201237453 ~、發明說明： 相關申請的交又引用 本申請案主张於2011年1月U日申请的題為「p〇siti〇n
Determination Using Horizontal Angles (使用水平角的位 置決定）」的美國臨時申請案第61/431,732的權益，該臨 時申請案的全文出於所有用途經由援引包括於此。 【發明所屬之技術領域】 【先前技術】 無線通訊系統被廣泛部署以向行动使用者提供各種通 訊服務和位置服務。系統中的使用者依靠位置決定功能性 提供位置服務，包括導航、基於位置的服務和興趣點應用。 存在數種決定無線通訊系統中存取終端的位置的技 術’包括全球定位系統（GPS)技術 '輔助GPS ( A_GPS)、 以及基於細胞服務區的定位方法，諸如源細胞服務區 (COO )、抵達時間（TOA )、以及抵達角（AOA )。該等技 術具有變化的精確度，可能不能提供當今許多基於位置的 服務所需要的準確度◊例如，GPS定位在城市環境中可能 尤其不準確’在城市環境中高且密集的建築物會限制衛星 視野’並且建築物的反射表面會導致多徑效應。 一種改善城市環境中GPS準確度的技術使用電腦視覺 方法來決定裝備有相機的存取終端的位置。該等方法目的 在於經由例如使用非線性最小二乘最小化使物件點的投 201237453 影與相機影像上所識另的相應.點之間的二次投影誤差最 小化來解決尋找外部相機參I (亦即，位置和方位）的三 維問題。最小二乘法可經由反覆運算數值法進行最佳化， 但是在存取終端中實現反覆運算數值法在計算上代價很 高且成本驚人。 【發明内容】 根據本案的無線通訊系統的存取終端的實例包括：收發 機，其被配置成無線地接收多個參考關鍵點以及每個各别 參考關鍵點的地理位置，每個地理位置是#近該存取終端 的估計位置的位置；至少一台相機，其通訊地耦合至該收 發機並被配置成擷取影像；及處理器，其通訊地耦合至該 至少一台相機並被配置成使用被決定為各自對應由該至 少一台相機擷取的影像内所識别的各别影像關鍵點的各 别第一對和第二對參考關鍵點的地理位置之間的第一和 第二水平角來計算該存取終端㈣估計位i更為準確的 精細位置。 此種存取終端的實施例可包括以下特徵中的一或多 個。收發機亦被配置成無線地傳送存取終端的估計位置以 作為對多個參考關鍵點和地理纟置的言f求。4理器亦被配 置成計算該精細位置作為各自由各别第一和第二水平角 足義的第一和第二位置圓的交集。處理器亦被配置成計算 第一和第二位置圓中的每一者的中心；計算第一和第二位 置圓中的每一者的半徑平方；使用各别計算出的中心和半 5 201237453 徑平方來定義第一和第一位置圓中的每一者的方程；及經 由求解第一和第二位置圓的方程來計算第一和第二位置 圓的交集。處理器亦被配置成選擇第一對和第二對中的每 一對的所決定關鍵點以使得第一和第二水平角中的每一 者介於30度到120度之間。收發機亦被配置成無線地接 收附加參考關鍵點和每個各别附加參考關鍵點的附加地 理位置’每個附加地理位置是靠近存取終端的所估計將來 位置的位置。處理器亦被配置成追蹤存取終端的運動以估 計存取終端的將來位置。該至少一台相機被配置成擷取多 個影像；且處理器亦被配置成將該多個影像組合為合成影 像。該至少一台相機是以類似扇形的圖案佈置在存取终端 上的、具有至少80度的組合有效水平視角的多台相機。 配置成決疋無線通訊系統的存取終端的位置的裝置的 實例包括：用於在存取終端處無線地接收多個參考關鍵點 和每個各别參考關鍵點的地理位置的構件，每個地理位置 疋罪近該存取終端的估計位置的位置；用於決定該等參考 關鍵點中的各自對應由存取終端棟取的影像内的各别影 像關鍵點的至少二他I炎本 ' 一 」王^—個參考關鍵點的構件；及用於使用各别 十和第一對所決定關鍵點的地理位置之間的第一和 ο水平角來4算存取終端的比估計位置更準確的精細 此種裝置的實施例 δ例了包括以下特徵。該裝置亦包括用於 子取終端無線地傳逆在 夕伽4 4 埒运存取終端的估計位置以作為對這 夕個參考關鍵點和地理仿罢α 、 地理位置的請求的構件。該裝置亦包括 6 201237453 用於在存取终端擷取的影億內 夕 知像内識别多個影像關鍵點的構 件；及用於搜尋該多個參考關録盡# 可關鍵點以哥找所識别影像關鍵 點的構件。用於計算的構件句姑田於 >冬& 伸旰a括用於汁异各自由各别第— 和第一水平角定義的第一和第-^立罟圓认在 π昂一位置圓的每一者的中心 的構件；用於計算第一和第-办苗圓认含 々弟—位置圓的每一者的半徑平方 的構件；用於使用各别計算屮沾由、、& 士 y T异出的中心和半徑平方來定義第 —和第二位置圓的每一者的方稆的播 . J力柱的構件，及用於經由求解 第-和第二位置圓&方程來計#第一和第二位置圓的交 集的構件，其中存取終端的精細位置被計算作為該交集。 用於計算的構件包括用於選擇第一對和第二對的每一對 的所決定關鍵點以使得第一和第二水平角的每一者介於 3〇度到120度之間的構件。該裝置亦包括用於在存取終端 處無線地接收附加參考關鍵點和每個各别附加參考關鍵 點的附加地理位置的構件，每個附加地理位置是靠近存取 終端的所估計將來位置的位置。 一種電腦程式產品的實例包括儲存處理器可讀取指令 的處理器可讀取媒體，該等指令被配置成使處理器：在無 線通訊系統的存取終端處無線地接收多個參考關鍵點和 每個各别參考關鍵點的地理位置，每個地理位置是靠近存 取終端的估計位置的位置；決定該等參考關鍵點中的各自 對應由存取終端擷取的影像内的各别影像關鍵點的至少 三個參考關鍵點；及使用各别第一對和第二對所決定關鍵 點的地理位置之間的第一和第二水平角來計算存取終端 的比估計位置更準確的精細位置。 201237453 此類電腦程式產品的實施例可包括以下特徵中的—咬 多個。該電腦程式產品亦包括配置成使處理器從存取终崎 無線地傳送存取終端的估計位置以作為對多個參考關鍵 和地理位置的請求的指令。該電腦程式產品亦包括配# 成使處理器執行以下動作的指令：在存取終端擷取的影像 内識别多個影像關鍵點；及搜尋該多個參考關鍵點以尋找 所識别影像關鍵點。配置成使處理器計算存取終端的精細 位置的扣令被配置成處理器：計算各自由各别第一和第二 水平角疋義的第一和第二位置圓的每一者的中心；計算第 -和第二位置圓的每—者的半徑平方；使用各别計算出的 中心和半徑平方來定義第一和第二位置圓的每一者的方 程，及鉍由求解第一和第二位置圓的方程來計算該第一和 第二位置圓的交集，其中存取終端的該精細位置被計算作 為該交集。配置成使處理器計算精細位置的指令被配置成 使處理器選擇第一對和第二對的每一對的所決定關鍵點 乂使得第-和第二水平角的每―者介於3Q度们2〇度之 間。 決定無線通訊系、统的存料端的位置的^^的實例包 在存取終端處無線地接收多個參考關鍵點和每個各别 ^考關鍵點的地理位置’每個地理位置是靠近該存取終端 户估冲位置的位置；決定該等參考關鍵點令的各自對應由 ^取終㈣取的影像内的各别影像關鍵點的至少三個參 點，及使用各别第—對和第二對所決定關鍵點的地 位置之間的第-和第二水平角來計算存取終端的比估 8 201237453 。十位置更準確的精細位置。 法=法的實施例可包括以下特徵中的-或多個。該方 點;：搜尋在AVI端揭取的影像内識别多個影像關鍵 搜㈣多財考關鍵心尋找所識别影像關鍵點。 位置包括計算該精細位置作為各自由各别第— 位：：：：角定義的第—和第二位置圓的交集。