NL1032485C2

NL1032485C2 - Position determination system and building protection arrangement involve operative method

Info

Publication number: NL1032485C2
Application number: NL1032485A
Authority: NL
Inventors: Sybren Anton Stuevel; Peter Ignacz Blok; Leendert Torenvliet
Original assignee: Univ Amsterdam
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-13

Abstract

The position determination system and building protection arrangement involve an appropriate operative method. A configuration involves a portable device (10) and fixed stations (12) located in rooms of a building of which individual walls (14) of a passage (16) and rooms (18) are involved. The fixed stations are wireless access points and the portable device is a portable computer, such as a personal digital assistant with a wireless receiver and preferably a transmitter. The portable device receives signals from the fixed stations. The portable device measures the strength of the signals received from each fixed station. The received signal strengths are a function of the distance between the portable device and the different fixed stations. Based on the measured signal strengths the position of the portable device is determined. However, the received signal strengths are dependent upon several factors, such as the sensitivity of the receiver, whereby a position determination cannot be entirely reliable for a number of reasons. Nevertheless, it appears that the effect of such factors can be eliminated by the use of the measured received signal strengths from several stations.

Description

Titel: Positiebepalingssysteem en gebouwbewakingssysteem en werkwijze voor positiebepaling en gebouwbewaking.Title: Position determination system and building monitoring system and method for position determination and building monitoring.

De uitvinding een systeem voor positiebepaling en een systeem voor gebouwbewaking voorzien van een dergelijk systeem voor positiebepaling en werkwijzen hiervoor.The invention a system for position determination and a system for building monitoring provided with such a system for position determination and methods for this.

5 Er zijn verschillende systemen bekend de positie van personen te volgen die zich door een gebouw bewegen. EP 1431941 beschrijft een systeem waarin een persoon een kaart bij zich draagt met daarop een tag IC. In het gebouw worden detectors opgesteld en wanneer de persoon zich binnen bereik van een detector begeeft zendt het tag IC een identificatiecode 10 uit die door de detector wordt op gevangen en doorgestuurd naar een centrale. De centrale registreert bij welke detectors de persoon gedetecteerd is. Elke detector definieert zodoende één positie waar een persoon gedetecteerd kan worden. Een dergelijk systeem heeft het nadeel dat een groot aantal speciale detectoren nodig is om de positie van de persoon met 15 enige nauwkeurigheid te bepalen.5 Various systems are known to track the position of people moving through a building. EP 1431941 describes a system in which a person carries a card with a tag IC on it. Detectors are set up in the building and when the person enters the range of a detector, the tag IC transmits an identification code 10 which is captured by the detector and forwarded to a center. The control panel records the detectors at which the person was detected. Each detector thus defines one position where a person can be detected. Such a system has the disadvantage that a large number of special detectors are required to determine the position of the person with some accuracy.

Een efficiëntere positiebepaling voor het volgen van personen is in principe mogelijk met een systeem van bakens. Zo kan bijvoorbeeld met het bekende GPS de positie van personen gemeten worden door de reistijd van signalen van verschillende satellieten op bekende posities naar een 20 onbekende positie van een ontvanger te meten. GPS signalen kunnen echter binnen gebouwen vaak slecht ontvangen worden.A more efficient position determination for following people is in principle possible with a beacon system. For example, with the known GPS the position of persons can be measured by measuring the travel time of signals from different satellites at known positions to an unknown position of a receiver. However, GPS signals can often be poorly received within buildings.

US octrooi No 6,181,253 beschrijft een systeem waarin naast ontvangst van signalen in de nabijheid van detectoren gebruik gemaakt wordt van bakens binnen die speciaal voor positiebepaling binnen een 25 gebouw (een gevangenis) worden opgesteld. In dit systeem kan de positie worden bepaald aan de hand van faseverschillen van ontvangen signalen, 1032485 2 die van de reistijd van de bakens afhankelijk zijn. Voor dit soort positiebepaling is echter een speciaal systeem nodig dat zorgt voor een verband tussen de fase van de signalen van verschillende bakens, dan wel een speciaal meetsysteem dat reistijden van signalen kan meten.US patent No. 6,181,253 describes a system in which, in addition to receiving signals in the vicinity of detectors, beacons are used that are specially arranged for position determination within a building (a prison). In this system the position can be determined on the basis of phase differences of received signals, which are dependent on the travel time of the beacons. However, this type of position determination requires a special system that ensures a relationship between the phase of the signals from different beacons, or a special measuring system that can measure travel times of signals.

5 Het is ook bekend om de positie van mobiele telefoons te meten met behulp van base stations van een mobiel telefoonsysteem zoals het GSM systeem. In de eenvoudigste vorm wordt de positie afgeleid uit de identiteit van het base station dat signalen van de mobiele telefoon ontvangt (of waarvan de mobiele telefoon signaal ontvangt), net als in een tag systeem.It is also known to measure the position of mobile telephones using base stations of a mobile telephone system such as the GSM system. In the simplest form, the position is derived from the identity of the base station that receives signals from the mobile phone (or from which the mobile phone receives signal), just like in a tag system.

