CN112136019A - 用于传感器校准和位置确定的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

传感器校准和位置确定。本公开内容的各方面涉及确定移动装置的估计海拔何时可以用于校准或位置确定,确定何时校准移动装置的压力传感器以及确定移动装置是否在经历不利压力变化条件的环境内。

Description

用于传感器校准和位置确定的系统和方法
技术领域
本公开内容的各方面一般地涉及移动装置的定位。
背景技术
确定移动装置(例如,由用户操作的智能电话)在环境中的确切位置(location)可能是相当具有挑战性的,尤其是当移动装置位于城市环境中或位于建筑物内时。例如,对移动装置的海拔的不精确估计可能对移动装置的用户具有生死攸关的后果,因为不精确的海拔估计可能在紧急人员在建筑物的多个楼层上搜索用户时延迟紧急人员响应时间。在不太严重的情况下,不精确的海拔估计可能导致用户到达环境中的错误区域。
存在用于估计移动装置的海拔的不同方法。在基于气压的定位系统中,可以使用来自移动装置的经校准的压力传感器的压力测量结果连同来自经校准的参考压力传感器的网络的环境压力测量结果以及来自网络或其他源的环境温度测量结果来计算海拔。移动装置的海拔的估计(hmobile)可以由移动装置、服务器或接收所需信息的另一机器如下计算:
Figure BDA0002785381050000011
其中,Pmobile是由移动装置的压力传感器对移动装置的位置处的压力的估计,Psensor是对参考压力传感器的位置处的压力的估计,其准确到在相对于真实压力的压力容许量内(例如,小于5Pa),Tremote是对参考压力传感器的位置处或远程温度传感器的不同位置处的温度的估计(例如,以开尔文为单位),hsensor是对参考压力传感器的估计海拔,其估计到在所期望量的海拔误差内(例如,小于1.0米),g对应于由重力引起的加速度,R是气体常数,并且M是空气(例如,干燥空气或其他)的摩尔质量。如本领域普通技术人员将理解的,在等式1的替选实施方式中,负号(-)可以用正号(+)代替。在参考压力传感器的位置处的压力的估计可以被转换成与参考压力传感器对应的估计的参考水平压力,因为它指定在参考压力传感器的纬度和经度处但可能不同于参考压力传感器的海拔的参考水平海拔处的压力的估计。参考水平压力可以如下确定:
Figure BDA0002785381050000021
其中,Psensor是对在参考压力传感器的位置处的压力的估计,Pref是参考水平压力估计,并且href是参考水平海拔。移动装置的海拔hmobile可使用等式1来计算,其中href代替hsensor且Pref代替Psensor。参考水平海拔href可以是任何海拔,且通常被设定在平均海平面(MSL)。当两个或更多个参考水平压力估计可用时,参考水平压力估计被组合成单个参考水平压力估计值(例如,使用参考压力的平均值、加权平均值或其他合适的组合),并且单个参考水平压力估计值被用于参考水平压力估计Pref
移动装置的压力传感器通常是廉价的且易受漂移影响,这导致使用等式1或其变化对移动装置的海拔的不准确计算。因此,需要确定所计算的海拔是否准确或何时校准移动装置的压力传感器。本文描述用于知晓所计算的海拔何时准确或何时可以校准移动装置的压力传感器的方法。
在一些情况下,位于室内环境(例如,建筑物或交通工具)中的移动装置的所计算的海拔的准确度受室内环境的烟囱/烟道效应及/或HVAC(加热、通风及空气调节)效应影响。环境中的烟囱/烟道效应通常以环境的泄漏为特征,并且基于环境内部的温度与环境外部的温度之间的差异来影响环境的压力分布轮廓(profile)。当环境中存在HVAC效应时,可能发生环境中的突然且显著的压力推或拉(例如,由于故意的过压或欠压),而在环境外部不发生类似的压力推或拉。因此,使用环境中的推或拉压力值所计算的估计海拔可以转化成所测量的海拔误差的米。知道环境中何时存在HVAC效应可以帮助确定估计的海拔何时可能具有太多误差并且需要被忽略或调整。本文中描述用于检测移动装置是否位于不利(adverse)压力变化效应(例如,HVAC效应)正在影响压力测量结果的环境中的不同方法。这些方法的结果——例如,关于移动装置是否在特定环境(例如,建筑物或交通工具)内部的确定——在如下各种应用中是高度有用的,例如,如果基于从环境内部确定的压力的测量结果,则确定估计的海拔何时可能具有太多误差。
如上所述,移动装置的压力传感器通常是廉价的并且易随着时间而漂移。因此,必须频繁地校准压力传感器。用于校准压力传感器的典型方法确定校准调整(C),该校准调整当被应用于压力传感器的压力测量结果(Pmobile)时导致在距真实海拔容许量的距离内的所估计海拔(hmobile)。不幸的是,移动装置的压力传感器不能在移动装置的每个位置处被校准,尤其是不能在不知道移动装置处于已知海拔(例如,航点的海拔)时被校准。在一个位置处的局部压力变化效应可能产生与该位置附近的室外压力不一致的局部压力,这将不可接受的误差引入校准结果中。这样的压力变化效应在具有加热、通风和空调(HVAC)系统的建筑物中以及在移动时产生局部压力变化的交通工具中是常见的。不知道容许量误差内的位置的真实海拔使得在这样的位置处的校准不切实际。移动装置内部的温度也可能不利地影响压力的测量结果。然而,尽管存在以上问题,但是仍然必须定期进行校准。在以下公开内容中描述用于确定何时校准移动装置的压力传感器的不同系统和方法。
附图说明
图1描绘了用于确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定的过程。
图2A、图2B、图2C和图2D示出了用于确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定的过程的不同实现方式。
图3至图6各自描绘了用于确定移动装置被知晓或认为驻留于其中的区域的不同过程。
图7至图10各自描绘了用于使用移动装置的地点(position)的初始估计和位置置信值来限定区域的不同过程。
图11和图12各自描绘了用于确定区域的海拔值是否满足阈值条件的过程。
图13A至图13E示出了用于确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定的一种方法。
图14A示出了在第一时间段期间建筑物内部、交通工具内部以及建筑物外部和交通工具外部的压力分布轮廓。
图14B示出了当交通工具中的HVAC效应导致在第二时间段期间交通工具内部的压力分布轮廓不与外部的压力分布轮廓对齐时的第二时间段期间的交通工具内部和交通工具外部的压力分布轮廓。
图14C示出了当建筑物中的HVAC效应导致在第三时间段期间建筑物内部的压力分布轮廓不与外部的压力分布轮廓对齐时的第三时间段期间的建筑物内部和建筑物外部的压力分布轮廓。
图15描绘了用于确定移动装置是否在经历不利的压力变化条件的环境内的过程。
图16A描绘了用于检测由移动装置测量的满足或超过改变阈值的压力改变的第一过程。
图16B描绘了用于检测由移动装置测量的满足或超过改变阈值的压力改变的第二过程。
图16C描绘了用于检测由移动装置测量的满足或超过改变阈值的压力改变的第三过程。
图16D描绘了用于检测由移动装置测量的满足或超过改变阈值的压力改变的第四过程。
图17示出了由具有不同HVAC效应的不同环境产生的压力分布轮廓,其中所述压力分布轮廓不与没有HVAC效应的环境的压力分布轮廓对齐。
图18A和图18B示出了用于确定移动装置何时被预期在建筑物内部或外部的方法。
图19示出了其中可以校准移动装置的压力传感器的操作环境。
图20描绘了用于确定何时校准移动装置的压力传感器的过程。
图21描绘了用于使用加权度量值来确定移动装置的压力传感器是否应当使用与移动装置驻留的位置相关联的信息来校准的过程。
图22示出了发射器、移动装置和服务器的部件。
具体实施方式
本公开内容的各方面涉及确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定、确定移动装置是否在经历不利压力变化条件的环境内部、以及/或者确定何时校准移动装置的压力传感器。以下讨论这些方面中的每一个。
确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定
可以使用来自移动装置的压力传感器的压力测量结果来估计移动装置的海拔。不幸的是,移动装置的压力传感器通常是廉价的且易受漂移影响,这导致移动装置的海拔的不准确计算。当移动装置处于已知海拔时可以校准移动装置的压力传感器,使得估计的海拔预期与已知海拔匹配。然而,知道移动装置的确切海拔有时是不可能的。本文描述用于在压力传感器的真实海拔不完全已知时确定何时可以校准移动装置的压力传感器的方法。本文还描述了用于确认估计海拔是否准确的方法。
图1描绘了用于确定移动装置的估计海拔何时可用于校准或位置确定的过程。
如图所示,确定移动装置预期驻留的区域(步骤110)。区域的形状可以是任何形状,包括(i)圆形、(ii)多边形、(iii)椭圆形或(iv)任何其他形状,其居中或以其他方式包括移动装置的地点的初始二维或三维估计。替选地,区域的形状可以是网络区域的形状,其中网络区域的形状可以是任何形状,包括(i)以信标的位置为中心的圆形覆盖区域,该信标的半径等于信标的最大范围,(ii)移动装置从其接收信号的信标的圆形覆盖区域的交叠部分(portion),或(iii)任何其他形状。替选地,网络区域可以是移动装置可访问的一组分离的区域。作为示例,步骤110的不同实现在图3至图6中示出,这将在稍后描述。
对于所确定区域中的多个部分(section)中的每个部分,确定该部分的海拔值(步骤120)。每个部分可以是相同的尺寸(例如,1平方米)或不同的尺寸,并且每个部分的海拔值可以从数据库或其他数据源访问。在一个实施方式中,每个部分是地形图块(tile),并且从国家高程数据库访问每个图块的海拔值。对地形图块的可选调整会具有如下偏移,其表示移动装置相对于地形表面所处位置(例如,在用户的臀部高度处的+1m,在用于呼叫时在用户的头部处的+2m,或其他高度)。
确定海拔值是否满足阈值条件(步骤130)。在步骤130的一个实施方式中,如稍后关于图11更详细论述,确定海拔值是否满足阈值条件可以包括:确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距彼此的第一阈值海拔量内。在步骤130的另一实施方式中,如稍后关于图12更详细论述,确定海拔值是否满足阈值条件可以包括:确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距所确定的海拔值的平均值、中值或感兴趣值(例如,原始纬度/经度的海拔或置信多边形的中心)的第二阈值海拔量内。第一阈值量和第二阈值量可以相同或不同。阈值海拔量的示例包括容许误差量(例如,1米或更小)、容许误差量的分数(例如,二分之一)或另一量。阈值百分比的示例包括90%与100%之间的任何百分比,或任何其他合适的百分比。中值的使用可以比平均值更抗离群值,并且如果在地形图块的海拔中存在大的离群值,则减去中值的海拔分布(distribution)应当更好地反映区域中的海拔的变化。替选地,在减去平均值或中值之前,可以将离群值抑制方法应用于来自地形图块的海拔。感兴趣的值的优点在于,一旦查询了所有地形图块——例如,从分布中减去感兴趣值而不是平均值或中值——就不需要额外的平均值或中值计算。
如果海拔值不满足阈值条件,则过程返回到步骤110。如果海拔值满足阈值条件,则确定移动装置的估计海拔可用于确定移动装置的地点或用于校准移动装置的压力传感器(步骤140),并且如果尚未确定这样的估计海拔,则使用由移动装置的压力传感器测量的压力来确定移动装置的估计海拔。一种用于估计海拔的方法使用等式1。
可选地,使用估计海拔和使用海拔值确定的区域的代表海拔值来校准移动装置的压力传感器(可选步骤150a)。使用海拔值确定的代表海拔值的示例包括:(i)海拔值的平均值;(ii)海拔值的中值;(iii)在移动装置已知驻留的区域的中心处的部分的海拔值;(iv)海拔值中的最常见海拔值;(v)在图块的中心当中的内插海拔;(vi)在与移动装置的地点的初始估计相邻的图块的中心当中的内插海拔;或者(vii)任何以上示例,但是应用平滑滤波器。图1的过程的一个优点是,当移动装置的确切海拔未知时可以发生校准。相反,仅需要知道移动装置的可能海拔的范围,其中该范围的大小在容许值内(例如,类似1米的可接受误差量,或类似0.5*1米的可接受误差量的分数量)。稍后在“校准”部分中描述在可选步骤150a期间如何校准移动装置的示例。
可选地,通过确定估计海拔是否在距区域的代表海拔值的阈值误差值内来评估估计海拔的准确度(可选步骤150b)。如果是,则认为估计海拔是准确的。如果不是,那么认为估计海拔是不准确的,且作出移动装置的压力传感器需要校准的确定。代表海拔值的示例在以上步骤150a的描述中提供。阈值误差值的示例包括最大容许误差值,例如1米或更小,其可以视情况被调整如下距离,移动装置预期保持在代表海拔值以上的该距离处。
作为示例,图1的过程可以由包括以下的一个或更多个机器执行:用于执行(例如,执行或者被配置成、适配成或可操作以执行)每个步骤的(一个或更多个)处理器或(一个或更多个)其他计算装置(例如,在移动装置和/或服务器处),以及(一个或更多个)数据源,在所述数据源处存储在过程中识别的任何数据以供稍后在过程期间访问。
