JP2018503795A - 電磁信号に基づくモバイル端末の測位 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照によりその全体が組込まれる、「Method and Apparatus for Positioning a Mobile Terminal Based on Electromagnetic Signal」という名称の、2014年9月25日に出願された中国特許出願第201410500056.3号に対して外国優先権を主張する。
初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合すること、照合結果に従って初期パーティクル(particle)セットを生成すること、及び初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てること、
並びに、
以下のオペレーション、すなわち、
直前の瞬間のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新し、目下の瞬間にモバイル端末によって検出される移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得すること、
目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び目下の瞬間に受信される信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付けること、
目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得すること、及び、
取得された移動ステップ長に従って、第1の等級閾値より低い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を更新すること
を反復して実行すること
を含んでもよい。
パーティクル初期化ユニットであって、初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合し、照合結果に従ってパーティクルセットを生成し、初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てる、パーティクル初期化ユニット、
パーティクル更新ユニットであって、直前の瞬間のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新して、目下の瞬間にモバイル端末によって検出される移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得する、パーティクル更新ユニット、
パーティクル等級付けユニットであって、目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び目下の瞬間に受信される信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付ける、パーティクル等級付けユニット、
ステップ長取得ユニットであって、目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い、パーティクル等級付けユニットによって等級付けされる等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得する、ステップ長取得ユニット、
ステップ長更新ユニットであって、ステップ長取得ユニットによって取得される移動ステップ長に従って、第1の等級閾値より低い等級を有する別の各パーティクルの移動ステップ長を更新する、ステップ長更新ユニット、及び、
更新制御ユニットであって、パーティクル更新ユニット、パーティクル等級付けユニット、ステップ長取得ユニット、及びステップ長更新ユニットを制御して、目下のパーティクルセット内のパーティクルの移動ステップ長の更新を終了するため、対応する機能を反復して実行する、更新制御ユニット
を含んでもよい。
少なくとも2つのブルートゥースビーコンデバイスが、測位される必要があるエリア内に事前配置され、ブルートゥースフィンガープリントマップが、サンプリングポイント法または直線法を採用することによって生成される。
ユーザは、モバイル端末を保持し、測位されることを必要とするエリア内を歩行する。モバイル端末の目下の位置がセットされ、目下の位置のブルートゥースフィンガープリント<ID1: RSSI1, ID2: RSSI2,…,IDn: RSSIn, …, Position>が収集される。複数の位置のブルートゥースフィンガープリントが記録されて、ブルートゥースフィンガープリントマップを形成する。ここで、IDnは、特定の目下の位置においてブルートゥース信号を送信する第nのブルートゥースビーコンデバイスの識別情報であり、RSSInは、ブルートゥースビーコンデバイスによって送信されるブルートゥース信号の強度を表し、Positionは、目下の位置の位置情報である。
ユーザは、モバイル端末を保持し、測位されることを必要とするエリア内を歩行する。モバイル端末の目下の位置がセットされ、ユーザは、直線に沿って一定速度で或る距離を歩行し、停止し、モバイル電話に停止ポイント位置をセットする。モバイル電話の移動中に、平均間隔法によってブルートゥースフィンガープリントを記録するモバイル電話は、実際の位置を差分値法を使用することによって各フィンガープリントに割当て、プロセス全体においてサンプリングされるブルートゥースフィンガープリントを記録し、最後に、特別なフィンガープリントマップ合成ソフトウェアを使用して、全てのデータが統合型ブルートゥースフィンガープリントマップを形成することを可能にする。ここで、ソフトウェアは、或るフィンガープリントポイントを選択的に削除するまたは移動させる。
