TWI461084B - 協作定位方法及其相關聯裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種協作定位方法及其相關聯裝置。特定而言,本發明係關於一種使得能夠估計不存取定位系統之無線電裝置之位置或在此等定位系統不工作或無效之情形下估計該等無線電裝置之位置的方法及其相關聯裝置,且其中獲取用於計算未知位置之資料係透過存在於周圍區域中之裝置之協作而發生。
近幾年,由於對稱作LBS(基於定位之服務)之服務感興趣而且由於具有呼叫者位置資料之陪護緊急呼叫兩者,判定裝置之位置已變得重要。已研究並實施了用於判定無線電裝置之位置的各種方法及系統,其中之某些方法及系統係基於衛星系統(諸如GPS(全球定位系統)、GLONASS(全球導航衛星系統)、GALILEO(當前由EU實施)及COMPASS(當前由中國實施)),而其他方法及系統係基於地面無線電系統且特別係蜂巢式系統。
用於判定一終端機之位置的最著名地面方法係:-識別終端信號發起之無線電小區;-判定同時接收該終端機之信號之無線電基地台共同的涵蓋區域;-識別該終端機之信號發起之無線電小區連同估計該終端機距該無線電基地台的距離;-藉助計算對應線之交點來三角量測(更確切地說係判定)
該終端機之信號在至少兩個其他無線電基地台中之發起方向;-藉助計算滿足該終端機距至少三個無線電基地台(其地理座標係已知)之距離的點來多點定位(更確切地說係估計)該等距離;-藉助計算滿足該終端機與一對基地台中之兩個基地台之間的距離差之點來判定具有該等距離差之至少兩種不同情形。
上文所列舉之地面方法中之某些方法使用該終端機距該等無線電基地台之距離的估計,可使用各種技術獲得該估計:-所接收之信號與所傳輸之信號之功率之間的比率,不管是在基本行動方向(在WCDMA之情形下,此比率對應於RSCP參數-所接收之信號碼功率)還是在相反方向上;-量測傳輸器與接收器之間的傳播時間;-量測電磁波自基地台至終端機的往返時間(在某些系統(包括GSM)中,此可自TA(定時超前)(亦即,該終端機須預期其信號傳輸以使該等信號在建立之時間窗中到達基地台的時間)推斷出),-能夠獲得相同結果之任一其他技術。
在其他情形中,該等地面方法使用終端機與兩個無線電基地台之間的三個或三個以上距離差及此等差定義之雙曲線之交點。作為一規則,藉由觀察無線電信號沿兩個不同傳播路徑行進所採用之時間差(所觀察之時間差,OTD)來
計算此等差,其中該等技術之變量相依於用於使基地台同步或慮及其時鐘之間的時間遲滯而使用之方法。
然而,上文所指示之已知解決方案具有某些技術性問題及缺點。特定而言,衛星定位系統需要自欲定位之裝置電磁可見之若干個衛星且招致長的起始獲取時間。在A-GPS(輔助GPS)系統之情形下,小區基地台提供具有關於衛星系統之初步資料之終端機,藉助該資料該等終端機可增加GPS信號接收敏感性且縮短起始獲取,但當GPS不可用時時間仍保持極長,此乃因該等衛星所傳輸之信號之傳播被天然障礙物或人造障礙物阻擋。
類似地,除了涉及僅一個無線電基地台之技術外,在諸多地方不可使用基於蜂巢式網路之定位系統,此乃因欲定位之裝置與至少兩個無線電基地台(上文所提及之相當不精確之三角量測技術所需要之至少兩個無線電基地台)或雙曲線或多點定位系統所需要之三個無線電基地台之間不總是存在電磁可見性。再者,涉及僅一個無線電基地台之技術通常提供不足準確度,且因此須得出結論:在諸多地方衛星定位系統及地面定位系統兩者均不可用或不足以準確地提供終端機位置之一估計。
為補償此等缺點,已提出用於使用附近之其他裝置的位置資料估計不可存取定位系統之一裝置之位置之方法。專利EP1206152中所闡述之方法屬於此類別。根據此方法,欲定位之終端機具有使其能夠與附近之其他終端機建立雙向連接之一無線電收發器系統。藉助該無線電收發器系
統,欲定位之終端機使附近終端機發送關於附近終端機之各別位置之資料給欲定位之終端機,且藉助傳播衰減率之一評估來估計其中之每一者之距離。欲定位之終端機基於此資料來估計其位置。
在該方法之一第一實施例中,將未知位置計算為已提供其位置之該等終端機之位置之平均數。在此情形中,不保證所計算之位置之準確度,此乃因不存在關於欲定位之終端機相對於附近之彼等終端機之相對位置之資訊,特別係在假定欲定位之終端機像等待來自其之資料的周圍終端機一樣具有其暫時不可存取之一定位系統之情形下。在此情形中,極靠近欲定位者之終端機很有可能亦不能夠藉助一外部定位系統來判定其自己的位置。因此自其計算出該平均數之位置可能對應於較遠離欲定位之終端機之點,且不圍繞其而均勻配置,而是更可能以一不規則及錯亂方式配置。此外,基於傳播衰減率而進行之距離估計可係誤導性的,尤其係在考量信號在建築物內部或在具有天然障礙物或人造障礙物之區域中傳播之條件下。舉例而言,靠近一牆或一天花板但被該牆或該天花板分離之一終端機可比其信號穿過一窗自一遙遠外部點到達之一終端機較遠地出現。藉由應用專利EP1206152之方法,因此很有可能將一建築物內部之一終端機計算為其反而在外部。
在專利EP1206152之方法之一第二實施例中,藉由多點定位已傳遞其位置資料之終端機之距離及位置來計算未知位置。在此情形中,有必要具有知曉其自己的位置且對於
欲定位之終端機係電磁可見之至少三個終端機;此發生概率可不極高。然後,倘若發現三個終端機如上文所提及處於此等條件,則其可能不靠近欲定位之終端機且藉由量測自其接收之信號之功率來判定距其之距離係誤導性的。因此,專利EP1206152之方法貌似不可靠。
本發明之標的係藉由提供能夠在不存取定位方法之情形下計算請求其定位之一或多個裝置之位置之一協作定位方法及其相關聯裝置解決上文所陳述之先前技術問題。
藉助形成技術方案1之標的物之一協作定位方法達成上文所陳述之標的以及如將自下文說明呈現之本發明之其他標的及優點。
此外,藉助形成技術方案17至20之標的物之無線電通信裝置達成上文所陳述之標的以及本發明之其他標的及優點。
較佳實施例及非平凡變體形成隨附技術方案之標的物。
應理解,所有隨附技術方案形成本說明之一整體部分。
現在將藉由藉助非定界性實例方式提供之某些較佳實施例且參考附圖更詳細地闡述本發明。
將在說明中進一步使用以下術語及相關聯定義:-中繼裝置:充當用於其他裝置之間的連接之一中繼之一裝置;-控制器(控制器裝置):當前具有管理定位程序之角色之
協作者裝置(參見下文);-協作者(協作者裝置):在該定位程序中協作之一裝置;-探測器(探測器裝置):由該控制器指示以發射一搜尋信號且將自對於該信號之回覆收集之資料返回至該控制器之一裝置;-主動協作者:能夠實施控制器功能、探測器功能亦及中繼裝置功能之一協作者裝置;-被動協作者:不配備有本發明之方法之特定構件且因此不能夠充當一控制器裝置、一探測器裝置或一中繼裝置,但配備有准許與被動協作者裝置配備有相同電信系統之主動協作者裝置估計距離及/或自被動協作者裝置接收及/或導出絕對位置資料之電信系統的一協作者裝置;-惰性協作者:配備有使得主動協作者能夠偵測其存在、估計距其之距離且間接獲得關於其位置的資料,從而將自惰性協作者發起之資料與自至少一個其他資訊源發起之資料相互參考的構件之一協作者裝置;-定位網格:一組協作者裝置與其藉以互連之無線電鏈路,其形成具有已知邊之一毗鄰三角形網格;-節點:定位於該定位網格之三角形中之一者之一頂點處之一裝置;-定位網路:該組協作者裝置及其可能的連接;-距離表:含有將該等協作者裝置分離之距離的一資料矩陣,其具有有關不確定性及量測所參考之時間;-資料表:如下文中所闡述含有關於個別協作者裝置之
繁雜資料之一表。
該等主動協作者裝置較佳地配備有以下特定構件:-用於傳輸並接收實施根據本發明之方法所必要之訊息及資料之一適合無線電收發器系統;-用於根據本發明之要求估計具有相互電磁可見性之裝置之間的距離之構件;-用於儲存至少該距離表及該資料表之數位記憶體;-用於執行電腦程式、處理所接收之資料並實施用於實施根據本發明之方法所必要之數字計算之處理構件。
另外,其較佳地配備有:-能夠實施用於實施座標計算之最佳化演算法之計算構件,其具有冗餘或丟失且受不確定性影響之資料。
在以下文字中且在隨附圖中使用以下符號:-HM
:自一協作者裝置至該控制器裝置的無線電鏈路之最大數目,超過該最大數目一協作者裝置不可承擔探測器角色;-NM
:在該定位程序中可涉及之裝置的最大數目,超過該最大數目該定位網路發展程序終止;-Ta
:在睡眠模式循環中接收器接通之持續時間;-Tc
:接收器之睡眠模式循環之持續時間;-TE
:針對同一裝置,探測器角色之兩個指派之間須耗用之最小時間間隔;-TL
:超過其即請求對計算位置感興趣之確認之時間限制;
-Tp
:在搜尋信號之前置碼中發送以警惕接收器之警示碼之持續時間;-Ts
:在該睡眠模式循環中接收器關斷之持續時間;-TW
:自一裝置已參與傳輸或接收時之最新近時間開始之時間間隔,在該時間間隔之後該裝置之接收器轉到睡眠模式。
一般而言,如將進一步更詳細可見,根據本發明之方法係基於由毗鄰三角形組成之一定位網格之形成,該定位網格之頂點稱作該網格之節點且係在定位中協作之裝置所坐落之處。除了該網格之節點處之裝置之外,亦存在可與此等節點直接或間接建立連接且在定位過程中協作,但由於其不具有用以構成一個三角形之頂點的充足數目個約束條件而不屬於該網格之裝置。在計算所需位置中協作之該組全部裝置(協作者裝置)與其可建立之連接構成定位網路。關於該等協作者裝置透過其可建立連接之無線電鏈路,估計對應裝置之間的距離。可透過任一技術(諸如,例如前文所提及之彼等技術中之任一者)獲得此距離估計。此技術之選擇對於本發明之目的並不重要且因此將在下文之整個處理中忽略該選擇。
透過逐漸添加之裝置,定位網路在連續步驟中逐漸擴展以便獲得充足資料以將定位網格及因此其節點定位,從而以亦計算欲定位之節點-裝置之位置而結束。
該定位網路之裝置中之一者承擔該定位過程之控制器功能。較佳地,將該控制器功能指派至需要判定位置之裝置
中之一者,但亦可將其指派至確實請求定位之裝置。該控制器功能可在定位網路形成及發展階段期間自一個裝置轉移至另一裝置。
該定位網路之形成及發展係由協作者裝置在接收到控制器裝置所發出且可能透過充當中繼裝置之中間裝置轉發之特殊搜尋命令時透過連續傳輸適當「搜尋信號」而發生。將回應於搜尋信號之裝置(稱作回應裝置)添加至該組協作者裝置且藉由探測器裝置自回應裝置接收且其(若有必要)透過上文所陳述之中繼裝置轉發至該控制器的回應訊息將其存在及其與其他協作者裝置的直接連接通知該控制器。
