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CN106662629A - 使用经调度的传输进行的无线定位 - Google Patents

使用经调度的传输进行的无线定位 Download PDF

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CN106662629A
CN106662629A CN201580041603.9A CN201580041603A CN106662629A CN 106662629 A CN106662629 A CN 106662629A CN 201580041603 A CN201580041603 A CN 201580041603A CN 106662629 A CN106662629 A CN 106662629A
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sta
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X·吴
L·J·加林
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Qualcomm Inc
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Abstract

站(STA)从无线网络中的参考设备接收时间表。所述时间表提供一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间。所述STA根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的第一信道。在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时，所述STA从第一接入点(AP)接收第一消息。包括从所述参考设备的离开时间时间戳的所述第一消息被打时间戳为具有到达时间时间戳。所述STA从所述第一AP接收对所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间的指示。所述STA部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的所述时间确定它的定位。

Description

使用经调度的传输进行的无线定位
技术领域
概括地说，本实施例涉及无线通信，具体地说，本实施例涉及确定无线设备的位置。
背景技术
无线网络(例如，WiFi网络)中的站(STA)可以使用双差分技术确定它的定位(即，它的位置)。在双差分中，接入点(AP)发送定位消息，所述定位消息被标记为具有如由AP中的时钟确定的从AP的离开时间(ToD)。STA和参考站(RS)接收消息，并且使用STA和RS中的各个本地时钟将它标记为具有各个到达时间(ToA)。
在多个定位消息从不同的AP被接收时，在STA和RS处的所测量的ToA可以与ToD一起被用于计算STA的相对位置。利用这种技术，可以消除AP的时钟误差：AP不需要针对双差分被同步以产生STA的准确位置。此外，如果RS和AP的位置是已知的，则可以确定STA的绝对位置。
双差分给出各种挑战。例如，特别是如果各种定位消息之间的延迟相当大的话，则STA与RS之间的时钟误差(例如，由STA和RS两者中的时钟漂移产生)可以影响准确度。另外，不同的AP可以使用不同的信道。如果STA正在移动，则RS与STA之间的ToA时间戳交换中的延迟可以降低准确度或者导致产生无用的位置测量。此外，无线网络中的大量STA可能同时尝试确定它们的位置。
发明内容
在某些实施例中，在无线网络中的站(STA)中执行定位方法。在所述定位方法中，从所述无线网络中的参考设备接收时间表。所述时间表提供一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间。所述STA根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的第一信道。在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时，从第一接入点(AP)接收第一消息。所述第一消息包括离开时间时间戳，并且被打时间戳为具有到达时间时间戳。从所述第一AP接收对所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间的指示。部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的所述时间确定所述STA的定位。
在某些实施例中，非暂时性计算机可读存储介质存储被配置为用于被无线网络中的STA中的一个或多个处理器执行的一个或多个程序。所述一个或多个程序包括用于根据从所述无线网络中的参考设备接收的时间表调谐到在所述时间表中指定的一个或多个无线信道中的第一信道的指令。所述时间表提供所述一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间。所述一个或多个程序还包括用于在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时从第一AP接收第一消息的指令。所述第一消息包括离开时间时间戳。所述一个或多个程序还包括：用于将所述第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令；以及，用于部分地基于如被提供给所述STA的所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间确定所述STA的定位的指令。
