ES2858366T3 - Posicionamiento inalámbrico - Google Patents

Posicionamiento inalámbrico Download PDF

Info

Publication number
ES2858366T3
ES2858366T3 ES19167300T ES19167300T ES2858366T3 ES 2858366 T3 ES2858366 T3 ES 2858366T3 ES 19167300 T ES19167300 T ES 19167300T ES 19167300 T ES19167300 T ES 19167300T ES 2858366 T3 ES2858366 T3 ES 2858366T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
message
base station
master base
time
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19167300T
Other languages
English (en)
Inventor
Jukka Kämäräinen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Original Assignee
Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus filed Critical Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Application granted granted Critical
Publication of ES2858366T3 publication Critical patent/ES2858366T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0226—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/022—Means for monitoring or calibrating
    • G01S1/024—Means for monitoring or calibrating of beacon transmitters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Un aparato (400, 110) que comprende: - un receptor (440) configurado para recibir al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta de cada una de al menos dos estaciones base no maestras, y un mensaje de datos de la estación base maestra, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y - al menos un núcleo (410) de procesamiento configurado para determinar: - en base a los mensajes inalámbricos recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y - en base a, al menos en parte, la diferencia determinada de tiempos de llegada, una ubicación del aparato, caracterizado por el mensaje de datos que comprende una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y por el aparato que está configurado para determinar la ubicación en base a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión del mensaje de datos desde la estación base maestra.

Description

DESCRIPCIÓN
Posicionamiento inalámbrico
Campo técnico
La presente invención se refiere al posicionamiento de dispositivos que utilizan ondas electromagnéticas, señales de sonido u ópticas. El posicionamiento puede comprender determinar la ubicación de un dispositivo, por ejemplo. Antecedentes
La determinación de la ubicación de un dispositivo usando señales inalámbricas se puede lograr usando señales de estaciones inalámbricas de ubicaciones conocidas. Las señales inalámbricas pueden comprender, en general, señales de radio o señales en otras partes del espectro electromagnético distintas de la parte de radio o señales de sonido.
La trilateración comprende determinar la ubicación de los puntos midiendo distancias. Para determinar una ubicación en una superficie bidimensional, tal como el terreno, determinar que una ubicación se encuentra en dos círculos que se intersecan proporciona dos ubicaciones posibles. Se puede utilizar un tercer círculo, u otro tipo de información adicional, para seleccionar una de las dos ubicaciones posibles. Este método también se conoce como posicionamiento TOA, método de ubicación de tiempo de llegada.
La triangulación, por otro lado, comprende determinar una ubicación utilizando triángulos que se determinan para el posicionamiento. Este método también se conoce como posicionamiento AOA, método de ubicación de ángulo de llegada. A diferencia de la trilateración, en la triangulación se determinan los ángulos, en lugar de las distancias. Una combinación de trilateración y triangulación, esto es, la determinación tanto de ángulos como de distancias, puede denominarse triangulateración.
La multilateración, por otro lado, se basa en la determinación de las diferencias en distancia para ubicaciones conocidas, en lugar de distancias como tales. Cuando se utilizan dos estaciones conocidas, se determina que la ubicación se encuentra en una superficie o curva hiperbólica, y se puede emplear información adicional para seleccionar un punto en la superficie o curva hiperbólica como la ubicación estimada del dispositivo. Este método también se conoce como posicionamiento TDOA, método de diferencia de tiempo de ubicación de llegada.
Las estaciones inalámbricas pueden configurarse para determinar su ubicación usando uno o más métodos. Los métodos de posicionamiento pueden incluir adicionalmente posicionamiento por satélite, basado, por ejemplo, en el sistema de posicionamiento global, GPS o constelaciones de satélites Galileo, y posicionamiento basado en nombres de puntos de acceso de redes de área local inalámbricas. Se puede determinar la ubicación de las estaciones inalámbricas durante la instalación, y/o las estaciones inalámbricas pueden tener la capacidad de determinar su ubicación con respecto a las estaciones base automáticamente.
El documento WO2012/170046 A1 divulga un método híbrido de posicionamiento, en el que un dispositivo de comunicación inalámbrico detecta el intercambio de mensajes entre un punto de acceso maestro y uno o más puntos de acceso de destino, el intercambio de mensajes. Un mensaje de control en el intercambio de mensajes contiene información de disposición temporal que especifica una diferencia de tiempo entre transmisiones de mensajes anteriores. El documento WO2016/207297 A1 divulga un método para determinar la ubicación de un dispositivo cliente, en el que se intercambian mensajes por pares entre al menos tres pares diferentes de dispositivos de red. El documento WO2015/031031 A1 divulga un método de posicionamiento pasivo, en el que los informes de vecinos de red se difunden en tramas de baliza cuando un valor de recuento de informes de vecinos es cero.
Sumario de la invención
De acuerdo con algunos aspectos, se proporciona el objeto de las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato que comprende un receptor configurado para recibir al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta de cada una de al menos dos estaciones base no maestras y un mensaje de datos de la estación base maestra, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y al menos un núcleo de procesamiento configurado para determinar, en base a los mensajes inalámbricos recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y, en base al menos en parte a la diferencia de tiempo de llegada determinada, una ubicación del aparato, en el que el aparato está configurado para determinar la ubicación adicionalmente en base a una relación, determinada por separado para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión del mensaje de datos desde la estación base maestra.
Diversas realizaciones del primer aspecto pueden comprender al menos una característica de la siguiente lista con viñetas:
- el mensaje de datos comprende marcas de tiempo que indican, para cada mensaje de respuesta, un punto en el tiempo en el que la estación base maestra recibió este mensaje de respuesta
- el mensaje de datos comprende una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que la estación base maestra transmitió el mensaje de datos
- el mensaje inicial comprende una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que la estación base maestra transmitió el mensaje inicial
- el aparato está configurado para registrar, para cada mensaje de respuesta, una marca de tiempo, que indique cuándo recibió el aparato este mensaje de respuesta
- el aparato está configurado para registrar, para el mensaje inicial, una marca de tiempo que indique cuándo recibió el aparato el mensaje inicial
- el aparato está configurado para registrar, para el mensaje de datos, una marca de tiempo que indique cuándo recibió el aparato el mensaje de datos
- el aparato está configurado para recibir los mensajes inalámbricos utilizando una interfaz inalámbrica de banda ancha ultra, UWB
- el aparato está configurado para determinar la ubicación del aparato sin transmitir ningún mensaje inalámbrico (eliminado)
(eliminado)
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método que comprende recibir, en un aparato, al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta de cada una de al menos dos estaciones base no maestras y un mensaje de datos de la estación base maestra, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y determinar, en base a los mensajes inalámbricos recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y determinar, al menos parcialmente en base a la diferencia de tiempo de llegada determinada, una ubicación del aparato, comprendiendo el método adicionalmente determinar la ubicación en base a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión del mensaje de datos desde la estación base maestra.
