專利名稱：使用細(xì)分單元分組確定多個(gè)單元的位置的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及確定在網(wǎng)絡(luò)中工作的多個(gè)單元的位置，且更為具體地說(shuō)，涉及與通過(guò)把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的確定相關(guān)聯(lián)的處理的分布，其適于單獨(dú)估計(jì)每個(gè)相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)單元的位置。
背景技術(shù)：
在某些情況下希望跟蹤和估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)單元的位置，所述網(wǎng)絡(luò)包括多跳和/或特設(shè)(ad-hoc)網(wǎng)絡(luò)。在這類(lèi)情況中的至少一些，某些其他的現(xiàn)有方法，比如基于三角測(cè)量/三邊測(cè)量的方法，可能不可用。例如，至少對(duì)某些不知其位置的單元，可能沒(méi)有足夠數(shù)量的關(guān)于一個(gè)或多個(gè)參考單元的范圍測(cè)量，以使得能夠定位單元從而確定其位置。
但是，雖然對(duì)于任意特定的一個(gè)或多個(gè)單元不具有足夠數(shù)目的關(guān)于一個(gè)或多個(gè)參考單元的范圍測(cè)量，在某些情況下，能夠根據(jù)一組單元相對(duì)于彼此的已知關(guān)系，以及該組中至少一些單元之間關(guān)于一個(gè)或多個(gè)參考單元的關(guān)系來(lái)確定位置估計(jì)。在至少某些情況下，存在迭代方法用于估計(jì)形成多跳網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)單元的位置。一種這樣的實(shí)例包括Patwari等人的美國(guó)專利No.6,473,038。
在至少一些迭代方法中，在中心位置收集多種距離/范圍信息，其中，在初始估計(jì)一組位置，并且對(duì)每組位置確定相應(yīng)的誤差值。迭代地調(diào)整位置估計(jì)，直到最小化相應(yīng)的誤差值。在至少一些情況中，誤差值基于累積的差值，所述差值與各單元之間關(guān)于估計(jì)位置的距離以及各單元之間使用一個(gè)或多個(gè)測(cè)距技術(shù)所測(cè)量的距離相關(guān)聯(lián)。
但是，隨著網(wǎng)絡(luò)中單元的數(shù)目增加，在其中確定位置估計(jì)的中心單元需要收集的信息量也增加。其次，隨著網(wǎng)絡(luò)中單元數(shù)目增加，在確定位置估計(jì)的所述中心單元接收的一些信息需要經(jīng)過(guò)的跳點(diǎn)(hop)的數(shù)量上測(cè)量的距離也類(lèi)似的增加。在一些情況中，跳點(diǎn)的數(shù)目可最小化到這樣的程度，選擇用于確定位置估計(jì)的特定單元作為位于朝向這些單元的中心的單元之一。每個(gè)跳點(diǎn)通常引入延遲或等待時(shí)間，所述延遲或等待時(shí)間與在確定位置估計(jì)的單元收集相關(guān)范圍信息、以及表示為了由確定位置估計(jì)的所述單元接收信息而需要經(jīng)過(guò)的另外的單元相關(guān)聯(lián)。
除了和多跳相關(guān)的延遲，其中確定位置估計(jì)的單元中或周?chē)脑拕?wù)密度通常升高，且在一些情況中能夠造成一個(gè)或多個(gè)話務(wù)瓶頸。另外，這能夠引起發(fā)生不均勻的能耗。此外，在網(wǎng)絡(luò)中的每增加另外的盲單元(也就是，需要確定其位置的單元)，之后的位置計(jì)算時(shí)間指數(shù)地增長(zhǎng)。
本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到通常能夠?qū)崿F(xiàn)把待確定其位置地多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)以確定單元的位置而不會(huì)不利地影響網(wǎng)絡(luò)的性能。另外，然后單元位置的確定能夠在與每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)單元之間分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于確定多個(gè)單元的位置的方法，每個(gè)單元通信耦合至其它多個(gè)單元中的至少一些，其中多個(gè)單元的至少一些處在與位置已確定或已知的一個(gè)或多個(gè)參考單元通信的范圍內(nèi)。該方法包括把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)或多個(gè)單元。然后在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中測(cè)量子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元和該子網(wǎng)絡(luò)中在與該單元的通信范圍內(nèi)的其它單元之間的范圍信息，以及任意參考單元和該子網(wǎng)絡(luò)中在相應(yīng)參考單元的通信范圍中的至少一個(gè)單元之間的范圍信息。然后在與每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的所選單元的至少其中之一中收集各個(gè)測(cè)量范圍信息。
