CN104236550A - 位置信息处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种位置信息处理装置和方法，该装置对一条或多条移动终端的移动轨迹中不同位置点的信号特征信息进行匹配，确定具有匹配信号特征信息的位置点，利用匹配的位置点和轨迹信息合成信号特征地图。本发明可用于难以适用GPS导航系统的室内环境，对移动终端提供精确的定位和导航服务，避免了现有技术中对室内环境进行预建模和信号预采集所产生的人力和时间成本问题，提高了定位导航服务的效率和准确性，且具有良好的实时性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及通信与信号处理领域，更具体地，涉及一种可应用于智能定位与导航领域的装置和方法。
背景技术
近年来，随着信息技术的发展，LBS(Location Based Service，基于位置的服务)领域逐渐成为研究热点，与此相应的是定位与导航技术的迅速发展。如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术利用GPS定位卫星，在全球范围内为使用者提供实时、全天候的导航服务。在室内环境中，对定位与导航服务的需求同样在迅速增长。不过，由于定位速度、定位精度和室内环境条件的多样性与复杂性等限制，GPS技术目前还无法很好地适用于室内定位与导航。针对日益增长的室内定位、导航需求，研究者与开发人员也提出了许多室内定位技术与解决方案，如：超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，计算机视觉定位技术等。
基于RSSI(Received Signal Strength Index，接收信号强度指示)的定位技术是一种比较常用的室内定位技术。由于信号的强度与信源距离之间存在一定的关系，因此可以根据RSSI来计算与信源的距离，从而进行室内定位。目前已有的RSSI定位系统主要可分为两种类型：一种是已知室内环境情况与各信源所在位置，通过RSSI计算与已知信源的距离来进行定位。另一种是预先对室内环境进行建模，并对室内环境中的不同区域分块进行信号预采集，如每隔一定距离采集该点的接收信号强度，预先建立接收信号强度表，在实际进行定位时，针对待定位终端所采集到的接收信号强度，与预先建立的接收信号强度表进行比较，确定终端位置。
但是，上述两种RSSI定位系统都只能应用于预先已知室内环境的情况，并且必须预知各信源所在位置或预先对接收信号强度进行遍历式的采集。因此，上述系统无法应用于室内环境未知的场合。同时，预先确定各信源位置或对接收信号强度进行预采集需要耗费大量的时间成本和人力成本；在室内环境或信源发生变动，导致接收信号强度分布发生变动的情况下，上述系统也无法及时做出更新或调整，将对定位的准确性产生重大影响，甚至使整个定位系统无法正常工作。
发明内容
针对现有技术中存在的无法在未知环境的室内场景中进行导航和必须预先确定信源位置或预先对接收信号强度进行遍历式采样的缺陷，本发明提出了一种位置信息处理装置和方法，能够自动合成信号特征地图，避免了对室内环境进行预建模和信号预采集所产生的人力和时间成本问题，提高了室内定位导航服务的效率和准确性，且具有良好的实时性和可扩展性。
根据本发明的一个实施例，提供了一种位置信息处理装置，包括：轨迹信息与信号特征信息获取模块，被配置为获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；信号特征信息匹配模块，被配置为对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；信号特征地图合成模块，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置可进一步包括：位置信息生成模块，被配置为获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息，并根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置可进一步包括：信源节点位置信息生成模块，被配置为根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置可进一步包括：定位模块，被配置为获取待定位的移动终端的信号特征信息，并根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置可进一步包括：环境地图生成模块，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图；
导航模块，被配置为利用所述环境地图与定位模块生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置可进一步包括：信号特征地图更新模块，被配置为利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对所述信号特征地图进行更新。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种位置信息处理方法，包括：
获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理方法可进一步包括：获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息；