10 US 5,873,048 en US 6,121,927 beschrijven hoe daarbij bijvoorbeeld gebruik gemaakt kan worden van richtingsgevoelige antennes, waarmee de richting bepaald wordt van waaruit signalen van een mobiel station (mobiele telefoon) ontvangen wordt. US 5,883,598 beschrijft hoe de gemeten amplitude van verschillende ontvangen signalen gebruikt kunnen worden 15 om verschillend gewicht te geven aan verschillende metingen. Ook voor dergelijke positiebepaling zijn speciale meetvoorzieningen nodig, zoals richtingsgevoelige antennes.US 5,873,048 and US 6,121,927 describe how, for example, use can be made of direction-sensitive antennas, with which the direction is determined from which signals from a mobile station (mobile telephone) are received. US 5,883,598 describes how the measured amplitude of different received signals can be used to give different weights to different measurements. Special measurement facilities, such as directional antennas, are also required for such position determination.

Het is, onder meer, een doel van de uitvinding om te voorzien in een 20 systeem dat gebruik maakt van positiebepaling, waarin geen speciale bakens nodig zijn. In een uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt wordt van een draagbare inrichting die ingericht is voor data-communicatie met vaste toegangsstations van een datacommunicatie netwerk in een gebouw, zoals bijvoorbeeld een WiFi netwerk. Met de draagbare inrichting worden 25 draadloze signalen van één of meer van de vaste toegangsstations ontvangen. Van de ontvangen draadloze signalen worden eigenschappen gemeten, zoals bijvoorbeeld signaalsterktes voor elk van de ontvangen toegangstations. Uit de gemeten eigenschappen en informatie over vooraf bepaalde posities van de één of meer vaste toegangsstations wordt een 30 positie van de draagbare inrichting berekend. Zodoende wordt het 3 datacommunicatie netwerk in het gebouw dubbel gebruikt: voor communicatie en plaatsbepaling.It is, inter alia, an object of the invention to provide a system that makes use of position determination in which no special beacons are required. In one embodiment use is made of a portable device which is adapted for data communication with fixed access stations of a data communication network in a building, such as for example a WiFi network. With the portable device, wireless signals are received from one or more of the fixed access stations. Properties of the received wireless signals are measured, such as, for example, signal strengths for each of the received access stations. A position of the portable device is calculated from the measured properties and information about predetermined positions of the one or more fixed access stations. In this way, the 3 data communication network in the building is used twice: for communication and location.

In een uitvoeringsvorm omvatten de gemeten eigenschappen signaalsterktes van de ontvangen draadloze signalen van minstens twee 5 vaste toegangsstations. In deze uitvoeringsvorm wordt de positie berekend wordt door weging van de vooraf bepaalde posities van de tenminste twee vaste toegangsstations waarbij per toegangsstation een gewicht toegekend wordt dat groter is naarmate de signaalsterkte van het toegangsstation groter is ten opzichte van de signaalsterkte van de andere toegangsstations.In one embodiment, the measured properties include signal strengths of the received wireless signals from at least two fixed access stations. In this embodiment, the position is calculated by weighting the predetermined positions of the at least two fixed access stations, whereby a weight is assigned per access station that is greater as the signal strength of the access station is greater than the signal strength of the other access stations.

10 Het is gebleken dat het gebruik van signaalsterktes tot robuuste metingen leidt, zonder dat significante extra meetvoorzieningen nodig zijn boven op wat al nodig is voor communicatie. Bijvoorkeur worden de vooraf bepaalde posities van de tenminste drie vaste toegangsstations gewogen waarvan signalen ontvangen zijn. Dit maakt het mogelijk om de gemeten posities niet 15 te beperken tot discrete posities, terwijl de positiebepaling robuust is.10 It has been found that the use of signal strengths leads to robust measurements, without the need for significant additional measurement facilities on top of what is already needed for communication. Preferably, the predetermined positions of the at least three fixed access stations from which signals have been received are weighted. This makes it possible not to limit the measured positions to discrete positions, while the position determination is robust.

De berekende posities kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden om één of meer deuren afhankelijk van de berekende positie automatisch te ontsluiten en/of sluiten, en/of om apparatuur in een geselecteerde zone van het gebouw te activeren.The calculated positions can be used, for example, to automatically unlock and / or close one or more doors depending on the calculated position, and / or to activate equipment in a selected area of the building.

2020

Deze en andere doelstellingen en voordelige eigenschappen zullen verder duidelijk worden aan de hand van een beschrijving van voorbeelden van uitvoeringsvormen onder verwijzing naar bijgevoegde figuren Hierin toont 25 Figuur leen configuratie van een draagbare inrichting en vaste stations Figuur 2 schematisch een schakeling van een draagbare inrichting Figuur 3 een systeem met een draagbare inrichting en vaste stationsThese and other objects and advantageous features will further become clear on the basis of a description of examples of embodiments with reference to the attached figures. Figure 1 shows a configuration of a portable device and fixed stations Figure 2 shows schematically a circuit of a portable device Figure 3 a system with a portable device and fixed stations

Figuur 1 toont een configuratie van een draagbare inrichting 10 en 30 vaste stations 12 opgesteld in ruimtes van een gebouw, waarvan bij wijze 4 van voorbeeld enkele wanden 14 van een gang 16 en kamers 18 getoond worden. Vaste stations 12 zijn bijvoorbeeld WIFI access point stations (overeenkomstig de IEEE norm 802.11) en draagbare inrichting 10 is bijvoorbeeld een draagbare computer zoals een PDA (Personal Digital 5 Assistant) met een WiFi ontvanger en bijvoorkeur ook een zender.Figure 1 shows a configuration of a portable device 10 and fixed stations 12 arranged in rooms of a building, of which, by way of example 4, some walls 14 of a corridor 16 and rooms 18 are shown. Fixed stations 12 are, for example, WIFI access point stations (in accordance with IEEE standard 802.11) and portable device 10 is, for example, a portable computer such as a PDA (Personal Digital 5 Assistant) with a WiFi receiver and preferably also a transmitter.