在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中在其中收集測(cè)量范圍信息的至少一個(gè)所選單元里，估計(jì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置，并最小化在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的通信范圍內(nèi)各單元之間的測(cè)量范圍以及任意參考單元與該子網(wǎng)絡(luò)中在至少一個(gè)參考單元通信范圍內(nèi)的相應(yīng)單元之間的測(cè)量范圍的誤差。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括標(biāo)識(shí)所述各單元之間與位置確定相關(guān)聯(lián)的通信路徑，所述通信路徑具有通信話務(wù)量和通信話務(wù)等待時(shí)間的至少其中之一，其超過(guò)對(duì)應(yīng)的預(yù)定閾值且包括與至少兩個(gè)單元的位置確定相關(guān)聯(lián)的通信話務(wù)量；以及跨所標(biāo)識(shí)通信路徑對(duì)新的子網(wǎng)絡(luò)定義子網(wǎng)絡(luò)邊界。
在另外的實(shí)施例中，對(duì)于新的子網(wǎng)絡(luò)定義子網(wǎng)絡(luò)邊界包括定義中心處理器作為新的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個(gè)或多個(gè)單元中用于該新的子網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)被選單元。
本發(fā)明進(jìn)一步提供用于確定多跳網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)單元的位置，每個(gè)單元通信耦合其它多個(gè)單元的至少一些，其中多個(gè)單元的至少一些在和其位置已確定或已知的一個(gè)或多個(gè)參考單元通信的范圍中。該系統(tǒng)包括多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)單元，這些單元具有收發(fā)信機(jī)，用于和其它單元共享包括位置信息的信息。與每個(gè)所述子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的所述單元的至少一個(gè)包括中心處理器，適于在一個(gè)或多個(gè)跳點(diǎn)中從相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元接收范圍信息，且適于估計(jì)相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置。
將參考附圖通過(guò)下面本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的描述清楚本發(fā)明的這些和其它特征及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是說(shuō)明了在單元網(wǎng)絡(luò)的至少一部分的鄰近成員之間的示例性空間關(guān)系的部分空間總視圖；圖2是如圖1所示的部分空間總視圖，進(jìn)一步說(shuō)明了用于轉(zhuǎn)發(fā)信息至中心單元的一組示例性通信路徑；圖3是如圖1所示的部分空間總視圖，進(jìn)一步說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例將各單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)；圖4是示例性子網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)鄰近參考單元的部分空間總視圖，其說(shuō)明了一對(duì)估計(jì)位置的集合；圖5是待定位的示例性單元的框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明至少一些實(shí)施例的單元的框圖，選擇它來(lái)確定和至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)單元的位置估計(jì)，比如圖5所示待定位的一個(gè)或多個(gè)單元的位置估計(jì)；圖7是根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的確定多個(gè)單元的位置的方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的更加詳細(xì)的流程圖；且圖9是根據(jù)本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的估計(jì)至少一個(gè)相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中待定位的每個(gè)單元的位置的更加詳細(xì)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明容許多種形式的實(shí)施例，在附圖中示出并在下文中描述當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本公開(kāi)是本發(fā)明的示例，而不是要把本發(fā)明限定在所述的特定實(shí)施例。
