本申請是2010年4月28日進(jìn)入中國國家階段的、國際申請日為2007年10月29日、申請?zhí)枮?00780101323.8的發(fā)明專利申請(名稱為“室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法”)的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及定位。具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于使用無線電信號(hào)進(jìn)行定位的方法、設(shè)備、模塊、芯片組或計(jì)算機(jī)程序。

背景技術(shù)：

對于使用射頻信號(hào)來確定設(shè)備的位置存在多個(gè)已知技術(shù)。一些流行的技術(shù)涉及全球定位系統(tǒng)(GPS)的使用，其中，繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的多個(gè)衛(wèi)星發(fā)射使得GPS接收機(jī)能夠確定其位置的射頻信號(hào)。然而，對于在室內(nèi)確定準(zhǔn)確的位置，GPS通常不是非常有效。

一些非GPS定位技術(shù)使得設(shè)備能夠在室內(nèi)確定其位置。然而，這些技術(shù)中的一些不能確定出準(zhǔn)確的位置，而其他的技術(shù)對于僅在便攜式設(shè)備中使用而言又太復(fù)雜。例如，在便攜式設(shè)備中提供執(zhí)行技術(shù)所需的處理功率量可能是不切實(shí)際的，其可能需要執(zhí)行并發(fā)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種方法，包括：在設(shè)備處，從第一地點(diǎn)接收無線電信號(hào)；區(qū)分所述無線電信號(hào)，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位(bearing)；以及使用所述方位和獨(dú)立于所述無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述設(shè)備的位置。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種設(shè)備，包括：接收機(jī)，被配置用于從第一地點(diǎn)接收無線電信號(hào)；處理電路，被配置用于區(qū)分所述無線電信號(hào)，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位；以及被配置用于使用所述方位和獨(dú)立于所述無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述設(shè)備的位置。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種設(shè)備，包括：用于從第一地點(diǎn)接收無線電信號(hào)的裝置；用于區(qū)分所述無線電信號(hào)，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位的裝置；以及用于使用所述方位和獨(dú)立于所述無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述設(shè)備的位置的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種模塊，包括：處理電路，被配置用于使用由接收機(jī)從第一地點(diǎn)接收的另一個(gè)無線電信號(hào)的復(fù)合采樣，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位，以及被配置用于使用所述方位和獨(dú)立于所述無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述接收機(jī)的位置。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種芯片組，包括：處理電路，被配置用于使用由接收機(jī)從第一地點(diǎn)接收的另一個(gè)無線電信號(hào)的復(fù)合采樣，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位，以及被配置用于使用所述方位和獨(dú)立于所述接收的無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述接收機(jī)的位置。

根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，提供了一種計(jì)算機(jī)程序，包括：用于使用由接收機(jī)從第一地點(diǎn)接收的另一個(gè)無線電信號(hào)的復(fù)合采樣，以便估計(jì)從所述第一地點(diǎn)開始的方位的指令；以及用于使用所述方位和獨(dú)立于所述無線電信號(hào)的約束信息來估計(jì)所述接收機(jī)的位置的指令。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明的各種實(shí)施方式，現(xiàn)在將僅通過示例的方式來參考附圖，其中：

圖1示出了從發(fā)射機(jī)接收無線電信號(hào)的設(shè)備；

圖2A是發(fā)射機(jī)設(shè)備的示意圖；

圖2B是接收機(jī)設(shè)備的示意圖；

圖3是估計(jì)設(shè)備位置的方法流程圖；

圖4示出了用于估計(jì)設(shè)備位置的示意圖；

圖5示出了用以定位設(shè)備的第一方位和第二方位；

圖6示出了設(shè)備在多樓層環(huán)境中的方位上的可能位置；

圖7示出了確定設(shè)備在多樓層環(huán)境中的位置；以及

圖8示出了在無線電信號(hào)被反射時(shí)確定位置。

具體實(shí)施方式

附圖示出了在設(shè)備10處，從第一地點(diǎn)80接收無線電信號(hào)50；區(qū)分所述無線電信號(hào)，以便估計(jì)從第一地點(diǎn)80開始的方位82；以及使用方位82和與無線電信號(hào)50相獨(dú)立的約束信息11、17、182來估計(jì)設(shè)備10的位置。