在某些实施例中，STA包括一个或多个天线、用于通过所述一个或多个天线发射和接收传输的无线调制解调器、一个或多个处理器和存储被配置为用于由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器。所述一个或多个程序包括用于根据从无线网络中的参考设备接收的时间表调谐到在所述时间表中指定的一个或多个无线信道中的第一信道的指令。所述时间表提供所述一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间。所述一个或多个程序还包括用于在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时从第一AP接收第一消息的指令。所述第一消息包括离开时间时间戳。所述一个或多个程序还包括：用于将所述第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令；以及，用于部分地基于如被提供给所述STA的所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间确定所述STA的定位的指令。
在某些实施例中，在无线网络中的无线设备中执行用于促进定位的方法。在所述方法中，编译指定一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表。将所述时间表提供给所述无线网络中的与所述无线设备不同的STA。所述无线设备根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的各个信道。在根据所述时间表被调谐到所述各个信道时，从第一AP接收第一消息。所述第一消息包括离开时间时间戳，并且被打时间戳为具有到达时间时间戳。将所述到达时间时间戳提供给所述STA。
在某些实施例中，非暂时性计算机可读存储介质存储被配置为用于被无线网络中的无线设备中的一个或多个处理器执行的一个或多个程序。所述一个或多个程序包括：用于编译指定一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表的指令；以及，用于将所述时间表提供给所述无线网络中的与所述无线设备不同的STA的指令。所述一个或多个程序还包括：用于根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的各个信道的指令；以及，用于将第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令。在所述无线设备根据所述时间表被调谐到所述各个信道时从第一AP接收所述第一消息。所述第一消息包括离开时间时间戳。所述一个或多个程序还包括用于将所述到达时间时间戳提供给所述STA的指令。
在某些实施例中，无线设备包括一个或多个天线、用于通过所述一个或多个天线发射和接收传输的无线调制解调器、一个或多个处理器和存储被配置为用于被所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器。所述一个或多个程序包括：用于编译指定一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表的指令；以及，用于将所述时间表提供给无线网络中的STA的指令。所述STA是与所述无线设备不同的。所述一个或多个程序还包括：用于根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的各个信道的指令；以及，用于将第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令。在所述无线设备根据所述时间表被调谐到所述各个信道时从第一AP接收所述第一消息。所述第一消息包括离开时间时间戳。所述一个或多个程序还包括用于将所述到达时间时间戳提供给所述STA的指令。
附图说明
本实施例作为示例被示出，并且不旨在被附图中的图限制。
图1A和1B是根据某些实施例的无线网络的框图。
图2示出了根据某些实施例的用于确定无线网络中的站的定位的一系列信号和操作。
图3是根据某些实施例的在站中被执行的定位方法的流程图。
图4是根据某些实施例的在用于促进定位的参考设备中被执行的方法的流程图。
图5是根据某些实施例的无线网络中的站的框图。
图6是根据某些实施例的无线网络中的参考设备的框图。
贯穿附图和说明书，类似的标号指对应的部分。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了诸如是具体的部件、电路和过程的示例的大量具体的细节以提供对本公开内容的透彻理解。此外，在下面的描述中并且出于解释的目的，阐述了具体的命名法以提供对本实施例的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员应当显而易见，这些具体的细节可以不是实践本实施例所必需的。在其它情况下，以框图形式示出公知的电路和设备，以避免使本公开内容模糊不清。如本文中使用的术语“被耦合”表示被直接地连接到或者通过一个或多个中介部件或者电路被连接。通过本文中描述的各种总线被提供的信号中的任何信号可以与其它信号进行时间复用，并且通过一个或多个公共总线被提供。额外地，电路元件或者软件块之间的互连可以被示为总线或者单个信号线。所述总线中的每个总线可以替代地是单个信号线，并且所述单个信号线中的每个单个信号线可以替代地是总线，并且单个线或者总线可以代表用于部件之间的通信的各式各样的物理或者逻辑机制中的任意一种或多种机制。本实施例将不理解为限于本文中描述的具体的示例，而相反将在它们的范围内包括由所附权利要求书定义的全部实施例。
图1A是根据某些实施例的无线网络100A的框图。无线网络100A包括接入点(AP)102、参考站(RS)104和站(STA)106。各个RS 104和/或STA 106可以是移动计算设备(例如，蜂窝电话、平板型计算机、膝上型计算机等)。替代地，各个RS 104和/或STA 106可以是具有基本固定的位置的计算设备(例如，桌面型计算机、公用电话亭等)。尽管图1示出了三个AP102、单个RS 104和三个STA 106，但概括地说，无线网络100A中的AP 102、RS 104和STA 106的数量可以改变。每个RS 104和STA 106可以与各个AP 102通信(如果它在该AP 102的范围内)。从AP 102到RS 104或者STA 106的传输被称为下行链路传输。从RS 104或者STA 106到AP 102的传输被称为上行链路传输。
