TWI499325B - 選擇並提供ｗｉ－ｆｉ位置資訊的相關子集給行動客戶端元件以使該客戶端元件能以有效資源利用來估算其位置的方法與系統 - Google Patents

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Description

選擇並提供WI-FI位置資訊的相關子集給行動客戶端元件以使該客戶端元件能以有效資源利用來估算其位置的方法與系統
本發明是有關於確定Wi-Fi致能元件的位置的方法與系統，且特別是有關於有效管理並分配Wi-Fi位置資料給行動客戶端元件(mobile client device)以使得此客戶端元件能夠利用這種資訊來估算其位置的方法與系統。
近年來，移動計算元件的數量顯著增加，導致先進的移動服務與無線服務方面的需求也增加。關於移動元件的新應用的出現方式的範例有行動電子郵件(mobile email)、對講機服務(walkie-talkie services)、多人遊戲(multi-player gaming)以及呼叫跟隨(call-following)。此外，使用者們已開始查找與搜尋不僅使用其當前位置而且還與其他人共享此位置資訊的應用軟體。家長們希望能追蹤孩子們的去向，主管們要追蹤公司的運載工具的位置，公務旅客想要找到最近的藥房來抓藥。所有這些例子都要求個人瞭解他自己的或別人的當前位置。迄今為止，我們都是靠問路，打電話給對方來詢問其所在位置，或者讓工人時常報告他們的位置。
基於位置的服務代表新出現的一種移動應用軟體，這種移動應用軟體影響著元件計算其當前地理位置並且將此地理位置報告給使用者或服務部門的能力。這些服務的範例包括當地天氣、交通更新、駕車方向、兒童追蹤器(child trackers)、夥伴尋檢器(buddy finders)以及城市管理員服務。這些新型位置敏感元件是依賴於多種技術，而這些技術都是採用相同的一般概念：這些元件能夠使用來自已知參考點的無線電訊號(radio signals)，以算術方式來計算使用者相對於這些參考點的位置。這些技術中，就特定的無線電技術及其使用的定位演算法而言，每種技術都有其優勢與弱點。
美國政府所操縱的全球定位系統(Global Positioning System,GPS)影響著幾十個作為參考點的軌道衛星。這些衛星廣播無線電訊號，全球定位系統接收機拾取(pick up)這些無線電訊號。此接收機測量所接收的訊號傳播到此接收機所花的時間。當接收到來自三個或三個以上全球定位系統衛星的訊號之後，此接收機可對其在地球上的位置進行三角測量(triangulate)。為了系統能夠有效地工作，無線電訊號必須在很少干擾或完全無干擾的情形下到達接收機。天氣、建築物或結構以及樹葉都會對此過程造成干擾，因為接收機要求有清晰的直視路線(line-of-sight)通往三個或三個以上衛星。多路徑(multi-path)現象也會造成干擾。來自衛星的無線電訊號從實體結構上彈開，造成來自相同衛星的多個訊號在不同時間到達接收機。由於接收機的計算是基於訊號到達接收機所花的時間，所以多路徑訊號會擾亂接收機，造成實質的錯誤。
無線胞狀載波(wireless and cellular carriers)確定使用者或元件位置所使用的另一種方法是手機發射塔三角測量(cell tower triangulation)。無線網路與手持裝置相互通訊來共享訊號資訊，網路可利用此訊號資訊來計算手持裝置的位置。此方法原先被視為全球定位系統的高級模型，因為這些訊號不需要直達線(direct line of site)，而是能夠較好地穿透建築物。遺憾的是，這些方法已證明是次最佳的(suboptimal)，這要歸因於手機發射塔硬體的非均勻本質(heterogeneous nature)，還有多路徑訊號的問題以及手機發射塔定位的均勻性(uniformity)欠佳。
輔助全球定位系統(Assisted GPS)是一種結合全球定位系統技術與手機發射塔技術於一體的新模型，能夠為行動使用者產生更精確可靠的位置計算。在此模型中，無線網路試圖傳送關於全球定位系統衛星之時脈偏移(clock offsets)以及使用者相對於所連接的手機發射塔的大體位置的資訊，藉此來協助全球定位系統改良其訊號接收。這些技術能夠協助全球定位系統接收機來處理室內能感受到的微弱訊號，且協助接收機取得最近的衛星的“定位”(fix)，較快地提供快速“第一讀數”。這些系統因回應時間緩慢、精準度差(在市區大於100米)而得不到青睞。
目前已研製出一些最新可選模型來嘗試與解決關於全球定位系統、輔助全球定位系統以及手機發射塔定位的已知問題。其中之一稱為TV-GPS，是利用來自電視廣播塔(television broadcast towers)的訊號(請參見(例如)2005年5月海德爾堡的Springer Berlin出版社出版的《Location-and Context-Awareness 》中的由Muthukrishnan、K.等人撰寫的「Towards Smart Surroundings: Enabling Techniques and Technologies for Localization 」)。其概念是依賴於如下事實：大部分都會區(metropolitan areas)都有三個或三個以上電視廣播塔。專屬硬體晶片(proprietary hardware chip)從這些電視廣播塔接收電視訊號，且使用這些電視廣播塔的已知位置作為參考點。此模型所面臨的挑戰是新型硬體接收機的成本以及使用這樣一小組參考點的侷限性。例如，如果使用者是在電視廣播塔的界限之外，那麼此系統在提供合理精準度方面就會有困難。典型的範例是使用者沿著海岸線而行。因為海邊沒有電視塔，所以參考點之間無法提供參考對稱(reference symmetry)，而對於內地使用者而言，參考點之間的參考對稱能產生良好的計算定位。
微軟公司(Microsoft Corporation)與英代爾公司(Intel Corporation)(透過一個叫做PlaceLab的研究小組)已經配置了一種Wi-Fi位置系統，此Wi-Fi位置系統使用從業餘掃描器(amateur scanners)(稱為“無線竊聽者”(wardrivers))獲取的存取點(access point,AP)位置的資料庫，其中業餘掃描器將它們的Wi-Fi掃描資料提交給公共社區網站(請參見(例如)2005年5月出版的第三屆遍布式計算國際會議的會議錄(Proceedings of the Third International Conference on Pervasive Computing )中由Place Lab研究小組成員LaMarca、A.等人撰寫的「Device Positioning Using Radio Beacons in the Wild 」)。例子包括WiGLE、Wi-FiMaps.com、Netstumbler.com以及NodeDB。微軟公司與英代爾公司都已研製出各自的客戶端軟體，此客戶端軟體使用無線竊聽者所提交的Wi-Fi資訊作為參考來估算客戶端元件的位置。
因為個人是自願提供資料，所以這些系統會遭遇許多性能問題與可靠性問題。第一，資料庫中的資料不是同期的，有些資料是新的，而其他資料卻已有三、四年之久。Wi-Fi位置資料的年齡很重要，因為隨著時間的流逝，存取點可能會移動或離線(offline)。第二，資料是利用多種硬體與軟體組態來獲取。每個802.11無線電與天線具有不同的訊號接收特性，影響著訊號強度的表示。每種掃描軟體實施是在不同的時間間隔以不同的方式來掃描Wi-Fi訊號。因此，資料庫中的存取點資訊欠缺統一的參考標準。第三，使用者提供的資料會發生幹線偏向(arterial bias)。因為資料是個人自己報告的，他們未遵循設計好的掃描路線，所以資料往往聚集在重流量區(heavily trafficked areas)周圍。幹線偏向會導致位置估算被“拉”向主要幹線，造成實質的精準度誤差。第四，這些資料庫包括掃描存取點的計算位置，而不是802.11硬體所取得的原始掃描資料。每個資料庫是以不同的方式且每個利用基本加權平均公式來計算存取點位置。結果是資料庫中的有些存取點的位置估算非常不準確。
目前已有許多用於室內定位的Wi-Fi位置系統的商品(請參見(例如)2005年1月出版的「Lecture Notes in Computer Science 」第3479卷第350-362頁由Muthukrishnan、K.等人撰寫的「Towards Smart Surroundings：Enabling Techniques and Technologies for Localization 」；2004年2月出版的「IEEE Computer 」第37(2)卷第95-97頁由Hazas、M.等人撰寫的「Location-Aware Computing Comes of Age 」，兩者都已併入本說明書作為參考)。這些系統經設計以從事像校園、醫院或發貨場地之類的受控環境內的資產及人的追蹤。典型的例子是有一種系統能夠監控醫院裡的急救車(crash cart)的準確位置，當有人心跳停止時，醫務人員就不會把時間浪費在確定元件的位置上。這些使用案例的精準度要求非常嚴格，通常要求1--3米的精準度。這些系統使用多種技術來對精準度進行微調(fine tune)，包括對校園的每平方英尺進行詳細的現場勘察，以測量無線電訊號傳播。這些系統也需要固定的網路連接，使得存取點與客戶端無線電能夠像輔助全球定位系統那樣交換同步資訊。雖然這些系統對於室內使用案例而言變得越來越可靠，但是在其他任何廣域配置中卻是無效的。要在整個城市裡進行所需的詳細現場勘察是不可能的，而且在整個都會區內對具有802.11存取點的固定通訊通道的依賴無法達到這些系統所需的程度。更重要的是，室外無線電傳播根本不同於室內無線電傳播，致使室內定位演算法(algorithms)在廣域的情形中幾乎無用處。
