CN105393139B - Gps和wlan混合位置确定 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了一种使用全球定位系统(GPS)与无线局域网络(WLAN)的混合定位模式用于确定移动设备的实时位置的方法。该方法包括：由移动设备基于GPS卫星信号来确定该移动设备的环境区域；当该移动设备正在从室外区域移动到室内区域时，基于GPS卫星信号来确定该移动设备的绝对位置；当移动到阴影区域时，基于所确定的绝对位置和WLAN接入点信号来估计该移动设备的参考位置；以及当移动到室内区域时，基于所计算的回归系数和WLAN接入点信号来确定该移动设备的估计位置，并且基于运动信息和室内楼层地图信息来更新该移动设备的估计位置。

Description

GPS和WLAN混合位置确定
相关申请的交叉引用
本公开内容要求2013年7月1日提交的美国临时申请No.61/841,613以及2013年5月9日提交的美国临时申请No.61/821,527在35U.S.C§119(e)之下的优先权的权益，它们的公开内容由此以它们的整体通过引用而被并入。
技术领域
本公开内容涉及确定移动设备的实时位置。
背景技术
移动设备能够包括被配置为执行基于地点的任务(诸如商店查找和交通运输路由(transit routing))的一个或多个地点感知应用。地点感知应用能够使用移动设备中的卫星定位系统接收器来确定移动设备的位置，以仅根据来自卫星的信号而指定移动设备的实时位置。基于卫星的定位能够提供高准确性，但是可能要求卫星与移动设备之间的正视线(positive line of sight)。在卫星定位信号几乎不被阻挡的室外区域中，移动设备能够从卫星接收到足够的视线信号。然而，当移动设备在室内区域内时，基于卫星的定位可能是较为无效的。在室内区域中，移动设备中的无线局域网络(WLAN)收发器能够被用来仅根据来自WLAN接入点的信号而指定移动设备的实时位置。基于WLAN的定位适合用于室内区域中的定位并且需要最少的投资，因为它利用了已有的无线基础设施。
发明内容
一种移动设备能够并入卫星定位系统接收器和WLAN收发器的功能。当移动设备连续地从室外移动到室内时，在卫星定位信号被阻挡的区域中(诸如，建筑物中)能够确定该移动设备的位置。能够使用混合定位模式来无缝地确定该移动设备的位置。混合定位模式被配置为，当卫星不可用时，将WLAN接入点当作信号放射源。根据一个方面，一种用于提供针对移动中的移动设备的位置信息的方法包括：当该移动设备从室外区域移动到室内区域(例如，建筑物)时，由该移动设备基于全球定位系统(GPS)信号来确定该移动设备的环境区域。室外、阴影和室内的区域能够在移动设备的移动期间被跟踪。
根据另一方面，一种用于提供针对移动中的移动设备的位置信息的方法包括：当在室外区域和阴影区域两者中时，基于所接收的GPS卫星信号来确定该移动设备的绝对位置；当在阴影区域中时，基于所确定的绝对位置和所接收的无线局域网络(WLAN)(例如，WiFi)接入点信号来估计该移动设备的参考位置；当在室内区域中时，基于所计算的回归系数和所接收的WLAN接入点信号来确定该移动设备的估计位置，其中回归系数基于通过线性回归对所确定的绝对位置和所估计的参考位置进行的模型化而被计算并且由迭代方法而被优化；以及基于运动信息和室内楼层地图信息来连续地更新该移动设备的估计位置，以跟踪该移动设备的轨迹。
根据又另一方面，一种移动设备包括：GPS接收器，用于接收GPS卫星信号；WLAN收发器，用于测量WLAN接入点信号；GPS位置管理器，用于确定室外区域和阴影区域中的该移动设备的绝对位置；以及WLAN位置管理器，用于估计阴影区域中的该移动设备的参考位置，确定室内区域中的该移动设备的估计位置，并且基于运动信息和室内楼层地图信息来更新该移动设备的估计位置。
根据又另一方面，移动设备能够包括本地数据库。该本地数据库生成本地位置数据库以用于基于由该移动设备在室内区域内的经更新的位置处所测量的WLAN接入点信号来进行定位。移动设备还能够将本地位置数据库中的数据传输给远程数据库。该远程数据库中的数据由该移动设备和多个其他移动设备来提供。该远程数据库生成远程位置数据库以用于基于由该移动设备在室内区域内的经更新的位置处所测量的WLAN接入点信号来进行定位。当室内区域内的移动设备发起基于地点的任务(诸如，商店查找)时，该移动设备能够通过访问本地位置数据库或者远程位置数据库来估计位置。