AP 102可以为RS 104和STA 106提供对超过无线网络100A的一个或多个网络108的接入，并且因此充当去往一个或多个更广阔的网络108的网关。例如，AP 102可以为RS104和STA 106提供对广域网(WAN)、城域网(MAN)、校园网和/或互联网的接入。RS 104和STA106可以通过AP 102和网络108访问远程服务器110。
在某些实施例中，AP 102定期地广播被RS 104和STA 106接收的信标帧(“信标”)。例如，每个AP 102广播具有100毫秒的周期性的信标。信标用于建立和/或维护各个设备之间的无线连接(即，无线链路)。信标可以包括指示下行链路数据是否可用的业务指示图(TIM)。信标可以还包括诸如是时序同步功能(TSF)值的时序同步信息。
RS 104可以充当(例如，使用双差分)帮助STA 106确定它的位置的参考设备，如下面关于图2-4所描述的。在某些实施例中，取代(或者除了)RS 104，根据某些实施例的如图1B的无线网络100B中所示的，参考接入点(RAP)112可以充当参考设备。
在某些实施例中，无线网络100A和100B是无线局域网(WLAN)。例如，无线网络100A或者100B可以是根据IEEE 802.11协议族中的一个或多个协议操作的WiFi网络。然而，WiFi是可以用于实现无线网络100A和100B的无线协议的类型的仅一个示例；其它示例是可能的。
图2示出了根据某些实施例的用于确定STA 106的定位的一系列信号和操作。在STA 106、参考设备(RD)200和AP 102-1至102-4之间发送图2中所示的信号。参考设备200是充当用于(例如，使用双差分)确定STA 106的位置的参考的无线设备；示例包括RS 104(图1A)和参考AP 112(图1B)。AP 102-1至102-4是AP 102(图1A-1B)的示例。尽管图2示出了四个AP 102-1至102-4，但用于定位的AP的数量可以改变。此外，尽管图2示出了单个的STA106，但多个STA 106可以同时使用图2中的信号确定它们的相应位置(即，可以执行定位)。与图2中的信号相关联的开销是独立于正在确定它们的相应位置的STA 106的数量的，并且因此不随STA106的数量增加而增加。
在图2中，参考设备200识别并且获得关于可用于在定位中使用的AP 102的信息。例如，参考设备200被动地扫描AP 102，并且基于从AP 102-1至102-4接收的信标202识别AP102-1至102-4。替代地，参考设备200通过广播探测请求消息和接收探测响应消息主动地扫描AP 102；AP 102-1至102-4基于它们的探测响应被识别。参考设备200可以在多个信道上(例如，在无线网络100A或者100B中的全部可用信道上)扫描AP 102。信标202或者替代地说探测响应通知参考设备200分别与AP 102-1至102-4相关联的各种参数。这些参数的示例包括针对AP 102-1至102-4中的每个AP的基本服务集标识符(BSSID)、服务集标识符(SSID)、操作带宽、所支持的数据速率、其它能力、负载状况(例如，通话时间使用和因此的业务量)、时序信息等。
参考设备200从所识别的AP 102中选择用于在定位中使用的AP 102。在图2的示例中，AP 102-1至102-4被选择。在某些实施例中，AP 102基于它们的信号强度、负载情况、正在使用的信道、所支持的数据速率、操作带宽和其它参数(例如，其它厂商专用的参数)中的一项或多项被选择。例如，参考设备200选择AP 102以增大(例如，最大化)STA 106将从AP102接收消息的可能性和/或减少(例如，最小化)用于使用消息执行测量的时间。在一个示例中，参考设备200选择具有满足准则的负载(例如，具有最低的负载)的AP 102(例如，指定数量的AP 102)，以使得所选择的AP 102可以迅速地对触发用于定位的响应消息的触发消息作出响应。在另一个示例中，参考设备200选择具有在指定的程度内对齐的信标间隔的AP102(例如，指定数量的AP 102)，以使得测量操作将不与来自所选择的AP 102的信标传输冲突。在又另一个示例中，参考设备200选择具有满足准则(例如，超过或者等于或超过门限)的操作带宽的AP 102(例如，指定数量的AP 102)，以确保定位测量时的高准确度。在仍然另一个示例中，参考设备200选择在相同信道上操作的AP 102，以节省与切换信道相关联的时间，并且因此减少与定位测量相关联的开销。在又另一个示例中，参考设备200选择具有不同的信号强度的AP 102(例如，指定数量的AP 102)，以增大(例如，最大化)STA106落在由AP102形成的凸多边形(其中，AP 102在多边形的顶点处)内的可能性，以使得可以提高定位准确度。在某些实施例中，参考设备200使用被包括在信标202中、被包括在探测响应中和/或从网络服务器(例如，远程服务器110)被获得的位置信息来选择AP 102。例如，参考设备200使用该位置信息来选择增大(例如，最大化)STA 106落在由AP 102形成的凸多边形内的可能性的AP 102。
参考设备200为所选择的AP 102-1至102-4编译(204)测量时间表。测量时间表指定STA 106将在其处调谐到各个信道以从AP 102-1至102-4接收消息的时间。可以被称为测量消息的所述消息将被用于执行定位。
在某些实施例中，参考设备200在可以被STA 106(例如，被寻求确定它们的定位的全部STA 106)监听到的消息中发射时间表。例如，参考设备200广播包括时间表的信标206。在另一个示例中，参考设备200在可以被全部STA 106监听到的未经请求的公共行动帧中发射时间表。在又另一个示例中，参考设备200向包括STA 106的多播组地址多播包含时间表的数据帧。
在某些实施例中，参考设备200将时间表提供给服务器110(图1A-1B)，并且STA106从服务器110下载时间表。参考设备200因此可以直接地(例如，在信标、公共行动帧或者多播数据帧中)或者间接地(例如，经由服务器110)向服务器110提供时间表。
在某些实施例中，时间表包括多个条目，其中，每个条目与特定信道上的AP 102相对应。例如，时间表包括以下信息：
[Schedule]::＝<ToD Timestamp>([时间表]::＝<ToD时间戳>)
