CN107110652B - 处理空间特征 - Google Patents

Abstract

公开了一种更新空间特征的数据库的方法，所述空间特征与一区域相关联，并且所述方法包括：接收已经在该区域内的多个位置处收集到的定位数据；处理收集到的定位数据以标识与该区域相关联的至少一个候选空间特征；标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；处理所述匹配的空间特征；并且取决于对所述匹配的空间特征的处理来更新空间特征的数据库。

Description

处理空间特征

技术领域

本发明涉及(但不限于)例如通过众包(crowd-sourcing)来自主地标识室内空间特征。

背景技术

存在允许移动设备(诸如智能电话)的用户估计设备的位置的各种方法。设备可例如包括定位模块(诸如全球导航卫星系统(GNSS))，其提供对用户的绝对位置的估计。其他系统(诸如计步器航位推算(PDR)系统)提供对用户的相对位置的估计，其可以与先前的绝对位置估计结合以提供当前的实时位置估计。另外一类定位系统对在设备处接收到的电磁信号执行测距，并将程距数据与关于信号源的预定信息(诸如它们的位置)组合以产生位置估计。

GNSS及类似的系统可产生相对准确的位置估计，但局限性在于它们通常在室内不起作用。相对定位系统(诸如PDR)和测距系统(诸如Wi-Fi定位系统)相对不太准确，但通常是在室内提供有意义的结果的唯一系统。测距定位的准确度受到诸如多路径干扰、墙壁衰减等因素的限制，即使当电磁信号源(如无线接入点(WAP))的位置被精确地得知，这也可能导致不良的性能。

测距定位系统的准确度可通过在上述电磁信号源的附近“步寻接入点(war-walking)”来得到提高，以便有助于将接收到的特定信号映射到建筑物内的特定位置。这可以作为“众包”倡议的一部分来完成，由此许多用户随时间贡献数据，从而允许位置数据库的细化。通过使用接收到的众包数据来创建/细化特定建筑物的特征图可以进一步改进结果，以便对干扰效应等进行建模。然而，使步寻接入点/众包以结构化和严格的方式来被完成通常是非常困难和不便的，因此阻碍了对建筑物特征等进行简单建模。

本发明寻求解决现有技术中的缺陷。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种更新空间特征的数据库的方法，所述空间特征与一区域相关联，并且该方法包括：接收已经在该区域内的多个位置处收集到的定位数据；处理收集到的定位数据以标识与该区域相关联的至少一个候选空间特征(诸如路径和/或节点)；标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；处理所述匹配的空间特征；并且取决于对所述匹配的空间特征的处理(优选地通过酌情更新现有记录或在数据库中创建新条目)来更新空间特征的数据库。这提供了一种处理(附加的)定位数据(诸如从众包接收到的数据)以更新空间特征的数据库的方法。

定位数据可包括位置估计和/或测量数据中的至少一者。当提到测量数据时指的是诸如可被定位模块接收并被用在位置估计的计算方面(并由此与位置估计不同)的原始或中间数据。因此，就电磁(EM)信号定位模块而言，位置估计可例如包括空间中的近似2D或3D位置，并且测量数据可例如包括信号标识符(诸如SSID)、信号强度测量等。计步器航位推算(PDR)定位系统可同样报告绝对2D或3D位置或者相对向量位置，并且其测量数据可包括例如加速度计读数、陀螺仪读数、罗盘测量以及诸如步速测量(其可从所述加速度计读数等被推导出)的中间数据。其他类型的定位系统将在下文中被提及；在这些情况下，测量数据可例如包括视觉或红外图像(设备相机)，声音振幅、延迟和/或波形(超声检测器)等。

标识至少一个其他空间特征的步骤可包括从区域内收集到的附加的定位数据中导出至少一个空间特征。可以在相同位置处或者(至少部分地)在更多个位置处(至少部分地)收集定位数据。可以在与定位数据相同的设备或系统处或者由(被相同或不同的用户操作的)不同的设备接收(或者传送)附加的定位数据。

优选地，相关性算法被应用于具有合适输入的空间特征(即，被应用于所述一个或多个候选空间特征以及包括所述至少一个其他空间特征的一个或多个其他空间特征)。与该至少一个其他空间特征相关的数据可从另一系统被接收到，并且/或者可被包括在可例如由本发明系统的操作者或者以其他方式购得的“第三方”数据中。

标识至少一个其他空间特征的步骤可包括访问数据库以在该数据库内标识对应于所述至少一个候选空间特征的至少一个被储存的空间特征。

数据库中与所述至少一个被储存的空间特征(或任何其他空间特征)相关联的数据优选地涉及所述至少一个被储存的空间特征的一个或多个属性，并且优选地是估计，诸如对起始或结束位置、长度、高度、形状，与其他空间特征的关系等的估计。如上所述，候选空间特征可表示对空间特征的至少一个属性的估计。例如，候选节点可以是对2D或3D空间中的节点位置的估计，并且候选路径可以是对起始和结束点的估计并且还可包括中间点、曲线信息等。

该方法还可包括接收与区域附近的地理区域相关的地理数据(或者由用户和/或与该用户相关联的移动用户设备通过该区域采取的路径)，并且其中标识至少一个其他空间特征包括从地理数据中导出(包括酌情标识或生成)所述至少一个其他空间特征。

地理数据具体而言可包括表示至少一个空间特征的数据。因此，处理所述匹配的空间特征可包括将所述至少一个候选空间特征的位置与所述至少一个空间特征的位置进行比较。

地理数据还可定义对应于建筑物的接入点的至少一个空间特征(在这里接入点是指可被预期由用户穿过的建筑物的任何入口或出口等)。在这种或其他情况下，所述至少一个候选空间特征中的至少一些可以在一栋(或上述的)建筑物内部，并且地理数据可定义建筑物外部的至少一个空间特征。这些特征可有助于对建筑物内匹配的空间特征和/或经估计的路径进行后处理，以便将它们与具有更准确的或特定/已知位置的空间特征(诸如其中可更准确地执行定位的建筑物的接入点和建筑物外部的特征)相关联。

如果所述至少一个候选空间特征中的至少一些位于建筑物内，则地理数据可定义建筑物外部的至少一个空间特征，在这种情况下，对匹配的空间特征和/或空间特征的数据库的部分更新可被执行。然而，优选地，地理数据包括建筑物内的空间或其他特征(例如以合适的GIS格式)。

该方法还可包括使用地理数据来处理所述匹配的空间特征以验证或调整所述匹配的空间特征。在该方面及任何相关方面，处理匹配的空间特征可以在任何合适的本地处(例如在用户手机上或者在可以是与其连接的定位服务器或计算机系统的服务器上)被执行。在该方面及任何其他方面，该处理可以在收集到定位数据的会话结束之后(或者在其他情况下至少部分地在该会话期间)被执行。

地理数据可包括至少一条被记录下的路径(优选地为一个或多个“地面真实路线(ground truth route)”或者具有相对较高和/或经认证/经验证的准确度的被记录下的路径)，在这种情况下，处理所述匹配的空间特征可包括取决于所述至少一条被记录下的路径(或“地面真实路线”)来验证或调整所述匹配的空间特征。以这种方式，该方法还可包括将所述匹配的空间特征与所述至少一条被记录下的路径中的至少一个位置相关联，以确定与所述匹配的空间特征相关联的质量度量；例如，如果(一个或多个)匹配的空间特征中的经估计的位置与被记录下的路线上的位置紧密匹配，则匹配的空间特征可被指派相对较高的质量度量。附加地或替代地，该方法还可包括取决于所述至少一条被记录下的路径中的所述至少一个位置来修正(一个或多个)所述匹配的空间特征。因此，单条被记录下的路径可被用来提高匹配的空间特征的准确度，并且/或者多条被记录下的路径/地面真实路线可被融合，例如在通过阈值质量度量(其可以是如上所述的质量度量)的情况下。估计可被修正以创建最适合所有考虑到的路径(被记录下的路径以及最近测量的路径)的空间特征等。

在其中各个位置估计和/或部分或全部路径元素的质量度量被评估的任何情况下，如果质量落在合适的阈值以下，则警报信号可被生成，以例如触发明显不正确的空间特征的移除或者通知地图所有者/维护者。

该方法还可包括处理所述匹配的空间特征以更好地匹配所述地理描述性数据，例如将(一个或多个)匹配的空间特征的经修正的位置对齐到从地理描述性(映射)数据已知的路径、走道、走廊、房间或路面。

