CN106461769B - 使用汇聚平台进行的定位 - Google Patents

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CN106461769B CN201580033394.3A CN201580033394A CN106461769B CN 106461769 B CN106461769 B CN 106461769B CN 201580033394 A CN201580033394 A CN 201580033394A CN 106461769 B CN106461769 B CN 106461769B
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Abstract

在本发明的一个方面中，描述了一种用于确定装置的位置的方法。该方法包括使用一个或多个信号发射平台，其能够执行各种各样的操作。在一些实施例中，例如，信号发射平台能够物理移动。各种实施例涉及用于确定装置的位置的信号发射平台、装置、系统、服务器、计算机代码、方法和技术。

Description

使用汇聚平台进行的定位
技术领域
本发明的各种实施例涉及定位技术。更具体地，本发明的各种实施例涉及用于使用信号发射平台来确定装置的位置的方法、装置和布置。
背景技术
有多种地图和定位技术可用于移动装置。作为示例，一些移动电话可以基于从全球定位系统(GPS)卫星接收的数据来确定它们的位置。位置信息然后可以用在各种不同的应用中。在一些实施方式中，例如，基于移动装置的位置将消息或提醒发射到移动装置。
然而，基于GPS的地图系统在室内环境中往往表现欠佳，因为建筑物的墙壁和天花板可能会阻挡GPS信号。已经做出了各种努力来开发在建筑物内有效的定位系统。
一种这样的方法通常被称为指纹定位。在一些方法中，在期望定位的区域中建立多个WiFi接入点。然后，将该区域划分为多个区。在每个区，接收来自WiFi接入点的测试信号，并且它们各自的信号强度被存储在数据库中。因此，该区域中的每个区与特定的信号强度图案关联起来。如果在定位处理中需要更高的精度，则必须收集更大数目的信号强度图案。
一旦上述指纹定位处理完成，就可以进行定位。也就是说，当移动装置用户进入该区域并移动到特定位置时，移动装置评估从WiFi接入点接收的信号的强度。将该信号强度图案与数据库中的图案进行匹配，以确定移动装置的位置。
指纹定位虽然在一些应用中有效，但也具有若干缺点。一个缺点是，每个定位区域必须被单独指纹定位。这需要大量的时间和精力。另外，信号噪声(例如，来自其它WiFi、FM无线电或蓝牙源)可能降低定位处理的准确性。
发明内容
技术问题
一些其他定位技术包括在移动装置用户正在移动的同时测量信号图案。通常，这样的方法需要移动装置用户的移动匹配测试的运动图案或轨迹。然而，如果移动装置用户以不规则的方式或沿着与所测试的运动图案不同的路径移动，则这种定位技术往往不太精确。
解决方案
本发明的各种实施例涉及定位技术。更具体地，本发明的各种实施例涉及信号发射平台的使用，该信号发射平台能够物理地移动和/或执行可以以受控方式改变信号特性的各种各样的其它操作。信号发射平台用于帮助确定特定装置的位置。在各种实施例中，装置是移动装置(该装置也可以是具有无线电接收能力的静态装置)，诸如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、智能手表、智能眼镜或任何其他类型的计算装置或可穿戴装置。
在一个方面，描述了一种用于确定装置的位置的方法。定位请求被发送到信号发射平台。为平台选择一个或多个操作的集合。这些操作包括但不限于：移动信号发射装置、发射信号、利用不同的信号源、调整信号强度、旋转指向性天线、以及打开或关闭天线。该装置从信号发射平台接收信号。信号强度的变化被检测。信号强度的变化至少部分地由所请求的操作引起。基于信号强度的变化和操作，确定装置的位置。
在另一方面，描述了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括以有形形式体现的可执行计算机代码。可执行计算机代码被配置为帮助确定装置的位置。可执行计算机代码可操作来确定在信号发射平台移动之前由信号发射平台发射的信号的第一信号强度水平。可执行计算机代码还可操作来确定在信号发射平台移动之后由信号发射平台发射的信号的第二信号强度水平。可执行计算机代码还可操作来至少部分地基于第一和第二信号强度水平的改变或差异以及信号发射平台已经移动的距离来确定装置的位置。在各种实施例中，可执行计算机代码可操作来执行前述方法的操作。
在另一方面，描述了一种信号发射平台。信号发射平台包括信号发射元件(其能够执行一个或多个所描述的操作)、移动元件、一个或多个处理器和一个或多个存储器单元。在各种实施例中，移动结构包括用于移动或改变平台的位置的轮、轨、滑动机构或任何其它合适的结构。信号发射元件可以是用于发射信号的任何技术、硬件或机构，例如一个或多个天线。平台的一些实施方式能够发送多于一种类型的信号、调整发送信号的强度和/或旋转指向性天线。在各种实施例中，信号发射平台被布置成接收和处理来自外部装置的请求以执行上述操作中的任何操作。
发明的有益效果
本发明的各种实施例涉及被布置为帮助确定装置的位置的服务器、方法和计算机代码。
附图说明
通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解本发明及其优点，在附图中：
图1是示出根据本发明的特定实施例的定位系统的框图。
图2是根据本发明的特定实施例的用于确定装置的位置的方法的流程图。
图3A和图3B是根据本发明的各种实施例的运动中的信号发射平台的示意性俯视图和侧视图。
图3C是根据本发明的特定实施例的在使用全向天线与使用指向性天线之间切换的信号发射平台的示意性俯视图。
图3D是根据本发明的特定实施例的在不同范围发射信号的信号发射平台的示意性俯视图。