Gestreepte lijnen geven vaste stations 12 aan waarvan draagbare inrichting 10 signalen ontvangt. In het gegeven voorbeeld wordt aangenomen dat de andere vaste stations 12 niet ontvangen worden (of althans niet met voldoende signaalsterkte om bij positiebepaling gebruikt te worden).Dashed lines indicate fixed stations 12 from which portable device 10 receives signals. In the given example, it is assumed that the other fixed stations 12 are not received (or at least not with sufficient signal strength to be used in position determination).

10 In bedrijf ontvangt draagbare inrichting 10 signalen van de vaste stations 12. Draagbare inrichting 10 meet voor elk vast station de sterkte van het ontvangen signaal. De ontvangen signaalsterktes zijn een functie van de afstanden tussen de draagbare inrichting 10 en de verschillende stations 12. Aan de hand van de gemeten signaal sterktes wordt de positie 15 van het draagbare station bepaald. Hiervoor zijn uiteenlopende methodes mogelijk.In operation, portable device 10 receives signals from the fixed stations 12. Portable device 10 measures the strength of the received signal for each fixed station. The received signal strengths are a function of the distances between the portable device 10 and the different stations 12. The position of the portable station is determined on the basis of the measured signal strengths. Various methods are possible for this.

Vanuit een theoretisch model kan, als de uitgezonden signaalsterktes van de vaste stations 12 bekend zijn, de positie in een gang al met de signaalsterkte van één vast station en de voorafbepaalde positie 20 van dat vaste station berekend worden. De signaalsterkte is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand en evenredig met de uitgezonden signaalsterkte. Uit de verhouding van de uitgezonden signaalsterkte en de ontvangen signaalsterkte kan zodoende in theorie de afstand tot het vaste station 12 berekend worden. Gecombineerd met de 25 informatie dat de draagbare inrichting zich in een gang 16 bevindt en informatie over de voorafbepaalde positie van het vaste station 12 ten opzichte van de gang 16 kan hieruit een positie bepaald worden. In praktijk blijkt echter vaak de ontvangen signaalsterkte van meer factoren afhangt, zoals de gevoeligheid van de ontvanger, waardoor een dergelijke positie 30 bepaling onder een aantal omstandigheden onvoldoende betrouwbaar kan 5 blijken. Het is echter gebleken dat het effect van dergelijke factoren goed geëlimineerd kunnen worden door gebruik te maken van de gemeten ontvangen signaalsterkte van meerdere stations. De resulterende uitdrukking voor de gemeten positie wordt in dat geval een gewogen som 5 van bekende posities van de ontvangen stations, gewogen met weegfactoren die afhangen van de gemeten ontvangst sterkte van de stations.From a theoretical model, if the transmitted signal strengths from the fixed stations 12 are known, the position in a corridor can already be calculated with the signal strength of one fixed station and the predetermined position 20 of that fixed station. The signal strength is inversely proportional to the square of the distance and proportional to the transmitted signal strength. Thus, in theory, the distance to the fixed station 12 can be calculated from the ratio of the transmitted signal strength and the received signal strength. Combined with the information that the portable device is in a corridor 16 and information about the predetermined position of the fixed station 12 relative to the corridor 16, a position can be determined therefrom. In practice, however, it often appears that the received signal strength depends on more factors, such as the sensitivity of the receiver, so that such a position determination may prove insufficiently reliable under a number of circumstances. However, it has been found that the effect of such factors can be well eliminated by making use of the measured signal strength received from multiple stations. The resulting expression for the measured position in that case becomes a weighted sum of known positions of the stations received, weighted with weighting factors that depend on the measured reception strength of the stations.

Wanneer metingen van ontvangen signaalsterktes van twee vaste stations 12 beschikbaar zijn kan het bijvoorbeeld effect van een factor zoals gevoeligheid van de ontvanger of laterale positie ten opzichte van de 10 verbindingslijn tussen vaste stations 12 geëlimineerd worden.When measurements of received signal strengths from two fixed stations 12 are available, for example, the effect of a factor such as sensitivity of the receiver or lateral position with respect to the connecting line between fixed stations 12 can be eliminated.