处理所述匹配的空间特征的步骤优选地还包括取决于所述匹配的空间特征来生成至少一个复合空间特征，并且更新空间特征的数据库包括将所述复合空间特征储存在数据库中。术语“复合”不旨在是限制性的，并且仅表示复合空间特征起因于处理多个空间特征。

在本发明的一相关方面，提供了一种(自动)标识室内区域的空间特征的方法(和/或一种创建和并且/或者维护储存表示室内区域的一个或多个空间特征的数据的空间特征数据库的方法)，该方法包括：(例如，通过导航会话)从移动设备收集与室内区域相关的定位数据；从收集到的定位数据标识室内区域的一个或多个候选空间特征；以及将所述一个或多个候选空间特征与一个或多个其他候选空间特征相关联，以确定两个或更多个匹配的候选空间特征(即，已被确定为与室内区域的同一空间特征相关的候选空间特征)。室内区域可例如是移动设备占据、移动通过或者朝向其移动的区域。可以在被储存在移动设备上的空间特征数据的本地池或者被储存在与移动设备进行数据通信的一个或多个服务器上的空间特征数据的中央池中提供其他候选空间特征。该方法优选地还包括使用匹配的候选空间特征来选择性地更新空间特征数据库。

优选地，定位数据被接收自移动设备中的至少一个定位模块，诸如全球导航卫星系统、Wi-Fi子系统、计步器航位推算系统等。优选地，具体而言，所述至少一个定位模块包括以下各项中的至少一者：卫星定位系统模块(诸如GNSS)、使用从地面电磁信号源检测到的信号的无线定位系统模块(诸如WiFi定位系统)、计步器航位推算(PDR)定位系统模块等。其他可能类型的定位模块包括：例如将被捕获的可见或红外图像与已知或经估计的地理特征进行匹配的相机或其他成像设备、用于环境特征的测距和检测的超声或其他声波系统、用于获得深度信息的飞行时间相机等。术语定位模块可构想物理地或者以其他方式位于用户设备上的任何模块，该模块能够进行至少一种测量，可根据该测量来估计或者推断出相对或绝对位置。

定位数据可被预处理(也就是说，经受额外的处理步骤)，以将不同的定位模块数据组合成单个位置或者例如对应于如上所述的位置估计的其他估计等。替代地，定位数据可以是从定位模块接收到的“原始”形式，其对应于如上所述的测量数据。优选地，处理步骤部分地或全部地在所述移动设备上被执行，但是可以部分地或全部在移动设备的远程(例如在可以是电话或其他网络中的位置服务器的远程服务器处)被执行。

可能的是，所述匹配的候选空间特征是从与以不同角度和/或从不同方向接近和/或穿过空间特征的一个或多个移动设备相关的(例如由其获得的)定位数据导出的。

空间特征的数据库可包括与所述至少一个被储存的空间特征相关联的被储存的定位数据，在这种情况下，处理所述至少一个候选空间特征和所述至少一个被储存的空间特征的步骤包括处理所述被储存的定位数据。由被储存的定位数据提供的附加信息可有助于(多个)相关空间特征的属性的估计。此外，该方法可包括过滤被储存的定位数据以标识异常或过时的定位数据，并因此一旦接收到足够的附加定位数据，则标识异常或过时的空间特征(例如，如果建筑物的结构被改变)。此外，定位数据的各个元素可以溯及既往地被标识成不可靠或者以其他方式从处理中被排除，从而潜在地导致与如果只是保留所得到的空间特征估计相比的更好的结果。

该方法还可包括将收集到的定位数据的至少一部分(即部分或全部)储存在空间特征的数据库中，优选地通过将其与(原始)被储存的定位数据相组合来储存。因此，在该方法的后续迭代中，除了原始被储存的定位数据以外，收集到的定位数据(或其一部分)可被使用，以便给出对相关空间特征的相关属性的经改进的新的估计。

通常，信号测量简档与每个候选空间特征相关联。优选地，信号测量简档是电磁信号简档，但是可以替代地是与磁性和其他读数相关的视觉或其他简档，并且可例如包括(例如与作为数据收集过程的一部分的所成像的环境的特征和/或与该位置相关联的参考视觉特征相关的)图像或其他视觉数据/测量。在一个示例中，信号测量简档可包括来自超声或其他测量系统的距离或深度读数。具体而言，电磁信号简档可包括与在空间特征附近检测到的电磁信号源相关的测量，这样的测量例如与信号强度和标识符相关，并且具有相关联的统计数据。优选地，如上所述的质量评估取决于信号测量简档来被计算出，并且还优选地，该信号测量简档视情况与(多个)候选空间特征、其他空间特征或匹配的空间特征一起被储存。信号测量简档可包括关于多个信号或测量源的数据，并且在一些情况下，所述源可多于一次地被包括在信号测量简档中。信号测量简档可包括与传播模型/路径损耗模型相关的数据，并且信号源可包括(但不限于)Wi-Fi接入点、移动电话基站、蓝牙(RTM)信标和其他电磁源。

因此，信号测量简档优选地包括以下各项中的至少一者：电磁信号强度测量、与电磁信号源相关联的标识符、环境映射、距离测量、图像数据、声学数据、数据质量评估、传播模型参数和路径损耗参数。

优选地，上述相关性算法(或其他算法、设备或过程)取决于至少如上所述的信号测量简档来执行空间特征之间的相关。

该方法还可包括将每个候选空间特征指派到多个候选空间特征组中的至少一个。

优选地，每个候选空间特征取决于其与同一组中的其他候选空间特征的相似性而被指派到所述候选空间特征组中相应的一个。相似性可根据所确定的位置或地理区域、信号测量简档的相似性、由设备捕获的图像的相似性等来被确定。

每个组可对应于区域的地理子部分(诸如楼层、建筑物、办公室单元、房间、走廊等)。候选特征通常可被添加到仅一个组中(尽管在适当情况下可以任选地被添加到多于一个的组中)，这可能降低了处理要求。分组只需要是近似的，但有用地的是，分组对应于建筑物中的不同区域(诸如其中位置被自然隔离的不同楼层)，从而提高了过程的效率。

处理收集到的定位数据可包括将多个所述位置标识成节点位置，以及生成对应于所述节点位置的节点空间特征。节点可以是经估计的路径内的关键点，诸如转向点(其中路径相对急剧变化的位置)以及楼层变化空间特征(诸如楼梯、电梯等)。该方法还可包括标识位于所述节点位置之间的位置。具体而言，处理收集到的定位数据优选地还包括将位于节点位置之间的位置标识成路径位置，以及生成与所述路径位置对应的路径空间特征。优选地，在两个节点位置之间的所有路径位置被变换成单个路径空间特征。

该方法还可包括基于以下各项中的至少一者来标准化所述候选空间特征：行程时间、移动速度、距离、起始位置、结束位置、转向点；以及楼层变化点或区域。参数可被包括在定位数据中，或者可以从定位数据中被导出(在这种情况下，该方法还可包括处理所收集和/或储存的定位数据以计算相关参数)。在相关之前被执行的标准化步骤可包括：特征的旋转和比例缩放；将与相对较长行程相关的定位数据拆分成与较短行程相关的较小数据部分(例如，如果用户步行通过购物中心的楼层，则标准化算法可在相关之前将与整个行程相关的数据拆分成节点对之间的较小路径)；组合与多个相对较短行程相关的定位数据，以形成与较长行程相关的较大数据部分(例如，如果用户步行通过购物中心的同一楼层中的多条较短路径，则标准化算法可在相关之前将与节点之间的较短行程相关的数据组合成较长路径)；使用信号测量简档(或被捕获的图像、声波深度/距离测量等)来标准化所述候选空间特征，例如使用信号简档(或被捕获的图像、声波深度/距离测量等)从收集到的与较长行程相关的数据中标识节点之间的较短路径。信号测量简档(和/或被捕获的图像、声波深度/距离测量等)可被用来标识路径的常见起始点和结束点(例如，从与较长行程相关的定位数据中标识一个或多个相对较短行程的常见起点和终点，或者从与多个较短行程相关的定位数据中标识相对较长行程的常见起点和终点)。

可能的是，相关性算法的候选空间特征输入包括来自与(由拆分与相对较长行程相关的定位数据导出的)较短行程相关的所述较小数据部分的至少一个候选空间特征。可能的是，相关性算法的候选空间特征输入包括来自与(由组合与相对较短行程相关的定位数据导出的)较长行程相关的所述较大部分的至少一个候选空间特征。

