使用网状网络进行室内导航和跟踪

摘要

本公开的实施例涉及使用网状网络进行室内导航和跟踪。本申请公开了使用网状网络进行室内导航和跟踪的系统、设备和方法。在一方面中，导航设备包括接收器，接收器被配置为从节点网络接收位置信号。位置信号标识节点网络的相应节点，并且节点网络分布在整个物理空间中。导航设备包括存储器，存储器存储程序；以及处理器，处理器与接收器通信并且被配置为执行程序以根据相应节点的标识信息来计算导航设备的位置；基于导航设备的位置和节点网络在物理空间中的已知地图来确定从导航设备的位置到目的地的路由指令；以及在导航设备移动通过物理空间时，更新导航设备的位置以及路由指令。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于导航和跟踪的系统和方法，并且在特定实施例中，涉及使用网状网络进行室内导航和跟踪。

背景技术

虽然全球定位系统(GPS)擅长在户外时提供位置信息，但是由于大型建筑物对GPS信号的屏蔽，所以无法使用GPS进行室内导航和跟踪。在基于利用移动网络接收信号与传输的信号的跟踪或导航系统的许多情况下也是如此。信号无法轻易穿透商场、体育馆、学校或其他室内设施。这可能会妨碍在这些空间内进行跟踪/导航的努力，或对跟踪或导航准确性产生不利影响。对于信号传输被遮挡或阻挡的任何位置，也是如此。

存在期望室内导航/跟踪的许多位置，并且在室内跟踪/导航设备中需要改进。在超市和商场内的准确导航可以帮助消费者定位商店、区段、或甚至物品。在这些设施内进行跟踪可以帮助企业收集关于购物习惯、定位库存、员工或客户的数据。在机场内的导航可以帮助旅客找到在机场内的期望登机口、卫生间、或其他位置。跟踪可以用于定位丢失的设备或人员。存在室内跟踪可以应用(例如，在常规使用中)用于在紧急情况或灾难中帮助残疾人的许多实例。工厂可以受益于跟踪工人，并且可以被工人用来定位设备。

发明内容

根据本发明的实施例，一种导航系统包括节点网络，该节点网络包括分布在整个物理空间中的多个节点。多个节点被配置为从多个发射节点发射多个位置信号，其中多个位置信号标识多个节点。该导航系统还包括物理空间的地图，该地图包括多个节点的位置。导航系统还包括导航设备，该导航设备包括接收器，该接收器被配置为接收由多个节点中的在导航设备的通信范围内的相应发射节点所传输的位置信号。该导航设备还包括存储器，该存储器存储程序；以及处理器，该处理器与接收器通信并且被配置为：执行该程序以访问物理空间的地图，根据由导航设备所接收的位置信号计算导航设备在物理空间中的位置，并且基于导航设备的位置与物理空间的地图，来确定从导航设备的位置到目的地的路由指令。

根据本发明的实施例，一种用于在物理空间中跟踪设备的系统包括跟踪设备，该跟踪设备被设置在物理空间中的位置处。跟踪设备包括传输器，该传输器被配置为传输信标信号，信标信号标识跟踪设备。系统包括节点网络，节点网络包括多个节点，其中在多个节点中的节点被配置为当在跟踪设备的通信范围内时，接收信标信号。系统还包括物理空间的地图，地图包括多个节点中的节点的位置。跟踪设备还包括：存储器，存储器存储程序；以及处理器，处理器与节点网络和存储器通信。处理器被配置为执行程序，以通过从多个节点检索数据传输，来标识跟踪设备的位置，该数据传输指示多个节点中的节点在跟踪设备的范围内时的时间段。

根据本发明的实施例，一种用于在物理空间内进行导航的方法包括：从分布在整个物理空间中的节点网络发射位置信号，其中位置信号标识节点网络的节点。该方法还包括：在导航设备处接收位置信号中的一个位置信号，位置信号从节点网络的在导航设备的通信范围内的节点发射。该方法还包括：从节点网络的在导航设备的通信范围中的节点标识信息，计算导航设备的空间位置。该方法还包括：确定从导航设备的位置到在物理空间中的选定目的地的路由指令。

根据本发明的实施例，一种用于在物理空间内跟踪设备的方法包括：在物理空间内对节点网络绘制地图；在物理空间中的位置处从跟踪设备发射信标信号；在跟踪设备的通信范围内的节点网络的多个节点处接收信标信号；将在跟踪设备的通信范围内的节点的标识信息通信给处理器；以及通过处理器根据跟踪设备的范围内的节点的标识信息来确定跟踪设备的空间位置。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中

图1图示了节点网络的图；

图2图示了导航设备的实施例的图；

图3图示了导航系统的实施例的图；

图4图示了跟踪设备的实施例；

图5图示了跟踪系统的实施例的图；

图6图示了导航方法的框图；以及

图7图示了跟踪方法的框图。

除非另有指出，否则不同附图中的对应数字和符号通常是指对应部分。绘制附图以清楚说明实施例的相关方面，并切附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

下文对本公开的实施例的制造和使用进行详细讨论。然而，应当领会，本文中所公开的概念可以在广泛多种特定背景中体现，并且本文中所讨论的特定实施例仅是示例性的，并且不用来限制权利要求的范围。进一步地，应当理解，在没有背离所附权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

用于在室内或在遮蔽位置中进行跟踪/导航的常规想法涉及信标技术，以使用专用扫描仪和信标生成器来帮助跟踪人员。这样的信标和扫描仪的固定位置帮助定位和导航。然而，这种专用扫描仪在处理新位置或有效解决大量人口时的用途有限。

目前，尚无用于室内导航/跟踪的已知标准。但是，一种用于室内和在遮蔽场所中进行导航/跟踪的系统可以利用节点网络来传输以及接收信号。节点本身可以位于室内或在其他技术中的信号难以穿透的遮蔽区域中。并且，可以通过系统容易地添加、删除或移动节点。

一种这样的系统可以利用网状网络。应用的网状网络是一种新兴技术。越来越多的建筑物和社交场所将会具有网状网络，网状网络包括广泛的多种灯、传感器、显示器、装备、机械和被配置为作为网络节点操作的应用。