Bij gebruik van ontvangen signaalsterktes van drie of meer stations is het in principe mogelijk om de afhankelijkheid van meerdere factoren tegelijkertijd te elimineren. In een uitvoeringsvorm wordt hiertoe een minimale en een maximale signaalsterkte MIN en MAX bepaald, van de 15 vaste stations 12 die respectievelijk het zwakst en het sterkst ontvangen worden. Voor het bepalen van de positie van de draagbare inrichting 10 worden de voor afbepaalde posities van de verschillende vaste stations 12 gewogen . Dit kan bijvoorbeeld volgens de formule 20 R = (Som Wi Ri)/ (Som Wi)When using received signal strengths from three or more stations, it is in principle possible to eliminate the dependence on several factors simultaneously. In one embodiment, a minimum and a maximum signal strength MIN and MAX is determined for this purpose, of the 15 fixed stations 12 which are received respectively the weakest and the strongest. To determine the position of the portable device 10, the predetermined positions of the different fixed stations 12 are weighted. This can be done, for example, according to the formula 20 R = (Som Wi Ri) / (Som Wi)

Hierin zijn Wi voor i=l, 2, gewichten voor de verschillende vaste stations 12, geïndexeerd met i=l,2,... en Ri zijn voorafbepaalde positievectoren van de verschillend vaste stations 12. De sommaties van WiRi en Wi zijn over alle 25 ontvangen vaste stations 12 (geïndexeerd met i). De deling dient ter normering. De gewichten Wi worden bepaald afhankelijk van de gemeten sterkte Si van de signalen die door draagbare inrichting 10 ontvangen worden. In een uitvoeringsvorm gebeurt dit door eerst te normeren volgens 30 Ai= ( Si - Min)/(MAX-MIN) 6 (de normering op (MAX-MIN) kan desgewenst ook in de normering van de positieberekening worden opgenomen). De gewichten Wi voor de verschillende vaste stations worden bijvoorkeur gekozen worden als het 5 kwadraat van Ai. Dit blijkt de beste resultaten op te leveren, maar andere verbanden waarin het gewicht Wi toeneemt met toenemende Ai kunnen ook gebruikt worden. Op deze wijze is de positiebepaling alleen afhankelijk van relatieve signaalsterktes, waardoor het effect van de gevoeligheid van de draagbare inrichting 10 en beïnvloeding van de signaalsterkte door de 10 geometrie van het betrokken gebouw grotendeels geëlimineerd wordt.Herein, Wi for i = 1, 2 are weights for the different fixed stations 12, indexed with i = 1, 2, ... and Ri are predetermined position vectors of the different fixed stations 12. The summations of WiRi and Wi are over all 25 received fixed stations 12 (indexed with i). The division serves as a standard. The weights Wi are determined depending on the measured strength Si of the signals received by portable device 10. In one embodiment this is done by first standardizing according to Ai = (Si-Min) / (MAX-MIN) 6 (the standardization on (MAX-MIN) can also be included in the standardization of the position calculation if desired). The weights Wi for the different fixed stations are preferably chosen as the square of Ai. This appears to yield the best results, but other relationships in which the weight Wi increases with increasing Ai can also be used. In this way, the position determination is only dependent on relative signal strengths, whereby the effect of the sensitivity of the portable device 10 and influencing the signal strength by the geometry of the building concerned is largely eliminated.

Verder moet worden opgemerkt dat het gaat om het principe van wegen afhankelijk van de genormaliseerde signaalsterkte en niet om de preciese manier waarop gewogen wordt. Zo kan bijvoorbeeld in plaats van de signaalsterkte S één of andere monotone functie van de signaalsterkte 15 gebruikt worden, bijvoorbeeld de logaritme, en kunnen ook gewichten gebruikt worden die op een andere manier toenemen met toenemende genormaliseerde signaalsterkte.It should also be noted that it is about the principle of weighing dependent on the normalized signal strength and not about the precise way in which weighing. For example, instead of the signal strength S, some monotonic function of the signal strength 15 can be used, for example the logarithm, and weights can also be used that increase in another way with increasing normalized signal strength.

Hoewel bijvoorkeur gebruik gemaakt wordt van signaalsterktes van drie of meer stations, kan worden op gemerkt dat de gebruikte formules 20 ook van toepassing zijn in het geval dat signalen van twee stations worden ontvangen, of zelfs voor één station als op de plaats van MIN een getal ingevuld wordt dat iets kleiner is de minimale (enige) ontvangen sterkte.Although use is preferably made of signal strengths of three or more stations, it can be noted that the formulas used also apply in the case that signals from two stations are received, or even for one station if at the location of MIN a number it is entered that the amount of power received is slightly smaller.

Doordat er de nodige vrijheid is wat betreft de manier van wegen zal het resultaat in veel gevallen niet exacte evenredig zijn met positie van 25 de draagbare inrichting opleveren, maar een grootheid die nagenoeg eenduidig samenhangt met deze positie (hoewel deze grootheid plaatselijk sterker van de positie afkan hangen dan elders). Zonodig kan nadien voor deze samenhang worden gecorrigeerd.Because there is the necessary freedom with regard to the weighing method, the result will in many cases not be exactly proportional to the position of the portable device, but will produce a quantity that is almost unambiguously associated with this position (although this quantity is locally stronger from the position) may depend on others). If necessary, adjustments can be made for this connection afterwards.