(eliminado)
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método en un aparato que comprende transmitir un mensaje inicial, recibir al menos un mensaje de respuesta de al menos una estación base no maestra y transmitir un mensaje de datos, comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, e incluyendo, en el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se transmite el mensaje inicial, e incluyendo, en el mensaje de datos, para cada mensaje de respuesta recibido, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se recibió el mensaje de respuesta respectivo en el aparato, y habilitando una etiqueta que recibe el mensaje inicial, el al menos un mensaje de respuesta y el mensaje de datos para determinar su ubicación en base al menos en parte a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y la transmisión del mensaje de datos desde el aparato.
(eliminado)
(eliminado)
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato que comprende medios para transmitir un mensaje inicial, recibir al menos un mensaje de respuesta de al menos una estación base no maestra y transmitir un mensaje de datos, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y medios para incluir, en el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se transmite el mensaje inicial, y para incluir, en el mensaje de datos, para cada mensaje de respuesta recibido, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se recibió el mensaje de respuesta respectivo en el aparato, en el que el aparato está configurado para permitir que una etiqueta reciba el mensaje inicial, el al menos un mensaje de respuesta y el mensaje de datos para determinar su ubicación, en base, al menos en parte, a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y la transmisión del mensaje de datos desde el aparato.
(eliminado)
(eliminado)
De acuerdo con un quinto aspecto de la presente invención, se proporciona un programa informático que comprende instrucciones, las cuales, cuando el programa es ejecutado por un ordenador, hacen que el ordenador realice un método de acuerdo con al menos uno de los aspectos tercero y cuarto.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención; La figura 2 ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención; La figura 3A ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención; La figura 3B ilustra la mensajería de diferencia de tiempo de llegada, TDOA, de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención;
La figura 4 ilustra un aparato de ejemplo capaz de soportar al menos algunas realizaciones de la presente invención; La figura 5 ilustra la señalización de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención;
La figura 6 es un gráfico de flujo de un método de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención, y
La figura 7 ilustra marcas de tiempo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención.
Realizaciones
Los métodos de posicionamiento divulgados en el presente documento permiten que etiquetas móviles o estacionarias únicas y/o múltiples determinen su ubicación al recibir únicamente mensajes, lo que significa que la etiqueta o etiquetas no necesitan transmitir mensajes para determinar su ubicación. Los mensajes inalámbricos son transmitidos por una estación base maestra y una o más estaciones base no maestras, y la etiqueta o etiquetas escuchan los mensajes inalámbricos transmitidos por las estaciones base.
La figura 1 ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. El sistema de ejemplo comprende la estación base maestra 150 y las estaciones base no maestras 160, 170 y 180. Se conocen las ubicaciones de las estaciones base. Por ejemplo, las estaciones base pueden haber determinado sus ubicaciones usando posicionamiento por satélite, o los operadores humanos pueden haber configurado las estaciones base con información relativa a sus ubicaciones. Una estación base maestra y tres estaciones base no maestras constituyen un ejemplo numérico al que la presente invención no se limita, ya que los principios de la presente invención se pueden utilizar con una estación base maestra y dos, cuatro o incluso otro número de estaciones base no maestras, por ejemplo. En algunos casos, una mayor cantidad de estaciones base no maestras da como resultado una estimación de ubicación más precisa. En general, el conjunto de estaciones base puede comprender una estación base maestra y al menos dos estaciones base no maestras.
El sistema ilustrado en la figura 1 comprende adicionalmente etiquetas 110, 120 y 130. Como fue el caso con las estaciones base no maestras, la invención no está limitada al número de etiquetas que aparecen en la figura 1. De hecho, uno de los beneficios de la presente invención es que hace viable soportar un número relativamente grande de etiquetas que supera con mucho las tres. Cada etiqueta puede comprender un dispositivo habilitado para recibir mensajes inalámbricos transmitidos por las estaciones base, tales como la estación base maestra 150 y las estaciones base no maestras 160, 170 y 180, y para realizar operaciones matemáticas. Para permitir esto, cada etiqueta puede comprender un receptor inalámbrico, al menos un núcleo de procesamiento y una memoria. Las etiquetas pueden comprender, por ejemplo, componentes de posicionamiento de teléfonos móviles, etiquetas de posicionamiento RFID o etiquetas de seguimiento. No es necesario que todas las etiquetas sean del mismo tipo.
Las estaciones base pueden configurarse para funcionar de acuerdo con una tecnología de radio adecuada, tal como, por ejemplo, banda ultra ancha, UWB. La UWB es una tecnología para transmitir un gran ancho de banda, por ejemplo, un ancho mayor de 500 megahercios o más ancho de 700 megahercios. Las comunicaciones de UWB pueden basarse en una radio de impulso, que puede emplear una combinación de modulación de posición de ráfaga, BPM, con modulación por conmutador de fase binaria, BPSK. El estándar IEEE 802.15.4-2011 contiene un ejemplo de tal tecnología de comunicación de UWB. Alternativamente o adicionalmente, se pueden usar otras tecnologías de radio de impulsos que permitan una determinación del tiempo de transmisión y recepción de la señal suficientemente precisa, para, por ejemplo, hacer un uso eficaz de la amplia gama de frecuencias. Otras tecnologías de ejemplo incluyen tecnologías celulares y no celulares. Entre los ejemplos de tecnologías celulares se incluyen la evolución a largo plazo, LTE, y el acceso múltiple por división de código de banda ancha, WCDMA. Ejemplos de tecnologías no celulares incluyen red de área local inalámbrica, WLAN, e interoperabilidad mundial para acceso por microondas, WiMAX. Una estación base no celular puede denominarse punto de acceso; sin embargo, en el presente documento, por simplicidad, la expresión "estación base" se usa tanto para tecnologías celulares como no celulares. En algunas realizaciones, las estaciones base pueden configurarse para hacer funcionar tecnología de comunicación inalámbrica que se base en una señal óptica o en una señal de sonido. Estas tecnologías permiten también la determinación del tiempo de transmisión y de recepción de la señal.
En general, una estación base puede configurarse para hacer funcionar un enlace inalámbrico con un dispositivo terminal, tal como, por ejemplo, una etiqueta. Un enlace inalámbrico puede comprender un enlace descendente dispuesto para transmitir información desde la estación base al terminal, y/o un enlace ascendente dispuesto para transmitir información desde el terminal a la estación base. La comunicación de enlace ascendente y/o de enlace descendente puede utilizar, por ejemplo, UWB u otra tecnología inalámbrica, tal como BLE, Bluetooth, WLAN, LoRa, o red móvil de 2G, 3G, 4G o 5G. Además de lo anterior, la tecnología Li-Fi se puede utilizar para la comunicación de enlace ascendente y/o de enlace descendente. Li-Fi es una tecnología para la comunicación inalámbrica que utiliza espectro de luz visible, radiación ultravioleta o infrarroja.
De acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención, las estaciones base tales como la estación base maestra 150 y las estaciones base no maestras 160, 170 y 180 son capaces de recibir mensajes inalámbricos entre sí.
