專利名稱：便攜式定位導航系統(tǒng)的制作方法
便攜式定位導航系統(tǒng)背景駄在人們不熟悉的魏物鄉(xiāng)他區(qū)域中進行導航是具有挑戰(zhàn)性的。這在緊急 情況例如火災中尤其更為現(xiàn)實。尤其是，救火人員來到不熟悉的建筑物救火，對穿越不賽繊的^[物進行導航更增加了挑戰(zhàn)性。并且，當!體者不麟該建 筑物或區(qū)域時，會,效地調M具有很多人的^[物或區(qū)^t行J^可能是 具有挑戰(zhàn)性的。當!贖者不知道其他搜索者的錢或過去的錢時，進一步妨 礙了搜索的效率。因此， 一錯定區(qū)敏沒必要搜索多次，而其他區(qū)域可能被完由于Jd述原因以及下面戶，的il31閱讀和理解本說明書對于本領域S^人 員顯而易見的其他原因，在本領域中需要一種有效的方^將導航信息傳遞給 穿越一個Mm物戯湯所的人。發(fā)明內容當前系統(tǒng)中存在的上述問M31^發(fā)明的實施例得以解決，并5J1過閱讀 和研究以下的說明書得以理解。下面論^I過實例的方式進斤說明，但是并不 用于限制本發(fā)明。這只是有助于讀者理解本發(fā)明的某些方面。本發(fā)明Jlf共一種 個人定位導航系統(tǒng)。在一個實施例中，該導航系統(tǒng)包括多個射頻識別(RP1D) 標簽，至少一個入口終端(portal tenninal)以及至少一個導航裝置。在整個穿 越區(qū)域內布置多個RFDD標簽。該至少一個入口終端布置在該穿越區(qū)域的入口 附近。該至少一個入口終端被用于上傳該穿越區(qū)域的地圖。該地圖包含每個 RFID標簽的位置。該至少一個導航^g適用于從該入口終端下載該地圖，該 至少一個導航^S3EI用于至少部分i&S于對該多個RFID *^中的一個或多 個的檢測顯示其在該穿越區(qū)域內的位置。


當根據優(yōu)選實施例的描述以及下面的附圖來考慮本發(fā)明時，可以更容易地200710170102.8 本發(fā)明，其更多的優(yōu)點及其應用也將更顯而易見，其中圖i是示出了在本發(fā)明的一個實施例中在一個^m物上形成定位系統(tǒng)的流程圖；圖2是在本發(fā)明的一個實施例中定位系統(tǒng)的應用的織圖；圖3是本發(fā)明的一個實施例的RF1D圖4是本發(fā)明的一個實施例的RFID ^單元；圖5是本發(fā)明的一個實施例的導航單元；圖6是在本發(fā)明的一個實施例中隨有RFTD標簽的^t物的，纖面?zhèn)纫晥D；圖7是在本發(fā)明的一個實施例中配置有多個RFID標簽以^A口終端的建 筑物內與蟲一樓層(single floor)的橫截M視圖；圖8A示出了在本發(fā)明的一個實施例中第一位火警援助人員M31^[物的 實際路徑；圖犯示出了在本發(fā)明的一個實施例中第二位火警娜人員M:^m物的實際路徑；圖8C示出了在本發(fā)明的一個實施例中第一位火警娜人員手持的導航裝 置的顯示地圖；圖9示出了實現(xiàn)本發(fā)明實施例的另一個方法的,圖。根據通常慣例，所描述的^HT征并不是按比例畫出，而主要強調與本發(fā) 明相關的特定特征。參考*蔬標附圖和說明書中的類似元件。具體實li^式在下面的詳細描述中，參考附圖，該附圖構成了其中的1分，其中通過 圖解說明示出了可以實現(xiàn)本發(fā)明的特定實施例。對這些實施例進行足夠詳細描 述以便能夠使本領域普通駄人員實現(xiàn)本發(fā)明，并且可以理解的是也可以采用 其他實施例，并且在不脫離本發(fā)明精神和保護范圍的情況下可以作出邏輯的、 機械的、電學方面的改動。因此，下面的詳細描述并不劐乍為一種限制，本發(fā) 明的保護范圍僅僅由權利要求及其等,來限定。本發(fā)明的實施例 —種方法，該方法為用戶^f，關該用戶關于一個建 筑物或其他限定區(qū)域的位置的信息。在一個實施例中， ^1^物或穿越區(qū) 域內布置多個射頻識別(RFID) 將旨RHD標簽的^3難1」自圖。 在一個實施例中，該地圖Hh傳到一個或多個入口終端上。該入口終^于該 ^m物或區(qū)域的入口附近。當帶有本發(fā)明實施例的專用導航裝置的用戶進入到 ^m物時，就下載地圖。在本發(fā)明的實施例中，響應于地圖的下載，該導航裝 置基于感測到的RFID和地圖顯示位置信息。