CN105143822A

CN105143822A - 众包的路径地图

Info

Publication number: CN105143822A
Application number: CN201480013067.7A
Authority: CN
Inventors: 沈国斌; T·莫希布罗达; 张永光
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: US20140256356A1; EP2965041A1; US10375517B2; WO2014137953A1; CN105143822B

Abstract

一些实现包括为一设备感知的地标标识位置。通过监视无线接入点的信号的接收信号强度，检测接收信号强度中的趋势改变方向的位置，以及基于从一个或多个惯性测量单元传感器采集的测量来鉴定该位置，该位置可被标识。

Description

众包的路径地图

背景

基于室内位置的服务通常依靠关于建筑物的先验知识(诸如楼层平面图或设计蓝图)来准确地提供它们的服务。然而，获得先验知识通常要求服务提供商在使他们的服务或应用可用于公众之前获取每个位置的楼层平面图或对每个位置执行现场勘测。不幸的是，楼层平面图通常难以获取，通常是专有信息，和/或可能属于具有不同且有时是竞争利益的各方，诸如建筑物所有者、建筑物开发商、建筑物设计师等等。

此外，在许多情况中，诸如遗留建筑物或购物中心，楼层平面图可能由于大量改建而过时，或可能根本不再存在。通常，获得楼层平面图和/或现场勘测的成本超过了服务提供商为某一位置提供基于室内位置的服务的收益。这可能造成这样的情形，其中服务提供商要求建筑物所有者通过提供必要的信息来选择加入该程序。

概述

提供本概述以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

此处的一些实现包括一种用于生成路径地图的系统。在一个实例中，如果一移动设备位于一无线接入点的范围内，则当该移动设备被移动时，该移动设备监视来自该无线接入点的无线信号的接收信号强度中的趋势。该移动设备能够标识接收信号强度的趋势从增加转换成减少或者从减少转换成增加的位置，并将该位置标记为设备感知的地标。在一个示例中，与多个设备感知的地标有关的数据被多个移动设备提供给服务器系统。该服务器系统随后被配置成根据该数据来生成一个或多个路径地图。

附图简述

参考附图来描述具体实施方式。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在各附图中，使用相同的标号来指示相同的特征和组件。

图1是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标的示例环境的示图。

图2是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标的示例环境的示图。

图3是根据某些实现的移动设备的示例框架的框图。

图4是根据某些实现的服务器的示例框架的框图。

图5是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标的示例过程的流程图。

图6是根据某些实现的用于生成地标集合的示例过程的流程图。

图7是根据某些实现的用于生成路径地图的示例过程的流程图。

详细描述

此处的一些实现包括通过充分利用许多人在携带他们的移动设备(诸如移动/智能电话或平板)的同时在建筑物内步行的事实，来生成供应用(诸如基于室内位置的服务)使用的路径地图的系统。例如，惯性测量单元(IMU)传感器(测量和监视速度、定向和重力的电子传感器，诸如加速度计、磁力计、陀螺仪和GPS)可用于确定移动设备在运动中、移动设备的移动方向、以及所经过的距离。服务器系统随后可从多个移动设备收集方向和距离数据，并连同公共参考点一起将所述数据融合成准确的路径地图。

在一个实现中，移动设备被配置成基于无线信号的接收信号强度(RSS)中的趋势来标识设备感知的地标，以及向服务器系统提供与所述设备感知的地标有关的数据，以供用作公共参考点。设备感知的地标被定位在移动设备确定RSS中的趋势从增加转换成减少或者从减少转换成增加的位置处。以此方式标识的设备感知的地标是唯一可标识的、稳定的、位于固定的已知位置，提供一致的参考点，并且无需用户干预或注意就可发现。

在一个示例中，移动设备可被配置成监视无线接入点在射程内所发射的无线信号的RSS。RSS中的趋势，无论是增加还是减少，随后可在移动设备被移动时被确定。例如，当移动设备移动得更接近无线接入点时，RSS增加，直到移动设备经过该无线接入点。当移动设备开始移动得远离无线接入点时，RSS的趋势减少。移动设备能够标识RSS的趋势从增加转换成减少的翻转点或位置，并能够将该位置标记为设备感知的地标。

