CN107250831B - 提供移动装置的前进方向的指示 - Google Patents

提供移动装置的前进方向的指示 Download PDF

Info

Publication number
CN107250831B
CN107250831B CN201580076273.7A CN201580076273A CN107250831B CN 107250831 B CN107250831 B CN 107250831B CN 201580076273 A CN201580076273 A CN 201580076273A CN 107250831 B CN107250831 B CN 107250831B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heading
mobile device
estimated
estimating
location
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580076273.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107250831A (zh
Inventor
穆罕默德·伊尔沙恩·坎
亚里·叙耶林内
帕维尔·伊万诺夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Here Global BV
Original Assignee
Here Global BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Here Global BV filed Critical Here Global BV
Publication of CN107250831A publication Critical patent/CN107250831A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107250831B publication Critical patent/CN107250831B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0247—Determining attitude
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/025—Services making use of location information using location based information parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0236—Assistance data, e.g. base station almanac

Abstract

一种设备基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向(201)。该设备基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及计算预定数量的所估计的前进方向的标准偏差(202)。该设备基于计算出的所估计的前进方向的标准偏差来确定是否认为平均前进方向有效(203)。最终，仅在平均前进方向被认为有效的情况下将平均前进方向的指示提供为移动装置的当前前进方向的指示来由特定应用程序使用(204)。

