Система и способ интеграции беспроводной компьютерной сети в технологию определения местоположения - RU2358276C2

Чертежи

Описание

Предшествующий уровень техники

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к интеграции технологии беспроводной компьютерной сети в определение местоположения, а более конкретно к использованию точек доступа к беспроводной компьютерной сети как дополнительного источника информации о местоположении, чтобы дополнить или заменить ту информацию, которая предоставляется более традиционными источниками, например GPS, особенно в средах, где традиционные способы, такие как GPS, демонстрируют пониженную эффективность.

Описание предшествующего уровня техники

Для определения местоположения мобильного устройства используется ряд различных технологий. Одна известная технология использует спутники в группировке спутников глобальной системы позиционирования (GPS). GPS-приемник обнаруживает сигналы от множества спутников GPS и вычисляет местоположение GPS-приемника. Если обнаружено достаточное число спутников, и качество сигнала хорошее, GPS-приемник может выполнить высокоточное определение местоположения.

При некоторых условиях принятые GPS-сигналы могут быть недостаточными для точного определения местоположения. В альтернативном варианте, иногда упоминаемом как мобильное вспомогательное определение местоположения, данные, обнаруженные GPS-приемником, передаются через сеть связи серверу позиционирования или модулю определения местоположения (PDE). PDE использует данные, предоставленные мобильным GPS-приемником вместе с другими связанными с местоположением данными, чтобы определить местоположение GPS-приемника в момент времени, когда данные были первоначально приняты GPS-приемником. PDE может определить местоположение GPS-приемника с высокой степенью точности при оптимальных условиях прохождения GPS-сигнала.

При неблагоприятных условиях работы или в присутствии помех GPS-приемник может не иметь возможности обнаруживать сигналы от достаточного числа спутников, или эти сигналы могут быть затронуты источниками ошибок, например, эффектом многолучевого распространения сигнала или снижением точности, делающих точное определение местоположения затруднительным. Природные препятствия, такие как деревья и горы, могут блокировать или отклонять сигналы от спутников GPS. Созданные человеком препятствия, такие как здания и мосты, могут также влиять на сигналы от спутников GPS. При таких обстоятельствах основанное на GPS-приемнике позиционирование может быть объектом значительной ошибки. Эта проблема является еще более ярко выраженной, если GPS-приемник используется в помещении. Стены здания, металлические конструкции и нечто подобное могут сильно ослаблять сигналы от спутников GPS, таким образом делая точное определение местоположения очень затруднительным.

Поставщики беспроводных услуг разработали альтернативную технологию для определения местоположения, которая не зависит от сигналов GPS. В беспроводной системе связи, иногда именуемой как сотовая или сотовая телефонная система, мобильное устройство принимает сигналы от одной или более базовых приемо-передающих станций (BTS). Типичная BTS имеет зону покрытия, иногда называемую как сота, которая приблизительно похожа либо на окружность с BTS, расположенной приблизительно в центре окружности, либо, в альтернативном варианте, на некоторый сектор такой окружности. Используя известные технологии, для PDE возможно определить, что мобильное устройство расположено в зоне покрытия конкретной BTS, а, в некоторых случаях, в пределах одной или более BTS. Если зона покрытия BTS большая, определение местоположения является менее точным. Наоборот, если зона покрытия маленькая, определение местоположения является более точным.

Типичная BTS использует многоэлементную антенную решетку, чтобы подразделять соту на сектора. Например, конкретная сота может иметь три сектора приблизительно равного размера. Используя технологии, описанные выше, возможно определить местоположение мобильного устройства не только в конкретной соте, но и в конкретном секторе этой соты. Кроме того, возможно сделать грубое определение расстояния между мобильным устройством и BTS на основе факторов, таких как интенсивность сигнала или время задержки принятого сигнала.

Например, в одном осуществлении, таком как беспроводная система с множественным доступом с кодовым разделением канала (CDMA), канал пилот-сигнала передается посредством каждой BTS. Канал пилот-сигнала позволяет беспроводному сотовому телефону получать правильную синхронизацию и опорную частоту; пилот-сигналы также могут быть использованы для того, чтобы вычислить смещение фазы, которое, когда объединено с информацией о задержке или с информацией о смещении от множества BTS, может быть использовано для того, чтобы вычислить местоположение. Сравнения уровней сигналов между множеством BTS также используются для того, чтобы определить, когда передать обслуживание мобильного устройства другой BTS. Множество пилот-сигналов могут также быть использованы для того, чтобы произвести трилатерацию местоположения мобильного устройства, или одиночный пилот-сигнал используется для того, чтобы определить местоположение в конкретной соте и/или в конкретном секторе в этой соте. В некоторых технологиях показатель интенсивности принятого сигнала (RSSI) может также быть вычислен с использованием известных технологий и использоваться для того, чтобы определить примерное расстояние между мобильным устройством и BTS. Однако точность такого определения ограничена свойственными неточностями в системе измерения, описанной выше.

Система GPS определения местоположения является высокоточной, но не предусматривает надежное определение местоположения в зонах, где чистый прием спутниковых сигналов невозможен, например, в помещении. Система беспроводной связи, такая как система CDMA, описанная выше, может предоставлять лучшую надежность в обнаружении сигналов, но часто менее точна, чем система GPS.

Таким образом, существует необходимость в данной области техники в улучшенной системе определения местоположения, которая позволяет улучшенное определение местоположения при нахождении в помещении, это определение является менее подверженным влиянию отклонения сигнала, эффекта многолучевого распространения и ослаблению, и в дальнейшем способно предоставить основанные на местоположении услуги потребителю. Настоящее изобретение предоставляет это и другие преимущества, как будет очевидно из последующего детального описания и сопровождающих чертежей.

Краткая сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к системе и способу определения местоположения и поставке основанных на местоположении услуг, использующих мобильное устройство связи. В одном варианте осуществления система включает в себя приемопередатчик беспроводной сети, сконфигурированный так, чтобы осуществлять связь с беспроводной точкой доступа к сети, с приемопередатчиком, принимающим данные от точки доступа. Модуль определения местоположения определяет местоположение мобильного устройства связи на основе данных, принятых от точки доступа, или некоторой комбинации таких данных и данных из других источников, таких как GPS. Дисплей на мобильном устройстве связи отображает данные на основе определенного местоположения.

