The inventive method relatively accurately position determinations of mobile terminals MP1, MP2 in radio networks FN with e.g. achieved an accuracy of about 3 to 5 meters. The method can therefore ideally be applied to location-dependent services and applications used in indoor areas, e.g. Shopping centers, company premises, large buildings to be applied, are used. Such applications are e.g. Sending location-dependent information (e.g., sales promotion, advertising, coupons, etc.), navigation and guidance services e.g. in large public buildings, on company premises, etc., location-dependent information services (e.g., museum, etc.) or user-specific applications (e.g., search / find applications).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004035531 B4 [0011, 0012]
WO 2010/14692 A1 [0011]
WO 2010/142692 A1 [0013]

Claims

Method for determining position in a radio network, wherein a signal characteristic (SC1, SC2) of the radio network (FN) at a position (P1, P2) is determined by a mobile terminal (MP1, MP2) ( 1 ), and from this an information about this position (P1, P2) is derived, characterized in that a plurality of probable, current positions (P11, P12, P13) are determined at a time (t) from the signal characteristic (SC1) ( 2 ) that then from temporally adjacent position determinations (Pv1, Pv2) probabilities for the current positions (P11, P12, P13) are derived ( 3 ), and that the most probable position (P12) is set as the current position (P1) ( 4 ).

Method according to Claim 1, characterized in that a determination of the signal characteristic (SC1, SC2) and the probable positions (P11, P12, P13) derived therefrom are carried out after a time interval (t) has elapsed ( 2 . 3 ).

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for a determination of the probable positions (P11, P12, P13) statistical parameters of the signal characteristic (SC1, SC2) are used.

A method according to claim 3, characterized in that are used as statistical parameters in particular standard deviation, autocorrelation function, symmetry coefficient, curvature and / or a characteristic distribution function of the signal characteristic (SC1, SC2).

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that temporally adjacent determinations (Pv1, Pv2) of probable positions (P11, P12, P13) are weighted, wherein a respective weighting depends on a temporal and / or spatial distance of the respective positions (Pv1, Pv2, P11, P12, P13) to each other.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the signal characteristic (SC1, SC2) receiving field strength values between the mobile terminal (MP1, MP2) and a network node (AP1, AP2, AP3), in particular the so-called received signal strength indication ( RSSI).

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a so-called channel impulse response or channel state information (CSI) is used as the signal characteristic (SC1, SC2).

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a so-called bit or block error rate is used as the signal characteristic (SC1, SC2).

Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the signal characteristic (SC1, SC2) used is a combination in which received field strength values, channel impulse responses, and / or bit / block error rate are combined.

Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the wireless network (FN) is WirelessLAN or Bluetooth or a radio network based on UMTS, GSM, TETRA, CDMA, LTE, WiMAX or APCO-P25 standards is used.