室内定位系统中的高精度网络同步的制作方法
【专利说明】室内定位系统中的局精度网络同步
[0001]交叉引用
[0002]本专利申请要求享有由Gupta于2013年9月30日递交的、名称为“High Precis1nNetwork Synchronizat1n in an Indoor Posit1n Locat1n System” 的美国专利申请N0.14/042，449的优先权，并且其被转让给本申请的受让人。
【背景技术】
[0003]在一些环境中，诸如在室内和企业环境中，容易地对各种类型的资产或者人员、或者二者进行定位可能是重要的。这样的环境的示例包括医院、零售商店、仓库等等。在确定跟踪系统的有用性时，关于在室内环境中监控资产或人员的位置的准确度和速度可能是重要的因素。此外，具有高性价比的、可扩展的并且可以提供连续的、准确的以及精确的位置监控的定位系统也是所期望的。
[0004]可以使用不同的系统和设备来对特定的室内环境中的资产和/或人员进行定位。超宽带(UWB)网络、或者遍及室内环境的至少一部分部署的某种其它射频网络可以被配置为执行室内跟踪。系统可以采用位于室内环境中的具体位置的多个接入点(AP)。还可以将位置跟踪标签贴到所要跟踪的每一个移动资产和/或贴到所要跟踪的每一个人员上。该标签可以发送波形(例如，信标信号)，该波形被AP接收，用于进行距离测量以确定该标签与接收该波形的AP之间的距离。一旦获得了该标签与至少三个不同的AP之间的距离，就可以使用三角测量或者三边测量来估计贴有该标签的资产或者人员的位置。
[0005]可以对定位网络进行校准以提供准确的位置测量。校准可以包括对每一个AP与网络内的主AP进行同步。期望获得可能的最高精度的同步，这可能需要网络范围内的同步，而不仅仅是本地同步。
【发明内容】
[0006]在下文中描述的是在定位网络中规定高精度的网络范围的同步的方法、系统和/或设备。该方法、系统和/或设备可以包括用于规定将位于各自AP处的定时器和振荡器与定位网络的跟踪区域内的主AP的定时器和振荡器渐进地同步的工具和技术。该同步可以包括粗略的频率和定时获取以及精细的频率和定时获取。这些技术可以在多跳的无线网络上使用。
[0007]可以使用具有一个或多个振荡器和定时器的第一 AP或者主AP来对邻近AP进行同步。例如，主AP可以广播同步信号，该同步信号可以包括与振荡器频率和/或定时器时间(如被称为定时器计数)有关的信息。附近地区内的AP可以接收该同步信号并且对其振荡器和/或定时器进行估计和/或校正。一旦其它AP与主AP同步，其它AP就可以发送确认消息。在一些情况下，可以将已经与主AP同步了的并且发送了确认消息的AP指定为代理主AP(actingmaster AP)。代理主AP可以类似于主AP来操作，并且可以向邻近AP广播同步消息，从而使得邻近AP可以与系统同步。主AP和/或跟踪管理服务器可以保留或者更新网络内的已经与从主AP广播的系统时间同步的AP的列表。
[0008]描述了一种对定位网络进行同步的方法。可以从多个接入点(AP)之中选择主AP。各AP中的每一个AP都可以具有基准振荡器和定时器。可以从主AP广播第一同步消息。可以在主AP处从基于第一同步消息与主AP同步的每一个AP接收第一确认消息。可以将从其接收到确认消息的一个或多个AP指定为代理主AP。
[0009]在一个实施例中，可以将每一个AP配置为具有窄带收发机和超宽带(UWB)收发机。广播第一同步消息可以包括广播窄带信号。第一同步消息可以包括与振荡器频率和定时器计数有关的信息。与主AP同步的AP可以是估计出相对于主AP的频率偏移和时间偏移的AP。广播第一同步消息可以包括广播超宽带(UWB)信号。
[0010]在一种配置中，与主AP同步的AP可以包括基于第一同步消息来调整振荡器频率和定时器计数的AP。可以从所指定的代理主AP广播第二同步消息。可以在所指定的代理主AP处从基于第二同步消息与所指定的代理主AP同步的每一个AP接收第二确认消息。广播第二同步消息可以包括广播窄带信号或者UWB信号中的至少一个信号。第二同步消息可以包括与振荡器频率和定时器计数有关的信息。
[0011]在一种配置中，可以从一个或多个所指定的代理主AP接收与一个或多个所指定的代理主AP同步的邻近AP的一个或多个列表。接收一个或多个列表可以包括:在主AP处，从一个或多个所指定的代理主AP接收与一个或多个所指定的代理主AP同步的邻近AP的一个或多个列表。接收一个或多个列表可以进一步包括在跟踪管理服务器处，从主AP接收与一个或多个所指定的代理主AP和主AP中的至少一个AP同步的邻近AP的一个或多个列表。
[0012]还描述了一种对定位网络进行同步的系统。该系统可以包括用于从多个接入点(AP)之中选择主AP的单元。AP中的每一个AP具有基准振荡器和定时器。该系统还可以包括用于从主AP广播第一同步消息的单元，用于在主AP处从基于第一同步消息与主AP同步的每一个AP接收第一确认消息的单元，以及用于将从其接收到确认消息的一个或多个AP指定为代理主AP的单元。
[0013]还描述了一种用于对定位网络进行同步的装置。该装置可以包括处理器和与该处理器电子通信的存储器。可以将指令存储在存储器中。指令可以由处理器可执行以从主AP广播第一同步消息，在主AP处，从基于第一同步消息与主AP同步的每一个AP接收第一确认消息，以及将从其接收到确认消息的一个或多个AP指定为代理主AP。
