CN107250830B - 用于定位的方法、设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及确定用户的装置的位置。在方法中,通过装置获得一个或多个无线信号的信号强度的信息和无线信号的信号强度分布的信息。信号强度的信息和信号强度分布的信息用于确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性。在所述方法中,可以使用表示建筑物中的信号强度分布的无线电地图。

Description

用于定位的方法、设备和系统
技术领域
所呈现的各实施例一般涉及确定用户的装置的位置。特别地,所呈现的各实施例涉及用于确定装置的位置的方法、用于位置确定的设备以及用于实现装置的位置的确定的计算机程序代码。
背景技术
本部分旨在提供权利要求中所记载的本发明的背景或环境。这里的说明书可能包括可以追求的构思,但不一定是先前构想或追求的构思。因此,除非本文中另有说明,否则本部分中所描述的内容不是本申请的说明书和权利要求书的现有技术,并且不应当由于包括在本部分中而被认为是现有技术。
主要在室外使用的诸如卫星定位系统(全球导航卫星系统,GNSS (例如,全球定位系统GPS、GLONASS、Galileo))和蜂窝定位技术的定位技术可能无法在室内提供能够在室外和室内实现无缝和均等的导航体验的性能。利用原先未针对室内使用情况而设计和指定的系统和信号,几米的定位精度、覆盖范围和楼层检测均难以达到令人满意的性能水平。默认情况下,基于卫星的无线电导航信号可能无法强有力地穿过许多建筑物的墙壁和屋顶而实现充足的信号接收,并且蜂窝信号可能具有太窄的带宽而难以精确测距。
一些室内专用解决方案基于所谓的伪卫星(GPS类短距离信标)、超声定位、低功耗(BTLE)信号和无线局域网(WLAN)指纹识别。
室外定位技术和室内定位技术可以互补。一方面,卫星定位系统可以在开阔领空中提供精确的室外定位,但是当用户更靠近建筑物时可能开始劣化。另一方面,室内定位技术通常可以比卫星定位系统更好地在建筑物内部和建筑物附近处提供准确的定位,并且当用户离开建筑物时会劣化。
发明内容
本发明的各实施例包括半导体芯片、方法、设备和包括其中存储的计算机程序的计算机可读介质,其特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中公开了本发明的各种实施例。
根据第一示例,一种用于定位的方法包括:
通过装置从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息;
从一个或多个接入点获得相应的无线信号的信号强度分布的信息;以及
使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性,并且
所述方法还包括以下a)或b):
a)针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性;
b)针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性。
还公开了一种设备,其包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的存储器,所述存储器和所述计算机程序代码配置为与所述至少一个处理器一起使所述设备至少执行以下操作:
通过装置获得一个或多个无线信号的信号强度的信息;
获得无线信号的信号强度分布的信息;以及
使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性。
还公开了一种在非暂时性计算机可读介质上实现的计算机程序产品,其包括计算机程序代码,所述计算机程序代码配置为当在至少一个处理器上执行时使得设备或系统:
通过装置获得一个或多个无线信号的信号强度的信息;
获得无线信号的信号强度分布的信息;以及
使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性。
根据第二示例,一种用于定位的设备包括:
用于通过装置从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息的部件;
用于从一个或多个接入点获得相应的无线信号的信号强度分布的信息的部件;以及
用于使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性的部件,并且
所述设备还包括以下a)或b):
a)用于针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和的部件,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
用于使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件;
b)用于针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差的部件,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
用于使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件。