Description

提供移动装置的前进方向的指示
技术领域
本发明涉及定位领域，更具体地，提供移动装置的前进方向的指示。
背景技术
主要用于户外的基于卫星信号的定位技术通常不适于在用于室内定位时带来满意的性能，因为全球导航卫星系统(GNSS)(如全球定位系统(GPS))的卫星信号不能足够强地穿透墙壁和屋顶以用于室内充足的信号接收。因此，这些定位技术不能在室内带来能够在户外和室内实现无缝、等同和准确的导航体验的性能。
因此，过去几年来，已经开发并商业部署了几种用于室内定位的专用解决方案。示例包括作为基于地面的类GPS的短距离信标的基于伪卫星的解决方案、超声定位解决方案、基于蓝牙低能量(BTLE)的定位解决方案和基于无线局域网(WLAN)的定位解决方案。
基于WLAN的定位解决方案例如可以分为两个阶段：训练阶段和定位阶段。
在训练阶段，收集学习数据。可以以基于移动装置的测量的指纹的形式收集数据。指纹可以包含地点估计和取自无线电接口的测量。地点估计可以是例如基于GNSS、基于传感器或手动输入的。取自无线电接口的测量可以包括例如测量的无线电信号强度和发送无线电信号的WLAN接入点的标识。训练可以是持续的后台处理，其中大量消费者的移动装置持续向服务器报告所测量的数据。如果消费者的装置配备了所需的功能，则消费者可能会同意参与此类数据收集。这种方法也被称为众包(crowd-sourcing)。可替代地或另外地，移动装置可用于以系统化的方式收集指纹。收集的指纹数据可以上传到服务器或云中的数据库，其中可以运行算法以生成用于定位目的的WLAN接入点的模型。
在定位阶段，移动装置可以基于取自无线电接口的自身测量以及基于可从训练阶段获得的数据或数据的子集来估计其当前位置。已经在训练阶段生成的模型或模型的部分可以被传送到移动装置以用于位置确定。
可替代地，可以将模型存储在定位服务器中，移动装置可以连接到该定位服务器以获得位置信息。除了移动装置的当前地点之外，可以在定位阶段使用可用数据来估计其他位置相关信息，比如移动装置的速度和前进方向。
类似的方法可以用于基于其他类型的地面通信节点或不同类型的地面通信节点的组合的定位。
发明内容
根据本发明的方法的示例实施例包括：由至少一个设备执行的基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向。该方法还包括基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及计算预定数量的所估计的前进方向的标准偏差。该方法还包括基于所计算的估计的前进方向的标准偏差来确定是否要将平均前进方向认为是有效的。该方法还包括仅在确定将平均前进方向认为是有效的情况下提供平均前进方向的指示作为移动装置的当前前进方向的指示来用于特定应用程序。
根据本发明的第一设备的示例实施例包括用于执行所呈现的示例方法的任何实施例的动作的构件。
第一设备的构件可以用硬件和/或软件来实现。它们可以包括例如用于执行实现所需功能的计算机程序代码的处理器、存储程序代码的存储器或以上两者。可替代地，它们可以包括例如被设计为实现(例如在诸如集成电路的芯片组或芯片中实现)所需功能的电路。
根据本发明的第二设备的示例实施例包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被构造为利用所述至少一个处理器使所述设备至少执行所呈现的示例方法的任何实施例的动作。
所描述的设备中的任一个可以仅包括所指示的组件或一个或多个附加组件。
此外，呈现了一种系统的示例实施例，其包括任何呈现的示例设备的任何实施例。该设备是移动装置和服务器之一。在该设备是移动装置的情况下，系统还包括服务器；并且在该设备是服务器的情况下，系统还包括移动装置。可选地，系统还可以包括各种其他组件。
此外，呈现了一种存储有计算机程序代码的非暂时性计算机可读存储介质的示例实施例。当计算机程序代码由处理器执行时，就会使设备执行所呈现的示例方法的任何实施例的动作。
计算机可读存储介质可以是例如磁盘或存储器等。计算机程序代码可以以编码计算机可读存储介质的指令的形式存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质可以用于参与装置的操作(比如计算机的内部或外部硬盘)，或者用于分配程序代码(比如光盘)。
应当理解，计算机程序代码本身的任何实施例也应当认为是本发明的示例实施例。计算机程序代码也可以分配到几个计算机可读存储介质中。
在某些实施例中，所呈现的方法中的任何一种为信息提供方法，并且所呈现的第一设备中的任何一个为信息提供设备。在某些实施例中，所呈现的第一设备的构件为处理构件。
在某些实施例中，所呈现的方法中的任何一种是用于提供移动装置的前进方向的指示的方法。在某一实施例中，所呈现的第一设备中的任何一个为用于移动装置的前进方向的指示的设备。
应当理解，为特定示例性实施例呈现的任何特征也可以与任何类别的任何其它描述的示例性实施例组合使用。
此外，应当理解，本发明在本节中的呈现仅仅是示例性的而且是非限制性的。
通过结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其它特征将变得显而易见。然而，应当理解，附图仅被设计用于说明的目的，而不是作为对本发明的限制的定义，对此应当参考所附权利要求。应当进一步理解，附图不是按比例绘制的，并且它们仅仅意在概念地示出本文所述的结构和过程。
附图说明
图1是设备的示例实施例的示意性框图；
图2是示出方法的示例实施例的流程图；
图3是系统的第一示例实施例的示意性框图；
图4是示出图3的系统中的示例操作的流程图；
图5是系统的第二示例实施例的示意性框图；
图6是示出图5的系统中的示例操作的流程图；
图7是示出消除前进方向范围的边界处的不连续性的影响的流程图；
图8是示出卡尔曼滤波器操作的流程图；
图9是设备的示例实施例的示意性框图；
图10是设备的示例实施例的示意性框图；以及
图11示意性地示出了可移动存储装置的示例。
具体实施方式
图1是根据本发明的设备100的示例实施例的示意性框图；设备100包括处理器101以及连接至处理器101的存储器102。存储器102存储计算机程序代码，其用于提供移动装置的经过验证的前进方向的指示。为了使设备执行期望的动作，处理器101被构造为执行存储在存储器102中的计算机程序代码。
设备100可以是比如定位服务器或某个其他服务器的固定装置，或者可以是比如移动通信装置的移动装置。固定装置被构造为在操作时是固定的。移动装置被构造为能够在该装置移动时操作。设备100可以等同为用于装置的模块，比如芯片、芯片上电路系统或插入板。可选地，设备100可以包括各种其他组件，比如数据接口、用户界面、另一存储器、另一处理器等。如果该设备是服务器，则其可以是被构造为从移动装置获得测量结果的服务器。
现在将参考图2的流程图描述设备100的操作。该操作是根据本发明的方法的示例实施例。当存储在存储器102中的程序代码从存储器102取回并由处理器101执行时，处理器101和程序代码使设备执行该操作。执行该操作的设备可以是设备100或某个其他设备，例如但不一定是包括设备100的装置。
设备基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向，以获得所估计的前进方向(动作201)。前进方向被理解为表示移动装置移动的方向。
设备还基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向，并计算预定数量的所估计的前进方向的标准偏差(动作202)。预定数量的所估计的前进方向可以包括例如(但不是必须包括)所估计的前进方向的后续前进方向。可以以任何合适的方式计算平均前进方向，例如(但不是唯一的)作为样本均值。可以以任何合适的方式计算标准偏差，例如(但不是唯一的)作为样本标准偏差。
设备还基于计算的所估计的前进方向的标准偏差来确定是否将平均前进方向认为是有效的(动作203)。
仅在确定将平均前进方向认为是有效的的情况下，该设备还将平均前进方向的指示提供为移动装置的当前前进方向的指示用于特定应用程序(动作204)。应当理解，也可以由特定应用程序本身来进行关于将平均前进方向的指示提供为当前前进方向的指示以供特定应用程序使用的决定。
本发明从考虑到关于移动装置的各自的前进方向的信息对于各种应用程序可能有价值这一点出发。例如，当导航应用程序使用前进方向信息时，假设的前进方向足够准确是很重要的。准确的前进方向信息也可以与传感器一起使用，来获得更准确的结果。例如，可以根据基于无线电信号的定位来估计装置的前进方向，并且可以使用比如加速度计的惯性传感器来检测用户的运动。然后可以基于装置的加速度值并基于加速模式与人运动模式的匹配来确定用户的足迹。在一些情况下，很难确定假设的前进方向是否是准确的。
因此，本发明的某些实施例提供了借助统计学工具来评估针对移动装置估计的若干前进方向，以确定前进方向的有效性。前进方向的简短历史的平均值可以有助于估计移动装置准确的当前前进方向，而前进方向的简短历史的标准偏差可以提供该当前前进方向的有效性的标志。因此，标准偏差可以是用于滤除不可靠的前进方向的合适标准，即仅提供所确定的被认为有效的当前前进方向以供特定应用程序使用。
本发明的某些实施例可以带来这样的效果：它们允许以相当简单且有效的方式确定前进方向信息的有效性。本发明的某些实施例可以带来这样的效果：它们确保依赖于准确的前进方向信息的某些应用程序仅被提供有可被认为是足够准确的前进方向信息。本发明的某些实施例可以带来这样的效果：它们允许改善这种应用程序的整体性能和/或用户体验。
图1中示出的设备100和图2中示出的方法可以以各种方式实现和改进。
例如，可以将前进方向估计为相对于参考方向(如任何笛卡尔坐标系的x轴或东北坐标系的正方向的东轴)的角度。参考方向可以总体地定义，或者可以单独地针对可能必须确定移动装置的前进方向的每个地理站点来定义。应当理解，也可以使用其他形式，比如斜率的指示连同方位的指示。
在示例实施例中，确定是否认为平均前进方向有效的步骤包括：将计算的标准偏差与预定的阈值相比较。例如可以根据期望的准确度将阈值设置为任何合适的值。如果以相对于参考方向的角度的形式确定前进方向，则例如可以将阈值设置为10°与45°之间的任何值(例如30°)。如果标准偏差低于预定阈值，则可以确定将平均前进方向认为是有效的。作为小的变型，如果标准偏差小于或等于预定阈值，则可以确定将平均前进方向认为是有效的。否则，可以确定将平均前进方向认为是无效的。如果标准偏差很小，可以指示的是，最近已经确定了类似的前进方向，这可以暗示这些前进方向的平均值可被认为是可靠的。