在另一个实现中，服务器系统应用基于测得的位移向量的嵌入算法来聚集设备感知的地标并向其分配坐标。例如，由于感测噪声和运动，不同的移动设备对于同一设备可感知的地标会报告略微不同的位置。为了补偿这些差异，服务器系统在与对设备可感知的地标的标识相对应的时间，使用主无线接入点的基本服务集标识(BSSID)来对设备可感知的地标进行分类。服务器随后用同一主BSSID来迭代地对设备可感知的地标进行合并直到它们之间的距离超过预定阈值，以形成地标集合。该地标集合随后可被用作公共参考点的集合。

在另一实现中，服务器系统接收与经过的距离和方向相对应的IMU传感器数据，以及主无线接入点的BSSID。服务器系统能够将IMU传感器数据编译成在设备感知的地标处开始和结束的多个片段。服务器使用地标集合作为公共参考，将这些片段中的每一个覆盖到另一个之上，以生成路径地图。

说明性环境

在下面的图1和2中进一步例示出了其中设备可感知的地标可被检测并用于生成路径地图的情形的示例。图1是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标102的示例环境100的示图。环境100包括无线接入点104和路径108，该无线接入点104生成无线信号覆盖区域106。

一般而言，无线接入点104是发射移动设备可测得的无线信号的电子设备。在某些示例中，无线接入点104是允许其他的启用无线设备使用Wi-Fi或另一无线标准连接到一个或多个网络的设备。例如，无线接入点104可以是当移动设备位于从无线接入点104发射出的无线信号覆盖区域106内时，该移动设备能够与之通信的无线路由器或蜂窝塔。

无线信号覆盖区域106通常以无线接入点104为中心，并在所有方向上向外延伸。当启用无线的移动设备移动离开无线接入点104时，无线信号强度减少，直到移动设备不再能够与无线接入点104通信。一般而言，覆盖范围依赖于无线接入点104的类型和强度、覆盖区域内的障碍物(诸如墙)以及干扰而变化。

路径108是移动设备用户重复走过的指定路径，诸如门厅、走廊、建筑物的通道、人行道、公路或其他路径。路径108通常是其中所有步行者大体上在相同的方向和起始位置移动的受限区域。例如，大部分是来回运动的门厅。

在所例示的示例中，移动设备110被示为例如在移动设备用户的口袋中大体在方向112上沿着路径108移动。在移动设备110移动时，移动设备110周期性地测量从无线接入点104发射的无线信号，以便确定RSS。当移动设备110沿着路径108移动时，移动设备110对RSS持续测量。如图114中所例示的，移动设备110确定RSS增加，直到移动设备110到达线116。在线116处，移动设备110与无线接入点104的距离是移动设备110沿着路径108所能够到达的最接近处，如图114中所例示的，RSS位于最大值。在移动设备110通过线116之后，RSS减少，直到移动设备110离开无线信号覆盖区域106。

移动设备110(或者移动设备110向其提供RSS数据的服务器系统)被配置成检测最大RSS，并将该最大RSS的位置标记为设备可感知的地标。通过测量并监视无线信号的RSS以寻找翻转点，可在没有先验知识的情况下标识地标。

在一个示例中，移动设备110被配置成分析RSS中的趋势(要么增加要么减少)，而不是RSS值。通过监视RSS中的趋势(图114的斜率)来寻找翻转点(如在线116处所例示的，或RSS的趋势从增加转换成减少的位置)，而不是在扫描时的实际值，由移动设备的多样性和使用模式导致的在同一位置处定位设备可感知的地标102中的误差被降低。

例如，移动设备通常包括各种各样的无线接收器，这使得感知到的RSS变化，并且可能导致翻转点的略微不同的位置。即使使用同一移动设备110，感知到的RSS中的变化仍可能由用户引入。例如，一些用户可能将移动设备110拿在他们的手中，而其他用户可能将移动设备110放置在他们的口袋中。移动设备110的不同放置导致不同程度的信号干扰和信号衰减，并导致扫描时RSS读数的变化。然而，通过基于RSS中的趋势而非值来标识翻转点，设备感知的地标出现的位置更加稳定且容易被标识，因为与RSS的值本身相比，RSS的趋势中的改变跨各种设备类型和使用模式往往更为一致。

图1例示出在单个路径中基于来自单个无线接入点的无线信号的RSS的趋势来定位设备可感知的地标102的一个示例。图2提供额外的示例，以例示出在具有多个无线接入点和多个路径的建筑物中多个设备可感知的地标的放置。

