-
Erfindungsgebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Indoor-Positionsbestimmung (z. B. Positionsbestimmung im Inneren eines Gebäudes) von Mobilvorrichtungen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Verfolgung von Mobilvorrichtungen mittels einer Kombination aus Bildverarbeitung und Grobstandortsdaten, die Trajektorieinformationen der Mobilvorrichtungen bereitstellen.
-
Hintergrund
-
Outdoor-Positionsbestimmung einer Sammlervorrichtung (z. B. einer Mobilvorrichtung) kann mittels globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) erreicht werden. Beim herkömmlichen GNSS kann die Mobilvorrichtung Informationen aus den Satelliten entlang einer Sichtlinie sammeln. Die gesammelten Informationen können dann zur Berechnung des Standorts (Längengrad, Breitengrad, Höhe) der Mobilvorrichtung auf innerhalb ein paar Metern verwendet werden. Eine Mobilvorrichtung kann ihre Position außerdem durch Triangulation von Signalen aus Zellulartelefonsendern bestimmen.
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verfolgung von Sammlervorrichtungen in einem Indoorbereich (Gebäudebereich) in Assoziation mit Bildgebungsvorrichtungen. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen von Aspekten mehrerer Grobpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen auf Basis von Sensormessungen, die von den Sammlervorrichtungen durchgeführt werden. Bildgebungsvorrichtungen erfassen Bilderrahmen der Sammlervorrichtungen im Gebäudebereich, die daraufhin verarbeitet werden, um Aspekte mehrerer Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen zu bestimmen. Der Server und die Sammlervorrichtung kommunizieren miteinander und finden eine Übereinstimmung von Aspekten wenigstens einer der Feinpositionsbewegungsbahnen mit den Aspekten der Grobpositionsbewegungsbahn der kommunizierenden Sammlervorrichtung, um den präzisen Standort der Sammlervorrichtung im Indoorbereich zu bestimmen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung wird am besten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit der Lektüre der begleitenden Zeichnungen verständlich, wobei gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern aufweisen. Wenn mehrere ähnliche Elemente vorliegen, kann den mehreren ähnlichen Elementen eine einzige Bezugszahl mit einer kleinen Buchstabenkennzeichnung, die sich auf spezifische Elemente bezieht, zugeordnet werden. Bei Bezug auf die Elemente insgesamt oder auf ein oder mehrere unspezifische Elemente kann die kleine Buchstabenkennzeichnung weggelassen werden. Der Buchstabe ”n” kann eine unspezifische Zahl von Elementen darstellen. Außerdem können Linien ohne die Komponenten verbindende Pfeile einen bidirektionalen Austausch zwischen diesen Komponenten darstellen. Gemäß gängiger Praxis sind die verschiedenen Merkmale der Zeichnungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Außerdem sind die Ausmaße der verschiedenen Merkmale aus Übersichtlichkeitsgründen beliebig vergrößert oder verkleinert. Die folgenden Figuren sind in den Zeichnungen umfasst:
-
1A ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Systems zur Verfolgung einer Sammlervorrichtung zeigt.
-
1B ist ein Schaubild, das einen Videostream zeigt, der mehrere Trajektorien von Sammlervorrichtungen zeigt, die von Bildgebungsvorrichtung(en) wie in 1A gezeigt erfasst werden.
-
1C ist ein Schaubild, das mehrere Feinpositionsbewegungsbahnen entsprechend den Trajektorien der Sammlervorrichtungen wie in 1B gezeigt zeigt.
-
1D ist ein Schaubild, das das Finden einer Übereinstimmung einer Grobpositionsbewegungsbahn mit einer der Feinpositionsbewegungsbahnen wie in 1C gezeigt veranschaulicht.
-
2A ist ein Blockschaubild, das eine Ausführungsform einer Sammlervorrichtung zeigt.
-
2B ist ein Blockschaubild, das eine Ausführungsform eines Servers zeigt.
-
3 ist ein Flussdiagramm, das die höheren Prozesse zur Bestimmung eines Standorts einer Sammlervorrichtung zeigt.
-
4 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform, das ein Verfahren zum Empfangen von Positionsinformationen mittels einer Sammlervorrichtung zur Bestimmung eines präzisen Standorts der Sammlervorrichtung wie in 3 gezeigt zeigt.
-
5 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform, das ein Verfahren zum Empfangen und Senden von Positionsinformationen mittels eines Servers wie in 3 gezeigt zeigt.
-
6 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform, das ein Verfahren zum Erfassen von Bildrahmen mittels einer Bildgebungsvorrichtung wie in 3 gezeigt zeigt.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Outdoor-Positionsbestimmung (d. h. Positionsbestimmung im Freien) einer Sammlervorrichtung kann durch Verwendung von GNSS oder durch Triangulation von Signalen aus Zellulartelefonsendern erreicht werden. Für Positionsbestimmung in Gebäuden ist GNSS und/oder Zellentriangulation möglicherweise jedoch nicht geeignet, da es schwierig sein kann, Signale zu empfangen. Darüberhinaus kann Zellentriangulation aufgrund von Antenneneigenschaften, Reflexionen und Hindernissen in der Gebäudeumgebung weitere Schwierigkeiten bereiten. Ausführungsformen der Erfindung überwinden die Einschränkungen der Positionsbestimmung in Gebäuden durch Orten einer Sammlervorrichtung in einer Umgebung, die durch einen Satz Bildgebungsvorrichtungen (Video oder Standbild) abgedeckt sind, und durch Überwachen von HF-Signaleigenschaften der HF-Signalquellen. Insbesondere kann eine Sammlervorrichtung Aspekte einer Grobpositionsbewegungsbahn auf Basis von Messungssätzen, die Signaleigenschaften von HF-Signalquellen im Gebäudebereich umfassen, und Sensordaten, die die Verschiebung und Richtung der Sammlervorrichtung entlang eines Wegs angeben, erhalten. Zusätzlich zu Signalmessungen können Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahn, zum Beispiel von der Sammlervorrichtung ausgeführtes) Linksabbiegen, Rechtsabbiegen, Wenden, Beschleunigung, Verlangsamung usw. umfassen. Zum Beispiel können einige dieser Aspekte von Grobpositionsbewegungsbahnen von den von Fußgängerkoppelnavigations(PDR)-Vorrichtungen (PDR – Pedestrian Dead Reckoning) bereitgestellten Signalen abgeleitet sein.
