使用合作站进行飞行时间定位的通信站和方法
【专利说明】使用合作站进行飞行时间定位的通信站和方法
[0001]本申请要求于2013年3月8日提交的美国专利申请N0.13/790，432的优先权，其全部以引用方式合并于此。
技术领域
[0002]实施例涉及无线网络。一些实施例涉及根据包括IEEE 802.11-2012标准的IEEE802.11标准中的一个操作的无线网络。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。
【背景技术】
[0003]由于各种全球导航卫星系统(GNSS)以及各种蜂窝系统的发展，室外导航和定位已经被广泛部署。室内导航和定位与室外导航和定位不同，因为室内环境不能如在室外环境中一样，从卫星或蜂窝基站接收信号。因此，很难实现精确和实时的室内导航和定位。
[0004]因此，通常需要改进的导航和定位方法。也需要改进的适用于室内环境的导航和定位方法。
【附图说明】
[0005]图1根据一些实施例示出了无线网络的各种网络元件；
[0006]图2根据一些实施例示出了用于飞行时间(ToF)定位的过程；
[0007]图3根据一些实施例示出了 ToF定位协议；
[0008]图4根据一些其它实施例示出了用于飞行时间(ToF)定位的过程；
[0009]图5根据一些其它实施例示出了用于飞行时间(ToF)定位的过程；
[0010]图6根据一些其它实施例示出了用于飞行时间(ToF)定位的过程；以及
[0011]图7是根据一些实施例的通信站的功能图。
【具体实施方式】
[0012]以下描述和附图充分说明了具体实施例以使本领域的技术人员能够实践它们。其它实施例可以合并结构、逻辑、电气、过程和其它变更。一些实施例的部分和特征可以被包括在其它实施例中，或取代其它实施例的部分和特征。权利要求中陈述的实施例涵盖那些权利要求的所有可得到的等效物。
[0013]图1根据一些实施例示出了无线网络的各种网络元件。无线网络100包括多个通信站(STA)和多个接入点(AP)，其可以根据IEEE 802.11通信技术进行通信。通信站可以是非静止的并且没有固定位置的移动装置。接入点可以是静止的并且具有固定位置。这些站可以包括定位站102和一个或多个合作站106。接入点可以包括接入点104和一个或多个其它接入点114。定位站102可以是与一个或多个合作站106和/或一个或多个接入点104和/或114执行飞行时间(ToF)定位来确定其位置的通信站。
[0014]根据实施例，定位站102可以从接入点(例如接入点104)接收飞行时间(ToF)合作表。ToF合作表可以标识一个或多个合作站106，并且可以包括关于用于ToF定位的每个合作站106的信息。定位站102可以使用ToF合作表中的信息，与ToF合作表中标识的合作站106中的至少一个执行ToF定位协议。在ToF定位协议期间，定位站102可以接收每个合作站106的当前位置和站定位精度。当前位置可以是合作站106在ToF被测量时所在的位置。在这些实施例中，定位站102的位置可以根据从ToF定位协议确定的一个或多个合作站106的每个的范围和合作站106的当前位置被确定。
[0015]在一些实施例中，也可以使用一个或多个接入点(例如，使用AP 104和/或AP114)执行ToF定位。在这些实施例中，用于ToF定位的信息可以通过邻居列表中的接入点提供。这些实施例在下面将被详细地描述。
[0016]与一些传统系统不同，ToF合作表可以标识非AP网络元件(例如移动站)。这允许定位站102使用这些额外的网络元件为ToF定位提供增加的覆盖。当可用于ToF定位的接入点的数目不足时，这是特别有益的。在这些实施例中，为了 ToF定位，合作站106可以如接入点一样动作。
[0017]在一些实施例中，定位站102可以确定其相对于一个或多个合作站和/或一个或多个接入点的位置。在其它实施例中，定位站102可以确定其在地球坐标系中的位置。
[0018]本文公开的一些实施例的一个优点是，ToF定位可以使用由单个接入点104提供给定位站102的信息被执行。因此，不需要从参与ToF定位的每个合作站106和每个接入点请求用于ToF定位的信息。还可以实现改进室内导航和定位。在这些实施例中，在ToF定位中涉及的每个接入点和每个合作站可以与定位站执行ToF定位以确定范围。
