ES2347263T3 - Localizacion de un dispositivo inalambrico basandose en informacion sobre estaciones base pertenecientes a una pluralidad de redes. - Google Patents

Localizacion de un dispositivo inalambrico basandose en informacion sobre estaciones base pertenecientes a una pluralidad de redes. Download PDF

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ES2347263T3 ES05795942T ES05795942T ES2347263T3 ES 2347263 T3 ES2347263 T3 ES 2347263T3 ES 05795942 T ES05795942 T ES 05795942T ES 05795942 T ES05795942 T ES 05795942T ES 2347263 T3 ES2347263 T3 ES 2347263T3
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Abstract

Un sistema (100) para determinar una posición de un dispositivo (120) inalámbrico, que comprende: medios para determinar una ubicación general del dispositivo inalámbrico; medios (122) para generar un almanaque de estaciones (112, 124) base al alcance de dicho dispositivo inalámbrico, estando dicho almanaque personalizado para la ubicación general e incluyendo al menos una estación base no cooperante que no permite comunicaciones de tráfico de datos y voz con el dispositivo inalámbrico; y medios para determinar la posición del dispositivo inalámbrico usando dicho almanaque; caracterizado porque: los medios de generación son además medios para consultar las capacidades de comunicación del dispositivo inalámbrico y para personalizar el almanaque para las capacidades de comunicación del dispositivo de manera que el almanaque sólo incluya estaciones base que entienden un modo de comunicación particular y que se encuentran dentro del alcance del dispositivo inalámbrico cuando se comunican en ese modo de comunicación particular; y la posición del dispositivo (120) inalámbrico se determina basándose en un alcance respecto a la al menos una estación (124) base no cooperante.

Description

Localización de un dispositivo inalambrico basándose en información sobre estaciones base pertenecientes a una pluralidad de redes.
Antecedentes
La presente divulgación se refiere, en general, a la determinación automática de ubicaciones y, más específicamente, pero no a modo de limitación, a la determinación de una ubicación de un dispositivo inalámbrico.
Existe el deseo cada vez mayor de conocer la posición geográfica de diversos dispositivos móviles. Por ejemplo, los operadores de telefonía celular están intentando cumplir con requisitos de localización de equipos para casos de emergencia. Una vez conocida la posición, puede enviarse personal de emergencias para ayudar a establecer la emergencia. Conocer la ubicación geográfica sirve para muchos otros fines tales como la publicidad vinculada a la geografía, la supervisión infantil, la supervisión automática de personas en régimen de libertad condicional, 911 revertido, seguimiento de flotas de vehículos, etc.
Las técnicas de localización convencionales presentan dificultad a la hora de establecer con precisión la ubicación en ciertas situaciones. Los sistemas de localización por satélite adolecen de imprecisiones cuando no hay disponible una visión despejada del cielo. Los sistemas terrestres requieren la comunicación con diversas estaciones base que sirven como referencias conocidas durante la trilateración, pero en algunos escenarios, puesto que estos sistemas se diseñaron principalmente con fines de comunicación, no hay suficientes estaciones base geográficamente dispersadas dentro del alcance de la comunicación del dispositivo móvil. Incluso aunque sea posible la comunicación hacia múltiples estaciones base, las imprecisiones inducidas por la multitrayectoria pueden perjudicar la capacidad de establecer una ubicación precisa.
Las técnicas de localización convencionales hacen que un teléfono inalámbrico interaccione con estaciones base asociadas con el servicio al que está abonado el teléfono inalámbrico. Un almanaque de estaciones base indica al teléfono inalámbrico dónde están ubicadas las estaciones base. En la mayoría de las ocasiones, al menos un par de estaciones base son visibles para el teléfono inalámbrico.
Los teléfonos celulares a menudo tienen una memoria limitada para almacenar información adicional. Constantemente se añaden, se eliminan o se reubican estaciones base en una red de telefonía celular. Los almanaques de estaciones base se envían ocasionalmente a los teléfonos celulares para ayudar a determinar la ubicación. Comunicar y almacenar un gran almanaque es poco práctico en algunos teléfonos celulares.
La patente estadounidense número 6,236,365 describe la determinación de la ubicación de una estación móvil usando una pluralidad de infraestructuras inalámbricas comerciales.
Sumario
La presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para localizar una posición de un dispositivo inalámbrico según se define en las reivindicaciones adjuntas.
Se dan a conocer un procedimiento y un sistema que permiten establecer la ubicación de un dispositivo inalámbrico. Establecer la ubicación en una realización se basa en el acceso a al menos una estación base cooperante y a al menos una estación base no cooperante. La estación base cooperante proporciona un almanaque de estaciones base que es probable que estén cerca del dispositivo inalámbrico. Pueden usarse tanto la estación base cooperante como la no cooperante al alcance para determinar la ubicación del dispositivo inalámbrico. La estación base no cooperante generalmente no está disponible para el dispositivo inalámbrico, pero puede usarse para determinar la distancia al dispositivo inalámbrico. Un intento por parte del dispositivo inalámbrico de transportar datos o voz en la estación base no cooperante puede ser frustrado o no por la estación base no cooperante.