图2是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标202、204、206、208和210的示例环境200的示图。环境200包括路径212、214和216，以及无线接入点218、220和222。

在所例示的示例中，设备感知的地标202、204和208与无线接入点220相关联，并且按照上面关于设备感知的地标102和无线接入点104所讨论的方式来形成。例如，当诸如移动设备110之类的移动设备沿着路径214被向上或向下移动时，该移动设备监视RSS中的趋势并标识翻转点(在设备感知的地标202的位置处)。

所例示的示例还包括位于路径的交叉处以及在移动方向实质改变(作出转弯)的位置处的设备感知的地标206和210。在诸如地标206和210的设备感知的地标处，移动设备标识RSS的趋势从减少转换成增加的位置。

例如，设备感知的地标206与无线接入点218相关联(即无线接入点218是主)。如果移动设备由用户携带沿路径214向上朝向路径212，则RSS相对于无线接入点218具有减少的趋势(即移动设备正在移动远离无线接入点218)。在路径214与212的交叉处，移动设备被例示为沿路径212向左转。在转弯之后，RSS的趋势相对于无线接入点218在增加(即移动设备正在朝无线接入点218移动)。因此，移动设备能够确定RSS的趋势从减少转换成增加的位置，并能够将该位置标记为设备感知的地标206。在一些实例中，移动设备可利用IMU传感器数据来标识用户已经转过拐角，以辅助验证设备感知的地标206是有效的唯一地标。

如所例示的，环境200还包括两个位置224和226，这两个位置可被标识为设备可感知的地标但没有被标识。如所例示的位置224和226是移动设备作出u型转弯的位置。这些u型转弯使得移动设备检测到RSS的趋势中的改变，要么从增加到减少要么从减少到增加。例如，在位置224，当移动设备沿路径214向上移动时，来自无线接入点218的RSS在增加，但是当移动设备在地标224处转向时，RSS立即开始减少，造成对一翻转点的标识。然而，这些u型转弯位置是不稳定的，因为它们可能发生在任何给定的位置处。因此，在某些实现中，移动设备在检测到每个翻转点之后执行鉴定过程，以确保该翻转点是在稳定的步行运动期间出现的。例如，该鉴定过程可包括分析IMU传感器数据以检测诸如u型转弯或曲折行进之类的方向上的改变。如果IMU传感器数据指示这些类型的运动之一，则该翻转点被取消成为设备感知的地标的位置的资格。

在所例示的实现中，移动设备应当能够标识重复的地标，并在诸如地标202-210之类的唯一地标之间进行区分。例如，感测噪声和用户运动可能使得地标在略微不同的位置被标识，因此，移动设备可执行附加操作来验证所检测到的地标的身份。例如，在环境200中，当标识设备感知的地标202时，移动设备可将地标202与设备感知的地标204、206、208和210相区分。为此，移动设备依靠辅助信息。

移动设备可依靠以区分设备感知的地标的一种类型的辅助信息是IMU传感器数据，诸如移动的方向和转弯的位置。移动设备(或服务器系统)可使用与地标相关联的IMU传感器数据来区分设备感知的地标208与地标202。例如，地标208处的IMU数据指示出移动设备正在与地标202被标识时的方向相垂直的方向上移动。该垂直移动被用于确定地标202和208是不同的。在另一个示例中，IMU传感器数据可被用于确定某一转弯是在设备感知的地标(诸如，设备感知的地标206和210)的位置处作出的。通过标识某一转弯是在设备感知的地标206和210的位置处而非设备感知的地标202的位置处作出的，地标206和210可与设备感知的地标202相区分。

可以使用的另一种类型的辅助信息是地标被标识时无线接入点的信号强度。移动设备能够识别来自移动设备的接收器的范围内的每个无线接入点的无线信号。这些无线接入点通常被称为是可见的。移动设备能够基于与每个无线接入点相关联的BSSID来识别和区分来自不同的可见无线接入点的信号。在所例示的示例中，无线接入点218、220和222对移动设备是可见的，并且每个无线接入点的BSSID可以被标识。

