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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Ortungssysteme und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung und Abschätzung von Höhen- und/oder Elevationsbewegung und Benutzung solcher Information bei der Erfassung von Bewegungsarten und einem Anwender-Kontext in einem mobilen Gerät.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit der Entwicklung von Radio- und Raumfahrttechnologien wurden schon mehrere satellitenbasierte Navigationssysteme (d. h. Satelliten-Ortungssysteme oder „SPS”, engl.: sattelite positioning system) gebaut und mehr werden in naher Zukunft in Betrieb sein. SPS-Empfänger wie zum Beispiel Empfänger, die das Global Positioning System („GPS”) benutzen, auch bekannt als NAVSTAR, sind alltäglich geworden. Andere Beispiele von SPS-Systemen schließen das United States („U. S.”) Navy Navigation Sattelite System („NNSS”, auch bekannt als TRANSIT), NAVSTAR, das russische Gegenstück zu NAVSTAR, bekannt als Global Navigation Satellite System („GLONASS”) und jedes zukünftige westeuropäische SPS wie das vorgeschlagene „Galileo”-Programm ein, sind aber nicht auf diese beschränkt. Als ein Beispiel wird das U. S. NAVSTAR GPS-System in „GPS Theory and Practice”, fünfte Ausgabe, überarbeitete Ausgabe von Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger und Collins, Springer-Verlag, Wien, New York, 2001 beschrieben, welches hierin vollständig durch Verweis aufgenommen ist.
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Das GPS-System wurde vom U. S. Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten in Auftrag gegeben und wird von diesem betrieben. Das System benutzt vierundzwanzig oder mehr Satelliten, die die Erde auf einer Höhe von etwa 11.000 Meilen (17.700 km) mit einer Umlaufzeit von etwa zwölf Stunden umkreisen. Diese Satelliten sind auf sechs verschiedenen Umlaufbahnen platziert, so dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt mindestens sechs Satelliten an jedem beliebigen Ort auf der Oberfläche der Erde außer in den Polarregionen sichtbar sind. Jeder Satellit sendet ein Zeit- und ein Positionssignal bezogen auf eine Atomuhr aus. Ein typischer GPS-Empfänger erfasst dieses Signal und extrahiert die Daten, die in ihm enthalten sind. Unter Benutzung von Signalen von einer ausreichenden Anzahl von Satelliten kann ein GPS-Empfänger seine Position, Geschwindigkeit, Höhe und Zeit (d. h. Navigationslösung) berechnen.
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Das GPS und andere satellitenbasierte Navigationssysteme haben einige Einschränkungen, wie etwa die Verfügbarkeit einer ausreichenden Anzahl von Satellitensignalen. Satellitensignale sind zudem manchmal nicht verfügbar in tiefen Schluchten, in Gebieten mit einer großer Zahl von Gebäuden, die die direkten Satellitensignale blockieren oder in dichten Waldgebieten. Darüber hinaus, können die Satellitensignale vollständig blockiert oder zumindest in hohem Maße innerhalb von Gebäuden abgeschwächt werden. Um diese Fehler zu reduzieren, können Inertialsensoren (IMUs, engl.: inertial measurement unit), welche mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) ausgestattet sind, in ein persönliches Navigationsgerät (PND, engl.: personal navigation device) eingebunden werden, um Daten zur Verfügung zu stellen, welche genutzt werden, um die Positionsverfügbarkeit und die Verlässlichkeit des PND in schlechten Signalumgebungen zu verbessern. Beispielsweise können MEMS-Sensordaten in einer Innenraumumgebung, wo Satellitensignale nicht verfügbar sind, oder einer dichten städtischen Umgebung, wo Mehrwegfehler verbreitet sind, bei der Berechnung einer Navigationslösung helfen. IMUs schließen Gyroskope, welche Veränderungen in der Richtung messen, Akzelerometer, die Beschleunigung abschätzen, magnetische Sensoren, welche Veränderungen in der Ausrichtung eines Geräts erfassen können, und eine Reihe anderer ähnlicher Geräte ein.
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Insbesondere erlauben die IMUS, nachdem die Position eines PND anfangs bestimmt wird, die Bestimmung der Position des PND, während das PND sich bewegt, sogar wenn die Satellitensignale blockiert sind. Die Bestimmung einer Position durch Propagierung einer früheren bekannten Position basierend auf Bewegungsdaten (z. B. Daten geliefert von einem IMU) ist bekannt als Koppelnavigation (DR, engl.: dead reckoning) oder Inertialnavigation. Gegenwärtig berücksichtigen DR-Verfahren nicht, wie sich das PND bewegt, mit Ausnahme der Erfassung von Änderungen in Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kurs.
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Gleichzeitig anhängige Anmeldung Nr. 12/510,965, deren Inhalt hierin vollständig aufgenommen ist, verbesserte in hohem Maße den Stand der Technik durch die Offenbarung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der Erfassung und Nutzung von Bewegungsarten in einem mobilen Gerät. Gemäß einem Gesichtspunkt der gleichzeitig anhängigen Anmeldung werden Bewegungsdaten von einem Inertialsensor (IMU) des mobilen Geräts gesammelt und mit zwei oder mehreren Sätzen von Trainingsdaten verglichen, wobei jeder Satz von Trainingsdaten einer anderen Bewegungsart entspricht. Dann wird eine Bewegungsart als die gegenwärtige Art des mobilen Geräts auf Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs bestimmt.