图4A和图4B是根据本发明的特定实施例的信号发射平台的框图。
图5是根据本发明的特定实施例的装置的框图。
图6是根据本发明的特定实施例的服务器的框图。
图7-图13是示出根据本发明的特定实施例的定位系统中执行的示例操作的框图。
图14是根据本发明的特定实施例的用于确定装置的位置的基于服务器的方法的流程图。
在附图中，相似的附图标记有时用于表示相似的结构元件。还应当理解，附图中的描绘是示意性的而不是按比例的。
具体实施方式
如在背景技术中提到的，存在用于确定装置在室内环境中的位置的各种现有技术。这些技术中的每一个涉及基于信号强度图案来确定装置的位置。
然而，利用上述现有技术的弱点在于，对导致信号强度变化的因素的了解或控制是有限的。在指纹定位中，例如，花费相当多的前期时间和努力来生成特定区域的信号强度地图。然而，信号强度地图仅是从特定时间点反映网络状况的快照。在稍后的时间，信号噪声和干扰可能导致信号强度地图不准确。如背景技术中所指出的，一些定位技术基于移动装置用户的移动。然而，如果移动装置用户保持静止或以意外的或不规律的方式移动，则这些技术通常效果较差。
本发明的各种实施例解决了上述问题。本发明涉及信号发射平台的使用，该信号发射平台可以参与有助于引起发射信号的强度变化的一个或多个操作。在一些实施方式中，例如，信号发射平台可以物理地移动、旋转和/或改变自身位置。这些操作可以被仔细地控制和/或与多个信号发射平台相配合。对导致由装置接收的信号的强度发生改变的确切操作进行控制的能力使得能够更精确地估计装置的位置。此外，由于信号发射平台能够移动，本发明的各种实施方式不再如上述现有技术方法中的一些情况那样为了确定装置的位置而要求装置移动。下面将描述用于确定装置的位置的各种示例系统、技术和布置。
首先参考图1，将描述根据本发明的特定实施例的用于定位装置的系统 100。定位系统100包括多个信号发射平台102a-102d、可选的服务器106和装置104。所有这些装置都在定位区域108中，并且通过使用任意合适的网络(例如，LAN、WAN、WiFi、因特网，等等)将这些装置连接起来。在所示实施例中，定位区域108是具有交叉口、过道和搁置有各种产品的货架的超市。然而，定位区域108可以是其中期望对装置104进行定位的任何区域或环境。
装置104可以是任何合适的计算装置，包括但不限于移动装置、智能手机、智能手表、智能眼镜、平板计算机、膝上型计算机和任何类型的可穿戴计算装置。在所示实施例中，期望装置104是便携式的，并且可以由装置用户在整个定位区域108中携带。
装置104还包括允许其从信号发射平台102a-102d接收信号的网络接口。装置104被布置为存储指示来自每个信号发射平台的信号在不同时间点的强度的数据。因此，装置104能够确定多个信号的信号强度随时间的变化，其随后用于帮助确定装置104的位置。
在所示的实施例中，信号发射平台102a-102d被布置为当装置用户处于定位区域108中时帮助确定装置104的位置。每个信号发射平台具有各种显著特征，这些显著特征将信号发射平台与例如背景技术中描述的现有技术 WiFi接入点区分开。在各种实施例中，例如，不期望或要求每个信号发射平台保持静止。相反，信号发射平台能够物理移动。在一些方法中，通过使用轮、轨迹(tracks)、轨道或任何其它合适的运动或机车机构来实现这种运动。
另外，信号发射平台的各种实施方式包括多个信号源。作为示例，信号发射平台102a-102d不必限于发射单一类型的信号，而是能够发射蓝牙、WiFi、 FM无线电、超声波、光或任何其它合适类型的信号的任意组合。一些设计允许信号发射平台旋转或重新定向(reorient)方向性天线。在其它实施例中，信号发射平台可以调整其发射的信号的强度和/或使其天线被远程激活或去激活。
每个信号发射平台102a-102d被布置成从装置104和/或服务器106接收请求或命令。基于该输入，信号发射平台执行上述操作中的一个或多个。这导致由装置104接收的信号的强度的变化，其用于帮助确定装置104的位置。
在各种实施例中，装置104被布置为收集信号强度数据，向信号发射平台发送对一个或多个操作的请求并确定其位置。在其他实施例中，存在能够执行这些任务的可选服务器106。当必须同时确定多个装置的位置时，服务器106可能是有用的。服务器106然后可以协调信号发射装置的操作，以帮助加快多个装置的定位。虽然服务器106被描绘为在定位区域108内，但这不是必须的，并且服务器106可以是反而位于远程位置。
一旦确定了装置104的位置，则位置信息可以被装置104和/或服务器 106以各种各样的方式使用。在各种实施例中，例如，服务器106向装置104 发送基于位置的通知或警报。然后向装置104的用户显示该通知。作为示例，通知可以是广告(例如，“你在肉类部，新鲜猪肉只在今天有20％的折扣！)、用户位置的指示(例如，在地图上指示用户的当前位置)或基于装置的位置选择的任何其他合适的信息。
接下来参考图2，将描述根据本发明的特定实施例的用于确定装置的位置的方法200。在所示的实施例中，假设图1的装置104执行该方法的步骤。然而，应当理解，一些或所有步骤也可以由服务器106和/或任何其它合适的装置来执行。
最初，在步骤202，装置104从信号发射平台102a-102d接收信号。该信号可以是任何合适类型的无线信号或使用任何合适的通信协议，包括但不限于蓝牙、WiFi、超声信号和基于光的信号。
在步骤204，装置104获得对接收信号的强度的第一测量结果。测量结果可以涉及任何已知的度量。在各种实施例中，该测量结果被存储在装置处。之后，装置104向信号发射平台102a-102d发送使得平台移动的请求(步骤 506)。
信号发射平台移动的方式可以变化很大，这取决于特定应用的需要。图 3A和图3B示出了两种可能性。在图3A中，信号发射平台102a包括允许平台以几乎任意水平方向(例如围绕平台360度)自由移动的移动元件(例如，轮、轨道等)。