En una realización, la población de estaciones base se reduce para producir un almanaque de estaciones base confeccionado a medida. El almanaque a medida incluye información para identificar de manera unívoca cada estación base, y puede incluir información de localización para las estaciones base.
En otra realización, puede usarse cualquier número de diferentes tipos de estación base. La estación base puede ser una estación base de teléfono celular, una red de área local inalámbrica, una red de área amplia inalámbrica, un satélite, una baliza de ubicación terrestre, de cualquier otro dispositivo que pueda comunicarse de manera inalámbrica de algún modo con el dispositivo inalámbrico de manera que permita una identificación unívoca del dispositivo y una medición de distancia.
En una diversidad de otras realizaciones, la ubicación general del dispositivo inalámbrico se determina de diferentes formas. Diversas realizaciones podrían usar la función de ubicación integral para el teléfono, la estación base cooperante actual y una supuesta huella de célula, varias estaciones base para hallar un huella de célula solapada, varias estaciones base cooperantes para trilaterar la posición, estaciones base y satélites para trilaterar la posición, y/o una o más estaciones base cooperantes que pueden determinar el alcance y el ángulo. Diferentes dispositivos inalámbricos tienen diferentes capacidades, al igual que las estaciones base, de manera que pueden usarse varios enfoques.
Breve descripción de los dibujos
Las características, objetivos y ventajas de las realizaciones de la divulgación resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación tomada junto con los dibujos, en los que los mismos elementos llevan los mismos números de referencia. Además, diversos componentes del mismo tipo pueden distinguirse añadiendo al símbolo de referencia un guión y un segundo símbolo que distingue los componentes similares entre sí. Si sólo se usa el primer símbolo de referencia en la memoria descriptiva, la descripción es aplicable a uno cualquiera de los componentes similares que tienen el mismo primer símbolo de referencia, independientemente del segundo símbolo de referencia.
Las figuras 1A, 1B y 1C son diagramas de bloques de realizaciones de un sistema de determinación de ubicación;
las figuras 2A y 2B son diagramas de realizaciones de un sistema de localización de una única célula;
las figuras 3A y 3B son diagramas de realizaciones de un sistema de localización de sector de célula;
la figura 4 es un diagrama de una realización de un sistema de localización de célula solapada;
la figura 5 es un diagrama de una realización de un sistema celular de trilateración;
la figura 6 es un diagrama de una realización de un sistema de trilateración híbrido;
la figura 7 es un diagrama de una realización de un sistema de determinación del alcance angular;
la figura 8 es un diagrama de flujo de una realización de un proceso para localizar una posición de un dispositivo inalámbrico que tiene funciones de localización nativas;
la figura 9 es un diagrama de flujo de otra realización de un proceso para localizar una posición de un dispositivo inalámbrico que tiene funciones de localización limitadas;
la figura 10 es un diagrama de una realización de un sistema que recopila información de localización desde estaciones base no cooperantes;
la figura 11 es un diagrama de flujo de una realización de un proceso para recopilar información de localización desde estaciones base; y
la figura 12 es un diagrama de otra realización de sistema que recopila información de localización desde estaciones base no cooperantes.
Descripción detallada
En referencia inicialmente a la figura 1A, se muestra un diagrama de bloques de una realización de un sistema 100-1 de determinación de ubicación. El sistema 100 de determinación de ubicación permite a dispositivos 120 inalámbricos hallar su ubicación geográfica o ser localizados por entidades remotas utilizando satélites 152 (por ejemplo, GLONASS, GPS, Galileo, EGNOS, Globalstar, IRIDIUM) y/o estaciones 112, 124 base (por ejemplo, estación base de teléfono celular, una red de área local inalámbrica, una red de área amplia inalámbrica, teléfono por satélite, Internet por satélite, o cualquier otro dispositivo que pueda reconocerse de manera unívoca y comunicarse con el dispositivo 120 inalámbrico). Las estaciones 112 base cooperantes están acopladas a un procesador 122 de almanaques por medio de una red 110 de área amplia (WAN) en esta realización, aunque otras realizaciones podrían usar una red de área local (LAN). El procesador 122 de almanaques accede a una base 144 de datos de estaciones base para confeccionar a medida o personalizar un almanaque según la ubicación estimada del dispositivo 120 inalámbrico.
Un dispositivo 120 inalámbrico puede comunicarse con cualquier número de dispositivos para proporcionar información de localización. En esta realización, el dispositivo 120 inalámbrico es un teléfono celular que puede tener cualquier número o combinación de modos de comunicación (por ejemplo, GSM, CDMA, TDMA, WCDMA, OFDM, GPRS, EV-DO, WiFi, Bluetooth, WiMAX, 802.xx, UWB, satélite, etc.) para trasferir voz y/o datos con redes celulares, por satélite, de datos inalámbricas y/o en malla por medio de sus estaciones 112, 124 base. El dispositivo 120 inalámbrico en otras realizaciones puede ser un dispositivo de seguimiento, un monitor infantil o de personas en régimen de libertad condicional, un dispositivo de navegación, un buscador por radiomensajería inalámbrico, un ordenador inalámbrico, un PDA, una etiqueta de artículo, etc.