該等協作者裝置之間的連接之拓撲較佳地係樹類型,但亦可係另一種類型(例如,一網格)。在一樹結構之例示情形中,連接樹之根較佳地與控制器裝置重合,該控制器裝置管理該等連接及該定位網路之形成兩者且一旦在該定位網路之發展完成即計算請求位置之該等裝置中之每一者之位置且將位置傳遞至該等裝置。
該定位網路之發展在以下情形中之一者中結束:-當發現使得該定位網格之位置及空間定向能夠得以幾何判定之充足量之位置及距離資料時,或-當達到或超出協作者裝置之一預定數值限制NM
以便避免涉及過多數目個裝置時,或-當超出自該過程開始時運行之一預定時間限制TL
時。
一限制HM
亦係根據將一協作者裝置連接至該控制器裝置所必要之無線電鏈路之數目而定義。若需要大於或等於
該限制HM
之數目個無線電鏈路來連接一既定裝置,則該等既定裝置發射搜尋信號受阻。此阻止通常將一協作者裝置連接至該控制器裝置所必要之無線電鏈路之數目限於HM
,此乃因其他協作者不可串聯添加至該等既定協作者裝置。舉例而言,在透過中繼裝置設置一協作者裝置至該控制器的連接且由於傳播條件之一改變,該等中繼裝置中之一者自定位網路被排除且透過其之轉接係由透過另外兩個或兩個以上裝置之串聯中繼而替代之情形下可超出此限制。
若該定位網路之發展在未獲取足夠數目個資料點以幾何判定已請求位置之裝置之位置之情形下結束,則將相關性與無線電限制且與定位網路所位於之區域之地圖一起應用以便減小不確定性。
可將藉以形成裝置之間的連接之無線電收發器系統製成專門的或已知之彼等系統中之一者,只要其能夠足以準確地估計裝置-至-裝置距離。另外,其亦可係不均勻的,更確切地說係該定位網路可含有藉由相互不同的系統及傳輸與接收標準(GSM/GPRS、UMTS、LTE、藍芽、Wi-Fi、RFID)所實施之連接。實際上,在存在配備有充當使用不同傳輸系統之裝置之間的一介面之構件的裝置之條件下,足以能夠建立裝置對之間的連接且因此足以使該等裝置兩個兩個地具有相同傳輸與接收系統。舉例而言,若一第一組裝置使用Wi-Fi P2P傳輸與接收系統且一第二組裝置使用ZigBee系統,則屬於此第一組之任一裝置可在存在具有Wi-Fi P2P與ZigBee兩者之至少一個裝置之情形下互連至屬
於此第二組之任一裝置。
特定而言,根據本發明之方法包含形成並發展一定位網路之至少一個階段,藉助一簡單說明性實例來提供對該至少一個階段之說明,其中假定需要計算不存取一定位系統之僅一個裝置之位置。該說明隨後將經延伸以涵蓋更複雜的情況。
圖1a展示定位網路形成與發展階段之說明性實例之一第一階段,目的係判定圓圈119所表示之裝置之地理座標。
在該說明性實例中,假定裝置119在無論出於何種原因其不可存取任一定位系統時或此系統不能夠定位該裝置時自一電信系統所連接之使用者或一實體接收判定其位置之一請求。在此等條件下,裝置119承擔控制器角色,且在遵循由其專用於根據本發明之方法之無線電傳輸與接收系統接收之一搜尋命令之後,其發射一第一搜尋信號,該第一搜尋信號含有帶有以下含義之一訊息:「吾係119。接收到此訊息之裝置應以指示回應者之識別碼之一報告及(若知曉)能夠識別其各別絕對位置之資料作出回覆」。
一般而言,若將一較佳無線電系統(諸如,例如Wi-Fi直連)用於實施本發明,則來自一回應裝置之一回應的簡單到達即能夠使得探測器估計其分離之距離。在使用其他無線電系統之情形中,搜尋信號可包括發送估計該距離所必要之資料(例如,傳輸功率及/或關於該回應之發射時間之資訊)之一請求。
對於該搜尋信號而言在回應者知曉之情形下含有針對其
他輔助資料之一請求亦係有利的,將進一步更詳細地闡述該等其他輔助資料,且知曉該等其他輔助資料對於控制器119所執行之任務係有用的。若無線電系統准許,則該搜尋信號應較佳地含有針對對於定位欲定位之裝置可能有用之全部資料之一請求,該等全部資料應較佳地含於一單個回應訊息中。此准許所採用之時間及獲取定位資訊所需要之訊息之數目最小化。然而,由於所使用之特定無線電系統及/或通信裝置之特性,因此往返訊息之多個交換係可有必要的以使得探測器能夠自回應者獲取經考量為有必要之全部資料,該探測器然後須在該方法之一普通探測步驟中將該等全部資料發送至該控制器裝置。
現在返回至擴展該說明性實例之定位網路之此第一步驟,裝置119承擔唯一探測器角色亦及唯一協作者裝置之角色。出於更清晰之目的,用一中心點標記在圖1a、圖1b、圖1c及圖1d中已發射了上一搜尋信號之裝置。
在此說明性實例中,由探測器裝置119發射之該第一訊息由裝置107、111、127及123應答,裝置107、111、127及123因此承擔協作者之角色。藉助來自此等裝置之回應(在此情形中係直接接收而沒有中間裝置之幫助)且藉助任一距離估計技術,裝置119亦獲取分別使其與裝置107、111、127及123分離之距離112、118、121及122。然後將該等距離放置於距離表中,圖2a中展示關於處於檢測中之情況之該距離表,其中每一方框指示對應列及對應行之開頭處所指示之裝置之間的以米為單位之距離:與每一距離
項目一起,存在一相關聯之量測不確定性及採取該量測之時間。該距離表明顯對稱且其主對角線上之項目全部為零,且在一實際實施例中亦如此,可以比隨附圖中所展示更緊湊之一格式實施該表。在任一情形中,其構成一業內專家所知曉之眾多等效物中之一者以用於表示形成於協作者裝置之間的連接之網路及形成其之無線電鏈路及節點之相關聯之特性參數。應注意,一般而言,該距離表亦可在多個點對點連接之情形中由於存在通過多個無線電系統之訊息交換而含有多個距離及時間計算值,所涉及之兩個終端機裝置可在該多個無線電系統上通信。正是控制器裝置(若有必要)基於(例如)關於對應於某一無電線鏈路之距離可獲得之資料之類型、可靠性及精確性來決定保持且更新哪些連接。為簡單起見,在該說明性實例中假定全部該等網路連接係單個網路連接。
該距離表中所規定之時間(如進一步所闡述之資料表中所規定之彼等時間)慮及傳輸延遲及該等裝置之時鐘之間的不對凖。進一步論述慮及此等因素之方法。
附圖中所提供之數值係單純出於說明之目的且不參考任一真實情況。
除了每一回應者之識別碼之外,控制器裝置119亦獲取關於個別回應裝置之某一資料,該資料係由該等回應裝置傳輸且收集於資料表中。圖3a展示關於圖1a中所表示之系統之狀態之此資料表之一簡化版本。在圖3a中之表中,第一行列出該裝置之一識別碼。在該實例中,將用於識別其
他附圖中之項目之相同碼用作該等識別碼。在實際應用中,可將該等裝置之MAC(媒體存取控制)位址或該控制器與協作者之間達成一致之碼或可設定為雙射對應於該等裝置之其他識別碼用作識別碼。
資料表之第二行指示該裝置是否已做出一定位請求。在此行中,如在隨附表中之其他條目中,符號「Y」係肯定,而符號「N」係否定。
一般而言,如應在下文中參見,須在任一情形中識別該等裝置且可針對其中之一或多者請求定位。
在發展該定位網路時所使用之準則當中,存在往往使得針對其而請求定位之裝置出現在定位網格之節點處之一準則。
該第三行指示該裝置是否為該網格之一節點。此資訊用作被命令發射類似於該第一搜尋信號之一搜尋信號之裝置之選擇準則中之一者,如將在下文中進一步參見。
第四行含有將考量中之裝置與控制器裝置分離之無線電鏈路之數目。如已提及,具有大於或等於HM
(自控制器裝置之無線電鏈路之最大數目)之數目個無線電鏈路之裝置發射搜尋信號受阻。在此行中,「0」值識別控制器裝置,而值缺失僅可在故障情況中發生。
第五行指示該裝置是否為行動的。此資訊用以建立更新資料之可能需要。
接下來八行持有定位及速度資料,每一行後跟一各別不確定性。此等行後跟時間行,該時間行指示列中之資料曾
更新之時間。由於每一列上存在若干資料項目,因此假定一列之資料更新時間係最古老的經更新之資料項目之資料更新時間。
在時間行之後,存在具有各種類型及不同用途之「輔助資料」之其他行。舉例而言,可能發現:-請求定位之使用者及實體之清單;-結果應發送之位址;-裝置最新近承擔探測器角色時之時間;-裝置之類型(行動電話終端機、Wi-Fi存取點、無線電話、家用電器等);-衛星定位系統之可用性;-地面定位系統之可用性;-距離量測方法之可用性。
此資訊可判定在選擇被命令發射該等搜尋信號之裝置時之優先準則。
在定位程序之每一階段處,藉助一特殊資料處理程式,該控制器裝置分析所收集之資料且建立欲採取之下一步驟。在正圖解說明之實例中,控制器裝置119分析圖3a中之資料表中之資料且發現固定點約束條件不足以定位裝置119。該控制器因此決定擴展對周圍區域之探測以識別其他裝置且擷取進一步資料。藉由命令其他裝置發射類似於由裝置119發射之第一搜尋信號之一第二搜尋信號,且藉由可能藉助插入於裝置之間的中繼裝置回應於該搜尋信號及該控制器裝置以回應中所收集之資料報告回至控制器裝
置119來進行探測擴展。
可以諸多替代性方式來進行此擴展步驟,例如請求將第二搜尋信號發射至第一搜尋信號之全部回應者,或至該等回應者之一子集,或特定而言至此等回應者中之僅一者。經定址至每一選定探測器、由該控制器裝置發射且可能由中間的中繼協作者裝置轉發之一特殊搜尋命令因此將到達該每一選定探測器。在正考量之說明性實例中,假定盡可能地限制該程序中所涉及之裝置之數目以及經由無線電而傳輸之訊息之數目係權宜之計。藉由應用此準則,該控制器命令前一步驟中之該等回應者中之僅一者發射一第二搜尋信號。
根據當前情況,可將各種準則應用於選擇被命令發射該第二搜尋信號之裝置。在此圖解說明期間應用此等準則中之某些準則,但單純藉助非定界性實例,應理解可個別地或以組合方式應用諸多其他準則。
首先,該控制器檢查哪些裝置具有不超出限制HM
之數目個使其與控制器裝置119分離之無線電鏈路,藉助實例方式假定限制HM
係五。可預定或在開始該過程之後設定HM
之值。給定圖3a中之表中所指示之值,發現根據限制HM
不排除任一裝置。
在由圖2a中所指示之距離表中及圖3a中所指示之資料表中之資料所表徵之狀態中,舉例而言,可觀察到將對於該第一搜尋信號之回應者區分之特性僅係其距裝置119而具有之距離。假定裝置119配備有一衛星定位系統(自該資料
表中之輔助資料可用之資訊)且儘管如此認為不知曉其定位,假定裝置119定位於衛星系統之涵蓋範圍之外。結果,可假定最有可能存取一衛星定位系統之裝置係距裝置119最遠之一者,在考量中之該實例中該者係裝置123。該控制器因此選擇裝置123來發射一第二搜尋信號且發射經定址至彼裝置的一特殊搜尋命令。反之,若裝置119不配備有任一定位系統,則使最靠近其之裝置發射該第二搜尋信號可係更明智的,假定相比於遙遠裝置可更好地估計附近裝置之距離。在此第二情形中,將把該搜尋命令定址至最靠近其位置需要判定之一裝置(在此情形中係該控制器裝置自身)之協作者裝置。
