CN109642793A - 用于校准不稳定传感器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

校准移动设备的不稳定传感器。用于校准移动设备的传感器的系统和方法在不使用来自移动设备的传感器的任何测量的情况下确定移动设备的第一估计位置，使用来自传感器的测量生成移动设备的第二估计位置，使用第一估计位置和第二估计位置来估计传感器的传感器误差，以及使用传感器误差来确定用于调整来自传感器的一个或更多个测量的校准值。

Description

用于校准不稳定传感器的系统和方法
背景技术
智能电话和其他移动设备使用各种传感器用于检测运动以及用于生成移动设备的估计位置。这样的传感器包括压力传感器、加速度计、陀螺仪和磁力计。这样的传感器通常成本低并且不稳定，因为传感器会随着时间的推移而漂移，这导致对压力或运动的错误测量，这些测量值不在真实压力或运动的容许阈值范围内。漂移是一种现象，其中不稳定的传感器的环境测量值随着时间的推移而偏离那些环境的真实值——例如，即使当传感器不移动时，零运动处的值也逐渐偏离零。漂移可以是单调的，或者可以逐渐改变方向并且返回到零累积的漂移。因为漂移不能被可预测地建模，因此难以预先确定校正模型。
取决于不稳定传感器的使用，漂移可以产生显著影响。例如，如果加速度计在没有发生运动时指示甚至轻微加速度，则用于跟踪移动设备的运动的应用可以假设该移动设备实际上正在远离测量开始的地点。类似地，如果通过压力传感器的测量开始偏离真实压力，则使用不准确测量的压力值估计移动设备的高度将导致显著错误的估计的高度，而无法用于紧急响应或其他应用。即使在制造时或安装时校准不稳定传感器，这样的传感器在长时间使用的情况下仍然易于在现场漂移。因此，需要校准不稳定传感器。
附图说明
图1描绘了用于校准不稳定传感器的操作环境。
图2A示出了用于在不使用移动设备的压力传感器或惯性传感器的情况下生成移动设备的估计位置的过程。
图2B示出了使用移动设备的压力传感器或惯性传感器生成移动设备的估计位置的过程。
图3示出了用于校准移动设备的不稳定传感器的过程。
图4描绘了用于校准移动设备的不稳定传感器的系统。
图5示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的第一估计位置的过程。
图6示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的第一估计位置的另一过程。
图7示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备在户外的过程。
图8示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备在户外的另一过程。
图9示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备在户外的又一过程。
图10示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的估计高度的过程。
图11示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的估计高度的另一过程。
图12示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的估计位置的过程。
图13示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备已返回到该移动设备先前占用的位置的过程。
图14示出了用于使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备已返回到该移动设备先前占用的位置的另一过程。
图15示出了用于使用确定的传感器误差和可选地先前记录的传感器误差来校准不稳定传感器的过程。
图16示出了用于使用确定的传感器误差和先前记录的传感器误差以及可选地使用温度测量值和先前记录的温度测量值来校准不稳定传感器的另一过程。
图17描绘了作为传感器温度值的函数的传感器误差的多项式拟合。
具体实施方式
以下描述的是用于校准不稳定传感器的系统和方法。首先，注意用于校准图1所示的不稳定传感器的操作环境100。操作环境100包含由地面发射机110、任何数量的移动设备120和服务器130组成的网络。发射机110和移动设备120可以被定位在各种自然或人造结构(例如，建筑物190)的内部或外部的不同高度或深度处。使用已知的无线或有线传送技术在移动设备120与发射机110、卫星150和/或其他节点160之间分别交换信号113、153和163。发射机110可以使用一个或更多个公共复用参数(例如时隙、伪随机序列或频率偏移)来发送信号113。服务器130和移动设备120可以彼此交换信息。
图2A和图2B示出了用于生成移动设备(例如，任何移动设备120)的估计位置的两个过程。在图2A中，提供了一种在不使用来自移动设备的压力传感器或惯性传感器的测量的情况下生成移动设备的估计位置的过程。在图2B中，提供了一种使用来自移动设备的压力传感器或惯性传感器的测量来生成移动设备的估计位置的过程。可以在以下方面表示估计位置：纬度、经度和/或高度；x、y和/或z坐标；角坐标；或本领域中已知的其他表示。
如图2A所示，如本领域中已知的，在步骤201处在移动设备处接收定位信号。定位信号通常也称为测距信号。在一个实施方式中，如本领域中已知的，通过移动设备的天线来接收定位信号。定位信号可以包括来自包括卫星150的GNSS定位系统的信号153和/或来自包括发射机110的地面定位系统的信号113。
在步骤203处，使用接收到的定位信号来估计信标中的每一个与移动设备之间的距离。在一个实施方式中，如本领域中已知的，通过处理器或其他合适的机器来估计该距离。信标与移动设备之间的每个距离可以被估计为在移动设备接收到定位信号之前从该信标发送的定位信号所行进的距离。如果已知诸如该定位信号的传送时间与接收时间之类的位置信息，则这些时间之间的差乘以光速将提供该定位信号从该信标行进至移动设备的距离的估计。
在步骤205处，使用估计距离和辅助数据(例如，信标的定位)来生成移动设备的估计位置。在一个实施方式中，如本领域中已知的，通过处理器或其他合适的机器来生成估计位置。用于使用与来自不同信标的不同定位信号对应的不同估计距离并且还使用诸如那些信标的定位的辅助数据来生成移动设备的估计位置的一种公知的方法被称为三边测量。作为参考，在2012年3月6日发布的美国专利第8,130,141号中描述了用于使用定位信号生成移动设备的估计位置的具体方法。
遗憾的是，由定位信号从信标行进至移动设备的距离并不总是沿着“视线”路径(即信标与移动设备之间的最短距离)发生。替代地，来自信标与移动设备之间的对象(例如，建筑物、墙壁、门)的中断阻塞导致了定位信号在到达移动设备之前在连续的中间阻塞之间沿着多个路径行进。这些多个路径的总和通常比视线路径长得多。使用多个路径的总和来将移动设备的位置估计为信标与移动设备之间的估计距离将导致有误差的估计位置。使用具有这样的误差的估计位置可能是不可接受的。因此，可以使用其他方法，包括图2B所示的使用来自移动设备的压力传感器或惯性传感器的测量来生成移动设备的估计位置的过程。
如图2B中所提供的，在步骤207处由移动设备的传感器生成测量。在一个实施方式中，如本领域中已知的，使用压力传感器生成移动设备处的大气压力的测量。在另一实施方式中，如本领域中已知的，使用惯性传感器生成移动设备的运动的测量。在步骤209处，使用测量值来生成移动设备的估计位置。也可以使用其他信息来生成估计位置。
在步骤209的一个实现中，使用移动设备的压力传感器的压力测量值和来自测量不同定位处的压力和温度的参考传感器的辅助数据来生成估计位置(例如，估计高度)。使用压力的测量值来估计移动设备的高度的一个示例是在2012年7月19日公布的美国专利申请公开号US2012/0182180中描述的基于高度计/气压表的方法。例如，可以使用参考压力(P参考)、参考温度(T)和由移动设备测量的压力(P移动设备)来如下估计移动设备的高度(高度估计)：其中，g与由于重力引起的加速度对应，R是通用气体常数，M是干燥空气的摩尔质量。参考压力(P参考)可以是来自参考压力传感器的压力的测量值，或者可以是基于来自参考压力传感器的压力的测量的参考高度的估计压力。
