接入点发起的飞行时间定位制造技术

在此一般地描述了用于无线网络中的接入点(AP)发起的飞行时间定位的系统和方法的实施例。为全球导航卫星系统信号不可用的环境提供了用于室内定位和导航的精确可扩展网络发起的飞行时间(ToF)解决方案。发起AP和响应设备之间的ToF被测量，并且通过将测得的时间除以二然后乘以光速被换算为距离。AP而非客户端完全控制整个室内定位过程的定时和管理。接入点发起的ToF定位协议的精细定时测量部分是使得ToF的测量容易在客户端和AP之间切换的对称协议。在一些实施例中，发起的接入点精细定时请求消息触发发起AP和响应设备之间的ToF测量和定位计算消息交换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2014年3月12日递交的、序列号为14/205,888的美国专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用结合于此。
实施例与无线网络有关。一些实施例涉及根据包括IEEE 802.11-2012标准在内的IEEE 802.11标准之一操作的无线网络。一些实施例涉及飞行时间(ToF)定位。一些实施例涉及位置确定。一些实施例涉及室内导航。
技术介绍
随着各种全球导航卫星系统(GNSS)以及各种蜂窝系统的发展，户外导航和定位已被广泛部署。室内导航和定位不同于户外导航和定位，因为室内环境无法使得位置信号能够像在户外环境中那样精确地被从卫星或蜂窝基站接收。结果，精确而实时的室内导航和定位难以实现。传统室内导航和定位方法(即“指纹识别”、“站点绘图(site-mapping)”等)通过测量来自接入点(AP)的接收信号强度来计算位置。手持设备通过测量接收信号的强度来发起位置计算并通过算出离发送该接收信号的路由器或其他接入点的位置的距离来确定其位置。不幸的是，由于接收信号强度的变化大，导致这些方法不精确。接收信号强度的波动产生约20米半径的误差。传统室内定位方法的另一缺陷是网络无法发起和有效控制对手持设备位置的管理和定时。因此，需要能够由网络AP发起和控制并且不要求客户端发起、中断、干预、烦扰或响应的精确室内ToF导航和定位方法。附图说明图1是例示了根据一些示例实施例适于接入点发起的飞行时间(ToF)
定位的示例性网络环境的网络图；图2示出根据一些示例实施例的接入点发起的ToF定位的高级总体流程图的框图；图3例示了根据一些示例性实施例的用于基本飞行时间(ToF)计算的过程；图4例示了根据一些示例性实施例的用于飞行时间(ToF)定位的更新的过程；图5例示了根据一些示例性实施例的用于接入点发起的飞行时间(ToF)定位的过程；并且图6是根据一些实施例的示例性通信台站的功能图。具体实施方式以下描述和附图充分例示了具体实施例以使得本领域技术人员能够实施它们。其他实施例可包括结构的、逻辑的、电气的、过程的和其他改变。一些实施例的部分和特征可被包括在其他实施例的部分和特征中或代替其他实施例的部分和特征。权利要求中提出的实施例涵盖这些权利要求的所有可用等同物。词语“示例性”在此被用来表明“用作示例、例子或例示”。在此被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例优选或有利。在此使用的术语“通信台站”、“台站”、“手持设备”、“移动设备”、“无线设备”和“用户设备”(UE)指代诸如蜂窝电话、智能机、平板、上网本、无线终端、膝上型计算机、毫微微蜂窝、高数据率(HDR)订户台、接入点、接入终端或其他个人通信系统(PCS)设备之类的无线通信设备。设备可以是移动的或静止的。在此使用的术语“接入点”可以是固定台站。接入点还可被称为接入节点、基站或本领域已知的一些其他类似术语。接入终端还可被称为移动台、用户设备(UE)、无线通信设备或本领域已知的一些其他类似术语。为全球导航卫星系统(GNSS，GPS，GLONASS和GALILEO)信号不可用的环境提供了用于室内定位和导航的精确可扩展飞行时间(ToF)