因此，可能的是，该方法还包括通过以下各项中的一者或多者来标准化一个或多个候选空间特征：旋转所述候选空间特征；按比例缩放所述候选空间特征；将与相对较长行程相关的定位数据拆分成与较短行程相关的较小数据部分，并从所述较小数据部分导出一个或多个候选空间特征；组合与多个相对较短行程相关的定位数据，以形成与较长行程相关的较大数据部分，并从所述较大数据部分导出一个或多个候选空间特征；以及取决于与所述候选空间特征相关联的信号测量简档来标准化所述候选空间特征。

标准化通常考虑到所述匹配的候选空间特征中的两个或更多个是否可能已经从与以不同角度和/或从不同方向接近和/或穿过空间特征的一个或多个移动设备相关的定位数据中被导出。

该方法优选地还包括取决于所述至少一个候选空间特征来生成至少一个路径估计，以及选择与所述至少一个路径估计匹配的所述至少一个其他空间特征。路径估计优选地为“真实”路径估计。

该方法还可包括确定针对候选空间特征(或者，具体而言，每个路径估计或节点估计)的质量评估(诸如协方差矩阵或其他合适的度量)，以及取决于所述质量评估来处理所述匹配的空间特征。

更详细地，该方法还可包括(通常通过比较)对来自所述匹配的候选空间特征的一个或多个(或每个)可能的候选空间特征对进行质量评估，或者(通常通过比较)对来自经标准化的匹配的候选空间特征(如果提供的话)的一个或多个(或每个)可能的所述经标准化的匹配的候选空间特征的对进行质量评估，以提供一个或多个经质量评估的候选空间特征(例如，如果一对中的候选完全相同或足够相似，则可能的是仅提供了一个经质量评估的候选空间特征，否则通常每对提供两个经质量评估的候选空间特征)，所述经质量评估的候选空间特征中的每一个与一个或多个质量度量相关联(并且通常储存所述质量度量并将所述质量度量与相关的所述经质量评估的候选空间特征相关联)。该方法还可包括：将所述经质量评估的候选空间特征中的一个或多个与来自空间特征数据库的一个或多个空间特征进行比较(任选地使用与经质量评估的候选空间特征相关联的所述质量度量来确定经质量评估的候选空间特征是否比空间特征数据库中的空间特征具有更高的质量，如果是的话，则使用(多个)所述经质量评估的候选空间特征来更新空间特征数据库)。该方法还可包括将来自空间特征数据库的所述空间特征中的一个或多个与所述经质量评估的空间特征中的一个或多个(例如，与具有大于或等于来自空间特征数据库的所述空间特征的对应的质量度量的一个或多个质量度量的一个或多个经质量评估的候选空间特征)进行组合，以提供经组合的空间特征(例如，响应于确定所述一个或多个经质量评估的候选空间特征具有大于或等于来自空间特征数据库的所述空间特征的对应的质量度量的一个或多个质量度量)。

多个所述至少一个候选空间特征可对应于单个(实际的、底层的、或假定的单一)空间特征。所述的多个可以是与所述(单一)空间特征相关的各个个体经报告的读数或数据集，并且/或者可表示对所述(单一)空间特征的假设。候选空间特征可作为整体包括与多个不同的实际空间特征相关的整个假设集(在这种情况下，该假设可按照单个底层/假定的空间特征来被评估，或作为整体(例如，按照如上所述的组)来被评估，或按其部分来被评估)。如上所述的复合空间特征可例如是选自多个假设的单个假设。例如，候选空间特征可包括多个候选节点特征，这些候选节点特征具有表示对由用户遍历的实际节点的位置的假设或估计的不同坐标(以及其他方面)，并且对于路径空间特征而言是同样的。每个假设空间特征优选地与如上所述的质量评估相关联，优选地以协方差矩阵或者其他合适的度量的形式。

优选地，多于一个的假设被储存在数据库或其他合适的存储设备中，优选地与质量评估/度量一起被储存。因此，更新空间特征的数据库可包括储存至少一个空间特征(诸如节点及其位置等)的至少一个假设。在与如上所述的候选空间特征的分组相当的过程中，该方法还可包括将数据库中的每个假设指派到多个假设组中的至少一个，并且每个假设可取决于其与同一组中的其他假设的相似性而被指派到所述假设组中相应的一个。类似地，每个组可对应于地区的地理子部分。当在稍后的时间中考虑相关的空间特征时，优选地从数据库中检索假设空间特征(例如，相比于新的候选空间特征集的“其他”空间特征)，并且相关联的质量评估可被用来以最小的处理能力重新评估先前经估计的位置和其他属性。在一个实施例中，被储存在数据库中的一些假设是复合空间特征(例如从由不同设备收集到的定位数据导出，或者从特定时间段上的来自一个或多个设备的定位数据导出)。

该方法优选地还包括以多个节点空间特征和至少一个路径空间特征的形式处理所述匹配的空间特征，并且可包括(酌情)将被储存的空间特征变换成这样的元素。处理所述匹配的空间特征优选地包括标识所述匹配的空间特征中的匹配的节点空间特征，以及将所述匹配的节点空间特征组合成单个节点。该方法还可包括调整所述匹配的空间特征中的路径空间特征以符合经改变的节点空间特征。该方法可包括首先对相似的空间特征进行分组并按照组进行处理。

在其中空间特征的数据库包括与所述至少一个其他空间特征相关联的被储存的定位数据的情况下，处理所述匹配的特征的步骤可包括处理所述被储存的定位数据。该方法优选地还包括将收集到的定位数据的至少一部分储存在空间特征的数据库中。

该方法还可包括通过将经组合的空间特征储存在空间特征数据库中(例如代替空间特征数据库中的所述空间特征)来更新空间特征数据库。更详细地，该方法还可包括将一个或多个或者全部的所述(例如匹配的和/或经标准化的，其中被提供的和/或经质量评估的候选空间特征具有超过质量阈值的质量度量)候选空间特征储存在空间特征数据库中。

可能的是，由移动设备收集到的定位数据包括以下各项中的一项或多项或者每一项：设备的经估计的(例如当前)位置；表示设备的(当前)行进方向的运动向量；以及与经估计的(当前)位置和/或运动向量相关联的时间参考。通常，运动向量或每个运动向量与设备的一个或者相应的经估计的位置相关联。通常，运动向量或者每个运动向量表示在与所述运动向量相关联的设备的一个或者相应的经估计的位置处的设备的行进方向。

关于上述特征更具体而言，该方法可包括将所述一个或多个候选空间特征中的一个或多个或者每一个候选空间特征和/或所述匹配的候选空间特征中的一个或多个匹配的候选空间特征和/或所述经标准化的匹配的候选特征中的一个或多个经标准化的匹配的候选特征和/或所述经质量评估的候选空间特征中的一个或多个经质量评估的候选空间特征划分成两个或更多个经划分的(例如，视情况而定，匹配的和/或经标准化的和/或经质量评估的)候选空间特征。该方法可包括将所述一个或多个候选空间特征和/或所述匹配的候选空间特征中的一个或多个匹配的候选空间特征和/或所述经标准化的匹配的候选特征中的一个或多个经标准化的匹配的候选特征和/或所述经质量评估的候选空间特征中的一个或多个经质量评估的候选空间特征划分成两个或更多个节点(表示例如转向点或楼层切换点的节点)，并且一条或多条路径线的每条在相应的一对节点之间延伸。该方法可包括：将所述节点相关联以确定一个或多个匹配的节点(例如已被确定为与相同节点空间特征相关联的匹配的节点)；组合所述匹配的节点以提供经组合的节点；以及调整从所述匹配的节点延伸的(多条)路径线以(视情况而定)延伸到所述经组合的节点或从所述经组合的节点延伸。该方法还可包括：从先前导航会话中的所述移动设备(例如当所述移动设备占据、穿过或接近所述室内区域时)收集与所述室内区域相关的定位数据；以及从在所述先前导航会话中收集到的定位数据中标识室内区域的所述其他候选空间特征中的一个或多个。

优选地，定位数据被接收自与至少一个移动设备相关联的至少一个定位模块。优选地，移动设备或每个移动设备包括多于一个的定位模块，但是这些设备中的至少一个可能不在室内工作(或者至少不能以预定的平均准确度水平在室内工作，等等)。优选地，至少部分地在相同的移动设备或者每个相同的移动设备上进行处理。该方法还可包括与另一设备(其可以是服务器、控制器或其他集中式元件)全部或部分地同步以下各项中的至少一者：收集到的定位数据、所述至少一个候选空间特征以及所述至少一个其他空间特征。该方法还可包括访问空间特征的数据库以帮助针对移动设备的位置服务(例如通过将来自空间特征数据库的数据提供到位置服务器，或者替代地基于相同的数据直接提供位置服务)。