Figuur 2 toont schematisch een draagbare inrichting. De inrichting 30 bevat een antenne 20, een antenne schakelaar 22, een analoog pre- 7 processing circuit 23, een decodeercircuit 24, een processor 25, een encodeercircuit 26 een analoog postprocessing circuit 27 en een meetcircuit 28. De antenne 20 is via antenneschakelaar 22, analoog pre-processing circuit 23 en decodeercircuit 24 aan processor 25 gekoppeld voor het 5 ontvangen van datacommunicatie via draadloze signalen. Processor 25 is via encodeercircuit 26, analoog postprocessing circuit 27 en antenneschakelaar 22 aan antenne 20 gekoppeld voor het uitzenden van datacommunicatie via draadloze signalen. Meetcircuit 28 is aan een uitgang van analoog pre-processingcircuit 23 gekoppeld en heeft een uitgang gekoppeld aan processor 10 25.Figure 2 shows schematically a portable device. The device 30 includes an antenna 20, an antenna switch 22, an analog pre-processing circuit 23, a decoding circuit 24, a processor 25, an encoding circuit 26, an analog post-processing circuit 27 and a measuring circuit 28. The antenna 20 is via antenna switch 22 analogue pre-processing circuit 23 and decoding circuit 24 coupled to processor 25 for receiving data communication via wireless signals. Processor 25 is coupled to antenna 20 via encoding circuit 26, analogue post-processing circuit 27 and antenna switch 22 for transmitting data communication via wireless signals. Measuring circuit 28 is coupled to an output of analog pre-processing circuit 23 and has an output coupled to processor 10.

In bedrijf ontvangt antenne 20 draadloze signalen die door analoog pre-processing circuit 23 versterkt en zonodig geconverteerd worden, waarbij een verband blijft bestaan tussen de sterkte van het ontvangen signaal en de sterkte van hert signaal dat resulteert uit het analoge 15 preprocessing. Decodeercircuit 24 decodeert digitale boodschappen uit het resulterende signaal en stuurt data uit de boodschappen naar processor 25. Processor 25 verwerkt deze data. Processor 25 kan zelf ook data voor verzenden genereren. Deze data wordt door encodeercircuit 26 omgezet in zendsignalen waarop boodschappen gemoduleerd zijn. Deze zendsignalen 20 worden zonodig versterkt en/of geconverteerd door analoog postprocessing circuit 27 en via antenne 20 uitgezonden.In operation, antenna 20 receives wireless signals which are amplified by analogue pre-processing circuit 23 and converted if necessary, whereby a relationship remains between the strength of the received signal and the strength of the signal resulting from the analogue preprocessing. Decoding circuit 24 decodes digital messages from the resulting signal and sends data from the messages to processor 25. Processor 25 processes this data. Processor 25 itself can also generate data for transmission. This data is converted by encoding circuit 26 into transmission signals on which messages are modulated. These transmission signals 20 are amplified and / or converted by analogue post-processing circuit 27 and transmitted via antenna 20 if necessary.

Ontvangen signalen van verschillende vaste stations (niet getoond) zijn bijvoorbeeld te onderscheiden door adresinformatie in headers van de ontvangen boodschappen. Meetcircuit meet de sterkte van ontvangen 25 signalen (bijvoorbeeld per boodschap, of voor pilot boodschappen) en processor 25 registreert de gemeten sterktes in samenhang met een identificatie van de vaste te stations waarvan de signalen afkomstig zijn. Meetcircuits voor het meten van signaalsterktes zijn op zich bekend. Ze kunnen bijvoorbeeld een analoog digitaal omzetter omvatten, gevolgd door 30 een rekencircuit dat piekwaardes, of gemiddelde kwadraten enzovoort van 8 signaalwaardes berekent, of een analoge piekdetector etc. gevolgd door een analoog digitaal omzetter.For example, received signals from different fixed stations (not shown) can be distinguished by address information in headers of the received messages. Measuring circuit measures the strength of received signals (for example per message, or for pilot messages) and processor 25 registers the measured strengths in connection with an identification of the fixed stations from which the signals originate. Measuring circuits for measuring signal strengths are known per se. For example, they may comprise an analog digital converter, followed by a calculation circuit that calculates peak values, or average squares, etc., of 8 signal values, or an analog peak detector, etc., followed by an analog digital converter.

Vervolgens worden de gemeten sterktes gebruikt om een positie van de draagbare inrichting te berekenen. Dit kan op verschillende 5 manieren. In een uitvoeringsvorm zendt processor 25 via antenne 20 verzoeken uit voor informatie over de positie van de vaste stations, of althans van de vaste stations waarvoor sterktemetingen geregistreerd zijn, bijvoorbeeld aan de hand van de ontvangen adressen. Processor 25 ontvangt vervolgens via antenne 20 gegevens over de gevraagde posities van de vaste 10 stations en berekent een positie van het draagbare station aan de hand van deze gegevens en de gemeten sterktes. Daarbij wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van sterktemetingen die gedurende een recent tijdsinterval van voorafbepaalde (korte) duur (bijvoorbeeld minder dan 1 seconde) gemeten zijn. Processor 25 kan vervolgens een resultaat van de berekening via 15 antenne 20 versturen, bij voorkeur terug naar één of meer van de vaste stations 12 (bijvoorbeeld volgens het Wifi protocol). Zodoende worden deze vaste stations voor zowel communicatie en plaatsbepaling gebruikt.The measured strengths are then used to calculate a position of the portable device. This can be done in different 5 ways. In one embodiment, processor 25 transmits via antenna 20 requests for information about the position of the fixed stations, or at least of the fixed stations for which strength measurements have been recorded, for example on the basis of the received addresses. Processor 25 then receives via antenna 20 data about the requested positions of the fixed 10 stations and calculates a position of the portable station based on this data and the measured strengths. For this, use is made, for example, of strength measurements which have been measured during a recent time interval of predetermined (short) duration (e.g. less than 1 second). Processor 25 can then send a result of the calculation via antenna 20, preferably back to one or more of the fixed stations 12 (for example according to the Wifi protocol). These fixed stations are therefore used for both communication and positioning.

