估計(jì)設(shè)備位置的方法和實(shí)施該方法的裝置制造方法
【專利摘要】提供一種探測對(duì)設(shè)備的位置的錯(cuò)誤測量結(jié)果的方法，所述設(shè)備包括位置測量器件，所述方法包括：從多個(gè)可能的狀態(tài)中確定所述設(shè)備的用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；使用多個(gè)模型和所述用戶的確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來預(yù)測所述設(shè)備的位置，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)可能的狀態(tài)中的相應(yīng)的一個(gè)；使用所述位置測量器件來測量所述設(shè)備的位置；將所述設(shè)備的預(yù)測位置與所述設(shè)備的測量位置進(jìn)行比較；并且基于所述比較步驟的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的。
【專利說明】估計(jì)設(shè)備位置的方法和實(shí)施該方法的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜式設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備，所述便攜式設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備包括接收器(例如，衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器)，來自所述接收器的測量結(jié)果用于提供設(shè)備的位置的測量。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，衛(wèi)星定位系統(tǒng)(例如，GPS)是便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備可用的最準(zhǔn)確的地點(diǎn)數(shù)據(jù)源中的一個(gè)。然而，具有與衛(wèi)星定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的許多缺陷。例如，當(dāng)設(shè)備在室內(nèi)，在濃密樹葉下或在“城市峽谷”中(即，在許多高層建筑物之間)時(shí)，便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備可能不能接收來自衛(wèi)星的信號(hào)，這使其不可能獲得位置測量(有時(shí)被稱為“困境”)。在位置測量中，衛(wèi)星定位系統(tǒng)也能夠易于出錯(cuò)，這能夠歸因于許多不同的原因，包括“多重路徑”，在所述“多重路徑”中，來自衛(wèi)星的信號(hào)在到達(dá)衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器之前能夠被建筑物反射。這些錯(cuò)誤能夠引起報(bào)告位置離實(shí)際位置有一些距離，有時(shí)甚至遠(yuǎn)到若干城市街區(qū)。這些錯(cuò)誤的測量結(jié)果有時(shí)被稱為“異常值”。
[0003]GPS使能的設(shè)備能夠用于追蹤攜帶該設(shè)備的用戶的地點(diǎn)。這樣設(shè)備的用戶能夠包括老年人、兒童、阿爾茨海默氏癥患者或癡呆患者(其易于游蕩)或在護(hù)理中心或醫(yī)院中的患者。在這些情況中的一些中，能夠建立“地理圍欄”，所述“地理圍欄”對(duì)允許用戶在其中自由移動(dòng)的安全或可接受區(qū)域(或相反地，用戶不應(yīng)該進(jìn)入的區(qū)域)進(jìn)行劃界。將任何獲得的位置測量結(jié)果與地理圍欄進(jìn)行比較，并且如果發(fā)現(xiàn)用戶在地理圍欄之外(即，在用戶不應(yīng)該在的區(qū)域中)，能夠觸發(fā)警報(bào)或喚起警示。由設(shè)備獲得的位置測量結(jié)果能夠被提供到遠(yuǎn)程地點(diǎn)，例如，呼叫中心或緊急服務(wù)人員，以使能設(shè)備并且因此發(fā)現(xiàn)用戶。
[0004]應(yīng)當(dāng)理解，在地理圍欄應(yīng)用中，當(dāng)事實(shí)上用戶在可接受區(qū)域之內(nèi)時(shí)，異常值位置測量結(jié)果能夠指示用戶在可接受區(qū)域之外，并且能夠?qū)е戮瘓?bào)被觸發(fā)。為了用戶的利益能夠提供警報(bào)(即，警報(bào)對(duì)設(shè)備的用戶能夠是音響的，以指示用戶已經(jīng)穿過地理圍欄)，或者警報(bào)能夠用于發(fā)起人員調(diào)度或緊急服務(wù)，以定位和幫助設(shè)備的用戶。同樣地，當(dāng)事實(shí)上用戶已經(jīng)穿過地理圍欄時(shí)，異常值位置測量結(jié)果能夠指示用戶在可接受區(qū)域之內(nèi)，這意味著不可以觸發(fā)警報(bào)。因此，使由異常值引起的假警報(bào)最小化是可期望的。
[0005]即使正確地觸發(fā)警報(bào)(即，用戶已經(jīng)穿過地理圍欄)，涉及緊急服務(wù)的異常值測量結(jié)果或被調(diào)度以尋找用戶的其他人員能夠?qū)⑷藛T派往錯(cuò)誤的方向，并且延遲提供給用戶的援助。
[0006]因此，需要改進(jìn)的技術(shù)以識(shí)別異常值位置測量結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種探測對(duì)設(shè)備的位置的錯(cuò)誤測量結(jié)果的方法，所述設(shè)備包括位置測量器件，所述方法包括:從多個(gè)可能的狀態(tài)中確定所述設(shè)備的用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；使用多個(gè)模型和所述用戶的確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來預(yù)測所述設(shè)備的位置，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)可能的狀態(tài)中的相應(yīng)的一個(gè)；使用所述位置測量器件來測量所述設(shè)備的所述位置；將所述設(shè)備的預(yù)測位置與所述設(shè)備的測量位置進(jìn)行比較；并且基于比較步驟的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的。因此，本發(fā)明通過使預(yù)測算法適于用戶的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來提高了預(yù)測位置的準(zhǔn)確度，這使來自位置測量器件的錯(cuò)誤測量結(jié)果更易于識(shí)別。