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Trotzdem bleiben einige Herausforderungen. Zum Beispiel haben Höhenabschätzungen, die GPS-Messungen verwenden, im Allgemeinen einen erheblichen Fehler, so dass es nicht möglich ist, genau ein Stockwerk eines Gebäudes, in dem der Anwender sich befindet, zu bestimmen oder den Kontext zu erkennen, in dem sich der Anwender vertikal bewegt (beispielsweise in einem Aufzug/auf einer Rolltreppe). Indessen ist es wichtig, Kenntnis über die Höhe des Stockwerks, in dem sich der Anwender gegenwärtig befindet, innerhalb von Gebäuden zu erhalten. Diese Information könnte beispielsweise nützlich sein für standortbezogene Dienste wie etwa Finden eines Geschäfts in einem mehrstöckigen Einkaufszentrum. Außerdem wäre es hilfreich zu wissen, ob der Anwender innerhalb eines Aufzuges sich fortbewegt oder ob er möglicherweise Stockwerke unter Benutzung eines Treppenhauses/Rampe wechselt. Dementsprechend wäre es nützlich, Höhemessungen in ein Positionsabschätzungssystem mit DR sowie in ein umfangreiches Anwender-Kontext-Erkennungssystem wie etwa das in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung gezeigte zu integrieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren und Vorrichtungen zur Abschätzung der Höhe eines Anwenders bezüglich des mittleren Meeresspiegels zu Verfügung. Gemäß einigen Gesichtspunkten ist die vorliegende Erfindung imstande, Höhe sowohl unter freiem Himmel als auch in schlechten GPS-Signalumgebungen, wie etwa dichten städtischen Grabenumgebungen, wo GPS-Leistung durch die Anzahl von verfügbaren Satelliten und/oder Mehrwegfehler beeinflusst wird, abzuschätzen. Gemäß anderen Gesichtspunkten nutzt die vorliegende Erfindung Daten von einem Drucksensor, um Höhe abzuschätzen, entweder mit oder ohne die Verwendung von unterstützenden GPS-Daten. Gemäß weiteren Gesichtspunkten wird Schätzhöhe mit anderen Arten von Koppelnavigationsdaten assoziiert, um eine Anwender-Kontext-Erkennung in Bezug auf Höhenveränderungen zu vorzusehen.
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Gemäß diesen und anderen Gesichtspunkten weist ein Verfahren gemäß Ausführungsvarianten der Erfindung den Empfang von Information entsprechend der Höhenposition eines Anwenders und die automatische Bestimmung des Kontexts des Anwenders basierend auf der empfangenen Information auf, wobei der Kontext einschließt, ob oder ob nicht die Höhe des Anwenders sich ändert, und, falls sie sich ändert, eine mit der sich ändernden Höhe assoziierte Bewegungsart, wie etwa eine Bewegung auf einer Rampe, Rolltreppe, Treppe oder Aufzug. In weiterer Ausführung dieser und anderer Gesichtspunkte kommt in Ausführungsformen die empfangene Information von einem Drucksensor. In noch weiterer Ausführung dieser und anderer Aspekte weist in Ausführungsformen das Verfahren den Empfang von zusätzlicher Information von einer externen Quelle, wie etwa atmosphärische Bedingungen, und die Verwendung der zusätzlichen Information zur Erweiterung der Drucksensor-Information und/oder Kalibrierung des Drucksensors auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Aspekte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann durch Betrachtung der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren offensichtlich. Es zeigt:
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1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung von Prinzipien der Erfindung;
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2 ein Blockdiagramm, welches ein beispielhaftes Gerät veranschaulicht, das die Höhenabschätzungs- und Kontext-Erkennungs-Funktionalitäten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einschließt.
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3 ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Methodik für die Abschätzung von Elevations-Kontext und anderen Anwender-Kontext-Arten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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4 einen Graph, welcher Testergebnisse der Anwendung der Methodiken der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, welche als veranschaulichende Beispiele der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, um den Fachmann zu befähigen, die Erfindung anzuwenden. Es ist anzumerken, dass die Figuren und Beispiele unten den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf eine einzige Ausführungsvariante beschränken sollen, sondern dass andere Ausführungsvarianten möglich sind mittels Austausch mancher oder aller beschriebenen oder abgebildeten Elemente. Wo außerdem bestimmte Elemente der vorliegenden Erfindung teilweise oder vollständig unter Benutzung bekannter Komponenten implementiert werden können, werden nur diejenigen Teile solcher bekannten Komponenten beschrieben werden, die für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind, und ausführliche Beschreibungen anderer Teile solcher bekannten Komponenten werden ausgelassen werden, um die Erfindung nicht zu verdecken. Ausführungsvarianten, die als in Software implementiert beschrieben werden, sollen nicht darauf beschränkt sein, sondern können auch Ausführungsvarianten, welche in Hardware implementiert sind, einschließen, oder Kombinationen von Software und Hardware und umgekehrt, wie für den Fachmann offensichtlich sein wird, es sei denn, es wird hier anders angegeben. In der vorliegenden Einzelbeschreibung sollte eine Ausführungsform, welche eine einzelne Komponente zeigt, nicht als einschränkend betrachtet werden; vielmehr soll die Erfindung andere Ausführungsformen mit einer Mehrzahl derselben Komponente und umgekehrt umfassen, es sei denn, es wird ausdrücklich hierin anders erklärt. Außerdem will die Anmelderin nicht, dass irgendeinem Begriff in der Einzelbeschreibung oder den Ansprüchen eine ungewöhnliche oder spezielle Bedeutung zugeschrieben wird, es sei denn, er wird ausdrücklich so dargelegt. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung gegenwärtige und zukünftig bekannte Äquivalente für die bekannten Komponenten, auf die hier mittels veranschaulichender Darstellung verwiesen wird.
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1 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung von Ausführungsformen der Erfindung. Wie in 1 gezeigt strahlen GPS-Satelliten (d. h. SVs) 114, 116, 118 und 120 Signale 106, 108, 110 bzw. 112 aus, die von GPS-Gerät 102 empfangen werden, welches sich bei einer Anwenderposition irgendwo relativ nahe der Erdoberfläche 104 befindet.
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GPS-Gerät 102 kann ein handgeführtes/tragbares persönliches Navigationsgerät (PND, engl.: personal navigation device, z. B. PNDs lieferbar von Garmin, TomTom usw.) oder ein Mobiltelefon, iPhone, PDA, Hand- oder Laptop-Computer oder eine andere Geräteart mit eingebauter GPS-Funktionalität oder jedes beliebige GPS-Gerät, welches in Verfolgungs-(„Tracking”-)Anwendungen (z. B. Automobil-Tracking von Trimble, Paket- oder Flottenmanagement-Tracking von FedEx, Kind-Ortungs-Trackinganwendungen usw.) eingebettet ist, sein. Solche GPS-Funktionalität kann durch Chipsätze wie etwa SiRFStar und andere Chipsätze von SiRF Technology, Inc., implementiert werden, welche beispielsweise Kernprozessoren und eingebetteten Speicher und Software aufweisen, um empfangene GPS/SPS-Signale zu verarbeiten und/oder eine Navigationslösung basierend auf den empfangenen und verarbeiteten Signalen zu bestimmen.