Los modos de comunicación soportados por cada dispositivo 120 inalámbrico están almacenados en una base 140 de datos de capacidades del dispositivo que incluye información para ayudar a determinar un factor de incertidumbre para cada medición de ubicación o distancia realizada por un dispositivo 120 inalámbrico particular que opera en cualquier número de modos de comunicación.
Esta realización muestra estaciones 112 base cooperantes, estaciones 124 base no cooperantes y una baliza 152 de localización por satélite, que pueden tener, cada una, diferentes modos de comunicación. Por ejemplo, las estaciones 112, 124 base celulares podrían soportar TDMA y GSM, una estación base por satélite podría soportar sólo CDMA, o bien otra estación base por satélite podría soportar sólo TDMA.
Las estaciones 112, 124 base se definen en el presente documento por permitir un cierto tipo de transporte de datos y/o voz. Las estaciones 112, 124 base a menudo están afiliadas a alguna entidad (por ejemplo, un proveedor de servicios celulares o WiFi) de manera que sólo los abonados o los abonados a otro sistema con un acuerdo de itinerancia pueden comunicarse con la estación 112, 124 base para pasar tráfico de datos y/o voz. Las estaciones 112, 124 base pueden conectarse a una WAN o LAN para obtener un almanaque confeccionado a medida, pero sólo las estaciones 112 base cooperantes proporcionan un almanaque confeccionado a medida. Las diversas estaciones 112, 124 base pueden tener cualquier número o combinación de modos de comunicación (por ejemplo, GSM, CDMA, TDMA, WCDMA, OFDM, GPRS, EV-DO, WiFi, Bluetooth, WiMAX, 802.xx, UWB, satélite, etc.) para transferir voz y/o datos con redes celulares, por satélite, de datos inalámbricas y/o de malla.
Existen estaciones 112, 124 base cooperantes y no cooperantes. Una estación 112 base cooperante es la que permite la comunicación de datos y/o voz con el dispositivo 120 inalámbrico. En un ejemplo, la comunicación de voz puede soportarse mediante Voz sobre IP (VoIP). Las estaciones 124 base no cooperantes puede que no permitan tráfico de datos y/o voz, pero proporcionan información útil para determinar una ubicación del dispositivo inalámbrico. Las estaciones 124 base no cooperantes proporcionan un cierto tipo de identificador y pueden usarse a menudo para determinar el alcance, que es un proceso en el que se determina la distancia entre la estación 124 base y el dispositivo 120 inalámbrico. El identificador en el caso de una estación 124 base WiFi, por ejemplo, incluye un identificador de estación y una dirección MAC. Además, algunas estaciones 124 base no cooperantes permiten mediciones del alcance, indicaciones de intensidad de la señal recibida y capacidades de señalización de baliza, que pueden usarse todas para determinar la distancia.
La base 144 de datos de estaciones base almacena la información de identificador que puede usarse para identificar de manera unívoca cada estación base en esa clase de estaciones base. Por ejemplo, cada estación base WiFi puede incluir una dirección MAC como información de identificador. Según otro ejemplo, un identificador de estación base de CDMA puede incluir SID, NID y Base ID o SID, ID MSC y Base ID. Las características de la estación 112, 124 base pueden usarse para identificar de manera unívoca la estación 112, 124 base. Por ejemplo, si dos estaciones base tuvieran el mismo identificador de estación, pero sólo una soportara una norma de comunicación particular, las dos podrían identificarse de manera unívoca. Normalmente, un dispositivo 120 inalámbrico soportaría un subconjunto de los diversos modos de comunicación. También se almacena en la base 144 de datos de estaciones base información de localización que se determina para cada estación 112, 124 base realizando estudios de la zona con los dispositivos inalámbricos.
En una realización, pueden usarse dispositivos 120 inalámbricos para determinar la ubicación de cada estación 112, 124 base, a continuación la ubicación se devuelve al procesador 112 de almanaques. La información de localización a partir de diversos dispositivos 120 inalámbricos para cada estación 112, 124 base se añade por el procesador 112 de almanaques para actualizar la base de datos de estaciones base. A medida que se recopilan más puntos de datos de ubicación, se ponderan según la precisión de la información de localización proporcionada por el dispositivo 120 inalámbrico y se usan para establecer la ubicación de la estación base con una precisión cada vez mayor. La precisión de cada dispositivo 120 inalámbrico puede almacenarse en la base 140 de datos de capacidades del dispositivo, que podría tener diferentes precisiones para las diversas formas en que un dispositivo 120 inalámbrico puede recopilar la información. Cualquier incertidumbre que pueda tener el dispositivo 120 inalámbrico a la hora de conocer su ubicación también puede reflejarse en la ponderación de precisión para la base 144 de datos de estaciones base.
El dispositivo 120 inalámbrico puede usar diversos tipos de balizas de localización para ayudar a determinar la ubicación. Esta realización emplea una baliza 152 de localización por satélite, aunque también pueden usarse sistemas de baliza por pseudosatélites y terrestres, tales como LORAN. Cuantas más referencias de localización, generalmente, mejor podrá determinarse la ubicación del dispositivo 120 inalámbrico.