在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从该描述和附图出发，并且从权利要求出发，其他特征、目的和优点可以是明显的。
附图说明
图1是图示了在移动设备从室外区域移动到室内区域时确定移动设备的位置的示例的示图。
图2是图示了用于基于GPS卫星信号来登记设备的环境区域的操作的示例的流程图。
图3是图示了用于提供位置信息的系统的示例的框图。
图4是图示了用于在移动设备移动到阴影区域时提供位置信息的操作的示例的流程图。
图5是图示了用于在移动设备移动到室内区域时提供位置信息的操作的示例的流程图。
具体实施方式
图1是图示了在移动设备107从室外区域104移动到室内区域124时确定移动设备107的位置的示例的示图100。示图100图示了位于四个位置101、102、103、113处的移动设备107。移动设备107能够包括全球定位系统(GPS)接收器以及无线局域网络(WLAN)收发器。GPS接收器可以对来自一个或多个GPS卫星的信号进行采样。WLAN收发器可以测量由WLAN接入点105a-105i发射的信号。接入点105a-105i能够是WiFi网络的接入点，WiFi网络实施基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11的协议(例如，IEEE 802.11n)。接入点105a-105i能够对提供标识符(例如，介质访问控制(MAC)地址)的信标信号进行广播，以在移动设备107位于接入点105a-105i的通信范围内时用于移动设备107连接到它。进而，多个接入点105a-105i能够可用于移动设备107用于连接。这些标识符不需要与移动设备107所连接的或者能够连接的接入点105a-105i相关联。在实践中，位于特定场所(例如，机场)的移动设备107可能在至少一个至二十个之间的接入点的通信范围内。移动设备107可以能够连接到少于全部的接入点105a-105i(归因于，例如，接入点105a-105i和移动设备107的安全设定)。移动设备107能够主动地被连接到较少的接入点之一，或者根本不连接到接入点。然而，由移动设备107接收的接入点105a-105i的所有标识符都能够在确定移动设备107的位置时被使用。
移动设备107可以使用GPS卫星信号来确定移动设备107处于外部环境中。室外区域104、阴影区域114、以及室内区域124能够在移动设备107的移动期间被登记。结合图2描述了由环境概况传感器(environment profile sensor)进行的环境确定的操作。
当在室外区域104中时，能够使用GPS卫星信号用于确定移动设备107的绝对位置101。在移动设备107确定绝对位置101之后，移动设备107在室外区域104内移动。移动设备107由此继续基于GPS卫星信号来确定绝对位置。
阴影区域114(例如，接近建筑物)可能存在于室外区域104与室内区域124之间。当移动设备107移动到阴影区域114(例如，位于位置102处)时，移动设备107可能仍然能够接收GPS卫星信号用于确定绝对位置102并且可以测量由多个WLAN接入点105a-105i发射的信号。移动设备107能够通过使用所确定的绝对位置102和所接收的WLAN接入点信号来估计参考位置112。在移动设备107确定绝对位置102并且估计参考位置112之后，移动设备107在阴影区域114中移动。移动设备107由此继续确定绝对位置并且估计参考位置。移动设备107能够收集所确定的绝对位置和所估计的参考位置，并且使用线性回归来对这个位置信息集合进行模型化。
当移动设备107移动到室内区域124(例如，位于位置103处)时，移动设备107基于所收集的位置信息使用最小二乘算法来计算回归系数，并且测量由多个WLAN接入点105a-105i发射的信号。移动设备107通过使用所计算的回归系数和所接收的WALN接入点信号来确定估计位置103。在移动设备107确定估计位置103之后，移动设备107在室内区域124中移动。为了准确地跟踪移动设备的轨迹106，移动设备107需要细化估计位置103。移动设备107能够从微机电系统(MEMS)传感器寄存器接收运动信息并且从地图数据库接收室内楼层地图信息。这个信息集合允许移动设备107确定经更新的位置113。