Отображаемые данные могут быть данными о местоположении, относящимися к местоположению мобильного устройства связи. Альтернативно, отображенные данные могут быть информацией не о местоположении, например, информацией о продажах, объявлениями и подобной информацией, связанной с магазином, расположенным в непосредственной близости от определенного местоположения мобильного устройства связи.

В одном варианте осуществления приемопередатчик передает запрос беспроводной точке доступа на информацию не о местоположении на основе определенного местоположения мобильного устройства связи. Такая информация может, например, включать в себя запрос информации о продажах или помощи в магазине, расположенном в непосредственной близости от определенного местоположения мобильного устройства связи.

В одном варианте осуществления приемопередатчик беспроводной компьютерной сети сконфигурирован для работы в соответствии с промышленным стандартом IEEE 802.11, стандартом беспроводной сети. Устройство связи может дополнительно содержать приемник глобальной системы позиционирования (GPS) для того, чтобы принимать данные от множества спутников GPS, с модулем определения местоположения, использующим данные, принимаемые от спутников GPS для того, чтобы определять местоположение мобильного устройства связи.

Система может дополнительно содержать беспроводной телефонный приемник для того, чтобы принимать сигналы связи от базовой приемопередающей станции, с модулем определения местоположения, использующим сигналы связи от базовой приемопередающей станции для того, чтобы определять или помогать в определении местоположения мобильного устройства связи. В одном варианте осуществления беспроводной телефонный приемник сконфигурирован для работы множественного доступа с кодовым разделением канала (CDMA) с сигналами связи от базовой приемопередающей станции, являющимися сигналами контрольного канала CDMA.

В другом варианте осуществления мобильное устройство связи содержит GPS-приемник, беспроводной телефонный приемник и приемопередатчик беспроводной компьютерной сети. Модуль определения местоположения определяет местоположение мобильного устройства связи на основе данных, принимаемых от спутников GPS, если доступны с приемлемым диапазоном ошибок, сигналов связи от базовой приемопередающей станции, если доступны с приемлемым диапазоном ошибок, и данных, принимаемых из беспроводной точки доступа к сети. В одном варианте осуществления модуль определения местоположения может взвешивать данные о местоположении из всех источников, на основе которых источник информации считается наиболее достоверным для окончательного вычисления местоположения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - это схема, иллюстрирующая архитектуру системы связи, описанную в данном документе.

Фиг.2 - это функциональная блок-схема типичной мобильной станции, реализующей систему связи, описанную в данном документе.

Фиг.3 - это схема, иллюстрирующая зоны покрытия множества точек доступа к беспроводной компьютерной сети.

Фиг.4 иллюстрирует протокол связи для определения местоположения.

Фиг.5 иллюстрирует протокол связи для доставки основанных на местоположении услуг.

Фиг.6 и 7 вместе формируют блок-схему алгоритма, иллюстрирующего работу примерного варианта осуществления системы, описанной в данном документе.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на технологии для использования системы связи беспроводной компьютерной сети для определения местоположения и для доставки основанных на местоположении услуг. Система беспроводной компьютерной сети может быть объединена с другими технологиями определения местоположения, такими как глобальная система позиционирования (GPS) и трилатерация в сети связи. Примерное осуществление проиллюстрировано в системе 100, показанной на схеме фиг.1. Фиг.1 иллюстрирует работу системы 100 с мобильной станцией (MS) 102. MS 102 иногда упоминается как беспроводное устройство связи, сотовый телефон или другое позиционно-разрешаемое устройство. Как будет описано более детально ниже, MS 102 может функционировать как обычный сотовый телефон, GPS-приемник и вычислительное устройство компьютерной беспроводной сети.

При функционировании в качестве GPS-приемника, MS 102 функционирует обычным образом так, чтобы принимать сигналы связи от множества искусственных спутников (SV) 103 GPS.

При функционировании в качестве беспроводного сетевого вычислительного устройства MS 102 осуществляет связь с точкой 104 доступа к беспроводной компьютерной сети, иногда упоминаемой как радиомаяк. В типичном осуществлении точка доступа или радиомаяк 104 соединен с локальной вычислительной сетью (LAN) 106, которая, в свою очередь, соединена через сетевое соединение 108 с компьютерной сетью, такой как Интернет или автономной компьютерной сетью (не показана).

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, MS 102 также функционирует как сотовый телефон и осуществляет связь с базовой приемопередающей станцией (BTS) 110. MS 102 может быть обычным беспроводным телефоном для использования с различными известными протоколами связи, такими как множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), GSM, AMPS и т.п. Функционирование MS 102 в качестве сотового телефона хорошо известно в области техники, и нет необходимости описывать это в данном документе, за исключением того, что относится к интегрированной системе для определения местоположения и доставки основанных на местоположении услуг. Как могут понять специалисты в данной области техники, отдельная географическая область включает в себя множество BTS, распределенных по региону, чтобы обеспечить зону покрытия для сотового телефона. При функционировании MS 102 может осуществлять связь с одной или более BTS. Однако, ради простоты на фиг.1 иллюстрируется только BTS 110.

BTS 110 соединена с центром коммутации мобильной связи (MSC) 112 через линию 114 связи. В свою очередь, MSC 112 соединена с различными другими компонентами системы, используя известную технологию. Например, MSC 112 соединена с телефонной сетью 118 общего пользования (PSTN) через линию 116 связи. MSC 112 также соединена с сетью 120 передачи данных. В типичном варианте осуществления сеть 120 может использовать протокол Интернета (IP), который хорошо известен в данной области техники. MSC 112 связана с сетью 120 через сетевой интерфейс, иногда упоминаемый как функция 124 межсетевого взаимодействия (IWF).