パーティクルフィルタリングは、状態空間内で拡散するランダムサンプルのグループを探索し、積分演算を置換するためサンプルの平均値を使用し、システム状態の最小変動推定値を更に取得することによって、確立密度関数を近似表現するプロセスを指す。これらのサンプルは、明らかに「パーティクル」と呼ばれ、これは、パーティクルフィルタリングと呼ばれる。パーティクルフィルタリングにおけるパーティクルの確率分布は、一種の実数近似である。カルマンフィルタリングと比較すると、パーティクルフィルタリングは、非線形及び非ガウスシステムにおいてよりよい適応性を有する。
パーティクル初期化ユニット406であって、初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合し、照合結果に従ってパーティクルセットを生成し、初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てる、パーティクル初期化ユニット406、
パーティクル更新ユニット408であって、直前の瞬間のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新して、目下の瞬間にモバイル端末によって検出される移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得する、パーティクル更新ユニット408、
パーティクル等級付けユニット410であって、目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び目下の瞬間に受信される信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付ける、パーティクル等級付けユニット410、
ステップ長取得ユニット412であって、目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い、パーティクル等級付けユニット410によって等級付けられる等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得する、ステップ長取得ユニット412、
ステップ長更新ユニット414であって、ステップ長取得ユニット412によって取得される移動ステップ長に従って、第1の等級閾値より低い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を更新する、ステップ長更新ユニット414、
更新制御ユニット416であって、パーティクル更新ユニット408、パーティクル等級付けユニット410、ステップ長取得ユニット412、及びステップ長更新ユニット414を制御して、目下のパーティクルセット内のパーティクルの移動ステップ長の更新を終了するため、対応する機能を反復して実行する、更新制御ユニット416、及び、
マップ生成ユニット418であって、パーティクル初期化ユニット406が初期パーティクルセットを生成する前に、測位される必要があるエリア内の複数のサンプリングポイントにおいて前もって信号フィンガープリントをサンプリングし、サンプリングした後に取得される信号フィンガープリント及び信号フィンガープリントマップ内の対応する位置情報を記憶する、マップ生成ユニット418
を含む。
フィンガープリント取得サブユニットであって、信号フィンガープリントマップ内のパーティクルに最も近い信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得する、フィンガープリント取得サブユニット、及び、
ユーザビリティー等級付けサブユニットであって、目下の瞬間に取得される信号フィンガープリント並びに取得済みの位置情報及び信号強度に従ってパーティクルのユーザビリティーを等級付ける、ユーザビリティー等級付けサブユニット
を含んでもよい。
凝集度計算ユニットであって、パーティクル等級付けユニットによって等級付けされるパーティクルのユーザビリティー等級に従って、目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度を計算する、凝集度計算ユニット、
第1の凝集度判定ユニットであって、目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度が第1の凝集度閾値より大きいか否かを判定する、第1の凝集度判定ユニット、及び、
第1の取得制御ユニットであって、目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度が第1の凝集度閾値より高いと第1の凝集度判定ユニットによって判定されると、目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得するようステップ長取得ユニットを制御する、第1の取得制御ユニット
を含む。
第2の凝集度判定ユニットであって、目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度が第1の凝集度閾値より高いと第1の凝集度判定ユニットによって判定されると、目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度が、第2の凝集度閾値(第1の凝集度閾値より高い)より低いか否かを判定する、第2の凝集度判定ユニット、
パーティクル削除ユニットであって、凝集度計算ユニットによって計算される凝集度が第2の凝集度閾値より低くかつ第1の凝集度閾値より高いと、第2の凝集度判定ユニットが判定すると、目下のパーティクルセット内で第2の等級閾値より低い等級を有するパーティクルを削除する、パーティクル削除ユニット、
パーティクル生成ユニットであって、更新済みの目下のパーティクルセットを形成するため、削除した後に、目下のパーティクルセット内の残りのパーティクルの位置情報に従って、第2の等級閾値より高い等級を有するパーティクルを生成する(生成されるパーティクルの数は削除されたパーティクルの数に等しい)、パーティクル生成ユニット、