根据第三示例,一种用于定位的系统至少包括:
用于从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息的装置;
一个或多个无线电地图,其包括来自一个或多个接入点的各自的无线信号的信号强度分布的信息;以及
可能性估计器,其适用于使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性,并且
所述系统还包括以下a)或b):
a)用于针对所述一个或多个无线电地图中的每一个计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和的部件;以及
用于使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件;
b)用于针对所述一个或多个无线电地图中的每一个计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差的部件;以及
用于使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件。
附图说明
在下文中,将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例,在附图中:
图1示出了根据实施例的设备;
图2示出了根据实施例的设备的布局;
图3示出了根据实施例的系统;
图4a示出了具有两个建筑物的简化环境;
图4b示出了两个接入点的覆盖区域的示例;
图5示出了数据包的示例;
图6示出了用户正在接近建筑物的示例情况;
图7a示出了根据实施例的设备的示例;
图7b示出了根据实施例的设备的射频前端的示例;
图8以流程图的形式示出了方法的实施例;以及
图9示出了无线电地图的测量数据的示例;
图10a和图10b示出了与两个建筑物相关联的室内区域和室外区域的示例;以及
图11以简化三维示图形式示出了与两个建筑物相关联的接入点的无线电图像的示例。
具体实施方式
图1和图2示出了根据实施例的设备。设备50是电子装置,例如,无线通信系统的移动终端或用户装备(例如,蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、平板电脑等)、照相机设备等。本申请所公开的实施例可以在能够接收无线信号并且能够执行定位或辅助定位的任何电子装置或设备中实施。电子装置或设备可连接至网络。设备50可以包括用于包含和保护装置的外壳30。设备50还可以包括显示器32(例如,液晶显示器或能够显示图像和/或视频的任何其它显示技术)。设备50还可包括键盘34。根据另一实施例,可以采用任何合适的数据接口机制或用户接口机制。例如,用户接口可以被实施为作为触敏显示器的一部分的虚拟键盘或数据录入系统。所述设备可包括扩音器36或任何合适的音频输入,所述音频输入可以是数字信号输入或模拟信号输入。设备50还可包括音频输入装置,所述音频输入装置可以是以下装置中的任何一种:耳机38、扬声器、或者模拟音频输出连接件或数字音频输出连接件。设备50还可以包括电池(根据另一实施例,所述装置可由任何合适的移动电源装置(比如,太阳能电池、燃料电池或发条发电机)供电)。所述设备可以包括能够记录或捕获图像和/或视频的相机42,或者所述设备可以连接至相机。根据实施例,设备50还可以包括用于与其它装置进行短距离视影通信的红外端口。根据实施例,设备50还可以包括任何合适的短距离通信解决方案(比如,蓝牙无线连接或USB/火线有线解决方案)。
设备50可以包括用于控制所述设备的控制器56或处理器。控制器56可以连接至存储器58,根据实施例,所述存储器58可以存储图像形式的数据和音频数据,和/或还可以存储用于在控制器56 上实施的指令。控制器56还可以连接至编码解码器电路54,所述编码解码器电路54适于对音频数据和/或视频数据执行编码和解码,或者适于辅助由控制器56执行的编码和解码。
设备50还可以包括读卡器48和智能卡46(例如,UICC和UICC 读卡器,它们用于提供用户信息并且适用于在网络上提供用于用户的认证和授权的认证信息)。
设备50可以包括连接至控制器的无线电接口电路52,无线电接口电路52适用于生成无线通信信号(例如,用于与蜂窝通信网络、无线通信系统或无线局域网通信的无线通信信号)。设备50还可以包括连接至无线电接口电路52的天线44,天线44用于将在无线电接口电路52处生成的射频信号传输至其它设备,并且用于从其它设备接收射频信号。图3示出包括根据实施例的多个设备、网络和网络元件的系统配置。系统10包括能够通过一个或多个网络进行通信的多个通信装置。系统10可以包括有线网络或无线网络的任意组合,所述有线网络或无线网络包括但不限于:无线蜂窝电话网络(比如, GSM、UMTS、CDMA网络等)、无线局域网(WLAN)(比如,由IEEE 802.x 标准中的任何一个定义的无线局域网)、蓝牙个人局域网、以太网局域网、令牌环局域网、广域网和互联网。
系统10可以包括适用于实施所呈现的实施例的有线通信装置和无线通信装置或者设备50。例如,图3中所示系统示出了移动电话网络11和互联网28的表示。至互联网28的连接可以包括但不限于长距离无线连接、短距离无线连接和各种有线连接,所述各种有线连接包括但不限于电话线、电缆线、电力线和类似的通信途径。