通常，移动设备与其RSS是最强的无线接入点(即提供最佳信号的无线接入点)相关联。相关联的无线接入点被称为主。在该示例中，BSSID也可由移动设备(或服务器系统)用来区分设备感知的地标206和210与地标202。设备感知的地标206和210被标识时主无线接入点的BSSID分别是无线接入点218和222。因此，移动设备能够基于不同的主无线接入点将地标206和210与地标202进行区分，因为地标202处的主无线接入点是无线接入点220。如将在下面更详细地讨论的，除了提供辅助生成路径地图的设备感知的地标以外，移动设备还能够向服务器提供可见的无线接入点的BSSID。

在另一示例中，移动设备(或服务器系统)可通过依靠邻居无线接入点的RSS来区分设备感知的地标。例如，可使用以下的三元组来定义设备感知的地标(DPL)：

D P L \overset{Δ}{=} {B S S I D, (D_{1}, D_{2}), N}

其中，BSSID是主无线接入点的ID，(D1,D2)是RSS趋势的翻转点之前和之后的稳定方向，而N是与在设备感知的地标的位置处对移动设备110可见的邻居无线接入点(无线接入点218和222)相对应的BSSID以及相对于主无线接入点的每个邻居无线接入点RSS值的集合。通过定义包括邻居BSSID以及相对于主无线接入点的它们的RSS值的集合的设备感知的地标，移动设备能够更可靠地在唯一设备感知的地标之间进行区分，即使主是同一无线接入点。

例如，移动设备(或服务器系统)可通过比较无线接入点218和222的RSS来将设备感知的地标204与设备感知的地标202相区分。在设备感知的地标204处，相对于无线接入点220(地标202和204这两者的主无线接入点)的RSS的来自无线接入点218的RSS比相对于无线接入点220的RSS的来自无线接入点222的RSS强得多。同样，在设备感知的地标202处，相对于无线接入点220的RSS的来自无线接入点222的RSS比相对于无线接入点220的RSS的来自无线接入点218的RSS强得多。通过检测相对于无线接入点220的RSS的相对RSS中的差异或没有差异，移动设备能够确定两个地标是唯一的。应当理解，通过使用相对于主无线接入点的相对RSS值而非RSS值，减轻了通常与设备多样性相关联的问题。

说明性系统

图3是根据某些实现的移动设备110的示例框架300的框图。移动设备110包括一个或多个处理器302、一个或多个通信接口304、一个或多个IMU传感器306、以及计算机可读介质308。

通信接口304用于测量来自无线接入点的信号的RSS。在某些示例中，通信接口304还可用于与一个或多个无线接入点连接，以与服务器互通数据。例如，通信接口304可被配置成与一无线接入点连接以便与无线局域网(WLAN)、短程无线网络(诸如蓝牙)或者通过蜂窝塔(诸如通过CDMA系统)提供的移动网络通信。在一个实例中，通信接口304向服务器系统提供从IMU传感器306收集的与经过的距离和方向有关的数据以及与设备感知的地标有关的数据，以便辅助生成路径地图。

IMU传感器306包括监视移动设备110的定向的陀螺仪310，测量速度的加速度计312，监视方向和转弯角度的磁力计314，以及测量和监视被施加到移动设备110的移动、速度、定向和重力的其他IMU传感器316。一般而言，IMU传感器306收集移动设备110用来标识并鉴定设备感知的地标的IMU数据。还向服务器系统提供IMU数据以及设备感知的地标的位置，以供服务器用于生成路径地图。

可在计算机可读介质308中存储任意数量的程序模块、应用或组件，举例来说包括步幅和方向确定指令318、信号扫描指令320、信号强度分析指令322、地标检测指令324、地标鉴定指令326以及各种其他指令328。一般而言，在计算机可读介质308中存储且处理器302可执行的指令使移动设备110执行各种任务。计算机可读介质308包括至少两种类型的计算机可读介质，即计算机存储介质和通信介质。

例如，计算机存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术来实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或者可用于存储信息以供计算设备访问的任何其他非传输介质。相反，通信介质可用诸如载波或其他传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。如此所定义的，计算机存储介质不包括通信介质。

一般而言，步幅和方向确定指令318使得移动设备110从IMU传感器306收集数据，以及确定行进的大致方向和距离。信号扫描指令320在被处理器302执行时使得移动设备110测量无线信号，以确定扫描时的RSS。在某些示例中，当来自IMU传感器306(诸如加速度计312)的数据指示出移动设备110在运动中时，信号扫描指令320使得移动设备扫描以得到无线信号的RSS。通过在移动设备110在运动中时进行扫描，增加了移动设备110的总体能耗。