有許多802.11位置掃描客戶端是可用的，這些客戶端記錄802.11訊號的存在，且將此資訊與全球定位系統位置讀數相關聯。這些應用軟體是以手動方式來操作，且產生讀數的日誌檔案(log file)。這些應用軟體的例子有Netstumber、Kismet以及Wi-FiFoFum。有些業餘愛好者使用這些應用軟體來標示他們偵測到的802.11存取點訊號的位置，並且彼此共享這些位置。資料的管理與資訊的共享是在特定基礎上執行的。這些應用軟體不執行任何關於存取點之實體位置的計算，它們僅記錄偵測出存取點的位置。
使用這些系統中的任何系統所收集的資料需要存取所收集的原始資料或每個存取點的計算位置。需要使用這些資料的元件必須設法存取資料。這種存取通常是以兩種方式之一來達成：(i)藉由移動元件與網路伺服器(networked server)之間的網路請求-回應交互作用；或者(ii)藉由在移動元件自身儲存Wi-Fi存取點資料庫。
在移動元件上操作的軟體經常受到此元件的有限實體性能以及移動資源及服務成本的約束。這些約束既包括硬體(記憶體容量、電力儲存及消耗、中央處理單元(central processing unit,CPU)速度、網路容量及可用性)與網路存取的成本約束，又包括頻寬消耗(bandwidth consumption)。這些侷限性加重了任何想要利用可用資源的解決方案的負擔，尤其是在有效管理與分配Wi-Fi位置資料方面造成最佳化問題。
Wi-Fi位置資料庫本身需要頻繁更新，這使得最佳化問題更佳複雜。這是Wi-Fi存取點的暫態本質(transient nature)造成的，這些Wi-Fi存取點經常移動或退出(decommissioned)。因此，資料庫必須定期更新以確保此資料庫包含較新的Wi-Fi位置資訊。
本發明提供用來選擇並提供Wi-Fi位置資訊的相關子集(subset)給行動客戶端元件以使此行動客戶端元件可有效地利用資源來估算其位置的方法與系統。
在本發明的一觀點中，一種選擇並提供Wi-Fi位置資訊之相關子集的方法包括：在客戶端元件的有效範圍內掃描Wi-Fi存取點；利用覆蓋著很大目標區域的Wi-Fi資料庫來擷取關於這些存取點的資訊；利用此資訊來估算行動客戶端元件的位置；在客戶端元件的估算位置附近選擇有界區域；以及提供此有界區域內的Wi-Fi存取點的相關資訊給客戶端。
在本發明的另一觀點中，資料庫的目標區域按照預定方案被分割成一組固定地理分區(geographical partitions)，且有界區域包括這些分區中的一個或多個分區。
在本發明的另一觀點中，資料庫的目標區域被分割成一組幾何上相似的多邊形磚(polygonal tiles)。
在本發明的另一觀點中，這些多邊形磚形成大磚嵌套(nest)小磚的階層(hierarchy)。
在本發明的另一觀點中，選擇單一多邊形磚內可包含的Wi-Fi存取點的最大數量，且多邊形磚的尺寸可根據此最大數量來定。
在本發明的另一觀點中，每個多邊形磚是與反映此磚內之存取點之最近更新的時戳(timestamp)相關聯，且此時戳是用來判斷客戶端元件上快取的(cached)資料是否是最新的。
在本發明的另一觀點中，客戶端元件的估算速度與方向是用來確定有界區域。
在本發明的另一觀點中，客戶端元件的預期路線是用來確定有界區域。
在本發明的另一觀點中，客戶端元件上的可用記憶體的數量是用來確定有界區域。
在本發明的另一觀點中，客戶端元件與資料庫之間的通訊速度是用來確定有界區域。
在本發明的另一觀點中，用對應於指定地理區域的一部分Wi-Fi資料對客戶端元件進行初始化，且透過與Wi-Fi資料庫之間的通訊來更新此資料。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明之較佳實施例提供一種Wi-Fi定位系統(Wi-Fi positioning system,WPS)，用來估算移動元件的地理位置。Wi-Fi定位系統包括已知存取點位置資料庫，在估算客戶端的位置時，這些存取點位置是用作參考點。較佳實施例主張客戶端元件上具備Wi-Fi存取點資料高速緩衝記憶體(cache)。在此方法中，伺服器發送Wi-Fi存取點資料庫的子集給客戶端，其中此Wi-Fi存取點資料庫的子集包含位於客戶端元件大致附近的Wi-Fi存取點。客戶端將此資訊儲存在其局部高速緩衝記憶體中，在此局部高速緩衝記憶體中，此資訊可用來滿足後續位置請求。如果客戶端元件發現此高速緩衝記憶體中不包含確定自己位置所必需的資訊或此高速緩衝記憶體中的資料已過期，或者如果客戶端預測近期將會需要更多資料，那麼客戶端元件則會從存取點資料庫下載(download)所需的資料來補充高速緩衝記憶體。在有些實施例中，藉由將存取點分組成對應於固定地理區域的“磚”，使此過程流線化(streamlined)。
圖1繪示為一種Wi-Fi定位系統的較佳實施例的一部分。此Wi-Fi定位系統包括定位軟體103，其位於使用者的計算元件101上。固定無線存取點102遍佈特殊覆蓋區，這些存取點102利用控制/共享通道廣播訊號來廣播資訊。客戶端元件監控此廣播訊號，或藉由探針請求(probe request)來請求傳輸。每個存取點都包含唯一硬體識別碼，稱為媒體存取控制(Media Access Control,MAC)位址。客戶端定位軟體從有效範圍內的802.11存取點接收訊號信標(signal beacons)，且利用來自於訊號信標的特徵來計算計算元件的地理位置。這些特徵包括802.11存取點的唯一識別碼(稱為媒體存取控制位址)以及到達客戶端元件的訊號強度。客戶端軟體將被觀測的802.11存取點與其存取點參考資料庫104中的存取點做比較，其中此存取點參考資料庫104可位於計算元件上，也可不位於計算元件上。參考資料庫中包含收集系統已收集的所有存取點的計算地理位置或功率設定檔(power profile)。功率設定檔是從各個位置取得的訊號的功率的讀數的集合。利用這些已知位置，客戶端軟體計算使用者的計算元件101的相對位置，並且以緯度(latitude)與經度(longitude)讀數的方式來確定其地理座標。然後這些讀數被提供給基於位置的應用軟體，諸如尋友定位(friend finders)、局部搜尋網站(local search web sites)、艦隊管理系統(fleet management systems)以及E911服務。
定位軟體是參照圖9來進行詳細描述，其中圖9繪示為定位軟體103的示範性元件。典型的是，有一種位置應用軟體901或服務，它是利用位置讀數來提供一些數值給最終使用者(例如，驅動方向)。此時，位置應用軟體發送關於元件位置的定位軟體請求。此請求啟動掃描器902，掃描器902發送“掃描請求”給元件上的802.11無線電903。802.11無線電發送“探針請求”給有效範圍內的所有802.11存取點904。根據802.11協定，收到“探針請求”的存取點將會傳輸含有此存取點之資訊的廣播信標。此廣播信標包括此元件的媒體存取控制位址、網路名稱、它所支持的協定的確切版本以及其安全組態，還有關於如何連接到此元件的資訊。802.11無線電從做出回應的每個存取點收集此資訊，計算每個存取點的訊號強度，且將其發送回掃描器。
掃描器將這批存取點傳給定位器(locator)906，此電位器906對照存取點參考資料庫905來查核每個被觀測的存取點的媒體存取控制位址。此存取點參考資料庫既可位於元件上，也可遠遠地位於網路連接上。存取點參考資料庫傳回系統所知的每個被觀測的存取點的位置資料。定位器906將從每個存取點傳回的位置資訊之集合連同訊號特徵一起傳給不良資料濾波器(Bad Data Filter)907。此不良資料濾波器對每個存取點實施許多對比測試，以確定自從存取點被添加到存取點資料庫之後是否有任何存取點發生了移動。不良資料記錄被清除之後，此濾波器將剩餘的存取點發送給位置計算元件908。此時，位置計算元件利用來自存取點資料庫的參考資料與來自掃描器的訊號強度讀數來計算元件的位置。位置資料被發送回定位器之前，平滑引擎(Smoothing engine)909先對其進行處理，此平滑引擎對前面的一系列位置讀數求平均值以清除先前計算中的任何反常讀數。然後，調節後的位置資料被發送回定位器。
定位器所產生的計算位置讀數透過包括應用程式設計介面(application programming interface,API)的應用介面(Application Interface)910或藉由虛擬全球定位系統性能(virtual GPS capability)911而被傳輸到基於位置的應用軟體901。全球定位系統接收機是利用專屬訊息或利用像美國國家海洋電子協會(National Marine Electronics Association,NMEA)所規定的位置標準來傳輸其位置讀數。虛擬全球定位系統性能911可以利用機器上的諸如COM埠(port)的標準介面連接到元件就能擷取訊息。本發明的一些實施例包括一種虛擬全球定位系統性能，它使任何全球定位系統相容應用軟體都能與這種新型定位系統進行通訊，而不用改變通訊模型或訊息。
