TW201344230A - 使用經調整往返時間測量的無線位置決定 - Google Patents

使用經調整往返時間測量的無線位置決定 Download PDF

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Abstract

一種用於無線地決定行動站的位置的方法包括測量至多個無線存取點的往返時間(RTT)，基於與每個無線存取點相關聯的往返時間延遲和初始處理時間來估計至每個無線存取點的第一距離，基於補充資訊來估計至每個無線存取點的第二距離，將至每個無線存取點的第一和第二距離估計相組合，以及基於這些組合距離估計來計算位置。另一方法包括基於無線信號模型來測量至每個無線存取點的距離，基於測得的距離來計算行動站的位置，基於演算出的行動站的位置來決定至每個無線存取點的計算距離，更新無線信號模型，以及決定該無線信號模型是否已經收斂。

Description

使用經調整往返時間測量的無線位置決定 【根據專利法的優先權請求】
本專利申請案請求於2008年11月21日提出申請的題為「DETERMINATION OF PROCESSING DELAY FOR ACCURATE TWO-WAY RANGING IN A WIRELESS NETWORK(無線網路中用於實現準確雙向測距的處理延遲決定)」的臨時申請No.61/116,996以及於2008年11月21日提出申請的題為「LOCALIZATION VIA SIGNAL STRENGTH(經由信號强度的定域)」的臨時申請No.61/117,055的優先權，其各自均已被轉讓給本案受讓人並因而藉由援引明確地整體納入於此。
【對共同待審的專利申請的參引】
本專利申請涉及以下共同待審的美國專利申請：Aggarwal等的與本案同時提交的、申請案號No.98139791、已轉讓給本案受讓人、並被明確援引納入於此的「BEACON SECTORING FOR POSITION DETERMINATION」。
Aggarwal等的與本案同時提交的、申請案號No. 98139790、已轉讓給本案受讓人、並被明確援引納入於此的「NETWORK CENTRIC DETERMINATION OF NODE PROCESSING DELAY」。
Aggarwal等的與本案同時提交的、申請案號No.98139784、已轉讓給本案受讓人、並被明確援引納入於此的「WIRELESS-BASED POSITIONING ADJUSTMENTS USING A MOTION SENSOR。
本案的諸態樣一般涉及無線通訊系統，尤其涉及用於與無線行動設備一起使用及/或由無線行動設備使用的改善的位置決定方法和裝置。
行動通訊網路正處在供應越來越尖端的與行動設備的運動及/或定位感測相關聯的能力的程序中。諸如舉例而言與個人生產力、合作式通訊、社會網路化及/或資料獲取有關的那些新型軟體應用可利用運動及/或位置感測器來向消費者提供新的特徵和服務。不僅如此，當行動設備向緊急服務--諸如美國的911通話呼叫--撥打通話呼叫時，各種管轄權的一些規章要求可能需要網路服務供應商報告該行動設備的位置。
在一般的數位蜂巢網路中，定位能力可由各種時間及/或相位測量技術來提供。例如，在CDMA網路中，所使用的 一種位置決定辦法是高級前向鏈路三邊測量法(AFLT)。使用AFLT，行動設備可從對發射自多個基地台的引導頻信號的相位測量計算出自己的位置。對AFLT的改進已藉由利用混合定位技術來實現，其中行動站可採用衛星定位系統(SPS)接收機。該SPS接收機可提供獨立於從由這些基地台發射的信號推導出的資訊的位置資訊。不僅如此，位置準確性可藉由使用一般技術來組合從SPS和AFLT系統兩者推導的測量來提高。
然而，基於由SPS及/或蜂巢基地台提供的信號的一般定位技術在行動設備正工作在建築物內及/或在城市環境內時可能會遇到困難。在此類境況中，信號反射和折射、多徑、及/或信號衰減會顯著降低位置準確性，並會使「鎖定時間」減緩到長到難以接受的時段。這些缺點可藉由令行動設備利用來自諸如WiFi(例如，IEEE 802x標準)之類的其他現有無線網路的信號來推導位置資訊的方式加以克服。在其他現有無線網路中所使用的一般位置決定技術可利用從這些網路內所利用的信號推導的往返時間(RTT)測量。
利用RTT測量技術來準確地決定位置通常涉及要知曉由無線信號在其傳播藉由構成網路的各種網路設備時所招致的時間延遲。此類延遲可能由於例如多徑及/或信號干擾故而是空間變化的。不僅如此，此類處理延遲可能基於網路設備的類型及/或網路設備的當前組網負載隨時間推移而變化。在實踐中，當採用一般的RTT定位技術時，估計處理延遲時間可能涉及無線存取點中的硬體改變、及/或耗時的部署前指紋 特徵標記(fingerprinting)及/或操作環境的校準。
相應地，可以希望單獨地或者組合地實現利用無線信號特性(諸如舉例而言，RTT、信號强度，等等)的各種模型，這能改善位置決定並且同時避免昂貴的部署前努力及/或對網路基礎設施的改變。
本發明的示例性實施例針對用於無線地決定行動站的位置的裝置和方法。在一個實施例中，一種方法可包括測量至多個無線存取點中的每一個的往返時間(RTT)，以及基於與每個無線存取點相關聯的往返時間延遲和初始處理時間來估計至每個無線存取點的第一距離。該方法還可包括基於補充資訊來估計至每個無線存取點的第二距離，將至每個無線存取點的第一和第二距離估計相組合，以及基於這些組合距離估計來計算行動站的位置。
在另一實施例中，提供了一種用於無線位置決定的裝置。該裝置可包括無線收發機，耦合至該無線收發機的處理器，以及耦合至該處理器的記憶體。該記憶體可儲存用於使處理器執行以下動作的可執行指令和資料：測量至多個無線存取點中的每一個的往返時間(RTT)，基於與每個無線存取點相關聯的往返時間延遲和初始處理時間來估計至每個無線存取點的第一距離，基於補充資訊來估計至每個無線存取點的第二距離，將至每個無線存取點的第一和第二距離估計相組合，以及基於這些組合距離估計來計算行動站的位置。
在又一實施例中，提供了一種使用由多個無線存取點 提供的信號來無線地決定行動站的位置的方法。該方法可包括基於無線信號模型來測量至每個無線存取點的距離，以及基於測得的距離來計算行動站的位置。該方法還可包括基於演算出的行動站的位置來決定至每個無線存取點的計算距離，基於至每個無線存取點的測得距離距離和計算距離來更新無線信號模型，以及決定該無線信號模型是否已收斂。
在又一實施例中，提供了一種使用由多個無線存取點提供的信號來進行行動站的無線位置決定的裝置。該裝置可包括無線收發機，耦合至該無線收發機的處理器，以及耦合至該處理器的記憶體。該記憶體可儲存用於使處理器執行以下動作的可執行指令和資料：基於無線信號模型來測量至每個無線存取點的距離，基於測得距離來計算行動站的位置，基於演算出的行動站的位置來決定至每個無線存取點的計算距離，基於至每個無線存取點的測得距離和計算距離來更新無線信號模型，以及決定該無線信號模型是否已收斂。
在又一實施例中，一種用於無線地決定行動站的位置的方法可包括測量至多個無線存取點中的每一個的往返時間延遲，以及估計這些無線存取點中的每一個的初始處理時間。該方法還可包括基於測得的往返時間延遲和估計處理時間來計算行動站的位置，以及基於演算出的行動站的位置來更新這些無線存取點中的每一個的估計處理時間。
在又一實施例中，一種用於無線地決定行動站的位置的裝置可包括無線收發機，耦合至該無線收發機的處理器，以及耦合至該處理器的記憶體。該記憶體可儲存用於使處理 器執行以下動作的可執行指令和資料：測量至多個無線存取點中的每一個的往返時間延遲，估計這些無線存取點中的每一個的初始處理時間，基於測得的往返時間延遲和估計處理時間來計算行動站的位置，以及基於演算出的行動站的位置來更新這些無線存取點中的每一個的估計處理時間。
各種實施例可受益於具有不需要知曉其處理時間及/或不需要使用信標、測距封包、及/或檢視表來將此資訊提供給行動站的無線存取點。此類優點能減少無線存取點製造商的負擔，這將能夠避免對其硬體及/或協定進行改動。不僅如此，各種實施例可允許降低維護無線存取點的不同製造的處理時間值的中央資料庫的複雜度。
100‧‧‧操作環境
102a,102b‧‧‧衛星定位系統
104a-c‧‧‧廣域網路無線存取點
106a-e‧‧‧區域網路無線存取點
108‧‧‧行動站
200~256‧‧‧行動站方塊
311a-c‧‧‧WAP
600~630‧‧‧步驟流程
700~725‧‧‧步驟流程
800~840‧‧‧步驟流程
1006a-e‧‧‧廣域網路無線存取點
1100~1150‧‧‧步驟流程
提供附圖以協助描述本發明的實施例，且提供附圖僅為解說實施例而非對其進行限定。
圖1是與本案的實施例一致的行動站的示例性操作環境的圖示。
圖2是解說示例性行動站的各種元件的方塊圖。
圖3是解說使用從多個無線存取點獲得的資訊來決定行動站的位置的示例性技術的圖示。
圖4是圖示在無線探測請求和回應期間發生的往返時間(RTT)內的示例性時基的圖示。
圖5是解說收到信號强度指示(RSSI)同行動站與無線存取點之間的距離的示例性關係的圖表。
圖6是示出用於組合無線信號模型以改善對行動站的 位置決定的示例性程序的流程圖。
圖7是圖6中所解說的程序的另一實施例的流程圖，其中基於測得的信號强度(RSSI)和RTT的距離可被組合以改善行動站的位置。
圖8圖示解說用於可適性地改進無線信號模型的示例性方法的流程圖。
圖9是用以基於RSSI來決定行動站與無線存取點之間的距離的示例性測距模型的圖表。
圖10是可被建模以基於RSSI來改善無線存取點與行動站之間的距離估計的示例性室內環境的圖示。
圖11是解說將RSSI和RTT測距模型兩者用於位置決定的另一示例性方法的流程圖，其中RTT模型是可適性模型。
在以下針對本發明的具體實施例的描述和有關附圖中揭示本發明的諸態樣。可設想出替換性實施例而不會脫離本發明的範圍。另外，本發明的衆所周知的元素將不被詳細描述或將被省略以免湮沒本發明的有關係的細節。
措辭「示例性」在本文中用於表示「用作示例、實例或解說」。本文中描述為「示例性」的任何實施例不必被解釋為優於或勝過其他實施例。同樣，術語「本發明的實施例」並不要求本發明的所有實施例都包括所討論的特徵、優點或操作模式。
本文中所使用的術語是僅出於描述特定實施例的目的，而並不旨在限定本發明的實施例。如本文中所使用的， 單數形式的「一」、「某」和「該」旨在同樣包括複數形式，除非上下文清楚地指示並非如此。還應當理解，當在本文中使用時，術語「具有」、「含有」、「包括」、「包含」、指明所陳述的特徵、整數、步驟、操作、要素、及/或元件的存在，但並不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、要素、元件及/或其群體的存在或添加。