使用网状网络允许数据沿着来自网络中其他节点中的任何节点的路由，沿着在任何两个节点之间的多个路径行进。这可以减少系统对任何一个或多个中央路由单元的依赖。再者，可以在商场、购物中心或其他设施内部生成并且接收信号的节点的存在，允许信号在可达性有限的情况下穿透区域。此外，也没有必要将这种网络连接到外部系统。换句话说，网状网络可以是独立的，这对于安全性目的可以是被期望的。

蓝牙网状网是一种类型的网状网络，并且是一种无线标准。它的主要应用是在智能建筑物中。它具有的特征是所有节点都可以从任何其他节点到达的多对多节点连接性。在蓝牙网状网络中存在的网格节点的数目没有限制。蓝牙网状网控制的智能建筑物将会具有数百或数千个网状节点，以适应不同应用，诸如智能灯：走廊、洗手间、商店、超市中的灯；传感器节点：温度传感器、环境传感器；智能开关：如普通开关之类的控制附近的灯的开关；智能设备：HVAC、智能插头、智能调节器；以及紧急节点。如咖啡机、慢炖锅、搅拌器、电视、监视器和几乎任何电子设备之类的其他装备和应用都可以是支持蓝牙网状网的节点。蓝牙网状网具有多层可配置安全水平和多应用可配置安全水平，以解决不同场景和已知安全挑战。蓝牙网状网为用户提供了灵活性，这使其成为智能家居/智能建筑物应用的优选，在这些应用中，高数据吞吐量并不一定是优先事项。

随着蓝牙网状网在世界范围内的普及并且预计达到数十亿个节点，申请人提议以成本高效方式使用诸如蓝牙网状网之类的网状技术解决室内导航和跟踪。应当指出，本发明的应用不限于蓝牙网状网络。

本申请的实施例公开了用于在物理空间内进行跟踪和导航的设备、系统和方法。可以用于跟踪和导航的实施例节点网络将会在图1中被描述。图2和图3还描述了导航设备和导航系统的实施例。图4至图5还描述了跟踪设备和跟踪系统的实施例。将会使用图6对跟踪方法进行描述，而将会使用图7对导航方法进行描述。

图1图示了位于建筑物、仓库、商场或其他结构内部的物理空间20中的节点网络9的实施例。在各个实施例中，节点网络9分布在整个物理空间20中。还应当领会，在实施例中，节点网络9可以不局限于内部空间。例如，节点网络9可以位于街道、城镇、公园、校园、船只、或后院。节点网络9可以部分在室内、部分在室外。物理空间20还可以包括物理空间20，物理空间20位于结构的多个楼层或多个房间。节点网络11可以位于可以放置节点的任何场所。

节点网络9包括多个节点10。在不同的实施例中，多个节点10的节点可以包括不同的形式。节点可以为智能设备，如智能开关或智能应用。节点还可以为传感器、相机、移动设备、可穿戴式按钮或令牌、或专用节点。实际上，任何电子设备还可以被配置为节点网络9的节点。在一些实施例中，单个设备可以包括多个节点10。

在实施例中，节点网络9可以包括多种不同类型的节点。节点网络9的多个节点10中的一些节点可以为开关，节点网络9的多个节点10中的一些节点可以为灯，节点网络9的多个节点10中的一些节点可以为传感器，以及节点网络9的多个节点10中的一些节点可以为智能设备。节点网络9可以包括不同类型的节点的任何组合。在一些实施例中，节点网络9的节点10被配置为用于节点对节点通信。

在一个示例实施例中，节点网络9可以包括网状网络。在一些实施例中，在节点网络9中的每个节点可以被配置为将传输中继到在传输节点的范围内的在节点网络9中的其他节点，以及从节点网络9中的其他节点中继传输。这样，数据信号可以从在网络中的节点10中的任一节点中继到在节点网络9中的任何节点或所有其他节点。消息和/或信号可以通过泛洪或管理泛洪而在节点网络9中被中继。在各种实施例中，节点网络9可以被配置为用于在节点网络9的节点之间进行多对多通信。还可以从网络中的任何其他点访问来自节点网络9中的任何节点的数据。在一些实施例中，节点网络9包括蓝牙网状网络。

在一些实施例中，节点网络9的节点还可以是可寻址的，以使数据传输可以通过节点网络9中继到节点网络9的节点。例如，数据传输可以寻址到多个节点10中的节点10D。在实施例中，节点10D可以包括智能锁定设备。通过节点网络9中继的消息可以将节点10D引导至锁定。该消息可以被单独寻址到节点10D，使得节点10D将会实现锁定的引导，但是其他节点没有实现锁定的引导。

在一些实施例中，多个节点10的节点可以作为多个节点10的子组可寻址。例如，在一些实施例中，节点10A、10B、10C和10D可以包括智能锁。消息可以被引导到在节点网络9中的所有锁以被解锁。节点10A、10B、10C和10D将会接收消息并且遵循命令，而节点网络的其他节点将不会遵循命令。依据节点网络9的需要，在不同的实施例中，多个节点10可以被分为任何方式的组。

在一些实施例中，多个节点10的节点的子集被配置为中继或传输数据。中继节点可以接收数据并且将数据传输到多个节点10中的其他节点。而其他节点可以仅传输数据。在一个实施例中，节点10A、10B、10C和10D包括中继节点，而节点10X、10Y和10Z不包括中继节点。在一些实施例中，这可以有利于减少节点网络9的功率需求，并且同时仍然允许在网络的所有节点之间的通信。在不同的实施例中，节点网络9的节点中的任一节点可以包括中继节点。并且，在一些实施例中，节点网络9的所有节点可以包括中继节点。在一些实施例中，非中继节点或非传输节点可以包括蓝牙低功耗设备。

在各个实施例中，在节点10之间中继的消息或信号可以包括存留时间(“TTL”)指示符或值。存留时间指示符可以限制数据通过网络传播。可以使用给定TTL对消息进行初始化。在消息被中继到另一节点之后，TTL被递减。具有低于给定阈值的值的消息不会被中继。