應強調,可存在眾多且不同的選擇準則,但如自該方法之此圖解說明之下文將理解,使用不同準則且採用不同決定一般而言不會對達成結果不利,而是僅可帶來不同數目個步驟及該過程中所涉及之不同數目個裝置。
因此,繼續該圖解說明且假定正是裝置123發射一第二搜尋信號,圖1b表示發射該第二搜尋信號之後的一假想情況。此情況對應於存在來自已經回應於該第一搜尋信號之裝置107、與裝置107具有類似特性之裝置109及128以及由一黑圓圈表示以指示其亦具有關於其自己的位置之資料(該資料包括於回應訊息中)之裝置125之對於該第二搜尋信號之一回應之情形。顯然,控制器119不回應,此乃因自搜尋信號之標頭辨認出其係發射了搜尋命令之裝置。而且在此情形中,自對於該第二搜尋信號之回應獲取該等回應
者之識別碼及該等回應者距發射了該第二搜尋信號之裝置之距離113、114、124及126。
裝置123將上文所陳述之全部資訊直接傳送至裝置119(程序控制器),且裝置119更新如圖2b中所展示之距離表及如圖3b中所展示之資料表。
自分析圖2b中之距離表呈現出裝置107、119及123係具有已知邊之一個三角形之頂點(存在該三個裝置中之全部對之間的距離之一估計)。因此已建立了一定位網格之一第一萌芽期。為更清晰起見,陰影展示形成三角形邊之無線電鏈路;用虛線展示自知曉其絕對位置之裝置-節點橫穿已知距離之無線電鏈路。在圖3b中之表之「節點」行中反映此結果,其中將裝置107、119及123歸類為節點。自分析此資料表發現,裝置125知曉其自己在空間中之位置。
為判定裝置119之位置,現在足以僅計算此三角形之位置,然而該三角形僅受一單個距離(124)處之一個固定點(裝置125)約束,且因此不可被幾何定位。因此以該定位網路之一進一步擴展而繼續處理。
如在發射該第二搜尋信號之情形中,然後由僅一個裝置發射一第三搜尋信號。而且在此情形中發現,圖3b中之資料表中所列出之裝置中沒有一者超出無線電鏈路之數目限制HM
=5,且控制器裝置119以自圖3b中之第一行中所列出之彼等裝置選擇用以執行發射之裝置而繼續行進。
出於簡潔之動機不應詳述欲被給予發射該第三搜尋信號
之任務之裝置之各種替代性方案及各種選擇準則之論述,但應注意,裝置107係該三角形之頂點處之彼等裝置中唯一尚未發射任一搜尋信號之一裝置。控制器裝置119因此藉由發射經定址至裝置107的一特定搜尋命令而決定裝置107應發射一第三搜尋信號。
然後假定裝置101、102及109回應於此第三搜尋信號(如圖1c中所展示),且自此等回應裝置之回應獲得之資料係如圖2c及圖3c中所指示,該資料由探測器107轉發至控制器裝置119。
自分析圖2中所指示之距離表呈現出已形成了一第二個三角形,其中裝置123、107及109處於其頂點。與此一致,現在將裝置109分類為圖3c中之表之「節點」行中之一節點。此新三角形具有與三角形119-123-107之邊重合之邊113,且因此已形成了具有兩個三角形之一網格,該網格使裝置119、123、109及107作為其節點。
自分析圖3c中之資料表發現,裝置102知曉其自己在空間中之位置,且因此結果係具有兩個三角形之此網格具有關於裝置102及125之由距離105及124(圖1c)形成之兩個約束條件。此等兩個約束條件不足以幾何定位該網格(一平面上之一個三角形網格具有三個自由度)。因此有必要進一步擴展該定位網路。
類似於前文之擴展,在針對超出限制HM
之檢查之後,該控制器裝置藉助一相關聯之搜尋命令致使一第四搜尋信號發射,選擇裝置109作為經定址之探測器,此乃因裝置
109係該網格上之該等節點中之唯一尚未發射任何搜尋信號之一節點。該搜尋命令自控制器裝置119傳輸至裝置109且相反方向上自回應者至探測器的可能回應以透過中繼裝置123之轉接而不是透過裝置107之轉接之替代方案而發生,此乃因當透過裝置123轉接關於裝置123之某一資料時,更新相比於關於裝置107之資料而不那麼新近之關於片段112之資料(關於此,參見圖3c中所指示之資料表)以及關於片段122之資料(如圖2c中所指示之距離表中所規定)。因此,該控制器發射經定址至裝置109的一搜尋命令,透過中繼裝置123路由該搜尋命令。
假定裝置103、117、120、125、123及107回應於此第四搜尋信號(如圖1d中所展示),且自此等裝置之回應獲得之資料係如圖2d及圖3d中所指示。此資料係透過搜尋命令經由其已到達探測器109之同一中繼裝置123由探測器109轉發至控制器119。
自分析圖2d中所指示之距離表呈現出,已形成了具有三個三角形之一網格,其中裝置119、123、125、109及107處於其五個節點。具有五個節點之此網格具有由距離105及110以及由經定位之節點125提供之四個約束條件,這不僅僅係充足,而是對於定位具有三個三角形之此網格之目的而言甚至係冗餘。因此可幾何計算此網格之全部節點之座標,且特別係節點119之座標。該控制器因此可終止定位網路發展階段且轉到計算位置。
儘管在至今為止所使用之說明性實例中,該定位網路形
成階段在已獲取了充足量之資料以計算欲定位之裝置之位置之一時間點結束,但該定位網路之發展亦可在以下兩個事件之後停止:a)超出協作者裝置之數目限制NM
;b)超出自該程序開始時運行之時間限制TL
。
事件a)之情形中之停止係由避免涉及過多數目個裝置之需要而激發,這特別可發生在擁擠環境中且造成不可接受之干擾位準及無電線封包衝撞。
在定位網路發展階段期間,然而可發生識別了條件,由此發現某些協作者係多餘的(舉例而言,極靠近該控制器之協作者沒有定位資料而已識別了遙遠定位之協作者)。在此等情形中,該控制器可去除多餘協作者,或在檢查是否超出限制NM
時不將其算在內,此乃因其不再參與計算程序。
倘若長期等待距離估計、獲取幾何座標資料、重複錯誤接收之訊息等招致過多延遲,則事件b)之情形中之停止避免該結果在不再感興趣時到達。
而且在事件a)及b)之後的停止情形中,該方法以使用截至彼時刻所獲取之資料來計算位置而繼續行進,如進一步闡釋。
在至今為止所使用之說明性實例中,控制器角色一直係由裝置119保持。然而,一般而言,在形成該定位網路之進程期間,該控制器角色可自一個裝置轉到另一裝置。控制器之改變可係由(例如)在該定位網路之一中心位置中具
有該控制器之優點而激發。另一選擇為,該控制器角色可有條理地轉到負責探測之裝置。另一方面,須慮及控制器角色自一個裝置轉到另一裝置招致距離表及資料表之傳送,以及指示將正考量中之裝置與該控制器裝置分離之無線電鏈路之數目的行之更新,且因此由一適當演算法估計執行控制器角色之傳遞之優點,在實施轉移之情形下該適當演算法將執行控制器角色之轉移所需要之訊息之數目與計算程序之進程中原本所保存之訊息之評估作比較。
在一第一定位網路之發展期間,可發生在某一探測點處遭遇係一第二定位網路之一部分之裝置,且特別係屬於一第二定位網路之欲定位之裝置。在此不測事件中,該第一定位網路與第二定位網路之發展較佳地以一獨立方式繼續行進。另一選擇為,該兩個網路可組合,從而具有避免協作者上之資料請求之可能重迭之優點,但具有以下缺點:-需要欲定位之裝置(若可能)屬於比可獨立發展之兩個單獨定位網格更複雜之同一定位網格;-協商選擇由於合併產生之定位網路之控制器;-組合並傳送截至合併為單獨控制器之時刻所收集之資料。
另外,暗示一更複雜網路之發展之兩個網路之合併很有可能招致更大數目個探測步驟及超出限制NM
或時間TL
之一更大概率。
在該方法之說明中所假定之較佳替代性方案係使可能會合且相互滲透之定位網路保持彼此分離。然而,一精通此
項技術者可容易想像定位網路之合併如何發生及自此合併所獲得之定位網路之隨後發展。
藉由使相互滲透之定位網路保持分離且獨立,屬於一個以上定位網路之裝置回應於不同控制器以一獨立方式之詢問。無線電收發器系統解決來自不同控制器之訊息之可能衝撞,如下文中所闡述。
根據本發明之方法進一步包含計算欲定位之裝置之位置之一階段。
若在該定位網路發展過程之結尾處除了當前控制器之外尚存在欲定位之裝置,則由該控制器較佳地計算欲定位之裝置之座標且然後將其傳輸至各別裝置。另一選擇為,該控制器將所收集之資料之全部或包括計算各別位置所必要之資料之其一部分傳送至所涉及之裝置且後者自所接收之資料個別地計算其自己的位置。
當該定位網路之發展終止時,出於計算欲定位之裝置之位置之目的,可發生以下情況:c)約束條件相對於藉助幾何計算(如至今所使用之說明性實例中)來計算該等位置不可或缺之最小值係冗餘;d)等於幾何上必要之約束條件數目;e)小於幾何上必要之約束條件數目。
在情形c)中,藉助慮及單個資料項目之可靠性、所發現之距離之絕對值或其比率、所估計之資料(不管是位置還是距離)之不確定性及該等裝置移動之速度(對於所闡述之實例係可在圖2d中之距離表及圖3d中之資料表中可發現之
值)之一最佳化演算法執行該等位置之計算。
在情形d)中,使用精通此項技術者所熟知之幾何法則來執行該等位置之計算。
在情形c)及情形d)兩者中,以下因素可造成錯誤:-所收集之資料之值之不確定性;-對座標及距離之估計錯誤;-在不同時間所量測之座標及距離值且因此可能在行動裝置之移動之後的不一致。
對於造成錯誤之上文所陳述之原因,位置計算之結果通常係受不確定性影響且可具有某些不一致性。
在情形e)中,除了情形c)及d)中存在之不確定性之原因之外,在定位欲定位之裝置時存在至少一個自由度。自由度之存在(更確切地說係約束條件之缺乏)對應於關於該等裝置之位置之不確定性區域以便將其減小,本發明之方法判定考量傳輸與接收範圍所計算之裝置之位置之限制且(若可用)判定該區域之規劃及由該區域中存在之障礙物及物件形成之界限之線。
圖4中展示一實例,其中繪示圖1d沒有裝置111及127且沒有距離112、118及121,而已添加了距離408,此乃因裝置128現在更靠近裝置125。不存在距離112,此乃因在圖4中假定裝置119距裝置107較遠且在裝置119與裝置107之間的路徑上存在阻擋無線電波之一障礙物401。欲定位之裝置仍係由參考編號119識別之一裝置。
幾何定位具有三角形109、107、123、128及125之網
格,此乃因其節點125經定位且存在距裝置102之距離105之約束條件。
然而,裝置119僅受約束於以距離122之裝置123處之定位網格,且因此從幾何角度上,其位置可係在圓周405之任一點處,該圓周使裝置123處於其中心且具有等於距離122之一半徑。