解决方案。ToF被定义为信号从用户传播到接入点(AP)并返回到用户所需要的总时间。测得的ToF值通过将测得的时间除以二然后乘以光速而被转换成距离。在很多实例和应用中，网络需要客户端位置，最好是在不需客户端发起、中断、干预、烦扰或响应的情况下。用于其中AP是协议的发起者的室内定位的精确方法被公开。本网络发起的定位方法不需要客户端执行任何客户端发起的ToF过程和/或回报给AP。AP而非客户端完全控制整个室内定位过程的定时和管理，使得该过程对于客户端而言更方便和节能。接入点发起的ToF定位协议的精细定时测量部分是使得ToF测量的发起容易地在客户端和AP之间进行切换的对称协议。图1例示了根据一些实施例的无线网络的各种网络元件。无线网络100包括可根据IEEE 802.11通信技术来通信的多个通信台站(STA)和一个或多个接入点(AP)。通信台站可以是非静止的并且不具有固定位置的移动设备。一个或多个接入点可以是静止的并且具有固定位置。台站可包括发起台站STA-A 102和一个或多个响应台站STA-B 104。发起台站102可以是与响应台站104发起ToF定位以确定其位置的通信台站。ToF定位过程可包括消息的交换，如下面在图3到图5中更详细地描述的那样。在一些实施例中，发起台站102可以是定位台站并且可确定其相对于一个或多个响应台站(例如，合作台站和/或一个或多个接入点)的位置。合作台站可以是IEEE 802.11配置的通信台站(STA)或AP。在其他实施例中，发起台站102可确定其地理坐标中的位置。在一些实施例中，响应台站可以能够确定其相对位置或地理坐标中的位置。图2是例示了根据一些示例实施例执行接入点发起的ToF定位的方法200时的操作的流程图。方法200中的操作可由上面针对图1描述的发起台站STA-A 102和/或响应台站STA-B来执行。如图2所示，方法200包括操作202、204、206和208。开始于操作202，发起台站STA-A 102通过向响应台站STA-B 104发送AP FTM请求消息来与响应台站STA-B 104发起室内ToF定位操作。控制流进行到操作204。在操作204中，ToF在发起台站STA-A 102和响应台站STA-B 104之间被测量。ToF测量是使用定时器t1-t4来执行的，其中ToF＝((t4-t1)-(t3-t2))/2。用于定时测量的消息传递协议在下面的图5中被详细描述。控制流进行到操作206。在操作206中，从发起台站STA-A 102到响应台站STA-B的距离通过ToF测量被计算。该距离是通过将测得的ToF除以二然后乘以光速来计算的。控制前行进到操作208。在操作208中，响应台站STA-B 104的位置范围由网络和/或响应台站STA-B通过其离发起台站STA-A 102的计算出的距离来确定。换言之，该位置范围是半径等于计算出的离AP的距离的圆。确切位置由网络和/或响应台站STA-B使用多个位置范围确定的三边测量来确定。图3例示了根据一些示例性实施例的用于接入点发起的ToF定位的基本飞行时间(ToF)计算部分的过程。如图3所例示的，发起台站STA-A102可被布置成向可利用ACK 304进行响应的响应台站STA-B 104发送携带管理帧的消息M1 302。M1 302可以是定时测量动作帧。定时测量动作帧可以是单播管理帧。从发起台站STA-A 102的M1离开时间(ToD)t1和响应台站STA-B 104处的M1的到达时间(ToA)t2被保存。响应台站STA-B 104可被布置成在ToD t3时向可利用ACK 308进行响应的发起台站STA-A 102发送携带管理帧的消息M2 306。M2 306可以是定时测量动作帧。定时测量动作帧可以是单播管理帧。M2 306可将保存的时间值t2和ACK 304的ToD时间值t3返回给发起台站STA-A 102。所有离开时间和到达时间t1-t4在发起台站STA-A 102处被保存。