为了说明图1的过程,现在注意图2A、图2B、图2C和图2D,其示出了图1中描绘的过程的不同实现方式。
图2A和图2B中所示出的操作环境200包括地面发射器210和移动装置220的网络。发射器210中的每一个和移动装置220可以位于不同海拔或深度处。使用已知的无线或有线传输技术将定位信号213和253分别从发射器210和卫星250发送到移动装置220。发射器210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、频率偏移或其他参数——来发送信号213。移动装置220可以采取不同形式,包括移动电话、平板计算机、膝上型计算机、跟踪标签、接收器或可以接收定位信号213及/或253且具有用于确定移动装置220的位置处的压力的测量结果的压力传感器的另一合适装置。每个发射器210还可以包括在发射器210的位置处测量压力的压力传感器和测量温度的温度传感器。压力和温度的测量结果可以用于使用等式1计算移动装置220的估计海拔。
在图2A中,可以确定移动装置220所处的可能地点的区域(例如,在步骤110期间),且确定该区域中的海拔的预定百分比P%是否满足阈值条件(例如,在步骤130期间)。如图所示,满足阈值条件,因此可以估计移动装置220的海拔以便(i)用于确定估计地点是否准确,(ii)用于校准移动装置220的压力传感器,(iii)另一用途。在图2B中,可以确定移动装置220所处的可能地点的第二区域(例如,在步骤110期间),并且确定第二区域中的海拔的预定百分比P%是否满足阈值条件(例如,在步骤130期间)。如图所示,不满足阈值条件,因此不能估计移动装置220的海拔以(i)用于确定所估计地点是否准确,(ii)用于校准移动装置220的压力传感器,或(iii)另一用途。
图2C和图2D中所示的操作环境201包括不同的本地信标260,其用于发送由移动装置220在不同时间接收的信号263。每个信标可以与能够接收信号263的局部区域相关联。因此,当移动装置从信标接收到信号时(在步骤110期间),该特定信标的局部区域可以用作移动装置220所处的可能地点的区域。局部区域可以具有预定义的海拔范围。在图2C中,确定局部区域中的海拔的预定百分比P%是否满足阈值条件(例如,在步骤130期间)。如图所示,满足阈值条件,因此可以估计移动装置220的海拔以便(i)用于确定估计地点是否准确,(ii)用于校准移动装置220的压力传感器,或(iii)另一用途。在图2D中,确定第二局部区域(其可以包括建筑物的不同可能楼层)的海拔不满足阈值条件,因此不能估计移动装置220的海拔以(i)用于确定估计地点是否准确,(ii)用于校准移动装置220的压力传感器,或(iii)另一用途。使用局部区域提供了如下解决方案,其解释了与室外地形不同的表面的海拔。
现在注意图3至图6中所示的步骤110的不同实现。
确定移动装置被知晓或认为驻留的区域(步骤110)
图3至图6各自描绘了用于确定移动装置被知晓或认为驻留的区域的不同过程。
图3中描绘的过程包括以下步骤:确定移动装置的地点的初始估计(例如,纬度、经度)(步骤311);以及将该区域限定为包括移动装置的地点的初始估计和至少阈值数目的具有已知海拔的区域部分(步骤313)——例如,其最接近该地点的初始估计。使用图3的过程的一个优点包括仅需要知道地点的初始估计,而不必考虑地点的初始估计中的任何预期误差(例如,不需要计算或考虑任何位置置信值)。另一优点是确保该区域足够大以包括移动装置的所有或阈值数目的可能地点。另外,如果那些图块中的一个正好具有较大误差或为离群值,那么太少的图块可能使分布中的统计数据形成偏差。在一个实施方式中,对部分的选择还可能涉及仅选择移动装置可驻留在其中的部分,并且排除难以接入的部分。
图4中描绘的过程包括以下步骤:确定移动装置的地点的初始估计(例如,纬度、经度)(步骤411);以及将该区域限定为包括移动装置的地点的初始估计以及不超过阈值数目的具有已知海拔的部分(步骤413)。使用图4的过程的一个优点包括仅需要知道地点的初始估计,而不必考虑地点的初始估计中的任何预期误差(例如,不需要计算或考虑任何位置置信值)。另一优点是确保该区域的大小不大于其包括移动装置的所有或阈值数目的可能地点所需的大小。另外,最大数目的图块/可能的地点减少了计算时间。在一个实施方式中,对部分的选择还可能涉及仅选择移动装置可驻留在其中的部分,并且排除难以接入的部分。
图5中描绘的过程包括以下步骤:确定移动装置驻留在具有限定边界的网络区域中(步骤511);以及将该区域限定为网络区域(步骤512)。使用图5的过程的一个优点包括不需要计算移动装置的初始地点来限定区域,而是基于移动装置已知驻留的网络的拓扑来限定区域(例如,因为从网络接收到信号的移动装置在网络的地理围栏内,或者用于确定移动装置在网络的已知边界内的其他方法)。在步骤511的一个实施方式中,网络区域由信标的覆盖区域(例如,覆盖阈值)限定,并且当移动装置从信标接收到信号时,确定移动装置驻留在网络区域中。在步骤511的另一实施方式中,通过信标的覆盖区域的交叠部分来限定网络区域,并且当移动装置从每个信标接收到信号时,确定移动装置驻留在网络区域中。在步骤511的又一实施方式中,网络区域由移动装置可以连接至网络的所有区域限定,并且当移动装置连接至网络时,确定移动装置驻留在网络区域中。
图6中描绘的过程包括以下步骤:确定移动装置的地点的初始估计(例如纬度、经度)(步骤611);确定位置置信值(C)(步骤612);并且使用移动装置的地点的初始估计和位置置信值(以及可选地,与移动装置的类型相关联的预定义比例因子)来限定区域(步骤613)。使用图6的过程的一个优点包括考虑移动装置的地点的初始估计中的预期误差,其用于限定区域,因此该区域极有可能是包括移动装置的所有可能地点或阈值数目的可能地点的区域。在图7至图10中示出步骤613的不同实现,其将在下面描述。
位置置信值可以被定义为估计地点中的预期误差,其可以基于馈送到用于确定估计地点的过程中的各个误差。例如,对于使用由如下移动装置接收的三个或更多个分布式GNSS信号确定的估计地点,位置置信值较小,其中移动装置具有对从其接收信号的GNSS卫星的无遮挡的视野(即,估计地点被认为是高度准确的)。替选地,对于使用由如下移动装置接收的GNSS信号确定的估计地点,位置置信值较大,其中移动装置具有对从其接收信号的GNSS卫星的遮挡的视野(即,估计地点被认为由于该信号而具有误差)。
比例因子可以是预定义数目(例如,大于1的数目或小于1的数目)。在一个实施方式中,当移动装置或其模型处于一种类型或多种位置形态的不同勘测位置(例如,具有已知地点坐标的位置)时,通过针对一种或多种位置形态确定移动装置(或移动装置的代表模型装置)的估计地点和所述估计地点的位置置信值来先验地确定比例因子S。位置形态的示例包括密集的城市、城市、郊区和农村形态。对于每个估计地点和相应的位置置信值,确定估计地点是否在距相应勘测位置的相应位置置信值内,在该相应勘测位置处确定了估计地点。确定当估计地点在距其相应勘测位置的其相应位置置信值内时的次数的百分比(例如,60%)。确定所需的百分比(例如,90%)。确定所确定的次数百分比是否满足或超过期望百分比。如果不是,则比例因子被确定成如下数目,该数目当乘以每个位置置信值时导致当估计地点在距其相应勘测位置的其相应位置置信值与比例因子的乘积内时的次数百分比(例如,≥90%),该次数百分比满足或超过期望的百分比(90%)。一旦为移动装置或为移动装置的代表模型计算了比例因子,就存储该比例因子以供稍后使用。在使用比例因子的一个实施方式中,对于移动装置先验地确定单个比例因子。在使用比例因子的另一实施方式中,对于不同形态先验地确定不同比例因子(对于不同类型的形态,例如,密集城市、城市、郊区、乡村或其他形态,例如,对于第一类型的形态的第一比例因子…、以及对于第n类型的形态的第n比例因子)。
现在注意图7至图10中所示的步骤613的不同实现。
使用移动装置的地点的初始估计和位置置信值来限定区域(步骤613)
图7至图10各自描绘了用于在步骤613期间使用移动装置的地点的初始估计和位置置信值来限定区域的不同过程。
图7中描绘的过程包括以下步骤:确定以移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,该圆形区域的半径等于位置置信值(步骤713a);以及将该区域限定为圆形区域(步骤713b)。使用图7的过程的一个优点包括基于通常容易获得的信息(例如,地点的初始估计和位置置信值)来限定区域。
图8中描绘的过程包括以下步骤:确定以移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,该圆形区域的半径等于位置置信值乘以比例因子的乘积(步骤813a);以及将该区域限定为圆形区域(步骤813b)。使用图8的过程的一个优点包括基于比例因子来限定区域,该比例因子可以特定于移动装置的类型或型号,或可以特定于地理区域的特征。
图9中描绘的过程包括以下步骤:确定以移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,该圆形区域的半径等于位置置信值乘以比例因子的乘积(步骤913a);确定该圆形区域是否包括至少阈值数目的部分(步骤913b);如果该圆形区域包括至少阈值数目的部分,则将该区域限定为圆形区域(步骤913c);并且如果该圆形区域不包括至少阈值数目的部分,则确定以移动装置的地点的初始估计为中心的新圆形区域,该新圆形区域的半径等于位置置信值乘以另一比例因子的乘积(步骤913d),并且然后使用该新圆形区域重复步骤913b。在一个实施方式中,第一比例因子与前面讨论的比例因子相同,并且任何其他比例因子大于第一比例因子。在另一实施方式中,比例因子是一系列增加的数目,其不是针对移动装置的类型而预先确定的。使用图9的过程的一个优点包括具有基于特定条件(例如,候选区域是否包括优选数目的部分)来调整区域的大小的能力。
图10中描绘的过程包括以下步骤:确定以移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,该圆形区域的半径等于位置置信值乘以比例因子的乘积(步骤1013a);确定该圆形区域是否包括不超过阈值数目的部分(步骤1013b);如果该圆形区域包括不超过阈值数目的部分,则将该区域限定为圆形区域(步骤1013c);并且如果该圆形区域至少包括阈值数目的部分,则确定以移动装置的地点的初始估计为中心的新圆形区域,该新圆形区域的半径等于位置置信值乘以另一比例因子的乘积(步骤1013d),并且然后使用该新圆形区域重复步骤1013b。在一个实施方式中,第一比例因子与前面讨论的比例因子相同,并且任何其他比例因子小于第一比例因子。在另一实施方式中,比例因子是一系列递减的数目,其不是针对移动装置的类型而预先确定的。使用图10的过程的一个优点包括具有基于特定条件(例如,候选区域是否包括不多于优选数目的部分)来调整区域大小的能力。
现在注意图11和图12中所示的步骤130的不同实现。
确定海拔值是否满足阈值条件(步骤130)
图11和图12各自描绘了用于在步骤130期间确定区域的海拔值是否满足阈值条件的过程。
图11中描绘的过程包括以下步骤:确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距彼此的阈值海拔量内(步骤1131);以及当阈值百分比的所确定的海拔值在距彼此的阈值海拔量内时,确定海拔值满足阈值条件(步骤1132)。使用图11的过程的一个优点包括确保区域中的海拔变化满足阈值条件(例如,跨越某些部分的海拔差量在容忍海拔误差量或其分数内,其中需要比使用图12的平均值、中值或感兴趣值更少的步骤)。
在步骤1131和1132的第一实施方式中,确定海拔值的分布(步骤1131a)。该分布用于确定所确定的海拔值在距彼此的阈值海拔量内的百分比(步骤1131b)。确定该百分比是否等于或大于阈值百分比(步骤1131c)。当该百分比等于或大于阈值百分比时,阈值百分比的所确定的海拔值被确定在距彼此的阈值海拔量内(步骤1132a)。
在步骤1131和1132的第二实施方式中,确定海拔值的分布(步骤1131a)。该分布被用来确定如下海拔量,阈值百分比的所确定的值距彼此在上述海拔量内(步骤1131b)。确定海拔量是否等于或小于阈值海拔量(步骤1131c)。当该海拔量等于或小于阈值海拔量时,阈值百分比的所确定的海拔值被确定在距彼此的阈值海拔量内(步骤1132a)。
图12中描绘的过程包括以下步骤:确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距该海拔值的计算平均值的阈值海拔量内(步骤1231);以及当阈值百分比的所确定海拔值在距海拔值的平均值的阈值海拔量内时确定该海拔值满足阈值条件(步骤1232)。使用图12的过程的一个优点包括确保区域中的海拔变化满足阈值条件(例如,来自部分群中的每个部分与海拔的平均值之间的海拔差在可容许的海拔误差量或其分数内,其中,在平均值被计算之后,累积分布函数可以用于进行分析)。
在步骤1231和1232的第一实施方式中,确定海拔值的分布(步骤1231a)。该分布用于确定所确定的海拔值在距海拔值的平均值的阈值海拔量内的百分比(步骤1231b)。确定该百分比是否等于或大于阈值百分比(步骤1231c)。当该百分比等于或大于阈值百分比时,阈值百分比的所确定的海拔值被确定在距海拔值的平均值的阈值海拔量内(步骤1232a)。