計算精細 〇 °十算第一和第二位置圓中的每一者的中心，·計算 第位置®巾的每—者的半徑平方；使用各别計算 的中〜和半徑平方來定義第一和第二位置圓中的每— =的方程，及㉟由求解第—和第二位置圓时程來計算第 和第一位置圓的乂集。計算精細位置包括選擇第一對和 對中的每—對的所決定關鍵點以使得第一和第二水 平角的每一者介於 、 度到12〇度之間。該方法亦包括在 取終端處無線地接收附加參考關鍵點和每個各别附加 參考關鍵點的附加地理位置，每個附加地理位置是靠近存 取終端的所估#將來位置的位置。決定該等參考關鍵點中 的至乂 _個參考關鍵點包括決定參考關鍵點描述符與影 像關鍵點描述符之問&夕7 ]的夕個關鍵點對應關係，每個關鍵點 對應關係是根據招f i成忽^ 相似性相匹配的一對參考關鍵點 和’“象關鍵點’及對該多個關鍵點對應關係執行幾何認證 直至根據幾何約束匹配了預定數目的關鍵點對應關係。計 算存取終端的精細位置包括計算存取終端的多個位置每 個位置疋使用各别第—對和第三對所決定關鍵點的地理 位置之間的各别第一知楚 , 弟和第一水平角計算出的；及計算精細 201237453 位置作為該多個位置的平均。計算精細位置作為該多個位 置的平均包括將該多個位置中的至少一者識别為離群 值；及以將所識别的至少—個離群值排除在計算之外的方 式計算精細位置作為該多個位置的平均。 本文中描述的項目及/或各技術可提供以下能力中的一 個或更夕個。使用水平角的位置決定可提供比⑽更佳的 準確度，特別是在城市環境中。可使用具有已知地理位置 :所識别點之間的水平角來決定位置而不需要依賴磁學 置測並因而亦不需要利用由羅盤方位的經典導航方法所 用的磁學校正。與使用反覆運算數值法求解非線性三維最 小化問題的計算昂貴的電腦視覺方法不同，使用水平角的 a置決疋疋#算低廉的’因為具有：維解析閉形解。通 常，使用水平角的位置決定包括同時量測兩㈣鄰的角， 每個角介於30度到60度之間，並且由此需要具有至少介 於^度到120度的視角的相機。此種廣角相機是存在的， :是非常昂貴並且在影像中引人顯著畸變。然:而，使用多 台各自具有適度視角的現成相機有效地增大了光學系統 的整體視角同時引入相比於使用昂貴的廣角相機容易補 償的較小畸變。該等相機是低廉的，同時提供較高影像品 質從使用者體驗的角度，在存取終端上安裝多台相機提 '、了將來自該等相機的影像合併成存取終端顯示器上的 單幅全景的能力。儘管已描述了項目/技術效果對，但是 ，可以借助除所提及的項目/技術以外的項目/技術來達成 所提及的效果，並且所提及的項目/技術可以並非必然產生 10 201237453 所提及的效果。 【實施方式】 本文描述的技術提供了使用具有已知地理位置的物件 之間的水平角決定存取終端位置的機制。例如，若在存取 終端的相機系統所獲取的影像中識别出自然或人造物 件，則可以僅使用該相機影像來決定該等物件之間的水平 角。此種技術需要三個此種物件。若該等物件的地理位置 亦是已知的，就可以決定存取終端的地理位置。該相機系 統可被認為包括安裝在存取終端上的一台或多台相機，並 且該等相機的組合視角覆蓋足夠的水平跨度。 本文中描述的技術可用於各種無線通訊系統，諸如分碼 多工存取（CDMA )、分時多工存取（TDMA )、分頻多工 存取（FDMA )、正交 FDMA ( OFDMA )、單載波 FDMA (SC-FDMA )、以及其他系統。術語「系統」和「網路」 常被可互換地使用。CDMA系統可實現諸如CDMA2000、 通用地面無線電存取（UTRA )等無線電技術。CDMA2000 涵蓋 IS-2000、IS-95 和 IS-856 標準。IS-2000 發佈版本 0 和 A 常稱為 CDMA2000 IX、IX 等。IS-856 ( TIA-856 )常 被稱為CDMA2000 lxEV-DO、高速封包資料（HRPD )等。 UTRA包括寬頻CDMA ( WCDMA)和其他CDMA變體。 TDMA系統可實現諸如行動通訊全球系統（GSM )等無線 電技術。OFDMA系統可實現諸如超行動寬頻（UMB )、進 4匕 UTRA ( E-UTRA)、IEEE 802.11 ( Wi-Fi)、IEEE 802.16 201237453 (WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM®等無線電技術。 UTRA和E-UTRA是通用行動電信系統（UMTS )的部分。 3GPP長期進4匕（LTE)和高級LTE( LTE-A)是使用E-UTRA 的新 UMTS 發行版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、 LTE-A以及GSM在來自名為「第三代夥伴專案」（3GPP ) 的組織的文件中描述。CDMA2000和UMB在來自名為「第 三代夥伴專案2」（3GPP2)的組織的文件中描述。本文中 描述的技術既可被用於以上所提及的系統和無線電技術 以及其他系統和無線電技術。 參照圖1，無線通訊系統100包括基地收發站（BTS ) 14和行動存取終端16( AT)。系統100可支援多個載波（不 同頻率的波形信號）上的操作。多載波發射器能同時在多 個載波上發射經調制信號。每個經調制信號可以是CDMA 信號、TDMA信號、OFDMA信號、SC-FDMA信號等。每 個經調制信號可在不同的載波上發送。 BTS 14可與AT 16無線通訊。BTS 14亦可被稱為存取 點、存取節點（AN)、B節點、進化型B節點（eNB )等。 BTS 14可被配置成經由多個載波與AT 16通訊。BTS 14 可為各别的地理區域（例如，細胞服務區（未圖示））提 供通訊覆蓋。 AT 16可被稱為行動站、行動裝置、使用者裝備（UE) 或用戶單元。AT 16在此處包括蜂巢式電話和無線通訊裝 置，但亦可以包括個人數位助理（PDA )、其他掌上型裝置、 小筆電、筆記型電腦等。 12 201237453 參照圖2,衛星22可與處在城市環境2〇〇中的“Μ益 線通訊。衛星22可以是例如全球定位系統_、全球 導航衛星系統（GL〇NASS)，或伽利略以等全球導航衛 星糸統的-部分。此處，衛星22是具有能夠發射關於Μ Μ 的位置的資訊的發射器的GPS衛星。Ατΐ6包括能夠從衛 星22無線地接收位置資訊的Gps接收器。所傳送的位置 資訊可包括AT 16的估計地理位置。例如，at 16的位置 可以由地理緯度和經度以及視情況選用的大地海拔來指 定。 圆2的ΑΤ 16位於城市環境2〇〇中。⑽定位在城市環 境中類似峽谷的現代街道地形中可能特別不可靠。例如， 高而密集地擠在一起的建築物24會限制對衛星22的觀 察，並且現代建築物24的大反射表面會引起導致錯誤位 置決定的多條傳輸路徑26。受到高度擾亂的Gps位置資 訊會限制城市環境200中们6可用的位置服務（例如， 導航、基於位置的服務、以及興趣點應用）的可用性。 參照圖3，一個示例性的AT 16包括包含處理器3〇、記 憶體32、收發機34、天線36以及相機38的電腦系統。 收發機34被配置成經由天線36與BTS 14進行雙向通訊。 收發機34被配置成例如向BTS 14傳送對參考關鍵點及其 靠近AT 16的估計位置的地理位置的請求，且回應於該請 求而接收多個參考關鍵點和地理位置。在一些實現令，亦 回應於該請求而接收該多個參考關鍵點的描述符。描述符 在下文更詳細地描述。在一些實現中，收發機34被進一 13 201237453 步配置成從圖2的衛星22無線地接收資訊（例如，AT16 的估計位置）。