根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理方法可进一步包括：根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理方法可进一步包括：获取待定位移动终端的信号特征信息；
根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理方法可进一步包括：利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图；利用所述环境地图与生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理方法可进一步包括：利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对所述信号特征地图进行更新。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种定位装置，包括：
信号特征信息获取模块，被配置为获取待定位的移动终端的信号特征信息；
存储模块，存储有信号特征地图；
位置信息生成模块，被配置为根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息；
其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种移动终端装置，包括：
信号特征信息生成模块，生成与所述移动终端装置的所在位置点相对应的信号特征信息；
通信模块，将所述信号特征信息发送给服务器，并接收所述服务器发送的所述所在位置点的位置信息；
其中，所述位置信息由服务器根据所述被发送的信号特征信息与信号特征地图确定，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种移动终端装置，包括：
信号特征信息生成模块，生成与所述移动终端装置的所在位置点相对应的信号特征信息；
存储模块，存储有信号特征地图；
位置信息生成模块，根据所述信号特征信息与所述信号特征地图确定所述所在位置点的位置信息；
其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种定位系统，包括：
待定位移动终端；
定位服务器；
其中，
所述待定位移动终端生成与其所在位置点相对应的信号特征信息，将所述信号特征信息发送给所述定位服务器，所述定位服务器根据所述被发送的信号特征信息与信号特征地图确定所述待定位移动终端的所述所在位置点的位置信息，并将所生成的位置信息发送给所述待定位移动终端，其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
如上所述，本发明可通过对一条或多条移动终端的移动轨迹中不同位置点的信号特征信息进行匹配，确定具有匹配信号特征信息的位置点，利用匹配的位置点和轨迹信息，能够自动合成信号特征地图，解决了现有技术中在对室内环境进行预建模和信号预采集时所造成的人力和时间浪费的问题。同时，本发明提出可以基于合成的信号特征地图；来对移动终端进行定位与导航。采用本发明的定位与导航系统，无需预先对室内环境进行预建模，无需预知信源位置，无需对接收信号强度进行预采集来构建接收信号强度表，因此避免了随之产生的人力和时间成本问题，能够实现自动生成信号特征地图和高效准确的定位导航，并且能够容易地对系统进行实时更新和扩展，在各类有定位导航需求的应用场景中具有广阔的应用前景。
附图说明
为更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图进行简要介绍。应注意，为方便理解，附图中仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。附图仅用于对实施例的参考性说明，并不限定本发明所涵盖的范围。
图1是用于说明实施例中位置信息处理装置10的主要模块的配置的框图。
图2是用于说明实施例中信号特征信息匹配模块所使用轨迹的示意图。
图3是用于说明实施例中信号特征地图合成模块合成结果的示意图。
图4是用于说明是位置信息处理方法的实施例的流程图。
图5是用于说明实现根据本发明的一个技术方案的计算机的结构框图。
图6是用于说明根据本发明的一种定位导航系统的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
为了使说明清楚和简明，本说明书中未对所有的实施方式进行描述。本领域技术人员根据本说明书记载容易想到的可能的实施方式，都应认为属于本发明的范围。另外，以下描述仅用于对实施例的参考性说明，并不限定本发明所涵盖的范围。为了使说明清楚和简明，在对各实施例的描述中，仅描述了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他构成部分或细节。本技术领域中常用的技术构成部分或细节及本领域技术人员根据本说明书记载容易想到的可能的构成部分或细节，或根据实际实施条件对装置结构和/或处理步骤的容易想到的调整，都应认为属于本发明的范围。
根据本发明的一个实施例，提供了一种位置信息处理装置。
如图1所示，根据本发明实施例的位置信息处理装置10包括：
轨迹信息与信号特征信息获取模块11，被配置为获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；
信号特征信息匹配模块12，被配置为对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；
信号特征地图合成模块13，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