此外，許多實施例是以要由例如計算設備的元件執行的動作序列的形式來描述的。將可認識到，本文中所描述的各種動作能由專用電路(例如，專用積體電路(ASIC))、由正被一或多個處理器執行的程式指令、或由兩者的組合來執行。另外，本文中所描述的這些動作序列可被認為是整體實施在任何形式的電腦可讀取儲存媒體內，其中儲存有一經執行就將使相關聯的處理器執行本文中所描述的功能性的相應電腦指令集。因此，本發明的各種態樣可以用數種不同形式來實施，所有這些形式均已被構想落在所要求保護的標的的範圍內。另外，對於本文中所描述的實施例中的每一個而言，任何此類實施例的相應形式可在本文中被描述為例如「配置成執行所描述的動作的邏輯」。
圖1是關於行動站108的示例性操作環境100的圖示。本發明的諸實施例針對可利用測距模型的組合及/或將其用於位置決定的行動站108。其他實施例可諸如舉例而言使用被調整成容適無線存取點所引入的處理延遲的往返時間測量(RTT)之類來可適性地改變這些測距模型，。處理延遲在不同的存取點間可能有所不同並且還可能隨時間推移而變化。 藉由使用諸如舉例而言收到信號强度指示(RSSI)之類的補充資訊，基地台就可使用叠代技術來決定位置及/或校準以消除這些無線存取點所引入的處理延遲的作用。
操作環境100可包含一種或更多種不同類型的無線通訊系統及/或無線定位系統。在圖1中所示的實施例中，衛星定位系統(SPS)102可被用作關於行動站108的位置資訊的獨立來源。行動站108可包括被專門設計成接收來自SPS衛星的信號以用於推導地理位置資訊的一或多個專用SPS接收機。
操作環境100還可包括多個一種或更多種類型的廣域網路無線存取點(WAN-WAP)104，其可被用於無線語音及/或數位通訊並且可被用作關於行動站108的獨立位置資訊的另一個來源。WAN-WAP 104可以是可包括已知位置處的蜂巢基地台的無線廣域網路(WWAN)及/或諸如舉例而言WiMAX(例如，802.16)之類的其他廣域無線系統的一部分。WWAN可包括為簡單化而未在圖1中示出的其他已知網路元件。通常，WWAN內的每一個WAN-WAP 104a-104c可從固定位置操作並且提供大都市及/或地區性區域上的網路覆蓋。
操作環境100還可包括區域網路無線存取點(LAN-WAP)106，其可用於無線語音及/或資料通訊並可用作位置資料的另一獨立來源。LAN-WAP可以是可在建築物中操作並且在比WWAN小的地理地區上執行通訊的無線區域網路(WLAN)的一部分。此類LAN-WAP 106可以是例如WiFi網路(802.11x)、蜂巢微微網路及/或毫微微細胞服務區、藍 牙網路等的一部分。
行動站108可從SPS衛星102、WAN-WAP 104及/或LAN-WAP 106中的任何一個或其組合來推導位置資訊。上述系統中的每一個能使用不同的技術來提供對行動站108的位置的獨立估計。在一些實施例中，行動站可組合從不同類型存取點中的每一個推導出的解來提高位置資料的準確性。
當使用SPS 102來推導位置時，行動站可利用專門設計成與SPS一起使用的接收機，該接收機使用一般技術從由SPS衛星102發射的多個信號提取位置。本文中所描述的方法和裝置可與各種衛星定位系統一起使用，這些衛星定位系統通常包括發射機系統，這些發射機被定位成使諸實體能夠至少部分地基於接收自這些發射機的信號來決定自己在地球上面或上方的位置。此類發射機通常發射用具有設定數目個碼片的重複偽隨機雜訊(PN)碼標記的信號，並且可位於基於地面的控制站、用戶裝備及/或空間飛行器上。在一特定示例中，此類發射機可位於環地軌道衛星飛行器(SV)上。例如，諸如全球定位系統(GPS)、Galileo、Glonass或Compass之類的全球導航衛星系統(GNSS)的群集中的SV可發射用與由該群集中的其他SV所發射的PN碼可區分的PN碼(例如，如在GPS中那樣為每顆衛星使用不同的PN碼或者如在Glonass中那樣在不同的頻率上使用相同的碼)標記的信號。根據某些態樣，本文中所提供的這些技術不限於用於SPS的全球系統(例如，GNSS)。例如，本文中所提供的這些技術可被應用到或可以其他方式使之能在各種地區性系統中使 用，諸如舉例而言日本上空的準天頂衛星系統(QZSS)、印度上空的印度地區性導航衛星系統(IRNSS)、中國上空的北斗等、及/或可與一種或更多種全球性及/或地區性導航衛星系統相關聯或者可以其他方式使之能與其一起使用的各種擴增系統中(例如，基於衛星的擴增系統(SBAS))。作為示例而非限定，SBAS可包括提供完好性資訊、差分校正等的擴增系統，諸如舉例而言廣域擴增系統(WAAS)、歐洲對地靜止導航覆蓋服務(EGNOS)、多功能衛星擴增系統(MSAS)、GPS輔助型對地靜止擴增導航或者GPS和對地靜止擴增導航系統(GAGAN)及/或諸如此類。因此，如本文中所使用的，SPS可包括一或多個全球性及/或地區性導航衛星系統及/或擴增系統的任何組合，而SPS信號可包括SPS、類SPS、及/或與此類一或多個SPS相關聯的其他信號。
另外，所揭示的方法和裝置可與利用偽衛星或者衛星與偽衛星的組合的位置決定系統一起使用。偽衛星是基於地面的發射機，其廣播調制在可與GPS時間同步的L頻帶(或其他頻率)載波信號上的PN碼或其他測距碼(與GPS或CDMA蜂巢信號類似)。每個這樣的發射機可被指派唯一性的PN碼，從而允許由遠端接收機來標識。偽衛星在來自軌道衛星的GPS信號可能不可用的境況中是很有用的，諸如在隧道、礦井、建築物、市區都市街道或其他封閉區域中。偽衛星的另一實現被稱為無線電信標。術語「衛星」如本文中所使用般旨在包括偽衛星、偽衛星的均等物、以及還可能有其他。如本文中所使用的，術語「SPS信號」旨在包括來自偽 衛星或偽衛星的等效的類SPS信號。
當從WWAN推導位置時，每個WAN-WAP 104a-104c可採取數位蜂巢網路內的基地台的形式，並且行動站108可包括蜂巢收發機以及能利用基地台信號來推導位置的處理器。應該理解，數位蜂巢網路可包括外加基地台或者圖1中所示的其他資源。雖然WAN-WAP 104可能實際上是可移動的或者以其他方式能夠被重定位，但出於解說目的而將假定它們基本上被安排在固定的位置。
行動站108可使用諸如舉例而言高級前向鏈路三邊測量法(AFLT)之類的已知的抵達時間技術來執行位置決定。在其他實施例中，每個WAN-WAP 104a-104c可採取WiMax無線組網基地台的形式。在此情形中，行動站108可使用抵達時間(TOA)技術從由WAN-WAP 104提供的信號來決定其位置。行動站108可使用如以下將更詳細地描述的TOA技術來要麽以自立模式要麽使用定位伺服器110和網路112的輔助來決定位置。注意，本案的實施例包括令行動站108使用不同類型的WAN-WAP 104來決定位置資訊。例如，一些WAN-WAP 104可以是蜂巢基地台，而另一些WAN-WAP可以是WiMax基地台。在此類操作環境中，行動站108將能夠利用來自每個不同類型的WAN-WAP的信號並且進一步組合推導出的位置解來提高準確性。
當使用WLAN來推導位置時，行動站108可在定位伺服器110和網路112的輔助下利用抵達時間技術。定位伺服器110可藉由網路112向行動站通訊。網路112可包括納入 LAN-WAP 106的有線和無線網路的組合。在一個實施例中，每個LAN-WAP 106a-106e可以例如是WiFi無線存取點，其不必被設置在固定的位置並且能夠改變位置。每個LAN-WAP 106a-106e的位置可用共同座標系的形式被儲存在定位伺服器110中。在一個實施例中，行動站108的位置可藉由令行動站108接收來自每個LAN-WAP 106a-106e的信號的方式來決定。每個信號可基於可包括在收到信號中的某種形式的識別資訊(諸如舉例而言，MAC位址)來與其啟始LAN-WAP相關聯。行動站108可隨後推導與收到信號中的每一個相關聯的時間延遲。行動站108可隨後形成能包括這些時間延遲以及這些LAN-WAP中的每一個的標識資訊的訊息，並經由網路112向定位伺服器110發送該訊息。基於收到的訊息，定位伺服器可隨後使用所儲存著的有關係的LAN-WAP 106的位置來決定行動站108的位置。定位伺服器110可產生包括指向行動站在局部座標系中的位置的指標的位置配置資訊(LCI)訊息並將該訊息提供給基地台。該LCI訊息還可包括與行動站108的位置有關的其他感興趣的點。當計算行動站108的位置時，定位伺服器可考慮到可能由無線網路內諸要素引入的不同延遲。
本文中描述的位置決定技術可用於諸如無線廣域網路(WWAN)、無線區域網路(WLAN)、無線個人域網路(WPAN)等的各種無線通訊網路。術語「網路」和「系統」在本文中可以被可互換地使用。WWAN可以是分碼多工存取(CDMA)網路、分時多工存取(TDMA)網路、分頻多工存取(FDMA) 網路、正交分頻多工存取(OFDMA)網路、單載波分頻多工存取(SC-FDMA)網路、WiMax(IEEE 802.16)等等。CDMA網路可實現諸如cdma2000、寬頻CDMA(W-CDMA)等的一種或更多種無線電存取技術(RAT)。Cdma2000包括IS-95、IS-2000和IS-856標準。TDMA網路可實現行動通訊全球系統(GSM)、數位高級行動電話系統(D-AMPS)、或其他某種RAT。GSM和W-CDMA在來自名為「第三代夥伴專案」(3GPP)的集團的文件中描述。Cdma2000在來自名為「第三代夥伴專案2」的集團的文件中描述。3GPP和3GPP2文件是公衆可獲取的。WLAN可以是IEEE 802.11x網路，並且WPAN可以是藍牙網路、IEEE 802.15x、或其他某種類型的網路。這些技術也可用於WWAN、WLAN及/或WPAN的任何組合。
圖2是解說示例性行動站200的各種元件的方塊圖。 為簡單化，圖2的方塊圖中所解說的各種特徵和功能是使用共同匯流排連接在一起的，其旨在表示這些各色特徵和功能起作用地耦合在一起。本領域技藝人士將認識到，其他連接、機制、特徵、功能或諸如此類可被提供並且在必要時被適應性調整成起作用地耦合和配置實際的攜帶型無線設備。另外，還可認識到，圖2的示例中所解說的特徵或功能中的一或多個可被進一步細分，或者圖2中所解說的特徵或功能中的兩個或更多個可被組合。
行動站可包括可以連接到一或多個天線202的一或多個廣域網路收發機204。廣域網路收發機204包括適合用於與WAN-WAP 104通訊及/或檢測去往/來自WAN-WAP 104的信 號及/或直接與網路內的其他無線設備通訊的設備、硬體及/或軟體。在一個態樣，廣域網路收發機204可包括適合用於與具有無線基地台的CDMA網路進行通訊的CDMA通訊系統，然而在其他態樣，該無線通訊系統可包括諸如舉例而言TDMA或GSM之類的另一種類型的蜂巢式電話網路。另外，可以使用例如WiMax(802.16)等的任何其他類型的無線組網技術。行動站還可包括可以連接至一或多個天線202的一或多個區域網路收發機206。區域網路收發機206包括適合用於與LAN-WAP 106通訊及/或檢測去往/來自LAN-WAP 106的信號及/或直接與網路內的其他無線設備通訊的設備、硬體及/或軟體。在一個態樣，區域網路收發機206可包括適合用於與一或多個無線存取點進行通訊的WiFi(802.11x)通訊系統；然而在其他態樣，區域網路收發機206包括另一種類型的區域網路、個人區域網路(例如，藍牙)。另外，也可以使用例如超寬頻、ZigBee、無線USB等的任何其他類型的無線組網技術。