替換地’電腦系統可進一步包括配置成經 由另一天線（未圖示）從衛星22無線地接收資訊的另一 接收器（未圖示）。處理器30較佳為智慧學體裝置，例如， 諸如ARM、INTEL®，或AMD®處理器之類的中央處理單 元（cpu )、微控制器、特殊應用積體電路（ASIC)等。 記憶體32包括隨機存取記憶體（ram)和唯讀記憶體 (ROM)。記憶體32儲存包含指令的電腦可讀、電腦可執 行的軟體代碼33,該等指令被配置成當被執行時使處理器 30執行本文中所描述的各種功能。替換地，軟體33可以 是不能由處理器30直接執行的，而是被配置成當例如被 編譯和執行時使電腦執行所描述的該等功能。相機37、38 和39被配置成擷取影像。在一些實現中，電腦系統包括 用於操取影像的早台相機37或兩台相機37和38。 使用兩個水平角進行位置決定的程序 參照圖12並且亦參照圖卜2和4，決定無線通訊系統 100的AT 16的位置的程序1200包括所示的階段。然而， 程序1200僅是示例性的而不是限定性的。例如，可經由 增加、移除或重新安排各階段來改動程序12〇〇。 在階段1202, AT 16的處理器決定Ατ 16的估計位置。 替換地，AT16的估計位置是由BTS14、衛星22，或無線 通訊系統π)〇的某個其他實體決定的。Ατ 16的估計位置 隨後被傳送至AT 16的收發機。 在階段1204， at16的收發機無線地接收多個參考關鍵 14 201237453 ::每個各别參考關鍵點的地理位置，其中每個地理位置 :靠近AT 16的估計位置的位置。Μ “的收發機無線地 =AT 16的估計位置以作為多個參考關鍵點和地理位置 的明求在一些實現中，AT 16亦無線地接收對該多個參 考關鍵點的描述符。在其他實現中，AT 16計算出所收到 的多個參考關鍵點的描述符。 在電腦視覺中，關鍵點是影像中的特性點（例如物件 的拐角或中心、影像中的斑點及其他），給定物件的關鍵 點可以在從不同距離和肖度獲取到㈣像巾被辨識出。影 像中圍繞關鍵點的小片塊被稱為特徵。經由對特徵進行處 理，可以獲得關鍵點的描述符（例如，數位簽章或簡檔 電腦視覺中有許多演算法用來計算影像中關㈣的描述 符，包括尺度不變特徵變換（SIFT)和加速穩健特徵 (SURF)。 參照圖4, AT 16包括影像擷取模組42、關鍵點識别及 搜尋模組44、幾何認證模組46和位置計算模組48。影像 揭取模組42被配置成例如使用圖3的相機37、38和39 來擷取影像。AT 16的相機可擷取一幅或多個影像。較佳 參照圖8-11，由AT 16上呈類似扇形圖案佈置的多台相機 (例如’相機37、38和39)擷取多個影像。影像擷取模 組42亦被配置成將多個影像組合為合成影像。例如影 像擷取模組42可建立具有至少80°的有效水平視角的合成 影像，該至少80°的有效水平視角大於來自AT 16相機的 個別影像的各別水平視角。圖3的處理器3〇可執行將影 15 201237453 像組合為合成影像的功能。 在圖12的階段1206，AT16的處理器在ati6操取的影 像内識别多個影像關鍵點。可以在該多個影像内或者在該 合成影像内識别多個影後關μ ^ 务像關鍵點。圖4的關鍵點識别及搜 尋模組被配置成從賴取影像識别該多個影像關鍵點並 好個收到參考關鍵點（例如，從具有多個參考關鍵點的 月單）搜尋該等所識别影像關鍵點景彡像關鍵點可被識别 為自然地理物件（例如’山脈、岩石、樹、小山）和人造 對象（例如，大樓、雕像、橋、通訊塔）的一部分。類似 地，參考關鍵點可能先前已經在參考影像中被識别為自然 地理物件或人造物件（在本文稱為參考對象）的一部分。 在AT 16處接收參考關鍵點連同其已知地理位置（例如， 作為緯度和經度或大地座標）。例如，參考關鍵點可作為 參考關鍵點的實體描述符被接收。關鍵點識别及搜尋模組 44可使用本領域已知的技術來執行影像關鍵點識别或辨 識功能。可例如使用SIFT或SURF來計算所識别的相機影 像關鍵點的描述符。 關鍵點識别及搜尋模組44的搜尋功能可包括將所擷取 影像中所識别影像關鍵點的計算出的描述符與收到參考 關鍵點的描述符相比較以尋找一或多個可能的關鍵點對 應關係。關鍵點對應關係是包括一個參考關鍵點和一個影 像關鍵點的關鍵點對，其中該些關鍵點根據描述符相似性 (例如’使用相似性臨限值）進行匹配。在一些實現中， 關鍵點識别及搜尋模組44替換地或者另外地配置成搜尋 16 201237453 所識别影像關鍵點以尋找收到的參考關鍵點。亦是替換 地，BTS 14或無線通訊系統1〇〇的某個其他實體決定參考 . _鍵點與影像關鍵點之間的對應關係，並且關於該對應關 ^ 係的資訊被傳送給AT 16的收發機。 單單在搜尋功能中找到的關鍵點對應關係亦不能確保 已經偵測到物件，因為AT 16擷取的影像中的特徵可能與 不止一幅參考影像中的許多特徵相類似。為了決定已經偵 測到物件，需要在影像關鍵點與參考物件的參考關鍵點之 間有臨限數目個（例如，至少1〇或12個）不僅滿足描述 符相似性而且滿足幾何約束的關键點對應關係。假設在AT 16擷取的影像中存在參考物件，則可以認為AT 16所擷取 的該影像與各别的參考影像提供了同一物件的兩個視 角。可以嘗試該兩個視角之間被稱之為單應性的映射，其 中該映射將參考關鍵點變換至AT 16所擷取的影像。經由 單應性獲得參考關鍵點被映射在AT 16所擷取的影像中的 位置。若來自一關鍵點對應關係的參考關鍵點的映射位置 靠近來自同一關鍵點對應關係的影像關鍵點的位置則可 以決定該關鍵點對應關通過幾何認證。若通過幾何認證的 關鍵點對應關係的數目大於某個臨限值（例如，1〇或12 ), 則可以較高置信度認為已經在相機影像中偵測到參考物 件。有許多演算法使用精密的最佳化方法來估計單應性。 作為偵測程序的結果，可以決定在相機影像中偵測到一個 以上的參考物件。 在對檢出物件進行幾何認證後，在圖12的階段1208， 17 201237453 AT 16的處理器選擇至少三個通過了幾何認證的參考關鍵 點。從被決定為既滿足描述符相似性又滿足幾何約束的關 鍵點對應關係中選擇參考關鍵點是一種用於決定該些參 考關鍵點對應於AT 16所擷取的影像内的各别影像關鍵點 的技術。所選參考關鍵點可能屬於單個或多個檢出參考物 件。無論何種情形，皆需要知道所選參考關鍵點的地理位 置。此外，從AT 16的觀點來看，所選參考關鍵點需要跨 越足夠的角度。 在圖12的階段 計位置（例如’從圖GPS衛星22接收的估計位置） 更準確的精細位置。AT 16的處理器使用各别第—對和第 二對所決定關鍵點的地理位置之間的第一和第二水平角 來計算該精細位置。該等第—對和第二對可具有公共的所 決定關鍵點圖5中所示，其中第-和第二水平角是相 :的。該精細位置亦可使用如圖17中所示並在下文進一 步詳細描述的非相鄰的第一和 w ^ _ —水平角來計算。圖4的 1十算模組48被配置成基於與由幾何認證模粗46決〜 的所識别影像㈣點相對應的參”鍵 、疋 精細位置。 ”采彳异AT 1 6的 階段121G處AT16的精細位 每個階段可_ 4的位置 1數個階段來計算， 定與-對所決定關鍵點相對應執订。首先’决 的水平角。下文參照圓6描 識别影像關鍵點之間 對與第-對和第二對所決定關鍵點13圖示此程序，可奸 肀的每一對相對應的 18 201237453 所識别影像關鍵點執行該程序。 ^具-人，使用所決定關鍵點 的已知地理位置和對應的所 . 』π項則衫像關鍵點之間的所決 定水平角來計算位置圓的中心和半徑平方。