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Wie von den Beschreibungen unten offenkundiger werden wird, weist GPS-Gerät 102 gemäß Gesichtspunkten der Erfindung ebenfalls Sensoren auf wie etwa Akzelerometer, Drucksensoren, Gyroskope und dergleichen (insgesamt als Inertialsensoren oder IMU bezeichnet). GPS-Gerät 102 weist auch DR-Funktionalität auf, angepasst mit der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung. Beispielsensoren und -Funktionalität, die für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung angepasst werden kann, werden in größerer Ausführlichkeit in den US-Patentanmeldungen Nr. 11/823,964 und 12/471,147 beschrieben, welche gemeinsam von dem gegenwärtigen Rechtsnachfolger besessen werden, deren Inhalt hierin vollständig durch Verweis aufgenommen wird. Der Fachmann wird fähig sein zu erkennen, wie die Vorrichtungen und Funktionsweise, die in diesen Anwendungen dargestellt sind, für den Gebrauch mit den Techniken der vorliegenden Erfindung anzupassen sind, nachdem er durch die Beschreibungen hier belehrt worden ist, und deshalb werden weitere Einzelheiten davon hier ausgelassen werden zum Zwecke der Deutlichkeit der Erfindung.
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Signale 106, 108, 110 und 112 sind wohlbekannte GPS-Signale, in denen drei binäre Codes die Trägerphase der ausgesendeten L1 und/oder L2-Frequenz des Satelliten ändern. Bekanntlich werden gewöhnlich Signale von mindestens vier SVs benötigt, bevor Gerät 102 eine dreidimensionale Navigationslösung liefern kann (nur drei Satelliten sind erforderlich für eine zweidimensionale Navigationslösung; z. B. durch Benutzung von bekannter Höhe).
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Gemäß einem oben erwähnten Gesichtspunkt der Erfindung sind Verfahren und Vorrichtungen in Gerät 102 enthalten, um Höhe abzuschätzen und Bewegungs-/Anwender-Kontext des PND-Geräts zu erkennen basierend auf Daten von einem IMU des PND-Geräts oder einem IMU mit einer Schnittstelle zum PND-Gerät. Eine Bewegungsart, welche anzeigt, wie das PND-Gerät sich bewegt, wird ebenfalls vorzugsweise bestimmt. Weil ein PND gewöhnlich von einem menschlichen Anwender getragen wird, schließen Beispiele für Bewegungsarten (z. B. für Gebrauch bei Fußgänger-DR) ein: Auf- oder Abwärtsgehen auf einer Treppe/Rampe oder Auf- und Abwärtsfahren in einem Aufzug/auf einer Rolltreppe in einem bestimmten Stockwerk usw.
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Vor der genaueren Erläuterung, wie die Erfindung Höhe abschätzt, wird etwas Hintergrundwissen dargelegt. Eine bekannte Technik zur Abschätzung von Höhe ist Luftdruckmessung. Diese Technik basiert auf der Tatsache, dass der Luftdruck linear in einer inversen Beziehung mit Höhe variiert und dass durch die Messung des Drucks eine gute Abschätzung für die Höhe erhalten werden kann. Die inverse lineare Beziehung des Luftdrucks zur Höhe ist gültig für die Strecke von der Erdoberfläche zur Troposphäre (etwa 10 Kilometer über der Erdoberfläche).
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Absolute Höhe kann berechnet werden mit Hilfe der folgenden Gleichung
wobei p die Druckmessung und p
0 der Druck bei mittlerem Meeresspiegel (1013,25 hPa) ist. Allerdings ändert sich Luftdruck aufgrund von Tageswetterlagen. Deshalb muss Höhe, welche von einem Drucksensor abgeschätzt wird, regelmäßig kalibriert werden. Die vorliegende Offenbarung schließt deshalb auch Verfahren zur Kalibrierung eines Drucksensors ein.
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In ähnlicher Weise können Koppelnavigations-(DR-)Verfahren die Position eines Anwenders durch Propagierung der früheren bekannten Positionen von verschiedenen MEMS-Inertial- und magnetischen Sensoren bestimmen, wenn das GPS-Signal schlecht oder nicht verfügbar ist. Bestimmung der lokalen oder globalen Koordinaten des Anwenders erfordert Eingabe-Schätzwerte der horizontalen x- und y- und der vertikalen z-Koordinaten sowie der Höhe (d. h. Ausrichtung bezüglich der Bewegungsbahn). Wie in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung dargelegt können die x- und y-Koordinaten durch die Anwendung von bestimmten Schrittlängen-Abschätzalgorithmen und die Kombination dieser mit Kurs- und Inklinationswinkeln, die von Magnetometern und Gyroskopen erhalten werden, abgeschätzt werden. Allerdings erkennen die Erfinder, dass das Problem der genauen Bestimmung der z-Koordinate fortbesteht. Zum Beispiel liefert die Akzelerometer-z-Achse keine relevante Information bezüglich Höhe und kann deshalb nicht als brauchbare Quelle benutzt werden.
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Außerdem wurde gezeigt, dass GPS-Höhenmessungen ein starkes Rauschen haben und ungenau sind besonders in Umgebungen, wo das GPS-Signal von physischen Barrieren behindert wird, die ein besonders akutes und ständiges Problem für Innenraumnavigation sind. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Einbindung von einem Altimeter oder Barometer in GPS eine brauchbare Option für Höhenabschätzungen ist. Zu diesem Zweck werden die folgenden Beschreibungen genau den Gebrauch eines Altimeters (d. h. Drucksensors oder Barometers) in Höhenabschätzungsalgorithmen darlegen.
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Zusätzlich zur Abschätzung einer momentanen Höhe verstehen die Erfinder, dass der Gebrauch eines Kontext wissenden Positionsverfolgungsgeräts innerhalb von labyrinthartigen Bürogebäuden und großen gewerblichen Komplexen wie etwa Einkaufszentren, Kinos und Hotels/Urlaubszentren usw. eine Fähigkeit zu erkennen bedingt, in welchem Stockwerk oder auf welcher Höhe der Anwender/das Gerät sich zu einem beliebigen Zeitpunkt befindet. Zum Beispiel sei angenommen, dass ein Anwender ein Einkaufszentrum betritt und zu einem speziellen Geschäft geleitet werden muss. Weiter sei angenommen, dass der Mobilfunkanbieter einen Lageplan hat, wo der Laden sich genau befindet, und dass aktuelle Angebote/Übersichten automatisch in dem mobilen Handapparat, der unser Gerät enthält, aktualisiert werden. Das Gerät kann dann seine Position und gegenwärtige Ausrichtung bezüglich der tatsächlichen Position des Geschäfts nachverfolgen. Dieses wird Höheninformation benutzen.