例如，在节点网络9中的每个消息可以包含TTL字段，并且该TTL字段指示该消息应当如何被中继，以及TTL字段提供关于该节点网络9中的消息的历史的一些信息。下文的表(表I)说明了一个实施例。

在另一示例中，在一个实施例中，利用3的TTL，可以对消息进行初始化，并且如果TTL低于1，则系统可以被配置为不中继该消息。因此，利用TTL为3，这种消息可以在节点10A处被接收，然后利用TTL为2，这种消息被中继到节点10B，然后利用TTL为1，这种消息被中继到节点10C，利用TTL为0，这种消息不会中继到节点10D。由于节点10C处的TTL为1(用于中继的阈值)，则它将不会被转发到任何其他节点。

因此，一个提议的实施例基于使用具有TTL＝0的消息来确定始发节点。导航应用和跟踪应用均可以基于相同的基本概念。发送器以TTL＝0发布网状消息以及一些附加细节。该消息通过在发送器节点的直接范围内的(同一网络的)所有网状节点接收。因为对于接收到的消息，TTL＝0，所以接收器节点可以证实了发送器已经始发了该消息(未中继该消息)。

在其中节点发射以TTL＝0初始化的消息的实施例中，消息仅通过在初始信号的范围内的节点接收。如所提及的，该信息可以被用于证实消息的始发器。并且，这还防止消息在整个节点网络中分发，从而限制了对节点网络的任何影响。

在一些实施例中，跟踪设备可以发射跟踪信号或信标信号。还可以以TTL＝0对该信号进行初始化。在这样的实施例中，接收节点不会传输信标信号。接收节点还可以通过TTL值确定它们是消息的原始接收器。

当接收到具有TTL＝0的值的位置信号时，接收节点可以确定它们在跟踪设备的范围内。同样，当导航设备以TTL值＝0从相应节点接收到位置信号时，导航设备可以确定它在节点范围内。因为该信号不会通过网络被重新传输，所以只有在跟踪设备附近的节点会接收到该信号。并且，该信息可以用于遵循跟踪设备通过节点网络的路径。在实施例中，接收节点将该信息存储在其数据库中以供将来使用。该信息不需要被即时通信。

对于导航应用，已经从节点接收到信号的导航设备可以针对基于人类理解的当前位置或将要遵循的到达最终目的地的路径而应用导航算法。。下文对本发明的导航实施例、跟踪实施例和组合实施例进行进一步描述。

图2图示了可以用于节点网络中的导航应用的导航设备200的实施例。在各个实施例中，导航设备200包括具有天线202和接收器电路204的接收器201。在一些实施例中，导航设备包括用户接口206、处理器208和存储器210，存储器210包括将要在处理器208中执行的指令。

在各个实施例中，接收器201被配置为从节点网络9(图1所示)接收位置信号。并且，接收器201与处理器208通信。在各个实施例中，这些各种部件可以采用本领域已知的任何种类的形式。

在一些实施例中，导航设备200可以包括移动电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、手表、或具有运行导航程序的应用的其他设备。在其他实施例中，导航设备200可以包括用于节点网络类型的特定节点网络中的专用导航设备。在一些实施例中，导航设备200还可以用作节点网络9的多个节点10中的一个节点。

导航设备200(或正在被执行的程序)可以被配置为与基于云的程序以及从节点网络9接收的信息一起操作，以向用户提供导航。

图3图示了在节点网络9中的导航设备200的实施例。图3描绘了图1所描绘的节点网络9与物理空间20的放大部分。图3中的节点网络9可以包括图1中的节点网络9的实施例中的任何实施。

返回到图3，在各个实施例中，导航设备200接收位置信号302A，位置信号302A标识节点网络9的发射节点302。发射节点302可以采用参考图1所描述的多个节点10中的节点的任何实施例。在一些实施例中，仅当导航设备200在发射节点302的范围内时，位置信号302A才由发射节点302发射。

导航设备200可以包括存储程序的存储器210(来自图2)、以及处理器208(来自图2)。导航设备200的处理器208可以与导航设备200的接收器201通信。在各个实施例中，导航设备200的处理器208被配置为执行程序以：从发射节点302的标识信息以及节点网络9在物理空间20中的已知地图，计算导航设备200在物理空间20中的位置。当由处理器208执行时，该程序基于导航设备200的位置来确定从导航设备200的位置到目的地308的路由指令，并且在导航设备200移动通过物理空间20时，更新导航设备200的位置以及路由指令。

在各个实施例中，导航设备200的用户可以选择用于导航的目的地308。目的地308可以包括物理空间20内的位置，诸如商场中的商店或机场中的航站楼。目的地308还可以被提供给导航设备200，而非从用户接收。在各个实施例中，目的地308可以包括节点网络9的节点。在各个实施例中，目的地308可以包括被跟踪通过物理空间20的设备。并且，在一些实施例中，目的地308可以包括在物理空间20中的位置或坐标。

在各个实施例中，处理器208可以具有对物理空间20的地图的访问。在各个实施例中，已知地图可以存储在导航设备200的存储器210中。在这样的实施例中，已知地图可以被配置为将被更新为反映在节点网络9中的改变，诸如节点移动或节点正在被添加到节点网络9或从其中删除。在一些实施例中，当导航设备连接到云网络时，可以发生更新。在一些实施例中，处理器208可以访问未存储在导航设备200上的已知地图。该已知地图可以存储在导航设备可访问的数据云或中央存储器中。在一些实施例中，可以周期性地或实时地更新已知地图。在一些实施例中，导航设备200可以被配置为连接到节点网络9外部的网络。在一些实施例中，导航设备200不能够连接到其他网络。

在一些实施例中，位置信号302A可以仅通过发射节点302的位置来标识节点302。位置信号302A可以包括直接标识发射节点302的位置的数据(诸如坐标)，或可以用于导出发射节点302的位置的数据。在各个实施例中，该节点可以通过蓝牙设备地址、通用唯一标识符、MAC ID、或用于唯一标识节点网络9的节点10的另一方式来标识。在各个实施例中，节点的坐标可以包括经度坐标/纬度坐标、针对物理空间20设计的坐标、或本领域已知的其他形式。位置信号302A可以包括标识发射节点302被定位的物理空间20、房间或其他位置特点的水平的信息。物理空间20可以被绘制地图至地区，并且位置信号302A可以标识发射节点302被定位的地区。在各个实施例中，每个地区可以与水平或房间或其他空间相对应。位置信号302A还可以包括节点的相对位置，以便确定周围环境和/或元信息，诸如其他相关信息。