圖1說(shuō)明了在單元的網(wǎng)絡(luò)10的至少一部分的鄰近成員之間的示例性空間關(guān)系，包括被示為三角形的參考單元12，和被示為圓形的盲單元，至少幾個(gè)盲單元和附圖標(biāo)記14相關(guān)聯(lián)。通常，參考單元12對(duì)應(yīng)于位置已知的單元，而盲單元14表示需要確定和/或估計(jì)單元位置的一個(gè)或多個(gè)單元之一。
通常，每個(gè)單元和其他鄰近單元通信。在至少一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)收發(fā)信機(jī)和相應(yīng)天線來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，收發(fā)信機(jī)和天線與每個(gè)單元相關(guān)聯(lián)，且支持彼此通信范圍中單元之間的無(wú)線通信。彼此通信范圍中的單元由線16突出示出，其為實(shí)線或虛線，在一對(duì)單元之間存在，其中，類(lèi)似于盲單元，僅對(duì)應(yīng)于通信連接的一些線與各個(gè)附圖標(biāo)記相關(guān)聯(lián)。
為了便于估計(jì)一個(gè)或多個(gè)盲單元14的位置，選擇至少一個(gè)單元以處理可用信息，從而確定每個(gè)相關(guān)盲單元的位置估計(jì)。在一些情況中，不是所有單元都裝備有計(jì)算位置估計(jì)所需要的處理特性，且因此，對(duì)選擇哪個(gè)單元有所限制。圖2說(shuō)明了如圖1所示的單元的網(wǎng)絡(luò)的示例性空間關(guān)系，其中突出了被選擇的一個(gè)單元20，假定其具有為確定位置估計(jì)而需要的處理特性。
為了執(zhí)行同估計(jì)位置相關(guān)聯(lián)的處理，在被選單元20收集與附近單元的關(guān)系相關(guān)聯(lián)的信息，比如范圍信息。幾個(gè)箭頭示出了與從其它鄰近單元收集信息相關(guān)聯(lián)的潛在路徑22，僅僅一些和標(biāo)注的附圖標(biāo)記相關(guān)聯(lián)。在一些情況中，路徑22相對(duì)短。在其它情況中，通信路徑22延伸過(guò)多個(gè)跳點(diǎn)。在路徑沿著多個(gè)跳點(diǎn)延伸的情況下，存在與信息到達(dá)被選單元的時(shí)間相關(guān)的較大延遲或等待時(shí)間。通常每個(gè)跳點(diǎn)具有相應(yīng)延遲，延遲對(duì)于后續(xù)的連續(xù)跳點(diǎn)是累積的。
另外，在一些情況中，單元之間的通信連接將支持多個(gè)通信路徑。換句話說(shuō)，一些節(jié)點(diǎn)充當(dāng)更遠(yuǎn)離被選節(jié)點(diǎn)的其它節(jié)點(diǎn)的中繼。在其它情況中，將不使用單元之間的通信連接，其中具有作為替換的或更直接的路由的其它通信路徑可用。在多個(gè)通信路徑共享公共通信連接時(shí)，存在信息瓶頸，其影響信息達(dá)到被選單元的速度。但是，根本上，瓶頸通常與被選單元接收信息的性能有關(guān)，在存在單一被選單元的所示實(shí)施例中，其對(duì)應(yīng)于所有通信路徑的會(huì)聚點(diǎn)。
通過(guò)把各單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，并選擇與每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的單元，以確定子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置估計(jì)，該處理至少能夠部分地按分布方式進(jìn)行。另外，在每個(gè)被選單元需要收集的信息量能夠減少。圖3說(shuō)明了圖1的部分空間總視圖，根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的單元。
包括多個(gè)通信路徑的各單元之間的通信連接可突出網(wǎng)絡(luò)中的連接點(diǎn)，其在多組單元之間具有有限數(shù)目的路徑。或者換句話說(shuō)，在多組單元之間有限數(shù)目的路徑在通信路徑的相對(duì)端突出了兩組單元，其與其它組單元具有有限量的直接接觸。路徑的有限數(shù)目能夠突出自然斷點(diǎn)，在這里便于細(xì)分網(wǎng)絡(luò)。在所示實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)了兩個(gè)這種斷點(diǎn)24，并形成三個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26。因此，也選擇用于處理和每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的范圍信息的附加單元20。
