CN114424080A - 声学定位系统中的自动出入检测 - Google Patents

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Abstract

一种基于对配备有声学确定其位置的设备的人员的观察，以自动方式查找门位置的方法。通过观察跨诸如墙壁之类的内部结构的定位转换，可以自动识别门的位置。

Description

声学定位系统中的自动出入检测
技术领域
本公开通常涉及实时定位系统，并且更具体地涉及用于建筑建模的实时定位系统。
背景技术
室内空间被设计成满足各种要求(诸如充足的光线、适当的空气流通，以及充足空间)以用于设置室内空间的各种目的。这些要求对导航部分(诸如门、墙壁和走廊)的形状、尺寸、位置和朝向产生了特定的限制。这种导航部分通常由平面图表示。平面图可用于适当利用、能源优化、安全规划和建筑信息模型(BIM)的生成。
在室内定位系统中，强烈要求获得建筑物的内部的准确地图。门是建筑物中的重要地标，因为它们提供了房间的入口和出口点，并且因为它们为导航应用提供了有意义的结构。然而，门的定位需要相当大的努力以在建筑信息模型中表示。因此，在实践中，这种内部空间的地图通常缺乏细节、过时或不准确，尤其是在门的定位方面。准确了解门和通道的存在和定位对于生成用于导航解决方案的路线信息尤为重要。所期望的是能够获得门和通道的准确存在和定位的解决方案。
发明内容
在本公开的实施例中，一种在室内环境中的门定位的方法包括由声学定位系统定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处的定位标签。该方法还包括稍后由声学定位系统定位在室内环境内的第二区域中的第二位置处的定位标签，其中第一区域与第二区域由隔板分开。最后，该方法包括确定位于隔板中的门的存在。
附图说明
被并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与描述一起进一步解释了本公开的原理并使相关领域的技术人员能够做出并使用实施例。
图1图示了根据本公开的示例实施例的具有由隔板分开的两个区域的平面图。
图2图示了根据本公开的示例实施例的操作以提供定位信息的实时声学定位系统。
图3图示了根据本公开的示例实施例的用于室内环境中的门定位的方法。
图4描绘了根据本公开的实施例的示例性计算机系统。
将参照附图描述本公开。在附图中，相同的附图标记指示相同或功能相似的元件。此外，附图标记的最左边的数字标识第一次出现该附图标记的附图。
具体实施方式
将参照附图描述本公开。在附图中，相同的附图标记指示相同或功能相似的元件。此外，附图标记的最左边的数字标识第一次出现附图标记的附图。
下面的具体实施方式参考附图来说明与本公开一致的示例性实施例。在具体实施方式中对“一个示例性实施例”、“示例性实施例”、“示例示例性实施例”等的引用，指示所描述的示例性实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个示例性实施例并不一定包括特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指相同的示例性实施例。此外，当本公开结合示例性实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，相关领域的技术人员将知道如何结合其他示例性实施例来影响这样的特征、结构或特性。
本文描述的示例性实施例提供说明性示例并且是非限制性的。其他示例性实施例是可能的，并且可以在本公开的精神和范围内对示例性实施例进行修改。因此，该具体实施方式不限制本公开。相反，仅以下权利要求及其等同物定义了本公开的范围。
硬件(例如，电路)、固件、软件或其任何组合可用于实现实施例。实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上并由一个或多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质包括用于以由机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，在一些实施例中，机器可读介质包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存存储器设备；电、光、声或其他形式的被传播的信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且动作是由执行固件、软件、例程和/或指令的计算设备、处理器、控制器或其他设备产生的。