更详细地，该方法还可包括：(例如，通过导航会话)从第二移动设备收集与(例如，第二移动设备占据、移动通过或朝向其移动的)室内区域相关的定位数据，第二移动设备是与所述(第一)移动设备不同的移动设备(尽管它们可能具有相同的类型)；以及从由第二移动设备收集到的定位数据中标识室内区域的所述其他候选空间特征中的一个或多个。

关于上述控制器更具体而言，该方法还可包括：移动用户设备向控制器提供经标识的候选空间特征(例如，被提供在一个或多个服务器上)；以及控制器将所述一个或多个候选空间特征与来自空间特征数据库的一个或多个其他候选空间特征相关联以确定两个或更多个匹配的候选空间特征(即，已被确定为与室内区域的同一空间特征相关联的候选空间特征)。该方法可包括控制器将所述匹配的候选空间特征标准化。该方法还可包括控制器(通常通过比较)对所述匹配的候选空间特征中的一个或多个(或者每个)可能的对进行质量评估以提供一个或多个经质量评估的候选空间特征，所述经质量评估的候选空间特征中的每一个与一个或多个质量度量相关联。该方法还可包括控制器将来自空间特征数据库的所述空间特征中的一个或多个与所述经质量评估的空间特征中的一个或多个(例如，与具有大于或等于来自空间特征数据库的所述空间特征的对应的质量度量的一个或多个质量度量的一个或多个经质量评估的候选空间特征)进行组合，以提供经组合的空间特征(例如，响应于确定所述一个或多个经质量评估的候选空间特征具有大于或等于来自空间特征数据库的所述空间特征的对应的质量度量的一个或多个质量度量)。该方法还可包括控制器通过将经组合的空间特征储存在空间特征数据库中(例如代替空间特征数据库中的所述空间特征)来更新空间特征数据库。该方法还可包括控制器将空间特征数据库的至少经更新的部分传送到移动设备。

在本发明的另一方面，提供了一种包括(至少一个)处理器和(至少一个)相关联的存储器的数据处理系统(例如，单一设备、更一般的数据处理装置或互链装置)，所述数据处理系统可操作用于更新空间特征的数据库，所述空间特征与一区域相关联，并且所述数据处理系统被编程以执行一种方法：接收已经在该区域内的多个位置处收集到的定位数据；处理收集到的定位数据以标识与该区域相关联的至少一个候选空间特征；标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；处理所述匹配的空间特征；并且取决于对所述匹配的空间特征的处理来更新空间特征的数据库。

在本发明的另一方面，提供了一种储存用于促使数据处理系统(例如，单一设备，更一般的数据处理装置或互链装置)更新空间特征的数据库的计算机程序代码的非瞬态计算机可读载体，所述空间特征与一区域相关联，所述数据处理系统包括(至少一个)处理器和(至少一个)相关联的存储器，并且所述计算机程序代码当被储存在所述存储器中并被所述处理器执行时，促使所述数据处理系统执行一种方法：接收已经在该区域内的多个位置处收集到的定位数据；处理收集到的定位数据以标识与该区域相关联的至少一个候选空间特征；标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；处理所述匹配的空间特征；并且取决于对所述匹配的空间特征的处理来更新空间特征的数据库。

本发明可以进一步扩展到数据处理装置(或系统)，该数据处理装置(或系统)包括被编程为(例如，通过导航会话)从移动设备收集与(例如，移动设备占据、移动通过或朝向其移动的)室内区域相关的定位数据的收集模块；被编程为从收集到的定位数据中标识室内区域的一个或多个候选空间特征的空间特征标识模块；以及被编程为将所述一个或多个候选空间特征与一个或多个其他候选空间特征(例如其可以在被储存在移动设备上的空间特征数据的本地池或者被储存在与移动设备进行数据通信的一个或多个服务器上的空间特征数据的中央池中被提供)相关联以确定两个或更多个匹配的候选空间特征(即，已被确定为与室内区域的同一空间特征相关联的候选空间特征)的相关模块。

在本发明又一个相关方面，提供了一种更新空间特征的数据库的方法，所述空间特征与一区域相关联，并且该方法包括：接收已经在该区域内的多个位置处收集到的定位数据；处理收集到的定位数据以标识与该区域相关联的至少一组候选空间特征(诸如路径和节点)；对于每个组：访问数据库以标识与组中的相应候选空间特征对应的至少一个被储存的空间特征，所述至少一个被储存的空间特征和所述相应的候选空间特征构成匹配的空间特征，处理所述匹配的空间特征，以及取决于对所述匹配的空间特征的处理来更新空间特征的数据库。标识可包括酌情进行选择或生成。

本发明可进一步扩展到一种用于自主室内空间特征众包的方法，包括以下步骤：

a.通过一个导航会话来聚集位置数据；

b.预处理经聚集的点集，以生成路径线和节点形式的空间特征的粗略估计；

c.后处理一组对空间特征的粗略估计，以生成与质量度量相关联的多个(诸)真实路径估计；

d.将新的估计与现有空间特征数据库中的最佳匹配进行比较；

e.组合现有和新的空间特征的估计，以提高数据库中的空间特征的质量；以及

f.用经组合的版本和所有可能的估计来更新数据库。

本文所描述的本发明的各个方面可涉及根据从使用定位数据的(通常是射频)电磁信号源(例如地面电磁信号源，诸如Wi-Fi接入点、蓝牙(RTM)信标等)检测到的(通常是射频)电磁信号对移动设备(诸如移动电话)的位置或移动特性的估计的检测。定位数据可作为定位数据的数据库被储存在有形计算机可读介质(例如一个或多个存储器)上。通常定位数据包括电磁信号源的标识符(例如MAC ID)以及电磁信号源(其中至少一些通常在室内)的位置(经估计的或测得的)。定位数据的数据库可包括来自电磁信号源的信号的强度，或者可从其推导出来自电磁信号源的信号的强度的其他数据。该定位数据使得移动用户设备能够根据来自电磁信号源的信号的经测得的强度来确定它们的位置(例如通过三角测量)。一些定位数据的数据库包括来自电磁信号源的信号的强度，这些电磁信号源处于作为电磁源的位置的替代或补充的不同位置处。再次，移动用户设备的位置可根据来自电磁信号源的信号的经测得的强度来被确定(例如通过差值)。

本发明在任何方面可涉及供由移动用户设备使用以更准确地估计它们的位置的定位数据的数据库。其他相关信息可在美国专利US 8,634,359、国际专利申请WO 2011/077166、WO 2010/052496、WO 2013/041885、WO 2013/054144、WO 2013/041889、WO 2013/108043、WO 2013/171465、WO 2014/006423、WO 2014/016602、WO 2014/091249、美国专利申请13/923,864以及美国临时专利申请62/037,236中被找到，这些文献中的每一者通过参考被援引纳入于此。

本发明提供了一种用于通过对由接近室内区域(例如，从不同的角度和/或在不同的方向上行走)的多个(例如一群)用户(通常携带移动用户设备)提交的数据进行后处理来创建地理空间特征的数据库的方法。该方法通常涉及聚集来自所有所述用户的输入以形成地理空间特征池；以及处理地理空间特征池以生成核心数据库条目。

本发明的另一方面是维护地理空间特征的数据库以及通过后处理由所述多个移动用户设备提供的进一步的数据来改进地理空间特征的数据库。为了支持地理空间特征数据库的这种自适应性，该方法还涉及一种将空间特征(诸如走廊)拆分或标准化为多个经简化的空间特征(诸如线和转向点)以支持与流入池中的任何新数据的部分相关性的手段。

本发明的另一方面是支持相对于集中式数据库的本地数据库中的地理空间特征的聚集。这涉及将应用了被用于维护数据库的相同的标准化及相关性的步骤的本地和中央数据库进行同步的手段。

该方法进一步扩展到用于执行如上所述的本发明的任何方法方面的数据处理装置。

上文相关于本发明的各个方面中的任何一个方面所述的可选或必要特征是本发明各方面中任一方面的至少任选特征。

虽然本发明的各个方面和各实施例已在上文分开地进行了描述，但是本发明的任何方面和特征可在适当情况下结合任何其他方面、实施例或特征一起被使用。例如，在适当情况下，装备特征可与方法特征交换。在适当情况下，对单个实体的引用一般应被视为适用于多个实体，并反之亦然。除非本文另有阐述，否则本文所描述的任何特征都不应被视为与任何其他特征不兼容(除非这样的组合明显且固有地不兼容)。因此，一般可构想在引言、描述和附图中公开的每个和各个分开的特征可以以任何合适的方式与任何其他特征(除(如上所述)明确地或明显地不兼容的特征以外)进行组合。