雖然不需要和每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26相關(guān)聯(lián)的每個(gè)被選單元20是子網(wǎng)絡(luò)26的成員，通常，因?yàn)樾枰诒贿x單元20收集子網(wǎng)絡(luò)26中單元的范圍信息，為了最小化單元之間的通信量和每個(gè)通信經(jīng)過(guò)的距離(也就是，跳點(diǎn)數(shù)目)，關(guān)于特定子網(wǎng)絡(luò)26的被選單元20通常從特定子網(wǎng)絡(luò)26中的各單元中選擇。在一些情況中，可能參考單元12被用作被選單元20。
一旦形成子網(wǎng)絡(luò)26，通常，為了估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)26中每個(gè)單元的位置，對(duì)應(yīng)于斷點(diǎn)24(其在子網(wǎng)絡(luò)26外側(cè))的通信連接的相對(duì)端的單元被當(dāng)作參考單元。但是，因?yàn)檫@個(gè)單元的位置可能同樣是未知的，和/或可能和另一子網(wǎng)絡(luò)26的位置估計(jì)相關(guān)聯(lián)地同時(shí)估計(jì)，隨著更新這個(gè)單元的位置估計(jì)，將信息轉(zhuǎn)發(fā)到鄰近子網(wǎng)絡(luò)26，以使鄰近子網(wǎng)絡(luò)能夠基于最好的可用信息做出位置估計(jì)。
圖4說(shuō)明了子網(wǎng)絡(luò)26中位置估計(jì)的兩個(gè)連續(xù)迭代的實(shí)例，其嘗試根據(jù)估計(jì)的位置最小化單元之間的測(cè)量范圍與單元之間計(jì)算范圍之間的差值。隨著估計(jì)每個(gè)新的位置或一組位置，做出單元之間的計(jì)算的范圍是否更好地匹配單元之間的測(cè)量范圍的判定。對(duì)于一些迭代方法，每個(gè)后續(xù)的位置估計(jì)是考慮了先前所確定差值的公式或函數(shù)的結(jié)果。
如前所述，通過(guò)形成子網(wǎng)絡(luò)26，在子網(wǎng)絡(luò)26中單獨(dú)確定各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26中每個(gè)單元的位置估計(jì)，信息量和與收集信息相關(guān)的延遲減少，這進(jìn)而最小化了與估計(jì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26中每個(gè)單元的位置相關(guān)的計(jì)算復(fù)雜度。另外，在大多數(shù)情況中，能夠并行處理每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26中的計(jì)算。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)確定網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)單元的位置的替換方法(在很多情況中這會(huì)帶來(lái)改進(jìn))。
圖5說(shuō)明了示例性單元100的框圖，其在至少某些情況中對(duì)應(yīng)于如圖1-4所示待定位的一些單元14。如前所述，根據(jù)至少一些實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)10中的單元無(wú)線通信。為促進(jìn)這種無(wú)線通信連接，在至少一些情況中，單元100包括收發(fā)信機(jī)102和天線104。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解這種模塊結(jié)構(gòu)和/或布置支持多種不同類(lèi)型的無(wú)線通信。而且，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解，可以在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下實(shí)現(xiàn)作為替換的能夠支持其它類(lèi)型的無(wú)線通信的其它布置。
至少在所示實(shí)施例中，示例性單元100另外包括范圍測(cè)量模塊106，使得可進(jìn)行通信范圍中其它單元之間的測(cè)量范圍確定。如前所述，為了確定范圍可結(jié)合幾個(gè)不同方法，至少幾個(gè)實(shí)例包括基于接收的信號(hào)強(qiáng)度指示、到達(dá)時(shí)間估計(jì)、到達(dá)角度估計(jì)和/或到達(dá)時(shí)間差估計(jì)的范圍測(cè)量。為了支持接收信號(hào)強(qiáng)度指示的確定，范圍測(cè)量模塊106包括信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量模塊108。范圍測(cè)量模塊106可替換地或另外包括計(jì)時(shí)器110，其用于確定到達(dá)時(shí)間估計(jì)或到達(dá)時(shí)間差的估計(jì)。在單元20收集信息之后，所測(cè)量范圍信息然后用于確定位置估計(jì)，選擇這些位置估計(jì)以估計(jì)子網(wǎng)絡(luò)26中單元的位置。
在至少一些情況中，范圍測(cè)量模塊106可被實(shí)現(xiàn)為在微處理器中執(zhí)行的一組或多組預(yù)先存儲(chǔ)的指令。在其它情況中，可使用電子電路元件來(lái)實(shí)現(xiàn)該模塊。如圖5所示的框圖在一些情況中可類(lèi)似地對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)參考單元12，當(dāng)希望參考單元12類(lèi)似地能夠測(cè)量鄰近單元之間的范圍。