在示例实施例中，估计前进方向的步骤包括：基于在移动装置处对无线电信号的测量结果来估计移动装置的位置。估计前进方向的步骤还可以包括：基于所估计的位置来估计移动装置的速度，以获得具有针对至少两个不同的方向的至少两个分量的所估计的速度。估计前进方向的步骤还可以包括：基于所估计的速度的至少两个分量来估计移动装置的前进方向。应当理解，也可以以任何合适的不同的方式来估计所估计的前进方向。例如，也可以直接根据最近确定的两个位置的坐标来估计前进方向。所估计的速度的至少两个分量不仅可以用作估计前进方向的基础，而且可以可选择地用于估计移动装置的速率。
可以基于可用于特定的测量地点的所有测量结果或基于所选择的测量结果来估计移动装置的位置。例如，可以基于某一标准从估计中排除一些测量结果。举例来说，如果测量结果包括所接收的信号强度的指示，则可以仅基于包括超过预定阈值的所接收的信号强度的指示的测量结果来估计位置。
在示例实施例中，使用另外存储的辅助数据来估计所估计的位置。这样的辅助数据可以包括允许基于在移动装置处对无线电信号的测量结果来估计移动装置的位置的任何数据。
辅助数据可以包括例如针对多个发送器中的至少一些发送器定义无线电模型的存储数据。这样的无线电模型可以是由有限的参数集合的值定义的并且能够估计移动装置的位置的任何种类的模型。例如可以是路径损耗模型。然而，也可以是其他种类的模型，比如时间提前模型，即描述信号从发送器到达移动装置(反之亦然)所花费的时间长度的模型。基于参数的无线电模型数据可以带来这样的效果：该模型需要相对较小的存储空间和相对较窄的传输带宽。
可替代地，辅助数据可以包括例如网格数据的形式的存储的无线电地图数据。网格可以表示地理站点，其中网格的网格点表示地理地点。对于至少一些网格点，可以关联数据，该数据标识可以预期在由网格点表示的地理地点处观察到的发送器，并且该数据指示可以预期在由网格点表示的地理地点处进行测量的所标识的发送器的无线电信号的信号强度。如果地理站点与建筑物相对应，则可以针对建筑物的每个楼层提供单独的网格。使用网格数据可以带来这样的效果：容易将移动装置的测量结果和与网格的特定网格点相关联的对应数据相匹配。应当理解，其他类型的数据可以代替信号强度相关值与网格点相关联。
在示例实施例中，所估计的位置是在任何类型的坐标系中的二维位置。所估计的位置可以包括例如局部东北坐标系中的东分量(或坐标)和北分量(或坐标)。可替代地，所估计的位置可以包括地理坐标系的经度值和纬度值。
在示例实施例中，所估计的速度是水平面上的速度。所估计的速度可以包括例如东北坐标系的东分量和北分量。速度例如可以使用正切公式的逆来计算。
在示例实施例中，计算平均前进方向和标准偏差包括消除在用角度表示的前进方向的使用范围的边界处发生的不连续性的影响。例如，如果用从0°至360°的范围的度数指示前进方向，则在0°/360°处存在不连续性，这会导致计算平均前进方向和前进方向的标准偏差时出现错误。类似地，如果用从-180°至180°的范围的度数指示前进方向，则在-180°/180°处存在不连续性，这会导致计算平均前进方向和前进方向的标准偏差时出现错误。
在示例实施例中，移动装置处的测量结果包括对于多个发送器中的每一个发送器的至少信号强度相关值和发送器的标识。这可以带来可以考虑来自大量的各种发送器的信号的效果。
在示例实施例中，多个发送器包括至少一个地面发送器，因为卫星信号可能不太适合室内定位。然而，应当理解，卫星信号的测量结果也可以用在一些实施例中。在示例实施例中，多个发送器包括至少一个非蜂窝地面发送器。所述至少一个非蜂窝地面发送器可以包括被构造为发送无线电信号的任何非蜂窝的基于地面的发送器。在示例实施例中，其包括至少一个无线局域网接入点和/或至少一个蓝牙发送器和/或至少一个BTLE发送器。应当理解，蓝牙发送器和BTLE发送器可以可选地是各自收发器的一部分。WLAN和蓝牙发送器已经安装在许多建筑中。而且，WLAN和蓝牙技术已经在许多移动用户装置(比如智能手机、平板电脑、便携式电脑)以及大多数功能手机中得到支持。使用WLAN接入点、蓝牙发送器和/或BTLE发送器作为通信节点因此可以带来这样的效果：支持的定位可以基于建筑物中的现有基础设施和移动设备中的现有能力。结果，该方法可以是全球可扩展的并且具有低的维护和部署成本。包括例如信标和标签的新的基础设施部署是不需要的。此外，由于可以实现2-3米的水平定位准确度以及接近100％的楼层检测可靠性，所以利用这些技术的最终用户体验是可接受的。应当理解，所述至少一个发送器也可以包括至少一个蜂窝发送器，比如蜂窝通信网络的基站。然而，由于蜂窝信号的窄的频带，导致WLAN和蓝牙节点通常可以实现更准确的定位。此外，也可以使用发送包括例如超宽带(UWB)信号或将来可能出现的任何无线信号的任何其它类型的无线信号的发送器。发送器甚至没有必要是基于地面的。例如，发送器也可以包含船上的发送器。
在示例实施例中，特定应用程序可以是考虑移动装置的前进方向的任何类型的应用程序，特别地是当能够仅考虑移动装置的准确前进方向时能够提供更好的性能的任何应用程序。特定应用程序可以是或例如是导航应用程序和/或位置追踪应用程序和/或将移动装置的位置和前进方向匹配到地图的应用程序和/或将移动装置的位置和前进方向在显示器上呈现给用户的应用程序和/或融合至少两个运动传感器的测量的应用程序。特定应用程序可以在移动装置内部或在移动装置外部实现。
在示例实施例中，验证并提供前进方向信息的设备为(或属于)测量无线电信号的移动装置。这样可以带来移动装置可独立于服务器而提高应用程序的操作质量的效果。在替代示例实施例中，验证并提供前进方向信息的设备为(或属于)服务器，该服务器被构造为例如在从装置的定位/追踪请求的范围内从移动装置中获得对无线电信号的测量结果。这样可以带来可以节省移动装置的处理资源的效果。
图3是根据本发明的系统的第一示例实施例的示意性框图，其中，移动装置被构造为验证并提供前进方向信息。
系统包括移动装置300和地点服务器310。系统还包括以互联网为例的网络320。系统还包括连接至互联网320的蜂窝通信网络330。系统还包括若干WLAN接入点(AP)340。
移动装置300例如可以是移动终端，比如智能手机或平板PC。移动装置300包括处理器301，其连接至第一存储器302、连接至第二存储器304、连接至移位寄存器305、连接至WLAN组件306、连接至蜂窝通信组件307、连接至显示器308和其他用户输入和输出构件以及连接至运动传感器309。
为了使移动装置300执行期望的动作，处理器301被构造为执行包括存储在存储器302中的计算机程序代码在内的计算机程序代码。存储器302存储用于使用存储的路径损耗模型数据来估计移动装置300的位置、速度和前进方向的计算机程序代码；用于验证所估计的前进方向信息的计算机程序代码；以及用于与服务器310通信的计算机程序代码。存储器302也存储使用前进方向信息的一个或多个应用程序的计算机程序代码。存储器302中的一些程序代码可以与存储器102中的程序代码类似。另外，存储器302可以存储被构造为实现其他功能的计算机程序代码。另外，存储器302也可以存储其他类型的数据。
处理器301和存储器302可以可选择地属于芯片或集成电路303，芯片或集成电路303可以额外包括例如另外的处理器或存储器的各种其它组件。
存储器304被构造为存储用于一个或多个地理站点的路径损耗模型数据。这种用于站点的路径损耗模型数据可以包括例如针对可以在站点处检测到的每个WLAN接入点的WLAN接入点的估计位置、与WLAN接入点的发送功率相关的值以及路径损耗指数。存储器304可以被构造为还存储任何其他期望的数据。
移位寄存器305被构造为存储多达5个值，更具体地，表示前进方向的5个值。移位寄存器305可以被设计为例如串行输入并行输出移位寄存器。应当理解，也可以使用具有比5大的任何其他预定宽度的移位寄存器。
WLAN组件306至少包括WLAN收发器(TRX)。WLAN组件306能够使移动装置300执行对由WLAN接入点340广播的无线电信号的无线电测量。此外，WLAN组件306可以使移动装置300建立与WLAN接入点340的连接以访问相关联的WLAN。应当理解，基于WLAN通信所需的处理的任何计算机程序代码可以存储在WLAN组件306自身的存储器中，并且由WLAN组件306自身的处理器来实施，或者其可以存储在例如存储器302中并由例如处理器301来实施。
蜂窝通信组件307至少包括蜂窝收发器。蜂窝通信组件307使移动装置300经由蜂窝通信网络330与其他实体对象(例如与服务器310)通信。蜂窝通信组件307可以是被构造为负责蜂窝通信所需的所有处理的蜂窝引擎。可替代地，蜂窝通信所需要的至少一些处理可以由执行存储在存储器302中的相应附加程序代码的处理器301来实现。
显示器308可以是触摸屏或非触摸敏感的显示器。
运动传感器309可以包括例如陀螺仪和/或磁传感器。
应当理解，移动装置300可以包括各种其他组件，比如各种用户输入构件和扬声器。
组件303或移动装置300可以是根据本发明的设备的示例实施例。
地点服务器310是被构造为存储用于基于WLAN定位的辅助数据。辅助数据可以包括例如用于针对多个地理站点的每一个的多个接入点的路径损耗模型数据。地点服务器310也被构造为将辅助数据经由互联网320提供给移动装置。服务器310可以包括用于存储辅助数据的存储器和/或可以被构造为可选地经由另一服务器访问存储辅助数据的外部存储器。
地点服务器310可以以不同的方式获得路径损耗模型数据。地点服务器310可以基于可用信息计算路径损耗模型数据，或者可以通过某个其他服务器计算路径损耗模型数据并提供给地点服务器310。可用信息可以包括来自WLAN的运营商的关于其WLAN接入点的地点的信息、所采用的发送功率的信息和采用的无线电信号频率的信息。在该情况下，路径损耗模型可以由所指示的WLAN接入点的地点、所指示的WLAN接入点使用的发送功率以及可以以给定频率假定的路径损耗指数来限定。可替代地或者另外地，可用信息可以包括由若干移动装置在整个地理站点中的各测量地点处已收集的指纹数据。这样的指纹数据可以包括针对各自的测量地点的测量地点的指示、在该地点处观察的信号所来自的WLAN接入点的标识符以及针对每个所标识的WLAN接入点的所接收信号强度的指示。在该情况下，路径损耗模型可以通过对WLAN接入点的地点的估计、用于发送信号的WLAN接入点所使用的视在发送功率的估计以及所估计的路径损耗指数来限定。可以例如使用标准无线电信号传播模型和用于非线性拟合问题的高斯-牛顿算法来估计这种路径损耗模型的参数值。
蜂窝通信网络330可以是任何种类的蜂窝通信网络，比如全球移动通信系统(GSM)、CDMA2000、通用移动电信系统(UMTS)或基于长期演进(LTE)的通信网络。
WLAN接入点340可以是一个或多个WLAN的接入点。一个或多个WLAN可以连接至互联网320，但可以不必连接至互联网320。
图4是示出图3的系统中的示例操作的流程图。