系统10中所示的示例通信装置可以包括但不限于电子装置或设备50、个人数字助理(PDA)和移动电话14的组合、PDA 16、综合消息装置(IMD)18、台式计算机20、笔记本计算机22、数字相机 12。设备50可以是静止的,或者当设备50由正在移动的个人所携带时,设备50可以是可移动的。还可以以传输模式来设置设备50。
一些其它设备可以发送和接收电话和消息,并且通过到基站24 的无线连接25来与服务供应商通信。基站24可以连接至网络服务器 26,所述网络服务器26允许电话网络11和互联网28之间的通信。所述系统可以包括附加的通信装置和各种类型的通信装置。
通信装置可以使用各种传输技术来通信,所述传输技术包括但不限于码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、通用移动通信系统(UMTS)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、传输控制协议-网际协议(TCP-IP)、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、电子邮件、即时消息服务(IMS)、蓝牙、IEEE 802.11和任何类似的无线通信技术。实施本发明的各实施例所涉及的通信装置可以使用各种介质来通信,所述介质包括但不限于红外、激光、电缆连接或任何合适的连接。
在下文中,参照图4a、图4b和图5更详细地公开了用于获得建筑物的无线电地图的信息的示例实施例。在本说明书中,无线电地图还可以被称之为覆盖图或服务区图。
图4a示出了这样一种简化的环境,该环境中设置了两个建筑物 100、101,并且这些建筑物100、101周围存在一些室外空间102。在该非限制性示例中,第一建筑物100具有五个楼层,第二建筑物 101具有三个楼层。然而,应当注意,这些仅是示例,并且在不同的环境中建筑物、楼层等的实际数量可以变化。
可以通过利用环境中的若干信号强度测量的结果来形成无线电地图。例如,系统的管理员可以使用能够测量无线传输站(比如,位于建筑物100、101内部的接入点103(AP_1,...AP_n))的信号强度的装置104。例如,可以如下地测量信号强度。装置300的通信接口322可以包括无线电前端330,所述无线电前端330可用于接收无线(无线电)信号。根据实施例,图7b中以简化框图的形式示出了无线电前端330。所接收的无线电信号可以穿过带通滤波器332和降频转换器334,以将所接收的无线电信号转换为中频信号或基带信号。转换后的信号的振幅可以例如通过模数转换器336被转换成数字值。随后,数字值可被用于计算例如接收信号的功率。可以例如通过 RSSI测量元件322来执行计算。因此,功率值可以指示接收信号强度。根据实施例,装置300可能够将所测量的信号强度指示为所谓的 RSSI值(接收信号强度指示器)。
无线电地图可以包括这样一种网格点,其可以基于所测量的信号强度值而形成。网格点可以与网格点的识别信息和位置信息相关联。例如,网格点可以与建筑物id、楼层id、纬度和经度、接入点id 等相关联。不同的观测(测量)信号强度值可以表示不同的网格点。然而,如果已经在相同或几乎相同的位置处测得两个或更多个信号强度值,则可以组合这些测量值来表示一个网格点。这种组合可以是例如测量值的平均值或均值。还可能的是,两个或更多个网格点可以位于相同的位置处,但是表示不同接入点的信号强度值。
图11以简化三维示图形式示出了与两个建筑物相关联的接入点的信号强度的示例。在本示例中,第一接入点AP1位于第一建筑物 100中,第二接入点AP2位于第二建筑物101中。方形916、918表示不同位置处的接入点的信号强度分布。这些信号强度分布也可以被称为无线电图像。在本示例中,不仅仅可以在第二建筑物101的若干楼层处接收第二接入点AP2的信号,还可以在两个建筑物100、101 之间的室外区域914中以及在第一建筑物100内的一些位置处接收第二接入点AP2的信号。相应地,不仅可以在第一建筑物100的若干楼层处接收第一接入点AP1的信号,还可以在两个建筑物100、101之间的室外区域914中接收第一接入点AP1的信号。具有实线边的矩形表示第一接入点AP1的信号强度分布,具有虚线边的矩形表示第二接入点AP2的信号强度分布。矩形916、918中的散列线(hash l ine) 的密度表示信号强度分布,因此密集的散列线相对于较不密集的散列线表示更大的信号强度。然而,应当注意,在实际情况下,信号强度分布可以不以矩形的形式出现,还可以以更可变的形式出现,此外,尽管图11的矩形916、918内的散列线密度是恒定的,但是这个区域内的信号强度可以不是恒定的。
接入点可以是使得可以测量/计算信号强度的可能性的任何类型/种类的发射器(例如,WiFi、蓝牙低功耗(BLE)、蜂窝站、伪卫星数字TV等)。
装置104还能够以某种精度确定装置的位置,或者装置的用户可以将位置输入至装置104。当装置已经扫描了预定频率范围以查明装置104的当前位置处的哪些接入点103是可用的并且查明该位置处的接入点103的信号强度时,装置104可形成这些测量结果的数据包 200,并且将该数据包200发送至例如服务器105。图5示出了数据包200的示例。数据包200可以包括建筑物标识符201、装置当前所处的建筑物的楼层的指示202、装置的地理位置(例如,纬度和经度) 203、测量的时间戳204以及一个或多个记录205,所述记录205包括接入点103的标识符206和接入点103的测量信号强度值207。例如,如果装置104能够在当前位置处从八个不同的接入点接收信号,则数据包200可以包括八个数据记录205(每个接入点一个数据记录)。当装置移动至建筑物中的另一位置处时,可以重复上述步骤,由此可以分别形成新的数据包200并将新的数据包200发送至服务器105。