如本文中所使用的，縮寫的術語「無線存取點」(WAP)可被用來指LAN-WAP 106及/或WAN-WAP 104。具體而言，在以下提供的描述中，當術語「WAP」被使用時，應該理解實施例可包括能利用來自多個LAN-WAP 106、多個WAN-WAP 104、或者這兩者的任何組合的信號的行動站200。正在由行動站200利用的具體類型的WAP可取決於操作環境。不僅如此，行動站200可動態地在各種類型的WAP之間進行選擇以得出準確的位置解。
SPS接收機208也可被包括在行動站200中。SPS接收機208可被連接至一或多個天線202用於接收衛星信號SPS接收機208可包括任何適合用於接收和處理SPS信號的硬體及/或軟體。SPS接收機208在合適的場合向其他系統請求資訊和操作並且使用由任何合適的SPS演算法所獲得的測量來執行對於決定行動站200的位置而言所必需的演算。
運動感測器212可耦合至處理器210以提供獨立於從由廣域網路收發機204、區域網路收發機206和SPS接收機208所接收到的信號推導出的運動資料的相對移動及/或取向資訊。作為示例但並非限定，運動感測器212可利用加速度計(例如，MEMS裝置)、陀螺儀、地磁感測器(例如，羅盤儀)、高度計(例如，大氣壓力高度計)及/或任何其他類型的移動檢測感測器。不僅如此，運動感測器212可包括多個不同類型的裝置並組合它們的輸出以提供運動資訊。
處理器210可被連接至廣域網路收發機204、區域網路收發機206、SPS接收機208以及運動感測器212。處理器可包括提供處理功能以及其他演算和控制功能性的一或多個微處理器、微控制器及/或數位信號處理器。處理器210還可包括用於儲存資料以及用於在行動站內執行經程式編寫的功能性的軟體指令的記憶體214。記憶體214可以是板載處理器210(例如，在相同的IC封裝內)，及/或該記憶體可以是處理器外部的記憶體並且在資料匯流排上功能性地耦合。與本案的態樣相關聯的軟體功能性的詳情將在以下更詳細地討論。
數個軟體模組和資料表可常駐在記憶體214中並由處理器210利用以管理通訊和定位決定功能性兩者。如圖2中所解說的，記憶體214可包括及/或以其他方式接收定位模組216、應用模組218、收到信號强度指示(RSSI)模組220以及往返時間(RTT)模組222。應該領會，如圖2中所示的記憶體內容的組織僅是示例性的，並且因而，可取決於行動站200的實現按不同的方式來組合、分開及/或結構化這些模組的功能性及/或資料結構。
應用模組218可以是運行在行動設備200的處理器210上的程序，該程序向定位模組216請求位置資訊。諸應用通常運行在軟體架構的上層內並且可包括室內導航、夥伴定位器、購物和減價券、資產追蹤以及位置知悉式服務發現。定位模組216可使用從測量自與多個WAP交換的信號的RTT所推導出的資訊來推導行動設備200的位置。為了使用RTT技術來準確地決定位置，對由每個WAP引入的處理時間延遲的合理估計可被用來校準/調整測得的RTT。測得的RTT可由RTT模組222來決定，該RTT模組222能測量在行動站200與WAP之間交換的信號的時基以推導往返時間(RTT)資訊。
一經測得，這些RTT值就可被傳遞給定位模組216以協助決定行動設備200的位置。定位模組216可使用補充資訊來估計WAP的處理時間。在一個實施例中，由WAP發射的信號的振幅值可被用來提供此資訊。這些振幅值可以按由RSSI模組220決定的RSSI測量的形式來決定。RSSI模組220可向位置模組216提供有關於這些信號的振幅和統計資訊。 該位置模組可隨後估計處理時間以校準RTT測量並準確地決定位置。該位置可隨後被輸出至應用模組218以作為對其上述請求的回應。另外，定位模組216可利用參數資料庫224來交換操作參數。此類參數可包括所決定的每個WAP的處理時間、在共同座標系中的WAP位置、與網路相關聯的各種參數、初始處理時間估計、先前所決定的處理時間估計、等等。以下將在後續章節中提供這些參數的詳情。
在其他實施例中，補充資訊可任選地包括可從其他來源決定的輔助位置及/或運動資料。輔助位置資料可能是不完整的或有噪的，但是作為用於估計WAP的處理時間的獨立資訊的另一個來源可能是很有用的。如圖2中使用虛線所解說的，行動設備200可任選地在記憶體中儲存如以下所描述般從接收自其他來源的資訊推導出的輔助位置/運動資料226。不僅如此，在其他實施例中，補充資訊可包括但並不限定於能被推導或基於藍牙信號、信標、RFID標籤的資訊、及/或從地圖推導出的資訊(例如，藉由例如用戶與數位地圖的互動而從地理地圖的數位表示接收的座標)。
在一個實施例中，輔助位置/運動資料226的全部或部分可從由運動感測器212及/或SPS接收機208供應的資訊來推導。在其他實施例中，輔助位置/運動資料226可藉由使用非RTT技術的外加網路(例如，CDMA網路內的AFLT)來決定。在某些實現中，輔助位置/運動資料226中的全部或者部分也可借助於運動感測器212及/或SPS接收機208來提供而不由處理器210作進一步處理。在一些實施例中，輔助位 置/運動資料226可由運動感測器212及/或SPS接收機208直接提供給處理單元210。位置/運動資料226還可包括可提供方向和速度的加速度資料及/或速度資料。在其他實施例中，位置/運動資料226還可包括僅可提供移動方向的方向性資料。
雖然圖2中的這些模組在本示例中被解說為包含在記憶體214中，但應認識到，在某些實現中，此類規程可使用其他或外加機制來提供或者以其他方式被起作用地安排。例如，定位模組216及/或應用模組218的全部或部分可在韌體中提供。另外，雖然在此示例中定位模組216和應用模組218被解說為是分開的特徵，但應認識到，例如，此類規程可被組合在一起作為一個規程或者可以與其他規程相組合，或者以其他方式進一步劃分成多個子規程。
處理器210可包括適合用於至少執行本文中所提供的技術的任何形式的邏輯。例如，處理器210可基於記憶體214中的指令被起作用地配置成選擇性地發起利用運動資料的一或多個常式以供在行動設備的其他部分中使用。
行動站200可包括用戶介面250，後者提供允許用戶與行動站200互動的任何合適的介面系統，諸如話筒/揚聲器252、按鍵板254、以及顯示器256。話筒/揚聲器252使用廣域網路收發機204及/或區域網路收發機206來提供語音通訊服務。按鍵板254包括供用戶輸入用的任何合適的按鈕。顯示器256包括諸如舉例而言背面照明型LCD顯示器之類的任何合適的顯示器，並且還可包括用於附加用戶輸入模式的觸 控螢幕顯示器。
如本文中所使用的，行動站108可以是可配置成獲取從一或多個無線通訊設備或網路發射的無線信號以及向一或多個無線通訊設備或網路發射無線信號的任何攜帶型或可行動設備或機器。如圖1和2中所示，行動設備代表此類攜帶型無線設備。因此，借助示例但非限定，行動站108可包括無線電設備、蜂巢式電話設備、計算設備、個人通訊系統(PCS)設備、或者其他類似的可移動的裝備有無線通訊的設備、設施或機器。術語「行動站」還旨在包括諸如藉由短程無線、紅外、有線連接、或其他連接之類與個人導航設備(PND)通訊的設備--不管衛星信號接收、輔助資料接收、及/或位置有關處理是發生在該設備處還是PND處。另外，「行動站」還旨在包括能夠諸如經由網際網路、WiFi、或其他網路與伺服器通訊的所有設備，包括無線通訊設備、電腦、膝上型設備等，而不管衛星信號接收、輔助資料接收、及/或位置有關處理是發生在該設備處、伺服器處、還是與網路相關聯的另一個設備處。以上這些的任何可起作用的組合也被認為是「行動站」。
如本文中所使用的，術語「無線設備」可指可在網路上傳輸資訊並且還具有位置決定及/或導航功能性的任何類型的無線通訊設備。無線設備可以是任何蜂巢行動終端、個人通訊系統(PCS)設備、個人導航設備、膝上型設備、個人數位助理、或任何其他能夠接收和處理網路及/或SPS信號的合適的行動設備。
I.用於無線定位的模型
圖3中圖示用以解說用於決定行動站108的位置的示例性技術的簡化環境。行動站108可使用RF信號(例如，2.4 GHz)和用於這些RF信號的調制以及資訊封包的交換的標準化協定(例如，IEEE 802.11)來與多個WAP 311無線通訊。藉由從所交換的信號提取出不同類型的資訊並且利用網路的布局(即，網路幾何)，行動站108可決定其在預定義參考座標系中的位置。如圖3中所示，行動站可使用二維座標系來指明其位置(x,y)，然而，本文中所揭示的諸實施例並不限定於此，並且如果希望有額外的維度，則還可適用於使用三維座標系來決定位置。另外，雖然圖3中圖示三個WAP 311a-311c，但是諸實施例可利用更多的WAP並且使用適用於超定系統的技術來對位置求解，這些技術能平均掉由不同雜訊效應引入的各種誤差，並且因此改善所決定的位置的準確性。為了決定其位置(x,y)，行動站108可能首先需要決定網路幾何。網路幾何可包括這些WAP 311中的每一個在參考座標系中的位置((xk,yk)，其中k=1，2，3)。網路幾何可按任意方式提供給行動站108，諸如舉例而言在信標信號中提供此資訊，使用外部網路上的外部專用伺服器來提供該資訊，使用統一資源識別符來提供該資訊，等等。
行動站可隨後決定到這些WAP 311中的每一個的距離(dk，其中k=1，2，3)。如以下將更詳細地描述的，有數種藉由利用在行動站108與WAP 311之間交換的RF信號的不同特性來估計這些距離(dk)的不同辦法。此類特性如以下將 要描述的可包括信號的往返傳播時間及/或信號的强度(RSSI)。
在其他實施例中，可使用與這些WAP沒有關聯的其他資訊來源來部分地決定或改善這些距離(dk)。例如，諸如GPS之類的其他定位系統可被用來提供對dk的粗略估計。(注意，有可能在預期的操作環境(室內、都市等)中GPS具有的信號不足以提供對dk的始終準確的估計。然而，GPS信號可與其他資訊相組合以輔助位置決定程序。)其他相對定位設備可常駐在行動站108中，其能被用作提供對相對位置及/或方向的粗略估計的基礎(例如，板載加速度計)。
一旦每個距離均得到決定，行動站隨後就能藉由使用諸如舉例而言三邊測量法之類的各種已知幾何技術來求解其位置(x,y)。從圖3可見，行動站108的位置理想情況下位於使用虛線繪製的圓圈的交會處。每個圓圈由半徑dk和中心(xk,yk)定義，其中k=1，2，3。在實踐中，這些圓圈的交會可能因組網系統中的雜訊和其他誤差而並不位於單個點處。