位置計算是利用一系列定位演算法來產生的，目的是將雜訊資料流(noisy data flows)變成可靠而穩定的位置讀數。客戶端軟體將被觀測的存取點序列連同其訊號計算強度一起來進行比較，以權衡使用者的位置，從而確定元件使用者的精確位置。有多種技術可使用，包括簡單訊號強度加權平均值模型、最近相鄰模型(nearest neighbor models)與三角測量技術之結合以及基於元件速度的適應性平滑。不同的情形下最好是執行不同的演算法，而且在混合配置中不同的演算法往往一起使用來產生最精準的最終讀數。本發明的較佳實施例可使用許多種定位演算法。使用哪種演算法是根據被觀測的存取點數量以及使用這種演算法的使用者案例應用軟體來決定。濾波模型不同於傳統的定位系統，因為傳統的系統是依靠不動的已知參考點。在較佳實施例的模型中，不對存取點進行固定位置的假設，存取點並非定位系統所有，所以這些存取點可移動或離線。濾波技術假設有些存取點可能不再位於相同的地方，且可能導致不良的位置計算。所以濾波演算法試圖將位置被記錄之後發生了移動的存取點隔離開。這些濾波器是動態的，且隨著當時被觀測的存取點的數量而變化。平滑演算法包括簡單位置平均化，也包括含卡門濾波器(Kalman filters)的高級貝葉斯邏輯(Bayesian logic)。速度演算法是根據每個存取點的訊號強度觀測資料來估算都卜勒效應(Doppler effect)，藉此來計算元件速度。
收集掃描資料以建立參考資料庫
圖2繪示為用來收集各個存取點之位置資訊的元件。大型車隊201經配置以建立參考資料庫(圖1中的104)給定位系統。這些車輛201是沿著程式路線而行駛，穿過目標掃描區，以最佳化方式來收集資料，以產生最高品質的資料。目標掃描區通常是指半徑為15-20英里以內包括每條單行道的大都會區。這些車輛裝有掃描元件202，此掃描元件202經設計以當經過覆蓋區時將802.11訊號的位置與特性記錄下來。掃描元件每秒鐘利用來自全球定位系統衛星204的訊號來追蹤掃描車輛的位置。掃描元件也追蹤有效範圍內的任何802.11存取點的存在，且記錄此存取點訊號的無線電特性以及掃描車輛的全球定位系統位置。所收集的資料的品質受掃描車輛所使用的掃描方法影響很大。每種模型都有其特有的益處與侷限性。有一種方法稱為隨機模型(Random Model)，當他們要進行業務用或私人用的日常活動時將掃描元件放置在車輛中。這些車輛可以是運貨車、計程車、旅行推銷員或只是個業餘愛好者。此概念是，隨著時間的流逝，這些車輛將以其特有的隨機方式覆蓋足夠多的街道，以建立可靠的參考資料庫。此隨機模型事實上確實能提供一種收集資料的簡單工具，但是結果收集到的資料的品質卻因“幹線偏向”的問題而受到負面影響。圖3所描述的是隨機模型面臨的挑戰。當掃描車輛行駛在為了解決收集資料以外的問題(例如，遞送封裝(packages)、人們互換工作)而設計的路線上時，這些掃描車輛往往是沿著目的地路線而行。目的地路線是指當駕駛者要從A到B時，尋求最快的路線到達那兒。所以駕駛者尋找最短的路線到最近的主幹線，不管是公路也好主要大道(thoroughfare)也好。結果，隨著時間的流逝，隨機駕駛累積起來覆蓋了越來越多地面，但呈現出偏向於主要道路或幹線，而小路以及周圍的道路則覆蓋得較少。在圖3中，掃描車輛頻繁地經過幹線304和305，導致關於這些街道的掃描資料量很大。而街道306和307即使曾經被掃描車輛覆蓋過，也是很少被覆蓋，因為這些街道上沒有常去的目的地，且幹線是較佳旅行道路。結果是，存取點308和309根本未被掃描車輛掃描到，所以定位系統要識別行走在街道306和307上的使用者將會很艱難。如此一來，當定位系統試圖根據掃描資料來計算存取點的位置時，卻因輸入資料的偏向收集而受到限制。圖11繪示為所造成的資料品質的差異。當掃描車輛行駛在存取點1101附近時，此掃描車輛不間斷地記錄讀數以及其位置。然後定位系統必須利用整組被觀測的資料1103來計算存取點1102的位置。在隨機掃描模型中，這組資料侷限於經過此存取點的一條主要道路。這迫使系統只能計算此主要道路附近的存取點的位置，而不能接近此存取點本身。
另一種方法是展開選路演算法(develop routing algorithms)，其包括目標區域中的每一條街道，可避免資料收集時發生幹線偏向，從而產生更可靠的定位系統給最終使用者。圖4描述的是一種叫做中國郵差(Chinese Postman)的最佳化選路演算法，用來計算能夠覆蓋目標區域中的每一條街道的最有效行駛路線。中國郵差選路演算法是郵政代理機構、公用設施機構及人口普查機構所使用的一種知名技術，且是歐拉回路問題(Eulerian cycle problem)的變體。歐拉回路是一種要求以最短路線到達每條邊緣至少一次的圖形問題。(請參見(例如)1962年Chinese Math 第1卷第273-277頁由Kwan、M.、K.撰寫的“Graphic Programming Using Odd or Even Points.”)。本發明的較佳實施例包括一種識別要覆蓋的目標區域且然後利用中國郵差選路演算法來規劃車輛路線的方法。掃描車輛401是沿著根據演算法而規劃的最佳路線行駛，未偏向於任何街道，確保系統能夠偵測並映射到所有可觀測的存取點。所以，舉例來說，使用中國郵差模型，存取點408和409可被添加到存取點資料庫中；而使用隨機模型，存取[408]與[409]則已經被遺漏。請返回圖11，利用中國郵差掃描模型，掃描車輛經過每一條道路，得到存取點1104的一組完整的掃描記錄1106。然後此系統可以較小的誤差來計算存取點的位置1105，因為存取點1104比存取點1102的掃描資料分佈更均勻。因此，中國郵差掃描模型不僅能在目標區域中均勻地收集更多的存取點，而且所收集的資料能產生更精準的存取點位置計算。
高品質存取點(AP)位置
一旦收集(或部分收集)到掃描資料，就將其上載(upload)回中央存取點資料庫(本申請書中稍後將會描述)，並在此中央存取點資料庫中進行處理。每個存取點的原始觀測點是用來對存取點的實際實體位置進行反三角測量(reverse triangulate)，或者建立代表此存取點之無線電傳播的功率設定檔。為了產生關於特定存取點的最精準的計算位置或為了建立最精準的功率設定檔，掃描車輛必須從盡可能多的不同角度觀測存取點。在隨機模型(圖3)中，許多存取點是從僅僅一條街道上觀測到的，迫使系統直接在街道303上計算這些存取點的位置。這些位置呈現出方向偏差，且明顯不同於存取點302的實際位置。當參考點位置不準確時，誤差就會被引進定位系統。所以在此定位系統中，存取點位置的精準度在最終使用者定位精準度中起到很大的作用。使用中國郵差模型[圖4]，掃描車輛從容納特殊存取點的建築物的盡可能多的邊緣偵測此存取點。此額外資料大大提高用來計算存取點403之位置的反三角測量公式的計算結果。關於存取點位置品質的更多細節將結合圖11來描述。
從此系統收集的掃描資料表示特定環境中的每個存取點的訊號傳播型樣(pattern)的可靠代理(proxy)。每個無線電元件及相關環境產生唯一的訊號指紋(signal fingerprint)，此訊號指紋顯示訊號到達多遠以及在不同的位置訊號的強度多大。此指紋資料與存取點計算位置相結合用來促進定位系統的高精準度。此指紋也稱為“功率設定檔”，因為每個位置的訊號強度是用訊號功率以瓦特(watts)為單位來衡量。定位系統能夠解譯指紋資料，指示802.11存取點無線電的特殊訊號強度與相對於此存取點的特殊距離有關。訊號指紋技術應用於室內Wi-Fi定位，但已經證實在寬敞的室外環境中很難複製，原因是收集指紋資料很難。當多個存取點的指紋或功率設定檔被覆蓋時，定位系統只要找到被觀測訊號強度與組合指紋相配(match)的位置，就能確定元件位置。為了使用基於指紋的定位演算法，本發明的較佳實施例提供一種可靠的系統，此系統是用來在具有數百萬存取點的大片覆蓋區內獲取指紋資料。
參考對稱性
定位系統通常是透過被追蹤的元件周圍有三個或三個以上參考點這樣的方式來工作。這些定位系統以各種方式使用來自這些參考點的無線電訊號來計算元件的當前位置。當參考點的數量不足時或當使用者周圍的參考點平衡度或對稱性欠佳時，就會發生重大誤差。如圖5所示，隨機模型中出現的幹線偏向可提出許多種最終使用者501進入實體區域的方案，其中實體區域中只有被記錄的存取點位置502在其一條邊上。最終使用者周圍的參考點分佈的這種對稱性欠佳造成使用定位演算法來計算使用者的計算位置503時存在著大量誤差。利用中國郵差模型來掃描存取點，使用者通常會經過一個實體位置[圖6]，在此實體位置，元件的802.11無線電的有效範圍604內的使用者601的所有邊上都有很多存取點位置602。所產生的使用者的計算位置603具有減小的位置偏差，從而更加精準。圖11是呈現品質位置計算之影響的另一範例。
掃描元件
圖7繪示為一種掃描元件702的較佳實施例的詳圖，此掃描元件702是用來偵測並識別各個Wi-Fi存取點。一種掃描車輛701包含掃描元件702，其不間斷地掃描航線以獲取來自全球定位系統衛星708與802.11存取點707的無線電訊號。此掃描元件運行掃描客戶端704的軟體，其控制著整個過程。掃描客戶端啟動全球定位系統接收機705與802.11無線電706。全球定位系統接收機被設定為連續接收模式，每秒鐘計算一次元件的地理位置。計算結果被掃描客戶端讀取，且儲存在局部資料儲存器703中。掃描客戶端啟動802.11無線電，且使用定向天線709來發出802.11探針請求。此探針請求的有效範圍內的任何802.11存取點707都按照802.11協定用訊號信標來做回應。回應訊號信標包含存取點的網路名稱(稱為SSID)、存取點元件的媒體存取控制位址以及關於存取點的其他元資訊(meta information)。根據原點(origin)的向量(vector)與存取點的接近量(proximity)，回應訊號帶著不同的訊號強度到達每個定向天線。此向量連同特殊天線的識別碼以及存取點的元資訊一起被記錄下來。此探針-接收-記錄過程以每十分之一秒的頻率連續發生。所配置的掃描元件是iPAQ 4155口袋型(Pocket)個人電腦(Personal Computer,PC)與動力全球定位系統個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)支架(Mount Cradle)的結合體，且具有帶XTrac v. 2.0韌體的整合SiRF Ⅱ型全球定位系統接收機。