根据实施例,接入点的标识符206可以是对于每个接入点来说的唯一的标识符。这种标识符的示例是介质访问控制地址(MAC地址),但是也可以使用能够将接入点彼此区分开来的其它标识符。
根据实施例,如果不同接入点彼此远离,则可以将相同的接入点的标识符206用于这些不同的接入点。
可以在建筑物中的装置的许多不同位置通过许多不同的装置重复上述测量,以便可以得到大量的测量结果。还可以在建筑物的外面执行测量,其中,数据包还可以指示在建筑物的外面执行的测量。此外或作为替代,服务器105可以具有关于建筑物的结构的信息(例如,建筑物的墙壁的位置等),其中,可以使用地理位置信息来表明是在建筑物的内部还是外部完成的测量。
例如,可以基于测量结果来获得无线电地图,以便确定可以接收接入点的信号的范围,并且确定某些位置处(例如,测量点处)的接入点的信号强度。该范围也可以被称为接入点的覆盖区或服务区。图4b示出了在其中描绘两个接入点AP1、AP2的覆盖区的示例。
根据实施例,除了服务器105或作为服务器105的替代,装置 104可以形成无线电地图,并且将这些无线电地图存储到装置的存储器中和/或将这些无线电地图发送至服务器105。
还可以在形成无线电地图之后执行测量,其中,可以基于测量来更新无线电地图,其中,也可以改进无线电地图的可靠性和/或精度。
换句话说,所观察到的接收信号强度测量(RSS)可以用于获得建筑物的接入点的信号强度分布的信息,并且可以用于形成二维无线电地图,从而能够捕获室内无线电传播环境的动态。
如果消费装置配备了启动信号强度数据收集例如作为后台进程 (可能仅在用户许可下)的必要功能,则可以经由众包来收集大量的室内信号强度测量数据。也可以使用志愿者来调查场所(建筑物),并在受人们欢迎的地点和场所中使覆盖范围全局提升。
根据实施例,可以为一个建筑物形成几个无线电地图。例如,可以为建筑物的每个楼层形成一个无线电地图。也可能有一个或多个室外无线电地图。换句话说,一些接入点的覆盖区域也可以包括建筑物外的一些区域。因此,这些区域可以呈现在一个或多个室外无线电地图中,或者这些区域可以被视为表示虚拟室外建筑物。
建筑物的一些接入点的信号也可以在建筑物的多于一个的楼层和/或在多于一个的建筑物(例如,在接入点所在的楼层上方和/或下方的一个或多个楼层中,和/或在彼此接近的两个建筑物中)中是可接收的。因此,可以在多于一个的无线电地图中表示接入点。
在下文中,根据实施例并且参考图6、图7a和图8来说明无线电地图的使用。假设:用户正在接近图6的第一建筑物100,并且他携带能够接收无线局域网(WLAN,例如WiFiTM)、蓝牙信标和/或位于第一建筑物100内的另一接入点103的信号的装置300。装置300 的信号强度测量元件302(图7a)可以对特定频率范围进行扫描以确定装置300是否处于附近的一个或多个接入点103的覆盖范围内(图8中的块802)。如果信号强度测量元件302检测到一个或多个接入点103的信号,则信号强度测量元件302检查可用接入点103的身份 (块804)并测量信号强度。无线电地图分析器304可以检查装置300 在能够找到接入点的覆盖范围信息的存储器中是否具有一个或多个无线电地图(块806)。如果存储器中存在一个或多个这样的无线电地图,则可以例如通过建筑物确定元件306来检查无线电地图(808)。另一方面,如果检查显示没有与该特定接入点相关联的无线电地图,则装置300例如可以从服务器105请求这样的地图(810)。如果无线电地图可用于服务器105,则服务器105可以将该无线电地图发送到装置300。如果没有与接入点相关联的无线电地图可用,则装置300 可以根据进一步分析忽略该接入点,并且尝试使用装置300能够接收其信号的一个或多个其它接入点。
信号强度测量可以例如表示为无线电扫描报告,所述无线电扫描报告包括例如所测量的接入点的指示和接入点的所测量的信号强度。然而,应注意的是,有许多不同的方法来通知信号强度测量结果用于进一步分析。
可以检查无线电扫描报告以找出装置300已经听到哪些接入点。然后,可以检查无线电地图以找出接入点表示在哪个(些)无线电地图中,其中,这种无线电地图可以用于评估装置300是否可能位于建筑物内部或外部,以及装置300有可能位于建筑物的哪个楼层中。为了执行评估,建筑物确定元件306可以使用关于接入点的身份的信息和无线电地图的对应接入点信息来获得指示装置300是否处于与无线电地图相关联的位置处的概率或某个其它值。例如,如果无线电扫描报告表明了装置300已经能够测量第一接入点AP1、第二接入点AP2 和第三接入点AP3的信号强度,并且如果第一无线电地图指示第一接入点AP1和第二接入点AP2覆盖第一建筑物100的至少第一楼层F1,则可以推断出装置300可能位于第一建筑物的第一楼层中的概率。如果第二无线电地图指示第一接入点AP1和第三接入点AP3覆盖第一建筑物100的至少第二楼层F2,则还可以推断出装置300可能位于第一建筑物的第二楼层中的概率。此外,也可以存在室外无线电地图,其例如指示第一接入点AP1覆盖在第一建筑物外部的区域,其中,建筑物确定元件306还可以推断出装置300可能位于第一建筑物100的外部。