-
Die Sammlervorrichtung kann auch Aspekte ihrer Feinpositionsbewegungsbahn auf Basis von Bildern von den Bildgebungsvorrichtungen, die den Gebäudebereich abdecken, erhalten. Speziell können Bildgebungsvorrichtungen mehrere digitale Bilder erfassen, die jeweils aus mehreren Pixeln bestehen, die statistisch auf Positionen abgebildet werden können. Gruppen zusammenhängender Pixel in Bildrahmen, die sich zusammen bewegen, werden als ein Objekt betrachtet. Standardtechniken, wie zum Beispiel die Verwendung eines Vergleichs eines Bildrahmens, der ein Objekt umfasst, mit einem anderen Bildrahmen mit einer leeren Szene, von Pixelunterschieden von Rahmen zu Rahmen, von Objekterkennung usw., können zum Beispiel zur Bestimmung einer Bewegung und letztlich der Trajektorieinformationen von (einer) Sammlervorrichtung(en) oder (einer) Sammlervorrichtungen tragenden Person(en) im Gebäudebereich verwendet werden.
-
Ein Server kann zum Beispiel aus den Bildgebungsvorrichtungen die Feinpositionsbewegungsbahnen empfangen und die Feinpositionsbewegungsbahnen aggregieren, was das Kombinieren überlappender Feinpositionsbewegungsbahnen, die von wenigstens zwei verschiedenen Bildgebungsvorrichtungen erfasst wurden, zu einer einzigen Feinpositionsbewegungsbahn umfassen kann. Alternativ können die Feinpositionsbewegungsbahnen von den Bildgebungsvorrichtungen aggregiert werden.
-
Die Sammlervorrichtung kann ferner auf Basis der Grobpositionsdaten mit dem Server kommunizieren, die Feinpositionsbewegungsbahninformationen empfangen und eine Übereinstimmung der Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahn mit den Aspekten einer der Feinpositionsbewegungsbahnen finden, um die Position der Sammlervorrichtung akkurat zu orten. Die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen können zum Beispiel innerhalb der Unsicherheit der Grobpositionsbewegungsbahnen liegen.
-
Bei einem Beispiel kann die Gebäudeumgebung ein Verkaufsgeschäft sein, und eine Person, die sich im Besitz einer Sammlervorrichtung befindet, kann ihre Position anonym auf Basis der Grob- und der Feinpositionsbewegungsbahnen wie oben beschrieben akkurat orten. Die Person kann ferner zu einem gewünschten Standort hin navigieren, indem sie sich auf Basis der Aspekte der bereitgestellten Positionsbewegungsbahnen und Gebäudekarten in die richtige Richtung bewegt.
-
Positionsinformationen können für Personen oder Objekte (zum Beispiel Mobilgeräte) gesammelt werden. Das Objekt oder die Person umfasst in der Regel eine Sammlervorrichtung. Im folgenden Text umfasst der Begriff ”Objekt” eine Person.
-
1A veranschaulicht ein System 100 zur Bestimmung des Standorts einer Sammlervorrichtung 102 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das veranschaulichte System umfasst mehrere Sammlervorrichtungen 102a–n (in 1A sind nur vier Vorrichtungen 102a–d gezeigt), mehrere mit einem Server 104 gekoppelte Bildgebungsvorrichtungen 108a–n (in 1A sind nur vier Bildgebungsvorrichtungen 108a–d gezeigt) und mehrere HF-Signalquellen 106a–n (in 1A sind nur vier HF-Signalquellen 106a–d gezeigt). Die beispielhaften Bildgebungsvorrichtungen 108a–d sind über das Netz 110 (verdrahtet oder drahtlos) mit dem Server 104 gekoppelt.
-
Die HF-Signalquellen können zum Beispiel ein beliebiger terrestrischer HF-Sender oder Sendeempfänger von drahtlosen oder HF-Signalen sein, zum Beispiel Zugangspunkte zum IEEE 802.11 (WiFi). Die Sammlervorrichtungen können zum Beispiel Mobiltelefone oder IEEE 802.11-Vorrichtungen sein, die dazu ausgelegt sind, die von den HF-Signalquellen 106a–d gesendeten HF-Signale zu empfangen. Die HF-Signale können Informationen umfassen, zum Beispiel eine Zugangspunktkennung (zum Beispiel MAC ID (Media Access Control Identifier)), einen Indikator für die Empfangsfeldstärke (RSSI – Received Signal Strength Indication), Zeit- und Phasenverschiebungen von empfangen Signalen und/oder Paketumlaufzeit (RTT – Round-Trip Delay Time), die von der Sammlervorrichtung 102 zur Bestimmung von Aspekten einer Grobpositionsbewegungsbahn verarbeitet werden können.
