[发明专利]使用无线定位节点进行室内定位的系统及方法

说明书

本公开提供了用于确定移动装置在室内环境中的位置的系统及方法。所述系统的实施例可以具有一个或多个定位节点(PON)，每个定位节点具有一根或多根天线。每个PON可以设置在室内环境中的一个位置处，并且被配置为经由所述一根或多根天线发射信号。从所述PON的所述天线发射的所述信号可以在时间和频率上同步。通信地耦合到所述PON并存储辅助信息(包括与所述PON相关的位置和信号信息)的服务器可以将所述辅助信息发射到移动装置。所述移动装置可以从使用所述PON接收所述信号，并使用所述辅助信息基于所述信号的单向到达时间差来确定所述室内环境内的三维位置。

本申请为国际申请号为PCT/US2018/023005，国际申请日为2018年3月16日，发明名称为“使用无线定位节点进行室内定位的系统及方法”的PCT申请于2019年10月28日进入中国国家阶段后申请号为201880027901.6的中国国家阶段专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月16日提交的标题为“使用非同步信标进行的室内位置定位(INDOOR POSITION LOCATION USING UNSYNCHRONIZED BEACONS)”的第62/472,412号美国临时申请、于2017年7月13日提交的标题为“在灯泡内使用无线同步定位节点进行的室内定位(INDOOR POSITIONING USING WIRELESS SYNCHRONIZED POSITIONING NODES WITHINLIGHT BULB)”的第62/532,279号美国临时申请以及于2017年9月20日提交的标题为“在烟雾探测器、警报传感器、灯管和镇流器内使用无线同步定位点进行的室内定位(INDOORPOSITIONING USING WIRELESS SYNCHRONIZED POSITIONING NODES WITHIN SMOKEDETECTORS，ALARM SENSORS，LIGHT TUBES AND BALLASTS)”的第62/561,097号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请的内容在此通过引用整体并入。

发明背景

技术领域

本公开涉及用于无线移动装置的室内定位的系统及方法。更具体地，本公开涉及使用一个或多个定位节点(PON)来为无线移动装置建立三维位置。

相关技术

在当今的移动无线环境中，室内位置定位变得越来越重要。室内位置定位的应用可以包括零售、广告、商业和住宅环境。目前，在许多可用的可能室内位置解决方案中，基于使用采用蓝牙标准的低功率信标的解决方案已经成为向移动装置提供室内接近度估计值的流行解决方案。检测特定信标的发射的移动装置可以依赖于发射和接收信号强度的估计值来确定所述移动装置在该信标的位置附近。然而，这种信标技术仅提供接近度信息而不确定室内空间中的三维(例如，x，y，z)位置。

一些基于信标的(例如，蓝牙)解决方案可以依赖于接收信号强度指示符(RSSI)的估计值来估计移动装置与信标之间的距离。从信标发射的信号具有已知功率，并且测量移动接收器处的接收信号强度。采用路径损失模型，所述系统尝试估计移动装置与信标之间的距离。然而，RF信号的RSSI可以根据环境变化而显著变化且尤其是当移动装置与信标之间的距离变大时。提高准确度可能需要大量低功率信标，从而使针对给定房间/空间的安装变得复杂。另一方面，为了扩大范围，信标输出功率增加，导致准确度降低和电池寿命缩短。另外，增加功率电平还可能导致房间或地板模糊，从而不利地影响所安装的一个或多个信标的效用。此外，即使准确地确定了距离，单个信标也不为检测移动装置提供方向信息，且因此没有提供物理位置。

对于一些应用，已知精确位置而不是仅仅已知接近度是至关重要的。例如，机器人或无人机在建筑物内部漫游的应用。如果根据本公开的信标放置在室内空间中并且如果每个机器人或无人机包含用于根据本公开确定其准确位置的电路，则这将导致好得多的室内导航。

发明内容