有些實施例的掃描客戶端704是結合圖10來描述。此掃描客戶端是由三個主元件來組成，資料管理器1001、系統管理器1002以及上載管理器1003。資料管理器1001控制著全球定位系統無線電1006與802.11無線電1007的操作。資料管理器控制著這些無線電掃描訊號以及處理這些訊號的時間與頻率。全球定位系統無線電一旦被啟動，就從全球定位系統衛星1004接收訊號，且計算其地理位置。全球定位系統記錄器1008每秒鐘記錄一次所有這些讀數，且將其發送至檔案管理器1010。Wi-Fi記錄器1009每十分之一秒啟動一次802.11無線電以進行掃描，且將802.11讀數與來自全球定位系統無線電的全球定位系統讀數相關聯，並將所產生的資料發送至檔案管理器。檔案管理器從全球定位系統記錄器與Wi-Fi記錄器接收掃描資料，並在元件上創建儲存檔案。元件在操作且兩種無線電都起作用的所有時間裡持續執行此過程。
上載管理器1003中具有熱點偵測器(Hotspot Detector)1017，能監控802.11掃描結果，以尋找元件有權存取的公用熱點1024的已組態網路(例如，T-mobile 移動通訊公司)。一旦偵測到有效的熱點，熱點偵測器就會通知使用者此熱點的存在。使用者可藉由啟動創建連接元件(Create Connection omponent)1018來選擇連接到此熱點。此創建連接元件與此熱點的存取點相關聯，且創建802.11連接。然後，熱點鑒別模組(Hotspot Authentication module)1019提供有效鑒別資訊給元件。熱點對此進行確認，然後提供網路存取給元件。然後，上載管理器啟動上載伺服器鑒別模組1020來連接到中央網路伺服器1025，且提供有效鑒別資訊。一旦通過鑒別，上載&資料驗證模組1021就被啟動。此上載&資料驗證模組1021從掃描資料儲存器(Scanning Data store)1011擷取掃描資料，且利用檔案傳送協定(File Transfer Protocol,FTP)來將資料上載到中央網路伺服器。此中央網路伺服器啟動將所有資料儲存到中央存取點資料庫的程序。上載完畢之後，上載程序將掃描資料從掃描資料儲存器1011移動到元件上的備份資料儲存器(Backup Data store)1012。一旦上載完畢且已通過驗證，新版本模組(New Version module)1022就查核中央網路伺服器來確定是否有新的客戶端軟體版本可應用於此元件。如果有新版本，則下載此客戶端軟體，且新版本安裝模組1023開始升級(upgrade)客戶端軟體。一旦安裝程序結束，與中央網路伺服器的連接就終止，與熱點的連接也終止，且元件返回常態掃描操作。
掃描客戶端704中包括一組有助於管理元件且減少系統誤差的設備。無線電管理器(Radio Manager)1013監控著全球定位系統無線電與Wi-Fi無線電的操作，以確保它們工作正常。如果無線電管理器遇到無線電之一有問題，就會再啟動此無線電。使用者介面控制器(User Interface Controller)1014提供工具與更新資料給使用者，所以這些工具與更新資料能使得元件有效地操作。誤差處理及日誌(Error Handling and Logging)1015是用來記錄所有系統問題到此元件上，且警告使用者，所以這些系統問題能夠定址(address)。當問題無法解決時，就呼叫系統再啟動模組(System Restart module)1016。此系統再啟動模組關閉元件，且再啟動硬體、作業系統以及掃描客戶端來確保正常操作。
所選的802.11掃描時間間隔是十分之一秒，因為它在這些條件下能利用現成的(off the shelf)硬體來提供最佳掃描週期給802.11。802.11b/g/n是利用14個無照頻譜頻道來操作。個別存取點在任意給定時間將其訊號信標廣播到這些頻道之一上。掃描元件要想觀測到盡可能多的存取點就必須觀察每個頻道。掃描時間間隔與掃描車輛的平均速度有關，使掃描客戶端覆蓋特定區域之頻率不動產的方式最佳化。
中央網路伺服器
請參照圖8，車隊沿著預先設計的路線行駛來執行其掃描程序。每台車輛801將週期性地連接到可用的802.11存取點，且用中央網路伺服器上的資料通訊模組807來鑒別。通常，用來與中央網路伺服器進行通訊的存取點是像T-Mobile公司所操縱的公用熱點，以確保可靠的計量存取。這種連接可藉由任何可用的公用存取點來提供。掃描車輛停在熱點位置附近，且啟動連接到存取點的程序。一旦通過鑒別，掃描客戶端704就識別最近從局部儲存器703收集的所有掃描資料，並將這些資料上載到中央網路資料庫802。
一旦資料被上載到資料庫，就啟動剖析及濾波模組(Parser and Filter process)803。剖析及濾波模組讀取所有的上載掃描資料，且將其載入到資料庫的適當表格中。執行過程中，為了品質問題，要對資料進行評估。有些案例中，有一段時間全球定位系統接收機可能會記錄錯誤或誤差記錄，這些錯誤或誤差記錄可能對最終存取點位置計算產生負面影響。剖析及濾波模組識別這些不良記錄，並且要麼修正這些不良記錄要麼從系統中清除這些不良記錄。濾波程序使用分群技術(clustering techniques)來清除有誤差傾向的全球定位系統讀數。例如，如果讀數的90%在彼此的200米內，而讀數的剩餘10%則在5公里以外，那麼這些離群讀數(outliers)就會被濾波器清除，且儲存到資料庫的毀壞表格中以做進一步分析。詳細地說，系統首先利用所有報告資料來計算存取點的加權質心(weighted centroid)，然後基於報告位置的分佈來確定標準偏差(standard deviation)。系統利用可根據此分佈之均方偏差(sigma)來定義的臨界值來過濾掉有誤差的存取點。一旦這些誤差記錄被標示，就要用剩餘的位置記錄來重新計算質心，以利用下文所述的反三角測量法來確定最終質心。
值得注意的是，誤差記錄可能是存取點發生移動的結果。在此例中，根據記錄優勢(preponderance of records)，存取點的質心將迅速地“快動”(snap)至新位置。演算法的額外增強將包括基於記錄之年齡的加權值，使得新記錄更有效地指示特定存取點的當前位置。
一旦剖析程序結束，中央網路系統就啟動反三角測量模組804，開始處理新資料。在此過程中，1)新存取點被添加到資料庫，且計算其實體位置；以及2)根據掃描器所記錄的任何新資料來重定位(reposition)現有的存取點。反三角測量演算法是以記錄的數量及其相關訊號強度作為因數，以利用準加權平均值模型(quasi weighted average model)來增大強訊號讀數相對於弱訊號讀數的比重。
在資料收集過程中，Wi-Fi定位系統使用者裝有Wi-Fi接收機元件，此Wi-Fi接收機元件測量來自所有可用Wi-Fi存取點的接收訊號強度(Received Signal Strength,RSS)，然後提取對應的存取點的位置資訊。存取點i的接收訊號強度測量值表示為RSSi 。
如果存取點i的對應之全球定位系統記錄位置表示為{Lat i ,Long i }，且存取點計算位置表示為{Lat i ,Long i }，那麼三角測量位置則是使用以下演算法來得到：
選擇功率的四次方根(quad root)是為了便於演算法的實施，因為四次方根相當於採取兩次平方根(square roots)。
第二點是指調節係數的動態變化範圍。如果係數的動態變化範圍是一個關心的問題，那麼演算法的係數可除以一個常數，例如，
參數C可以是任何數字，且理論上不會影響結果。因為加權平均值是基於係數之比，而不是絕對值，所以從理論上講，所有的係數除以常數C不會影響結果，但是會改變系數值的動態變化範圍。
然後最終的{Lati ,Longi }被用作此存取點之位置的最終質心值。然後，緯度與經度將被儲存到包括時戳的資料庫中以表明三角測量計算的新鮮度(freshness)。
中央網路資料庫已更新且每個存取點已重定位之後，資料包製造器(Data Pack Builder)805基於國家或世界的區域來創建資料庫的子集。此資料包製造器有助於分配資料庫給多種使用案例，在這些使用案例中只有區域的特定地理位置很重要。資料包製造器配置有代表國家、時區(time zones)以及都會區的區域座標。利用此技術，使用者能夠正好下載美國西海岸的位置資料。資料包製造器對資料記錄進行分段(segment)，然後進行壓縮。
車隊管理模組806有助於人員管理掃描車輛的操作，且確保掃描車輛遵循選路程序。此車隊管理模組處理所有的掃描資料，且對系統中的每台車輛建立位置追蹤。操作管理器可使用映射圖製造器(Map Builder)808來創建車輛追蹤映射圖(maps)，以視覺方式來檢查特定區域的覆蓋面。用路線映射軟體來查核來自每個元件的全球定位系統追蹤資料，以驗證是否覆蓋完畢，且識別遺漏的區域。這種審核並驗證均勻覆蓋的能力能夠確保系統獲得可能存在的最佳資料。車隊管理模組也計算車輛的行駛時間，以確定平均速度，以及減去任何閒置時間。這些輸出被用來監控整體系統的效率，且用於未來覆蓋面的規劃。
有關的方法與技術