附图说明

现在将参考以下附图来解说本发明的示例实施例，附图中：

图1是典型的定位数据的表格；

图2是更新空间特征的数据库的方法的流程图；

图3是更详细地示出图2的方法的流程图；

图4是更详细地示出图3的预处理步骤的流程图；

图5是同步根据图2的方法更新的空间特征的方法的流程图；

图6是用于与图2的方法一起使用的设备的示意图；

图7是用于与图5的方法一起使用的中央控制器的示意图；

图8是根据图2的方法的系统的第一实施例的示意图；

图9是根据图2的方法的系统的第二实施例的示意图；

图10是根据图2的方法的系统的第三实施例的示意图；

图11a和11b是示出通过建筑物的示例导航路径的来自建筑物的示例楼层布置；

图12a和12b是图11a和11b的示例导航路径的平面图和等距视图；

图13a和13b是将图12a和12b的导航路径分解成不同的空间特征组的图示；

图14a和14b是将图13b的组简化成分开的空间特征的图示；

图15是与图11a和11b的建筑物相关的被储存的路径的图示；

图16是将图15的被储存的路径简化成分开的空间特征的图示；

图17a和17b例示了将多个经估计的节点组合成单个节点；

图18例示了根据图17a和17b所示的过程通过组合节点形成的复合路径；

图19a和19b例示了将图18的复合路径分解成最小数量的真实路径；

图20a、20b和20c例示了将图18的复合路径分解成最小数量的不重叠的真实路径；以及

图21a和21b例示了图2的方法的一实施例中的电磁信号简档的使用。

具体实施方式

室内空间特征众包的一个现实生活中的示例涉及与由携带智能电话的移动用户遵循的逐步导航点相关的导航会话。对于每个导航会话，电话将储存与世界时间戳相关联的所有坐标以及相关的运动向量。运动向量是对以相对于最近坐标的距离和方位的形式的步行移动的估计。

图1的表格提供了输入数据的示例，其中

位置类型：表示被用于获得坐标的方法；

世界时间：Unix格式的UTC时间；

纬度/经度/高度：定义此时电话位置的3D坐标；

估计误差：以米为单位的可能误差的指示；

楼层：多层建筑物中的楼层号码的指示(如果适用的话)；

质量指标：对诸如GPS、WiFi、蓝牙(RTM)、加速度计和数字罗盘等信息源的数据和质量的置信指示；

速度：以米每秒为单位的步行或移动速度的估计；

距离：对自从上一条目以来电话移动了多少米的估计；以及

方位：对在此期间的电话方位、移动方向的估计。

一旦用户决定结束导航会话，则上述输入数据将被预处理并被插入到空间特征池中。该初始预处理包括以下步骤中的一个或多个或者全部步骤：

-将数据拆分进各楼层，并生成作为包含具有不同楼层值的连续数据点的多边形的又一个的楼层变化空间特征；

-将每组楼层数据流送进过滤器，以将转向点坐标标识为包含具有超过过滤器阈值的方位的连续数据点的多边形；以及

-处理(每个)连续转向点之间的每个数据点集，以生成与对转向点多边形或楼层变化多边形或两者的组合的两个参考相关联的线或弧的形式的路径线。

作为处理一个导航会话的输入数据的结果，空间特征集将被添加到空间特征的本地或中央池中。

下一个步骤包括后处理池中的所有数据以更新空间特征数据库。后处理方法包括以下步骤中的一个或多个或者全部步骤：

-对池中的所有数据进行初始相关性检查，以将它们分组成多个匹配；

-对于每个组：

o基于行进时间、速度和距离来执行标准化，并修改起始点、结束点以及任何转向点或楼层变化点；

o将所有可能性馈送到空间过滤器中，该空间过滤器将输出对真实路径的多个估计，每个估计均与时间戳、统计度量和不确定性值相关联；

o从空间数据库获取与经估计的真实路径的所有可能的匹配；

o将所有经估计的真实路径分解为路径线和节点(节点为转向点或楼层切换点)；

o将每个匹配的节点组组合成一个节点，并调整路径线以遵循经组合的节点；

o用经组合的节点、路径线和新的没有匹配的节点来更新空间特征数据库。

如果空间特征数据库在本地被托管或者在有限数量的移动设备之间被共享，则该方法还可涉及将这些数据同步到中央数据库的步骤，在中央数据库中可以与较大数量的用户或移动设备共享这些数据。

同步过程可包括以下步骤中的一个或多个或者全部步骤：

-从本地数据库中选择在上次同步运行后已被更新的所有空间特征；

-通过任何数据传送手段将所选数据发送到中央控制器；

-在接收到数据时，控制器从中央数据库提取所有可能的匹配特征；

-考虑时间戳、统计测量和不确定性值，将每个匹配的对运行到组合过滤器中(与上述后处理方法相同的步骤)；

-更新中央数据库

-将更新发送到本地控制器以更新本地数据库。

空间特征可包括以下各项中的任一项或者任何其他合适的空间特征：室内区域(诸如房间或走廊)内的范围(或空间)、线性特征(例如墙壁)、特征中的间隙(例如，诸如门之类的入口)、楼层变化特征(诸如电梯、自动扶梯或楼梯)、转向点、走廊末端等。

现在将参考图2至20更详细地描述上述方法和系统。

图2是根据一个实施例的更新空间特征的数据库的方法的流程图。

在步骤S200中，在多个位置处收集到的定位数据被接收到。例如，数据可以是图1所示数据的形式。定位数据通常由一个或多个移动设备编译，每个移动设备具有一个或多个定位模块，定位模块包括全球导航卫星系统(GNSS)、Wi-Fi测距仪系统、计步器航位推算(PDR)系统等，尽管感兴趣的区域通常在室内，于是因此可用的数据是(例如来自Wi-Fi测距仪的)低精度的绝对定位数据以及(例如来自PDR系统的)低到高精度的相对定位数据的混合。

在步骤S202中，候选空间特征被标识，如以下(和上文)更详细地解释的。在步骤S204中，与候选空间特征对应的(例如来自特征池或来自相同或另外的空间特征数据库的)其他空间特征被标识，这两组特征一起构成“匹配的空间特征”。空间特征的数据库可以是例如由定位服务使用的本地或远程数据库。在步骤S206中，所有匹配的空间特征被处理，通常以创建空间特征的经改进的估计，并且作为处理的结果，空间特征数据库通常通过储存(至少)经改进的估计而被更新(S208)。

图3是更详细地示出图2的方法的流程图。该流程图涵盖了对空间特征数据库中的现有特征的更新。然而，通过适当的修改(例如对以下步骤S308的修改，如果替代地，涉及收集到的数据的池中的空间特征，而非涉及现有空间特征数据库中的数据)，在数据库中创建新条目的方法被描述。

在步骤S300中，定位数据如前所述被接收到。在步骤S302中，定位数据被预处理，如下面将解释的。尽管有益，但如果必要和/或合适，则该步骤可被省略。

在步骤S304中，定位数据被标准化。定位数据被调整以将诸如行程时间、速度以及带有起始点、结束点和任何相关的转向点以及作为结果按照需要被修改的楼层变化点的距离等因素考虑在内。尽管有益，但如果必要和/或合适，则该步骤可被省略。

在步骤S306中，用空间过滤器来处理(如果合适，经预处理和经标准化的)定位数据，以生成“真实”路径的多个估计。作为步骤S306(或其他方面)的一部分，一次(或多次)质量度量可基于例如定位的类型和任何其他相关因素来被应用到经生成的估计。

在步骤S308中，与经估计的(多条)真实路径的所有可能的匹配从空间特征的数据库中被检索出。匹配可能受到任何合适的手段的限制，例如在地理上受到限制，或者受限于特定数量或匹配的质量。如上所述，可以通过搜索收集到的空间特征数据的原始池(而不是现有空间特征数据库)以在空间特征数据库中创建新的数据来适配所描述的过程。在适当情况下，本文中提到的从空间特征数据库中选择(和/或更新数据库中的现有数据)可作为从收集到的空间特征数据的不同的(本地或其他)池中选择(和/或在数据库中创建新的数据)的替代或补充而被应用。

在步骤S310中，包括由空间过滤器生成的候选(多条)真实路径以及从数据库中检索出的(多条)真实路径的经估计的(多条)真实路径被转换成路径线和节点。(对候选和被储存的空间特征的处理可酌情在不同时间被划分成分开的处理步骤。)