圖1示出了人員92(攜帶接收機(jī)設(shè)備10)，其位于建筑物94的樓層100上的位置95處。建筑物94例如可以是購物中心或會(huì)議中心。

發(fā)射機(jī)30位于建筑物94的地點(diǎn)80處。在所示示例中，地點(diǎn)80在建筑物94的天花板(即，上方的內(nèi)表面)上，但是在其他實(shí)施方式中，發(fā)射機(jī)可以放置在別處，諸如墻壁上。

地點(diǎn)80位于該建筑物的樓層100上用附圖標(biāo)記70表示的點(diǎn)的正上方。發(fā)射機(jī)30用于使得設(shè)備10的用戶(諸如，人員92)能夠確定其位置95，但這并不必須是發(fā)射機(jī)30所提供的唯一功能。例如，發(fā)射機(jī)30可以是收發(fā)機(jī)的一部分，該收發(fā)機(jī)用于例如經(jīng)由WLAN無線電信號(hào)向設(shè)備10的用戶提供無線互聯(lián)網(wǎng)訪問。

人員92的位置95通過沿著方位82(圖4中示出)指定位置進(jìn)行定義，該方位82從發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80開始延伸通過設(shè)備10的位置95。方位82由仰角θ和方位角φ定義。

圖2A示意性地示出了發(fā)射機(jī)30的一個(gè)示例。發(fā)射機(jī)30包括控制器33、發(fā)射機(jī)電路34和天線陣列36，該天線陣列36包括多個(gè)天線元件32A、32B、32C，其發(fā)射相應(yīng)的無線電信號(hào)50A、50B、50C…。

無線電信號(hào)50可以作為信標(biāo)由發(fā)射機(jī)30周期性地發(fā)射。

在所示示例中，單獨(dú)的信號(hào)50通過天線元件32的陣列36以時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)射。開關(guān)38用于按預(yù)定義的順序、每次將天線元件32的每一個(gè)向發(fā)射機(jī)電路34連接。由此，來自不同天線元件32A、32B、32C的無線電信號(hào)50A、50B、50C在幀的不同時(shí)隙中順序地發(fā)射。

在附圖中，僅示出了三個(gè)不同移位的天線元件32，但是在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，可以使用更多的天線元件32。工作原型使用分布在半球表面上的16個(gè)貼片(patch)天線元件。為了能夠確定方位82，在接收機(jī)設(shè)備10處最少需要3個(gè)無線電信號(hào)。

在其他實(shí)施方式中，可以存在與每個(gè)天線元件32相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)發(fā)射機(jī)電路34。在此實(shí)施方式中，可以并行地發(fā)射信號(hào)50中的一個(gè)或多個(gè)。

每個(gè)信號(hào)50都具有使得其可以被接收機(jī)設(shè)備10區(qū)分的特性。特性可以是諸如代碼序列之類的信號(hào)本身的特征，其中所述代碼序列已經(jīng)被調(diào)制到載波上；或者特性可以是信號(hào)相對于其他信號(hào)的位置的特征，比如其在幀內(nèi)的“時(shí)隙”編號(hào)。在后一情況中，幀的時(shí)隙中的所有信號(hào)可以具有相同或不同的代碼序列。

發(fā)射機(jī)設(shè)備10需要從依賴于各個(gè)天線元件32A、32B、32C的相對位移的接收信號(hào)50A、50B、50C獲得“位移信息”。在以下詳述的示例中，位移信息是相位信息。

在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用卷積碼來對載波進(jìn)行調(diào)制，如同在碼分多址中那樣。繼而，可以通過將預(yù)期的代碼與接收的信號(hào)50進(jìn)行相關(guān)，從而在接收機(jī)設(shè)備10處確定顯式位移信息。

這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于：為了能夠解析天線元件32之間幾厘米的相對空間分隔而需要的位移信息的解析度可能需要超高的碼片速率(例如，大約10GHz量級(jí))，和相應(yīng)大的帶寬以及相應(yīng)準(zhǔn)確的時(shí)鐘。