在一個實施例中，該導航裝置基 于RFID纟維置信息傳輸給一個中辦鵬點戯他導航系統(tǒng)。并且，在另一個 實施例中， 一個內部的IMU系統(tǒng)也TO鄉(xiāng)一步確定該導航錢的錢。參考附圖1，示出了在本發(fā)明的一個實施例中在^C物或區(qū)域中形成定位 系統(tǒng)的流程圖。如圖所示，ilil在齡^[物或區(qū)域內布置RFID豐絡(104)， 安裝該定位系統(tǒng)(102)。齡RFTD豐礎包含一個ID號碼。在一個實施例中， 該RHD豐礎還包含有位置信息。然后，生成該RHD標mg的地圖(104)。 在一個實施例中，ffl31在電子地圖中手工編輯這些位置生成該地圖。如果被繪制成地圖的位置具有不同層的結構，例如具有不同樓層的建^;物，則生成三維 地圖。在一個實施例中， 一旦生鵬圖，該地圖就被上傳到圖1淑呈圖中所述的入口終端(106)。在其他實施例中，該地圖被下載到手持導航錢。在另一 實施例中，該地圖可以被上傳至iMil互聯(lián)網可以訪問的數據庫中。圖2示出了在本發(fā)明的一個實施例中導航系統(tǒng)的應用(202)的繊圖200。 在圖2的實施例中，將該地圖從入口終端下載到由用戶攜帶的導航裝置中(204)。在一個實施例中，miaA口終端和導航錢之間的職連接來實現(xiàn)。 在其他實施例中，這可以用硬線連接來實現(xiàn)。一旦該地圖被下載到導航裝置， 部分地基于RFID標簽的信號，用戶關于該地圖的位置通過該裝置顯示出來(206)。在一個實施例中，傳輸導航裝置的位置。該實施例允許對該導航體 進行遠程追蹤。在其他實施例中，在該導航裝置中包含有內部慣性測量單元(MU)。利用IMU幫助用戶在RFIDi^覆蓋范圍內的盲點^iS行導航。MU 4頓數學模塊以基于過去的運動和過去感觀倒的RFID ，錢預測導航裝置的位 置。考慮到IMU的精度較低， 一旦檢測到標簽，導航裝置中的軟件就將自動 地使用最新定位的標簽位置作為校正點，并在標簽位置之間畫一條直線。這就 減小了由于畫的低精度導致的運動模式偏差。圖3示出了 RFID標簽300的框圖。如圖所示，RFID標簽300包含有一 個RFID 302，其對于^hRFID標簽300都是唯一的。 ^RFE)標簽300還
包含有RF接口 304和，306。在一個實施例中，RFID 302還包含有關該標 ^g的信息，當該標簽M^g在相，置時Wt息被編程在RFED 302中。 在導航系統(tǒng)中i^ RFID標簽300的優(yōu)點是RFID標簽300的設計和建設相對 廉價，并且不需要維護保養(yǎng)。在一個實施例中，它們是可以任意艦的。在一個實施例中，^f頓RF1D安裝單元400來構^g布^h^t物鄉(xiāng) 他位置內的RFID的地圖。圖4示出了 RF1D安裝單元400的示例框圖。如圖 所示，RF1D安裝單元400包含有RFID地圖404，，編輯RFID標簽地圖時 從不同信源接收信息。其中一個信源是與天線412耦合并用于從布置 ^建 筑物或區(qū)域內的RFID纟碟本身接收RF信號的RF接口 408。另一，入是用 戶輸入402，其用來在地圖上與其相關的^3處手工 ^旨RF1D標簽的 錢。在一個實施例中，鎖定位系統(tǒng)(GPS)進一步被用來在地圖上隨每 個RFID。 GPS 410與天線414相耦合，以接收GPS信號。圖4的實施例中還 包含一個顯示器，用來顯示輸入在地圖中的旨RFIDt^的位置。圖5示出了在本發(fā)明的一個實施例中導航單元(^S) 500的框圖。如 圖所示，導航裝置500包含有與RF接口 508相耦合的天線512。導航裝置500 還包含有地圖定位模塊504。該地圖定位模塊504與RF接口 508相通信。當 RF接口 508從織512接收到RFID纟錢B^被檢測到的信號時，RF接口將 該信息發(fā)it^地圖定位模l央504。地圖定位模決504對該信息進行處理，并將 檢測到的RFID纟碟與地圖上的一點相關聯(lián)。如圖所示，地圖定位模i央還從IMU導航模決510接收信息。該信息使得地圖定位模塊可以基于對^:物或^§處的盲點的估計來預測位置。這個實施例還包括用戶輸入502。該用戶輸入502 衝共這樣的功能例如裕旬地圖定位?！