在步骤209的另一实现中，使用从移动设备的先前估计位置起移动设备的测量的运动来生成估计位置(例如，在一维、二维或三维中)。使用测量的运动来估计移动设备的位置的一个示例包括：如本领域中已知的，将从存储装置中检索的移动设备的先前估计位置调整以下距离，该距离是从由移动设备的惯性传感器测量的速度转换的。
遗憾的是，当测量的压力或测量的运动经受由生成测量的传感器的漂移引起的不可接受的误差时，使用移动设备的测量的压力或测量的移动生成的估计位置可能是不准确的。漂移可以是单调的，或者可以逐渐改变方向，并且返回到零累积的漂移。传感器漂移到产生不可接受的误差的不稳定状态的时间尺度可以是从几分钟至几天至几周或更长的任何时间。该时间尺度将确定必须多久校准一次传感器。在一个实施方式中，不可接受的误差是超过被设置为取决于环境的值(例如，压力传感器为12Pa或20Pa)的误差的阈值量的误差。
由于当使用来自不稳定传感器的测量来估计位置时误差可以被引入到移动设备的估计位置中，因此期望估计测量的误差，并且使用该估计误差来校准不稳定传感器的未来测量。如果可以在不使用来自不稳定传感器的错误测量的情况下确定移动设备的估计位置，则可以随时间的推移进行测量并且记录由于不稳定传感器的漂移引起的误差。在一个实施方式中，可以通过比较移动设备的位置的两个估计、使用两个估计之间的差来估计误差并且然后使用该误差来生成传感器的校准值来随时间的推移测量并且记录由于不稳定传感器的漂移引起的误差。作为示例，移动设备位置的两个估计优选地包括在不使用来自不稳定传感器的错误测量的情况下确定的第一估计位置，以及使用来自不稳定传感器的错误测量来确定的第二估计位置。
在一些情况下，仅使用一个误差作为校准值，而无需随时间的推移记录和组合传感器误差。然而，即使传感器漂移的估计是概率性的，并且在大多数时间提供传感器误差的有用测量，但是任何单独的传感器测量都可以具有大量的测量噪声。幸运的是，当已收集了阈值数目N(其中N可能根据情况而变化)个测量时，可以丢弃异常值，并且可以建立测量的一般趋势。该趋势表示传感器随时间的推移的误差。因此，通过观察记录的传感器误差随时间的推移的变化，可以通过确定传感器校准值或通过调整先前的校准值(例如，先前的工厂校准值)等来识别和校正由于漂移引起的传感器误差。
存在用于测量传感器误差的两种通用方法。第一方法包括：(a)确定移动设备何时处于已知位置；(b)计算已知位置与使用不稳定传感器的测量确定的估计位置之间的差；(c)使用所计算的差来确定来自不稳定传感器的测量误差；并且(d)使用该误差校准来自不稳定传感器的测量和未来测量。第一方法提供了传感器误差的绝对测量。然而，移动设备处于已知精确位置的机会可能是有限的。因此，可能需要第二方法。第二方法是相对方法。也就是说，如果可以确立移动设备已经返回到移动设备过去驻留的位置，则可以使用移动设备的过去确定的估计位置与当前估计位置之间的差来确定两个测量之间的由于不稳定传感器随时间漂移引起的测量误差。
下面参照图3提供与用于校准移动设备的不稳定传感器的校准有关的细节，图3示出了用于校准移动设备的不稳定传感器的过程。如移动设备的用户的指示，在事件发生时或在利用在移动设备上激活的其他过程或应用时，正在进行的传感器校准的机会可以周期性地、定期地发生。注意，可以在以下方面表示本文中描述的每个估计位置：纬度、经度和/或高度；x、y和/或z坐标；角坐标；或本领域中已知的其他表示。
如图3所示，在步骤310处使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置。在一个实现中，在不使用来自移动设备的压力传感器的压力的测量的情况下确定第一估计位置。在另一实现中，在不使用来自移动设备的惯性传感器的运动的测量的情况下，确定第一估计位置。用于确定不依赖于不稳定传感器的测量的第一估计位置的方法的示例可以包括：
(a)使用从卫星、发射机或其他信标接收到的定位信号来确定第一估计位置(例如，使用三边测量以生成关于一维、二维或三维的第一估计位置)；
(b)使用指定移动设备位置的特征的信息来确定第一估计位置包括与该信息关联的已知位置或先前估计位置的位置参数——例如：
(i)接收估计纬度和经度，查找与估计纬度和经度相关联地存储的户外地平面高度，并且将地平面高度用作第一估计位置；
(ii)接收指定移动设备的运动超过预定的非竖直移动速度的信息，查找与移动设备正在其内移动的区域相关联地存储的道路平面高度，并且将道路平面高度作为第一估计位置；
(iii)接收指定移动设备所在的预定义定位(例如，家、工作场所、商业或其他定位或建筑物的楼层)的用户输入，查找与该预定义定位关联地存储纬度、经度和/或高度，并且将纬度、经度和/或高度用作第一估计位置；
(iv)接收指定事件(例如，移动设备正在充电、移动设备的电池正在以特定速率改变或者移动设备已停止运动)的输入，识别条件(例如，在预定义一天的时间期间、在移动设备的预定义运动之后或者当使用定位信号来估计特定纬度和经度时发生事件)，查找与事件和条件相关联的预定义定位，并且将与预定义定位相关联地存储的纬度、经度和/或高度用作第一估计位置；
(v)接收捕获的输入(例如，由移动设备的前置和/或后置摄像装置捕获的图像，或由移动设备的麦克风捕获的音频)，查找与捕获的输入相关联的预定义定位，并且将与该预定义定位相关联地存储的纬度、经度和/或高度用作第一估计位置；
(vi)接收来自局域网的信标的信号，查找与该信标相关联地存储的纬度、经度和/或高度，并且将该纬度、经度和/或高度用作第一估计位置；和/或
(vii)测量从信标接收到的信号的信号强度，查找与可以接收到所测量的信号强度的定位相关联地存储的纬度、经度和/或高度，并且将该纬度、经度和/或高度用作第一估计位置。
当使用预定义定位用于第一估计位置时，可以根据本地或外部存储装置来识别预定义定位。在一些实施方式中，当校准不稳定传感器时——即，当先前测量的任何误差低于容许误差量时，使用不依赖于不稳定传感器的先前测量的定位技术来预先估计预定义定位。
在步骤330处，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第二估计位置。在一个实现中，使用已知技术来使用来自移动设备的压力传感器的压力的测量来生成第二估计位置。在另一实现中，使用已知技术来使用来自移动设备的惯性传感器的运动的测量来生成第二估计位置。
在步骤350处，使用第一估计位置和第二估计位置来确定不稳定传感器的测量的误差。该测量的误差在本文中被称为“传感器误差”。确定的传感器误差被记录到存储模块(例如，移动设备的存储器，或与移动设备通信的服务器的数据库)。在一个实现中，可以通过计算第二估计位置与第一估计位置之间的差然后将所计算的差转换成相对于传感器类型的误差/校准调整来确定该传感器误差。
在步骤350的一个实现中，当使用基于高度计/气压表的方法来使用来自移动设备的不稳定压力传感器的压力的测量来确定第二估计位置时，可以将第一估计位置与第二估计位置之间的高度差转换成压力测量之间的压力差，其中，压力差用作校准值，以调整来自压力传感器的未来的测量。在一个实施方式中，可以通过将每米N帕斯卡的比例因子应用于高度差来实现从高度差至压力差的转换，其中，N＝12、20或其它值。因此，第一估计位置(hFEP)与第二估计位置(hSEP)之间的高度差导致ΔP＝(hSEP-hFEP)/N的估计的压力差。在计算估计的压力差(ΔP)之后，可以通过从由压力传感器测量的压力(P)的测量中减去估计的压力差(ΔP)来将压力测量校准成P校准。作为示例，校准的压力测量可以采取以下形式：P校准＝P-ΔP。
在步骤350的另一实现中，当使用提供指示移动设备从移动设备的先前位置起运动的测量的惯性传感器来确定第二估计位置时，并且当第一估计位置指示移动设备处于移动设备未运动(例如，移动设备的电池正在充电)的已知定位处时，使用通过惯性传感器的测量来计算传感器误差。例如，如果加速度计生成a＝9.9m/s2的测量，并且指示无运动的测量为9.8m/s2(由于重力)，则可以将差Δa＝a-9.8＝0.1m/s2应用于加速度计的未来测量，以得到校准的测量a校准＝a测量值-Δa。作为另一示例，当陀螺仪提供指示旋转的测量时，并且当第一估计位置指示移动设备处于移动设备未运动的已知定位处时，可以通过调整陀螺仪的测量来校准该陀螺仪，直到该陀螺仪测量无旋转运动为止。
在可选步骤370处，测量不稳定传感器的温度，其中，温度测量被记录到存储模块。压力传感器通常测量大气压力和局部温度两者。所测量的局部温度可以用作温度测量。可替选地，可以使用与移动设备处的压力传感器共同定位的单独的环境传感器来生成温度测量。
