用於確定位置的方法和裝置的製作方法

2023-07-04 22:11:56 3

專利名稱：用於確定位置的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於可攜式裝置的定位系統。
技術背景
在國內的可攜式產品中，全球定位系統(GPS，Global Positioning System)的使 用變得越來越普遍。然而，可攜式裝置中的GPS系統需要很高的處理能力。此外，在樓宇密 集的區域，可能經常很難看到天空，所以無法一直獲得GPS信號。
已知用另一定位系統數據補充GPS數據，以使得能夠提高總體可靠性。例如，可以 採用基於行動電話基站信號的三角測量(triangulation)作為一個略微較不精確的臨時 定位系統，以為GPS系統提供額外的穩健性。
本發明涉及一個可替選的定位系統，該系統可被用作孤立的系統或者被用以補充 衛星定位系統。
先前已提出提供位置信標資料庫，以作為定位系統使用。如果所述信標是WiFi接 入點(AP)，則這樣的資料庫包含它們的MAC地址、計算出的所述AP的估計位置，且可能包含 它們的功率分布圖(power profile)，即在AP周圍的各個位置處可預期的信號強度。通常 通過執行所謂的「接入點映射(wardrive) 」、在已知的位置收集觀測到的AP的標識以及所 述AP信號強度的測量值或者其它的信號數據(例如都卜勒、錯誤率)而得到該資料庫。AP 的測量的位置可由GPS系統確定。
當使用者需要定位時，特別是當替選方案諸如GPS不可用時，使用這樣的資料庫。 現有技術中查找定位的過程通常為
(i)利用可觀測到的AP的信號強度和其它的信號數據掃描所述AP，
(ii)在資料庫中查詢與這些AP的位置或者功率分布圖有關的參考數據，以及
(iii)得到估計的使用者位置。
然而，此方法需要大量的數據分析。
在現有技術的方法中，為了使用檢測到的AP的推斷位置，必須收集足夠的樣本數 據，以使得每個AP的位置能夠被推斷出來，然後能夠被用於輔助定位。因此，與AP信號的檢 測相關的少量數據組不能被可靠地使用。可能還存在通過AP的模型處理不相關的檢測到 的信號組的難題，然而這很可能出現，例如在存在兩片分離的可見該AP的區域的情況下。發明內容
根據本發明，提供一種確定可攜式裝置的位置的方法，包括
獲得該可攜式裝置在待確定的位置處能夠檢測到的無線通信裝置的標識，從而獲 得一組標識；
將該組標識與儲存多個查找結果(findings)的資料庫的內容進行比較，以選取 一個或多個查找結果；每個查找結果包括參考位置和在該位置觀測到的無線通信裝置的一 組標識；以及
基於對所選取的查找結果的處理，確定該可攜式裝置的位置。
此方法使用儲存的查找結果參考位置以及在該位置觀測到的一組無線通信裝置 標識。這樣的查找結果可以通過在參考位置處的、在執行例如接入點映射期間的掃描收集。 本發明基於對在參考位置處接收到的信號的標識的處理，而不是對與觀測到的通信裝置的 估計位置有關的位置信息的處理，直接查找定位。這提供了更加可靠的確定位置的方法且 更容易維護所使用的資料庫。
通過基於標識(然而可選地考慮額外的數據)而非通信裝置預先儲存的位置進行 處理，額外的處理步驟能夠被省去或者被以更簡單的方式操作。本發明的方法不要求對觀 測到的裝置所處的位置的有任何的認知或估計，相反，該分析僅基於無線通信裝置是否被 觀測到。
本發明提供在試圖獲得定位時的掃描結果與得自參考位置掃描的可比較的信息 的更加直接的匹配。
因此不使用無線通信裝置的位置，而使用之前在已知位置處觀測到的一組裝置的 標識，作為待使用的資料庫的主要組成。
無線通信裝置典型地為無線信標或基站，S卩，大體靜止的廣播信號的裝置(當然 不排除它們可以從一個位置移動到另一個位置，正如對於家庭WiFi AP可能出現的那樣)。
在一個簡單的示例中，確定位置可以包括
報告從資料庫選取的查找結果的位置，因為它包含與目前可觀測到的相同的無線 通信裝置標識。
此方法在確定的位置與相同的通信裝置可被觀測到的參考位置(一個或多個參 考位置)之間提供簡單的映射。當存在不止一個匹配的查找結果時，可以使用平均位置。可 能存在一些參考位置，在這些參考位置識別出的通信裝置比在未知的位置觀測到的通信裝 置更多。該位置可以得自具有最佳匹配的那些參考位置。
可以使用許多不同的算法，以確定最接近的匹配(一個或多個匹配)。
例如，確定位置可以包括
基於一個或多個參考位置選擇位置，