-
Jede Sammlervorrichtung 102 kann auch oder alternativ Sensoren umfassen, die eine Grobpositionsbewegungsbahn durch Vergleich der jeweiligen RSS-Werte für die Signalquellen 106 mit einem Satz Zugangspunkt”Fingerabdruck”-Daten bestimmen, die die relativen Stärken der Quellen an verschiedenen Positionen anzeigen. Die Grobpositionen können auch durch Trilateration der Quellen 106 oder unter Verwendung der Zellidentität von sich in der Nähe befindenden Zellularsendern bestimmt werden.
-
Die Bildgebungsvorrichtungen 108 können zum Beispiel durch ein Netz verbundene Kameras sein, die zur Erfassung von Standbildern oder Video ausgelegt sind. Bei einer Ausführungsform können die Bildgebungsvorrichtungen 108 monochrome oder Farbkameras sein. Alternativ können die Bildgebungsvorrichtungen 108 Infrarotkameras oder eine Kombination von Kameratypen sein.
-
Bildverarbeitung kann auch von den Bildgebungsvorrichtungen durchgeführt werden, um die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen zu bestimmen. Dies kann die Datenlast auf dem Netz 110 reduzieren. Alternativ kann zum Beispiel die Bildverarbeitung vom Server 104 durchgeführt werden.
-
Der Server 104 kann dazu ausgelegt sein, die Feinpositionsbewegungsbahninformationen aus den Bildgebungsvorrichtungen 108 über das Netz 110 zu empfangen. Falls der Server 104 dazu ausgelegt ist, die Bildverarbeitung durchzuführen, um die Feinpositionsbewegungsbahninformationen zu bestimmen, kann er dann alternativ direkt Bildrahmen aus den Bildgebungsvorrichtungen empfangenen. Der Server 104 kann die Feinpositionsbewegungsbahninformationen an eine Sammlervorrichtung 102 senden, zum Beispiel beim Beantworten der anfordernden Sammlervorrichtung 102.
-
1B veranschaulicht jeweilige Positionen von vier Objekten, die aus einem Videostream abgeleitet sind, der mehrere Bildrahmen umfasst, die von einer Bildgebungsvorrichtung 108a erfasst wurden. Alternativ kann der Videostream von 1B von mehreren Bildgebungsvorrichtungen erzeugt werden, zum Beispiel Bildgebungsvorrichtungen 108a–d. Der Videostream 120 umfasst Feinpositionstrajektorien der Sammlervorrichtungen. Als weitere Alternative kann der Videostream 120 Feinpositionstrajektorien von Objekten umfassen. Bei einem Beispiel wie in 1B gezeigt, zeigt die Trajektorie 126 die Bewegung der Sammlervorrichtung 102b oder einer Person (nicht gezeigt), die sich im Besitz der Sammlervorrichtung 102b befindet, in verschiedenen Bildrahmen erfasst. Zum Beispiel kann in einem Bildrahmen die Sammlervorrichtung 102b zu einer speziellen Zeit an einem Punkt b-1 vorliegen. Bei einem weiteren Beispiel kann sich die Sammlervorrichtung 102b zu einem nächsten Punkt b-2 bewegen, was in einem anderen Bildrahmen erfasst wird. Zu einer noch anderen Zeit kann das Bild der Sammlervorrichtung an einem Punkt b-3 in einem weiteren Bildrahmen erfasst werden. Somit können verschiedene Bildrahmen, die zu verschiedenen Zeiten die Positionen b-1, b-2 und b-3 der Sammlervorrichtung 102b erfassen, nacheinander verarbeitet werden, um die Trajektorien 126 zu erzeugen. Zum Beispiel können Trajektorien erzeugt werden, wenn die Bildrahmen verarbeitet werden. Bildverarbeitung kann einen Vergleich eines Bildrahmens, der eine Sammlervorrichtung umfasst, mit einem Bildrahmen mit einer leeren Szene, Pixelunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen, Objekterkennung usw. umfassen, um die Bewegung einer Sammlervorrichtung oder eines Objekts zu bestimmen. Zum Beispiel sind 122, 124, 126, 128 Trajektorien der Sammlervorrichtungen 102a, 102b, 102c bzw. 102d. Eine Trajektorie eines Objekts kann zum Beispiel ein Segment der entsprechenden Bewegungsbahn sein.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform kann sich ein Objekt in einer unbewegten Position befinden. Somit kann die Beibehaltung von Trajektorieinformationen nach einer vorbestimmten Zeitdauer (zum Beispiel 1 bis 5 Minuten) beendet werden. Die Verfolgung kann wieder aufgenommen werden, wenn sich das Objekt erneut bewegt.
-
1C veranschaulicht die Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen entsprechend den Trajektorien von 1B. Zum Beispiel entspricht ein Feinpositionsbewegungsbahnsatz 130, der Feinpositionsbewegungsbahnen 132, 134, 136 und 138 umfasst, den Feinpositionstrajektorien 122, 124, 126 bzw. 128. Die Feinpositionsbewegungsbahnen werden auf Basis der Kalibrierung der Bildgebungsvorrichtungen derart, dass jeder Pixel in einem Bildstream bekannten Koordinaten zugeordnet ist, erzeugt.
-
Die Koordinaten können auf einem Standardkoordinatensystem wie zum Beispiel WGS84 basieren, das zum Beispiel Längengrad, Breitengrad und Höheninformationen bereitstellt.
-
Biometrische oder andere Informationen über die Objekte, wie zum Beispiel Höhe, Farbe oder Größe, können weiterhin bei der Abbildung der Bildposition auf eine tatsächliche Position (mit Koordinaten) helfen. Die Bewegungsbahnen können lokal an einem Kontrollpunkt korrigiert werden und an den Server 104 gesendet werden. Zum Beispiel kann der Gebäudebereich mehrere Etagen aufweisen, wobei jede Etage einen Kontrollpunkt aufweist. Somit sammelt jeder der Kontrollpunkte der jeweiligen Etagen die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen aus den Bildgebungsvorrichtungen, die die jeweilige Etage abdecken. In diesem Beispiel können anschließend die Kontrollpunkte jeder Etage die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen aggregieren und sie an den Server 104 senden.