然而控制器(在該實例中係裝置119自身)可算出裝置119不可在自附近節點128行進至附近節點125之圓周405之弧上,此乃因此弧靠近接合相互電磁可見之兩個節點128及125之線;因此,若裝置119在此弧上,則可藉助該兩個節點128及125中之至少一者建立一無線電鏈路,且可估計距該兩個節點之各別距離。類似地,該控制器可算出裝置119不可在自附近節點125行進至附近節點109之圓周405之弧上或在自附近節點109行進至附近節點107之弧上。因此,鑒於截至此時間點所進行之計算,裝置119須在由節點107及128定界之圓周405之兩個弧中之較短者上。
該控制器亦可計算節點107及128之傳輸與接收範圍,從而在傳播受到障礙物阻礙之情形中對其進行保守計算。在圖4中,此範圍係由分別針對節點107及節點128之圓周之弧402及407表示。若在計算中不慮及該等障礙物之可能存在所引入之衰減率,則此等弧之半徑自然將較大。弧402及407分別在點403及406處與圓周405相交,且因此鑒於截至此時間點所執行之計算,裝置119應在由點403及406定界之圓周405之兩個弧中之較短者上。
最後,若該控制器具有該區域之一地圖且由此偵測到障礙物401之存在及障礙物401與節點107之間的其他障礙物之不存在,則可計算節點107之範圍到達障礙物401且因此最靠近節點107之裝置119位置之可能位置係由點404表示。該等計算之最終結果指示裝置119係在由點404及406定界之圓周405之兩個弧中之較短者上。然後,慮及關於三個三角形109、107、123、128及125之網格之位置之不確定性且特別係節點123及128之位置之隨之發生的不確定性,且亦慮及量測距離122時之不確定性,該控制器可計算裝置119之位置之不確定性區域。
最後,慮及受不確定性影響之數量之概率分佈,藉助精通此項技術者所習知之統計處理,該控制器計算裝置119之位置之最有可能值及表徵空間分佈之統計參數。
參考圖4所闡述之實例證明可實質上限制不確定性區域,即使關於裝置之位置或定位網格之約束條件之數目小於歐幾裏德幾何之不可或缺最小值。
因此,在全部三種情形c)、d)及e)中,可能計算並限制定位不確定性及幾何不一致性。
若結果中之不確定性及任何不一致性係在可接受限制內,則該控制器將定位結果提供至請求者,否則該控制器藉由使行動裝置移動之速度乘以當前資料所參考之時間差來計算由此產生之不確定性因素且評估是否有必要更新全部或僅一部分可用資料。若認為一更新有必要,則該控制器將一更新請求發送至須更新其負責之資料之協作者裝
置,從而規定須執行資料獲取時之時間以使得無論在該請求之發射與採取量測之間是否發生延遲,該等量測參考同一瞬間。而且在此情形中,該控制器在發送更新請求時慮及傳輸延遲及裝置之時鐘不對準,如進一步所闡釋。
一旦資料經更新,該控制器計算所請求之位置及相關不確定性。若結果之不確定性及任何不一致性係在可接受限制內,則該控制器將定位結果提供至請求者。否則,若尚未超出時間限制TL
,則重新開始定位網路之發展且在網路發展階段中執行一進一步探測步驟,如上文已參見。當此進一步探測步驟終止時,該定位網路發展階段亦再次終止且因此進入計算欲定位之裝置之座標之階段。
反之,若已超出了時間限制TL
,則藉由給請求者提供所獲得之定位結果及相關不確定性連同關於結果之可靠性之一警報及請求了定位資訊之使用者及實體之請求以指示該等請求者是否有興趣精細化計算而使該程序繼續。若至少一個請求者表達有興趣精細化,則該方法在執行一進一步探測以發展該定位網路之步驟處重新開始。將該時間限制較佳地重設至與之前的TL
相同之值或一新值,且自請求者清單中去除放棄定位之請求者。
若有必要,則繼續重覆直至不再存在確認對結果感興趣之任何請求者。
在該定位網路由於(例如)由行動裝置之移動造成之改變之條件的更新或隨後發展之後,可發生不再發現先前所偵測之裝置或距離。在此等情形中,自表移除丟失之裝置及
資料且該程序就當作其從未存在過一樣而繼續。
特定而言,圖5及圖6中之流程圖圖解說明根據本發明之方法形成並發展定位網路且計算位置之步驟。
圖5表示該程序之整體方案,自開始(步驟501)(該程序開始時)至結束(步驟516)(使結果對於請求其之裝置係可用時,在該說明性實例中該裝置與控制器裝置119重合)。
步驟517表示一位置計算請求之等待狀態。為簡單起見,已忽略了關於藉助一習用定位系統獲得所請求之位置之可能性的檢查,從而原則上假定不存在存取定位系統中之任一者之可能性或該等定位系統已故障或已供應了令人不滿意的資訊(希望藉助一替代性定位方法檢查該資訊之正確性)之可能性。
當一定位請求到達時(步驟518),控制轉到步驟502,在此處指派初始設定,這可在請求定位之使用者不介入之情形下部分或完全預定義或可係藉助人機通信介面之任一手段指派。特定而言,將控制器角色及探測器角色兩者均指派至其上開始該方法之裝置。較佳地預定義時間限制TL
(超過時間限制TL
,該方法即停止以提問定位請求者是否仍對繼續計算感興趣),但亦可藉助上文所提及之介面自定位請求者請求時間限制TL
。
在於步驟502中設置資料之情形下,開始探測步驟503,自該探測步驟獲得關於回應者之資料及使該等探測器與回應者分離之距離。不在探測步驟503之下游提供關於不存在對於探測之任何回應者之可能性之檢查,此乃因該程序
暗中整體處理此情形,如將進一步參見。
現在,假定存在對於搜尋信號之回應者,則不管是處理由控制器在定位方法之開始處所實施之第一探測還是處理在該定位網路之隨後擴展之進程期間所實施之一普通探測,均在步驟505中分析在探測步驟503中所收集之資料,且使用此分析之結果檢查(步驟507)是否存在充足資料來幾何計算所請求之位置。若可用資料不足以幾何計算所請求之位置,則檢查(步驟511)是否已超出時間TL
或在該程序中可涉及之裝置之最大數目限制NM
。若既未超出TL
又未超出NM
,則控制轉到選擇用以實施擴展該定位網路之一新步驟之探測器506之步驟。如應在下文中參見,探測器選擇步驟506亦允許選擇在過去已承擔了探測器角色的一裝置,但僅在自從最後承擔此角色開始已過去了等於至少TE
之一時間之情形下。一般而言,TE
小於TL
且經定大小以一方面避免過於頻繁地重複由步驟503-505-507-511-506形成之循環,且另一方面允許重新考量作為探測器之協作者裝置(即使其已具有此角色),以便能夠檢測該等裝置或其他物件在移動之後的環境條件之改變。
返回至圖5中之流程圖,已選擇了探測器(步驟506)後,實施一探測(步驟503)且分析可用資料(步驟505)。現在,假定約束條件不再不足以幾何計算所請求之位置,則控制自步驟507轉到步驟508,參考圖6進一步對其進行闡述。已計算了位置後,在亦慮及由位置及距離估計錯誤造成之任何不一致性之有關不確定性之情形下,在圖5中之步驟
509中檢查該等不確定性是否可接受。若該等不確定性係可接受的,則供應結果(步驟516)且該方法終止。反之,若該等不確定性係不可接受,則檢查(步驟510)是否已在相對於可能環境變化(裝置及物件之移動)太不同或太古老之時間獲取了資料。若存在需更新之資料,則更新(步驟504)且重新進入步驟505以分析可用資料。反之,若不存在需更新之資料,則控制轉到步驟512,在此處檢查是否已超出了NM
。若已超出了NM
,則該方法在步驟516處終止,從而供應所達成之結果及所供應之結果受超過可接受限制之不確定性影響之一警報。反之,若尚未超出NM
,則控制轉到步驟515,在此處檢查是否已超出了時間TL
。
若尚未超出時間TL
,則控制返回至步驟506以選擇一新探測器且再次試圖擴展該定位網路,如已參見。反之,若已超出了時間TL
,則控制轉到步驟514,在此處檢查定位請求者是否有興趣精細化計算。為說明性簡單起見,未在圖5中描繪將臨時結果發送至定位請求者、呈送關於對精細化該等結果感興趣之詢問及等待回應之步驟。然而,精通此項技術者能夠想像哪些是為圖解表示法之簡單起見在圖5中之流程圖之此點及其他點中已省略了的步驟。返回至圖5中之步驟514,若存在精細化結果之興趣,則重設TL
(步驟513)且控制轉到探測器選擇步驟(步驟506)以重新試圖擴展該定位網路。反之,若不存在精細化結果之興趣,則該程序以供應所獲取之結果(步驟516)而結束。
現在將考量其中在探測步驟503中不存在對於搜尋信號
之回應之情形。若對於該控制器所發射之第一搜尋信號不存在回應,則透過分析可用資料(步驟505)及判定所獲取之資料對於幾何計算位置之充足性或不充足性之步驟507,控制到達檢查是否已超出了時間TL
或數目NM
之步驟511。若既未超出TL
也未超出NM
,則控制轉到探測器選擇步驟506。由於對於該控制器而言除了最新近探測之時間以外資料未改變,因此將探測器角色重新指派至同一裝置(亦即控制器自身),但如已述說,自同一角色之先前指派在時間TE
之後。因此重複步驟503-505-507-511-506之循環直至由於環境條件或存在於附近之裝置之距離已改變以便發現對於搜尋信號之某一回應者或由於已超出了TL
或NM
而發現不同條件為止。
若發現對於搜尋信號之回應者,則情況撤回至上文所闡述之一般情形。反之,若未發現回應者且超出了TL
或NM
,則控制自步驟511轉到計算座標之步驟(步驟508),該步驟顯然不提供有用結果,且因此控制然後自步驟509轉到步驟510。由於明顯不存在需更新之資料,因此控制轉到步驟512。若已超出了NM
,則該方法在步驟516處以供應所達成之結果及不確定性超過可接受限制之一警報而終止。反之,若尚未超出NM
,則控制轉到步驟515且該程序係如在上文所闡述之一般情形中而繼續。
當對於除了控制器之外的裝置所發射之搜尋信號不存在任何回應者時,在探測步驟503之後,除了探測之最新近時間以外,僅關於探測程序之訊息之傳輸與接收中所涉及
之裝置之間的距離之資料可改變,且因此該定位網路之幾何約束條件不改變且透過步驟503-505-507-511之第一遍次如上文所參見之情形中而發展,其中對於該控制器所廣播之第一搜尋信號不存在任何回應者。然而,在步驟506時,若存在可能被選作一探測器之若干個裝置,則該組探測器裝置可改變且可返回至先前所參見之更一般情形,其中存在對於搜尋信號之回應者。反之,若由於自先前指派之時間間隔TE
而在步驟505中將探測器角色重新指派至相同裝置,則如在對於控制器所廣播之第一搜尋信號沒有回應者之情形中反覆進行探測。
若在步驟511處由於超出TL
或NM