其中，移动终端为具有通信功能的可以移动的终端设备，如可以是具有无线通信功能的手机、笔记本电脑、多媒体播放器、相机/摄像机、GPS终端机等手持终端设备。
移动终端的轨迹用来表征移动终端或持有移动终端的用户的移动情况，可以为在室内或室外的移动，也可以为两者的结合。
可选地，移动终端的轨迹可以由移动终端中可以检测或记录移动轨迹的部件生成，例如，手机中的陀螺仪、角速度/加速度传感器、磁阻传感器、压力传感器等。可选地，轨迹可以是二维移动轨迹，也可以是三维移动轨迹。例如，在手机中，除了检测或记录二维位置变化，还可以采用气压高度计来检测或记录在高度方向上的位置变化，从而生成三维移动轨迹。轨迹可以是连续轨迹，即表征移动终端的连续位置变化；也可以是离散轨迹，即以若干个离散的位置点来表示整条轨迹。
可选地，可规定每条轨迹不超过或不小于一定的长度或位移，或规定每条轨迹的采集时间不超过或不小于一定的采集时间阈值。这样可避免轨迹过长或连续采集时间过长导致的轨迹检测、记录部件的误差积累，或因轨迹过短或采集时间过短导致的轨迹检测结果不稳定，提高轨迹精度。
轨迹信息是描述轨迹相关特征的数据。例如，可以用轨迹的起点，终点，和每一次移动方向改变的点的位置来描述一条轨迹。这里所说的点的位置可以是绝对位置，如GPS坐标；也可以是相对位置，例如，轨迹上的每个点相对于起点的位移，或相对于上一个位置点的位移，或相对于上一个位置点的距离和路径方向旋转角度。除由GPS信号获得GPS坐标外，点的位置信息也可由下列途径中的一种或多种获得：无线接入点的位置，如Wifi、红外、超声波、蓝牙、RFID，以及用户对移动终端的操作，如用户手动为移动终端标注所在位置，或用户在某个位置可确定的地点对移动终端进行某种操作(如，在某个位置已知的商店利用移动终端支付进行购物)等。
例如，对于图2所示的轨迹(a)，可以用表1-1中的数据格式作为其轨迹信息，其中，(x1，y1)～(x4，y4)分别为轨迹(a)中点A1～A4的位置坐标。
表1-1
| (x1，y1) |
| (x2，y2) |
| (x3，y3) |
| (x4，y4) |
可选地，也可以用表1-2中的数据格式作为轨迹(a)的轨迹信息，其中，(x1，y1)为轨迹(a)中起点A1的位置坐标，(x2’，y2’)～(x4’，y4’)分别为轨迹(a)中点A2～A4相对于起点A1的位移。
表1-2
| (x1，y1) |
| (x2’，y2’) |
| (x3’，y3’) |
| (x4’，y4’) |
可选地，也可以用表1-3中的数据格式作为轨迹(a)的轨迹信息，其中，(x1，y1)为轨迹(a)中起点A1的位置坐标，D2～D4分别为轨迹(a)中点A2与A1的距离，A3与A2的距离，A4与A3的距离；AG3与AG4分别为路径A2→A3相对于路径A1→A2的旋转角度和路径A3→A4相对于路径A2→A3的旋转角度。
表1-3
| (x1，y1) |
| (D2) |
| (D3，AG3) |
| (D4，AG4) |
另外，可选地，也可以用轨迹中每间隔一定距离或间隔一定采集时间的点的位置坐标作为轨迹信息，来描述轨迹。可选地，其他任何本领域技术人员容易想到的描述轨迹的方式，都可以用来作为轨迹信息的数据格式。
另外，可选地，轨迹信息可以包含高度方向上的移动信息，即可为三维轨迹信息；轨迹信息也可以包含与移动终端的移动有关的其他信息，如用户身份信息、移动终端识别信息、移动终端到达各位置点的时间、在各位置点的停留时间、在各位置点的移动速度等，形成更多维轨迹信息。
信号特征信息为与位置点有关的数字或模拟信号的特征信息，如该位置点的地磁感应信息，声波信息，通过无线通信功能所接收或记录的无线通信信号的有关信息等等。
例如，在为无线通信信号的有关信息时，可以为无线通信信号的接收信号强度(RSSI)、频谱信息、噪声信息、信号稳定性信息、基于到达时间差(TOA)、基于不同波的到达时间差(TDOA)以及到达角度差(AOA)等，既可以为其中的一种信息，也可以为几种信息的组合。其中无线通信信号可以为GPS信号、Wifi信号、超声波、蓝牙信号、红外线、射频信号、光信号等信号中的一种或多种。
轨迹中包含的位置点的信号特征信息可以为轨迹中每个点所对应的信号特征信息，也可以为轨迹中一部分点所对应的信号特征信息。例如，如果移动终端只在位于轨迹中的一部分点时接收到了无线通信信号，可以仅包含这部分点所对应的无线通信信号的特征信息，这样可减小信号特征信息的数据大小，节约存储空间，还能在需要传输信号特征信息时提高数据的传输速度。
例如，在信号特征信息为无线通信信号的有关信息时，对于图2所示的轨迹(a)，可以用表1-4中的数据格式作为其信号特征信息。其中，(x1，y1)～(x4，y4)分别为轨迹(a)中点A1，A2，A3，A4的位置坐标。其中，在A1点接收到来自信源节点AP01的信号，强度为SA011；在A2点接收到来自信源节点AP01的强度为SA012的信号和来自信源节点AP02的强度为SA021的信号；在A4点接收到来自信源节点AP03的信号，强度为SA031；在A3点未检测到任何信源节点的信号，故可以不记录在信号特征信息中。AP01～AP03为可识别信源节点的信源节点标记信息；S11，S21，S22，S41除接收信号强度信息外，也可为前述的信号频谱信息、噪声信息、信号稳定性信息、基于到达时间差(TOA)、基于不同波的到达时间差(TDOA)以及到达角度差(AOA)等，或为几种信息的组合。
表1-4
| (x1，y1，AP01，SA011) |
| (x2，y2，AP01，SA012，AP02，SA021) |
| (x4，y4，AP03，SA031) |