在步骤S312中，匹配的节点被分组成单个节点。不匹配任何其他节点的节点可能会导致新的空间特征被生成。在步骤S314中，路径线被调整以符合经修改的节点。在步骤S316中，用经组合的节点和经更新的路径线、由步骤S314中的处理产生的任何新的空间特征以及(任选地，尽管有用)被用来创建新的估计的附加的定位数据来更新空间特征数据库，使得随后的处理步骤可以在创建估计时将定位数据考虑在内，等等。

图4是更详细地示出图3的预处理步骤的流程图。

在步骤S400中，数据被划分进不同的楼层(或视情况而定被划分进其他地理区域/子区域，包括在同一楼层内或垂直高度上的划分)。在步骤S402中，楼层变化空间特征被转换成包含具有不同楼层值的连续数据点的多边形(“楼层变化多边形”)，尽管其他的数据结构和格式无疑是可能的。

在步骤S404中，每组楼层数据通过过滤器(或其他合适的手段)进行处理，以标识转向点，并且在步骤S406中，“转向点多边形”被生成，其由包含具有超过相关的阈值的方位的连续数据点的多边形组成。

在步骤S408中，连续转向点之间的每个数据点集被处理，以生成线或弧形式的路径线，并且每条路径线与两个参考相关联，每个参考是对转向点多边形或楼层变化多边形作出的。

因此，定位数据已被简化成楼层变化空间特征、转向点空间特征以及将它们链接在一起的一系列路径。

图5是同步根据图2的方法更新的空间特征的方法的流程图。该同步方法涉及特定实施例(见下文)，其中至少一个设备执行本地处理和存储，并且中央控制器维护空间特征数据的中央注册表，并且两者执行同步过程以确保两个数据存储均为最新的。例如，同步方法可在任何合适的时刻被执行无论是应用户要求、根据日程表、在一定量的数据已被更新、获取或处理之后，还是应中央控制器的请求。

在步骤S500中，本地设备(具有其自己的本地空间特征数据库)从其空间特征数据库中选择在最近的同步过程之后已被更新的所有空间特征。在步骤S502中，设备将所选择的数据发送到中央服务器/控制器。在步骤S504中，中央服务器从其自己的中央空间特征数据库中提取与从设备接收到的空间特征数据匹配的所有可能的空间特征。在步骤S506中，中央服务器将每个匹配的空间特征对运行到组合过滤器中，从而镜像在本地设备处被执行的处理(例如，包括图3所示及如上所述的步骤)。然后，中央数据库被更新。由于中央服务器可能已经从其他设备接收到附加的数据，或者可以应用不同的(例如更加复杂的)处理，所以处理结果可能与最初在设备处执行得到的结果不同。因此，在步骤S510中，任何经更新的数据(参照已知的或者被推断为被储存在设备处的数据，其可能出于上述原因而超出在步骤S508中被修改的数据)将被发送回设备。然后，设备将从中央服务器接收到的数据插入到其本地空间特征数据库中，但是在本实施例的变体中，本地设备可以在更新其自己的数据库之前(例如，如果与此同时新的数据已被接收到)酌情重新处理从中央服务器接收到的数据。

图6是用于与图2的方法一起使用的设备的示意图。设备600(其可以是手持式设备、移动设备或其他设备)包含处理器602、数据存储器604(其可包括上述空间特征的本地数据库)、(任选的)用户接口606、(任选的)网络(或其他通信)接口608以及一个或多个定位模块610、612。

图7是用于与图5的方法一起使用的任选的中央控制器的示意图。中央控制器包含例如处理器702、数据存储器704(其可包括上述空间特征的中央数据库)和网络接口706。

图8是根据图2的方法的系统的第一实施例的示意图。在该实施例中，单个设备800被提供有对应的空间特征的数据库810。

图9是根据图2的方法的系统的第二实施例的示意图。在该实施例中，中央服务器/控制器910具有经由网络920或其他通信链路被连接到多个设备930、932、934的空间特征912的相关联的数据库。这些设备通常是自主的(例如手持式设备(诸如智能电话))，但不包含本地空间特征数据库(尽管它们可以具有各种类型的本地缓存)。在一种操作模式中，设备930、932、934使用服务器910作为数据库服务器，该数据库服务器在本地执行空间特征处理，但是使用服务器数据库912作为数据存储库。在另一种操作模式中，该处理部分或全部地在服务器910处被执行，服务器910接收来自设备930、932、934的定位数据，并例如传送回诸如相关设备的经估计的当前位置之类的进一步的定位数据。

图10是根据图2的方法的系统的第三实施例的示意图。在该实施例中，如前所述的中央服务器1010与空间特征的中央存储库(数据库)1012相关联，并且经由网络(或其他通信链路)1020与多个设备1030、1032、1034通信。然而，在该实施例中，每个设备1030、1032、1034与其自己的空间特征的本地数据库1040、1042、1044相关联。与上述关于图5描述的方法完全相同或类似的方法被用来跨所有数据库1012、1040、1042、1044同步数据。其他布置，例如合并图9和图10的系统的混合当然也是可能的。

现在将参考图11至20描述为了便于解释而表示现实生活示例的经简化和经抽象的版本的工作示例。

图11a和11b是来自建筑物的示例楼层布置，示出了通过该建筑物的示例导航路径，该导航路径可以由如图8至图10所示的任何一个系统中的例如与图6的设备对应的移动设备的用户采取。示出了较低楼层1100和较高楼层1102，这两个楼层通过电梯1120和楼梯间1122连接。本示例涉及连续的楼层，但是相同的原理可适用于例如(例如通过电梯)从一个楼层到位于上方或下方若干楼层的另一楼层的行程，或者适用于在一个楼层或许多个楼层内的行程，或者适用于以其他方式(例如在相同或不同楼层上的不同建筑物中)在地理上受限的区域中的行程，或者适用于全部或部分地在户外的行程，等等。所采取的路径1110被示出为覆盖在楼层平面图上的虚线，其出于简洁而省略了办公室等的细节，并且在楼梯间1122的区域中被间断，该楼梯间1122(如电梯1120)构成如上所述的楼层变化区域。对应于其中定位数据从与设备相关联的至少一个定位模块收集到的位置的数据(或采样点)用小的实线圆1112示出。为了便于解释，设备用户所采取的“真实路径”被示出。在现实生活的示例中，可能存在更多或更少的数据点1112，并且准确度将通常较低，尤其是在卫星信号不可用于供与GNSS系统一起使用的室内。在上述共同待审的申请中给出了这些不准确性的示例以及用于补偿这些不准确性并提供合适的估计和质量指标的系统。

图12a和12b是图11a和11b的示例导航路径的平面图和等距视图。这里示出了不间断的(真实)导航路径1200，以及表示两个不同楼层的平面1210、1212。为了便于理解，楼梯间区域的平台同样被示出。

图13a和13b是将图12a和12b的导航路径分解成不同的空间特征组的图示。图13a示出了导航路径1300的区域1302，导航路径1300(根据先前的处理和/或通过考虑定位数据(例如高度))被评估为与楼层变化空间特征相关联。导航路径被分解成对应于两个不同楼层内的导航路径1312、1322的两个组1310、1320。如上所述，导航路径的与楼层变化空间特征相关联的部分被简化成每层具有一个数据点的多边形1332。路径1312对应于在较低层采取的导航路径，而路径1322对应于在较高层采取的导航路径。

图14a和14b是将图13b的组简化成分开的“候选”(C)空间特征的图示。这里，图13b的两条路径1312、1322被划分成节点和“简单”路径C1到C11，其以分解形式被示出以便于解释。较低楼层上的路径1312被分解成路径C1、C2以及对应于路径1312的相同元素的不同真实路径估计1400的各种路径C3、C4、C5’和C5”。更详细地，真实路径估计1400包括一个具有由一条弧路径(穿过用虚线示出的数据点，作为过程的一部分其已被消除)连接的两个节点的解决方案C3，一个具有由一条直路径连接的两个节点的解决方案C4，以及具有三个节点(基本上对应于原始数据点)和其间的两条直路径的另一个解决方案C5’、C5”。每个解决方案C3、C4、C5’、C5”被赋予指示估计的质量的质量度量。在现实世界示例中，可能会比图14a和14b所示输出更多的解决方案；解决方案集1400仅仅是指示性的。

来自较高楼层的图13b的导航路径1322在该示例中被更简单地分解成元素C6、C7、C8、C9、C10、C11，在图14b中再次以分解形式示出以便于解释。下面将通过上述处理方法的示例来进一步讨论交汇1402处所示的节点。在图14b中，各个数据点由于其无法满足针对转向点的阈值而已被消除，例如由于方位的变化低于阈值(或者换言之，在交汇处所张的角度没有足够地落在180度以下以致于不能被认为表示方向上的实质改变)。