而存在循環503-505-507-511-506,因此將在具有上文已闡述之全部替代性方案之情形下於步驟508處進入位置計算程序之一般情形,包括在步驟509中發現可接受之不確定性之可能性及在步驟516中以將結果供應至感興趣之裝置而終止。
如在上文所提供之說明性實例中已闡釋,選擇探測器503之步驟包含根據獲取時網路及資料之狀態而應用之眾多準則。用於針對探測器角色選擇一裝置之優先條件及準則之既非詳盡性亦非定界性之某些實例係如下:-具有定位構件之裝置;-在地理上遠離具有定位構件但沒有直接獲取其自己的位置之可能性之裝置的裝置;-在地理上靠近不具有定位構件之裝置的裝置;-與定位網格之一節點重合之裝置;
-未承擔探測器角色達至少時間TE
之裝置;-固定裝置;-具有一低移動速度之行動裝置。
亦應記得,較佳的係不可將探測器角色指派至具有等於或大於HM
之數目個自控制器的無線電鏈路之裝置。
已藉助上文所闡釋之說明性實例闡述了探測步驟503。結合對無線電收發器系統之說明進一步給出額外細節。
資料分析步驟505在於應用藉以判定所發現之約束條件是否足以藉助幾何手段計算所請求之位置之已知數學及幾何準則。
根據在前文中已闡述之方法,藉助說明性實例已闡述之資料更新步驟在於請求已提供了可能過時資料之裝置更新所量測之值,該等值然後被轉發至控制器裝置119以供收集及分析。
上文亦相關於圖4已在說明性實例中闡述了位置計算步驟。圖6提供一示意性表徵圖。
如在闡釋說明性實例之進程中已陳述,可在冗餘數目個幾何約束條件下、在嚴格意義上充足數目個幾何約束條件下或不充足數目個幾何約束條件下進行位置計算步驟(圖5中之步驟508)。在圖6中,在初始步驟601之後,檢查幾何約束條件之數目是否冗餘(步驟602)。若幾何約束條件之數目係冗餘的,則透過一最佳化演算法來傳遞定位網路資料,該最佳化演算法基於全部可用資料及各別不確定性來判定欲定位之每一裝置之最有可能的位置且(若有必要)藉
助統計特性化參數來計算與此等所計算之位置相關聯之不確定性(步驟603)。不確定性及統計參數亦慮及含於該定位網路資料中之值中由估計錯誤造成之可能差異。此等錯誤具有放大結果之不確定性區域之效應。最後,在步驟608中,將所獲得之結果輸出至用於檢查不確定性之可接受性之下一步驟509。
若幾何約束條件之數目不冗餘,則控制轉到步驟604,若幾何約束條件之數目在嚴格意義上充足,則定位網路資料自步驟604轉到用於藉由幾何計算判定位置之位置計算步驟605。而且在此情形中,慮及定位資料之不確定性及任何不一致性來計算所計算之位置之不確定性,如上文相關於冗餘幾何約束條件之情形所提及。在步驟608中輸出所獲得之結果。
若在步驟604中發現約束條件之數目在嚴格意義上並不充足,則控制轉到步驟606,此處關於幾何計算該等位置之不可或缺最小值之約束條件之缺乏係首先轉譯成不確定性區域。在圖4中所表示之說明性實例之情形中,藉由使用以由裝置123構成之節點之位置為中心之一極座標系,使裝置119之位置處缺乏一約束條件最初對應於關於此節點119之位置之角座標之一總不確定性。在闡釋此實例中作出考量之後,此角座標之不確定性減小至離開節點123之位置且穿過點404及406之半直線所定界之凸角。如在上文所提及之說明性實例中已做,圖6中之步驟606藉由藉助自傳輸與接收範圍及存在於區域中之障礙物導出之限制來
定界不確定性區域來最小化由於缺乏約束條件而產生之不確定性。步驟606後跟步驟607,步驟607藉助類似於步驟605之彼等演算法但用以亦處理大的不確定性值之更具綜合性之演算法來計算欲判定之位置。最後,在步驟608中輸出結果。
本發明亦係關於一種協作定位裝置,其包含用於在裝置之間交換資料封包之至少一個無線電收發器系統:有用地,無需一定專門設計此無線電收發器系統,而是只要此無線電收發器系統具有以下特性則其可係已知系統中之一者(如所進一步展示):-直接裝置-至-裝置傳輸短資料封包之可能性;-用於處置無線電封包衝撞之機構之可用性;-用於操作感興趣之應用所預期之條件之足夠傳輸與接收範圍;-估計所請求之定位服務之裝置與裝置之間的距離之可能性;-使得接收器以低能量消耗而操作之可能性。
藉助實例,若在緊急情況中針對行動電話裝置之定位應用本發明之方法,則所獲取之傳輸與接收範圍可係室內大約30 m至40 m且戶外大約100 m至150 m,而若該等裝置之位置須具有在±10 m內之一不確定性,則距離量測之不確定性須係約±2 m,以慮及彼此組合之各種錯誤原因,包括由異常傳播條件引發之彼等錯誤原因。
顯然,如已陳述,可使用此項技術之已知方法中之一者
來估計該等距離。
相關於該等接收器之能量消耗,應用類似於在諸多系統中所使用之彼等技術之以術語「睡眠模式」為精通此項技術者所習知之技術。根據此等技術,該等接收器具有兩種操作模式,其參與協作定位時之週期中之一「主動模式」及一「睡眠模式」:在主動模式中,該等接收器之電路不斷被供電以迅速回應於請求以提供資料或發送訊息,而在睡眠模式中,該等接收器之電路在持續時間Tc
之一重複循環中循環地接通達一時間Ta
且關斷達一時間Ts
,其中:Tc
=Ta
+Ts
如圖7中所展示。
該等接收器在接收到下文所闡述之一警惕信號時自睡眠模式轉到主動模式,而其在自從各別裝置最後參與傳輸或接收關於一協作定位程序之訊息或資料已過去了等於TW
之一時間之後自主動模式轉到睡眠模式。反之,該控制器裝置之接收器較佳地在進程中之該協作定位程序終止時轉到睡眠模式。
反之,每一協作者裝置之傳輸器通常總是關斷且僅在以下時候啟動以用於傳輸資料封包:-該裝置須在用於計算其自己的位置之程序之開始處發射該第一搜尋信號,此乃因其不存取可直接供應該位置之系統;-該裝置自一控制器接收傳輸用於另一裝置之定位所必要之訊息之一請求。
該控制器將繼續發射信號直至針對欲判定之位置之計算步驟結束為止。由於除非被控制器命令如此做,其他裝置不發射信號,因此當控制器停止發射時,後跟全部協作者裝置亦停止發射。
該等接收器自睡眠模式轉到主動模式可以各種方式達成。
作為一非定界性實例,該等搜尋信號及(一般而言)指向已保持不主動達大於TW
之一時間之裝置的全部信號係由後跟資訊內容之一前置碼構成。該前置碼含有為該等裝置之所有接收器已知之一「警示碼」,其具有本發明之方法之特性功能性,持續時間Tp
,小於Ta
/n,其中n係大於1之一整數。此警示碼重複等於至少高於比率nTc
/Tp
之整數之次數。以此方式,在週期性接收器接通之間隔Ta
中,發生該警示碼之n次重複,其中n-1定義為不中斷,而1可能係由一第一重複之一初始部分與一第二重複之一結束部分組成。在間隔Ta
中接收該警示碼之多個重複之可能性允許不偵測或錯誤偵測該警示碼之概率減小。另一方面,已設定該警示碼之持續時間後,在間隔Ta
中可到達之重複數目越大,Ta
之持續時間將越大。在接收並解碼該警示碼之後,該接收器自睡眠模式轉到主動模式。
通過無線電信道所傳輸之每一訊息含有關於位址之資訊,且特別係含有指示該訊息是針對接收其之「全部」該等裝置還是替代性地僅針對一定義組之裝置之一資料欄位。以此方式,不在訊息之位址當中之裝置不發射任一訊
息,以便避免達成已請求定位之裝置之定位不需要之訊息之一無謂的骨牌效應乘法。
藉助非定界性實例,訊息之主要類型係如下所列出之彼等類型:-m01:請求全部裝置發送一接收確認,針對該接收確認之回應須僅定址至確認請求者;-m02:探測請求,其暗示一m01請求之發射及將所收集之資料返回至該請求者;-m03:資料請求(距離、極座標等);-m04:請求全部裝置發送一接收確認,針對該接收確認之回應須包括一m01請求;-m05:接收確認。
亦存在針對此等訊息m01÷m05之回應訊息及為簡潔起見未列出之其他訊息。
資料表中及距離表中可用之資料項目係表徵為其被偵測時之時間。此等時間須參考一普通時間,同時該等裝置之時鐘可不對準。可使用精通此項技術者所習知之技術使此等時間與一普通參考對準。舉例而言,每一裝置傳輸其自己的處理時間之量而不是傳輸當其執行某一量測時根據其自己的時鐘之時間,該處理時間定義為其執行此特定量測時之時刻與自其天線發射攜載此特定量測之值之信號時之時間之間的時間間隔之持續時間。如中繼器(中繼裝置)一樣插入於發起此值之協作者與該控制器之間的協作者各自將其自己的處理時間(更確切地說係自在其接收天線上接
收攜載此值之信號至自其傳輸天線重傳攜載此值之信號流逝之時間)添加至此處理時間。該控制器將其自己的處理時間添加至此等處理時間且亦添加電磁波通過該信號透過其到達之無線電鏈路而行進所花費之時間,此乃因該等無線電鏈路之長度係已知的。以此方式,該控制器計算當採取此特定量測時之瞬間與當此特定量測變得可用於處理時之瞬間之間的總時間。舉例而言,該控制器藉由自其自己的時鐘所指示之時間減去此總時間以參考其自己的時鐘所指示之時間來獲得此量測之時間瞬間,且可針對每一其他量測將此重複。在其中在位置計算程序期間控制器角色自具有一第一時鐘之一第一裝置轉到具有相對於該第一者可能未對準之一第二時鐘之一第二裝置之情形中,該第一裝置將儲存於其自己的資料表及距離表中之時間轉換成相對於其時鐘(假定作為參考時鐘)之時間差,且傳輸具有此等時間差之此等表。傳輸係以與上文針對此特定量測之值之傳輸所參見相同之方式發生,以便第二裝置可使全部所儲存之時間參考該第二時鐘。
對稱地,當該控制器將在一經設定時間更新一量測值之一請求發送至一協作者時,其不發送此經設定時間參考其自己的時鐘之值,而是發送自此協作者接收該請求時之時間(其後須採取該量測)流逝之時間延遲。以類似於上文關於自協作者至控制器的參考時間通信所參見之情形之一方式,該控制器傳輸慮及其自己的處理時間及無線電傳播所花費之時間之一延遲值,而該請求信號可能透過其而中繼
之協作者自其接收之訊息中所發現之延遲值減去其自己的處理時間,且轉發具有經如此校正之該延遲值之此請求訊息。
應強調在根據本發明之系統中,配備有用於本發明之方法之一特定無線電收發器系統之任一裝置(固定的或行動的)可變為一主動協作者裝置,更確切地說承擔控制器或探測器角色。
根據本發明之系統之一較佳實施例係行動電話終端機中之前文所闡述之方法之實施方案,該等行動電話終端機除了具有其所隸屬於之蜂巢式網路之適當無線電收發器系統之外亦具有以名稱「Wi-Fi直連」或「Wi-Fi對等」或「Wi-Fi P2P」而知名之無線電收發器系統。
如精通此項技術者所習知,Wi-Fi P2P端視於傳播條件達成具有大約40÷150m之一範圍之裝置間直接通信。此外,其傳輸與接收系統具有涵蓋由於差勁傳播條件、信號不足、干擾及封包衝撞被損壞之所接收封包之一相當良好能力。Wi-Fi P2P因此具有用於實施本發明之方法之足夠效能。