MSC 112 также связана с модулем 126 определения местоположения (PDE). Специалисты в данной области техники оценят, что PDE 126 часто используется в процессе, известном как сетевое вспомогательное MS-вспомогательное или определение местоположения с помощью мобильной связи. В этом режиме работы PDE 126 может принимать относящиеся к местоположению данные от MS 102, BTS 110 и MSC 112. Данные от MS 102 могут содержать данные GPS или сигналы управления связью, например, данные, полученные из контрольного канала (канала пилот-сигналов). PDE 126 анализирует различные фрагменты связанных с местоположением данных и определяет местоположение MS 102 в момент времени, когда связанные с местоположением данные были сформированы. PDE ретранслирует определение местоположения назад к MS 102 через BTS 110 или посылает данные определения местоположения другим запрашивающим объектам, как соответствующим, через центр 128 мобильного позиционирования (MPC).

MPC 128 работает известным образом для управления доступом к PDE 126 и для аутентификации запросов позиционирования. PDE 126 может осуществлять связь с MSC 112 через MPC 128. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, MPC 128 соединен с сетью 120. MPC 128 может осуществлять связь с MSC 112 через сеть 120 или через прямую линию связи (не показана).

Также на фиг.1 проиллюстрирована географическая информационная система (GIS) 130, которая соединена с сетью 120. GIS 130 является базой данных для доступа к информации для основанных на местоположении услуг. Как будет описано более детально ниже, местоположение MS 102 может быть определено с использованием PDE 126 или из данных о местоположении, относящихся к радиомаяку 104. Когда местоположение MS 102 определено, GIS 130 может получить доступ к базе данных, чтобы определить, какие услуги доступны для текущего местоположения MS 102. Примеры основанных на местоположении услуг предоставлены ниже.

Также на фиг.1 проиллюстрирован сервер 132 розничных услуг. Как будет описано более детально ниже, сервер 132 розничных услуг может предоставлять информацию для визуального отображения на MS 102 для розничных услуг, ближайших к местоположению MS 102.

MS 102 проиллюстрирована более детально на функциональной блок-схеме фиг.2. В типичном варианте осуществления MS 102 содержит сотовый передатчик 140 и сотовый приемник 142. Сотовый передатчик 140 и сотовый приемник 142 могут иногда быть объединены в единый сотовый приемопередатчик 144, проиллюстрированный штриховыми линиями на фиг.2. Сотовая антенна 146 соединена с сотовым передатчиком 140 и сотовым приемником 142. Специалисты в данной области техники оценят, что термин "сотовый" используется в общем смысле и предназначен, чтобы заключать в себе известные формы беспроводной телефонной связи. Например, усовершенствованная мобильная телефонная система (AMPS) является известной аналоговой системой связи, работающей на частоте приблизительно 800 мегагерц (МГц). Цифровые системы беспроводной связи могут также работать в диапазоне 800 МГц. Другие беспроводные телефонные устройства, иногда упоминаемые как устройства системы персональной связи (PCS), являются устройствами цифровой связи, которые работают в диапазоне 1900 МГц. Еще другие беспроводные устройства используют стандарт цифровой связи, известный как глобальная система мобильной связи (GSM). Термин «сотовый», используемый в данном документе, предназначен для того, чтобы заключать в себе эти стандарты связи и любую другую беспроводную телефонную технологию.

В типичном варианте осуществления MS 102 также содержит GPS-приемник 150, который соединен с GPS-антенной 152. GPS-приемник 150 и GPS-антенна 152 работают известным образом так, чтобы принимать сигналы от множества GPS SV 103 (см. фиг.1). Использование сигналов GPS для определения местоположения хорошо известно в данной области техники, и нет необходимости описывать это более детально в данном документе. Специалисты в области техники оценят, что определение местоположения, выполненное GPS-приемником 150, является высокоточным, если он принимает соответствующие сигналы от достаточного числа SV 103.

MS 102 также включает в себя передатчик 154 беспроводной компьютерной сети и приемник 156 беспроводной компьютерной сети. Передатчик 154 беспроводной компьютерной сети и приемник 156 беспроводной компьютерной сети могут быть объединены, чтобы сформировать приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети, проиллюстрированный штриховыми линиями на фиг.2. Передатчик 154 беспроводной компьютерной сети и приемник 156 беспроводной компьютерной сети соединены с антенной 160 беспроводной компьютерной сети. Специалисты в данной области техники признают, что сотовая антенна 146, GPS-антенна 152 и антенна 160 беспроводной компьютерной сети могут быть реализованы как отдельные антенны, как проиллюстрировано на фиг.2, или объединены в единую антенну с использованием известных технологий.

В одном варианте осуществления приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети работает в соответствии со стандартом IEEE 802.11 беспроводной компьютерной сети, иногда именуемым как стандарт «WIFI». Как будет раскрыто более детально ниже, приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети может быть использован для того, чтобы предоставлять или добавлять информацию о местоположении в размещениях, где GPS-приемник 150 не принимает адекватные сигналы от SV 103 так, чтобы сделать соответствующее определение местоположения.

Альтернативно приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети может быть сконфигурирован для работы в соответствии со стандартами связи Bluetooth. Специалисты в данной области техники оценят, что стандарты Bluetooth определяют интерфейс беспроводной связи, работающий в полосе частот 2,4 Гигагерц ISM (промышленная научная медицина). Спецификации Bluetooth призваны для осуществления скачкообразного переключения частоты для того, чтобы уменьшить помехи от других устройств, работающих в ISM полосе частот 2,4 ГГц. Технические детали связи, использующей технологию Bluetooth, хорошо известны в данной области техники, и нет необходимости описывать их более детально в данном документе.

Внутри MS 102 есть центральный процессор (CPU) 164, который управляет работой MS 102. Специалисты в данной области техники оценят, что CPU 164 намерен охватывать любое вычислительное устройство(а), делающее возможной работу MS 102 и ее различных подсистем связи. Он включает в себя микропроцессоры, встроенные контроллеры, специализированные интегральные схемы (ASIC), процессоры цифровых сигналов (DSP), конечные автоматы, специализированные аппаратные средства и т.п. Настоящее изобретение не ограничено конкретным компонентом или компонентами аппаратных средств, выбранных для того, чтобы реализовать CPU 164.