当从存储器302取回存储在存储器302中的一些程序代码并由处理器301执行时，处理器301和程序代码可以使图3的移动装置300执行呈现的动作。
为了使移动装置300能够离线地确定其在某些地理站点(例如在所选数量的建筑物中)处的位置，移动装置300的用户可以请求移动装置300下载这些站点的路径损耗数据。于是，移动装置300可以从服务器310下载所选择的站点的路径损耗模型数据，并将数据存储在存储器304中，以便立即或将来使用(动作401)。
当移动装置300上运行的应用程序需要追踪移动装置300的当前位置和前进方向时，移动装置300通过WLAN收发器306触发对环境中的WLAN接入点340发送的无线电信号的测量。于是，WLAN收发器306在移动装置300的当前位置处执行无线电测量，以实现移动装置300的基于WLAN的定位。测量结果包括针对在当前位置处观察到的每个接入点的接入点的标识符(ID)和指示由所标识的接入点发送的信号的所测量的信号强度的信号强度相关值(动作402)。每个接入点的标识符可以包括例如基本服务集标识(BSSID)，比如所观察的接入点的媒体访问控制(MAC)地址和所观察的接入点的服务集标识符(SSID)。信号强度相关值可以是接收信号强度(RSS)的指示，例如接收信号强度指示符(RSSI)或具有参考值1mW的以dBm为单位的物理Rx电平。
然后，移动装置300可以基于测量结果以及所存储的移动装置300所在的站点的路径损耗模型数据来估计其当前位置。可以例如从移动装置300的用户的输入中知道站点，或者可以基于由移动装置300另外使用的某个其他类型的定位来确定站点，比如基于卫星信号的定位或基于蜂窝的定位。
移动装置300针对当前站点计算几个接入点的当前测量的一组RSS值与可用于这些接入点的数据的路径损耗模型的RSS值相对应的位置。该计算的位置用作移动装置300的所估计的当前位置(动作403)。该位置可以是例如任何类型的坐标系(例如东北坐标系)中的二维位置。应当理解，可替代地，该位置也可以是三维位置。
当移动装置300例如每秒一次地向前移动时，定期重复动作402的无线电扫描和动作403的定位，直到需要该位置和前进方向信息的应用程序停止为止。
一旦确定了两个或多个位置，则移动装置300另外估计其速度(动作404)。针对所采用的坐标系中的每个方向来确定单独的速度分量。例如，在东北坐标系的情况下，确定东方向的速度分量和北方向的速度分量。用非常简便的方法，速度分量v_East和v_North可以被确定为
Figure BDA0001380432090000131
其中v_East(k)表示在实例k处的东方向的速度分量，其中v_North(k)表示在实例k处的北方向的速度分量，其中x(k)表示在实例k处确定的最新位置的东坐标，其中y(k)表示在实例k处确定的最新位置的北坐标，其中x(k-1)表示在前一实例k-1处确定的位置的东坐标，其中y(k-1)表示在前一实例k-1处确定的位置的北坐标，其中t(k)表示确定实例k处的位置的时间点，并且其中t(k-1)表示确定实例k-1处的位置的时间点。
应当理解，可以以更精确的方式确定速度分量，例如使用接收位置估计作为输入的合适的速度滤波器。
基于当前确定的速度分量v_East和v_North，移动装置300估计其当前前进方向(动作405)。因为速度分量提供了东方向和北方向上的增量运动信息，所以前进方向可以被估计为例如atan2(v_North,v_East)，其可以例如由下式定义：
Figure BDA0001380432090000141
所得到的前进方向是相对于东北坐标系的东轴的从180°至-180°的范围内的角度。
应当理解，也可以使用针对atan2(v_North,v_East)的其他定义。例如，v_East＝0、v_North＝0的情况也可以保持不定义，因为没有位移的情况下也没有前进方向。
移动装置300也可以基于当前确定的速度分量估计其当前速率，例如为
Figure BDA0001380432090000142
移动装置300然后可以将所估计的前进方向输入至移位寄存器305(动作406)然后继续进行动作404。结果，前进方向的序列被估计并输入至移位寄存器305。
如果移位寄存器305具有N＝5个位置，则例如总是最新的5个所估计的前进方向可以是有用的。移位寄存器305因此可以保存所估计的前进方向的简短历史。
一旦移位寄存器305首次被填满，那么移动装置300就可以计算当前存储在移位寄存器305中的所估计的前进方向的平均值和标准偏差(动作407)。
N个前进方向hi(i＝1...N)的平均值可以使用以下等式被计算为例如样本平均值
Figure BDA0001380432090000151
Figure BDA0001380432090000152
并且，标准偏差可以使用以下等式被计算为例如校正的样本标准偏差sd：
Figure BDA0001380432090000153
应当理解，替代校正的样本标准偏差，也可以使用未校正的样本标准偏差。使用样本均值和样本标准偏差可以比确定均值和/或标准偏差的其他方法更有效。
还应当理解，当确定平均值和标准偏差时，应当考虑所使用的度数范围的边界处的不连续性。例如，如果前进方向被指示为在180°和-180°之间的度数，0°对应于正东方向，两个示例值170°和-170°的平均值的结果应为180°而不是0°。为了提供考虑不连续性的非常简单且粗略的例子，如果当前前进方向包括90°和180°之间的值以及-180°和-90°之间的值，则可以在计算平均值和标准偏差之前，将-180°和-90°之间的值映射成180°和270°之间的值。在计算了标准偏差之后，如果得到的平均值大于180°，则还可以将其再次映射到-180°和-90°之间的相应值。这种方法是基于这样的假设：在这种情况下，在90°和-90°之间的其他两个象限中不太可能存在另外的值。应当理解，可以以更精确的方式执行不连续性的消除，下面进一步呈现一种可能的方式。
如果所计算的标准偏差低于预定的阈值，则移动装置300认为所计算的平均前进方向是有效的。否则，移动装置300认为所计算的平均前进方向是无效的。预定的阈值可以被设置为例如30°或设置为任何其他值(动作408)。
一旦在动作405中估计的下一个前进方向已经在动作406中进入移位寄存器305，则移动装置300可以继续进行动作407，以便当移动装置300向前运动时持续更新并验证平均前进方向。在该实施例中，在动作407中确定的平均值可以是移动平均值，并且在动作407中确定的标准偏差可以是移动标准偏差。也就是说，只有一个用于计算平均值和标准偏差的前进方向从一个迭代变化到下一个迭代。这样可以带来可以获得平均前进方向的特别平滑的序列的效果。
并行地，如果平均前进方向被认为是有效的并且因此是移动装置300的当前前进方向的指示，则移动装置300可以提供各自的平均前进方向的指示作为应用程序的输入。附加输入可以包括动作403中确定的最新位置和动作404中确定的最新速度和/或动作405中确定的最新速率(动作409)。该应用程序可以是需要移动装置300的可靠前进方向来用于其操作的任何应用程序。该应用程序可以是追踪应用程序，其被设计为在显示器的地图上向用户呈现移动装置300的当前位置并且被构造为另外指示移动装置300的前进方向(例如通过指向前进方向方向上的箭头的方式指示位置)。该应用程序可以是导航应用程序，其需要移动装置300的前进方向，以经由显示器或扬声器向用户提供正确的路线指令。该应用程序可以是融合应用程序，其被设计为融合运动传感器309的测量。这样的运动传感器309可以提供移动装置300在短时间内的相对位置，但是使用这样的相对位置来获得绝对位置需要来自其他源的绝对位置和绝对前进方向作为起点。
还可以使用有效的当前前进方向来将陀螺仪和磁力计的测量融合以提高用户前进方向的精确度，这对于从传感器获得地点至关重要。例如，磁力计可以提供相对于北方的绝对前进方向。陀螺仪一旦用绝对前进方向进行初始化，就可以提供一段时间的准确前进方向信息，直到陀螺仪的漂移影响其估计。陀螺仪可能需要例如每隔2到5分钟利用绝对值进行校正。基于无线电信号估计的前进方向可以用于校正陀螺仪的漂移。因为磁力计的性能对引起干扰的周围铁磁材料敏感，所以磁力计提供的前进方向也可以用基于无线电信号估计的前进方向进行校正。可以利用基于无线电信号确定的前进方向来检测和校正这些干扰。另外，可以使用滤波器实现所有三种方法的组合。一般来说，关于有效当前前进方向的知识可以提供针对前进方向的良好的额外观察，这对于各种估计过程可能是有益的。
应用程序使用计算中的输入值，并且经由适当的用户界面(如显示器308)向移动装置300的用户提供用于呈现的结果(动作410)。
图5是根据本发明的系统的第二示例实施例的示意性框图。在该情况下，服务器被构造为验证并提供前进方向信息。系统包括服务器500和多个移动装置511和512。系统还包括以互联网为例的网络520。系统还包括连接至互联网520的蜂窝通信网络530。系统还包括若干WLAN接入点540。
服务器500可以是例如专门用于基于关于由移动装置511、512检测到的WLAN接入点540的信息和存储的无线电地图数据来执行针对移动装置511、512的定位计算的服务器。可替代地，服务器500还可以是负责生成和更新用于基于WLAN定位的无线电地图数据的学习和定位服务器，或者可以是任何其他服务器。服务器500包括处理器501，其连接至第一存储器502、连接至第二存储器504、连接至移位寄存器505并且连接至接口(I/F)507。
为了使服务器500执行期望的动作，处理器501被构造为执行包括存储在存储器502中的计算机程序代码在内的计算机程序代码。
存储器502存储用于基于由移动装置511、512提供的关于无线电信号的测量结果和存储的无线电地图数据来根据请求执行移动设备511、512的定位的计算机程序代码；用于验证定位范围内所估计的前进方向信息的计算机程序代码；以及用于将定位结果提供给移动装置511、512的计算机程序代码。一些程序代码可以与存储在存储器102中的程序代码类似。另外，存储器502可以存储被构造为实现其他功能(例如用于根据请求将辅助数据提供给移动装置)的计算机程序代码。另外，存储器502也可以存储其他类型的数据。
处理器501和存储器502可以可选择地属于具有集成电路的插件板或芯片503，其可以额外包括例如另外的处理器或存储器的各种其它组件。
存储器504被构造为基于每个站点存储定位辅助数据。存储器504被构造为存储例如用于多个地理站点中的每一个的基于网格的无线电地图的数据。特定站点的网格可以表示站点的地理区域，每个网格点与站点处的地理地点相对应。然后，基于网格的无线电地图的数据可以包括针对每个网格点的可以预期在由网格点表示的地点处观察到的每个WLAN接入点的标识符以及可以预期在由网格点表示的地点处观察到的接收信号强度的指示。另外，存储器504可以存储其他数据。