在步骤1231和1222的第二实施方式中,确定海拔值的分布(步骤1231a)。该分布用于确定如下海拔量,阈值百分比的所确定的值距海拔值的平均值在该海拔量内(步骤1231b)。确定该海拔量是否等于或小于阈值海拔量(步骤1231c)。当该海拔量等于或小于阈值海拔量时,阈值百分比的所确定的海拔值被确定在距海拔值的平均值的阈值海拔量内(步骤1232a)。
确定图11和图12中的海拔值分布的一个示例包括:对于多个海拔中的每个海拔,确定具有与该海拔匹配的海拔值的部分的数目。
图12的过程被描绘为使用平均值。注意,可以替代地使用减去平均值的值,如以下在图13A至图13E中所示,这将在下面讨论。如果从轮廓(contour)内的可能定位(fix)或图块确定的海拔并非相等尺寸,则平均值可以是任选地被加权的。例如,对于海拔a_i和大小s_i,平均海拔是:
Figure BDA0002785381050000121
对用于确定移动装置的海拔何时可以被估计以用于不同应用的过程的说明
出于说明的目的,图13A至图13E描绘用于确定何时可以估计移动装置的海拔的特定方法。最初,向API查询移动装置的估计地点(例如,纬度和经度)以及与该估计地点相关联的位置置信C。可选地,从存储器中检索比例因子S,或者S的默认值为1。
如果位置置信C被给定为径向距离,则估计地点和位置置信C被用于限定移动装置距估计地点在C*S内的可能地点的区域(例如,参见图13A)。如果位置置信C被给定为多边形,则估计地点和位置置信C被用于限定移动装置在由S缩放的多边形内的可能地点的区域。
确定所限定区域内的多个图块(例如,参见图13B)。作为示例,图块可以被识别为具有在可能地点的区域内的纬度和经度范围。可选地,确定在该区域中是否包括至少最小数目的图块或不超过最大数目的图块,并且如果不包括,则分别增大或减小比例因子S,直到在该区域中包括至少最小数目的图块或不超过最大数目的图块。
从可能地点的区域,对该区域中所有图块的地形海拔进行查询。查询可以到海拔的数据库。
确定地形海拔的分布(例如,参见图13C)。可选地,确定减去平均值的分布(例如,参见图13D)。从这些分布中的任一个,计算关键值的累积分布函数(CDF)例如10%、30%、50%、68%、80%和90%(例如,参见图13E)。来自CDF的关键值接着用于确定区域是否足够平坦,使得移动装置的估计海拔可用于估计移动装置的位置或校准移动装置的压力传感器。例如,如果地形海拔的扩散或分布以预定次数百分比P%落入预定距离D内,则该区域足够平坦。否则,该区域不够平坦。如图13E所示,90%的地形海拔距彼此接近1.5米,并且仅约60%的地形海拔距彼此在1米内。如果距离D是1米,并且百分比P是90%,则该区域将不够平坦。
在图12和图13A至图13E中的过程的替选实施方式中,可以使用中值或感兴趣值来代替平均值。
校准
以下描述一种用于校准移动装置的压力传感器的方法。最初,估计海拔被计算为:
Figure BDA0002785381050000141
其中Pmobile是移动装置的位置处的压力的估计,Pref是参考位置处的压力的估计,Tremote是环境温度(例如,以开尔文为单位)的估计,href是参考位置的已知海拔,g对应于由重力引起的加速度,R是气体常数,并且M是空气(例如,干燥空气或其他)的摩尔质量。为了校准移动装置的压力传感器,目的是确定对Pmobile的值的调整,使得hmobile在距移动装置的真实海拔htruth的容许量的距离内。
在校准期间,移动装置预期驻留的区域的代表海拔值可以被指派为移动装置的真实海拔htruth。替选地,代表海拔值——其被调整了移动装置可能保持在地面上方的典型高度——可以被指派为移动装置的真实海拔htruth。先前关于图1的步骤150a描述了代表海拔值的示例。
一旦确定移动装置的真实海拔htruth,就使用以下公式确定调整移动装置的位置处的压力的估计Pmobile所需的校准值C:
Figure BDA0002785381050000142
替选地,可以使用相对于高度的压差来帮助确定校准值C。以下关系式
Figure BDA0002785381050000143
可以用于得出下式:
Figure BDA0002785381050000144
如果移动装置的压力测量结果是P=101000Pa,并且环境温度是T=300K,则等式6的公式得出dP/dh≈11.5Pa/m。P和T的值是针对标称天气的合理假设,并且如果天气变冷或变热,则11.5Pa/m的比例因子可以在~9至12Pa/m的范围内。这意味着,对于要进行以使htruth与hmobile对齐的每个仪表调整,校准值C可以被调整11.5Pa。在该示例中,如果hmobile=12.0m和htruth=8m,则海拔差可以缩放11.5Pa/m以获得压力差,或者C=46Pa,如下所示:
Figure BDA0002785381050000151
技术效益
本文所述的过程通过允许相比于其他方法更多的机会来校准移动装置的压力传感器,从而改进了校准和位置确定的领域。移动装置的压力传感器的校准对于提供有用的压力测量结果是至关重要的,该压力测量结果依赖于估计移动装置的海拔。特别地,本文描述的过程可以用于确定当移动装置的确切海拔未知时其他方法会忽略的用于校准的合适的环境。用于校准的额外机会使得能够实现更准确且可靠的估计地点,其缩短紧急响应时间或以其他方式改进估计地点的有用性。用于校准的额外机会通过提供对设备和该设备产生的数据的经改进的校准来改进对易于产生不可靠数据的设备的使用(例如,移动装置的压力传感器由于设备的漂移或固有分辨率而产生具有低于所期望的准确度的压力数据)。作为本文所描述的过程的结果,创建新的且有用的数据,包括确认估计海拔是否适合于特定用途(例如,压力传感器的校准或移动装置的地点的估计)的数据。在校准或地点确定之前不产生该数据的现有方法更可能以较低的准确度来校准或估计地点。
确定移动装置是否在经历不利压力变化条件的环境内部
本文中描述用于检测移动装置是否位于不利压力变化效应(例如,HVAC效应)正在影响压力测量结果的环境中的不同方法。这些方法的结果——例如,关于移动装置是否在特定环境(例如,建筑物或交通工具)内的确定——在本文还描述的各种应用中是高度有用的。
不同的环境可以产生HVAC效应。这种环境的一个示例包括密封良好、气候受控的建筑物或洁净室。另一示例是具有相当气密的密封的交通工具。从现场数据,已经观察到,环境的HVAC效应表现为由环境内部的压力传感器测量的压力的突然跳跃(向上或向下),其中,突然跳跃未反映在由网络天气传感器测量的室外压力中。在突然跳跃之后所得到的压力值可以通过仅持续短时间段(例如,直至几秒)而是瞬时的,或者通过持续长时段(例如,若干小时)而被维持。在一些情况下,维持所得压力值,直到具有测量压力传感器的移动装置的操作者移动。记录的跳跃可以发生在一天的特定时间(例如,当HVAC系统打开时),或者发生在刺激被引入到环境中时,例如在窗或门打开时。在图17中发现了不同压力分布轮廓的示例,该示例示出了不同类型的压力分布轮廓,该压力分布轮廓示出了由HVAC效应引起的跳跃。如图所示,一个压力曲线包括瞬时跳跃(例如,HVAC-检测#3),并且两个其他压力曲线包括持续跳跃(例如,HVAC-检测#1和HVAC-检测#2)。每个压力分布轮廓的总压力轮廓(例如曲线)可以看起来相似,但是压力分布轮廓之间的压力差以可能将误差引入海拔计算中的方式在跳跃之前和之后不同。压力分布轮廓之间的在压力分布轮廓之一跳跃之前和之后的这些压力差表明压力分布轮廓不是彼此“对齐的”。
作为示例,图14A示出了在建筑物中的任何HVAC效应和交通工具中的任何HVAC效应为最小使得在第一时间段期间建筑物内部、交通工具内部及建筑物和交通工具外部的压力分布轮廓彼此对齐时的第一时间段期间建筑物内部、交通工具内部及建筑物和交通工具外部的压力分布轮廓。三个压力分布轮廓被示出为彼此偏移而示出每个分布轮廓的相同轮廓。然而,在压力分布轮廓是针对共同海拔(例如,在地面上方1m)的情况下,三个压力分布轮廓将对齐到实际上相同的值。图14B示出了在第二时间段期间交通工具内部和交通工具外部的可能压力分布轮廓,此时交通工具中的HVAC效应导致在整个时间段内交通工具内部的压力分布轮廓与外部的压力分布轮廓不一致(例如,在交通工具的压力分布轮廓中存在跳跃而在外部环境的压力分布轮廓中没有相应的跳跃)。如图所示,压力的阈值改变可以是负的或正的。替选地,交通工具的压力分布轮廓可以类似于图14C所示的建筑物的压力分布轮廓(具有或不具有峰值)。图14C示出了在第三时间段期间建筑物内部和建筑物外部的压力分布轮廓,此时建筑物中的HVAC效应导致建筑物内部的压力分布轮廓在整个时间段内不与外部的压力分布轮廓对齐(例如,建筑物的压力分布轮廓中存在持续跳跃,而外部环境的压力分布轮廓中不存在对应的持续跳跃)。如图所示,压力的阈值改变可以是负的或正的。替选地,建筑物的压力分布轮廓可以不具有峰值,或者可以类似于图14B中所示的交通工具的压力分布轮廓。
出于许多原因,知道移动装置是否位于受HVAC效应影响的环境内部会是有帮助的。如果环境(例如,建筑物)的HVAC特征是已知的,则那些HVAC特征可以用于如下约束移动装置的所计算的地点(纬度、经度和/或海拔):(i)如果确定移动装置处于受HVAC效应影响的环境中(例如,测量压力的跳跃),但是该移动装置的计算地点指示移动装置在外部,则可以忽略计算地点或将其修改为驻留在附近建筑物内部;或者(ii)如果确定移动装置的计算地点在具有已知HVAC效应的建筑物内部,但是移动装置没有检测到这样的HVAC效应,则可以忽略计算地点或者将计算地点修改为在建筑物外部。
监视HVAC效应对于推断移动装置是位于受HVAC效应影响的环境(例如,建筑物)内部还是外部也是有用的。一旦得出移动装置在环境内部或外部的结论,就可以采取其他动作——例如,可以确定在检测到的跳跃期间或在HVAC效应存在时不能使用压力数据来校准移动装置的压力传感器;例如,可以确定需要调整地点计算以考虑HVAC效应或环境内部的其他效应;例如,可以访问环境的地图并且将其用于导航或向移动装置的用户呈现其他信息;并且例如,根据移动装置是位于室内环境中还是室外地形上,将估计的海拔限制为室内环境或室外地形的已知最小和/或最大海拔。
检测HVAC效应还可以与其他信息一起使用以支持某些结论。例如,如果检测到HVAC效应,并且如果移动装置以仅在交通工具中可能的速度或加速度移动,则可以得出移动装置在交通工具中的结论。
对环境中受HVAC效应影响的移动装置的检测还可以激活如下应用,其收集压力测量结果以供稍后用于表征该环境的HVAC特征。例如,任何记录的跳跃可以被加时间戳并与环境内部的位置(例如,建筑物的楼层或房间,或交通工具的部分或位置)相关联,并且然后被存储为描绘在特定时间的环境的HVAC效应的数据。在各种不同的时间和日期内,可以映射环境的HVAC特征。任何映射的HVAC特征可以用于调整测量的压力,以便考虑环境的任何检测到的HVAC效应。
类似地,在受HVAC效应影响的环境中检测移动装置也可以激活应用,该应用收集用于测量LEED认证建筑物中的HVAC系统的能量效率的数据。在一些情况下,检测到的HVAC效应的强度可以与环境的HVAC系统的大小相关。尺寸的知识可以用来确定用户所处的实际建筑物,或者用户正在乘坐的交通工具的构造和型号。
已经描述了知道HVAC效应何时影响由用户的移动装置测量的压力的好处,现在关注用于检测HVAC效应的不同方法,并且然后在执行其他的可选操作之前使用任何检测到的HVAC效应的知识来确定用户最有可能位于其中的环境的类型。
用于检测HVAC效应的第一方法涉及:检测用户何时处于具有强HVAC效应的环境(例如,建筑物或交通工具)内部,以及确定环境的类型。检测涉及确认测量压力中的所检测到的跳跃是由HVAC效应还是移动装置的海拔改变引起。可以执行附加的测试以首先确认所检测到的跳跃在没有室外压力的相应跳跃的情况下发生。如果压力的突然改变是由移动装置的海拔改变(例如,来自电梯)引起,那么移动装置的惯性传感器(例如,加速度计)可以确认是否发生海拔改变。如果惯性传感器检测到移动装置未改变海拔或未改变与压力改变一致的海拔量,那么假设压力改变是由HVAC效应引起。如果惯性信息不可用,则关于建筑物的信息可被用于约束移动装置的垂直位移——例如,对建筑物数据库的查询可以检索建筑物的楼层数目或高度,并且如果建筑物很矮或仅具有1层,则它将很可能指示用户没有改变楼层。由于压力变化可能是由移动装置进入或退出受HVAC效应影响的环境而引起,因此必须对在检测到压力跳跃时移动装置处于环境内部的可能性做出额外评估。一个实施方式在移动装置检测到压力跳跃时计算移动装置的地点的估计。还可以计算位置置信值(例如,估计地点中的误差量)。确定移动装置的可能地点的区域(例如,以估计地点为中心的圆,其半径等于位置置信值且可选地由比例因子缩放)。将可能地点的区域与建筑物的可接入位置的区域(例如,建筑物多边形)进行比较,该可接入位置的区域在距移动装置的估计地点的误差量内。如果移动装置的可能地点的区域与建筑物的可接入位置的区域交叠的量满足或超过阈值百分比(例如,50%或其他),那么确定移动装置在建筑物内部,且所检测的压力改变是由建筑物的HVAC系统引起。如果移动装置的可能地点的区域与建筑物的可接入位置的区域交叠的量不满足或超过阈值百分比,则可以做出如下两个结论之一:(1)移动装置以强HVAC效应进入交通工具;(2)移动装置在建筑物外部(例如,已经存在具有强HVAC效应的环境)。在一个实施方式中,唯一的结论是移动装置进入具有强HVAC效应的交通工具。在另一实施方式中,可以使用对记录的压力测量结果的附加分析来确定哪个结论是正确的。如果HVAC效应继续被检测到(例如,检测到压力的额外跳跃),则可以做出第一结论——例如,移动装置进入具有强HVAC效应的交通工具。如果移动装置的任何检测到的移动(例如,经由惯性传感器或一系列估计地点)满足或超过仅在交通工具中可能的移动量,那么可做出第一结论——例如,移动装置进入具有强HVAC效应的交通工具。如果没有HVAC效应继续被检测到,并且如果移动装置的任何检测到的移动不满足或超过仅在交通工具中可能的移动量,则可以做出第二结论—例如,移动装置在外部。