[0008]優(yōu)選地，多個(gè)可能的狀態(tài)包括用戶坐下、躺下、站立不動(dòng)、行走、奔跑以及乘車行進(jìn)中的兩個(gè)或更多個(gè)。
[0009]優(yōu)選地，確定用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的步驟包括分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)和/或設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)更早的測量位置。在一些實(shí)施例中，來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)包括來自加速度計(jì)、磁力計(jì)以及陀螺儀中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)。
[0010]在一些實(shí)施例中，確定用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的步驟包括分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)，以識(shí)別指示用戶的腳步和/或用戶的取向的信號(hào)。
[0011]在一些實(shí)施例中，預(yù)測設(shè)備的位置的步驟包括:使用多個(gè)模型中的每個(gè)以估計(jì)設(shè)備的下一位置；根據(jù)用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)從模型中的每個(gè)獲得的設(shè)備的下一位置的估計(jì)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)；并且結(jié)合加權(quán)的估計(jì)結(jié)果以確定設(shè)備的預(yù)測位置。
[0012]在備選實(shí)施例中，預(yù)測設(shè)備的位置的步驟包括:選擇對(duì)應(yīng)于用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)模型中的一個(gè)；并且使用多個(gè)模型中的選定的一個(gè)以確定設(shè)備的預(yù)測位置。
[0013]在優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)模型使用航位推算以估計(jì)設(shè)備的位置。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)模型還使用指示公路和/或人行道的地圖數(shù)據(jù)以估計(jì)設(shè)備的位置。通過將預(yù)測位置限制到與用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致的位置(即，如果確定正在乘車行進(jìn)，則在公路上，而如果確定正在步行，無論正在站立、行走或奔跑，則在人行道上)，這進(jìn)一步提高了設(shè)備的預(yù)測位置的準(zhǔn)確度。
[0014]優(yōu)選地，使用卡爾曼濾波器來實(shí)施所述方法，并且其中，預(yù)測設(shè)備的位置的步驟包括使用多個(gè)模型、用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及卡爾曼濾波器的當(dāng)前狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，在卡爾曼濾波器中，對(duì)設(shè)備的預(yù)測位置與設(shè)備的測量位置的比較步驟的結(jié)果用于更新卡爾曼濾波器的當(dāng)前狀態(tài)。
[0016]優(yōu)選地，基于比較步驟的結(jié)果確定設(shè)備的測量位置是否是錯(cuò)誤的步驟包括將比較步驟的結(jié)果與閾值進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，閾值是靜態(tài)(固定)的閾值，但在優(yōu)選實(shí)施例中，閾值是根據(jù)比較步驟的結(jié)果的預(yù)期大小調(diào)節(jié)的尺度因子。
[0017]優(yōu)選地，基于對(duì)比較步驟的結(jié)果與針對(duì)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)先前的測量位置的比較步驟的結(jié)果的比較來調(diào)節(jié)尺度因子。甚至更優(yōu)選地，基于對(duì)比較步驟的結(jié)果與針對(duì)設(shè)備的多個(gè)先前的測量位置的比較步驟的結(jié)果的平均值或加權(quán)平均值的比較來調(diào)節(jié)尺度因子。
[0018]所述方法還能夠包括如果確定設(shè)備的測量位置是錯(cuò)誤的則根據(jù)進(jìn)一步分析來拋棄設(shè)備的測量位置的步驟。在一些實(shí)施例中，所述進(jìn)一步分析能夠包括確定設(shè)備相對(duì)于預(yù)定義的地理圍欄的位置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在其中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置為使得當(dāng)適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)或處理器運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)可讀代碼時(shí)，令所述計(jì)算機(jī)或所述處理器執(zhí)行上述方法中的任何部分。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種裝置，所述裝置包括處理器，所述處理器被配置為:從多個(gè)可能的狀態(tài)中確定設(shè)備的用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；使用多個(gè)模型和所述用戶的確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來預(yù)測所述設(shè)備的位置，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)可能的狀態(tài)中的相應(yīng)的一個(gè)；從位置測量器件獲得對(duì)所述設(shè)備的所述位置的測量結(jié)果；將所述設(shè)備的預(yù)測位置與所述設(shè)備的測量位置進(jìn)行比較；并且基于所述比較的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述裝置被配置為由用戶穿戴或攜帶的設(shè)備，所述設(shè)備還包括用于獲得對(duì)設(shè)備的位置的測量結(jié)果的位置測量器件。在備選實(shí)施例中，所述裝置是對(duì)于由用戶穿戴或攜帶的設(shè)備的單獨(dú)的設(shè)備。