En la figura 1, la estación base maestra 150 transmite un mensaje inicial 100A. El mensaje inicial 100A puede transmitirse desde la estación base maestra 150 de una manera no dirigida, es decir, omnidireccionalmente, en el sentido de que el mensaje no se transmite sólo en una dirección específica. Esto permite la recepción del mensaje inicial 100A por nodos plurales. El mensaje inicial puede comprender una marca de tiempo 100A TX, que indica el punto en el tiempo en el que la estación base maestra transmite el mensaje inicial. La estación base maestra puede, por ejemplo, obtener un tiempo actual de un reloj interno de la estación base maestra, compilar el mensaje inicial usando el tiempo actual y enviar el mensaje inicial sin esperar. En algunas realizaciones, la estación base maestra puede aumentar el tiempo actual obtenido del reloj interno con un valor de retardo que corresponde al tiempo que le toma a la estación base maestra transmitir el mensaje, de tal modo que la marca de tiempo refleje con mayor precisión el momento en el que el mensaje inicial se emite desde las antenas de la estación base maestra. Los valores de retardo para diferentes estaciones base pueden configurarse durante la configuración o calibración del sistema, o en la fabricación de las estaciones base, por ejemplo. Los valores de retardo son útiles, por ejemplo, cuando la estación base maestra y las estaciones base no maestras tienen componentes electrónicos diferentes. El mensaje inicial 100A puede comprender adicionalmente la ubicación de la estación base maestra 150, expresada, por ejemplo, en coordenadas geográficas. La invención puede usarse en interiores, donde se pueden usar coordenadas de ubicación bidimensionales o tridimensionales para las ubicaciones de las estaciones base. Se puede haber determinado una ubicación tridimensional de la estación base maestra 150 en conexión con la instalación, por ejemplo.
El mensaje inicial 100A puede ser recibido por cada estación base no maestra 160, 170 y 180. Asimismo, el mensaje inicial 100a puede ser recibido por las etiquetas 110, 120 y 130. Cada etiqueta puede registrar una marca de tiempo que indique el tiempo de recepción del mensaje inicial 100A, así como la marca de tiempo 100A_TX del mensaje inicial 100A que informa del tiempo de transmisión del mensaje inicial 100A. La marca de tiempo de recepción del mensaje inicial 100A para una etiqueta puede expresarse como 100A_TAG_RX. Al determinar esta marca de tiempo, las etiquetas pueden configurarse para disminuir de sus relojes internos un valor de retardo correspondiente al tiempo que le toma a la etiqueta procesar el mensaje inicial, de tal modo que la marca de tiempo refleje el tiempo en el que el mensaje inicial estaba presente en una antena de la etiqueta. En caso de que las etiquetas tengan una capacidad de procesamiento modesta, pueden tardar algún tiempo en procesar un mensaje entrante, por lo que el uso de un valor de retardo puede aumentar la precisión. Los valores de retardo pueden determinarse en un proceso de calibración o durante la fabricación de las estaciones base y/o etiquetas, por ejemplo.
La figura 2 ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. Las estaciones base y las etiquetas corresponden a las de la figura 1. La situación ilustrada en la figura 2 tiene lugar después de la transmisión del mensaje inicial 100A, que se ilustró en la figura 1. La figura 2 ilustra la transmisión de los mensajes 200A de respuesta desde las estaciones base no maestras 160, 170 y 180. Las estaciones base no maestras pueden configurarse para transmitir un mensaje 200A de respuesta en respuesta a la recepción, desde la estación base maestra 150, de un mensaje inicial 100A.
Las estaciones base no maestras pueden transmitir su respectivo mensaje de respuesta a su vez, o simplemente responder al mensaje inicial. El mensaje 200A de respuesta puede comprender adicionalmente la ubicación de la estación base no maestra que transmite el mensaje de respuesta, expresada, por ejemplo, en coordenadas geográficas. Utilizando sistemas de coordenadas bidimensionales o tridimensionales, las ubicaciones de las estaciones base pueden determinarse en dos o tres dimensiones, respectivamente, por ejemplo en relación con sus instalaciones en sus ubicaciones. Las estaciones base no maestras pueden tener cada una un intervalo de tiempo en una estructura de trama, la cual esta estación base no maestra está configurada para usar en la transmisión de mensajes 200A de respuesta. El intervalo de tiempo puede configurarse en la estación base no maestra mediante el mensaje inicial 100A, o, de otro modo, las estaciones base no maestras pueden configurarse con el intervalo de tiempo.
Los mensajes 200A de respuesta pueden, como el mensaje inicial 100A, transmitirse de una manera no dirigida para permitir su recepción por receptores plurales. Los mensajes 200A de respuesta son recibidos por la estación base maestra 150 y las etiquetas 110, 120 y 130. La estación base maestra 150 puede configurarse para registrar una marca de tiempo que indique el momento en que la estación base maestra 150 recibe cada uno de los mensajes de respuesta. La marca de tiempo de recepción del mensaje 200A de respuesta procedente de la n-ésima estación base no maestra puede expresarse como 200A_MBS_n_RX. La marca de tiempo puede generarse con un valor de retardo que refleja un retardo de procesamiento de la estación base maestra 150, por lo que la marca de tiempo registra con mayor precisión el tiempo en que el mensaje 200A de respuesta estuvo en una antena de la estación base maestra 150. Asimismo, cada etiqueta puede configurarse para registrar una marca de tiempo, que indique el tiempo de recepción, en la etiqueta de cada mensaje 200A de respuesta. La marca de tiempo de recepción del mensaje 200A de respuesta para la n-ésima estación base no maestra puede expresarse como 200A_TAG_n_RX. Las etiquetas pueden emplear un valor de retardo al generar la marca de tiempo 200A_TAG_n_RX.
La figura 3A ilustra un sistema de ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. Las estaciones base y las etiquetas corresponden a las de la figura 1 y la figura 2. El momento ilustrado en la figura 3A tiene lugar después de la transmisión de los mensajes 200A de respuesta, que fueron ilustrados en la figura 2.
En la figura 3A, la estación base maestra 150 transmite un mensaje 300A de datos. El mensaje 300A de datos puede transmitirse de manera no dirigida para permitir su recepción por receptores plurales. El mensaje 300A de datos puede comprender una marca de tiempo que indique el tiempo de su transmisión, como sucedía en el caso del mensaje inicial 100A. La marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje 300A de datos puede denotarse como 300A_TX. El mensaje 300A de datos puede comprender las marcas 200A_MBS_n_RX de tiempo registradas por la estación base maestra 150, que indican los tiempos de recepción en la estación base maestra de los mensajes 200A de respuesta.
El mensaje 300A de datos puede comprender adicionalmente la marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión desde la estación base maestra 150 del mensaje inicial 100A, 100A_tX. La marca de tiempo relacionada con el mensaje inicial 100A puede ayudar a las etiquetas a asociar el mensaje 300A de datos con el mensaje inicial correcto 100A. El mensaje 300A de datos puede comprender adicionalmente la ubicación de la estación base maestra 150, por ejemplo, en caso de que el mensaje inicial 100A no la incluyera.