In een andere uitvoeringsvorm verzendt processor 25 via antenne 20 meetresultaten samen met informatie over de vaste stations waarvoor 20 deze gemeten zijn. Ook hier gebeurt de verzending bijvoorkeur terug naar één of meer van de vaste stations 12 (bijvoorbeeld volgens het Wifi protocol). In dit geval kan een gelijksoortige berekening van de posities in een centrale processor uitgevoerd worden. In een verdere uitvoeringvorm zijn de vooraf bepaalde posities van alle vaste stations 12 al vooraf in de draagbare 25 inrichting opgeslagen en leest processor 25 de benodigde posities intern uit.In another embodiment, processor 25 transmits via antenna 20 measurement results together with information about the fixed stations for which they have been measured. Here too, the transmission preferably takes place back to one or more of the fixed stations 12 (for example according to the Wifi protocol). In this case, a similar calculation of the positions in a central processor can be performed. In a further embodiment, the predetermined positions of all fixed stations 12 are already stored in advance in the portable device and processor 25 reads the required positions internally.

Figuur 3 toont een systeem met een draagbare inrichting 10 en vaste stations 12 en verder een beheer-processor 30, als voorbeeld van een beheer-eenheid, en actuatoren 34 verbonden via een vast netwerk 36.Figure 3 shows a system with a portable device 10 and fixed stations 12 and furthermore a management processor 30, as an example of a management unit, and actuators 34 connected via a fixed network 36.

Verder is voorzien in een opslageenheid 32 die aan beheersprocessor 30 30 gekoppeld is. Actuatoren 34 zijn bijvoorbeeld aan sluitingen van 9 verschillende deuren in het gebouw gekoppeld. Vaste stations 12 zijn bijvoorbeeld op zich bekende WIFI access points.Furthermore, a storage unit 32 is provided which is coupled to control processor 30. For example, actuators 34 are coupled to closures of 9 different doors in the building. Fixed stations 12 are, for example, WIFI access points known per se.

Hoewel in de getoonde uitvoeringsvorm alle vaste stations 12 aan het netwerk 36 gekoppeld zijn voor doorgifte van informatie kan ook gebruik 5 gemaakt worden van een uitvoeringsvorm waarin slechts een deel van de vaste stations 12 aan het netwerk gekoppeld is. Het andere deel dient dan uitsluitend voor positiebepaling.Although in the embodiment shown all fixed stations 12 are coupled to the network 36 for transmission of information, use can also be made of an embodiment in which only a part of the fixed stations 12 is coupled to the network. The other part then only serves for determining the position.

In bedrijf is informatie over de vooraf bepaalde positie van verschillende vaste stations opgeslagen in opslageenheid 32. Deze posities 10 zijn vooraf bepaald in de zin dat zij al vóór het ontvangen van de signalen bekend zijn, bijvoorbeeld aan de hand van tekeningen van het gebouw en de locatie van de vaste stations daarin, of door opmeten van de posities gedurende een installatie fase. Aan de hand van deze informatie en resultaten van sterktemetingen over signalen die door draagbare inrichting 15 10 van vaste stations 12 ontvangen worden wordt op de bovenbeschreven wijze een positie van draagbare inrichting 10 uitgerekend.In operation, information about the predetermined position of different fixed stations is stored in storage unit 32. These positions are predetermined in the sense that they are already known before receiving the signals, for example on the basis of drawings of the building and the building. location of the fixed stations therein, or by measuring the positions during an installation phase. On the basis of this information and results of strength measurements on signals received by portable device 10 from fixed stations 12, a position of portable device 10 is calculated in the manner described above.

In een toepassing bestuurt beheersprocessor 30 aan de hand van deze positie het activeren van apparatuur in een zone waarin de gemeten positie van de draagbare inrichting zich bevindt, of wordt de aanwezigheid 20 van de draagbare inrichting geregistreerd in een electronisch logboek, of wordt een waarschuwingssignaal uitgestuurd. De apparatuur kan bijvoorbeeld verlichting en/of beveiligingscamera's omvatten. Meer algemeen naast, of in plaats van, apparatuur zoals lampen en/of camera's ook andere apparatuur geactiveerd worden. Het gebouw wordt bijvoorbeeld 25 opgedeeld in een veeltal van dergelijke zones, waarbij telkens de apparatuur in één of enkele geactiveerd wordt, geselecteerd afhankelijk van de gemeten positie.In an application, on the basis of this position, control processor 30 controls the activation of equipment in a zone in which the measured position of the portable device is located, or the presence of the portable device is recorded in an electronic logbook, or a warning signal is sent out . The equipment may, for example, comprise lighting and / or security cameras. More generally, in addition to, or instead of, equipment such as lamps and / or cameras, other equipment is also activated. The building is, for example, divided into a plurality of such zones, in which case the equipment is activated in one or a few, selected depending on the measured position.