以下章節1和2將更詳細地討論以下無線信號模型：1)有關於距離和無線信號往返時間的示例性模型，以及2)有關於距離和無線信號强度的示例性模型。由於這兩個示例性模型均將距離與不同的信號參數相關，因而它們亦可被稱為「測距」模型。應該領會，本發明的各種實施例並不被限定於這些測距模型，並且也可使用其他無線信號模型。
1.使用往返時間(RTT)測距模型來決定距離
決定行動站108與每個WAP 311之間的距離可涉及利 用RF信號的時間資訊。在一個實施例中，能執行對在行動站108與WAP 311之間交換的信號的往返時間(RTT)的決定並將其轉換成距離(dk)。RTT技術能測量發送資料封包與接收回應之間的時間。這些方法利用校準來移除任何處理延遲。在一些環境中，可假定行動站和無線存取點的處理延遲是相同的。然而，這樣的假定在實踐中可能並不為真。
圖4是示出在無線探測請求和回應期間發生的往返時間(RTT)內的示例性時基的圖示。在一個實施例中，該回應可採取確認封包(ACK)的形式；然而，任何類型的回應封包均將與本發明的各種實施例相容。例如，RTS(請求發送)發射封包及/或CTS(清除發送)回應封包可以是合適的。
為了測量關於給定WAP 311k而言的RTT，行動站108可向WAP 311k發送定向探測請求，並且隨後記錄該探測請求(PR)封包被發送的時間(tTX封包)，如圖4中在行動站(MS)時間線上所示般。在從行動站108向WAP 311k的傳播時間tp之後，該WAP將接收到該封包。WAP 311k可隨後處理該定向探測請求並可在某個處理時間△之後向行動站108發回ACK，如圖4中在WAP時間線上所示般。在第二傳播時間tp之後，行動站108可記錄接收到該ACK封包的時間(tRX ACK)，如在MS時間線上所示般。行動站可隨後將RTT決定為是時間差tRX ACK-tTX封包。
如果行動站108知道WAP 311k的處理時間△，那麽其隨後就能將向WAP 311k的傳播時間估計為是(RTT-△)/2，該傳播時間將對應於行動站108與WAP 311k之間的距離 (dk)。然而，由於行動站108通常不知曉WAP 311k的處理時間，因而行動站108在其能夠估計至WAP 311k的距離之前應該先獲得對處理時間△的準確估計。以下提供的各種技術將描述行動站108處理採集到的對三個或更多個WAP 311的RSSI和RTT測量來準確地估計WAP 311的處理時間以允許決定行動站在空間中的位置的實施例。
將可領會，藉由使用如以上所描述的基於定向探測請求的RTT測距，無線設備108就不需要與任何WAP 311相關聯。由於定向存取探測被認為是單播封包，因而WAP通常將在規定的時段之後確認對存取探測封包的成功解碼。在不必與WAP 311相關聯的情況下執行此測距的能力可極大地減少所涉及的額外管理負擔。
行動站108與WAP k之間的往返時間可如下在測距模型中來分析：RTT k =2d k +△ k +△ MS +n k
其中：d k 是行動站108與WAP 311k之間的實際距離(英尺)。
△ k 是第k個WAP的硬體處理時間(ns)。
△ MS 是行動站108處的硬體處理時間(ns)。此處可假定處理延遲能由行動站108藉由校準來消除。相應地，該處理延遲能被置為0。
n k =n z,k +n MS,k +n AP,k ，這是RTT測量中的誤差(ns)。此誤差是因未知的WAP高度、行動站時基誤差、以及WAP時基誤差所造成的誤差的總和。
應該領會，因為距離的單位是以英尺來提供並且距離的單位是以ns來提供的，所以光速可被近似為單位數以簡化該模型並藉由避免乘法運算來減少計算時間。
總雜訊nk可以是以上列出的WAP高度、行動站時基、以及WAP時基誤差的總和。在組合了所有這些誤差之後，結果得到的概率密度函數可以非常接近高斯分布。因此，該雜訊可被建模為具有距離相關均值和標準差的高斯分布。
2.使用信號强度(RSSI)測距模型來決定距離
每個WAP 311與行動站108之間的距離還可使用除了以上所解釋的用於獲得對處理時間的估計的RTT之外的資訊來估計。此資訊在本文中一般被稱為補充資訊。補充資訊的一種形式可以採取與接收自每個WAP 311的ACK封包相關聯的測得信號强度(RSSI)的形式。圖5是解說RSSI同行動站與無線存取點之間的距離的示例性關係的圖表。
為了有效利用RSSI，行動站108可利用作為收到信號强度(RSSI)的函數的距離以及距離的方差的近似測距模型。此模型可在行動站108最初試圖習知WAP處理延遲時被使用。基於RTT的定位演算法的一個特徵在於，RSSI模型可以極其簡單，而無需廣泛的部署前指紋特徵標記。在一個實施例中，該模型可假定行動站所知的RSSI資訊唯有作為以dBm計的RSSI的函數的以英尺計的近似最大距離dmax。基於對具有最大射程為225英尺的WAP的室內環境的初始傳播模擬，此函數在下式2中提供，該式在圖5中用圖表表示。
從以上距離界限，行動站108就可將任何測得的RSSI轉換成距離估計，該距離估計可用下式3和4中的關係被建模為是正態分布的：
其中方差假定為。
在其他實施例中，行動站還可將最小距離建模作為信號强度的函數。然而，對於2-D定位而言，有可能行動站在X-Y平面中靠近WAP(為定位目的而利用的距離)，但却因為Z維中的距離和障礙而見到任意性的信號强度。因此，簡單的RSSI模型把相對於信號强度的最小距離對所有RSSI均取為0英尺。
II.組合用於無線位置決定的測距模型
以下描述提供關於使用測距模型來進行位置決定的行動站中心式演算法的詳情，其中這些測距模型可以基於RTT以及諸如舉例而言RSSI之類的其他補充測量。在此實施例中，行動設備108可使用這兩種或更多種測距模型來估計到三個或更多個無線存取點的距離。藉由使用以上所提及的技術來提供網路幾何資訊，每個無線存取點的位置就為行動設備所知。使用這些距離估計以及無線存取點311的位置，行動站108就能使用已知的定位技術來決定其位置。
以下假定可在此實施例中被利用：
1.行動站108具有在局部或全局座標系中的WAP 311位置(這些位置可使用以上所描述的方法來獲得)。
2.行動站108在至少三個非共線的WAP 311的無線電射程內以進行二維定位。
3.在WAP接收到單播封包的時間與其發送ACK回應的時間之間有始終如一的處理時間(即，該處理時間具有很低的方差)。
4.每個WAP 311可以具有不同的處理時間延遲。
5.行動站108將能夠進行奈秒等級的RTT測量。這可能要求改變無線收發機204及/或206中的當前行動站108的晶片組。
6.行動站108具有作為RSSI的函數的近似的距離模型。
7.能足夠快地完成(對所有目標WAP的)完整集合的RSSI和RTT測量，以使得行動站108能被認為在這些測量進行之時是靜止的；以及
8.行動站108具有基於RSSI、RTT的顯著變化、從上一次集合的測量起所流逝的時間、及/或外加感測器資料(諸如舉例而言，運動感測器212)來決定其何時已移到新位置的方法。
圖6是圖示用於組合測距模型以改善行動站108的位置決定的示例性方法600的流程圖。可在行動站108處使用儲存在記憶體214中的各種模組以及資料在處理器210上執行該方法。
一旦進入新的環境，行動設備108就可初始化與每個WAP 311k(其中k=1，……，N)相關聯的用於位置決定的參數/模型(方塊605)。
相應地，對於每個WAP 311k，這些參數/模型可包括：
1.局部或通用座標系中的位置。
2.與WAP相關聯的網路的識別符(例如，SSID)。
3.與WAP硬體相關聯的識別符(例如，MACID)。
4.初始處理時間延遲估計和方差。
5.對於一些實施例還有，距離對信號强度(RSSI)的模型。
一旦獲得以上參數(其中它們可能已從伺服器110下載)，這些參數就可在記憶體中被儲存在參數資料庫224中。上面的參數1-3可如以上所描述般從來自地圖的註釋獲得。在替換實施例中，參數2和3可由行動站108藉由監聽可由WAP 311提供的信標來習知(例如，對於WiFi網路，行動站108可從標準信標信號決定SSID和MACID)。上面的參數4可以是基於WAP規範的先驗粗略初始估計、及/或先前由行動站108習知的更改善值。替換地，從參數資料庫224讀取的初始處理時間可以是已從伺服器110提供的，該初始處理時間可能先前已由行動站108或者由另一行動站習知。
如以上在圖4的描述中所提供的，每個WAP 311的處理時間△ k 可以是用於發送對單播封包的回應的周轉時間。例如，在802.11a或802.11g WiFi網路中，此處理時間可以 對應於稱為短訊框間間隔(SIFS)的延遲並且對於20 MHz的通道而言通常位於16000±900 ns內。令△ k 為WAP 311k的實際的未知的處理延遲，並且令為行動站對該處理延遲的最佳估計。行動站108最初能採用方差為=3002的=16000(假定3σ=900的正態分布)。替換地，行動設備能藉由使用在其本地快取記憶體中的能被儲存在參數資料庫224裏的、或者外部資料庫中的WAP硬體識別符(例如，MACID)獲得對處理時間的估計的方式來獲得WAP 311k的初始處理延遲。
如以下將更詳細地討論的，一些實施例可使用關於 每個WAP 311的距離對RSSI的模型，該模型能將每個信號强度測量RSSIK映射到可以按均值為d RSSI,k 且方差為來正態分布的距離。如果沒有模型可用，那麽行動設備能使用預設模型(諸如舉例而言以上式2中所描述的模型)。
在方塊605中的初始化之後，行動站108可測量至 每個WAP 311的往返時間(RTT)(方塊610)。此處，或使用廣域網路收發機204、區域網路收發機206、或使用這兩者的組合，行動站108可基於硬體識別符(例如，WAP 311k的MACID)來發送使用每個WAP 311的定向探測請求。藉由使用例如定向探測請求，行動站就能在不與WAP 311相關聯的情況下執行RTT測距測量。這能避免不能夠利用那些使用某種形式的無線加密(例如，WEP、WAP、RADIUS等等)落鎖並且需要通行碼才能存取的WAP來進行RTT測量這一間題。然而，應該領會，諸實施例並不限定於探測請求封包，其他類型的封包也可被使用。一旦WAP處理該探測請求，該 WAP就可提供能被廣域網路收發機204及/或區域網路收發機206接收的ACK回應。一旦接收到該ACK回應，行動站108就可使用RTT模組222來計算RTT。
如以上所描述的，基於RTT測距模型，WAP 311k的每個RTT測量可由下式提供RTT k =2d k +△ k +n k 其中d k 是行動站108與WAP 311k之間的實際距離(英尺)；△ k 是WAP 311k的實際處理時間(ns)；以及n k 是均值和方差取決於距離dk的高斯雜訊。
在上式中，距離和時間的單位分別是英尺和奈秒，所以光傳播的速度可被估計為是約1英尺/奈秒。此近似可能是很有用的，因為其可避免在距離與時間之間轉換時進行乘法運算，因而節約了處理時間和功耗。