信号强度分析指令322在由处理器302执行时使得移动设备110记录和监视RSS中的趋势。地标检测指令324在由处理器302执行时使得移动设备110标识RSS的趋势中的翻转点以及记录该翻转点出现的位置。地标鉴定指令326在由处理器302执行时使得移动设备110分析来自IMU传感器306的数据，以确认设备感知的地标。

在一示例中，处理器302执行步幅和方向确定指令318，该指令使得IMU传感器306确定移动设备110是否正被移动。如果IMU读数指示出移动设备110处于稳定的运动中，则处理器302执行信号扫描指令320，以使得移动设备周期性地测量和记录范围内无线信号的RSS。

处理器302还执行信号强度分析指令322，该指令使得移动设备110分析和监视RSS值，以便标识RSS趋势中的改变。例如，信号强度分析指令322可被配置成使用加权窗口来平滑RSS值。处理器302随后可执行地标检测指令324，以将曲线的斜率的陡度与阈值进行比较。如果陡度大于阈值，则设备感知的地标已被检测出。例如，如果斜率在翻转点的位置周围5米近程内改变超过5dbm，则一设备感知的地标可被检测出。

该设备感知的地标随后由移动设备110使用地标鉴定指令326来鉴定。地标鉴定指令326使得处理器302访问来自IMU传感器306的数据，以确定稳定的移动是否在RSS中的翻转点被标识出的位置处发生。例如，来自陀螺仪310的数据可指示出剧烈的运动，通常与将移动设备110从用户的口袋中取出相关联。在该示例中，陀螺仪数据被用于使翻转点不合格。在另一示例中，来自磁力计314的数据可指示出作出了u型转弯或曲折行进运动，以及检测出的翻转点又是误报。因此，磁力计数据也可被用于使设备感知的地标不合格。

在另一示例中，信号强度分析、地标检测和地标鉴定可由一个或多个服务器来执行。例如，可向服务器提供来自IMU传感器306的数据以及与设备感知的地标有关的数据(诸如上面参考图2描述的三元组)。服务器随后可分析RSS，以确定RSS趋势中的翻转点以及使用来自IMU传感器306的数据来鉴定设备感知的地标，如上所述。

图3提供了用于标识设备感知的地标以及收集IMU数据以供生成路径地图时使用的移动设备的框架的示例。图4提供了用于利用设备感知的地标和所收集的IMU数据来生成路径地图的服务器系统的示例框架。

图4是根据某些实现的服务器402的示例框架400的框图。服务器402包括一个或多个处理器404、一个或多个通信接口406、以及计算机可读介质408。可在计算机可读介质408中存储任意数量的程序模块、应用或组件，举例来说包括地标聚集指令410、坐标分配指令412、路径生成指令414、位置确定指令416以及各种其他指令418。一般而言，在计算机可读介质408中存储且可由处理器404执行的指令使得服务器402执行各种任务。计算机可读介质408可包括上面参考计算机可读介质308所描述的计算机可读介质的类型中的任何类型。

在一示例中，服务器402从多个移动设备(诸如移动设备110)接收轨迹数据(行进的方向和距离)以及与设备感知的地标有关的数据(诸如上面描述的三元组)。参考与设备感知的地标有关的数据，处理器404执行地标聚集指令410。地标聚集指令410使得服务器402将由不同类型的移动设备所标识的地标分组或聚集到一起作为单个唯一地标。例如，除了不同类型的设备以外，感测噪声和用户运动使得地标在略微不同的位置被标识。

在如上面所讨论的一个特定实现中，与设备感知的地标有关的数据被定义为如下的三元组：

D P L \overset{Δ}{=} {B S S I D, (D_{1}, D_{2}), N}

其中，BSSID是主无线接入点的ID，(D1,D2)是RSS趋势的翻转点之前和之后的稳定方向，而N是与在设备感知的地标的位置处对移动设备110可见的邻居无线接入点相对应的BSSID以及相对于主无线接入点的每个邻居无线接入点RSS值的集合。

在聚集过程期间，设备感知的地标首先基于BSSID被分类成组，使得具有同一主无线接入点的所有设备感知的地标被分组。服务器402进一步基于方向信息(D1,D2)对具有同一主BSSID的地标进行分类。例如，如果两个设备感知的地标具有相同的方向(在±20度范围以内)，则它们可被分组。对于具有相同主BSSID和方向的设备感知的地标，可以应用自底向上的分层聚集过程以迭代地合并最接近的设备感知的地标，直到地标之间的距离超过阈值。