在一些实施例中，位置信号302A可以包括TTL值。TTL值可以被设置为零。在各种实施例中，节点网络9将不中继位置信号302A，因为其具有被设置为0的TTL值。在这样的实施例中，接收位置信号302A的任何节点或设备(例如，导航设备200)都能够从为0的TTL值确定位置信号302A始发于发射节点302。这样，当位置信号包括被设置为0的TTL值时，节点网络可以防止多个位置信号302A由多个节点10中继。在一些实施例中，导航设备200可以被配置为使得接收器201仅接收包括为0的TTL值的位置信号。在一些实施例中，处理器208所执行的程序可以仅考虑位置信号，该位置信号包括被设置为0的TTL值，以确定导航设备200的位置。

在一些实施例中，路由指令可以包括指令序列。在一些实施例中，导航设备200的用户接口206与处理器208通信并且被配置为提供路由指令。在各个实施例中，可以通过视觉、音频、触觉手段或其他手段来提供路由指令。

在一些实施例中，节点网络9的节点中的至少一个节点位于室内。在一些实施例中，节点网络9的所有节点可以在室内。并且，在一些实施例中，节点网络9的一些节点可以在室内，而一些节点可以在室外。

在一些实施例中，节点网络9的每个节点发射标识该节点的位置信号。例如，由导航设备200的接收器201所接收的第一位置信号302A包括由第一发射节点302所发射的位置信号。第二位置信号304A和第三位置信号306A分别从第二发射节点304和第三发射节点306发射。

尽管本文中仅参考第二位置信号304A和第三位置信号306A，但是在实施例中，多个节点10中的每个节点可以发射位置信号。其他位置信号可以包括所描述的第二位置信号304A和第三位置信号306A的任何实施例。在一些实施例中，多个节点10中的一些节点可以发射位置信号，而其他节点则不可以发射位置信号。

在一些实施例中，每个节点的第二位置信号304A和第三位置信号306A包括指示始发位置信号304A和306A的第二发射节点304和第三发射节点306在物理空间20中的位置的数据。标识的第二位置信号304A和第三位置信号306A可以包括第一位置信号302A的任何实施例。在一些情况下，节点网络9的所有标识的位置信号可以具有相同的通信范围。然而，在一些实施例中，不同的位置信号可以具有不同的通信范围。

导航设备200的接收器201可以被配置为接收附加的第二位置信号304A和第三位置信号306A，并且导航设备200的位置还可以根据由附加的第二位置信号304A和第三位置信号306A所标识的第二发射节点304和第三发射节点306的标识信息来计算。

如图3所描绘的，导航设备200位于第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A的范围内。在这些信号的范围内，导航设备的接收器201可以接收第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A中的每个位置信号。当导航设备200在节点网络9的范围内时，它还可以从节点网络9的任何其他节点接收位置信号。

在已经接收到第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A之后，导航设备200的处理器208可以运行在其存储器210中存储的程序以确定导航设备200在物理空间中的位置，这些信号分别标识它们始发的第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306。在各个实施例中，这可以以多种方式来实现。

在一些实施例中，已知地图可以将物理空间20划分为各个区域，使得在物理空间20中的每个区域可以由在该区域中交叠的位置信号来标识。由处理器208所执行的程序可以将由导航设备200所接收的位置信号与已知地图进行比较，并且确定导航设备位于哪个区域。例如，在图3中，第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A在区域312处交叠。当处理器208识别出这三个信号已经由导航设备200接收到时，处理器208可以确定导航设备200位于区域312中。在一些实施例中，第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A可以通过仅标识第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306在物理空间20中的位置来标识它们。多个节点10的第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306的位置可以由坐标或其他标记来定义。应当领会，导航设备200可以被配置为接收大量位置信号。这可以改善导航的准确性和可靠性。在实施例中，每个区域可以与其中位置信号交叠的唯一组合的空间相对应。

在一些实施例中，导航设备200可以能够检测由导航设备所接收的第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A的信号强度。由处理器208所执行的程序可以将第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A的信号强度输入到多边定位算法中，以确定导航设备200在物理空间20中的位置。在各个实施例中，还可以使用对应的第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306的已知地图来确定导航设备200的位置。

在一些实施例中，导航设备200可以被配置为检测在导航设备200处接收的第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A的到达角。由处理器所执行的程序可以将到达角输入到三角测量算法，以计算导航设备200在物理空间20中的位置。在各个实施例中，三角测量算法可以使用对应的第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306的已知地图来确定导航设备的位置。在一些实施例中，确定导航设备的位置的不同方式还可以以彼此各种组合使用，以改善准确性。

在一些实施例中，接收器201可以包括天线阵列。

在一些实施例中，多个节点10中的节点连续发射(广播)第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A。在导航设备进入和离开不同位置信号的范围时，导航设备200的位置，可以被相应地更新。在一些实施例中，更新可以实时发生。在其他实施例中，更新可以周期性地发生。在一些实施例中，当导航设备200离开位置信号的范围或进入位置信号的范围时，可以触发更新。在一些实施例中，更新可以由用户引导。

参考图1、图2和图3，导航系统300的实施例包括节点网络9，节点网络9包括分布在整个物理空间20中的多个节点10，其中多个节点10被配置为从第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306中的多个发射节点发射第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A中的多个位置信号，并且其中第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A中的多个位置信号标识第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306中的多个发射节点。

在各个实施例中，导航系统300还包括物理空间20的地图，物理空间包括多个节点10的位置。导航系统300还可以包括：导航设备200，导航设备200包括接收器201，接收器201被配置为接收由在导航设备200的通信范围内的多个节点10中的第一发射节点302所发射的位置信号302A；存储器210，该存储器210存储程序；以及处理器208，与接收器201通信并且被配置为执行程序以访问物理空间20的地图，根据由导航设备200所接收的第一位置信号302A计算导航设备200在物理空间20中的位置，并且基于导航设备200的位置和物理空间20的地图来确定从导航设备200的位置到目的地308的路由指令。