对术语“模块”的任何引用应被理解为包括软件、固件和硬件(诸如一个或多个电路、微芯片或设备或其任何组合)及其任何组合中的至少一种。此外，相关领域的技术人员将理解，每个模块在实际设备内可以包括一个或多于一个组件，并且形成所述模块的一部分的每个组件可以协同地或独立于形成模块的一部分的任何其他组件起作用。相反，这里描述的多个模块可以代表实际设备内的单个组件。此外，模块内的组件可以在单个设备中或以有线或无线方式分布在多个设备中。
示例性实施例的以下具体实施方式将充分揭示本公开的一般性质，使得其他人可以通过应用相关领域技术人员的知识，针对各种应用容易地修改和/或定制这些示例性实施例，而不会过度实验且不脱离本公开的精神和范围。因此，这些修改基于本文所呈现的教导和指导落入示例性实施例的含义和多个等同物内。在此，短语或术语用于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或短语应由相关领域的技术人员根据本文的教导来解释。
如上所述，需要获得建筑物内部的准确地图，特别是对门和通道的存在和定位的准确了解。下面描述了方法，用于基于对配备有被声学定位的设备的人员的观察以自动方式查找门定位。从建筑信息模型(BIM)开始，可以通过读取结构化BIM模型、追踪平面楼层地图或使用测绘来识别墙壁。
在识别墙壁之后，可以使用基于声学定位系统的以下方法来自动识别门。BIM模型包含有关内部结构(诸如墙壁和窗户)的信息，但完全或部分缺少门的定位。声学定位系统提供物体(诸如定位标签、智能电话或智能手表)的准确定位信息。在此上下文中术语“定位标签”的使用是指可接收实时定位系统以提供定位信息的转发器。通过观察具有统计意义的跨这种内部结构的定位转换，可以自动识别门的定位。声学定位系统为此提供了多种选择，包括使用低分辨率定位和使用高分辨率定位。
低分辨率定位
可以使用低分辨率声学定位系统来识别门的定位。对物体(诸如定位标签、智能电话或智能手表)的定位信息进行监控和跟踪。在被标记为由内部隔板(诸如墙壁或窗户等)分开的两个定位之间始终发生区域转换的情况下，这种转换提供了门的定位的指示。
可选地，可以使用额外的检查来确定门的存在和定位。一项附加检查涉及检查声学信标收发器之间的声学链路，该声学信标收发器用于识别定义指示门的转换的两个定位。通过检查声学信号的基于飞行时间的范围或平方根和(RSS)，突然变化将与转换(即门)的存在一致。
虽然两个定位之间的门口的存在可用于路线选择目的，但这种方法可能无法确定门的准确位置。
高分辨率定位
在该情境中，高分辨率定位被认为是具有厘米级精度的二维或三维定位。如果一个或两个定位具有准确和高分辨率的定位功能，则识别门的能力将进一步增强。凭借高分辨率定位功能，现在可以通过检查提供这种高精度和高维分辨率的那些定位中的转换事件的速度向量来识别墙壁转换。速度向量可以通过从时间上接近的连续定位事件(例如亚秒更新率)推导导出，或者可以从多普勒范围测量导出。通过计算结构(例如，墙壁)的法线向量与多普勒速度向量的内积的量值，可以获得关于转换是测量误差还是门通过事件的强质量参数指示。例如，如果内积的量值大于0.15m/s，则这样的值将是转换是门的指示的强指示。0.15m/s的阈值代表将噪声与出/入的指示分开的值。
此外，通过使用统计技术，可以进一步加强对门的定位的确定。通过在大量转换事件上分析预期转换的各种位置，可以统计分析潜在转换的定位以提供例如平均值和位置向量误差(或标准差)。位置向量误差的大小提供了转换的统计意义。
图1示出了室内空间100，其包括由隔板130分开的第一区域110和第二区域120。隔板130可以是墙壁或窗户，或两个区域之间的其他有形分隔。在示例性实施例中，室内空间100的建筑信息模型可能是可用的，但信息有限。特别地，建筑信息模型可能不指示第一区域110和第二区域120之间是否存在门。
图2示出了室内空间200，其包括由隔板230分开的第一区域210和第二区域220。隔板230可以是墙壁或窗户。在室内空间200中，存在具有声学信标收发器260、270的实时定位系统，其中声学信标收发器260位于第一区域210中并且声学信标收发器270位于第二区域220中。实时定位系统能够为定位标签250提供实时定位信息。基于跟踪定位标签250，门240可以被识别为位于隔板230中。