可以将通过建筑物确定元件306获得的结果提供给建筑物可能性估计器308。建筑物可能性估计器308可以计算不同选项的不同可能性(812)。例如,建筑物可能性估计器308可以计算装置300处于第一建筑物的第一楼层中的可能性以及装置300处于第一建筑物的第二楼层的可能性,以及装置300处于第一建筑物外面的可能性。可能性计算可以基于例如匹配(测量)的接入点的数量、接收的信号强度的差值之和,并且可能在计算中使用的一些权重。
图7a还描绘了装置300可能具有的一些其它部件,但是在实际实施方式中,可不存在这些部件中的一些,和/或装置300可具有未在图7a中示出的一些其它装置。处理器316可以负责控制装置300 的操作或装置300的某些部件的操作。存储器318可以用于存储信息、程序代码和/或其它数据。通信接口322可用于与诸如服务器105、接入点103之类的其它装置通信。定位接收器320可以利用来自定位卫星的信号、无线局域网的信号、蜂窝网络的信号和/或一些其它信号来确定装置300的位置。例如,可以使用装置300在室内还是室外的确定来控制定位接收器320使用适当的定位设备(室内/室外定位)。
这里还应当注意,块302至块314中的一些可以被实现为分离的电路或实现为处理器316的程序代码或实现为所述分离的电路和所述程序代码两者。
在下文中,参考图9更详细地描述计算接收信号强度差的和的示例。图9示出了无线电地图900的示例,其中,示出了第一接入点 AP1的覆盖区域902以及一些测量点(圆圈906)及它们的相关联的信号强度测量值(例如,以dBm为单位),并且,相应地,示出了第二接入点AP2的覆盖区域904以及一些测量点(方块908)及它们的相关联的信号强度测量值(以dBm为单位)。图9还示出了建筑物 100的外壁110,并且作为示例,示出了当执行建筑物确定时装置300 可能位于的位置。建筑物可能性估计器308可以计算第一接入点AP1 的测量信号强度值和与第一无线电地图的测量点相关联的第一接入点AP1的信号强度测量值的部分或全部之间的差值,并且将这些差值加在一起。类似地,建筑物可能性估计器308可以计算第二接入点 AP2的测量信号强度值和与第一无线电地图的测量点相关联的第二接入点AP2的信号强度测量值的部分或全部之间的差值,并且将这些差值加在一起。
可以使用差值之和的值来确定装置处于第一建筑物100的第一楼层FL1中的可能性。此外,在可能性确定中,也可以将匹配的接入点的数量与差值之和的值一起使用。在实施例中,可以使用一些权重。例如,差值之和的值可以比匹配的接入点的数量具有更大的权重,反之亦然。
也可以对其它无线电地图重复上述操作(814),以获得每个被检查的无线电地图(建筑物)的可能性值。然后,可能性值中最可能性值可以表示装置300位于建筑物内部(或外部)的估计。
根据实施例,移动窗口计算元件310可以用于使用如下文中所述的所谓的移动窗口原理来组合可能性值(816)。移动窗口的长度可以是N个样本,其中,在计算中应使用N个最新可能性值。每当可得到新的信号强度测量结果时,可以重复计算。换句话说,移动窗口计算元件对基于最新的信号强度测量和先前的N-1个信号强度测量而计算的可能性进行组合。如果最新的测量是第一次测量,则可以用先前的值填充其它N-1个值。移动窗口计算元件310可以在计算中使用例如以下等式:
其中,可能性_向量包含先前N次测量的建筑物的可能性值,可用性_ 向量表示在以前的测量中是否存在建筑物。可用性向量可以包含值0 或1。值“1”指示在测量中听到建筑物,值“0”指示测量中没有听到建筑物。等式中的因子1/N是归一化常数。在实施例中,N的值可以是5,但是也可以使用其它值代替。
建筑物估计器312可以获取移动窗口计算元件310的输出,并且确定装置300的建筑物(818)。用于估计建筑物的一种可能性是选择具有最大可能性值的建筑物。
下面说明了建筑物估计的一个示例。表1和表2中分别示出了图4a中所示的建筑物的模拟的可能性_矢量和可用性_矢量。
表1:建筑物_可能性_向量的值的示例
测量 1 2 3 4 5
建筑物1 0.5 0.3 0.4 0.5 0.4
虚拟室外建筑物 0.2 0.4 0.3 0.4 0.5
建筑物3 0.3 0.0 0.2 0.2 0.0
表2:可用性_建筑物_向量的值的示例
测量 1 2 3 4 5
建筑物1 1 1 1 1 1
虚拟室外建筑物 1 1 1 1 1
建筑物3 1 0 1 1 0
利用上述等式使用建筑物_可能性_向量的向量和可用性_建筑物_向量的向量来获得建筑物的可能性值。在计算建筑物_可能性之后,可以使用建筑物的最大可能性值来确定用户的建筑物。根据表1和表 2中的值并且使用等式1(N=5),可能性值如下:建筑物1=0.42;虚拟室外建筑物=0.36;建筑物3=0.14。由此,可以估计用户处于建筑物1中。类似地,当室外建筑物的可能性值高于其它建筑物时,可以估计室外建筑物。
作为另一示例,假定已经基于信号强度测量和无线电地图获得了以下可能性。
表3:建筑物_可能性_向量的值的另一示例
表4:可用性_建筑物_向量的值的示例
测量 1 2 3 4 5
建筑物1 1 1 1 1 1
虚拟室外建筑物 1 1 1 1 1
建筑物3 1 0 1 1 0
建筑物4 1 0 1 1 1
建筑物2 1 1 1 1 1