[0022]優(yōu)選地，多個(gè)可能的狀態(tài)包括用戶坐下、躺下、站立不動(dòng)、行走、奔跑以及乘車行進(jìn)中的兩個(gè)或更多個(gè)。
[0023]優(yōu)選地，所述處理器被配置為通過分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)和/或設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)更早的測量位置來確定用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在這些實(shí)施例中，所述設(shè)備額外地包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。在一些實(shí)施例中，來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)包括來自加速度計(jì)、磁力計(jì)以及陀螺儀中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)。
[0024]在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為通過分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)以識(shí)別指示用戶的腳步和/或用戶的取向的信號(hào)來確定用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0025]在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為通過以下步驟來預(yù)測設(shè)備的位置:使用多個(gè)模型中的每個(gè)以估計(jì)設(shè)備的下一位置；根據(jù)用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)從模型中的每個(gè)獲得的設(shè)備的下一位置的估計(jì)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)；并且結(jié)合加權(quán)的估計(jì)結(jié)果以確定設(shè)備的預(yù)測位置。
[0026]在備選實(shí)施例中，所述處理器被配置為通過以下步驟來預(yù)測設(shè)備的位置:選擇對(duì)應(yīng)于用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多個(gè)模型中的一個(gè)；并且使用多個(gè)模型中的選定的一個(gè)以確定設(shè)備的預(yù)測位置。
[0027]在優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)模型使用航位推算以估計(jì)設(shè)備的位置。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)模型還使用指示公路和/或人行道的地圖數(shù)據(jù)以估計(jì)設(shè)備的位置。通過將預(yù)測位置限制到與用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一致的位置(即，如果確定正在乘車行進(jìn)，則在公路上，而如果確定正在步行，無論正在站立、行走或奔跑，則在人行道上)，這進(jìn)一步提高了設(shè)備的預(yù)測位置的準(zhǔn)確度。
[0028]優(yōu)選地，所述處理器包括卡爾曼濾波器，并且所述處理器被配置為使用多個(gè)模型、用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及卡爾曼濾波器的當(dāng)前狀態(tài)來預(yù)測設(shè)備的位置。
[0029]優(yōu)選地，在卡爾曼濾波器中，對(duì)設(shè)備的預(yù)測位置與設(shè)備的測量位置的比較結(jié)果用于更新卡爾曼濾波器的當(dāng)前狀態(tài)。
[0030]優(yōu)選地，所述處理器被配置為通過將比較結(jié)果與閾值進(jìn)行比較來確定設(shè)備的測量位置是否是錯(cuò)誤的。在一些實(shí)施例中，閾值是靜態(tài)(固定)的閾值，但在優(yōu)選實(shí)施例中，閾值是根據(jù)比較結(jié)果的預(yù)期大小由處理器調(diào)節(jié)的尺度因子。
[0031]優(yōu)選地，通過對(duì)比較結(jié)果與針對(duì)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)先前的測量位置的比較結(jié)果進(jìn)行比較，由處理器調(diào)節(jié)尺度因子。甚至更優(yōu)選地，通過對(duì)比較結(jié)果與針對(duì)設(shè)備的多個(gè)先前測量位置的比較結(jié)果的平均值或加權(quán)平均值進(jìn)行比較，由處理器調(diào)節(jié)尺度因子。
[0032]所述處理器能夠被進(jìn)一步配置為如果確定設(shè)備的測量位置是錯(cuò)誤的則根據(jù)進(jìn)一步分析來拋棄設(shè)備的測量位置。在一些實(shí)施例中，由處理器進(jìn)行的所述進(jìn)一步分析能夠包括確定設(shè)備相對(duì)于預(yù)定義的地理圍欄的位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了更好地理解本發(fā)明，并且更清晰地示出本發(fā)明如何實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將僅以范例的方式參考附圖，其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的方框圖；并且