這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于：由于位移信息是根據(jù)編碼到載波上的數(shù)據(jù)確定的而不是根據(jù)載波本身的屬性確定的，所以在接收機(jī)處不需要知道天線元件32的陣列36如何發(fā)射。

在另一較簡單的實(shí)施方式中，使用I-Q調(diào)制(也公知為正交相移調(diào)制)來對載波進(jìn)行調(diào)制。在此調(diào)制技術(shù)中，對兩個(gè)正交載波(正弦和余弦)分別進(jìn)行幅度調(diào)制，以便定義符號(hào)。在接收機(jī)設(shè)備10處，兩個(gè)正交載波的幅度被檢測為復(fù)合采樣，并且確定最接近匹配的符號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，從不同天線元件發(fā)射的相同信號(hào)將以不同的相位被接收，這要?dú)w因于天線元件32在不同方向發(fā)射時(shí)的固有相位特性，并且還要?dú)w因于與另一信號(hào)50相比，信號(hào)50從一個(gè)天線元件到達(dá)接收機(jī)設(shè)備10的附加飛行時(shí)間。此“飛行時(shí)間”信息在接收信號(hào)50的相位內(nèi)的固有存在使得接收信號(hào)50被處理(如以下更詳細(xì)的描述)，以便確定從發(fā)射機(jī)30開始的接收機(jī)設(shè)備10的方位82。

這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于：為了能夠解析天線元件32之間幾厘米的相對空間分隔而需要的位移信息的解析度可能需要大約10GHz量級(jí)的載波頻率，但是可以使用小得多的調(diào)制速率，并且因此可以使用相應(yīng)小的帶寬和較慢的時(shí)鐘。

這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于：在接收機(jī)設(shè)備10處需要關(guān)于天線陣列36如何發(fā)射的知識(shí)，因?yàn)楣逃形灰菩畔⑹歉鶕?jù)載波本身的屬性(相位)確定的，并且天線元件32通常在不同角度以不同相位偏移進(jìn)行發(fā)射。此知識(shí)可以采用陣列傳遞函數(shù)的形式。

圖2B示出了接收機(jī)設(shè)備10的示意圖。設(shè)備10例如可以是諸如移動(dòng)無線電話之類的手持式電子設(shè)備。設(shè)備10包括處理電路12、存儲(chǔ)設(shè)備14、接收機(jī)16、用戶輸入設(shè)備18和用戶輸出設(shè)備20。

處理電路用于區(qū)分接收機(jī)16從第一地點(diǎn)80接收的無線電信號(hào)50，估計(jì)從第一地點(diǎn)80開始的方位82；以及使用方位82和獨(dú)立于無線電信號(hào)50的約束信息來估計(jì)設(shè)備10的位置。

便攜式設(shè)備本身不需要為了確定其位置而進(jìn)行發(fā)射。此外，其自己可以執(zhí)行以下所需的處理：確定方位82，以及使用該方位和約束信息來估計(jì)設(shè)備10沿著方位82的位置。

處理電路12可以是任何類型的處理電路。例如，處理電路12可以是可編程處理器，其對計(jì)算機(jī)程序指令13進(jìn)行解釋并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。備選地，處理電路12例如可以是具有嵌入式固件的可編程硬件。處理電路12可以是單個(gè)集成電路或集成電路的集合(即，芯片組)。處理電路12還可以是硬連線的專用集成電路(ASIC)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，為了清楚，處理電路被描述為是與接收機(jī)分離的實(shí)體。然而，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語處理電路不僅可以涉及設(shè)備的主處理器，而且可以涉及包括在專用接收機(jī)芯片組中的處理電路，甚至可以涉及包括在主處理器和專用接收機(jī)芯片組中的處理電路的組合。

用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施方式的芯片組可以合并入模塊中。這種模塊可以集成在設(shè)備10中，和/或可以與設(shè)備10分離。

處理電路12被連接以從接收機(jī)16接收輸入。接收機(jī)16被配置用于接收射頻信號(hào)。射頻信號(hào)的傳輸范圍例如可以是100米或更少。例如，射頻信號(hào)可以是802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)信號(hào)、藍(lán)牙信號(hào)、超寬帶(UWB)信號(hào)或Zigbee信號(hào)。