Las etiquetas 110, 120 y 130 pueden registrar el contenido del mensaje 300A de datos, así como una marca de tiempo que indique el tiempo de recepción en la etiqueta del mensaje 300A de datos. Estas marcas de tiempo pueden denotarse como 300A_TAG_RX. Los mensajes 100A, 200A y 300A pueden comprender un número de secuencia que identifique una secuencia, comprendiendo, la secuencia, los mensajes 100A, 200A y 300A. La secuencia comienza con la transmisión del mensaje 100A desde la estación base maestra, y la secuencia concluye con la transmisión, desde la estación base maestra, del mensaje 300A. Los mensajes 100A, 200A y 300A pueden comprender una dirección de remitente o un identificador. Cuando la estación base maestra transmite marcas 200A_MBS_n_RX de tiempo, puede transmitir una dirección o un identificador de la estación base, ayudando así a las etiquetas a comprender qué estación base no maestra transmitió el mensaje 200A con el que se relaciona la marca de tiempo.
Cada etiqueta puede entonces determinar una estimación de su propia ubicación, utilizando la información que posee como resultado de la mensajería anteriormente descrita en el presente documento, de acuerdo con el siguiente proceso:
En primer lugar, cada etiqueta puede determinar un valor de sincronización para cada estación base. Se puede determinar un valor de sincronización SYNC n para la estación base n en una etiqueta como:
S Y N C n = (300A T X - 100ATX) / (200A_MBS_n_RX -
B S M B S n r a n g e t - 100ATX),
donde la gama t de BS_MBS_n es un tiempo de vuelo de un mensaje inalámbrico desde la estación base no maestra n a la estación base maestra (las ubicaciones de las estaciones base se conocen de antemano). En algunas realizaciones, los valores de SYNC para cada estación base no maestra se calculan en la estación base maestra, y los valores de SYNC se incluyen en el mensaje 300A de datos. Esto proporciona la ventaja de que las etiquetas, que pueden tener una capacidad de procesamiento más limitada, no necesitan determinar los valores de SYNC. La fórmula proporcionada anteriormente es un ejemplo de cómo determinar el valor de SYNC.
La estación base maestra y cada una de las etiquetas tienen todas contadores de tiempo. Los contadores de tiempo pueden tener un valor máximo Oxffffffffff en hexadecimal. Los contadores de tiempo pueden hacer un seguimiento sostenido del tiempo, utilizando, por ejemplo, un reloj de 64 GHz. Una vez que un contador de tiempo alcanza su valor máximo, puede volver a cero. Los contadores de tiempo se pueden emplear para generar marcas de tiempo como se describe en el presente documento. La estación base maestra y cada etiqueta pueden comenzar de manera no sincronizada, y estos relojes pueden tener desplazamientos de frecuencia, ruido dinámico y ruido estático.
La figura 3B ilustra la mensajería de diferencia de tiempo de llegada, de TDOA, de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. La estación base maestra 150, etiquetada como MBS) [s/c.], la estación base no maestra 160, etiquetada como BS y la etiqueta 110 están dispuestas a la izquierda. El tiempo avanza de izquierda a derecha. El tiempo tA corresponde al tiempo entre la transmisión del mensaje inicial 100A desde la estación base maestra 150 hasta la transmisión del mensaje 200A de respuesta desde la estación base no maestra 150. El tiempo tB corresponde al tiempo entre la transmisión del mensaje inicial 100A desde la estación base maestra 150 a la transmisión del mensaje 300A de datos desde la estación base maestra 150.
El tiempo t1 corresponde al tiempo entre la transmisión del mensaje inicial 100A desde la estación base maestra 150 hasta su recepción en la etiqueta 110. El mismo tiempo transcurre desde la transmisión del mensaje 300A de datos desde la estación base maestra hasta su recepción en la etiqueta 110. El tiempo t2 corresponde al tiempo entre la transmisión del mensaje 200A de respuesta desde la estación base 160 no maestra hasta su recepción en la etiqueta 110. El tiempo tBS-MBS corresponde al tiempo entre la transmisión del mensaje 200A de respuesta desde la estación base 160 no maestra hasta su recepción en la estación base maestra 150. El tiempo de TDOA es la diferencia en el tiempo de vuelo de la señal de radio entre un mensaje 200A desde una estación base no maestra 160 a la etiqueta 110 (tiempo t2) y un mensaje 100A o 300A desde la estación base maestra 150 a la etiqueta 110 (tiempo t-i). En términos de la figura 3B 3B [s/c.], TDOA = t2 - t1 o TDOA = ti - t2.
Para determinar los valores de SYNC, se puede usar un contador de tiempo en la estación base maestra para determinar cuándo las estaciones base no maestras han transmitido sus mensajes 200A de respuesta. Las estaciones base no maestras pueden configurarse para transmitir sus mensajes 200A de respuesta de manera asíncrona, siempre que eviten la colisión. Se puede utilizar una asignación de intervalo de tiempo para evitar colisiones. A partir de la figura 3B, SYNC corresponde a una relación tB/tA.
Aunque una frecuencia de reloj del contador de tiempo de la etiqueta 110 puede desviarse significativamente de la frecuencia de reloj del contador de tiempo de la estación base maestra 150, el tiempo de transmisión relativo del mensaje 200A de respuesta, mensaje enviado por la estación base no maestra 160, puede ser calculado en la etiqueta 110 usando el valor de SYNC. Esto hace posible que el tiempo tB sea el tiempo entre las transmisiones de los mensajes iniciales 100A TX y el mensaje 300A de datos TX, y que pase el mismo tiempo entre la recepción de los mensajes 100A_TAG_RX y 300A_TAG_RX en la etiqueta. Los tiempos son los mismos para el supuesto de que la etiqueta se mueva una distancia corta (máximo varias decenas de centenas) entre las transmisiones de los mensajes. Cabe señalar que el tiempo de transmisión exacto del mensaje 200A de respuesta puede no conocerse porque el tiempo t1 se desconozca y se desconozca también la distancia desde la estación base maestra a la etiqueta 110.
Como se ilustra en la figura 3B, el uso de marcas de tiempo de los mensajes de recepción 100A_TAG_RX y 200A_TAG_RX pueden contarse en la etiqueta (TAG), tA = 200A TAG RX - t2 - (100A_TAG_RX - t1). Para que esta ecuación se pueda resolver, TDOA = 200A_TAG_rX - 100A_TAG_RX - tA, porque TDOA = t2 - A Por otro lado, SYNC = tB/tA, que se puede convertir a tA = tB/SYNC, por lo que la TDOA se resuelve de la siguiente manera, TDOA = 200A_TAG_RX - 100A_TAG_RX - tB/SYNC. Como se indicó anteriormente, el tiempo de propagación de los mensajes 100A y 300A desde la estación base maestra a la TAG es el mismo, t1, por lo que tB se puede calcular usando marcas de tiempo de los mensajes de recepción; í b = 300A_TAG_RX - 100A_TAG_RX. Ahora la TDOA se puede resolver en la TAG, TDOA = 200A_TAG_RX - 100A_TAG_RX -(300A TAG_RX - 100A_TAG_RX)/SYNC.