-
Alternativ können zum Beispiel die Bewegungsbahnen an den Server 104 direkt über das Netz 110 gesendet werden. Kommunikationen an und aus dem Server 104 können über sichere Verbindungen stattfinden.
-
Kalibrierung der Bildgebungsvorrichtungen kann implementiert werden, um jedem Pixel in einem Bild eine Position zuzuordnen. Die Kalibrierung der Bildgebungsvorrichtungen kann während einer Aufbaustufe durchgeführt werden und ist im Folgenden ausführlich beschrieben. Im Gebäudebereich können zum Beispiel Kalibrierungspunkte zur Kalibrierung aller Kameras ausgewählt werden. Die Kalibrierungspunkte, die zum Beispiel in einem Bild von der speziellen Kamera erfasst werden, können bekannten geometrischen Koordinaten (Breitengrad, Längengrad, Höhe) zugeordnet werden. Danach kann ein jeder spezifischer Punkt im Bild interpoliert und zurück auf einen entsprechenden spezifischen Standort im Innenbereich, der vom Bild abgedeckt wird, abgebildet werden. Dies führt dazu, dass die Kameras auf das gleiche Koordinatensystem kalibriert werden.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform kann jede Bildgebungsvorrichtung 108, die den Gebäudebereich abdeckt, einzeln mit ihrem eigenen Satz Koordinaten kalibriert werden. Zum Beispiel kann jede Kamera ein Objekt (zum Beispiel eine gehende Person) im Gebäudebereich verfolgen und Aspekte einer Feinpositionsbewegungsbahn auf Basis ihres kalibrierten Koordinatensystems erzeugen. Die Feinpositionsbewegungsbahnen des Objekts, die in verschiedenen Koordinatensystemen erzeugt werden, können anschließend an den Server 104 gesendet werden. Der Server kann entsprechende Objekte in den Bildern identifizieren, kann die Aspekte der Bewegungsbahnen verarbeiten und die verschiedenen Koordinatensysteme zu einem gemeinsamen Koordinatensystem verkrümmen, zum Beispiel unter Verwendung von affinen oder parametrischen Transformationen. In einem weiteren Beispiel kann der Server einen Satz Bezugsbilder, die in den gemeinsamen Koordinaten erfasst werden, zurück an die verschiedenen Bildgebungsvorrichtungen vermitteln. Die Bildgebungsvorrichtungen können dann zum Beispiel ihre Koordinatensysteme auf das gemeinsame Koordinatensystem verkrümmen und eine weitere Verfolgung auf Basis des gemeinsamen Koordinatensystems durchführen.
-
Alternativ ist die Kalibrierung der Bildgebungsvorrichtungen möglicherweise nicht notwendig, falls von den Bildgebungsvorrichtungen mit bekannten Standorten und Brennweiten Stereobilder erfasst werden.
-
Wie oben erwähnt können am Punkt der Aggregation duplizierte Bewegungsbahnen aus jeweils verschiedenen Bildern zu einer einzigen Bewegungsbahn kombiniert werden. Zum Beispiel können Trajektorien (nicht gezeigt) ähnlich der Trajektorie 122 der Sammlervorrichtung 102a, wie in 1B gezeigt, von den Bildgebungsvorrichtungen 108a und 108b auf Basis von verschiedenen Betrachtungsperspektiven erzeugt werden. Die Bewegungsbahnen (nicht gezeigt) entsprechend der Trajektorie 122, erzeugt von den Bildgebungsvorrichtungen 108a und 108b, sind sich jedoch ähnlich. Somit können die Bewegungsbahnen zu einer einzigen Bewegungsbahn 132 kombiniert werden, die den von der Sammlervorrichtung 102a genommenen Weg zeigt, wie in 1C gezeigt. Der Kombinierungsprozess kann zum Beispiel ferner umfassen, dass der Server 104 Feinpositionsbewegungsbahnen in einem gemeinsamen Koordinatensystem mittelt, das aus den Bildgebungsvorrichtungen 108a und 108b empfangen wird, um eine einzige Bewegungsbahn 132 zu erzeugen.
-
Die Sammlervorrichtung 102 kann mit den Bildgebungsvorrichtungen 108 und dem Server 104 kalibriert werden, wodurch zum Beispiel eine Zeitgenauigkeit von zwischen 0,5 und 2 Sekunden bereitgestellt wird. Die Zeitkalibrierung kann zum Beispiel auf NTP basieren und periodisch aktualisiert werden. Ferner können die Feinpositionsbewegungsbahnen für eine vorbestimmte Zeitperiode empfangen werden. Beispielsweise kann die Sammlervorrichtung 102 eine Anforderung an den Server 104 nach den Aspekten der Feinpositionsbewegungsbahnen senden, die innerhalb der letzten 5 Sekunden – 10 Minuten vom Zeitpunkt der Anforderung, erzeugt wurden.