上述第一方法可以在不同的时间段期间使用不同的移动装置或相同的移动装置来执行,并且可以收集表征环境的HVAC系统的数据并将其与检测到的环境的类型(例如,特定建筑物、用户使用的交通工具)相关联。可以使用其中由不同移动装置收集数据的众包方法来表征环境的HVAC系统。随着在多个时间有足够的用户,建筑物的HVAC系统可以被表征,并且该表征可以用于确定建筑物的HVAC属性,例如,在特定时间段期间建筑物的HVAC推/拉的幅度、HVAC推/拉的频率、以及HVAC推/拉的持续时间。用户使用的交通工具(例如,汽车、公共汽车、火车或其他交通工具)的HVAC系统也可以被表征,并且该表征可以用于确定交通工具的HVAC属性,例如,在特定时间段期间交通工具的HVAC推/拉的幅度、HVAC推/拉的频率、以及HVAC推/拉的持续时间。关于用户运动的数据也可以被相关联以确定HVAC使用中的用户偏好。
图15中示出了用于检测HVAC效应的第二方法,该图15描绘了如下过程,其用于确定移动装置是否处于经历不利压力变化条件的环境内部,并且然后确定移动装置被认为所处的特定环境。
如图15所示,在步骤1510期间检测在第N预定义时间段期间由移动装置测量的压力变化,该压力变化满足或超过改变阈值。稍后参照图16A、图16B、图16C和图16D讨论步骤1510的不同实施方式。预定义的时间段可以被设置成任何时间长度(例如,60秒或更少,在其间由移动装置的压力传感器进行两次连续的压力测量的时间量,直到约15分钟,其中在一天中间期间的15分钟时段内大气压力变化的变化是大约10Pa至20Pa)。如果测量之间的时间长度太长(例如,在一些实施方式中一个或更多个小时),则检测到的压力变化的一部分可归因于大气压力变化,而不是HVAC状况。该部分可以使用室外压力测量结果来确定,并且然后从分析中去除。
可选地,在步骤1510期间,确定测量压力的变化是否是由压力传感器的故障引起。在可选地确定由移动装置测量的压力变化是否是由压力传感器的故障而不是HVAC状况引起的步骤1510的一个实施方式中,将压力变化与压力的最大改变阈值进行比较,该压力的最大阈值改变指定在指定时间段(例如,预定义的秒数)内在物理上不可能的压力变化量(例如,100,000Pa的变化),并且当压力变化超过最大阈值改变时,确定由移动装置测量的压力变化是由传感器故障而不是HVAC状况引起。替选地,如果压力测量结果或一系列压力测量结果为零或在物理上不可能,那么可以确定由移动装置测量的压力变化是由传感器故障而不是HVAC状况引起。
在步骤1520期间,在检测到压力变化之后,确定移动装置的(一个或更多个)惯性传感器的(一个或更多个)测量结果是否指示移动装置在第N预定义时间段期间垂直移动。如果(一个或更多个)惯性传感器的(一个或更多个)测量结果根本不指示移动装置垂直移动或超过阈值垂直移动,则过程进行到下面讨论的步骤1530。如果(一个或更多个)惯性传感器的(一个或更多个)测量结果指示移动装置垂直移动任何距离或超过阈值垂直移动,则假设压力变化是由于移动装置在垂直移动期间改变海拔而引起的,并且过程返回到步骤1510。阈值垂直移动的示例包括加速度的量(例如,10m/s2)、速度的量(例如,2m/s)或距离的量(例如,3米或更多)。替选地,在步骤1520期间,使用所测量压力的变化来确定垂直距离的预期变化,其与由(一个或更多个)惯性传感器的(一个或更多个)测量结果指示的垂直移动的估计量进行比较。如果垂直距离的预期变化在距所估计的垂直移动量的阈值距离量内,则过程返回到步骤1510。否则,处理进入步骤1530。惯性传感器的示例包括加速度计或其他合适的传感器。如果惯性信息不可用,则可以使用关于建筑物的信息来约束移动装置的垂直位移——例如,对建筑物数据库的查询可以检索建筑物的楼层数目或高度,并且如果建筑物很矮或仅具有1层,则它将很可能指示用户没有改变楼层。
在步骤1530期间,确定移动装置位于具有导致压力改变的HVAC效应的环境中。
在步骤1540期间,确定估计地点(例如,纬度和经度)。可选地,确定与估计地点相关联的位置置信值。作为示例,位置置信值可以被定义为估计地点中的预期误差,其可以基于馈送到用于确定估计地点的过程中的个别误差。例如,对于使用由如下移动装置接收的三个或更多个分布式GNSS信号确定的估计地点,位置置信值较小,其中移动装置具有对从其接收信号的GNSS卫星的无遮挡的视野(即,估计地点被认为是高度准确的)。替选地,对于使用由如下移动装置接收的GNSS信号确定的估计地点,位置置信值较大,其中移动装置具有对从其接收信号的GNSS卫星的遮挡的视野(即,估计地点被认为由于该信号而具有误差)。
在步骤1540的不同实施方式中,使用GNSS网络、地面发射器网络、WiFi网络的已知技术或其他已知方法来确定估计地点。
在步骤1540的一个实施方式中,在检测到压力变化的时间点估计纬度和经度。由于假设压力变化是由建筑物或交通工具的HVAC效应引起的,因此在检测到变化时确定的估计纬度和经度用于确认该假设。在检测到压力变化之前确定的估计纬度和经度可以用来进一步确认所检测到的压力变化是由建筑物的HVAC效应引起的假设。例如,如果检测到基于压力变化之前确定的估计纬度和经度的位置置信区域与建筑物的M%交叠,并且检测到基于压力变化之后确定的估计纬度和经度的另一位置置信区域与建筑物的N%交叠,其中N%大于M%,则移动装置很可能进入建筑物。在一些实施方式中,仅当N远大于M时——例如,当N%与M%之间的交叠差异超过阈值百分比如50%时,移动装置很可能进入建筑物。本领域中已知的其他I/O/D技术可以代替建筑物的交叠(例如,GNSS信号强度等)的这种概述技术被使用,或者可以与上述概述技术一起被使用。
在步骤1550期间,确定估计地点是否在建筑物内部(或在与建筑物相距的距离误差的阈值量内),或位置置信区域的阈值量是否在建筑物内部。阈值量的示例包括30%、50%、70%或更多。
位置置信区域的一个示例包括以估计地点为中心的圆形区域,该圆形区域的半径等于位置置信值,或者等于位置置信值乘以比例因子。位置置信区域可以替选地具有除圆形以外的形状,包括如下正方形,其位置置信等于该正方形的边的一半。其他形状是可行的,包括(ii)任何多边形、(iii)椭圆形、(iv)移动装置从网络接收信号的网络区域或(v)其他形状。作为示例,比例因子可以是预定义的数目(例如,大于1的数目,或小于1的数目)。在一个实施方式中,当移动装置或其模型处于一种类型或多种位置形态的不同勘测位置(例如,具有已知地点坐标的位置)时,通过针对一种或多种位置形态确定移动装置(或移动装置的代表模型装置)的估计地点和所述估计地点的位置置信值来先验地确定比例因子S。位置形态的示例包括密集的城市、城市、郊区和农村形态。对于每个估计地点和相应的位置置信值,确定估计地点是否在距相应勘测位置的相应位置置信值内,在该相应勘测位置处确定了估计地点。确定当估计地点在距其相应勘测位置的相应位置置信值内时的次数百分比(例如,60%)。确定所需的百分比(例如,90%)。确定所确定的次数百分比是否满足或超过期望百分比。如果没有,则比例因子被确定为如下数目,该数目当乘以每个位置置信值时导致当估计地点在距其相应勘测位置的其相应位置置信值的比例因子的乘积内时的次数百分比(例如,≥90%),该次数百分比满足或超过期望的百分比(90%)。一旦为移动装置或为移动装置的代表模型计算了比例因子,就存储该比例因子以供稍后使用。在使用比例因子的一个实施方式中,单个比例因子是为移动装置先验地确定的。在使用比例因子的另一实施方式中,对于不同形态先验地确定不同比例因子(例如,对于不同类型的形态,如密集的城市、城市、郊区、乡村或其他形态,对于第一类型的形态的第一比例因子…,以及对于第n类型的形态的第n比例因子)。
如果步骤1550的结果为是,则确定移动装置位于建筑物中(步骤1560a)。如果步骤1550的结果为否,则确定移动装置位于如下交通工具中(步骤1560b),例如汽车、公共汽车、火车或其他交通工具。
在一个实施方式中,步骤1550的确定有效地确定移动装置是否在建筑物内部的置信水平,其准许所估计的地点位于距建筑物的容忍误差量内,即使所估计地点位于建筑物外部。如果置信度低(例如,如果所估计地点不在建筑物内部,或者如果所估计地点不在距建筑物的容许误差量内,或者如果与建筑物交叠的位置置信区域的量不大于阈值量),那么默认确定移动装置相比于在建筑物中更可能在建筑物附近的交通工具中。如果移动装置进入紧邻建筑物停放的交通工具,且移动装置在建筑物中的置信度高(例如,如果所估计地点在建筑物内部,如果所估计地点在距建筑物的容许误差量内,或者如果与建筑物交叠的位置置信区域的量大于阈值量),那么一旦移动装置的额外的所估计地点指示交通工具正远离建筑物移动,或一旦来自惯性传感器的测量结果指示类似于交通工具移动的移动,那么稍后可以将移动装置在建筑物中的确定修改为移动装置在交通工具中的确定。作为极端示例,如果移动装置的后续估计地点或如果移动装置的惯性传感器指示不可能由人类行走引起且更可能由移动交通工具引起的移动装置行进步速,那么可以将该确定从移动装置在建筑物中改变为在交通工具中。
在图15的一个实施方式中,在执行步骤1560a之前可以执行可选的步骤(未示出)。在可选步骤中,确定移动装置是否已经以被假设为在建筑物内部不可能的速度或加速度(例如,超过阈值步行速度或加速度的速度或加速度)移动。如果移动装置已经以被假设为在建筑物内部不可能的速度或加速度移动,则不执行步骤1560a,而是执行步骤1560b(即,确定移动装置位于交通工具中而不是建筑物中)。替选地,此可选步骤可在步骤1540之后但在步骤1550之前发生,并且如果移动装置已经以被假设在建筑物内部不可能的速度或加速度移动,那么结果将前进到步骤1560b而不执行步骤1550,并且否则如果移动装置已经以被假设为在建筑物内部可能的速度或加速度移动,那么执行步骤1550。
在可选步骤1570中,基于确定移动装置位于何处来执行附加操作。在步骤1570期间的附加操作的示例包括使用关于移动装置的位置是在建筑物内部还是在交通工具内部的知识来:(i)识别关于建筑物的信息(例如,建筑物的地图、预定HVAC特征)或关于交通工具的信息(例如,预定HVAC特征);(ii)确定何时校准移动装置的压力传感器(例如,当移动装置不在建筑物或交通工具内部时,或者在当移动装置在建筑物或交通工具内部时由移动装置进行的压力测量可以经调整以考虑建筑物或交通工具的HVAC效应时);(iii)确定何时测量建筑物的HVAC特征(例如,在移动装置处于建筑物内部的时间段期间收集数据,以用于修改所存储的建筑物的HVAC特征、用于确定建筑物的HVAC系统的能量效率、或其他目的);(iv)确定移动装置何时在建筑物外部但在交通工具的环境内部,这可能引起不准确地反映交通工具外部的压力测量。
检测由移动装置测量的满足或超过改变阈值的压力改变(步骤1510)
图16A中示出了步骤1510的一个实施方式,其包括以下步骤:在第N预定义时间段期间使用移动装置的压力传感器收集多个压力测量结果(步骤1611a);基于多个压力测量结果来确定在第N预定义时间段期间测量的压力范围(步骤1613a);确定压力范围是否满足或超过阈值压力范围值(步骤1615a);如果压力范围满足或超过阈值压力范围值,那么确定在第N预定义时间段期间由移动装置测量的压力改变满足或超过改变阈值(步骤1617a);并且如果压力范围不满足或超过阈值压力范围值,则将N增加1,并返回步骤1611a。阈值压力范围值的示例包括20Pa。图16A所示的过程相对于其他图所示的其他过程的一个优点包括最小化存储器使用和用于计算的处理,其中过程的使用仅需要跟踪和存储最小压力测量和最大压力测量以及那些测量的时间戳。任何新的测量只需要相对于最小压力测量和最大压力测量进行检查,以确定是否应该用新的测量替换其中之一。因此,一次仅需要存储直至三组测量(例如,最小、最大和当前测量)。
图16B中示出了步骤1510的另一实施方式,其包括以下步骤:在第N预定义时间段期间使用移动装置的压力传感器收集多个压力测量结果(步骤1611b);基于多个压力测量结果,确定在第N预定义时间段期间测量的压力测量结果的分布(例如,标准偏差)(例如,68%、80%、90%或其他)(步骤1613b);确定该分布(例如,标准偏差)是否满足或超过阈值标准偏差值(步骤1615b);如果该分布(例如,标准偏差)满足或超过阈值分布(例如,标准偏差)值,则确定在第N预定义时间段期间由移动装置测量的压力变化满足或超过变化阈值(步骤1617b);并且如果该分布(例如,标准偏差)不满足或超过阈值压力范围值,则将N增加1,并且返回到步骤1611b。阈值分布(例如,标准偏差)值的示例包括10Pa。图16B所示的过程相对于其他图所示的其他过程的一个优点包括能够将测量压力的突然变化与可能归因于传感器噪声或大气湍流的随机波动区分开。