位置出力ユニットであって、パーティクル生成ユニットによって更新された目下のパーティクルセット内のパーティクルの位置に従って、モバイル端末の位置を決定する、位置出力ユニット、及び、
第2の取得制御ユニットであって、パーティクル生成ユニットが目下のパーティクルセットを更新した後に、ステップ長取得ユニットを制御して、目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得する、第2の取得制御ユニット
を含む。
Claims (20)
- 初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合すること、
照合結果に従ってパーティクルセットを生成すること、
初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てること、
前記パーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新し、目下の瞬間に前記モバイル端末によって検出される移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得すること、
前記目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び前記目下の瞬間に受信される信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付けること、
前記目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を取得すること、及び、
前記取得された移動ステップ長に従って、前記第1の等級閾値より低い等級を有する別の1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を更新すること
を含む方法。 - 前記目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び前記目下の瞬間に受信された信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを前記等級付けることは、
前記信号フィンガープリントマップ内の各パーティクルに最も近い信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得すること、及び、
前記目下の瞬間に取得された前記信号フィンガープリント並びに前記取得された位置情報及び信号強度に従って前記各パーティクルのユーザビリティーを等級付けること
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記信号フィンガープリントマップをラスター化すること、及び、
各ラスターと、各ラスターに最も近い各信号フィンガープリントの識別情報との間の対応する関係を記憶すること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記対応する関係に従って、前記信号フィンガープリントマップから各パーティクルが位置付けられる各ラスターに最も近い前記各信号フィンガープリントの前記識別情報を問い合わせること、及び、
前記問い合わせられた識別情報に従って、前記各パーティクルに最も近い前記各信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得すること
を更に含む、請求項3に記載の方法。 - 前記目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を取得する前に、
各パーティクルの前記等級に従って前記目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度を計算すること、及び、
前記目下のパーティクルセット内の前記パーティクルの前記凝集度が第1の凝集度閾値より高いと判定すること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 各パーティクルの前記等級に従って前記目下のパーティクルセット内のパーティクルの前記凝集度を前記計算した後に、
前記凝集度が第2の凝集度閾値より低くかつ前記第1の凝集度閾値より高いと判定することに応答して、前記目下のパーティクルセット内で第2の等級閾値より低い等級を有するパーティクルを削除すること、
前記削除した後に、前記目下のパーティクルセット内の残りのパーティクルの位置情報に従って、前記第2の等級閾値より高い等級を有する新しいパーティクルを生成することであって、前記生成される新しいパーティクルの数は前記削除されたパーティクルの数に等しい、こと、及び、
更新済みの目下のパーティクルセットを形成すること
を更に含む、請求項5に記載の方法。 - 前記更新済みの目下のパーティクルセット内の前記パーティクルの位置に従って前記モバイル端末の位置を決定することを更に含む、請求項6に記載の方法。
- 測位されるエリア内の複数のサンプリングポイントにおいて前もって前記信号フィンガープリントをサンプリングすること、及び、
前記事前生成済み信号フィンガープリントマップ内に前記信号フィンガープリント及び対応する位置情報を記憶すること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 各パーティクルは、前記モバイル端末の位置情報、方向、及びステップ長の候補を表す、請求項1に記載の方法。
- モバイル端末測位デバイスであって、
1つまたは複数のプロセッサと、
コンピュータ実行可能コンポーネントがその上に記憶されているメモリと
を備え、前記コンピュータ実行可能コンポーネントは、
