專利名稱：移動通信和定位設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動通信和定位設(shè)備。
背景技術(shù)：
如已知的，目前有許多可用的專用電信系統(tǒng)，其通常被稱作專業(yè)移動無線電 (Professional Mobile Radio, PMR)系統(tǒng)，即用于諸如警察部門、建筑人員、救援服務(wù)等之 類的專業(yè)用戶的移動無線電系統(tǒng)。目前的PMR系統(tǒng)通常包括一個或多個中繼器(基站)以 及多個移動設(shè)備，所述移動設(shè)備也被稱作移動終端，其能夠在VHF (甚高頻)或UHF (超高 頻)頻帶內(nèi)與彼此或基站進(jìn)行通信。就性能而言，當(dāng)前使用的PMR系統(tǒng)允許其配備有相應(yīng)移動設(shè)備的用戶即使相隔數(shù) 公里也能夠與彼此進(jìn)行通信，即他們允許獲得廣泛的覆蓋區(qū)域。當(dāng)移動設(shè)備取得對所述移 動設(shè)備自身所共享的無線電信道的使用機(jī)會(gain access to)時發(fā)生通信。出于安全的 原因，該使用機(jī)會(access)僅準(zhǔn)許給使能的(enabled)移動設(shè)備，從而形成對應(yīng)PMR系統(tǒng) 的閉合用戶群；所述群的管理(即用戶許可的監(jiān)管)也會動態(tài)進(jìn)行。與其中通信為點(diǎn)對點(diǎn)類型(即，數(shù)據(jù)由第一移動設(shè)備發(fā)送并且僅由第二移動設(shè)備 接收)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)有所不同，在PMR系統(tǒng)中，通信通常為點(diǎn)對多點(diǎn)的類型，即數(shù)據(jù)由第一 移動設(shè)備發(fā)送并且由屬于相同群的所有其它移動設(shè)備所接收。此外，通信通常為“一鍵通 (push to talk,release to listen) ”(PTT)類型，即移動設(shè)備在用戶按壓可在移動設(shè)備自 身上找到的推送按鈕(push-button)時取得對無線電信道的使用機(jī)會。在以上所提到的PMR系統(tǒng)的框架內(nèi)，不同移動設(shè)備之間的通信依據(jù)例如陸上集群 無線電(TETRA)標(biāo)準(zhǔn)、Project 25標(biāo)準(zhǔn)和MPT1327標(biāo)準(zhǔn)(第一代集群無線電標(biāo)準(zhǔn))之類的 通信標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。所述TETRA標(biāo)準(zhǔn)要求也被稱作交換與管理基礎(chǔ)設(shè)施(SwMI)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，包括 基站(BQ的網(wǎng)絡(luò)，并且被配置為通過分配對應(yīng)的無線電資源而對各個移動設(shè)備之間的通 信進(jìn)行仲裁。根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)，可以使用不同的無線電接口類型，即不同的通信模式(協(xié)議)， 其中有直接模式(直接模式操作，DM0)，其中移動設(shè)備在彼此之間直接建立通信；基礎(chǔ)或 集群模式(集群模式操作，ΤΜ0)，其中移動設(shè)備完全通過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施SwMI進(jìn)行通信；中 繼器模式，其中移動設(shè)備作為在DMO模式下操作的移動設(shè)備所發(fā)射的信號的中繼器，由此 擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；以及網(wǎng)關(guān)模式(網(wǎng)關(guān)模式操作，GM0)，其中移動設(shè)備作為在DMO模式 下操作的移動設(shè)備群和在TMO模式下操作的移動設(shè)備群之間的中介。而且TETRA無線電 接口也被優(yōu)化以用于語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(語音加數(shù)據(jù)，V+D)以及用于數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)(經(jīng)數(shù) 據(jù)分組優(yōu)化，PD0)；特別是在移動設(shè)備實(shí)施V+D無線電接口的情況下，移動設(shè)備將在“集群 (trunking) ”模式下運(yùn)行，即其將以動態(tài)方式使用和釋放無線電信道，由此允許所述無線電 信道被不同的用戶群有效共享。得益于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的存在，遵循TETRA標(biāo)準(zhǔn)的PMR系統(tǒng)通常向其用戶提供以下
5服務(wù)半雙工和PTT模式的群語音呼叫、緊急呼叫、動態(tài)群管理、利用優(yōu)先級機(jī)制的分級通 信管理以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，不過比特率較低。特別地，TETRA標(biāo)準(zhǔn)允許兼容的移動設(shè)備作為 蜂窩電話(即，通過SwMI網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的終端)操作，并且 通過“發(fā)報(bào)機(jī)”(即適于將單個移動設(shè)備所發(fā)射的信號分發(fā)到屬于相同群的其它移動設(shè)備的 移動設(shè)備)進(jìn)行群呼叫、一般在北美使用的ftx) ject 25通信標(biāo)準(zhǔn)與TETRA標(biāo)準(zhǔn)類似，并且包括八個不同 的通信接口。遵循I^roject 25標(biāo)準(zhǔn)的移動設(shè)備能夠以模擬方式與傳統(tǒng)無線電設(shè)備進(jìn)行通 信，而與彼此進(jìn)行數(shù)字和模擬通信。