本說明書所揭露的技術可與下文中的有關應用所述之方法、系統以及元件一起使用，所有這些方法、系統以及元件都被併入本說明書作為參考。如上所述，本發明之實施例是基於客戶端元件之有效範圍內被偵測出的存取點的數量來選擇位置估算技術。這些技術可包括2006年5月8日提出申請的標題為「Estimation of Position Using WLAN Access Point Radio Propagation Characteristics In a WLAN Positioning SyStem 」的美國專利申請案第11/430,222號以及2007年7月6日提出申請的標題為「System and Method of Gathering WLAN Packet Samples to Improve Position Estimates Of WLAN Positioning Device 」的美國專利申請案第11/774,392號中所述之技術。例如，這些申請案所描述的是根據客戶端元件相對於特定Wi-Fi存取點的位置來確定給定Wi-Fi存取點的預期接收訊號強度讀數的方法與系統。此外，這些申請案也揭露了藉由評估來自單一存取點的多個封包傳輸(packet transmissions)來改良客戶端元件之位置估算的技術。
雖然本說明書所述之本發明之實施例是作為估算使用者元件之位置的實施例而提出，但是實施例也可與2006年5月8日提出申請的標題為「Estimation Of Speed and Direction of Travel In A WLAN Positioning System 」的美國專利申請案第11/430,079號、2007年4月5日提出申請的標題為「Time Difference of Arrival Based Estimation of Speed in a WLAN Positioning System 」的美國專利申請案第11/696,832號以及2007年4月5日提出申請的標題為「Time Difference of Arrival Based Estimation of Direction of Travel in a WLAN Positioning System 」的美國專利申請案第11/696,833號中所揭露的技術相結合來使用。這些申請案所描述的是確定使用者元件之行走速度及方向的方法。下文將會詳細描述的是，本申請案所提出的技術描述的是將Wi-Fi存取點資訊之集合細分(subdividing)成子集來給客戶端元件使用的方法。上述合併申請案中的用來確定客戶端元件之行走速度及/或方向的方法與系統可用來優先化(prioritize)應提供給客戶端元件的Wi-Fi存取點資訊之子集。例如，根據客戶端元件的當前行走速度與方向，客戶端元件可能會到達的區域中的Wi-Fi存取點的相關資訊可在客戶端元件到達此特定區域之前被提供給此客戶端元件。
此外，資料庫中的存取點可移動，或者說客戶端元件可在目標區域(area of interest)中偵測到新的存取點。根據2006年2月22日提出申請的標題為「Continuous Data Optimization of Existing Access Points In Positioning Systems 」的美國專利申請案第11/359,154號所揭露的技術，這些存取點的相關資訊可被修正或更新，或者為了進行位置估算而忽略此存取點資訊。下文將詳細描述的是，本發明之觀點包括指明特定存取點的相關資訊何時發生變化或更新。因此，以上申請案中所述的技術也可結合這些觀點來使用。同樣地，2007年2月23日提出申請的標題為「Methods and Systems For Estimating a User Position In a WLAN Position System Based On User Assigned Access Point Locations 」的美國專利申請案第11/678,301號所述之實施例也可結合本說明書中所述之技術來使用，以估算客戶端元件的位置。
2006年5月8日提出申請的標題為「Calculation of Quality of WLAN Access Point Characterization for Use In a WLAN Positioning System 」的美國專利申請案第11/430,224號以及2007年1月22日提出申請的標題為「System and Method for Estimating Positioning Error with a WLAN Based Positioning System 」的美國專利申請案第11/625,450號所揭露的是評估給定存取點之相關資訊之品質以及確定與給定位置估算有關的定位誤差的技術。這些技術可結合本發明之實施例來使用。例如，特定Wi-Fi存取點資訊可不被提供給客戶端元件，原因是已經確定此資訊的品質低，故而用於位置估算可靠度也很低。同樣地，給定位置估算方面的誤差可能是確定存取點資訊的哪個子集被提供給客戶端元件的一個因素。
如2006年3月1日提出申請的標題為「Encoding and Compressing a WiFi Access Point Database 」的美國專利申請案第11/365,540號所述的那樣，Wi-Fi存取點的相關資訊可被編碼與壓縮。
Wi-Fi存取點資料的有效管理及分配
本發明之較佳實施例也提供一種在Wi-Fi定位系統的各個元件之間有效管理並分配Wi-Fi位置資料的系統與方法。在這些實施例中，客戶端儲存高速緩衝的Wi-Fi存取點資料，客戶端使用此Wi-Fi存取點資料來確定自己的位置。如上所述，隨著Wi-Fi存取點被啟動、移動以及退出，Wi-Fi存取點資料經常變化。客戶端元件必須以有效方式得知這些變化，以確保Wi-Fi定位系統以高階精準度來操作。
圖12繪示為應用於本發明之特定實施例的普通方案。使用客戶端元件1203的行動使用者1202需要當前地理位置的相關資訊。客戶端元件通常是被行動使用者操縱的移動計算元件(例如，行動電話)。客戶端元件裝有Wi-Fi定位系統客戶端1204的軟體1205。此Wi-Fi定位系統客戶端軟體有能力進行自律(autonomously)操作，或者藉由與Wi-Fi定位系統伺服器1208進行通訊來操作。
Wi-Fi定位系統客戶端也可從對應於一組“磚”的伺服器接收Wi-Fi存取點資料來進行半自律(semi-autonomously)操作，其中這組“磚”是代表有界地理區域的Wi-Fi資料。然後此資料被以局部方式儲存在客戶端元件的磚儲存器1206中，然後Wi-Fi定位系統客戶端可使用此磚儲存器1206來自律估算其位置。
客戶端也可預安裝對應於指定地理區域的Wi-Fi資料。然後客戶端可使用資料庫來更新預安裝的資料，確保其位置估算是基於最新的資料。
WPS磚與TileIDs
網路伺服器1208與移動元件1203之間的存取點資訊傳遞的基本單元是無線定位系統磚(Wireless Positioning Tile)(WPS磚)。無線定位系統磚(或簡稱為“磚”)是根據緯度與經度座標來界定的Wi-Fi存取點位置資料庫的在地理上有界的子集，是指有界地理區域內的一組Wi-Fi存取點。
儘管存取點資料庫可包括仰角資訊(elevation information)，因而可以三維方式(in three demensions)來定位客戶端元件，但是磚式系統僅使用經度與緯度來分割資料庫。因為所有的Wi-Fi存取點都比較接近地面，所以磚式系統不必考量仰角維度，不過仰角資訊仍然可用於估算客戶端元件的位置。
磚有幾種特性是在創建、識別以及維護時所必需的，這些特性包括：
穩定性(Stability)--磚的識別碼隨著時間的流逝而保持不變；
可分割性(Divisibility)--當儲存空間與密度方面需要時，磚可被細分或重組；
可組合性(Composabitity)--利用可再生識別碼，磚可組合成它們的母磚(parent tiles)。子磚(child tiles)能夠容易地識別它們的母磚，反之亦然；以及
普遍性(Universality)--磚必須能夠代表Wi-Fi定位系統之覆蓋面內的所有地理維度與經度座標。
無線定位系統磚是根據一種方法(在下文中有描述)來產生，這種方法是基於客戶端元件的能力與需要以及給定地理區域中的Wi-Fi存取點密度，以動態方式來細分資料庫。無線定位系統磚是在中央伺服器上產生，且被分配給客戶端元件。
雖然本檔案中示範了滿足這組要求的實施磚的特定方法，但是達到相同的目的有許多不同的演算法可使用。本方法只代表本發明之本觀點中能夠滿足穩定性、可分割性、可組合性以及普遍性中之想要特性的許多可能存在的實施例之一。
磚可被無線定位系統磚識別碼(稱為TileID)引用。利用本說明書所述之程序來形成的磚識別碼，藉由識別對應磚的“階層”，不僅對對應磚之區域的緯度與經度進行編碼，而且也對對應磚之區域的最小邊界矩形(minimum bounding rectangle,MBR)之尺寸進行編碼。在本實施例中，磚是以階層方式來排列，在這種階層式排列中，每片磚都具有規定的“階層”。第0階磚包含多個第1階磚；第1階磚包含多個第2階磚，等等。本說明書所述之方法是利用數字0至9以及A至F以十六進位格式(hexadecimal format)來儲存並調處磚識別碼。
如圖20所示，第0階磚(最大的無線定位系統磚)是以整數個緯度/經度為界--也就是說，每片磚是一個矩形，其左、右兩條邊代表正好一個經度(degree of longitude)，且其上、下兩條邊代表正好一個緯度(degree of latitude)。有180個經度與360個緯度，所以世界上有180×360=64,800個第0階磚識別碼。第0階磚識別碼是從左到右(從西到東)以及從下到上(從南到北)來進行編號。按照磚識別碼的排序，第一個0階磚是在緯度-90與經度-180[2001]。最後一個0階磚是在緯度89與經度179[2004]。計算0階磚識別碼給出緯度與經度的公式為：
