CN101171808B - 用于进行存在检测和定位的无线局域网（wlan）方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于进行存在检测的无线局域网(WLAN)方法和系统提供了一种成本低廉并兼容于WLAN的装置，该装置不需要WLAN环境内的完全定位支持就可检测资产的存在。通过检验存在信号的信号强度而检测发送器的存在。存在信号是兼容于WLAN的，但是不需要把发送器与WLAN相关联并且不需要来自WLAN的响应。存在信号可以在多条WLAN通道上被传送以便由多个WLAN APs进行存在检测。存在信号传送可以是周期性的或者是受来自WLAN的或者来自耦合于或未耦合于WLAN的外部设备的激励因素而被激发的。定位也可以与信号强度存在检测相结合地被执行。

Description

用于进行存在检测和定位的无线局域网(WLAN)方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请涉及2004年5月10日提交的序列号为60/569,693的美国临时申请，并且根据35 U.S.C.§119(e)而请求来自其中的利益。
本申请还是2005年2月16日申请的序列号为11/059,047的美国专利申请″RADIO-FREQUENCY IDENTIFICATION(RFID)TAG EMPLOYING UNIQUERECEPTION WINDOW AND METHOD THEREFOR″的部分接续申请，所述申请11/059,047是2002年10月18日提交的序列号为10/274,698的、公开号为US20040078151A1的美国专利申请的部分接续申请。以上所引用的美国专利申请的说明书通过参考而引入于此。
技术领域
本发明通常涉及在一个区域中资产存在的检测，更具体地说，涉及一种在无线局域网环境中实现的资产存在检测和定位的系统。
背景技术
当无线系统被安装到建筑物及诸如互联网售货亭和休息室这样的其他区域中时，无线资产检测和追踪系统就愈加流行起来了。另外，射频识别(RFID)标签在追踪资产方面已经延用了多年，诸如用在发货场和机构中，以及用在消费者出口处以进行清点和防盗管理。
以上所引用的专利申请公开了一种采用无线局域网(WLAN)通道的RFID标签系统，利用现有的WLAN基础设施来定位RFID标签。然而，在一些应用中，当所需要的所有功能就是检测资产的存在时，不必要且成本较合算地提供足够的接入点(APs)或者位置单元，其确定到达时间并且执行三角测量以在WLAN环境中充分地定位标签或其他传送设备。
在许多应用中存在检测器已经被使用了很多年，但是通常不是用在用于检测资产存在目的的无线网络中。通常，检测WLAN单元的存在会把WLAN单元连接到AP上，在此之后可以确认存在，或者可能不连接，在此之后可以确认存在“欺诈”设备。然而，不论发生哪种情况，目标通常是经由AP把WLAN单元连接到无线网络上。此外，WLAN APs及其他单元一般不具有用于检测任何设备(兼容或不兼容于WLAN)的装置，所述装置没有试图在具体AP的通道上进行连接、或者至少试图定位一个设备以经由试探请求消息(802.11修订系统中)连接到AP。
同样有用的是与存在检测相结合地或者单独地把定位引入到了WLAN中，而不必要求设备与网络相关联或者尝试与网络相关联。
因此，比较理想的是提供一种用于利用无线网络的单元来检测WLAN兼容的发送器的存在检测系统，其无须单独的资产追踪系统并且不会破坏WLAN的操作。
发明内容
在WLAN环境内无须单独的资产追踪系统就可检测资产的存在的上述目的被提供于一种资产发送器、一种WLAN系统和方法中。
资产发送器可以是标签或者诸如用于传送“存在”信号的WLAN节点之类的其他单元。存在信号是如由WLAN实现的符合IEEE 802.11规范的修订本的标准格式信号，并且存在信号不会破坏WLAN的通信。存在信号是不需要来自任何WLAN节点的响应的、且发送器也不与诸如接入点之类的另一个WLAN单元相关的广播/多播信号。在传送没有被链接到诸如相关联(association)、解除关联(de-association)、重新关联(re-association)等等之类的网络事件或状态的情况下，存在信号可以被周期性地传送。