图2是图示了用于基于GPS卫星信号来登记移动设备的环境区域的操作200的示例的流程图。在202处，移动设备从四个或更多GPS卫星接收信号并且检查GPS卫星状态，包括：从启动到首次定位的时间、所捕获的卫星的最大数目、用所捕获的卫星中的每个卫星的伪随机数、用于所捕获的卫星中的每个卫星的载波对噪声(carrier-to-noise)密度、以及其他功能状态。在204处，移动设备每秒计算差卫星与总卫星比率(Poor-to-TotalSatellites Ratio,PTSR)值，以检测移动设备正在哪个区域内移动。PTSR被定义为所捕获的具有低于门限的载波对噪声密度的卫星的数目与所捕获的卫星的总数目的比率。如果在206处所计算的PTSR低于下门限，则移动设备在208处登记该移动设备正在室外区域中移动。如果在210处所计算的PTSR在下门限与上门限之间，则移动设备在212处登记该移动设备正在阴影区域中移动。如果所计算的PTSR高于上门限，则移动设备在214处登记该移动设备正在室内区域中移动。指定了在208、212和214处的停留时间，以在移动设备在两个不同环境区域之间来回地移动时避免与环境确定有关的乒乓效应。
图3是图示了用于在移动设备(例如，图1的移动设备107)从室外区域移动到室内区域时提供位置信息的系统300的示例的框图。系统300能够被实施在任何类型的移动设备上，包括移动电话、智能电话、或者平板计算设备。移动设备能够包括：硬件，包括但不限于，用于执行和存储指令的处理器和存储器；软件，包括一个或多个应用和操作系统。移动设备可以具有多个处理器以及多个共享的或分离的存储器组件。
如图3中所图示的，系统300包括一系列的元件，其中的每个元件进行行动以提供具体的功能。这些元件包括：被存储在存储器中并且然后在处理器上被执行以提供功能的软件、被适配为提供元件的功能的硬件、或者一起工作以提供元件的功能的软件与硬件的组合。
系统300能够包括GPS接收器301和WLAN收发器302，它们中的每个提供用于位置确定的信息。GPS接收器301提供一个接口，移动设备通过该接口而接入介质来与一个或多个卫星进行通信。GPS接收器301接收由这些卫星发射的信号。WLAN收发器302提供一个接口，移动设备通过该接口而接入无线介质来与一个或多个接入点进行通信。WLAN收发器302测量由这些接入点发射的信号并且从所接收的信号导出信号强度，即接收信号强度指示符(RSSI)。
系统300可以包括：环境概况传感器303，其被配置为接收由GPS接收器301递送的卫星信号。基于GPS卫星信号，环境概况传感器303登记移动设备正在其中移动的设备的环境区域。根据图2来描述环境概况传感器303的操作。
系统300可以包括GPS位置管理器304。当环境概况传感器303登记室外区域104时，GPS位置管理器304可以提供移动设备的绝对位置，例如，位于图1的位置101处。GPS位置管理器304接收由GPS接收器301递送的卫星信号，确定卫星信号中的每个卫星信号的渡越时间(transit time)，并且通过使用光速来计算它的距离。当被提供有卫星信号中的至少四个卫星信号的未阻挡视野时，GPS位置管理器304能够使用所计算的距离、卫星的位置、以及导航方程来确定移动设备的绝对位置。绝对位置能够由包括纬度坐标、经度坐标、以及高度坐标的地理坐标来表示。
当环境概况传感器303登记阴影区域114时，GPS位置管理器304可以提供移动设备的绝对位置，例如，位于图1的位置102处。系统300可以包括：WLAN位置管理器305，其被配置为从GPS位置管理器304和WLAN收发器302接收信息。这个信息由绝对位置(例如，图1的位置102)和所接收的WLAN接入点信号的强度组成。这个信息集合允许WLAN位置管理器305估计移动设备的参考位置，例如，位于图1的位置112处。
WLAN位置管理器305可以包括：加权位置估计单元306，其基于所接收的WLAN接入点信号的强度以及由GPS位置管理器304提供的位置信息来估计移动设备的参考位置。参考位置能够由包括纬度坐标和经度坐标的地理坐标来表示。下面将参考图4来讨论确定移动设备的参考位置的进一步细节。
在加权位置估计单元306已经估计了移动设备的参考位置之后，它聚集绝对位置和参考位置两者并且运送给耦合到WLAN位置管理器305的系数校准单元307。系数校准单元307可以通过线性回归来对绝对位置和参考位置两者进行模型化。
