利用磁場(chǎng)異常進(jìn)行戶內(nèi)定位-尋找的制作方法
【專利說(shuō)明】利用磁場(chǎng)異常進(jìn)行戶內(nèi)定位-尋找
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年7月12日提交的美國(guó)申請(qǐng)No. 13/941,002的優(yōu)先權(quán)，并且 是該美國(guó)申請(qǐng)的繼續(xù)申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)以其全文通過(guò)引用方式并入本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0003] 戶內(nèi)定位-尋找比戶外定位-尋找更困難，部分原因是戶外定位-尋找可以依賴 于高度準(zhǔn)確的全球定位系統(tǒng)（GPS)。戶內(nèi)定位-尋找常常依賴于無(wú)線電技術(shù)，包括對(duì)Wi-Fi 和/或蜂窩電話信號(hào)的利用。然而，Wi-Fi信號(hào)是高度波動(dòng)的，并且受到內(nèi)部環(huán)境的物理布 局的嚴(yán)重影響，且因此不提供精確的位置信息。同樣地，由于蜂窩基站的覆蓋面積大，故而 蜂窩信號(hào)三角測(cè)量技術(shù)中的誤差幅度可能比整個(gè)建筑物還要大，且因此不能提供所需的精 確度。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 參照附圖，對(duì)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述。在附圖中，附圖標(biāo)記的（一個(gè)或多個(gè)）最 左邊的數(shù)位標(biāo)識(shí)了其中首次出現(xiàn)該附圖標(biāo)記的圖。在所有附圖中都使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)引用 同樣的特征和部件。而且，附圖旨在說(shuō)明一般概念，并不是要指示所需的和/或必要的元 件。
[0005] 圖1是示例戶內(nèi)定位-尋找架構(gòu)的示意圖，該戶內(nèi)定位-尋找架構(gòu)包括：位于由部 分的樓層平面圖（floorplan)所示的戶內(nèi)位置的移動(dòng)客戶端，以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)設(shè)備進(jìn) 行通信的云服務(wù)（cloudservice)。
[0006] 圖2是示出云服務(wù)的示例實(shí)施方式的細(xì)節(jié)的框圖。
[0007] 圖3是示出移動(dòng)客戶端的示例實(shí)施方式的細(xì)節(jié)的框圖。
[0008] 圖4是示出地圖的構(gòu)造和轉(zhuǎn)彎?rùn)z測(cè)的方面的示意圖。
[0009] 圖5是示出在粒子濾波中的狀態(tài)更新模型的方面的示意圖。
[0010] 圖6是示出將磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量與Wi-Fi測(cè)量以及雙通雙向粒子濾波（two-pass bidirectionalparticlefiltering)相融合的方面的不意圖。
[0011] 圖7是示出利用磁場(chǎng)異常來(lái)進(jìn)行戶內(nèi)定位-尋找的示例方法的流程圖。
[0012] 圖8是示出用于構(gòu)造被配置用于戶內(nèi)定位-尋找的地圖的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 皿
[0014] 在本文中描述了用于戶內(nèi)定位-尋找的技術(shù)。這樣的技術(shù)，例如對(duì)于在商場(chǎng)、寫(xiě)字 樓、機(jī)場(chǎng)和停車(chē)場(chǎng)內(nèi)為人們引路，是無(wú)比寶貴的。在建筑物內(nèi)部，地球磁場(chǎng)的異常可能是由 建筑物的結(jié)構(gòu)造成的。戶內(nèi)的地磁場(chǎng)，包括異常在內(nèi)，往往是位置特定的并且是時(shí)間穩(wěn)定 的。因此，地圖、數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以利用場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量來(lái)構(gòu)造。例如，地圖可以用灰度（或 其它梯度）來(lái)配置，以標(biāo)識(shí)在戶內(nèi)樓層平面圖中各個(gè)位置內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同程度?？梢?使得地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)可用于客戶端，例如建筑物內(nèi)的手機(jī)用戶或其它便攜式設(shè)備的用戶。數(shù) 據(jù)庫(kù)或地圖可以下載，亦可離線可用于客戶端設(shè)備。可替代地或者另外地，數(shù)據(jù)庫(kù)或地圖可 以在線（例如，通過(guò)云服務(wù)）可用于用戶。
[0015] 為了在建筑物內(nèi)確定用戶的位置，手機(jī)或其它便攜式設(shè)備可在多個(gè)位置進(jìn)行磁場(chǎng) 測(cè)量。測(cè)量可被配置為一個(gè)或多個(gè)矢量，且可與地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較。在一個(gè)例子中，用 戶的特定位置可由與在地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)中描述的磁場(chǎng)異常信息相關(guān)的用戶位置來(lái)指示。