另外，信号特征信息可以仅包含轨迹中接收到较强信号的点所对应的信号特征信息，例如，设置一定的信号强度阈值，在接收信号强度大于此阈值时才记录信号特征信息。这样可减小信号特征信息的数据大小，节约存储空间，还能在需要传输信号特征信息时提高数据的传输速度。
另外，信号特征信息还可以仅包含轨迹中接收到多个信源发出的信号的点所对应的信号特征信息，例如，只在某点接收到3个以上Wifi信源节点发出的Wifi信号时，才记录该点对应的信号特征信息。这样可进一步减小信号特征信息的数据大小，并节约存储空间，还能在需要传输信号特征信息时提高传输速度；同时，可提高位置信息处理装置10在后述匹配处理及定位处理中的处理精度。
位置信息处理装置10中的轨迹信息与信号特征信息获取模块11，被配置为获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息。
可选地，移动终端的轨迹信息与该轨迹中包含的位置点的信号特征信息可以由该移动终端通过无线通信、有线通信或其他数据传输方式发送给位置信息处理装置10，也可以由位置信息处理装置10通过其他方式间接获得，如数据中转服务器等。
信号特征信息匹配模块12，被配置为对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点。
例如，图2所示的轨迹(a)具有如前述表1-1所示的轨迹信息和如前述表1-4所示的对应于轨迹(a)中的位置点的信号特征信息；图2所示的轨迹(b)具有如表2-1所示的轨迹信息和如表2-2所示的对应于轨迹(b)中的位置点的信号特征信息。
表2-1
| (p1，q1) |
| (p2’，q2’) |
| (p3’，q3’) |
| (p4’，q4’) |
| (p5’，q5’) |
其中，轨迹(b)的轨迹信息中，(p1’，q1’)＝(0，0)，而(p2’，q2’)～(p5’，q5’)分别为轨迹(b)中点B2～B5相对于起点B1的位移。即，轨迹(b)中的各点只有相对于起点的相对位置信息，而绝对位置信息未知。如表2-2的信号特征信息所示，轨迹(b)中的点B2接收到来自信源节点AP01的强度为SB011的信号和来自信源节点AP04的强度为SB041的信号；点B3接收到来自信源节点AP03的信号，强度为SB031；其他各点未检测到任何信源节点的信号。
表2-2
| (p2’，q2’，AP01，SB011，AP04，SB041) |
| (p3’，q3’，AP03，SB031) |
信号特征信息匹配模块12将轨迹(a)中具有信号特征信息的各点的信号特征信息与轨迹(b)中具有信号特征信息的各点的信号特征信息进行比较。例如，在SA031＝SB031时，信号特征信息匹配模块12发现轨迹(a)中点A4与轨迹(b)中的点B3，都接收到来自信源节点AP03的信号，且具有相同的强度；则可认为轨迹(a)中的点A4与轨迹(b)中的点B3为具有匹配的信号特征信息的位置点。
信号特征地图合成模块13，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
例如，在信号特征信息匹配模块12将轨迹(a)中的点A4与轨迹(b)中的点B3确定为具有匹配的信号特征信息的位置点后，信号特征地图合成模块13将轨迹(a)中的点A4与轨迹(b)中的点B3对齐，将轨迹(a)与轨迹(b)拼接成如图3所示的信号特征地图(c)，并根据轨迹(a)的轨迹信息、轨迹(b)的轨迹信息、轨迹(a)中的位置点的信号特征信息、轨迹(b)中的位置点的信号特征信息，推算出信号特征地图(c)的各点的位置信息，如表3-1所示，以及信号特征地图(c)中位置点的信号特征信息，如表3-2所示。其中，(x1，y1)为信号特征地图(c)中点C1的位置坐标，(x2’，y2’)～(x8’，y8’)分别为信号特征地图(c)中点C2～C8相对于点C1的位移。
表3-1
| (x1，y1) |
| (x2’，y2’) |
| (x3’，y3’) |
| (x4’，y4’) |
| (x5’，y5’) |
| (x6’，y6’) |
| (x7’，y7’) |
| (x8’，y8’) |
表3-2
| (x1，y1，AP01，SA011) |
| (x2’，y2’，AP01，SA012，AP02，SA021) |
| (x4’，y4’，AP03，SA031) |
| (x7’，y7’，AP01，SB011，AP04，SB041) |
合成信号特征地图的轨迹不限于两条，也可以为两条以上的任意数目，随着轨迹数的增多和位置点的增多，合成的地图将更为复杂，所含有的信息将更为丰富。还可以用两张或多张信号特征地图进一步进行匹配和合成，形成覆盖更大的范围的信号特征地图。可选地，信号特征地图可采用地球地理坐标系表征，构建覆盖全球范围的信号特征地图。
类似地，除信号强度信息外，上述其他各种类型的信号特征信息都可以用来进行位置点的匹配。
另外，在利用信号特征信息确定匹配点时，如信号特征信息为几种不同类型信息的组合时，可以只利用其中某一种或某几种类型的信息来进行匹配。另外，还可以根据从不同移动终端获得的不同类型的信号特征信息，将各类信号特征信息分别进行匹配。
另外，在利用信号特征信息确定匹配点时，不限于对信号特征信息值相同的点进行匹配，也可以对信号特征信息值相近的点进行匹配。另外，可选地，也可以规定，如果两个位置点接收到相同信源节点的信号，即认为是匹配的位置点。另外，两个位置点接收到的信号中有一部分信源节点相同，或有一部分信源节点的信号特征信息相同或相近，都可以作为判定匹配点的条件。
另外，还可以对匹配条件设置优先级，将一个点与符合匹配条件的各候选点中具有最高优先级匹配条件的点确定为匹配点。
另外，在合成信号特征地图时，也不限于将匹配点对齐，也可以利用信号特征信息进行插值等处理，确定不同轨迹的相对位置，如将一条轨迹的某个点置于另一条轨迹的两个点或多个点之间的某个位置等。