探测器电路也被用在资产发送器中以检测WLAN传送中的寂静区间，并且仅在所检测的寂静期间传送存在信号。存在信号传送的参数可以借助于WLAN命令来控制，或者存在信号传送可以由外界刺激来激发。所述外界刺激可以是低频磁场激励、红外激励或如上述所引入的原申请中所执行的某些WLAN信号的检测。
存在信号由诸如包括信号强度检测器的接入点之类的一个或多个WLAN节点来接收。资产发送器在一个或多个WLAN节点附近的存在是通过一个或多个WLAN节点中每一个之处的绝对和/或相对信号强度来估算的。
如附图中所示，根据本发明的优选实施例的以下说明，本发明的上述及其他目的、特征和优点将更加地明显。
附图说明
图1是根据本发明实施例描述包括存在检测的无线网络的方框图；
图2是描述图1的无线网络中的无线网络单元的方框图；
图3是例示根据本发明实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本发明通过产生并传送一个“存在”信号而包括了对无线局域网(WLAN)中的存在检测和定位的改进，所述“存在”信号兼容于WLAN、但是不遵循如目前通用的IEEE 802.11规范的各种修改(诸如，802.11a，802.11b以及802.11g)中所定义的WLAN的标准协议。存在信号是多播/广播信号(即，以所有设备或一组设备为目标的信号)，并且仅在经由探测器电路确定了没有WLAN业务量时被发送。然而，存在信号可以是相似于现有WLAN信号的信号，诸如具有多播或广播地址并因此不从另一个WLAN节点中产生响应的数据传输。
存在信号包括其可以是节点的媒体存取控制(MAC)地址的节点标识符，或者包括提供给WLAN系统的能够唯一地标识传送该存在信号的节点的另一个标识符。存在信号在一个或多个WLAN通道上被传送并且具有兼容于WLAN的报头和代码序列，但是存在信号是唯一的，这是由于存在信号是根据用于控制WLAN操作的规范不会为其产生响应的信号。通过不产生响应(即，不确认或者响应于该存在信号由另一个单元发送其他控制信号)，可以采用最小带宽来进行存在检测或者定位，以及通过保持WLAN信号兼容性，不会由存在信号的传送来引起WLAN操作的破坏。
本发明适用于任何WLAN设备，包括传送WLAN兼容信号的射频标识(RFID)标签(包括仅传送本发明的存在信号的标签)，以及诸如具有WLAN接口的外部设备和计算机之类的其他网络设备。
现在参考附图，尤其是参考图1，显示了一种根据本发明实施例的WLAN系统。资产发送器18A-C位于一个或多个接入点20A-C的范围内，所述一个或多个接入点20A-C用于检测资产发送器18A-C的存在和/或位置并且经由有线连接12或无线连接(利用WLAN通信)向主单元14传递信号测量信息。主单元14对该信号测量信息进行评估以确定与资产发送器18A-C有关的存在和/或位置信息。
虽然所描述的系统采用接入点20A-C来检测由发送器18A-C和主单元14传送的存在信号以便评估信号测量信息以确定存在和/或位置，但是主单元14不必是独立的单元而可以是诸如接入点20A-C之一这样的WLAN单元。同时，应当清楚只要资产发送器18A-C传送本发明的存在信号，资产发送器18A-C就可以是RFID标签(包括仅传送标签和具有诸如在上述引入的美国专利申请中所描述的WLAN接收能力的标签)或诸如笔记本计算机WLAN接口或外部设备接口之类的其他WLAN单元。
存在检测和定位由接收信号强度指示(RSSI)测量来执行。RSSI技术可使用绝对或相对信号强度值来确定存在，或者使用多个信号强度值的插值来确位置。在本发明中，在由资产发送器18A-C所传送的存在信号上执行以上所述的测量。本发明的系统把资产发送器18A-C的存在/位置(或其不存在)报告给管理软件和/或其使用由本发明的系统所产生的存在和/或位置信息的其他应用程序。