当环境概况传感器303登记室内区域124时，系数校准单元307通过最小二乘算法来计算线性回归模型中的回归系数，并且通过迭代方法来优化所计算的回归系数。耦合到WLAN位置管理器305的回归位置估计单元308可以从加权位置估计单元306和系数校准单元307接收信息。这个信息由参考位置和所计算的回归系数组成。这个信息集合允许回归位置估计单元308估计移动设备的位置，例如，位于图1的位置103处。移动设备的位置能够由包括纬度坐标和经度坐标的地理坐标来表示。
系统300可以包括一个或多个无线的无线电收发器310、加速度计311、陀螺仪312、以及地图数据库314，以便于当移动设备在室内区域124中移动时提供补充的定位信息。无线的无线电收发器310可以是根据通信标准进行操作的蜂窝收发器，通信标准包括但不限于，全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)、以及长期演进(LTE)，或者是个域网收发器，包括但不限于，蓝牙、Zigbee、频率调制收发器、以及数字电视收发器。无线的无线电收发器310提供一个接口，移动设备通过该接口而接入无线介质来与一个或多个基站进行通信。无线的无线电收发器310可以测量由基站发射的信号，从所接收的信号导出信号强度，即RSSI。
加速度计311是可以用作运动速度检测器的微机电系统(MEMS)传感器的示例。加速度计311报告加速度量值，加速度量值可以被用来检测移动设备当前是正在移动还是静止不动。加速度计311提供一个接口，MEMS传感器寄存器313通过该接口来访问加速度量值。MEMS传感器寄存器313可以包括：存储器，其存储至少一些加速度量值的记录。陀螺仪312是可以被用来检测移动设备的移动的取向的MEMS传感器的示例。陀螺仪312提供一个接口，MEMS传感器寄存器313通过该接口来访问陀螺仪读数并且将至少一些陀螺仪读数的记录存储在存储器中。
地图数据库314可以提供如下的信息，该信息定义了室内楼层地图的链路、节点、以及分区(region)的结构。链路呈现移动设备能够沿着进行移动的通路。分区呈现移动设备能够在边界内进行移动的区域。节点呈现链路与链路或者链路与分区之间的连接。地图数据库314能够被组织在分层级的文件夹结构之下，这些文件夹映射到文件系统中的目录。在一些实施方式中，地图数据库314能够关于系统300而在本地被主控。在一些实施方式中，地图数据库314能够关于系统300而远程地被主控(例如，在服务器上)并且通过网络管理器316而对移动设备而言是可访问的。
系统300可以包括：耦合到WLAN位置管理器305的协作位置估计单元309，其被配置为聚集如下的输入，这些输入包括由回归位置估计单元308提供的位置信息、由MEMS传感器寄存器313提供的运动信息、以及由地图数据库314提供的室内楼层地图信息。协作位置估计单元309可以基于运动信息和室内楼层地图信息来确定并且更新由回归位置估计单元308提供的位置信息。下面将参考图5来讨论确定和更新移动设备的估计位置的进一步细节。
系统300可以包括数据库管理器315。数据库管理器315收集来自协作位置估计功能309的位置信息、来自无线的无线电收发器310的信号信息、以及来自WLAN收发器302的信号信息。来自无线的无线电收发器310(诸如蜂窝收发器)的信号信息能够包括移动国家代码(MCC)、移动网络代码(MNC)、本地区域代码(LAC)、小区标识符(小区id)、以及所接收的小区信号的强度。来自WLAN收发器302的信号信息能够包括MAC地址以及所接收的接入点信号的强度。数据库管理器315可以包括：存储器，其存储与位置信息相关联的至少一些信号信息的记录。数据库管理器315提供一个接口，位置数据库317通过该接口能够访问并且提供所收集的信息。
系统300可以包括位置数据库317。位置数据库317存储由数据库管理器315提供的所收集的信息并且能够被组织在分层级的文件夹结构之下，这些文件夹映射到文件系统中的目录。位置数据库317能够关于系统300而在本地被主控。在一些实施方式中，位置数据库317可以通过网络管理器316向(例如，服务器上的)远程数据库提供所收集的信息。
系统300包括：网络管理器316，其被配置为建立并且维持通过WLAN接入点或蜂窝网络(诸如WCDMA或LTE)的网络连接(例如，用于实施诸如传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、或超文本传送协议(HTTP)的通信协议的软件)。