使用這些RTT測量以及上述RTT測距模型，就可估計行動站與每個WAP 311k之間的距離(方塊615)。每個WAP 311k的實際處理時間延遲△ k 可在先前使用製造商規範及/或校準技術來決定，並且隨後被儲存在參數資料庫224中以供由行動站108使用。
使用第二模型，至每個WAP的補充距離可藉由使用可以不依賴於信號的RTT而是依賴於其他某種補充資訊的另一個(些)辦法來估計(方塊620)。如本文中所使用的，該補充距離與以上討論的距離(dk)相同，但是該補充距離是使用不同於RTT的技術來估計的。在一些實施例中，該補充資 訊可利用在行動站108與WAP 311之間交換的信號的一或多個替換屬性，諸如舉例而言振幅及/或相位。在其他實施例中，該補充資訊可以是先前所決定的位置。如以上所討論的並且在以下圖7的描述中更詳細地提供的，振幅(例如，RSSI)可被用來估計補充距離。
在其他實施例中，其他獨立感測器可提供可能很有用的補充資訊。例如，加速度計或者其他形式的聯網位置決定(AFLT等)可幫助估計WAP與行動站108之間的距離。另外，雖然在方法600的一些操作環境中SPS信號可能是弱的及/或間歇性的，但是在一些環境中却可能有足以決定行動站108與WAP 311之間的補充距離的勝任的SPS信號强度。
例如，具有有效星曆集合的行動站將能夠基於其檢測衛星的能力來檢測自己何時在室內還是室外。這能幫助排除初始有界空間的一部分在外面的狀況。如果系統已提供了WAP的WGS84座標或者地圖上的WGS84地標，那麽行動站108還將能夠使用其上一次從SPS獲悉的位置來限定其當前位置。
在另一示例中，行動站108可具有基於運動感測器的(來自運動感測器212的)資訊，該資訊可將行動站的當前位置相關至先前所確立的位置。如果例如行動站包括加速度計，那麽該行動站可以知道自己從先前所確立的位置起已經歷了至多4米的移動。行動站能使用該資料來限定其當前可能處在的位置的範圍。還可組合三軸加速度計和高度計以決定沿Z軸的移動。
一旦在方塊615和方塊620中決定了至每個WAP 的兩個距離估計，就可處理這些距離估計以產生對至每個WAP的組合距離估計(方塊625)。此處理可包括任何類型的統計及/或決定性辦法，包括卡爾曼(kalman)濾波器、衰落記憶濾波器、最小均方誤差(MMSE)技術、等等。
使用至WAP 311k的組合距離，行動站108就可使 用一般的三邊測量方法基於這些組合距離以及網路幾何來決定自己的位置(方塊630)。
圖7是提供對圖6中所解說的處理方塊615-625的 替換辦法的另一實施例700的流程圖。在圖7中，補充距離是基於與由WAP 311提供的ACK回應相關聯的測得信號强度RSSI。對每個WAP的RSSI測量可使用以上所描述的模型被映射到距離。這些基於RSSI的距離可與基於RTT的距離協同使用以決定行動站108的位置並且校準WAP 311的處理時間。
進一步參照圖7，在至每個WAP 311k的RTT已被 測得(610，圖6)之後，基於RSSI來決定至每個WAP 311k的距離(方塊715)。(對每個WAP)測得的RSSIk值可以是從每個WAP 311k測得的RTT測距封包的平均。行動站108可使用RSSIk基於下式來決定至每個WAP 311k的距離。
d RSSI,k =f d (RSSI k )
其中d RSSI,k 是從行動站108至WAP 311k的距離。
是基於RSSIk的距離d RSSI,k 的方差。
f d (RSSI k )是有關於距離和RSSI的數學模型。
是有關於方差和RSSI的數學模型。
行動站108可隨後估計RTT雜訊nk的均值和方差。一旦行動站108決定了RTT雜訊，就能進行以下的估計。
其中
是對RTT雜訊的均值的估計
是對RTT雜訊的方差的估計。
μ n,k (d RSSI,k )是作為至WAP 311k的距離的函數的平均RTT雜訊的數學模型。
是作為至WAP 311k的距離的函數的RTT雜訊的方差的數學模型，其中行動設備添加以對RTT雜訊方差作出更保守的估計。
當行動站108不具有關於RTT統計的知識時，其可假定例如並且，其中RTT時基是使用具有50 ns解析度的20 MHz時鐘來估計的。
行動設備108可隨後基於測得的RTT來決定至每個WAP 311k的距離(方塊720)，並且還可使用下式基於測得的RTT來決定該距離的方差。
其中：d RTT,k 是至每個WAP 311k的基於RTT的距離。
是關於WAP 311k的在mk個測量上平均的RTT時間。
是WAP 311k的估計處理時間。
是d RTT,k 的方差。
是的方差。
是對RTT雜訊的方差的估計。
m k 是與WAP 311k相關聯的RTT測量的數目。
行動站108可在必要的情況下將d RTT,k 截短成落在0與最大WAP 311射程之間。
一旦如以上那樣決定了基於RTT的距離和方差，行動站108就可決定至每個WAP 311k的組合距離估計(方塊723)。在一個實施例中，該組合距離估計可使用關於每個WAP 311k的基於RTT的距離d RTT,k 與基於RSSI的距離d RSSI,k 的加權組合來執行以決定距離估計d est,k 。此距離估計可藉由使用基於下式的最小均方誤差(MMSE)估計器來決定： 其方差被估計為是：
以上諸式可假定RSSI和RTT雜訊能被建模為不相關的並且是高斯的。
上面的距離估計器在很大時可依賴，很大要麽是由於處理時間上的不決定性要麽是由於RTT測量有大量雜訊。然而，一旦處理時間已知的(例如，低)，那麽上 面的MMSE估計器就可對這些RTT測量施加更多權重。
一旦至每個WAP 311k的距離的集合{d est,k }已被決定，該方法就可隨後行進至方塊725，在此可使用已知的三邊測量技術來決定行動設備108的位置。在其他實施例中，可以使用三角測量法或其他定位演算法。具有較低方差的距離在該演算法中可被給予更多權重。三邊測量演算法還可利用以往的定域資料以使用例如卡爾曼濾波來執行軌述平滑。
III.更新測距模型以改善位置決定
為了改進位置決定程序，本發明的各種實施例提供對測距模型的更新以按可適性的方式來改善其準確性。在一個實施例中，可使用叠代辦法來更新與在RTT測距模型中所使用的每個WAP 311k相關聯的處理時間。因此，能藉由「學習」程序來改善這些處理時間以得到更佳值。在其他實施例中，可使用可適性程序來調整這些RSSI測距模型以提高其保真度。如果決定模型應被改進，那麽這些模型的不同態樣可被持續地監視和更新。
圖8圖示解說用於可適性地改進無線信號模型的示例性方法800的流程圖。行動站108可使用無線信號模型來測量至每個WAP 311k的距離(方塊815)。雖然為了易於解釋而在此處僅討論一個模型，但是其他實施例可使用多個無線信號模型。隨後可使用一般的定域(例如，三邊測量)技術來計算行動站108的位置(方塊820)。一旦已估計出行動站108的位置，行動站108就可計算此估計位置與每個WAP 311k之間的距離。使用在方塊825中所決定的計算距離以及 在方塊815中所決定的測得距離，行動站108就可更新無線信號模型以改善其保真度。如以下將要示出的，例如，RTT測距模型可藉由更新與每個WAP 311k相關聯的處理時間來改進。在其他實施例中，可以如以下還將要更詳細地描述般來更新與RSSI測距模型相關聯的係數。
一旦在方塊830中更新了該模型，就可執行測試來 決定該模型是否已收斂(方塊835)。此測試可以是該模型中感興趣的參數的簡單閾值，或者可以是基於統計測量的更複雜的度量。一旦該模型已收斂，任何進一步的叠代就僅可能帶來對該模型的邊際改進並且因此可能不值得執行。如果在方塊835中沒有觀察到進一步的收斂，那麽可使用更新的無線模型來執行後續的位置決定(方塊840)。
3.1使用最小均方誤差來更新RTT模型
進一步參照圖8，在以上所描述的程序800的另一實施例中，當無線信號模型是RTT測距模型時的詳情在以下提供。一旦行動站的位置已被決定，行動站108就可基於該位置來更新每個WAP 311k的估計處理時間。在方塊820中執行了位置決定(例如，三邊測量)之後，行動站108就有了(例如，基於MACID)用關於由WAP 311k觀察到的處理時間的資訊來更新本地資料庫(例如，參數資料庫224)或者遠端資料庫的選項。諸實施例允許定域系統藉由改變每個來學習並隨時間可適性調整，而無需顯著的先期部署成本。
以下提供關於允許行動站108更新其對處理延遲的 估計的更多詳情。此演算法可假定在當前空間位置處的三邊測量誤差與先前測量不相關。即，行動站108在其已移動得充分遠離其先前空間位置時應該執行此處理延遲更新規程。行動站108可藉由檢測RSSI或RTT測量上的大變化及/或藉由利用其他感測器(例如，運動感測器212)來估計這樣的移動。
在三邊測量之後，行動站108可演算估計位置與WAP 311k之間的距離dtri,k。平均往返時間和三邊測量後距離dtri,k可經由以下矩陣方程相關：
其中△ k 是WAP 311k的精確處理時間延遲，dk是至WAP 311k的精確距離，是這些RTT測量中的平均雜訊，而ε k 是三邊測量後誤差。將未知的三邊測量後誤差方差定義為。合理的探試法可以是採用使用下式來建模的三邊測量前距離的平均方差，因為三邊測量對定位誤差會具有平均化的效果：
行動站108可如以下描述般將以上矩陣方程右側上的所有變數建模為是不相關的並且是正態分布的。
行動站108可隨後如使用下式示出般用最小均方誤差(MMSE)技術來形成對處理時間延遲的更新估計： ，其中 以及
新的處理時間可以是當前處理時間與測得的處理時間的加權和，其中測得的處理時間可以從RTT測量、RSSI距離、以及三邊測量後距離來推導。這些權重可取決於處理時間的估計方差。在學習的早期階段期間，通常並且用來更新處理時間。在中間階段期間，可在每當測量導致顯著下降的任何時候更新。一旦已經收斂，基於，處理時間就可達到的穩態。
3.2使用叠代技術來更新RSSI模型
在圖8中所示的程序的另一實施例中，無線信號模型可基於RSSI測距模型。圖9是用以基於RSSI來決定行動站與無線存取點之間的距離的示例性測距模型的圖表。在各種實施例中，行動站108可「監聽」由每個WAP 311k發射的信號，其中這些信號可以是信標的形式。可以使用可基於諸如舉例而言辦公大樓或購物中心之類的部署環境的模型將每個傳輸的信號强度轉換成距離。如圖9中所示，RSSI對距離的示例性標繪代表室內環境，其中圖示上限和下限。這些 界限可基於RSSI的方差。在其他實施例中，如以下將針對圖10中更詳細地描述般，該模型可基於傳播模型，而這些傳播模型基於WAP部署的地圖。
這些模型可被用來為每個WAP 311k將信號强度轉 換成距離。初始距離估計可從RSSI由最小/最大範圍的中點來決定，儘管也可以使用更複雜的辦法。可使用這些初始距離估計來執行三邊測量以粗略地逼近行動站108的位置。在一些實施例中，可在三邊測量之前先基於置信度使用RSSI測量的方差來對距離估計進行加權(例如，對方差低的距離估計的加權可以重於對方差高的估計的加權)。不僅如此，可在短時間區間裏對每個WAP 311執行多個測量以經由取平均、濾波及/或其他處理來減少雜訊。在其他實施例中，各種模型可提供作為RSSI的函數的平均距離以及此距離的方差。