根据表3和表4中的值并且使用等式1(N=5),可能性值如下:建筑物1=0.4;虚拟室外建筑物=0.14;建筑物3=0.14;建筑物 4=0.1;建筑物2=0.42。因此,可以估计用户处于建筑物2中。
根据实施例,代替上述差值的和,可以使用接入点的测量信号强度值和与无线电地图的测量点相关联的该接入点的信号强度测量值之间的最小差来获得可能性值。
可能存在装置300能够从来自多于一个建筑物的接入点接收信号的情况。因此,在确定装置300的位置(内部或外部)时,装置 300还可以使用与两个或更多个建筑物相关联的无线电地图。
在实施例中,可以不计算不同建筑物的各个可能性值,但是可以计算可以观察各个信号强度测量的所有可能建筑物、楼层和室外区域处的位置的一个归一化可能性值。当计算这样的可能性时,可能性到达其最大值的点可以确定建筑物、楼层和水平位置。
应该注意的是,由无线电地图指示的室内区域和室外区域无需与物理建筑物的实际边界完全相符,但边界可以是人为的。例如,物理建筑物可以例如由两个或更多个室内区域表示。此外,建筑物的室内区域也可以是彼此接近的两个或更多个建筑物的组合。因此,可能发生的是:虽然装置300实际上处于这些建筑物之外,但该确定可以提供该装置处于室内的指示。这些在图10a和图10b中示出,其中描绘了两个建筑物100、101。线910描绘了室外区域912和室内区域 914之间的虚拟边界。在图10a的示例中,建筑物100、101由两个室内区域表示,并且在图10b的示例中,建筑物100、101被一个室内区域覆盖。因此,本说明书中使用的术语“建筑物”不一定与实际建筑物一致,其也可被视为虚拟建筑物。相应地,在本说明书中也可以将室外区域称为虚拟室外建筑物。
所确定的装置300是否处于虚拟建筑物(室内区域)内或室外 (虚拟室外建筑物)内的信息可以被提供给位置确定元件314,所述位置确定元件314可以是装置300的一部分或是外部装置或外部服务。然后,位置确定元件314可以决定是使用例如基于卫星的定位、基于网络的定位等还是使用室内定位(比如,基于无线局域网接入点、 信标等的定位方法),或使用两者。例如,如果确定装置300处于室外,则可以使用基于卫星的定位。
如果确定装置300处于建筑物内部,则位置确定元件314可以切断可能的基于卫星定位的装备,这可以降低装置300的功耗。
在某些情况下,即使装置300处于建筑物内,建筑物的结构也可以允许使用基于卫星的定位。例如,当装置处于是两栋建筑之间的玻璃覆盖的走廊处时就是这样的情况。由此,可以以如下这样的方式形成走廊的无线电地图,所述方式是将走廊标记为表示室外空间(即,虚拟室外建筑物)。
通过收集建筑物和相关的室外建筑物中的无线电测量,可以有效地确定建筑物内部或外部的用户状态,并且可以改善室外定位技术和室内定位技术之间的无缝越区切换。
为了利用内部/外部建筑物检测的上述原理,装置300不需要具有其位置的任何先前信息,而是可以基于无线电地图和接入点的身份来进行检测。此外,当无线电地图基于实际信号测量并且以某种精度已知测量的位置时,也不需要接入点的确切位置。
然而,例如基于GPS定位和/或基于蜂窝的定位,装置300可以以某种精度具有关于当前位置的信息。装置300还可以具有关于针对环境是否存在一个或多个无线电地图的信息,或者装置300可以与服务器105通信以获得为环境创建的无线电地图。这可以基于装置的当前地理位置或者基于装置300能够从其接收信号的接入点103的身份信息而推断出来。
根据实施例,也可以例如通过服务器105在装置300的外部执行上述计算的一些或全部。由此,装置300例如向服务器105发送信号强度测量。然后,服务器105可以将确定的位置(室内/室外)发送到装置300,装置300可以在进一步处理中利用该信息,就好像是通过装置300完成的确定似的。
相应地,所谓的云也可以用于确定装置300的位置。这样的云可以包括用于存储无线电地图的存储装备、用于执行上述计算的一些或全部的计算装备、使得云的不同元件与装置300之间能够进行信息传输的通信装备等。
根据实施例,可以以其它方式执行测量的部分或全部,即,一个或多个接入点可以测量装置300的信号强度,并且在室内/室外确定是由服务器105执行的情况下将信息发送到服务器105,或者在室内/室外确定是由装置300执行的情况下将该信息发送至装置300。这些测量结果可以揭示哪些接入点可以接收由装置300传输的信号,其中,它们提供与由装置300执行的测量类似的信息。
由于可以选择/融合最佳技术以提供用户的定位,所以室内/室外检测方法可以提高用户定位的准确性。此外,通过检测用户在室外,可以在从一个建筑物到另一建筑物的过渡时段中融合GNSS估计,以进行非常平滑的转换。即使建筑物信息在观测中已经完全丢失,如果已经存在用于建筑物的足够质量的无线电地图,也可以在正确的建筑物上分配众包测量数据。
可以借助位于存储器中并使相关设备执行本发明的计算机程序代码来实施本发明的各种实施例。例如,装置可以包括:用于处理、接收和传输数据的电路和电子部件;存储器中的计算机程序代码;以及处理器,当运行计算机程序代码时,其使装置执行实施例的特征。此外,诸如服务器的网络装置可以包括:用于处理、接收和传输数据的电路和电子部件;存储器中的计算机程序代码;以及处理器,当运行计算机程序代码时,其使网络装置执行实施例的特征。
