[发明专利]提高WI-FI技术定位精度的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及提高移动设备的位置确定的方法、装置和系统。更具 体地，本公开涉及精确地确定Wi-Fi设备的位置的方法、装置和系统。

背景技术

由于各种全球定位系统(GPS)的改进，所以室外导航被广泛部 署。近来，越来越关注室外导航和定位。因为室内环境妨碍对GPS卫 星信号进行接收，所以室外导航不同于所述室内导航。因此，现在将 努力集中于解决室内导航问题。该问题还不具有满意的精度的可扩展 性的解决方案。

对该问题的一个解决方案可以是基于飞行时间(ToF)方法。ToF 被定义为信号从用户到接入点(AP)且回到用户传播的总时间。通过 使信号的往返行进时间除以2且将其乘以光速，该值可以被转换成距 离。该方法具有鲁棒性且可扩展性，但需要对Wi-Fi调制解调器和其 他设备的做显著的硬件改变。ToF范围计算取决于确定精确的信号接 收/发送时间。小至3纳秒相差将导致大约1米的范围误差。

附图说明

将参考以下示例性和非限制性图示来论述本公开的这些和其他实 施例，其中相同的要素用相同的附图标记标示，并且其中：

图1是用于实施本公开的实施例的示例性环境；

图2是根据本公开的一个实施例的时序图的示意图；

图3示意地示出了图2的时序图的实施方式；

图4示意地示出了用于实施本公开的实施例的示例性设备；

图5示意地示出了根据本公开的实施例的系统；以及

图6是用于实施本公开的实施例的示例性流程图。

具体实施方式

传统的无线电设备具有包含(多个)天线、模拟部分和数字域的部 件。天线发送和/或接收模拟信号。模拟部分从天线接收模拟信号、将 模拟信号处理和转换为数字数据流。然后，数字数据通过数字域被处 理以提取包含在信号中的信息。可测量的延迟存在于从天线接收信号 的时间到在数字域处接收和处理信号的时间。由所有电子部件中固有 的处理延迟以及模拟电路中的过程变化引起该延迟。每个单元在其天 线和数字域之间具有不同的延迟。不管任何制造商或模型，都存在延 迟。在具有相同的制作和模型的设备之中，延迟可能会不同。

为了精确的时间和范围的测量，必须识别这样的延迟，并且通过校 准过程来进行补偿。通常，延迟变化范围为几个纳秒到几十个纳秒， 导致几米或更多的范围和/或定位误差。在存在墙壁或其他障碍物的室 内环境中，位置不精确是显著的。在制造期间校准每个设备是非常复 杂的、耗时的和昂贵的。

根据本公开的一个实施例，更精确的ToF测量是信号从AP天线传 送到为了设备处理延迟而被校准的设备所花费的时间。因此，在本公 开的一个实施例中，设备延迟被可以被量化地进行测量，并且被用于 确定设备校准系数。设备和设备操作者(即，设备用户)可以直接地 设置在AP下面。操作者不需要知道哪个AP被设置在上方或者该AP 的位置。这将提高时间、范围和位置测量的性能。然后，校准系数被 用于消除特定设备误差，由此确定精确的设备位置。因为设备既不用 确定其位置，又不用确定设备和AP之间的距离，所以所公开的实施例 与传统的方法相比具有显著较少的复杂性。进一步地，不需要AP的身 份来校准设备。因为当AP直接地设置在设备的上方时，发送器-到-接 收器距离非常小，所以所公开的实施例从根本上更精确。因此，信道 具有较少使ToF精确性衰减的多径干扰。AP和设备之间的接近程度提 供了精确的ToF解决方案。

根据另一个实施例，本公开涉及与若干个AP通信的无线设备。设 备确定关于几个AP中的每个的ToF值。此外，每个AP与所有其他 AP执行自我的测量，以为每个AP对提供测量。使用AP对的测量信 息，设备(或远程服务器)可以同时校准设备和所有AP。在一个实施 例中，至少3个AP被用于AP对ToF测量。

在另一个示例性实施例中，新的消息被传送到移动设备中的Wi-Fi ToF控制器。用户可以传送设备直接地在AP下(或大体上在AP下方) 的消息，并且力图校准设备。AP对于设备可以是未知的。一旦控制器 接收消息，则它为所有邻近AP实行范围测量，并且确定附近AP集群 中的哪个AP在用户的上方。这可以通过选择最接近用户的AP(如果 用户和AP位置是已知的)或者通过选择具有到设备的最高可见的接收 信号强度指示(RSSI)的AP来完成。