[0016] 為了創(chuàng)建地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)，攜帶有手機(jī)的用戶可以沿著預(yù)計(jì)劃的考察路徑從起點(diǎn)走 到終點(diǎn)。該手機(jī)可以記錄來(lái)自磁強(qiáng)計(jì)和慣性測(cè)量單元（MU)兩者的數(shù)據(jù)?？梢詫⒂脩艄烙?jì) 的實(shí)際路徑的蹤跡（trace)與預(yù)期的路徑相比較，且可將磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量定位在地圖或數(shù)據(jù) 庫(kù)內(nèi)。在一個(gè)例子中，可用灰度（色彩標(biāo)度（colorscale)、梯度或其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式）來(lái) 配置地圖，以示出磁場(chǎng)強(qiáng)度。然后可以使得地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)可用于建筑物內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備，以在 線的和/或離線的方式。
[0017] 示例系統(tǒng)和技術(shù)
[0018] 圖1是示例戶內(nèi)定位-尋找架構(gòu)100的示意圖。在一個(gè)例子中，定位-尋找架構(gòu) 1〇〇利用在建筑物或其它結(jié)構(gòu)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度的異常，以便用于移動(dòng)客戶端的定位尋找。地磁 場(chǎng)是全球可用的，且可作為普遍的定位工具被利用，而不依賴于任何基礎(chǔ)設(shè)施。在示例架 構(gòu)100內(nèi)，云服務(wù)102與移動(dòng)客戶端104通過(guò)網(wǎng)絡(luò)106通信。網(wǎng)絡(luò)106可以包括多個(gè)部件 網(wǎng)絡(luò)，部件網(wǎng)絡(luò)可以是有線的和/或無(wú)線的，且可以包括（一個(gè)或多個(gè)）Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、（一個(gè) 或多個(gè)）蜂窩網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)，等等。移動(dòng)客戶端104可以定位在戶內(nèi)環(huán)境中，例如商場(chǎng)、寫(xiě)字 樓、圖書(shū)館、停車(chē)場(chǎng)、醫(yī)院、大學(xué)、機(jī)場(chǎng)航站樓等。在示例架構(gòu)100中，示出移動(dòng)客戶端104在 由樓層平面圖108所示的走廊內(nèi)。因此，架構(gòu)100示出了示例技術(shù)，云服務(wù)102可通過(guò)該技 術(shù)協(xié)助移動(dòng)客戶端104，且可通過(guò)該技術(shù)確定移動(dòng)客戶端的位置。
[0019] 該示例云服務(wù)102可包括處理單元110,其可包括一個(gè)或多個(gè)處理器112以及一個(gè) 或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備114。存儲(chǔ)器114可以包括指令，所述指令用于給客戶端提供各種服務(wù)的 一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用、程序、過(guò)程和/或軟件例程。功能劃分是任意的，并且只是為了說(shuō)明而提 供。因此，可以配置對(duì)云服務(wù)的功能的其它布置。在所示的例子中，云服務(wù)包括：位置推定 引擎116、在線地圖118和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造過(guò)程120。圖2提供了云服務(wù)的更多的示例細(xì)節(jié)。
[0020] 示例移動(dòng)客戶端104可包括處理單元122以及一個(gè)或多個(gè)傳感器124。移動(dòng)設(shè)備 104可以包括蜂窩電話、平板電腦、膝上計(jì)算機(jī)或其它移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。傳感器124的例子包 括：磁強(qiáng)計(jì)、陀螺儀、加速計(jì)或其它傳感器設(shè)備等。處理單元122可以包括一個(gè)或多個(gè)處理 器126或?qū)Ｓ眉呻娐罚ˋSIC)以及一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備128。存儲(chǔ)器設(shè)備128可以包括 指令，所述指令用于執(zhí)行各種功能的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用、程序、過(guò)程和/或軟件例程。正如關(guān) 于云服務(wù)指出的，在移動(dòng)客戶端上的應(yīng)用、子例程和/或過(guò)程的功能劃分是任意的。因此， 所提供的例子只是用于說(shuō)明，且可以配置移動(dòng)客戶端功能的其它布置。在所示的例子中，位 置推定引擎130被配置為接收一個(gè)或多個(gè)輸入，并且對(duì)移動(dòng)客戶端104的位置進(jìn)行估計(jì)或 確定。可以使用離線地圖132,尤其是當(dāng)在線地圖118不可用的情況下。另外，可以提供一 個(gè)或多個(gè)應(yīng)用、子例程和/或過(guò)程134。圖3提供了移動(dòng)客戶端的更多的示例細(xì)節(jié)。