在图3B中，平台102a还能够物理地移动和改变其位置，但是稍微更加受限。也就是说，不是能够在没有永久附接到下层结构的情况下自由地迁移，图3B的平台附接到轨道302并且可以沿着轨道线性滑动。在一些实施例中，平台102a附接到槽、轨道、引导件、索、链或任何其它帮助限定平台的移动路径的合适结构。平台102a可以沿着建筑物中的任何结构(例如墙壁，地板或天花板)移动。
这种移动导致装置104接收的信号的强度的变化。也就是说，如果移动使得信号发射平台102a-102d移动得更远离装置104，则装置104从平台接收的信号会趋于减弱。如果移动使得信号发射平台102a-102d移动得更靠近装置104，则装置104接收的信号将趋于增强。在稍后的步骤中，信号强度的这种变化将有助于确定装置104的位置。
通常，平台的运动被精确地控制，并且在装置104处获得运动的特性。在各种实施例中，例如，装置104请求信号发射平台102a-102d移动预定距离，而平台102a-102d移动的距离恰好等于该预定距离或非常接近该预定距离。可替换地，平台102a-102d可以测量其已经行进的距离并且将该数据发送给装置104。在各种实施例中，装置稍后在其定位确定(例如，在图2的步骤216中)中使用该信息。
应当理解，在各种实施例中，信号发射平台102a-102d能够进行各种各样的操作，每个操作可以由装置104在任何时间请求(步骤208)。这些操作包括但不限于以下操作：
1.开始/停止信号的传输
在各种实施例中，每个信号发射平台102a-102d包括一个机架的或一组指向性天线。每个指向性天线安装在平台上并且朝向或面向不同的方向，即当开启时，每个指向性天线以不同的方向发射信号。定位系统100(例如，服务器106和/或装置104)可以向平台发送请求以选择性地开启或关闭每个指向性天线。作为示例，可以按顺序一次一个地开启每个天线，在开启一个天线的同时其他天线保持关闭，这允许平台帮助检测在平台周围的不同区域中是否存在装置104。
在一些情况下，期望使信号发射平台102a-102d的仅仅一个子集产生信号(例如，使它们的天线开启)，而其余平台不发射信号(例如，使其天线关闭)。例如，装置104可能已经确定一些信号发射平台离装置太远以至于不能参与到定位处理中。然后可以暂时去激活这些平台或其天线以帮助降低功耗。
另一示例应用是在初步搜索阶段期间，在该阶段中装置104的位置是未知的，并且信号发射平台102a-102d均匀地分布在定位区域周围，使得装置一定在其中一个平台的范围内。在一些实施例中，按顺序依次一次一个地开启平台的天线，在开启一个天线的同时其他天线被关闭。该处理帮助识别装置所在的大致区域。一旦在装置104处接收到来自发射平台的信号，则用于至少一些其它平台的天线保持关闭，并且一个或多个平台被移动并用于确定装置的位置。该方法的示例在本申请的后面结合图7-13进行描述。
2.调整发射信号的强度
在各种实施例中，可以远程地指示每个信号发射平台102a-102d来调整其发送的信号的强度。图3D中示出了说明该功能的简单示图。图3D示出了能够增大和减小其信号的强度的信号发射平台102a。在所示实施例中，每个信号强度水平的范围由以信号发射平台102a为中心的较小圆圈和较大的圆圈表示。例如，如果较多的功率被施加到信号发射平台的天线，则可以达到第一较大的信号范围352。如果施加较少的功率，则获得较小的第二信号范围350。当然，在各种实施例中，平台102a能够具有任何数量的不同信号强度水平和信号范围。
调整信号强度在多种应用中是有用的。在一些实施方式中，例如，信号强度是基于信号发射平台102a-102d所置于的室内环境的大小和特性来调节的。作为示例，可以校准信号强度，使得信号覆盖或接近整个兴趣区域(例如，建筑物的内部)。信号强度还可能必须针对不同的室内环境基于环境中的墙壁和结构限制信号的传播的程度进行调整。
3.更改信号源
传统的WiFi接入点和其他无线信号发射装置通常被布置成仅发射一种类型的信号。在各种实施例中，每个信号发射平台102a-102d被布置成发射多于一种类型的信号并在不同信号类型之间切换。例如，信号发射平台可以具有发射以下类型的信号的任意组合的能力：WiFi、蓝牙、超声、基于光的或者可以由装置104接收的任何其它合适类型的无线信号。
特定信号类型的选择和使用可以基于各种因素而变化。例如，不同的信号可以具有不同的最大范围和穿透特性。在一些情况下，较短距离的信号可以更高精度地确定装置104的位置。在一些实施例中，例如，如果定位系统 100、装置104和/或服务器106确定特定信号发射平台相当接近装置104，则平台可以改变为较短距离的信号类型(例如，蓝牙，而不是WiFi)，这在一些情况下可以带来更准确的定位。
4.重新定向指向性天线
由信号发射平台发射的一些信号被全向发射或使用全向天线发射。另外或替代地，信号发射平台102a-102d可具有使用指向性天线以特定方向发射信号的能力。图3C中示出了这样的信号发射平台102a的示例。图3C示出了包括全向天线和指向性天线的信号发射平台102a。全向天线发射在所有水平方向上均等地延伸的信号，如圆形范围区域360所表示的。信号发射平台还可以使用指向性天线发射信号，在该特定实施例中，指向性天线将其信号不均衡地在一个水平方向上发射得比其他方向上多。瓣形的信号范围区362 表示使用指向性天线发射的信号的有效范围。
在各种实施例中，定位系统100和信号发射平台102a-102d被布置成旋转平台和/或重新定向指向性天线，使得信号沿着与之前不同的方向发射。这有很多有用的应用。在一些实施例中，例如，信号发射平台可以在建筑物中的通道或过道的交叉点。然后，系统确定装置104可能位于通道之一中。为了研究这种可能性，信号发射平台可以将其指向性天线重新定向成沿着该通道，以帮助确定装置104是否在那里。