[0035]圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)位置測量結(jié)果執(zhí)行的處理的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]盡管以下將參考使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)(例如，GPS)獲得的位置測量結(jié)果描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，便攜式電子設(shè)備或移動(dòng)電子設(shè)備也能夠或備選地使用除了從一組衛(wèi)星接收的那些信號(hào)之外的信號(hào)做出位置測量，并且應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的處理算法可應(yīng)用于識(shí)別使用其他類型的定位系統(tǒng)(例如，分析接收的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和/或分析在靠近設(shè)備的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的單元的單元識(shí)別符(Cell ID)的那些定位系統(tǒng))獲得的異常值位置測量結(jié)果。
[0037]在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性設(shè)備。在該實(shí)施例中，設(shè)備2是移動(dòng)電話或智能手機(jī)，盡管應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施例中，設(shè)備2能夠采取不同的形式，例如，個(gè)人緊急響應(yīng)系統(tǒng)(PERS)設(shè)備、移動(dòng)PERS設(shè)備、用于監(jiān)測用戶是否已經(jīng)遭受跌倒的用戶穿戴的跌倒探測器或在汽車中使用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。
[0038]設(shè)備2包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器4，在該實(shí)施例中，所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器4是GPS模塊4 (盡管應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備2能夠備選地包括其他類型的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器(例如，Galileo或GL0NASS)或用于接收來自其他源的信號(hào)(例如，W1-Fi信號(hào)或無線通信信號(hào))的接收器，所述信號(hào)能夠被處理以確定設(shè)備2的位置)，所述接收器4被耦合到天線6，所述天線6接收來自GPS衛(wèi)星的信號(hào)。GPS模塊4被連接到處理器8，所述處理器8控制設(shè)備2的一般操作。
[0039]由于在該實(shí)施例中的設(shè)備2是移動(dòng)電話或智能手機(jī)，因此設(shè)備2還包括收發(fā)器電路10和相關(guān)聯(lián)的天線12，所述收發(fā)器電路10和是相關(guān)聯(lián)的天線12用于與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線通信。
[0040]設(shè)備2還包括存儲(chǔ)器模塊14，所述存儲(chǔ)器模塊14能夠存儲(chǔ)程序代碼，所述程序代碼由處理器8運(yùn)行以令處理器8執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備2所要求的處理。存儲(chǔ)器模塊14也能夠存儲(chǔ)由GPS模塊4獲得的設(shè)備2的位置的一個(gè)或多個(gè)最近的測量結(jié)果。
[0041]在圖不的實(shí)施例中，設(shè)備2還包括一個(gè)或多個(gè)傳感器16,所述一個(gè)或多個(gè)傳感器16能夠用于確定設(shè)備2的用戶的行為(并且具體為用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。這樣的行為能夠包括用戶站立不動(dòng)、坐下或躺下、行走、奔跑以及乘車行進(jìn)。適當(dāng)?shù)膫鞲衅?6包括加速度計(jì)、陀螺儀和/或磁力計(jì)。在傳感器16是加速度計(jì)的實(shí)施例中，加速度計(jì)16輸出指示在一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)維度上作用在設(shè)備2上的加速度的信號(hào)。在這種情況下，以一維、二維或三維矢量(ax，ay，az)的形式提供在每個(gè)采樣時(shí)刻處的加速度計(jì)16的輸出。加速度計(jì)16能夠測量具有30或50Hz的采樣率的加速度，盡管應(yīng)當(dāng)理解能夠使用其他采樣率。
[0042]通過分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器16的信號(hào)和/或通過分析設(shè)備2的位置的先前的測量結(jié)果，能夠估計(jì)設(shè)備2的用戶的當(dāng)前行為(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。例如，能夠根據(jù)來自加速度計(jì)16的信號(hào)來識(shí)別設(shè)備2的用戶的步伐(例如，以用戶的腳與地面撞擊的形式)，并且能夠根據(jù)步伐的幅度和頻率來確定用戶是否正在行走或奔跑。能夠?qū)⒉椒ヌ綔y與對(duì)先前的位置測量結(jié)果的分析進(jìn)行結(jié)合來確定用戶正在移動(dòng)的速度。由于信號(hào)將展示用戶步行行進(jìn)不能夠達(dá)到的加速度和減速度，因此來自加速度計(jì)的信號(hào)也能夠用于識(shí)別用戶何時(shí)正在乘車行進(jìn)。和步伐探測一樣，能夠?qū)?duì)加速度計(jì)信號(hào)的該分析與對(duì)先前的位置測量結(jié)果的分析進(jìn)行結(jié)合來確定用戶/設(shè)備2正在移動(dòng)的速度。