作为图13和图14所例示的处理的结果，应当理解，数据点的数量已被减少，并且空间特征的结构被极大地简化。

图15是一条与图11a和11b的建筑物相关的，并且具体而言与图13b的较低楼层和导航路径1322相关的被储存的路径的图示。该路径是空间特征的模型(M)，并且可以以任何合适的方式来被储存和/或定义。在该示例中，模型M定义了通过所讨论的楼层的特定路径。以虚线例示了导航路径1322与模型路径M的偏差。

图16是将图15的被储存的路径简化成分开的空间特征M1到M7的图示。该过程基本上对应于图14a和14b中所完成的过程。作为处理的结果，为了便于与图14a和14b中的候选空间特征进行比较和联合处理，模型路径M被简化成简单的节点和路径。在一个实施例中，空间特征以图16所示的形式被储存在数据库中，从而避免了针对本步骤的处理的需要。在1600处所示的节点大致(地理上)与图14b中1402所示的节点重合。

图17a和17b例示了将多个经估计的节点组合成单个节点N。当从模型路径M导出的数据与从导航路径(根据上述方法)导出的数据组合时，路径C10、C11、M5、M6大致在对应于上述区域1402和1600的区域1700内相遇。作为前面提到的节点组合过程的一部分，针对四个节点的估计被组合以形成单个节点N。与四个节点相关联的加权/质量指标被纳入考虑，使得节点N不必位于经预先组合的节点的地理中心处。在节点组合之后，路径被调整以符合经调整的节点位置，并且数据被简化。图17b示出了预先存在的路径元素M5、M6以及从(新的)定位数据导出的新的路径元素M8。

图18例示了根据图17a和17b所示的过程通过组合节点形成的复合路径。这示出了组合由上述节点组合和重新路径化处理产生的路径元素M1到M8的效果。路径元素将通常需要以适当的方式作进一步处理，以便更新空间特征的数据库。

图19a和19b例示了将图18的复合路径分解成最小数量的真实路径。这里，路径MA和MB表示图18中的复合路径的所有可能遍历。

图20a、20b和20c例示了将图18的复合路径分解成最小数量的不重叠的真实路径。这里，路线MA、MB和MC可被重新组装以形成图18中的复合路径。这种形式的空间特征能够在例如路径寻找中具有益处，但是任何合适的存储格式可被使用。

图21a和21b例示了图2的方法的一实施例中的电磁信号简档的使用。

在此实施例中(如同样在上述实施例中)，空间特征处理系统检测GPS质量度量的突然变化以标记入口(或出口)以及前进方向的任何主要变化。

离开入口和出口时，通常从遵循两个节点之间的特定路径的不同的移动设备(或回程相同路线的同一设备)接收到的定位数据不是完全相同的，例如在两个或更多个收集PDR(计步器航位推算)定位数据的移动设备彼此取向不同(设想它们在口袋里、在手中、在呼叫定位处等)的情况下。在这些情况下，由罗盘报告的方向(以及因此沿着路径或在节点处的经估计的定位)在每种情况下看起来都很不一样。由于收集到的定位数据中的这些差异，与同一空间特征(诸如节点或路径)相关的定位数据可能没有被正确地相关联(即，在第一实例中的相关性算法可能无法正确地确定该定位数据与同一空间特征相关联)。

为了协助解决该问题，考虑到在相关阶段(即，标识匹配的空间特征的阶段)期间被纳入考虑的每个候选空间特征，(例如，与由遵循所讨论的路径的移动设备接收到的蓝牙(RTM)和/或WiFi信号相关的)电磁信号简档可被生成。因此，即使当定位数据对于相关性算法而言不够相似以至于无法标识其与同一空间特征相关联时，电磁信号简档也将提供次级指示符，该算法可使用该次级指示符来确定定位数据的确与同一空间特征相关联。这也可防止伪节点和路径的标识。通常，电磁信号简档不能在没有定位数据的情况下被用来标识空间特征。

作为示例，图21a示出了内部空间2100和由参与数据收集的用户采取的通过该空间的(实际)路径2102的经简化的版本，以及经简化的路径从入口点2104到出口点2110所穿过的(实际)节点2104、2106、2108、2110。

如上所述，当接收到的数据被处理时，每一个被报告的点(节点)2104、2106、2108、2110均与电磁信号简档相关联，并且可能包括诸如磁场度量之类的其他简档。如果来自不同用户的提交属于同一节点，则这些简档将被用于将来自不同用户的所有提交匹配到相同的组。电磁信号简档的一个示例可被表示成指纹阵列，诸如：

{(BSSID,μ_RSSi,σ_RSSi),....}

其中BSSID是信号源的标识符，μ_RSSi是与该节点匹配的所有提交的RSSi(接收信号强度)值的中值，而σ_RSSi是与该节点匹配的所有提交的RSSi值的标准偏差。

另一方面，在两个节点之间被记录下的所有定位数据被用来创建由行进距离定义的路径线(线2102的各个个体部分)，并且协方差矩阵指示是否必须作出任何变换以便拟合节点之间的路径线。类似于节点，每条路径线还将保持无线电简档和其他简档。下文解释了路径线无线电简档的一个示例：

{(BSSID,(X,Y),μ_RSSi,σ_RSSi,R_SS0,N),....}

其中x/y是路径线上的中央传播点的坐标，通常该点具有最强的RSSi；而μ_RSSi和σ_RSSi是中央传播点信号强度的统计值。当对多次提交进行组合时或者当在一次提交中存在一定范围的强信号时，这是必需的。RSS0和N是特定路径损失模型的传播参数(其描述信号源和路径之间的传播)。可为路径上的中央传播点的任一侧指定不同的传播参数(例如，可针对在第一和第二节点之间的延伸的路径所在处指定第一传播参数，而针对中央传播点和第二节点之间指定第二传播参数)。

简档应当具有途径相关路径线的全过程中可见的针对所有信号源的多个条目，并且如果在同一路径的两个隔离的区域中看到相同的WAP，则可能具有重复项。例如当信号源在路径的第一部分上以第一参数集可见并且在路径的第二部分上以第二参数集可见，而在路径的第三部分上对移动设备不可见时，用于路径的信号简档可具有针对特定信号源的重复条目。电磁信号简档可采取任何其他合适的形式。

作为一种基于人群的解决方案，每个空间特征将通常具有许多提交，这些提交将同意或不同意包括位置在内的某些参数。因此，每个特征与描述所有参数的不同提交之间的方差的质量度量或协方差矩阵(参见stattrek.com网站上的例如matrix-algebra/covariance-matrix.aspx页面)相关联。此类参数的一个示例如下所示：

节点(转向点)：{有效提交数量、平均位置误差、平均罗盘误差、与入口的距离、准确度}

该矩阵是针对共享类似的无线电简档(诸如80％匹配的WAP和信号强度)的每组提交而被创建的。然后，该矩阵主要基于距离，但任选地基于阈值的任何组合而被用来将这样的提交聚类到多个假设中。概率接着被指派到每个假设。最后，总体数据可在图21b中被绘制，其显示了围绕被支持的假设的多个假设(非实心圆圈)或关于单个路径元素(以虚线示出)的实际值(实心圆圈)。

多个假设被保留在数据库中，以在进一步的提交已提高了它们中任何一个的概率的情况下确保平滑切换。一定范围的候选可被选择并测试以确定它们是否超过特定概率阈值，从而尝试并拟合诸如路径线和节点之类的多个特征在一起的组合。可对照相邻路径线验证所选择的节点，反之亦然。

通常，相关阶段在服务器上被执行，但可替换地由移动设备或者由位于移动设备和服务器之间的设备执行。正在被使用的电磁信号源的类型通常是地面射频电磁信号源，诸如(但不限于)蓝牙(RTM)信标、Wi-Fi接入点和5G(或其他)短距离移动塔和/或收发器(有时被称为“nanocell”或“microcell”)。

就前述实施例和变体中的任一者而言，空间特征可被嵌套和/或抽象，使得楼层/层可被认为是单个空间特征，其中包含诸如入口、走廊等的子特征。空间特征数据库可包括在被建模的区域附近可获得的电磁信号源(诸如无线接入点、蓝牙(RTM)信标、移动电话基站等)的数据库或与之相关联，以便协助提供移动设备位置服务。