處理電路12被連接以向存儲(chǔ)設(shè)備14寫入以及從其進(jìn)行讀取。存儲(chǔ)設(shè)備14可以是單個(gè)存儲(chǔ)器單元或多個(gè)存儲(chǔ)器單元。

存儲(chǔ)設(shè)備14可以存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令13，當(dāng)向處理電路12加載計(jì)算機(jī)程序指令13時(shí)，其控制設(shè)備10的操作。計(jì)算機(jī)程序指令13可以提供使得設(shè)備能夠執(zhí)行圖3所示方法的邏輯和例程。

計(jì)算機(jī)程序指令13可以通過電磁載波信號(hào)到達(dá)設(shè)備10，或者從物理實(shí)體21(諸如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、存儲(chǔ)器器件或如CD-ROM或DVD的記錄介質(zhì))拷貝而來。

計(jì)算機(jī)程序指令13提供：用于區(qū)分(210)接收機(jī)16從第一地點(diǎn)80接收的無線電信號(hào)50，以便估計(jì)(220)從第一地點(diǎn)80開始的方位82的指令；以及用于使用方位82和獨(dú)立于無線電信號(hào)50的約束信息11、17、182來估計(jì)(230)接收機(jī)16的位置。

處理電路12被連接以從用戶輸入設(shè)備18接收輸入。處理電路12還被連接以向用戶輸出設(shè)備20提供輸出。用戶輸出設(shè)備20用于向用戶傳達(dá)信息，以及例如可以是顯示設(shè)備。用戶輸入設(shè)備18和用戶輸出設(shè)備20一起形成用戶接口22。用戶接口22可以作為單個(gè)單元(諸如，觸屏顯示設(shè)備)被提供。

圖3示出了用于估計(jì)設(shè)備10的位置的方法。圖2方法的各種實(shí)施方式將在下文中參照圖4到圖8進(jìn)行描述。

在下文中，假設(shè)各個(gè)無線電信號(hào)50A、50B、50C在TDMA幀的不同時(shí)隙中發(fā)送，以及假設(shè)使用IQ調(diào)制(在此情況中是二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制，因其最具魯棒性)將同一代碼調(diào)制到信號(hào)上。應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，可以使用不同的信號(hào)類型，而且可能需要用于區(qū)分信號(hào)的不同方法。

在圖3的方法的框200處，設(shè)備10的接收機(jī)16接收無線電信號(hào)50，其包括第一無線電信號(hào)50A、第二無線電信號(hào)50B和第三無線電信號(hào)50C。

在框210處，設(shè)備10的處理電路12區(qū)分各個(gè)無線電信號(hào)50。在此示例中，這可以通過標(biāo)識(shí)該信號(hào)是在TDMA幀的哪個(gè)時(shí)隙中接收的來實(shí)現(xiàn)。至少需要區(qū)分三個(gè)相應(yīng)的無線電信號(hào)50A、50B和50C。

處理電路12獲取針對三個(gè)相應(yīng)的無線電信號(hào)50A、50B、50C的可比較的復(fù)合采樣(即，代表同一時(shí)刻的采樣)。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，在發(fā)射無線電信號(hào)50之前，發(fā)射機(jī)30可以在無線電信號(hào)中向設(shè)備10發(fā)射標(biāo)定數(shù)據(jù)15以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14中，從而使得設(shè)備10的處理電路12能夠區(qū)分無線電信號(hào)50。標(biāo)定數(shù)據(jù)15例如可以作為信標(biāo)信號(hào)由發(fā)射機(jī)30周期性地發(fā)射。在所述示例中，標(biāo)定數(shù)據(jù)15可以包括區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)，其標(biāo)識(shí)用于對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的代碼、關(guān)于TDMA幀的信息，和標(biāo)識(shí)所使用的IQ調(diào)制的可能信息；以及天線陣列標(biāo)定數(shù)據(jù)，所述天線陣列標(biāo)定數(shù)據(jù)包括對天線陣列36的傳遞函數(shù)進(jìn)行定義的信息。