在一些实施方式中，系统300可以在移动设备在室内区域中移动时基于运动信息和室内楼层地图信息而连续地确定位置信息，并且将与无线的无线电信号信息相关联的所确定的位置提供给数据库。系统300能够在本地主控数据库。该本地数据库生成本地位置数据库317以用于基于由移动设备在室内区域内的经更新的位置处测量的WLAN接入点信号来进行定位。在其他实施方式中，当室内区域内的移动设备发起基于地点的任务(诸如商店查找)时，系统300能够通过访问本地位置数据库来估计位置。系统300的不同实施方式可以提供不同层级的操作。这些操作可以对数据量和计算量以及在移动设备处所要求的存储器进行折衷。
在一些实施方式中，系统300能够将本地位置数据库317中的数据通过网络管理器316传输给远程数据库。该远程数据库中的数据由该移动设备和多个其他移动设备来提供。该远程数据库生成远程位置数据库以用于基于由移动设备在室内的区域内的经更新的位置处测量的WLAN接入点信号来进行定位。在其他实施方式中，当室内的区域内的移动设备发起基于地点的任务(诸如商店查找)时，移动设备能够通过访问远程位置数据库来估计位置。系统300的不同实施方式可以提供不同层级的操作。这些操作可以对数据量和计算量以及在移动设备处所要求的存储器进行折衷。
图4是图示了用于在移动设备移动到阴影区域时提供位置信息的操作400的示例的流程图。将参考执行操作400的图3的系统300来描述操作400。
当环境概况传感器303登记阴影区域时，移动设备(在401处)每秒从四个或更多卫星接收GPS卫星信号，并且(在403处)每秒使用所接收的GPS卫星信号来确定绝对位置。在420处，所确定的绝对位置能够被选择作为移动设备的位置(例如，位于图1的位置102处)。
在405处，移动设备通过N-秒移动平均(MA)方法来计算平均位置。N能够是整数值(例如，5秒)。计算平均位置能够包括：计算绝对位置的纬度和经度的平均并且指定在所计算的平均纬度和经度处的位置作为平均位置。在407处，移动设备创建队列集合，该队列集合实施具有M大小的先入先出(FIFO)汇集(collection)以便于存储由405提供的平均位置。如果(在409处)时间达到N以上，则在411处，移动设备也能够创建实施了具有M大小的FIFO汇集的队列集合来存储由403提供的绝对位置。
当环境概况传感器303登记阴影区域时，移动设备(在402处)每秒从WLAN接入点测量信号。该信号包括MAC地址和接收信号强度。在404处，移动设备聚合由403提供的位置信息以及由401提供的信号信息，并且将与位置信息相关联的信号信息的集合的记录存储在临时数据储存库中。在移动设备上被主控的该临时数据储存库能够包括MAC地址(即，WLAN接入点的标识符)、接收信号强度(即，RSSI)、以及对应的纬度坐标和经度坐标。
如果(在406处)时间达到N以上，则在408处，移动设备能够估计移动设备的参考位置(例如，位于图1的位置112处)。移动设备能够使用在移动设备所位于的通信范围内的当前WLAN接入点的MAC地址来执行临时数据储存库的查找表，以确定当前的WLAN接入点是否被包括在临时数据储存库的记录中。对参考位置的估计包括：向移动设备的绝对位置中的每个绝对位置指配权重，并且对经加权的位置进行平均作为移动设备的参考位置。向绝对位置中的每个绝对位置指配权重能够包括：向绝对位置的纬度和经度中的每个纬度和经度指配权重。绝对位置的权重能够由所接收的WLAN接入点信号的强度来确定。计算平均位置能够包括：计算绝对位置的经加权的纬度和经加权的经度的平均，并且指定在所计算的平均纬度和经度处的位置作为平均位置。在410处，移动设备创建实施了具有M大小的FIFO汇集的队列集合，以便于存储由408提供的参考位置。
在412处，移动设备能够通过线性回归公式对由411提供的绝对位置的集合、由407提供的平均位置的集合、以及由410提供的参考位置的集合进行模型化。
图5是图示了用于在移动设备移动到室内区域时提供位置信息的操作500的示例的流程图。将参考执行操作500的图3的系统300来描述操作500。
当环境概况传感器303登记室内区域124时，移动设备(在501处)通过最小二乘算法来计算线性回归公式中的回归系数，并且(在502处)通过梯度下降方法来优化所计算的回归系数。梯度下降方法是用以得出最佳解的迭代算法。在一些实施方式中，当梯度的量值达到门限值以下时，迭代优化能够被满足。在一些实施方式中，当迭代的数目达到门限数目时，迭代优化能够被满足。