可使用可从集合N获得的邻居无线接入点的RSS来计算地标之间的距离。例如，距离D_N可以如下被定义：

D_{N} ({\overset{&RightArrow;}{A}}_{i}, {\overset{&RightArrow;}{A}}_{j}) = \sqrt{Σ_{n = 1}^{K} {(a_{n}^{i} - a_{n}^{j})}^{2}}

其中是第一个设备感知的地标的主无线接入点与第一个设备感知的地标的位置处的邻居无线接入点之间的RSS差，是第二个设备感知的地标的主无线接入点与第二个设备感知的地标的位置处的邻居无线接入点之间的RSS差，而K是这两个设备感知的地标处的可见无线接入点的总数。

在聚集之后，获得唯一的设备感知的地标的集合。处理器404接下来执行坐标分配指令412，以将坐标分配给地标集合中的每个唯一的设备感知的地标。为了分配坐标，使用从IMU传感器获得的方向和距离信息这二者。首先，通过对步伐计数或积累步幅长度来获得距离。应当注意的是，以此方式获得的距离值可能显著地偏离两个设备感知的地标之间的直接位移测量。例如，墙可能阻挡了两个物理上接近的地标之间的直接路线。出于这个原因，方向信息被用于计算地标集合内的每对设备感知的地标之间的位移。一旦位移被测量，则可使用节点嵌入理论来分配坐标。

一旦地标集合中的地标已被分配了坐标，则可将地标集合与经由一个或多个通信接口306接收的轨迹数据组合到一起，以便根据路径生成指令414来生成路径地图。在路径地图生成过程期间，轨迹被分解成在设备感知的地标处结束的片段。即被分解成片段，其中每个片段都在两个相邻的地标处结束。随后使用被分配给地标的坐标来排列片段。例如，参考相关联的地标的坐标，对这些片段应用仿射变换。

随后选择地标集合中的某一设备感知的地标，并且通过对对应的像素着色来在地图上绘制具有与所选地标相关联的结尾的全部片段。随后选择中心，并根据每个片段的像素与该中心的距离来扩展像素。例如，可根据线性加权方案来扩展像素。经扩展的片段随后被覆盖，并为每个像素对重叠像素的权重进行求和。随后对地标集合中的剩余地标重复这个过程。

收缩过程随后被应用到该覆盖地图，以剪除低加权的外部像素。例如，可从路径地图中移除求和后的加权平均值低于阈值的任何像素。随后分析经修剪的地图，以标识和移除任何剩余的孤立像素(即未在任何路径上的像素)。随后平滑剩余的线，路径地图被生成。路径地图随后可被用于支持基于位置的服务。

说明性过程

用于执行本文中所描述的技术的示例方法在以下进行详细描述。这些示例方法可在计算机可执行指令的一般上下文中描述。一般而言，计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块、功能等等。这些方法还能在其中功能由通过通信网络或通信云链接的远程处理设备执行的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中，计算机可执行指令可位于本地和远程存储器两者中。

这些示例方法有时被示出为逻辑流程图中框的集合，这表示可用硬件、软件、固件、或其组合来实现的一系列操作。描述方法的次序并不旨在被解释为限制，并且任意数量的所描述的框可以按任何次序组合以实现这些方法或替换方法。另外，可从方法中省去各个操作，而不背离此处所述的主题的精神和范围。在软件的上下文中，各个框表示当由一个或多个处理器执行时完成既定操作的计算机可执行指令。

图5是根据某些实现的用于定位设备可感知的地标的示例过程500的流程图。在502，诸如移动设备110之类的移动设备标识来自可见无线接入点的信号。移动设备与主无线接入点相关联，并相应地存储BSSID。

在504，移动设备收集来自一个或多个IMU传感器的数据。IMU数据首先被用于确定移动设备是否处于运动中，以及使得移动设备执行下面的506。例如，移动设备可利用加速度计来确定移动设备是否处于运动中，以及利用陀螺仪来确定该运动是否是稳定的，当这两个条件均为真时，开始测量和存储对移动设备可见的无线信号的RSS。

