本发明专利技术公开了用于无线设备的距离和位置跟踪的系统和方法。更具体地，根据本公开的一个方面，公开了利用混合无线区域网（WAN）和全球定位系统（GPS）电路板的无线区域网-基于位置的服务（WAN-LBS）算法以及用于无缝室内和室外跟踪的方法。结合混合WAN/GPS电路板，WAN-LBS算法优化了在定位固定或移动设备时距离测量的精确度和准确度。在一个实施方案中，根据本公开的混合WAN/GPS电路板合并GPS接收器和几个基于IEEE?802标准的接收器的数据。在另一实施方案中，根据本公开的WAN-LBS算法利用由混合电路板获取的所接收的数据来在室内和室外环境中无缝地计算到跟踪设备的距离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总的来说，本专利技术涉及移动定位的领域。具体来说，本专利技术涉及用于基于无线定位的服务的系统和方法。
技术介绍
蜂窝网络、全球定位系统(GPS)和无线E911服务处理位置測定的问题。然而，这些传统技术不能提供室内地理定位，因为它们具有各种电磁限制(例如，无线电干扰、穿透损失和多路径条件)。位置測定系统应能够无缝地使用蜂窝网络、GPS和WAN来跟踪在网络之间或在各种环境当中漫游的设备/用户。今天，在商业上最普遍被接受的无线位置測定系统由1996年的美国GPS策略所促成的GPS网络组成。1996年的美国GPS策略具有如下 几个主要目标提高美国科学和技术能力；提升在运输和其它领域中的安全和效率；鼓励私营领域投资和使用美国GPS技术和服务；加强和维护国家安全；促进为了和平目的而使用GPS的国际合作；以及鼓励在全世界为和平目的的民用、商业和科学应用中接受和引入GPS。因此，最显而易见的应用是借助于全球移动通信系统(GSM)和码分多址(CDMA)在世界范围内的商业应用(例如运输管理、方向测定软件和紧急服务)中的先进的美国科学和技术能力的领域中。在蜂窝网络服务中，存在两种主要的竞争网络技术全球移动通信系统(GSM)和码分多址(CDMA)。蜂窝通信网络运营商(包括Sprint PCS、Cingular Wireless、Verizon和T-Mobile)使用这两种技术中的一种。与无线局域网(WLAN)定位比较，传感器网络有使用包括超声波、红外线和最近的超宽带等很多不同的频段的较长研究历史。所有这些传统技术的主要缺点是由其相应频率导致的覆盖区域。这些技术都适合于通常称为个人区域网的非常小的区域。使用这些常规技术，需要较高密度的传感器，从而增加了部署传感器网络的成本。近年来，由于对大規模室内WLAN部署以及在城市无线地区中的室外全市无线部署的強烈要求，WLAN定位引起了关注。由于信号强度测量是正常操作的一部分，对于基于802. 11的无线网络，人们提出了很多用于位置估计的信号处理技术，例如基于客户端的设计。然而，客户端的辅助定位系统从客户终端、接入点和嗅探设备获取资源以定位WLAN中的客户端。虽然结合多种LBS技术的双重方法开始越来越普及，但利用WLAN-LBS系统的商业应用仍然很少。大部分WLAN-LBS产品是基于软件的，且设计成用于室外应用。传统上，WLAN-LBS的数据收集过程需要采用携带运行WLAN探测软件的膝上型计算机在无线接入点的整个区域中行走、驾驶或飞行的笨办法(常常称为“驾驶攻击”)。因此，现今在市场上存在很多蜂窝和GPS跟踪设备。然而，传统接收设备由于敏感度的问题一般不适用于室内。总的来说，无线环境所面临的挑战是固有的。这些问题包括信道衰落、低信噪比(SNR)、多用户干扰和多路径条件。此外，蜂窝跟踪设备需要早已存在的基础设施，其主要存在于城市环境而不是农村区域中。因此，一旦设备超出三(3)个或更多个蜂窝通信塔的范围则跟踪设备几乎是不可能的；也就是说，蜂窝跟踪系统不能对移动设备作三角測量。