{Ranging Start Count}({测距开始计数})
*[Ranging Plan](*[测距计划])
离开时间(ToD)时间戳是参考设备200在传输时基于参考设备200中的时钟对时间表应用的时间戳。测距开始计数指示在定位将被执行之前的信标周期的数量：STA 106从测距开始计数起倒数计数(例如，每个信标时段倒数一个计数)，并且在计数达到指定的值(例如，零)时根据时间表执行定位。测距计划可以包括针对每个条目的以下信息：
[Ranging Plan]::＝<Time to listen>([测距计划]::＝<要监听的时间>)
{Primary Channel ID}({主信道ID})
{Channel Bandwidth}({信道带宽})
{Message Type}({消息类型})
{BSSID}
{SSID}
{RD MAC Address}({RD MAC地址})
<要监听的时间>是STA 106将在其处调谐到信道的所调度的时间。主信道ID和信道带宽一起定义信道：信道带宽指定信道的带宽(例如，20、40、80或者160MHz)，并且主信道ID指定被包括在信道内的主信道(例如，主用的20MHz信道)。BSSID和SSID是将发送消息的AP 102的BSSID和SSID。RD MAC地址是参考设备200的介质访问控制(MAC)地址。
消息类型指定将由各个AP 102发送以便在定位测量中使用的消息的类型。例如，消息类型可以是管理帧(例如，诸如是探测响应212、216、220和224的探测响应)。在另一个示例中，消息类型可以是行动帧。在仍然另一个示例中，指定数据的消息类型，在此情况下，从AP 102被发送的定位消息将是确认(ACK)控制帧。对于这种情况，从AP 102被发送的ACK不携带AP 102的MAC地址，并且不携带ToD时间戳。对于这种类型的操作，参考设备200和STA106监控触发消息和对应的ACK两者。可以从触发消息导出ToD和MAC地址，因为ACK具有与触发消息的某种时间相关性(例如，如例如在IEEE 802.11标准中定义的，在已知的持续时间的短的帧间时段内出现)。
在某些实施例中，参考设备200(或者替代地，服务器110)可以通过使用组密钥对时间表进行加密来控制哪些STA 106可以接收时间表。STA 106可以通过与参考设备200相关联(例如，与之连接)来从参考设备200获得组密钥，或者可以通过网络108(例如，通过互联网)通过向服务器110注册来从服务器110获得组密钥。无线网络100A或者100B的运营商可以对于对组密钥的访问进行计费，并且因此货币化定位过程。
为执行定位，STA 106首先扫描它的邻近处的参考设备200。STA 106可以例如基于被分配给参考设备200的预定义的SSID来识别参考设备200。在另一个示例中，STA 106基于来自参考设备200的消息中(例如，信标、探测响应或者(重新)关联响应中)的能力要素来识别参考设备200。替代地，为STA 106提供参考设备200的MAC地址。
通过监听来自参考设备200的信标206，STA 106获得时间表以及它的关联的ToD时间戳。在某些实施例中，信标206不包括时间表，但作为代替，提供服务器110的统一资源定位符(URL)。STA 106使用URL来从服务器110下载时间表。信标206不论它包括时间表还是URL都包括ToD时间戳。
STA 106使用来自信标206的ToD时间戳，以使它的时序与参考设备200同步(208)。ToD时间戳因此允许使STA 106中的本地时钟与参考设备200中的本地时钟同步。
参考设备200在与时间表中的具体条目的<要监听的时间>相对应(例如，等于或者从其处被偏移指定的量)的时间t1处发送触发消息。触发消息被定向到如由时间表条目中的BSSID和SSID指定的AP 102-1，并且在如在时间表条目中指定的(例如，如由主信道ID和信道带宽指定的)由AP 102-1使用的信道上被发送。在时间表条目中定义触发消息的消息类型。在图2的示例中，触发消息是探测请求210。参考设备200为触发消息选择确保STA 106可以接收触发消息的调制和编码方案(MCS)以及因此的数据速率。例如，触发消息被利用最稳健的MCS进行发送，并且因此最低的数据速率是可用的，或者利用被指定为由服从具体的协议(例如，具体的IEEE 802.11协议)的全部STA 106支持的MCS来发送。
触发消息(例如，探测请求210)触发来自AP 102-1的响应消息(例如，探测响应212)。参考设备200接收响应消息。例如，参考设备200使用在相关的时间表条目(例如，消息类型、BSSID、SSID和RD MAC地址)中指定的参数对指定的信道上的消息进行过滤以识别响应消息。参考设备200将响应消息标记为具有到达时间(ToA)时间戳和源地址(例如，AP102-1的BSSID)。参考设备200将该信息保存在存储器中的各个结果条目中。例如，结果条目可以包括以下信息：
[Result]::＝<AP BSSID>([结果]::＝<AP BSSID>)
{ToD timestamp}({ToD时间戳})
{RD MAC Address}({RD MAC地址})
{ToAtimestamp}({ToA时间戳})
STA 106还接收来自AP 102-1的响应消息(例如，探测响应212)。为接收响应消息，STA 106首先调谐到相关的时间表条目中指定的信道。STA 106在时间表条目中指定的<要监听的时间>处或者在从<要监听的时间>偏移一定量的仍然允许STA 106接收响应消息的时间处调谐到这个信道，并且在至少指定的时间段(例如，在5-10毫秒的范围中的)内监听信道。在某些实施例中，STA 106通过基于在时间表条目中指定的信息对帧进行过滤来监听响应消息。例如，STA 106基于AP 102-1的源地址(例如，BSSID)、参考设备200的目标地址(例如，RD MAC地址)和消息类型来对帧进行过滤。STA 106将响应消息标记为具有ToA时间戳和源地址(即，AP 102-1的BSSID)，并且将该信息保存在存储器中的相应结果条目中。该结果条目可以具有与参考设备200中的对应的结果条目相似的结构。