如上所述,图8是根据示例实施例的方法的示例流程图。应当理解,可以通过各种装置(例如,硬件、固件、处理器、电路和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其它装置) 来实现流程图的每个块以及流程图中的块的组合。
例如,上述步骤中的一个或多个可以通过计算机程序指令来实现。就这一点而言,实现上述步骤的计算机程序指令可以由采用本发明的实施例的设备300的存储器装置318来存储,并且由所述设备中的处理器316来执行。如将理解的,任何这样的计算机程序指令可以被加载到计算机或其它可编程设备(例如,硬件)上以形成机器,使得所得到的计算机或其它可编程设备实现用于实施流程图块中所指定的功能的机制。
这些计算机程序指令还可以存储在可以以特定方式引导计算机或其它可编程设备工作的非暂时性计算机可读存储器(与诸如载波或电磁信号的传输介质相反)中,使得存储在计算机可读存储器中的指令产生这样一种成品,执行所述成品实施在流程图中所指定的功能。计算机程序指令还可以被加载到计算机或其它可编程设备上,以使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作以产生计算机实施的处理,使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施流程图块中所指定的功能的操作。因此,当执行图8的操作时,图8 的操作将计算机或处理电路转换成被配置为执行本发明的示例实施例的特定机器。
因此,图8的操作定义了用于配置计算机或处理电路(例如,处理器)以执行示例实施例的算法。在一些情况下,通用计算机可以配置为(例如,经由处理器的配置)执行图8所示的功能,从而将通用计算机变换成被配置为执行示例实施例的特定机器。
因此,流程图的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的操作的组合和用于执行指定功能的程序指令。还将理解,流程图中的一个或多个块以及流程图中的块的组合可以由执行指定功能或操作的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
在一些实施例中,可以修改或进一步扩增上述操作中的某些操作。此外,在一些实施例中,可以包括额外的可选操作。可以以任何顺序和任何组合执行上述操作的修改、添加或扩增。
本领域所属技术人员受益于前述描述和相关附图中所呈现的教导将会想到这里描述的发明的许多修改例和其它实施例。因此,应当理解,本发明不限于所公开的具体实施例,并且修改例和其它实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。尽管这里采用了具体的术语,但这些术语仅在通用和描述性意义上使用,而不是为了限制的目的。

Claims (29)

1.一种用于定位的方法,包括:
通过装置从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息;
从一个或多个接入点获得相应的无线信号的信号强度分布的信息;以及
使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性,并且
所述方法还包括以下a)或b):
a)针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性;
b)针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性。
2.根据权利要求1所述的方法,所述区域表示室内区域,其中,所述方法包括:
确定所述装置处于室内的第一可能性。
3.根据权利要求1所述的方法,所述区域表示室外区域,其中,所述方法包括:
确定所述装置处于室外的第二可能性。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定所述装置处于室内的第一可能性;
确定所述装置处于室外的第二可能性;
如果第一可能性大于第二可能性,则推断出所述装置处于室内,或者
如果第二可能性大于第一可能性,则推断出所述装置处于室外。
5.根据权利要求4所述的方法,所述室内区域覆盖两个以上的建筑物,其中,所述方法还包括:
如果推断出所述装置处于室内,则确定所述装置在哪个建筑物中。
6.根据权利要求1所述的方法,还包括:
获得所述一个或多个接入点的身份的信息;以及
使用所述身份来找出包括所述一个或多个接入点的信号强度分布的信息的一个或多个无线电地图。
7.根据权利要求6所述的方法,还包括:
如果无法找到包括所述一个或多个接入点中的接入点的信号强度分布的信息的无线电地图,则根据进一步分析将该接入点排除。
8.根据权利要求6所述的方法,其中,所述一个或多个无线电地图包括关于多个信号强度测量的信息。
9.根据权利要求6所述的方法,还包括:
检查无线电地图是否存储在所述装置中;以及
如果所述检查表明所述无线电地图未存储在所述装置中,则从服务器请求所述无线电地图。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述无线信号是无线局域网信号、蓝牙信号、蓝牙低功耗信号、蜂窝信号、伪卫星信号和数字电视信号中的一个。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述区域是由形成室内区域的一个或多个建筑物而形成的。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,无线电地图覆盖所述一个或多个建筑物和一部分室外区域。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,为所述一个或多个建筑物的每个楼层形成无线电地图。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,将基于最新获得的信号强度测量而计算的可能性和基于先前获得的信号强度测量而计算的可能性组合。