諸多類型之行動電話終端機已配備有Wi-Fi且因此在添加適當軟體模組之情形下此等類型之終端機可組合本發明之方法中所提供之處理、儲存及距離計算構件來實施本發明之方法。配備有Wi-Fi P2P之全部裝置(包括Wi-Fi存取點、配備有Wi-Fi之個人電腦及配備有Wi-Fi以供資料傳送之全部周邊設備(例如打印機))亦可變為計算該等行動電話
終端機中之一或多者之位置之步驟中之協作者。
在上文所給出之說明中,已假定該定位方法中所涉及之裝置之數目及經由無線電所傳輸之訊息之數目須最小化。為達成此目的,搜尋信號之發射限於一次一個裝置,以便能夠決定在已收集並分析了已實施之彼等探測步驟之資料之後發動任何另外探測步驟之需要。若希望在某一探測步驟處更快地達到結果(可能放棄訊息之數目及所涉及之裝置之數目方面之最大效率),則可在同一次將一搜尋信號發射至若干個裝置以便同時收集一較大量之資料。
在說明性實例中,已假定控制器裝置119藉助協作者裝置交換之無線電訊息構建一定位網路,且在該網路之每一發展步驟處檢查是否能夠基於所收集之資料計算欲定位之裝置之位置。此外,在計算係不可能之情形中,正是控制器裝置實際上根據可用資料之完整性及精確性(若有必要)使用近似法及最佳化技術來估計透過特定處理及儲存構件欲判定之位置或若干個位置。另一選擇為,可使控制器裝置119藉助任一通信手段將所收集之資料發送至其可到達之另一裝置,且將執行計算之任務轉移至後者。執行計算之該裝置然後將結果發送至控制器裝置,該控制器裝置維持對程序之控制,且特別係建立是終止該定位程序還是繼續跟隨。
雖然Wi-Fi P2P極好地引導其自己實施本發明之方法,但在長期中可將無線電收發器系統製成專門的或經發展從而亦慮及安全及短訊息服務之特定要求。存在具有此等要
求之諸多機器-至-機器應用,針對該等機器-至-機器應用預見重要市場且該等機器-至-機器應用可與本發明之方法有利地共用無線電收發器系統。亦存在用於一無線電信令網路之研究計劃,該無線電信令網路以一般性及普通方式處置存取無線電信網路且協商指派業務信道之前的傳輸與接收之效能所必要之訊息之傳輸與接收。此類型之網路之要求與論述下之本發明之彼等要求良好地摻合,且因此若欲實施此一網路,則將在大量裝置(既有行動的亦有固定的)中發現收發器,從而致使在最小容限成本之情形下以一極大規模實施本發明之方法。
為闡述簡單性起見,本發明之說明已假定屬於該定位系統且相關聯之定位方法中所涉及之全部元件位於一平面上,但精通此項技術者顯而易見該方法可同樣良好地應用於一個三維空間,亦即不僅考量經度及緯度,而且考量該等裝置及參考點所定位之海拔高度。
再次為闡述簡單性起見,至今尚未評論主動協作者裝置、被動協作者裝置與惰性協作者裝置之間的差別。然而,一般而言,此三種類型之裝置可係「定位網路」之一部分且在位置計算程序中協作,且具有下文所闡述之特性。
主動協作者裝置配備有以下構件:‧用於訊息及資料之直接裝置-至-裝置傳輸與接收之一第一無線電系統;‧用於估計係電磁可見之其他裝置之距離之構件;
‧儲存構件;‧處理構件,其可視情況包含最佳化演算法。
另外,主動協作者可視情況具有關於其自己的位置之資料。
主動協作者裝置藉由具有本發明之方法之全部特定構件可承擔控制器角色、探測器角色及中繼裝置角色。
可變為主動協作者之裝置之既非詳盡性亦非定界性之實例係被賦予本發明之特有功能性之Wi-Fi P2P終端機,及配備有Wi-Fi P2P及本發明之特有功能性之行動電話終端機。
被動協作者裝置係具有關於其自己的位置之資料但不配備有本發明之方法之特定構件之裝置。因此其不可承擔控制器角色、探測器角色及中繼裝置角色。
被動協作者至少配備有不一定與第一無線電系統不同的一第二雙向無線電系統。此第二無線電系統達成:‧與亦配備有此第二無線電系統之主動協作者交換資料及訊息;‧藉由亦配備有此第二無線電系統之主動協作者估計對應於該等資料及訊息藉以與該等主動協作者交換該等資料及訊息之信號之傳播路徑之距離。
被動協作者可視情況能夠估計對應於該等資料及訊息藉以與該等主動協作者交換之信號之傳播路徑之距離且將此等估計發送至後者。
可變為被動協作者之裝置之既非詳盡性亦非定界性之實
例係:-蜂巢式系統之無線電基地台;-WiMax系統之無線電基地台;-Wi-Fi存取點;-配備有一或多個雙向傳輸與接收系統(諸如Wi-Fi P2P、藍芽或ZigBee)之個人電腦;-一般而言,具有用以建立與其他裝置之雙向連接但不能充當一控制器或探測器之全部裝置。
在上文用以闡述本發明之方法之說明性實例中,可認為以具有一天線之一塔架之一圖片展示於圖1d中之裝置117係一被動協作者。特定而言,可假定裝置117係一LTE網路之一蜂巢式基地台。在此情形中,裝置117所發射之信號可允許接收其之裝置109估計裝置109與裝置117之間的距離110。另外,裝置117可經由裝置117與裝置109之間可建立之正常蜂巢式連接中之一者將關於其自己的絕對位置之資料傳輸至裝置109。另一選擇為,裝置109在已識別了基地台117之碼(基地台117在其涵蓋區域中廣播該碼)之後可自裝置109可存取之一資料庫擷取關於裝置117之位置之資料。
惰性協作者裝置係僅配備有使得主動協作者能夠偵測其存在、估計距其之距離且間接獲得關於其位置之資料之構件的裝置。關於一惰性協作者之位置之該資料意欲係在主動協作者在已讀取了該惰性協作者之識別碼之後自主動協作者可存取之一資料庫擷取該惰性協作者之資料位置時被
間接發現且不由該惰性協作者直接提供,而是係自其他資訊源獲取。
顯然,惰性協作者不可承擔控制器角色、探測器角色或中繼裝置角色。可變為惰性協作者之裝置之既非詳盡性亦非定界性之實例係併入RFID(無線電頻率識別)且可提供其位置之裝置。
此處有在一定位網路中包括一惰性協作者之一實例:當配備有一RFID閱讀器及存取一「RFID資料庫」之可能性之一主動協作者承擔探測器角色時,其啟動其RFID閱讀器,且在由該控制器發起之一命令之後經由該RFID無線電系統發射一搜尋信號;若該探測器偵測到一RFID裝置之存在,則其詢問此「RFID資料庫」,且若RFID器件之此資料庫具有配備有RFID之此裝置之絕對位置資料,則其將包括經由在此惰性協作者中所讀取之此RFID而識別之物件,其中該物件之位置係自該「RFID資料庫」獲取。另外,主動協作者基於其接收之信號之位準及發射此信號之RFID之類型(例如,無動力RFID、配備有內部電池之RFID、配備有連接至一電網之一電力系統之RFID)及/或RFID器件之無線電發射特性(若知曉)來估計其自己距該RFID器件之距離。由於可在其內偵測到RFID器件之距離通常係小的,因此關於一RFID之所估計距離之絕對錯誤係小的。另一選擇為,亦可以其他方式使RFID器件之位置為探測器可用,諸如,例如以由其他無線電收發器裝置發射之探測器可接收並使用之訊息在RFID器件周圍之一特定區域中傳輸該位置。
返回至該說明性實例,讓其假定圖1c中之探測器裝置107配備有一RFID閱讀器且裝置102係併入具有3米之一最大傳輸範圍之一RFID之一裝置。在經由一既定無線電系統(例如,Wi-Fi直連)接收一搜尋命令之後,以探測器角色之主動協作者107亦經由RFID無線電系統發射搜尋信號且自RFID器件102接收一回應,RFID器件102藉由發送其識別碼來回應。探測器107然後可藉由查閱使回應者件之識別碼與其絕對位置相關聯之一本端或遠端資料庫來識別此器件102之絕對位置。主動協作者107使用任一已知方法(例如,回應延遲、範圍資訊、所接收之信號之功率等)來估計使其與裝置102分離之距離105且使用上文所參見之模式將該距離及已變為一惰性協作者之裝置102之位置傳輸至控制器。
該等裝置分類成上文所陳述之三種類型(主動、被動及惰性)中之一者可視情況係由前文為闡述簡單性起見尚未提及之資料表之一特定行指示。此行係在圖3a至圖3d中所展示之資料表中在「輔助資料」之標頭之下分組之該組行之一部分。
根據本發明之方法及裝置因此在定位系統不可用處或在定位系統係不主動或不可靠處有利地達成裝置之位置計算。特定而言,根據本發明之方法之實施方案需要實施本發明之裝置簡單地具有能夠建立直接裝置-至-裝置連接且達成特定應用軟體之一無線電收發器系統。舉例而言,Wi-Fi P2P係較佳地適合用作一無線電收發器系統且因此
可藉由僅添加軟體應用程式來廣泛地實施本發明之方法,此乃因Wi-Fi已存在於諸多電信裝置(包括諸多類型之行動電話終端機)中。
若不具有其可任意使用之此方法之此等裝置可連接至根據本發明具有一主動協作者之特性之至少一個裝置且將計算其位置之一請求發送至其,則根據本發明之方法不僅能夠進一步計算其中實施該方法之裝置之位置,而且能夠計算不具有其可任意使用之本發明之方法之裝置之位置。實際上,可與具有主動協作者之特性之裝置建立無線電連接之一收發器裝置可包括於可係由圍繞其之主動協作者形成之一定位網格中。已計算該定位網格之位置及定向及因此該收發器裝置之位置之後,該控制器裝置將關於該收發器裝置之位置之資料發送至其。
考量到相當大百分比之緊急呼叫係自定位系統未到達之地方發出,藉由在行動電話終端機中實施所闡述之方法,可在除了粗略近似呼叫來源之小區以外否則將不存在定位呼叫發起點之可能性之情況下提供關於呼叫者之位置之準確資料。
所闡述之方法亦能夠僅使用本發明之特定無線電收發器系統之通信能力來計算裝置之位置。因此可在無需定位系統或其他電信系統之情形下藉助該方法定位任一裝置。舉例而言,配備有Wi-Fi P2P之任一PC可在不與公共電信網路建立任一連接之情形下判定其自己的位置。
最後,可應用根據本發明之方法以甚至在沒有絕對定位
資料之情形下計算一閉集之裝置之相對位置,如精通此項技術者顯而易見。可在具有顯示構件(LCD、OLED等)之一或多個終端機上顯示此閉集之裝置之該相對位置以提供(例如)基於定位之服務(LBS)類型之專業服務或民用服務。一般而言,根據本發明,亦可將此可視化應用於配備有此等顯示構件之全部協作者裝置。
101‧‧‧回應裝置
102‧‧‧回應裝置/協作者裝置
103‧‧‧回應裝置/協作者裝置
105‧‧‧距離
107‧‧‧回應裝置/探測器
109‧‧‧回應裝置/探測器
110‧‧‧距離
111‧‧‧回應裝置
112‧‧‧距離
113‧‧‧距離
114‧‧‧距離
117‧‧‧協作者裝置/基地台
118‧‧‧距離
119‧‧‧探測器裝置/控制器裝置/協作者裝置
120‧‧‧回應裝置
121‧‧‧距離
122‧‧‧距離
123‧‧‧回應裝置/探測器