参考设备200随后根据时间表中的各个条目在时间t2、t3和t4处在各个信道上发送触发消息。例如，参考设备200发射探测请求214、218和222。这些触发消息被分别定向到AP 102-2、102-3和102-4。触发消息触发来自AP 102-2、102-3和102-4的响应消息(例如，探测响应216、220和224)。STA 106和参考设备200以针对第一响应消息(例如，探测响应212)所描述的方式来接收响应消息、对响应消息进行标记和生成对应的结果条目。
在某些实施例中，参考设备200选择在相同信道上操作的多个AP 102以便在定位时使用(例如，用以节省与切换信道相关联的时间)。参考设备200在信道上广播单个触发消息(例如，单个探测请求)。多个AP 102利用相应的响应消息对单个触发消息作出响应(例如，根据载波感测多址协议)，所述相应的响应消息由参考设备200和STA 106接收并且进行标记。
将宽带宽信号用于响应消息以提高定位测量的准确度可能是可取的。然而在某些无线协议中，探测请求和响应可以使用最小的可用信道带宽(例如，20MHz)。相应地，在某些实施例中，触发消息和响应消息使用比最小量宽的带宽(例如，40MHz、80MHz或者160MHz)。例如，触发消息和响应消息使用最大的可用带宽(例如，160MHz)。这些消息可以是数据帧，在这种情况下，参考设备200和STA 106在参考设备200发送触发消息之前连接到AP 102-1至102-4。参考设备200可以将它的时序与AP 102-1至102-4同步，并且存储与AP 102-1至102-4中的每个AP相对应的上下文。
参考设备200将它的测量结果(如被存储在结果条目中的)编译到结果列表中。参考设备200将结果列表分布到执行定位的范围内的全部STA 106。参考设备以与它分布时间表的方式相似的方式来分布结果列表。例如，参考设备200在信标226中广播结果列表。在其它示例中，参考设备200经由可以被STA 106接收的未经请求的公共行动帧、经由多播数据分组或者通过在服务器110上张贴结果列表来分布结果列表。
STA 106将来自参考设备200的测量结果与本地地存储在结果条目中的它自己的测量结果合并。STA 106通过使用(228)双差分测距技术来使用所合并的测量结果来计算它的定位。STA 106还在该计算中使用参考设备200和AP 102-1至102-4的位置。在某些实施例中，将这些位置与时间表一起(例如，在信标206中)或者与来自参考设备200的测量结果一起(例如，在信标226中)提供给STA 106。AP 102-1至102-4的位置将因此已在之前被传送给参考设备200，参考设备200将已在之前确定或者被提供了它自己的位置。替代地，STA 106可以从服务器110下载参考设备200和/或AP 102-1至102-4的位置。
在某些实施例中，无线网络100A或者100B包括多个参考设备200。STA 106可以接收来自多个参考设备200的信息(例如，时间表和/或测量结果)，并且通过双差分使用该信息来确定它的定位。与利用来自单个参考设备200的结果所计算的定位相比，由多个参考设备200提供的增加了的数量的结果提高所计算的定位的准确度。
多个参考设备200可以根据某些实施例在选择用于在定位中使用的AP 102时协作。例如，各个参考设备200可以挑选AP 102的子集以用于包括在它们的时间表中，并且(例如，使用空中或者回程通信)通知其它参考设备它们的所选择的子集。基于该交换，参考设备200可以调整它们的子集或者它们的子集中的AP 102的顺序。这些调整可以通过确保初始数量的测量结果足以允许STA 106计算它的定位来减少(例如，最小化)确定STA 106的定位所花费的时间。
图3是根据某些实施例的定位方法300的流程图。方法300由无线网络100A或者100B中的STA 106来执行(302)。例如，方法300与如关于图2描述的由STA 106执行的操作相对应。
在方法300中，STA 106从无线网络100A或者100B中的参考设备200接收(304)时间表。可以直接地(例如，在信标206中)或者间接地(例如，从服务器110)从参考设备200接收时间表。时间表提供一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间。将时间表打时间戳为具有来自参考设备200的ToD。
STA 106使用时间表的时间戳(即，ToD)来将它的时序与参考设备200同步(306)。
STA 106根据时间表调谐(308)到一个或多个无线信道中的各个信道。在根据时间表被调谐到各个信道时，STA 106从AP 102(例如，AP 102-1、102-2、102-3或者102-4，图2)接收(310)消息。消息(例如，探测响应212、216、220或者224)包括ToD时间戳。STA 106将消息打时间戳(312)为具有ToA时间戳。
STA 106确定是否要监听更多信道(314)。例如，STA 106确定是否存在更多在时间表中被指定的信道。替代地，STA 106不考虑在时间表中被指定的AP 102和对应的信道的总数而确定是否它已从预定义数量的AP 102接收消息。
如果存在更多要被监听的信道(314-是)，则对于剩余信道中的每个信道重复操作308、310和312。
否则(314-否)，STA 106从AP 102接收(316)对参考设备在其处接收到已打时间戳的消息的时间的指示(例如，在结果消息中，其一个示例是信标226)。参考设备在其处接收到已打时间戳的消息的时间由参考设备应用的ToA时间戳来指示。
STA 106查明(318)参考设备200和AP 102(例如，AP 102-1、102-2、102-3或者102-4)的位置。例如，STA 106随时间表一起或者随结果消息一起从参考设备200接收这些位置。
STA 106至少部分地基于来自AP 102的消息的ToD时间戳、由STA 106应用的来自AP 102的消息的ToA时间戳、参考设备200在其处从AP 102接收消息的时间(即，由参考设备200应用的ToA时间戳)、参考设备200的位置和AP 102的位置来确定(320)它的定位。
在方法300的某些实施例中，STA 106在没有已首先连接到参考设备200的情况下(即，在与参考设备200的连接不存在时)从参考设备200接收时间表和结果消息。