La diferencia de tiempo de llegada, TDOA, desde la estación base maestra y cada estación base no maestra n hasta la etiqueta, puede entonces determinarse en cada etiqueta como: TDOA n = 200A TAG n RX - 100A_TAG_RX -(300A TAG RX - 100A_TAG_RX)/SYNC_n. Esta fórmula es un ejemplo de cómo se pueden obtener los tiempos de TDOA. Además del ejemplo anterior, los valores de SYNC y TDOa también se pueden calcular de otra manera. La SYNC de relación de valor se puede también calcular, SYNC = ía/í b, por lo que SYNC se calcula de la siguiente manera: SYNC_n = (200A_MBS_n_RX - BS_MBS_n_range_t - 100A_TX)/(300A_TX - 100A_TX). En este caso, la fórmula TDOA tiene la forma: TDOA = 200A_TAG_n_RX - 100A_TAG_RX -(300A_TAG_RX - 100A_TAG_RX) * SYNC_n.
Una vez que se han determinado los valores de TDOA para las estaciones base, la ubicación de la etiqueta puede determinarse en base a esto y a la información de ubicación conocida de las estaciones base maestra y no maestra. La ubicación se puede estimar utilizando algoritmos de posicionamiento conocidos, tales como mínimos cuadrados iterativos Gauss-Newton, mínimos cuadrados ponderados iterativos Gauss-Newton y los métodos bayesianos. En general, el mensaje inicial 100A, el mensaje 200A de respuesta y el mensaje 300A de datos son tipos distintos de mensaje. En general, la etiqueta determina los valores de TDOA utilizando los valores de SYNC.
La figura 4 ilustra un aparato de ejemplo capaz de soportar al menos algunas realizaciones de la presente invención. Se ilustra el dispositivo 400, que puede comprender, por ejemplo, en partes aplicables, un dispositivo de comunicación tal como una estación base o etiqueta de las figuras 1, 2 o 3. El dispositivo 400 comprende el procesador 410, que puede comprender, por ejemplo, un procesador de uno o de múltiples núcleos, donde el procesador de un solo núcleo comprende un núcleo de procesamiento, y el procesador de múltiples núcleos comprende más de un núcleo de procesamiento. El procesador 410 puede comprender, en general, un dispositivo de control. El procesador 410 puede comprender más de un procesador. El procesador 410 puede ser un dispositivo de control. Un núcleo de procesamiento puede comprender, por ejemplo, un núcleo de procesamiento Cortex-M4 fabricado por ARM Holdings, o un núcleo de procesamiento Steamroller producido por Advanced Micro Devices Corporation. El procesador 410 puede comprender al menos un procesador Qualcomm Snapdragon y/o Intel Atom. El procesador 410 puede comprender al menos un circuito integrado específico de aplicación, ASIC. El procesador 410 puede comprender al menos una matriz de puertas programables en campo, FPGA. El procesador 410 puede ser un medio para realizar pasos de método en el dispositivo 400. El procesador 410 puede configurarse, al menos en parte, mediante instrucciones informáticas, para realizar acciones.
El dispositivo 400 puede comprender una memoria 420. La memoria 420 puede comprender memoria de acceso aleatorio y/o memoria permanente. La memoria 420 puede comprender al menos un microprocesador de RAM. La memoria 420 puede comprender memoria de estado sólido, magnética, óptica y/u holográfica, por ejemplo. La memoria 420 puede ser accesible al menos en parte para el procesador 410. La memoria 420 puede estar comprendida al menos en parte en el procesador 410. La memoria 420 puede ser un medio para almacenar información. La memoria 420 puede comprender instrucciones informáticas que el procesador 410 está configurado para ejecutar. Cuando las instrucciones informáticas configuradas para hacer que el procesador 410 realice ciertas acciones se almacenan en la memoria 420, y el dispositivo 400 está configurado en general para ejecutarse bajo la dirección del procesador 410 usando instrucciones informáticas de la memoria 420, el procesador 410 y/o su al menos un núcleo de procesamiento pueden considerarse configurados para realizar dichas ciertas acciones. La memoria 420 puede estar comprendida al menos en parte en el procesador 410. La memoria 420 puede ser al menos en parte externa al dispositivo 400 pero accesible al dispositivo 400.
El dispositivo 400 puede comprender un transmisor 430. El dispositivo 400 puede comprender un receptor 440. El transmisor 430 y el receptor 440 pueden configurarse para transmitir y recibir, respectivamente, información de acuerdo con al menos un estándar celular o no celular. El transmisor 430 puede comprender más de un transmisor. El receptor 440 puede comprender más de un receptor. El transmisor 430 y/o el receptor 440 pueden configurarse para funcionar de acuerdo con el sistema global para comunicaciones móviles, GSM, el acceso múltiple por división de código de banda ancha, WCDMA, 5G, evolución a largo plazo, LTE, IS-95, la red de área local inalámbrica, WLAN, estándares de Ethernet y/o de interfuncionalidad mundial para acceso a microondas, WiMAX, por ejemplo. El transmisor 430 y el receptor 440 pueden configurarse para comunicarse de acuerdo con la radio de impulsos de UWB de IEEE 802.15.4-2011. Un ejemplo de esto es un Decawave DW1000 IC u otra radio de impulsos estándar o no estándar. El transmisor 430 y el receptor 440 pueden comprender, o estar acoplados con, al menos una antena para recibir y/o transmitir mensajes inalámbricos. El transmisor 430 y/o el receptor 440 pueden usar tecnología de comunicación inalámbrica que esté basada en una señal óptica o en una señal de sonido.
El dispositivo 400 puede comprender un transceptor 450 de comunicación de campo cercano, NFC. El transceptor 450 de NFC puede admitir al menos una tecnología de NFC, tal como NFC, Bluetooth, BLE, Wibree o tecnologías similares.
El dispositivo 400 puede comprender una interfaz de usuario, UI, 460. La UI 460 puede comprender al menos un dispositivo de visualización, un teclado, una pantalla táctil, un vibrador dispuesto para señalizar a un usuario haciendo que el dispositivo 400 vibre, un altavoz y un micrófono. Un usuario puede hacer funcionar el dispositivo 400 a través de la UI 460 para, por ejemplo, solicitar información de posicionamiento.
El dispositivo 400 puede comprender o estar dispuesto para aceptar un módulo 470 de identidad de usuario. El módulo 470 de identidad de usuario puede comprender, por ejemplo, una tarjeta de módulo de identidad de abonado, SIM, instalable en el dispositivo 400. El módulo 470 de identidad de usuario puede comprender información que identifica la suscripción de un usuario del dispositivo 400. Un módulo 470 de identidad de usuario puede comprender información criptográfica, utilizable para verificar la identidad de un usuario del dispositivo 400 y/o para facilitar la encriptación de la información comunicada, y la facturación del usuario del dispositivo 400 para la comunicación efectuada mediante el dispositivo 400.