根據(jù)在來自加速度計(jì)的信號(hào)中缺乏任何明顯的非重力加速度能夠確定用戶的站立不動(dòng)、坐下或躺下狀態(tài)，與之一起，使用加速度計(jì)信號(hào)(和/或來自陀螺儀的信號(hào))確定用戶的姿勢或取向。再一次，能夠?qū)?duì)加速度計(jì)和/或陀螺儀信號(hào)的分析與對(duì)先前的位置測量結(jié)果的分析進(jìn)行結(jié)合來確定用戶/設(shè)備2的速度。在以上的每種情況下，由于這將給出用戶/設(shè)備2的近似速度，并且該速度能夠與恰當(dāng)?shù)哪Ｐ拖嚓P(guān)，因此(例如，如果設(shè)備2不包括一個(gè)或多個(gè)傳感器16)僅使用對(duì)先前的位置測量結(jié)果的分析能夠做出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的探測。例如從由Sasank Reddy等人的“Using Mobile Phonesto Determine Transportat1n Modes”(ACM Transact1ns on Sensor Networks,Vol.6,N0.2, Article 13)、由 T.Nick 的“Classifying means of transportat1n using mobilesensor data，，(Neural Networks (IJCNN), 18-23July 2OlO 年，第 1-6 頁)或由 F.Foerster等人的 “Detect1n of posture and mot1n by accelerometry: a validat1n study inambulatory monitoring，，(Computer in Human Behav1ur, Vol.15, Issue 5,ISeptember1999年，第571-583頁)中，GPS、加速度計(jì)以及陀螺儀信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到能夠?qū)嵤┮陨咸幚淼姆绞健?br> [0043]圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由處理器8執(zhí)行的處理以識(shí)別異常值位置測量結(jié)果的方框圖。
[0044]根據(jù)本發(fā)明由處理器8執(zhí)行的處理基于卡爾曼濾波器20?？柭鼮V波器20重復(fù)地經(jīng)歷許多步驟:首先，基于卡爾曼濾波器20的當(dāng)前狀態(tài)，做出關(guān)于濾波器20的下一狀態(tài)的預(yù)測(方框22)?？柭鼮V波器20的狀態(tài)表示位置并且通常也表示其他變量(例如，前進(jìn)方向、高度、速度等)，因此預(yù)測狀態(tài)將是在一些時(shí)間間隔之后設(shè)備2的新位置、前進(jìn)方向、高度、速度等。使用適當(dāng)?shù)哪Ｐ?例如，采取濾波器20的當(dāng)前狀態(tài)(包括位置、前進(jìn)方向以及速度)并且通過假設(shè)用戶/設(shè)備2將以其當(dāng)前的前進(jìn)方向和速度繼續(xù)處于直線上來確定新位置的航位推算模型)，確定對(duì)濾波器20的下一狀態(tài)的預(yù)測。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解能夠使用備選類型的模型。
[0045]其次，將預(yù)測狀態(tài)轉(zhuǎn)換成預(yù)測位置(方框24)。在方框22中預(yù)測的狀態(tài)包括位置、前進(jìn)方向、高度、速度等，在方框22與24之間的轉(zhuǎn)換能夠包括提取狀態(tài)的位置部分以提供預(yù)測位置。備選地，方框24能夠提供的不僅僅是預(yù)測位置(其能夠被提供為經(jīng)度和緯度的測量結(jié)果)，從GPS模塊4中方框24能夠提供前進(jìn)方向、速度和/或精度衰減因子(DoP)。
[0046]然后將預(yù)測位置與實(shí)際觀察結(jié)果(S卩，使用GPS模塊4確定的設(shè)備2的位置26)進(jìn)行比較，并且計(jì)算殘差(方框28)。殘差28基本上是GPS位置26與預(yù)測位置24之間的差(例如，距離)。殘差28用于確定濾波器20的新狀態(tài)30。然后針對(duì)新的GPS位置測量結(jié)果26重復(fù)濾波處理。
[0047]更新濾波器20的狀態(tài)(方框30)引起濾波器20具有通常對(duì)應(yīng)于在預(yù)測位置24與觀察到的GPS位置26之間的狀態(tài)的狀態(tài)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，使用卡爾曼增益來更新濾波器20的狀態(tài)。
[0048]在方框28處，為錯(cuò)誤或異常值的GPS位置測量結(jié)果26 (即，它們不表示設(shè)備2的實(shí)際位置)將很可能導(dǎo)致大的殘差，并且該大的殘差饋通到濾波器20的新狀態(tài)30。針對(duì)是異常值的一系列觀察到的GPS位置26，以這種方式更新濾波器20的狀態(tài)令路徑變得平滑化，從而減少個(gè)體異常值測量結(jié)果對(duì)設(shè)備2的記錄路徑的影響。
[0049]在GPS測量處理中，與非卡爾曼濾波器相比，卡爾曼濾波器的常規(guī)使用能夠提高預(yù)測GPS位置的準(zhǔn)確度。然而，通過常規(guī)的卡爾曼濾波器預(yù)測的位置仍然不總是足夠準(zhǔn)確以用于識(shí)別異常值GPS測量結(jié)果。具體地，在方框28處，通過濾波器的不好的預(yù)測表現(xiàn)將導(dǎo)致高的殘差，從而使對(duì)在有效的GPS位置測量結(jié)果26與不準(zhǔn)確(異常值)的GPS測量結(jié)果之間的區(qū)分變得困難。因此，可以期望提高由濾波器20做出的預(yù)測的準(zhǔn)確度，從而使在方框28中計(jì)算的殘差最小化并且使得更加容易識(shí)別異常值GPS位置測量結(jié)果。
[0050]因此，根據(jù)本發(fā)明的方面，為了提高在方框24處由濾波器20預(yù)測的位置，基于用戶的當(dāng)前行為(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))調(diào)整或選擇濾波器20。