在一些实施例中，节点网络9的多个节点10中的每个节点都发射第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A，该第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A标识第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306，第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A从第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306发射，并且其中由接收器201所接收的第一位置信号302A包括由第一发射节点302所发射的第一位置信号302A。

在一些实施例中，第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306中的每个发射节点的第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A包括指示对应第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306在物理空间20中的位置的数据，该第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A从该第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306发射。

在一些实施例中，接收器201被配置为除了第一位置信号302A之外还接收第二位置信号304A和第三位置信号306A。并且其中导航设备200的位置还根据由附加的第二位置信号304A和第三位置信号306A所标识的第二发射节点304和第三发射节点306的标识信息来计算。

在一些实施例中，节点网络9的第一发射节点302、第二发射节点304和第三发射节点306连续发射第一位置信号302A、第二位置信号304A和第三位置信号306A。

除了导航应用之外，本公开的发明的实施例还可以允许跟踪应用。

本申请的图4图示了跟踪设备400的实施例。跟踪设备400可以包括具有天线402的传输器403，以传输标识该跟踪设备400的信标信号。跟踪设备可以为可穿戴式设备，其可以周期性地发送消息或信标信号以由附近固定节点拾取，这些附近固定节点可被配置为对这样的消息进行处理。固定节点可以将该信息(邻居信息)存储在其数据库中，如果需要，则可以共享这些信息。

在一些实施例中，跟踪设备400可以包括移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能设备、或节点网络9的节点10。在一些实施例中，先前所描述的导航设备200还可以包括跟踪设备400。在一些实施例中，跟踪设备400可以包括处理器406以及与存储器通信的存储器408。存储器408可以包括要在处理器406中执行的程序。

本申请的图5图示了跟踪系统500的实施例。跟踪设备400设置在物理空间20中的位置处。跟踪系统500还包括节点网络509，该节点网络509包括多个节点510。在一些实施例中，节点网络509可以包括图1和图3的节点网络9。并且，节点网络509可以包括节点网络9的任何实施例。例如，在一些实施例中，节点网络509可以包括网状网络。节点网络509还可以包括蓝牙网状网络或本领域已知的其他节点网络。多个节点510可以包括图1和图3的多个节点10，并且可以包括多个节点10的任何实施例。

如图5所描绘的，跟踪设备400可以传输信标信号400A。在一些实施例中，多个节点510被配置为当在跟踪设备400的通信范围内时，接收信标信号400A。例如，在图5所描绘的实施例中，节点514、514A、514B和514C在信标信号400A的范围中。在通信范围中，这些节点514、514A、514B和514C可以接收信标信号400A。

在一些实施例中，信标信号400A可以被初始化为具有0的TTL值。这将防止在由多个节点510的节点接收到信标信号400A之后，该信标信号400A通过节点网络509被中继。并且，因为信标信号具有被设置为0的TTL值，所以接收节点(诸如图5中所描绘的实施例中的514、514A、514B和514C)可以确定跟踪设备400始发信标信号400A。

跟踪系统500还可以包括物理空间20的地图。在一些实施例中，该地图可以是数字形式。在一些实施例中，地图可以包括多个节点510及其坐标的数据库。地图可以包括导航系统的已知地图的任何实施例，并且可以以与导航系统的已知地图相同的方式中的任何方式来更新。

在一些实施例中，跟踪系统500还可以包括存储器518，该存储器518存储程序；以及处理器520，该处理器520与节点网络509以及存储器518通信，该处理器520被配置为执行程序以：通过从多个节点510检索数据传输来标识跟踪设备400的位置，该数据传输指示多个节点510中的节点510在跟踪设备400的范围内时的时间段。处理中的一些处理可以在本地执行，而处理中的一些处理可以在云中执行，因而，处理器520和存储器518可以是本地的和/或在云中。

作为示例，在一些实施例中，如图5所描绘的，在跟踪设备400的范围内的节点514、514A、514B和514C可以接收信标信号400A。处理器520可以执行程序以从节点网络9检索该信息。在确定了跟踪设备400在节点514、514A、514B和514C的范围内之后，处理器然后可以标识跟踪设备400在物理空间中的位置。

在各种实施例中，跟踪设备的位置可以以多种方式来实现。在一些实施例中，基于在跟踪设备400的范围内的节点的已知位置中的位置，在跟踪设备400的范围内的节点的组合可以与物理空间中的区域相对应。这可以用查找表来实现。在一些实施例中，还可以基于在导航设备的范围内的节点的位置来几何地确定跟踪设备的位置。

在一些实施例中，地图可以将物理空间20划分成多个区域，使得在物理空间20中的每个区域可以通过在与跟踪设备400的通信范围相对应的区域的范围内的在该区域中的节点来标识。在从节点检索指示节点在跟踪设备的范围内时的时间段的数据传输之后，该信息可以与地图进行比较，以确定跟踪设备位于区域什么位置。在各个实施例中，每个区域可以与其中节点的唯一组合在该区域的通信范围内的空间相对应。

例如，在图5中，节点514、514A、514B和514C在区域517中。如果程序检索指示节点514、514A、514B和514C在跟踪设备400的通信范围内的数据，则程序可以参考地图并且确定跟踪设备在区域517中。

在一些实施例中，节点510可以被配置为在接收到信标信号400A时检测它的信号强度。信号强度可以在接收信号信标的每个节点(例如，节点514、514A、514B和514C)处发生变化。由处理器520所执行的程序可以将在节点514、514A、514B和514C处接收的信号强度输入到多边定位算法中，以确定跟踪设备400在物理空间20中的位置。在各个实施例中，该多边定位算法还可以使用在跟踪设备400的范围内的节点514、514A、514B和514C的已知地图来确定跟踪设备400的位置。