圖6說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的單元120的框圖，選擇其以確定與至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)單元，比如圖5所示的一個(gè)或多個(gè)單元100的位置估計(jì)。類(lèi)似于如圖5所示的單元100，被選單元120包括收發(fā)信機(jī)102，天線104和范圍測(cè)量模塊106。在所示的實(shí)施例中，范圍測(cè)量模塊106被可選地實(shí)現(xiàn)為中心處理器122的一部分。在一些情況中，被選單元120可以是不包括在作為相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)26的一部分的待定位的各單元14中的單元，或類(lèi)似地不是相關(guān)的參考單元。在這些或類(lèi)似的情況中，不需要被選單元120包括范圍測(cè)量模塊106。
中心處理器122包括存儲(chǔ)單元124，其適于存儲(chǔ)接收的范圍信息126。存儲(chǔ)單元124可以是一個(gè)或多個(gè)不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器的形式，包括易失和非易失存儲(chǔ)器，至少幾個(gè)實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)類(lèi)型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(也就是，ROM、EPROM、RAM或EEPROM等)。再次，不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器可包括輔助存儲(chǔ)器，比如包括磁盤(pán)或光盤(pán)驅(qū)動(dòng)的固定或可拆卸的介質(zhì)。中心處理器122另外包括誤差確定模塊128，其適于基于測(cè)量的范圍信息126確定與待定位的一個(gè)或多個(gè)單元14的一組估計(jì)的位置值相關(guān)聯(lián)的最小誤差值。
中心處理器122可選地能夠進(jìn)一步包括通信監(jiān)控模塊130，其適于監(jiān)控各單元之間的通信，用于確定當(dāng)有益地細(xì)分網(wǎng)絡(luò)時(shí)潛在需要的斷點(diǎn)24。如前所述，可由通信監(jiān)控模塊130監(jiān)控與范圍信息126相關(guān)的通信話務(wù)的等待時(shí)間和話務(wù)量，以做出關(guān)于潛在細(xì)分網(wǎng)絡(luò)10的決定。
類(lèi)似于關(guān)于如圖5所示的單元描述的范圍測(cè)量模塊106，誤差確定模塊128、通信監(jiān)控模塊130和/或范圍測(cè)量模塊106能被實(shí)現(xiàn)為由一個(gè)或多個(gè)微處理器執(zhí)行的一組或多組預(yù)先存儲(chǔ)的指令132，或者作為替換，使用多種電路元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易然理解在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下可有其它實(shí)現(xiàn)。
圖7說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的確定多個(gè)單元的位置的方法200的流程圖。該方法通常包括把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26(步驟202)。另外，測(cè)量子網(wǎng)絡(luò)26中各單元14和通信范圍中任意參考單元12之間的范圍信息(步驟204)。然后在與相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)26相關(guān)的被選單元20中收集范圍信息。然后對(duì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26中待定位的每個(gè)單元14估計(jì)位置，該估計(jì)最小化基于范圍測(cè)量的誤差值。如上所述，在至少一個(gè)情況中，迭代確定誤差值，其中誤差值與所測(cè)量范圍值有關(guān)的距離同當(dāng)前已知或估計(jì)的待定位單元的位置有關(guān)的距離之間的差的平方和相關(guān)聯(lián)。
關(guān)于其它實(shí)施例，圖8說(shuō)明了把多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26的更加詳細(xì)的流程圖202，其中監(jiān)控通信路徑，且識(shí)別具有超過(guò)預(yù)定閾值的話務(wù)量和/或等待時(shí)間的通信路徑(步驟210)。然后做出話務(wù)量或等待時(shí)間是否超過(guò)預(yù)定閾值的判定(步驟212)。如果話務(wù)流或等待時(shí)間超過(guò)預(yù)定閾值，與任何通信路徑16有關(guān)，對(duì)于新的子網(wǎng)絡(luò)26定義子網(wǎng)絡(luò)邊界(步驟214)。以這種方式，能夠標(biāo)識(shí)對(duì)不同子網(wǎng)絡(luò)的需要和定義不同子網(wǎng)絡(luò)26的邊界。