用于確定wlan節(jié)點(diǎn)的位置的卸載式定位的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于確定WLAN節(jié)點(diǎn)的位置的卸載式定位的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年5月8日遞交的美國專利申請(qǐng)?zhí)?4/272,844的優(yōu)先權(quán)，其是 2013年5月10日遞交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/821，859的非臨時(shí)申請(qǐng)。
[0003] 本公開領(lǐng)域
[0004] 本公開一般涉及通信系統(tǒng)，并且尤其涉及將往返時(shí)間（RTT)和抵達(dá)角度（A0A)測(cè) 量多播給無線局域網(wǎng)中的至少一個(gè)站節(jié)點(diǎn)以計(jì)算這些站節(jié)點(diǎn)的二維位置而又要求較少的 接入點(diǎn)并結(jié)果導(dǎo)致降低的對(duì)吞吐量的影響。
【背景技術(shù)】
[0005] 室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)正日益被使用在商業(yè)和家庭中以提供諸如辦公樓或家庭之類的小區(qū)域 上的網(wǎng)絡(luò)連通性。室內(nèi)位置設(shè)備經(jīng)常是基于Wi-Fi的并且許多都起到了無線局域網(wǎng)（WLAN) 的功能。網(wǎng)絡(luò)包含向射程內(nèi)的設(shè)備提供Wi-Fi信號(hào)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。一典型的WLAN具有至少 一個(gè)接入點(diǎn)（AP)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)站節(jié)點(diǎn)（STA)，該多個(gè)站節(jié)點(diǎn)（STA)各自能與其所關(guān)聯(lián)的接入 點(diǎn)通信。使每個(gè)節(jié)點(diǎn)確定和維護(hù)有關(guān)其精確位置以及其相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的位置的信 息正變得日益重要。此類能力一般被稱為"位置知悉"并且當(dāng)前被認(rèn)為是可取的并且被預(yù) 期在未來將廣泛可用。
[0006] 當(dāng)前用于執(zhí)行位置知悉的標(biāo)準(zhǔn)要求在節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送顯式的數(shù)據(jù)分組以測(cè)量往返 時(shí)間（RTT)，這要求相當(dāng)大量的開銷并且降低了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。在常規(guī)技術(shù)下，RTT是從顯式 分組交換來測(cè)量的，該顯式分組交換包括1)定時(shí)測(cè)量請(qǐng)求幀，2)確收（ACK)幀，3)定時(shí)測(cè) 量幀和4)ACK幀。此外，因?yàn)镽TT是當(dāng)前定位參數(shù)，所以只有AP與STA之間的相對(duì)距離能 被確定。為了計(jì)算STA的二維位置，至少需要三個(gè)AP。此類要求導(dǎo)致了顯著數(shù)目的分組交 換并且降低了網(wǎng)絡(luò)吞吐量?；旧?，在用于估計(jì)無線節(jié)點(diǎn)（STA)的位置的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)中，至AP 的往返時(shí)間是通?？捎玫男畔ⅲ鋬H提供基于光速的相對(duì)距離。每個(gè)STA必須隨后確定去 往兩個(gè)附加AP的RTT以在實(shí)效上使用至少三個(gè)獨(dú)立RTT測(cè)量來三角定位自己的位置。
[0007] 因此，現(xiàn)在有要執(zhí)行節(jié)點(diǎn)位置評(píng)估而同時(shí)又降低所要求的分組交換的數(shù)目并且由 此減小網(wǎng)絡(luò)開銷的需求。也將期望通過使用僅一個(gè)AP供多個(gè)相關(guān)聯(lián)的STA節(jié)點(diǎn)確定它們 各自在網(wǎng)絡(luò)中的位置來提供位置知悉。本公開的各技術(shù)滿足了這些和其他需要，如將會(huì)鑒 于以下材料而被領(lǐng)會(huì)的。
[0008] 概述