在步骤390处，使用利用传感器误差确定的校准值(例如，校准值等于传感器误差)来校准不稳定传感器的测量和/或未来测量。在一些实施方式中，使用先前记录的传感器误差来校准不稳定传感器的测量和/或未来测量。可选地，在与稍后参照图16和图17描述的那些实施方式类似的特定实施方式中，使用温度测量和先前记录的温度测量来校准不稳定传感器的测量和/或未来测量。
图4中描绘了用于校准移动设备的不稳定传感器的系统的一个实施方式。系统可以是包括均可操作成执行图3的不同步骤的模块的移动设备120，包括：第一位置估计模块410，其可操作成执行步骤310；惯性传感器模块415；压力传感器模块425；第二位置估计模块430，其可操作成执行步骤330；传感器误差确定模块450，其可操作成执行步骤350；存储模块460；温度传感器模块470，其可操作成执行步骤370；以及传感器校准模块490，其可操作成执行步骤390。
第二位置估计模块430被示出为取决于移动设备120的使用而接收不同的事物。例如，第二位置估计模块430可以从定位系统的信标接收定位信号和数据信号，并且根据需要使用这些信号来估计纬度和经度。惯性传感器模块415和压力传感器模块425耦接至第二位置估计模块430。当使用时，惯性传感器模块415将运动的测量发送到第二位置估计模块430，并且压力传感器模块425将压力的测量发送到第二位置估计模块430。
第一位置估计模块410被示出为取决于移动设备120的使用而接收不同的事物。例如，第一位置估计模块410可以接收以下任何一个：
(a)来自定位系统的信标的定位信号；
(b)来自定位系统的信标、连接至移动设备的服务器或其它源的数据信号(例如，携带辅助信息例如信标的定位、基于与信标共同定位的参考压力传感器的测量的参考压力、来自与参考压力传感器共同定位或定位在另一定位处的温度传感器的参考温度测量的数据信号)；
(c)其他信号(例如，来自如蓝牙信标或Wi-Fi信标的局域网的信标的信号)；
(d)用户输入(例如，来自从移动设备的触摸屏检索用户输入的应用)；
(e)事件输入(例如，移动设备的电池的检测到的充电状态、检测到的移动设备的电池容量改变的速率、来自惯性传感器415的感测到的运动或缺少运动)；
(f)条件输入(例如，从移动设备或蜂窝网络的另一部件接收到的一天中的时间和/或星期几、从惯性传感器415感测的较早的运动、移动设备的估计纬度和经度、存储的运动模式)
(g)捕获的输入(例如，来自移动设备的摄像装置的图像、来自移动设备的麦克风的音频数据、来自惯性传感器模块415的感测到的运动或来自移动设备的另一传感器的其他输入)；
(h)在存储模块460或其他地方存储的位置参数(例如，与预定义的纬度和经度相关联地存储的高度；例如，与预定义的户外定位、预定义的室内定位、信标的预定义的定位、来自信标的信号的预定义的信号强度、预定义的用户输入、预定义的事件输入、预定义的条件输入和/或预定义的捕获的输入相关联地存储的纬度、经度和/或高度)；
和/或
(i)其他事物(未示出，但在本文中描述或在本领域中理解的)。
取决于特定实施方式，当执行图3的步骤310时，第一位置估计模块410可以接收特定信息，然后在步骤310期间使用该特定信息来确定第一估计位置。
在一个实施方式中，当接收到定位信号和数据信号时，使用这些信号来估计可以用作第一估计位置的移动设备的纬度、经度或高度中的任何一个。
在另一实施方式中，第一位置估计模块410使用估计的纬度和经度来从存储模块(例如，存储模块460或外部数据库)查询位置参数，该存储模块返回与纬度和经度相关联的一个或更多个位置参数(例如，高度)，并且将那些一个或更多个位置参数用作第一估计位置。
在又一实施方式中，第一位置估计模块410使用其他信息(例如，时间、日期、捕获的音频、捕获的图像、电池充电状态、电池容量的变化率、用户输入、移动设备已经停止运动的指示、移动设备的运动模式例如一系列估计位置、估计的纬度和经度、来自信标信号的信标的标识符和/或由移动设备测量的信号强度)来从存储模块查询位置参数，该存储模块返回与其他信息相关联的一个或更多个位置参数(例如，纬度、经度和/或高度)，并且将那些一个或更多个位置参数用作第一估计位置。
在又一实施方式中，第一位置估计模块410使用某些信息(例如，移动设备的测量的非竖直速度)来解决关于移动设备的一般定位的不确定性(例如，高于速度的阈值量的非竖直速度指示移动设备在由其他信息识别的区域中的户外)，然后基于移动设备在所识别区域中的一般定位来从存储模块查询位置参数。作为示例，估计移动设备的非竖直速度，确定估计的非竖直速度是否超过速度的阈值量，并且如果确定估计的非竖直速度超过速度的阈值量，则确定移动设备在外部。估计速度是非竖直的，以避免将在电梯中估计的竖直速度误认为是户外运动的指示。
如图4所示，第一位置估计模块410和第二位置估计模块430两者耦接至传感器误差确定模块450。第一位置估计模块410将第一估计位置发送到传感器误差确定模块450，并且第二位置估计模块430将第二估计位置发送到传感器误差确定模块450。传感器误差确定模块450耦接至传感器校准模块490和存储模块460。传感器误差确定模块450将确定的传感器误差发送到传感器校准模块490和存储模块460。
当使用时，温度传感器模块470耦接至存储模块460，并且将温度测量发送到存储模块460。
存储模块460耦接至传感器校准模块490，并且向传感器校准模块490发送先前记录的传感器误差并可选地发送先前存储的温度测量以用于确定校准值，以应用于来自不稳定传感器如压力传感器模块425的测量。
作为示例，压力传感器模块425可以包括压力传感器，并且惯性传感器模块415可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计和/或另一个惯性传感器。温度传感器模块470可以包括任何数目的温度传感器，其中的一个或更多个温度传感器可以被包括在相应的不稳定传感器(例如，压力传感器模块425和/或惯性传感器模块415)内，以用于测量那些不稳定传感器的温度。在一个实施方式中，第一位置估计模块410、第二位置估计模块430、传感器误差确定模块450和传感器校准模块490由一个或更多个处理器或其他合适的机器来实现。
使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置(步骤310)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置的步骤310的一个实现包括图5中提供的子步骤。
如步骤511处所示，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备在建筑物内部。
作为示例，当移动设备从位于建筑物中的特定信标接收信号时(即，当移动设备在该信标的范围内时)，或者当移动设备进入建筑物内部的地理围栏区域内时，可以确定移动设备在建筑物内部。
在另一实施方式中，当移动设备的估计高度(例如，使用来自卫星系统或地面发射机的网络的信标的定位信号计算的)高于地面水平以上的距离阈值量(例如，高于建筑物地平面层的高度)时，可以确定移动设备在建筑物内部。
可替选地，当移动设备从用户接收到指定移动设备在建筑物内部的用户输入(例如，按下按钮)时，可以确定移动设备在建筑物内部，该用户输入可以从在移动设备上运行应用(提示用户以指示用户的定位为内部、外部、特定定位)或其他输入获得。
在另一实施方式中，在移动设备从信标(例如，来自GNSS卫星或地面发射机)接收到定位信号、评估接收到的信号(例如，针对测量的信号强度、信号方向性、信号多径)并且做出以下确定的情况下，可以确定移动设备在建筑物内部：
(a)来自信标的信号的测量的信号强度在先前从建筑物内测量的来自该信标的不同信号的存储的信号强度的强度阈值量内；
(b)来自信标的信号的测量的信号强度在穿过建筑物的来自该信标的假设信号的预测的信号强度的强度阈值量内；
(c)接收来自第一组源的信号(例如，来自方位角或仰角的第一范围)，但是不接收来自第二组源的信号(例如，来自方位角或仰角的第二范围)；
(d)来自信标的信号的估计范围在先前从建筑物内测量的来自该信标的不同信号的存储的估计范围的距离阈值量内；和/或
(e)来自信标的信号的估计范围在穿过建筑物的来自该信标的假设信号的预测范围的距离阈值量内。
在步骤511的替选实施方式中，尽管通过不稳定压力传感器的压力测量时可能存在误差，但是在使用测量来估计高于地面水平以上的距离阈值量的高度之后，可以使用压力测量来确定移动设备在建筑物内部。尽管潜在的不准确的测量可能对解决楼层精度没有帮助，但是仍可以使用测量来确定移动设备在建筑物的未知楼层上。