应当理解，任何上述操作可以在任何时间执行。例如，可以在获得第一信号强度测量结果之前或之后请求并执行上述操作的任何组合(步骤204)。在一些实施例中，上述操作中的一个或多个在图2的方法200之前执行，以便将信号发射平台102a-102d置于适当位置从而为特定的定位处理作好准备。也就是说，在新的定位处理开始之前，信号发射平台可以将其自身重新定位在定位区域中的重要位置(例如，步骤206)，适当地重定向指向性天线和/ 或调整信号强度和信号源。
返回到图2的方法200，一旦信号发射平台102a-102d已经移动(步骤 206)和/或已经执行其他操作(步骤208)，则信号发射平台102a-102d发射信号，该信号在装置104处被接收(步骤210)。装置104获得第二信号强度测量结果(步骤212)。由于由信号发射平台102a-102d执行的操作和/或运动，该信号强度测量结果将不同于在步骤204中测得的信号强度。
在步骤214，装置确定信号的强度的变化。在各种实施例中，装置比较和分析较早和较晚的信号强度测量结果之间的差异。
基于信号强度的变化(例如，步骤212中获得的第一信号强度测量结果与步骤204中获得的第二信号强度测量结果之间的差异)，装置确定该装置的位置。通常，该确定也是基于帮助引起信号强度变化的操作的知识的。在各种实施例中，例如，该确定基于信号发射平台响应于步骤206移动的距离、发射的信号的类型、发射的信号的强度、信号发射平台进行的取向/方向的改变和/或由平台响应于步骤206和208执行的操作的任何其它特性进行。
可以使用任何已知的技术、算法或处理来基于上述数据确定装置的位置。作为示例，可以使用任何合适的无线衰落模型或三角测距方法。可以使用以下等式描述一个特定模型：
(i)
Figure GDA0001186011610000091
上述等式大体上描述了在考虑反射的情况下在非视线路径上的信号损失。在等式中，
Figure GDA0001186011610000092
指的是信号的功率，Pt是传输功率，Gt是传输增益，Gr是接收机增益，λ代表天线性能，d是发射源(例如，信号发射平台)与接收机(例如，装置)之间的距离。给定信号强度变化的知识(例如，如在步骤 214中确定的)、信号发射平台的当前位置和信号发射平台响应于步骤206 已经移动的距离、平台与装置之间的距离可以使用上述公式推知。
在各种实施例中，期望将视线信号与反射信号隔离开。下面的等式公式化了从多个信号路径总体观测到的信号强度。
Figure GDA0001186011610000101
在上述等式中，P是功率，λ是波长，c是表示发射机/接收机性能的系数。一旦使用上述等式(ii)将视线信号隔离开，则等式(i)可以用于帮助确定装置104的大致位置。
尽管上面描述了各种公式，但是应当注意，可以使用任何公式、算法或技术来基于步骤206/208中描述的操作和步骤214和216中描述的信号强度的变化来确定装置的大致位置。在一些实施例中，从装置、信号发射平台和 /或服务器获得附加数据以帮助确定装置的位置。一些实施方式涉及使用从装置104接收的传感器数据来帮助确定装置的位置。这样的传感器数据可以包括但不限于：指示装置正在移动的方向或速度的数据、指示装置是静止还是运动的数据、使用装置上的运动传感器或加速度计获得的任何数据等。在服务器106正在执行步骤214的实施例中，服务器106可以可选地从装置104 请求和接收这样的数据。服务器106然后使用该数据来帮助确定装置104的位置。
一旦确定了装置的位置，则位置信息可以用于各种各样的应用中(步骤 218)。在各种实施方式中，例如，位置信息用于向装置的用户提供广告、通知或其他位置相关消息。一些实施例涉及将位置信息发送到服务器的装置。然后，服务器将该位置与特定公司、产品、服务或出售物关联起来。然后，服务器向装置发送广告或通知以在装置处显示。
一个简单的例子可以描述如下。假定确定了装置和装置用户处于超市的特定区域中。装置将该位置信息发送给服务器。服务器确定超市中的所识别的区域是在超市的冷冻甜食部门中。基于该信息，服务器将消息发送给向用户显示的装置，该消息通知用户各种冰淇淋产品的特价。
应当理解，上述方法200可以包括由一个或多个信号发射平台102a-102d 进行的信号的发送和进行的操作的执行。也就是说，多个平台可以发送信号 (例如，如步骤202和210中所描述的)和执行所请求的操作(例如，如步骤206和208中所描述的)，有可能同时发送信号和执行操作。在这样的实施方式中，装置104从每个发射平台接收信号(例如，如步骤202和210中所描述的)，向平台发送对各种可能不同的操作的请求(例如，如步骤206 和208中所描述的)，以及检测从每个平台接收的信号的强度的变化(例如，如在步骤204、212和214中所描述的)，该变化部分地由操作引起。于是，对装置的位置的确定是至少部分地基于由多个平台进行的多个操作以及从多个平台接收的信号的强度的变化。在一些应用中，多个平台的使用允许更精确地确定装置的位置(例如，通过使用诸如三角测距的方法)。
接下来，参考图4A和图4B，将描述根据本发明的特定实施例的信号发射平台400。图4A提供了示例信号发射平台400的外部视图。图4B示出了平台400中的各种硬件和/或软件部件。平台400可以是本申请中描述的任何信号发射平台，诸如图1的平台102a-102d中的一个。
参考图4A，信号发射平台40包括平台主体402、信号发射元件406和移动元件404。在所示实施例中，平台主体402包括和/或物理支撑图4B所示的部件。平台主体402的一些实施方式涉及由任何合适材料(例如，金属、塑料、聚碳酸酯等)制成的壳体，其包围或覆盖上述部件。