在方法300的某些实施例中，STA 106使用时间表的仅一个子集。STA 106使用根据子集所接收的消息确定它的定位，并且确定定位测量结果的准确度是否满足准则(例如，超过或者等于或超过门限)。如果准则被满足，则STA 106无视时间表的剩余部分(即，时间表的不包括所述子集的部分)。
图4是根据某些实施例的促进定位的方法400的流程图。方法400被无线网络100A或者100B中的充当参考设备200(例如，图1A的RS 104或者图1B的AP 112)的无线设备来执行(402)。方法400是方法300(图3)的对应方法。例如，方法400与如关于图2描述的由参考设备200来执行的操作相对应。
参考设备200识别(404)无线网络100A或者100B中的多个AP 102(例如，基于信标202)，并且选择所识别的AP 102中的至少一些AP 102以用于在定位时使用。参考设备200编译(406)指定与所选择的AP 102相对应的一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表。参考设备200将时间表提供(408)给无线网络100A或者100B中的一个STA 106(或者多个STA 106)。可以直接地(例如，在信标206中)或者间接地(例如，经由服务器110)将时间表提供给STA 106。
参考设备200根据时间表调谐(410)到一个或多个无线信道中的各个信道。在某些实施例中，参考设备200根据时间表在各个信道上发送(412)触发消息(例如，探测请求210、214、218或者222)。在某些实施例中，如果参考设备200确定各个信道上的AP 102的业务以及因此负载的水平满足指示AP 102将在与时间表相对应的时间处发送消息而不接收触发消息的可能性的门限，则可以省略对触发消息的发送。
在根据时间表被调谐到各个信道时，参考设备200从AP 102(例如，从AP 102-1至102-4中的一个AP)接收(414)具有ToD时间戳的消息。例如，响应于触发消息而接收消息(例如，探测响应212、216、220或者224)。参考设备200将消息打时间戳(416)为具有ToA时间戳。
如果存在更多在时间表中被指定的信道(418-是)，则对于剩余的信道重复操作410、412、414和416。否则(418-否)，参考设备200将ToA时间戳以及对它们的对应的AP 102的指示提供给STA 106(420)。例如在结果消息(例如，信标226)或者经由服务器110来提供这个信息(例如，采用结果列表的形式)。参考设备200还将参考设备200和AP 102-1至102-4的位置提供(422)给STA 106。
在某些实施例中，参考设备200发送各自包含与时间表的各个部分相对应的结果的多个结果消息。在参考设备200已获得与时间表相对应的结果中的全部结果之前，可以发送中间结果消息。
方法400因此为STA 106提供将被用于执行双差分以确定STA 106的位置的信息。
尽管方法300和400包括一些似乎按照具体的次序出现的操作，但应当显而易见，方法300和400可以包括更多或者更少的操作。某些操作可以被串行或者并行地执行，两个或者多个操作的次序可以被改变，两个或者多个操作的执行可以重叠，并且两个或者多个操作可以被合并成单个的操作。
图2的一系列信号和操作以及方法300(图3)和400(图4)通过根据时间表将用于定位的信号(例如，探测请求210、214、218和222以及探测响应212、216、220和224)的发送和接收限于预设的时间来限制定位对无线网络100A或者100B的性能的影响。正常的数据通信会话可以在其它时间处被实现而没有中断。此外，方法300和400伸缩性良好：随着STA 106的数量增加，用于执行定位的开销和成本不增加。方法300和400因此完全适于在人口密集的环境(例如，购物中心、城区或者办公楼)中使用。
此外，在某些实施例中，STA 106可以在不首先连接到参考设备200和/或AP 102的情况下执行定位。无连接定位保护用户隐私。此外，方法300和400可以被执行而不修改现有的AP 102，因此容易部署。参考设备200是RS 104(图1A)或者参考AP 112(图1B)的可能性提供部署中的灵活性。
图5是根据某些实施例的STA 500的框图。STA 500是STA 106(图1A、1B和2)的一个示例。STA 500包括一个或多个天线502，一个或多个天线502耦合到无线调制解调器504，所述无线调制解调器504通过一个或多个天线502来发送和接收信号。STA 500还包括存储器508和一个或多个处理器506。存储器508存储被配置为用于由一个或多个处理器506执行的代码510。代码510可以被存储在存储器508中的非暂时性计算机可读存储介质(例如，非易失性存储器)中。存储器508还存储将被一个或多个处理器506在执行代码510时引用的数据514。STA 500还包括可以被设置为使STA 500与另一个无线设备(例如，与图2的参考设备200)同步的时钟505。时钟505被用于生成时间戳。
代码510包括具有被配置为用于被一个或多个处理器506执行的指令的一个或多个程序。一个或多个程序包括定位软件512，定位软件512在被一个或多个处理器506执行时使STA 500执行方法300(图3)，并且因此实现关于图2针对STA 106所描述的功能。数据514可以包括时间表516(例如，方法300的时间表)、时间戳518(例如，方法300的时间戳)和设备位置520(例如，包括AP 102和一个或多个参考设备200的位置以及使用双差分确定的STA500的位置)。
图6是根据某些实施例的参考设备600的框图。参考设备600是诸如是RS 104(图1A)或者参考AP 112(图1B)的参考设备200(图2)的一个示例。参考设备600包括一个或多个天线602，一个或多个天线602耦合到通过一个或多个天线602发送和接收信号的无线调制解调器604。参考设备600还包括存储器608和一个或多个处理器606。存储器608存储被配置为用于被一个或多个处理器606执行的代码610。代码610可以被存储在存储器608中的非暂时性计算机可读存储介质(例如，非易失性存储器)中。存储器608还存储将被一个或多个处理器606在执行代码610时引用的数据614。参考设备600还包括用于生成时间戳的时钟605。