標(biāo)定數(shù)據(jù)15可以被加密。用于對標(biāo)定數(shù)據(jù)15進(jìn)行解密的密鑰可從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲得。例如，如果發(fā)射機(jī)30是用于提供互聯(lián)網(wǎng)訪問的收發(fā)機(jī)的一部分，則解密密鑰可以從經(jīng)由該收發(fā)機(jī)可訪問的遠(yuǎn)程服務(wù)器獲得。在設(shè)備10還用作移動(dòng)電話的實(shí)施方式中，解密密鑰可以從連接至移動(dòng)電話網(wǎng)的遠(yuǎn)程服務(wù)器獲得。備選地，標(biāo)定數(shù)據(jù)15本身可以經(jīng)由移動(dòng)電話網(wǎng)從遠(yuǎn)程服務(wù)器(而不是從發(fā)射機(jī)30)獲得。

在框220，處理電路12估計(jì)方位82?，F(xiàn)在描述一種確定方位82的方法，不過其他方法也是可行的。

一旦獲得來自每個(gè)天線元件32的可比較的復(fù)合采樣(即，代表同一時(shí)刻的采樣)，便可以在處理電路12處形成陣列輸出向量y(n)(也稱為快照)。

y(n)＝[x₁,x₂,...,x_M1]^T, (1)

其中x_i是從第i個(gè)發(fā)射天線元件32接收的復(fù)合信號(hào)，n是測量的索引，M是發(fā)射元件32在陣列36中的編號(hào)。

如果發(fā)射陣列36的復(fù)合陣列傳遞函數(shù)(其來自標(biāo)定數(shù)據(jù)15)已知的話，則離開方向(DoD)可以根據(jù)測量的快照(snapshot)進(jìn)行估計(jì)。

用于估計(jì)假定DoD的最簡單方式是使用波束形成，即，計(jì)算與所有可能DoD有關(guān)的接收功率。用于傳統(tǒng)波束形成器的公知公式是：

其中，是接收信號(hào)的協(xié)方差的采樣估計(jì)，是與有關(guān)的陣列傳遞函數(shù)，是方位角，而θ是仰角。

一旦波束形成器的輸出功率被計(jì)算出來，則在所有可能的DoD中，具有最高輸出功率的方位角和仰角組合被選作方位82。

系統(tǒng)的性能取決于發(fā)射陣列36的屬性。例如，與不同DoD有關(guān)的陣列傳遞函數(shù)應(yīng)當(dāng)具有盡可能低的相關(guān)性，以便獲得明確的結(jié)果。

相關(guān)性取決于天線元件32的個(gè)體輻射圖、元件間距離和陣列幾何圖。而且，天線元件32的數(shù)量會(huì)對性能產(chǎn)生影響。元件32越多，則陣列36的方位估計(jì)就變得越準(zhǔn)確。平面陣列配置中最少應(yīng)該存在至少3個(gè)天線元件32，但是實(shí)際上，10個(gè)或者更多元件應(yīng)當(dāng)能夠提供較好的性能。

接著，在框230，處理電路12使用方位和約束信息估計(jì)設(shè)備10的位置。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式(諸如圖4和圖5中示出的那些)中，約束信息的使用使得處理電路12能夠確定設(shè)備10沿著估計(jì)出的方位82的位置。

存儲(chǔ)設(shè)備14可以存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)17，其指示從底層100到設(shè)備10的垂直位移d。垂直位移的值可以由用戶輸入，或者也可以不由用戶輸入。例如，存儲(chǔ)設(shè)備14可以預(yù)先加載設(shè)備數(shù)據(jù)17的預(yù)定值(例如，1.2米)，或者可以在來自發(fā)射機(jī)30的無線電信號(hào)中接收設(shè)備數(shù)據(jù)17。

存儲(chǔ)設(shè)備14還可以存儲(chǔ)與建筑物94的地圖相對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)19，和指示發(fā)射機(jī)30在地圖上的地點(diǎn)的地點(diǎn)數(shù)據(jù)11。地圖數(shù)據(jù)19和/或地點(diǎn)數(shù)據(jù)11可以從發(fā)射機(jī)30獲得。備選地，地圖數(shù)據(jù)和/或地點(diǎn)數(shù)據(jù)11可以經(jīng)由發(fā)射機(jī)(例如，發(fā)射機(jī)30是提供去往互聯(lián)網(wǎng)的訪問的收發(fā)機(jī)的一部分)或移動(dòng)電話網(wǎng)從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲得。