信号发射元件406是被布置成帮助发射信号的任何机构、装置或结构。在各种实施例中，例如，信号发射结构406包括布置成发射一种或多种类型的信号(例如，WiFi、蓝牙、FM无线电、任何无线电信号等)的一个或多个天线。信号发射元件406的一些实现方式涉及用于发送光信号的光发送机或用于发送超声信号的超声发送机。在其他实施例中，信号发射元件406使平台能起到可移动WiFi热点或接入点的作用。在所示的实施例中，信号发射元件406采取从壳体元件402突出的天线的形式，但是这不是必须的，并且信号发射元件可以采取任何形式或被定位在信号发射平台400的任何部分上。在各种实施方式中，信号发射平台406包括一组或一个机架的多个指向性天线。基于来自定位系统100(例如，来自装置104和/或服务器106)的请求，信号发射平台406能够依次地或在任何时间打开或关闭机架中的每个指向性天线。
信号发射元件406的一些实施方式包括指向性天线和/或全向天线。在各种实施例中，一个或多个指向性天线被设置在可旋转基座或平台上。结果，信号发射平台400有可能无需物理移动壳体元件402和/或移动元件404的其余部分就能够旋转指向性天线或改变天线朝向的方向。
信号发射平台400还包括移动元件404。移动元件404是使信号发射平台400能够物理移动和调整其物理位置的任何机械结构或机构。作为示例，移动元件404可以包括允许平台在表面上行驶或行进的一个或多个轮或轨道。在一些实施例中，移动元件404包括接合机构，其接合位于建筑物的地板或墙壁上的轨道、槽、链、索或其他结构。接合机构允许平台400沿着预定路径滑动或移动。任何其他已知的合适的机车或运输技术也可以用在移动元件 404中。
移动元件404可以设置在信号发射平台400的任何部分上。在一些实施例中，例如，移动元件包括设置在信号发射平台400的底表面或底端的轮或轨道。轮或轨道物理支撑平台并允许平台400沿着地面行驶或移动。在所示实施例中，平台主体402搁置在移动元件404或基座部分上或由移动元件404 或基座部分物理支撑，该基座部分附接到移动元件404上。然而，应当理解，信号发射平台的结构和设计可以采取许多不同的形式，并且可以与上述示例基本不同。
信号发射平台400的一些实施方式包括用于从外部源或电缆接收电能的接口。或者或另外，平台400包括电池，其允许平台在不需要连接到外部电源的情况下运行一段时间。在一些实施例中，平台400包括向移动元件404 施加扭矩或动力的马达。平台可包括用于向平台的内部电子装置和移动元件 404提供电力的任何合适的电源。
接下来参考图4B，将描述根据本发明的特定实施例的信号发射平台400 的各种部件。一般来说，所示的部件包含在平台主体402中，尽管不是必须是这样的，这些部件也可以设置在平台400上的任何位置。信号发射平台400 包括存储单元406、处理器单元408、平台操作管理模块410和网络接口单元412。
网络接口单元412包括适于允许信号发射平台400与装置104、服务器 106和/或其他外部装置通信的任何硬件或软件。在各种实施例中，网络接口单元412处理和生成如结合图2的步骤202和210所描述的一种或多种不同类型的信号。通常，这样的信号通过信号发射元件406发射并被发送到装置 104。网络接口单元412被布置成通过使用任何合适的网络(例如，LAN、因特网、WiFi等)或通信协议与装置104和/或服务器106交换数据。
存储单元406是适合于存储数据和可执行计算机代码的任何硬件。存储单元406包括但不限于硬盘驱动器、闪存驱动器、非易失性存储器、易失性存储器或任何其他类型的计算机可读存储介质。在本申请中描述的用于信号发射平台102a-102d的任何操作或方法(例如，图2的方法200)可以以可执行计算机代码或计算机可读指令的形式存储在存储单元406中。通过处理器单元(其包括一个或多个处理器)执行计算机代码或指令会使信号发射平台400执行上述操作。
平台操作管理模块410是被布置成根据与装置104和/或服务器106的通信进行管理、处理和行动的任何硬件或软件。在一些实施例中，模块410是存储在存储单元406中的软件模块。如果通过网络接口单元412从装置104 接收到对特定操作(例如，移动平台、改变信号类型、打开/关闭天线、改变指向性天线的朝向等)的请求，平台操作管理模块410向平台400的移动元件404、天线406或任何其它合适的部件发送控制信号以执行所请求的操作。在各种实施例中，平台操作管理模块410还被布置成向装置104和/或服务器 106发送所请求的信息或数据。作为示例，单元410可以根据来自装置104 和/或服务器106的请求来提供与平台的特性和/或最近执行的操作有关的信息(例如，平台400在最近操作中行进的距离的数量等)。
接下来参考图5，将描述根据本发明的特定实施例的装置104。该装置包括处理器单元510(其包括一个或多个处理器)、存储单元502、用户接口单元506、信号强度评估模块512、操作管理模块508和网络接口单元516。装置104可以是任何合适的计算装置(例如，图1的装置104)。在一些实施例中，装置是移动装置，包括但不限于智能电话、平板电脑、计算机眼镜、智能手表和/或任何其他类型的可穿戴技术。
网络接口单元516包括适于使信号发射平台102a-102d能够与信号发射平台102a-102d、服务器106和/或其他外部装置通信的任何硬件或软件。例如，网络接口单元516被布置成帮助向一个或多个信号发射平台发送对特定操作的请求(例如，对于信号发射平台移动的请求)。网络接口单元516还被布置成接收和处理来自信号发射平台和/或服务器106的任何信号、命令或数据。在一些实施例中，例如，网络接口单元被布置成接收蓝牙、WiFi、超声信号、基于光的信号和/或可由信号发射平台发射的任何其它类型的信号。网络接口单元被布置为使用任何合适的网络(例如，LAN、因特网等)或已知的通信协议来发送和接收数据。
存储单元502是适于存储数据或可执行计算机代码的任何硬件。存储单元502可以包括但不限于硬盘驱动器、闪存驱动器、非易失性存储器、易失性存储器或任何其他类型的计算机可读存储介质。在本申请中描述的装置 104的任何操作或方法(例如，图2的方法200)可以以可执行计算机代码或指令的形式存储在存储单元502中。处理器单元510(其包括一个或多个处理器)对计算机代码或指令的执行使得装置104执行任何上述操作或方法。