下文參照圖； 描述的圖Μ ®示此料，可分別針對第—和第二水平角 所定義的兩個位置圓中的每個位置圓執行該程序。第三 經由求解該兩個位置圓的交集來決定ΑΤΐ6的精細位 包括使用s十异出的中心和丰柄來定兹 々干枉來疋義該兩個位置圓中的 每個位置圓的方程。下文參昭圄 •'又麥照圖5描述的圖15圖示此程 序。圖3的處理$ 30可執行位置計算模组48 &一或多個 功能。 較佳地，AT 16的處理器選擇第一對和第二肖中的每— 對的所決定關鍵點以提供最大的組合水平角，並且使得第 一和第二水平角中的每一者介於3〇。至12〇。之間。替換地， AT 16的處理器經由選擇導致以最高準確度決定的水平角 的所決定關鍵點來選擇第一對和第二對中每一對的所決 定關鍵點。 AT 16的收發機亦無線地接收附加參考關鍵點和每一各 别附加參考關鍵點的附加地理位置。每個附加地理位置是 靠近AT 16的所估計將來位置的位置。AT 16的處理器亦 追蹤AT 16的運動以估計AT 16的將來位置。替換地，BTS 14、衛星22，或無線通訊系統1〇〇的某個其他實體追縱 AT 16的運動以估計AT 16的將來位置。該運動追蹤可使 用本領域已知的技術來執行。 AT 16的使用者可選擇決定使用水平角進行位置決定， 19 201237453 例如經由使用Ατ 16顯示器的圖形使用者介面中的功能表 選項來啟動此功能性。若使用者選擇決定不採取此位置決 定方法，則將對AT 16執行其他位置決定方法。在一些實 現中，右在AT 1 6上啟動了使用水平角的位置決定，則Ατ 16的處理器嘗試識别AT 16所擷取的每幅影像内的多個影 像關鍵點。在一些實現中，AT 16的處理器辨識所識别影 像關鍵點在相繼影像内的位置的微小變化，並基於該等變 化來估計AT 16的移動。 在一些實現中，BTS 14或無線通訊系統1〇〇的某個其他 實體決定參考關鍵點與影像關鍵點之間的對應關係，執行 用於決定AT 16的精細位置的計算，並將關於該精細位置 的資訊傳送給AT 16的收發機。例如，ΑΤ Ιό所擷取的影 像可經由AT 16的收發機傳送給BTS 14。BTS 14隨後可 識别該等影像内的多個影像關鍵點以決定砑識别影像關 鍵點與已知參考關鍵點之間的對應關係。替換地，Ατ 16 的處理器可識别該等影像内的影像關鍵點，並且AT 16的 收發機可將所識别影像關鍵點（例如，作為影像關鍵點的 實體描述）傳送給BTS 14以決定所識别影像關鍵點與已 知參考關鍵點之間的對應關係。 使用兩個水平角的位置決定 在導航中’位置線或位置的線被定義為在其處給定參數 具有怪定值的點集。用於構造位置線的參數包括方位、至 物件的距離、物件間的角度、天體海拔等等。為了決定位 置’需要至少兩條位置線的交集，其中該交集被認為是觀 20 201237453 祭者的位置。 參照圓5 ’可使用具有對應的位置圓5〇和52的物件A、 B，以及物件B、C之間的兩個水平角α丨和心來決定觀察 者（例如，圖i的AT 16)的位置Ρ。在圖5的實例中， 個夂平角α 1和α2是相鄰的，但此對於位置決定不是必 ，的，如在下文參照圖描述的。位置圓是在其處以值 角（亦即，水平角）觀看到連接兩個物件的線段的點集。 在圖5中，位置圓50是基於物件八和Β之間的水平角〜 +的位置線。根據平面幾何學知道，内接在圓周5〇中的對 者物件Α和Β之間的弦的所有的角皆是相等的(角度。丨)。 位置圓52是基於物件…之間的水平角〜的位置線， 並且具有對著弦BC的所有内接角相等（角度a。這一相 同屬性。兩個位置圓5〇和52在兩點處一觀察者的位置 Ρ和對象Β的位置（亦即，兩個水平角〜和以公共的對 )相乂。圖5圖不對著弦的、具有位於位置圓50和 。者：較大圓弧上的頂點的内接角。此種角小於或等於 9〇對者同-弦的、具有位於較小圓弧上的頂點的角大於 或等於90 ’且可同樣很好地在本文描述的方法中使用。 為了決定圖1的無線通訊系統1〇〇中AT 16的位置ρ， 圖5中的物件a、b釦 和c表不屬於在由相機37、38和39 擁取的影像中檢出的 ^ ^ 出的—或多個參考物件的參考關鍵點的 地理位置。 第一對所識别影像關鍵點（亦即，圓5中的物件A和B) ’的K平角αι和第二對所識别影像關鍵點（亦即，圖5 21 201237453 中的物件B和C )之間的水平角α2可以直接從相機37、 38和39所擷取的一幅或多個影像來測得/決定。該等第一 對和第二對共用一個且僅—個所識别影像關鍵點（此處為 物件Β)’所決定關鍵點當中的一個所決定關鍵點對應於該 所識别影像關鍵點。 決定所識别影像關鍵點之間的水平角 參照圖6並且亦參照圖5和13，圖示表示由相機37擷 取的影像内的檢出物件的關鍵點的兩個點Α和β的透視 圖。出於引用方便，圖6和π的描述涉及圖3的相機37, 但該等描述適用於圖3中的任何相機37、38和39。點〇 表不對應於相機37的取景孔的觀察者位置。相機37的投 影面60位於距相機取景孔〇焦距，處。在投影面6〇上建 立影像62。點A和B的影像a,和B，是射線〇A和〇B在 其處穿透投影面60的影像點。水平角θ (亦即，角A〇B ) 疋從相機取景孔所處的觀察者位置〇觀看點八和B的角 度。角AOB等於角Αι〇Β，，以使得關於相機影像62上的 點A’和B’的位置的知識足以決定該角度 參照圖13並且亦參照圖6，決定與所決定關鍵點對相對 應的所識别衫像關鍵點之間的水平角的程序〗3包括圖 不的階段。然❿’程序13〇〇€是示例性的而不是限定性 的例如，可經由增加、移除或重新安排各階段來改動程 序 1300 〇 在階& 13 02 ’ AT 16的處理器對包括影像點八,和B，的相 機影像62定義局部三維座標系，影像點A'和B，是點A和 22 201237453 B在投影面60上的投影。在圖6中，向相機影像62附上 局部三維笛卡爾座標系。該座標系的原點是點〇，，即相機 取景孔〇沿垂直於投影面6〇的線在投影面60上的投影。 該點被稱為投影的主點，並且在此座標系中具有座標（〇,〇 〇 ) ° X轴指向相機影像62的右方，y轴指向上方，而z輪 垂直於投影面60並指向相機取景孔〇。 在階段1304, AT 16的處理器決定影像點八’和B，以及相 機取景孔Ο在該局部三維座標系中的座標。對於數位相 機’方便的長度單位為圖元’並且料62上所有點的座 標皆可以按圖元來衡量和表達。例如，Ατ 16的處理器 可決定A·和B，兩點在影像62上的位置，並使用影像以的 已知圖元解析度來計算·點八.和B，的以圖元計的影像座 標。相機37的焦距/亦是以圖元來衡量的，其值是在相機 3 7的校準期間決定的。 若點A,具有影像座標（〜，〜），則點A,在該局部三維 座標系中的座標為（⑽A,，0)，因為點A,位於Z座標為〇 的投影面60中。類似地，點B丨的影 〜像座標（xB.，3；B.)在該 局部三維座標系中具有座標（Χβ,， 8,〇)。位於2軸上的點 〇具有座標（〇, 〇，/)。 定由相機取景孔0與影 邊長。經由A'、B，和〇 在階段1306 ’AT 16的處理器決 像點A'和B'形成的三角形ΑΌΒ'的 的座標，可以決定三角形ΑΌΒ,的泣e 的邊長。對於長度 (OB’）、卜長度（ΟΑ，）以及長产 仗度（A’B，），長度方程在 進行點座標替換後為： 23 201237453 簡化為 a = 7(½^¾)2 + {yB. -y〇)2 + {z^〇f (1) [A~~~^^yA~y〇) +^~^〇)簡化為 2) :V(x/· - χΒ·)2+(^. - yB·)2 + (z^^f 3) 簡化為 在階段1308，AT 16的處理器使用三角形A,〇B|的邊長 決定影像點A’和B’（表示所識别影像關鍵點的點a和b 的投影）之間的水平角θ。