在一些实施例中，节点510可以被配置为检测在跟踪设备的范围内的每个节点(例如，图5中的节点514、514A、514B和514C)处的信标信号的到达角。由处理器所执行的程序可以将在跟踪设备400的范围内的针对每个节点514、514A、514B和514C的到达角数据输入到三角测量算法中，以计算跟踪设备400在物理空间20中的位置。在各个实施例中，三角测量算法可以使用在跟踪设备400的范围内的节点514、514A、514B和514C的已知地图来确定跟踪设备400的位置。在一些实施例中，跟踪设备也可以以彼此各种组合使用，以提高准确性。

在一些实施例中，处理器520可以与节点网络509无线通信。

在一些实施例中，跟踪设备400连续发射信标信号400A，并且在其移动通过网络时，可以实时确定跟踪设备400的位置。在一些实施例中，跟踪设备400可以周期性发射信标信号400A。在一些实施例中，跟踪设备400可以在由用户所确定的时间发射信标信号400A。

应当领会，跟踪设备400可以被添加到几乎任何其他电子设备。跟踪设备可以包括人们可以通过空间运送的可穿戴式腕带或按钮。节点网络509的节点可以配置有跟踪设备，因此可以在地图中更新它们的位置。跟踪设备可以附接到购物车或其他装备，以跟踪丢失的物品或库存。

在一些实施例中，多个节点510中的两个或更多个节点包括中继节点515、522，每个中继节点515、522被配置为将数据传输中继到其他中继节点以及从其他中继节点中继数据传输。在图5中，节点514和515可以包括中继节点。在节点网络509中的附加节点可以包括中继节点。功耗可以通过利用其中仅节点中的一些节点是中继节点的节点网络9来限制。在一些实施例中，节点网络509的每个节点可以包括中继节点。

在一些实施例中，多个节点中的一个或多个节点包括存储器节点514。一些节点可以被配置为中继节点和存储器节点。在一些实施例中，每个存储器节点514可以被配置为存储历史数据集合，该历史数据集合标识存储器节点514在跟踪设备400的范围内时的时间段。该数据可以通过处理器520经由节点网络和处理器来检索，并且处理器可以执行程序以跟踪导航设备随时间通过物理空间20的路径502。

在一些实施例中，来自多个节点510中的节点的数据传输包括一个或多个存储器节点514的历史数据集合，并且处理器520被配置为执行程序，以通过从多个节点510中的节点检索数据传输，来标识跟踪设备400在一个或多个过去时间处的位置。在这样的实施例中，跟踪设备400可以被跟踪地通过物理空间20。在一些实施例中，存储器节点514可以无限期地存储历史数据集合，因此它们可以在需要时被检索。并且，在一些实施例中，跟踪设备的路径502可以基于历史数据集合来根据时间确定。

在一些实施例中，存储器节点514还存储来自与存储器节点514相邻的节点514A、514B和514C的信息。例如，在各个实施例中，在存储器节点514中存储的信息指示节点514A、514B和514C在跟踪设备的范围内时的时间段。在一些实施例中，相邻节点包括存储器节点514的范围内的节点514A、514B和514C。

在一些实施例中，每个存储器节点514的历史数据集合标识存储器节点514附近的多个节点510中的一个或多个节点(例如，相邻节点514A、514B、514C)在跟踪设备400的范围内时的时间段。

在一些实施例中，跟踪系统500可以与导航系统300组合。在一些实施例中，跟踪设备400还可以包括接收器201，接收器被配置为接收由多个节点10的发射节点302所发射的位置信号302A。在一些实施例中，多个节点510被配置为发射位置信号302A，并且还被配置为接收信标信号400A。以及，跟踪设备400被配置为接收位置信号302A并且发射信标信号400A。

跟踪设备400还可以包括存储器210，该存储器210存储程序；以及处理器208，该处理器208与接收器201通信并且被配置为执行导航程序以：访问物理空间20的地图，根据由跟踪设备400所接收的位置信号302A来计算跟踪设备400在物理空间20中的位置，以及基于跟踪设备400的位置和物理空间20的地图来确定从跟踪设备400的位置到目的地308的路由指令。

在一些实施例中，导航设备200还可以包括传输器403，该传输器403被配置为将标识导航设备200的位置的位置信号传输到节点网络9。在一些实施例中，位置信号包括信标信号400A。在实施例中，节点网络9的节点10被配置为在导航设备200的接收范围内时，接收位置信号。

在一些实施例中，导航系统300还包括跟踪存储器518，该跟踪存储器518存储跟踪程序；以及跟踪处理器520，该跟踪处理器520与节点网络9通信并且被配置为执行该跟踪程序，以通过从多个节点10检索数据传输来标识导航设备200的位置，该数据传输指示多个节点10中的节点在导航设备200的范围内时的时间段。

基于上文，在其中跟踪系统的节点网络509包括蓝牙网状网络的各个实施例中，存储器节点514可以存储关于作为邻居的节点514A、514B、514C的以下信息：作为邻居的节点514A、514B、514C的蓝牙设备地址(无论邻居是已置备还是未置备的设备)、未置备的邻居的通用唯一标识符、已置备的邻居节点的网络地址(仅当接收的消息具有TTL＝0时才更新)、从邻居节点接收的或通过邻居节点接收的最后一条消息的接收的信号强度指示符、以及从邻居节点接收或通过邻居节点接收的最后一条消息的到达角。

有利地，根据本发明的实施例，现有室内网络和节点可能能够被更新以支持本发明的特征。只要不是固件升级，就无需附加硬件。因而，本发明的实施例具有成本效益。另外，在包括TTL信号被初始化为0的蓝牙网状网络的实施例中，由于涉及到的消息被生成为TTL＝0，因此严格局限于邻居节点(无中继开销)，所以对整个网状网络没有显著影响。由于它可以在现有蓝牙网状网络上工作，所以只有当需要时，才可以从参与节点的任何地方(控制房间)请求信息。当系统需要用于在网络中定位移动节点或人员和资产时，这很有用。