[0009] 本公開包括用于確定無線通信網(wǎng)絡(luò)中由接入點(diǎn)管理的至少一個(gè)站的位置的方法。 在一方面，一種合適的方法可以涉及用該接入點(diǎn)來確定無線傳輸?shù)腞TT，該無線傳輸包括從 該接入點(diǎn)向該至少一個(gè)站發(fā)送的第一隱式幀和從該至少一個(gè)站向該接入點(diǎn)發(fā)送的第二隱 式幀；用該接入點(diǎn)確定無線傳輸?shù)腁0A，該無線傳輸包括從該至少一個(gè)站向該接入點(diǎn)發(fā)送 的第一隱式幀；以及用該接入點(diǎn)來多播位置信息，該位置信息包括為該至少一個(gè)站所確定 的RTT和所確定的A0A。接入點(diǎn)還可以確定多個(gè)站中的每一個(gè)站的RTT和A0A，從而多播該 位置信息包括為該多個(gè)站中的每一個(gè)站所確定的RTT和A0A。
[0010] 在一方面，確定RTT可包括記錄第一隱式幀的離開時(shí)間，記錄第二隱式幀的抵達(dá) 時(shí)間，并且使用該離開時(shí)間和該抵達(dá)時(shí)間來確定RTT。如所期望的，確定RTT可涉及補(bǔ)償?shù)?一隱式幀與第二隱式幀之間的短幀間間隔（SIFS)。
[0011] 在一方面，所確定的RTT和所確定的A0A可以被包括在信標(biāo)傳輸中。
[0012] 在一方面，為該多個(gè)站中的每一個(gè)站所確定的RTT和A0A可以被與網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識(shí) 符（AID)進(jìn)行相關(guān)。該接入點(diǎn)也可以多播將該多個(gè)站中的每一個(gè)站的AID與獨(dú)立于該無線 通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)相關(guān)聯(lián)的映射信息。進(jìn)一步，該映射信息可以在多播之前被加密。附加地， 接入點(diǎn)可以向該多個(gè)站中已經(jīng)選擇要參與位置確定的子集傳送用于解密該映射信息的密 鑰。
[0013] 本公開還包括一種用于確定站的位置的方法，該方法可涉及用該站來至少接收由 接入點(diǎn)傳送的第一隱式幀，用該站來向該接入點(diǎn)至少傳送第二隱式幀，用該站來接收來自 該接入點(diǎn)的具有包括使用這些隱式幀所確定的RTT和A0A的位置信息的多播，在該站處使 用該多播位置信息來確定該站的位置。
[0014] 在一方面，接收自接入點(diǎn)的位置信息的多播可包括為至少一個(gè)附加站所確定的 RTT和所確定的A0A，并且該站可使用所確定的RTT和所確定的A0A來確定該至少一個(gè)附加 站的位置。進(jìn)一步，該站可以使用該站的所確定位置和該至少一個(gè)附加站的所確定位置來 確定該站相對(duì)于該至少一個(gè)附加站的位置。
[0015] 在一個(gè)方面，該至少一個(gè)附加站的所確定RTT和A0A可以被與AID進(jìn)行相關(guān)。該 站可以從該接入點(diǎn)接收具有將該至少一個(gè)附加站的AID與獨(dú)立于該無線通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí) 相關(guān)聯(lián)的映射信息的多播。進(jìn)一步，由該接入點(diǎn)多播的映射信息可以被加密，并且該站可以 接收從該接入點(diǎn)傳送到已選擇要參與位置確定的站的用于解密該映射信息的密鑰，并且使 用該密鑰來解密該映射信息。
[0016] 本公開還包括用于確定WLAN中的站的位置的無線通信設(shè)備，其具有WLAN模塊和 位置管理器，其中該位置管理器可以確定無線傳輸?shù)腞TT，該無線傳輸包括從該無線通信 設(shè)備向第一站發(fā)送的第一隱式幀和從第一站向該無線通信設(shè)備發(fā)送的第二隱式幀；確定無 線傳輸?shù)腁0A，該無線傳輸包括從第一站向該無線通信設(shè)備發(fā)送的第一隱式幀；以及用該 WLAN模塊來多播包括為第一站所確定的RTT和所確定的A0A的位置信息。進(jìn)一步，位置管 理器可以確定多個(gè)站中的每一個(gè)站的RTT和A0A，以及多播包括為該多個(gè)站中的每一個(gè)站 所確定的RTT和A0A的位置信息。
[0017] 在一方面，位置管理器可以通過記錄第一隱式幀的離開時(shí)間，記錄第二隱式幀的 抵達(dá)時(shí)間，并且使用該離開時(shí)間和該抵達(dá)時(shí)間確定RTT，來確定RTT。當(dāng)確定RTT時(shí)，該位置 管理器還可補(bǔ)償?shù)谝浑[式幀與第二隱式幀之間的SIFS。
[0018] 在一方面，位置管理器可通過將所確定的RTT和所確定的A0A包括到信標(biāo)傳輸中 來用WLAN模塊多播位置信息。