在2016年1月7日公布的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR ESTIMATING WHETHER AMOBILE DEVICE IS INSIDE OR OUTSIDE ABUILDING”的共同拥有的美国公布号20160003949中描述了用于确定移动设备在建筑物内部的其他方法。
在步骤513处，确定建筑物的移动设备所驻留的楼层。步骤513的各种实现可以包括：使用指定楼层的用户输入；查找与从信标接收到的信号中传递的信标标识符相关联的楼层；接收楼层号作为来自信标的接收到的信号中的数据；查找与由移动设备测量的一个或更多个信号强度相关联的楼层；检测事件和条件，并且查找与事件和条件相关联的楼层；估计由移动设备从先前确定的楼层起的竖直运动量，通过估计的竖直运动调整先前确定的楼层，并且查找与通过估计的竖直运动调整先前确定的楼层的结果相关联的楼层；或者本文描述的其他方法。
在步骤515处，识别确定的楼层的高度(例如，使用数据库查找从楼层高度数据库、从由移动设备从信标接收到的信号中获得、或其他方法)。识别的楼层的识别高度可以可选地通过考虑假定移动设备在识别的高度以上的高度(例如，在地平面高度以上1米至2米)的因子来调整。当然，楼层的记录的高度已经可以反映出距地平面高度的1米至2米的调整。
在步骤517处，然后将识别的楼层的识别高度或由该因子调整的识别高度用作第一估计位置的估计高度。
使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置(步骤310)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置的步骤310的另一实现包括图6中提供的子步骤。
如步骤611处所示，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备在户外(即，不在建筑物内部)。稍后参照图7至图9讨论步骤611的实现。在一些情况下，可以使用通过定期从移动设备获得定位信息的朋友查找器应用、摄像装置应用和导航应用获得的定位信息来确定移动设备在户外或建筑物内部(例如，每次可以从这些应用中获得新信息，可以访问地图和高程数据库来确定移动设备是否在户外或建筑物内部)。该方法节省了移动设备的电池电量，因为它不需要仅仅为了传感器校准目的而确定位置信息。
在步骤613处，使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备的估计高度。稍后参照图10至图11讨论步骤611的实现。
在步骤615处，将估计高度用作第一估计位置。
使用不依赖于不稳定传感器的定位技术来确定移动设备在户外(步骤611)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备在户外的步骤611的一种实现包括图7中提供的子步骤。如图所示，在步骤711a处，从移动设备的用户接收指示移动设备在户外的指示(例如，按下按钮)，该指示可以从在移动设备上运行的提示用户将用户的定位指示为建筑物内部、户外、特定定位处的应用或其他输入获得。然后，在步骤711b处，当用户指示表明移动设备在户外时，确定移动设备在户外。
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备在户外的步骤611的另一实现包括图8中提供的子步骤。如步骤811a处所示，在移动设备处(例如，从GNSS卫星或地面发射机)接收定位信号。在步骤811b处(例如，针对测量的信号强度、信号方向性和/或信号多径)评估接收到的信号。然后，在步骤811c处，基于对接收到的信号的评估来确定移动设备在户外。步骤811c的实现可以包括在以下情况时确定移动设备在户外：测量的信号强度超过信号强度的阈值量；从多个方向接收到信号；接收信号的测量的信噪比在阈值以上；以及/或者检测到的信号多径在多径的阈值(例如，如基于从相关结果检测多个信号峰值确定的，其中，当存在比预期或主要的峰值更早的峰值时，检测阈值以上的多径)以下。来自多个方向和/或低多径的强信号强烈地表明移动设备在户外开阔区域，并且因此可能在地平面处。
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备在户外的步骤611的另一实现包括图9中提供的子步骤。如步骤911a处所示，(例如，通过使用利用定位信号确定的一系列估计位置，或通过使用校准的惯性传感器的测量)确定移动设备的速度。然后，在步骤911b处，当移动设备的速度达到或超过阈值速度(例如，行人步行速度)时，确定移动设备在户外。如果移动设备在汽车内部，则移动设备很可能在道路水平以上1米至2米。
在2016年1月7日公布的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR ESTIMATING WHETHER AMOBILE DEVICE IS INSIDE OR OUTSIDE ABUILDING”的共同拥有的美国公布号20160003949中描述了用于确定移动设备在户外的其他方法。
使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的估计高度(步骤613)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的估计高度的步骤613的一个实现包括图10中提供的子步骤。如步骤1013a处所示，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术(例如，使用来自GNSS或地面定位系统的定位信号)来确定移动设备的三维估计位置。然后，在步骤1013b处，将三维估计位置的高度用作移动设备的估计高度。
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的估计高度的步骤613的另一实现包括图11中提供的子步骤。如步骤1113a处所示，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的二维估计位置。在步骤1113a的一个实现中，使用来自GNSS或地面定位系统的定位信号来估计纬度和经度。然后，在步骤1113b处，使用二维估计位置识别高度。在步骤1113b的一个实现中，从存储装置中识别与二维估计位置关联的地平面高度，或者从存储装置中识别与包括二维估计位置的地理区域关联的地平面高度。可选地,识别的高度可以在步骤1113c处通过考虑假定移动设备在识别的高度以上的高度(例如，在地平面高度以上1米至2米)的因子来调整。然后，在步骤1113d处将识别的高度或由因子调整的识别的高度用作移动设备的估计高度。
使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置(步骤310)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的第一估计位置的步骤310的另一实现包括图12中提供的子步骤。
图12的某些实施方式可以有助于确定移动设备何时已返回到移动设备经常驻留的某些“已知”位置(例如，家或办公室的桌子、咖啡店、通勤期间的车辆或其他定位)。可以通过使用来自GNSS或地面发射机的定位信号计算估计位置、通过使用校准的压力传感器计算估计高度、通过使用移动设备连接至的局域网的信号检测定位或者通过其他方法来初始识别已知定位。
当移动设备首次被激活使用时，压力和惯性传感器先前已在工厂进行过校准，并且因此将在一段时间内产生真实环境的容许阈值内的测量，直到传感器的漂移产生的测量不再处于真实环境的容许阈值内为止。典型的时间段可以从几天变化到几周或更长。在该时间段期间，可以使用来自传感器的测量来确定移动设备的估计位置。可以与在进行测量时存在或发生的事件、事物和/或条件关联地存储估计位置的位置参数(例如，纬度、经度和/或高度)。