[0051]在具體實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的濾波器20能夠是交互式的多個(gè)模型卡爾曼濾波器(IMMKF)。然而，通常的卡爾曼濾波器具有單預(yù)測函數(shù)(用于根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)計(jì)算新狀態(tài)22)和單輸出函數(shù)(用于計(jì)算觀察結(jié)果(預(yù)測位置)24)，IMMKF能夠包括多個(gè)模型，每個(gè)具有單獨(dú)的預(yù)測函數(shù)和輸出函數(shù)。IMMKF能夠?qū)?quán)重分配給多個(gè)模型的輸出，以確定在給定時(shí)間處多個(gè)模型對(duì)最終輸出結(jié)果的影響(即，用于確定GPS位置測量結(jié)果26是否是異常值的殘差28)。最終輸出結(jié)果(即，IMMKF的輸出)是多個(gè)模型的輸出的加權(quán)平均值。如上所述，估計(jì)的用戶的行為(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))用于調(diào)整或更新在IMMKF中使用的權(quán)重(方框32)。在根據(jù)狀態(tài)估計(jì)確定新預(yù)測位置(即，完成方框22和24之后)時(shí)能夠更新權(quán)重。如上所述，行為估計(jì)能夠基于先前的GPS位置測量結(jié)果26和/或來自一個(gè)或多個(gè)傳感器16的輸出(在圖2中輸出用方框34表示輸出)。作為范例，根據(jù)GPS測量結(jié)果26和/或傳感器輸出能夠確定用戶的每個(gè)可能的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的可能性。這能夠使用隱馬爾可夫模型或貝葉斯信度網(wǎng)絡(luò)來實(shí)施。
[0052]在備選實(shí)施例中，能夠提供多個(gè)卡爾曼濾波器20，每個(gè)具有對(duì)應(yīng)于用戶的具體類型的行為(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))的預(yù)測函數(shù)和輸出函數(shù)。在這些實(shí)施例中，用戶的估計(jì)行為用于選擇濾波器20中的最恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)來使用，以確定測量結(jié)果是否是異常值。在該實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，將提供多個(gè)濾波器20，并且在圖2中的“更新模型權(quán)重”方框32將由“模型選擇”方框或“模型使能”方框來代替。在后續(xù)的處理中將使用選定的濾波器20的殘差28，以確定GPS位置測量結(jié)果26是否是異常值。
[0053]如上所述，能夠被確定并且在IMMKF或在相應(yīng)的卡爾曼濾波器中能夠具有對(duì)應(yīng)的模型的用戶的行為包括用戶站立不動(dòng)、坐下或躺下(在這種情況下，模型通常將預(yù)測下一狀態(tài)22與當(dāng)前狀態(tài)相似或相同)、行走或奔跑(在這種情況下，模型通常將預(yù)測的狀態(tài)限于在給定時(shí)間尺度之內(nèi)通過用戶步行移動(dòng)可到達(dá)的位置)或乘車行進(jìn)(在這種情況下，模型通常能夠?qū)㈩A(yù)測的狀態(tài)限于通過用戶乘車行進(jìn)可到達(dá)的位置)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到能夠用于確定用戶行為的適當(dāng)算法。在每種情況下，模型能夠基于航位推算，這意味著模型預(yù)測濾波器20的下一狀態(tài)是通過用戶以當(dāng)前的前進(jìn)方向和速度直線移動(dòng)獲得的狀態(tài)(在步行或奔跑模型的情況下，根據(jù)加速度計(jì)測量結(jié)果能夠探測腳步，并且探測的腳步用于估計(jì)用戶移動(dòng)的速度和/或距離)。
[0054]如上所述，站立、坐下或躺下模型能夠預(yù)測下一狀態(tài)22與當(dāng)前狀態(tài)相似或相同。作為備選，由于GPS常常遭受測量結(jié)果錯(cuò)誤，因此另一途徑是，假設(shè)這些位置遵循集中在實(shí)際位置上的正態(tài)分布(即，分布的平均值)，根據(jù)最近的GPS位置估計(jì)下一狀態(tài)22。
[0055]聯(lián)合指示公路和人行道的地圖數(shù)據(jù)，行走、奔跑和/或乘車行進(jìn)模型能夠被進(jìn)一步精細(xì)化，以將下一預(yù)測狀態(tài)/位置限于是在用戶當(dāng)前被確定所在的人行道或公路上的位置(即，通過從航位推算導(dǎo)出的距離預(yù)測用戶繼續(xù)處于其當(dāng)前的人行道或公路上)。
[0056]因此，如以上所指示的，根據(jù)用戶的當(dāng)前行為來調(diào)整IMMKF的加權(quán)或從多個(gè)濾波器20中動(dòng)態(tài)地選擇恰當(dāng)?shù)臑V波器20提高了預(yù)測位置24的準(zhǔn)確度，并且因此減少了在方框28中計(jì)算的殘差。
[0057]為了確定當(dāng)前的GPS位置測量結(jié)果26是否是異常值，將針對(duì)該測量結(jié)果計(jì)算的殘差28與閾值進(jìn)行比較(方框36)。
[0058]在簡單實(shí)施例中，在方框36中的閾值是靜態(tài)的(即，固定的)。然而，由于殘差28的絕對(duì)誤差隨采取的GPS位置測量結(jié)果26之間行進(jìn)的距離依尺度決定(即，當(dāng)設(shè)備2更快移動(dòng)時(shí)，絕對(duì)誤差增加，假設(shè)采樣率(即，獲得的每個(gè)GPS位置測量結(jié)果之間的時(shí)間)不變)，因此在方框38中的閾值是根據(jù)殘差28的預(yù)期大小調(diào)節(jié)的尺度因子是可期望的。
[0059]因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，在方框36中的閾值是尺度因子，基于對(duì)在GPS位置測量結(jié)果26與在方框24中預(yù)測的位置之間的當(dāng)前絕對(duì)誤差(即，殘差28)與一個(gè)或多個(gè)先前的位置測量結(jié)果26的絕對(duì)誤差(B卩，殘差28)的比較來更新(在方框38中)所述尺度因子。在一些實(shí)施例中，將當(dāng)前的殘差28與針對(duì)最近的位置測量結(jié)果26的殘差28中的兩個(gè)或更多個(gè)的平均值(例如，平均值或加權(quán)平均值)進(jìn)行比較。與更早的殘差28相比相對(duì)高的殘差28引致更高的尺度因子36以用于評(píng)估下一殘差28。殘差越低(即，模型越好地預(yù)測用戶的位置)，尺度因子將越低，從而意味著(由于尺度因子/閾值是低的)異常值測量結(jié)果變得更容易探測。相反地，當(dāng)模型在其預(yù)測中較不準(zhǔn)確時(shí)(或許由于用戶正在高速行進(jìn))，尺度因子將增加以進(jìn)行補(bǔ)償。
[0060]如果殘差28超過靜態(tài)閾值或尺度因子36，則當(dāng)前的GPS位置測量結(jié)果26被確定是異常值。在該情況下，盡管使用異常值GPS位置測量結(jié)果26計(jì)算的殘差仍然用于更新濾波器20的狀態(tài)(方框30)，但是所述殘差不被使用在任何后續(xù)的處理中(如由方框40所指示的)。如以上所指示的，這樣的處理能夠包括:確定用戶/設(shè)備2是否在(通過地理圍欄勾畫的)許可區(qū)域之內(nèi)或之外；(例如如果已經(jīng)觸發(fā)警示)將位置測量結(jié)果報(bào)告到遠(yuǎn)程地點(diǎn)；和/或使用位置測量結(jié)果以在地圖上圖示用戶/設(shè)備2正在采取或已經(jīng)采取的位置或路線。
[0061 ] 如果殘差28未超過靜態(tài)閾值或尺度因子36，則能夠正常處理當(dāng)前的GPS位置測量結(jié)果26 (即，所述當(dāng)前的GPS位置測量結(jié)果26不被認(rèn)為是異常值)。在圖示的實(shí)施例中，該處理包括將GPS位置測量結(jié)果26與地理圍欄進(jìn)行比較(方框42)，以確定用戶/設(shè)備2是否在許可區(qū)域之內(nèi)或之外。如果用戶被確定在許可區(qū)域之內(nèi)，則不采取行動(dòng)(方框44)。然而，如果用戶被確定在許可區(qū)域之外，則能夠觸發(fā)警示(方框46)。該警示能夠包括向設(shè)備2的用戶發(fā)出他們?cè)谠S可區(qū)域之外的音響的和/或可見的警示，和/或該警示能夠包括使用收發(fā)器電路10和相關(guān)聯(lián)的天線12來向遠(yuǎn)程監(jiān)測站(例如，呼叫中心)發(fā)起呼叫或警報(bào)。如以上所指示的，處理也能夠或備選地包括(例如如果已經(jīng)觸發(fā)警報(bào))將位置測量結(jié)果報(bào)告到遠(yuǎn)程地點(diǎn)；和/或使用位置測量結(jié)果以在地圖上圖示用戶/設(shè)備2正在采取或已經(jīng)采取的位置或路線。
[0062]盡管圖2圖示了由設(shè)備2中的處理器8執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的處理，但是應(yīng)當(dāng)理解，在備選實(shí)施例中，GPS模塊4能夠被配置為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的處理，以識(shí)別異常值位置測量結(jié)果。在又一備選實(shí)施例中，在遠(yuǎn)離設(shè)備2的設(shè)備中能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的處理，所述設(shè)備2由用戶攜帶或穿戴，在這種情況下，設(shè)備2能夠被配置為將位置測量數(shù)據(jù)和使用一個(gè)或多個(gè)傳感器16收集的任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程設(shè)備。
[0063]因此，提供一種用于處理位置測量結(jié)果以識(shí)別不準(zhǔn)確或異常值的測量結(jié)果的改進(jìn)的技術(shù)。
[0064]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是圖示性或示范性的，而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。
[0065]本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載的特定措施，但是這并不指示不能有效地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)和/或分布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分供應(yīng)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以以其他形式被分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的通信系統(tǒng)。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種探測對(duì)設(shè)備的位置的錯(cuò)誤測量結(jié)果的方法，所述設(shè)備包括位置測量器件，所述方法包括: 從多個(gè)可能的狀態(tài)中確定所述設(shè)備的用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 使用多個(gè)模型和所述用戶的確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來預(yù)測所述設(shè)備的位置，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)可能的狀態(tài)中的相應(yīng)的一個(gè)； 使用所述位置測量器件來測量所述設(shè)備的所述位置； 將所述設(shè)備的預(yù)測位置與所述設(shè)備的測量位置進(jìn)行比較；并且 