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Ebenfalls können die Fälle eines Anwenders, der sich in einem Aufzug bewegt und Treppen oder Rampen hoch- oder absteigt, nur erkannt werden, falls Drucksensordaten richtig in Anwender-Kontext-Erkennungsalgorithmen wie etwa diejenigen, die ausführlich in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung beschrieben werden, eingegliedert werden.
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Dementsprechend beschreibt der Text unten eine Anwendung und ein Verfahren zur Erweiterung der von GPS verfügbaren Höheninformation mit Höhensensoren (z. B. MEMS-Drucksensoren) zum Gebrauch in Fußgänger- und anderen Navigationsgeräten, sowie ein Verfahren zur Erkennung des Statuts des Anwenders, der sich bezüglich der Höhe bewegt wie etwa von einem Geschoss zu einem anderen. Die vorliegenden Algorithmen erweitern dabei Innenraum-Navigationsalgorithmen, welche entworfen sind, um in einer 2D-Ebene zu funktionieren, um im 3D-Raum zu funktionieren. Die Erfinder erkennen, dass ein hochempfindlicher GPS-Empfänger wie etwa SiRFstarIII, der mit den Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung angepasst ist, imstande wäre Anwenderhöhe mit einem guten Grad von Zuverlässigkeit und Genauigkeit für die meisten Umgebungen zu berechnen.
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Im Allgemeinen verbindet die Erfindung MEMS-Drucksensoren und zusätzliche Höhenabschätzung und Bewegungsfunktionalität mit der GPS-Funktionalität des Geräts 102, um Höhenverfügbarkeit und -zuverlässigkeit in schlechten GPS-Signalumgebungen oder welchen mit vorenthaltenem Zugang zu verbessern. Innenraumumgebungen, wo GPS-Signale nicht verfügbar sind, oder dichte städtische Umgebungen, wo GPS-Leistung von Mehrwegfehlern und/oder unzureichenden GPS-Satellitensignalen beeinflusst wird, sind Beispiele, wo MEMS-sensorbasierte Positionsbestimmung GPS-Positionsberechnung unterstützen kann.
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Es sollte angemerkt werden, dass viele gewerblich erhältliche Drucksensoren ein gutes Einschwingverhalten haben und Veränderungen instantan erkennen können, aber nicht sehr genau den absoluten Wert der Höhe abschätzen können. Also sind ihre Eigenschaften komplementär zu denen von GPS und deshalb können sie mit GPS für bessere Höhenabschätzung kombiniert werden.
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Außerdem kann die Drucksensor-Leistung im großem Maße variieren basierend auf Umbebungsbedingungen, weil Veränderungen in Luftdruck innerhalb einer speziellen Umgebung oder sogar einem gegebenen Ort vorkommen können. Es kann sogar anhaltende Änderungen des Umgebungsdruck über einen Zeitraum von Minuten oder mehreren Stunden wegen der Veränderung in Atmosphärenbedingungen geben, eine Tatsache, die der Drucksensor fälschlicherweise als anhaltende Veränderungen in Höhe auf Grund von Bewegung ansehen kann. Es ist außerdem beobachtet worden, dass insbesondere in einem geschlossenen Raum wie etwa einem Auto oder einem Zimmer das An- oder Abschalten der Klimaanlage oder das Öffnen und Schließen einer Tür ebenfalls beobachtbare Druckstörungen verursachen kann. Manche von diesen sind vorhersehbar und folglich korrigierbar. Dementsprechend stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiterhin Techniken zur Verfügung, die die Korrektur der Druckänderungen bedingt durch das folgende bezwecken: (i) Höhe über mittlerem Meeresspiegel; und (ii) Wetterlagen zum Beispiel.
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2 stellt ein beispielhaftes funktionales Blockdiagramm eines Geräts 102, geeignet zum Gebrauch mit der Höhenmessung und Bewegungs-Kontext-Technik der Erfindung, bereit wie etwa diejenigen, die oben erwähnt wurden und die unten genauer zu beschreiben sind.
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In dem Beispiel von 2 weist Gerät 102 ein GPS-Subsystem 201 auf, ein INS-(Inertialnavigationssystem)Subsystem 203 und ein Signalverarbeitungs-Subsystem 205. Es kann auch andere externe Messbezüge wie etwa Hodometer- und magnetische (z. B. Kompass-)Sensordaten 239 erhalten.
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Das INS-Subsystem 203 weist Gyroskop-Sensor(en) 211, Akzelerometer 213 und Drucksensor(en) 215 auf. Die Gyroskope und Akzelerometer können unvollständige Inertialsignale bereitstellen. Zum Beispiel kann Gyroskop-Sensor 211 ein Inertialsensor vom MEMS-Typ (z. B. ein gewerblich erhältlicher Miniatur-Gyrosensor von Epson Toyocom) sein, der lediglich ein Kurssignal hervorbringt. In ähnlicher Weise können Akzelerometer-Sensor(en) 213 Signale für nur zwei Dimensionen liefern. Drucksensor(en) 215 können durch gewerblich erhältliche Sensoren wie etwa einen SMD500, hergestellt von Bosch Sensortec, implementiert werden. Es sollte verstanden werden, das INS-Subsystem 203 nicht alle Arten von Sensoren 211, 213 und 215 aufweisen muss, sondern einen beliebigen oder mehrere der Sensoren 211, 213 oder 215 aufweisen kann.
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Jedenfalls werden die Messungen von Sensoren 211, 213 und 215 zunächst an jeweilige Analog-digital-Wandler 217 angelegt. Die Digitalsignale werden dann an eine Schnittstelle 219 angelegt, die ermöglicht, dass die Digitalsignale an den Systemprozessor 205 in dem Format und Takt (z. B. Abtastrate), der für das System angemessen ist, übergeben werden. Mit geeigneten Schnittstellen werden die Digitalsignale dann zu einem Kontext-Erkennungsmodul 223 geschickt. Dieses Modul verwendet die Signale von INS 203, um Höhe, Bewegung und/oder Bewegungskontext des Anwenders abzuschätzen, wie unten genauer beschrieben werden wird. Die Höhen-, Bewegungs- und Kontextinformation wird an INS-Navigationsmodul 225 geliefert. Es sollte angemerkt werden, dass in anderen Ausführungsformen manche oder alle der Informationen von INS 203 auch direkt an Modul 225 geliefert werden können anstatt über Modul 223.