Система также включает в себя память 166, которая может включать в себя и постоянное запоминающее устройство (ROM) и оперативное запоминающее устройство (RAM). Память 166 предоставляет инструкции и данные CPU 164. Часть памяти 166 также может включать в себя энергонезависимое оперативное запоминающее устройство.

Модуль 168 определения местоположения (PDE) определяет текущее местоположение MS 102. Работа PDE 168 будет обсуждена более детально ниже. В альтернативном варианте осуществления, по меньшей мере, часть PDE 168 может быть расположена удаленно от MS 102. В этом варианте осуществления PDE (например, PDE 126 на фиг.1) производит определение местоположения и передает информацию о местоположении и/или связанные с местоположением данные к MS 102 или другому запрашивающему объекту.

Как проиллюстрировано в функциональной блок-схеме на фиг. 2, есть устройства ввода/вывода (I/O), такие как устройство 170 ввода, дисплей 172 и устройство 174 аудиовывода. В типичном осуществлении устройство 170 ввода является клавиатурой. В одном варианте осуществления клавиатура включает в себя буквенно-цифровые кнопки, такие как встречающиеся в типичном сотовом телефоне. Дополнительные кнопки могут быть использованы для того, чтобы инициировать определение местоположения в то время, как другие кнопки могут быть использованы, чтобы управлять дисплеем 172 или устройством 174 аудиовывода.

Дисплей 172 может быть традиционным дисплеем, таким как жидкокристаллический дисплей, и может быть монохромным или цветным дисплеем. Рабочие характеристики дисплея 172 хорошо известны в области техники, и нет необходимости описывать их более детально в данном документе. Как будет описано ниже, дисплей 172 может предоставить основанные на местоположении услуги пользователю MS 102.

Устройство 174 аудиовывода может быть осуществлено посредством динамика обычного сотового телефона. Специалисты в области техники признают, что любое традиционное устройство аудиовывода может быть благополучно использовано как устройство 174 аудиовывода.

Различные компоненты, описанные выше, соединяются вместе посредством системы 176 шин. Система 176 шин может включать в себя шину данных, шину питания, шину управления и т.п. Однако ради ясности различные шины иллюстрируются на фиг.2 как система 176 шин.

Специалисты в области техники оценят, что функциональная блок-схема на фиг.2 предназначена для того, чтобы проиллюстрировать MS 102 на функциональном уровне, и что некоторые функциональные блоки или их части могут быть осуществлены набором инструкций программного обеспечения, хранящихся в памяти 166 и выполняемых CPU 164. Например, PDE 168 может в действительности быть осуществлен в программном обеспечении и выполняться CPU 164. Однако PDE 168 проиллюстрирован как отдельный блок в функциональной блок-схеме на фиг.2, поскольку он выполняет отдельную функцию.

В работе различные компоненты определения местоположения MS 102, проиллюстрированные на фиг.2, используются отдельно или вместе друг с другом, чтобы определить настоящее местоположение MS 102. Как отмечалось ранее, GPS-приемник 150 обеспечивает очень точное определение местоположения, если достаточное число SV 130 (см. фиг.1) обнаружено и имеет достаточное качество сигнала, чтобы выполнить определение местоположения. В некоторых ситуациях, где GPS-приемник 150 не способен выполнить удовлетворительное определение местоположения, система сотовой связи может быть использована вместо GPS-приемника 150 или вместе с GPS-приемником для того, чтобы определить настоящее местоположение MS 102. Как обсуждалось выше, сигналы от сотовой телефонной системы могут быть использованы известным образом для того, чтобы определить местоположение MS 102, когда GPS-приемник 150 не способен выполнить определение местоположения. Однако, как обсуждалось выше, определение местоположения сотовой телефонной системой является менее точным, чем GPS-приемником 150.

При других условиях работы ни GPS-приемник 150, ни сотовая связь не способны производить приемлемое определение местоположения. Это особенно верно в зонах, где здания, металлические конструкции и т.п. блокируют сигналы от SV 130 (см. фиг.1) так же, как и сигналы от BTS 110. При таких условиях работы может быть использован приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети, чтобы обеспечить большую точность, чем доступная либо через трилатерацию сети, либо через GPS.

Приемопередатчик 158 беспроводной компьютерной сети осуществляет связь с точкой 104 доступа беспроводной компьютерной сети, иногда упоминаемой как радиомаяк. Фиг.1 иллюстрирует линию связи между MS 102 и радиомаяком 104. Однако, в типичном варианте осуществления, множество радиомаяков 104 распределены по географической области, как показано на фиг.3. Как проиллюстрировано на фиг.3, каждый из радиомаяков 104 имеет зону 180 покрытия, ассоциативно связанную с ним. Поскольку радиочастотные (RF) сигналы от каждого радиомаяка 104 исходят одинаково во всех направлениях, зона 180 покрытия для каждого радиомаяка иллюстрируется в приблизительно круговой форме в двухмерном пространстве на фиг.3. В действительности зона покрытия простирается радиально наружу во всех направлениях, чтобы обеспечить примерно сферическую зону 180 покрытия. Зона 180 покрытия каждого радиомаяка 104 может быть отчасти больше или меньше в зависимости от мощности передачи радиомаяка, так же, как и от препятствий, которые имеют тенденцию блокировать или ослаблять радиосигналы. Кроме того, препятствия могут отчасти изменять форму зоны 180 покрытия. Однако ради удобства зоны 180 покрытия для каждого радиомаяка 104 на фиг.3 образуют группу слегка перекрывающихся окружностей.

