專利名稱：用藍牙設備進行定位的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及定位，尤其涉及在沒有全球定位系統(tǒng)(GPS)的情況下進行的定位。
相關技術藍牙是為短距離的、點對多點語音和數(shù)據(jù)傳輸而提出的一種射頻(RF)規(guī)范。在Bluetooth Special Interest Group(藍牙特別興趣小組)的網(wǎng)站，http//www.bluetooth.com上對藍牙有總體的描述，該網(wǎng)站上的揭示，在提交該申請的同一天，通過引用被引入這里。1999年12月1日所公布的1.0B版本藍牙規(guī)范的細節(jié)在http//www.bluetooth.com/developer/specification/core.asp上有具體的記載，該網(wǎng)站上的揭示也通過引用被引入這里。
藍牙可以穿過固體的非金屬物體而傳輸。它的額定鏈路范圍從10厘米到10米，但是可以通過增強傳輸功率而被延長至100米。它是建立在一條低損耗、短距離的無線電鏈路的基礎上的，且便于在靜止或移動通信環(huán)境下建立特定的連接。
藍牙使得便攜式電子設備能夠通過短距離的、特定的網(wǎng)絡來無線地進行連接和通信。現(xiàn)在很多無線和電腦設備生產(chǎn)商都已經(jīng)支持一個2.45GHz頻帶的通用無線電接口。為了在全世界范圍內起作用，藍牙要求有一個不需要執(zhí)照，且對任何無線電都開放的無線電頻率。2.45GHz的工業(yè)、科學和醫(yī)學(ISM)頻帶滿足了這些要求，盡管必須處理從其他也使用同一頻帶的設備來的干擾。藍牙使用更短的數(shù)據(jù)分組和更高的跳變率(hop rate)，這樣的組合使得藍牙設備可以更好的抵抗來自其他ISM設備和射頻源的干擾。
根據(jù)市場需求，藍牙技術將會被嵌入成千上萬的電子設備中。這將會使得藍牙技術以前所未有的高速度進行發(fā)展。據(jù)估計，在2002年之前，藍牙將會被內嵌入超過1億部移動電話和數(shù)百萬部其他的通信設備中，這些設備包括掌上和便攜PC，到臺式電腦和筆記本。藍牙可以把全世界范圍內的固定或是移動建筑中的設備連接至英特網(wǎng)。
藍牙使得用戶在不需要購買、攜帶或連接電纜的情況下，來連接到多種計算和遠程通信設備。它為設備間用接入點、特定連接，以及未來的取代電纜的連接所進行的快速通信提供了機會，這種連接可能是自動的、不被察覺的。藍牙的節(jié)電無線電技術可以被用于(見

圖1)●電話和傳呼機●調制解調器●局域網(wǎng)(LAN)接入設備●掌上設備●筆記本式、臺式和手持式電腦。
藍牙的特點包括●工作于2.4GHz的工業(yè)-科學-醫(yī)學(ISM)頻帶。
●用頻率跳變(FH)擴展頻譜，它將頻帶劃分成一些跳變信道。在一次連接過程中，無線電收發(fā)信器以一種偽隨機的模式從一個信道跳變至另一個。
●在一個皮可網(wǎng)(piconet)中總共支持8個設備(兩個或更多的藍牙單元共享一個信道)。
●嵌入式的安全性。
●穿越墻壁和箱包的非視線內傳輸。
●全方向的。
●支持同步的和異步的業(yè)務；可以方便地集成用于網(wǎng)絡傳輸?shù)膫鬏斂刂茀f(xié)議/英特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)。
●由全世界的政府進行規(guī)范。
藍牙將數(shù)據(jù)交換視為一種基本功能。數(shù)據(jù)交換可以簡單的是將一塊移動電話的商務卡推入一部PDA中，或復雜到在PDA和PC間同步個人信息。藍牙指明了這樣的一些應用以及其他的數(shù)據(jù)交換應用。藍牙用上層協(xié)議(對象交換，即“OBEX”)來實現(xiàn)這些應用。
藍牙設備間的通信可以是對等的，其中每個設備都是對等的，或者在一個皮可網(wǎng)配置中也可以是主設備和從設備間的。一個皮可網(wǎng)是一個小型的特定網(wǎng)。它可以從兩個相互連接的設備開始，并可以發(fā)展至包括有多達八個設備。在該皮可網(wǎng)中的所有設備都被同步到主時鐘和跳變序列。
表1是藍牙和電纜間的對比
發(fā)明概述本發(fā)明構思是在不能獲取GPS信號或其他定位裝置的地方安裝藍牙設備。這些地方的例子包括但不僅限于建筑物大廳，地下室，電梯內部，停車庫內部，汽車站，火車內部，巴士內部，地鐵車站內部，等等。下面的這些裝置之一將會提供給這些藍牙設備有關于它們的地理位置的信息1)它有一個GPS接收器，或一個GPS感應器，或者它通過之前與另一個藍牙設備之間的連接，能夠獲得它的位置。
2)它可以獲取網(wǎng)上計算位置的方法。
3)它使用混合(GPS+網(wǎng)絡)方法來找到它自己的位置。
本發(fā)明涵蓋了以下一些情況1)在簡單的皮可網(wǎng)中的兩個藍牙設備間傳輸位置信息(對等情況)。在這種情況下，如果一個設備通過一些具有GPS感應器或GPS接收器，網(wǎng)絡方法或混合方法的裝置得知了自己的位置。無線電是對稱的，即，所連接的無線電可以是主的或是從的。
2)在皮可網(wǎng)的配置中，一個主藍牙設備和一個從藍牙設備間傳輸位置信息。在每個皮可網(wǎng)中，主設備可以同時連接至7個使用中的從設備。在這種情況中，假設主設備知道它自己的地理位置，因為(a)它有一個GPS接收器或一個GPS感應器，或使用網(wǎng)絡方法或混合方法；(b)它能夠通過和另一個藍牙設備間的前一次連接獲得它的位置。
3)兩個藍牙設備工作于客戶機-服務器模式下，來確定客戶設備的位置。具有服務器功能的設備從客戶機接收到測量數(shù)據(jù)，用這些測量數(shù)據(jù)來計算客戶機的位置，然后再把它發(fā)送回客戶機。
在藍牙中傳輸(或通信)位置的一種方法是定義一種定位服務，并使用服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)。圖2示范了SDP客戶機-服務器互動過程。服務發(fā)現(xiàn)機制提供給客戶應用程序一種方法，來發(fā)現(xiàn)服務器應用程序所提供的現(xiàn)存的服務，以及那些服務的屬性。一個服務的屬性包括所提供的服務類型或種類，以及為了利用該服務所需的機制或協(xié)議信息。但是SDP沒有提供為了利用這些服務所需的機制。
SDP服務器維持一個服務記錄的列表，該服務記錄描述了與服務器有關的服務的特性。一個客戶機可以通過提出一個SDP請求來從SDP服務器所維持的一個服務記錄取回信息。
如果一個藍牙設備，或與該設備有關的一個應用程序決定使用定位服務，它必須開啟一個到服務提供者的單獨的連接來使用該服務。
一個單獨的藍牙設備可以作為一個SDP服務器和一個SDP客戶機。每個藍牙設備上最多只有一個SDP服務器。如果在一個設備上有多個應用程序提供服務，一個SDP服務器可以代表那些服務提供者來處理對于它們所提供的服務的信息請求。類似地，多個客戶即應用程序可以利用一個代表這些客戶機應用程序的SDP客戶機來查詢服務。
當一個服務器在RF輻射范圍內變?yōu)榭捎脮r，一個潛在的客戶機可以由SDP之外的方法得到通知，這樣該客戶機就可以用SDP來查詢服務器關于它的服務。類似地，當服務器離開了輻射范圍，或由于其他原因而變得不可用時，客戶機可以用SDP來查詢該服務器，并且如果它不再響應該請求，就可以推斷出該服務器不可用了。
定位服務是由提供描述本設備的地理位置的信息的設備所進行的。所有有關該服務的信息都包含在一個單獨的服務記錄中。該服務記錄由一個服務屬性列表構成。每個服務屬性列表由兩部分構成屬性標識(ID)和屬性值。屬性標識被用來在一條服務記錄中把每個服務屬性與其他的服務屬性區(qū)別開來。屬性值是一個字段，它的含義是由屬性ID和包含了該屬性的服務記錄的服務分類所決定的。服務分類為該服務分類指明了每個屬性ID，并指定了與每個屬性ID對應的屬性值的含義。
位置信息可以由以下內容構成(a)緯度21比特長字段；覆蓋從-180度到+180度的范圍，精確到10米；(b)經(jīng)度22比特長字段；覆蓋從-90度到+90度的范圍，精確到10米；(c)高度11比特長字段；覆蓋從-500米到15833米的范圍，精確到8米；用戶可以選擇讓他們的藍牙設備在處于范圍內時，自動和其他藍牙設備建立連接。通過自動連接，兩個藍牙設備可以交換位置數(shù)據(jù)(緯度、經(jīng)度和高度)。
這里所使用的“藍牙”這個詞并不限于那些嚴格符合官方藍牙規(guī)范的設備和方法，而是從總體上包括了所有可以通過提供經(jīng)由短距離的無線電鏈路來提供信息交換的設備和方法。
附圖簡述圖1是現(xiàn)有藍牙技術的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術的服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明構成的一種方法的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明構成的一種客戶機-服務器方法的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明構成的設備的示意圖。
附圖詳述圖3是根據(jù)本發(fā)明構成的一種方法的流程圖。在一個第二藍牙設備(通常是固定的)的藍牙范圍內探測(302)一個第一藍牙設備(通常是移動的)。從第二藍牙設備發(fā)送(304)出位置信息，并被第一藍牙設備接收(306)到。根據(jù)該信息來確定(308)第一藍牙設備的位置。由于藍牙是一種短距離內的技術，第一藍牙設備的位置可以被看成就是第二藍牙設備的位置。
在第一藍牙設備的藍牙范圍內探測(310)一個第三藍牙設備(或者是多個第三藍牙設備)可以提供額外的精確度。每個第三藍牙設備都發(fā)送(304)附加的位置信息，這些位置信息被第一藍牙設備接收(306)。然后用第二藍牙設備來的位置信息和一個(或多個)第三藍牙設備來的附加位置信息就可以確定第一藍牙設備的位置。
當存在這樣的第三藍牙設備時，可以用三角測量法來提供更高的精確度。第一藍牙設備發(fā)送或接收一個信號，并測量(312)信號時延、信號強度，或者它們兩者。然后利用測量結果，結合位置信息和附加位置信息，來確定第一藍牙設備的位置。測量結果可以就地處理，或是傳送至另一個藍牙設備來處理。
還可以使用一個查詢回應。在這種情況下，第一藍牙設備發(fā)送(314)一個信號，來請求另一個藍牙設備發(fā)送位置信息。第二藍牙設備接收(316)這個信號，然后回應該信號而發(fā)送位置信息。
圖4是根據(jù)本發(fā)明構成的一種客戶機-服務器方法的流程圖。第一藍牙設備通過至少一個感應器來進行至少一次測量。這種測量通常是針對前面所提到的信號延時或信號強度的，但是也可以是針對任何有助于定位的參數(shù)的測量。第一藍牙設備發(fā)送(404)這個測量結果(或這些測量結果)到第二藍牙設備，第二藍牙設備接收(406)該結果。第二藍牙設備將測量結果處理(408)成位置信息，并將該位置信息發(fā)送(410)回第一藍牙設備，第一藍牙設備接收(412)該信息。當移動(第一)藍牙設備只有有限的處理能力，甚至更加有限的電源，卻又需要具有這些處理能力時，該方法是特別需要的。
有時將上述結構顛倒過來反而更好?？梢圆挥米屢粋€藍牙設備從多個其他設備接收位置信息，更好的是代之以讓多個藍牙設備從一個設備接收位置信息。在這種主-從結構中，第一藍牙設備是固定的，而第二藍牙設備是移動的。在第一藍牙設備的藍牙范圍內探測(310)一個或多個第三藍牙設備，第一藍牙設備就發(fā)送(304)位置信息給所有的第三藍牙設備。它們都接收(306)到這個信息，然后來確定(308)它們的位置。
圖5是根據(jù)本發(fā)明構成的設備的示意圖。第一藍牙設備(502)通常是一個固定站，它發(fā)送位置信息給一個第二藍牙設備(504)，第二藍牙設備通常是一個移動站。第二藍牙設備可以如前所述地從一個或多個第三藍牙設備(506)接收位置信息。同樣如前所述地，該結構也可以顛倒過來，中央“移動站”(504)是第一藍牙設備(發(fā)送位置信息)。外圍“固定站”(502)，(506)然后變成了第二和第三藍牙設備。
這樣本發(fā)明可以被看成包括了至少三個實施例，也就是，被構建用于發(fā)送位置信息的一個藍牙設備，被構建用于接收位置信息的一個藍牙設備，以及單獨、聯(lián)合地使用它們的方法，或者和其他藍牙設備一起使用它們的方法。普通技術人員還可以想到其他實施例，所有這些實施例都將被認為是處于本發(fā)明的要旨和范圍之內的。
工業(yè)應用本發(fā)明能夠在工業(yè)領域內予以開發(fā)，并且可以被實現(xiàn)和利用，只要有需要在沒有提供全球定位系統(tǒng)(GPS)的情況下進行定位。這里所顯示的設備和方法的相互獨立的單個組件完全可以是常見的，而正是它們的組合構成了本發(fā)明。
雖然這里已經(jīng)描述了設備和方法的各種模式，但是本發(fā)明的要旨和范圍并不僅限于這些，而是應該只根據(jù)下面的權利要求和它們的等價物來進行限定，且它們對本發(fā)明進行了聲明。
權利要求
1)用于確定一個第一藍牙設備的位置的方法，其中該方法(a)包括在一個第二藍牙設備的藍牙范圍內探測第一藍牙設備的步驟；且(b)其特征在于，它進一步包括(1)從第二藍牙設備發(fā)送位置信息；(2)在第一藍牙設備接收該位置信息；以及(3)根據(jù)位置信息確定第一藍牙設備的位置。
2)根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該方法(a)包括在至少一個第三藍牙設備的藍牙范圍內探測第一藍牙設備的步驟；且(b)其特征在于，該方法進一步包括(1)從每個第三藍牙設備發(fā)送附加位置信息；(2)在第一藍牙設備接收附加位置信息；以及(3)根據(jù)位置信息和附加位置信息確定第一藍牙設備的位置。
3)根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括以下步驟(a)對第一藍牙設備發(fā)送或接收的信號的信號時延、信號強度、或是信號時延和信號強度進行至少一次測量；以及(b)結合位置信息和附加位置信息，用測量結果來確定第一藍牙設備的位置。
4)根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括以下步驟(a)第一藍牙設備發(fā)送一個信號來請求另一個藍牙設備發(fā)送位置信息；以及(b)在發(fā)送位置信息之前，第二藍牙設備接收從第一藍牙設備來的這個信號。
5)根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該方法(a)進一步包括以下步驟(1)第一藍牙設備用至少一個感應器進行至少一次測量；(2)第一藍牙設備發(fā)送每個測量給第二藍牙設備；以及(3)第二藍牙設備接收每個測量；且(b)其特征在于，該方法進一步包括以下步驟(1)第二藍牙設備將一個或多個測量結果處理成位置信息；(2)第二藍牙設備發(fā)送位置信息給第一藍牙設備；以及(3)第一藍牙設備接收該位置信息。
6)根據(jù)權利要求1所述的方法，其中該方法(a)進一步包括在第二藍牙設備的藍牙范圍內探測至少一個第三藍牙設備的步驟；且(b)其特征在于，該方法進一步包括以下步驟(1)從第二藍牙設備發(fā)送位置信息；(2)在每個第三藍牙設備接收該位置信息；以及(3)根據(jù)該位置信息確定每個第三藍牙設備的位置。
7)一種藍牙設備，其特征在于，該設備包括(a)與該設備的位置有關的信息；以及(b)用于發(fā)送該位置信息給另一個藍牙設備的裝置。
8)根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，該設備進一步包括以下裝置(a)對另一個藍牙設備發(fā)送的信號的信號時延、信號強度、或是信號時延和信號強度進行至少一次測量；以及(b)結合位置信息和附加位置信息，用測量結果來確定另一個藍牙設備的位置。
9)根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，該設備進一步包括以下裝置(a)接收對另一個藍牙設備接收的信號的信號時延、信號強度、或是信號時延和信號強度所進行的至少一次測量的結果；以及(b)結合位置信息和附加位置信息，用測量結果來確定另一個藍牙設備的位置。
10)根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于(a)該設備包括用于從另一個藍牙設備接收請求位置信息的信號的裝置；以及(b)構建了用于回應該信號而將位置信息發(fā)送到另一個藍牙設備的裝置。
11)根據(jù)權利要求7所述的設備，其特征在于，該設備進一步包括以下用途的裝置(a)從其他藍牙設備接收測量結果；(b)將測量結果處理成位置信息；以及(c)將位置信息發(fā)送到其他藍牙設備。
12)一種藍牙設備，其特征在于，該設備包括用于從另一個藍牙設備接收與另一個藍牙設備位置有關的信息的裝置。
13)根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，該設備進一步包括以下用途的裝置(a)對另一個藍牙設備發(fā)送的信號的信號時延、信號強度、或是信號時延和信號強度進行至少一次測量；以及(b)結合位置信息和附加位置信息，用測量結果來確定該設備的位置。
14)根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，該設備進一步包括以下用途的裝置(a)接收對該設備發(fā)送的信號的信號時延、信號強度、或是信號時延和信號強度所進行的至少一次測量的結果；以及(b)結合位置信息和附加位置信息，用測量結果來確定該設備的位置。
15)根據(jù)權利要求12所述的藍牙設備，其特征在于(a)該設備包括用于將請求位置信息的信號發(fā)送到另一個藍牙設備的裝置；以及(b)構建了用于回應對該信號的響應而從另一個藍牙設備接收位置信息的裝置。
16)根據(jù)權利要求12所述的藍牙設備，其特征在于，該設備進一步包括以下用途的裝置(a)用至少一個感應器進行至少一次測量；(b)將每個測量結果發(fā)送到一個第二藍牙設備。
全文摘要
用于確定具有藍牙能力的無線設備的位置的設備和方法。該方法依賴于在使用藍牙技術的設備間發(fā)送位置信息。如果這些設備中的一個知道自己的位置(因為它位于固定的位置，或是它具有一個GPS接收器或GPS感應器，或其他確定自己位置的途徑)，那么這個位置信息可以被發(fā)送到RF范圍之內的其他設備。另外，用距離測量，和/或RF范圍內的一些設備來的信號強度所進行的三角測量，可以被用來確定設備的位置。
文檔編號H04L12/28GK1451216SQ01806316
公開日2003年10月22日 申請日期2001年2月7日 優(yōu)先權日2000年2月7日
發(fā)明者S·S·索利曼 申請人:高通股份有限公司