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Wie vom Fachmann erkannt werden kann, behält das Inertialnavigationssystem 225, dem eine genaue Anfangsposition gegeben worden ist, eine genaue Position für das Navigationsgerät, während das Fahrzeug sich bewegt. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung wird von der Genauigkeit der Sensoren abhängen. In gewerblichen Flugfahrtsanwendungen kann zum Beispiel eine genaue Positionsangabe über Hunderte von Meilen aufrecht erhalten werden. Alle Sensorfehler häufen sich über die Zeit hin an, so dass die Genauigkeit der Position sich mit Zeit und Abstand verschlechtert. Zum Beispiel wird der Fehler mit kostengünstigen MEMS-Sensoren schneller wachsen; das INS kann allerdings genau genug gemacht werden, um genaue Positionsbestimmung unter Brücken, zwischen Gebäuden und durch Tunnel zu ermöglichen.
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Das GPS-Subsystem 201 kann zu Anfangspositionsbestimmungen verwendet werden und um die Positionsbestimmungen von dem INS 203 zu korrigieren. In dem Beispiel von 2 hat das GPS-Subsystem, in der Gestalt eines GPS-Empfängers 201, eine GPS-Antenne 227, RF-(Radiofrequenz-)Überbau („Frontend”) 229 und GPS-Basisband-Signalverarbeitung 231. Die Antenne empfängt Signale von einer Konstellation von GPS-Satelliten, welche in dem RF-Frontend abwärts konvertiert werden und in der Basisband-Verarbeitung demoduliert werden.
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Die empfangenen Daten und Zeitsteuerung werden zu einem GPS-Datenverarbeitungsmodul 233 gesendet, um die Position des Navigationsgeräts zu bestimmen. Andere Information kann auch bestimmt werden wie etwa die Veränderungsrate der Position und Geschwindigkeit, absolute Zeit, GPS-Satelliten-Pseudostrecke, Doppler-Frequenzen und beliebige andere Daten, die für eine spezielle Ausführungsform hilfreich sein könnten. Diese Daten werden an ein INS/GPS-Einbindungsmodul 237 geschickt, wo sie benutzt werden, um die Positionsbestimmung von dem INS-Modul 225 zu unterstützen, zu ergänzen oder zu ersetzen. Unter Verwendung dieser GPS-Informationen können INS-Fehler in dem INS/GPS-Einbindungsmodul 237 abgeschätzt werden und das INS-Subsystem stellt umgekehrt höhere Genauigkeit zur Verfügung.
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Die GPS-Daten werden auch vorzugsweise direkt an das INS-Navigationsmodul 225 geliefert. Das ermöglicht dem INS-Navigationsmodul beispielsweise zu bestimmen, ob das Fahrzeug in Bewegung ist, genaue Zeitsteuerung und andere wie oben beschrieben Information. Das INS-Navigationsmodul 225 und das INS/GPS-Einbindungsmodul 237 sind miteinander verbunden, um zu ermöglichen, dass die Positionsbestimmung iterativ bestimmt wird. Wie oben beschrieben können Korrekturen von den GPS-Daten zur Verfügung gestellt werden, um die INS-Daten zu verbessern, und die verbesserten INS-Daten können benutzt werden, um eine bessere Positionsangabe zu liefern. Obwohl ein GPS-Empfänger in 2 gezeigt wird, kann jedes andere Ortungssystem als eine Alternative oder zusätzlich verwendet werden. Das Positionssystem kann ebenfalls Teil eines anderen Geräts sein wie etwa eines schnurlosen Telefons oder eines Tracking-Geräts. Weiterhin sollte es offensichtlich sein, dass andere satellitengestützte Ortungssysteme wie etwa GLONASS verwendet werden können.
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Die ermittelte Position und/oder Bewegungs-Kontext wird von dem INS/GPS-Einbindungsmodul an einen Ausgabe-Treiber 241 angelegt. Der Ausgabe-Treiber kann die ermittelte Position auf eine gespeicherte Karte, Bild oder jedes andere geeignete Bezugssystem anwenden, so dass der Anwender die Position nachvollziehen und die Information nutzen kann. Der Ausgabe-Treiber wird angeschlossen an eine Anwender-Schnittstelle 243 gezeigt. Diese kann eine Anzeige wie etwa einen kleinen berührungsempfindlichen Bildschirm einschließen, um die Position und/oder Kontextergebnisse dem Anwender anzuzeigen. Es kann auch einen Lautsprecher, eine Tastatur, ein Mikrophon, ein berührungsempfindliches Feld und kabellose Schnittstellen zu anderen Schnittstellengeräten geben. Die Anwender-Schnittstelle erlaubt dem Anwender zu bestimmen, wie die Positionsinformation angezeigt werden soll. Zusätzliche Ressourcen (nicht gezeigt) können verwendet werden, um die Position von möglichen Zielorten zu bestimmen, um Routen zu berechnen und darzustellen, um Sehenswürdigkeiten in der Umgebung zu zeigen und beliebige andere gewünschte Funktionen durchzuführen, um die Nützlichkeit der Positionsbestimmung weiter zu verbessern.
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Die Module des Verarbeitungsabschnitts können als individuelle ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, engl.: Application Specific Integrated Circuits), DSPs (digitale Signalprozessoren) oder ähnliche Geräte integriert werden, jedes mit seinem eigenen Befehl und Operandenspeicher und Firmware. Manche der Module können mit den illustrierten Modulen oder mit anderen nicht gezeigten Modulen in einer einzigen integrierten Schaltung kombiniert werden. Alternativ kann eine Mehrzweck-Steuerung oder Prozessor benutzt werden, um manche oder jede dieser Funktionen auszuführen. Die Steuerung kann einen internen Speicher für Befehle und Operanden aufweisen und kann zusätzlich oder stattdessen einen externen Speicher haben. Die Steuerung kann zweckbestimmte Schaltkreise haben zur Ausführung der Operationen der Module in 2 oder alle diese Funktionen können von Mehrzweck-Schaltungen ausgeführt werden. Die GPS- und INS-Funktionsblöcke können als ein separater GPS-Chip (z. B. GPS-Chipsätze wie etwa GSD4t/4e, SiRFatlas4 oder SiRFprima von SiRF Technologies, Inc.) und ein separater INS- oder IMU-Chip oder -Chips implementiert werden. Alternativ können sie jeweils im Ganzen oder zum Teil mit dem Verarbeitungsblock integriert werden.
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Das Navigationsgerät 102 wird als ein Einzelsystem gezeigt. Diese Art von System ist geeignet für Anwendung auf einem PND zum Beispiel. Allerdings können das GPS-Subsystem und das INS-Subsystem separat und unabhängig von dem Verarbeitungssubsystem und von sich untereinander sein. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug irgend welche integrierten Sensoren hat, können diese von dem Verarbeitungssubsystem benutzt werden. Zusätzlich können spezielle Komponenten separat bereitgestellt werden wie etwa Antennen, Stromversorgungen usw. Das Verarbeitungssubsystem oder das ganze Gerät können als ein PND bereit gestellt sein, als eine Navigationskomponente eines Smartphones, eines PDAs (persönlicher digitaler Assistent) oder eines beliebigen anderen tragbaren Geräts.