現(xiàn)在參考圖4，由于從底層100到設(shè)備10的垂直位移d由設(shè)備數(shù)據(jù)17給出，以及從底層100到發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80的垂直位移z由地點(diǎn)數(shù)據(jù)11給出，所以處理電路12可以估計(jì)從設(shè)備10的位置95到發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80的垂直位移h＝z-d。

圖4還示出了從發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80到設(shè)備10的位置95的方位82，其已經(jīng)由處理電路12在接收無線電信號(hào)50之后進(jìn)行了估計(jì)。方位82由仰角θ和方位角定義。

處理電路12可以使用方位(仰角θ，方位角)和約束信息(垂直位移h)來在坐標(biāo)系中估計(jì)設(shè)備10相對于發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80的位置。處理電路12可以通過使用三角函數(shù)對坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換來估計(jì)設(shè)備10在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置。

一旦處理電路12已經(jīng)估計(jì)出設(shè)備10相對于發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80的位置，其便能夠估計(jì)設(shè)備10在地圖上的位置，因?yàn)楦鶕?jù)地點(diǎn)數(shù)據(jù)11，發(fā)射機(jī)30在地圖上的地點(diǎn)80是已知的。處理電路12可以控制用戶輸出設(shè)備20顯示地圖，以及向用戶指示設(shè)備10在地圖上的位置。

圖5示出了一個(gè)建筑物94，在此示例中，兩個(gè)發(fā)射機(jī)30、130位于建筑物94的天花板上。兩個(gè)發(fā)射機(jī)30、130的形式和針對圖1進(jìn)行描述的發(fā)射機(jī)30的形式相同。第一發(fā)射機(jī)30安置于天花板上的地點(diǎn)80處，其位于建筑物94的樓層100上用附圖標(biāo)記70表示的點(diǎn)的正上方。第二發(fā)射機(jī)130安置于天花板上的地點(diǎn)180處，其位于樓層100上用附圖標(biāo)記170表示的點(diǎn)的正上方。與具有其各自陣列的天線元件32或132的分隔相比較而言，發(fā)射機(jī)30、130的分隔大。

在此實(shí)施方式中，設(shè)備10從第一發(fā)射機(jī)30接收無線電信號(hào)50，并確定從第一發(fā)射機(jī)30開始的設(shè)備10的方位82，如針對圖3的框200、210、220所述。方位82。

設(shè)備10還從第二發(fā)射機(jī)130接收無線電信號(hào)150，并使用針對圖3的框200、210、220描述的方法來確定作為約束信息的、從第一發(fā)射機(jī)30開始的設(shè)備10的方位182。在框210處的無線電信號(hào)150A、150B、150C的區(qū)分和方位182的估計(jì)將需要第二標(biāo)定數(shù)據(jù)，其例如包括第二發(fā)射機(jī)130使用的天線陣列的傳遞函數(shù)。

設(shè)備10可以從第二發(fā)射機(jī)130接收第二標(biāo)定數(shù)據(jù)。

一旦已經(jīng)估計(jì)了方位82和182，處理電路12便可以估計(jì)：設(shè)備10位于沿著方位82、由約束方位182定義的位置處?？赡艽嬖谶@樣的情況：如果方位82、182的準(zhǔn)確度使得處理電路12不能以較高的精確度精確地定位設(shè)備10的位置，那么處理電路12估計(jì)設(shè)備10可能位于的區(qū)域。一旦已經(jīng)估計(jì)出設(shè)備10的位置，則處理電路12可以控制用戶輸出設(shè)備20向用戶傳達(dá)估計(jì)的位置。

圖6示出了位于建筑物94的天花板140上的發(fā)射機(jī)30。在此特定示例中，建筑物94具有四個(gè)樓層100、110、120、130。從發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80開始的方位82已經(jīng)以參照圖1和圖3在以上描述的方式、使用無線電信號(hào)50進(jìn)行了估計(jì)。