Зона 180 покрытия для каждого радиомаяка 104 может быть рассмотрена как "микросота". Положение MS 102 может быть легко определено посредством возможности MS осуществлять связь с конкретным одним или несколькими радиомаяками 104. В типичном варианте осуществления зона 180 покрытия имеет радиус приблизительно в 15-20 метров, если сконструирована в соответствии с IEEE 802.11. Если радиомаяк 104 осуществлен в соответствии со стандартами Bluetooth, зона 180 покрытия имеет радиус приблизительно в 10 метров, если работает в режиме низкого потребления энергии, или приблизительно 100 метров, если работает в режиме высокого потребления энергии. Путем сравнения определение местоположения по GPS может быть точным в пределах приблизительно 5 метров, принимая во внимание то, что достаточное число спутников может быть обнаружено. Хотя определение местоположения с использованием радиомаяков 104 является до некоторой степени менее точным, чем GPS, оно имеет преимущество хорошей работы в помещении. К тому же, благодаря близости радиомаяков/микросот, определение местоположения с использованием радиомаяков 104 может быть более точным, чем обычные технологии триангуляции, использующие сигналы, обнаруживаемые множеством BTS 110 в густонаселенных городских применениях или при применениях глубоко в помещениях. Точность BTS-триангуляции изменяется согласно местности и геометрии, но при публичных регистрациях составляет примерно 500 метров. Определение местоположения с использованием сигналов беспроводной передачи данных, таких как IEEE802.11 (WIFI) или BlueTooth имеет точность, ограниченную дальностью сигнала. Поэтому радиомаяк 104 с дальностью 10 метров, если обнаружен, будет обеспечивать точность определения местоположения приблизительно 10 метров или лучше. Таким образом, местоположение MS 102 может быть легко определено с приемлемой степенью точности посредством свойства ее возможности осуществлять связь с конкретным одним из радиомаяков 104.

В одном варианте осуществления MS 102 может осуществлять связь с одним или более радиомаяками 104. PDE 168 может определять местоположение MS 102 на основе множества факторов. Например, если MS 102 способна осуществлять связь только с одним радиомаяком, MS 102 находится в зоне 180 покрытия этого конкретного радиомаяка. Если MS 102 осуществляет связь со множеством радиомаяков 104, PDE 168 может производить определение местоположения на основе ряда альтернативных критериев. Например, PDE 168 может определить относительную мощность сигнала от каждого из радиомаяков, с которыми он осуществляет связь, и предопределенную дальность любого данного радиомаяка и выбрать радиомаяк 104, имея наименьшую ожидаемую ошибку на основе наличия наибольшей интенсивности сигнала, наименьшей дальности или некоторой их комбинации. Поэтому предполагается, что местоположение MS 102 находится в пределах зоны 180 покрытия выбранного радиомаяка 104. В еще другом альтернативном варианте PDE 168 может выполнять математическое вычисление для того, чтобы определить местоположение MS 102. Например, если MS 102 осуществляет связь с двумя радиомаяками 104, PDE может определить местоположение MS 102 в средней точке между радиомаяками 104 или соответственно взвешенное на основе предсказаний дальности каждого из радиомаяков 104 и интенсивности (уровня) сигнала. В еще другом альтернативном варианте осуществления интенсивность сигнала может быть использована как весовой коэффициент. Например, если MS 102 осуществляет связь с двумя радиомаяками 104, где один радиомаяк имеет вдвое большую силу сигнала, возможности дальности равны, PDE 168 может определить местоположение, которое должно быть ближе к радиомаяку 104, имеющему большую силу сигнала. Ряд других альтернативных вычислений может быть выполнен посредством PDE 168.

Осуществление, обсужденное выше, иллюстрирует PDE 168 как часть MS 102. В других применениях PDE расположен удаленно от MS 102. Например, фиг.1 иллюстрирует PDE 126, соединенный с сетью 120. Радиомаяк 104 может осуществлять связь с PDE 126 через сеть 120, чтобы определить местоположение MS 102. В другом альтернативном варианте осуществления PDE может быть более тесно ассоциативно связан с радиомаяком. Например, PDE может быть соединен с LAN 106, чтобы выполнять определения местоположения на более локализованной основе. Преимущество расположения PDE удаленно от MS 102 в том, что обновления программного обеспечения и новые алгоритмы определения местоположения могут быть более легко осуществлены и обновлены через сервер компьютерной сети. Осуществление PDE 168 в рамках MS 102 может требовать периодически обновления программного обеспечения. Эти обновления могут быть выполнены через обычное программирование по радиоинтерфейсу или могут требовать от пользователя вернуть MS 102 поставщику услуг для перепрограммирования.

Как проиллюстрировано в примерном варианте осуществления на фиг.1, каждый радиомаяк 104 подсоединен к сетевому соединению 108 либо непосредственно, либо через LAN 106. Фактическая реализация зависит от конкретного применения. Например, система 100 может быть осуществлена в торговом центре, где группа радиомаяков 104 распределена по всему торговому центру. Покупатель может использовать MS 102, чтобы точно определить свое местоположение в торговом центре. В свою очередь, радиомаяк 104, с которым осуществляет связь MS 102, может доставлять основанные на местоположении услуги (LBS) на основе определенного местоположения. Например, радиомаяк 104 может предоставить карту торгового центра на дисплее 172 (см. фиг.2). В одном варианте осуществления дисплей 172 может иметь указатель, показывающий текущее местоположение MS 102 в торговом центре.

Положение каждого радиомаяка 104 может быть точно определено посредством технологии определения местоположения с помощью сети, известной в области техники, чтобы предоставить точные данные о местоположении (т.е. широту, долготу и высоту) для каждого радиомаяка 104, или точное определение местоположения может быть основано на поиске геокода на основе адреса. В этом варианте осуществления радиомаяк 104 может делать запрос определения местоположения к PDE 126, который может доставить данные о местоположении радиомаяку через сеть 120. Альтернативно, точная широта, долгота и высота радиомаяка 104 могут быть определены в момент установки и предварительно запрограммированы в радиомаяк 104, используя, в качестве примера, информационную базу управления (MIB) самого радиомаяка. Специалисты в области техники признают, что MIB типично хранит сетевую информацию, пользовательскую информацию, состояние сеанса и т.п. В этом варианте осуществления MIB является расширенной, чтобы включать в себя данные, указывающие широту, долготу и высоту радиомаяка 104 и/или адрес.