信号强度评估模块512是被布置成对通过网络接口单元516从一个或多个信号发射平台接收的一个或多个信号的强度进行评估的任意软件或硬件。在各种实施例中，信号强度数据被存储下来用于以后的分析。由信号强度分析模块512执行的信号强度评估可以例如用于确定信号强度随时间的改变，或者在信号发射平台执行特定操作之后(例如，如在结合图2的步骤202、 204、210、212、214和216)信号强度的改变。在一些实施例中，信号强度评估模块是存储在存储单元502中的软件模块。
操作管理模块508是被布置成帮助对操作进行选择的任何软件或硬件，该操作在由一个或多个信号发射平台执行时将帮助确定装置104的位置。在各种实施例中，例如，操作管理模块508存储指示每个信号发射平台的状态的数据(例如，每个平台的位置、每个平台面向的方向，每个平台的天线是开还是关，每个平台发射什么类型的信号等)。基于该状态信息，操作管理单元确定或选择应当由一个或多个信号发射平台执行的一个或多个操作。然后，模块508通过网络接口单元516向信号发射平台和/或服务器发送对所选操作的请求(例如，如结合图2的步骤206所描述的)。在各种实施例中，操作管理模块508是存储在存储单元502中的软件模块。
位置确定模块514是被布置成基于信号强度数据和由信号发射平台 102a-102d执行的操作帮助确定装置104的位置的任意软件或硬件。在各种实施例中，位置确定模块514基于从信号强度评估模块512接收的信号强度数据和通过操作管理模块508请求的操作来确定装置104的大致位置。通常，结合图2的步骤216描述的任意操作可以至少部分地由位置确定模块514实现。在各种实施例中，位置确定模块是存储在存储单元502中的软件模块。
用户接口单元506是用于向装置的用户呈现交互式用户界面的任何硬件或软件。在各种实施例中，用户接口单元包括但不限于触敏(电容式)屏幕、视频显示器、电子墨水显示器、LCD屏幕、OLED屏幕和平视显示器。一些实施方式涉及在由位置确定模块514确定装置104的位置之后在用户接口单元506处显示广告或警报。警报或广告的选择和显示至少部分地基于装置 104的位置，如先前结合图2的步骤218所讨论的。
接下来参考图6，将描述根据本发明的特定实施例的服务器106。服务器106包括处理器单元604、存储单元602、位置确定模块614、操作管理模块608和网络接口单元616，其中处理器单元604包括一个或多个处理器。服务器106可以是例如图1中所示的服务器106。
在一些实施例中，服务器106(而不是装置104)协调由信号发射平台执行的操作和/或确定装置104的位置。作为示例，当预期多个装置存在于定位区域108中并且信号发射装置102a-102d的操作必须被协调以同时有效地确定多个装置的位置时，服务器能够发挥这个作用。
一般来说，图6中的每个部件(存储单元602、处理器单元604、操作管理模块608、位置确定模块614、网络接口单元616)以与在图5中所示的装置104中与其对应的部件(存储单元502、处理器单元504、操作管理模块508、位置确定模块514、网络接口单元516)相同或非常类似的方式起作用。换句话说，服务器106被布置为执行在图2的方法200中描述的属于装置104的任意操作。可能的例外是接收来自信号发射装置的信号和/或获得信号强度测量结果(例如，图2的步骤204和212)，这些操作通常由装置104 执行。在各种实施例中，服务器106向装置104请求这些测量结果和/或从装置104接收这些测量结果，然后使用该测量结果来确定装置的位置(例如，图2的步骤214和216)。
接下来，参考图7-图13，将描述用于确定装置在定位区域708中的位置的示例处理。应当理解，提供该示例仅用于说明的目的，而不应被认为是以任何方式进行限制。该示例处理仅提供了可以如何协调多个信号发射平台 702a-702e的操作来帮助确定装置的位置的一个简化示例。
在该示例中，在定位区域708中存在五个信号发射平台702a-702e，在该示例中，定位区域708是超市。定位区域708包括多个过道、交叉点和提供各种类型的产品的货架。在用户正在逛超市时，移动装置704(在该示例中是智能电话)由在定位区域708中的用户持有。服务器706经由合适的网络(例如，WiFi)连接到信号发射平台702a-702e和装置708。信号发射平台702a-702e、装置704和服务器706可以具有本申请中结合信号发射平台 102a-102d/500、装置104和服务器106描述的任何特征。
首先参考图7，智能手机向服务器706发送信号，指示其存在于定位区域708中。作为响应，服务器706向所有信号发射平台702a-702e发送命令，这使得信号发射平台执行以下动作：(1)关闭适合发射信号的天线；和(2) 将自身重新定位在定位区域中的指定位置。因此，信号发射平台物理移动到定位区域中的各个交叉点(例如，使用轮、轨、轨道或可帮助平台改变其位置的任何其它结构或机构)。服务器706存储每个平台的位置。
服务器706然后向信号发射平台702a-702e发送另一个命令，这使得平台使用全向天线依次地一次一个地发射合适的信号(例如，WiFi)，以帮助确定装置704的大体位置。该命令还使得平台调整其信号的有效范围，使得所有平台的组合信号范围完全地或几乎完全地覆盖定位区域。
第一信号发射平台702a首先使用全向天线发射信号，而其他信号发射平台702a-702e的天线保持去激活。当信号被发送时，装置704确定是否接收到信号。如图所示，如图7所示，装置704在第一信号发射平台702a发射的信号的范围之外，因此装置704没接收到信号(例如，装置704接收的信号的强度为零)。装置704将该信号强度数据发送到服务器706。