图16B中所示的过程可以被修改为使用方差而不是标准偏差,其中方差是标准偏差的平方。使用方差的一个优点包括通过不需要对公式应用平方根而简化计算,因为标准偏差在除以数据点的数目之前需要对每个值与平均值之间的差求和一次,这对于没有某些近似(例如,泰勒级数)的低级固件编程可能是麻烦的。
图16C中示出了步骤1510的另一实施方式,其包括以下步骤:在第N预定义时间段期间使用移动装置的压力传感器来收集多个压力测量结果(步骤1611c);基于多个压力测量结果来确定在第N预定义时间段期间测量的压力范围(步骤1613c);基于多个压力测量结果来确定在第N预定义时间段期间测量的压力测量结果的标准偏差(步骤1614c);确定压力范围是否满足或超过阈值压力范围值,或者标准偏差是否满足或超过阈值标准偏差值(步骤1615c);如果压力范围满足或超过阈值压力范围值,或者如果标准偏差满足或超过阈值标准偏差值,则确定在第N预定义时间段期间由移动装置测量的压力改变满足或超过改变阈值(步骤1617c);并且如果压力范围都不满足或超过阈值压力范围值,并且标准偏差都不满足或超过阈值标准偏差值,则将N增加1,并返回步骤1611c。图16C所示的过程相对于其他图所示的其他过程的一个优点包括具有检测压力的阈值改变的更多方式。
图16D中示出了步骤1510的又一实施方式,其包括以下步骤:在第N预定义时间段期间使用移动装置的压力传感器收集两个压力测量结果(步骤1611d);确定两个压力测量结果之间的压力差(步骤1613d);确定两个压力测量结果之间的压力差是否满足或超过阈值压力差值(步骤1615d);如果压力差满足或超过阈值压力差值,则确定在第N预定义时间段期间由移动装置测量的压力变化满足或超过变化阈值(步骤1617d);并且如果压力差不满足或超过阈值压力范围值,则将N增加1,并返回步骤1611d。图16D所示的过程相对于其他图所示的其他过程的一个优点包括减少的存储器使用,因为只需要存储两个压力测量结果。
作为示例,图15、图16A、图16B、图16C和图16D中的每个的一些实施方式使用移动时间窗口,该移动时间窗口在添加每个新的压力测量结果之后检查压力变化。这些实施方式还可以通过在连续压力测量结果之间施加最大时间限制来考虑自然压力变化,该连续压力测量结果在范围、标准偏差或其他测试中被考虑——例如,其中在范围、标准偏差或其他计算中仅考虑在连续压力测量结果之间具有间隔的一系列两个或更多个压力测量结果,该连续压力测量结果之间的间隔都满足最大时限的要求。因此,监控了分钟级的短期变化。
作为示例,图15、图16A、图16B、图16C和图16D的过程可以由一个或更多个机器执行,所述机器包括:(一个或更多个)处理器或(一个或更多个)其他计算装置(例如,在移动装置和/或服务器处),其用于执行(例如,执行或者被配置成、适配成或可操作以执行)每个步骤;(一个或更多个)数据源,在所述数据源处存储在过程中识别的任何数据以供稍后在过程期间访问;以及移动装置的压力传感器。
确定移动装置何时被预期在建筑物内部或外部
图18A和图18B示出了用于确定移动装置何时被预期在建筑物内部或外部的方法。如图18A所示,位置置信区域完全落在建筑物的多边形内。该图示表示多边形与位置置信区域的交叠(例如,100%)高于阈值交叠量(例如,50%)时的情况,并且作出移动装置以高置信度在建筑物内部的结论。如图18B所示,位置置信区域部分地落在建筑物的多边形内。该图示表示多边形与位置置信区域的交叠(例如,30%)低于阈值交叠量(例如,50%)时的情况,并且假设多边形与位置置信区域的交叠低于阈值交叠量,那么作出移动装置(i)不在建筑物内部或(ii)以低置信度在建筑物内部的结论。
确定移动装置何时预期在具有可辨识压力变化效应的环境内部
本文描述的基于HVAC效应是否存在于环境中来作出确定的方法可以用于基于是否存在其他压力变化效应(例如,文氏效应)——如从其他压力变化效应所预期的压力分布轮廓检测到的——来作出类似的决定。例如,如果所测量的压力分布轮廓具有特定噪声分布轮廓(例如,与可由移动交通工具产生的文氏效应相关联),那么可以确定移动装置处于压力测量结果不可靠的环境中(例如,移动装置在移动交通工具内部)。
与其他技术的比较
2014年11月3日至6日在田纳西州孟菲斯举行的第12届ACM嵌入式网络传感器系统会议的论文集中,桑卡兰(Sankaran)于2014年发表的题为“Using Mobile PhoneBarometer for Low-Power Transportation Context Detection(使用移动电话气压计用于低功率运输环境检测)”的论文示出了使用气压计来检测用户是否“静止”、“行走”或“驾驶”的方法。取决于传感器测量结果在短时间上的分布以及地形的测量,似乎分配了适当的环境模式。该论文中公开的样本阈值似乎包括:如果气压计在5秒内改变超过0.8m,则用户“驾驶”;如果人的身高分布轮廓的峰和谷大于每200秒1个峰,则用户正在“驾驶”;如果用户在200秒内具有0.3m的标准偏差,则用户被标记为“步行”;否则,用户是“空闲的”。该论文还描述了气压计/加速度计融合技术。相比之下,本申请中描述的方法可用于确定“建筑物压力变化效应”(HVAC)模式和“交通工具压力变化效应”(例如,HVAC、文氏)模式,其可以用于约束和改进来自其他位置服务的位置数据以用于反向地理编码、内部/外部检测或航位推算。
技术效益
本文所述的过程通过确定经测量的压力条件何时指示如下期间的情况来改进校准和位置确定的领域,在该期间,当在估计过程或校准过程中不补偿压力条件的情况下,估计移动装置的海拔或校准移动装置的压力传感器将不适合。该过程产生新且有用的数据,包括如下数据,其确认环境是否适合于进行估计海拔或压力测量以在压力传感器的校准或移动装置的地点的估计期间使用。在校准或地点确定之前不产生该数据的现有方法更可能以较低或甚至不可接受的准确度校准或估计地点。即使在当确定移动装置在建筑物内部时未计算估计海拔的条件下,本文中描述的检测移动装置何时在建筑物内部的过程也有利地提供具有许多用途的信息(例如,识别建筑物的地图、触发关于建筑物的信息的收集、将移动装置的可能位置仅解析到建筑物内部的位置,或另一用途)。
确定何时校准移动装置的压力传感器
以下描述用于确定何时校准移动装置的压力传感器的系统和方法。首先注意图19中所示的操作环境100,其包括地面发射器110和至少一个移动装置120的网络。发射器110和移动装置120中的每个可位于各种自然或人造结构(例如,建筑物)190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输技术分别从发射器110和卫星150将定位信号113和153发送到移动装置120。发射器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、频率偏移或其他——来发送信号113。移动装置120可采取不同形式,包括移动电话、平板计算机、膝上型计算机、跟踪标签、接收器或可接收定位信号113及/或153且具有用于确定移动装置120的位置处的压力的测量结果的压力传感器的另一合适装置。移动装置120通常包括温度传感器,在该温度传感器处测量压力传感器或电池的温度,该压力传感器或电池的温度可以粗略地表示移动装置120的内部温度。每个发射器110还可以包括分别测量发射器110的位置处的压力和温度的压力传感器和温度传感器。压力和温度的测量结果可用于使用等式1来计算移动装置120的所估计海拔,其在背景技术部分中描述。
不能在操作环境100中的移动装置的每个位置处校准移动装置120的压力传感器。例如,如果移动装置120进入具有HVAC系统的建筑物,该HVAC系统产生与相同海拔的室外压力不对齐的局部压力(例如,室内压力已由HVAC系统推或拉),那么在移动装置120处于建筑物内部时压力传感器的未来压力测量结果可能不可用于校准。如果移动装置120的确切地点未知,并且移动装置120的可能地点分布于具有显著海拔变化(例如,大于2米)的区域中,那么在移动装置120的真实海拔不确定的情况下可能无法进行校准。如果当在特定位置处时移动装置120内部的温度足够高以使来自压力传感器的压力测量结果失真,那么不可能进行校准而不引入不可接受的误差。因此,需要解决方案来确定何时应当或不应当校准压力传感器。以下参照图20提供用于确定何时校准移动装置的压力传感器的一种方法。
图20中示出用于确定何时校准移动装置的压力传感器的过程。如图所示,对于多个度量中的每个度量,基于在移动装置的第N位置处收集的数据如何与该度量的阈值条件相关来确定该度量的值(步骤2010)。作为示例,第N位置可以是移动装置所处的特定地点(例如,勘测点),或者是移动装置的真实地点所处的区域。稍后在“度量”部分中描述度量、度量值、收集的数据和阈值条件的示例。
对于多个度量中的每个度量,确定该度量的权重(步骤2020)。对于每个度量,权重可以是相同的,或者可以根据期望的实现而不同。
对于多个度量中的每个度量,通过将该度量的权重应用于该度量的所确定的值来确定加权度量值(步骤2030)。在步骤2030的一个实施方式中,通过将所确定的度量值与权重相乘来确定加权度量。
使用所得到的加权度量值来确定是否应使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器(步骤2040)。稍后在“校准”部分中提供用于校准移动装置的压力传感器的示例方法。作为示例,与第N位置相关联的信息可以包括:(i)由压力传感器测量的第N位置处的压力的测量结果;以及(ii)表示第N位置的真实海拔的海拔值。表示位置的真实海拔的海拔值的示例包括特定地点或平坦区域的已知海拔,或非平坦区域的代表海拔。代表海拔值的示例包括:(i)移动装置的可能地点的区域中的多个海拔值的平均值(例如,其中移动装置的初始地点估计具有误差);(ii)多个海拔值的中值;(iii)在移动装置已知驻留的区域的中心处的部分的海拔值;(iv)多个海拔值中的最常见海拔值;(v)区域中的部分的中心当中的内插海拔;(vi)在与移动装置的地点的初始估计相邻的图块中心当中的内插海拔;或者(vii)上述示例中的任何示例,但是应用平滑滤波器。如所属领域的技术人员将认识到,这些代表海拔值中的每个提供不同优点。在几乎所有情况下,移动装置在正常使用期间位于地形水平以上的某个高度处——例如,大多数时间在用户的臀部水平(例如,在口袋或包中)或在桌子上。在校准期间可以考虑移动装置在地形上方的预期高度(例如,通过将地形上方的预期高度与(i)至(vii)的值相加),其中预期高度通常为约0.75至1.0米。
如果确定应使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器,那么使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器(步骤2050)。
如果确定不应使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器,那么不使用与第N位置相关联的信息来校准压力传感器。相反,移动装置最终移动到新位置,并且针对新位置重复图20的过程。替选地,条件可以改变,使得现在环境对于校准更有利。例如,如果在随后的定位中,位置置信由于改进的地点定位而减小(例如,从100m降至10m),这减小了平坦度度量并将用户置于外部,则确定了移动装置的压力传感器应当被校准。
图21中描绘了步骤2040的一个实施方式。如图所示,加权度量值被用来确定使用由压力传感器测量的第N位置处的压力的测量结果校准压力传感器的机会的品质(步骤2141),并且确定了所确定的校准机会的品质是否超过阈值品质值(步骤2143)。以下公式示出了步骤2141的一个实施方式:
Figure BDA0002785381050000291
其中,V1至Vn是度量值,w1至wn是应用于度量值的对应权重,并且C表示使用与第N位置相关联的信息校准压力传感器的机会的品质。在步骤2143中,将阈值品质值Cthreshold与C进行比较以确定是否满足C≥Cthreshold。如果C≥Cthreshold,则使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器(例如,在步骤2050期间)。如果C<Cthreshold,则不使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器。
度量
如下所述,设想了不同的度量、度量值、收集的数据和阈值条件。
在不同的实施方式中,使用以下列出的不同度量的任何组合:
(i)平坦度度量(例如,位置的海拔是否满足阈值海拔变化条件);
(ii)压力变化效应度量(例如,该位置可能是在存在HVAC效应或烟囱/烟道效应的建筑物或交通工具中,还是在存在像文氏效应一样的另一压力变化条件的交通工具中,其中压力变化效应可能影响压力传感器的压力测量结果的准确度);
(iii)建筑物交叠度量(例如,该位置是否可能在已知地面海拔处的外部或地面海拔的范围内,而不是在未知楼层处的建筑物内部或受室内压力变化效应的影响,该室内压力变化效应影响任何压力测量结果、海拔测量结果或校准的准确度);