В соответствии с IEEE802.11 каждый радиомаяк 104 имеет идентификационное имя и/или номер. MS 102 должна иметь правильную идентификационную информацию, чтобы осуществлять связь с радиомаяком 104. В варианте осуществления, таком как проиллюстрировано на фиг.3, MS 102 должна иметь идентификационные данные для каждого радиомаяка 104. Ряд возможных решений может быть предоставлен системой 100 для того, чтобы разрешить эффективную связь между MS 102 и радиомаяками 104. В одном варианте осуществления все радиомаяки 104 такого типа могут иметь общее имя, таким образом позволяя любой MS 102 эффективно осуществлять связь с любым радиомаяком 104. В альтернативном варианте осуществления MS 102 может иметь программу-«анализатор», которая анализирует и находит имя радиомаяка 104. Хотя анализаторы, как правило, не используются в коммерческом массовом беспроводном устройстве связи, таком как MS 102, анализаторы известны в области техники для использования с беспроводной LAN, чтобы анализировать и находить имя беспроводной LAN, с которой может осуществлять связь компьютер. Похожее осуществление в MS 102 позволит находить имена для каждого из радиомаяков 104.

Другой возможной альтернативой является создание специального класса радиомаяков под управлением IEEE802.11. Специальный класс радиомаяков 104 может быть доступен всем пользователям. Идентификационная информация, передаваемая посредством MS 102, может быть использована для того, чтобы осуществлять авторизацию или предотвратить доступ неавторизованных участников компьютерной сети. Например, возможно предотвратить Интернет-доступ, использующий радиомаяки 104 систем 100.

Фиг.4 иллюстрирует протокол связи для использования с системой 100 для определения местоположения. На этапе 200 прикладная программа на сервере передает запрос о широте и долготе станции MS 102. Запрос может типично задавать максимально допустимую ошибку определения местоположения. Должно быть отмечено, что прикладная программа может быть исполнена CPU 164 в MS 102 или исполняться на внешнем устройстве, таком как сервер, соединенный с LAN 106 (см. фиг.1). На этапе 202 MS передает запрос о помощи в определении местоположения. Помощь может быть в форме сетевого вспомогательного определения местоположения, такого, как описано выше. На этапе 204 связь возникает между BTS 110 (см. фиг.1) и MS 102 в соответствии со стандартом связи IS 801.11 (или последующими стандартами), который является протоколом для определения местоположения внешним PDE, таким как PDE 126 на фиг.1.

На этапе 206 PDE (например, PDE 126) возвращает информацию о местоположении и значение ошибки. Значение ошибки указывает диапазон ошибки в определении местоположения, выполненном посредством PDE.

На этапе 208 MS 102 передает запрос адреса или позиционирования радиомаяку 104, если ошибка местоположения, переданная на этапе 206, превышает некоторое предопределенное значение X. В ответ на запрос адреса радиомаяк 104 на этапе 210 предоставляет широту радиомаяка и долготу радиомаяка и/или уличный адрес к MS 102. Во многих случаях уличный адрес является достаточной информацией определения местоположения для пользователя. Если пользователь находится во внутренней зоне, такой как, например, торговый центр, вместо уличного адреса может быть предоставлена другая информация о местоположении. Например, пользователю может быть предоставлено название магазина, номер или другие идентификационные данные.

С адресной информацией MS 102 может запросить конкретную информацию о местоположении на этапе 212. Запрос может быть сделан через сотовый передатчик 140 (см. фиг.2) в BTS 110 и перенаправлен в GIS 130 через сеть 120. Альтернативно, MS 102 может передавать адрес и запрашивать информацию о местоположении (например, широту, долготу и высоту), используя беспроводной компьютерный передатчик 154, чтобы осуществлять связь с радиомаяком 104. Радиомаяк 104 передает запрос через сетевое соединение 108 (необязательно используя LAN 106, если присутствует). Запрос передается к GIS 130 через сеть 120. В ответ на запрос GIS 130 передает информацию о местоположении станции MS 102 на этапе 214. На этапе 216 MS 102 может ретранслировать информацию о местоположении прикладному средству, такому как сервер 132 розничных услуг, чтобы запросить основанные на местоположении услуги.

Специалисты в области техники признают, что протокол связи, проиллюстрированный на фиг.4, является просто примером множества разных типов протоколов связи, которые могут быть использованы для того, чтобы позволить MS 102 получить информацию о местоположении и основанные на местоположении услуги. Как отмечалось выше, радиомаяк 104 может быть предварительно запрограммирован информацией о местоположении. В этом случае радиомаяк 104 может предоставить адрес так же, как и информацию о местоположении (например, широту, долготу и высоту) на этапе 210, таким образом исключая необходимость в протоколе связи этапов 212-214. Другие вариации будут без труда очевидны обычным специалистам в области техники.

В другом варианте осуществления MS 102 может осуществлять связь непосредственно с радиомаяком 104 для того, чтобы получить основанные на местоположении услуги без необходимости внешнего определения местоположения посредством PDE (например, PDE 126 на фиг.1). Пример такого протокола связи иллюстрируется на фиг.5, где на этапе 220 MS 102 передает запрос адреса радиомаяку 104. В дополнение к запросу адреса, или как альтернатива запросу адреса, MS 102 может просто передать запрос информации, относящейся к текущему местоположению MS 102. Например, покупатель может уже быть осведомлен о текущем местоположении, но просто запросить информацию, относящуюся, например, к поставщику розничных услуг в или близком местоположении MS 102. Например, пользователь может быть в большом магазине и запросить информацию, касающуюся продаж предметов в этом розничном магазине. В другом примере, пользователь может быть рядом с кинотеатром или на железнодорожной станции и запросить информацию о расписании.