在503处，移动设备接收由408提供的参考位置以及由502提供的经优化的回归系数。这个信息集合允许移动设备估计移动设备的位置(例如，位于图1的位置103处)。所估计的位置一般没有将移动设备放置在移动设备的轨迹内。
在504处，移动设备从MEMS传感器寄存器313接收运动信息。该运动信息包括能够被用来检测移动设备的模式(例如，移动设备正在移动或者静止不动)的至少一些加速度量值的记录。该运动信息还包括能够被用来检测移动设备的移动的取向的至少一些陀螺仪读数的记录。在505处，移动设备从地图数据库314接收室内楼层地图信息。为了定位的目的，地图数据被抽象化为节点、链路和分区的实体。
在506处，移动设备能够基于运动信息和室内楼层地图信息，通过地图匹配算法来更新移动设备的估计位置。在一些实施方式中，当移动设备静止不动时，移动设备可以不连续地通过应用室内楼层地图信息来确定和更新移动设备的估计位置。在一些实施方式中，当移动设备正在移动时，移动设备可以应用室内楼层地图信息来连续地细化移动设备的估计位置。例如，所估计的位置没有将移动设备放置在如地图数据库314中定义的链路上。地图匹配算法可以将移动设备的估计位置(例如，图1的位置103)测算为是链路内(例如，移动设备的轨迹内)的最接近位置(例如，图1的位置113)。
地图匹配算法基于如下的假设：移动设备能够沿着链路或者在分区的边界内进行移动。因此，可以将移动设备的估计位置匹配到链路或者分区。点到链路的方法在拓扑关系被考虑的情况下被应用。在每个时期中，对地图匹配的输入数据包括移动设备的估计位置和取向。给定准确的室内楼层地图，地图匹配算法能够有效地被执行。在许多室内区域(例如，购物中心大楼)中，存在有限数目的可能链路。即使利用相对不准确的位置信息，使用地图匹配算法也能够确定正确的链路。
在520处，经更新的位置能够被选择作为移动设备的位置(例如，位于图1的位置113处)。
参考图1-5描述的特征能够被实施在由处理系统执行的一个或多个计算机程序中，该处理系统包括：至少一个可编程处理器，被耦合到来自数据存储系统的所接收的数据和指令并且被耦合到去往数据存储系统的传输数据和指令；至少一个输入设备；以及至少一个输出设备。计算机程序是能够在计算机中直接地或者间接地被用来执行某种动作或者带来某个结果的指令的集合。计算机程序能够以任何形式的编程语言(例如，Java、Objective-C)来编写，包括汇编语言或者解释语言，并且能够以任何形式来部署，包括作为独立程序或者作为模块、组件、基于浏览器的web应用、或者适合用于在计算环境中使用的其他单元。
这些特征能够在计算机系统中被执行，计算机系统能够包括后端组件(例如，数据服务器)，或者能够包括中间件组件(例如，应用服务器)，或者能够包括前端组件(例如，具有图形用户接口或互联网浏览器、或者它们的任何组合的计算机)。该系统的这些组件能够通过任何形式或介质的数据通信网络来连接。在一些实施方式中，通信网络能够包括LAN、WAN、以及形成互联网的计算机和网络。
计算机系统能够包括客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此是远程的并且通常通过网络进行交互。客户端与服务器的关系借助于运行在相应计算机上并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
上文已经详细描述了几种实施方式，并且各种修改是可能的。虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应当被解释为是对什么可以被要求保护的范围的限制，而是解释为是对可能特定于特定实施例的特征的描述。本说明书中在分离的实施方式的上下文中描述的某些特征也能够组合地被实施在单个实施方式中。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也能够分离地或者以任何适合的子组合而被实施在多个实施方式中。此外，尽管特征在上文可能被描述为以某些组合起作用并且甚至初始地如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况中能够从该组合中被去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或者子组合的变化。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应当被理解为，为了实现合意的结果而要求这样的操作按所示出的特定顺序或者按依次的顺序被执行，或者要求全部的所图示的操作都被执行。在某些情形中，多任务化和并行处理可能是有利的。此外，上文所描述的实施方式中的各种系统组件的分离不应当被理解为在所有的实施方式中都要求这样的分离。其他实施方式也落在随后的权利要求的范围内。