Tile ID(lat,lon)=360×floor(90+lat)+floor(180+lon)
如上所述且如圖20所示，N階磚可被細分成多個N+1階子磚。本說明書所述之特殊實施將N階磚分割成16(4×4)個N+1階子磚[2006]。使用十六進位數字0至9與A至F，從左到右(從西到東)以及從下到上(從南到北)對子磚進行編號。子磚的子-子磚(sub-sub-tiles)是藉由簡單地將適當的十六進位數字加到子磚識別碼上來進行編號。例如，磚識別碼BA0C.76D指的是此磚為16片子磚當中的磚識別碼是BA0C.76的子磚。因此，磚識別碼中出現在“.”後面的數字的數量等於對應磚的階層。
每片磚被細分成16片子磚具有幾個優點。第一，為自動分解磚作準備，以將世界快速細分成磚，每片磚有想要的平均數量的存取點。當更多存取點被激活之後，如果每片磚的存取點密度超過最大想要密度，則可使用更高階層的磚(即，小磚)。如果有足夠多的存取點退出，使得存取點的數量降低到最小想要密度以下，則可使用低階層的磚(即，大磚)。這種逐步分解可根據全世界範圍內找到的存取點的密度變化來提供適當的存取點資料集分佈。
第二，每片磚使用16片子磚可提供最佳化編碼給電腦操作。這16片子磚中的每片子磚可以單一的十六進位數字(0至F)來編碼，經最佳化以4位元這樣的少量位元來進行二進位編碼。這種編碼在儲存與處理無線定位系統磚識別碼方面都能提供最佳效率。此外，此編碼處於這樣的情形，N階磚的磚識別碼具有比N+1階磚少的十六位元數字。因此，根據對應之磚識別碼中的數字數量容易識別磚的階層。
所述之磚識別碼系統的再一個想要的特性是：當第一個磚識別碼是第二個磚識別碼的首碼(prefix)時，第一片磚包含著第二片磚。例如，用磚識別碼BA0C.76來識別的磚包含著所有16片以相同首碼開頭的子磚：BA0C.760、BA0C.761、……、BA0C.76F。
每片磚也與每次磚資料被更新時反映磚之特性的版本資訊相關聯。此資訊可包括：(i)磚資料被更新的時間(即，磚時戳)，可用來快速確定客戶端的磚儲存器中是否有最新的磚資料；(ii)度量(metrics)，表示磚內環境多久變化一次，例如，新的Wi-Fi存取點進入此磚、離開此磚或在磚內移動的速度，可被客戶端用來自律估算磚資料老化的速度；(iii)識別碼，簡單表示磚內的那組存取點(例如，光暈濾波器(Bloom Filters)或其他裝置編碼)、或媒體存取控制位址的單向散列(one-way hashes)(諸如MD5、SHA-1)以及Wi-Fi存取點的位置，可用來確定更新客戶端之高速緩衝記憶體的最佳方法，即，是逐漸更新磚資料(參見下文)還是用伺服器傳送的新磚整體代替磚資料。
版本資訊是用來確保客戶端在估算其位置時不使用過期的高速緩衝資訊，且有助於磚資料傳送程序的執行。就磚儲存器中的給定磚而言，客戶端可請求伺服器發送磚的版本資訊。從伺服器傳回的版本資訊與客戶端上的版本資訊相結合表明是否必須將新的磚資料載入客戶端，以及表明執行更新使用的最佳方法。在一實施例中，如果時戳資訊表明資料庫伺服器上的磚資料比客戶端的磚儲存器中的磚資料新，則客戶端可從資料庫伺服器下載新版本來更新其高速緩衝記憶體。此程序可用Wi-Fi定位系統客戶端軟體來週期性觸發，或者在需要時觸發以滿足位置請求。
雖然磚識別碼可以一般方式來做比較以確定哪些磚被其他磚包含著，但是有時也可能需要確定包含在資料庫伺服器內的給定磚附近的一組磚。在磚資料庫(伺服器資料庫或客戶端的磚儲存器)的有些較佳實施例中，假設鄰近的磚可以是未知的無界階層，則不能用一般方式來進行這種判定。有些方法包括：(i)搜尋位於磚附近的存取點，且擷取對應的磚識別碼；(ii)搜尋高階磚，且逐漸擴大搜尋範圍到更高階的磚；(iii)使用有空間索引能力(spatial indexing capabilities)的資料庫。
系統描述
圖13詳細繪示了Wi-Fi定位系統客戶端軟體1303之一實施例的各個元件。位置請求管理器(Location Request Manager,LRM)1304從客戶端元件上運行著的應用軟體接收位置請求。此位置請求管理器管理著解析此請求所需的任務，包括使用掃描器模組1305來啟動掃描、控制著資料通訊管理器(Data Communications Manager,DCM)1306，以及利用位置估算模組(Location Estimation Module,LEM)1308來啟動位置估算。位置請求管理器也負責利用磚管理器1307來整理高速緩衝的Wi-Fi存取點資料的儲存。
802.11掃描器模組是位於客戶端元件上，且管理著收集關於無線電環境的資訊的程序，而客戶端元件就在此無線電環境中工作。掃描器指示802.11網路轉接器(adapter)掃描客戶端元件的有效範圍內的所有存取點，藉此來開始此程序。根據802.11協定，有效範圍內的存取點藉由提供一種叫做媒體存取控制位址的唯一識別碼來回應掃描。可選擇的是，掃描器也可操作於被動模式，這取決於有效範圍內的存取點所傳播的預設廣播訊號。掃描器將每個存取點所提供的識別碼連同所接收的訊號的強度一起記錄下來。然後掃描器將此資訊傳遞至位置估算模組，此位置估算模組將每個被觀測存取點的媒體存取控制位址與儲存在磚儲存器1309中的存取點的媒體存取控制位址做對比。磚儲存器將系統所知的每個被觀測存取點的位置資料傳回，然後位置估算模組1308利用此位置資料來估算移動元件的位置。
位置估算模組1308負責根據磚儲存器中所含的Wi-Fi存取點資訊來估算客戶端元件1302的位置。所需的輸入是由一組Wi-Fi存取點以及其各別接收的訊號強度資訊來組成，其中這組Wi-Fi存取點是用其媒體存取控制位址來識別。額外的輸入可包括客戶端元件1302的先前位置、方向、速度以及其他可能有用的有關資料。利用這些資料，使用前文所提出且被併入本說明書作為參考的位置演算法(參見前文的“有關方法及技術”)的任意組合，位置估算模組1308可估算客戶端元件的位置。
當解析客戶端元件之位置所需的局部資訊不夠時，或者當局部資訊過期時，位置請求管理器1304啟動資料通訊管理器1306。資料通訊管理器利用資料網路轉接器(Data Network Adapter)1310來啟動與中央伺服器之間的通訊，除了掃描器模組所收集的資訊之外，還提供客戶端特徵(例如，客戶端資源限制)給伺服器。中央伺服器將提供初始位置和一組優先化的磚識別碼，這組磚識別碼是對應於伺服器已確定適合用於客戶端位置解析的磚。資料通訊管理器繼續與中央伺服器進行通訊，按照想要的優先順序來擷取磚。
磚管理器1307是負責組織、增加、移除以及存取保存在磚儲存器1309中的無線定位系統磚。如果局部的無線定位系統磚之集合不足以解析位置請求，則磚管理器可做出判斷，且通知位置請求管理器需要更多磚。磚管理器也負責管理客戶端元件的資源利用，移除過期資訊以及後續位置請求近期不可能需要的資料。根據所收集的資訊(諸如客戶端行走的速度與方向)，或者根據曾發出位置請求的客戶端應用軟體所提供的資訊，磚管理器可向將來的位置請求可能需要的磚主動(proactively)發出請求。
本發明的一個實施例提供一種逐步解析無線定位系統磚的方法。此過程提供一組初始存取點位置資訊，這組初始存取點位置資訊能夠提供低精準度位置估算，但是伴隨著從伺服器接收到後續解析階層，精準度會提高。在大多數綜合方案中，此過程可用來提供高解析度在元件的投影位置附近，而接近遠端部分則具有低解析度，從而減少得到初始位置估算所需的網路傳輸量，而且浪費很少。逐步解析可用於單一磚內，也可用於一組磚之間，例如，第一級磚是以全解析度(full resolution)來擷取，而第二級磚則起初是以低解析度來擷取。
為了保存客戶端元件上的記憶力，磚管理器也可從磚儲存器中移除不需要的磚。確定磚何時不再需要有許多因素可使用。在一實施例中，磚管理器利用最近最少使用演算法(Least Recently Used algorithm)來移除已經很長時間未使用的高速緩衝的磚。其他高速緩衝演算法可用來提高並最佳化特殊應用軟體的儲存量。此外，經常使用的磚(諸如包含元件持有者之家庭住址的磚)可被“釘”(pinned)在高速緩衝記憶體中，指示磚管理器“這些磚不應移除”。客戶端元件的速度與方向也可用來確定磚何時不再需要。而且，諸如公路之類的地理特徵也可用來預測近期哪些磚可能不需要。有些實施例中，客戶端元件的移動史被記錄下來，且此資訊被用來確定給定磚將來被需要的概度(likelihood)。
資料網路轉接器1310提供一種在客戶端元件與中央網路伺服器之間發送與接收資料的方法。此資料網路轉接器一般是無線網路轉接器，但在有些實施例中也可以是有線網路轉接器。有些實施例中，用來掃描的802.11網路轉接器可兼作資料網路轉接器。此資料網路轉接器可確定適當的通訊機構，且管理著客戶端與伺服器之間的連接與資料傳遞。
圖14詳細繪示為Wi-Fi定位系統網路伺服器1401的各個元件。此網路伺服器是用來維護主Wi-Fi存取點位置資料庫1406，它負責伺服器端位置解析以及無線定位系統磚的創建與分佈。網路伺服器是整個Wi-Fi定位系統的中央管理元件，調整各個客戶端元件的活動，同時維護中央無線電信標位置資料庫，最佳化資料分佈，以及利用802.11存取點的新資訊來更新資料庫。