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Die hier beschriebenen Ansätze werden vorzugsweise auf Fußgängergebrauch angewendet, können aber auch in jeder Art von Fahrzeug, einschließlich eines Fahrrads, Autos, Lastwagens, Busses und Bootes durch die Verwendung des PNDs in diesem Fahrzeug verwendet werden. Es kann in einer großen Vielfalt von verschiedenen Navigationsgeräten mit unterschiedlichen Graden von Ausstattung und Komplexität verwendet werden. Ein INS, Positionssystem und Verarbeitungsabschnitt mit weniger oder mehr Ausstattung als in den oben beschriebenen Beispielen kann für bestimmte Implementierungen bevorzugt werden. Deshalb kann die Konfiguration der Funktionen und die Ausstattung abhängig von zahlreichen Faktoren wie etwa Preisbeschränkungen, Leistungsanforderungen, Technologieverbesserungen oder anderen Umständen von Implementierung zu Implementierung variieren. Jedes beliebige oder mehrere der Subsysteme, Schnittstellen oder Verbindungsglieder kann von diesem System entfernt werden und andere können hinzugefügt werden.
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Ein beispielhaftes Verfahren der Einbindung von Höhe in Bewegungs-Kontext-Bewusstheit gemäß der Erfindung wird nun in Verbindung mit 3 beschrieben werden. Dieses Beispielverfahren erkennt die Höhe, Bewegung und Bewegungskontext des Anwenders, d. h. ob sie/er nicht in Bewegung ist oder in einem Stockwerk sich bewegt, sich mit einem Aufzug/Rolltreppe bewegt, eine Rampe/Treppe hinauf oder herab geht und auch Driftkorrektur-Indikation, um die korrekte Höhe des Stockwerks zu aktualisieren bei Ignorierung des Effekt der Drift des Sensors. Allerdings sind andere Arten von Bewegung, Kontexte und Anwendungen innerhalb des Rahmens der Erfindung und der Fachmann wird imstande sein zu erkennen, wie dieses Beispiel für solche andere Anwendungen anzupassen ist, nachdem er durch die vorliegende Offenbarung belehrt worden ist. In einem Beispiel können die folgenden Methodiken von einem oder mehreren Modulen in Verarbeitungsabschnitt 205 von Gerät 102 wie oben veranschaulicht ausgeführt werden.
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Wie in 3 gezeigt werden in 302 die Rohdaten von dem Drucksensor (z. B. Sensor 215) bei einer Abtastrate von 3,3 Hz abgetastet und in Druckwerte gewandelt und dann zu Höhe unter Verwendung der oben beschriebenen exponentiellen Funktion des Drucks sowie von für den Sensor spezifischen Parameter. Diese Parameter werden von einem Sensor-Hersteller bereit gestellt.
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Es sollte angemerkt werden, das die ermittelte Höheninformation an sich nützlich ist in DR-Algorithmen usw. und/oder in Kombination mit GPS-Höhe, wie unten beschrieben werden wird. Allerdings weist die Erfindung zusätzliche Methodiken zum Gebrauch der Information und Veränderungen davon bei Bestimmung von 3-D-Bewegungs-Kontext auf, wie hier genauer beschrieben ist.
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Die digitalen Höhenwerte werden dann an drei separate FIR-Filter, 304, 306, 308 übergeben. Der Filter mittlerer Ordnung 304 wird verwendet, um eine Ausgabe für Erkennung von Rampen/Treppen-Fall zu geben, wobei die Kontext-Reaktion nicht allzu schnell sein muss. Ein Filter mittlerer Ordnung wird einen wesentlichen Betrag von Rauschen entfernen und kann verwendet werden, um den Rampen-/Treppen-Fall ohne erhebliche Verzögerung zu erkennen. In einer beispielhaften Ausführungsvariante wird Filter 304 durch einen gleichmäßigen FIR-Filter implementiert bei Verwendung eines Fensters mit 30 Messwerten bei einer Abtastrate von 3,3 Hz. Bei Verwendung eines Schwellwertes von etwa 1,5 m Veränderung innerhalb von etwa 10 Sekunden kann der Filter ausreichend einen statischen Fall/Fall „in einem Stockwerk” von einem Rampen-/Treppen-Fall unterscheiden.
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Der Filter niedriger Ordnung 306 wird verwendet bei Erkennung des Aufzug-Falls und wird auch verwendet um eine unmittelbare Höhen-Ausgabe 314 zu liefern. Die Reaktion muss schnell genug sein, deshalb wird in diesem Fall ein Filter niedriger Ordnung mit geringer Filterung des Rauschens verwendet. In einer beispielhaften Ausführungsvariante wird Filter 306 durch einen Sägezahn-FIR-Filter implementiert bei Verwendung eines Fensters mit 7 Messwerten bei einer Abtastrate von 3,3 Hz. Bei Verwendung einer Integrationszeit von etwa 2 s kann dieser Filter ausreichend einen Aufzug-Fall erkennen.
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Der Filter hoher Ordnung 308 wird bei der Bereitstellung einer korrigierten Referenz-Ausgabe nach Drift-Unterdrückung 316, welche unten genauer zu beschreiben sein wird, verwendet. Die Reaktion muss für dieses Szenario nicht schnell sein. Also liefert ein Filter hoher Ordnung beste Ergebnisse. In einer beispielhaften Ausführungsvariante wird Filter 308 durch einen gleichmäßigen FIR-Filter implementiert bei Verwendung eines Fensters mit 100 Messwerten bei einer Abtastrate von 3,3 Hz. Dieser Filter berücksichtigt beobachtete Drift in einer Größenordnung von 3 m, entsprechend einem Stockwerkswechsel, in einer Zeitspanne von ein paar Dutzend Sekunden. Sein Gebrauch bei Driftkorrektur wird unten ausführlich beschrieben.
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Wie weiterhin gezeigt ist, werden Akzelerometerdaten (z. B. von Akzelerometer 213) ebenfalls in Block 310 abgetastet. Diese Daten werden für Gehbewegungs-Erkennung 312 verwendet. Gehbewegungs-Sensor 312 liefert unter Verwendung von Akzelerometer Information, ob die Person irgendeine Aktivität ähnlich Gehen ausübt, wie unten beschrieben wird.