代码610包括具有被配置为用于被一个或多个处理器606执行的指令的一个或多个程序。一个或多个程序包括定位软件612，定位软件612在被一个或多个处理器606执行时使参考设备600执行方法400(图4)，并且因此实现关于图2针对参考设备200所描述的功能。数据614可以包括时间表616(例如，方法400的时间表)、时间戳618(例如，方法400的时间戳)和设备位置620(例如，包括参考设备600的位置和AP 102的位置)。
在前述的说明书中，本实施例已参考其具体的示例性实施例被描述。然而，应当显而易见，可以对其作出各种修改和改变而不脱离如在所附权利要求中阐述的本公开内容的更宽泛的精神和范围。本说明书和附图相应地将在说明性的意义而非限制性的意义上被看待。

Claims (30)

1.一种定位方法，包括：
在无线网络中的站(STA)中：
从所述无线网络中的参考设备接收时间表，所述时间表提供一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间；
根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的第一信道；
在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时，从第一接入点(AP)接收第一消息，所述第一消息包括离开时间时间戳；
将所述第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳；
从所述第一AP接收对所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间的指示；以及
部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的所述时间来确定所述STA的定位。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
查明所述参考设备和所述第一AP的位置；以及
在确定所述STA的所述定位时，使用所述参考设备和所述第一AP的所述位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述时间表包括：接收包含所述时间表的信标帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述时间表被打时间戳为具有从所述参考设备离开的时间；以及
所述方法还包括：使用所述时间表的从所述参考设备的所述离开时间来将所述STA中的时序与所述参考设备中的时序同步。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述时间表指定与所述第一AP相关联的一个或多个参数；以及
从所述第一AP接收所述第一消息包括：使用与所述第一AP相关联的所述一个或多个参数来对帧进行过滤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，与所述第一AP相关联的所述一个或多个参数包括所述第一AP的基本服务集标识符(BSSID)和所述第一AP的服务集标识符(SSID)。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述时间表还指定：
所述第一消息的消息类型；
所述参考设备的地址；
所述一个或多个无线信道中的每个无线信道的信道带宽和主信道；以及
对将在其中使用所述时间表的信标周期的指示符。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述第一AP接收所述第一消息包括：从所述第一AP接收探测响应。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个无线信道包括多个信道，所述方法还包括，在所述STA中：
根据所述时间表在各个时间处调谐到所述多个信道中的各个信道；
在根据所述时间表被调谐到所述各个信道时，从多个AP接收包括离开时间时间戳的消息，所述消息包括所述第一消息；
将所述消息打时间戳为具有到达时间时间戳；
从所述多个AP接收对所述参考设备在其处接收到所述消息的时间的指示；以及
查明所述参考设备和所述多个AP的位置；
其中，至少部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳、所述参考设备在其处从所述多个AP接收到所述消息的所述时间、以及所述参考设备和所述多个AP的所述位置来确定所述STA的所述定位。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述各个信道组成所述时间表中的所述多个信道的子集，所述方法还包括：
确定所述STA的所确定的定位的准确度满足准则，所述准确度是使用与在所述各个信道上接收的消息相关联的时间戳确定的；以及
无视所述时间表中与不在所述子集中的信道相对应的部分。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括，在所述STA中：
在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时，从多个AP接收包括离开时间时间戳的消息，所述消息包括所述第一消息；
将所述消息打时间戳为具有到达时间时间戳；
从所述多个AP接收对所述参考设备在其处接收到所述消息的时间的指示；以及
查明所述参考设备和所述多个AP的位置；
其中，至少部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳、所述参考设备在其处从所述多个AP接收到所述消息的所述时间、以及所述参考设备和所述多个AP的所述位置来确定所述STA的所述定位。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述时间表和所述指示包括：在所述STA与所述参考设备之间的连接不存在时，从所述参考设备接收所述时间表和所述指示。
13.一种用于促进定位的方法，包括：
在无线网络中的无线设备中：
编译指定一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表；