作为示例，可以使用来自校准的压力传感器的压力测量来识别移动设备经常驻留的“已知”定位(例如，高度)，以确定在传感器被校准的时间段期间移动设备的高度的多个估计。移动设备还识别进行测量期间的一天中的特定时间，以及将一天中的每个特定时间与相应的估计位置关联地存储，该相应的估计位置是使用在一天中的该时间处进行的测量而确定的。一天中的每个时间也可以与在一天中的该时间处进行的测量关联地存储。识别在彼此的阈值距离(例如，x个测量单位)内的估计位置——例如，阈值距离可以是一米高度。识别与识别的估计位置关联的一天中的时间。识别在时间的阈值量内的一组识别的一天中的时间——例如，时间的阈值量可以是大小为t的时间范围(例如，t＝60分钟)，或者可以是一天中的特定时间T(例如，T＝7:30PM)之后的一天中的时间。如果识别的组中的一天中的时间的数目超过阈值N，则使用与该组中的一天中的识别的时间关联的估计位置来确定已知位置。在一个实施方式中，已知位置是与组中的一天中的识别的时间关联的估计位置的最常见值、平均值或中值。已知位置与包含组中的一天中的识别的时间的时间范围关联地存储。在一个实施方式中，在确定一天中的当前时间落入包含组中的一天中的识别的时间的时间范围内之后，将移动设备的第一估计位置设置为与时间范围关联的已知位置。
作为另一示例，来自移动设备的校准的传感器的测量(例如，来自校准压力传感器的压力测量)在一段时间期间进行，并且用于确定移动设备位置(例如，高度)的多个估计。进行测量时的估计位置、测量和一天中的时间被存储以供以后使用。当时间段结束时，估计位置和关联的测量被分成由一天中的时间限定的不同的箱(例如，使用在时间A与时间B之间进行的测量来确定的估计位置的第一箱、使用在时间B与时间C之间进行的测量来确定的估计位置的第二箱等)。评估每个箱以确定彼此在阈值距离内的估计位置的不同密度(例如，彼此在阈值距离内的n1个估计位置、彼此在阈值距离内的n2个估计位置等)。将具有大于估计位置的阈值数目N的n#个估计位置的密度识别为已知位置，并且将用于计算那些估计位置的测量识别为已知测量。
如图12的步骤1211处所示，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备已返回到移动设备先前占用的位置。在步骤1211期间，识别与移动设备先前占用的位置关联的先前记录的数据，以与来自移动设备的当前数据进行比较。当先前记录的数据和当前数据相同时、在彼此的预定义的阈值内时，或者当前数据在由先前记录的数据指定的数据范围内时，基于比较确定先前记录的数据与当前数据匹配可以发生。
当确定先前记录的数据和当前数据匹配时，在步骤1213处确定与先前记录的数据关联的位置参数是第一估计位置。位置参数可以包括移动设备先前占用的位置的纬度、经度和/或高度。
在图12的各种实现中，先前记录的数据和当前数据可以指定：
(a)事件，包括(i)来自移动设备的指示：移动设备的电池过去充电/正在充电，(ii)来自移动设备的指示：移动设备的电池容量正以特定速率改变(例如，与在已知定位处使用的充电电缆关联的速率、在正阈值以上的速率以指示表示电池充电状态的容量增加，或者在正阈值以下的速率以指示表示没有电池充电状态的容量减少)，(iii)如基于来自指示没有运动的惯性传感器的测量确定的移动设备已/未运动的指示，(iv)基于彼此在阈值距离(例如，<1米，或其他距离)内的一系列估计位置来确定移动设备已/未运动的指示，(v)移动设备连接至诸如W-Fi网络的局域网的指示，或(vi)如基于检测到电池充电状态确定移动设备已/未运动的指示；
(b)事物，包括(i)来自移动设备的摄像装置的感测图像(例如，图像可以包括如在本领域中已知的一个或更多个光级、一个或更多个颜色和/或一个或更多个形状)，(ii)来自移动设备的麦克风的感测音频，或(iii)由移动设备从其接收信号的信标或网络的标识符；和/
或
(c)条件，包括(i)一天中的时间，(ii)事件过去已经发生/现已发生或过去已经识别/现已识别事物的时间或时间段，(iii)在事件过去已经发生/现已发生或者过去已经识别/现已识别事物之前，移动设备的移动或移动设备在其他位置的存在的一个或多个指示，或者(iv)估计纬度和经度。
下面参照图13和图14讨论步骤1211的某些实现的细节。
当确定压力传感器的测量误差时，不需要知道移动设备在给定时间的真实高度。替代地，可以使用在使用校准传感器进行测量时识别移动设备何时返回到其先前已占用的相同位置。如果在压力传感器被校准并且因此具有在阈值以下的误差时进行通过压力传感器的先前测量，则先前测量(例如，先前测量的平均值或其他组合值)与当前测量之间的差是从压力传感器的漂移累积的传感器误差。
作为示例，在漂移超过阈值之前的时间段内，进行来自校准压力传感器的压力测量。存储进行测量时的测量值和时间以供以后使用。当时间段结束时，测量被分成由一天中的时间限定的不同的箱(例如，用于在时间A与时间B之间进行的测量的第一箱、用于在时间B与时间C之间进行的测量的第二箱等)。评估每个箱以确定彼此在阈值内的测量的不同密度(例如，在阈值内的n1个测量、在阈值内的n2个测量等)。具有大于测量的阈值数目N的n#个测量的密度被识别为在相同定位处进行的已知测量。当在时间段期间进行与已知测量对应的当前测量时，在已知测量(例如，已知测量的平均或其他组合)与当前测量之间的差是从压力传感器的漂移累积的传感器误差。该差可以用作校准值。
在本节前面段落中描述的实施方式的替选实施方式中，一天中的时间被检测到的事件、事物或其他条件(例如，检测与已知位置或已知测量关联的已知变化率匹配的电池容量的变化率)取代。
确定移动设备已返回到移动设备先前占用的位置(步骤1211)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备已返回到移动设备先前占用的位置的步骤1211的一个实现包括图13中提供的子步骤。
如步骤1311a所示，接收、检测或以其他方式识别移动设备的当前位置的事件、事物和/或条件。事件、事物和条件可以包括先前描述的事件、事物和条件。
在步骤1311b处，使用识别的事件、事物和/或条件来识别与移动设备的先前记录(“存储”)的位置的一个或更多个位置参数关联的先前记录的事件、事物和条件，其中，从存储装置返回那些位置参数以用作第一估计位置。
在步骤1311b的第一实施方式中，可以使用识别的事件、事物或条件来查询先前记录的事件、事物或条件的存储值。如果在查询期间确定识别的事件、事物或条件与和一个或更多个位置参数关联的先前记录的事件、事物或条件的存储值匹配，则返回那些位置参数，以用作第一估计位置。如果在查询期间确定识别的事件、事物或条件与先前记录的事件、事物或条件的存储值不匹配，则不返回位置参数，以用作第一估计位置。当识别的事件、事物或条件与记录的事件、事物或条件相同或者彼此在阈值内时，可以发生确定识别的事件、事物或条件与先前记录的事件、事物或条件匹配。
在步骤1311b的第一实施方式的一个实现中，移动设备识别第一天的时间段，在该第一天的时间段期间，测量来自不稳定传感器的测量以用于生成第二估计位置。作为示例，该时间段可以选自一个或更多个预定时间段，或者可以在事件发生期间(例如，当电池状态指示移动设备的电池正在充电时)识别时间段。时间段可以用于向本地存储器或外部数据库查询与该时间段关联(例如，与该时间段的存储的指示关联)的存储位置。存储位置可以包括在第一天之前的第二天的时间段期间对移动设备所处的位置的估计。如果需要，移动设备从存储模块接收存储位置。然后，移动设备确定第一估计位置是存储位置。在移动设备位于相同定位处(例如，在家、在工作或在学校、在另一例行拜访的定位处或在一件家具处)该时间段可以被识别为确定一个或更多个先前记录的位置的时间段。例如，时间段可以是：(a)移动设备不运动的时间段(例如，12am至3am)，因为移动设备的用户正在睡觉；(b)移动设备在距离的阈值范围内(例如，<1米)运动的时间段(例如，10am至11am、2pm至3pm)，因为移动设备的用户正在他或她的桌子处工作，并且移动设备最多运动到桌子的不同部分；(c)移动设备不运动的时间段(例如，6am至7am、5pm至6pm)，因为移动设备的用户正在执行日常任务(例如，锻炼、参加会议、吃饭)；或(d)移动设备通常位于特定定位处的另一时间段。
在步骤1311b的第一实施方式的另一实现中，移动设备记录其运动。作为示例，移动设备可以记录惯性传感器的测量，或者可以记录一组按时间顺序的估计位置。确定所记录的运动是否与由移动设备的先前运动的一个或更多个存储值匹配。作为示例，可以比较惯性传感器的记录的测量和惯性传感器的先前记录的测量，并且当它们是相同的或者在彼此的预定义的阈值内时确定测量匹配。可替选地，可以比较记录的一组按时间顺序的估计位置和先前记录的一组按时间顺序的估计位置，并且当两组的相应的估计位置是相同的或在彼此的预定义阈值距离内时确定它们匹配。移动设备识别与移动设备的先前运动的存储值关联的先前记录的位置。作为示例，移动设备的先前运动的存储值用于向本地存储器或外部数据库查询与移动设备的先前运动的存储值关联的存储位置。存储位置可以包括在记录运动的存储值之后移动设备到达的位置的估计(例如，移动设备在从用户的工作地点行进到用户的家之后的位置，或反之亦然)。如果需要，移动设备从存储模块接收存储位置。然后，移动设备确定第一估计位置是存储位置。