Esta realización muestra el procesador 122 de almanaques separado de las estaciones 112 base cooperantes, pero cada estación 112 base cooperante o una clase de estaciones 112 base cooperantes puede tener un procesador 112 de almanaques y/o bases 140, 144 de datos en otras realizaciones. Algunas realizaciones pueden integrar el procesador 122 de almanaques en el dispositivo 120 inalámbrico. La estación base y/o las bases 144, 140 de datos de capacidades del dispositivo también pueden estar en el dispositivo 120 inalámbrico y actualizarse periódicamente.
En referencia a continuación a la figura 1B, se muestra otra realización del sistema 100-2 de determinación de ubicación. En algunas realizaciones, la base 144 de datos de estaciones base está situada de manera centralizada, pero la base 144 de datos de estaciones base está distribuida regionalmente o en partes relevantes para cada estación 112 base cooperante o una clase de estaciones 112 base cooperantes como un almanaque 158 local en la presente realización. Por ejemplo, una primera estación 112-1 base puede almacenar una parte de la base 114 de datos de estaciones base para su huella y todas las huellas de estaciones base adyacentes en un primer almanaque 158-1 local. Según otro ejemplo, el primer almanaque 158-1 local puede contener la base de datos de estaciones base para todas o para un conjunto seleccionado de estaciones base de CDMA. Según otro ejemplo más, el primer almanaque 158-1 puede no estar organizado geográficamente sino que contiene las estaciones base que forman parte de una red de proveedor de servicios particular. Cuando se actualiza la base 144 de datos de estaciones base situada de manera centralizada, estos cambios se propagan a los diversos almanaques 158 locales que podrían usar la nueva información.
Esta realización no usa una baliza 152 de localización por satélite u otro tipo de baliza de localización, sino que tiene una o más estaciones 154 base de satélites de comunicación para usar en la comunicación de voz y/o datos. Esta realización de la estación 154 base de satélite de comunicación puede tener, aunque no tiene, un almanaque 158 local y/o bases 140, 144 de datos. La estación 154 base de satélite de comunicación se basa en el procesador 122 de almanaques para producir almanaques confeccionados a medida. Una estación 160 en tierra de satélite se comunica con el procesador 122 de almanaques por medio de la WAN 110.
En referencia a continuación a la figura 1C, se muestra otra realización más del sistema 100-3 de determinación de ubicación. En esta realización, una estación 112 base cooperante está acoplada a una red de área local (LAN) que está acoplada a un procesador 122 de almanaques y a bases 140, 144 de datos de estaciones base y capacidades del dispositivo. La información en las bases 140, 144 de datos de estaciones base y capacidades del dispositivo puede actualizarse periódicamente o conciliarse con versiones maestras remotas de estas bases de datos usando una WAN o similar. La estación 154 base de satélite en esta realización también incluye un procesador 122 de almanaques y bases 140, 144 de datos de estaciones base y capacidades del dispositivo, a pesar de que ese nivel de detalle no se muestra en la figura.
Con referencia a las figuras 2A y 2B, se muestran diagramas de realizaciones de un sistema 200 de localización de una única célula. Una estación 112 base cooperante tiene una huella 204 de célula en la que puede comunicarse con el dispositivo 120 inalámbrico. La figura 2A muestra la estación 124 base inalámbrica no cooperante dentro de esa huella 204 de célula.
Ocasionalmente, el dispositivo 120 inalámbrico está casi fuera de la huella 204 de célula para comunicarse con la estación 112 base cooperante, pero puede comunicarse con estaciones 124 base no cooperantes fuera de esta huella de célula según se muestra en la figura 2B. Una zona 208 de célula intermedia incluirá las estaciones 124 base no cooperantes fuera del alcance de la estación 112 base cooperante, pero posiblemente dentro del alcance de un dispositivo 120 inalámbrico al alcance de la estación 112 base cooperante. Una huella 212 de estación base no cooperante se muestra para una estación 124 base fuera de la huella de célula, pero dentro del alcance de comunicación del dispositivo 120 inalámbrico. El hecho de incluir esta estación 124 base en la zona 208 de célula intermedia hace que pueda soportarse este escenario.
En esta realización, el dispositivo 120 inalámbrico está dentro del alcance de comunicación de una única estación 112 base cooperante. En la huella 204 de célula de la estación 112 base cooperante, hay once estaciones 124 base no cooperantes. La zona 208 de célula intermedia tiene dos estaciones 124 base no cooperantes más. Cuando el procesador 122 de almanaques recibe una petición de un almanaque confeccionado a medida, se incluye información de las trece posibles estaciones base no cooperantes.
En una realización, la estación 112 base cooperante puede determinar un alcance hasta el dispositivo 120 inalámbrico y el procesador 122 de almanaques puede escoger de la lista de trece aquellas que podrían situarse dentro de un anillo anular alrededor de la estación 112 base cooperante. El anillo será tan grueso como el alcance del dispositivo 120 inalámbrico al hablar con las diversas estaciones 124 base no cooperantes en un modo particular más un cierto factor de error a raíz de la determinación del alcance hasta la estación 112 base cooperante. Por ejemplo, el dispositivo 120 inalámbrico puede tener un alcance desde la estación 112 base cooperante de cincuenta unidades de medición con un factor de error del diez por ciento. En un modo de comunicación, el alcance desde el dispositivo 120 inalámbrico es de quince unidades. En este ejemplo, el anillo anular empezará con un radio de treinta y se extenderá hasta setenta unidades de medición. Cualquier estación 112, 124 base que entienda ese modo de comunicación y que se sitúe dentro de esa huella anular se incluirá en el almanaque confeccionado a medida. Por supuesto, si el anillo anular se extendiera más allá de la zona 208 de célula intermedia, el radio del anillo se restringiría apropiadamente.