图6图示了用于在物理空间内进行导航的方法600的框图，该方法包括：在步骤602处，从分布在整个物理空间中的节点网络发射位置信号，其中位置信号标识该节点网络的节点。方法600还包括：在步骤604处，在导航设备处接收从节点网络的在导航设备的通信范围内的节点发射的位置信号中的一个位置信号；以及在步骤606处，从节点网络的在导航设备的通信范围内的节点的标识信息计算导航设备的空间位置。在步骤608处，方法600包括：确定从导航设备的位置到物理空间中的选定目的地的路由指令。

在一些实施例中，方法600还包括：通过导航设备的接口提供路由指令。

在一些实施例中，方法600还包括：在导航设备移动通过物理空间时，更新导航设备的空间位置以及路由指令。

在方法600的一些实施例中，节点网络包括网状网络。在方法600的一些实施例中，位置信号包括被设置为零的存留时间值。在一些实施例中，当导航设备接收到具有TTL＝0的位置信号时，导航设备可以确定其在发射位置信号的节点的范围内。并且，在方法600的一些实施例中，节点网络的节点中的至少一个节点位于室内。

图7图示了用于在物理空间内跟踪设备的方法700的框图，该方法包括：在步骤702处，在物理空间内对节点网络绘制地图；在步骤704处，在物理空间中的一位置处从跟踪设备发射信标信号；在步骤706处，在跟踪设备的通信范围内的节点网络的多个节点处接收信标；在步骤708处，将在跟踪设备的通信范围内的节点的标识信息通信给处理器；以及在步骤710处，由处理器从在跟踪设备的范围内的节点的标识信息确定跟踪设备的空间位置。

在一些实施例中，方法700还包括：在跟踪设备移动通过物理空间时，更新跟踪设备的空间位置。

在方法700的一些实施例中，节点网络包括网状网络。

在方法700的一些实施例中，信标信号包括被设置为零的存留时间值。在一些实施例中，当接收节点接收到具有TTL值＝0的信标信号时，可以确定多个节点中的一个节点在跟踪设备的通信范围内。

在方法700的一些实施例中，节点网络的节点中的至少一个节点位于室内。

本文中对本发明的示例实施例进行了总结。根据说明书的整体内容以及本文中所提交的权利要求书，还可以理解其他实施例。

示例1.一种导航系统，包括节点网络，节点网络包括分布在整个物理空间中的多个节点。多个节点被配置为从多个发射节点发射多个位置信号，其中多个位置信号标识多个节点。导航系统还包括物理空间的地图，该地图包括多个节点的位置。导航系统还包括导航设备，导航设备包括接收器，接收器被配置为接收由多个节点中的在导航设备的通信范围内的相应发射节点所传输的位置信号。导航系统还包括存储器，该存储器存储程序；以及处理器，该处理器与接收器通信并且被配置为执行程序以：访问物理空间的地图，从导航设备所接收的位置信号计算导航设备在物理空间中的位置，以及基于导航设备的位置和物理空间的地图来确定从导航设备的位置到目的地的路由指令。

示例2.根据示例1所述的系统，其中导航设备还包括用户接口，用户接口与处理器通信并且被配置为提供路由指令。

示例3.根据示例1或2中一项所述的系统，其中处理器还被配置为在导航设备移动通过物理空间时执行程序，以更新导航设备的位置以及路由指令。

示例4.根据示例1至3中一项所述的系统，其中节点网络包括网状网络。

示例5.根据示例1至4中一项所述的系统，其中多个位置信号中的位置信号包括被设置为零的存留时间值。

示例6.根据示例1至5中一项所述的系统，其中在位置信号被发射之后，节点网络防止多个位置信号中的位置信号由多个节点中继。

示例7.根据示例1至6中一项所述的系统，其中节点网络的节点中的至少一个节点位于室内。

示例8.根据示例1至7中一项所述的系统，其中节点网络的每个发射节点发射发射节点的位置信号，该位置信号标识发射节点；并且其中由接收器所接收的位置信号包括由相应发射节点所发射的位置信号。

示例9.根据示例1至8中一项所述的系统，其中每个发射节点的位置信号包括数据，该数据指示发射节点在物理空间中的位置。

示例10.根据示例1至9中一项所述的系统，其中接收器被配置为接收多个位置信号中的附加位置信号，并且其中导航设备的位置还根据由附加位置信号所标识的发射节点的标识信息来计算。

示例11.根据示例1至10中一项所述的系统，其中导航设备的位置仅根据包括被设置为零的存留时间值的位置信号来计算，该位置信号。

示例12.根据示例1至11中一项所述的系统，其中导航设备被配置为检测位置信号的到达角以及针对附加位置信号中的每个附加位置信号的到达角，并且其中程序利用三角测量算法以至少基于位置信号的到达角以及针对附加位置信号中的每个附加位置信号的到达角来计算导航设备的位置。

示例13.根据示例1至12中一项所述的系统，其中导航设备被配置为检测位置信号的信号强度以及针对附加位置信号中的每个附加位置信号的信号强度，并且其中程序利用多边定位算法以至少基于位置信号的信号强度以及针对附加位置信号中的每个附加位置信号的信号强度来计算导航设备的位置。

示例14.根据示例1至13中一项所述的系统，其中节点网络的发射节点连续发射位置信号。

示例15.根据示例1至14中一项所述的系统，其中节点网络的节点被配置用于节点到节点通信。

示例16.根据示例1至15中一项所述的系统，其中导航设备还包括传输器，传输器被配置为传输位置信号，位置信号标识导航设备的位置，并且节点网络的节点被配置为在处于导航设备的接收范围内时，接收位置信号。

示例17.根据示例1至16中一项所述的系统，还包括：跟踪存储器，该存储器存储跟踪程序；以及跟踪处理器，该跟踪处理器与节点网络通信并且被配置为执行跟踪程序以：通过从多个节点检索数据传输来标识导航设备的位置，该数据传输指示多个节点中的节点在导航设备的范围内时的时间段。

示例18.一种用于在物理空间中跟踪设备的系统，包括：跟踪设备，该跟踪设备被设置在物理空间中的位置处。跟踪设备包括传输器，该传输器被配置为传输信标信号，信标信号标识跟踪设备。系统包括节点网络，节点网络包括多个节点，其中多个节点中的节点被配置为在跟踪设备的通信范围内时，接收信标信号。系统还包括物理空间的地图，地图包括多个节点中的节点的位置。跟踪设备还包括存储器，存储器存储程序；以及处理器，处理器与节点网络以及存储器通信。处理器被配置为执行程序，以通过从多个节点检索数据传输，来标识跟踪设备的位置，数据传输指示多个节点中的节点在跟踪设备的范围之内时的时间段。