使用此類模型的優點可包括：避免對感興趣的環境 進行耗時的指紋特徵標記；不為決定這些估計而產生額外的無線話務；以及利用標準無線協定(例如，802.11a/b/g/n等)而不必改動它們。
圖10解說可被建模以基於RSSI來改善無線存取點 與行動站之間的距離估計的示例性室內環境1000的圖示。在此環境中，行動站108將能夠與多個廣域網路無線存取點(LAN-WAP)1006交換無線信號。一些LAN-WAP，例如，1006a、1006c和1006e可能與行動站108在直接視線內。可以期望在不存在其他形式的電子干擾的情況下，接收自LAN-WAP 1006a、1006c和1006e的信號將相對較强。其他 LAN-WAP，例如，1006b和1006d可能常駐在不同的房間內，並且其信號可能因諸如牆之類的建築物障礙而衰減。與LAN-WAP 1006b和1006e交換的信號的衰減可能取決於在牆的構造中所使用的材料而有所不同。有關於距離和信號强度的RSSI模型可基於室內環境1000來產生。此類模型可包括每個LAN-WAP相對於行動設備108的幾何、及/或每個LAN-WAP相對於環境內的障礙物的幾何。另外，此類模型還可包括影響信號的其他因素，諸如舉例而言可包括障礙物的材料以建模其衰減作用(例如，金屬牆相對於幹式牆)，可包括LAN-WAP天線的輻射方向圖、來自非合意源(例如，LAN外部的其他WAP)的干擾信號、每一個體LAN-WAP 1006的製作和模型、等等。
在一些實施例中，行動站可能已經在藉由特定通道 接收LAN-WAP網路幾何。此類通道可被用來提供關於可被假定存在的本地狀況的資訊。例如，該通道可被用來提供本地狀況的基於光線追蹤的模型，該模型將改善基本RSSI模型的保真度。此模型可以用詳細如對場所的光線追蹤或者簡單如對一般模型(例如，「禮堂」、「隔間農場」、「高層辦公大樓」)的已知集合的援引的形式來提供。在其他實施例中，可提供環境的全地圖，並且行動站108還可產生其自己的光線追蹤模型，及/或執行模式匹配以撿選更合適的RSSI模型。
在其他實施例中，RSSI模型在本質上可以是動態的 並且因此能隨時間推移在行動站108在環境1000各處移動時 以叠代方式來改善。例如，行動站108可最初使用從環境的地圖及/或從諸如辦公室、倉庫、購物中心等的一般化模型產生的光線追蹤模型，以建模RSSI隨距離變化如何表現的簡單模型(例如，如以上在圖5和圖9中所描述般)來開始。行動站108可隨後在該環境中到處移動，以使用以上所描述的定位演算法來對其自身進行定域。可以比較與該模型的偏差，並且可基於行動站108的計算位置來更新該模型。
3.3使用RSSI模型藉由對射程限界來更新RTT模組
圖11是圖示另一個示例性程序1100的流程圖，該程序使用RTT和RSSI測距模組兩者來決定行動站的位置並且可適性地改進RTT模型。
在此實施例中，行動站可基於WAP無線電射程的已知限制來決定對WAP 311處理時間的初始估計。行動站108可使用三邊測量演算法來計算其位置，其中通常至少有三個WAP 311在二維空間中可見。行動站可藉由將其最新近演算出的位置與先前位置解相比較來執行對WAP 311處理時間的先前估計的更新。使用更新位置演算以及更多的RTT測量，行動站108就可以隨著有更多的測量被執行而持續改善處理時間估計。以下提供此程序的詳情。
程序1100可藉由令行動設備108初始化與每個WAP 311k相關聯的各種參數(方塊1105)來開始。此程序可與方塊605中所描述的初始化類似。行動站108可隨後對每個WAP 311k執行RTT測量(方塊1110)。如前，用於RTT的模型可被描述為： RTT k =2d k +△ k +n k ,其中d k 是行動站108與WAP 311k之間的實際距離(英尺)；△ k 是WAP 311k的實際處理時間(ns)；以及n k 是均值和方差取決於距離dk的均勻雜訊。
如先前實施例中那樣，上述方法可估計每個WAP 311k的處理時間△ k 。注意，此模型與以上在3.1中所描述的前述程序800中所使用的模型的不同之處在於，此處可使用均勻分布來建模雜訊nk，而在程序800a中可使用高斯分布。雜訊nk可藉由對在相同位置處作出的若干測量取平均的方式來緩減。如果行動站108是靜止的或者以低速移動，那麽此假定將是合理的。
可以注意到，如以上所提供的，因為距離和時間的單位分別是英尺和奈秒，所以光傳播的速度可被估計為是約1英尺/奈秒。
一旦RTTk得到決定，行動站就可基於信號强度測量來決定對每個WAP 311k處理時間的初始估計△ k (方塊1115)。
藉由決定在方塊1110中進行RTT測量時所使用的一或多個收到封包的强度，行動站108就能將至WAP 311k的距離dk括為落在最大範圍(R k,max)與最小範圍(R k,min)之間的區間裏，正如由下式所表示的。
如果處理時間對於每個WAP 311k而言是不同的， 那麽對處理時間的初始估計可被近似為是關於每個WAP 311k的上述區間的中點：
如果處理時間對於每個WAP 311k而言是相同的，那麽對處理時間的初始估計可被近似為是關於諸WAP 311的上述區間的交集的中點：
程序1100接下去可基於測得的RTT進而基於WAP處理時間估計來計算行動站的位置(方塊1120)。為了決定位置，行動站108可將與每個WAP 311k相關聯的RTT測量轉換成估計距離。至每個WAP 311k的估計距離可使用下式來決定。
一旦針對可用的WAP 311k決定了估計距離的集合，行動站108就可使用三邊測量法來計算其位置(x,y)。通常，演算出的位置(x,y)的誤差要小於與每個估計距離相關聯的誤差。
該程序可隨後更新至每個WAP 311的距離，然後基於新的距離來為每個WAP決定新的處理時間(方塊1125)。至每個WAP 311k的新距離可使用下式來決定。
其中 (x,y)是行動站的最新近的位置
(x k ,y k )是每個WAP 311k的位置
從新的距離估計，行動站108可在每個WAP 311k具有不同的處理時間時使用下式來更新處理時間估計。
如果可假定每個WAP 311k具有基本上相同的處理時間，則下式更被用來更新處理時間估計。
可執行測試來決定是否應該進行進一步叠代以進一步改善處理時間估計。在一個實施例中，可測試WAP 311處理估計以決定它們是否已經收斂(方塊1135)。替換地，可對至每個WAP的距離或者對其數學函數(例如，平均距離)執行測試以決定是否應該執行對處理時間的進一步改善。如果進一步叠代是有用的，那麽程序1100可環回到方塊1140，在那裏再次測量至每個WAP 311k的往返時間。應該領會，可以執行多個測量，並且可以將其與先前測量數學地組合(例如，取平均、FIR/IIR濾波、等等)以緩減雜訊的影響。新的RTT測量可隨後被用在方塊1120到1125的重新叠代中以改善與每個WAP 311k相關聯的處理時間估計。
如果在方塊1135中決定沒有任何對處理時間的進一步改善要被執行，那麽程序1100可隨後監視行動站108的位置以決定其位置是否已經改變(方塊1141)。若是如此，那麽行動站108可藉由開始環回到方塊1110的方式來重複程序1100。在此情形中，如果有新的WAP被發現，那麽初始處 理時間可以如以上在方塊1115中所描述般來計算。然而，對於仍然在範圍裏的已決定其經改善處理時間(假定這些經改善處理時間是不同的)的WAP而言，可以使用這些WAP的經改善時間來提高程序1100的效率。如果在方塊1141中決定行動站108的位置尚未改變，那麽行動站可監視其位置以檢測位置的變化(方塊1142)。
在一些實施例中，在方塊1141中決定行動站108是 否已改變位置可使用運動感測器212或者其他某種形式的位置決定(例如，AFLT、GPS、等等)來達成。在這些實施例中，行動設備的運動狀態可被監視，並且一旦檢測到運動，該程序就如以上所描述般恢復進行。
在行動站可能不具有運動感測器212、或者環境妨 礙藉由其他手段進行運動檢測(例如，對於GPS及/或AFLT而言信號覆蓋不充分)的實施例中，行動站可在方塊1142中藉由使用更新的處理時間來繼續測量至每個WAP 311k的RTT(方塊1145)的方式來監視自己的位置，並且隨後如以上所描述般基於更新的WAP處理時間來決定自己的位置(方塊1150)。
本領域技藝人士將領會，資訊和信號可使用各種不 同技術和技藝中的任何哪種來表示。例如，貫穿上面說明始終可能述及的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其任何組合來表示。
此外，本領域技藝人士將領會，結合本文中公開的 實施例描述的各種解說性邏輯區塊、模組、電路、和演算法步驟可被實現為電子硬體、電腦軟體、或兩者的組合。為清楚地解說硬體與軟體的這種可互換性，各種解說性元件、方塊、模組、電路、和步驟在上文中以其功能性的形式進行了一般化描述。這樣的功能性是實現成硬體還是軟體取決於具體應用和加諸整體系統上的設計約束。技藝人士對於每種特定應用可用不同的方式來實現所描述的功能性，但這樣的實現決策不應被解讀成導致脫離了本發明的範圍。
本文中所描述的方法體系取決於應用可藉由各種手 段來實現。例如，這些方法體系可在硬體、韌體、軟體、或其任何組合中實現。對於硬體實現，這些處理單元可以在一或多個專用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、數位信號處理裝置(DSPD)、可程式邏輯裝置(PLD)、現場可程式閘陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子裝置、設計成執行本文中所描述功能的其他電子單元、或其組合內實現。
對於韌體及/或軟體實現，這些方法體系可用執行本文中描述的功能的模組(例如，規程、函數等等)來實現。任何有形地實施指令的機器可讀取媒體可被用來實現本文所述的方法體系。例如，軟體代碼可被儲存在記憶體中並由處理器單元執行。記憶體可以實現在處理單元內部或處理單元外部。如本文所使用的，術語「記憶體」是指任何類型的長期、短期、揮發性、非揮發性、或其他記憶體，而並不被限定於任何特定類型的記憶體或特定數目的記憶體、或其上儲 存記憶的媒體的類型。
如果在韌體及/或軟體中實現，則各功能可作為一條 或更多數指令或代碼儲存在電腦可讀取媒體上。示例包括編碼有資料結構的電腦可讀取媒體和編碼有電腦程式的電腦可讀取媒體。電腦可讀取媒體包括實體電腦儲存媒體。儲存媒體可以是能被電腦存取的任何可用媒體。作為示例而非限定，此類電腦可讀取媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁片儲存或其他磁碟儲存裝置、或能被用來儲存指令或資料結構形式的合意程式碼且能被電腦存取的任何其他媒體；如本文中所使用的磁碟(disk)和光碟(disc)包括壓縮光碟(CD)、鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟和藍光光碟，其中磁碟常常磁學地再現資料，而光碟用鐳射光學地再現資料。上述這些的組合應被包括在電腦可讀取媒體的範圍內。
