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