[0014]还描述了一种用于对定位网络进行同步的计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括存储有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令由处理器可执行，以从主AP广播第一同步消息，在主AP处从基于第一同步消息与主AP同步的每一个AP接收第一确认消息，以及将从其接收到确认消息的一个或多个AP指定为代理主AP。
[0015]根据下面的【具体实施方式】、权利要求书和附图，所描述的方法和装置的适用性的进一步范围将变得显而易见。仅仅通过说明的方式给出了【具体实施方式】和具体示例，这是因为对于本领域的技术人员来说，本说明书的精神和范围之内的各种改变和修改将变得显而易见。
【附图说明】
[0016]可以通过参考附图来实现对本发明的性质和优点的进一步理解。在附图中，相似的部件或者特征可以具有相同的参考标记。进一步地，相同类型的各个部件可以通过用破折号和在相似的部件之间进行区分的第二标记跟在参考标记之后来区分。如果在说明书中仅使用了第一参考标记，则该描述适用于具有相同的第一参考标记的相似的部件中的任何一个部件，而不管第二参考标记。
[0017]图1A和图1B示出了根据各个实施例的定位网络的示例；
[0018]图2A和图2B示出了根据各个实施例的可以在定位网络中使用的示例性设备的框图；
[0019]图3示出了根据各个实施例的定位网络的示例的框图；
[0020]图4示出了根据各个实施例的定位网络的示例的框图；
[0021 ]图5示出了根据各个实施例的定位网络的示例的框图；
[0022]图6示出了根据各个实施例的定位网络的示例；
[0023]图7示出了根据各个实施例的示出了定位网络内的接入点同步的示例的呼叫流程图；以及
[0024]图8、图9和图10是根据各个实施例的描绘定位网络内的接入点同步的一种或多种方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]描述了解决关于对定位网络(如被称为位置跟踪和/或定位系统)中的AP的网络内的AP进行同步的问题的方法、系统和设备。该方法、系统和/或设备可以包括规定对位于各自AP处的定时器和振荡器进行渐进地同步的工具和技术。该同步可以包括具有至中央服务器或者跟踪管理服务器的有线或者无线连接的主AP。主AP可以具有稳定的振荡器和稳定的定时器。
[0026]主AP可以广播同步信号，该同步信号可以包括与振荡器频率和/或定时器时间有关的信息。附近地区内的AP可以接收这些信号并且对其振荡器和定时器进行估计和/或校正。按照这种方式，可以将从主AP广播的系统频率和/或时间中继到其它AP。一旦其它AP与主AP同步，这些其它AP可以发送确认消息。
[0027]在一些情况下，已经与主AP同步并且发送了确认消息的AP可以承担代理主AP的角色。主AP和/或跟踪管理服务器可以指定经同步的AP作为代理主AP。代理主AP可以扮演与主AP类似的角色。例如，代理主AP的附近地区中的AP可以与代理主AP同步，并且获得系统信息，就像其在与主AP进行同步一样。随着网络内的代理主AP的数量的增加，同步速率也可以增加。即，暴露于同步广播的AP的数量可以随着代理主AP的数量的增加而增加，这产生了从主AP向外传播的“同步波”。该过程可以持续到网络内的每一个AP都被同步为止。
[0028]每一个代理主AP可以向主AP发送经同步的AP的列表。主AP可以跟踪网络内的每一个经同步的AP。另外地或者替代地，主AP可以向跟踪管理服务器转发经同步的AP的列表。
[0029]下面的描述提供了示例，而非对在权利要求书中阐述的范围、适用性或者配置的限制。在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可以对讨论的要素的功能和布置进行改变。各个实施例可以酌情对各个过程或者部件进行省略、替代或者添加。例如，描述的方法可以以不同于所描述的次序的次序来执行，并且各个步骤可以被添加、省略或者组合。此夕卜，可以将针对某些实施例描述的特征组合到其它实施例中。
[0030]首先，图1A描绘了根据各个实施例的定位网络100的示例。系统100提供对遍及覆盖区域110的资产(例如，物体)或人员、或者二者的位置跟踪，覆盖区域110与室内和/或企业环境相关联。在一些实施例中，覆盖区域110表示建筑物内部的覆盖区域，诸如医院、零售商店或者仓库。在覆盖区域110之内，可以随着可能的多个标签115(如被称为标签单元和/或位置跟踪标签)将多个AP 105部署在具体的位置处，可以在覆盖区域110内跟踪该多个标签115。由于AP 105的固定的性质，所以贯穿系统100的操作，任意两个AP 105之间的确切的距离通常是已知的，或者是可以确定的。任意两个AP 105可以通过测距操作(其可以是双向测距操作)来确定它们自己之间的距离。可以经由通信链路125来执行该测距操作。
[0031]图1A中示出的AP105的布置旨在作为非限制性的示例。可以以不同于图1A中描绘的方式或者模式来将AP 105部署或者分布在覆盖区域110之内。例如，可以将AP 105布置在离彼此不同距离的地方。在一些情况下，覆盖区域110可以表示二维部署，诸如建筑物内的单个楼层。但是在一些实施例中，通过将AP 105中的一些AP 105放置在覆盖区域110内的建筑物的不同的楼层或者层来以三维的方式部署AP 105。
[0032]AP 105中的每一个AP 105可以配备有窄带收发机或者UWB收发机或者二者。另外地或者替代地，AP 105可以包括一个或多个振荡器或者定时器或者二者。振荡器中的