特別地，移動設(shè)備之間的通信缺省通過中繼器的調(diào)解 (mediation)進(jìn)行，不過ftOject 25標(biāo)準(zhǔn)也包括被稱作“脫網(wǎng)(talk around) ”的模式，其 中移動設(shè)備能夠根據(jù)該模式直接進(jìn)行通信而不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)解。最后，MPT1327標(biāo)準(zhǔn)是用于工業(yè)PMR系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)。除了移動設(shè)備之外，其還要 求存在系統(tǒng)控制器(集群系統(tǒng)控制器)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。更詳細(xì)地，遵循MPT1327標(biāo)準(zhǔn)的 PMR系統(tǒng)包括多個無線電信道，其中之一被定義為控制信道(CC)，而其余信道則被定義為 業(yè)務(wù)信道(TC)。移動設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信通過控制信道進(jìn)行，而移動設(shè)備之間 的通信則通過業(yè)務(wù)信道進(jìn)行，由此允許點(diǎn)對點(diǎn)呼叫和群呼叫這二者。以上所提到的通信標(biāo)準(zhǔn)在大的地理區(qū)域上提供了群通信，但是它們并沒有對定位 移動設(shè)備提供支持，而且它們也不允許以高比特率進(jìn)行數(shù)字通信。為了克服這些缺陷，尤其是為了提高數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸速度，已經(jīng)提出了增強(qiáng)型的 通信系統(tǒng)，其將以上所提到類型的移動設(shè)備與寬帶設(shè)備進(jìn)行整合，所述寬帶設(shè)備即能夠以 高比特流提供數(shù)字通信的設(shè)備，例如支持無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)的設(shè)備。已經(jīng)研發(fā)了所謂的移動自組網(wǎng)絡(luò)(MANET)，這是通常被稱作節(jié)點(diǎn)的移動設(shè)備的網(wǎng) 絡(luò)，所述移動設(shè)備以分布式或集中方式實(shí)施協(xié)調(diào)算法以便執(zhí)行傳統(tǒng)上由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所執(zhí) 行的功能，例如數(shù)據(jù)路由。所述移動設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)還可以在沒有任何外部基礎(chǔ)設(shè)施的情況下 進(jìn)行操作，但是它們并不向用戶提供關(guān)于其它用戶的位置的信息，并且因此它們并不提供 移動設(shè)備的相互定位，從而不適用于需要可能處于困境的用戶迅速定位的專業(yè)用途。在另一方面，包括定位裝置的移動無線電通信設(shè)備是已知的，所述定位裝置例如 全球定位系統(tǒng)(GPS)或較為簡單的射頻標(biāo)識符(RFID)標(biāo)簽。集成到GSM(全球移動通信系 統(tǒng))系統(tǒng)中的移動無線電通信設(shè)備也是已知的，并且其允許基于蜂窩電話所處小區(qū)的標(biāo)識 符來估計(jì)所述蜂窩電話的位置。例如，專利申請US6373430描述了一種便攜式GPS/無線電單元，其通過無線網(wǎng)絡(luò) 與至少一個發(fā)送指示自身位置的無線電信號的第二單元進(jìn)行通信。所述GPS/無線電單元 包括被配置為從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號的GPS接收器，被配置為接收所述第二單元發(fā)送的 無線電信號的無線電接收器，被配置為根據(jù)傳入的衛(wèi)星信號計(jì)算該單元的位置并且基于 傳入的無線電信號識別第二單元的位置的處理器，以及被配置為顯示第二單元的位置的屏 眷ο類似地，專利申請EP1162474描述了一種包括GPS類型的定位設(shè)備的便攜式裝置， 其能夠?qū)⑵渥陨懋?dāng)前的位置傳送給另一便攜式裝置。所述裝置還包括適于獲取地圖的設(shè)備 以及適于參考所述地圖顯示另一便攜式設(shè)備的當(dāng)前位置的屏幕。作為替代，專利申請EP1576386描述了一種配備以屏幕、鍵盤、無線通信裝置和GPS定位裝置的測繪(cartographic)定位設(shè)備。由此也包括EP1576386、EP116M74和 US6373430中所描述設(shè)備的已知移動設(shè)備，以及由移動設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所構(gòu)成的對應(yīng) 系統(tǒng)存在若干缺陷。特別地，在使用GPS系統(tǒng)的移動設(shè)備的情況下，定位由于采用了 GPS接 收器而是非常準(zhǔn)確的，然而這要求足夠的天空能見度以便能夠接收并關(guān)聯(lián)來自衛(wèi)星星座的 信號。反之亦然，在使用RFID標(biāo)簽的低成本移動設(shè)備的情況下，可能僅能夠在小的區(qū)域進(jìn) 行定位，原因在于RFID標(biāo)簽汲取很小的功率并且所發(fā)射的信號無法到達(dá)長于數(shù)米的距離。 最后，基于GSM網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)經(jīng)常受到相當(dāng)?shù)牟痪_性的影響，這使得它們不適用于專 業(yè)用途；此外，它們僅能夠通過電話公司來實(shí)現(xiàn)，原因在于GSM網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)映射并非是公眾常識。而且，在存在定位系統(tǒng)的情況下，無論是衛(wèi)星或陸地類型，本領(lǐng)域已知的移動設(shè)備 僅能夠確定其自身以及其它移動設(shè)備的地理位置。