在步骤1311b的第一实施方式的又一实现中，移动设备确定事件已经发生，例如当移动设备连接至诸如Wi-Fi网络的局域网时，当测量来自不稳定传感器的测量以用于生成第二估计位置时，移动设备保持连接至该局域网。由移动设备获得的局域网的标识符可以用于向本地存储器或外部数据库查询与该局域网关联(例如，与该标识符的存储指示关联)的存储位置。存储位置包括当移动设备先前连接至局域网时移动设备所处的位置的估计，或者它包括分配给该局域网的一个或更多个位置坐标。如果需要，移动设备从存储模块接收存储位置。然后，移动设备确定第一估计位置是存储位置。局域网可以是家庭网络、工作单位或学校网络，或者当确定该移动设备的位置的估计并且稍后将其记录在存储模块中时移动设备先前位于的另一定位的网络。
在步骤1311b的第一实施方式的又一实现中，移动设备的摄像装置(例如，通过响应于来自在移动设备上运行的应用的指令来激活摄像装置)捕获第一图像。从本地存储器或外部数据库识别与第一图像匹配的第二图像，这可以通过比较第一图像和第二图像并且使用用于匹配图像的已知技术而确定第一图像与第二图像匹配来得到。第二图像可以用于向本地存储器或外部数据库查询与第二图像关联(例如，与第二图像的指示关联)的存储位置。存储位置可以包括当移动设备的摄像装置捕获第二图像时移动设备所处的位置的估计。如果需要，移动设备从存储模块接收存储位置。然后，移动设备确定第一估计位置是存储位置。
在步骤1311b的第二实施方式中，可以使用识别的事件或事物以及识别的条件来查询先前记录的事件或事物以及先前记录的条件的存储值。如果在查询期间确定识别的事件或事物以及识别的条件与先前记录的事件或事物以及相关联的条件的存储值匹配，则返回与先前记录的事件或事物和关联的条件关联的位置参数以用作第一估计位置。如果在查询期间确定识别的事件或事物以及识别的条件与记录的事件或事物以及关联的条件的存储值不匹配，则不返回位置参数以用作第一估计位置。当识别的事件或事物与先前记录的事件或事物是相同的或在彼此的阈值内时，并且当识别的条件和先前记录的条件是相同的或者在彼此的阈值内时，可以发生确定识别的事件或事物和关联的条件与先前记录的事件或事物和关联的条件匹配。
在步骤1311b的第二实施方式的一个实现中，移动设备识别事件或事物，并且(例如，使用不依赖于不稳定传感器的定位技术)计算移动设备的初始估计位置。移动设备(例如，通过从本地存储器或外部数据库中查找先前记录的位置)识别先前记录的位置，该先前记录的位置在距初始位置的x个测量单位内(例如，在<1米、<2米或x的另一值)，或者在包括初始估计位置的区域中。可以识别与先前记录的位置关联地存储的先前记录的事件或事物。可以将先前记录的事件或事物与识别的事件或事物进行比较，以确定它们是否匹配(例如，相同、或者在彼此的阈值内)。如果它们匹配，则移动设备确定第一估计位置是先前记录的位置。
在步骤1311b的第二实施方式的另一实现中，移动设备确定其电池在第一天正在充电。在确定其电池正在充电之后，移动设备识别电池正在充电的时间段。时间段可以用于向本地存储器或外部数据库查询与该时间段关联(例如，与时间段的存储指示关联)的存储位置。存储位置可以包括在第一天之前的第二天的时间段期间移动设备的电池正在充电时移动设备所处的位置的估计。如果需要，移动设备从存储模块接收存储位置。然后，移动设备确定第一估计位置是存储位置。
在步骤1311b的第三实施方式中，可以使用识别的事件或识别的事物来查询先前记录的事件和关联的事物的存储值。如果在查询期间确定识别的事件或事物与先前记录的事件或事物的存储值匹配，则返回与先前记录的事件或事物关联的位置参数以用作第一估计位置。如果在查询期间确定识别的事件或事物与先前记录的事件或事物的存储值不匹配，则不返回与先前记录的事件或事物关联的位置参数以用作第一估计位置。当识别的事件和先前记录的事件相同或在彼此的阈值内时，并且当识别的事物和先前记录的事物相同或者在彼此的阈值内时，可以发生确定识别的事件或事物与先前记录的事件或事物匹配。
在步骤1311b的第三实施方式的一个实现中，识别事件(例如，指示移动设备的电池正在充电的检测到的状态)和事物(例如，由移动设备的摄像装置捕获的外部输入，或信标的标识符)。所识别的事件用于向存储装置查询该事件的匹配存储值(例如，先前检测到的指示移动设备的电池正在充电的状态)。事件的匹配存储值用于查找与事件的存储值关联的事物的存储值。将所识别的事物与被查找的事物的存储值进行比较，并且当所识别的事物与事物的存储值匹配时，返回与事件的存储值和/或事物的存储值关联的位置参数以用作第一估计位置。当然，在其他实现中，条件可以替换事物或事件，事物可以替换事件，以及/或者事件可以替换事物。可选地，可以使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备的估计位置，并且该估计位置可以替换事件或事物。
确定移动设备已返回到移动设备先前占用的位置(步骤1211)
用于使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术来确定移动设备已返回到移动设备先前占用的位置的步骤1211的另一实现包括图14中提供的子步骤。
如步骤1411a处所示，识别事件、事物和/或条件。可以如在与图13相关的实施方式中识别事件、事物和/或条件一样识别这样的事件、事物和/或条件。
在步骤1411b处，(例如，使用不依赖于不稳定传感器的测量的定位技术)确定移动设备的初始估计位置。在图14的一些实施方式中，仅在识别特定事件、事物和/或条件之后才触发步骤1411b。例如，可以响应于检测到移动设备的电池正在充电、检测到电池的容量以特定速率改变、检测到移动设备已连接至特定局域网、检测到当前时间在预定义时间段内以及/或者检测到一些其他事件、事物或条件来确定初始估计位置。在图14的其他实施方式中，可以在步骤1411a中识别任何事件、事物和/或条件之前发生步骤1411b。
在步骤1411c，使用初始估计位置来识别先前记录的位置，该先前记录的位置在距初始位置的x个测量单位内(例如，在1米、2米或x的另一值内)，或者在包括初始估计位置的区域中。作为示例，可以通过从本地存储器或外部数据库查找先前记录的位置并且确认它在距初始位置的x个测量单位内，或者在包括初始估计位置的区域内来识别先前记录的位置。
在可选步骤1411d处，可以使用先前记录的位置识别与先前记录的位置关联的先前记录的事件、事物和/或条件，并且确定先前记录的事件、事物和/或条件是否匹配识别的事件、事物和/或条件。当先前记录的事件、事物和/或条件与识别的事件、事物和/或条件匹配时，获得先前记录的位置的一个或更多个位置参数以用作第一估计位置。当先前记录的事件、事物和/或条件与识别的事件、事物和/或条件不匹配时，可以确定移动设备尚未返回到先前记录的位置。
使用确定的传感器误差来校准不稳定的传感器(步骤390)
用于使用确定的传感器误差来校准不稳定传感器的步骤390的实现包括图15中提供的子步骤。如图所示，在步骤1591处通过将确定的传感器误差用作校准值，或者通过将校准值设置为确定的传感器误差与一个或更多个的先前记录的传感器误差的平均值来确定校准值。然后，在步骤1592处使用校准值(例如，通过用校准值来调整传感器的未来测量，或者通过用校准值调整将先前校准值)校准不稳定传感器。在一些实施方式中，通过取决于校准之前的环境的测量值是否高于或者低于环境的真实值来通过减法或加法来进行调整。
确定哪个传感器是不稳定传感器的步骤也可以在步骤1591之前执行——例如，通过检测来自传感器的测量误差，或者通过检测使用来自传感器的测量计算的估计位置相对于真实位置的误差是否超过容忍的误差水平(例如，<1m，<2m或其他值)。可以通过识别惯性传感器的测量来实现惯性传感器的测量误差的检测，惯性传感器指示当移动设备实际上没有运动时移动设备的运动。可以通过使用来自压力传感器的压力的测量计算估计高度并且然后确定该估计高度不等于真实高度(或在真实高度的阈值内)来实现压力传感器的测量误差的检测(或检测使用来自压力传感器的测量计算的估计位置相对于真实位置是否具有误差)，其中如本文其他地方所述的那样确定真实高度(例如，是先前由移动设备占用的高度)。