除了儲存在電腦可讀取媒體上，指令及/或資料還可 作為包括在通訊裝置中的傳輸媒體上的信號來提供。例如，通訊裝置可包括具有指示指令和資料的信號的收發機。指令和資料被配置成致使一或多個處理器實現請求項中概括的功能。即，通訊裝置包括具有指示資訊以執行所揭示的功能的信號的傳輸媒體。在第一時間，通訊裝置中所包括的傳輸媒體可包括用以執行所揭示的功能的資訊的第一部分，而在第二時間，通訊裝置中所包括的傳輸媒體可包括用以執行所揭示的功能的資訊的第二部分。
儘管前面的公開圖示解說性實施例，但是應當注意 在其中可作出各種變更和改動而不會脫離如由所附請求項定義的發明範圍。根據本文中所描述的發明實施例的方法請求項中的功能、步驟及/或動作不一定需要按任何特定次序來執行。此外，儘管本發明的要素可能是以單數來描述或主張權利的，但是複數也是已構想了的，除非顯式地聲明限定於單數。
600~630‧‧‧步驟流程

Claims (75)

  1. 一種使用由多個無線存取點提供的信號來無線地決定一行動站的一位置的方法，包括以下步驟：基於一無線信號模型來測量至每個無線存取點的一距離；基於該所測得的距離來計算該行動站的一位置；基於該所演算出的該行動站的該位置來決定至每個無線存取點的一計算距離；基於至每個無線存取點的該等測得距離和計算距離來更新該無線信號模型；以及決定該無線信號模型是否已經收斂。
  2. 如請求項1之方法，還包括以下步驟：當該無線信號模型尚未收斂時，重複請求項1的方法。
  3. 如請求項1之方法，還包括以下步驟：決定該無線信號模型尚未收斂；基於該更新的無線信號模型來改善至每個無線存取點的該距離測量；基於該經改善距離測量來計算該行動站的經改善位置；基於該行動站的該經改善位置來決定至每個無線存取點的另一計算距離；以及 基於至每個無線存取點的詃等經改善測量和計算距離來更新該無線信號模型。
  4. 如請求項1之方法，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的一往返時間(RTT)。
  5. 如請求項4之方法，還包括以下步驟：測量至該等無線存取點中的每一個的一往返時間(RTT)；基於該往返時間延遲來決定至每個無線存取點的一第一距離；基於補充資訊來決定至每個無線存取點的一第二距離；使用至每個無線存取點的該等第一和第二距離來計算該行動站的該位置；以及基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的該初始處理時間。
  6. 如請求項5之方法，還包括以下步驟：決定該更新的處理時間中至少有一個尚未收斂；測量至該多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲；基於與每個無線存取點相關聯的該往返時間延遲和 該更新的處理時間來決定至每個無線存取點的一經修正第一距離；使用至每個無線存取點的該經修正第一距離和該第二距離來計算該行動站的一後續位置；以及基於該行動站的該後續位置來改善該等無線存取點中的每一個的該更新的處理時間。
  7. 如請求項5之方法，其中該補充資訊可以從RSSI模型、一先前位置估計、由藍牙、信標、RFID標籤、來自一地圖的座標、及/或衛星定位系統(SPS)信號提供的資訊來推導。
  8. 如請求項1之方法，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的收到的信號强度指示(RSSI)。
  9. 如請求項8之方法，其中該模型假定一室內環境，並且該方法還包括以下步驟：接收該室內環境的一初始模型；基於至每個無線存取點的該初始距離來計算該行動站的一初始位置；以及使用所演算出的初始位置以及該封包的收到信號强度來更新該初始模型。
  10. 如請求項9之方法，還包括以下步驟： 隨著該行動站在該室內環境內移動，基於後續位置和收到信號强度測量來更新該室內環境的模型。
  11. 如請求項9之方法，其中該初始模型是基於對該室內環境的一地圖進行光線追蹤來產生的。
  12. 如請求項9之方法，其中該初始模型是基於室內環境的一般化模型來產生的。
  13. 如請求項11之方法，其中該等室內環境的一般化模型包括辦公室環境、倉庫環境、及/或購物中心環境。
  14. 如請求項9之方法，其中演算該行動站的一初始位置之步驟還包括以下步驟：基於該初始模型來決定至每個無線存取點的一初始距離；以及使用該等初始距離來執行三邊測量。
  15. 如請求項9之方法，其中演算該行動站的一初始位置還包括以下步驟：將觀察到的RSSI值與一指紋特徵標記資料庫相匹配。
  16. 如請求項1之方法，其中該決定至每個無線存取點的該 第二距離之步驟還包括以下步驟：從該補充資訊決定一平均RTT雜訊；從該RTT減去該初始處理時間和該平均RTT雜訊以決定一經調整時間值；以及將該經調整時間轉換成該第二距離。
  17. 如請求項16之方法，其中該平均RTT雜訊值基於與每個無線存取點相關聯的一收到信號强度强度值。
  18. 如請求項1之方法，其中在決定該無線信號模型已經收斂的情況下，還包括以下步驟：儲存與該無線信號模型相關聯的參數。
  19. 一種使用由多個無線存取點提供的信號來進行一行動站的無線位置決定的裝置，包括：一無線收發機；耦合至該無線收發機的一處理器；以及耦合至該處理器的一記憶體，其中該記憶體儲存用於使該處理器執行以下動作的可執行指令和資料：基於一無線信號模型來測量至每個無線存取點的一距離；基於該所測得的距離來計算該行動站的一位置，基於該行動站的該所演算出的位置來決定至每個無線存取點的一計算距離， 基於至每個無線存取點的該等測得距離和計算距離來更新該無線信號模型，以及決定該無線信號模型是否已經收斂。
  20. 如請求項19之裝置，還包括使該處理器在該無線信號尚未收斂時重複請求項19的指令的指令。
  21. 如請求項19之裝置，還包括使該處理器執行以下動作的指令：決定該無線信號模型尚未收，基於該更新的無線信號模型來改善至每個無線存取點的該距離測量，基於該經改善距離測量來計算該行動站的一經改善位置，基於該行動站的該經改善位置來決定至每個無線存取點的另一計算距離，以及基於至每個無線存取點的該等經改善測量和計算距離來更新該無線信號模型。
  22. 如請求項19之裝置，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的一往返時間(RTT)。
  23. 如請求項22之裝置，還包括使該處理器執行以下動作 的指令：測量至該等無線存取點中的每一個的一往返時間(RTT)；基於該往返時間延遲來決定至每個無線存取點的一第一距離；基於補充資訊來決定至每個無線存取點的一第二距離；使用至每個無線存取點的該等第一和第二距離來計算該行動站的該位置；以及基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的該初始處理時間。
  24. 如請求項23之裝置，還包括使該處理器執行以下動作的指令：決定該更新的處理時間中至少有一個尚未收斂；測量至該多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲；基於與每個無線存取點相關聯的該往返時間延遲和該更新的處理時間來決定至每個無線存取點的一經修正第一距離；使用至每個無線存取點的該經修正第一距離和該第二距離來計算該行動站的一後續位置；以及基於該行動站的該後續位置來改善該等無線存取點中的每一個的該更新的處理時間。
  25. 如請求項23之裝置，其中該補充資訊可以從RSSI模型、一先前位置估計、由藍牙、信標、RFID標籤、來自一地圖的座標、及/或衛星定位系統(SPS)信號提供的資訊來推導。
  26. 如請求項19之裝置，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的收到的信號强度指示(RSSI)。
  27. 如請求項26之裝置，其中該模型假定一室內環境，並且該裝置還包括使該處理器執行以下動作的指令：接收該室內環境的一初始模型；基於至每個無線存取點的該初始距離來計算該行動站的一初始位置；以及使用所演算出的初始位置以及該封包的收到信號强度來更新該初始模型。
  28. 如請求項27之裝置，還包括使該處理器隨著該行動站在該室內環境內移動基於後續位置和收到信號强度測量來更新該室內環境的模型的指令。
  29. 如請求項27之裝置，其中該初始模型是基於對該室內環境的一地圖進行光線追蹤來產生的。
  30. 如請求項27之裝置，其中該初始模型是基於室內環境的一般化模型來產生的。
  31. 如請求項29之裝置，其中該等室內環境的一般化模型包括辦公室環境、倉庫環境、及/或購物中心環境。
  32. 如請求項27之裝置，其中演算該行動站的一初始位置還包括使該處理器執行以下動作的指令：基於該初始模型來決定至每個無線存取點的一初始距離，以及使用該等初始距離來執行三邊測量。
  33. 如請求項27之裝置，其中演算該行動站的一初始位置還包括使該處理器將觀察到的RSSI值與一指紋特徵標記資料庫相匹配的指令。
  34. 如請求項19之裝置，其中該等決定至每個無線存取點的該第二距離還包括使該處理器執行以下動作的指令：從該補充資訊決定一平均RTT雜訊；從該RTT減去該初始處理時間和該平均RTT雜訊以決定一經調整時間值；以及將該經調整時間轉換成該第二距離。
  35. 如請求項34之裝置，其中該平均RTT雜訊值基於與每個無線存取點相關聯的一收到信號强度强度值。
  36. 如請求項19之裝置，其中在決定該無線信號模型已經收斂的情況下，還包括使該處理器儲存與該無線信號模型相關聯的參數的指令。
  37. 一種使用由多個無線存取點提供的信號來進行一行動站的無線位置決定的設備，包括：用於基於一無線信號模型來測量至每個無線存取點的一距離的構件；用於基於該所測得的距離來計算該行動站的一位置的構件；用於基於該行動站的該所演算出的位置來決定至每個無線存取點的一計算距離的構件；用於基於至每個無線存取點的該等測得距離和計算距離來更新該無線信號模型的構件；以及用於決定該無線信號模型是否已經收斂的構件。
  38. 如請求項37之設備，還包括：用於在該無線信號模型尚未收斂時重複請求項37的功能的構件。