水平角^等於對應於所決定關 鍵點對的所識别影像關鍵點之間的水平角。根據平面幾何 法’餘弦定律提供角度θ的方程： Θ = arccos a2 +b2 - c2 —2ab」 (4) 因此，為了決定圖5中第一對所識别影像關鍵點（亦即， 對應於物件A和B)之間的水平角αι，可使用影像點A, 和Β’以及相機取景孔〇的所決定三維座標來計算方程（〇 到⑷的解。類似地，為了決定圖5中第二對所識别影 像關鍵點（亦即，對應於物件Β和c)之間的水平角以/ 影像點Β’和C’以及相機取景孔〇的三維座標可以被決定並 被用作方程（1)到（4)中的座標。 、疋 若對應於圖5中的物件八和c的影像關鍵點是在们6 所摘取的不同影像中識别㈣，制於決定水平角h的影 像點Β’和相機取景孔〇的三維座標可以盥 -、叩π厌疋水平角 Α的三維座標不同。例如，若相機37擷取帶有對應於對 24 201237453 象A和B的所識别影像關鍵點的第一影像，而相機38擷 取帶有對應於對象B和c的所識别影像關鍵點的第二影 像’則每幅影像將具有從每台各别相機的取景孔所處的觀 察者位置〇看到的物件B的不同透視圖。相機37和38的 焦距/上的差異將導致每台相機的點◎的不同的三維座 標。 再次參照圖5 ’位置圓5〇的中心〇ι是關於線段ab以 角度900-(^繪出的兩條直線的交點。類似地，位置圓52 的中心〇2是關於線段Bc以角度90〇_α2繪出的兩條直線的 父點。位置圓50和52的半徑分別為ri即線段〇ia和〇 即線段〇2B。 下文參照圖7和14描述對位置圓的中心的計算，圖7 和14圖示使用所決定關鍵點的已知地理位置和對應的所 識别影像關鍵點之間使用圖13的程序13〇〇決定的水平角 來計算該中心。所決定關鍵點的地理位置可以使用地理緯 度和經度來表達，並被用作對應的所識别影像關鍵點的地 理位置（亦即’圖5的對象a、B和C的地理位置）。使用 、’年度和經度的地理座標系是球座標系而非笛卡爾座標 系。對於地球表面上的較小的區域，可以引入為笛卡爾座 標系的局部水平座標系以簡化計算。下文描述的圖^ 6圖 示用於構造局部水平座標系的程序1600。 參“、、圖15並且亦參照圖5，經由求解兩個位置圓的交集 、疋AT16的位置的程序15〇〇包括圖示的階段。然而， 程序1500僅是示例性的而不是限定性的❶例如，可經由 25 201237453 增加、移除或重新安排各階段來改動程序15〇〇。 在階段⑽，AT 16的處理器計算兩個位置圓中的每個 位置圓的半徑平方。該計算使用所決定關鍵點的已知地理 位置作為對_的所識别影像關鍵點的地理位置。對於圖5 的位置圓50和52，使用中心〇丨和A的地理位置（ά ) 和（\，化）、以及三個物件A、B和c (亦即，對應於所 識别影像關鍵點）的地理位置（“，>^)、（4，^)和（々， 少c)’位置圓50和Μ的半徑平方屮和v可分別被計算 為： r>2=(^-^,)i + U-^)2 ( 5) r2={xB-x〇1)2 + {yB-y〇i)2 (6) 在該等計算中使用的地理位置是例如使用圖16的程序 1600從地理緯度和經度轉換得到的局部水平笛卡爾座標 系中的X和y座標。 在階段1504, AT 16的處理器使用各别的半徑平方和中 心的地理位置來定義每個位置圓的方程。圖5的位置圓Μ 和52的方程分別為： {^-ή2+{y〇ry)2 = ( 7) (、-:)+(少。2-少)2=r22 (8) 在階段1506, AT 16的處理器經由共同求解該兩個位置 圓的方程以計算交集的方式來決定AT16的位置（例如， 精細位置）。針對x和y值對方程（7)和（8)進行共同 求解產生兩個交點：物件B的地理位置（jcbjb)和在 處的AT 16的位置。點p是此種位置，即從該位置以水平 26 201237453 角h觀看線段AB和以水平角α2 _看線段BC。對於此位 置決定技術，物件A、B和C以及位置p不能皆位於同一 ffl上。 地理位置向局部水平座標_座標的轉換 如上所述’圖1的AT 16接收多個參考關鍵點（例如， 作為多個參考關鍵點的實體描述）以及各個參考關鍵點的 地理位置。較佳地，每個地理位置是靠近AT 16的估計位 置的位置。可以例如使用GPS、A-GPS，或基於細胞服務 區的定位方法來估計AT 16的位置。 圖1的無線通訊系統100將覆蓋區的參考關鍵點和地理 位置儲存在關聯式資料庫或其他資訊健存庫中。可以在 資料庫或儲存庫中積累、儲存、編索引以及取得參考關鍵 點及其地理位置以及視情況選用的該等參考關鍵點的描 述符。可以例如回應於AT 16對地理位置靠近AT i 6的估 計位置的參考關鍵點的請求來取得並向AT 16傳送多個參 考關鍵點及其各别地理位置。來自AT 16的請求較佳包括 該估計位置。BTS 14的伺服器或另一元件，或無線通訊系 統1〇〇的不同實體（未圖示）可經由取得和傳送所請求的 參考關鍵點和地理位置以及視情況選用的該等參考關鍵 點的描述符來回應來自AT 16的該請求。在一些實現中， 無需接收對參考關鍵點的請求，BTS 14以規律或不規律的 時間表向其覆蓋區中的ΑΤ 16傳送參考關鍵點及其地理位 置，其中發送給特定AT 16的參考關鍵點具有靠近該at 16 的估計位置的地理位置。 . 27 201237453 们6接收到的參考關鍵料地理位置可以作為地理蜂 度和經度提供。被決定為對應於所識别影像關鍵點的來考 關鍵點的地理位置可被用作對應的所識别影像關鍵點的 地理位置。地理緯度和經度被轉換為局部水平笛卡爾座標 系座標。 $ 參照圖16並且亦參照圖5,將地理緯度和經度轉換成局 部水平座標系座標的料職包括圖示的階段。然而， 程序16(H)僅是示例性的而不是限定性的。例如，可經由 增加、移除或重新安排各階段來改動程序16〇〇。 在階段1602, AT 16的處理器為要轉換其地理位置的物 件（例如’關鍵點或特徵）定義局部水平座標系。定義局 部，平座標系包括為該座標系選擇原點。平面笛卡爾座標 系是由其原點以及正交的χ軸和y軸來定義的。出於導航 目的，地球表面上位於興趣區域中的任何點皆可被選作 原點，並被用於定義該局部水平座標系的水平面。例如， P。可被選為AT 16的估計位置或選為㈣參考關鍵點的地 理位置。在局部水平座標系中…軸定義為指向東而y 軸指向北是方便的。 對於物件A、B和C(例如，與對應於定義兩個水平角 的所決定關鍵點的所識别影像關鍵點相對應），地理位置 的座標為（拳屋Α，._α)、（聲屢b，.HB)、（華度c，，經 的原點具有地理位置座標（緯度巧，經度^。如在 圖5中所示’物件之間的水平角為…，且物w 和C之間的水平角為α2。 28 201237453 在Ps & 1 604，AT 1 6的處理器計算每個物件關於所選原 點的緯度和經度增量。在定義了局部水平座標系後，水平 面中的物件A、3和C的座標可以關於其軸來表達❶物件 A的緯度和經度增量為關於原點p〇計算出的： △緯度z =緯度广緯度& △經度广經度r經度枚 （9 ) 可為點B和C編寫等效的方程以計算&单彦b、△經彦b、△ 礞彦c和△經屋c。 在階段1606，AT 16的處理器將每個物件的緯度和經度 增量轉換成局部水平座標系中的座標。該等緯度和經度增 量被轉換成所希望的長度單位。