El procesador 410 puede estar equipado con un transmisor dispuesto para emitir información desde el procesador 410, mediante guías eléctricas internas al dispositivo 400, hasta otros dispositivos comprendidos en el dispositivo 400. Tal transmisor puede comprender un transmisor de bus en serie dispuesto para, por ejemplo, emitir información mediante al menos una guía eléctrica a la memoria 420 para su almacenamiento en la misma. Alternativamente a un bus en serie, el transmisor puede comprender un transmisor de bus en paralelo. Asimismo, el procesador 410 puede comprender un receptor dispuesto para recibir información en el procesador 410, mediante guías eléctricas internas al dispositivo 400, desde otros dispositivos comprendidos en el dispositivo 400. Tal receptor puede comprender un receptor de bus en serie dispuesto para, por ejemplo, recibir información mediante al menos una guía eléctrica del receptor 440 para su procesamiento en el procesador 410. Alternativamente al bus en serie, el receptor puede comprender un receptor de bus en paralelo.
El dispositivo 400 puede comprender otros dispositivos no ilustrados en la figura 4. Por ejemplo, cuando el dispositivo 400 comprende un teléfono inteligente, puede comprender al menos una cámara digital. Algunos dispositivos 400 pueden comprender una cámara orientada hacia atrás y una cámara orientada hacia adelante, en donde la cámara orientada hacia atrás puede estar destinada a fotografía digital y la cámara orientada hacia adelante a telefonía por vídeo. El dispositivo 400 puede comprender un sensor de huellas dactilares dispuesto para autenticar, al menos en parte, a un usuario del dispositivo 400. En algunas realizaciones, el dispositivo 400 carece de al menos un dispositivo descrito anteriormente. Por ejemplo, algunos dispositivos 400 pueden carecer de un transceptor 450 de NFC y/o de un módulo 470 de identidad de usuario.
El procesador 410, la memoria 420, el transmisor 430, el receptor 440, el transceptor 450 de NFC, la UI 460 y/o el módulo 470 de identidad de usuario pueden estar interconectados mediante guías eléctricas internas al dispositivo 400 de una multitud de maneras diferentes. Por ejemplo, cada uno de los dispositivos mencionados anteriormente puede conectarse por separado a un bus maestro interno al dispositivo 400, para permitir que los dispositivos intercambien información. Sin embargo, como apreciará el experto en la técnica, este es sólo un ejemplo, y, dependiendo de la realización, se pueden seleccionar diversas maneras de interconectar al menos dos de los dispositivos antes mencionados sin apartarse del alcance de la presente invención. En general, la estación base maestra y/o las funcionalidades de la estación base no maestra pueden estar comprendidas en el mismo aparato que una estación base de quinta generación, 5G. Las etiquetas pueden estar comprendidas en o como dispositivos móviles 5G, tales como equipos de usuario. Una etiqueta puede configurarse para transmitir su ubicación a la estación base maestra, o a otro dispositivo, conectado operativamente a un servidor. Un servidor en la nube es un ejemplo de servidor. Las etiquetas pueden emplear UWB u otra tecnología inalámbrica, tal como BLE, Bluetooth o WLAN, para lograr esto. Otros ejemplos adicionales incluyen redes móviles LoRa, 2G, 3G, 4G o 5G o tecnología Li-Fi u otros métodos de comunicación óptica inalámbrica.
La figura 5 ilustra señalización de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. En los ejes verticales se dispone, a la izquierda, una estación base maestra MBS, en el centro se disponen tres etiquetas, y, a la derecha, dos estaciones base no maestras, BS. El tiempo avanza desde arriba hacia abajo.
En la fase 510, la estación base maestra transmite el mensaje inicial 100A, que se ha descrito anteriormente en el presente documento. El mensaje puede enviarse de una manera no dirigida y puede difundirse, lo que significa que el mensaje no está pensado para ningún nodo específico en particular. Como tal, como se describió anteriormente, las etiquetas y las estaciones base no maestras pueden recibir el mensaje inicial y reaccionar a él.
En las fases 520 y 530, las estaciones base no maestras transmiten sus respectivos mensajes 200A de respuesta, como se describió anteriormente. Estos mensajes también pueden difundirse. Las estaciones base no maestras pueden tener un orden predeterminado o determinado dinámicamente en el que transmiten estos mensajes, para evitar un caso en el que los mensajes se transmitan al mismo tiempo, originando problemas en la recepción debido a interferencias. Las etiquetas pueden recibir y marcar el tiempo de los mensajes de respuesta, como se describió anteriormente en el presente documento. Asimismo, la estación base maestra puede recibir y marcar el tiempo de los mensajes de respuesta, también como se describió anteriormente en el presente documento.
En la fase 540, la estación base maestra transmite el mensaje 300A de datos, que es recibido por las etiquetas. Después del mensaje de datos, las etiquetas están en posesión de la información necesaria para determinar la información de SYNC y de TDOA descrita anteriormente, que puede usarse para determinar, con la información de ubicación de la estación base, en cada etiqueta, una estimación de ubicación para la etiqueta. Esto ocurre en las fases 550, 560 y 570 en cada una de las etiquetas, respectivamente.
La figura 6 es un gráfico de flujo de un método de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. Las fases del método ilustrado se pueden realizar en la etiqueta 110 de las figuras 1, 2 o 3, o en un dispositivo de control configurado para controlar el funcionamiento del mismo, cuando está instalado en él.
La fase 610 comprende recibir, en un aparato, al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta de al menos una estación base no maestra y un mensaje de datos de la estación base maestra. La fase 620 comprende determinar, en base a los mensajes recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y determinar, al menos parcialmente en base a la diferencia de tiempo de llegada determinada, la ubicación del aparato. El posicionamiento puede basarse en las ubicaciones conocidas de las estaciones base, maestra y no maestras. Estas ubicaciones conocidas pueden determinarse en un sistema de coordenadas bidimensional o tridimensional. La diferencia de tiempo de llegada puede reflejar diferencias en los tiempos de propagación inalámbrica para mensajes inalámbricos hipotéticos transmitidos desde el aparato, tal como una etiqueta. La diferencia de tiempo de llegada del aparato puede comprender una diferencia en el tiempo de viaje, a la velocidad de la luz, entre, por un lado, los mensajes desde la estación base maestra al aparato, y, por otro lado, los mensajes desde la estación o las estaciones base no maestra/s hasta el aparato.
En general, se obtiene un beneficio de las realizaciones divulgadas en que se permite que varias etiquetas obtengan sus posiciones simplemente escuchando mensajes inalámbricos intercambiados por la estación base maestra y las estaciones base no maestras. Como las etiquetas no necesitan transmitir sus propios mensajes, su consumo de energía es menor y se evitan las interferencias que, de otro modo, habrían resultado de la transmisión de mensajes desde las etiquetas. Además, como las etiquetas no transmiten, el número de etiquetas no está limitado en el sistema, sino que, más bien, muchas etiquetas pueden participar independientemente cada una en la escucha de los mensajes inalámbricos intercambiados por las estaciones base. Una ventaja adicional es que las estaciones base no necesitan estar sincronizadas entre sí.
La figura 7 ilustra marcas de tiempo de acuerdo con al menos algunas realizaciones de la presente invención. En el ejemplo ilustrado, se posiciona una etiqueta única usando una estación base maestra y tres estaciones base no maestras BS_1, BS_2 y BS_3.