  39. 如請求項37之設備，還包括：用於決定該無線信號模型尚未收斂的構件；用於基於該更新的無線信號模型來改善至每個無線存取點的該距離測量的構件；用於基於該經改善距離測量來計算該行動站的一經改善位置的構件；用於基於該行動站的該經改善位置來決定至每個無線存取點的另一計算距離的構件；以及用於基於至每個無線存取點的該等經改善測量和計算距離來更新該無線信號模型的構件。
  40. 如請求項37之設備，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的一往返時間(RTT)。
  41. 如請求項40之設備，還包括：測量至該等無線存取點中的每一個的一往返時間(RTT)；用於基於該往返時間延遲來決定至每個無線存取點的一第一距離的構件；用於基於補充資訊來決定至每個無線存取點的一第二距離的構件；用於使用至每個無線存取點的該等第一和第二距離來計算該行動站的該位置的構件；以及 用於基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的該初始處理時間的構件。
  42. 如請求項41之設備，還包括：用於決定該等更新的處理時間中至少有一個尚未收斂的構件；用於測量至該多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲的構件；用於基於與每個無線存取點相關聯的該往返時間延遲和該更新的處理時間來決定至每個無線存取點的一經修正第一距離的構件；用於使用至每個無線存取點的該經修正第一距離和該第二距離來計算該行動站的一後續位置的構件；以及用於基於該行動站的該後續位置來改善該等無線存取點中的每一個的該更新的處理時間的構件。
  43. 如請求項37之設備，其中該無線信號模型將該行動站與每個無線存取點之間的距離相關至該無線信號的收到之信號强度指示(RSSI)。
  44. 如請求項43之設備，其中該模型假定一室內環境，並且該設備還包括：用於接收該室內環境的一初始模型的構件；用於基於至每一個無線存取點的該初始距離來計算 該行動站的一初始位置的構件；以及用於使用所演算出的初始位置以及該封包的收到信號强度來更新該初始模型的構件。
  45. 如請求項44之設備，還包括：用於隨著該行動站在該室內環境內移動基於後續位置和收到信號强度測量來更新該室內環境的模型的構件。
  46. 如請求項44之設備，其中演算該行動站的一初始位置還包括：用於基於該初始模型來決定至每個無線存取點的一初始距離的構件；以及用於使用該等初始距離來執行三邊測量的構件。
  47. 如請求項37之設備，其中該決定至每個無線存取點的該第二距離還包括：用於從該補充資訊決定一平均RTT雜訊的構件；用於從該RTT減去該初始處理時間和該平均RTT雜訊以決定一經調整時間值的構件；以及用於將該經調整時間轉換成該第二距離的構件。
  48. 一種用於無線地決定一行動站的一位置的方法，包括以下步驟： 測量至多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲；估計該等無線存取點中的每一個的一初始處理時間；基於該等所測得的往返時間延遲和估計處理時間來計算該行動站的該位置；以及基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的估計處理時間。
  49. 如請求項48之方法，還包括以下步驟：決定該等更新的處理時間尚未收斂；測量至該多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲；使用該等所測得的往返時間延遲和該等更新的估計處理時間來計算該行動站的一後續位置；以及基於該行動站的該後續位置來改善該等無線存取點中的每一個的該更新的處理時間。
  50. 如請求項48之方法，還包括以下步驟：決定該估計處理時間已經收斂；決定該行動站已經改變位置；測量至多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲；以及使用該等所測得的往返時間延遲以及該等更新的估計處理時間來計算該行動站的一位置。
  51. 如請求項48之方法，其中測量至該無線存取點的一往返時間延遲之步驟還包括以下步驟：從該行動站向該存取點發射一封包；記錄所發射的封包被發送時的一第一時間；接收來自該無線存取點的回應於該所發射的封包的一回應封包；記錄該回應封包被接收到時的一第二時間；以及計算該第二記錄時間與該第一記錄時間之一差值。
  52. 如請求項51之方法，其中該所發射的封包利用一單播封包，藉此該行動站不與該無線存取點相關聯。
  53. 如請求項51之方法，其中該所發射的封包利用該行動站藉以與該無線存取點相關聯的一封包。
  54. 如請求項51之方法，其中該行動站和該無線存取點根據IEEE 340.11標準、蜂巢微微網路、蜂巢毫微微細胞服務區、及/或藍牙組網標準來操作。
  55. 如請求項48之方法，其中該估計初始處理時間之步驟還包括以下步驟：決定來自每個無線存取點的一封包的收到信號强度；基於該所決定的信號强度來估計至每個無線存取點 的一距離；基於該估計距離來計算每個無線存取點的該初始處理時間。
  56. 如請求項55之方法，還包括以下步驟：基於該收到信號强度將至每個無線存取點的該距離包括在一區間裏。
  57. 如請求項56之方法，其中在已知至少兩個無線存取點的處理時間顯著不同的情況下，該方法還包括以下步驟：將每個無線存取點的該初始處理時間估計成位於其各自區間的中點。
  58. 如請求項56之方法，其中在已知該無線存取點的處理時間基本上相近的情況下，該方法還包括以下步驟：將該初始處理時間估計成位於該無線存取點的該等區間的一交集的中點。
  59. 如請求項48之方法，其中該演算行動站的該位置之步驟還包括以下步驟：基於收到信號强度來選擇該多個無線存取點；決定該等所選擇的無線存取點中的每一個的位置；使用該所測得的往返時間延遲以及該估計處理時間來計算該行動站與每個無線存取點之間的一距離；以及 基於該演算出的距離以及每個無線存取點的一位置來執行三邊測量。
  60. 如請求項59之方法，其中該等所選擇的無線存取點中的每一個的該位置定義在一標準座標系中。
  61. 如請求項48之方法，其中該等更新無線存取點中的每一個的估計處理時間之步驟還包括以下步驟：基於該行動站的該所演算出的位置以及該等無線存取點的位置來計算至每個無線存取點的一距離；以及基於至每個無線存取點的該所測得往返時間延遲以及至每個無線存取點的該所演算出的距離來計算每個無線存取點的一新的處理時間。
  62. 一種用於無線地決定一行動站的一位置的構件，包括：一無線收發機；耦合至該無線收發機的一處理器；以及耦合至該處理器的一記憶體，其中該記憶體儲存用於使該處理器執行以下動作的可執行指令和資料：測量至多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲，估計該等無線存取點中的每一個的一初始處理時間，基於該等所測得的往返時間延遲以及估計處理時間來計算該行動站的該位置，以及 基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的估計處理時間。
  63. 如請求項62之裝置，還包括使該處理器執行以下動作的指令：決定該等更新的處理時間尚未收斂，測量至該多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲，使用該等所測得的往返時間延遲以及該等更新的估計處理時間來計算該行動站的一後續位置，以及基於該行動站的該後續位置來改善該等無線存取點中的每一個的該更新的處理時間。
  64. 如請求項62之裝置，還包括使該處理器執行以下動作的指令：決定該等估計處理時間已經收斂，決定該行動站已經改變位置，測量至多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲，以及使用該等所測得的往返時間延遲以及該等更新的估計處理時間來計算該行動站的一位置。
  65. 如請求項62之裝置，其中測量至該無線存取點的一往返時間延遲還包括使該處理器執行以下動作的指令： 從該行動站向該存取點發射一封包，記錄該所發射的封包被發送時的一第一時間，接收來自該無線存取點的回應於該所發射的封包的一回應封包，記錄該回應封包被接收到時的一第二時間，以及計算該第二記錄時間與該第一記錄時間之一差值。
  66. 如請求項65之裝置，其中所發射的封包利用一單播封包，藉此該行動站不與該無線存取點相關聯。
  67. 如請求項65之裝置，其中所發射的封包利用該行動站藉以與該無線存取點相關聯的一封包。
  68. 如請求項65之裝置，其中該行動站和該無線存取點根據IEEE 340.11標準、蜂巢微微網路、蜂巢毫微微細胞服務區、及/或藍牙組網標準來操作。
  69. 如請求項62之裝置，其中該估計初始處理時間還包括使該處理器執行以下動作的指令：決定來自每個無線存取點的一封包的收到信號强度，基於該所決定的信號强度來估計至每個無線存取點的一距離，以及基於該估計距離來計算每個無線存取點的該初始處理時間。
  70. 如請求項69之裝置，還包括使該處理器基於該收到信號强度將至每個無線存取點的該距離包括在一區間內的指令
  71. 如請求項70之裝置，其中在已知至少兩個無線存取點的處理時間顯著不同的情況下，該裝置還包括使該處理器將每個無線存取點的該初始處理時間估計成位於其各自區間的中點的指令。
  72. 如請求項70之裝置，其中在已知該無線存取點的處理時間基本上相似的情況下，該構件還包括使該處理器將該初始處理時間估計成位於該無線存取點的該等區間的一交集的中點的指令。
  73. 如請求項62之裝置，其中該演算行動站的該位置還包括使該處理器執行以下動作的指令：基於收到信號强度來選擇該多個無線存取點，決定該等所選擇的無線存取點中的每一個的位置，使用該所測得的往返時間延遲以及該估計處理時間來計算該行動站與每個無線存取點之間的一距離，以及基於該所演算出的距離以及每個無線存取點的一位置來執行三邊測量。
  74. 如請求項62之裝置，其中該等更新無線存取點中的每一個的估計處理時間還包括使該處理器執行以下動作的指令：基於該行動站的該所演算出的位置以及該等無線存取點的位置來計算至每個無線存取點的一距離，以及基於至每個無線存取點的該所測得的往返時間延遲以及至每個無線存取點的該所演算出的距離來計算每個無線存取點的一新的處理時間。
  75. 一種用於無線地決定一行動站的一位置的設備，包括：用於測量至多個無線存取點中的每一個的一往返時間延遲的構件；用於估計該等無線存取點中的每一個的一初始處理時間的構件；用於基於該等所測得的往返時間延遲以及估計處理時間來計算該行動站的該位置的構件；以及用於基於該行動站的該所演算出的位置來更新該等無線存取點中的每一個的估計處理時間的構件。
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