例如，以度數計的緯度和 經度增量可以被轉換成公尺。一度有6〇分弧度/ 一海裡 被定義為子午線上緯度的一分弧度。一海裡等於1852公 尺。對以度數計的緯度增量，度數差被乘以每度6〇分弧 度以得到海裡差。緯度的海裡差隨後被乘以每海裡1 8 5 2 公尺。將以度數計的緯度增量△擘彦a轉換成以公尺計的y 座標的方程為： h = A 緯度 β 60x1852 ( 10) 並且對點B和C使用等效方程以分別計算外和少c。 對以度數計的經度增量，度數差亦被乘以每度6〇分弧 度以及每海裡1852公尺。然而，經度增量另外亦被乘以 該位置的平均緯度的餘弦。使用此附加乘法因數是因為黃 緯圈的圓並不是地球球體的大圓，並且其半徑與該位置的 ”年度的餘弦成比例。將以度數計的經度增量A .經度A轉換 成以公尺計的X座標的方程為： 29 201237453 〜=△經度^60xl852xcos(緯度乎均) (u ) 並且對點B和C使用等效方程以分別計算q和〜。實務 上，一般不計算點A和P〇之間的平均緯度，而在方C程（U) 中使用點P0的緯度的餘弦，因為所有的.興趣點皆在僅數百 公尺的範圍内。此範圍内緯度的餘弦的差異皆可忽略不 計。相應地，平均緯度可被近似為區域中任意點（例如， 原點P〇)的緯度。 對點A應用方程（1〇)和（11)並對點6和c應用等效 方程產生物件A、B和C在局部水平座標系中以公尺計的 x、y座標：（XA，少A)，Ub，少B)和（々，外）。該等座標被 用於參照圖5和15對方程（5) * (6)的計算以及用於 參照圖…4對方程（13)、（16)、（19) (24)的計算。 ；^ 計算位詈圓的中》、> 參照圖7’由物件MB之間的水平“定義的單個位 置圓7〇的方程可由中心點0和半捏，來定義。可針對圖5 =兩個位置圓料52巾的每—者執行訂料以分別定 義該兩個位置圓5〇和52的方程⑺和⑴。隨後可經 由聯合求解方程⑺#⑴尋找交集來計算们6在圖 5的點Ρ處的位置。 以怪定角度（亦即，水平角α)觀看線段ΑΒ的點集是 位置圓其中線段ΑΒ是該圓的弦。為了決定圖ι的益 線通訊系統_中ΑΤ16的位置ρ，物件ΑΗ是與在Μ W例如’圖3的相機37、38和39)揭取的一個或多個 30 201237453 影像中所識别的兩個影像關鍵點相對應的檢出物件。對於 該兩個所識别影像關鍵點中的每一者，如上所述收到的 參考關鍵點被決定為與所識别影像關鍵點相對應。所決定 關鍵點的地理位置被用作對應的所識别影像關鍵點的地 理位置（亦即，各别對象八和B的地理位置）。如上所述， 可以定義局部水平座標系，並且該等地理位置可以從緯度 和經度度數被轉換成以公尺計的x、y座標以用於之後的 位置圓中心的計算。 所識别影像關鍵點（亦即，對應於物件A和B)之間的 水平角α可以直接從相機37、38和39所擷取的影像測得， 如上文參照圖6和13所述。量測水平角α僅提供其量值。 水平角《可被假定為正並且可被加上或減去，如下文所述。 當從中心Ο的角度來看時，物件Α相對於位置圓7〇在 物件B的左邊。從AT 16的角度，若對應於物件A的所識 别影像關鍵點在對應於物件B的所識别影像闞鍵點的左 邊’則此為要定義的正確的位置圓。亦可能定義不應被用 於此位置決定的第二位置圓（未圖示），在該第二位置圓 處亦是以怪定的水平角觀看線段AB。此第二位置圓將關 於線段AB與位置圓70對稱。亦即，此第二位置圓將在線 段AB的另-側。然而’當從此第二對稱位置圓的中心觀 看時’物件B將在物件A的左邊。決定所在位置以怪定水 平角α觀看線段AB的位置圓70的正確的中心和半徑涉及 小心應用符號法則以求解關”的中心及各别位置圓的 模糊性。 31 201237453 角产的析幾何中直線的斜率被定義為直線與x軸相交的 :料77纟右手笛卡爾座標系中’直線的傾斜角是在 方向上從x軸正向測得的，且取值自0。到180。。此 =皮認為是正的。在圖7中，角度r…分別是直 線二OA和OB的傾斜角，並且弧線顯示其正向。 為了定義位置圓70的方程，計算中心、〇和半# r。位置 圓70的中心〇是直線〇A和直線〇b的交點。對於位置圓 7〇’半是線段〇A。由於直線〇人和〇b穿過具有已知 座標的物件A和B’因而可在計算該等直線的斜率之後定 義其方程。 圖7中的三角形〇AB是等腰三角形，因為其邊〇八和 OB疋圓的半；^從而是相等的。相應地角〇AB和⑽a 亦是相等的。根據平面幾何，對著弦AB的内接角（亦即， 水平角α)的值等於對著相同的弦AB的中心角（亦即， 圖中的中〜肖ΑΟΒ = β)的一半。亦即，α =召/2。在每 個三角形中，所有的内角和為18〇。。基於三角形〇αβ的 該等特性，半徑r與線段ΑΒ之間的角ΟΑΒ和〇ΒΑ的方 程可被寫為： ZOAB = ZOB A = (180° - /?)/2 = 90° - « (12) 如圖7中所示。直線〇Α和直線〇Β關於線段ΑΒι 傾斜。 參照圖14並且亦參照圖7，計算位置圓的中心和半徑平 方的程序1400包括圖示的階段。該計算使用所識别影像 關鍵點之間的水平角和被決定為對應於所識别影像關鍵 32 201237453 點的關鍵點的已知地理位置。可針對圖5中分別由水平角 〜和^定義的位置圓50和52中的每—者執行程序ι4〇〇。 然而’程序1400僅是示例性的而不是限定性的。例如， 可經由增加、移除或重新安排各階段來改動程序14〇〇。 在階段1402，AT 1 6的處理器計算與所識别影像關鍵點 A和B相對應的物件人和B之間的直線AB與局部水平座 標系中的X轴形成的傾斜角。該局部水平座標系是由用於 轉換所識别影像關鍵點的地理位置的所選原點定義的 座標系。直線AB的斜率mAB的方程為： mAB = {yB-yA)/{H~xA) 广 η、 且角γ的方程為： (14) γ = arctan(/w 仙） 該角是直線AB與X軸形成的傾斜角。在右手笛卡爾座標 系中’直線的傾斜角取值自〇。到i 8〇。。若計算出的傾斜角 γ、φ或ψ中的任何一者是負的，則可以經由加上18〇。將該 角轉換成0。到180。之間的正值。若計算出的傾斜角丫、φ 或Ψ中的任何一者大於180。，則可以經由減去18〇。將該角 轉換成0°到180°之間的正值。 在階段1404 ’ AT 16的處理器決定中心〇與物件a之間 的直線OA的方程，包括計算直線〇A與局部水平座標系 中的X轴形成的傾斜角。直線〇A相對於乂軸的角度中是 角度γ與線段AB和直線〇A之間的角度9〇〇_α的算術和。 在圖7的參照系中，直線0Α可被看作直線ΑΒ相對於物 件Α旋轉90。-«。由於物件Β在物件a的右邊，所以該旋 33 201237453 轉為順時針旋轉，嚴且在右手笛卡爾座標系中為負。相應 地’角度φ的方程為： φ = γ-{9^-〇) ( 15) 該角是直線ΟΑ與X軸形成的傾斜角。可對計算出的傾斜 角Φ進行校正（亦即，±180。）以確保其是〇〇到18〇〇之間 的正值。 計算出了物件Α的x、y座標以及傾斜角φ，直線〇Α的 方程可被決定為： y=m〇A*{x-xA)+yA (16) 其中斜率m〇A是直線〇A的傾斜角φ的正切： m0A=tm(φ) (⑺ 並且（xA，JA)是對象Α的座標，例如從以度計的維度和 經度座標轉換得到的以公尺計的座標。