出于該原因，包括如以上所描述的那些 移動設(shè)備的通信和定位系統(tǒng)通常并不適于在封閉空間內(nèi)使用或者在沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方 使用。此外，以上所描述的系統(tǒng)對于存在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的緊密依賴使得它們不適于在緊急情況 下使用，在所述緊急情況下由于可能的網(wǎng)絡(luò)覆蓋中斷所導(dǎo)致的服務(wù)提供的不確定性是不能 被接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種至少部分克服了現(xiàn)有技術(shù)缺陷的移動通信和定位設(shè)備。本發(fā)明公開了一種如權(quán)利要求1所給出的移動通信和定位設(shè)備。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖利用非限定性的示例對其多個實(shí)施例進(jìn) 行描述，其中-圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信和定位設(shè)備的框圖；-圖2示出了多個移動通信和定位設(shè)備之間的連接方案的示例；-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例；-圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動通信和定位設(shè)備在其接收數(shù)據(jù)分組時所執(zhí)行的 步驟的示例性流程圖；-圖5示出了移動通信和定位設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸序列的示例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了包括微控制器單元2的移動通信和定位設(shè)備，其在此后被稱作移動設(shè) 備1，所述微控制器單元2連接有以下外圍設(shè)備GPS接收器3、遵循IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的 短程無線電接口 4(其優(yōu)選地在2. 4GHz的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻帶內(nèi)進(jìn)行操作、音頻接 口 5 (典型地包括耳機(jī)和麥克風(fēng)(圖1中未示出))、屏幕6、PTT推送按鈕7a、緊急推送按鈕 7b和本地時鐘8。除其它之外，微控制器單元2被設(shè)置為與所述外圍設(shè)備進(jìn)行協(xié)作而支持以下功 能創(chuàng)建移動設(shè)備群、追蹤移動設(shè)備、處理群呼叫、發(fā)信號通知緊急情況以及對通信進(jìn)行加 密。
特別地，移動設(shè)備群能夠通過給每個移動設(shè)備指定唯一標(biāo)識符來創(chuàng)建。從實(shí)際觀 點(diǎn)來看，可以通過使用外部編程設(shè)備向移動設(shè)備1指定標(biāo)識符，所述外部編程設(shè)備例如執(zhí) 行適于將所述標(biāo)識符加載到微控制器單元2中的配置軟件的計(jì)算機(jī)。這種分配可以根據(jù)已 知技術(shù)來進(jìn)行，并且因此將不進(jìn)行進(jìn)一步的描述。移動設(shè)備的追蹤通過微控制器單元2所執(zhí)行的追蹤算法來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將參考圖2 的示例對該算法進(jìn)行描述，其中圖2示出了八個移動設(shè)備1的群100，為了簡要以附圖標(biāo)記 10-80來指示所述移動設(shè)備。給定移動設(shè)備10-80的群100，所述追蹤算法允許每個移動設(shè) 備10-80確定其它移動設(shè)備10-80的相對位置。圖2示出了移動設(shè)備10如何實(shí)施追蹤算法，所述算法也由其余的移動設(shè)備20-80 以相同方式實(shí)施。根據(jù)所述追蹤算法，移動設(shè)備10在微控制器單元2內(nèi)存儲包含關(guān)于其它 移動設(shè)備20-80的信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。特別地，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含移動設(shè)備10已知的每個移 動設(shè)備20-80的一個條目，即在所圖示的示例中，移動設(shè)備10具有關(guān)于移動設(shè)備20-80的 信息。每個條目包含關(guān)于對應(yīng)移動設(shè)備的信息。此外，移動設(shè)備10將已知移動設(shè)備(在該 示例中假設(shè)為所有的移動設(shè)備20-80)劃分為三個類別。-第一類，包括能夠直接被移動設(shè)備10聯(lián)系到(reach)的移動設(shè)備20和30，即它 們能夠與移動設(shè)備10交換電磁信號并且由此能夠與之直接通信；-第二類，包括能夠由移動設(shè)備10通過中介移動設(shè)備的調(diào)解間接聯(lián)系到的移動設(shè) 備40、50和60，它們在空間中如此布置以便在移動設(shè)備10和所考慮的移動設(shè)備40、50和 60之間形成對應(yīng)路徑Cl、C2和C3，其中每條路徑C1、C2和C3由一連串中介移動設(shè)備(分 別為移動設(shè)備20、移動設(shè)備30以及移動設(shè)備30和移動設(shè)備50)而形成，每個中介移動設(shè)備 能夠直接與所述一連串設(shè)備內(nèi)的之前移動設(shè)備和下一個移動設(shè)備直接進(jìn)行通信；-第三類，包括無法被移動設(shè)備10直接或間接聯(lián)系到的移動設(shè)備70和80，即它們 無法與之進(jìn)行通信，但是基于之前的信息是已知的，如以下將要更為詳細(xì)的描述的。