Puesto que el dispositivo 120 inalámbrico puede tener diferentes modos de comunicación con los diversos tipos de estaciones base, el grosor puede ser diferente para cada tipo de modo de comunicación con estaciones base. Además, el dispositivo 120 inalámbrico puede recibir información de almanaque sobre otras estaciones 112 base cooperantes que el dispositivo 120 inalámbrico desconocía.
En otra realización, el procesador 122 de almanaques podría realizar una selección a partir del número de estaciones 112, 124 base incluidas en el almanaque confeccionado a medida. En algunos casos, la densidad de estaciones 112, 124 base es tan grande que incluir estaciones 112, 124 base adicionales que están muy próximas será de poca ayuda a la hora de establecer la ubicación del dispositivo 120 inalámbrico.
En algunas realizaciones, el procesador 122 de almanaques podría excluir las estaciones 112, 124 base que no tienen forma alguna de ser identificadas de manera unívoca. Por ejemplo, si dos estaciones base tuvieran el mismo identificador de estación y no proporcionaran otros códigos para su identificación unívoca, ambas podrían excluirse del almanaque confeccionado a medida. Muchas veces, otros identificadores en el protocolo de comunicación pueden combinarse con los identificadores para crear un identificador único que distinga a las estaciones 112, 124 base. En algunos casos, dos o más estaciones 112, 124 base que no pueden identificarse de manera unívoca están tan separadas geográficamente que puede formularse un identificador único conociendo la ubicación geográfica de interés de manera que éstas todavía puedan ser útiles. Sólo una se incluirá en un almanaque confeccionado a medida.
En referencia a continuación a las figuras 3A y 3B, se muestran diagramas de realizaciones de un sistema 300 de localización de sector de célula. Esta realización tiene seis sectores 304 de célula para una estación 112 base cooperante, aunque otras realizaciones pueden tener cualquier número de sectores de células. Los dispositivos 120 inalámbricos en la huella 204 de célula se dividen entre los sectores 304 de célula de manera que la estación 112 base sabe qué sec-
tor(es) 304 de célula se comunica(n) con un dispositivo 120 inalámbrico particular. El (los) sector(es) de célula que podría(n) tener el dispositivo 120 inalámbrico se reenvía(n) al procesador 122 de almanaques. Cualquier estación 112, 124 base dentro del (de los) sector(es) 304 de célula se reenvía a la estación 112 base cooperante para su retransmisión al dispositivo 120 inalámbrico.
En la realización de la figura 3A, un único sector 304 de célula puede comunicarse con el dispositivo 120 inalámbrico. El procesador 122 de almanaques incluirá las estaciones 112, 124 base en ese sector 304 junto con las de una zona 308 de sector intermedia. La realización de la figura 3B muestra el dispositivo 120 inalámbrico cerca del borde entre dos sectores 304 de célula de manera que ambos pueden recibir comunicación. El procesador 122 de almanaques puede proporcionar las estaciones 112, 124 base en esos dos sectores 304 de célula y una zona 308 de sector(es) intermedia alrededor de los mismos a cualquier dispositivo 120 inalámbrico cerca o próximo a esa área.
Con referencia a la figura 4, se muestra un diagrama de una realización de un sistema 400 de localización de célula solapada. En esta realización, dos estaciones 112 base cooperantes pueden comunicarse con el dispositivo 120 inalámbrico de manera que se supone que el solapamiento en las huellas 204 de célula es la ubicación del dispositivo 120 inalámbrico. El procesador 122 de almanaques consultará las bases 140, 144 de datos de estaciones base y capacidades del dispositivo para determinar cómo confeccionar a medida un almanaque para esta región 404 solapada. Una parte de la zona 208 de célula intermedia que se solapa con la zona 208 de célula intermedia de la otra huella 204 de célula y la zona 208 de célula intermedia (y viceversa) también se analizará para las estaciones 112, 124 base que deben incluirse en un almanaque confeccionado a medida.
En referencia a continuación a la figura 5, se muestra un diagrama de una realización de un sistema 500 celular de trilateración. En esta realización, el dispositivo 120 inalámbrico puede comunicarse con tres o más estaciones 112-1, 112-2, 112-3 base cooperantes que están geográficamente separadas. Una ubicación general del dispositivo 120 inalámbrico se determina analizando información de alcance recopilada por o desde varias estaciones 112 base cooperantes. Las lecturas de tiempo de llegada (TOA) desde una estación 112 base cooperante reducen la ubicación general a un anillo alrededor de esa estación 112 base. Dos estaciones 112 base cooperantes que generan lecturas de alcance de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) reducen la ubicación a una hipérbole. Tres o más pueden establecer la ubicación general incluso más. En esta realización, las mediciones tiempo de llegada y/o diferencia de tiempo de llegada se usan en el proceso de trilateración.