-
1D veranschaulicht eine Korrektur einer Grobpositionsbewegungsbahn 136' zu einer Feinpositionsbewegungsbahn 136. Zuerst können Aspekte einer Grobpositionsbewegungsbahn 136' von einer Sammlervorrichtung auf Basis von Messungssätzen, die Signaleigenschaften von HF-Signalquellen umfassen, und von Sensordaten, die die Verschiebung und die Richtung der Sammlervorrichtung anzeigen, berechnet werden. Die HF-Signalmessungen können zum Beispiel Signalstärken der Zugangspunkte 106a, 106d umfassen. Die HF-Signalmessungen können auch oder alternativ die Paketumlaufzeit umfassen. Jede Sammlervorrichtung kann zum Beispiel Sensordaten erzeugen, um eine Verschiebung der Sammlervorrichtung 102a entlang eines Wegs und eine Beschleunigung oder Verlangsamung einschließlich Richtungsänderungen anzuzeigen. Die beispielhafte Sammlervorrichtung kann die Verschiebung, Beschleunigung und Umfeldinformationen auf Basis ihres derzeitigen und/oder vorherigen Standorts entlang des Wegs berechnen. Diese Informationen können durch einen der Sammlervorrichtung internen Schaltungskreis erzeugt werden, umfassend ohne Einschränkung ein Hall-Effekt- oder Mikrosystem(MEMS)-Magnetometer, einen MEMS-Beschleunigungssensor, einen optischen oder MEMS-Kreisel, ein Pedometer oder ein MEMS-Barometer. Somit kann die Sammlervorrichtung zum Beispiel von Sensordaten abgeleitete aufeinanderfolgende Verschiebungsvektoren erzeugen. Jeder Verschiebungsvektor kann eine Verschiebung entlang den x, y, z-Achsen spezifizieren. Zum Beispiel kann die Sammlervorrichtung 102a oder ein sich im Besitz der Sammlervorrichtung 102a befindendes Objekt die Bewegungsbahn 136' auf Basis von PDR berechnen.
-
Wie in 1D gezeigt, bewegt sich die Sammlervorrichtung 102a zum Beispiel entlang einem Weg 136' und erreicht den Punkt A' und sammelt einen Zeitstempel und RSSI- und RTT-Daten auf Basis einer Kommunikation mit den HF-Signalquellen 106a, 106b. Die Sammlervorrichtung 102a kann Sensordaten aus einem vorherigen Punkt auf der Route 136' (nicht gezeigt) zu Punkt A' sammeln. Die Sammlervorrichtung bewegt sich dann zum Punkt B', während sie Sensordaten sammelt. An Punkt B' sammelt die Sammlervorrichtung 102a ferner RSSI-, RTT-Daten und Zeitstempeldaten aus 106a, 106d. Die Sammlervorrichtung 102a bewegt sich dann zu Punkt C' und erzeugt auf ähnliche Weise Sensordaten und RSSI- oder RTT-Daten zwischen den Punkten B' und C'. Somit können diese Messungssätze von der Sammlervorrichtung 102a gesammelt und verarbeitet werden, um die Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahn 136' zu erzeugen. Alternativ können die Sammlervorrichtungen die Messungssätze an den Server 104 senden. Der Server 104 kann daraufhin zum Beispiel die Aspekte von Grobpositionsbewegungsbahnen erzeugen.
-
Die Grobpositionsbewegungsbahn 136' kann eine Schätzung sein, da zum Beispiel die Sammlervorrichtung 102a möglicherweise keinen klaren Signalweg zu einer oder beiden der HF-Signalquellen aufweist, somit können die Signaleigenschaften an Punkten A', B', C', D' gedämpft sein. Zusätzlich kann RTT oder Ankunftszeit aufgrund von Multipfad-Ausführung falsch sein. Ferner kann es möglich sein, dass die Sensordaten nicht genau sind, da die Sensormodule nicht richtig kalibriert wurden, oder aufgrund der Anwesenheit von Materialien, die die Funktionen der Sensormodule stören (zum Beispiel können ferromagnetische Materialien einen elektronischen Kompass stören). Somit kann die Sammlervorrichtung, um Aspekte einer Bewegungsbahn genau zu bestimmen, eine weitere Unterstützung ausnutzen, zum Beispiel eine Bildunterstützung in Form von Feinpositionsbewegungsbahninformationen wie oben beschrieben.
-
Die Sammlervorrichtung 102a oder ein sich im Besitz der Sammlervorrichtung 102a befindendes Objekt kann nach Bestimmung der Grobpositionsbewegungsbahn 136' den Feinpositionsbewegungsbahnsatz 130 empfangen und die Aspekte (zum Beispiel zeitgestempelte Richtungsänderungen) der Feinpositionsbewegungsbahnen (die im Bewegungsbahnsatz 130 umfasst sind) mit der Grobpositionsbewegungsbahn 136' vergleichen. Sobald eine deutliche Bewegungsbahn identifiziert wurde, zum Beispiel die Feinpositionsbewegungsbahn 136, kann ein Grobpunkt D' in der Grobpositionsbewegungsbahn 136' zu einer Feinposition D der Feinpositionsbewegungsbahn 136 umspringen, sobald eine Korrektur angewandt wurde, wie vom Pfeil 135 angezeigt. Dies kann zum Beispiel den Unsicherheitsbereich während der nächsten Bildunterstützungsanforderung an den Server reduzieren.
-
2A zeigt eine Sammlervorrichtung 102 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Sammlervorrichtung umfasst wenigstens eine Antenne 204, Empfänger oder Sendeempfänger 206, Prozessor 208, Speicher 210 und Sensormodul(e) 202.
-
Der Speicher 210 kann Anweisungen für den Prozessor 210 und von der Sammlervorrichtung 102 verwendete Daten speichern.
-
Der Prozessor 208 kann von der Sammlervorrichtung 102 zum Beispiel dazu verwendet werden, Daten zu verarbeiten, die gesammelt oder überwacht werden, um Verschiebungen der Sammlervorrichtung zu bestimmen. Zusätzlich kann der Prozessor 208 andere Funktionen der Sammlervorrichtung 102 steuern. Falls die Sammlervorrichtung ein Mobiltelefon ist, kann der Prozessor 208 zum Beispiel Audioinformationen oder durch die Kommunikationskanäle gesendete Daten verarbeiten.