Claims (33)

1.一种移动设备，包括：
全球定位系统GPS接收器，其接收GPS卫星信号；
无线局域网络WLAN收发器，其测量WLAN接入点信号；以及
环境概况传感器，其计算差卫星与总卫星比率PTSR以确定所述移动设备所位于的环境区域，其中所述PTSR被定义为所捕获的具有低于门限的载波对噪声密度的卫星的数目与所捕获的卫星的总数目的比率，所述环境概况传感器用以：
如果所计算的PTSR低于下门限，则登记室外区域；
如果所计算的PTSR在所述下门限与上门限之间，则登记阴影区域；以及
如果所计算的PTSR超过所述上门限，则登记室内区域。
2.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：GPS位置管理器，用于在所述移动设备从室外区域移动到室内区域时基于GPS卫星信号来确定所述移动设备的绝对位置。
3.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：WLAN位置管理器，其在所述移动设备移动到阴影区域时基于绝对位置和所接收的WLAN接入点信号来估计所述移动设备的参考位置。
4.根据权利要求3所述的移动设备，其中所述绝对位置的权重由所接收的所述WLAN接入点信号的强度来确定。
5.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括WLAN位置管理器，所述WLAN位置管理器包括：
系数校准单元，其基于绝对位置和所估计的参考位置来计算线性回归公式的回归系数；
回归位置估计单元，其基于所计算的回归系数和所接收的WLAN接入点信号来确定所述移动设备的估计位置；以及
协作位置估计单元，其在所述移动设备移动到所述室内区域时，基于由微机电系统MEMS传感器寄存器提供的运动信息和由地图数据库提供的室内楼层地图信息，来更新所述移动设备的估计位置。
6.根据权利要求5所述的移动设备，其中所述系数校准单元使用最小二乘算法来计算所述回归系数并且迭代地使用梯度下降方法来优化所述回归系数。
7.根据权利要求5所述的移动设备，其中所述回归位置估计单元使用线性回归公式来确定所述移动设备的所述估计位置。
8.根据权利要求5所述的移动设备，其中所述协作位置估计单元使用点到链路匹配方法用于应用所述室内楼层地图信息来更新所述移动设备的所述估计位置。
9.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：MEMS传感器寄存器，其从加速度计接收加速度量值信息并且从陀螺仪接收陀螺仪信息。
10.根据权利要求9所述的移动设备，其中所述加速度量值信息被用来检测所述移动设备的模式。
11.根据权利要求9所述的移动设备，其中所述陀螺仪信息被用来检测所述移动设备的移动的取向。
12.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：地图数据库，用于存储与链路、节点和分区的结构相关联的室内楼层地图数据。
13.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括收集位置数据的数据库管理器，所述位置数据中的每个位置数据包括与来自所述WLAN收发器的信号信息或者来自无线的无线电收发器的信号信息相关联的经更新的位置。
14.根据权利要求13所述的移动设备，其中所述无线的无线电收发器包括以下各项中的一项：蜂窝收发器、蓝牙收发器、或者Zigbee收发器。
15.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：位置数据库，用于存储一个或多个位置数据以用于在确定位置时使用。
16.根据权利要求1所述的移动设备，进一步包括：网络管理器，其建立网络连接以用于向定位服务器传输位置数据或者用于从地图服务器接收地图数据。
17.一种用于移动设备的方法，包括：