由于第一信号发射平台702a发射的信号未被装置接收到，因此服务器命令下一个信号发射平台(即，第二信号发射平台702b)发射信号。服务器还向第一信号发射平台702a发送命令，这使得该平台停止发送信号和/或关闭其天线。如图8所示，第二信号发射平台702b然后发送信号，而其他信号发射平台不发送信号。再一次，装置704在信号的范围之外。装置704向服务器704发送消息，指示在第二信号发射平台702b正在发射的同时没有信号被接收到。
之后，第三信号发射平台702c发送信号，如图9所示。在第三信号发射平台正在发射的同时其他信号发射平台702a、702b和702d-702e不发送信号。然而，这次，装置704在信号的范围内。也就是说，第三信号发射平台 702c发射的信号的强度在装置704处被接收，即，信号的强度是非零的。装置702c将该信号强度数据发送到服务器706。
然后，服务器向第四信号发射平台702d发送命令，如图10所示。这使得平台702d也发射信号。其他平台在此期间不发送信号。再一次，装置704 在发射信号的范围内。因此，装置704向服务器发送数据，指示从第四信号发射平台702d接收的信号的强度不为零。
服务器706分析收集的信号强度数据，并确定装置704的大体位置。也就是说，由于装置704在第三和第四信号发射装置702c和702d的信号范围内，服务器706确定装置704一定在定位区域708中的两个信号重叠的区域中。在该示例中，重叠区覆盖超市中的单个过道720。
然而，服务器706确定在装置704的定位中需要更高的精度。服务器706 分析所存储的信号发射装置702a-702e的位置，并且确定第五信号发射装置 702e可能相当接近装置704，因为第五信号发射装置已经在过道720中。
为了获得装置704实际上在过道720中的快速确认，服务器706确定第五信号发射平台702e应当将指向性天线定向成沿着过道720并发射信号。然而，服务器706确定第五信号发射平台702e上的指向性天线当前面向错误的方向(即，朝向图11的方向722)。因此，服务器706向第五信号发射平台702e发送命令，这使得第五信号发射平台702e将其指向性天线旋转和 /或重新定向为沿着过道720，如图11所示。
响应于该命令，第五信号发射平台702e还沿着通道720发送信号，如图12所示。服务器706然后向装置704请求信号强度评估。装置704接收从第五信号发射装置702e发射的信号，评估信号的强度并将信号强度数据发送到服务器706(例如，如图2的步骤204所述)
而且为响应该命令，第五信号发射平台702e然后沿着通道720朝向装置704移动预定距离，如图12所示。在移动完成之后，第五信号发射平台 702e再次发射或继续发射信号。装置704接收信号，评估信号的强度，并且将信号强度数据发送到服务器706(例如，如在图2的步骤212中所描述的)。
服务器706使用在移动之前获得的信号强度数据、在移动之后获得的信号强度数据，以及关于移动的任何适当的信息(例如，行进的距离和/或方向等)，来确定装置的位置。作为示例，服务器706可以使用结合图2的步骤 216描述的任意技术来定位装置。在该示例中，服务器706确定装置位于过道720和726的交叉点并且靠近货架728上陈列的早餐谷物产品。
基于该位置确定，服务器706于是向装置704发送广告。装置704发出声音以及/或者在其屏幕或用户接口单元506上显示广告。在该示例中，广告指示如果购买架子728上的特定品牌的早餐麦片，则当天可获得特价。
在一些情况下，可能期望定位处理具有甚至更高的精度。在图13中，例如，服务器706向第五信号发射平台702e发送命令以重复上述操作的一些操作，但是同时使用从全向天线发射的短距离信号。在一些应用中，较短距离信号类型(例如，蓝牙)可以比较长距离信号类型(例如，WiFi)更精确。因此，响应于服务器命令，第五信号发射平台702e执行以下步骤：(1) 中断指向性天线的使用或激活；(2)激活全向天线并使用它来发射不同类型的信号(例如，蓝牙)，该信号具有比先前在图12中使用的范围更短的范围； (3)在装置704已经接收到信号并且向服务器706发送相应的信号强度数据之后，朝向装置移动；(4)继续发射信号，使得装置704可以再次接收信号并且再次向服务器706发送信号强度数据。然后，服务器基于移动、移动距离和/或在移动之前和之后接收的信号强度数据(例如，如结合图2的步骤214和216所讨论的)有可能以更高的精度确定位置。
上述示例表明可以以各种各样的方式使用信号发射平台702a-702e、服务器706和装置704来确定装置的位置。在各种应用中，定位处理可以包括多次移动平台、使用不同类型的信号、在不同类型的天线之间切换和/或打开和关闭特定天线。应当理解，上述示例仅旨在仅仅是说明性和示例性的，并且可以采用各种各样的其他定位技术。在上述示例中，服务器706在确定装置704的位置中起到了作用。然而，应当注意，服务器706不是必需的，并且在一些实施例中，装置704执行以上由服务器706执行的操作中的一些或全部。
接下来参考图14，描述了用于确定装置104的位置的示例性基于服务器的方法1400。方法1400可以使用图1所示的定位系统100来执行。在所示实施例中，图1的服务器106，而不是装置104，指导由信号发射平台 102a-102d执行的操作，并确定装置104的位置。
最初，在步骤1402，装置104可选地向服务器106发送定位请求。作为响应，服务器106确定并请求一个或多个操作(步骤1404)。这些操作可以是本申请中描述的任何平台操作，包括结合图2的步骤206和208描述的任何操作。服务器106将这些请求发送到一个或多个信号发射平台102a-102d。应当注意，多个平台可以接收对不同操作的请求。
在步骤1406，装置104从一个或多个信号发射平台接收信号(例如，如图2的步骤202)。然后，接收到请求的平台执行所请求的操作(步骤1408)。在一些实施例中，例如，平台移动、打开或关闭特定的指向性天线，调整信号的类型或强度等。在步骤1410，装置再次或继续从平台接收信号(例如，如图2的步骤210)。信号的强度现在至少部分地由于在步骤1408中执行的操作而不同。