-
Allgemein umfasst die Sammlervorrichtung 102 einen Empfänger oder Sendeempfänger 206 zur Überwachung der Signaleigenschaften der HF-Signalquellen 106 über die Antenne 204 und, in einer Ausführungsform der Erfindung, sendet sie einen Aspekt der Grobpositionsbewegungsbahnen an den Server 104. Alternativ kann der Sendeempfänger 206 die Signaleigenschaften der HF-Signalquellen über die Antenne 204 an den Server 104 senden. Die Sammlervorrichtung 102 kann zu vorbestimmten Zeiten oder auf Anforderung vom Server 108 Informationen gleichzeitig senden oder empfangen. Der Sendeempfänger 206 kann zum Beispiel auch die Feinpositionsbewegungsbahnen aus dem Server 104 empfangen. In einer noch weiteren Ausführungsform umfasst der Sendeempfänger 206 möglicherweise keinen Sender, zum Beispiel kann der Empfänger 206 (nicht gezeigt) die Feinpositionsbewegungsbahnen aus dem Server 104 empfangen und eine Übereinstimmung seiner Position mit den Feinpositionsbewegungsbahnen unter Verwendung von intern gehaltenen Daten finden.
-
Das oder die Sensormodul(e) 202 kann bzw. können zum Beispiel einen Beschleunigungssensor, ein Kreiselinstrument, einen Kompass oder ein Magnetometer, ein Barometer, Pedometer, eine Kamera und/oder andere Komponenten zur Bestimmung einer Bewegung (zum Beispiel Richtung und Distanz) der Sammlervorrichtung 102 umfassen. Der HF-Empfänger des Sendeempfängers 206 kann auch als Sensor zum Detektieren des RSSI der HF-Signalquellen verwendet werden.
-
2B ist eine schematische Veranschaulichung, die ein Ausführungsbeispiel eines Servers 104 zeigt. In dieser Ausführungsform kommuniziert der Server 104 über die Antenne 216 mit der Sammlervorrichtung 102 unter Verwendung ihres Sendeempfängers 218.
-
Der Sendeempfänger 218 kann auch zum Empfangen anderer Mitteilungen verwendet werden. Zum Beispiel kann der Sendeempfänger 218 zum Empfangen von Mitteilungen aus der Sammlervorrichtung 102, zum Beispiel den Signaleigenschaften der HF-Signalquellen, ausgelegt sein, um Aspekte von Grobpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen zu bestimmen. Alternativ kann der Sendeempfänger 218 dazu ausgelegt sein, Grobpositionsbewegungsbahninformationen der Sammlervorrichtungen 102 zu empfangen. Der Server 104 kann auch dazu ausgelegt sein, mit den Bildgebungsvorrichtungen zu kommunizieren und Bilder oder analysierte Positionsinformationen aus den Bildgebungsvorrichtungen zu empfangen. Zum Beispiel kann der Server 104 aus den Bildgebungsvorrichtungen 108 Rohbildrahmen empfangen. Alternativ kann er die Feinbewegungsbahnen oder die Aspekte von Feinpositionsbewegungsbahnen über das Netz 110 direkt aus den Bildgebungsvorrichtungen 108 empfangen.
-
Der im Server 104 umfasste Prozessor 220 kann bei einem Ausführungsbeispiel die erfassten Bildrahmen, die aus den Bildgebungsvorrichtungen 108 empfangen wurden, verarbeiten, um die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen entsprechend den Objekten in den erfassten Bildern zu bestimmen. Der Prozessor 220 kann auch zur Verarbeitung von aus der Sammlervorrichtung 102 empfangenen Daten ausgelegt sein. Der Sendeempfänger 218 kann Feinpositionsbewegungsbahninformationen als Reaktion auf Anforderungen aus der Sammlervorrichtung 102 senden. Der Prozessor 220 kann ferner Bewegungsbahninformationen verarbeiten, zum Beispiel um die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen auf die Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahnen abzubilden. Der Speicher 222 kann bei einem Beispiel die aus den Bildgebungsvorrichtungen empfangenen Rohbilder speichern. Er kann außerdem die HF-Signalmessung, Verschiebungsdaten und Zeitstempel, die aus den Sammlervorrichtungen empfangen werden, speichern, um die Grobpositionsbewegungsbahnen zu berechnen.
-
3 ist ein Flussdiagramm, das die höheren Schritte umreißt, die zum Beispiel zur Verfolgung einer Sammlervorrichtung 102 in einer Gebäudeumgebung wie in 1A gezeigt verwendet werden. Bei Schritt 302 werden Aspekte einer Grobpositionsbewegungsbahn einer Sammlervorrichtung erzeugt. Zum Beispiel können die Aspekte der Bewegungsbahnen auf den Messungssätzen, die HF-Signaleigenschaften der HF-Signalquellen 106 umfassen, und/oder auf Verschiebungs- und Richtungsdaten, die aus den PDR-Sensoren erhalten werden, basieren. Ferner können Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahnen von der Sammlervorrichtung 102 oder alternativ vom Server 104 erzeugt werden. Bei Schritt 304 werden zum Beispiel mehrere Bildrahmen, die wenigstens eine Sammlervorrichtung umfassen, oder ein sich im Besitz einer Sammlervorrichtung befindendes, in der Gebäudeumgebung zu verfolgendes Objekt von den Bildgebungsvorrichtungen erfasst.