另外，可选地，在合成信号特征地图时，如在两条或两条以上的不同轨迹中发现了多对匹配点，可以通过比较各对匹配点的信号特征信息来确定置信度更高的一对或多对匹配点，来作为拟合信号特征地图时使用的匹配点。
另外，可选地，还可以利用三维轨迹信息或含有时间等其他信息的更多维轨迹信息，合成相应的三维或更多维信号特征地图。
根据本发明的另一个实施例，除上述模块11～13外，可选地，上述位置信息处理装置还可以进一步包括：
位置信息生成模块，被配置为获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息，并根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。
例如，由于上述轨迹(a)中的点A1～A4的位置坐标已知，即信号特征地图(c)中的点C1～C4的位置坐标已知，可以以此来确定信号特征地图(c)中位置信息未知的点C5～C8的位置坐标，生成信号特征地图(c)的各点的位置信息如表3-3所示。其中，(x1，y1)～(x8，y8)分别为信号特征地图(c)中点C1～C8的位置坐标。
表3-3
| (x1，y1) |
| (x2，y2) |
| (x3，y3) |
| (x4，y4) |
| (x5，y5) |
| (x6，y6) |
| (x7，y7) |
| (x8，y8) |
另外，位置信息生成模块生成的位置信息，不限于点的位置坐标，还可以为点的位置可能区域、点的位置的分布概率等。
应注意，这里由位置信息生成模块生成的位置信息，既可以是点的绝对位置信息，如GPS坐标等；也可以是相对位置信息，如在一个特定建筑物内所处的相对于建筑物某个参照点的相对位置。
根据本发明的另一个实施例，除上述模块11～13外，可选地，上述位置信息处理装置还可以进一步包括：
信源节点位置信息生成模块，被配置为根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。
例如，在信号特征信息为信号强度信息时，可以根据表3-2中信号特征地图(c)中位置点的信号强度信息，以及信号强度随距离信源节点衰减的特性，计算出信源节点AP01～AP04的位置。
优选地，可以根据信号特征地图中的三个点所对应的同一个信源节点所产生的信号，来计算该信源节点的位置。
另外，信源节点的类型不限于无线通信的信源节点，还可以为发出磁信号的磁场、发出声波信号的声源、发出光信号的光源等等。
另外，信源节点位置信息生成模块所生成的信源节点位置信息，不限于信源节点位置，还可以为信源节点位置可能区域、信源节点位置的分布概率、以及信源节点信号特征随位置变化信息等，或上述信息的组合。
应注意，这里由信源节点位置信息生成模块所生成的信源节点位置信息，既可以是信源节点的绝对位置信息，如GPS坐标等；也可以是相对位置信息，如在一个特定建筑物内的信源节点所处的相对于建筑物某个参照点的相对位置。
据本发明的另一个实施例，除上述模块11～13外，可选地，上述位置信息处理装置还可以进一步包括：
定位模块，被配置为获取待定位的移动终端的信号特征信息，并根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。
例如，一种可能的实施方式为，某一处于未知位置的移动终端，在该点接收到来自信源节点AP01的强度为SA012的信号和来自信源节点AP02的强度为SA021的信号，该移动终端可以将此信号特征信息发送给本发明的提供的信息处理装置，信息处理装置中的定位模块获取到此信号特征信息，将其与信号特征地图(c)中各位置点的信号特征信息进行比较，发现其与信号特征地图(c)中的点C2对应的信号特征信息一致，则基于C2的位置生成所述待定位移动终端的位置信息，并反馈给该待定位移动终端。
在对待定位移动终端进行定位时，并不限于寻找信号特征信息完全一致的对应点。例如，可规定，如果信号特征地图中，有某个点和待定位移动终端具有部分一致或相近的信号特征信息，则可以将该点位置作为待定位移动终端的位置。或，可规定，在未找到具有相同或相近信号特征信息的点时，如果某个点和待定位移动终端检测到相同的一个或几个信源发出的信号特征信息，则可以将该点位置作为待定位移动终端的位置。
另外，定位模块也可以利用信号特征信息进行插值等处理，确定待定位移动终端的位置，如通过插值计算将定位移动终端的位置确定于信号特征地图中具有近似或相关信号特征信息的两个点或个多个点之间的某个位置等。
另外，定位模块也可以利用信源节点位置信息生成模块所生成的信源节点位置信息，定位移动终端时根据待定位移动终端的信号特征信息中的有关信源节点的位置，通过计算确定待定位移动终端的位置信息。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置还可以进一步包括：
环境地图生成模块，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图；
导航模块，被配置为利用所述环境地图与定位模块生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。
例如，环境地图生成模块可将信号特征地图中的点进行聚合，将点密集或已有路径的区域作为确定为通路区域，将信号特征地图中没有点或没有路径的区域作为障碍区域或不可进入区域，对信号特征地图进行智能处理，生成包含了通路区域和障碍区域、不可进入区域的环境地图；由导航模块根据定位模块定位出的移动终端的当前位置，与移动终端用户决定的目标位置，基于环境地图生成模块生成的环境地图，在通路区域中计算出到达目标位置的最佳路径，对移动终端进行导航。最佳路径可为最短路径，也可根据信号强度地图中的轨迹或点的相关信息，选择非拥堵路径或到达速度最快路径，移动信号覆盖率最高的路径等等，对移动终端进行不同类型的智能导航。