其中，待使用的所述參考位置基於以下來選擇
與該組中的標識相對應的參考位置能夠檢測到的裝置的數目；
不與該組中的任何標識相對應的參考位置能夠檢測到的裝置的數目；以及
該組中的、在該資料庫中未被標識為能夠從參考位置檢測到的標識的數目。
此方法實質上提供維恩圖運算，在該運算中獲得自參考位置觀測到的裝置與自當 前位置觀測到的裝置之間的匹配，以及這些觀測結果(sighting)之間的區別。
用以估計未知位置的方法還可以包括確定該組標識中的一個或多個是否應被忽 視。這在通信裝置移位，且因此在當在參考位置處標識通信裝置時該通信裝置的位置與在 試圖估計未知位置時該通信裝置的隨後的位置之間存在不匹配的情況下可能是有用的。
獲取標識可以由可攜式裝置在特定的位置執行，而處理該組標識可以在不同的時 間、在與待確定的位置不相同的地方執行。這意味著可攜式裝置可以具有低的計算能力且 限於僅需要儲存在期望有位置信息的時候可檢測到的裝置的標識。
無線通信裝置可以包括短距離無線接入點，標識可以包括MAC地址。
本發明還提供一種定位方法，包括
利用自多個參考位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識填充資料庫；以及
使用本發明的方法確定可攜式裝置的位置。
此方法包括資料庫的創建以及該資料庫隨後在定位方法中的使用。
一旦確定出該特定的位置，該資料庫的內容可以使用獲得的可攜式裝置能夠檢測 到的無線通信裝置的標識來更新。因此，該資料庫可以僅通過使用該定位系統保持最新。
該資料庫(最初)可以通過執行接入點映射和/或通過處理從其它來源接收到的 無線通信裝置信息來填充。例如，這些其它來源可以是通信裝置的擁有者，且他們也是該定 位系統的用戶(即該定位系統管理員的客戶)。
本發明還提供一種定位方法，包括
基於衛星定位系統確定位置；以及
使用本發明的方法確定位置以協助或增強使用衛星定位系統的位置確定。
這提供了具有兩種定位系統類型的系統，因此提高了系統的總體的穩健性/可靠 性。
獲得能夠檢測到的無線通信裝置的標識可以進一步包括測量下列中的一項或多 項
信號強度，
信噪比，
錯誤率，
都卜勒。
然後這些可被用作匹配算法的一部分，以使得能夠獲得更加精確的定位。於是，數 據庫的內容包含與給定通信裝置的來自給定參考位置的信號相同的信息。
獲得可攜式裝置在待確定的特定位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識的步驟 可以使用攝像機來完成。
存在把WiFi能力引入到攝像機中的趨勢，且這一能力可被用以實現低成本的定 位系統，用於將位置數據附加到照片上(所謂的地理標記(geotagging))。在一個示例中， 可以將標識(以及形成匹配算法一部分的任何其它數據)附加至圖像文件，以使的之後的 分析能確定該特定位置。這提供了一種系統，其中位置數據的處理可以在單獨的裝置(例 如提供位置解碼服務的中心伺服器)上執行。這降低了攝像機自身內的計算要求。
作為在本地確定標識的替選方案，WiFi中頻(WiFi-IF)數據的樣本可被儲存，以 使得該數據在稍後能夠被提取。
本發明還提供一種用於確定可攜式裝置的位置的系統，包括
可攜式裝置，其包括無線接收器，該無線接收器用於獲得在特定位置處的無線通 信裝置的標識，從而獲得一組標識；
資料庫，其儲存從多個參考位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識；
用於將該組標識與該資料庫的內容相比較的裝置，
用於基於對選取的一個或多個參考位置的處理，確定該可攜式裝置的位置的裝置。


下面參考附圖詳細描述本發明的示例，附圖中
圖1示出掃描的結果，該掃描導致三個觀測到的無線通信裝置；
圖2示出實施本發明方法的處理器所使用的數據；
圖3是用以闡釋如何處理探測的維恩圖4示出從對探測的分析產生的一組數據變量；
圖5用以闡釋如何使用重心獲得位置；以及
圖6示出本發明系統的示例。
具體實施方式
在詳細描述本發明之前，首先定義若干概念及術語。
信標(beacon)
任何無線通信裝置，被假定為通常是靜止的、且能夠以被另一裝置檢測到的方式 識別其自身。一個示例為WiFi接入點(AP)，但是以此類推，本發明不限於AP，且包括其它 的信標諸如行動電話基站、電視及無線發射機、使用藍牙、ZigBee、WiMAX及其它微波系統等 的系統部件。假定任何有用的信標具有可被認為是唯一的(儘管不絕對是這樣)標識，例 如AP可以通過它們的MAC地址被可靠地標識。