既已估計(jì)了方位82，處理電路12便確定設(shè)備10有四個(gè)可能位置91、92、93、95。在此示例中，假設(shè)無線電信號(hào)50能夠穿透上面三個(gè)樓層110、120和130，使得用戶位于樓層100、110、120和130中任一樓層上都是可能的。然而，可能存在這樣的情況：存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備14中的地圖數(shù)據(jù)19向處理電路12指示：來自發(fā)射機(jī)30的無線電信號(hào)未到達(dá)某些層(例如，底層100)。這使得處理電路12將底層100附近的位置93低估為用戶的可能位置。

為了確定設(shè)備10相對于估計(jì)的方位82的位置，在估計(jì)用戶位置之前，處理電路12可以控制用戶輸出設(shè)備20顯示這樣的詢問，即，向用戶詢問他位于哪一樓層。處理電路12能夠?qū)⒂脩糨斎氲男畔⑴c地圖數(shù)據(jù)19進(jìn)行比較，以確定該用戶位于建筑物的哪個(gè)樓層。例如，用戶可以指示在其所在樓層上他可以看到特定商店。處理電路12繼而可以將此輸入信息與地圖數(shù)據(jù)19進(jìn)行比較，以確定該用戶位于哪個(gè)樓層上。在圖6所示示例中，用戶指示他位于第一樓層110上。因此，在此示例中，用戶提供使得其位置可被確定的“約束信息”。

一旦處理電路12已經(jīng)確定了用戶位于第一樓層110上，則可以使用針對圖4所描述的相同技術(shù)來估計(jì)設(shè)備10的位置。在圖6所示的情況中，處理電路12能夠通過使用從建筑物的第一樓層110到天花板140的已知位移(由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備14中的地點(diǎn)數(shù)據(jù)11給出)，或者通過使用從第一樓層110到設(shè)備10的垂直位移(由設(shè)備數(shù)據(jù)17給出)，來估計(jì)從設(shè)備10到發(fā)射機(jī)30的垂直位移。

在圖7所示示例中，假設(shè)或者已知無線電信號(hào)50不能穿過建筑物的每個(gè)樓層110、120、130。設(shè)備10的處理電路12可以使用針對圖1和圖3進(jìn)行描述的技術(shù)來確定從建筑物94天花板140上的發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80到設(shè)備10的方位。

存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備14中的地點(diǎn)數(shù)據(jù)11可以包括將特定仰角與建筑物94某些樓層相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，如果處理電路12估計(jì)方位的仰角在0到α之間，則其指示設(shè)備10位于頂層130上。仰角在α到β之間的方位指示設(shè)備10位于第二樓層120上。仰角在β到α之間的方位指示設(shè)備10位于第一樓層110上。仰角在α到λ之間的方位指示設(shè)備位于底層100上。

處理電路12將估計(jì)的方位的仰角與地點(diǎn)數(shù)據(jù)11進(jìn)行比較，并估計(jì)設(shè)備10位于哪個(gè)樓層上，由此估計(jì)設(shè)備10的位置。處理電路12繼而控制用戶輸出設(shè)備20向用戶傳達(dá)此信息。在此示例中，設(shè)備10的位置通過使用估計(jì)的方位和約束信息來進(jìn)行估計(jì)?！凹s束信息”由地點(diǎn)數(shù)據(jù)11中將特定仰角與建筑物的特定樓層相關(guān)的部分提供。

圖8示出了這樣一種情況，其中用戶位于第二樓層120上，而發(fā)射機(jī)30發(fā)射的無線電信號(hào)50被第二樓層120反射。為了便于說明，無線電信號(hào)50沿著從發(fā)射機(jī)30到設(shè)備10的公共路徑55、56示出。

如果處理電路12使用以上針對圖1和圖3描述的技術(shù)來估計(jì)從發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80開始的方位，則估計(jì)的方位不會(huì)將信號(hào)從第二樓層120的反射納入考慮，并且由此會(huì)沿著實(shí)線55和虛線57。然而，從圖8可見，設(shè)備10并未位于此方位上。

在本發(fā)明示出圖8所示示例的實(shí)施方式中，處理電路12可以被配置用于，通過確定所接收無線電信號(hào)50是否發(fā)生反射，來確定設(shè)備10與發(fā)射機(jī)30之間的視線是否被阻擋。這使得處理電路12能夠確定從發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80到設(shè)備10的方位的估計(jì)是否是準(zhǔn)確的。