将所述时间表提供给所述无线网络中的站(STA)，所述STA是与所述无线设备不同的；
根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的各个信道；
在根据所述时间表被调谐到所述各个信道时，从第一接入点(AP)接收第一消息，所述第一消息包括离开时间时间戳；
将所述第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳；以及
将所述到达时间时间戳提供给所述STA。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括，在所述无线设备中：
根据所述时间表，在所述各个信道上发送触发消息，所述触发消息用于触发由所述第一AP对所述第一消息的发送。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
发送所述触发消息包括：发送探测请求，以及
从所述第一AP接收所述第一消息包括：从所述第一AP接收探测响应。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：向所述STA提供所述无线设备的位置。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，提供所述时间表包括：在所述无线网络上广播所述时间表。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，广播所述时间表包括：广播包含所述时间表的信标帧。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，提供所述时间表包括：将所述时间表上传到所述STA可访问的服务器。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，提供所述时间表包括：利用所述STA通过所述无线网络的注册过程可获得的密钥来对所述时间表进行加密。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，提供所述时间表包括：将所述时间表打时间戳为具有所述时间表中的从所述无线设备的离开时间。
22.根据权利要求13所述的方法，其中，向所述STA提供所述到达时间时间戳包括：在所述无线网络上广播包含所述到达时间时间戳的信标。
23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述一个或多个无线信道包括多个信道，所述方法还包括，在所述无线设备中：
根据所述时间表在各个时间处调谐到所述多个信道中的各个信道；
在根据所述时间表被调谐到所述各个信道时，从多个AP接收包括离开时间时间戳的消息，所述消息包括所述第一消息；
将所述消息打时间戳为具有到达时间时间戳；以及
向所述STA提供所述到达时间时间戳。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括，在所述无线设备中：
根据所述时间表在所述各个信道上发送触发消息，所述触发消息用于触发从所述多个AP发送包括所述离开时间时间戳的所述消息。
25.根据权利要求13所述的方法，还包括：
识别所述无线网络中的多个AP；以及
选择所述多个AP的子集；
其中，所述时间表的所述一个或多个无线信道与所述多个AP的所选择的子集相对应。
26.一种无线设备，包括：
一个或多个天线；
无线调制解调器，其用于通过所述一个或多个天线在无线网络上发送和接收传输；
一个或多个处理器；以及
存储器，其存储被配置为用于由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括：
用于根据从所述无线网络中的参考设备接收的时间表调谐到在所述时间表中指定的一个或多个无线信道中的第一信道的指令，其中，所述时间表提供所述一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间；
用于在根据所述时间表被调谐到所述第一信道时，从第一接入点(AP)接收第一消息的指令，所述第一消息包括离开时间时间戳；
用于将所述第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令；以及
用于部分地基于所述离开时间时间戳、所述到达时间时间戳和所述参考设备在其处接收到所述第一消息的时间来确定所述无线设备的定位的指令，所述参考设备在其处接收到所述第一消息的所述时间已被提供给所述无线设备。
27.根据权利要求26所述的无线设备，其中：
所述时间表被打时间戳为具有从所述参考设备的离开时间；以及
所述一个或多个程序还包括：用于使用从所述参考设备的所述离开时间来将所述无线设备中的时序与所述参考设备中的时序同步的指令。
28.根据权利要求26所述的无线设备，其中，所述用于确定所述无线设备的定位的指令包括：用于还部分地基于所述参考设备和所述第一AP的位置来确定所述无线设备的定位的指令。
29.一种无线设备，包括：
一个或多个天线；
无线调制解调器，其用于通过所述一个或多个天线在无线网络上发送和接收传输；
一个或多个处理器；以及
存储器，其存储被配置为用于由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括：
用于编译指定一个或多个无线信道中的每个无线信道的测量时间的时间表的指令；
用于将所述时间表提供给所述无线网络中的站(STA)的指令，所述STA是与所述无线设备不同的；
用于根据所述时间表调谐到所述一个或多个无线信道中的各个信道的指令；
用于将第一消息打时间戳为具有到达时间时间戳的指令，所述第一消息在根据所述时间表被调谐到所述各个信道时从第一接入点(AP)被接收，并且包括离开时间时间戳；以及
用于将所述到达时间时间戳提供给所述STA的指令。
30.根据权利要求29所述的无线设备，其中，所述一个或多个程序还包括用于根据所述时间表在所述各个信道上发送触发消息的指令，所述触发消息用于触发由所述第一AP对所述第一消息的传输。
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