124‧‧‧距離
125‧‧‧回應裝置/協作者裝置
126‧‧‧距離
127‧‧‧回應裝置/協作者裝置
128‧‧‧回應裝置
401‧‧‧障礙物
402‧‧‧弧
403‧‧‧點
404‧‧‧點
405‧‧‧圓周
406‧‧‧點
407‧‧‧弧
Ta
‧‧‧接通時間
Tc
‧‧‧持續時間
Ts
‧‧‧關斷時間
圖1a展示表示一定位網路之一第一發展階段之一實例之一圖式;圖1b展示表示一定位網路之一第二發展階段之一實例之一圖式;圖1c展示表示一定位網路之一第三發展階段之一實例之一圖式;圖1d展示表示一定位網路之一第四發展階段之一實例之一圖式;圖2a展示表示關於圖1a中之實例之距離的一表之一圖表;圖2b展示表示關於圖1b中之實例之距離的一表之一圖表;圖2c展示表示關於圖1c中之實例之距離的一表之一圖表;圖2d展示表示關於圖1d中之實例之距離的一表之一圖表;圖3a展示關於圖1a中之實例之一資料表;
圖3b展示關於圖1b中之實例之一資料表;圖3c展示關於圖1c中之實例之一資料表;圖3d展示關於圖1d中之實例之一資料表;圖4展示表示藉助不充足幾何資料的位置計算之一實例之一圖式;圖5展示關於用於計算裝置之位置之一程序的一流程圖;圖6展示關於用於計算幾何座標之一程序之一流程圖;及圖7展示表示以睡眠模式之一接收器接通/關斷循環之一圖式。
Claims (32)
- 一種用以計算至少一個欲定位之裝置(119)之絕對位置之協作定位方法,且該至少一個欲定位之裝置(119)屬於能夠在該欲定位之裝置(119)之該定位中透過交換訊息及資料進行協作之複數個協作者裝置,該等協作者裝置配備有用於訊息及資料之至少一個直接裝置-至-裝置無線電傳輸與接收系統及用於估計該組協作者裝置之裝置之間之距離的構件,該組協作者裝置包括亦配備有用於該方法之儲存及處理構件之至少一個控制器裝置(119),該協作定位方法包含以下步驟:a)該控制器裝置(119)自該組協作者裝置選擇稱作探測器(119;123;107;109)之一組裝置,該等探測器配備有能夠在分別圍繞該等探測器中之每一者之區域中廣播並接收無線電信號之至少一個無線電收發器系統;b)該控制器裝置(119)指示該等探測器裝置(119;123;107;109)中之每一者發射一搜尋信號,該搜尋信號係定址至可接收其之所有該等裝置且含有一回應請求;c)該控制器裝置(119)透過至少一個無線電收發器系統收集來自接收到該搜尋信號之該等回應裝置(111、107、127、123;109、128、125;102、101)之對該搜尋信號之回應訊息,此等回應裝置因此變為協作者且透過該距離估計構件計算在其間設置用於信號及訊息之該傳輸與接收之無線電鏈路之該等協作者裝置之間的距離,該組協作者裝置之該等無線電鏈路及該等無線電鏈路所連接 至之該等協作者裝置構成稱作一定位網路之一網路;d)藉助該控制器裝置之該儲存及處理構件來獲取並處理該等回應訊息及該等距離,以便形成該定位網路之一表示,其中若該等協作者裝置(125、102、117)中之一者係表徵為其絕對位置,則將該絕對位置插入於該相關聯回應訊息中;e)檢查在步驟d)中所獲取並處理之資料集是否(507)足以計算該欲定位之裝置(119)之該絕對位置;f)若步驟e)中之該檢查通過了,則基於該可用資料計算(508)該欲定位之裝置(119)之該絕對位置,或g)若步驟e)中之該檢查失敗,則重複步驟a)、b)、c)及d),除非已發生一預定事件(511)。
- 如請求項1之方法,其中慮及以下準則中之至少一者來進行由該控制器裝置(119)在步驟a)中對該組探測器裝置之該選擇:計算該定位網路之該等個別裝置之該絕對位置之必要性;該定位網路之該等個別協作者裝置與該定位網路之部分之節點之重合,該等節點可形成稱作一定位網格之一毗鄰三角形網格;該定位網路之該等個別裝置之行動性及各別移動速度;該定位網路之當前組態;該定位網格之當前組態; 該定位網路之該等裝置之間的該所估計距離之值;該定位網路之個別裝置、定位資料、定位構件及距離估計構件之可用性;超出欲自該控制器裝置橫穿以便到達包括於該組探測器裝置中之候選協作者裝置之該等無線電鏈路之最小數目一最大臨限位準(HM );含於該定位網路中之該定位網格之延伸之最大化;在早於一預定臨限值(TE )之一時間處所進行之探測器之角色之先前指派。
- 如請求項1之方法,其中由該控制器裝置(119)計算該欲定位之裝置(119)之該位置之該步驟(508)包含以下步驟:h)檢查可用資料之量是否大於計算該欲定位之裝置(119)之該位置在嚴格意義上必要的量;i)若步驟h)中之該檢查通過了,則藉助一最佳化演算法來計算該位置,該最佳化演算法基於該可用資料及各別不確定性來計算該欲定位之裝置之最可能之位置且計算與該位置相關聯之該等不確定性,或j)若步驟h)中之該檢查失敗,則檢查可用資料之該量是否是計算該欲定位之裝置(119)之該位置在嚴格意義上必要的量;k)若步驟j)中之該檢查通過了,則基於該可用資料且根據與該位置相關聯之該等不確定性來計算該位置,或l)若步驟j)中之該檢查失敗,則實施以下步驟:計算由於缺乏幾何計算該絕對位置所必要之最小數 目個資料項目所致的不確定性區域;最小化由於該可用資料之該缺乏而產生之該等不確定性,從而獲得基於以下計算中之至少一者之結果對該等不確定性區域之定界:i)與該等協作者裝置之傳輸與接收範圍之相關,ii)與該複數者中之個別該等裝置所存在之區域之實體及幾何組態之相關;基於該可用資料及該等定界,計算(607)該欲定位之裝置之該最可能之位置以及與該位置相關聯之該等不確定性。
- 如請求項1之方法,其中該預定事件(511)包含檢查以下條件中之至少一者:4a)超出自該方法之開始起流逝之一預定已耗用時間限制(TL )(515);4b)超出對包含於該定位網路中之協作者裝置之總數目之一預定限制(NM )(512)。
- 如請求項1之方法,其中在計算該欲定位之裝置(119)之該絕對位置之步驟e)之後,該方法包含以下步驟:m)檢查關於該絕對位置所計算之準確度是否較佳於一預定臨限位準(509);n)若步驟m)中之該檢查通過了,則使得(516)該絕對位置可用於請求其之裝置(119),或o)若步驟m)中之該檢查失敗,則檢查該可用資料中是否存在欲更新之資料(510); p)若步驟o)中之該檢查通過了,則使得已提供已變得陳舊之該資料之該等協作者裝置(504)更新該可用資料且然後轉到執行步驟d);q)若步驟o)中之該檢查失敗,則根據請求項4之特性化部分檢查是否已發生了一預定事件。
- 如請求項5之方法,其中檢查條件4b)且r)在通過之情形下,使得該絕對位置可用於(516)該請求其之裝置(119),或q)在失敗之情形下,檢查條件4a)且s)在通過之情形下,檢查定位請求者是否有興趣精細化對欲定位之該絕對位置之該等計算(514);在失敗之情形下,轉到執行步驟a);若步驟s)中之該檢查通過了,則重設對自該方法之該開始起已耗用之該時間之該預定限制(TL )之值(513)且跳至步驟a);若步驟s)中之該檢查失敗,則使得該絕對位置可用於(516)該請求其之裝置(119)。
- 如請求項1之方法,其中該方法包含基於以下計算中之至少一者之結果定界關於該複數個該等協作者裝置之該等位置之該等不確定性之步驟:該複數個裝置中之若干對該等協作者裝置之間的該等傳輸與接收範圍之估計,與該複數者中之該等裝置所存在之該區域之該實體及幾何組態之相關。
- 如請求項1-7中任一項之方法,其中該方法包含其中該定位網路中之一第一該協作者裝置與一第二該裝置之間的通信至少部分地藉由透過稱作中繼裝置之該等協作者裝置中之一或多者轉接而發生之步驟。
- 如請求項8之方法,其中該方法包含根據以下優先選擇準則中之一或多者選擇該等中繼裝置之步驟:該第一裝置與該第二裝置之間的無線電鏈路之數目;自儲存於該儲存構件中之該特性資料所參考之時間起流逝之時間間隔;自儲存於該儲存構件中之該等所估計距離所參考之時間起流逝之時間間隔;該等無線電鏈路之長度。
- 如請求項8之方法,其中在該組所有協作者裝置內,該方法包含以下類型之裝置中之至少一者:稱作一主動協作者之裝置,其表徵為有能力承擔該控制器角色、該探測器角色及該中繼裝置角色;被動協作者裝置,其表徵為沒有能力承擔該控制器角色或該探測器角色或該中繼裝置角色,但有能力建立與主動協作者裝置之無線電連接且有能力達成對距該等主動協作者裝置之該等距離之估計且直接提供關於其自己的位置之資料給一主動協作者;稱作一惰性協作者之協作者裝置,其表徵為沒有能力承擔該控制器角色或該探測器角色或該中繼裝置角色,以及沒有能力直接提供其位置給一主動協作者,但有能 力允許至少一個主動協作者識別被分類為一惰性協作者之協作者、估計該至少一個主動協作者與該惰性協作者裝置之間的距離且間接地獲取該惰性協作者之位置。
- 如請求項1至7中任一項之方法,其中該方法包含將包含以下資料項目中之一或多者之一資料集儲存於該儲存構件中之步驟:是否有必要計算該各別裝置之該位置之指示符;請求定位該各別裝置之參與方之清單;針對該各別裝置之該等位置計算之該等結果欲發送至之該等參與方之位址;該各別裝置與該定位網格之一節點之重合或不重合;分離該各別裝置與該控制器裝置之無線電鏈路之數目;該各別裝置之行動性或非行動性;根據主動協作者裝置、被動協作者裝置及惰性協作者裝置之一分類的該各別裝置之分類;該各別裝置最近承擔該探測器角色時之時間,各別裝置之類型(行動電話終端機、Wi-Fi存取點、無線電話、家用電器等);各別衛星定位系統裝置之可用性;各別地面定位系統裝置之可用性;各別距離量測系統裝置之可用性。
- 如請求項1之方法,其中該方法包含其中該控制器裝置透過該處理構件更新基於以下資料項目中之至少一者對 該絕對位置之該計算之步驟:該絕對位置之該等不確定性區域之尺寸,其係在該定位網路之當前發展狀態下所計算;儲存於該儲存構件中之該等所估計距離之該等估計所參考之時間;儲存於該儲存構件中之該特性資料之讀數所參考之時間;儲存於該儲存構件中之該定位網路之該等裝置之移動速度,該等裝置之該等位置影響該絕對位置之該計算資料。
- 如請求項1之方法,其中該方法包含其中該控制器裝置(119)命令在一共同時間更新該可用資料之所有或部分資料以計算該絕對位置,從而在該控制器廣播至經指派以更新該計算資料之該定位網路之該等裝置的命令訊息中插入針對經指派以進行更新之該等裝置之每一個別裝置單獨計算之一延遲值的步驟,該延遲值係以補償攜載該命令訊息之信號自該控制器至經指派以進行該更新之該等裝置之傳播時間之一方式計算。