如上所述，存在信号是标准格式WLAN兼容多播/广播信号，其包含MAC地址或用于标识传送该存在信号的具体单元的其他唯一标识符。当由根据本发明实施例的单元所采用的存在信号协议不用确认或任何其他WLAN信号来响应该存在信号时，就不会响应该存在信号。上述WLAN标准中的信号是接入点信标信号(beacon signal)，所述WLAN标准既不需要确认(ACK)响应又不需要响应于传送(诸如RTS/CTS信号交换)而发送的控制信号，所述信标信号只能由其位置已知且已经发出了存在的AP来传送。因此，本发明的存在信号为移动WLAN节点或任何非AP节点添加了唯一的能力，其中利用本发明的存在信号，非AP节点可传送这样一个信号，借助于该信号可建立位置或存在而不会引起来自WLAN的响应并且不需要与WLAN有任何的关联或在前的信号交换。
通过说明，如果利用探测请求信号的已检测信号强度来执行存在检测或定位，则AP必须仍然响应以一探测响应。如果利用CTS信号来执行存在检测或定位，如以上所引入的美国专利申请所述的，则AP必须首先向资产发送器发送RTS，这意味着资产发送器的地址必须已知。如果使用RTS，那么WLAN必须响应以一CTS信号并且至少保留最少量的响应时间，等等。如果任何其他的WLAN信号用于进行存在检测或定位，那么资产发送器就必须已经与WLAN相关联以便保持WLAN协议。
此外，相关节点的WLAN协议要求该节点仅在该节点所连接的AP的WLAN通道上进行传递。存在信号的添加使得已经与AP相关联的资产发送器可以在不妨碍网络的情况下发送由其他AP所接收的信号，除了定位和/或存在检测测量之外，接收节点将不会采取其他行动。
现在参考图2，以方框图来描述图1的WLAN的组件的细节。资产发送器18包括用于经由天线37A而传送由处理器24所产生的信号的WLAN发送器22，所述信号包括在WLAN的一条或多条通道上的以上所述的存在信号。该存在信号可以以预定的时间间隔被周期性地传送，并且该存在信号包括MAC地址或者包括从存储器23中找回的资产发送器1 8的其他标识符，所述存储器23还可以存储处理器24指令和数据。资产发送器18选择性地包括用于从WLAN系统接收信号的WLAN接收器25，如果资产发送器18是RFID标签，则所述信号可以简单地是用于控制传送存在信号及其他参数的命令，或者如果资产发送器18是WLAN节点，则所述信号可支持全部的WLAN操作。
接收器25耦合于处理器24以便向处理器24提供所接收的数据和命令信息和从处理器24接收控制信息。处理器24可控制接收器26的电源状态，以便接收器26仅在合乎需要时上电。作为周期性传送存在信号的一种代替，刺激接收器28可经由传感器27来检测外界刺激的存在。传感器诸如可以是这样一种类型的低频磁场检测器，所述类型的低频磁场检测器通常在被带到外部刺激物附近时用于激活标准非WLAN RFID标签或无源再发射标签。向资产发送器18添加这个能力为WLAN提供了利用诸如门出入口发送器之类的现有技术的附加能力，以激活资产发送器并开始资产的存在检测或定位。传感器27还可以是红外传感器，所述红外传感器通过仅响应于来自WLAN中的另一个设备的本地红外通信而激活该存在信号的传送，为存在检测和/或定位提供了附加的安全性。通过在存在信号传送中发送从刺激源中所接收到的标识符以及资产发送器MAC地址或ID可以生成或确认区域标识。例如，标签可传送这样的存在信号，所述存在信号包括标签ID以及用于激活该标签的激发器的低频RFID的ID。
如以上所引入的美国专利申请中所描述的探测器电路26还被引入以提供其中所描述的功能，以便仅在不传送WLAN信号时进行存在信号传送，从而降低冲突的机会并提供为WLAN接收器25上电的时间，以在诸如标签之类的电池操作的应用中接收命令和控制信息，或者探测器还可用于仅在通过检测到在一个较长的时间段内出现了WLAN业务量而检测到WLAN系统时激活存在传送。(探测器26首先检测资产发送器存在于WLAN中，然后在传送存在信号之前确定WLAN何时短暂地沉默。)
资产发送器18的另一种可选扩展是扫描整个潜在的WLAN通道并且定位附近的AP的通道。然后在那个通道上传送存在信号。
