[发明专利]用于提高位置和接近度确定的准确性的方法和系统

说明书

提供了用于使得移动计算设备能够执行位置或接近度确定的包括信标生成集群的系统。每个集群包括用于广播主信标的主站和定位成沿一方向与主站相距偏移距离的、用于广播次信标的偏移辅助站。偏移距离和方向对于所有集群来说是唯一的，使得通过进一步利用由集群提供的次信标来减小抖动区域，在抖动区域内，移动计算设备不能根据检测主信标来确定更靠近相邻主站中的哪一个主站。可通过使每个主站或次站与用于利用空间和时间分集以减少接收信号强度指示符(RSSI)波动的多个共同定位的广播单元一起安装来减小RSSI的波动。在另一设置中，多个偏移辅助站用于每个集群。

技术领域

本发明涉及由移动计算设备基于从附近的信标生成站发送的信标而执行的位置或接近度确定。

背景技术

在本文中，说明书和随附的权利要求使用了下述定义。“位置确定”的意思是确定特定设备的位置。通常，通过在感兴趣区域上的已知位置处安装信标广播站的网络来辅助位置确定，以使得当设备收听由这些站发出的信标时，能够通过接收的信标的信号强度或其到达时间估计设备的位置。“接近度确定”的意思是确定设备与特定信标生成站之间的接近的程度。“接近的程度”是用于指示设备距离信标广播站有多远的描述性修饰语。作为示例，一组这样的描述性修饰语包括“紧靠”、“近”、“远”和“未知”。注意，接近度确定不提供设备和站之间距离的定量值。接近度确定可通过首先测量从站发出的信标的接收信号强度指示符(RSSI)值来实现。然后，将测量的RSSI值映射到对应的描述性修饰语。这种方法通常用于蓝牙低能耗(BLE)使能的设备。“移动计算设备”是便携式电子设备，其具有计算能力，并且配置为提供无线通信和支持位置或接近度确定。例如，移动计算设备可以是BLE使能的智能电话或配备有兼容BLE的功能的手持式平板计算机。

来自电池驱动的信标广播站的BLE信号是室内定位技术的核心。移动计算设备检测来自一个信标广播站的信标，并且可以粗略地计算到该站的距离并因此估计移动计算设备的位置。站被放置在感兴趣的区域周围的已知位置处并且每个站重复地发射无线电信标。当移动计算设备检测到由站发射的信标时，可通过测量发射的信标的RSSI值来确定移动计算设备相对于站的位置。然而，在BLE位置确定系统中遇到的一个现实问题在于BLE信标是在工业、科学及医疗(ISM)频带中发射的。共信道干扰(例如，WiFi信号)的存在引入了测量的RSSI值的波动并且因此降低了通过所述系统取得的位置确定的准确性。增加RSSI波动的另一因素是多径衰落的出现，特别是在需要位置确定的室内环境中。减小RSSI波动是合意的，以便在存在共信道干扰和多径衰落的情况下提高位置确定准确性。

BLE系统对于接近度确定也是有用的。图1描绘了将BLE信标生成站105的广播覆盖区域170分割成多个区带以进行接近度确定的实用方案。“紧靠”的第一区带110被指派给和站105相距0.5m内的区域，“近”的第二区带120被指派给0.5m到2m之间的另一区域，“远”的第三区带130被指派给2m到30m之间的更远区域，并且可能地，“未知”的额外区带140被分类为当移动计算设备107在广播覆盖区域170之外时的区域。其他的分区方案也是可能的。在一些方案中，取决于发射功率，第三区带130可延伸达到50m或甚至100m。然而，在一些基于位置的应用中，第三区带130的大小可能被考虑得过大。具有较精细区带的方案是合意的。如果能够减小由于共信道干扰和多径衰落引起的RSSI波动，就可以使得这样的方案的实现较为简单。

除了需要减小RSSI波动之外，在BLE系统中还遇到另一挑战。对于位置确定的高级解决方案——其中期望要在二维区域中准确地定位移动计算设备的用户并在地图上显示用户的所在之处(区带或位置)，需要若干个BLE信标广播站。理想地，站具有连续的广播覆盖区域(通常大小相同)，以使得当移动计算设备从一个广播覆盖区域行进到另一个个广播覆盖区域时，可以清楚地识别最靠近移动计算设备的站。然而，实际上，相邻站的广播覆盖区域通常有重叠。存在移动计算设备落入两个或更多个区带之间的抖动(jittering)区域的可能。抖动区域是区带之间重叠的区域。抖动区域的存在造成位置确定的不确定性，原因是移动计算设备不能够确定更靠近两个或更多个相邻站中的哪一个站。如果能尽可能多地减小抖动区域也是合意的。