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例估計(jì)在相應(yīng)的至少一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)26中待定位的每個(gè)單元14的位置的更加詳細(xì)的流程圖208。通常，根據(jù)該特定實(shí)施例，對(duì)每個(gè)相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)26中每個(gè)單元的賦予初始位置估計(jì)(步驟216)，且確定和初始位置估計(jì)相關(guān)聯(lián)的誤差估計(jì)。類(lèi)似于能夠并行發(fā)生的位置確定，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，相應(yīng)的誤差估計(jì)和誤差估計(jì)判定也和特定子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，并相應(yīng)地并行判定。然后做出是否最小化誤差的確定(步驟218)。在至少一些情況中，這可通過(guò)研究每個(gè)單元的位置估計(jì)的潛在改變并確定相關(guān)的誤差值中的相應(yīng)改變來(lái)完成。然后識(shí)別相應(yīng)誤差值的任何改進(jìn)。如果檢測(cè)到潛在改進(jìn)，則估計(jì)新的位置(步驟220)，這和改進(jìn)的誤差值相關(guān)聯(lián)。可以重復(fù)該過(guò)程，直到不再改進(jìn)誤差值且相應(yīng)地出現(xiàn)可能的位置估計(jì)。以這種方式，可根據(jù)測(cè)量的范圍信息來(lái)確定位置估計(jì)，這可按并行方式來(lái)單獨(dú)處理待定位的單元14的不同子組。
通常，可聯(lián)系在一組物品中查找任意數(shù)目的各物品的位置來(lái)使用用于確定多個(gè)單元的位置的方法和系統(tǒng)，一個(gè)這種實(shí)例包括在存儲(chǔ)場(chǎng)地或在倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中檢測(cè)物品。但是，用于確定位置的方法和系統(tǒng)還有在其它網(wǎng)絡(luò)中的另外的應(yīng)用性，其中希望確定各元素的位置且在整個(gè)區(qū)域中相應(yīng)的一組參考單元和其它非參考單元可用以幫助確定位置估計(jì)。至少一個(gè)這種實(shí)例包括在網(wǎng)絡(luò)中定位例如一個(gè)或多個(gè)蜂窩電話這類(lèi)設(shè)備或其它無(wú)線通信設(shè)備的位置。
再次，所述位置確定模塊可結(jié)合為在給定區(qū)域或環(huán)境中協(xié)同工作的一組或多組個(gè)人裝備的一部分。一個(gè)這種實(shí)例包括應(yīng)急救險(xiǎn)人員。在這種情況下在一個(gè)或多個(gè)消防員的頭盔、夾克或其它裝備中安置和每個(gè)單元相關(guān)的電路和/或模塊。
另外，能夠使所述用于確定位置的方法和系統(tǒng)用于包括使用蜂窩電話無(wú)線收發(fā)信機(jī)、無(wú)繩電話無(wú)線收發(fā)信機(jī)、無(wú)線LAN連接、比如藍(lán)牙收發(fā)信機(jī)的短范圍無(wú)線收發(fā)信機(jī)、紅外通信收發(fā)信機(jī)或其它類(lèi)似通信設(shè)備的通信系統(tǒng)的很多不同形式的無(wú)線通信。另外，不需要各單元彼此物理地完全分離，例如，用于確定位置的方法和系統(tǒng)能夠和安裝的灑水系統(tǒng)互動(dòng)，其可包括無(wú)線收發(fā)信機(jī)，和/或經(jīng)穿過(guò)包括網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)公共通信總線彼此通信耦合。
雖然示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于此。在不脫離本發(fā)明如所附權(quán)利要求定義的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做出多種修改、變更、變型、替代和等效。
權(quán)利要求
1.一種確定多個(gè)單元的位置的方法，每個(gè)單元通信耦合至其它多個(gè)單元的至少一些，其中所述多個(gè)單元的至少一些在和位置已確定或已知的一個(gè)或多個(gè)參考單元通信的范圍內(nèi)，所述方法包括把所述多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)或多個(gè)單元；在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中測(cè)量子網(wǎng)絡(luò)中所述單元的每一個(gè)與該子網(wǎng)絡(luò)中在該單元的通信范圍內(nèi)的其它單元之間的范圍信息，以及在任何參考單元與該子網(wǎng)絡(luò)中在該相應(yīng)參考單元的通信范圍內(nèi)的至少一個(gè)所述單元之間的范圍信息；在與每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)被選單元中收集所測(cè)量的范圍信息；在其中收集所測(cè)量的范圍信息的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