示例19.根据示例18所述的系统，其中多个节点中的两个或更多个节点包括中继节点，每个中继节点被配置为将数据传输中继到其他中继节点，以及从其他中继节点中继数据传输。

示例20.根据示例18或19中一项所述的系统，其中多个节点中的节点包括存储器节点，每个存储器节点被配置为存储历史数据集合，该历史数据集合标识存储器节点在跟踪设备的范围内时的时间段。

示例21.根据示例18至20中一项所述的系统，其中来自多个节点中的节点的数据传输包括多个存储器节点的历史数据集合，并且处理器被配置为执行程序，以通过从多个节点中的节点检索数据传输，来标识跟踪设备在过去的时间的位置。

示例22.根据示例18至21中一项所述的系统，其中每个存储器节点的历史数据集合标识在存储器节点附近的多个节点中的节点在跟踪设备的通信范围内时的时间段。

示例23.根据示例18至22中一项所述的系统，其中节点网络包括网状网络。

示例24.根据示例18至23中一项所述的系统，其中信标信号包括被设置为零的存留时间值。

示例25.根据示例18至24中一项所述的系统，其中在跟踪设备传输信标信号之后，节点网络防止信标信号由多个节点中继。

示例26.根据示例18至25中一项所述的系统，其中多个节点中的节点被配置为检测在通信范围内的每个节点处的信标信号的到达角，并且其中程序利用三角测量算法以至少基于在通信范围内每个节点处的信标信号的到达角，来计算跟踪设备的位置。

示例27.根据示例18至26中一项所述的系统，其中多个节点中的节点被配置为检测在通信范围内的每个节点处的信标信号的信号强度，并且其中程序利用多边定位算法以至少基于在通信范围内的每个节点处的信标信号的信号强度，来计算导航设备的位置。

示例28.根据示例18至27中一项所述的系统，其中跟踪设备还包括：接收器，接收器被配置为接收由多个节点中的相应发射节点所发射的位置信号；跟踪存储器，该跟踪存储器存储跟踪程序；以及跟踪处理器，该跟踪处理器与接收器通信并且被配置为执行跟踪程序以：访问物理空间的地图，根据由跟踪设备所接收的位置信号计算跟踪设备在物理空间中的位置，以及基于跟踪设备的位置和物理空间的地图，来确定从跟踪设备的位置到目的地的路由指令。

示例29.一种用于在物理空间内进行导航的方法，包括：从分布在整个物理空间中的节点网络发射位置信号，其中位置信号标识节点网络的节点。该方法还包括：在导航设备处接收从节点网络的在导航设备的通信范围内的节点发射的位置信号中的一个位置信号。该方法还包括：基于节点网络的在导航设备的通信范围内的节点的标识信息，计算导航设备的空间位置。该方法还包括：确定从导航设备的位置到物理空间中的选定目的地的路由指令。

示例30.根据示例29所述的方法，还包括：通过导航设备的接口来提供路由指令。

示例31.根据示例29或30中一项所述的方法，还包括：在导航设备移动通过物理空间时，更新导航设备的空间位置以及路由指令。

示例32.根据示例29至31中一项所述的方法，其中节点网络包括网状网络。

示例33.根据示例29至32中一项所述的方法，其中位置信号包括被设置为零的存留时间值。

示例34.根据示例29至33中一项所述的方法，其中节点网络的节点中的至少一个位于室内。

示例35：根据示例29至34中一项所述的方法，还包括：在导航设备处接收附加位置信号，并且感测位置信号中的一个位置信号的到达角以及针对附加信号中的每个附加信号的到达角；并且其中计算导航设备的空间位置还包括：至少基于位置信号中一个位置信号的到达角以及针对附加信号中的每个附加信号的到达角，对导航设备的位置进行三角测量。

示例36.根据示例29至35中一项所述的方法，还包括：在导航设备处接收附加位置信号，并且感测这些位置信号中的一个位置信号的信号强度，并且感测附加信号中的每个附加信号的信号强度，并且其中计算导航设备的空间位置还包括：至少基于位置信号中的一个位置信号的信号强度以及针对附加信号中的每个附加信号的信号强度，对导航设备的位置进行多边定位。

示例37.一种用于在物理空间内跟踪设备的方法，包括：在物理空间内对节点网络绘制地图；在物理空间中的位置处从跟踪设备发射信标信号；在跟踪设备的通信范围内的节点网络的多个节点处接收信标信号；将在跟踪设备的通信范围内的节点的标识信息通信给处理器；以及通过处理器基于在跟踪设备的范围内的节点的标识信息，确定跟踪设备的空间位置。

示例38.根据示例37所述的方法，还包括：在跟踪设备移动通过物理空间时，更新跟踪设备的空间位置。

示例39.根据示例37或38中一项所述的方法，其中节点网络包括网状网络。

示例40.根据示例37至39中一项所述的方法，其中信标信号包括被设置为零的存留时间值。

示例41.根据示例37至40中一项所述的方法，其中节点网络的节点中的至少一个节点位于室内。

示例42.根据示例37至41中一项所述的方法，还包括：感测在多个节点中的每个节点处的信标信号的到达角，并且其中确定跟踪设备的空间位置还包括：至少基于在多个节点中的每个节点处的信标信号的到达角，对跟踪设备的位置进行三角测量。

示例43.根据示例37至42中一项所述的方法，还包括：感测在多个节点中的每个节点处的信标信号的信号强度，并且其中确定跟踪设备的空间位置还包括：至少根据在多个节点中的每个节点处的信标信号的信号强度，对跟踪设备的位置进行多边定位。

虽然已经参考说明性实施例对本发明进行了描述，但是该描述不旨在以限制性意义来解释。参考说明书，示例性实施例以及本发明的其他实施例的各种修改和组合对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，意图是所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施例。