应当理解，上述方法也适用于室外区域。在室外的空间特征可例如包括路径、道路、桥梁、交叉点、建筑物入口等。导航会话可部分或全部地延伸到户外区域中。预处理或后处理步骤的一部分可包括例如基于在相关设备处接收到的位置数据将导航会话划分成室内和室外部分(例如，基于卫星的定位模块的不良性能、光水平的检测，或者经估计的位置与地理数据的比较等等)。预处理可例如消除室外部分，以便仅选择性地处理室内部分。

虽然已在上文参考具体实施例描述了本发明，但是对本领域技术人员将显而易见的是，修改落在本发明的精神和范围之内。

Claims (37)

1.一种更新空间特征的数据库的方法，所述空间特征与室内一区域相关联，并且所述方法包括：

接收已经在所述区域内的多个位置处收集到的定位数据,所述定位数据由具有定位模块的一个或者多个移动终端接收，所述定位模块至少包括以下一种或者多种：全球导航卫星系统(GNSS)、Wi-Fi测距仪系统、计步器航位推算系统(PDR),所述定位数据包括以下至少一种或者多种：设备的经估计的当前位置，表示设备的当前行进方向的运动向量，以及与经估计的当前位置和/或运动向量相关联的时间参考；

处理所收集到的定位数据以标识与所述区域相关联的至少一个候选空间特征，所述至少一个候选空间特征与至少一个测量简档相关联，所述测量简档包括以下各项中的至少一项：电磁信号强度测量、与电磁信号源相关联的标识符、环境映射、距离测量、图像数据、声学数据、数据质量评估、传播模型参数以及路径损耗参数；

标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；

处理所述匹配的空间特征；以及

取决于对所述匹配的空间特征的所述的处理来更新所述空间特征的数据库。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中标识至少一个其他空间特征包括从所述区域内收集到的附加的定位数据中导出至少一个空间特征。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中标识至少一个其他空间特征包括访问所述数据库以在所述数据库内标识对应于所述至少一个候选空间特征的至少一个被储存的空间特征。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括接收与所述区域附近的地理区域相关的地理数据，并且其中标识至少一个其他空间特征包括从所述地理数据中导出所述至少一个其他空间特征。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中处理所述匹配的空间特征包括将所述至少一个候选空间特征的位置与所述至少一个空间特征的位置进行比较。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述地理数据定义对应于建筑物的接入点的至少一个空间特征。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述至少一个候选空间特征中的至少一些位于建筑物内部，并且所述地理数据定义所述建筑物外部的至少一个空间特征。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中处理所述匹配的空间特征包括使用所述地理数据以验证或调整所述匹配的空间特征。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述地理数据包括至少一个被记录下的路径，并且处理所述匹配的空间特征包括取决于所述至少一个被记录下的路径来验证或调整所述匹配的空间特征。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括将所述匹配的空间特征与所述至少一个被记录下的路径中的至少一个位置相关联，以确定与所述匹配的空间特征相关联的质量度量。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括取决于所述至少一个被记录下的路径中的所述至少一个位置来修正所述匹配的空间特征。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中处理所述匹配的空间特征的步骤还包括取决于所述匹配的空间特征来生成至少一个复合空间特征，并且更新所述空间特征的数据库包括将所述复合空间特征储存在所述数据库中。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将每个候选空间特征指派到多个候选空间特征组中的至少一个。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中每个候选空间特征取决于其与同一组中的其他候选空间特征的相似性而被指派到所述候选空间特征组中的相应一个组。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中每个组对应于所述区域的地理子部分。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中处理所述收集到的定位数据包括将多个所述位置标识成节点位置，并且生成对应于所述节点位置的节点空间特征。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中处理所述收集到的定位数据还包括将位于节点位置之间的位置标识成路径位置，并且生成与所述路径位置对应的路径空间特征。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中位于两个节点位置之间的所有路径位置被转换成单个路径空间特征。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于以下各项中的至少一项来标准化所述候选空间特征：行程时间、移动速度、距离、起始位置、结束位置、转向点；以及楼层变化点或区域。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过以下各项的一者或多者来标准化一个或多个候选空间特征：旋转所述候选空间特征；按比例缩放所述候选空间特征；将与相对较长行程相关的定位数据拆分成与较短行程相关的较小数据部分，并从所述较小数据部分导出一个或多个候选空间特征；组合与多个相对较短行程相关的定位数据，以形成与较长行程相关的较大数据部分，并从所述较大数据部分导出一个或多个候选空间特征；以及取决于与所述候选空间特征相关联的信号测量简档来标准化所述候选空间特征。

21.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述方法还包括取决于所述至少一个候选空间特征来生成至少一个路径估计，以及选择与所述至少一个路径估计匹配的所述至少一个其他空间特征。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定针对每个候选空间特征的质量评估，以及取决于所述质量评估来处理所述匹配的空间特征。

23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中多个所述至少一个候选空间特征对应于单个空间特征。

24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中更新所述空间特征的数据库包括储存至少一个空间特征的至少一个假设。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括将所述数据库中的每个假设指派到多组假设中的至少一个组。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，其中每个假设取决于其与同一组中的其他假设的相似性而被指派到所述假设组中相应的一个组。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，其中每个组对应于所述区域的地理子部分。

28.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述方法还包括以多个节点空间特征和至少一个路径空间特征的形式处理所述匹配的空间特征。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，其中处理所述匹配的空间特征包括标识所述匹配的空间特征中的匹配的节点空间特征，并且将所述匹配的节点空间特征组合成单个节点。

30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括调整所述匹配的空间特征中的路径空间特征以符合经改变的节点空间特征。

31.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述空间特征的数据库包括与所述至少一个其他空间特征相关联的被储存的定位数据，并且处理所述匹配的特征包括处理所述被储存的定位数据。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括将所述收集到的定位数据的至少一部分储存在所述空间特征的数据库中。

33.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述定位数据接收自与至少一个移动设备相关联的至少一个定位模块。

34.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括与另一设备全部或部分地同步以下各项中的至少一项：所述收集到的定位数据、所述至少一个候选空间特征以及所述至少一个其他空间特征。

35.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括访问所述空间特征的数据库以帮助移动设备的位置服务。

36.一种包括处理器和相关联的存储器的数据处理系统，所述数据处理系统可操作用于更新空间特征的数据库，所述空间特征与室内一区域相关联，并且所述数据处理系统被编程以执行一种方法：

接收已经在所述区域内的多个位置处收集到的定位数据,所述定位数据由具有定位模块的一个或者多个移动终端接收，所述定位模块至少包括以下一种或者多种：全球导航卫星系统(GNSS)、Wi-Fi测距仪系统、计步器航位推算系统(PDR),所述定位数据包括以下至少一种或者多种：设备的经估计的当前位置，表示设备的当前行进方向的运动向量，以及与经估计的当前位置和/或运动向量相关联的时间参考；

处理所收集到的定位数据以标识与所述区域相关联的至少一个候选空间特征，所述至少一个候选空间特征与至少一个测量简档相关联，所述测量简档包括以下各项中的至少一项：电磁信号强度测量、与电磁信号源相关联的标识符、环境映射、距离测量、图像数据、声学数据、数据质量评估、传播模型参数以及路径损耗参数；

标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；

处理所述匹配的空间特征；以及

取决于对所述匹配的空间特征的所述的处理来更新所述空间特征的数据库。

37.一种储存用于促使数据处理系统更新空间特征的数据库的计算机程序代码的非瞬态计算机可读载体，所述空间特征与室内一区域相关联，所述数据处理系统包括处理器和相关联的存储器，并且所述计算机程序代码当被储存在所述存储器中并被所述处理器执行时，促使所述数据处理系统执行一种方法：

接收已经在所述区域内的多个位置处收集到的定位数据,所述定位数据由具有定位模块的一个或者多个移动终端接收，所述定位模块至少包括以下一种或者多种：全球导航卫星系统(GNSS)、Wi-Fi测距仪系统、计步器航位推算系统(PDR),所述定位数据包括以下至少一种或者多种：设备的经估计的当前位置，表示设备的当前行进方向的运动向量，以及与经估计的当前位置和/或运动向量相关联的时间参考；

处理所收集到的定位数据以标识与所述区域相关联的至少一个候选空间特征，所述至少一个候选空间特征与至少一个测量简档相关联，所述测量简档包括以下各项中的至少一项：电磁信号强度测量、与电磁信号源相关联的标识符、环境映射、距离测量、图像数据、声学数据、数据质量评估、传播模型参数以及路径损耗参数；

标识与所述至少一个候选空间特征对应的至少一个其他空间特征，所述至少一个其他空间特征和所述至少一个候选空间特征作为整体构成匹配的空间特征；

处理所述匹配的空间特征；以及

取决于对所述匹配的空间特征的所述的处理来更新所述空间特征的数据库。

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