初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合し、照合結果に従ってパーティクルセットを生成し、初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てる、パーティクル初期化ユニットと、
前記パーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新して、目下の瞬間に前記モバイル端末によって検出される移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得する、パーティクル更新ユニットと、
目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び前記目下の瞬間に受信される信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付ける、パーティクル等級付けユニットと、
前記目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を取得する、ステップ長取得ユニットと、
前記取得される移動ステップ長に従って、前記第1の等級閾値より低い等級を有する別の1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を更新する、ステップ長更新ユニットと
を含むデバイス。 - 前記パーティクル等級付けユニットは、
前記信号フィンガープリントマップ内の各パーティクルに最も近い信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得する、フィンガープリント取得サブユニットと、
前記目下の瞬間に取得される前記信号フィンガープリント並びに前記取得された位置情報及び信号強度に従って前記各パーティクルのユーザビリティーを等級付ける、ユーザビリティー等級付けサブユニットと
含む、請求項10に記載のデバイス。 - 前記信号フィンガープリントマップはラスター化され、
各ラスターと、各ラスターに最も近い各信号フィンガープリントの識別情報との間の対応する関係は記憶される、請求項11に記載のデバイス。 - 前記フィンガープリント取得サブユニットは更に、
前記対応する関係に従って、前記信号フィンガープリントマップから各パーティクルが位置付けられる各ラスターに最も近い前記各信号フィンガープリントの前記識別情報を問い合わせ、
前記問い合わせられた識別情報に従って、前記各パーティクルに最も近い前記各信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得する、
請求項12に記載のデバイス。 - 前記コンピュータ実行可能コンポーネントは、
各パーティクルの前記等級に従って前記目下のパーティクルセット内のパーティクルの凝集度を計算する、凝集度計算ユニットを更に含む、
請求項10に記載のデバイス。 - 前記コンピュータ実行可能コンポーネントは、
前記目下のパーティクルセット内の前記パーティクルの前記凝集度が第1の凝集度閾値より高いとき、前記目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する各パーティクルの移動ステップ長を取得するよう前記ステップ長取得ユニットを制御する、第1の取得制御ユニットを更に備える、
請求項14に記載のデバイス。 - 前記コンピュータ実行可能コンポーネントは、マップ生成ユニットを更に含み、前記マップ生成ユニットは、
測位されるエリア内の複数のサンプリングポイントにおいて前もって前記信号フィンガープリントをサンプリングし、
前記事前生成済み信号フィンガープリントマップ内に前記信号フィンガープリント及び対応する位置情報を記憶する、請求項10に記載のデバイス。 - 各パーティクルは、前記モバイル端末の位置情報、方向、及びステップ長の候補を表す、請求項10に記載のデバイス。
- オペレーションを実施する1つまたは複数のプロセッサによって実行可能であるコンピュータ実行可能命令がその上に記憶されている1つまたは複数のメモリであって、前記オペレーションは、
初期測位瞬間に、モバイル端末によって受信される電磁信号の信号フィンガープリントを事前生成済み信号フィンガープリントマップ内の信号フィンガープリントと照合すること、
照合結果に従ってパーティクルセットを生成すること、
初期パーティクルセット内の各パーティクルについて異なる移動ステップ長をランダムに割当てること、
前記パーティクルセット内の各パーティクルの位置情報を更新し、目下の瞬間に前記モバイル端末によって検出された移動ステップ数及び移動方向並びに各パーティクルの移動ステップ長に従って目下のパーティクルセットを取得すること、
前記目下のパーティクルセット内の各パーティクルの位置情報及び前記目下の瞬間に受信された信号フィンガープリントに従って各パーティクルのユーザビリティーを等級付けること、
前記目下のパーティクルセット内で第1の等級閾値より高い等級を有する1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を取得すること、及び、
前記取得された移動ステップ長に従って、前記第1の等級閾値より低い等級を有する別の1つまたは複数のパーティクルの1つまたは複数の移動ステップ長を更新すること
を含む、1つまたは複数のメモリ。 - 前記オペレーションは、
前記信号フィンガープリントマップ内の各パーティクルに最も近い信号フィンガープリントの位置情報及び信号強度を取得すること、及び、
前記目下の瞬間に取得された前記信号フィンガープリント並びに前記取得された位置情報及び信号強度に従って前記各パーティクルのユーザビリティーを等級付けること
を更に含む、請求項18に記載の1つまたは複数のメモリ。 - 各パーティクルは、前記モバイル端末の位置情報、方向、及びステップ長の候補を表す、請求項18に記載の1つまたは複数のメモリ。
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