中至少一個(gè)被選單元中估計(jì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置，該估計(jì)最小化每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的通信范圍內(nèi)各單元之間的測(cè)量范圍以及任何參考單元與該子網(wǎng)絡(luò)中在至少一個(gè)參考單元的通信范圍內(nèi)的相應(yīng)單元之間的測(cè)量范圍中的誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，把所述多個(gè)單元細(xì)分到多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的步驟包括標(biāo)識(shí)所述各單元之間與位置確定相關(guān)聯(lián)的通信路徑，所述通信路徑具有通信話務(wù)量和通信話務(wù)等待時(shí)間的至少其中之一，其超過(guò)對(duì)應(yīng)的預(yù)定閾值且包括與至少兩個(gè)單元的位置確定相關(guān)聯(lián)的通信話務(wù)量；以及跨所標(biāo)識(shí)通信路徑對(duì)新的子網(wǎng)絡(luò)定義子網(wǎng)絡(luò)邊界。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)新的子網(wǎng)絡(luò)定義子網(wǎng)絡(luò)邊界的步驟包括定義中心處理器作為從該新的子網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)或多個(gè)單元中選擇的用于該新的子網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)被選單元。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中測(cè)量范圍信息的步驟包括測(cè)量來(lái)自相鄰子網(wǎng)絡(luò)的任何鄰近節(jié)點(diǎn)與所述子網(wǎng)絡(luò)中在來(lái)自該相鄰子網(wǎng)絡(luò)的該相應(yīng)鄰近節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的單元之間的范圍信息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中測(cè)量范圍信息的步驟包括對(duì)由一個(gè)或多個(gè)所述單元發(fā)送的信號(hào)測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度指示、到達(dá)角度、到達(dá)時(shí)間、到達(dá)的時(shí)間差和相移的至少其中之一。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)單元中收集所測(cè)量的范圍信息的步驟包括經(jīng)一個(gè)或多個(gè)單元把對(duì)一個(gè)或多個(gè)跳點(diǎn)中的至少一個(gè)單元的估計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)到至少一個(gè)被選單元。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)被選單元中估計(jì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置的步驟包括最小化每個(gè)單元的一組估計(jì)位置和每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中各單元之間的測(cè)量范圍中的誤差。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，最小化誤差的步驟包括根據(jù)所述的估計(jì)位置和測(cè)量范圍來(lái)最小化范圍之間的差值的平方和。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)被選單元中估計(jì)每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置的步驟包括每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)被選單元為相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元賦予初始位置估計(jì)，且迭代地估計(jì)相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的更新位置。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在每個(gè)迭代估計(jì)之前，在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)被選單元把該相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中各單元的當(dāng)前估計(jì)位置信息傳送到其它子網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)被選單元，用在其它子網(wǎng)絡(luò)中各單元的位置估計(jì)中。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的參考單元包括估計(jì)其位置作為另一子網(wǎng)絡(luò)的一部分的單元。