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Die übrigen Blöcke in 3 werden ausführlicher unten in Verbindung mit ihrer Verwendung in den verschiedenen Bewegungs-Kontexten, die gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung erkannt werden, beschrieben werden.
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Das Nachstehende beschreibt Schritte, die durchgeführt werden bei der Erkennung von Aufzug-Fall 324. Die Ausgabe vom Filter mittlerer Ordnung 306 wird Block 326 zur Verfügung gestellt. Dieser Block stellt fest, ob die Differenz zwischen einigen eng aneinander liegenden gefilterten Höhenwerten (z. B. 4 Werten) größer ist als ein bestimmter vordefinierter Grenzwert (z. B. 1 Meter). Dies tritt ein, wenn eine Person einen Stufenübergang bezüglich der Höhe hoch oder herunter geht. Als nächstes wird die Ausgabe des Gehbewegungs-Sensor 312 Block 328 zur Verfügung gestellt. Wenn dieser Block feststellt, dass der Akzelerometer-basierte Gehbewegungs-Sensor keine Gehbewehung meldet, dann wird festgestellt, dass der Anwender sich in einem Aufzug-Fall 324 befindet.
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Das Nachstehende beschreibt die Schritte, die durchgeführt werden bei der Erkennung von Rampen-Fall 322. Die Ausgabe vom Filter niedriger Ordnung 304 wird Block 330 zur Verfügung gestellt. Dieser Block stellt fest, ob die Differenz zwischen einigen weit auseinander liegenden, stark gefilterten Höhenwerten (z. B. 100 Werten) größer ist als ein bestimmter vordefinierter Grenzwert (z. B. 1,5 Meter). Wenn ja, wird festgestellt, dass der Anwender im Übergang eine Rampe oder eine Treppe hinauf oder herunter ist, wie in Block 322 gemeldet. Wenn Block 326 feststellt, dass die Differenz zwischen einigen eng aneinander liegenden gefilterten Werten (z. B. 4 Werten) größer als ein bestimmter vordefinierter Grenzwert (z. B. 1 Meter) ist und wenn Block 328 feststellt, dass der Bewegungssensor eine Gehbewegung meldet, wird außerdem entschieden, dass der Anwender im Übergang eine Rampe oder Treppe hinauf oder herunter ist, wie in Block 322 gemeldet.
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Das Nachstehende beschreibt die Schritte, die durchgeführt werden bei der Erkennung von „In-einem-Stockwerk”-Fällen 318 und 320. Wenn Block 330 feststellt, dass die Differenz zwischen einigen weit auseinander liegenden, stark gefilterten Höhenwerten (z. B. 100 Werten) weniger als ein bestimmter vordefinierter Grenzwert (z. B. 1,5 Meter) ist, dann wird entschieden, dass der Anwender sich in einem einzigen Stockwerk oder einem anderen Ort 332 befindet. Wenn Block 334 außerdem Information von dem Gehbewegungs-Sensor 312 empfängt, dass der Anwender geht, dann ist es eine Bewegung in einem Stockwerk, wie in Fall 320 gemeldet. Wenn Block 334 feststellt, dass der Gehbewegungs-Sensor 312 kein Gehen meldet, dann wird festgestellt, dass der Anwender unbewegt in dem Stockwerk ist, wie in Fall 322 gemeldet.
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Das Nachstehende beschreibt die Schritte, die in Drift-Korrektur 316 durchgeführt werden. Block 336 erhält die Ausgaben von Filter hoher Ordnung 308 und Block 332. Basierend auf den Ausgaben von Block 332, bestimmt Block 336, ob das Modul eine zu lange Zeitspanne (z. B. 100 Sekunden) unbewegt „in einem Stockwerk” gewesen ist. Wenn ja, dann müssen alle langsamen Veränderungen in der Höhe zurückgesetzt werden. Die Ausgabe, die zurückzusetzen ist, wird von einem stark gefilterten vergangenen m-ten Abtastwert (z. B. m = 300) von Block 308 genommen und wird in Block 316 zur Verfügung gestellt.
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4 ist ein Graph, der echte Testergebnisse für ein typisches Anwendungsfall-Szenario, das die oben beschriebenen Methodiken verwendet, veranschaulicht. In dem Graph zeigt Kurve 410 die tatsächliche festgestellte Höhe als eine Funktion der Zeit wie von einem Drucksensor zur Verfügung gestellt und bestimmt mit Hilfe der oben angegebenen Gleichungen. Kurve 402 stellt die Ausgabe des Kontext-Erkennungs-Algorithmus dar, welcher oben in Verbindung mit 3 gezeigt und beschrieben ist. Kurve 410 sind Beschriftungen beigefügt, die anzeigen, was tatsächlich zu gegebenen Zeitpunkten in dem Test passierte.
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Wie in 4 gezeigt zeigt Kurve 410 an, dass ein Anwender etwa die ersten 5 Minuten lang im vierten Stockwerk eines Gebäudes war. Dementsprechend zeigt die Ausgabe des Systems einen „auf-demselben-Stockwerk”-Kontext 404 an. Nach etwa 5 Minuten besteigt der Anwender einen Aufzug, der in einem oder mehreren Stockwerken auf seinem Weg nach unten auf Straßenhöhe anhält, wonach der Anwender zur Straße geht. Dementsprechend zeigt das System einen Kontext der Benutzung des Aufzugs gefolgt von Wechseln des Stockwerks an. Als nächstes geht der Anwender auf der Straße etwa einen Minute lang und das System zeigt einen Kontext des Aufenthalts „auf demselben Stockwerk” an. Der Anwender geht dann Treppen in ein erstes Stockwerk in einem Gebäude hinauf und das System zeigt einen Kontext des Wechsels des Stockwerks 406 an. Der Anwender bleibt etwa vier Minuten lang in dem ersten Stockwerk und das System zeigt einen „auf-demselben-Stockwerk”-Kontext 404 an. Als nächstes geht der Anwender Treppen zur Straße hinunter und das System zeigt ein Kontext des Wechsels des Stockwerks 406 an. Der Anwender geht dann auf der Straße etwa drei Minuten lang und die Straße ist einigermaßen eben. Also zeigt das System einen Kontext des Aufenthalts „auf demselben Stockwerk” an. Der Anwender geht dann eine Rampe hinauf zu einem Zwischengeschoss etwa 1,5 Meter über der Straßenhöhe. Also zeigt das System einen Kontext des Wechsels des Stockwerks an. Der Anwender geht im Zwischengeschoss etwa eine Minute lang herum und das System zeigt einen Kontext des Aufenthalts „auf dem demselben Stockwerk” an. Der Anwender geht dann zurück zur Straße herab und geht dann die Straße hinunter, also zeigt das System einen Kontext des Wechsels des Stockwerks 406 gefolgt von Aufenthalt auf demselben Stockwerk an. Der Anwender nimmt dann einen Aufzug in den vierten Stock eines Gebäudes und bleibt dort, wobei das System einen Kontext von Benutzung eines Aufzugs 408 gefolgt von Aufenthalt „auf demselben Stockwerk” anzeigt.