Hay que entender que las realizaciones divulgadas de la invención no se limitan a las estructuras, pasos de proceso o materiales particulares divulgados en el presente documento, sino que se extienden a sus equivalentes, como podrá reconocer el experto en la técnica relevante. También hay que entender que la terminología empleada en el presente documento se usa con el fin de describir únicamente las realizaciones particulares, y que no pretende ser limitante.
La referencia a lo largo de esta especificación a una realización significa que una particular característica, estructura o peculiaridad descrita en conexión con la realización se incluye en al menos una realización de la presente invención. De este modo, las apariciones de la frase "en una realización" en diversos lugares a lo largo de esta especificación no se refieren necesariamente todas a la misma realización. Cuando se hace referencia a un valor numérico utilizando un término como, por ejemplo, “aproximadamente” o “substancialmente”, se divulga también el valor numérico exacto.
Como se usa en el presente documento, una pluralidad de artículos, elementos estructurales, elementos de composición y/o materiales pueden presentarse en una lista común por conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista se identificara individualmente como un miembro separado y único. De este modo, ningún miembro individual de tal lista debe interpretarse como un equivalente de facto de cualquier otro miembro de la misma lista sobre la base única de su presentación en un grupo común sin ninguna indicación en contra. Además, en el presente documento se puede hacer referencia a diversas realizaciones y ejemplos de la presente invención junto con alternativas para los diversos componentes de los mismos. Se entiende que no hay que interpretar tales realizaciones, ejemplos y alternativas como equivalentes de facto entre sí, sino que tienen que considerarse como representaciones independientes y autónomas de la presente invención.
Además, las características, estructuras o peculiaridades descritas pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. En la descripción anterior se proporcionan numerosos detalles específicos, tales como ejemplos de longitudes, anchuras, formas, etc., para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones de la invención. El experto en la técnica relevante reconocerá, sin embargo, que la invención se puede poner en práctica sin uno o más de los detalles específicos, o con otros métodos, componentes, materiales, etc. En otros casos, estructuras, materiales o funcionamientos bien conocidos no se muestran o describen en detalle para evitar oscurecer aspectos de la invención.
Si bien los ejemplos anteriores son ilustrativos de los principios de la presente invención en una o más aplicaciones particulares, será evidente para el experto en la técnica que se pueden realizar numerosas modificaciones en la forma, el uso y los detalles de implementación sin el ejercicio de la facultad inventiva, y sin apartarse de los principios y conceptos de la invención. Por consiguiente, no se pretende que la invención esté limitada, excepto por las reivindicaciones expuestas a continuación.
Los verbos "comprender' e "incluir' se utilizan en el presente documento como limitaciones abiertas que no excluyen ni requieren la existencia de también otras características no citadas. Las características citadas en las reivindicaciones dependientes se pueden combinar libremente entre sí a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, debe entenderse que el uso de "un" o "una", esto es, de una forma singular, a lo largo de este documento no excluye una pluralidad.
Aplicabilidad industrial
Al menos algunas realizaciones de la presente invención encuentran aplicación industrial en el posicionamiento de dispositivos electrónicos.
Lista de señales de referencia
Figure imgf000011_0001

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (400, 110) que comprende:
- un receptor (440) configurado para recibir al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta de cada una de al menos dos estaciones base no maestras, y un mensaje de datos de la estación base maestra, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y
- al menos un núcleo (410) de procesamiento configurado para determinar:
• en base a los mensajes inalámbricos recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y
• en base a, al menos en parte, la diferencia determinada de tiempos de llegada, una ubicación del aparato, caracterizado por
el mensaje de datos que comprende una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y por el aparato que está configurado para determinar la ubicación en base a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión del mensaje de datos desde la estación base maestra.
2. El aparato (400, 110) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aparato (400, 110) es una etiqueta (110).
3. El aparato (400, 110) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el mensaje de datos comprende marcas de tiempo que indican, para cada mensaje de respuesta, el punto en el tiempo en el que la estación base maestra recibió este mensaje de respuesta.
4. El aparato (400, 110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el aparato (400, 110) está configurado para registrar al menos una de las siguientes marcas: una marca de tiempo para cada mensaje de respuesta que indica cuándo el aparato (400, 110) recibió este mensaje de respuesta, una marca de tiempo para el mensaje inicial que indica cuándo el aparato (400, 110) recibió el mensaje inicial, y una marca de tiempo para el mensaje de datos que indica cuándo el aparato (400, 110) recibió el mensaje de datos.
5. El aparato (400, 110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que el aparato (400, 110) está configurado para recibir los mensajes inalámbricos usando una interfaz inalámbrica de banda ultra ancha, UWB.
6. El aparato (400, 110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aparato (400, 110) está configurado para determinar la ubicación del aparato sin transmitir ningún mensaje inalámbrico.
7. Un aparato (400, 150) que comprende:
- medios para transmitir (410, 440) un mensaje inicial, para recibir al menos un mensaje de respuesta desde al menos una estación base no maestra y para transmitir un mensaje de datos, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y
- medios para incluir (410, 440) en el mensaje inicial una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se transmite el mensaje inicial, y para incluir en el mensaje de datos, para cada mensaje de respuesta recibido, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que respectivo mensaje de respuesta fue recibido en el aparato,
caracterizado por
el mensaje de datos que comprende una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y por el aparato que está configurado para permitir que una etiqueta reciba el mensaje inicial, el al menos un mensaje de respuesta y el mensaje de datos para determinar su ubicación en base al menos en parte en una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato (400, 150) y su recepción en la estación base no maestra, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato (400, 150) y la transmisión del mensaje de datos desde el aparato (400, 150).
8. El aparato (400, 150) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los medios para transmitir (410, 440) comprenden un transceptor inalámbrico de banda ultra ancha.
9. Un método que comprende:
- recibir (610), en un aparato, al menos los siguientes mensajes inalámbricos: un mensaje inicial de una estación base maestra, al menos un mensaje de respuesta desde cada una de al menos dos estaciones base no maestras, y un mensaje de datos de la estación base maestra, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y
- determinar (620), en base a los mensajes inalámbricos recibidos, para la estación base maestra y cada estación base no maestra, una diferencia de tiempo de llegada desde el aparato, y determinar, al menos en parte, en base a la diferencia de tiempo determinada de llegada, una ubicación del aparato,
caracterizado por
el mensaje de datos que comprende una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y por el método que comprende determinar la ubicación adicionalmente en base a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión de la mensaje de datos desde la estación base maestra.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende adicionalmente determinar la ubicación adicionalmente en base a una relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial de la estación base maestra y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde la estación base maestra y la transmisión del mensaje de datos desde la estación base maestra.
11. El método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el que el mensaje de datos comprende marcas de tiempo que indican para cada mensaje de respuesta un punto en el tiempo en el que la estación base maestra recibió este mensaje de respuesta.
12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9-11, que comprende adicionalmente registrar al menos una de las siguientes marcas: una marca de tiempo para cada mensaje de respuesta que indica cuándo el aparato recibió este mensaje de respuesta, una marca de tiempo para el mensaje inicial que indica cuándo el aparato recibió el mensaje inicial, y una marca de tiempo para el mensaje de datos que indica cuándo el aparato recibió el mensaje de datos.