- 如請求項13之方法,其中該方法包含其中該更新命令之該等訊息透過其傳遞之該等中繼裝置各自自含於該等更新訊息中之該延遲值中減去對應於該訊息自該各別中繼裝置之接收天線至傳輸天線之轉接時間之一處理時間的步驟。
- 如請求項1至7中任一項之方法,其中該等回應裝置中之 一者回應於一搜尋信號而發送其識別碼,該探測器裝置基於該識別碼藉由查閱其存取之一資料庫來計算該回應者之該絕對位置,該資料庫含有該識別碼與該絕對位置之間的一關聯。
- 如請求項1至7中任一項之方法,其中該等協作者裝置中之至少一者藉助一第一無線電通信系統與該定位網路之一第一裝置群組交換某些訊息及資料且藉助一第二無線電收發器系統與一第二裝置群組交換其他訊息及資料,該至少一個協作者裝置能夠將透過該等無線電系統中之一者所接收之訊息及資料轉換成藉助該等無線電系統中之另一者所發射之訊息及資料。
- 一種配備有用於訊息及資料之直接裝置-至-裝置無線電傳輸與接收之至少一個系統之無線電通信裝置,其包含:用於估計其距在判定一欲定位之裝置(119)之絕對位置中進行協作之一組其他裝置中之裝置之距離的構件,處理構件,及儲存構件,該無線電通信裝置經組態以便使其能夠在如請求項1至16中任一項之方法中充當一協作者裝置。
- 如請求項17之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置能夠透過一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第一裝置群組之某些連接且透過另一無線電收發器系統設置與該組協作者裝置中之一第二裝置群組之其他 連接,該無線電通信裝置能夠將透過該等無線電傳輸與接收系統中之一者所接收之訊息轉換成由該等無線電傳輸與接收系統中之另一者發射之訊息。
- 如請求項17之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置配備有使用以名稱「Wi-Fi直連」、「Wi-Fi對等」及「Wi-Fi P2P」而知名之技術之一無線電收發器系統。
- 如請求項17之無線電通信裝置,其中在該無線電收發器系統未參與和其他協作者裝置交換訊息及資料時的時間間隔中,該無線電通信裝置進入其中該無線電收發器系統之接收器之電路在持續時間Tc 之一重複循環中循環地接通達一時間Ta 且關斷達一時間Ts 之一操作模式,其中Tc =Ta +Ts 。
- 一種無線電通信裝置(119),其配備有用於與一組協作者裝置(119、111、107、127、123;109、128、125;102、101、120、103、117)交換訊息及資料之至少一個無線電收發器系統,該無線電通信裝置(119)屬於該組協作者裝置且其能夠在判定至少一個欲定位之裝置(119)之絕對位置中與該組協作者裝置協作,且其亦配備有用於估計其距其他裝置之距離之構件以及處理構件及儲存構件,該無線電通信裝置(119)能夠:a)自該組協作者裝置選擇稱作探測器(119;123;107;109)之一組裝置,該等探測器配備有能夠在分別圍繞該等探測器中之每一者之區域內廣播並接收無線電信號之至少一個無線電收發器系統; b)使得該等探測器裝置(119;123;107;109)中之每一者發射一搜尋信號,該搜尋信號係定址至可接收其之所有裝置且含有一回應請求;c)透過至少一個無線電收發器系統收集來自接收到該搜尋信號之該等回應裝置(111、107、127、123;109、128、125;102、101)之對該搜尋信號之回應訊息,此等回應裝置因此變為協作者,及在其間設置用於信號及訊息之該傳輸與接收之無線電鏈路之該等協作者裝置之間的距離,該組協作者裝置之該等無線電鏈路及該等無線電鏈路所連接至之該等協作者裝置構成稱作一定位網路之一網路;d)藉助該儲存及處理構件來獲取並處理該等回應訊息及該等距離,以便形成該定位網路之一表示,其中若在該等協作者裝置(125、102、117)中存在具有關於其自己絕對位置之資訊之一裝置,則將該絕對位置插入於該相關回應訊息中;e)檢查在步驟d)中所獲取並處理之可用資料集是否(507)足以計算該欲定位之裝置(119)之該絕對位置;f)若步驟e)中之該檢查通過了,則基於該可用資料計算(508)該欲定位之裝置(119)之該絕對位置,或g)若步驟e)中之該檢查失敗,則重複步驟a)、b)、c)及d),除非已發生了一預定事件(511)。
- 如請求項21之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置能夠透過一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中 之一第一裝置群組之某些連接且透過另一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第二裝置群組之其他連接,該無線電通信裝置能夠將透過該等無線電傳輸與接收系統中之一者所接收之訊息轉換成由該等無線電傳輸與接收系統中之另一者發射之訊息。
- 如請求項21之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置配備有使用以名稱「Wi-Fi直連」、「Wi-Fi對等」及「Wi-Fi P2P」而知名之技術之一無線電收發器系統。
- 如請求項21之無線電通信裝置,其中在該無線電收發器系統未參與和其他協作者裝置交換訊息及資料時之時間間隔中,該無線電通信裝置進入其中該無線電收發器系統之接收器之電路在持續時間Tc 之一重複循環中循環地接通達一時間Ta 且關斷達一時間Ts 之一操作模式,其中Tc =Ta +Ts 。
- 一種無線電通信裝置(123),其配備有用於與一組協作者裝置交換訊息及資料之至少一個無線電收發器系統,該無線電通信裝置(123)屬於該組協作者裝置且其能夠在判定至少一個欲定位之裝置(119)之絕對位置中與該組協作者裝置協作,且其亦配備有用於估計其距其他裝置之距離之構件,該無線電通信裝置(123)能夠:接收由稱作控制器(119)之一無線電通信裝置發射之一搜尋命令,該搜尋命令指示該無線電通信裝置(123)發射至少一個搜尋信號以檢查可在判定該絕對位置中能夠協作之其他裝置之存在; 發射被定址至可接收其之所有該等裝置且含有一回應請求之該搜尋信號;透過至少一個無線電收發器系統收集來自接收到該搜尋信號之回應裝置(109、128、125)之對該搜尋信號之回應訊息,此等回應裝置因此變為協作者且藉由該用於估計其距其他裝置之距離之構件來計算距該等回應裝置之距離,該等回應訊息包括具有此資訊之回應者之該絕對位置;藉助至少一個無線電收發器系統將距該等回應裝置(109、128、125)之該等距離之該等估計以及其所接收之絕對位置傳輸至該控制器裝置(119)。
- 如請求項25之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置能夠透過一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第一裝置群組之某些連接且透過另一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第二裝置群組之其他連接,該無線電通信裝置能夠將透過該等無線電傳輸與接收系統中之一者所接收之訊息轉換成由該等無線電傳輸與接收系統中之另一者發射之訊息。
- 如請求項25之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置配備有使用以名稱「Wi-Fi直連」、「Wi-Fi對等」及「Wi-Fi P2P」而知名之技術之一無線電收發器系統。
- 如請求項25之無線電通信裝置,其中在該無線電收發器系統未參與和其他協作者裝置交換訊息及資料時之時間間隔中,該無線電通信裝置進入其中該無線電收發器系 統之接收器之電路在持續時間Tc 之一重複循環中循環地接通達一時間Ta 且關斷達一時間Ts 之一操作模式,其中Tc =Ta +Ts 。
- 一種無線電通信裝置(107),其配備有與一組協作者裝置(119、101、102、109、123)交換訊息及資料之至少一個無線電收發器系統,該無線電通信裝置(107)屬於該組協作者裝置且其能夠在判定至少一個欲定位之裝置(119)之絕對位置中與該組協作者裝置協作,該無線電通信裝置(107)能夠:自一第一協作者裝置(119)接收由稱作控制器(119)之一無線電通信裝置發射之一搜尋命令,該搜尋命令指示被定址至稱作探測器(109)之一第三協作者裝置之至少一個搜尋信號之發射以檢查可在判定該絕對位置中能夠協作之其他裝置之存在;在該探測器裝置(109)之方向上將該搜尋命令轉發至一第二協作者裝置(109);透過至少一個無線電收發器系統自該第二協作者裝置(109)接收來自該探測器裝置(109)之含有對由該等回應裝置(103、117、120、125)發射至該探測器裝置(109)之被定址至該控制器裝置(119)之該搜尋信號之回應之訊息,該等回應訊息包括距該等回應者之該等距離之該等估計及具有此資訊之該等回應者之該等絕對位置;藉助至少一個無線電收發器系統且在該控制器裝置(119)之方向上將該等回應裝置(109、128、125)之該等距 離之該等估計以及其所接收之絕對位置傳輸至該第一協作者裝置(119)。
- 如請求項29之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置能夠透過一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第一裝置群組之某些連接且透過另一無線電收發器系統建立與該組協作者裝置中之一第二裝置群組之其他連接,該無線電通信裝置能夠將透過該等無線電傳輸與接收系統中之一者所接收之訊息轉換成由該等無線電傳輸與接收系統中之另一者發射之訊息。
- 如請求項29之無線電通信裝置,其中該無線電通信裝置配備有使用以名稱「Wi-Fi直連」、「Wi-Fi對等」及「Wi-Fi P2P」而知名之技術之一無線電收發器系統。
- 如請求項29之無線電通信裝置,其中在該無線電收發器系統未參與和其他協作者裝置交換訊息及資料時之時間間隔中,該無線電通信裝置進入其中該無線電收發器系統之接收器之電路在持續時間Tc 之一重複循環中循環地接通達一時間Ta 且關斷達一時間Ts 之一操作模式,其中Tc =Ta +Ts 。
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