[0019]图2根据一些实施例示出了用于飞行时间(ToF)定位的过程。在操作202，希望在ToF定位中合作的合作站106可以向接入点114发送站ToF合作开始消息(例如，STA_T0F_C00PERAT10N_BEGIN)，指示站106将在ToF定位操作中合作。站ToF合作开始消息可以包括用于ToF定位的信息。接入点114可以将合作站106的条目添加到可以由接入点114存储的ToF合作表中。在操作204中，接入点114可以将ToF合作表中增加的条目通知任何相邻接入点(例如，接入点104)。在一些实施例中，新的表条目可以被转移到相邻接入点。在一些实施例中，接入点104和114之间的通信可以通过管理的网络、通过互联网，或者按照W1-Fi技术进行，然而也可以使用接入点之间的其它通信方式。
[0020]在操作206中，定位站102可以将站合作表请求消息(例如STA_C00PERAT10N_TABLE_REQ)发送到接入点104。该请求消息可以从接入点104请求ToF合作表。在操作208中，定位站102可以从接入点104接收接入点合作表响应消息(例如，AP_C00PERAT10N_TABLE_RES)。该响应消息208可以包括ToF合作表。
[0021]在操作210和212中，定位站102可以与接入点104和任何其它接入点(例如，接入点114)执行ToF定位协议，以确定接入点104和其它接入点的范围。如下面更详细讨论的，用于ToF定位的接入点信息可以作为邻居列表的一部分被接收。
[0022]在操作214中，定位站102可以使用ToF合作表中的信息，与ToF合作表中标识的合作站106中的至少一个执行ToF定位协议。在ToF定位协议期间，定位站102可以接收每个合作站106的当前位置和站定位精度。合作站106的当前位置可以是在ToF被测量时的位置。合作站106的范围可以通过定位站102使用合作站106的当前位置被确定。
[0023]在一些实施例中，定位站102可以仅与非AP合作站执行ToF定位，而在其它实施例中，定位站102可以与非AP合作站和接入点二者执行ToF定位。
[0024]在一些实施例中，在每个合作站106的ToF定位协议期间，定位站102可以在操作216中直接向合作站106发送站当前位置请求消息(例如，STA_CURRENT_P0SIT10N_REQ),请求在ToF被测量时合作站106的当前位置。定位站102可以在操作218中直接从合作站106接收站当前位置响应消息(例如，STA_CURRENT_P0SIT10N_RES)。站当前位置响应消息可以包括合作站106的当前位置和当前位置的站位置精度。
[0025]在这些实施例中，在ToF被测量时的当前位置可以在下面更详细描述的ToF定位协议期间被确定。合作站106的当前位置可以通过合作站106使用GPS类型的定位技术、蜂窝定位技术、ToF定位技术或其它定位技术被确定。
[0026]在一些实施例中，当合作站106希望结束它在ToF操作中合作的意愿时，合作站106可以(在操作220)向其当前关联的接入点114发送站ToF合作结束消息(例如，STA_T0F_C00PERAT10N_END)。该接入点然后可以从它的ToF合作表中移除合作站106。接入点114可以(在操作222)向其它接入点(例如，接入点104)发送请求，请求条目(即不再希望合作的站)从合作表中被移除。当合作站106不再与接入点相关联时，合作站106也可以从ToF合作表中被移除。
[0027]在一些实施例中，定位站102可以使用直接链路建立(DLS)协议或通道直接链路建立(TDLS)协议在操作216中直接向合作站106发送站当前位置请求消息，并且可以在操作218中直接从合作站106接收站当前位置响应消息。在一些实施例中，DLS协议或TDLS协议可以由定位站102和合作站106使用用于在不使用接入点的情况下直接互相通信，然而实施例的范围并不限于这个方面。
[0028]在一些替换实施例中，定位站102可以向接入点104发送邻居报告请求消息(例如，代替在操作206中发送站合作表