當(dāng)無線電信號(hào)50從介質(zhì)表面被反射時(shí)，信號(hào)50的偏振可能改變。設(shè)備10可以檢測偏振中的這一變化，以確定信號(hào)是否被反射，以及確定是否需要對估計(jì)的方位進(jìn)行修正。

確定是否發(fā)生反射的另一方式可以是：確定無線電信號(hào)50的一個(gè)或多個(gè)的接收信號(hào)強(qiáng)度密度(RSSI)是否低于閾值。如果RSSI低于閾值，則假定信號(hào)被反射。

附圖標(biāo)記97表示處理電路12可能估計(jì)設(shè)備10所在的位置，如果其不將無線電信號(hào)50發(fā)生了反射納入考慮的話。在圖8所示示例中，從垂直方向和水平方向?qū)⒉徽_的位置97與發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80分隔開。距離r在水平方向?qū)⒉徽_的位置97與發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80分隔開。正確的位置95在水平方向與發(fā)射機(jī)30的地點(diǎn)80分開距離r’。發(fā)射機(jī)30和第二樓層120在垂直方向上分隔距離h。設(shè)備數(shù)據(jù)17給出的設(shè)備10的位置是距第二樓層120的垂直位移m。利用三角恒等式，可見：

$r^{\′}=\frac{h+m}{h-m}r---\left(1\right)$

處理電路12可以通過使用發(fā)射機(jī)30發(fā)射的無線電信號(hào)來估計(jì)r，如針對圖1、圖3和圖4所描述的。m的假定值由設(shè)備數(shù)據(jù)17給出(例如，1.2米)。因?yàn)榈攸c(diǎn)數(shù)據(jù)11提供了發(fā)射機(jī)30在地圖上的地點(diǎn)，所以垂直距離h可以使用地圖數(shù)據(jù)19和地點(diǎn)數(shù)據(jù)11來找到。

使用這些值r、m和h作為等式(1)的輸入，處理電路12可以估計(jì)設(shè)備10相對于發(fā)射機(jī)30的位置r’。由于地點(diǎn)數(shù)據(jù)11指示發(fā)射機(jī)30在存儲(chǔ)于存儲(chǔ)設(shè)備14中的地圖上的地點(diǎn)80，所以處理電路12能夠確定設(shè)備10在地圖上的位置95，并且可以控制用戶輸出設(shè)備18向用戶傳達(dá)設(shè)備10在地圖上的位置95。

除了直接使用等式(1)之外，確定距離r’的另一方法在于確定這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)處，方位55、57距第二樓層120(即，方位55、57相交的樓層)的向下位移為m。在圖8中，此交點(diǎn)由附圖標(biāo)記99表示。

在針對圖2到圖8進(jìn)行描述的本發(fā)明實(shí)施方式中，已經(jīng)證實(shí)，設(shè)備10可以在無需向位于建筑物94中的接收機(jī)發(fā)射無線電信號(hào)的情況下估計(jì)其位置。這尤其具有優(yōu)勢，因?yàn)樵O(shè)備10可以相對建筑物94的無線電設(shè)備保持匿名。

圖3中所示的框可以代表方法中的步驟和/或計(jì)算機(jī)程序13中的代碼段。所示框的特定順序并不必須暗含著需要或者優(yōu)選該框的順序，而是框的順序和布置可以變化。

盡管參照各種示例在前述段落中描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以對給出的示例做出改進(jìn)，而不會(huì)脫離要求保護(hù)的本發(fā)明范圍。例如，設(shè)備10可以不作為移動(dòng)電話使用。例如，其可以是具有用于接收無線電信號(hào)的接收機(jī)的便攜式音樂播放器。

已經(jīng)在前述段落中給出了約束信息的各種示例，但是術(shù)語“約束信息”并不意在限制于這些示例。

上文描述的特征還可以在除了顯式描述的組合之外的組合中使用。

盡管前述說明書中試圖關(guān)注被認(rèn)為尤其重要的本發(fā)明特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，申請人要求保護(hù)前述和/或附圖中示出的任何可授予專利的特征或特征的組合，無論是否對其進(jìn)行了特別強(qiáng)調(diào)。