在506，当移动设备移动时，移动设备监视无线信号的RSS。例如，移动设备可周期性地执行扫描，以检测、测量并存储对移动设备可见的无线信号的RSS。在一些实例中，当IMU数据指示出移动设备已经移动超过预定距离时，可执行扫描。在另一实例中，移动设备可持续地扫描。通过在设备处于运动时扫描，该移动设备能够节省功率而不影响准确性，因为RSS值与移动设备静止时保持大致相同。

在508，移动设备标识与RSS的趋势转换(即，从增加改变到减少或者从减少改变到增加)的点相对应的位置。例如，移动设备可将RSS值平滑成曲线，并随后将曲线的斜率的陡度与阈值进行比较，以确定趋势上的某一点是否是翻转点。

在510，移动设备基于运动数据来鉴定位置，以确定该位置是否是有效的设备感知的地标。例如，从陀螺仪收集的运动数据可以指示出在该位置处的剧烈移动和方向上的改变。该剧烈运动指示出RSS趋势中的改变是误差，并可能是由用户将移动设备从口袋中拿出导致。然而，如果来自IMU传感器的运动数据指示出稳定的移动，则该位置被标识为设备感知的地标。

在512，移动设备向一个或多个远程系统提供设备感知的地标以及来自IMU传感器的运动数据，以供进一步处理。例如，服务器可执行附加的地标确认和鉴定、地标聚集、或路径地图生成。

图6是根据某些实现的用于生成地标集合的示例过程的流程图。在602，诸如服务器402之类的一个或多个服务器从多个移动设备接收运动数据(IMU数据)以及与无线接入点所传输的信号的RSS有关的数据。

在604，服务器基于从多个移动设备接收的运动数据以及与RSS有关的数据，来确定与无线接入点有关的设备感知的地标。例如，服务器标识与来自每个移动设备的RSS的趋势改变(即，从增加到减少或者从减少到增加)的点相对应的位置。服务器接着基于来自相应的移动设备的运动数据来鉴定该位置，以确定每个位置是否是有效的设备感知的地标。例如，从相应的移动设备的IMU传感器收集的运动数据可以指示出该相应的移动设备在导致RSS趋势中改变的位置处作出u型转弯。在该示例中，该位置被取消作为设备感知的地标的资格。然而，如果来自IMU传感器的运动数据指示出在该位置处的稳定的移动，则该位置是设备感知的地标。

在606，服务器对地标进行聚集，以生成地标集合。由于设备多样性、感测噪声和用户运动，一个移动设备所标识的某一设备感知的地标可能与其他移动设备所标识的同一设备感知的地标处于略微不同的位置。为了补偿，通过首先基于主BSSID将设备感知的地标分类成组，使得具有同一主无线接入点的所有设备感知的地标被分组，服务器对设备感知的地标进行聚集。服务器还基于运动数据将具有同一主BSSID的地标分类成子组。例如，如果两个设备感知的地标都具有指示出两个移动设备在翻转点的位置处正在同一方向上移动的运动数据，则可对这两个设备感知的地标进一步分类。对于具有相同主BSSID和方向的设备感知的地标，可以应用自底向上的分层聚集过程以迭代地合并最接近的设备感知的地标，直到剩余的设备感知的地标之间的距离超过阈值。在聚集完成之后，获得唯一的设备感知的地标的地标集合。

在608，服务器确定地标集合中的每对地标之间的位移值。首先，通过对步伐计数或积累步幅长度来获得距离。应当注意的是，以此方式获得的距离值可能显著地偏离两个设备感知的地标之间的直接距离测量。因此，从运动数据获得的方向信息与距离信息一起被用于计算地标集合内的每对设备感知的地标之间的位移。

在610，服务器向地标集合内的每个设备感知的地标分配坐标。服务器可应用节点嵌入技术，节点嵌入技术使用每对地标之间的位移来分配坐标。在一个实现中，使用弹簧松弛概念来分配坐标，其中图的每条边是弹簧，整个图构成弹簧网络。只要地标对之间存在位移测量，就在它们之间添加一条边或弹簧。边或弹簧的静止长度是地标对之间真实测量。真实测量(弹簧的静止长度)与计算出的距离(已知位移)之间的差异导致弹簧上的残余势能。残余势能被用于基于附连于地标的弹簧的残余势能通过推或拉地标来调整地标坐标。