Wi-Fi存取點位置資料庫1406是位於中央伺服器上，是由地理位置資訊(例如，緯度與經度)、與每個已知Wi-Fi存取點之位置估算精準度有關的信賴因數(confidence factors)、代表各種資料被收集的時間的時戳以及用來唯一識別每片磚的磚識別碼資訊(如下文中的詳細描述以及圖20所示)來組成。
位置請求處置器1404從客戶端元件接收關於位置解析的請求。此元件將用位置與/或解析此位置請求所必需的無線定位系統磚資訊來作為回應。當位置請求處置器回應磚位置請求時，磚請求處置器1407從客戶端元件接收關於指定無線定位系統磚的請求。如果所請求的無線定位系統磚是可用的，則此元件將以所請求的無線定位系統磚來作為回應。如果客戶端所請求的磚不再有效，則伺服器將以適當的錯誤資訊來作為回應，包括無線定位系統磚或已代替所請求的無線定位系統磚的磚。
無線定位系統磚產生器1408負責確定Wi-Fi定位系統之覆蓋區域內的每片磚的多邊形固有尺寸。此系統計算存取點的密度，且基於地理(緯度與經度)來細分世界，最佳化儲存器尺寸的多邊形以及Wi-Fi存取點密度。
無線定位系統磚被傳播到客戶端是靠無線定位系統磚分配器1409來處理。請求被鑒別之後，分配器對給定的無線定位系統磚進行封裝(package)以分配給發出請求的Wi-Fi定位系統客戶端。
網路伺服器上的資料通訊管理器1403與Wi-Fi定位系統客戶端元件上的資料通訊管理器進行通訊。這兩個模組管理著鑒別程序，且監控著連接，以確保資料被準確傳送到網路上，使資料生效，且保留在局部元件上。
創建磚
圖19繪示為產生適當的磚尺寸且將存取點分配給指定磚的過程。網路伺服器定期確定哪些磚需要調整[1901]，這是藉由識別添加到磚或從磚中移除的存取點以及在磚內發生了移動的那些存取點來達成。針對每個存取點來識別0階磚就是簡單地截取(truncating)每個存取點的緯度值與經度值，以及確定所產生的一組不同的0階磚。為了達到最佳化，且能夠有效地確定這些磚，當前要實施的是，只要存取點一發生動作(例如，存取點的位置發生變化)，就將此存取點的磚識別碼設定為零(null)，藉此來修正此存取點的磚識別碼[1908]。識別新磚可使用相同的程序，此新磚是因存取點的移動或增加而需要被創建。
對於如上所述被識別的每個磚識別碼，演算法以遞回方式(recursively)細分每片磚，直到每片磚達到想要的密度(例如，磚的地理區域的邊界內的存取點數量)為止，或者直到此磚達到最大粒化(granularity)程度為止(在本說明書所述之特殊實施中，第4階層磚表示實際使用的最小磚)。對於每個最佳的磚，最小邊界矩形內的存取點被分配給對應的磚識別碼。
一般而言，每片磚的想要的存取點平均密度是依照指定的實施例來進行最佳化以達到最大效率與速度。一個較佳實施例中使用的是每片磚的存取點密度極限為8000，這能夠確保每片磚具有50KB左右的編碼檔案尺寸。如果第N階層磚包含8000個以上存取點，那麼整個區域則被細分成第N+1階層磚。最小可行密度是每片磚含有一個存取點--不含存取點的第0階層磚被完全忽略。
有些實施例可使用額外的因數來確定無線定位系統磚之尺寸。例如，磚尺寸可根據客戶端元件的移動史、其記憶體容量或可用網路頻寬來進行選擇。
交互作用等時線(Interaction Time1ine)
圖15與圖17繪示為客戶端系統的操作。圖16與圖18繪示為伺服器系統的操作。以下的描述是參考這些圖式，且描述各個系統元件之間的交互作用。
第一，在客戶端(移動)元件上執行的軟體應用程式向Wi-Fi定位系統請求位置資訊[1501]。此Wi-Fi定位系統的位置請求執行客戶端掃描[1503]，收集Wi-Fi存取點的相關資訊，此資訊可被客戶端元件之802.11網路轉接器接收。Wi-Fi定位系統客戶端軟體先試圖利用先前擷取的無線定位系統磚來解析元件的位置[1505][1506]。如果局部元件上不存在此資訊，那麼Wi-Fi定位系統客戶端軟體則繼續操作。此Wi-Fi定位系統客戶端軟體將藉由資料通訊管理器與資料網路轉接器來發送請求給Wi-Fi定位系統中央伺服器，以擷取其當前位置以及後續位置請求所需的關於無線定位系統磚的資訊[1511][1512]。
中央伺服器從資料通訊管理器接收磚位置請求[1601]，且將此請求傳給位置請求處置器。此位置請求處置器：(i)利用客戶端軟體發送的存取點列表來確定客戶端的位置[1603]；(ii)確定解析此位置請求以及將來的位置請求所需的無線定位系統磚[1607]；以及(iii)藉由位置請求處置器與資料通訊管理器來以當前位置、無線定位系統磚列表以及每片無線定位系統磚的最近更新的時戳作為回應。此無線定位系統磚列表中的每片磚根據客戶端近期將會需要此磚來進行自律定位的概度來被指定進行優先估算[1608]。
具體地說，包含Wi-Fi定位系統客戶端元件之估算位置的磚被賦予(assigned)最高優先級，然後對於周圍的磚，根據客戶端元件將來會在此磚內或附近的概率來賦予此磚優先級。根據前文所述之磚識別碼方案來修正中心磚的磚識別碼，就能找出周圍的磚。
而且，發送至客戶端的推薦磚識別碼列表可不僅僅包括客戶端元件所在的磚以及周圍最近的磚。Wi-Fi定位系統軟體可利用額外的資訊(諸如使用者元件的速度與方位(bearing))來搶先(preemptively)請求額外的磚資訊。此外，Wi-Fi定位系統軟體可利用諸如公路之類的地理特徵來更精確地預測客戶端元件的將來位置。主動預測將來位置的能力使得客戶端元件能夠自律運行的時間量增加，從而減小網路伺服器上的以及通訊網路自身的負載。客戶端元件的侷限性(包括記憶體容量、電池壽命以及網路速度及成本)也可用來確定伺服器所推薦的磚識別碼列表。
列表中的每個磚識別碼與優先級有關，此優先級可根據許多因素來確定，包括客戶端元件的位置史記錄、諸如公路之類的地理特徵、可用的網路頻寬以及使用者元件的速度及方向。例如，如果客戶端正行走在公路上，而這條公路使客戶端不能夠先到達X磚再到達Y磚，那麼Y磚則可被賦予高於X磚的優先級。
Wi-Fi定位系統客戶端軟體檢查伺服器所提供的磚識別碼列表，以確定需要哪些對應的磚。做這種判斷也可利用諸如客戶端之速度及方位、公路以及其他地理特徵的資訊以及客戶端元件自身的實體限制。
當客戶端已選定一組磚識別碼時，此客戶端會對發送至Wi-Fi定位系統伺服器的關於每片磚的請求[1709]進行格式化(format)。Wi-Fi定位系統中央伺服器鑒別每個無線定位系統磚請求[1801]，且必要時產生所請求的無線定位系統磚[1805]。此鑒別過程可確保未經授權的客戶端元件不能夠從中央伺服器下載磚。例如，磚擷取系統的一個實施例是按照超文件傳送協定(Hypertext Transfer Protocol,HTTP)來操作，且可使用標準超文件傳送協定鑒別方案來確保所有的客戶端請求都是被適當授權的客戶端傳送。
然後所請求的無線定位系統磚被封裝[1804]，且傳回Wi-Fi定位系統客戶端。客戶端元件上的無線定位系統磚管理器確保新的無線定位系統磚符合可用資源(例如，記憶體或資料儲存器)，且必要時移除老化的或不必要的無線定位系統磚。
預期的用途之實例
以下闡述的是本發明之特定實施例的設計用途的實例。在此例中，裝有Wi-Fi定位系統軟體的移動元件的使用者住在城市郊區，但在市區工作。早晨，此使用者讓此移動元件(藉由諸如導航軟體之類的使用者應用軟體)確定當前位置。此動作使得Wi-Fi定位系統軟體啟動。
在此情形下，使用者應用軟體從Wi-Fi定位系統位置供應器請求位置。Wi-Fi定位系統位置請求管理器向客戶端元件位置估算模組發出請求。如果位置估算模組不能夠自律提供位置，則位置請求管理器將控制傳給資料通訊管理器，以請求並從中央伺服器擷取位置，必要時擷取無線定位系統磚。Wi-Fi掃描的結果被傳給伺服器，且伺服器以一個推薦磚識別碼列表來作為回應，其中此磚識別碼列表已根據上文所列舉的因素進行了優先排序。然後客戶端發送關於每個想要的磚識別碼的磚請求，且當從伺服器接收到足夠數量的磚時，位置請求管理器再次從位置估算模組請求位置。這一次，局部元件上具備必要的資訊，所以能確定客戶端元件的位置。
當此人走進城市時，移動元件將移向客戶端元件上所儲存的無線定位系統磚的邊界。Wi-Fi客戶端軟體能根據高速緩衝的磚的磚識別碼來計算高速緩衝區的邊界。當客戶端元件的估算位置在高速緩衝記憶體邊界的臨界距離以內時，磚管理器將會通知位置請求管理器“需要額外的磚”。這使得客戶端資料通訊模組與中央伺服器之間開始另一串通訊，以擷取額外的磚。根據此人的移動以及客戶端元件的限制(諸如儲存器以及網路容量)，必要時重複此過程。
用來觸發額外磚預取(pre-fetching)的臨界距離可取決於多種因素，包括(例如)相關的磚的尺寸、客戶端元件的記憶體容量以及使用者元件的估算速度。例如，如果客戶端元件正快速移向邊界，那麼合乎邏輯的是要儘早請求額外的磚，以確保必需的磚被下載之前使用者不會穿越此邊界。如果客戶端元件是靜止不動的，則對額外的磚的需求不會那麼緊迫，且臨界距離可能相應地降低。
客戶端元件也可主動請求可能不是馬上用得著的磚。這種預取動作可取決於許多因素，諸如當前磚的尺寸、客戶端元件的記憶體容量、使用者元件的估算速度以及連接至伺服器的網路的頻寬。例如，當高容量網路存在時，可預取大量的磚，如此一來，當元件必須透過更有限的網路來連接到伺服器時，能夠降低成本，且提高執行速度。執行預取也可使用額外的因素，包括像公路之類的地理特徵、客戶端元件的移動史、使用者應用軟體的要求精準度以及諸如橋樑與運輸模式之類的實體限制。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
101．．．計算元件
102、203、302、308、309、402、408、409、707、904、1005、1101、1104、1201、2201．．．存取點
103．．．定位軟體
104．．．參考資料庫
201、301、401、701、801．．．掃描車輛
202、702．．．掃描元件
204、708、1004．．．全球定位系統衛星
205、709．．．定向天線
303、403、502、602、1102、1105．．．存取點的計算位置
304、305．．．幹線
306、307．．．街道
501、601、1202、1301．．．使用者
503、603．．．使用者的計算位置
604．．．使用者元件的無線電範圍
703．．．局部資料儲存器
704．．．掃描客戶端
705．．．全球定位系統接收機
706、903、1006、1007．．．無線電
802．．．中央網路資料庫
803．．．剖析及濾波模組
804．．．反三角測量模組
805．．．資料包製造器
806．．．車隊管理模組
807．．．資料通訊模組
808．．．映射圖製造器
901．．．位置應用軟體
902．．．掃描器
905．．．存取點參考資料庫
906．．．定位器
907．．．不良資料濾波器
908．．．位置計算元件
909．．．位置平滑引擎
910．．．應用介面
911．．．COM埠
1001．．．資料管理器
1002．．．系統管理器
1003．．．上載管理器
1008、1009．．．記錄器
1010．．．檔案管理器
1011．．．掃描資料儲存器
1012．．．備份資料儲存器
1013．．．無線電管理器
1014．．．使用者介面控制器
1015．．．誤差處理及日誌
1016．．．系統再啟動模組
1017．．．熱點偵測器
1018．．．創建連接元件
1019．．．熱點鑒別模組
1020．．．上載管理器鑒別模組
1021．．．上載＆資料驗證模組
1022．．．新版本模組
1023．．．新版本安裝模組
1024．．．熱點
1025、1208、1401．．．網路伺服器
1026．．．中央存取點資料庫
1103、1106．．．掃描記錄
1200．．．磚式無線定位系統
1203、1302．．．客戶端元件
1204．．．Wi-Fi定位系統客戶端
1205、1303．．．Wi-Fi定位系統客戶端軟體
1206．．．磚儲存器
1207．．．網路
1208．．．Wi-Fi定位系統伺服器
1209、1402．．．Wi-Fi定位系統伺服器軟體
1210、1406．．．Wi-Fi存取點位置資料庫
1300．．．Wi-Fi定位系統客戶端磚式元件
1304．．．位置請求管理器
1305．．．掃描器模組
1306、1403．．．資料通訊管理器
1307．．．磚管理器
1308、1405．．．位置估算模組
1309、1410．．．磚儲存器
1310．．．資料網路轉接器
1400‧‧‧Wi-Fi定位系統伺服器磚式元件
1404‧‧‧位置請求處置器
1407‧‧‧磚請求處置器
1408‧‧‧磚產生器
1409‧‧‧磚分配器
1501~1517、1601~1612、1701~1711、1801~1805、1901~1914‧‧‧步驟
2202‧‧‧使用者估算位置
2203、2204‧‧‧磚
2205‧‧‧子磚識別碼
圖1繪示為一種Wi-Fi定位系統的一些實施例。
圖2繪示為依照本發明之實施例的包括掃描元件的掃描車輛。
圖3繪示為掃描方案之範例，以闡述資料收集中的幹線偏向問題。
圖4繪示為依照本發明之一些實施例的對掃描車輛使用程式路線的範例。
圖5繪示為一種實例方案，以闡述使用者元件定位中的Wi-Fi存取點之參考對稱性欠佳的問題。
圖6繪示為一種實例方案，以闡述使用者元件定位中的Wi-Fi存取點之參考對稱性。
圖7繪示為依照本發明之一些實施例的包括掃描元件的掃描車輛。
圖8繪示為依照本發明之一些實施例的一種包括Wi-Fi存取點中央資料庫的中央網路伺服器。
圖9繪示為依照本發明之一些實施例的定位軟體的示範架構。
圖10繪示為依照本發明之一些實施例的一種掃描客戶端的示範架構。
圖11比較並對照隨機掃描模型的效果與使用出自中國郵差選路演算法的一種模型的效果。
圖12繪示為一種Wi-Fi定位系統的一些實施例。
圖13繪示為依照本發明之一些實施例的一種Wi-Fi定位系統的客戶端元件。
圖14繪示為依照本發明之一些實施例的一種Wi-Fi定位系統的伺服器元件。
圖15繪示為依照本發明之一些實施例，Wi-Fi定位系統之客戶端元件回應來自於客戶端應用軟體的位置請求的操作。
圖16繪示為依照本發明之一些實施例，Wi-Fi定位系統之伺服器元件回應來自於客戶端元件的位置請求的操作。
圖17繪示為依照本發明之一些實施例，當接收到磚識別碼列表時，Wi-Fi定位系統的客戶端元件的操作。
圖18繪示為依照本發明之一些實施例，Wi-Fi定位系統之伺服器元件回應來自於客戶端元件的磚請求的操作。
圖19繪示為依照本發明之一些實施例，Wi-Fi定位系統之伺服器元件利用Wi-Fi存取點之密度來確定適當的磚尺寸的方法。
圖20繪示為一種將地球表面分割成多邊形磚階層的方案以及一種產生每片磚所對應之全球唯一識別碼的方案。
圖21繪示為依照本發明之一些實施例，在正常操作中Wi-Fi定位系統之各個元件之間的通訊。
圖22繪示為依照本發明之一些實施例，Wi-Fi定位系統之伺服器元件所推薦以回應於客戶端位置請求的一些磚。
1200．．．無線定位系統
1201．．．Wi-Fi存取點
1202．．．行動使用者
1203．．．客戶端元件
1204．．．Wi-Fi定位系統客戶端
1205．．．Wi-Fi定位系統客戶端軟體
1206．．．磚儲存器
1207．．．網路
1208．．．Wi-Fi定位系統伺服器
1209．．．Wi-Fi定位系統伺服器軟體
1210．．．Wi-Fi存取點位置資料庫

Claims (12)

  1. 一種在Wi-Fi定位系統中從Wi-Fi存取點資訊的參考資料庫選擇並提供Wi-Fi存取點資訊之子集給至少一個裝有Wi-Fi通訊邏輯的行動客戶端元件之方法，所述Wi-Fi定位系統包括記錄在電腦可讀媒體中的所述參考資料庫，且包含目標區域內的Wi-Fi存取點的相關資訊，所述Wi-Fi存取點資訊之子集將被所述客戶端元件用來估算其位置，其中所述子集經裁剪以使得基於接近所述客戶端元件的所述目標區域的部分內包括關於Wi-Fi存取點的資訊，所述方法包括：提供地理區域之集合，每個地理區域為所述目標區域的部分，且每個地理區域包含多個所述Wi-Fi存取點；將來自基於接近所述客戶端元件的所述地理區域之集合選擇至少一個相關地理區域給所述相關地理區域；自所述參考資料庫選擇包含在至少一個相關地理區域的Wi-Fi存取點之子集；以及將來自所述參考資料庫的與所述至少一個相關地理區域內的所述Wi-Fi存取點有關的資訊提供給所述行動客戶端元件，所述資訊包括在所述相關地理區域對應Wi-Fi存取點的識別碼以及包括所述對應Wi-Fi存取點的經估算地理位置，使得所述行動客戶端元件隨後可利用所述相關地理區域內的至少一個所述Wi-Fi存取點的所述經估算地理位置來估算其位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括依照預 定方案，將所述目標區域分割成所述地理區域之集合。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中所述預定分區方案是將所述目標區域分割成一組幾何上相似的多邊形磚。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中所述多邊形磚形成大磚嵌套小磚的階層。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，更包括選擇單一多邊形磚內可包含的Wi-Fi存取點的最大數量，且選擇所述多邊形磚的尺寸，使得所有的磚都包含不超過所述最大數量。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，更包括對於每個所述多邊形磚，將最近更新時間儲存到所述磚內的Wi-Fi存取點所對應的參考資料庫記錄，以及利用此資訊來確定儲存在所述客戶端元件上的所述Wi-Fi存取點資料是否是最新的。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括估算所述客戶端元件的速度及方向，以及利用前述估算的結果來選擇所述至少一個相關地理區域。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括預測所述客戶端元件行走的路線，以及利用此預測路線來選擇所述至少一個相關地理區域。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述客戶端元件已分配有限量的記憶體來儲存Wi-Fi存取點資料，且所述至少一個相關地理區域是根據所述客戶端元件所分 配的記憶體的量來選擇。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述客戶端元件與所述參考資料庫之間的資訊傳遞不必超過特定的最大速度，且所述至少一個相關地理區域是根據所述客戶端元件與所述參考資料庫之間的最大通訊速度來進行選擇。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述行動客戶端元件的位置估算是由所述行動客戶端元件來執行。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述行動客戶端元件裝有位於指定地理區域內的初始Wi-Fi存取點之集合的相關資訊。
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