姥胧腔趤碜訰F接口 508的信號還是 來自MU導航模塊510的IMU導航估計顯示當前位置。圖5的實施例中還包 含顯示器506，用于顯示定位信息。在一個實施例中，導航單元500使用RF 接口 508和天線512將由地圖定位模塊504確定的有關導航單元500 ^g的信 息傳輸^li單^其他導航裝置。在另一個實施例中，地圖定位模塊504進 —步包含用于存^)i去的定位信息(采取的路線信息)的存儲器514。參照附圖6，示出了在本發(fā)明的一個實施例中遍布不同樓層放置的RFID 豐礎的^[物的豐織面?zhèn)纫晥D。如圖6所示，^t物600包含有樓層620 O-N)。 RFID f^^S^樓層620 (l-N)的，皿。尤其是，第一層620-1具有^
樓層620-1的 方爐的RFID t蔬602 (l-N)。第二層具有髓其^ii^S 的RFID禾I^604 (l-N)。并且，第N樓層620-N具有沿著其^/fP方^g的RFID 豐礎606 (l-N)。在本發(fā)明的一個實施例中，將至少一個RFID豐^S在每 個樓層入口P(銜。例如，將RHD t絡602-1放置在駄到第一觀620-1的 入口 601 Pf爐，將RFID豐礎604-1 ，在JSAIIJ第na層620-2的入口 603 Pf版，將RF1D豐碟606-1方膻在駄到第N樓層620-N的入口 607 Pf逝。如 圖6際出了 RF1D豐碟的檢測范圍。如圖所示，娜于由RFK)所產生的信 號的3鍍，ilf共了不同的檢測范圍。例如，RFIDI礎602-2、 602-3、 602-N的 襝測范圍226比分別方爐狄口 601和603附近的RFED豐礎602-1、 604-1的 檢測范圍224要大。并且，在一個實施例中，接收到的信號5賊(RSS)的技 ;M31確定特定RFID禾蔬的檢測來實現(xiàn)。RSS技剩每從RFID標，收到的 信號能量數據與數學模塊(其存儲在導航裝置中)進行比較，從而確定出牛寺定 RFID標簽的檢測。這個實施例禾,了到RFID標簽的直線、短的感測距離。 這是一種實鵬來相對不鋭的解決方法。在圖7中，示出了在本發(fā)明的一個實施例中沿著，布置有多個RFTD標 簽的^t物700中的斜蟲一樓層的橫截麗視圖。如圖所示，遍布該樓層^B 方M有RFID標簽704 (1-16)。在，入口 705和707附jfi^g的RFID標簽 704-1和704-16是短程標簽。如圖7録示了入口終端704,在一個實施例中， 縱穿過^[物入口 702時，其下載i^tm物的地圖給導航裝置。圖中 /， 了皿坐標。例如，RHD |蔬704-3的，坐標為(x2， y2)。在本發(fā)明的某 些實施例中，導航 將具有一個顯示器，其基于RFID標皿號的檢測在下 載的地圖上用閃光傳達當前位置。在本發(fā)明的一個實施例中，使用了太陽能 RFID^^。圖7中g出了遠程單元710。在一個實施例中，導航^g將地圖 的副本和位置信息發(fā)送^l呈單元710。這使得可以進行導航錢的遠鵬控。在本發(fā)明的一個實施例中，使用了慣性測量單元(MU)以及定位導航的 用戶協(xié)作的結合。該技術在緊急情況下例如火災營救中尤其有用。例如，請參 照附圖8A、犯和8C。圖8A示出了導航第一位火警援助人員806艦建筑物 西北角800的實際路徑。如圖所示，第一位火警援助人員806經過RFID標簽 810 (1-6)。圖犯示出了導航第二位火警援助人員808通過同一座^[物的東 北角801的實際路線。如圖所示，第二位火警,人員808經過RFID標簽812 (1-6)。在這個實施例中，由每個火警援助人員'A'和攜帶的導航裝 置(其為手^S)彼lfct間進行RF通信，以便交換信息。因此，齡火警 援助人員806和808都知道其他火警 5人員處在什么位置，以及如果出現(xiàn)了 問鵬可以找到另一位火警援助人員的位置。圖8C示出了由第一位火警援助 人員806攜帶的導航系統(tǒng)的顯示地圖803。顯^itk圖803 J^—位和第二位火 警援助人員806和808捕獲的RFID標簽810 (1-6)和812 (1-6)的組合。該 顯示器還顯示了由第一位火警娜人員806所采取的路徑。在一個實施例中， 由第二位援助人員808所攜帶的顯示地圖也將顯示與第一位,人員806所采 取的路徑相同的路徑。