На этапе 222 радиомаяк 104 предоставляет запрошенную информацию об адресе. На этапе 224 MS 102 выдает адрес и запрос для ассоциативно связанной информации к GIS 130 и/или серверу 132 розничных услуг. На этапе 226 информация возвращается MS 102 от GIS 130 и/или сервера 132 розничных услуг. Эта информация может быть в форме информации о местоположении (т.е. широта, долгота и высота) или об основанных на местоположении услугах, таких как информация о магазине, образцы продаж, расписания и т.п. В другом альтернативном варианте осуществления запрос для ассоциативно связанной информации может включать в себя, например, запрос услуг, осуществляемых персоналом. Например, покупатель в розничном магазине может запросить помощь представителя продаж через MS 102 с использованием системы 100.

Специалисты в области техники оценят, что протокол связи на фиг.5 является только примером, и другие альтернативные протоколы связи могут быть удовлетворительно осуществлены системой 100. Например, покупатель может уже знать текущее местоположение MS 102 и только хочет получить основанные на местоположении услуги на основе этого текущего местоположения. В этом случае обмен данными на этапе 220 на фиг.5 может включать в себя запрос адреса и/или запрос основанных на местоположении услуг для текущего местоположения MS 102. В таком осуществлении радиомаяк 104 может предоставить информацию об адресе к GIS 130 и серверу 132 розничных услуг. В свою очередь, GIS 130 и сервер 132 розничных услуг возвращают запрошенную информацию на этапе 226. Это примерное осуществление протокола исключает протокол связи на этапе 222 и объединяет элементы протокола связи на этапе 224 в передачу запроса основанных на местоположении услуг непосредственно от радиомаяка к GIS 130 и серверу 132 розничных услуг. Другие альтернативные осуществления протоколов связи будут легковидимы обычным специалистам в данной области техники.

Должно быть отмечено, что примеры протоколов связи на фиг.4 и 5 не требуют дополнительных действий покупателя для того, чтобы запросить информацию о местоположении, как на фиг.4, или основанные на местоположении услуги, как на фиг.5. Например, на фиг.5 покупатель обычно делает некое действие, чтобы осуществить запрос адреса на этапе 220. Протоколы связи, проиллюстрированные на этапах 222-224, и ответ на этапе 226 - все происходят автоматически в ответ на единственное действие пользователя на MS 102 для того, чтобы инициировать запрос адреса на этапе 220. Таким образом, ряд передач происходит прозрачно для покупателя, чтобы предоставить желаемые основанные на местоположении услуги. Подобным образом автоматические передачи данных происходят между различными объектами, проиллюстрированными в протоколе связи, так, чтобы обеспечить покупателя информацией о текущем местоположении для MS 102.

Работа системы 100 иллюстрируется на блок-схеме на фиг.6-7. Вначале на этапе 230, проиллюстрированном на фиг.6, MS 102 находится в режиме питания. На этапе 232 MS 102 инициирует запрос информации о местоположении и/или основанных на местоположении услуг. Запрос может быть инициирован вручную пользователем, активирующим устройство 170 ввода (см. фиг.2). Альтернативно запрос может быть инициирован автоматически. Например, запрос может периодически передаваться без необходимости вмешательства пользователя.

На этапе 234 MS 102 будет пытаться определить местоположение с помощью GPS. На этапе 236 система 100 определяет, было ли сделано GPS определение местоположения с приемлемым диапазоном ошибки. Если диапазон ошибки приемлемый, результатом решения на этапе 236 является «ДА», и система 100 переходит к этапу 250, проиллюстрированному на фиг.7.

Если ошибка (погрешность) GPS определения является неприемлемой, результатом решения 236 является "НЕТ" и, на этапе 240, MS 102 пробует сотовое определение местоположения. Сотовое определение местоположения может использовать, например, протокол связи, определенный стандартом связи IS-801. Альтернативно местоположение MS 102 может быть определено с использованием сигналов связи, таких как сигнал контрольного канала (канала пилот-сигналов), как описано выше, чтобы определить местоположение MS 102 в конкретной соте или в конкретном секторе соты.

На этапе 242 система 100 определяет, имеет ли определение местоположения с использованием сотовой технологии приемлемый диапазон ошибки. Если диапазон ошибки приемлемый, результатом решения 242 является «ДА», и система переходит к этапу 250 на фиг.7. Если диапазон ошибки неприемлем, результатом решения 242 является «НЕТ» и, на этапе 244, MS 102 использует технологии определения местоположения с помощью компьютерной сети, описанные в данном документе, для того, чтобы определить местоположение MS 102. Следуя за определением местоположения на этапе 244 (или предыдущим определением на этапе 244 или этапе 234), система переходит к этапу 250, проиллюстрированному на фиг.7, чтобы передать запрос основанных на местоположении услуг. На этапе 252 MS 102 принимает основанные на местоположении услуги, и процесс заканчивается на этапе 254. Специалисты в области техники признают, что возможно разнообразие альтернативных вариантов осуществления. Например, определение местоположения может быть основано на взвешенной комбинации данных о местоположении от разных источников, которые взвешиваются в соответствии с воспринимаемой ошибкой, ассоциативно связанной с каждым источником. В другом примере альтернативного осуществления покупатель может быть только заинтересованным в определении местоположения и не заинтересованным в основанных на местоположении услугах. В этом случае этапы 250 и 252 могут быть исключены и данные о местоположении предоставляются пользователю через дисплей 172 (см. фиг.2).

В одном варианте осуществления MS 102 преимущественно объединяет подсистему GPS-приемника, подсистему сотовой связи и подсистему связи беспроводной компьютерной сети, интегрированные в одно устройство (например, MS 102), для того, чтобы обеспечить возможность определения местоположения в разнообразии условий так же, как и основанные на местоположении услуги. Однако, система 100 может также быть осуществлена без трех подсистем, интегрированных в одно устройство. Например, MS 102 может не включать в себя GPS-приемник 150 (см. фиг.2). В этом случае обмен данными на этапе 234 с ассоциативно связанным решением 236 могут быть исключены из блок-схемы на фиг.6. В другом альтернативном варианте осуществления MS 102 может не включать в себя возможность сотовой связи. В этом случае этап 240 и ассоциативно связанное с ним решение 242 могут быть исключены из блок-схемы на фиг.6. Таким образом, возможен ряд различных альтернативных вариантов осуществления касательно системы 100.