在一个实现中，地标集合中的每个地标最初被分配与原点相对应的坐标。当每条边或弹簧被添加时，基于施加到地标上的力来更新坐标。例如，以下公式可用于计算调整向量

{\overset{&RightArrow;}{ϵ}}_{i, j} = Σ_{k = 1}^{N_{e, i, j}} ({\overset{&RightArrow;}{r}}_{i, j, k} - {\overset{&RightArrow;}{d}}_{i, j})

其中等于地标i与邻居地标j之间的当前位移向量，N_e，i，j是地标i与j之间的真实测量约束，而令为第k个约束。随后通过在邻居地标上对求和，来计算总调整向量随后通过向地标当前坐标添加来更新地标坐标。

在612，服务器基于包括坐标的地标集合以及基于从多个移动设备接收的轨迹数据来生成路径地图，如下面参考图7更加详细地描述的。

图7是根据某些实现的用于生成路径地图的示例过程700的流程图。在702，诸如服务器404之类的一个或多个服务器从多个移动设备接收用户轨迹(距离和方向数据)。

在704，服务器基于地标集合将轨迹划分成片段。每个片段在地标集合中的一设备感知的地标处结束，使得每个片段与地标集合中的两个地标相关联。随后使用被分配给地标的坐标来排列片段。例如，可参考坐标对这些片段应用仿射变换以定位它们。

在706，服务器迭代地选择设备感知的地标以及标识与其相关联的片段，基于与中心的距离对片段的像素进行加权和着色，并将片段覆盖到地图上。例如，可根据线性加权方案对每个片段的像素进行扩展和着色。

在708，服务器对地图上的覆盖像素的权重求和，以确定地图上每个像素的像素权重。例如，如果多个移动设备具有同一地图像素上的轨迹，则和与单个移动设备经过的轨迹相对应的像素相比，该像素变得被更重地加权。

在710，如果像素的权重低于阈值，则服务器从地图中移除像素。例如，可向覆盖地图应用收缩过程，以剪除低加权的、孤立的或偏远的像素，因为这些像素有可能基于错误的数据。随后分析经修剪的地图，以标识和移除任何剩余的孤立像素(即不属于任何路径的像素)。随后平滑剩余的线，路径地图被生成。路径地图随后可被用于支持基于室内位置的服务。

结语

尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但要理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所描述的具体特征或动作。相反地，这些具体特征和动作是作为实现该权利要求的示例性形式而公开的。

Claims

1.一种设备，包括：

用于接收来自无线接入点的信号的一个或多个通信接口；

收集与所述设备的移动有关的数据的一个或多个惯性测量单元(IMU)传感器；

一个或多个处理器；以及

存储指令的一个或多个计算机可读存储介质，所述指令在被所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器：

在所述与所述设备的移动有关的数据指示出所述设备正在运动中的同时，监视所述信号的接收信号强度的趋势以标识所述接收信号强度的趋势改变方向的位置；以及

至少部分地基于所述与所述设备的移动有关的数据来确定所述位置是否是地标。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个IMU传感器包括以下至少之一：加速度计、陀螺仪、或磁力计。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述接收信号强度从强度上增加改变到强度上减少时，或者当所述接收信号强度从强度上减少改变到强度上增加时，所述接收信号强度的趋势改变方向。

4.包括指令的一个或多个计算机可读存储介质，所述指令在被一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器：

从多个移动设备接收与来自无线接入点的信号的接收信号强度有关的数据；

至少部分地基于从所述多个移动设备接收到的所述数据，检测所述接收信号强度的趋势转换的位置；

从所述多个移动设备接收多个惯性测量；以及

基于所述多个惯性测量，对所述多个移动设备确定所述位置是否是地标。

5.如权利要求4所述的一个或多个计算机可读存储介质，其特征在于，所述位置是所述接收信号强度从增加转换成减少的位置。

6.如权利要求4所述的一个或多个计算机可读存储介质，其特征在于，所述位置是所述接收信号强度从减少转换成增加的位置。

7.一种方法，包括：

由一移动设备标识无线接入点的信号；

监视所述信号的接收信号强度；

检测所述接收信号强度处于最大值的位置；以及

将所述位置标识为地标。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述接收信号强度确定趋势，其中当所述趋势从增加转换成减少时，所述接收信号强度处于最大值。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述接收信号强度确定趋势，其中当所述趋势从减少转换成增加时，所述接收信号强度处于最小值。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述接收信号强度确定趋势，其中当所述趋势的斜率大于阈值时，所述接收信号强度处于最大值。