Por muy pequeña que acabe siendo el área, se determina una zona intermedia alrededor de esa área para compensar el error en la determinación y se dirige el alcance del dispositivo 120 inalámbrico a las estaciones 112, 124 base. El procesador 122 de almanaques recopila información para las estaciones 112, 124 base que es probable que estén dentro del alcance de comunicación para cada modo de comunicación soportado por el dispositivo 120 inalámbrico.
Con referencia a la figura 6, se muestra un diagrama de una realización de un sistema 600 de trilateración híbrido. Esta realización muestra la trilateración con diferentes tipos de modos de comunicación. El dispositivo 120 inalámbrico recibe información de alcance desde una baliza 152 de localización por satélite y se comunica con dos estaciones 112-1, 112-2 base cooperantes. Entre los tres 152, 112-1, 112-2, puede trilaterarse la ubicación general y reenviarse a una de las estaciones 112 base cooperantes a cambio de un almanaque confeccionado a medida.
En referencia a continuación a la figura 7, se muestra un diagrama de una realización de un sistema 700 de determinación del alcance angular. Las estaciones 112 base cooperantes en esta realización pueden estimar el ángulo de llegada (AoA) y la distancia al dispositivo inalámbrico. Esta capacidad permite determinar una ubicación general con una única estación 112 base cooperante. Cuando la estación 112 base cooperante sólo puede determinar el AoA y no el alcance, dos estaciones 112-1, 112-2 base cooperantes pueden determinar una ubicación general.
Las realizaciones anteriores no se basan en estaciones 124 base no cooperantes para hallar una estimación de ubicación inicial, sino que solicitan un almanaque confeccionado a medida a estaciones 112 base cooperantes para estimaciones de ubicación afinadas. Algunas realizaciones pueden notificar acerca de las estaciones 112, 124 base y las balizas de localización observadas y cualquier estimación de alcance respecto a éstas como parte de una petición de localización. El procesador 112 de almanaques puede tomar esta información y determinar una ubicación usando las bases 140, 144 de datos de estaciones base y capacidades del dispositivo y el modo de operación. En esta realización, la recopilación inicial de información de localización se realiza sin beneficiarse de un almanaque confeccionado a medida. Cuando el procesador 122 de almanaques determina que se requiere una localización más precisa, puede producirse un almanaque confeccionado a medida que indica estaciones 112, 124 base adicionales que es probable que estén dentro del alcance del dispositivo 120 inalámbrico.
Con referencia a la figura 8, se muestra un diagrama de flujo de una realización de un proceso para localizar una posición de un dispositivo 120 inalámbrico que tiene funciones 800 de localización nativas. El dispositivo 120 inalámbrico puede realizar una trilateración con estaciones 112 base cooperantes o balizas de localización de satélite o de tierra para determinar una ubicación general en la etapa 804. En la etapa 808, el dispositivo 120 inalámbrico notifica acerca de la estimación de ubicación y solicita un almanaque confeccionado a medida. Algunos dispositivos inalámbricos pueden almacenar un almanaque de base de estaciones 112, 124 base que se actualiza a medida que se reciben nuevos almanaques confeccionados a medida.
En esta realización, la estimación de ubicación puede afinarse aún más fuera del dispositivo inalámbrico en la etapa 812. Por ejemplo, la estación 112 base cooperante puede tener alguna información de localización a partir del tiempo de llegada o la diferencia de tiempo de llegada. La ubicación general se reenvía al procesador 112 de almanaques. En la etapa 816, el procesador 112 de almanaques confecciona un almanaque encontrando todas las estaciones 112, 124 base que podrían estar suficientemente próximas para usarse en la determinación de una ubicación del dispositivo 120 inalámbrico. Esto tiene en cuenta todos los modos de comunicación del dispositivo 120 inalámbrico compatibles con las diversas estaciones 112, 124 base, el alcance probable en esos modos, y la ubicación probable del dispositivo 120 inalámbrico. Este almanaque confeccionado a medida se envía a través de la WAN 110 a la estación 112 base cooperante y se retransmite al dispositivo inalámbrico en la etapa 820.
En la etapa 824, el dispositivo 120 inalámbrico recopila información de localización adicional. Esta información de localización utiliza el almanaque confeccionado a medida y puede implicar estaciones 124 base no cooperantes así como estaciones 112 base cooperantes. En esta realización, el dispositivo 120 inalámbrico analiza la información de localización para afinar la estimación de ubicación en la etapa 828. La estimación de ubicación se notifica a una estación base cooperante en la etapa 832. Durante el proceso de determinación de una ubicación, el dispositivo 120 inalámbrico puede tener información de localización para las estaciones 112, 124 base en el almanaque confeccionado a medida o aquellas que todavía no están en el almanaque. En la etapa 836, esta información de localización junto con la información relativa al almanaque, tal como las identificaciones de las estaciones base observadas, se notifica a una estación 112 base cooperante y se reenvía al procesador 122 de almanaques para actualizar la base 144 de datos de estaciones base.