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Wie oben erwähnt benutzt die vorliegende Erfindung für eine verlässliche Abschätzung von Höhe vorzugsweise Höhenabschätzungen sowohl von GPS als auch von dem Drucksensor. Die Motivation dahinter ist die komplementäre Natur der Daten von den beiden Sensoren.
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Insbesondere erkennen die Erfinder, das Höhendaten von GPS manchmal ein unrealistisches Einschwingverhalten besonders bezüglich des Fußgänger-Navigationsszenario zum Beispiel zu Zeitpunkten direkt nach Erhalt von Standorten haben, wenn die Anzahl von sichtbaren Satelliten niedrig ist und die Satelliten-Geometrie schlecht ist. Dementsprechend weist in einigen Ausführungsvarianten ein Gerät gemäß der Erfindung (wie etwa ein Gerät 102 und ein Verarbeitungsabschnitt 205 in 2) einen Messungsbearbeitungsblock auf, der solche fehlerhaften Einschwingwerte entfernt und in den komplementären Kalman-Filter (z. B. im INS-Navigationsmodul 225 und/oder INS/GPS-Einbindungsmodul 237) realistischere Werte einspeist. Der Kalman-Filter, welcher Eingaben von sowohl dem Drucksensor als auch GPS nimmt, kann eine bessere Höhenabschätzung liefern. Sein Einschwingverhalten wird mehr oder weniger den Drucksensor-Anzeigewerten folgen und sein langfristiger Absolutwert der Höhe wird GPS-Messungen folgen. Der oben beschriebene heuristische Driftunterdrückungsalgorithmus, welcher speziell von den Fußgängernavigations-Szenarios gemacht ist, wird die Drift in dem Drucksensor beseitigen.
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Wie weiterhin oben erwähnt stellt die vorliegende Erfindung für eine verlässliche Abschätzung von Höhe vorzugsweise Techniken zur Kalibrierung des Drucksensors für verschiedene Szenarien, die zu ungenauen Höhenmessungen führen können, zur Verfügung.
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Ein beispielhaftes Verfahren zur Kalibrierung des Drucksensors zur Unterstützung in verlässlicher Höhenabschätzung gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird nun beschrieben werden. Wie vorher erwähnt stellen diese Ausführungsformen der Erfindung Mittel zur Verfügung, um Fehler, welche in einem Drucksensor erzeugt werden können, zu korrigieren. Im einigen Ausführungsformen kann dies durchgeführt werden durch Verwendung von Verbindungsfähigkeit zu einem Server, um sowohl Echtzeit- als auch historische Daten zu liefern, um die Daten von dem Drucksensor zu ergänzen und/oder um sie in der Höhenberechnung und dem oben beschriebenen Kontext-Erkennungsalgorithmus zu benutzen. Es gibt viele Weisen, wie eine solche Client/Server-Architektur implementiert werden kann. Wenn zum Beispiel die Erfindung in einem Mobiltelefon eingebaut ist, kann das Telefon mit einem Server, der von der Telefongesellschaft bereitgestellt wird, über die Mobiltelefon-Infrastruktur kommunizieren. Der Client in dem Mobiltelefon kann dann Informationsaustausch mit der Höhen- und/oder Kontext-Erkennungs-Funktionalität der vorliegenden Erfindung unterstützen. Viel mehr Implementierungen sind möglich, wie für den Fachmann offenkundig werden wird.
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In einem Beispiel kann das System den Client mit einer geschätzten Höhe über dem Meeresspiegel basierend auf der momentanen Position des Anwenders versorgen. Zum Beispiel kann das System entweder lokal (d. h. bei dem Client) oder fern (d. h bei dem Server) eine Gelände-Datenbank speichern, welche eine grobe Höhenabschätzung basierend auf der ungefähren geographischen Breite/Höhe des Geräts liefern wird. Diese grobe Höhe wird als Ausgangshöhe zur Einstellung der ungefähren Höhe des Geräts verwendet werden.
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In einem anderen Beispiel kann das System Wetterlage-Aktualisierungen liefern, um die Höhenmessungen, die einen Drucksensor verwenden, zu ergänzen. Zum Beispiel kann der Client/Server-Informationsaustausch benutzt werden, um Echtzeit-/Fast-Echtzeit- sowie historische Druckkarten für die Gegend, in der sich der Anwendern gegenwärtig aufhält, einzubringen. Diese Daten können benutzt werden, um dem Drucksensor die differentielle Korrektur während extremer Wetterveränderungen in der Region, z. B. Hochdruck- oder Tiefdruck-Gradienten während eines Sturms zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich dazu wird man mit Hilfe von 3D-Karten und POI-Daten (Ort von Interesse, engl.: „points of interest”) imstande sein vorherzusagen, ob ein Anwender in einem druckregulierten Gebäude ist, und folglich Anomalien, welche in einer solchen Umgebung beobachtet werden, zu korrigieren.
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Die hier beschriebenen Herangehensweisen können in jedem Typ von PND benutzt werden, einschließlich derer, die auch in Fahrzeugen benutzt werden, sowie Mobiltelefonen, iPhones, PDAs, Armbanduhren oder Anhängern mit GPS-Funktionalität, Hand- oder Laptop-Rechnern und anderen Gerätarten mit eingebauter GPS-Funktionalität. Deshalb kann die Konfiguration der Funktionen und die Ausstattung von Implementierung zu Implementierung abhängig von zahlreichen Faktoren wie etwa Preisbedingungen, Leistungsanforderungen, technologischen Verbesserungen und anderen Umständen variieren.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Speziellen unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es für den Fachmann direkt offensichtlich sein, dass Veränderungen und Modifikationen in der Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von Umfang der Erfindung abzurücken. Die beigefügten Ansprüche sollen solche Veränderungen und Modifikationen umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger und Collins, Springer-Verlag, Wien, New York, 2001 [0002]