基于所述比較步驟的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個(gè)可能的狀態(tài)包括所述用戶坐下、躺下、站立不動(dòng)、行走、奔跑以及乘車行進(jìn)中的兩個(gè)或更多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，確定所述用戶的所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的步驟包括分析來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號(hào)和/或所述設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)更早的測量位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的所述信號(hào)包括來自加速度計(jì)、磁力計(jì)以及陀螺儀中的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，確定所述用戶的所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的所述步驟包括分析來自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的所述信號(hào)，以識(shí)別指示所述用戶的腳步和/或所述用戶的取向的信號(hào)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多個(gè)模型使用航位推算以估計(jì)所述設(shè)備的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述多個(gè)模型還使用指示公路和/或人行道的地圖數(shù)據(jù)以估計(jì)所述設(shè)備的位置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用卡爾曼濾波器來實(shí)施所述方法，并且其中，預(yù)測所述設(shè)備的位置的步驟包括使用多個(gè)模型、所述用戶的所確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及所述卡爾曼濾波器的當(dāng)前狀態(tài)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于所述比較步驟的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的步驟包括將所述比較步驟的結(jié)果與閾值進(jìn)行比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述閾值是根據(jù)所述比較步驟的結(jié)果的預(yù)期大小來調(diào)節(jié)的尺度因子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述閾值是基于對(duì)所述比較步驟的結(jié)果與針對(duì)所述設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)先前的測量位置的所述比較步驟的結(jié)果的平均值或加權(quán)平均值的比較來調(diào)節(jié)的尺度因子。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括如果確定所述設(shè)備的所述測量位置是錯(cuò)誤的則根據(jù)進(jìn)一步分析拋棄所述設(shè)備的所述測量位置的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述進(jìn)一步分析包括確定所述設(shè)備相對(duì)于預(yù)定義的地理圍欄的位置。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在其中實(shí)施的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼被配置為使得當(dāng)由適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)或處理器運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)可讀代碼時(shí)，令所述計(jì)算機(jī)或所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1-13中的任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種裝置,包括: 處理器，其被配置為: 從多個(gè)可能的狀態(tài)中確定設(shè)備的用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 使用多個(gè)模型和所述用戶的確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來預(yù)測所述設(shè)備的位置，每個(gè)模型對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)可能的狀態(tài)中的相應(yīng)的一個(gè)； 從位置測量器件獲得對(duì)所述設(shè)備的所述位置的測量結(jié)果； 將所述設(shè)備的預(yù)測位置與所述設(shè)備的測量位置進(jìn)行比較；并且 基于所述比較的結(jié)果來確定所述設(shè)備的所述測量位置是否是錯(cuò)誤的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述設(shè)備包括所述位置測量器件，所述位置測量器件用于獲得對(duì)所述設(shè)備的所述位置的測量結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置還包括:包括加速度計(jì)、磁力計(jì)以及陀螺儀的組中的一個(gè)或多個(gè)傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述處理器還被配置為確定所述設(shè)備相對(duì)于預(yù)定義的地理圍欄的所述測量位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述裝置還包括收發(fā)器電路和相關(guān)聯(lián)的天線，所述收發(fā)器電路和所述相關(guān)聯(lián)的天線用于根據(jù)所述設(shè)備相對(duì)于所述預(yù)定義的地理圍欄的所確定的測量位置來將警示發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)測站。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述裝置還被布置為將所述測量位置報(bào)告到所述遠(yuǎn)程監(jiān)測站。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK104395696SQ201380033777
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】M·J·皮杰爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司