In een toepassing op toegangscontrole bestuurt beheersprocessor 30 aan de hand van deze positie de ontsluiting van deuren door middel van 30 actuatoren 34. Beheersprocessor 30 associeert draagbare inrichting 10 met 10 een set van toegangsprivileges, die bepalen tot welke ruinates van het gebouw (en eventueel op welke tijd) aan de drager van de draagbare inrichting toegang verleend mag worden. Wanneer uit de berekende positie volgt dat de draagbare inrichting 10 in de buurt van een bepaalde deur is 5 en de toegangsprivileges bepalen dat de drager toegang mag hebben tot de ruimte achter de deur dan stuurt beheersprocessor 30 een signaal naar de actuator 34 van de betrokken deur, om openen van de deur mogelijk te maken.In an application for access control, management processor 30 controls the opening of doors by means of actuators 34 on the basis of this position. Management processor 30 associates portable device 10 with a set of access privileges, which determine to which ruinates of the building (and possibly which time) access may be granted to the wearer of the portable device. If it follows from the calculated position that the portable device 10 is in the vicinity of a specific door and the access privileges determine that the wearer may have access to the space behind the door, then control processor 30 sends a signal to the actuator 34 of the door concerned. , to allow opening of the door.

In andere toepassingen kan het besturen van het openen van 10 deuren niet nodig zijn. Zo kan het systeem bijvoorbeeld ook gebruikt worden om bij te houden in waar een drager van de draagbare inrichting geweest is, als een vorm van aanwezigheidsregistratie of om servicekosten in rekening te brengen enzovoort.In other applications, controlling the opening of 10 doors may not be necessary. For example, the system can also be used to keep track of where a wearer of the portable device has been, as a form of presence registration or to charge service costs and so on.

Als alternatief voor de berekening aan de hand van signaalsterkte 15 zou ook gebruik gemaakt kunnen worden van metingen aan de fase of metingen aan de reistijd van signalen vanuit verschillende vaste stations 12, waaruit de afstand tot de vaste stations kan worden berekend. Ook dit levert bruikbare posities op. Ook kan met richtingsgevoelige antennes gewerkt worden, bijvoorbeeld door te meten in welke richting uitzending 20 van signalen vanuit een vast station 12 een maximale signaalsterkte op draagbare inrichting 10 oplevert. Beiden vereisen echter aangepaste vaste stations die voorzien in synchronisatie of lichtgevoeligheid.As an alternative to the signal strength 15 calculation, use could also be made of phase measurements or travel time measurements of signals from different fixed stations 12, from which the distance to the fixed stations can be calculated. This also provides usable positions. It is also possible to work with direction-sensitive antennas, for example by measuring in which direction transmission of signals from a fixed station 12 yields a maximum signal strength on portable device 10. However, both require adapted fixed stations that provide synchronization or light sensitivity.

Verder is gebleken dat onder sommige omstandigheden, bijvoorbeeld afhankelijk van een bewegingssnelheid, metingen op basis van 25 reistijd of fase grillige en onvoldoende robuuste resultaten kunnen opleveren. Het gebruik van signaalsterktes blijkt in dergelijke gevallen meer robuust te kunnen zijn.Furthermore, it has been found that under certain circumstances, for example depending on a speed of movement, measurements based on travel time or phase can produce erratic and insufficiently robust results. The use of signal strengths appears to be more robust in such cases.

Wanneer draagbare inrichting 10 zeer dichtbij een vast station 12 kan de berekening neerkomen op detectie dat draagbare inrichting ter 30 plaatse van het vaste station aanwezig is. Door echter te wegen aan de hand 11 van sterktes van signalen van meerdere stations kan met een beperkt aantal vaste stations 12 een veel nauwkeuriger positiebepaling verkregen worden dan met alleen aanwezigheidsdetectie. De berekende posities zijn bij benadering bruikaar als coördinaten in een gebouw. Door de benaderde 5 berekeningswijze kan echter een locale niet-lineariteit ontstaan in het verband tussen berekende posities en coördinaten. Voor de meeste toepassingen blijkt dit effect niet significant te zijn. Desgewenst kan echter ook gebruik gemaakt worden van correctie gegevens om uit de berekende posities meer nauwkeurige coördinaten te bepalen. De correctiegegevens 10 kunnen bijvoorbeeld bepaald worden uit proefmetingen, waarbij de werkelijke positie gemeten wordt en de bijbehorende berekende positie gemeten wordt.When portable device 10 is very close to a fixed station 12, the calculation may amount to detection that portable device is present at the fixed station location. However, by weighing strengths of signals from several stations on the basis of a limited number of fixed stations 12, a much more accurate position determination can be obtained than with presence detection only. The calculated positions are approximately useful as coordinates in a building. However, due to the approximate calculation method, a local non-linearity may arise in the relationship between calculated positions and coordinates. This effect does not appear to be significant for most applications. However, if desired, correction data can also be used to determine more accurate coordinates from the calculated positions. The correction data 10 can for instance be determined from test measurements, wherein the actual position is measured and the corresponding calculated position is measured.