由环境概况传感器基于由所述移动设备接收的全球定位系统GPS卫星信号来计算差卫星与总卫星比率PTSR，其中所述PTSR被定义为所捕获的具有低于门限的载波对噪声密度的卫星的数目与所捕获的卫星的总数目的比率；
如果所计算的PTSR低于下门限，则确定所述移动设备在室外区域中；
如果所计算的PTSR在所述下门限与上门限之间，则确定所述移动设备在阴影区域中；以及
如果所计算的PTSR高于所述上门限，则确定所述移动设备在室内区域中。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
通过由一个或多个处理器执行的GPS位置管理器，在移动设备从所述室外区域移动到所述室内区域时，基于由所述移动设备接收的GPS卫星信号来确定所述移动设备的绝对位置。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：在所述移动设备移动到所述阴影区域时，基于所确定的绝对位置和由所述移动设备接收的无线局域网络WLAN接入点信号来估计所述移动设备的参考位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述绝对位置的权重是基于当所述移动设备移动到所述阴影区域时由所述移动设备接收的所述WLAN接入点信号的强度而被确定的。
21.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
基于所确定的绝对位置和所估计的参考位置来计算线性回归公式的回归系数；
基于所计算的回归系数和由所述移动设备接收的WLAN接入点信号来确定所述移动设备的估计位置；以及
在所述移动设备移动到所述室内区域时，基于由MEMS传感器寄存器提供的运动信息和由地图数据库提供的室内楼层地图信息，来更新所述移动设备的所述估计位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中使用最小二乘算法来计算并且使用梯度下降方法来迭代地优化所述回归系数。
23.根据权利要求21所述的方法，其中使用线性回归公式来确定所述移动设备的所述估计位置。
24.根据权利要求21所述的方法，其中使用点到链路匹配方法用于应用所述室内楼层地图信息来更新所述移动设备的所述估计位置。
25.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：从加速度计接收加速度量值并且从陀螺仪接收陀螺仪信息。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述加速度量值被用来检测所述移动设备的模式。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述陀螺仪信息被用来检测所述移动设备的移动的取向。
28.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：存储室内楼层地图数据，所述室内楼层地图数据与链路、节点和分区的结构相关联。
29.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：收集位置数据，所述位置数据包括与来自WLAN收发器的信号信息或者来自无线的无线电收发器的信号信息相关联的经更新的位置。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述无线的无线电收发器包括以下各项中的一项：蜂窝收发器、蓝牙收发器、或者Zigbee收发器。
31.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：存储位置数据以用于在确定所述移动设备的位置时使用。
32.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：建立网络连接以用于向定位服务器传输位置数据、或者用于从地图服务器接收地图数据。
33.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
在所述移动设备发起基于地点的任务同时处于所述室内区域内时，通过访问由所述移动设备在本地主控或者从所述移动设备远程地主控的位置数据库，来确定所述移动设备的所述绝对位置。
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