在当传感器是压力传感器时步骤1592的一个实现中，从其中发现传感器测量高于真实压力的传感器的未来测量中减去确定的校准值，并且将确定的校准值相加到其中发现传感器测量低于真实压力的传感器的未来测量。在当传感器是压力传感器时步骤1592的另一实现中，从其中发现校准的传感器测量高于真实条件的先前校准值中减去确定的校准值，并且将确定的校准值相加到其中发现校准的传感器测量低于真实条件的先前的校准值。
用于使用确定的传感器误差来校准不稳定传感器的图3的步骤390的另一实现包括图16中提供的子步骤。如图所示，在步骤1691处识别先前的压力传感器校准式ΔP校准——例如，其中ΔP校准是等于AT3+BT2+CT+D的等式，其中A、B、C和D是在使用热处理室或其他方法对不稳定压力传感器进行工厂校准期间先前确定的校准系数，其中，T是不稳定压力传感器的给定温度。步骤1691的等式仅是等式的一个示例。在其他的实施方式中，可以使用其他等式。例如，2015年5月7日公布的题为“DETERMINING CALIBRATED MEASUREMENTS OFPRESSURE FOR DIFFERENT SENSORS”的美国公布号20150127287中描述了ΔP校准的替选实施方式。用于其他实施方式的其他等式也是可能的。
在用于确定步骤1691的等式的一个实施方式中，不同压力误差被计算为ΔP误差_n＝P传感器_n-P参考_n，其中，P传感器_n是移动设备的压力传感器在高度n处的压力的测量，并且P参考_n是在该特定高度n的真实压力的准确的估计。当测量P传感器_n时还测量压力传感器的温度T传感器,n。使用作为测量的传感器温度T传感器,n的函数的各个传感器误差ΔP误差_n的多项式拟合来确定压力传感器校准式ΔP校准。将多项式曲线拟合到误差ΔP误差_n和T传感器,n的组合是确定系数值A、B、C和D的示例。在图17中描绘了作为对应的测量的传感器温度的函数的各个传感器误差的多项式拟合的示例。
如图16的步骤1692处，接收器识别压力传感器的温度测量T'传感器,n和对应的传感器误差值测量ΔP'误差_n＝P'传感器_n-P'参考_n，其中，P'传感器_n是由移动设备的压力传感器在高度n处的压力的测量，并且P'参考_n是在该特定高度n处的真实压力的精确估计。当压力传感器进行用于确定对应的传感器误差值测量ΔP'误差_n的对应的压力测量P'传感器_n时，测量温度测量T'传感器,n中的每一个。在至少一个实施方式中，在确定ΔP校准之后，测量或估计T'传感器,n、P'传感器_n和P'参考_n中的每一个。
在可选的步骤1693处，确定温度测量T'传感器，n的范围是否已超过阈值(例如，不稳定传感器的平均操作温度附近的15至20摄氏度)，如果超过阈值，则做出判定以确定校准系数调整值。
在步骤1694处，通过使用温度测量T'传感器，n和关联的传感器误差值ΔP'误差_n执行多项式拟合来确定校准系数调整值A'、B'、C'和D'，其中，针对压力传感器的给定温度T'待拟合的多项式是ΔP'校准＝A'T'3+B'T'2+C'T'+D'。步骤1694的多项式拟合仅是多项式拟合的一个示例。在其他实施方式中，可以使用其他多项式拟合。
在步骤1695处，则使用先前确定的校准系数和系数调整值来确定经调整的压力传感器校准式ΔP经调整的校准，其中，针对压力传感器的给定温度T(例如，不稳定传感器的新测量温度)ΔP经调整的校准＝(A+A')T3+(B+B')T2+(C+C')T+(D+D')。根据具体情况，A'、B'、C'和D'的值可以是正数或负数。
在图17中描绘了作为传感器温度的函数的传感器误差的多项式拟合。传感器误差中的每一个是基于不稳定传感器在特定高度处的压力测量与特定高度的真实压力的测量或估计(例如，如由经校准的精确传感器测量的，或者如基于位于不同高度处的经校准的精确传感器的测量估计的)之间的差。如图所示，多项式曲线(被示出为虚线)被拟合成由作为传感器温度的函数(以摄氏C度为单位)的传感器误差(以Pa为单位)限定的点(被示出为大黑点)。拟合多项式曲线是确定校准系数值A、B、C和D或校准系数调整值A'、B'、C和D'的示例。
在一个实施方式中，校准值仅为D，其中，任何温度下的任何压力误差被平均成固定值。如果在温度范围内的其他实施方式中，每当确定不稳定传感器的传感器误差时收集不稳定传感器的温度测量，则可以确定系数调整值，以及校准值不仅仅是D，而是ΔP校准或ΔP经调整的校准。温度范围中的温度可能包括：来自在已知定位处的被留在外部的移动设备的冷却温度、来自由于驱动内部温度的高处理器速率而在已知位置处被加热的移动设备的温暖温度，以及其他温度。
其他方面
如本文中所使用的，高度表示在指定水平(例如，海平面、地平面或其他水平)以上的高度。本文中公开的估计位置可以是一维(例如，高度)、二维(例如，纬度和经度)或三维(例如，纬度、经度和高度)。
本公开内容的方法可以通过硬件、固件或软件来实现。还构想了包括程序指令的一个或更多个非暂态机器可读介质，在由一个或更多个机器执行该程序指令时，使一个或更多个机器执行或实现包括描述的方法中的任何方法的步骤的操作。如本文中所使用的，机器可读介质包括所有形式的法定机器可读介质(例如，法定非易失性或易失性存储介质、法定可移除或不可移除介质、法定集成电路介质、法定磁存储介质、法定光存储介质或任何其他法定存储介质)。如本文中所使用的，机器可读介质不包括非法定介质。作为示例，机器可以包括一个或更多个计算装置、处理器、控制器、集成电路、芯片、片上系统、服务器、可编程逻辑器件、其他电路系统和/或本文中描述或以其他方式在本领域中已知的其他的合适装置。
本文中描述的方法步骤可以是与顺序无关的，并且因此可以按照与所描述的顺序不同的顺序执行。还要注意的是，如本领域技术人员将会理解的那样，在本文中描述的不同方法步骤可以被组合成形成任何数量的方法。还要注意的是，本文中描述的任何两个或更多个步骤可以同时执行。由于各种原因，例如实现降低的制造成本、较低的功耗以及提高的处理效率，本文中公开的任何方法步骤或特征可以明确地根据权利要求进行限制。由发射机或移动设备执行的方法步骤可以由服务器执行，反之亦然。
还构想了如下系统，该系统包括执行、可操作成执行或适用于执行本文中公开的不同方法步骤/阶段的一个或更多个模块，其中，使用本文中列出的一个或更多个机器或其他合适的硬件来实现模块。当两个事物(例如，模块或其他特征)彼此“耦接”时，这两个事物可以直接连接在一起(例如，在附图中通过连接这两个事物的线来示出)，或者由一个或更多个介入事物间隔开。在没有线和介入的事物连接两个具体的事物的情况下，除非另有说明，否则这些事物的连接是可以被构想的。在一个事物的输出端与另一个事物的输入端彼此耦接的情况下，即使数据经过一个或更多个中间事物，从输出端发送的信息(例如数据和/或信令)也会被输入端接收到。在本文中公开的所有信息可以使用任何协议通过任何通信路径来发送。数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片等可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子或者光场或光粒子来表示。
包含、含有、包括等的词语应以包含性意义(即，不限于)来解释，而不是排他性意义(即，仅由……组成)。使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。如详细描述中所使用的词语“或”和词语“和”涵盖列表中的任何项目和所有项目。词语“一些”、“任何”和“至少一个”指代一个或更多个。本文中使用术语“可以”以指示示例，而不是要求——例如，可以执行操作或可以具有特性的事物不需要在每个实施方式中执行该操作或者具有该特性，而是该事物在至少一个实施方式中执行该操作或具有该特性。
作为示例，本文中描述的发射机可以包括：天线模块，用于与其他系统交换信号；RF前端模块，具有本文已知或公开的电路部件；处理模块，用于执行信号处理(例如，生成用于在选定时间处传送的信号，使用选定频率、使用选定代码和/或使用选定的相位)、本文所述的方法或其他处理；存储器模块，用于提供与可以由处理模块执行的本文所述的操作方法有关的数据和/或指令的存储和检索；传感器模块，用于测量发射机处或附近的条件(例如，压力、温度、湿度、风或其他)；和/或接口模块，用于经由除无线电链路之外的其他链路与其他系统交换信息。由发射机发送的信号可以携带不同的信息，一旦由移动设备或服务器确定，可以识别以下内容：发射机；发射机的定位(LLA)；发射机处或附近的压力、温度、湿度和/或其他条件。这些模块中的每一个可以直接或间接地彼此耦合。