。相應 地，角度ψ的方程為： ^ = / + (90°-α) (18) 該角是直線03與父轴 角Ψ進行校正（亦即， Χ軸形成的傾斜角。可對計算出的傾斜 即，±180。）以確保其是〇。到18〇。之間 34 201237453 的正值。 冲异出了物件B的X、y座標以及傾斜角少，直線OB的 方程可被決定為： y=mOB*(x-xB)+yB ( i9) 其中斜率w〇B是直線OB的傾斜角ψ的正切： wOB =tan(^) (20) 並且（xB，)是對象B的座標，例如從以度計的維度和 經度座標轉換得到的以公尺計的座標。 在階段1408 ’ AT 16的處理器經由聯合求解直線〇A和 OB的方程以計算交集來計算位置圓的中心聯合求解方 程（16)和（19)的X和y值產生交叉點，即中心〇。方 程（16)和（19)可被寫為具有兩個未知數（亦即，X和 y)的一對方程： (21) (22)
m〇A*x-y = mOA*xA-yA
m〇B*x~y = mOB*xB-yB 該對方程的解提供直線〇A和OB的交叉點（即中心〇) 的座標U〇,少〇 )。方程（2丨）和（22 )可寫成矩陣形式A*x=b， 其中： A = m〇A "I" γ = X κ — 'm〇A*xA-yA .m〇B Λ. 9 义 D — > (23) 並且可使用克拉默法則來得到解。座標（〜，少〇)是相對於 局部水平座標系的所選原點pG以公尺計的。 在階段1410，AT 16的處理器計算位置圓的半徑平方 。中心〇的所計算座標（JC〇, ；；〇)和物件A的座標可被 35 201237453 用於計算位置圓70的半徑平方r2 : (24) 其中方程（24)採用與分別關於圖5 Τ的位置圓50和52 的方程（5)和（6)相同的形式。位詈 _置圓7〇的方程隨後 可被定義為： (x〇~x)2+(y〇-yy=r2 ( 25) 其中方程（25 )採用與分別關於圖5中 M 0干的位置圓50和52 的方程（7)和（8)相同的形式。 計算方程（12)到（24)以決定中心 Τ。點〇的座標和半徑 平方广從而定義圖7的位置圓7〇的方 〜万程（25 )可以針對 圖5的兩個位置圓50和52中的每一者進行。隨後可以求 解該兩個位置目50和52的方程（亦即，方程（7)和（8)) 以決定點P處的所需交又點（即AT 16的位置），如上文 參照圖5和15所述。 在存在雜訊量測的情況下’此位置決定技術的準確度取 決於測得的水平角0 α2的大小，水平角〜和&的大小 會影響位置圓50和52相交的角度。此交又角越接近％。， 位置越準確。一般而言，以範圍從3〇。到12〇。的角度交叉 的位置線提供合理準確的位置。交叉角介於3〇。到12〇。之 間的需求轉變為水平角（^和h介於範圍3〇。到12〇。的需 求。對於在此範圍之外的角度，位置的不確定性在存在雜 訊和量測誤差的情況下迅速增長。 儘管三個點足以使用水平角來決定觀察者的位置，但是 可以利用單幅相機影像提供數百個關鍵點之事實。可使用 36 201237453 每一個關鍵點三元組，只要相關聯物件的地理位置是已知 的並且所跨越的角度足夠寬即可。所描述的位置決定技術 在計算上非常低廉。可以選擇不止一個三元組而是多個三 元組，並且位置決定可使用所有被選擇的三元組。例如， 可選擇三個點序列{Ai}、{Bi}、{Ci} (i = 1，…η)，其中η 是三元組的數目。可針對每個三元組決定對應的位置序列 Pi。作為最終精細位置，可經由計算該序列的平均緯度和 平均經度來決定所有位置Pi的平均： η 緯度，=冬緯度f 經度/ =玄經度, (26 ) 1=1 /=1 其中（摩及f，·經及f )是最終精細位置p的地理座標且（緯 度i，經彦i)是位置Pi的地理座標。一般而言，數目η越 大，所決定的位置越準確。為了改善穩健性，若序列長度 足夠大，則可以從位置序列Pi中丟棄離群值。為此有很多 做法例如’在簡單情形_，若η大於5，則可以從序列 吾棄最j和最大緯度以及最小和最大經度（例如，經由 在Ί"鼻异術平均以獲得最終精細位置ρ時將其排除在外）。 具有多台相機的存取終端的有效水平視角 除了向顯示器提供實況視訊串流外，圖3的ΑΤ 16的相 機37可用作位置決定的工具’從而使得能在AT 16上應用 導航技術。些導航技術的準確度取決於導航裝置（在此 為相機38)所能測得的角度的大小。 仃動裝置上使用的典型相機具有約45。的水平視角。同 里測兩個Bit鄰的水平角的、使用水平角的位置決定的準 37 201237453 確度取決於所測水平角的大小，並且一般希望每個水平角 大於30。。除了特殊情形，具有45。水平視角的相機不足以 使用此技術獲得可靠位置，因為該相機不能測得兩個毗鄰 的各自至少30。的角。相機的水平視角對於導航而言是一 重要參數，並且不應將其與較大並且通常在相機製造商規 格中使用的對角線視角相混淆。 克服標準相機的角度限制以便用於導航的可能解決方 案是使用廣角相機或魚眼相機。典型的廣角相機具有約 60。的水平視角，若使用經由水平角進行之位置決定則該 水平視角在大多數情況下仍然太窄而不能提供準確位 置。廣角相機比標準相機更貴，同時廣角鏡頭引入了明顯 的崎變’從而需要仔細的校準和補償。典型的魚眼相機可 具有110。或更大的水平視角，但會非常昂貴。而且，即使 使用非常昂貴的校準和補償技術亦不能完全消除魚眼鏡 頭引入的畸變。 以類似扇形的配置在AT 16上安裝兩台或更多台標準相 機且各台相機的水平視角之間具有略微重疊（例如，從 到10°)有效地增加了聯合視角，而不需要昂貴的元件， 亦不引入較大畸變。在此鄰相機的水平視角之間保持較小 重疊起到兩個作用：對距離兩台相機的主軸最遠的點（該 等點是透鏡引入最大徑向崎變的區域）上的資訊的重複了 以及將來自多台相機的多個影像組合成裝置顯示器上的 單幅全景的能力，這亦能改善使用者體驗。 參照圖8和圖9’在AT16上安裝了兩台標準相機37和 38 201237453 38。相機37和38是各自具有45。水平視角8〇的標準相機。 ^種配置的有效水平視角可以約為80。到85。。此種配置在 更多場合下相比於使用單台標準相機或單台廣角相機提 供使用水平角的可靠位置決定。儘管使用相對低廉的相 機仁疋光學系統的有效視角得到提升。而且，具有適度 水平視角的標準相機具有較小的鏡頭畸變，從而只需要低 成本的補償方法。 參照圖10和圖π，在AT 16上安裝了三台標準相機37、 38和39。相機37、38和39是各自具有45。水平視角8〇 的標準相機。此種配置的有效水平視角可以約為115。到 125° °此種配置在更多場合下相比於使用單台魚眼相機以 及在明顯更多場合下相比於使用兩台標準相機提供使用 水平角的可靠位置決定。除了使用水平角的位置決定，經 由此種寬度的有效水平視角進行其他導航方法亦是可能 的0 此處，相機37和38是灰度相機，而相機39是彩色相 機，其各自具有45。水平視角80。相機37、38和39以類 似扇形的配置安裝在AT 1 6上，且在個別水平視角之間具 有略微重疊。單台彩色相機39可作為中央相機而用於導 航和顯示兩者，而兩台灰度相機37和38可作為周邊相機 而僅用於導航。此種配置比使用三台標準彩色相機的配置 更為便宜並且消耗更少電力。替換地，使用三台標準彩色 相機的配置提供將來自多台相機的多個彩色影像組合成 裝置顯示器上的單幅彩色全景的能力，這可以改善使用者 39 201237453 體驗。 朴圖8和U)中在Ατ 16上安裝多台低廉標準相機的配置顯 者增大了光學系統的有效水平視角，並且使得能在们6 上實現高效而強大的位置決定技術。該等技術被公式化成 具有存在的閉形解析解的二維幾何問題，該閉形解析解可 容易地經由繪圖來圖形化求解或者直接經由解方程來求 解。因此’相比於使用反覆運算數值法求解非線性三維問 題的使用電腦視覺技術的位置決定的計算成本，該等方法 的計算成本是最小的。