对于在敌方军事环境中的军事跟踪设备，移动军队不能建立固定的通信系统，因为系统会变成敌人的目标。而且，在敌方军事环境中常常遭受减小信号強度的物体例如树、桥、混凝土和金属的困扰。因此，在这样的环境下，在室内或在树木浓密的环境中接收卫星或GPS信号常常很难。专利技术概要根据本专利技术的混合WAN/GPS电路板提供了对在传统技术中观察到的前述问题的解决方案。本专利技术的优点包括但不限于无缝室内和室外跟踪。混合WAN/GPS电路板跟踪嵌有 IEEE802 技术-包括802.1 l (Wi-Fi ) .802. 15 (WPAN、蓝牙、ZigBee) ,802. 16 (WiMax)、802. 20 (MBffA)和/或802. 22 (WRAN)——的固定或移动设备。移动设备单元可从室外到室内环境(反之亦然)被无缝地定位和跟踪。本专利技术的另ー优点是用于结合所公开的混合WAN/GPS电路板来确定距离的无线区域网-基于位置的服务(WAN-LBS)算法。WAN-LBS算 此外，根据本专利技术的混合WAN/GPS电路板具有低计算开销；硬件和软件的双重方法降低了计算开销，特别是对于具有能量限制的移动设备。此外，信标数据库对于根据本专利技术的WN/GPS电路板是不需要的；固定无线接入点(WAP)位置的预先扫描也不需要。与根据本专利技术的混合WAN/GPS电路板相反，大部分传统LBS算法需要在跟踪之前将WLAN位置预先存储在数据库中并下载到移动设备上。而且，根据本专利技术的混合WAN/GPS电路板不需要预先存在的无线网络基础设施。相反，用于室内跟踪的传统Wi-Fi定位系统需要包括遍及建筑物的ー些WAP的预先存在的无线网络；这个架构利用三角測量的古老蜂窝电话技术，不适合于快速移动的环境或敌方军事应用。根据本专利技术的ー个方面，提供了用于使用混合无线区域网(WAN)/全球定位系统(GPS)设备进行无线设备的无缝室内和室外距离跟踪和位置(优选)跟踪的方法。该方法包括接收对应于无线设备的距离和位置(优选)的GPS和WAN数据，其在一些情况下也可被认为包括传感GPS和WAN信号，和/或使用无线设备来接收GPS和WAN数据；发送对应于无线设备的距离和位置(优选)的GPS和WAN数据；合并所接收的WAN和GPS数据；分割所合并的数据；从发射的射频(RF)频谱和调制数据优化距离和位置(优选)測量；使用混合WAN/GPS设备的E平面和H平面辐射图确定方位角和仰角位置；以及将ー种或多种近似算法应用于GPS和WAN数据以得到无线设备的距离和位置(优选)；以及输出无线设备的距离和位置(优选)。在本专利技术的另一方面中，提供了用于无线设备的无缝室内和室外距离和測量跟踪的系统。该系统包括无线设备和混合无线区域网(WAN)/全球定位系统(GPS)电路板。电路板包括接收和发送对应于无线设备的距离和位置(优选)的GPS数据的GPS设备，其中接收可包括检测GPS卫星信号；接收和发送对应于无线设备的距离和位置(优选)的WAN数据的WAN设备，其中WAN数据包括来自多个IEEE 802信号的数据；合并所接收的WAN和GPS数据的合并处理単元；分割所合并的数据的分割处理单元；距离和位置(优选)精确度处理器，其可以是从发射的RF频谱和调制数据提高距离和跟踪精确度、优化发射的RF频谱和调制数据的无线区域网基于位置的服务(WAN-LBS)处理单元；优选地通过确定来自混合WAN/GPS设备的所接收的WAN信号的E平面和H平面辐射图来确定混合WAN/GPS设备的方位角和仰角的E平面和H平面辐射图确定单元；以及将ー种或多种近似算法应用于GPS和WAN数据以得到无线设备的距离和位置(优选)的距离和位置単元。在本专利技术的又一方面，提供了用于无线设备的无缝室内和室外跟踪的距离和位置(优选)跟踪设备。