发起台站STA-A 102利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由接入点发起台站执行的飞行时间(ToF)定位的方法，所述方法包括：由所述接入点(AP)发起台站向响应台站发送携带AP精细定时测量(FTM)请求的消息M1，所述AP FTM请求消息指引所述响应台站发送指明所述响应台站准备好执行FTM的FTM准备就绪消息M2；在所述AP发起台站处从所述响应台站接收所述FTM准备就绪消息M2，使得所述AP发起台站准备要发送到所述响应台站的FTM1消息M3；由所述AP发起台站向所述响应台站发送所述FTM1消息M3，指引所述响应台站向所述AP发起台站发送FTM报告消息M4；以及在所述AP发起台站处从所述响应台站接收所述FTM报告消息M4，所述FTM报告消息M4携带用于计算响应设备的ToF定位的定时信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 US 14/205,8881.一种用于由接入点发起台站执行的飞行时间(ToF)定位的方法，所述方法包括：由所述接入点(AP)发起台站向响应台站发送携带AP精细定时测量(FTM)请求的消息M1，所述AP FTM请求消息指引所述响应台站发送指明所述响应台站准备好执行FTM的FTM准备就绪消息M2；在所述AP发起台站处从所述响应台站接收所述FTM准备就绪消息M2，使得所述AP发起台站准备要发送到所述响应台站的FTM1消息M3；由所述AP发起台站向所述响应台站发送所述FTM1消息M3，指引所述响应台站向所述AP发起台站发送FTM报告消息M4；以及在所述AP发起台站处从所述响应台站接收所述FTM报告消息M4，所述FTM报告消息M4携带用于计算响应设备的ToF定位的定时信息。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述AP发起台站处保存所述消息M3的离开时间(ToD)时间值t1和相应的接收确认帧(ACK)的到达时间(ToA)时间值t4。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述AP发起台站在FTM报告消息M4中接收所述消息M3的到达时间(ToA)时间值t2和相应的接收确认帧(ACK)的离开时间(ToD)时间值t3、或t3-t2的差值。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述AP发起台站将飞行时间(ToF)计算为((t4-t1)-(t3-t2))/2，并将离AP发起台站的距离计算为(ToF/2)乘以光速。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述AP发起台站和/或响应台站根据通过ToF计算获得的离所述AP发起台站的距离来确定所述响应设备的位置范围；以及使用多个位置范围确定的三边测量来确定所述响应设备的确切位置。6.一种被布置成执行飞行时间(ToF)定位的通信台站，所述通信台站包括物理层电路和处理元件以：向响应台站发送携带接入点(AP)精细定时测量(FTM)请求的消
\t息M1，所述AP FTM请求消息指引所述响应台站发送指明所述响应台站准备好执行精细定时测量的FTM准备就绪消息M2；从所述响应台站接收所述FTM准备就绪消息M2，使得所述通信台站准备要发送到所述响应台站的FTM1消息M3；向所述响应台站发送所述FTM1消息M3，指引所述响应台站向所述通信台站发送FTM报告消息M4；以及从所述响应台站接收所述FTM报告消息M4，所述FTM报告消息M4携带用于计算响应设备的ToF定位的定时信息。7.根据权利要求6所述的通信台站，还被布置成保存所述消息M3的离开时间(ToD)时间值t1和相应的接收确认帧(ACK)的到达时间(ToA)时间值t4。8.根据权利要求6所述的通信台站，还被布置成由所述AP在FTM报告消息M4中接收所述消息M3的到达时间(ToA)时间值t2和相应的接收确认帧(ACK)的离开时间(ToD)时间值t3、或t3-t2的差值。9.根据权利要求6所述的通信台站，还被布置成将飞行时间(ToF)计算为((t4-t1)-(t3-t2))/2，并将离发起台站的距离计算为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖比·普雷纳，科比·可贝曼，艾丹·盖伦，埃兰·瑞文尼，
申请(专利权)人：英特尔IP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US