可以以不同的方式获得网格数据。可以由服务器500或某个其他服务器聚集网格数据。某个服务器可以将来自多个调查装置收集的指纹的测量结果映射到一个或多个网格的网格点。例如可以为建筑物的每层定义网格。每个网格可以是例如均匀间隔的矩形二维网格，其表示包括站点的一个楼层的区域的地理区域。每个网格可以在每个方向上具有例如10米的网格步长。然后可以将每个指纹中的测量结果映射到为楼层中的一层提供的网格的网格点上。每个网格点可以表示被调查的定位区域和可能的一些周围区域的特定地理地点。可以基于在各自的指纹中指示的地点中的高度分量以及关于建筑物中的楼层高度的知识来确定正确的楼层，从而确定正确的网格。特定指纹的测量结果所映射到的网格点可以是与最靠近指纹中指示的水平地点的真实地理地点相对应的网格点。如果来自多个指纹的同一WLAN接入点的测量结果必须被映射到同一网格点，则可以使用例如接收信号强度的平均值。对于没有被映射测量结果的网格的所有网格点，可以尽可能地通过插值法确定相应的值，否则可以通过外推法来确定相应的值。结果可以被认为是无线电地图，其指示针对与网格点相对应各地点的一个或多个WLAN接入点540的预期RSS值。可替代地，如参考图3所描述的，某个服务器可以计算所有相关WLAN接入点540的路径损耗模型的参数值。然后可以使用路径损耗模型来确定网格的每个网格点的一个或多个WLAN接入点的预期RSS值。
应当理解，存储器504的数据也可以被分配到可以部分地或完全在服务器500的外部的几个存储器。例如，全部或部分数据可以存储在可经由另一服务器访问的外部存储器中。
移位寄存器505被构造为存储多达5个值，更具体地，表示各自前进方向的5个值。移位寄存器505可以被设计为例如串行输入串行输出移位寄存器。此外，应当理解，也可以使用具有比5大的任何其他预定宽度的移位寄存器。
接口507是使服务器500经由网络520和530与其他装置(如移动装置511和512)通信的组件。接口507还可以使服务器500与其他实体(比如操作服务器500的定位服务器提供商的员工的终端或其他服务器)通信。接口507可以包括例如TCP/IP插口。
应当理解，服务器500可以包括各种其他组件。
组件503或服务器500可以是根据本发明的设备的示例实施例。
移动装置511、512可以是例如移动终端，比如智能手机或平板PC。它们被构造为执行对WLAN接入点540的无线电测量；被构造为与服务器500通信；被构造为执行例如导航计算；以及被构造为向用户呈现移动装置511、512的位置和前进方向和/或路线信息。
此外，蜂窝通信网络530可以为任何类型的蜂窝通信网络。
此外，WLAN接入点540可以为一个或多个WLAN的接入点。一个或多个WLAN可以连接至互联网520，但可以不必连接至互联网520。
图6是示出图5的系统中的示例操作的流程图。
当从存储器502取回存储在存储器502中的一些程序代码并由处理器501执行时，处理器501和程序代码可以使图5的服务器500执行呈现的动作。
当例如在移动装置511上运行的应用程序需要追踪移动装置511的位置和前进方向时，该应用程序可以将定位请求发送至服务器500。此外，该应用程序可以触发WLAN接入点504发送的无线电信号的测量(如参考动作402所述)并将测量结果发送至服务器500。所提供的测量结果可以包括针对每个测量地点的RSS值以及相关联的WLAN接入点标识符。该数据经由蜂窝通信网络530和互联网520发送至服务器500。
服务器500接收来自移动装置511的定位请求并激活针对移动装置511的定位计算(动作601)。
此外，服务器500定期从移动装置511接收关于WLAN接入点的无线电信号的测量结果(动作602)。
服务器500可以基于最新的测量结果以及存储在存储器504中的针对移动装置511所处的地理站点的网格数据来估计移动装置511的当前位置。站点的指示可以例如由移动装置511的用户输入并且与定位请求一起提供，或者可以由服务器500以某种其他方式来确定，例如通过将所提供的接入点标识符与包括在每个站点的网格数据中的接入点标识符进行比较。通过确定所选网格中的在所指示的WLAN接入点的测量RSS值与分配给该指示的WLAN接入点的相应网格点的RSS值之间具有最佳匹配的网格点来估计位置。由具有最佳匹配的网格点所表示的地理地点被认为是移动装置511的所估计的位置(动作603)。该位置可以是例如任何类型的坐标系(例如东北坐标系)中的二维位置。应当理解，可替代地，该位置也可以是三维位置或与楼层数相关联的二维位置。
每当在动作602中从移动装置511接收到新的测量结果时，在动作603中就估计新的位置，直到移动装置511终止定位请求为止。
对于每个估计的位置，服务器500更新恒速卡尔曼滤波器以获得移动装置511的速度估计。输出的是二维的速度。例如在东北坐标系的情况下，确定东方向上的速度分量v_East和北方向上的速度分量v_North(动作604)。下面将更详细地说明卡尔曼滤波器的可能实现方式。
示例速度滤波器估计局部水平面(东北坐标系)中的速度。这些速度然后可以用于估计移动装置的前进方向。速度滤波器是估计东方向和北方向上的位置和速度的四状态滤波器。让x表示速度滤波器的状态，其可以被定义为：
Figure BDA0001380432090000201
其中，e是东坐标轴上的位置坐标，Ve是东方向上的速度(与v_East相对应)，n是北坐标轴上的位置坐标，并且Vn是北方向上的速度(与v_North相对应)。
卡尔曼滤波器的状态转移矩阵F可以被定义为
Figure BDA0001380432090000211
其中，dt为当前时间和卡尔曼滤波器上一个定位的时间之间的时间差。
卡尔曼滤波器的过程噪声协方差矩阵Q可以被定义为
Figure BDA0001380432090000212
测量转移矩阵H可以被定义为
Figure BDA0001380432090000213
测量噪声协方差矩阵R可以被定义为
R＝PWLAN。
状态Z的观测值可以被定义为
z＝xWLAN
其中，包括移动装置在东北坐标系中的位置的用户状态xWLAN的观测值可以被定义为
Figure BDA0001380432090000214
基于WLAN信号计算的位置的协方差矩阵PWLAN可以被定义为
Figure BDA0001380432090000215
其中，δ为各个方向上的标准偏差并且可以根据无线电测量来估计。
在图7中示出了卡尔曼滤波器操作。滤波器递归运行并使用下面描述的等式。递归是以预定义的时间间隔完成的，或者每当新的状态的观察值可用时完成的，或以预定义的时间和新的状态的观察值的可用性的组合完成的。在下文中，将描述滤波器的一个示例性的实现方式，其使用从基于WLAN定位获得的观察值，例如，如参考动作601至动作603所述。
将使用速度滤波器的上述定义，除了加入以下下标：
k＝1,2,3...:呈现离散时间测量值，k的值是预定的时间间隔
k/k-1:量的预测
k/k:在当前时期k的后验量
k-1/k-1:在一次时间停顿(time stamp)之前的后验估计
状态和状态的协方差可以在滤波器的起始处以恒定值初始化(动作701)。例如，速度滤波器的状态x和协方差矩阵P可以例如在k＝0时被初始化：
Figure BDA0001380432090000221
以及
Figure BDA0001380432090000222
接下来，对于卡尔曼滤波器的第一次运行(即k＝0)，用一些常数来初始化先验值(动作702)。为了估计在时间k>0的状态x，滤波器的先验值被指定为卡尔曼滤波器完成的上一次后验估计。
xk-1/k-1
Pk-1/k-1
接下来，计算状态x及其协方差矩阵P的预测(动作703)。预测过程采用先验值，并使用以下等式预测状态和矩阵：
xk/k-1＝FK*xk-1/k-1
Pk/k-1＝FK*Pk-1/k-1*FK′+QK
此外，根据基于WLAN的位置估计xWLAN获得状态z的观测值(动作704)：
zk＝xWLAN k
基于WLAN的位置估计、状态及其协方差可以使用指纹、路径损耗模型等来确定。
最终，通过以下步骤更新状态(动作705)：
使用以下等式确定创新nuk和创新协方差矩阵Sk′：
nuk＝zk-Hk*xk/k-1
Sk＝RK+Hk*Pk/k-1*HK′
使用以下等式可以计算卡尔曼增益：
Kk＝Pk/k-1*HK′*inverse(Sk)
按如下方式计算后验状态：
xk/k＝xk/k-1+Kk*nuk
Pk/k＝Pk/k-1-Kk*Sk*Kk′
该后验状态也表示图7中指示的卡尔曼滤波器的输出。
因此，递归速度卡尔曼滤波器算法可以具有包括步骤0至步骤5的以下形式：
0.初始化先验位置和速度以及各自的协方差矩阵：
Figure BDA0001380432090000231
Figure BDA0001380432090000232
对于k＝1,2,3，...进行以下步骤
1.设置时间k处的状态转换矩阵和测量矩阵：
Figure BDA0001380432090000241
Figure BDA0001380432090000242
2.设置时间k处的过程噪声协方差:
Figure BDA0001380432090000243
3.获得时间k处的测量值和测量值的协方差(使用WLAN信号及
其不确定性计算的位置)：
zk＝xWLAN
Rk＝PWLAN
4.使用时间k处的先验值和测量值计算时间k处的后验值：
xk/k-1＝Fk*xk-1/k-1
Pk/k-1＝Fk*Pk-1/k-1*Fk′+QK
nuk＝zk-Hk*xk/k-1
Sk＝Rk+Hk*Pk/k-1*HK′
Kk＝Pk/k-1*HK′*inverse(Sk)
xk/k＝xk/k-1+Kk*nuk
Pk/k＝Pk/k-1-Kk*Sk*Kk′
5.输出后验值xk/k和Pk/k作为当前状态的估计，并从步骤1继续。
基于当前确定的速度分量v_East和v_North，例如，根据卡尔曼滤波器的输出后验值，服务器500估计相对于北方向的移动装置511的当前前进方向。例如，前进方向可以估计为例如具有类似于上面参考动作405对atan2(v_North，v_East)呈现的定义类似的定义的atan2(v_North，v_East)(动作605)。
服务器500然后可以将所估计的前进方向输入到移位寄存器505(动作606)，并继续动作604。结果，前进方向的序列被估计并输入至移位寄存器505。如果移位寄存器505具有N＝5个位置，例如总是最新的5个所估计的前进方向可以是有用的。
一旦移位寄存器505首次被填满，那么服务器500就计算当前存储在移位寄存器505中的所估计的前进方向的平均值和标准偏差(动作607)。