每個條 目中所包含的信息取決于對應(yīng)移動設(shè)備20-80所屬的類別。然而，一些條信息可以在每個 條目中獲得，諸如對應(yīng)移動設(shè)備20-80的標(biāo)識符、警報(bào)狀態(tài)指示、最新估計(jì)的對應(yīng)移動設(shè) 備的絕對位置(如果可獲得)以及時間戳，所述時間戳的含義將在隨后進(jìn)行解釋。對于屬于第一類的移動設(shè)備(移動設(shè)備20和30)而言，所述條目還包含移動設(shè)備 20、30與移動設(shè)備10的相對距離估計(jì)。對于屬于第二類的移動設(shè)備(移動設(shè)備40、50和60)而言，所述條目包含最短路 徑長度，所述長度被表達(dá)為構(gòu)成所述最短路徑的中介移動設(shè)備的數(shù)目。對于屬于第三類的移動設(shè)備(移動設(shè)備70和80)而言，沒有可獲得的其它信息。圖3示出了參考圖2所示的連接方案的移動設(shè)備10的所描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可能實(shí) 施方式的定性示例。為了定位移動設(shè)備20-80并且向所述移動設(shè)備20-80發(fā)送其自身數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)中所包含的信息，移動設(shè)備10定期發(fā)射數(shù)據(jù)分組，例如以近似一秒的周期。所述數(shù)據(jù) 分組，或者更精確地，與其相對應(yīng)的電磁信號，以不同的發(fā)射功率Pe循環(huán)發(fā)射。每個數(shù)據(jù)分組包含以下數(shù)據(jù)-移動設(shè)備10的標(biāo)識符；-被表示為離散功率級別的發(fā)射該數(shù)據(jù)分組所用的發(fā)射功率Pe；-如果可以獲得，最新估計(jì)的移動設(shè)備10的絕對位置，其通過任意已知的定位技術(shù)來獲得，典型地通過使用設(shè)備自身的GPS接收器3 ；-用戶通過按壓緊急推送按鈕7b而使移動設(shè)備10可能已經(jīng)處于其中的警報(bào)狀態(tài) 的指示。除了以上信息之外，數(shù)據(jù)分組還包含從以上所描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的與移動設(shè) 備相關(guān)的附加信息。在能夠直接聯(lián)系到移動設(shè)備10的移動設(shè)備20、30的情況下，對于每個所考慮的移 動設(shè)備20、30而言，以上所提到的附加信息包括-移動設(shè)備10和所考慮的移動設(shè)備20、30之間的最新估計(jì)的距離；-在計(jì)算所述估計(jì)的時刻和數(shù)據(jù)分組的傳輸時刻之間所經(jīng)過的時間間隔；-如果可以獲得，所考慮的移動設(shè)備20、30的絕對位置；和-關(guān)于所考慮的移動設(shè)備20、30的可能警報(bào)狀態(tài)的指示。在能夠間接聯(lián)系到移動設(shè)備10的移動設(shè)備40、50、60的情況下，對于其中的每個 而言，以上所提到的附加信息包括-移動設(shè)備10和所考慮的移動設(shè)備40-60之間最新的最短路徑的長度；-能間接聯(lián)系到的移動設(shè)備40-60發(fā)送第一中間移動設(shè)備所使用的數(shù)據(jù)分組以便 在其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建對應(yīng)條目的時刻與移動設(shè)備10傳輸所述數(shù)據(jù)分組的時刻之間所 經(jīng)過的時間間隔；-如果可以獲得，所考慮的移動設(shè)備40-60的絕對位置；和-關(guān)于所考慮的移動設(shè)備40-60的可能警報(bào)狀態(tài)的指示。最后，在無法直接或間接聯(lián)系到的移動設(shè)備70、80的情況下，對于其中的每個而 言，以上所提到的附加信息包括-關(guān)于所考慮的移動設(shè)備70、80的無法聯(lián)系狀況的指示；-從移動設(shè)備10接收包含至少一條關(guān)于所考慮的移動設(shè)備70、80的信息的最后數(shù) 據(jù)分組起所經(jīng)過的時間間隔；和-如果可以獲得，移動設(shè)備10所知的所考慮的移動設(shè)備70、80最后的絕對位置。移動設(shè)備10周期性地傳送以上所描述類型的數(shù)據(jù)分組。當(dāng)能直接聯(lián)系到的移動 設(shè)備(此后也稱作發(fā)送方移動設(shè)備；在圖2的示例中，為移動設(shè)備20和30)接收這些分組 時，如以下將要描述的，它們將基于分組內(nèi)容更新其自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，屬于群100的 移動設(shè)備10-80將對關(guān)于其空間位置的信息進(jìn)行廣播，以每個移動設(shè)備10-80將了解其它 移動設(shè)備10-80的位置的方式彼此進(jìn)行協(xié)作。仍然參見圖2，以下將對移動設(shè)備10-80在它們接收數(shù)據(jù)分組時所執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)更新過程進(jìn)行描述。為了簡要，以下描述將指代移動設(shè)備20所執(zhí)行的更新過程，其余的 移動設(shè)備10、30-80也將執(zhí)行該相同的過程。此外，還將要假設(shè)移動設(shè)備20所接收的數(shù)據(jù) 分組由移動設(shè)備10所發(fā)送，并且其包含關(guān)于移動設(shè)備30和50的信息，特別是關(guān)于以下事 實(shí)的信息移動設(shè)備10能夠被移動設(shè)備30直接聯(lián)系到以及移動設(shè)備10能夠由移動設(shè)備 50通過一條路徑間接聯(lián)系到，所述路徑包括一個中間單元，即移動設(shè)備30。