En referencia a continuación a la figura 9, se muestra un diagrama de flujo de otra realización de un proceso 900 para localizar una posición de un dispositivo 120 inalámbrico que tiene funciones de localización limitadas. Algunos dispositivos inalámbricos tienen una capacidad limitada para determinar de manera independiente su ubicación. Esta realización se basa en otras partes del sistema 100 de determinación de ubicación para analizar la información de localización. En la etapa 908, el dispositivo 120 inalámbrico solicita un almanaque confeccionado a medida. La ubicación se estima mediante las diversas estaciones 112 base cooperantes en la etapa 912.
Esta estimación de ubicación se pasa al procesador 122 de almanaques para confeccionar a medida la información de almanaque en la etapa 816. En la etapa 820, el almanaque confeccionado a medida se envía al dispositivo 120 inalámbrico. La etapa 824 recopila información de localización adicional usando el almanaque confeccionado a medida para encontrar estaciones 124 base no cooperantes. En la etapa 916, la información de localización recopilada se reenvía a la estación 112 base cooperante. La etapa 928 afina la estimación de ubicación usando la información de localización. El afinamiento puede realizarse en la estación 112 base cooperante, en el procesador 122 de almanaques o en cualquier otra ubicación en comunicación con la estación 112 base cooperante. Cualquier información adicional recopilada por el dispositivo 120 inalámbrico se reenvía al procesador 122 de almanaques para afinar la base 144 de datos de estaciones base.
Con referencia a la figura 10, se muestra un diagrama de una realización de un sistema 1000 que recopila información de localización desde estaciones 124 base no cooperantes. Una vez recibido el almanaque confeccionado a medida por el dispositivo 120 inalámbrico, éste intenta localizar las estaciones base enumeradas en el almanaque. En la realización de la figura 10 se muestra un dispositivo 120 inalámbrico de modo dual que soporta dos modos de comunicación. Un modo de comunicación tiene una primera huella 1012-1 y el segundo tiene una huella 1012-2 mayor. El almanaque confeccionado a medida tendrá todas las estaciones 112, 124 base en la primera huella 1012-1 que usa el primer modo de comunicación y todas las estaciones 112, 124 base en la segunda huella 1012-2 que usan el segundo modo de comunicación.
En algunas realizaciones, el procesador de almanaques puede realizar una estimación de movimiento para el dispositivo 120 inalámbrico de manera que las huellas 1012 se ajustan para la posición probable del dispositivo 120 inalámbrico cuando se usa el almanaque confeccionado a medida. Otras realizaciones, pueden simplemente ampliar la huella según la velocidad probable o la velocidad máxima del dispositivo 120 inalámbrico en caso de que se esté desplazando en cualquier dirección. En otras realizaciones más, puede usarse un historial de traspasos entre varias estaciones base para confeccionar a medida la información de almanaque.
En referencia a continuación a la figura 11, se muestra un diagrama de flujo de una realización de un proceso 1100 para recopilar información de localización desde estaciones 112, 124 base. El proceso 1100 empieza en la etapa 1104 en la que el dispositivo 120 inalámbrico comprueba las estaciones 112, 124 base en el almanaque confeccionado a medida. Esto puede realizarse eligiendo aleatoriamente estaciones base en el almanaque 112, 124. En algunas realizaciones, las estaciones 112, 124 base pueden aleatorizarse previamente de modo que el dispositivo 120 inalámbrico pueda tomarlas en orden.
En otra realización, el procesador 122 de almanaques puede elegir otro esquema para organizar las estaciones 112, 124 base para encontrar rápidamente una. Por ejemplo, pueden organizarse por modo de comunicación y tamaño de huella 1012. La huella del almanaque se cubre más rápido usando modos de comunicación con mayor alcance.
Una vez encontrada la estación 112, 124 base en el almanaque en la etapa 1108, es posible excluir algunas de las estaciones 112, 124 base en el almanaque. Tras recorrer las diversas estaciones 112, 124 base para encontrar aquellas al alcance del dispositivo 120 inalámbrico, se estima la distancia a cada una de ellas en la etapa 1112.
Las estaciones 124 base no cooperantes todavía proporciona alguna información a pesar de que no es posible la comunicación de datos. Se identificarán a sí mismas, lo que indica que el dispositivo 120 inalámbrico está suficientemente cerca para comunicarse. Algunas estaciones 124 base no cooperantes indicarán la intensidad de señal de una señal recibida. Otras estaciones 124 base no cooperantes acusarán recibo de un mensaje y ese tiempo de propagación puede correlacionarse con una distancia recorrida. La intensidad de señal de una señal desde la estación 124 base no cooperante puede servir para derivar la distancia cuando puede determinarse la intensidad de señal inicial o esperada.
En algunas realizaciones, el dispositivo 120 inalámbrico recopila información sobre estaciones 112, 124 base no incluidas en el almanaque en la etapa 1116. A menudo, las propias estaciones 112, 124 base se identifican a sí mismas. Si hay recursos disponibles, en la etapa 1120 puede realizarse una determinación del alcance respecto a estaciones 112, 124 base no enumeradas para su posterior notificación de nuevo al procesador de almanaques. En otras realizaciones, la huella de la estación base o los solapamientos de más de una huella pueden analizarse para determinar la ubicación general del dispositivo 120 inalámbrico.