如上所指示的，会在前进方向范围的边界处出现不连续性。有两个典型的数值范围广泛用于呈现相对于北方的前进方向。数值范围1具有在顺时针方向上从北开始的从0°到360°的范围，并且数值范围2具有在顺时针方向上从-180°到180°的范围，其中0°对应北方向。这两种数值范围都具有不连续性，尽管不连续性在不同的地点。数值范围1在数值范围开始/结束的地点处(即，在0°和360°处)具有不连续性。也就是说，前进方向在逆时针方向从0°改变1°产生等于359°的输出。在数值范围2中，在从-180°至180°的过渡处出现不连续性。也就是说，在180°处以顺时针方向变化1°产生等于-179°的输出。因为这些不连续性可以导致估计中的错误，所以当计算前进方向的平均值和标准偏差时应当移除这些不连续性。数值范围2也表示已经用于计算前进方向的atan2的范围，所以计算平均值和标准偏差应进行适当的处理。
因此，在动作607中的平均值和标准偏差的计算中，如将参考图8所述，不连续性从前进方向中移除。
平均值中的不连续性可以通过使用用于计算平均值前进方向的以下公式来移除(动作801)：
meanSin＝mean(sinθi)
meanCos＝mean(cosθi)
meanHeading＝atan2(meanSin,meanCos)
其中θi为用度数表示的第i个前进方向的值，i＝1...5。
通过检查通过上述程序计算出的平均前进方向来移除影响标准差的不连续性。
如果确定平均前进方向不处于呈现前进方向范围的下半圆中(即90°<前进方向<-90°)(动作802)，则可以用取自移位寄存器505的前进方向以及在动作801中确定的平均前进方向以常规的方式计算标准偏差(动作803)。
如果确定平均前进方向处于呈现前进方向范围的下半圆中(动作802)，则对取自移位寄存器505中的前进方向应用特定的处理来估计其标准偏差。
如果确定平均前进方向处于呈现前进方向范围的下半圆中(动作802)并且平均前进方向小于-90°(动作804)，则取自移位寄存器505的相反前进方向的数值范围变为0°至360°(动作805)。然后可以用调整的前进方向和动作801中确定的平均前进方向以常规的方式计算标准偏差(动作803)。
如果确定平均前进方向处于呈现前进方向范围的下半圆中(动作802)但是平均前进方向不小于-90°(动作804)，则平均前进方向的数值范围变为0°至360°(动作806)。此外，相反前进方向的数值范围变为0°至360°(动作805)。然后，可以用调整的前进方向和调整的平均前进方向以常规方式计算标准偏差(动作803)。
如果所计算的标准偏差低于预定阈值，则服务器500认为所计算的平均前进方向是有效的。否则，服务器500认为所计算的平均前进方向是无效的。预定阈值可以设置为例如30°或任何其他值(动作608)。
可替代地，由速度卡尔曼滤波器输出的速度分量的不确定性可以用作所估计的前进方向的有效性测量。例如，如果由卡尔曼滤波器估计的速度分量的方差相对于速度分量较大，则所估计的速度以及因此的前进方向不可靠。如上所述，速度卡尔曼滤波器提供包括2D或3D位置的矢量和2D或3D速度矢量以及与这些矢量分量相对应的协方差矩阵。因此，速度矢量的协方差也可以用作所估计的前进方向的有效性测量。
服务器500可以继续动作607，以便在移动装置511向前移动的同时持续更新和验证平均前进方向。在该实施例中，前进方向可以在新的前进方向输入至移位寄存器505的同时例如在移位寄存器505的单个输出处一个接一个地被取回。结果，用于计算各自的平均值和标准偏差的来自移位寄存器505的五个前进方向从一个迭代到下一个迭代被完全替换。在响应于移动装置511的请求提供给移动装置511的数据量受到限制的情况下，这可能带来以下效果：计算数据必须执行的计算量可以首先得到限制。
当且仅当平均前进方向在操作608中被确定为有效时，服务器500将该平均前进方向的指示提供为移动装置511的当前前进方向的指示来用于发送。当前前进方向的指示以及用作确定当前前进方向的基础的最新估计的位置以及用作确定当前前进方向的基础的最新估计的速度被提供。服务器500将所提供的数据经由互联网520和蜂窝通信网络530传送至移动装置511(动作609)。
移动装置511接收数据并且将该数据用作需要移动装置511的可靠前进方向以用于其操作的应用程序的输入。其可以是例如如上参考动作409所述类型的任何应用程序。然后，移动装置511可以呈现由应用程序确定的信息以在显示器上呈现给用户。
应当理解，所呈现的示例系统以及呈现的示例操作可以以许多方式改变。可以通过例如修改动作、通过省略动作和/或通过添加动作来改变操作。此外，可以修改动作的次序。
例如，在替代实施例中，图3或图5的系统中由移动装置执行测量的无线电信号可以包括替代WLAN接入点信号或除了WLAN接入点信号之外的其他发送器的信号，特别是其他非蜂窝地面通信节点的信号。
总而言之，本发明的某些实施例可以带来这样的效果：它们允许验证移动装置的所估计的前进方向并因此改善仅能够使用经过验证的前进方向的应用程序的性能。可以在移动装置上或在服务器上生成信息，并且可以在移动装置和/或服务器上以各种方式利用该信息。
可以使用无线电信号(例如使用基于WLAN的定位)来估计用户位置。所估计的位置也可以用于估计用户的前进方向。然而，由于在例如基于WLAN的定位系统中存在噪声，因此很难确定根据所估计的位置计算的前进方向何时是准确的以及所估计的结果何时是系统中存在的固有噪声的结果。本发明的实施例可以用于推断该系统中所估计的前进方向的有效性。
所描述的实施例中的任何呈现的连接应以所涉及的组件可操作地耦合的方式来理解。因此，连接可以时直接的连接或者具有任何数量或组合的中间元件的间接连接，并且组件之间可以仅具有功能关系。
此外，如本文中所使用的，术语“电路系统”是指以下任何一种：
(a)纯硬件电路实现方式(例如仅以模拟和/或数字电路系统实现方式)
(b)电路和软件(和/或固件)的组合(例如：(i)处理器的组合或(ii)处理器/软件(包括数字信号处理器)的部分)、软件以及共同工作以使设备(例如手机)执行各种功能的存储器；以及
(c)电路，例如即使软件或固件没有物理存在，也需要用于操作的软件或固件的微处理器或微处理器的一部分。
“电路系统”的这一定义适用于包括任何权利要求的本文中本术语的所有用法。作为另一示例，如本文中所使用的，术语“电路系统”还涵盖仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分及其(或它们的)附带的软件和/或固件的实现方式。术语“电路系统”还涵盖例如用于移动电话的基带集成电路或应用处理器集成电路。
本文提到的任何处理器可以是任何适合类型的处理器。任何处理器可以包括但不限于一个或多个微处理器、附带数字信号处理器的一个或多个处理器、不附带数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个专用计算机芯片、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个控制器、一个或多个专用集成电路(ASIC)或一个或多个计算机。相关的结构/硬件已经以实施所描述的功能的方式被编程。
本文中提到的任何存储器可以被实现为单个存储器或多个不同存储器的组合，并且可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器或硬盘驱动存储器等。
此外，本文描述或示出的任何动作可以使用通用或专用处理器中的可执行指令来实现，并且被存储在计算机可读存储介质(例如，磁盘、存储器等)中以由这样的处理器执行。“计算机可读存储介质”应该被理解为包含例如FPGA、ASIC、信号处理装置以及其他装置的专门的电路。
在图9和图10中示出了使用至少一个处理器和至少一个存储器作为非暂时性数据介质的示例实施例。
图9是装置900的示意性框图。装置900包括处理器902。处理器902通过总线908连接至例如RAM的易失性存储器903。总线908也可以将处理器902和RAM 903连接至例如ROM的非易失性存储器904。通信接口或模块905耦接至总线908，并因此耦接至处理器902和存储器903、904。在ROM 904中存储有软件(SW)应用程序907。软件应用程序907可以是定位应用程序，但是它也可以采用某种其他形式。操作系统(OS)906也可以存储在ROM 904中。
图10是装置910的示意性框图。装置910可以采用任何适当的形式。一般来说，装置910可以包括处理电路系统912和存储装置913，处理电路系统912包括一个或多个处理器，存储装置913包括单个存储器单元或多个存储器单元914。存储装置913可以存储当加载到处理电路系统912中时控制装置910的操作的计算机程序指令917。一般来说，装置910的模块911也可以包括处理电路系统912和存储装置913，处理电路系统912包括一个或多个处理器，存储装置913包括单个存储器单元或多个存储器单元914。存储装置913可以存储当加载到处理电路系统912中时控制模块911的操作的计算机程序指令917。
图9的软件应用程序907和图10的计算机程序指令917可以分别与例如存储器102、302或502中任意一个中的计算机程序代码分别相对应。
在示例性实施例中，本文中提到的任何非暂时性计算机可读介质也可以是可移动/便携式的存储装置或可移动/便携式存储装置的一部分，而不是集成的存储装置。图11中示出了这种可移动存储装置的示例性实施例，其从上至下呈现了磁盘存储装置920的示意图、光盘存储装置921的示意图、半导体存储器电路装置存储装置922的示意图和Micro-SD半导体存储器卡存储装置923的示意图。
处理器101与存储器102组合、或者处理器301与存储器302组合、或者集成电路303、或者处理器501与存储器502组合、或者芯片503所示出的功能也可以被看作是用于基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向的构件；用于基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及用于计算预定数量的所估计的前进方向的标准偏差的构件；用于基于所计算的估计的前进方向的标准偏差来确定是否将平均前进方向认为是有效的构件；以及用于仅在平均前进方向被认为是有效的情况下将平均前进方向的指示提供作为移动装置的当前前进方向的指示来由特定应用程序使用的构件。
存储器102、302和502中的程序代码也可被视为包括功能模块形式的这种构件。
图2、图4和图6还可以被理解为表示支持对移动装置的前进方向信息的验证并提供前进方向信息的计算机程序代码的示例功能块。
应当理解，所有呈现的实施例仅是示例，并且为特定示例实施例呈现的任何特征可以与本发明的任何方面本身使用或与针对同一或另一特定示例实施例呈现的任何特征组合使用和/或与未提及的任何其他特征组合使用。还应当理解，针对其他类别的示例性实施例呈现的任何特征也可以在任何其他类型的示例实施例中以相应方式来使用。