一旦已经使用上面概述的方法识别了门口，人们可以使用现在已知的门口的定位来使用速度矢量与门的法线的内积的量值的类似原理，导出从具有高分辨率覆盖的区域到没有任何覆盖的区域的定位变化。这有效地允许人们检测从公共区域和走廊到相邻房间(反之亦然)的变化，而无需在这些房间中安装设备，从而大大降低了安装复杂性和成本。在该实施例中，注意到声信号从具有大约两到三米的高分辨率覆盖的区域传播到没有任何覆盖的区域。两到三米是典型的距离，该距离在一定程度上取决于信号频率和门开口大小。在这种情况下，上述速度向量方法继续有效。当定位标签移动到缺乏覆盖的区域时，定位误差会增加并最终超过定位精度的预定阈值。在说明性实施例中，定位精度的预定阈值可以是一到两米。在其他实施例中，定位精度的预定阈值可以以相对术语(诸如标准差的数量)来表达。当声学定位系统确定定位标签的定位的定位误差超过预定阈值时，则可以推断该定位标签现在在相邻区域。
图3图示了用于在室内环境中的门定位的上述示例性方法300。方法300开始于步骤310处。在步骤310中，由声学定位系统将定位标签定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处。
在步骤320中，稍后由声学定位系统将定位标签定位在室内环境内的第二区域中的第二位置处，其中第一区域与第二区域由隔板分开。
在步骤330中，确定位于隔板中的门的存在。
方法300在步骤340处结束。
例如，可以使用一个或多个计算机系统(诸如图4中所示的计算机系统400)来实现各种实施例。例如，计算机系统400可被用于实现图1至图3中描述的系统和过程。计算机系统400可以是能够执行本文描述的功能的任何计算机。
计算机系统400可以是能够执行本文描述的功能的任何众所周知的计算机。
计算机系统400包括一个或多个处理器(也称为中央处理单元或CPU)(诸如处理器404)。处理器404被连接到通信基础设施或总线406。
一个或多个处理器404可以各自是图形处理单元(GPU)。在实施例中，GPU是作为被设计用于处理数学密集型应用的专用电子电路的处理器。GPU可以具有并行结构，其有效用于并行处理大块数据(诸如计算机图形应用中常见的数学密集型数据、图像、视频等)。
计算机系统400还包括用户输入/输出设备403(例如监视器、键盘、定点设备等)，其通过用户输入/输出接口402与通信基础设施406通信。
计算机系统400还包括主存储器或主要存储器408(诸如随机存取存储器(RAM))。主存储器408可以包括一个或多个级别的高速缓存。主存储器408在其中存储了控制逻辑(即，计算机软件)和/或数据。
计算机系统400还可以包括一个或多个辅助存储设备或存储器410。辅助存储器410可以包括例如硬盘驱动器412和/或可移除存储设备或驱动器414。可移除存储驱动器414可以是软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光存储设备、磁带备份设备和/或任何其他存储设备/驱动器。
可移除存储驱动器414可以与可移除存储单元418交互。可移除存储单元418包括具有其上存储计算机软件(控制逻辑)和/或数据的计算机可用或可读存储设备。可移除存储单元418可以是软盘、磁带、光盘、DVD、光存储盘和/任何其他计算机数据存储设备。可移除存储驱动器414以众所周知的方式从可移除存储单元418读取和/或写入到可移除存储单元418。
根据示例性实施例，辅助存储器410可以包括用于允许计算机程序和/或其他指令和/或数据由计算机系统400访问的其他装置、工具或其他方法。这种装置、工具或其他方法可以包括例如可移除存储单元422和接口420。可移除存储单元422和接口420的示例可以包括程序盒和盒接口(诸如在视频游戏设备中发现的)、可移除存储芯片(诸如EPROM或PROM)和相关联的插座、记忆棒和USB端口、存储卡和相关联的存储卡插槽、和/或任何其他可移除存储单元和相关联的接口。
计算机系统400还可包括通信或网络接口424。通信接口424使计算机系统400能够与远程设备、远程网络、远程实体等的任何组合(单独地和共同地由附图标记428引用)进行通信和交互。例如，通信接口424可以允许计算机系统400通过通信路径426与远程设备428通信，通信路径426可以是有线和/或无线的，并且通信路径426可以包括LAN、WAN、因特网等的任何组合。控制逻辑和/或数据可以经由通信路径426被传输到计算机系统400和从计算机系统400传输。
在实施例中，包括其上存储有控制逻辑(软件)的有形计算机可用或可读介质的有形装置或制品在本文中也称为计算机程序产品或程序存储设备。这包括但不限于计算机系统400、主存储器408、辅助存储器410和可移除存储单元418和422，以及体现上述任何组合的有形制品。当由一个或多个数据处理设备(诸如计算机系统400)执行时，这种控制逻辑使这种数据处理设备如本文所述操作。
基于包含在本公开中的教导，对于相关领域的技术人员而言，如何使用不同于图4中所示的数据处理设备、计算机系统和/或计算机架构来制作和使用本公开的实施例将是显而易见的。特别地，实施例可以利用不同于本文描述的那些实施例的软件、硬件和/或操作系统实现来操作。