装置104将指示在步骤1406和1410中接收的信号的强度的数据发送到服务器106(步骤1412)。在步骤1414，服务器106确定在执行操作之前和之后接收的信号的强度的变化(例如，如图2的步骤214)。在一些实施例中，步骤1414由装置104执行，并且然后信号强度变化数据被发送到服务器106。
基于信号强度的变化和所请求的操作，服务器106于是确定装置104的位置。可以使用结合图2的步骤216描述的任何技术来执行该位置确定处理。
一旦确定了装置104的位置，则其可以用于各种应用中。在一些实施例中，例如，服务器106基于位置信息选择特定通知或广告，并且将通知/广告发送到装置104，使得通知或广告可以被显示给装置用户。也可以使用结合图2的步骤218描述的任何广告或通知系统。
虽然仅详细描述了本发明的几个实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以许多其它形式实现。例如，附图包括框图。每个框图涉及各种不同的部件。应当理解，一个部件的特征和功能可以转移到另一个部件，并且部件的数量和它们的布置可以不同于图中所示的。任何部件都可以被划分为多个部件，或者两个或更多个部件可以组合起来。另外，本申请的附图示出了具有各种步骤的方法。这些步骤可以被修改或重新排序。在一些实施例中，除去了特定步骤或适当地添加新的步骤。因此，本实施例应当被认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节。

Claims (14)

1.一种用于识别移动装置的位置的方法，所述方法包括：
发送对第一操作的请求，其中所述第一操作涉及：以特定方向移动信号发射平台；
基于在装置处接收来自所述信号发射平台的信号，检测至少部分地由所述信号发射平台的移动引起的所接收的信号的强度的变化；
基于所述信号的强度的变化并根据所述第一操作，识别所述移动装置的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括使得改变所述信号发射平台中的特定一个上的指向性天线的方向。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括使得调整从所述信号发射平台中的特定一个发射的信号的强度。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括使得改变正从所述信号发射平台中的特定一个发射的信号的类型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述改变信号的类型涉及从第一类型信号切换到第二类型信号，所述第一和第二类型信号选自蓝牙、WiFi、FM无线电、超声和光所构成的组。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括使得选择性地打开或关闭所述信号发射平台中的特定一个上的天线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述装置的位置的识别至少部分地基于所述信号发射平台中的特定一个已经行进的距离和所述信号发射平台中的特定一个已行进的方向。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述请求的发送和对所述装置的位置的识别至少部分地在所述装置处执行。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
提供多个信号发射平台；和
依次从信号发射平台中的一个发射信号，使得在搜索阶段期间，在任意时刻仅有信号发射平台中的一个在发射信号；
当在所述装置处没有检测到信号时，在所述搜索阶段期间从下一个信号发射平台发射信号；和
当作为从所述平台中的特定一个平台发射信号的结果而在所述装置处检测到信号时，发送以一个方向移动所述信号发射平台中的特定一个信号发射平台的请求。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在发生所接收的信号的强度变化的时间段期间，所述移动装置保持静止。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地基于所识别的所述移动装置的位置，向所述移动装置发送通知以在所述移动装置的显示器处显示。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所识别的位置发送到外部服务器；
基于所识别的位置从所述外部服务器接收广告；和
在所述移动装置的显示器上显示所述广告。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述移动装置的位置的识别是在不需要指纹定位的情况下执行的，其中指纹定位涉及在发送对所述第一操作的请求之前从多个不同位置收集信号强度数据。
14.一种被布置成帮助识别装置的位置的多个信号发射平台中的信号发射平台，所述信号发射平台包括：
信号发射元件，所述信号发射元件被布置成发射由装置接收并用于识别所述装置的位置的信号；
移动元件，其帮助物理地移动所述信号发射平台；
至少一个处理器；和
至少一个存储器，所述存储器包括以有形形式存储的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包含可执行计算机代码，所述可执行计算机代码在由所述至少一个处理器执行时使所述信号发射平台：
接收来自所述装置的对执行第一操作的请求，其中所述第一操作涉及使用所述移动元件来以特定方向移动所述信号发射平台，从而引起由所述装置接收的信号的强度的变化，并使得所述装置基于所述信号的强度的变化并根据所述第一操作识别所述装置的位置。
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