對於使用水平角對AT 16進行位置 決定而言，相對於使用電腦視覺技術明顯降低的計算成本 轉換成執行時間上的顯著增益和功耗上的節省。 上文揭示的技術為了簡單起見假設被選擇用於決定位 置的水平角是毗鄰的，如圖5中所示。在此類情形中，僅 需要二個物件Α、β和C’並且位置圓50和52的交叉點 疋中點P和觀察者位置p。 然而’該項技術在水平角不是毗鄰的情況下同樣工作良 好’只要兩個水平角至少為30度即可。這在圖17中圖示， 其中圖示四個對象A、B、C和D。第一水平角αι對著線 段ΑΒ;第二水平角k對著線段cd。水平角〜和α2在觀 察者位置處具有公共頂點，但是水平角〜和（X2不是晚鄰 的。此技術的變型與水平角毗鄰時所用的技術相類似。使 用方程（1 )到（8 )構造分別以點Οι和〇2為中心的位置 圓170和172。一旦構造了位置圓170和172，就能找到 其交又點和Ρ2。該兩個交叉點Pi和皆是精細位置p 201237453 的候選，因為從該兩個交叉點PA P2以角度…觀看線段 AB並且以角度觀看線段CD。模糊性可經由使用上文參 照圖6和Π以及方程⑴μ (4)描述的決定所識别影 像關鍵點之間的水平角的技術量_察者觀看線段Μ的 角度APD來解決。隨後計算角度Αριβ和aw，並將其 與測得的角度APD相比。隨後’精細位置p被選為大致二 測得的角度APD觀看Ad的點。 關於本描述的考量 結合本文揭示内容描述的各種說明性邏輯區塊、模組、 以及電路可用通用處理器、數位訊號處理器（Dsp)、特殊 應用積體電路（ASIC )、現場可程式規劃邏輯閘陣列 (FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閉或電晶體邏 輯、離散硬體元件’或設計成執行本文中描述的功能的其 任何組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，但 在替換方案中’處理器可以是任何一般的處理器、控制 器、微控制器’或狀態機。處理器亦可以被實現為計算裝 置的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、 與DSP核心協調的—或多個微處理器，或任何其他此類配 置。 結合本文揭示内容描述的方法或演算法的方塊可直接 在硬體中、在由處理器執行的軟體模組中，或在該兩者的 組合中實施。軟體模組可常駐在RAM記憶體、快閃記憶 體、ROM記憶體、EPR〇M記憶體、EEpR〇M記憶體、暫 存器、硬碟、可移除式磁碟、CD_R〇M，或本領域中所知 201237453 的任何其他形式的儲存媒體中。示例㈣存媒㈣合到處 理器以使得該處理器能從該儲存媒體讀取資訊以及向該 儲存媒體寫人資訊。在替換方案中，儲存媒體可以被整合 =處理器。處理器和儲存媒體可常駐在Asic中。asic可 常駐在使用者終端中。在替換方案中，處理器和儲存媒體 可作為離散元件常駐在使用者終端中。 在一或多個示例性設計中，所描述的功能可以在硬體、 由處理器執行的軟體、勒體，或其任何組合中實現。若在 由處理器執行的軟體中實現，則各功能可以作為一或多個 才曰令或代碼儲存在電腦可讀取媒體上或藉其進行傳送。電 腦可讀取媒體包括電腦儲存媒體和通訊媒體兩者，其包括 促成電腦程式從一地向另一地轉移的任何媒體。儲存媒體 可以疋能被通用或專用電腦存取的任何可用媒體。作為示 例而非限定，電腦可讀取媒體可包括RAM、R〇M、 EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其 他磁性儲存裝置，或能用來攜帶或儲存指令或資料結構形 式的所需程式碼構件且能由通用或專用電腦，或者通用或 專用處理器存取的任何其他媒體。另外，任何連接亦被正 當地稱為電腦可讀取媒體。例如，若軟體是使用同轴電 纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線（DSL )，或諸如紅外、 無線電、以及微波之類的無線技術從web網站、伺服器， 或其他遠端源傳送而來，則該同轴電纜、光纖電纜、雙絞 線、DSL ’或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技 術就被包括在媒體的定義之中。如本文中所使用的磁碟和 42 201237453 光碟包括虔縮光碟（CD)、鐳射光碟、光碟、數位多功能 光碟（DVD)、軟碟和藍光光碟，其中磁盤往往以磁性方 式再現資料，而光碟用鐳射以光學方式再現資料。上述的 組合亦被包括在電腦可讀取媒體的範圍内。 提供了先前的描述以使得本領域任何技藝人士皆能作 出及/或使用所描述的裝置、系統和方法。對本案的各種修 改對本領域技藝人士來說皆將是顯而易見的，且本文中所 定義的普適原理可被應用到其他變體而不會脫離本案的 精神或範圍。由此，本案並非被限定於本文中所描述的實 例和叹》十，而疋應被授予與本文中所揭示的原理和新穎性 特徵相一致的最廣範圍。 【圖式簡單說明】 圖1是包括基地台和存取終端的無線通訊系統的簡化 圖。 圖2疋圖1中所示的存取終端在城市環境中從衛星接收 定位資訊的簡化圖，其中從建築物牆壁反射的衛星信號在 GpS定位中引入明顯誤差。 圖3是圖1中示出的存取終端的元件的方塊圖。 圖4是圖1中示出的存取終端的功能元件的方塊圖。 圖5是使用毗鄰的兩個水平角進行位置決定的圖示。 圖6是由相機在影像中擷取到的兩個點的透視圖。 圖7疋叶异由水平角定義的位置圓的中心和半徑的圖 yfx 〇 43 201237453 圖8是安裝了兩台相機的圖丨中所示的存取終端的簡化 俯視圖。 圖9是圖示圖8中所示的相機的視角的圖示。 圖1〇疋女裝了二台相機的圖〗中所示的存取終端的簡 化俯視圖。 圖11是圖示圖ίο中所示的相機的視角的圖示。 圖12是決定圖1中所示的無線通訊系統的存取終端的 位置的程序的流程方塊圖。 圖13是決定所識别的影像關鍵點之間的水平角的程序 的流程方塊圖。 圖14是計异位置圓的中心和半徑平方的程序的流程方 塊圖。 圖15是經由求解兩個位置圓的交點來決定圖丨中所示 的存取終端的位置的程序的流程方塊圖。 圖16是將地理緯度和經度轉換成本端水平座標系的座 標的程序的流程方塊圖。 圖17是使用兩個非毗鄰的水平角進行位置決定的圖示。 在附圖中，具有類似相關特性及/或特徵的元件可能具有 相同的元件符號。 【主要元件符號說明】 14 基地收發站 16 存取終端 22 衛星 201237453 2 4 建築物 26 傳輸路徑 30 處理器 32 記憶體 33 軟體 34 收發機 36 天線 37-39 相機 42 影像擷取模組 44 關鍵點識别及搜尋模組 46 幾何認證模組 48 位置計算模組 5 0 位置圓 52 位置圓 60 投影面 62 影像 70 位置圓 80 水平視角 100 無線通訊系統 170 位置圓 172 位置圓 200 城市環境 1200 程序 1202 階段 45 201237453 1204 1206 1208 1210 1300 1302 1304 1306 1308 1400 1402 1404 1406 1408 1410 1500 1502 1504 1506 1600 1602 1604 階段 階段 階段 階段 程序 階段 階段 階段 階段 程序 階段 階段 階段 階段 階段 程序 階段 階段 階段 程序 階段 階段 1606 階段