可选地，导航模块可将信号特征地图与GPS等定位导航技术结合，实现更大范围内的无缝智能导航。
根据本发明的另一个实施例，可选地，上述位置信息处理装置还可以进一步包括：
信号特征地图更新模块，被配置为利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对已有信号特征地图进行更新。可选地，信号特征地图更新模块的更新可实时在线进行。可选地，信号特征地图更新模块可利用新获得的轨迹信息和信号特征信息对已有信号特征地图中的数据进行修正。
利用信号特征地图更新模块可实现对信号特征地图的动态扩展和及时更新，提高了定位导航服务的实时性和准确性，降低了更新和维护定位导航服务的成本，还可实现自动更新和维护。
可选地，可采用地球地理坐标系，构建覆盖全球范围的信号特征地图，实现全球范围的定位和导航。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种位置信息处理方法。
如图4所示，根据本发明实施例的位置信息处理方法包括：
步骤S401，获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；
步骤S402，对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；
步骤S403，利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
其中，移动终端、移动终端轨迹的生成方式与表示方式、轨迹信息、信号特征信息的的内容均如前所述，这里不再赘述。
在步骤S401获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息后，步骤S402对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点。对信号特征信息进行匹配及确定具有匹配的位置点的方式如前所述，这里不再赘述。
在步骤S403中，利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。合成信号特征地图的方式如前所述，这里不再赘述。
根据本发明的另一个实施例，除上述步骤S401～S403的处理外，可选地，上述位置信息处理方法还可以进一步包括：
步骤404，获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息，并根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。确定第二类位置点的位置信息的方式如前所述，这里不再赘述。另外，步骤404不限于在步骤S403之后进行，也可以与步骤S403同时或交叉进行。
根据本发明的另一个实施例，除上述步骤S401～S403的处理外，可选地，上述位置信息处理方法还可以进一步包括：
步骤405，根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。确定信源节点位置信息的方式如前所述，这里不再赘述。另外，步骤405不限于在步骤S403之后进行，也可以与步骤S403同时或交叉进行。
根据本发明的另一个实施例，除上述步骤S401～S403的处理外，可选地，上述位置信息处理方法还可以进一步包括：
步骤406，获取待定位移动终端的信号特征信息，并根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。生成所述待定位移动终端的位置信息。生成待定位移动终端的位置信息的方式如前所述，这里不再赘述。另外，步骤406不限于在步骤S403之后进行，也可以与步骤S403同时或交叉进行。
根据本发明的另一个实施例，除上述步骤S401～S403的处理外，可选地，上述位置信息处理方法还可以进一步包括步骤407，利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图。可选地，还可利用步骤407生成的所述环境地图与步骤406生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。生成环境地图及利用其进行导航的方式如前所述，这里不再赘述。
根据本发明的另一个实施例，除上述步骤S401～S403的处理外，可选地，上述位置信息处理方法还可以进一步包括：
步骤408，利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对已有信号特征地图进行更新。可选地，步骤408中的更新可实时在线进行。可选地，步骤408中可利用新获得的轨迹信息和信号特征信息对已有信号特征地图中的数据进行修正。
通过步骤408对信号特征地图的动态扩展和及时更新，提高了定位导航服务的实时性和准确性，降低了更新和维护定位导航服务的成本，还可实现自动更新和维护。
本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。
作为通过软件和/或固件实现本发明的一个实施例，从存储介质或网络向例如图5所示的通用计算机500安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能。在如图5所示的通用计算机500中，中央处理模块(CPU)501根据只读存储器(ROM)502中存储的程序或从存储部分508加载到随机存取存储器(RAM)503的程序执行各种处理。在RAM503中，也根据需要存储当CPU501执行各种处理等等时所需的数据。CPU501、ROM502和RAM503经由总线504彼此连接。输入/输出接口505也连接到总线504。