-
Bei Schritt 306 werden erfasste Bildrahmen von Schritt 304 verarbeitet, um Aspekte von Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen zu erzeugen. Die Verarbeitung der Bilder kann von den Bildgebungsvorrichtungen durchgeführt werden und die Bewegungsbahnen oder Aspekte der Bewegungsbahnen können an den Server 104 gesendet werden, oder alternativ können Bilder an den Server 104 gesendet werden, wo die Bilder verarbeitet werden, um Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen zu erzeugen.
-
Bei Schritt 308 werden zum Beispiel Übereinstimmungen der Aspekte einer der Feinpositionsbewegungsbahnen mit den Aspekten einer der Grobpositionsbewegungsbahnen, die bei Schritt 302 erzeugt wurden, gefunden. Die Sammlervorrichtung kann Übereinstimmungen der Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen mit denen der Grobpositionsbewegungsbahnen finden. Alternativ kann der Server 104 dazu ausgelegt sein, den Übereinstimmungsvorgang durchzuführen. In einem solchen Fall kann der Server 104 zum Beispiel Aspekte der Grobpositionen direkt aus der Sammlervorrichtung empfangen.
-
4 ist ein Flussdiagramm, das eine ausführlichere Ansicht des von der Sammlervorrichtung 102 zur genauen Bestimmung ihrer Position in einer Gebäudeumgebung verwendeten Verfahrens zeigt. Bei Schritt 402 kann die Sammlervorrichtung 102 dazu ausgelegt sein, die HF-Signalquellen 106 und/oder die PDR-Sensoren 202 zu überwachen und HF-Signal- und Sensormessungen, die zum Beispiel RTT, RSSI, Bewegungs- oder Sensorinformationen und Zeitstempelinformationen umfassen, zu sammeln. Bei Schritt 404 kann die Sammlervorrichtung ferner dazu ausgelegt sein, die bei Schritt 402 gesammelten Daten zu verarbeiten, um Aspekte einer Grobpositionsbewegungsbahn zu bestimmen. Wie oben beschrieben und in 1D gezeigt, kann die Bewegungsbahn 136' zum Beispiel auf Basis von PDR erzeugt werden. Die Grobpositionsbewegungsbahn 136' kann zum Beispiel eine Genauigkeit von einem Bereich von 5–15 m aufweisen.
-
Alternativ kann der Server 104 zum Beispiel dazu ausgelegt sein, die Aspekte der Grobposition zu erzeugen, wie oben in der Erläuterung für Schritt 302 erwähnt.
-
Die Sammlervorrichtung 102 kann zum Beispiel auch zum Empfangen von Aspekten der Feinpositionsbewegungsbahnen aus dem Server 104 ausgelegt sein, wie bei Schritt 406 gezeigt.
-
Die Sammlervorrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, Aspekte einer Grobpositionsbewegungsbahn zum Beispiel durch Bildverarbeitung zu extrahieren. Zum Beispiel kann die Sammlervorrichtung zeitgestempelte Wendepunkte mit den in der Grobpositionsbewegungsbahn ausgeführten Richtungsänderungen vergleichen. Auf Basis des Vergleichs kann sie dann diese Merkmale extrahieren und aufzeichnen.
-
Bei Schritt 408 kann die Sammlervorrichtung 102 ferner überprüfen, ob die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen, bei Schritt 406 empfangen, innerhalb eines Unsicherheitsbereichs der Aspekte der bei Schritt 404 bestimmten Grobpositionsbewegungsbahnen liegen. Zum Beispiel kann die Sammlervorrichtung 102 den Bewegungsbahnsatz 130, der die Feinpositionsbewegungsbahnen wie in 1C gezeigt enthält, aus dem Server 104 empfangen. Die Sammlervorrichtung 102 kann dann bestimmen, dass die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen 136 innerhalb der Unsicherheit der Aspekte der Bahn 136', wie in 1D gezeigt, liegen. Dagegen liegt die Feinpositionsbewegungsbahn 132 zum Beispiel nicht innerhalb des Unsicherheitsbereichs der Grobpositionsbewegungsbahn 136'. Somit kann bei Schritt 410 die Sammlervorrichtung 102 dann Übereinstimmungen der Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahn 136' mit den Aspekten der Feinpositionsbewegungsbahn 136 finden. Der Übereinstimmungsprozess kann einen Schritt des Anwendens eines Korrekturalgorithmus umfassen, zum Beispiel um die Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahn 136' auf die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahn 136, wie in 1D gezeigt, umspringen zu lassen. Dies kann zum Beispiel den Unsicherheitsbereich weiter reduzieren. Dies kann zu einer wesentlich reduzierten Datenübermittlung während der nächsten Anforderung nach Bildunterstützung aus dem Server 104 führen. Falls eine falsche Positionsbewegungsbahn während des Schritts 410 festgelegt wird, kann alternativ der Unsicherheitsbereich erhöht werden, zum Beispiel um einen breiteren Bereich von Feinpositionsbewegungsbahnen zu empfangen, wodurch ein Wiederherstellungsmechanismus bereitgestellt wird.
-
Die empfangenen Feinpositionsbewegungsbahnen können zur Kalibrierung von PDR-Sensoren verwendet werden. Die PDR-Sensoren können dann genauer sein, wodurch es verlässlicher wird, und weiterhin kann es zum Beispiel möglich sein, die Zeit, bevor eine weitere Anforderung nach Bildunterstützung an den Server 104 gerichtet wird, auszudehnen.
-
5 ist ein Flussdiagramm, das eine ausführlichere Ansicht des von einem Server 108 verwendeten Verfahrens zeigt, der zur genauen Bestimmung einer Feinposition einer Sammlervorrichtung in einer Gebäudeumgebung Unterstützung bereitstellt.