Claims (20)

1.一种由至少一个设备执行的方法，包括步骤：
基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计所述移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向；
基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及计算所述预定数量的所估计的前进方向的标准偏差；
基于计算出的所估计的前进方向的标准偏差来确定是否认为所述平均前进方向有效；以及
仅在所述平均前进方向被认为有效的情况下将所述平均前进方向的指示提供为所述移动装置的当前前进方向的指示来由特定应用程序使用,
其中，计算平均前进方向和标准偏差的步骤包括移除在用角度表示的前进方向的使用范围的边界处发生的不连续性的影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是否认为所述平均前进方向有效的步骤包括：
将计算出的标准偏差与预定的阈值相比较；
如果所述标准偏差低于预定阈值或者如果所述标准偏差小于或等于预定阈值，则确定将所述平均前进方向认为是有效的；
否则，确定将所述平均前进方向认为是无效的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，估计前进方向的步骤包括：
基于在所述移动装置处对无线电信号的测量结果来估计所述移动装置的位置；
基于所估计的位置来估计所述移动装置的速度，以获得具有针对至少两个不同的方向的至少两个分量的所估计的速度；以及
基于所估计的速度的所述至少两个分量来估计所述移动装置的前进方向，或者基于所估计的速度的所述至少两个分量来估计所述移动装置的前进方向和速率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，以下中的至少一个：
使用存储的辅助数据来估计所估计的位置；
使用存储的网格数据来估计所估计的位置，其中，所述网格表示地理站点，其中所述网格的网格点表示地理地点，并且其中，对于至少一些网格点，关联数据，所关联的数据标识了预期能够在由网格点表示的地理地点处观察到的发送器，并且所关联的数据指示了预期能够在由网格点表示的地理地点处进行测量的所标识的发送器的无线电信号的信号强度；
使用为所述多个发送器中的至少一些发送器定义无线电模型的存储数据来估计所估计的位置；
使用为所述多个发送器中的至少一些发送器定义路径损耗模型的存储数据来估计所估计的位置；
所估计的位置是二维位置；
所估计的位置包括东北坐标系的东分量和北分量；
所估计的速度是水平面上的速度；
所估计的速度包括东北坐标系的东分量和北分量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，移动装置处的测量结果针对所述多个发送器中的每一个发送器至少包括信号强度相关值和该发送器的标识。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个发送器包括以下中的至少一个：
至少一个地面发送器；
至少一个地面蜂窝发送器；
至少一个地面非蜂窝发送器；
至少一个无线局域网的至少一个接入点；
至少一个蓝牙发送器；以及
至少一个蓝牙低能量发送器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述特定应用程序为以下中的至少一个：
导航应用程序；
位置追踪应用程序；
将移动装置的位置和前进方向匹配到地图上的应用程序；
在显示器上向用户呈现移动装置的位置和前进方向的应用程序；以及
将至少两个运动传感器的测量融合的应用程序。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个设备是以下中的一个或属于以下中的一个：
至少一个所述移动装置；以及
被构造为从移动装置获得测量结果的服务器。
9.一种设备，包括用于执行权利要求1至8中任一项的方法的动作的构件。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述设备为以下中的一个：
芯片；
用于服务器的模块；
服务器；
用于移动装置的模块；以及
移动装置。
11.一种设备，包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被构造为利用所述至少一个处理器使所述设备至少执行以下步骤：
基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向；
基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及计算所述预定数量的所估计的前进方向的标准偏差；
基于计算出的所估计的前进方向的标准偏差来确定是否认为所述平均前进方向有效；以及
仅在所述平均前进方向被认为有效的情况下将所述平均前进方向的指示提供为移动装置的当前前进方向的指示来由特定应用程序使用,
其中，计算平均前进方向和标准偏差的步骤包括移除在用角度表示的前进方向的使用范围的边界处发生的不连续性的影响。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，确定是否认为平均前进方向有效的步骤包括：
将计算出的标准偏差与预定的阈值相比较；
如果所述标准偏差低于预定阈值或者如果所述标准偏差小于或等于预定阈值，则确定将所述平均前进方向认为是有效的；
否则，确定将所述平均前进方向认为是无效的。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，估计前进方向的步骤包括：
基于在所述移动装置处对无线电信号的测量结果来估计所述移动装置的位置；
基于所估计的位置来估计所述移动装置的速度，以获得具有针对至少两个不同的方向的至少两个分量的所估计的速度；以及
基于所估计的速度的所述至少两个分量来估计所述移动装置的前进方向，或者基于所估计的速度的所述至少两个分量来估计所述移动装置的前进方向和速率。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，以下中的至少一个：
使用存储的辅助数据来估计所估计的位置；
使用存储的网格数据来估计所估计的位置，其中，所述网格表示地理站点，其中所述网格的网格点表示地理地点，并且其中，对于至少一些网格点，关联数据，所关联的数据标识了预期能够在由网格点表示的地理地点处观察到的发送器，并且所关联的数据指示了预期能够在由网格点表示的地理地点处进行测量的所标识的发送器的无线电信号的信号强度；
使用为所述多个发送器中的至少一些发送器定义无线电模型的存储数据来估计所估计的位置；
使用为所述多个发送器中的至少一些发送器定义路径损耗模型的存储数据来估计所估计的位置；
所估计的位置是二维位置；
所估计的位置包括东北坐标系的东分量和北分量；
所估计的速度是水平面上的速度；
所估计的速度包括东北坐标系的东分量和北分量。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述移动装置处的测量结果针对所述多个发送器中的每一个发送器至少包括信号强度相关值和发送器的标识。
16.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个发送器包括以下中的至少一个：
至少一个地面发送器；
至少一个地面蜂窝发送器；
至少一个地面非蜂窝发送器；
至少一个无线局域网的至少一个接入点；
至少一个蓝牙发送器；以及
至少一个蓝牙低能量发送器。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，所述特定应用程序为以下中的至少一个：
导航应用程序；
位置追踪应用程序；
将移动装置的位置和前进方向匹配到地图上的应用程序；
在显示器上向用户呈现移动装置的位置和前进方向的应用程序；以及
将至少两个运动传感器的测量融合的应用程序。
18.根据权利要求11所述的设备，其中，所述设备为以下中的一个：
芯片；
用于服务器的模块；
服务器；
用于移动装置的模块；以及
移动装置。
19.一种系统，其包括根据权利要求9至18中任一项所述的设备，其中所述设备是所述移动装置和服务器之一，所述系统在所述设备是所述移动装置的情况下还包括服务器，或者所述系统在所述设备是服务器的情况下还包括所述移动装置。
20.一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码由处理器执行时使设备执行以下操作：
基于移动装置对由多个发送器发送的无线电信号的各自的测量结果来估计移动装置的连续前进方向以获得所估计的前进方向；
基于预定数量的所估计的前进方向来计算平均前进方向以及计算所述预定数量的所估计的前进方向的标准偏差；
基于计算出的所估计的前进方向的标准偏差来确定是否认为所述平均前进方向有效；以及
仅在所述平均前进方向被认为有效的情况下将所述平均前进方向的指示提供为移动装置的当前前进方向的指示来由特定应用程序使用,
其中，计算平均前进方向和标准偏差的步骤包括移除在用角度表示的前进方向的使用范围的边界处发生的不连续性的影响。
CN201580076273.7A 2015-02-16 2015-02-16 提供移动装置的前进方向的指示 Active CN107250831B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2015/053175 WO2016131467A1 (en) 2015-02-16 2015-02-16 Providing an indication of a heading of a mobile device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107250831A CN107250831A (zh) 2017-10-13
CN107250831B true CN107250831B (zh) 2021-06-08