還將要假設(shè)所 述數(shù)據(jù)分組由移動設(shè)備10以發(fā)射功率Pe所發(fā)射并且由移動設(shè)備以接收功率1\所接收。如圖4所示，在已經(jīng)在特定的接收時刻接收到所述數(shù)據(jù)分組之后，移動設(shè)備20根 據(jù)所述數(shù)據(jù)分組中所包含的標(biāo)識符來識別移動設(shè)備10并且利用以下步驟更新其自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-通過使用其自身的本地時鐘8，它計(jì)算(塊190)數(shù)據(jù)分組的接收時刻；-通過這里沒有描述的已知技術(shù)，它基于與數(shù)據(jù)分組中所指出的發(fā)射功率P6和移 動設(shè)備20所確定的接收功率P,之差相等的功率衰減ΔΡ計(jì)算(塊200)其自身和移動設(shè) 備10之間的估計(jì)距離；-它將移動設(shè)備10歸類(塊210)為可直接聯(lián)系到；-它通過更新之前的條目(塊220)或者通過創(chuàng)建新的條目(塊230)將其自身與 移動設(shè)備10之間的估計(jì)距離存儲(塊220、230)到其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)條目中，并且將 指示所述數(shù)據(jù)分組的接收時刻的時間戳輸入到所述(新的或被更新的)條目中；-它基于所述數(shù)據(jù)分組中所包含的關(guān)于移動設(shè)備30和50的信息，通過從分組接收 時刻減去數(shù)據(jù)分組自身中所包含的相應(yīng)時間間隔來計(jì)算生成時刻(塊M0)，即所述信息所 指的時刻，所述時間間隔指示分組傳輸和所述信息的生成之間所經(jīng)過的時間；-對于其信息包含在所述數(shù)據(jù)分組中的每個移動設(shè)備30、50而言，它驗(yàn)證(塊 250)其自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中對應(yīng)條目的存在；并且-如果沒有匹配的條目，則它將創(chuàng)建一個(塊沈0)，將所考慮的移動設(shè)備30、50歸 類(塊270)為可間接聯(lián)系到，并且輸入(塊觀0、四0)關(guān)于路徑長度(圖4中的1)和之前 所計(jì)算的生成時刻的信息。所述路徑長度信息取決于所考慮的移動設(shè)備30、50的類型對 于移動設(shè)備30而言，關(guān)于最短路徑長度的信息將被設(shè)置為1 (塊觀0)；對于移動設(shè)備50而 言，關(guān)于最短路徑的信息將通過對分組中所指出的數(shù)值增加1個單位而被設(shè)置為2 (圖4中 稱作Ip)；-反之亦然，如果已經(jīng)存在匹配條目，則它將生成時刻與所述條目中所包含的時間 戳進(jìn)行比較(塊300)，并且它隨后將僅在以下情況下對所述條目進(jìn)行更新(塊310)-i)如果生成時刻在所述條目中所包含的時間戳之后；或者_(dá)ii)如果生成時刻與所述時間戳相匹配，并且ii. a)對于能夠被移動設(shè)備10直接 聯(lián)系到的移動設(shè)備30而言，如果對應(yīng)的條目指出移動設(shè)備30之前能夠通過長于1的最短 路徑被間接聯(lián)系到，或者ii. b)對于能夠被移動設(shè)備10間接聯(lián)系到的移動設(shè)備50而言，如 果被增加1個單位的數(shù)據(jù)分組中所指出的最短路徑長度短于對應(yīng)條目中所存儲的最短路 徑長度；-如果可以獲得，它存儲(塊320)關(guān)于移動設(shè)備10以及移動設(shè)備30-80這二者的 絕對位置的信息；-它存儲(塊330)關(guān)于處于警報(bào)狀態(tài)下的任意移動設(shè)備的信息。如果移動設(shè)備20在長于特定閾值的時間內(nèi)沒有接收到包含關(guān)于移動設(shè)備10、 30-80的信息的數(shù)據(jù)分組，則移動設(shè)備20將通過將這樣的移動設(shè)備10、30-80歸類為無法聯(lián) 系來更新其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的對應(yīng)條目。換句話說，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每個條目的時間戳指示相對于本地時鐘所計(jì)算的對應(yīng) 信息所指代的時刻。實(shí)際上，對于能直接聯(lián)系到的移動設(shè)備而言，所述時間戳指示數(shù)據(jù)分組 的接收時刻。反之亦然，對于能間接聯(lián)系到的移動設(shè)備而言，所述時間戳指示最短路徑的 第一設(shè)備從所考慮的移動設(shè)備接收數(shù)據(jù)分組的時刻，即假設(shè)可以忽略傳播時間的情況下所 考慮的移動設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)臅r刻，所述數(shù)據(jù)分組用于確定隨后要沿所述最短路徑傳播的信息ο作為示例，圖3示出了三個移動設(shè)備10、20、30，每個移動設(shè)備10、20、30最初都不
具有關(guān)于其它移動設(shè)備的位置的信息。還假設(shè)移動設(shè)備10、20、30被配置為只要它們接收 到數(shù)據(jù)分組就計(jì)算它們與發(fā)送方移動設(shè)備之間的估計(jì)距離，并且該數(shù)據(jù)分組的傳播時間是 可以忽略的。假設(shè)移動設(shè)備10在時間t0發(fā)送(實(shí)線)僅由移動設(shè)備20所接收的第一數(shù)據(jù)分 組，移動設(shè)備20接著通過輸入與移動設(shè)備10相關(guān)的條目并且將估計(jì)距離與之相關(guān)聯(lián)而基 于所述第一數(shù)據(jù)分組更新其自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；與所述條目相關(guān)聯(lián)的時間戳將由此成為所述 分組的接收時刻，即時間to。隨后，在時間tl，移動設(shè)備20發(fā)送(虛線)第二數(shù)據(jù)分組，所述第二數(shù)據(jù)分組包 含指示移動設(shè)備10在等于tl-tO的時間Δ t被移動設(shè)備20直接聯(lián)系到的信息。所述第二 數(shù)據(jù)分組僅由移動設(shè)備30所接收，例如由于移動設(shè)備10已經(jīng)移動并且無法再被移動設(shè)備 20聯(lián)系到。基于所述第二數(shù)據(jù)分組，移動設(shè)備30通過為移動設(shè)備20創(chuàng)建條目來更新其自 身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述條目包括其自身與移動設(shè)備20之間的估計(jì)距離以及等于時間tl’的時 間戳，即參考其自身本地時鐘所確定的所述數(shù)據(jù)分組的接收時刻。換句話說，時間tl’是時 間tl根據(jù)移動設(shè)備30的本地時鐘的表示形式。此外，移動設(shè)備30還為移動設(shè)備10創(chuàng)建 條目，其中其存儲間接連接并且設(shè)置最短路徑1以及對應(yīng)于時間t0’= tr-At的時間戳。 這省去了對移動設(shè)備的本地時鐘進(jìn)行同步的需要，而仍然在每個移動設(shè)備中保留了正確的 事件連續(xù)。以上所描述的追蹤算法的實(shí)施方式允許移動設(shè)備10-80獲得關(guān)于其它移動設(shè)備 10-80的位置的信息，通過使用無線電接口 4，可能利用已知技術(shù)進(jìn)行移動設(shè)備10-80之間 的通信，并且對于音頻通信而言，使用音頻接口 5進(jìn)行所述通信，所有這些都與相應(yīng)的微控 制器單元2進(jìn)行協(xié)作。當(dāng)移動設(shè)備10正常運(yùn)行時，關(guān)于其它移動設(shè)備10-80的(絕對或相對)位置的信 息被顯示在屏幕6上。如果所接收的數(shù)據(jù)分組包含與移動設(shè)備的警報(bào)狀態(tài)相關(guān)的信息，則 微處理器單元2將控制音頻接口 5和/或屏幕6以便生成聲音和/或視覺警告。微處理器 單元2可以被如此配置以便在已經(jīng)超過預(yù)先確定的時間限制之后中止所述警告信號。同 樣，微處理器單元2可以有益地被如此配置以便在其檢測到存在任意被歸類為不能聯(lián)系到 的移動設(shè)備時也生成所述信號。就群呼叫管理而言，以上所描述類型的移動設(shè)備共享通信信道，即它們通過使用 相同的頻帶彼此進(jìn)行通信，從而它們除了彼此監(jiān)視之外還能夠交換數(shù)據(jù)(例如，音頻數(shù) 據(jù))。此外，通過共享通信信道，每個移動設(shè)備能夠根據(jù)點(diǎn)-多點(diǎn)的呼叫方案向所有其它移 動設(shè)備廣播信息，例如通過內(nèi)置音頻接口 5所生成的語音信息。所述廣播傳輸由用戶通過按壓PTT推送按鈕7a來發(fā)起，并且取決于使用所述通信 信道的可能性，即實(shí)際的頻帶可用性。實(shí)際上，由于共享的通信信道就定義而言具有有限頻 帶，所以單個移動設(shè)備對所述通信信道的使用機(jī)會依據(jù)仲裁算法進(jìn)行仲裁。作為示例，可以使用仲裁算法，移動設(shè)備根據(jù)該算法以預(yù)先確定的次序每次一個 地使用通信信道，所述移動設(shè)備已經(jīng)被指定不同的優(yōu)先級等級。仍然作為示例，仲裁算法可 以通過向處于緊急狀態(tài)的移動設(shè)備授予高優(yōu)先級來動態(tài)改變所述次序，由此考慮到在需要時的快速警告。在多個設(shè)備處于緊急狀態(tài)的情況下，將依據(jù)預(yù)先確定的次序?qū)@些設(shè)備對 通信信道的使用機(jī)會進(jìn)行處理，即就像這些設(shè)備沒有處于警報(bào)狀態(tài)中那樣，從而對通信信 道的使用機(jī)會將反映預(yù)先確定的優(yōu)先級等級。出于安全的原因，移動設(shè)備之間的通信可以通過使用已知的加密技術(shù)進(jìn)行加密， 其將不在這里進(jìn)行描述。在包括多個如之前所描述的移動設(shè)備的系統(tǒng)中，即使不存在固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每 個移動設(shè)備也與其它移動設(shè)備進(jìn)行通信以便協(xié)作地生成關(guān)于系統(tǒng)自身的組成以及移動設(shè) 備的位置的信息。此外，所描述移動設(shè)備的等同(即，非分級的)屬性使得以上所提到的系 統(tǒng)相對于單個移動設(shè)備的任意故障是有彈性的(resilient)。最后，這里所描述的通信和定位設(shè)備1顯然可以進(jìn)行改變和變化而不會背離所附 權(quán)利要求所給出的本發(fā)明的范圍。特別地，GPS接收器3可以被不同定位系統(tǒng)所替代，例如 Galileo系統(tǒng)。同樣，緊急推送按鈕7b可以被另一種功能相同的緊急發(fā)信號通知設(shè)備所替 代，例如語音識別設(shè)備。此外，根據(jù)特定實(shí)施例，PTT推送按鈕7a和音頻接口 5可以被省略， 移動設(shè)備1的所述實(shí)施例僅允許用戶通知緊急狀態(tài)。最后，屏幕6也可以被省略。
1權(quán)利要求
1.被配置為用于與多個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)進(jìn)行協(xié)作的移動通信和定位設(shè)備(1)， 包括-處理單元⑵；-適于包含多個條目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個條目包含關(guān)于對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的信 息和對應(yīng)時間戳；-用于在相應(yīng)傳輸時刻發(fā)送數(shù)據(jù)分組的裝置G)，每個數(shù)據(jù)分組包含指示對應(yīng)移動網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備(10-80)的位置的位置數(shù)據(jù)；-用于在使用時接收由屬于所述多個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的發(fā)送方移動設(shè)備 (10-80)所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的裝置⑷；以及-用于基于所述數(shù)據(jù)分組中所包含的所述位置數(shù)據(jù)確定對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的 相對位置的裝置(190-310)。
2.如權(quán)利要求1所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述處理單元(2)包括用于計(jì) 算距所述發(fā)送方移動設(shè)備(10-80)的估計(jì)距離的裝置000)，所述估計(jì)距離是在對應(yīng)的計(jì) 算時刻計(jì)算的。
3.如權(quán)利要求2所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中每個數(shù)據(jù)分組包含指示相應(yīng)發(fā) 射功率Pe的功率數(shù)據(jù)，并且所述估計(jì)距離是基于所述數(shù)據(jù)分組中所包含的功率數(shù)據(jù)計(jì)算 的。
4.如權(quán)利要求3所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中通過確定與接收的數(shù)據(jù)分組相 關(guān)聯(lián)的接收功率&并且通過計(jì)算與所述發(fā)射功率Pe和所述接收功率&之差相等的功率衰 減ΔP來計(jì)算所述估計(jì)距離。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以以 下方式進(jìn)行配置，以使得每個條目中所包含的所述關(guān)于對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的信息 包括-距所述發(fā)送方移動設(shè)備(10-80)的估計(jì)距離，指示包含用于計(jì)算所述估計(jì)距離的功 率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組的接收時刻的對應(yīng)時間戳；-在第一移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)屬于一連串移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)并且能通過所述一 連串設(shè)備間接聯(lián)系到的情況下的最短路徑長度(Cl，C2，C3)，指示所述第一移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (10-80)生成數(shù)據(jù)分組的時刻的對應(yīng)時間戳。
6.如權(quán)利要求5所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中每個數(shù)據(jù)分組進(jìn)一步包括用于 每個位置數(shù)據(jù)的時間指示，并且其中每個位置數(shù)據(jù)包括-在能直接聯(lián)系到的情況下的距相應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的估計(jì)距離，指示包含用 于計(jì)算所述估計(jì)距離的功率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組的接收時刻與所述數(shù)據(jù)分組的傳輸時刻之間 所經(jīng)過時間的對應(yīng)時間指示；-在第一移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)屬于一連串移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)并且能通過所述一 連串設(shè)備間接聯(lián)系到的情況下的最短路徑長度(C1，C2，C3)，指示所述生成時刻與所述傳輸 時刻之間所經(jīng)過時間的對應(yīng)時間指示。
7.如權(quán)利要求5或6所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述用于確定相對位置的 裝置(190-310)包括-用于確定每個數(shù)據(jù)分組的接收時刻的裝置(190)；-用于為所述數(shù)據(jù)分組中所包含的位置數(shù)據(jù)所識別的每個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)計(jì)算 與接收時刻和對應(yīng)時間指示之差相等的時間戳的裝置O40)；-用于驗(yàn)證所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否包括與所述識別的移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)相關(guān)的條目的 裝置(250)；-用于生成新條目的裝置060)，其在不存在用于所述識別的移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的 條目的情況下被激活，并且其把被增加一個單位的最短路徑長度和所述時間戳與所述識別 的移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)相關(guān)聯(lián)；-用于將計(jì)算的時間戳與存儲的時間戳進(jìn)行比較的裝置(300，310)，其在用于所述識 別的移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的所述條目已經(jīng)存在并且包含所述存儲的時間戳的情況下被 激活，并且用于在所述計(jì)算的時間戳處于所述存儲的時間戳之后的情況下更新所述條目。
8.如權(quán)利要求7所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述比較裝置(300，310)還將 在所述計(jì)算的時間戳與所述存儲的時間戳相匹配并且所述數(shù)據(jù)分組指示短于所述條目中 所包含的最短路徑長度的最短路徑的情況下更新所述條目。
9.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，進(jìn)一步包括適于估計(jì)移動 通信和定位設(shè)備(1)自身的絕對位置的定位裝置(3)。
10.如權(quán)利要求9所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述數(shù)據(jù)分組包括對應(yīng)移動網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備(10-80)的所估計(jì)的絕對位置。
11.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的移動通信和定位設(shè)備(10)，進(jìn)一步包括用于發(fā)信號 通知警報(bào)狀態(tài)的裝置(7b)。
12.如權(quán)利要求11所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述數(shù)據(jù)分組包括對應(yīng)移動 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的所述警報(bào)狀態(tài)的指示。
13.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，進(jìn)一步包括用于顯示所 述移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的位置的裝置(6)。
14.如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的移動通信和定位設(shè)備(1)，其中所述用于發(fā)送數(shù)據(jù) 分組的裝置(4)和所述用于接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的裝置(4)在限定通信信道的相同頻帶 內(nèi)進(jìn)行操作。
15.包括多個如之前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的移動通信和定位設(shè)備(10-80)的移動通信 系統(tǒng)(100)。
16.包括多個如權(quán)利要求14所述的移動通信和定位設(shè)備(10-80)的移動通信系統(tǒng) (100)，其中所述移動通信和定位設(shè)備(10-80)依據(jù)仲裁算法取得對所述通信信道的使用 機(jī)會。
17.如權(quán)利要求16所述的移動通信系統(tǒng)(100)，其中所述仲裁算法根據(jù)所述移動通信 和定位設(shè)備(10-80)是否處于警報(bào)狀態(tài)而向所述移動通信和定位設(shè)備(10-80)指定不同的 優(yōu)先級等級。
18.一種用于定位移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的方法，包括步驟-構(gòu)建適于包含多個條目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個條目包含關(guān)于對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80) 的信息和對應(yīng)時間戳；-在相應(yīng)傳輸時刻發(fā)送數(shù)據(jù)分組，每個數(shù)據(jù)分組包含指示對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80) 的位置的位置數(shù)據(jù)；-接收移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組；以及-基于所述數(shù)據(jù)分組中所包含的所述位置數(shù)據(jù)來確定(190-310)對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (10-80)的相對位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動通信和定位設(shè)備(1)，其與多個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)協(xié)作并且包括處理單元(2)；包含多個條目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個條目包含關(guān)于對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的信息和對應(yīng)時間戳；用于在相應(yīng)傳輸時刻發(fā)送數(shù)據(jù)分組的單元(4)，每個數(shù)據(jù)分組包含指示對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的位置的位置數(shù)據(jù)；用于接收由屬于所述多個移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的發(fā)送方移動設(shè)備(10-80)所發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的單元(4)；以及用于基于所述數(shù)據(jù)分組中所包含的位置數(shù)據(jù)確定對應(yīng)移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(10-80)的相對位置的單元(190-310)。
文檔編號H04W64/00GK102084700SQ200980121914
公開日2011年6月1日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者C·巴爾貝里斯, G·卡普托, G·馬爾納蒂, P·魯奧魯伊 申請人:西斯維爾科技有限公司