Con referencia a la figura 12, se muestra un diagrama de otra realización de un sistema 1200 que recopila información de localización desde estaciones 124 base no cooperantes. Las estaciones 124 base no cooperantes representadas son las identificadas en un almanaque confeccionado a medida como que están probablemente dentro del alcance de comunicación. En esta realización, tres estaciones 124-1, 124-4, 124-5 base no cooperantes operan en un primer modo de comunicación con primeras huellas 1212-1, 1212-4, 1212-5 de comunicación; dos estaciones 124-2, 124-6 base no cooperantes operan en un segundo modo de comunicación con segundas huellas 1212-2, 1212-6 de comunicación; y una estación 124-3 base no cooperante opera en un tercer modo de comunicación con una tercera huella 1212-3 de comunicación. La posición actual del dispositivo 120 inalámbrico sólo permite la comunicación con las tres estaciones 124-2, 124-3, 124-4 base no cooperantes. Incluso sin mediciones de alcance, esto puede restringir la ubicación del dispositivo 120 inalámbrico, pero con mediciones de alcance, puede determinarse una ubicación muy precisa.
La descripción anterior de las realizaciones dadas a conocer se proporciona para posibilitar a cualquier experto en la técnica realizar o usar la divulgación. Diversas modificaciones de estas realizaciones resultarán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en el presente documento pueden aplicarse a otras realizaciones sin alejarse del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. Un sistema (100) para determinar una posición de un dispositivo (120) inalámbrico, que comprende:
medios para determinar una ubicación general del dispositivo inalámbrico;
medios (122) para generar un almanaque de estaciones (112, 124) base al alcance de dicho dispositivo inalámbrico, estando dicho almanaque personalizado para la ubicación general e incluyendo al menos una estación base no cooperante que no permite comunicaciones de tráfico de datos y voz con el dispositivo inalámbrico; y
medios para determinar la posición del dispositivo inalámbrico usando dicho almanaque;
caracterizado porque:
los medios de generación son además medios para consultar las capacidades de comunicación del dispositivo inalámbrico y para personalizar el almanaque para las capacidades de comunicación del dispositivo de manera que el almanaque sólo incluya estaciones base que entienden un modo de comunicación particular y que se encuentran dentro del alcance del dispositivo inalámbrico cuando se comunican en ese modo de comunicación particular; y
la posición del dispositivo (120) inalámbrico se determina basándose en un alcance respecto a la al menos una estación (124) base no cooperante.
2. El sistema según la reivindicación 1, en el que los medios para determinar la posición comprenden además medios para determinar una distancia entre el dispositivo inalámbrico y la al menos una estación base no cooperante.
3. El sistema según la reivindicación 1, en el que los medios para determinar la ubicación general comprenden al menos uno de:
una función de ubicación integral para el dispositivo inalámbrico, una de las estaciones base y una supuesta huella (204) de célula,
una pluralidad de estaciones base para hallar un huella de célula solapada,
una pluralidad de estaciones (112) base cooperantes, estaciones base y balizas (152) de ubicación, y
al menos una estación base que puede determinar un ángulo respecto al dispositivo inalámbrico.
4. El sistema según la reivindicación 1, en el que los medios para determinar la ubicación general no usan estaciones (124) base no cooperantes y los medios para determinar la posición usan estaciones (124) base no cooperantes.
5. El sistema según la reivindicación 1, en el que la ubicación general es menos precisa que la posición.
6. Un procedimiento para determinar una posición de un dispositivo (120) inalámbrico, que comprende:
determinar una ubicación general del dispositivo inalámbrico;
generar un almanaque de estaciones (112, 124) base al alcance de dicho dispositivo inalámbrico, estando dicho almanaque personalizado para la ubicación general e incluyendo al menos una estación base de voz no cooperante que no permite comunicaciones de tráfico de datos y voz con el dispositivo inalámbrico; y
determinar la posición del dispositivo inalámbrico usando dicho almanaque;
caracterizado porque:
generar el almanaque comprende además consultar las capacidades de comunicación del dispositivo inalámbrico; y
personalizar el almanaque para las capacidades de comunicación del dispositivo de manera que el almanaque sólo incluya estaciones base que entienden un modo de comunicación particular y que se encuentran dentro del alcance del dispositivo inalámbrico cuando se comunican en ese modo de comunicación particular; y
determinar la posición del dispositivo (120) inalámbrico basándose en un alcance respecto a la al menos una estación (124) base no cooperante.
7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que determinar la posición comprende además determinar una distancia entre el dispositivo inalámbrico y la al menos una estación base no cooperante.
8. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que determinar la ubicación general usa al menos uno de:
una función de ubicación integral para el dispositivo inalámbrico, una de las estaciones base y una supuesta huella (204) de célula,
una pluralidad de estaciones base para hallar un huella de célula solapada,
una pluralidad de estaciones (112) base cooperantes, estaciones base y balizas (152) de ubicación, y
al menos una estación base que puede determinar un ángulo respecto al dispositivo inalámbrico.
9. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que determinar la ubicación general no implica estaciones (124) base no cooperantes y determinar la posición implica estaciones (124) base no cooperantes.
10. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que la ubicación general es menos precisa que la posición.
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