[0019] 在一個(gè)方面，為該多個(gè)站中的每個(gè)站所確定的RTT和A0A可以被與AID進(jìn)行相關(guān)。 進(jìn)一步，該位置管理器可以用WLAN模塊來多播將該多個(gè)站中的每一個(gè)站的AID與獨(dú)立于該 無線通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)相關(guān)聯(lián)的映射信息。如所期望的，該映射信息可以被加密。該位置管 理器還可以用WLAN模塊向該多個(gè)站中已選擇要參與位置確定的子集傳送用于解密該映射 信息的密鑰。
[0020] 本公開還包括用于確定WLAN中的站的位置的無線通信設(shè)備，其具有WLAN模塊和 位置管理器，其中該位置管理器可以至少接收由接入點(diǎn)所傳送的第一隱式幀，用該WLAN模 塊向該接入點(diǎn)至少傳送第二隱式幀，以及使用由該接入點(diǎn)所多播的包括使用這些隱式幀來 確定的RTT和A0A的位置信息來確定該無線通信設(shè)備的位置。接收自該接入點(diǎn)的位置信息 的多播還可包括為至少一個(gè)附加站所確定的RTT和所確定的A0A，從而該位置管理器可使 用所確定的RTT和所確定的A0A來確定該至少一個(gè)附加站的位置。進(jìn)一步，該位置管理器 可以使用該無線通信設(shè)備的所確定位置和該至少一個(gè)附加站的所確定位置來確定該無線 通信設(shè)備相對(duì)于該至少一個(gè)附加站的位置。
[0021] 在一個(gè)方面，該至少一個(gè)附加站的所確定RTT和A0A可以被與AID進(jìn)行相關(guān)。該 位置管理器可以使用由該接入點(diǎn)多播的映射信息來將該至少一個(gè)附加站的AID與獨(dú)立于 該無線通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步，由該接入點(diǎn)所多播的該映射信息可以被加密，并且 位置管理器可以使用由該接入點(diǎn)向已選擇要參與位置確定的站傳送的密鑰來解密來自該 接入點(diǎn)的該映射信息。
[0022] 附圖簡(jiǎn)述
[0023] 從如在附圖中所解說的本公開示例性實(shí)施例的以下更具體的描述，進(jìn)一步的特征 和優(yōu)勢(shì)將變得明了，并且其中相同附圖標(biāo)記一般貫穿這些視圖始終指代相同部分或元素， 并且其中：
[0024] 圖1是根據(jù)一實(shí)施例的，由AP基于隱式STA分組通信來進(jìn)行的RTT和A0A測(cè)量的 概念性解說；
[0025] 圖2是根據(jù)一實(shí)施例的在AP與STA之間的RTT測(cè)量的圖形解說；
[0026] 圖3是根據(jù)一實(shí)施例的在AP與STA之間的A0P測(cè)量的圖形解說；
[0027] 圖4是根據(jù)一實(shí)施例的A0A測(cè)量的表不；
[0028] 圖5是根據(jù)一實(shí)施例的RTT和A0A測(cè)量IE的表示；
[0029] 圖6是圖5的RTT和A0A測(cè)量IE的格式的表示；
[0030] 圖7是圖6的RTT和A0A測(cè)量IE的子測(cè)量字段的表示；
[0031] 圖8是根據(jù)一實(shí)施例的AID到MAC地址IE的表示；
[0032] 圖9是圖8的AID到MAC地址IE的格式的表示；
[0033] 圖10是圖9的AID到MAC地址IE的子映射字段的表示；
[0034] 圖11是根據(jù)一實(shí)施例的示出用于確定STA的位置的示例性例程的流程圖；
[0035] 圖12是根據(jù)一實(shí)施例的示出用于測(cè)量RTT的示例性例程的流程圖；
[0036] 圖13是根據(jù)一實(shí)施例的示出用于測(cè)量A0A的示例性例程的流程圖；
[0037] 圖14是根據(jù)一實(shí)施例的示出用于將AID映射到MAC地址的示例性例程的流程圖； 以及
[0038] 圖15根據(jù)一實(shí)施例圖示地描繪了配置成確定STA的位置的AP的功能框圖。
[0039] 詳細(xì)描述
[0040] 現(xiàn)在參照附圖描述各個(gè)方面。在以下描述中，出于解釋目的闡述了眾多具體細(xì)節(jié) 以提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。然而，明顯的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐此種 (類）方面。
[0041] 如本申請(qǐng)中所使用的，術(shù)語"組件"、"模塊"、"系統(tǒng)"及類似術(shù)語旨在包括計(jì)算機(jī)相 關(guān)實(shí)體，諸如但并不限于硬件、固件、硬件與軟件的組合、軟件、或執(zhí)行中的軟件。例如，組件 可以是但不限于是，在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對(duì)象、可執(zhí)行件、執(zhí)行的線程、程序和/ 或計(jì)