本文讨论的技术参考了服务器、数据库、软件应用和其他基于计算机的系统，以及所采取的动作和发送到这些系统和从这些系统发送的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许在组件之间和在组件之中对任务和功能进行各种各样可能的配置、组合和划分。例如，本文讨论的服务器过程可以使用单个服务器或组合工作的多个服务器来实现。数据库和应用可以在单个系统上实现或跨多个系统分布。分布式组件可以顺序或并行操作。
尽管本主题已针对其特定示例实施例进行了详细描述，但应当理解，本领域的技术人员在获得对前述内容的理解后，可以容易地产生对这种实施例的改变、变化和等价物。因此，本公开的范围是示例性的而不是限制性的，并且本主题公开不排除包括对本主题的这些修改、变化和/或添加，这些修改、变化和/或添加对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (16)

1.一种室内环境中的门定位方法，包括：
由声学定位系统定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处的定位标签；
稍后，由声学定位系统定位在室内环境内的第二区域中的第二位置处的所述定位标签，其中第一区域与第二区域由隔板分开；和
确定位于隔板中的门的存在。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在定位在第一位置处和第二位置处的所述定位标签时确定声学信号的属性的突然变化；和
基于对突然变化的确定来确认门的存在。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述属性是基于飞行时间的范围或平方根和(RSS)水平之一。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定定位标签的速度向量；和
基于速度向量与隔板的法线向量的内积的量值超过预定阈值来确认门的存在。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述预定阈值是0.15米/秒。
6.一种室内环境中的门定位方法，包括：
由声学定位系统定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处的定位标签；
接收显示与第一区域相关联的隔板的数据；
确定所述定位标签在隔板附近的速度向量；和
基于速度向量与隔板的法线向量的内积的量值超过预定阈值来确定位于隔板中的门的存在。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述预定阈值是0.15米/秒。
8.如权利要求6所述的方法，其中，确定门的存在还包括确定定位标签的定位误差超过另一预定阈值。
9.一种在室内环境中进行门定位的计算机实现的方法，该方法包括：
由声学定位系统定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处的定位标签；
稍后，由声学定位系统定位在室内环境内的第二区域中的第二位置处的所述定位标签，其中第一区域与第二区域由隔板分开；和
确定位于隔板中的门的存在。
10.如权利要求9所述的计算机实现的方法，还包括：
在定位在第一位置处和第二位置处的定位标签时确定声学信号的属性的突然变化；和
基于对突然变化的确定来确认门的存在。
11.如权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，所述属性是基于飞行时间的范围或平方根和(RSS)水平之一。
12.如权利要求9所述的计算机实现的方法，还包括：
确定定位标签的速度向量；和
基于速度向量与隔板的法线向量的内积的量值超过预定阈值来确认门的存在。
13.如权利要求12所述的计算机实现的方法，其中，所述预定阈值是0.15米/秒。
14.一种在室内环境中进行门定位的计算机实现的方法，该方法包括：
由声学定位系统定位在室内环境内的第一区域中的第一位置处的定位标签；
接收显示与第一区域相关联的隔板的数据；
确定所述定位标签在隔板附近的速度向量；和
基于速度向量与隔板的法线向量的内积的量值超过预定阈值来确定位于隔板中的门的存在。
15.如权利要求14所述的计算机实现的方法，其中，所述预定阈值是0.15米/秒。
16.如权利要求14所述的计算机实现的方法，其中确定门的存在还包括确定定位标签的定位误差超过另一预定阈值。
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