[0021] 不例云服務(wù)
[0022] 圖2是示出云服務(wù)102的示例實(shí)施方式的細(xì)節(jié)的框圖。雖然可以利用可替代的設(shè) 計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相近的結(jié)果，但在所示的例子中定義了在云服務(wù)內(nèi)的三個(gè)子系統(tǒng)，包括：位置 推定引擎116、在線地圖118以及數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造過(guò)程/應(yīng)用120。
[0023] 位置推定引擎116被配置為確定移動(dòng)客戶端位置和/或協(xié)助對(duì)移動(dòng)客戶端位置進(jìn) 行的確定?；谙嗤蛳嘟萍嫉奈恢猛贫ㄒ妫梢晕挥谠品?wù)102和移動(dòng)客戶端104 兩者內(nèi)。位于云服務(wù)102中的位置推定引擎116可以適于在線模式（即，客戶端104是在 線的）。在一個(gè)例子中，位置推定引擎116可以通過(guò)將所接收的磁信號(hào)對(duì)照在線地圖118進(jìn) 行匹配來(lái)解析移動(dòng)客戶端的位置。此外，增強(qiáng)的粒子濾波器202和定位-尋找科技融合模 塊204可被用來(lái)在定位-尋找中進(jìn)行協(xié)助。
[0024] 增強(qiáng)的粒子濾波器202可以實(shí)現(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)模型，例如關(guān)于圖5所討論的，以執(zhí) 行定位-尋找的方面。在一個(gè)例子中，粒子運(yùn)動(dòng)模型可以在基于跟蹤（tracking)的定 位-尋找方法中利用粒子濾波。在一個(gè)例子中，增強(qiáng)粒子濾波器202可以執(zhí)行逐步過(guò)程 (step-by-stepprocess)。即，當(dāng)移動(dòng)客戶端根據(jù)實(shí)際用戶的逐步行走過(guò)程進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，增 強(qiáng)粒子濾波器202提供更新的信息。這些和其它技術(shù)將關(guān)于圖4-7討論。
[0025] 除了磁場(chǎng)強(qiáng)度信息之外，位置推定引擎116還可以借機(jī)接收可用信號(hào)。為了受益 于這些可用信號(hào)，定位-尋找科技-融合（location-findingtechnology-fusion)應(yīng)用或 過(guò)程204可以將兩項(xiàng)或更多項(xiàng)定位-尋找科技以協(xié)同方式相結(jié)合。在一個(gè)例子中，定位科技 融合應(yīng)用204可以將Wi-Fi定位-尋找科技與基于磁場(chǎng)的定位-尋找科技相融合。Wi-Fi 信號(hào)可以是現(xiàn)成的，且可提供在磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量中未發(fā)現(xiàn)的信息。來(lái)自這樣的已收到的信號(hào) 的信息，可與通過(guò)運(yùn)行基于磁場(chǎng)的定位過(guò)程所獲得的其它信息相結(jié)合、和/或相融合、或相 并行地分析。
[0026] 通過(guò)使用增強(qiáng)粒子濾波器202、定位-尋找科技-融合應(yīng)用204和/或其它技術(shù)或 應(yīng)用，該位置推定引擎116在云服務(wù)102內(nèi)運(yùn)行以確定移動(dòng)客戶端104的位置。
[0027] 可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（例如，互聯(lián)網(wǎng)）使得在線地圖118可用于一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)客戶端 104。在線地圖118可以包括一個(gè)或多個(gè)地圖和/或數(shù)據(jù)庫(kù)，所述地圖和/或數(shù)據(jù)庫(kù)被配置 為存儲(chǔ)對(duì)由位置推定引擎116所使用的定位-尋找技術(shù)有幫助的信息。示例在線地圖118 包括：樓層平面圖206、磁地圖208和/或無(wú)線電地圖（radiomap) 210。樓層平面圖206可 描述一個(gè)或多個(gè)戶內(nèi)設(shè)施，例如商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、醫(yī)院、大學(xué)建筑、機(jī)場(chǎng)和/或任何其它可能對(duì) 于用戶難以導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)（例如，通過(guò)行走、升降電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等）。樓層平面 圖206可被配置為圖像、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或任何其他信息格式、或根據(jù)任何期望的技術(shù)。
[0028] 磁地圖208可被配