15.一种用于定位的设备,包括:用于通过装置从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息的部件;
用于从一个或多个接入点获得相应的无线信号的信号强度分布的信息的部件;以及
用于使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性的部件,并且
所述设备还包括以下a)或b):
a)用于针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和的部件,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
用于使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件;
b)用于针对多个无线电地图中的每个无线电地图计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差的部件,其中所述多个无线电地图中的每个无线电地图包括关于多个所述信号强度测量的信息;以及
用于使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件。
16.根据权利要求15所述的设备,所述区域表示室内区域,其中,所述设备包括:
用于确定所述装置处于室内的第一可能性的部件。
17.根据权利要求15所述的设备,所述区域表示室外区域,其中,所述设备包括:
用于确定所述装置处于室外的第二可能性的部件。
18.根据权利要求15所述的设备,还包括:
用于确定所述装置处于室内的第一可能性的部件;
用于确定所述装置处于室外的第二可能性的部件;
用于在第一可能性大于第二可能性时推断出所述装置处于室内的部件,或者
用于在第二可能性大于第一可能性时推断出所述装置处于室外的部件。
19.根据权利要求18所述的设备,所述室内区域覆盖两个以上的建筑物,其中,所述设备还包括:
用于在推断出所述装置处于室内时确定所述装置在哪个建筑物中的部件。
20.根据权利要求15所述的设备,还包括:
用于获得一个或多个接入点的身份的信息的部件;以及
用于使用所述身份来找出包括所述一个或多个接入点的信号强度分布的信息的一个或多个无线电地图的部件。
21.根据权利要求20所述的设备,还包括:
用于在无法找到包括所述一个或多个接入点中的接入点的信号强度分布的信息的无线电地图时根据进一步分析将该接入点排除的部件。
22.根据权利要求20所述的设备,其中,所述一个或多个无线电地图包括关于多个信号强度测量的信息。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的设备,还包括:
用于检查无线电地图是否存储在所述装置中的部件;以及
用于在所述检查表明所述无线电地图未存储在所述装置中时从服务器请求所述无线电地图的部件。
24.根据权利要求15所述的设备,其中,用于获得信号强度的信息的部件包括用于接收无线信号的部件,所述无线信号是无线局域网信号、蓝牙信号、蓝牙低功耗信号、蜂窝信号、伪卫星信号和数字电视信号中的一个。
25.根据权利要求15所述的设备,其中,所述区域是由形成室内区域的一个或多个建筑物而形成的。
26.根据权利要求25所述的设备,其中,无线电地图覆盖所述一个或多个建筑物和一部分室外区域。
27.根据权利要求25所述的设备,其中,为所述一个或多个建筑物的每个楼层形成无线电地图。
28.根据权利要求15所述的设备,其中,将基于最新获得的信号强度测量而计算的可能性和基于先前获得的信号强度测量而计算的可能性组合。
29.一种用于定位的系统,至少包括:
用于从一个或多个接入点获得相应的一个或多个无线信号的信号强度的信息的装置;
一个或多个无线电地图,其包括来自一个或多个接入点的各自的无线信号的信号强度分布的信息;以及
可能性估计器,其适用于使用所述信号强度的信息和所述信号强度分布的信息来确定所述装置是否处于区域内的至少一个可能性,并且
所述系统还包括以下a)或b):
a)用于针对所述一个或多个无线电地图中的每一个计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的差值之和的部件;以及
用于使用相应的所述差值之和来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件;
b)用于针对所述一个或多个无线电地图中的每一个计算所述信号强度和所述无线电地图的各信号强度测量之间的最小差的部件;以及
用于使用相应的所述最小差来确定哪个无线电地图提供了所述装置处于由该无线电地图表示的区域内的最大可能性的部件。
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