接入点20通过天线37B接收WLAN信号，并且包括用于检测WLAN信号并向处理器38A传送所检测和解码的信号信息的WLAN接收器/发送器32。接入点30包括用于根据信号强度测量来进行存在检测或定位的信号强度检测器34。当由WLAN发送器/接收器32检测该存在信号时，经由网络接口36或者经由采用标准WLAN数据传送的WLAN接收器/发送器32来向主单元14传递信号强度信息。
主单元14包括在操作上与AP20相类似的WLAN发送器/接收器32A和处理器38A，并且如果主单元14参与到存在检测/定位系统的信号测量部分中，则主单元14还包括信号强度检测器34A。主单元14还包括用于从其他单元中接收信号强度的网络接口36A(图1的AP 20A-C)。处理器38A通过在接收AP之间比较信号强度系数来根据所接受的信号强度信息而计算资产发送器的存在信息和/或位置。
现在参考图3，描述一种根据本发明的实施例的方法。首先，检测到外界刺激，或者预定时段终止了控制存在信号的传送(步骤50)。资产发送器传送由一个或多个AP所收到的该存在信号(步骤51)，因为没有响应是可能的，所以所述AP不响应该存在信号(步骤52)。AP确定所接收的存在信号的信号强度(步骤54)并且主单元对所测量的信号信息进行评估(步骤56和58)。描述了用于进行楼层判定的示范性且可选择的技术，其中首先把存在信号的每个楼层的信号强度求和然后对和进行比较以确定最大值，所述最大值指示了资产发送器所位于的楼层(步骤56)。然后，在该具体楼层上的资产发送器的位置可以通过对信号强度系数进行插值来确定(步骤58)。
虽然已经参考其优选实施例而详细地显示和描述了本发明，但是所属领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节方面对其做出上述及其他改进。

Claims (20)

1.一种无线局域网(WLAN)内所引入的存在检测系统，包括：
一个或多个WLAN接入点，每个WLAN接入点包括一个接收信号强度测量电路并且根据IEEE 802.11a/b/g规范进行操作；
用于传送广播/多播存在信号的资产发送器，其中所述存在信号在所述WLAN的一条或多条通道上被传送，WLAN中没有接收单元能够对所述存在信号做出响应，并且不需要为所述存在信号而与所述WLAN中的另一个单元相关联，以及其中所述资产发送器包括用于检测其他WLAN传送的探测器电路，以及其中所述资产发送器仅在所述探测器电路检测到所述其他WLAN传送缺失时传送所述存在信号；以及
评估器，耦合于所述一个或多个WLAN接入点，用于从所述一个或多个WLAN接入点内的每个接收信号强度测量电路中接收存在信号的信号强度值，并且依照所述信号强度值来确定所述资产发送器是否存在于所述一个或多个WLAN接入点的附近，由此可由所述WLAN接入点在不把所述资产发送器与所述WLAN相关联的情况下就检测到所述存在信号，同时利用所述WLAN的其他相关单元来保持正常操作。
2.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器在所述WLAN的多条通道上传送所述存在信号，以及其中所述一个或多个WLAN接入点包括被配置为在所述多条通道的不同通道上进行接收的接入点。
3.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器传送所述存在信号，同时不与任何所述ALAN接入点相关联。
4.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器与所述接入点中给定的一个接入点相关联，以及所述存在信号在不同于所述给定接入点的通道的至少一条其他通道上被传送，由此通过所述一个或多个WLAN节点来接收的所述存在信号配置成在所述至少一条其他通道上进行接收。
5.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器还包括用于接收刺激而不是接收WLAN传送的刺激接收器，以及其中所述资产发送器响应于接收所述刺激的所述刺激接收器而传送所述存在信号。
6.权利要求5的存在检测系统，其中所述刺激是低频标签激发器信号，以及所述刺激接收器是磁场检测器。