從而，當援助人員806和808穿越^[物時，生成RHD 標簽810 (1-6)和812 (1>6)的錢并這^S被他們共享。雖然，在這個實 施例中僅僅示出了兩個援助人員，但是纟W然樹可數量的援助人員都可以彼此 之間共享他們的信息。并且，在一個實施例中，導航體艦RF通信與控制 單元或遠程單元共享信息，如圖7所述的。在多個導航縫應用在具有多個RHD 標簽的區(qū)域中的實施例中，應用了隨機時間延遲手段。在這個實施例中，將隨 機時間延遲弓I入至U傳輸和接收信號中，從而避免了多用戶以及多RFED標簽之 間的沖突。參照附圖9，提供了實現(xiàn)本發(fā)明的另一實施例的,圖900。在這個實施 例中，當持有導航裝置的人進入到遍布RFID標簽的建筑物(或區(qū)域)中時 (902)，禾聘開始。然后確定iliiA口是否RFID標簽的地圖是可用的(904)。 如果地圖是可用的(904)，就將其下載到個人導航裝置(914)。然后，當用戶 在^m物中穿行時，該導航體基于感測到的RFID標簽、地圖以及內部IMU， 利用該下載的地圖顯示并傳輸^a信息(916)。如果沒有可下載的地圖(904)，則利用內部IMU ilj^遍布該區(qū)域的， (908)。如果火災或其他災難使得入口不起作用并且不可能下載地圖，則這種 情況出現(xiàn)。當利用內部MU足跟宗位置時(906),檢測到的RFID標簽與由IMU確定的位置相關聯(lián)(908)。然后，M:導航裝置生^戶的路徑地圖以及基于MU在該地圖上檢測到的RFID *蔬的隨(910)。在一個實施例中，將定位 優(yōu)化算法應用到由IMU提供的位置，以提高地圖的精度(909)。并且，在一 個實施例中，來自其他用戶的l^^置地圖(911)也用來頓該地圖(910)。 來自其他用戶的地圖可以是其他用戶生成的地圖，或者是其他用戶已經下載的
地圖。在一個實施例中，來自其鵬戶的地圖可以ffl31 RF通信裝置被傳送。 然后，導航錢顯示該位置并傳輸該地圖信息(912)。在一個實施例中，地圖 信息被傳輸^l呈單元710。在其他實施例中，該地圖信息被傳輸給另外導航 裝置。采用類似于有關附圖8A、犯、8C所描述的方式，j頓地圖信息。雖然這里對特定實施例進行圖解說明糊述，但是本領域普通技術人員應 該理解的是，意圖肖嫩獲得同樣目的的樹可安排都可用來替換所示的特定實施 例。例如，即使某些實施例直接面向搜索任務，但是該實施例的於方面可被 用于通過不熟悉自物和區(qū)域的導航目的。本申請目的是覆蓋本發(fā)明的任何修 ^^動。因此，顯然本發(fā)明僅僅由權利要求及其等1嫌來限定。
權利要求
1. 穿越一個不賽總區(qū)域的方法(900)，駄飽括一旦m該穿越區(qū)域，當^iU運行入口時(904),將包含有布置在整個穿 越區(qū)域內的射頻il拐ij (RHD)標m置的地圖下載到導航裝置(914);以及當穿過該穿越區(qū)域時，使用該導航^fi至少部^tt于檢測到的RFID標 簽和慣性觀懂單元(固)艦該地圖衝她置信息(916)。
2. 權利要求1的方法，進一步包括 個該穿越區(qū)域內布置多個射頻識別(RFID)標簽(104);以及 在該穿越區(qū)域的地圖上顯^^RHD標簽的位置。04)。
3. 權利要求2的方法，其中在地圖J^^^ RFID ^蔬的健進一步包括利用，定位系統(tǒng)(GPS)，供旨RFID^^的坐標。
全文摘要
一種在穿越不熟悉區(qū)域中提供導航幫助的導航系統(tǒng)。該導航系統(tǒng)包含多個射頻識別(RFID)標簽，至少一個入口終端以及至少一個導航裝置。該多個RFID標簽布置在整個穿越區(qū)域內。該至少一個入口終端布置在進入該穿越區(qū)域的入口附近。該至少一個入口終端被用來上傳該穿越區(qū)域的地圖。該地圖包含有每個RFID標簽的位置。該至少一個導航裝置被用來從該入口終端下載該地圖，該至少一個導航裝置還被用來至少部分基于檢測到的一個或多個RFID標簽顯示其在該穿越區(qū)域內的位置。
文檔編號G01C21/26GK101144722SQ20071017010
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權日2006年9月5日
發(fā)明者P·E·鮑哈恩, R·C·貝克, T·Q·法姆 申請人:霍尼韋爾國際公司