下述部件连接到输入/输出接口505：输入部分506，包括键盘、鼠标、触摸屏等；输出部分507，包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等等，和扬声器等等；存储部分508，包括硬盘等等；和通信部分509，包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器、无线通信部件等等。通信部分509经由网络例如因特网执行通信处理。
根据需要，驱动器510也连接到输入/输出接口505。可拆卸介质511比如磁盘、光盘、磁光盘、可插拔存储器等等根据需要被安装在驱动器510上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分508中。
在通过软件实现上述系列处理的情况下，可从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质511安装构成软件的程序。
本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图5所示的其中存储有程序、与装置相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质511。可拆卸介质511的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和可插拔存储器等。或者，存储介质可以是ROM502、存储部分508中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的装置一起被分发给用户。
应用本发明实施例中的位置信息处理方法的一个定位导航系统的示意图如图6。
移动终端M1利用其具有的轨迹信息检测手段部(如，手机中的陀螺仪、角速度/加速度传感器、磁阻传感器、压力传感器等)检测出移动轨迹，并利用其具有的信号特征信息生成部生成与无线通信信号(如，Wifi、红外、超声波、蓝牙、RFID等)有关的信号特征信息，存储在轨迹信息与信号特征信息存储部中，通过无线通信部将记录的轨迹信息与信号特征信息发送给信号特征地图与环境地图生成服务器601。
信号特征地图与环境地图生成服务器601汇集了多个移动终端M1，M2，M3等发送来的轨迹信息与信号特征信息，生成信号特征地图与环境地图，将信号特征地图与环境地图数据与定位导航服务器602共享。
可选地，定位导航服务器602可只存储全部或部分已生成的信号特征地图和/或环境地图，即，可不与信号特征地图与环境地图生成服务器601在线共享数据，而只存储或接收由信号特征地图与环境地图生成服务器601生成的数据，数据的接收或转移还可以通过外部存储介质或数据中专服务器进行。
可选地，信号特征地图与环境地图生成服务器601可只生成信号特征地图或环境地图中的一种，或采用两个服务器来分别生成信号特征地图与环境地图。
待定位移动终端M4利用其具有的信号特征信息生成部生成与无线通信信号(如，Wifi、红外、超声波、蓝牙、RFID等)有关的信号特征信息，通过无线通信部将其生成的信号特征信息发送给定位导航服务器602，定位导航服务器602利用接收到的信号特征信息，基于来自信号特征地图与环境地图生成服务器601的信号特征地图，生成待定位移动终端M4的位置信息，发送给待定位移动终端M4，实现对移动终端M4的定位。
另外，如果待定位移动终端M4还向定位导航服务器602发送了移动目标位置信息，定位导航服务器602还可以基于该移动目标位置信息和来自信号特征地图与环境地图生成服务器601的环境地图，生成针对待定位移动终端M4的导航信息，发送给待定位移动终端M4，实现对移动终端M4的导航。
另外，根据信号特征地图对待定位移动终端的定位还可以在该待定位移动终端侧进行，在这种实施方案中，待定位移动终端利用其具有的信号特征信息生成模块生成与通信信号(如，Wifi、红外、超声波、蓝牙、RFID等)有关的信号特征信息，并利用其内部的存储模块存储的或由外部设备或网络获得的信号特征地图，来生成定位信息，或进一步生成导航信息，实现定位与导航。
综上所述，本发明可通过对一条或多条移动终端的移动轨迹中不同位置点的信号特征信息进行匹配，确定具有匹配信号特征信息的位置点，利用匹配的位置点和轨迹信息，能够自动合成信号特征地图，解决了现有技术中在对室内环境进行预建模和信号预采集时所造成的人力和时间浪费的问题。同时，本发明提出可以基于合成的信号特征地图；来对移动终端进行定位与导航。采用本发明的定位与导航系统，无需预先对室内环境进行预建模，无需预知信源位置，无需对接收信号强度进行预采集来构建接收信号强度表，因此避免了随之产生的人力和时间成本问题，能够实现自动生成信号特征地图和高效准确的定位导航，并且能够容易地对系统进行实时更新和扩展。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用它们的基本编程技能就能实现的。
需要指出的是，在本发明的装置和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的，这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
Claims (20)
1.一种位置信息处理装置，其特征在于，包括：
轨迹信息与信号特征信息获取模块，被配置为获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；