移动设备可以是移动计算设备(例如，移动电话、平板电脑、膝上型电脑、数码摄像装置、跟踪标签、移动设备)的形式，并且可以包括以下任何一个：天线模块，用于与其他系统交换信号；RF前端模块，具有本文已知或公开的电路部件；处理模块，用于对接收到的信号进行信号处理以确定位置信息(例如，接收信号的到达时间或行进时间、来自发射机的大气信息和/或与每个发射机关联的定位或其他信息)，用于使用位置信息来计算移动设备的估计位置，用于执行本文描述的方法，和/或用于执行其他处理；存储器模块，用于提供与可以由处理模块或其他模块执行的本文所述的操作方法有关的数据和/或指令的存储和检索；传感器模块，用于测量移动设备处或附近的环境条件(例如，压力、温度、湿度、风、其他)，该环境条件可以与发射机处或附近的相同环境条件进行比较，以确定移动设备的高度；其他传感器模块，用于测量其他条件(例如，加速度、速度、定向、光、声音)；接口模块，用于经由除了无线电链路之外的其他链路与其他系统交换信息；和/或输入/输出模块，用于允许用户与移动设备交互。这些模块中的每一个可以直接或间接地彼此耦接。通过移动设备进行的处理也可以在服务器处发生。
相关申请
该申请与以下相关申请有关：2016年9月9日提交的题为“SYSTEMS AND METHODSFOR CALIBRATING UNSTABLE SENSORS”的美国专利申请第62/385,911号；和2017年4月25日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING UNSTABLE SENSORS”的美国专利申请第62/489,926号。因此，相关申请中的每一个的内容通过引用整体并入本文中。

Claims (19)

1.一种用于校准移动设备的传感器的方法，所述方法包括：
在不使用来自所述移动设备的传感器的任何测量的情况下确定所述移动设备的第一估计位置；
使用来自所述传感器的测量来生成所述移动设备的第二估计位置；
使用所述第一估计位置和所述第二估计位置来估计所述传感器的传感器误差；以及
使用所述传感器误差来确定用于调节来自所述传感器的一个或更多个测量的校准值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器是产生相对于真实压力的不准确的压力测量的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用从卫星系统或地面发射机的网络的信标接收到的定位信号来确定所述第一估计位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
识别事件、事物或条件；
识别与所识别的事件、事物或条件关联的存储位置；
接收所述存储位置；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
确定所述移动设备是否在建筑物内部；
在确定所述移动设备在所述建筑物内部之后，确定所述移动设备驻留的所述建筑物的楼层；以及
识别所述楼层的高度，其中，所述第一估计位置的高度是所述楼层的高度或者通过预定值调整的所述楼层的高度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
确定所述移动设备是否在外部；以及
在确定所述移动设备在外部之后，确定地平面高度，其中，所述第一估计位置的高度是所述地平面或者通过预定值调整的所述地平面。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述移动设备是否在外部包括：
估计所述移动设备的非竖直速度；
确定所估计的速度是否超过速度的阈值量；以及
如果确定所估计的速度超过所述速度的阈值量，则确定所述移动设备在外部。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
识别在第一天测量来自所述传感器的测量期间的时间段；
识别与所述时间段关联的存储位置，其中，所述存储位置包括在所述第一天之前的第二天的该时间段期间所述移动设备所处的位置的估计；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
确定所述移动设备的电池在第一天正在充电；
识别所述移动设备的电池正在充电期间的时间段；
识别与所述时间段关联的存储位置，其中，所述存储位置包括当所述移动设备的电池在所述第一天之前的第二天的该时间段期间正在充电时所述移动设备所处的位置的估计；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
记录所述移动设备的运动；
确定所记录的所述移动设备的运动与所述移动设备的先前运动的一个或更多个存储值匹配；
识别与所述移动设备的先前运动的一个或更多个存储值关联的存储位置，其中，所述存储位置包括在所述运动的一个或更多个存储值被记录之后所述移动设备到达的位置的估计；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
确定所述移动设备连接至局域网；
识别与所述局域网关联的存储位置，其中，所述存储位置包括在所述移动设备先前连接至所述局域网时所述移动设备所处的位置的估计；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
使用所述移动设备的摄像装置来捕获第一图像；
识别与所述第一图像匹配的第二图像；
识别与所述第二图像关联的存储位置，其中，所述存储位置包括当所述移动设备的摄像装置捕获到所述第二图像时所述移动设备所处的位置的估计；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一估计位置通过以下操作来确定：
确定所述移动设备的电池正在充电；
使用来自卫星系统或地面发射机的网络的信标的定位信号确定所述移动设备的初始估计位置，其中，响应于确定所述移动设备的电池正在充电而生成所述初始估计位置；
识别与所述初始估计位置的距离在阈值量内的存储位置；以及
确定所述第一估计位置是所述存储位置。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述传感器误差来确定用于调整来自所述传感器的一个或更多个测量的校准值包括：
从存储装置中检索所述传感器的一个或更多个先前估计的传感器误差；
通过将所估计的传感器误差与所述一个或更多个先前估计的传感器误差进行平均来计算平均传感器误差；以及
将所述平均传感器误差用作所述校准值。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器是所述移动设备的压力传感器，并且其中，所述校准值通过以下操作来确定：
识别包括校准系数值的压力传感器校准式；
识别所述压力传感器的温度测量和所述压力传感器的对应的传感器误差测量，其中，当所述压力传感器进行对应的压力测量时测量所识别的温度测量中的每个温度测量，所述对应的压力测量用于确定所识别的传感器误差测量的对应的传感器误差测量；
通过使用所识别的温度测量和所述对应的传感器误差测量执行多项式拟合来确定校准系数调整值；
通过使用所述校准系数调整值调整所述压力传感器校准式的校准系数值来确定经调整的压力传感器校准式；以及
使用所述经调整的传感器校准式来确定所述校准值。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器误差通过以下操作来估计：
确定所述第一估计位置与所述第二估计位置之间的距离差；
通过将比例因子应用于所述距离差来确定所述第一估计位置与所述第二估计位置之间的估计的压力差；以及
将所述传感器误差设置成所述估计的压力差。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准值通过以下操作来确定：
将所述校准值设置成所述传感器误差或者所述传感器误差与其他先前存储的传感器误差的平均值。
18.包括程序指令的一个或更多个非暂态机器可读介质，当一个或更多个机器执行所述程序指令时，使得所述一个或更多个机器实现根据权利要求1至17中任一项所述的方法。
19.一种用于校准移动设备的传感器的系统，所述系统包括：
所述传感器，以及
一个或更多个机器，其能够操作成执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。
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