7.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器与接入点相关联，以及其中所述接入点传送WLAN命令以控制所述存在信号的传送参数，所述传送参数包括所述存在信号的允许/禁止状态、所述存在信号的传送速率及所述存在信号的传送的电源级别中的至少一个。
8.权利要求1的存在检测系统，其中所述资产发送器包括接收器，所述接收器扫描所述WLAN的多条通道以通过检测所述一个或多个接入点中有效的一个来选择用于传送所述存在信号的一条通道。
9.权利要求1的存在检测系统，其中所述探测器电路还检测所述资产发送器何时存在于WLAN中，以及其中仅在检测到所述WLAN的所述存在之后传送所述存在信号。
10.一种用于操作无线局域网(WLAN)的方法，包括：
经由资产发送器的探测器电路检测是否出现了WLAN传送；
响应于检测到没有出现所述WLAN传送，从所述资产发送器传送一广播/多播存在信号，其中所述存在信号在所述WLAN的一条或多条通道上被传送，WLAN中不存在接收单元能够对所述存在信号做出响应，并且不需要为所述存在信号与所述WLAN中的另一个单元相关联；
在所述WLAN的一个或多个接入点处接收所述存在信号，所述接入点根据IEEE 802.11a/b/g规范来操作；
在所述一个或多个接入点中的每一个处确定所述存在信号的接收信号强度；以及依照所述接收信号强度来评估所述资产发送器是否存在于所述一个或多个WLAN接入点的附近，由此可在不把所述资产发送器与所述WLAN相关联的情况下，由所述接入点来检测所述存在信号，同时利用所述WLAN的其他相关单元来保持正常操作。
11.权利要求10的方法，其中所述传送在所述WLAN的多条通道上传送所述存在信号，以及其中所述接收在所述WLAN的多个接入点处接收所述存在信号，每个接入点被配置成在所述多条通道的相应一条上接收所述存在信号。
12.权利要求10的方法，进一步包括把所述资产发送器与所述接入点中给定的一个接入点相关联，以及其中所述存在信号在不同于所述给定接入点的通道的至少一条其他通道上被传送，由此通过所述接入点的另一个来接收的所述存在信号配置成在所述至少一条其他通道上进行接收。
13.权利要求10的方法，进一步包括在所述资产发送器处接收除WLAN传送以外的刺激，以及响应于所述接收所述刺激而传送所述存在信号。
14.权利要求13的方法，其中所述刺激是低频标签激发器信号。
15.权利要求10的方法，进一步包括把所述资产发送器与所述接入点的给定一个接入点相关联，以及其中所述给定接入点传送WLAN命令。用于控制所述存在信号的传送参数，所述传送参数包括所述存在信号的允许/禁止状态、所述存在信号的传送速率和所述存在信号的传送的电源级别中的至少一个。
16.权利要求10的方法，进一步包括扫描所述WLAN的多条通道，以通过检测所述一个或多个接入点中的有效接入点来选择用于传送所述存在信号的通道。
17.权利要求10的方法，进一步包括经由所述探测器电路来检测所述资产发送器何时存在于WLAN中，以及其中仅在检测到所述WLAN的所述存在之后执行所述传送。
18.权利要求10的方法，其中无需把所述资产发送器与任何WLAN接入点相关联就可执行所述传送。
19.一种用于与无线局域网(WLAN)相交互的节点，包括：
用于传送广播/多播存在信号的发送器，其中所述存在信号在所述WLAN的一条或多条通道上被传送，WLAN中没有接收单元能够对所述存在信号做出响应，并且不需要为所述存在信号而与所述WLAN中的另一个单元相关联；
用于检测WLAN信号是否存在于所述WLAN的探测器；以及控制电路，具有耦合于所述探测器的输出端的输入端和耦合于所述发送器的输出端，用于使所述发送器仅在所述探测器检测到WLAN信号不存在时发送所述存在信号。
20.权利要求19的WLAN节点，进一步包括用于接收除WLAN传送以外的外界刺激的刺激接收器，以及其中所述发送器进一步响应于所述刺激接收器的输出而传送所述存在信号。
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