Удовлетворительное осуществление многочисленных режимов работы служит для того, чтобы обеспечить покупателя рядом альтернативных путей определения местоположения MS 102 и получить основанные на местоположении услуги. Такое устройство создает новый рынок для деятельности, например, информация на Желтых страницах и торговые купоны, представляемые беспроводной связью, так же, как и предоставление точной информации отображения торговых витрин. Система 102 также предоставляет источники информации о местоположении. Доставка таких основанных на местоположении услуг может поощрять торговцев предоставлять радиомаяки, которые делают возможной реализацию системы 104 без приобретения инфраструктуры поставщиками услуг, такими как сотовые телефонные компании.

Система 100 предусмотрена для разнообразия осуществлений, чтобы удовлетворять мелких торговцев так же, как и больших многозвенных продавцов. В варианте осуществления для мелкого торговца LAN 106 на фиг.1 может быть исключена, а радиомаяк 104 соединен непосредственно с сетью, такой как Интернет, через сетевое соединение 108. Различные компоненты, такие как GIS 130 и сервер 132 розничных услуг предоставляют необходимую информацию MS 102 через сетевое соединение 108 и радиомаяк 104 или через BTS 110, как описано выше.

Крупный продавец может использовать множество радиомаяков 104, распределенных по месту розничной продажи. В таком осуществлении множество радиомаяков может быть типично соединено с LAN 106 и связано с сетью 120 через сетевое соединение 108. Сетевое соединение может быть реализовано через Интернет, или крупный продавец может иметь частное сетевое соединение обратной связи для высокоскоростного соединения с сетью 120.

В еще одном варианте осуществления очень крупный продавец может иметь замкнутую систему, в которой множество радиомаяков 104 распределены по месту розничной продажи и связаны с центральным компьютером через LAN 106. Такое осуществление исключает необходимость в сетевом соединении. В таком варианте осуществления GIS 130 и сервер 132 розничных услуг являются частью внутренней системы очень крупного продавца. Доставка основанных на местоположении услуг таким продавцом может происходить через радиомаяк 104 или через сетевое соединение с BTS 110.

Система 100 преимущественно объединяет ряд различных компонентов связи, чтобы обеспечить покупателя основанными на местоположении услугами. Система предоставляет экономический стимул для продавцов, чтобы устанавливать радиомаяки, и обеспечивает покупателя обширным массивом информации.

Предшествующие описанные варианты осуществления изображают различные компоненты, содержащиеся в или соединенные с различными другими компонентами. Должно быть понятно, что изображенные архитектуры являются только примерными, и что в действительности многие другие архитектуры могут быть осуществлены, что позволит достичь такой же функциональности. В концептуальном смысле любое размещение компонентов для того, чтобы достигнуть такой же функциональности, эффективно «ассоциативно связано» так, что желаемая функциональность достигается. Отсюда, любые два компонента в данном документе, объединенные, чтобы получить конкретную функциональную возможность, могут быть видны как «ассоциативно связанные» друг с другом так, что желаемая функциональность достигается независимо от архитектур или промежуточных компонентов. Также любые два компонента, ассоциативно связанные таким образом, могут также быть увидены как «операбельно соединенные», или «операбельно связанные» друг с другом, чтобы достигнуть требуемой функциональности.

В то время как конкретные варианты осуществления настоящего изобретения были показаны и описаны, специалистам в области техники будет очевидно, что на основе принципов, раскрытых в данном документе, могут быть сделаны изменения и модификации без отступления от этого изобретения и его широких аспектов, и следовательно, прилагаемая формула изобретения служит, чтобы охватывать в своем объеме все такие изменения и модификации как находящиеся в истинном духе и объеме этого изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что изобретение определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.

Специалистам в области техники должно быть понятно, что, в целом, термины, используемые в данном документе, а особенно в прилагаемой формуле изобретения (например, основных частях формулы изобретения), как правило, подразумеваются как «открытые» термины (например, термин «включающий в себя» будет интерпретирован как «включающий в себя, но не ограничивающийся», термин «имеющий» будет интерпретирован как «имеющий, по меньшей мере», термин «включает в себя» будет интерпретирован как «включает в себя, но не ограничивается» и т.д.).

Далее специалистам в области техники будет понятно, что если подразумевается определенное число введенных в употребление перечислений пунктов формулы изобретения, такое намерение будет явно изложено в пункте формулы, и в отсутствие такого перечисления такое намерение не присутствует. Например, как помощь в понимании, последующая прилагаемая формула изобретения может содержать использование вступительных фраз «по меньшей мере, один» и «один или более», чтобы ввести в употребление перечисления пунктов формулы изобретения. Кроме того, даже если определенное число введенных в употребление перечислений формулы изобретения явно перечисляется, специалисты в области техники признают, что такое перечисление типично будет интерпретировано, чтобы означать по меньшей мере перечисленное число (например, простое перечисление "двух перечислений", без других определений, типично означает по меньшей мере два перечисления, или два или более перечислений).

Реферат

Беспроводное устройство связи, известное как мобильная станция (MS), содержит обычную систему беспроводной связи и дополнительно содержит подсистему связи беспроводной компьютерной сети и может также включать в себя возможность позиционирования с помощью глобальной системы позиционирования (GPS). Оператор MS может использовать любую или все эти подсистемы, чтобы определить текущее местоположение MS. MS предоставляются основанные на местоположении услуги на основе текущего местоположения MS, такие как информация о продажах, расписания, цены, карты и т.п. В типичном осуществлении множество точек доступа к компьютерной сети, или радиомаяков, распределены по всей географической области и используются для того, чтобы определять местоположение MS с достаточно высокой степенью точности. На основе текущего местоположения MS радиомаяки могут предоставлять основанные на местоположении услуги. Достигаемым техническим результатом является повышение точности определения местоположения мобильного устройства связи. 4 н. и 41 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула