用于移動(dòng)終端的3d定位的3d扇區(qū)化路徑損耗模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及移動(dòng)終端定位領(lǐng)域，具體地，涉及在例如建筑物的三維（3D)空間中定 位移動(dòng)終端時(shí)使用的路徑損耗模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)接入點(diǎn)位置的移動(dòng)終端定位方法，由于WLAN連接全球性存 在于建筑物內(nèi)，因而特別好地適用于室內(nèi)定位。此外，這樣的方法易于擴(kuò)展，因?yàn)闉榱擞?jì)算 位置估計(jì)僅在服務(wù)器端才需要附加基礎(chǔ)設(shè)施，例如以提供無(wú)線電地圖（例如，指示哪些位置 可以觀測(cè)到接入點(diǎn)的地圖）和/或定位服務(wù)的服務(wù)器的形式。
[0003] 室內(nèi)移動(dòng)定位例如可以基于在建筑物內(nèi)部的不同樓層采集的WLAN接收信號(hào)強(qiáng)度 (RSS)來(lái)完成。基于WLAN的定位通常有兩個(gè)階段：
[0004] 第一，訓(xùn)練階段或數(shù)據(jù)采集階段，其中以所謂指印（fingerprint)的形式采集數(shù) 據(jù)，其包含(例如，若可用，基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、基于傳感器、基于WLAN、手動(dòng)輸入 等等的）位置估計(jì)以及從各位置的無(wú)線電接口進(jìn)行的測(cè)量。訓(xùn)練例如可以是連續(xù)的背景處 理，其中各個(gè)移動(dòng)終端連續(xù)地向服務(wù)器報(bào)告所測(cè)量的數(shù)據(jù)或者學(xué)習(xí)其內(nèi)部的離線無(wú)線電地 圖。
[0005] 第二，估計(jì)/定位階段或數(shù)據(jù)估計(jì)階段，其中移動(dòng)終端基于可從訓(xùn)練階段獲得的數(shù) 據(jù)來(lái)估計(jì)其當(dāng)前位置。
[0006] 在訓(xùn)練階段采集并存儲(chǔ)的測(cè)量例如可以包括(特別是在WLAN情況下）：
[0007] ?信號(hào)強(qiáng)度(例如，RSS指數(shù)、以lmW的dBm為基準(zhǔn)的物理接收電平等等）
[0008] ?觀測(cè)到的各個(gè)WLAN接入點(diǎn)的基本服務(wù)集ID(BSSID)(例如，
[0009] 介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)地址），以及，可能地
[0010] ?服務(wù)集 ID(SSID)
[0011] ?計(jì)時(shí)測(cè)量(往返時(shí)間）
[0012] 將該測(cè)量數(shù)據(jù)上傳/報(bào)告給服務(wù)器或云，其中運(yùn)行算法，以生成用于定位目的的 WLAN接入點(diǎn)的模型。這樣的模型可以是覆蓋區(qū)域、節(jié)點(diǎn)位置、無(wú)線電傳播模型（例如路徑損 耗模型)等等。最終，這些模型或者它們的一部分傳回各移動(dòng)終端，用于位置確定(基于終端 的定位）。或者，這些模型可以存儲(chǔ)在定位服務(wù)器中作為位置信息，各個(gè)移動(dòng)終端作為客戶 端連接至該定位服務(wù)器(終端輔助定位）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 室內(nèi)定位由于樓層的存在而成為固有的3D定位問(wèn)題。雖然在室外的許多使用情況 下表示煒度和經(jīng)度就足夠了，但是在室內(nèi)為了能夠例如顯示正確樓層的樓層平面圖，還要 求高度信息（樓層）。雖然通過(guò)RSS的2D室內(nèi)定位到目前為止已得到徹底的解決，但是根據(jù) RSS的無(wú)線環(huán)境的3D建模仍然是尚未解決的問(wèn)題。
[0014] 作為本發(fā)明的示例實(shí)施例，公開(kāi)了一種由設(shè)備執(zhí)行的方法，所述方法包括：
[0015] ?獲得關(guān)于位置的位置信息以及代表來(lái)自所述位置處可接收的通信節(jié)點(diǎn)的信號(hào) 的強(qiáng)度的接收信號(hào)強(qiáng)度信息；以及
[0016] ?至少基于所述位置信息和所述接收信號(hào)強(qiáng)度信息來(lái)生成或更新與所述通信節(jié) 點(diǎn)關(guān)聯(lián)的3D扇區(qū)化路徑損耗模型，其中所述位置信息和所述接收信號(hào)強(qiáng)度信息用于生成或 更新所述3D扇區(qū)化路徑損耗模型的一個(gè)或多個(gè)3D扇區(qū)的集合中的所述位置所在的3D扇區(qū) 的一個(gè)或多個(gè)路徑損耗參數(shù)。
[0017] 作為本發(fā)明的另一示例實(shí)施例，公開(kāi)了另一種方法，所述方法包括：
[0018] ?對(duì)關(guān)于或來(lái)源于與通信節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的3D扇區(qū)化路徑損耗模型的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、提 供或者獲得中的至少一個(gè)步驟，所述3D扇區(qū)化路徑損耗模型包括具有一個(gè)或多個(gè)各自的路 徑損耗參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)3D扇區(qū)，所述關(guān)于或來(lái)源于3D扇區(qū)化路徑損耗模型的信息，連同 代表由裝置從所述通信節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)的強(qiáng)度的接收信號(hào)強(qiáng)度信息一起，能用在確定所述 裝置的位置的估計(jì)的過(guò)程中。
[0019] 針對(duì)兩種方法，公開(kāi)了配置為執(zhí)行這些方法或者包括用于執(zhí)行這些方法的裝置的 相應(yīng)設(shè)備、在處理器上執(zhí)行時(shí)使設(shè)備執(zhí)行這些方法的各個(gè)計(jì)算機(jī)程序、以及存儲(chǔ)該計(jì)算機(jī) 程序的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0020] 本發(fā)明的各實(shí)施例允許從多個(gè)指印生成或更新3D扇區(qū)化路徑損耗模型。3D扇區(qū)化 路徑損耗模型是扇區(qū)導(dǎo)向的，因?yàn)楦鱾€(gè)路徑損耗參數(shù)例如針對(duì)每個(gè)3D扇區(qū)而確定。這考慮 了在不同方向上從通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射的各個(gè)信號(hào)的不同的傳播特性(例如，在一個(gè)方向上，可能 有衰減墻，而在另一方向上，可能有基本上允許更少衰減的自由空間傳播的通道）。在各示 例實(shí)施例中，在各個(gè)指印中接收的位置信息所指示的位置首先指定給一個(gè)或多個(gè)3D扇區(qū)， 然后，針對(duì)每個(gè)3D扇區(qū)，處理關(guān)于多個(gè)位置的位置信息和接收信號(hào)強(qiáng)度信息，例如以通過(guò)曲 線擬合步驟來(lái)確定關(guān)于各個(gè)3D扇區(qū)的路徑損耗參數(shù)(例如，通信節(jié)點(diǎn)的假設(shè)發(fā)射功率以及 對(duì)數(shù)路徑損耗模型的路徑損耗系數(shù)）。針對(duì)一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的3D扇區(qū)化路徑損耗模型 的一個(gè)或多個(gè)3D扇區(qū)的路徑損耗參數(shù)，或者從這些路徑損耗參數(shù)得到的信息(例如，針對(duì)每 個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的3D接收信號(hào)強(qiáng)度網(wǎng)格)便可以用于確定位置的估計(jì)，對(duì)于該位置而言關(guān)于一 個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度信息可用。
[0021] 本發(fā)明的各實(shí)施例用于室內(nèi)定位，例如用于作為通信節(jié)點(diǎn)的各個(gè)WLAN接入點(diǎn)（在 此假設(shè)為非蜂窩通信節(jié)點(diǎn)）。同樣地，本發(fā)明的各實(shí)施例可以應(yīng)用于以基站作為通信節(jié)點(diǎn)的 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的3D定位。3D扇區(qū)化路徑損耗模型也可以針對(duì)蜂窩和非蜂窩通信節(jié)點(diǎn)的混 合來(lái)生成和/或更新。
[0022] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各實(shí)施例在這個(gè)部分的介紹僅僅是示例性的而非限制性的。 [0023]本發(fā)明的其他各個(gè)特征從下面結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述中將變得清楚。但是應(yīng)當(dāng) 理解，附圖僅為說(shuō)明的目的而設(shè)計(jì)，而不作為對(duì)本發(fā)明的限制的定義，本發(fā)明的限制的定義 應(yīng)參考隨附的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)理解，附圖未按照比例繪制，以及它們僅旨在概念性地示出 在此描述的各個(gè)結(jié)構(gòu)和步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖la至圖lc為部署了根據(jù)本發(fā)明的各設(shè)備的各示例實(shí)施例的定位系統(tǒng)的示意圖。
[0025] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的四個(gè)不同樓層上進(jìn)行有關(guān)通信節(jié)點(diǎn)的測(cè)量的位 置的示圖。
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的3D扇區(qū)的示圖。
[0027]圖4a至圖4b為定義各3D扇區(qū)的六個(gè)(圖4a)以及八個(gè)(圖4b)方向角的示圖。
[0028]圖5a至圖5b為根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的在建筑物的四個(gè)不同樓層上對(duì)通信節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行的非歸一化(圖5a)以及歸一化到單位球面(圖5b)的測(cè)量示圖。
[0029] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的在3D扇區(qū)化路徑損耗模型的一個(gè)扇區(qū)內(nèi)用路徑 損耗函數(shù)對(duì)多個(gè)測(cè)量進(jìn)行擬合的示圖。
[0030] 圖7至圖10為根據(jù)本發(fā)明的各方法的各示例實(shí)施例的流程圖。
[0031] 圖11至圖12為根據(jù)本發(fā)明的各設(shè)備的各示例實(shí)施例的框圖。
[0032] 圖13為根據(jù)本發(fā)明的有形存儲(chǔ)介質(zhì)的各示例實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖la示出了定位系統(tǒng)la，其中可以部署根據(jù)本發(fā)明的各設(shè)備的各示例實(shí)施例。在 圖la中，移動(dòng)終端2a能夠觀測(cè)一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)3-1、3-2、和3-3， 如將在下面進(jìn)一步描述。通信節(jié)點(diǎn)3-1、3-2和3-3示例性地部署在有四個(gè)樓層的建筑物的不 同樓層中。雖然在室內(nèi)環(huán)境下有利，但本發(fā)明不限于室內(nèi)場(chǎng)景下的定位，并且可同樣較好地 用于室外定位。還應(yīng)當(dāng)理解，圖la至圖lc中的通信節(jié)點(diǎn)3-1、3-2和3-3的數(shù)量和分布僅是示 例性的。
[0034] 通信節(jié)點(diǎn)3-1、3-2和3-3中的每一個(gè)在各自的3D覆蓋空間中提供無(wú)線電覆蓋。因此 某個(gè)移動(dòng)終端在一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的各自的3D覆蓋空間之內(nèi)的信息可以用于確定對(duì)該 移動(dòng)終端的位置的估計(jì)。除此之外或可選地，關(guān)于在移動(dòng)終端從一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)接收 的各信號(hào)的強(qiáng)度的信息也可以用于確定對(duì)該移動(dòng)終端的位置估計(jì)，因?yàn)榻邮招盘?hào)強(qiáng)度 (RSS)物理上與朝向發(fā)送該信號(hào)的通信節(jié)點(diǎn)的距離相關(guān)。本發(fā)明的各實(shí)施例因此利用關(guān)于 RSS的信息來(lái)確定對(duì)移動(dòng)終端的位置的估計(jì)。
[0035]在圖la的定位系統(tǒng)la中，移動(dòng)終端2a為能夠確定或獲得其當(dāng)前位置的采集終端。 為此，移動(dòng)終端2a例如可以配備全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的接收器或者可以借助用戶接口 通過(guò)與移動(dòng)終端2a的用戶的互動(dòng)來(lái)獲得其當(dāng)前位置。關(guān)于該位置的信息，連同關(guān)于在該位 置可以觀測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的識(shí)別信息，作為所謂的"指印"提供給路徑損耗模型 生成和/或更新服務(wù)器4。例如，這可以定期地發(fā)生，或者根據(jù)請(qǐng)求發(fā)生等等。每個(gè)指印可以 僅涉及單個(gè)位置，或者可以涉及若干位置，即，可以包括若干位置的位置信息以及關(guān)于在這 些位置可以觀測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的各識(shí)別信息。
[0036] 服務(wù)器4基于從如移動(dòng)終端2a的多個(gè)采集終端接收的指印，生成和/或更新針對(duì)一 個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的路徑損耗模型。這種生成和/或更新也可以是基于其他信息源，例如平 面圖（例如，樓層地圖）或者關(guān)于傳播環(huán)境的無(wú)線電傳播相關(guān)特性的信息，例如使用的建筑 材料的特性(例如，墻和/或地板的特性）。
[0037] 在圖lb的定位系統(tǒng)lb中，關(guān)于或來(lái)源于這樣的路徑損耗模型的信息存儲(chǔ)在路徑損 耗模型數(shù)據(jù)庫(kù)6中，并且被定位服務(wù)器5使用，其可以訪問(wèn)路徑損耗模型數(shù)據(jù)庫(kù)6或者包含路 徑損耗模型數(shù)據(jù)庫(kù)6,以確定對(duì)移動(dòng)終端2b的位置估計(jì)。為了從定位服務(wù)器5獲得位置估計(jì)， 移動(dòng)終端2b向定位服務(wù)器5提供關(guān)于在移動(dòng)終端2b的位置可觀測(cè)的一個(gè)或多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的 識(shí)別信息，以及關(guān)于這些通信節(jié)點(diǎn)的各自的RSS信息。定位服務(wù)器5響應(yīng)于接收到的信息，針 對(duì)這些通信節(jié)點(diǎn)取回關(guān)于或來(lái)源于路徑損耗模型的相應(yīng)的信息，并且使用該信息以及RSS 信息來(lái)確定對(duì)移動(dòng)終端2b的位置估計(jì)，然后將該位置估計(jì)提供給移動(dòng)終端2a。
[0038] 圖lc示出了另一個(gè)定位系統(tǒng)lc，其中對(duì)移動(dòng)終端2c的位置估計(jì)由移動(dòng)終端2c自身 確定。為此，移動(dòng)終端2c或者預(yù)先存儲(chǔ)有關(guān)于或來(lái)源于路徑損耗模型的信息，或者(如圖lc 所示)從路徑損耗模型服務(wù)器7獲得信息。路徑損耗模型服務(wù)器7例如可以包含相應(yīng)的路徑 損耗模型數(shù)據(jù)庫(kù)(類(lèi)似于圖lb的路徑損耗模型6)。移動(dòng)終端2c例如可以指定要求哪個(gè)區(qū)域/ 空間的關(guān)于或來(lái)源于針對(duì)各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的各自的路徑損耗模型的信息，例如指定具體的建 筑物或具體城鎮(zhèn)的所有建筑物。所請(qǐng)求的信息也可以取決于移動(dòng)終端2c的技術(shù)能力。例如， 如果移動(dòng)終端2c只能夠觀測(cè)一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)，則僅提供關(guān)于這些通信網(wǎng)絡(luò) 的信息，而不提供關(guān)于另一些通信網(wǎng)絡(luò)的信息，即使路徑損耗模型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)包括關(guān)于另一 些通信網(wǎng)絡(luò)的信息。
[0039] 實(shí)際確定位置估計(jì)的過(guò)程如前面在圖lb的背景下對(duì)定位服務(wù)器5所描述的那樣， 只是現(xiàn)在的確定過(guò)程基于移動(dòng)終端2c本身所創(chuàng)建的識(shí)別信息和RSS信息在移動(dòng)終端2c上本 地地進(jìn)行。
[0040] 在上述系統(tǒng)la至lc中，通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(在此也表示為通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）的非限制性 示例為各通信網(wǎng)絡(luò)（例如:WLAN網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙系統(tǒng)、無(wú)線電頻率識(shí)別（RFID)系統(tǒng)或近場(chǎng)通信 (NFC)系統(tǒng)、諸如數(shù)字視頻廣播(DVB)、數(shù)字音頻廣播(DAB)或調(diào)頻(FM)/調(diào)幅(AM)廣播、近場(chǎng) 通信(NFC)系統(tǒng)等廣播系統(tǒng)）的接入點(diǎn)或信標(biāo)。通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的另一些示例為一個(gè)或多個(gè)蜂 窩通信網(wǎng)絡(luò)的基站或基地收發(fā)信站(或其扇區(qū)），例如:第二代(2G，例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (GSM)及其衍生物，諸如通用分組無(wú)線電系統(tǒng)(GPRS)、GSM演進(jìn)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率(EDGE)或高 速電路交換數(shù)據(jù)(HSCSD))、第三代(3G，例如通