12.一種用于確定多跳網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)單元的位置的系統(tǒng)，每個(gè)單元通信耦合至其它多個(gè)單元的至少一些，其中所述多個(gè)單元的至少一些在與位置已確定或已知的一個(gè)或多個(gè)參考單元通信的范圍中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)單元，這些單元具有收發(fā)信機(jī)，用于和其它單元共享包括位置信息的信息，其中，與每個(gè)所述子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的所述單元的至少一個(gè)包括中心處理器，適于在一個(gè)或多個(gè)跳點(diǎn)從相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)單元接收范圍信息、且適于估計(jì)該相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元的位置。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)單元包括耦合至收發(fā)信機(jī)的范圍測(cè)量模塊，用于檢測(cè)子網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)單元與該子網(wǎng)絡(luò)中在該單元的通信范圍內(nèi)的其它單元之間的范圍，以及在該單元的通信范圍內(nèi)的任何參考單元之間的范圍。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該范圍測(cè)量模塊包括計(jì)時(shí)器，其用于確定由通信范圍內(nèi)的其它單元所發(fā)送信號(hào)的到達(dá)時(shí)間和到達(dá)時(shí)間差的至少其中之一。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該范圍測(cè)量模塊適于測(cè)量由通信范圍內(nèi)其它單元所發(fā)送信號(hào)的相移。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，該范圍測(cè)量模塊包括信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量模塊，用于檢測(cè)由通信范圍內(nèi)其它單元所發(fā)送信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述中心處理器包括誤差判定模塊，適于根據(jù)由相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中各單元的估計(jì)位置和任何參考單元的接收位置而計(jì)算的計(jì)算范圍與相應(yīng)的測(cè)量范圍之間的差值來(lái)判定誤差。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括通信監(jiān)控模塊，用于測(cè)定與沿著各節(jié)點(diǎn)之間的路徑傳遞的位置信息相關(guān)聯(lián)的信息的話務(wù)量。
19.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述單元的至少一些是移動(dòng)通信設(shè)備。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，至少一些所述移動(dòng)通信設(shè)備是蜂窩無(wú)線電話。
21.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，至少一些所述單元包括由一組協(xié)同工作的個(gè)體所使用的裝備。
全文摘要
提供了一種方法和系統(tǒng)用于確定多個(gè)單元中每一個(gè)的位置，將多個(gè)單元細(xì)分到多于一個(gè)的子網(wǎng)絡(luò)分組，每個(gè)包括兩個(gè)或多個(gè)單元。在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)分組中，子網(wǎng)絡(luò)中單元之間的測(cè)量范圍信息和一個(gè)或多個(gè)參考單元被匯集在各單元的至少一個(gè)被選單元中。該被選的一個(gè)單元然后估計(jì)每個(gè)單元的位置，該估計(jì)最小化每個(gè)相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中單元之間的測(cè)量范圍中的任何誤差。
文檔編號(hào)H04Q7/20GK1902955SQ200480039367
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者斯皮羅斯·基派朗思塔斯, 奧列格·安德里奇, 內(nèi)伊耶爾·S·科雷亞爾, 黃堅(jiān), 牛鋒, 石奇才 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司(在特拉華州注冊(cè)的公司)