-
Bei Schritt 502 kann der Server 104 dazu ausgelegt sein, Aspekte von mehreren Feinpositionsbewegungsbahnen der Sammlervorrichtungen 102 aus mehreren Bildgebungsvorrichtungen 106, die die Gebäudeumgebung abdecken, zu empfangen. Alternativ kann der Server 104 dazu ausgelegt sein, aus den Bildgebungsvorrichtungen 106 empfangene Rohbildrahmen zu verarbeiten und Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen zu erzeugen. Ferner oder alternativ kann der Server 104 Rohbildrahmen mit Zeitstempeln oder Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen mit entsprechenden Zeitmarkierungen empfangen.
-
Wie oben beschrieben, können die Feinpositionsbewegungsbahnen auf verschiedenen Koordinatensystemen basieren. Alternativ können die Bewegungsbahnen vom Server 104 zum Beispiel in ein gemeinsames Koordinatensystem verkrümmt werden.
-
Bei Schritt 504 kann der Server 104 dann zum Beispiel die Feinpositionsbewegungsbahnen aggregieren. Wie oben beschrieben, kann der Aggregationsprozess ferner umfassen, dass der Server 104 Teilbewegungsbahnen kombiniert und/oder ähnliche Feinpositionsbewegungsbahnen aus verschiedenen Bildgebungsvorrichtungen auf Basis eines gemeinsamen Koordinatensystems mittelt, um eine einzige Bewegungsbahn 132 zu erzeugen. Alternativ können Feinpositionsbewegungsbahnen an separaten Kontrollpunkten aggregiert und dann an den Server 104 gesendet werden.
-
Bei Schritt 506 kommuniziert der Server 104 mit den Sammlervorrichtungen 102. Zum Beispiel kann der Server 104 Anforderungen nach den Aspekten der Feinpositionsbewegungsbahnen aus den Sammlervorrichtungen 102 empfangen. Bei Schritt 508 kann der Server 104 dann auf die Anforderung antworten, indem er einen Bewegungsbahnsatz 120, zum Beispiel wie in 1C gezeigt, an die anfordernde Sammlervorrichtung sendet.
-
6 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren veranschaulicht, das von einer Bildgebungsvorrichtung implementiert wird, die dazu verwendet wird, die akkurate Verfolgung einer Sammlervorrichtung in einer Gebäudeumgebung zu unterstützen. Bei Schritt 602 können die Bildgebungsvorrichtungen 108 zum Erfassen mehrerer Bilder der Sammlervorrichtungen 102 wie in 1A gezeigt ausgelegt sein. Zum Beispiel können mehrere Bildrahmen der Sammlervorrichtung 102a von den Bildgebungsvorrichtungen 108a und 108b erfasst werden, was verschiedene Perspektiven bereitstellt. Wie oben beschrieben, können diese Bilder im gleichen oder in verschiedenen Koordinatensystemen vorliegen. Bei Schritt 604 können die Bildgebungsvorrichtungen 108 Pixelunterschiede in nacheinander erfassten Bildrahmen analysieren, um Trajektorien des sich bewegenden Objekts zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Analyse von Pixelunterschieden ferner eine Bildverarbeitung der erfassten Bildrahmen umfassen.
-
Bei Schritt 606, auf Basis der Analyse von Schritt 604, und wie in 1B gezeigt, werden Bewegungsinformationen einer sich bewegenden Sammlervorrichtung, oder Trajektorien, auf Basis der erfassten Bilder der Sammlervorrichtungen bestimmt. Bei einem Beispiel von 1B können die Trajektorien von einer einzigen Bildgebungsvorrichtung 108a erzeugt werden. Bei einem noch weiteren Beispiel können die Trajektorien dadurch erzeugt werden, dass mehrere Bildgebungsvorrichtungen 108 Bilder in verschiedenen Koordinatensystemen erfassen oder alternativ Bilder erfassen und die erfassten Bilder in ein gemeinsames Koordinatensystem verkrümmen.
-
Bei Schritt 608 kann die Bildgebungsvorrichtung dazu ausgelegt sein, mehrere Feinpositionsbewegungsbahnen auf Basis der bei Schritt 606 bestimmten Trajektorien zu erzeugen. Wie oben beschrieben, können zum Beispiel Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen von einem Mittelwert ähnlicher Bewegungsbahnen mit identischen Koordinatensystemen abgeleitet werden. Alternativ können die Bewegungsbahnen in ein gemeinsames Koordinatensystem verkrümmt werden, und daraufhin werden ähnliche Bewegungsbahnen gemittelt, zum Beispiel um eine entsprechende einzige Bewegungsbahn für jede der Trajektorien zu erzeugen.
-
Bei Schritt 610 können die Bildgebungsvorrichtungen dazu konfiguriert sein, Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen an den Server 104 zu senden. Alternativ können die Bildgebungsvorrichtungen 108 zum Beispiel dazu ausgelegt sein, die Trajektorien an den Server 104 zu senden.
-
Der Server 104 kann daraufhin die Trajektorien verarbeiten, um die Aspekte der entsprechenden Feinpositionsbewegungsbahnen zu erzeugen und die Aspekte der Feinpositionsbewegungsbahnen an eine anfordernde Sammlervorrichtung zu senden. Die anfordernde Sammlervorrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine Übereinstimmung der Aspekte der Grobpositionsbewegungsbahnen mit den Aspekten wenigstens einer der Feinpositionsbewegungsbahnen zu finden, um ihre Feinposition zu bestimmen.
-
Die Erfindung wurde in Hinsicht auf Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist vorgesehen, dass innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche Modifikationen an diesen Ausführungsformen getätigt werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- IEEE 802.11 (WiFi) [0022]
- IEEE 802.11-Vorrichtungen [0022]