Family

ID=52595289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580076273.7A Active CN107250831B (zh) 2015-02-16 2015-02-16 提供移动装置的前进方向的指示

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10557915B2 (zh)
EP (1) EP3259609B1 (zh)
CN (1) CN107250831B (zh)
WO (1) WO2016131467A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10178495B2 (en) 2016-10-14 2019-01-08 OneMarket Network LLC Systems and methods to determine a location of a mobile device
US20210001981A1 (en) * 2019-07-02 2021-01-07 Nokia Solutions And Networks Oy Position determination of mobile objects

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110202225A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Webtech Wireless Inc. Vehicle sensor caliration for determining vehicle dynamics
US20110250931A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Tarkesh Pande Static Heading Detection in Personal Navigation Device
US20130053064A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 Snu R&Db Foundation Method and apparatus for determining heading angle in wireless lan
CN104322119A (zh) * 2012-03-15 2015-01-28 诺基亚公司 监测基于陆地无线电的定位系统的质量

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525998A (en) * 1994-08-01 1996-06-11 Motorola, Inc. Odometer assisted GPS navigation method
JPH10221097A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Sony Corp 感度補正方法、ナビゲーション装置及び自動車
US8369264B2 (en) 2005-10-28 2013-02-05 Skyhook Wireless, Inc. Method and system for selecting and providing a relevant subset of Wi-Fi location information to a mobile client device so the client device may estimate its position with efficient utilization of resources
CN101627317A (zh) * 2006-11-07 2010-01-13 探空气球无线公司 用于估计基于wlan的定位系统中的定位误差的系统和方法
US8311018B2 (en) * 2007-02-05 2012-11-13 Andrew Llc System and method for optimizing location estimate of mobile unit
US8644843B2 (en) * 2008-05-16 2014-02-04 Apple Inc. Location determination
US8775065B2 (en) 2010-04-05 2014-07-08 Qualcomm Incorporated Radio model updating
US8694251B2 (en) 2010-11-25 2014-04-08 Texas Instruments Incorporated Attitude estimation for pedestrian navigation using low cost mems accelerometer in mobile applications, and processing methods, apparatus and systems
CA2769788C (en) 2011-03-23 2019-08-13 Trusted Positioning Inc. Methods of attitude and misalignment estimation for constraint free portable navigation
WO2013188597A2 (en) 2012-06-12 2013-12-19 Amrit Bandyopadhyay Irregular feature mapping
KR101365291B1 (ko) * 2012-11-30 2014-02-19 충남대학교산학협력단 오브젝트의 위치 추정 방법 및 장치
CN105190238B (zh) 2013-01-23 2019-01-08 可信定位股份有限公司 用于改进骑行导航的方法和装置
GB2517488A (en) 2013-08-23 2015-02-25 Here Global Bv Frequency transformed radiomap data set
CN104320759B (zh) * 2014-10-15 2018-08-03 上海交通大学 基于固定地标的室内定位系统指纹库构建方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110202225A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Webtech Wireless Inc. Vehicle sensor caliration for determining vehicle dynamics
US20110250931A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Tarkesh Pande Static Heading Detection in Personal Navigation Device
US20130053064A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 Snu R&Db Foundation Method and apparatus for determining heading angle in wireless lan
CN104322119A (zh) * 2012-03-15 2015-01-28 诺基亚公司 监测基于陆地无线电的定位系统的质量

Also Published As

Publication number Publication date
US10557915B2 (en) 2020-02-11
US20180038936A1 (en) 2018-02-08
EP3259609B1 (en) 2023-12-20
WO2016131467A1 (en) 2016-08-25
CN107250831A (zh) 2017-10-13
EP3259609A1 (en) 2017-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10397739B2 (en) Supporting the creation of a radio map
CN107431995B (zh) 实现对移动装置的估计位置的验证
Zhuang et al. Autonomous smartphone-based WiFi positioning system by using access points localization and crowdsourcing
US9638784B2 (en) Deduplicating location fingerprint data
CN107209248B (zh) 支持无线电模型质量保证的方法和设备、计算机存储介质
CN107250829B (zh) 用于检查无线电模型数据的健康状况的设备、系统和方法
US9161175B1 (en) Location transition determination
KR20150018827A (ko) 액세스 포인트들의 위치들을 결정하기 위한 방법 및 장치
EP3308190B1 (en) Determining of model parameters for positioning purposes
JP7288589B2 (ja) 協調測位
KR20150112659A (ko) 단말 이동 방향 결정 및 위치 보정 방법, 그리고 이를 이용한 측위 장치
US11570581B2 (en) Updating a radio map based on a sequence of radio fingerprint
CN107250831B (zh) 提供移动装置的前进方向的指示
US10547964B2 (en) Method and device for estimating accuracy of a position determination
KR20150115343A (ko) 통합 측위 방법 및 장치
US20150212192A1 (en) Automatic geo-reference error correction for crowdsourcing services
Maghdid et al. Modified WiFi-RSS Fingerprint Technique to locate Indoors-Smartphones: FENG building at Koya University as a case study
Elfadil Localization for wireless sensor networks
WO2023098976A1 (en) Radar signal matching for self-positioning
CN112438063A (zh) 用于改进的装置定位的无线电节点定位和聚类

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant