[发明专利]用于无线网络的协同定位

说明书

相关申请

这份申请要求2006年10月25日以“COOPERATIVE LOCALIZATION FOR UWB NETWORKS”为题申请的美国专利 临时申请第60/854,393号的利益。上述申请的全部教导在此通过 引证被并入。

背景技术

位置认知技术有根本改变计算、网络服务、传感器网络和许 多其它商业、军事和社会应用的潜能。定位可能用来寻找无线电 装置在网络中的位置。所述的网络可能包括若干无线电装置(被 称为代理)和若干支撑点。支撑点(例如，网络基站)通常可能有一 些它们在网络内的位置的信息，而代理通常可能有一点点或没有 它们在网络内的位置的信息。

用来确定代理在网络中的位置的一种已知技术是集中式定 位。在集中式定位中，网络的每个节点(例如，支撑点和代理)将 它收集的相对定位测量结果发送到中央处理器。中央处理器可能 使用从每个节点获得的一组测量结果确定网络中所有节点的位 置，举例来说，通过在那组测量结果上使用优化函数。

大多数现在的定位方法利用另一种已知的被称为非协同定 位的定位技术。在非协同定位方法中，没有代理之间的沟通；只 存在代理和支撑点之间的沟通。在定位过程中，代理为了确定它 的位置可能需要在与多达三个支撑点沟通的范围内。因此，为了 使代理给它自己定位，可能需要使用若干支撑点，保证每个代理 有机会存取足够的数据确定它的位置。因此，为了给所有的代理 定位，非协同定位可能需要高密度的支撑点或长距离高功率的支 撑点传输。

第三种已知的定位技术是协同定位。在协同定位中，代理之 间的沟通被允许，从而除去对所有的代理在多个支撑点的通信范 围内的需求。因此，代理可能为其它的代理充当虚拟支撑点。因 为每个代理都有较多的可用信息，所以协同定位可能提供较高的 准确性和较大的覆盖范围。

发明内容

虽然现有技术的协同定位方法提供超越当前的集中定位和 非协同定位方法的进步，但是这些现有技术的协同定位方法仍然 包括若干不足。现有技术的协同定位方法通常只允许单一位置估 计从节点到节点交换。单一估计的使用可能将不准确性带入到定 位计算中。此外，现有技术的协同定位方法只利用对称的数据组， 例如，节点到节点的距离判断。现有技术的协同定位方法还要求 网络中所有的节点都是同种的，在这种情况下处理信号度量(例 如，收到的信号强度)可能被节点在与等同类型的其它节点的沟 通中获得。另外，在现有技术的协同定位方法中，每个节点使用 相同的程序或算法估计信号度量通常是必要的，借此使每个节点 包括同一的硬件和软件能力成为必需的。

在本发明的范例实施方案中，通过允许代理和支撑点传输其 可能位置的概率，利用协同定位技术获得代理在网络系统中的可 能位置分布。在本发明的实施方案中，异种节点和异种处理方法 可能被用来处理对称的和非对称的数据组，这可能大大提高定位 能力。在本发明的另一个实施方案中，因数图表理论可能用来研 发全面协同定位方法以确定网络中所有节点的估计位置。

在本发明的实施方案中，描述了在无线网络中自动识别无线 电装置位置的系统和对应的方法。该系统可能包括配置成计算代 表无线电装置在无线网络内的至少一个可能位置的分布的至少 一个转换信念的计算单元。至少一个转换信念可以是与无线电装 置收到的来自至少一个其它无线电装置的无线电信号相关联的 任意信号度量的函数。分布可以是概率密度或质量函数。该系统 可以进一步包括配置成随着至少一个转换信念变化确定自身信 念的信念确定单元和配置成随着自身信念变化识别自己在无线 网络内的位置的识别单元。

无线网络可以是随时间改变的。具体地说，至少多个其它无 线电装置的子集可以相对于多个其它无线电装置的至少一个其 它子集是移动的，而且各自的估计单元、转换单元、信念确定单 元和识别单元可能被进一步配置以解决移动性。

多个其它无线电装置的至少子集的各自的估计单元可以被 配置以估计第一类型的任意信号度量，而多个其它无线电装置的 至少一个其它子集的各自的估计单元可能被配置以估计第二类 型的任意信号度量。任意信号度量可以是所述的无线电装置相对 于至少一个其它无线电装置的特性，而且该特性可能选自：角度、 距离、连接性、位置、姿态、速度和角速度信息。与第一类型的 任意信号度量相对应的特性相对于与第二类型的任意信号度量 相对应的特性可以是非对称的。