该跟踪设备包括混合无线区域网(WAN)/全球定位系统(GPS)电路板。电路板包括接收和发送对应于无线设备的距离和位置(优选)的GPS数据的GPS设备，其中接收可包括检测GPS卫星信号；接收和发送对应于无线设备的距离和位置(优选)的WAN数据的WAN设备，其中接收可包括检测WAN信号，且其中WAN数据包括来自多个IEEE 802信号的数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用混合无线区域网(WAN) /全球定位系统(GPS)设备进行无线设备的无缝室内和室外距离和位置跟踪的方法，所述方法包括 接收对应于所述无线设备的距离和位置的GPS和WAN数据； 发送对应于所述无线设备的距离和位置的GPS和WAN数据； 合并所接收的WAN和GPS数据； 分割所合并的数据； 从发射的RF频谱和调制数据优化距离和位置測量； 使用所述混合WAN/GPS设备的E平面和H平面辐射图确定方位角和仰角位置； 将ー种或多种近似算法应用于所述GPS和WAN数据以得到所述无线设备的距离和位置；以及 输出所述无线设备的距离和位置。2.如权利要求I所述的方法，其中所接收的WAN信号包括多个IEEE802信号。3.如权利要求I所述的方法，其中所述ー种或多种近似算法对应于离散型最小二乗法(DLS)、在指数数据上的离散型最小二乗法(DLS)和三次样条中的ー个或多个。4.如权利要求I所述的方法，其中所述方法的步骤被反复地执行。5.如权利要求I所述的方法，还包括通过多种IEEE802 协议将所述无线设备的所述距离和位置发送到中央控制単元或另ー移动设备。6.ー种用于无线设备的无缝室内和室外距离和位置跟踪的系统，所述系统包括无线设备和/或混合无线区域网(WAN) /全球定位系统(GPS)电路板，所述电路板包括 GPS设备，其接收和发送对应于所述无线设备的距离和位置的GPS数据； WAN设备，其接收和发送对应于所述无线设备的距离和位置的WAN数据，其中所述WAN数据包括来自多个IEEE 802信号的数据； 合并处理单元，其合并所接收的WAN和GPS数据； 分割处理单元，其分割所合并的数据； 距离和位置精确度处理器，其优化发射的RF频谱和调制数据； E平面和H平面辐射图确定单元，其确定所述混合WAN/GPS设备的方位角和仰角；以及距离和位置単元，其将ー种或多种近似算法应用于所述GPS和WAN数据以得到所述无线设备的距离和位置。7.如权利要求6所述的系统，还包括输出所述无线设备的距离和位置的显示单元。8.如权利要求6所述的系统，其中所述电路板还包括微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)和/或基于接收信号強度来接收GPS数据和WAN数据的数字信号处理器(DSP)。9.如权利要求6所述的系统，其中所述ー种或多种近似算法对应于离散型最小二乗法(DLS)、在指数数据上的离散型最小二乗法(DLS)和三次样条中的ー个或多个。10.如权利要求6所述的系统，其中所述电路板通过多种IEEE802 协议将所述距离和位置发送到中央控制单元或另ー移动设备。11.ー种用于无线设备的无缝室内和室外跟踪的距离和位置跟踪设备，所述跟踪设备包括混合无线区域网(WAN) /全球定位系统(GPS)电路板，所述电路板包括 GPS设备，其接收和发送对应于所述无线设备的距离和位...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·B·沃克·Sr，
申请(专利权)人：乔纳森·B·沃克·Sr，
类型：发明
国别省市：
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