(iv)室内-室外信号强度检测度量(例如,来自不同卫星的信号的所测量卫星信号强度是否高于如下阈值强度值,其指示位置可能在已知地面海拔处的外部或地面海拔的范围内,且不在未知楼层处的建筑物内部或受室内压力变化效应的影响,该室内压力变化效应影响任何压力测量结果、海拔测量结果或校准的准确度);
(v)室内-室外海拔检测度量(例如,所估计海拔是否高于如下阈值海拔,其指示位置可能在建筑物内部且不在已知地面海拔处或在地面海拔的范围内;或者例如,所估计海拔是否低于如下阈值海拔,其指示位置可能在已知地面海拔处的外部或在海拔的范围内,且不在未知楼层处的建筑物内部或受室内压力变化效应影响,该室内压力变化效应影响任何压力测量、海拔测量或校准的准确度);
(vi)内部温度度量(例如,移动装置的内部温度例如从API检索的电池温度是否处于可能影响压力传感器的压力测量结果的准确度的温度水平,该压力传感器对可能产生直至1米或更多的海拔误差的局部温度敏感);
(vii)移动模式度量(例如,移动装置的移动类型是否有益于校准压力传感器,例如驾驶模式——其指示可能影响压力传感器的压力测量结果的准确度的压力变化效应存在的高可能性,其不同于减小压力变化效应存在的可能性的行走模式或非移动模式;在一些实施方式中,随后类型的移动可能与寻求从一种类型到另一类型的转变相关,因为某些转变可能更可能指示较好的校准机会,例如,从处于移动交通工具中转变到静止,其可能指示交通工具已停放或以其他方式停在具有提供良好校准机会的可辨别海拔的位置处);以及
(viii)自上一次校准度量以来的时间(例如,根据存储在移动装置或远离移动装置的位置上的校准记录自从上一次校准压力传感器以来是否已过去阈值时间量,其中超过阈值时间量的时间指示需要校准)。
对于以上度量中的每个,以下提供了如何基于收集的数据和阈值条件来确定度量的值(例如,在步骤2010期间)的示例:
(i)平坦度度量—用于确定平坦度度量的值的一个过程包括:确定移动装置的可能地点的区域中的预定义百分比的海拔是否在彼此的第一预定义距离内或在所确定的海拔值(例如,该区域内的海拔的平均值或中值或者移动装置的可能地点的区域的中心处的特定纬度和经度)的第二预定义距离内,其中第一预定义距离和第二预定义距离可以相同或不同,并且基于确定的结果来定义度量值。作为示例,在区域中的预定百分比的海拔在距彼此的第一预定距离内或在距区域内的确定的海拔值的第二预定距离内的情况下的度量的第一值高于在相反情况为真的情况下的度量的第二值。平坦度度量表示当移动装置的真实海拔未知时校准结果可以有多准确,因为移动装置的真实地点的可能海拔具有较少变化会减少校准结果、压力测量结果或海拔测量结果中的误差。作为示例,可以从数据源(例如,地平面海拔或区域内部的建筑物楼层海拔的可存取数据源)获得区域中的海拔,其中可以以不同方式识别该区域(例如,该区域包括距移动装置的地点的初始估计在预定义距离内的地平面区域和/或建筑物楼层,其中地点的初始估计包括估计的纬度和经度,并且预定义距离为另一预定义距离或估计地点的可能误差量;例如,该区域包括限定区域,该限定区域包括连接到移动装置的信标)。
(ii)压力变化效应度量—用于确定压力变化效应度量的值的一个过程包括:确定在预定义时间段期间来自压力传感器的预定义百分比的压力测量结果是否在距彼此的第一预定义压力量内或在距所确定压力值的第二预定义压力量内(例如,压力测量结果的平均值或中值),其中第一预定义压力量和第二预定义压力量可以相同或不同,并且基于确定的结果来定义度量值。作为示例,在预定百分比的压力测量结果在距彼此的第一预定义压力量内或在距确定的压力值压力测量结果的第二预定义压力量内的情况下的第一度量值高于在相反情况为真的情况下的第二度量值。在替选过程中,确定压力变化效应度量的值包括:确定压力测量结果的标准偏差是否在阈值标准偏差值内,并且基于该确定的结果来定义度量值,其中,在压力测量结果的标准偏差在阈值标准偏差值内的情况下的度量的第一值高于在相反情况为真的情况下的度量的第二值。在替选过程中,确定压力变化效应度量的值包括:确定在预定义时间段期间的任何压力变化是否超过预定义压力变化量(例如,在预定义时间段内可能的、自然发生的压力变化的最大量),并且基于确定的结果来定义度量值,其中当在预定义时间段期间的任何压力变化超过预定义压力变化量的情况下的度量的第一值低于当相反情况为真的情况下的度量的第二值。压力变化效应度量表示校准结果的准确程度取决于可能存在的压力变化,该压力变化与自然压力变化不一致,并且可能是由于HVAC效应、文氏效应、烟囱/烟道效应或其他局部压力变化效应。如果检测到的压力变化超过预期的自然压力变化的边界,则该度量的值指示不应使用与第N位置相关联的信息进行校准。
(iii)建筑物交叠度量—用于确定建筑物交叠度量的值的一个过程包括:确定与建筑物所占据的区域(例如,从地图或其他数据源确定的建筑物的覆盖区或多边形)交叠的第N位置(例如,当第N位置是移动装置的可能地点的区域时)的百分比,以及基于该百分比定义度量值。作为示例,度量值与百分比成反比(即,交叠越高,度量值越低)。用于确定建筑物交叠度量的值的另一过程包括:确定第N位置与一个或更多个附近建筑物之间的距离,确定最小距离是否超过阈值距离量,以及基于确定的结果来定义度量值,其中在最小距离超过阈值距离量的情况下的度量的第一值高于在最小距离未超过阈值距离量的情况下的度量的第二值。建筑物交叠度量在确定第N位置是否不太可能在建筑物内部时是有用的。知道移动装置是否不太可能在建筑物内部(例如,可能在外部)准许使用已知室外海拔,这减少可能的校准误差。在一些情况下,知道移动装置在建筑物内部但是在该建筑物的底层上提供了校准的机会。此外,知道移动装置是否不太可能在建筑物内部增加了压力传感器对压力的测量结果不受由建筑物产生的不自然的压力变化效应影响的置信度。
(iv)室内-室外信号强度检测度量—用于确定室内-室外信号强度检测度量的值的一个过程包括:确定由移动装置从卫星接收的信号的测量强度是否超过阈值信号强度值,以及基于确定的结果来定义度量值。作为示例,在测量的信号强度超过阈值信号强度值的情况下的度量的第一值高于在测量的信号强度没有超过阈值信号强度值的情况下的度量的第二值。用于确定室内-室外信号强度检测度量的值的另一过程包括:确定由移动装置从最小数目的卫星接收的信号的测量强度是否每个都超过阈值信号强度值,并且基于确定的结果来定义度量值,其中,在从最小数目的卫星接收的信号的测量强度各个都超过阈值信号强度值的情况下的度量的第一值高于在从最小数目的卫星接收的信号的所有测量强度都不超过阈值信号强度值的情况下的度量的第二值。用于确定室内-室外信号强度检测度量的值的另一过程包括:确定由移动装置从位于建筑物内部的信标接收的信号的测量强度是否超过阈值信号强度值,并且基于确定的结果来定义度量值,其中当测量信号强度超过阈值信号强度值的情况下(例如,当假设信号已经在建筑物内部被接收的情况下)的度量的第一值低于当测量信号强度未超过阈值信号强度值的情况下的度量的第二值。室内-室外信号强度检测度量在确定第N位置是否可能不在建筑物内(例如,当测量的卫星信号强度维持信号的室外接收所共用的信号电平时)或当第N位置可能在建筑物内(例如,当室内信标的信号的测量强度维持信号的室内接收所共用的信号电平时)时是有用的。将针对建筑物交叠度量而描述的知道移动装置是否不太可能在建筑物内部的相同益处应用于室内-室外信号强度检测度量。
(v)室内-室外海拔检测度量—用于确定室内-室外海拔检测度量的值的一个过程包括:确定第N位置的所估计海拔与室外海拔(例如,从地面水平室外海拔的数据源检索)之间的差是否超过海拔的阈值量,并且基于确定的结果来限定度量值。作为示例,当该差超过阈值海拔量的情况下的度量的第一值低于当该差未超过阈值海拔量的情况下的度量的第二值。室内-室外海拔检测度量在确定第N位置是否可能在建筑物内部(例如,当估计海拔与室外海拔之间的差超过可能的海拔误差值时,使得第N位置可能在建筑物内部)时有用。知道移动装置是否可能在建筑物内部(例如,不太可能在外部)利用已知室外海拔进行校准即使在室内海拔未知时也较不可靠,这增加了使用室外海拔的可能校准误差。此外,知道移动装置是否可能在建筑物内部认识到如下风险:压力传感器的压力的测量结果可能受建筑物通常产生的不自然的压力变化效应的影响。
(vi)内部温度度量—用于确定内部温度度量的值的一个过程包括:确定移动装置在第N位置处时的电池温度是否超过阈值温度值,并且基于确定的结果来定义度量值。作为示例,当电池温度超过阈值温度值的情况下的度量的第一值低于当电池温度未超过阈值温度值的情况下的度量的第二值。由移动装置的压力传感器测量的压力测量结果可能受移动装置的内部温度影响,并且由于内部温度的海拔计算中的误差可能超过容许误差量(例如,1米或更多)。因此,识别当移动装置的压力传感器所测量的第N位置处的压力测量结果可能受移动装置的内部温度影响时的情况是有帮助的。作为示例,可以使用移动装置的温度传感器来测量电池温度。
(vii)移动模式度量—用于确定移动模式度量的值的一个过程包括:确定模式(例如,不移动、以步行速度移动、随交通工具移动、或未知,如从API检索),以及基于确定的结果来定义度量值。作为示例,在该模式指示移动装置不在移动的情况下的度量的第一值高于在该模式指示移动装置的移动不超过预定义步行速度的情况下的度量的第二值,该度量的第二值高于在该模式指示移动装置的移动预期在交通工具内或在该模式未知的情况下的度量的第三值。该度量表示移动装置不在移动交通工具内的可能性。由于移动交通工具内部的压力变化可能导致来自压力传感器的不可靠的压力测量结果(例如,由于文氏效应、HVAC或两者的组合),因此知道移动装置是否可能不在移动交通工具中增加校准应当使用与第N位置相关联的信息来发生的置信度。移动模式的确定可能来自不同来源,包括惯性传感器测量结果、导航应用或检测由于交通工具移动的测量压力分布轮廓。此外,在一些实施方式中,确定移动装置已在不同移动模式之间转变,这允许使移动关联为如下指示符:当前模式提供移动装置处于传感器校准的最佳情形——例如,驾驶/移动中的交通工具模式接着是停止/静止模式可能指示用户停放他/她的汽车并且可能在地平面处并且不可能在建筑物的上层中——的高置信度。
(viii)自上一次校准以来的时间度量—用于确定自上一次校准以来的时间度量的值的一个过程包括:确定自压力传感器的上次校准以来的时间(例如,从存储的校准历史确定,该校准历史可以包括上次校准的时间戳,该时间戳可以与时钟的当前时间进行比较),并且基于确定的结果来定义度量值。作为示例,在时间超过阈值时间量的情况下的度量的第一值高于在时间未超过阈值量的情况下的度量的第二值。该度量表示漂移有多大可能已经超过容许的漂移量,因为更多的漂移通常随着自先前校准以来更多的时间流逝而发生。
设想了不同类型的度量值,包括:二进制值(例如,满足阈值=1,不满足阈值=0)、线性值(例如,满足最高阈值=1,不满足最高阈值,但是满足最低阈值=0.5,不满足最低阈值=0)、或一些其他预定义的值集合。以下提供了不同度量的可能值的示例:
(i)平坦度度量示例值:
a.当至少P%的海拔在距彼此或海拔的平均值的m米内时(例如,值=1;否则,值=0),其中P和m可以是预定义的数目(例如,分别为80%和1米);
b.当至少P1%的海拔在距彼此或海拔的平均值的m米内时(例如,值=1.0),当小于P1%但至少P2%的海拔在距彼此或海拔的平均值的m米内时(例如,值=0.5),当小于P2%的海拔在距彼此或海拔的平均值的m米内时(例如,值=0.0),其中P1、P2和m可以是预定义的数目(例如,分别为80%、60%和1米);或
c.当至少P%的海拔在距彼此或海拔的平均值的m1米内时(例如,值=1.0),当至少P%的海拔不在距彼此或海拔的平均值的m1米内,但在距彼此或海拔的平均值的m2米内时(例如,值=0.5),当至少P%的海拔不在距彼此或海拔的平均值的m2米内时(例如,值=0.0),其中P、m1和m2可以是预定义的数目(例如,分别为80%、1米和2米)。
d.注意:在上述实施方式中使用平均值;但是,在其他实施方式中,可以使用中值或其他感兴趣的值来代替平均值。
(ii)压力变化效应度量示例值:
a.在时间段T内,当至少P%的压力测量结果在彼此或压力测量结果的平均值的pPa内时(例如,值=1;否则,值=0),其中T、P和p可以是预定义的数目(例如,分别为1分钟、80%和10Pa);
b.在时间段T内,当至少P1%的压力测量结果在彼此或压力测量结果的平均值的pPa内时(例如,值=1.0),当小于P1%但至少P2%的压力测量结果在彼此或压力测量结果的平均值的p Pa内时(例如,值=0.5),当小于P2%的压力测量结果在彼此或压力测量结果的平均值的p Pa内时(例如,值=0.0),其中T、P1、P2和p可以是预定义的数目(例如,分别为1分钟、90%、75%和10Pa);或
c.在时间段T内,当至少P%的压力测量结果在彼此或压力测量结果的平均值的p1Pa内时(例如,值=1.0),当P%的压力测量结果不在彼此或压力测量结果的平均值的p1 Pa内,但在彼此或压力测量结果的平均值的p2 Pa内时(例如,值=0.5),当P%的压力测量结果不在彼此或压力测量结果的平均值的p2 Pa内时(例如,值=0.0),其中T、p1、p2和P可以是预定义的数目(例如,分别为1分钟、10Pa、20Pa和90%)。
d.注意:在上述示例中使用平均值;然而,在其他实施方式中,可以使用中值或其他感兴趣的值来代替平均值。
(iii)建筑物交叠度量示例值:
a.当移动装置的可能地点的P%的区域与建筑物交叠时(例如,值=[100-P]/100);