信号特征信息匹配模块，被配置为对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；
信号特征地图合成模块，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
位置信息生成模块，被配置为获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息，并根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
信源节点位置信息生成模块，被配置为根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。
4.根据权利要求1所述的装置，特征还在于：
所述信号特征信息为移动终端接收到的一个或多个信源节点信号的信号强度信息。
5.根据权利要求1所述的装置，特征还在于：
所述信号特征地图为三维信号特征地图。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括：
定位模块，被配置为获取待定位的移动终端的信号特征信息，并根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括：
环境地图生成模块，被配置为利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图；
导航模块，被配置为利用所述环境地图与定位模块生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括：
信号特征地图更新模块，被配置为利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对所述信号特征地图进行更新。
9.一种位置信息处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息；
对一条或多条轨迹中不同位置点的所述信号特征信息进行匹配，确定具有匹配的所述信号特征信息的位置点；
利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息合成信号特征地图。
10.根据权利要求9所述的方法，特征还在于，所述方法还包括：
获取所述轨迹中包含的一个或多个位置信息已知的第一类位置点的位置信息；
根据所述的第一类位置点的位置信息确定信号特征地图中位置信息未知的第二类位置点的位置信息。
11.根据权利要求9所述的方法，特征还在于，所述方法还包括：
根据所述信号特征地图确定全部或部分信源节点的信源节点位置信息。
12.根据权利要求9所述的方法，特征还在于：
所述信号特征信息为移动终端接收到的一个或多个信源节点信号的信号强度信息。
13.根据权利要求9所述的方法，特征还在于：
所述信号特征地图为三维信号特征地图。
14.根据权利要求9所述的方法，特征还在于，所述方法还包括：
获取待定位移动终端的信号特征信息；
根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息。
15.根据权利要求14所述的方法，特征还在于，所述方法还包括：
利用所述匹配的位置点和所述轨迹信息生成表征可移动区域信息的环境地图；
利用所述环境地图与生成的所述待定位移动终端的位置信息对该移动终端进行导航。
16.根据权利要求9所述的方法，特征还在于，所述方法还包括：
利用新获得的与一个或多个移动终端的轨迹有关的轨迹信息和对应于所述轨迹中包含的位置点的信号特征信息，对所述信号特征地图进行更新。
17.一种定位装置，其特征在于，包括：
信号特征信息获取模块，被配置为获取待定位的移动终端的信号特征信息；
存储模块，存储有信号特征地图；
位置信息生成模块，被配置为根据所述信号特征地图与所述待定位移动终端的信号特征信息，生成所述待定位移动终端的位置信息；
其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
18.一种移动终端装置，其特征在于，包括：
信号特征信息生成模块，生成与所述移动终端装置的所在位置点相对应的信号特征信息；
通信模块，将所述信号特征信息发送给服务器，并接收所述服务器发送的所述所在位置点的位置信息；
其中，所述位置信息由服务器根据所述被发送的信号特征信息与信号特征地图确定，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
19.一种移动终端装置，其特征在于，包括：
信号特征信息生成模块，生成与所述移动终端装置的所在位置点相对应的信号特征信息；
存储模块，存储有信号特征地图；
位置信息生成模块，根据所述信号特征信息与所述信号特征地图确定所述所在位置点的位置信息；
其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
20.一种定位系统，其特征在于，包括：
待定位移动终端；
定位服务器；
其中，
所述待定位移动终端生成与其所在位置点相对应的信号特征信息，将所述信号特征信息发送给所述定位服务器，所述定位服务器根据所述被发送的信号特征信息与信号特征地图确定所述待定位移动终端的所述所在位置点的位置信息，并将所生成的位置信息发送给所述待定位移动终端，其中，所述信号特征地图是通过一条或多条移动终端的轨迹中不同位置点所对应的信号特征信息的匹配而生成的。
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