13. Un método en un aparato que comprende:
- transmitir un mensaje inicial, recibir al menos un mensaje de respuesta desde al menos una estación base no maestra, y transmitir un mensaje de datos, comprendiendo, el mensaje inicial, una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje inicial, y comprendiendo, el mensaje de datos, una marca de tiempo que indica un tiempo de transmisión del mensaje de datos, e
- incluir en el mensaje inicial una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se transmitió el mensaje inicial, e incluir en el mensaje de datos, para cada mensaje de respuesta recibido, una marca de tiempo que indica el punto en el tiempo en el que se recibió el mensaje de respuesta respectivo en el aparato,
caracterizado por
el mensaje de datos que comprende una marca de tiempo que indica el tiempo de transmisión del mensaje de datos, y por el método que comprende permitir que la etiqueta que recibe el mensaje inicial, el al menos un mensaje de respuesta y el mensaje de datos determinen su ubicación en base al menos en parte a un relación, determinada para cada estación base no maestra específica, entre un primer tiempo de retardo y un segundo tiempo de retardo, transcurriendo, el primer tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y su recepción en la estación base no maestra específica, y transcurriendo, el segundo tiempo de retardo, entre la transmisión del mensaje inicial desde el aparato y la transmisión del mensaje de datos desde el aparato.
14. Un programa informático que comprende instrucciones que, cuando el programa es ejecutado por un ordenador, hacen que el ordenador realice un método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 9 - 13.
ES19167300T 2018-04-11 2019-04-04 Posicionamiento inalámbrico Active ES2858366T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185350 2018-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2858366T3 true ES2858366T3 (es) 2021-09-30

Family

ID=66092178

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19167300T Active ES2858366T3 (es) 2018-04-11 2019-04-04 Posicionamiento inalámbrico
ES20210478T Active ES2962726T3 (es) 2018-04-11 2019-04-04 Posicionamiento inalámbrico

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20210478T Active ES2962726T3 (es) 2018-04-11 2019-04-04 Posicionamiento inalámbrico

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11131746B2 (es)
EP (2) EP3805780B1 (es)
ES (2) ES2858366T3 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111830463B (zh) * 2020-06-02 2023-02-21 广州南方卫星导航仪器有限公司 一种基于tdoa的定位系统、方法及存储介质
CN111711922A (zh) * 2020-06-12 2020-09-25 重庆邮电大学 一种基于LoRaWAN协议的小型发电机定位方法
JP2023538933A (ja) 2020-08-21 2023-09-12 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 電子デバイス、及び該電子デバイスの位置情報獲得方法
FI20215753A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-25 Iiwari Tracking Solutions Oy Determining the location of the node
CN116299171B (zh) * 2023-02-27 2023-10-20 青岛柯锐思德电子科技有限公司 一种基于码分多址的uwb tdoa定位方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2554417C (en) 2004-02-17 2010-11-23 Jadi, Inc. Ultra wide band navigation system with mobile base stations
US8838481B2 (en) * 2011-07-26 2014-09-16 Golba Llc Method and system for location based hands-free payment
US8214147B2 (en) * 2007-03-21 2012-07-03 Nav-Track, Inc. Navigation unit and base station
US8463292B2 (en) * 2009-06-29 2013-06-11 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) TDOA—based reconstruction of base station location data
US8547870B2 (en) * 2011-06-07 2013-10-01 Qualcomm Incorporated Hybrid positioning mechanism for wireless communication devices
US8909244B2 (en) 2011-06-28 2014-12-09 Qualcomm Incorporated Distributed positioning mechanism for wireless communication devices
US9661603B2 (en) * 2013-08-30 2017-05-23 Qualcomm Incorporated Passive positioning utilizing beacon neighbor reports
US9445227B2 (en) 2013-08-30 2016-09-13 Qualcomm Incorporated Passive positioning utilizing round trip time information
CN115314836A (zh) 2015-05-29 2022-11-08 维里蒂股份公司 用于调度定位信号传输和操作自定位装置的方法和系统
EP3314964B1 (en) * 2015-06-25 2019-05-15 Sony Corporation Method and system for determining a location of a client device, a client device apparatus and a network device apparatus
US9699628B2 (en) * 2015-07-31 2017-07-04 Verizon Patent And Licensing Inc. Message blocker
US10568064B2 (en) * 2017-08-23 2020-02-18 Locix, Inc. Systems and methods for precise radio frequency localization using time difference of arrival
CN108024329A (zh) * 2017-12-13 2018-05-11 深圳市中舟智能科技有限公司 一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法和设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP3553550A1 (en) 2019-10-16
EP3553550B1 (en) 2020-12-02
EP3805780B1 (en) 2023-11-01
EP3805780C0 (en) 2023-11-01
US20190317183A1 (en) 2019-10-17
US11131746B2 (en) 2021-09-28
ES2962726T3 (es) 2024-03-20
EP3805780A1 (en) 2021-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2858366T3 (es) Posicionamiento inalámbrico
US11373522B2 (en) Vehicle ranging and positioning
ES2865401T3 (es) Sistemas y procedimientos para soportar múltiples configuraciones para señales de referencia de posicionamiento en una red inalámbrica
ES2828023T3 (es) Sincronización de la función de sincronización de temporización (TSF) parcial en el protocolo de medición de temporización fina (FTM)
ES2569036T3 (es) Procedimiento de determinación de una posición en un sistema de comunicaciones inalámbricas y aparato para el mismo
TW201911771A (zh) 藉由一定位參考信號之波束成形以促進位置制定之系統及方法
US8687560B2 (en) Unsynchronized time-of-flight-based wireless positioning system using network broadcasts
US20150208198A1 (en) Method and apparatus for positioning mobile terminal
US20230051054A1 (en) Secondary positioning reference signals for non-terrestrial networks in 5g new radio
EP3251436A1 (en) Otdoa in unlicensed band for enhancements of horizontal and vertical positioning
US20170339526A9 (en) Method and Apparatus for Indoor Location Estimation Among Peer-To-Peer Devices
Bonafini et al. Evaluating indoor and outdoor localization services for LoRaWAN in Smart City applications
CN109964142A (zh) 在无线电帧中检测窄带定位参考信号nprs位置的方法
EP4163660A2 (en) Wireless positioning
US20210112521A1 (en) A method, apparatus and system for determining a position of a wireless device
US20230048739A1 (en) Positioning in a wireless communication network
US20220413085A1 (en) Node positioning
US11743846B2 (en) Sounding signals for sub-meter base station localization
EP4152839A1 (en) Sidelink communications in cellular communication networks
US20230101594A1 (en) Method and apparatus for positioning using image and radio signals
Djaja-Josko New synchronization method for UWB TDOA based localization system utilizing two reference nodes
US20220326371A1 (en) Position estimation for emtiters outside line of sight of fixed network nodes
Vashistha High resolution indoor localization system using ultra wideband impulse radio
WO2023164379A1 (en) Uplink-tdoa enhancements for ultra-wideband (uwb)
WO2024059372A1 (en) Wideband-assisted ultra-wideband (uwb) sensing