b.当移动装置的可能地点的至少P%的区域不与建筑物交叠时(例如,值=1;否则,值=0),其中P可以是预定义的数目(例如,50%);或
c.当移动装置的可能地点的至少P1%的区域不与建筑物交叠时(例如,值=1.0),当移动装置的可能地点的小于P1%但至少P2%的区域不与建筑物交叠时(例如,值=0.5),当移动装置的可能地点的小于P2%的区域不与建筑物交叠时(例如,值=0.0),其中P1和P2可以是预定义数目(例如,分别为80%和50%)。
(iv)室内-室外信号强度检测度量示例值:
a.当来自至少n个卫星的信号各自具有至少S dB的信号强度时(例如,值=1;否则,值=0),其中n和S可以是预定义的数目(例如,分别为4个卫星和30dB);
b.当来自至少n1个卫星的所有信号各自具有至少S dB的信号强度时(例如,值=1.0),当来自至少n1个卫星的所有信号不具有至少S dB的信号强度,但来自n2(其中n2小于n1)个卫星的所有信号各自具有至少S dB的信号强度时(例如,值=0.5),当来自n2个卫星的所有信号不具有至少S dB的信号强度时(例如,值=0.0),其中n1、n2和S可以是预定义的数目(例如,分别为4个卫星、3个卫星和30dB);或
c.当来自至少n个卫星的所有信号各自具有至少S1 dB的信号强度时(例如,值=1.0),当来自至少n个卫星的所有信号不具有至少S1 dB的信号强度,但来自至少n个卫星的所有信号各自具有至少S2 dB(其中,S2小于S1)的信号强度时(例如,值=0.5),当来自n个卫星的所有信号不具有至少S2 dB的信号强度时(例如,值=0.0),其中n、S1和S2可以是预定义的数目(例如,分别为4个卫星、30dB和20dB)。
(v)室内-室外海拔检测度量示例值:当移动装置在第N位置处时的估计海拔大于距室外地点的海拔(例如,地平面)的预定义海拔量A时,该室外地点在距移动装置的地点的初始估计的阈值距离内(例如,值=0;否则值=1),其中A可以是预定义的(例如,5米);或者当移动装置在第N位置处时的估计海拔大于或等于距室外地点的海拔的第一预定义海拔量A1时,该室外地点在距移动装置的地点的初始估计的阈值距离内(例如,值=0),当移动装置在第N位置处时的估计海拔小于距室外地点的海拔的第一预定义海拔量A1但大于或等于距室外地点的海拔的第二预定义海拔量A2时(例如,值=0.5),以及当移动装置在第N位置处时的估计海拔小于距室外地点的海拔的第二预定义海拔量A2时(例如,值=1),其中A1=5米,且A2=3米。
(vi)内部温度度量示例值:当内部温度(例如,移动装置的压力传感器的所测量电池温度或所测量温度)小于预定量的温度T时(例如,值=1;否则,值=0),其中T可以是预定义的(例如,35摄氏度);或者当内部温度小于第一预定量的温度T1时(例如,值=1),当内部温度大于或等于第一预定量的温度T1且小于第二预定量的温度T2时(例如,值=0.5),以及当内部温度大于或等于第二预定量的温度T2时(例如,值=0.0),其中T1和T2可以是预定义的(例如,分别为30摄氏度和35摄氏度)。
(vii)移动模式度量示例值:当没有检测到移动时(例如,值=1),当检测到步行移动时(例如,值=1或大于0的较小值),当检测到驾驶移动时(例如,值=0),当移动的状态未知时(例如,值=0或小于1的较大值)。
(viii)移动模式转变度量示例值:如果用户从驾驶转换到静止(例如,值=1)。如果用户从静止转换到步行(例如,值=0.5)。如果用户从静止转换到驾驶(例如,值=0.0)。
(ix)自上一次校准以来的时间度量示例值:当自上一次校准以来的时间大于预定时间量T时(例如,值=1;否则值=0),其中T可以根据压力传感器的预期漂移来预定义(例如,48小时)。
设想使用度量值的不同方式。例如,较高度量值可用于指示应该使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器的情况,并且较低度量值可用于指示不应该使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器的情况。替选地,较低度量值可用于指示应该使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器的情况,并且较高度量值可用于指示不应该使用与第N位置相关联的信息来校准移动装置的压力传感器的情况。
用于产生加权值的权重对于每个度量可以是相同的,或者根据度量而不同。一些权重可能大于其他权重(例如,自上一次校准度量以来的时间的权重可能大于其他度量的权重,其中漂移量被认为超过由其他问题引入的任何误差量)。
加权值可以以不同方式被组合以产生如下值,其表示第N位置提供校准移动装置的压力传感器的机会的好坏程度。示例组合包括加权平均或其他组合。然后,所产生的值(例如,0至1之间的数)可以与阈值(例如,0至1之间的数,例如0.5)被比较(例如,为大于或小于)以确定是否应当进行校准。
校准
以下描述一种用于校准移动装置的压力传感器的方法。最初,估计的海拔hmobile被计算为:
Figure BDA0002785381050000371
其中Pmobile是移动装置的位置处的压力的估计,Pref是参考位置处的压力的估计,Tremote是环境温度(例如,以开尔文为单位)的估计,href是参考位置的已知海拔,g对应于由重力引起的加速度,R是气体常数,并且M是空气(例如,干燥空气或其他)的摩尔质量。为了校准移动装置的压力传感器,目的是确定对Pmobile的值的调整,使得hmobile在距移动装置的真实海拔htruth的容许量的距离内。
在校准期间,移动装置预期驻留的区域的代表海拔值可以被指派为移动装置的真实海拔htruth。替选地,通过移动装置可能保持在地面上方的典型高度而调整的代表海拔值可以被指派为移动装置的真实海拔htruth。先前关于图20的步骤2040描述了代表海拔值的示例。
一旦确定了移动装置的真实海拔htruth,调整移动装置的位置处的压力的估计Pmobile所需的校准值C使用以下公式被确定:
Figure BDA0002785381050000381
替选地,可以使用相对于高度的压差来帮助确定校准值C。以下关系式:
Figure BDA0002785381050000382
可以用于得出下式:
Figure BDA0002785381050000383
如果移动装置的压力测量结果是P=101000Pa,并且环境温度是T=300K,则等式12的公式得出dP/dh≈11.5Pa/m。P和T的值是针对标称天气的合理假设,并且如果天气变冷或变热,则11.5Pa/m的比例因子可以在~9至12Pa/m的范围内。这意味着,对于为使htruth与hmobile对齐而要进行的每个仪表调整,校准值C可以被调整11.5Pa。在该示例中,如果hmobile=12.0m并且htruth=8m,则海拔差可以缩放11.5Pa/m以获得压力差,或者C=46Pa,如下所示:
Figure BDA0002785381050000384
技术效益
本文所述的过程通过确定环境何时允许准确的海拔确定所必需的传感器的有效校准来改进传感器校准和位置确定的领域。现有方法——其不检测校准的不期望环境——更可能以较低或甚至不可接受的准确度校准传感器或估计地点。通过改进移动装置的压力传感器的校准,本文中所描述的过程基于改进的校准而提供所估计地点的增加的准确度及可靠性,这实现较快的紧急响应时间或以其他方式改进所估计地点的有用性。通过在某些情况期间选择性地不在移动装置处执行校准(并且因此不消耗校准所需的电池寿命)来改进移动装置的电池寿命,在所述情况下,其他方法将通过非选择性地校准压力传感器而消耗电池容量。通过提供对先前不可用的设备及其数据的改进的校准,改进了易于产生先前不可用的数据的设备(例如,如下压力传感器,其由于设备的漂移或固有分辨率而产生具有低于期望准确度的压力数据)。该过程创建新的和有用的数据,例如表示校准机会的品质的数据,其指示何时应当或不应当进行压力传感器的校准。在校准或地点确定之前不产生该数据的现有方法更可能以较低的准确度校准或估计地点。
其他方面
本文的公开内容所描述的或以其他方式实现的任何方法(也称为“过程”或“方法”)可以由硬件部件(例如,机器)、软件模块(例如,存储在机器可读介质中)或其组合来实现。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、现场可编程门阵列、电子装置、专用电路和/或本文描述的或本领域已知的其他合适的设备。本文设想了包括程序指令的一个或更多个非暂态机器可读介质,所述程序指令当由一个或更多个机器执行时,使得一个或更多个机器执行或实现包括本文所述的任何方法的步骤的操作。如本文所使用的,机器可读介质包括可以在本申请提交的管辖范围的法律下授予专利的所有形式的机器可读介质(例如,一个或更多个非易失性或易失性存储介质、可移除或不可移除介质、集成电路介质、磁存储介质、光存储介质、或任何其他存储介质,包括RAM、ROM和EEPROM),但是不包括不能在本申请提交的管辖范围的法律下授予专利的机器可读介质。本文还设想了包括一个或更多个机器和一个或更多个非暂态机器可读介质的系统。本文还设想了执行或实现、或者被配置成、可操作以或适于执行或实现包括本文所述的任何方法的步骤的操作的一个或更多个机器。本文所述的方法步骤可以是顺序无关的,并且如果可能这样做,可以并行地或以与所述的顺序不同的顺序执行。如本领域普通技术人员将理解的,本文所述的不同方法步骤可以被组合以形成任何数目的方法。本文公开的任何方法步骤或特征可以出于任何原因从权利要求中省略。为了避免模糊本公开内容的概念,在附图中未示出某些公知的结构和装置。当两个事物彼此“耦合”时,那两个事物可直接连接在一起,或由一个或更多个介入物分开。在没有线或介入物连接两个特定事物的情况下,那些事物的耦合在至少一个实施方式中被设想,除非另有说明。在一个事物的输出端和另一事物的输入端彼此耦合的情况下,即使信息经过一个或更多个中间事物,从输出端发送的信息也以其输出的形式或其修改的版本被输入端接收。除非另有说明,否则任何已知的通信路径和协议都可以用于发送本文所公开的信息(例如,数据、命令、信号、比特、符号、芯片等)。词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应被解释为包括性的含义(即,不限于),而不是排他性的含义(即,仅由其组成)。除非另有说明,否则使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。除非另有说明,否则在详细描述中使用的词语“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”指的是一个或更多个。术语“可能”或“可以”在这里被用来指示示例,而不是要求——例如,可能执行或可以执行操作、可能具有或可以具有特征的事物不需要在每个实施方式中执行该操作或具有该特征,但是在至少一个实施方式中该事物执行该操作或具有该特征。
作为示例,以上公开的过程可以由一个或更多个机器执行,该机器包括:(一个或更多个)处理器或(一个或更多个)其他计算装置(例如,在移动装置和/或服务器处),其用于执行(例如,执行或者被配置成、适配成或可操作以执行)每个步骤;(一个或更多个)数据源,在所述数据源处存储在过程中识别的任何数据以供稍后在所述过程期间访问;以及特定机器,其用于获得用来确定度量的数据(例如,用于确定信号强度的信号处理部件、用于测量温度的温度传感器、用于测量压力的压力传感器、用于测量时间的时钟、用于测量移动的惯性传感器、或其他机器)。除非描述了一种替选方法,否则对来自数据源的数据的访问可以使用已知技术(例如,请求部件经由查询或其他已知方法来请求来自该源的数据,该源搜索并定位数据,并且该源收集数据并将其发送给请求部件,或者其他已知技术)来实现。本文所述的使用平均值的方法可以替选地使用中值或感兴趣的值。
图22示出了发射器、移动装置和服务器的部件。通信路径的示例由部件之间的箭头示出。
作为示例,在图22中,每个发射器可以包括:移动装置接口11,用于与移动装置(例如,本领域已知的或本文以其他方式公开的天线和RF前端部件)交换信息;一个或更多个处理器12;存储器/数据源13,用于提供信息和/或程序指令的存储和检索;(一个或更多个)大气传感器14,用于测量发射器处或发射器附近的环境条件(例如,压力、温度、其他);用于与服务器交换信息的服务器接口15(例如,天线、网络接口或其他);以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。存储器/数据源13可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器,并且(一个或更多个)处理器12可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作,包括:(i)执行如本文所述或本领域技术人员以其他方式理解为可以在发射器处执行的方法的部分或全部;(ii)生成用于使用所选时间、频率、码和/或相位来传输的定位信号;(iii)处理从移动装置或其他源接收的信令;或(iv)如本公开内容中描述的操作所要求的其他处理。由发射器生成和发射的信号可以携载不同信息,该不同信息一旦由移动装置或服务器确定,便可以识别以下:发射器;发射器的地点;在该发射器处或该发射器附近的环境条件;和/或本领域已知的其他信息。(一个或更多个)大气传感器14可以与发射器集成在一起,或者与发射器分离并与发射器共处一地或位于发射器附近(例如,在阈值距离量内)。