In een uitvoeringsvorm wordt voor vaste stations 12 positie gegevens Ri op geslagen voor gebruik bij het berekenen van posities. In 15 bedrijf wordt in een eerste stap bepaalt de draagbare inrichting in een tijdsinterval de identiteit van de vaste stations 12 waarvan signalen ontvangen worden en meet het de sterkte van deze signalen. In een tweede stap haalt de processor van de draagbare inrichting, of een processor elders, de posities Ri van de betrokken vaste stations 12 op en afhankelijk van de 20 gemeten signaalsterkten gewogen om de positie van draagbare inrichting te bepalen.In one embodiment, for fixed stations 12, positional data Ri is stored for use in calculating positions. In operation, in a first step, the portable device determines in a time interval the identity of the fixed stations 12 from which signals are received and measures the strength of these signals. In a second step, the processor of the portable device, or a processor elsewhere, retrieves the positions R 1 of the fixed stations 12 involved and, depending on the measured signal strengths, weighted to determine the position of the portable device.

Bijvoorkeur worden alleen sterktemetingen over een beperkt tijdsinterval gecombineerd. Voor verschillende tijdsintervallen worden aparte berekeningen uitgevoerd. De duur van het tijdsinterval waarin 25 sterkte meting verricht wordt is bijvoorkeur zo kort dat een normaal bewegend persoon in het tijdsinterval geen significante afstand kan afleggen. Als alternatief kan een langer tijdsinterval gebruikt worden, bijvoorbeeld als aan de hand van een geschatte bewegingssnelheid van de draagbare inrichting voor het verschil in meettijdstip gecorrigeerd wordt.Preferably, strength measurements are only combined over a limited time interval. Separate calculations are performed for different time intervals. The duration of the time interval in which strength measurement is performed is preferably so short that a normal moving person cannot travel a significant distance in the time interval. Alternatively, a longer time interval can be used, for example if the difference in measurement time is corrected on the basis of an estimated speed of movement of the portable device.

3030

Claims

A method for determining a position, wherein use is made of a portable device adapted for data communication with fixed access stations of a data communication network in a building, comprising 5. receiving wireless signals from the portable device of one or more of the fixed access stations; - measuring properties of the received wireless signals; - calculating a position of the portable device from the measured properties and information about predetermined positions of the one or more fixed access stations.

Method according to claim 1, wherein the fixed access stations are WIFI access points to the data communication network.

3. Method as claimed in claim 1, wherein a part of the fixed access stations for data communication through the network are inactive stations.

4. Method as claimed in any of the claims 1 to 3, wherein the properties comprise signal strengths of the received wireless signals from at least two fixed access stations, and wherein the position 20 is calculated by weighing the predetermined positions of the at least two fixed access stations with per access station a weight is assigned which is greater the greater the signal strength of the access station relative to the signal strength of the other access stations.

The method of claim 4 and wherein the position is calculated by weighting the predetermined positions of the at least three fixed access stations. 1 03 24a 5

Method according to claim 4 and wherein the weights are standardized on the basis of a difference between maximum and minimum received signal strengths.

7. Method as claimed in any of the foregoing claims, further comprising selecting one or more doors depending on the calculated position and automatically unlocking and / or closing the selected doors.

8. Method as claimed in any of the foregoing claims, further comprising activating equipment in a selected zone of the building, wherein the zone is selected depending on the calculated position.

9. System for determining a position of a portable device, wherein the portable device is adapted for data communication with fixed access stations of a data communication network in a building, which system is provided with - a receiver in the portable device for receiving wireless signals from one or more of the fixed access stations; - means for measuring characteristics of the received wireless signals; 20. a calculation unit adapted to calculate a position of the portable device from the measured properties and information about predetermined positions of the one or more fixed access stations.

The system of claim 10, wherein the portable receiver is a WIFI signal receiver.

A system according to claim 10 or 11, wherein the signal strength properties of the received wireless signals comprise at least two fixed access stations, wherein the computing unit is adapted to calculate the position depending on a relative strength of the received wireless signals.

12. System as claimed in any of the claims 10 to 12, wherein the properties comprise signal strengths of the received wireless signals from at least three fixed access stations, and wherein the computing unit is adapted to determine the position by weighing predetermined positions of the at least three fixed access stations wherein a weight is assigned per access station that is greater the greater the signal strength of the access station relative to the signal strength of the other access stations.

The system of any one of claims 10 to 13, further comprising 10 actuators for unlocking doors and a control unit for controlling the actuators, wherein the control unit is adapted to, depending on the calculated position, one or more of choose the doors and control the actuators to unlock and / or close the selected doors.

The system of any one of claims 10 to 13, further comprising groups of equipment for respective zones in a building, wherein the management unit is arranged to activate the equipment in a selected zone of the building, the zone depending on the calculated position is selected.

A computer program product containing a program of instructions for a programmable computer which, when executed by the computer, cause the computer to determine a position of a portable device adapted for data communication with fixed access stations of a data communication network in a building, The computer performing the steps of - receiving measurements of characteristics of the received wireless signals; - calculating a position of the portable device from the measured properties and information about predetermined positions of the one or more fixed access stations. 1 03 2 4 «5