例如图22,移动装置可以包括:用于与发射器(例如,本领域已知的或本文以其他方式公开的天线和RF前端部件)交换信息的发射器接口21;一个或更多个处理器22;存储器/数据源23,用于提供信息和/或程序指令的存储和检索;大气传感器24,用于测量移动装置处的环境条件(例如,压力、温度、其他);用于测量其他条件的(一个或更多个)其他传感器25(例如,用于测量移动和取向的惯性传感器);用户接口26(例如,显示器、键盘、麦克风、扬声器、其他),用于允许用户提供输入并接收输出;用于与服务器或移动装置外部的其他装置交换信息的另一接口27(例如,天线、网络接口或其他);以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。设想了GNSS接口和处理单元(未示出),其可以与其他部件(例如,接口21和处理器22)或独立天线、RF前端以及专用于接收和处理GNSS信令的处理器集成。存储器/数据源23可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器,并且(一个或更多个)处理器22可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作,包括:(i)执行如本文所述或本领域普通技术人员以其他方式理解为可在移动装置处执行的方法的部分或全部;(ii)基于来自移动装置及(一个或更多个)发射器的压力测量结果、来自(一个或更多个)发射器或另一源的温度测量结果及计算所需的任何其他信息来估计移动装置的海拔;(iii)处理接收的信号以确定地点信息(例如,信号的到达时间或行进时间、移动装置与发射器之间的伪距、发射器大气状况、发射器和/或位置或其他发射器信息);(iv)使用地点信息来计算移动装置的估计地点;(v)基于来自移动装置的惯性传感器的测量来确定移动;(vi)GNSS信号处理;或(vii)如本公开内容中所述的操作所需的其他处理。
例如图22,服务器可以包括:移动装置接口21,用于与移动装置(例如,天线、网络接口或其他)交换信息;一个或更多个处理器32;存储器/数据源33,用于提供信息和/或程序指令的存储和检索;用于与发射器(例如,天线、网络接口或其他)交换信息的发射器接口34;以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。存储器/数据源33可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器,并且(一个或更多个)处理器32可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作,包括:(i)执行如本文所述或本领域普通技术人员以其他方式理解为可在服务器处执行的方法的部分或全部;(ii)估计移动装置的海拔;(iii)计算移动装置的估计地点;或(iv)如本公开内容中描述的操作所要求的其他处理。如本文所述由服务器执行的步骤还可以在远离移动装置的其他机器——包括企业的计算机或任何其他合适的机器——上执行。
本文所公开的系统和方法可以在地面发射器或卫星的网络内操作。发射器可以位于各种自然或人造结构(例如,建筑物)内部或外部的不同海拔或深度。可以使用已知的无线或有线发射技术将定位信号从发射器和/或卫星发送到移动装置。发射器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、频率偏移或其他来发送信号。移动装置可以采取不同的形式,包括移动电话、平板电脑、膝上型计算机、跟踪标签、接收器或者能够接收定位信号的另一合适的装置。本文公开的某些方面涉及估计移动装置的地点——例如,该地点用以下项表示:纬度、经度和/或海拔坐标;x、y和/或z坐标;角坐标;或其他表示。定位模块使用各种技术来估计可以被使用的移动装置的地点,包括三边测量,该三边测量是使用几何形状来使用由移动装置从不同信标(例如,地面发射器和/或卫星)接收到的不同“定位”(或“测距”)信号行进的距离来估计移动装置的地点的过程。如果地点信息,例如来自信标的定位信号的发射时间和接收时间是已知的,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到移动装置行进的距离的估计。与来自不同信标的不同定位信号对应的不同估计距离可以与例如那些信标的位置的地点信息一起使用以估计移动装置的地点。在2012年3月6日公布的共同转让美国专利第8,130,141号和2012年7月19日公布的美国专利公开第2012/0182180号中描述了基于来自信标(例如,发射器和/或卫星)的定位信号和/或大气测量结果来估计移动装置的地点(在纬度、经度和/或海拔方面)的定位系统和方法。注意,术语“定位系统”可以指卫星系统(例如,全球导航卫星系统(GNSS),例如,GPS、GLONASS、Galileo和Compass/北斗)、地面发射器系统和混合卫星/地面系统。

Claims (19)

1.一种用于确定移动装置的估计海拔何时能够用于校准或位置确定的方法,所述方法包括:
确定所述移动装置预期驻留的区域;
对于所述区域中的多个部分中的每个部分,确定该部分的海拔值;
确定所述海拔值是否满足阈值条件;并且
如果所述海拔值满足所述阈值条件,则确定所述移动装置的估计海拔能够用于确定所述移动装置的地点或用于校准所述移动装置的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括:
使用由所述移动装置的压力传感器测量的压力来确定所述移动装置的估计海拔;以及
使用所述估计海拔和用所述海拔值所确定的所述区域的代表海拔值来校准所述移动装置的压力传感器。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括:
使用由所述移动装置的压力传感器测量的压力来确定所述移动装置的估计海拔;以及
通过确定所述估计海拔是否在距所述区域的代表海拔值的阈值误差值内来确定所述估计海拔是否准确。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述移动装置预期驻留的区域包括:
确定所述移动装置的地点的初始估计;以及
将所述区域限定为包括所述移动装置的地点的初始估计和至少阈值数目的具有已知海拔的部分。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述移动装置预期驻留的区域包括:
确定所述移动装置的地点的初始估计;以及
将所述区域限定为包括所述移动装置的地点的初始估计和不超过阈值数目的具有已知海拔的部分。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述移动装置预期驻留的区域包括:
确定所述移动装置驻留在具有限定的边界的网络区域中;以及
将所述区域限定为所述网络区域。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述移动装置预期驻留的区域包括:
确定所述移动装置的地点的初始估计;
确定位置置信值;以及
使用所述移动装置的地点的初始估计和所述位置置信值来限定所述区域。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,限定所述区域包括:
确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,所述圆形区域的半径等于所述位置置信值;以及
将所述区域限定为所述圆形区域。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,限定所述区域包括:
确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,所述圆形区域的半径等于所述位置置信值乘以比例因子的乘积;以及
将所述区域限定为所述圆形区域。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,限定所述区域包括:
确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,所述圆形区域的半径等于所述位置置信值乘以比例因子的乘积;
确定所述圆形区域是否包括至少阈值数目的部分;
如果所述圆形区域包括至少所述阈值数目的部分,则将所述区域限定为所述圆形区域;以及
如果所述圆形区域不包括至少所述阈值数目的部分,则确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的新圆形区域,所述新圆形区域的半径等于所述位置置信值乘以另外的比例因子的乘积,并且然后使用所述新圆形区域而不是先前圆形区域来重复确定所述圆形区域是否包括至少阈值数目的部分的步骤。
11.根据权利要求7所述的方法,其中,限定所述区域包括:
确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的圆形区域,所述圆形区域的半径等于所述位置置信值乘以比例因子的乘积;
确定所述圆形区域是否包括不超过阈值数目的部分;
如果所述圆形区域包括不超过所述阈值数目的部分,则将所述区域限定为所述圆形区域;以及
如果所述圆形区域包括至少所述阈值数目的部分,则确定以所述移动装置的地点的初始估计为中心的新圆形区域,所述新圆形区域的半径等于所述位置置信值乘以另外的比例因子的乘积,并且然后使用所述新圆形区域而不是先前圆形区域来重复确定所述圆形区域是否包括不超过阈值数目的部分的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述海拔值是否满足阈值条件包括:
确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距彼此的阈值海拔量内;以及
当所述阈值百分比的所述确定的海拔值在距彼此的所述阈值海拔量内时,确定所述海拔值满足所述阈值条件。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,确定阈值百分比的所述确定的海拔值是否在距彼此的阈值海拔量内包括:
确定所述海拔值的分布;
使用所述分布来确定所述确定的海拔值在距彼此的所述阈值海拔量内的百分比;以及
确定所述百分比是否等于或大于所述阈值百分比,
其中,当所述百分比等于或大于所述阈值百分比时,所述阈值百分比的所述确定的海拔值被确定为在距彼此的所述阈值海拔量内。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,确定阈值百分比的所述确定的海拔值是否在距彼此的阈值海拔量内包括:
确定所述海拔值的分布;
使用所述分布来确定海拔量,所述阈值百分比的所述确定的值距彼此在所述海拔量内;以及
确定所述海拔量是否等于或小于所述阈值海拔量,
其中,当所述海拔量等于或小于所述阈值海拔量时,所述阈值百分比的所述确定的海拔值被确定为在距彼此的所述阈值海拔量内。
15.根据权利要求1所述的方法,其中,确定所述海拔值是否满足阈值条件包括:
确定阈值百分比的所确定的海拔值是否在距所述海拔值的计算平均值或中值的阈值海拔量内;以及
当所述阈值百分比的所述确定的海拔值在距所述海拔值的平均值或中值的所述阈值海拔量内时,确定所述海拔值满足所述阈值条件。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,确定阈值百分比的所述确定的海拔值是否在距所述海拔值的计算平均值或中值的阈值海拔量内包括:
确定所述海拔值的分布;
使用所述分布来确定所述确定的海拔值在距所述海拔值的平均值或中值的所述阈值海拔量内的百分比;以及
确定所述百分比是否等于或大于所述阈值百分比,
其中,当所述百分比等于或大于所述阈值百分比时,所述阈值百分比的所述确定的海拔值被确定为在距所述海拔值的平均值或中值的所述阈值海拔量内。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,确定阈值百分比的所述确定的海拔值是否在距所述海拔值的计算的平均值或中值的阈值海拔量内包括:
确定所述海拔值的分布;
使用所述分布来确定海拔量,所述阈值百分比的所述确定的值距所述海拔值的平均值或中值在所述海拔量内;以及
确定所述海拔量是否等于或小于所述阈值海拔量,
其中,当所述海拔量等于或小于所述阈值海拔量时,所述阈值百分比的所述确定的海拔值被确定为在距所述海拔值的平均值或中值的所述阈值海拔量内。
18.一种或更多种包括程序指令的非暂态机器可读介质,所述程序指令在由一个或更多个机器执行时使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。
19.一种用于确定移动装置的估计海拔何时能够用于校准或位置确定的系统,所述系统包括被配置成执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的一个或更多个机器。
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