用於當裝置的位置已知時所做的測量
杳找結果Mndjngl
自在單一已知位置_潛在的許多信標所獲得的一組信標數據(觀測結果)，以 及與該參考位置有關的數據和所述數據(時間、方法等)的集合。該術語「查找結果」被用 於主動(使用傳輸以請求信標標識自身)或被動(查找僅涉及監聽信標廣播它們自身)的 查找。查找結果意味著一個參考位置(如每個觀測結果一樣，見下文)。
觀測結果Mghtjngl
與作為查找結果的信標有關的數據；此數據可以僅為該信標的標識，但是也可以 包含其它的特徵(例如信號強度)。每個觀測結果與一個查找結果相關聯，且隱含地與一個 參考位置相關聯。
參考位置
執行查找(且因此收集到信標信息)的已知位置。
接入點映射(wardrive)
使用交通工具以特定地在一系列位置執行查找，且因此在駕駛期間在已知位置獲 得關於可檢測到的信標的數據。
用於在裝置的位置還未知時所做的測量
探測結果(sounding)
當使用者想知道位置時，對信標進行(主動的或被動的)掃描的結果。一般而言， 將檢測到多個信標，且與每個這樣的檢測有關的數據被稱為觀測。
觀測(observation)
與作為掃描結果的信標相關的數據。在位置未知的情況下，這是在使用者的情況 下且不包含進行掃描的位置。
注意査逸與已知位置的信標的標識有關，然而掃迪與還未知位置的信標的標識有關。
本發明提供一種確定可攜式裝置的位置的方法，其中獲得該可攜式裝置在特定位 置能夠檢測到的無線通信裝置的標識，從而獲得一組標識(如上面定義的探測結果)。
使用儲存自多個參考位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識的資料庫分析該組 標識。因此，該資料庫包含接入點映射的查找結果及觀測結果。基於對與所述查找結果及 觀測結果相關聯的參考位置的分析和處理，獲得該可攜式裝置的位置。
在系統可操作之前，需要收集查找結果信息。
收集杳找結果信息
在接入點映射期間使用輔助定位能力來獲得信標的觀測結果。記錄各數據項諸如 觀測的時間和日期、維度、經度、高度、MAC地址、信號強度、信噪比、信號錯誤率、信號都卜勒 (高的都卜勒頻移可能表示經過的移動路由器，例如在經過的列車上的路由器；課題選地， 使用者可能在列車上)。位置可以通過以下得知
(i)在使用者正常使用裝置期間獲得的基於GPS的定位，
(ii)來自專用接入點映射的基於GPS的定位，
(iii)使用者的輸入，
(iv)根據先前標識出的信標的觀測(observation)作出的定位，
(ν)根據其它信息(例如距先前已知位置的距離和方向)的推斷。
資料庫可以包括數據來源，即，使用上述方法中的哪一個來收集查找結果信息。可 選地，可以估計及記錄所估計的位置的不確定性。在GPS定位的情況下該不確定性可能小， 而從可替選的定位估計方法得到的該不確定性可能較大。
如上所闡釋的，資料庫可以基於在接入點映射期間收集到的信息來填充。然而，其 它填充資料庫的方法也可以一起使用或者替代使用。例如，客戶本地(customer base)可 能已經有與它們的位置及它們的WiFi節點標識相關的可用數據，且通過假定該WiFi節點 在距該節點本身給定距離內可被檢測到，這些數據可被用以構建參考位置資料庫。然後可 以獲得參考位置。
如果除了基於查找結果的資料庫之外，估計的信標位置的資料庫也可用，則本領 域技術人員容易想到混合算法。例如，來自所述兩個資料庫的獨立定位可以以某種方式進 行平均。可替選地，通過使用信標範圍的估計以確定查找結果的成員資格，估計的信標位置 的資料庫可被用以將偽觀測結果加入到基於查找結果的資料庫中存在的查找結果中。這避 免產生新的偽參考位置(產生新的偽參考位置可能是另一方法)。
形成資料庫
由查找結果信息(無論來自接入點映射或者得自其它數據)，可選地還與不確定 性信息一起，形成資料庫。此資料庫可以在可攜式裝置自身內，僅僅是來自其自身的查找結 果信息，或者(較佳地)，該資料庫信息與伺服器上的資料庫共享。可替選地，伺服器上共享 資料庫的新版本可以被不定期地下載到該可攜式裝置，用於之後使用(例如當不可能與該 伺服器通信時使用)。類似地，在適當時可以不定期地將本地資料庫的新增項上傳到伺服器 上的共享資料庫。使用該資料庫確定位置所需的處理可以相應地在該裝置或該伺服器上進 行。
壓縮資料庫
可選地，查找結果信息可以在形成資料庫之前或之後被壓縮。期望該壓縮以避免 重複的或接近重複的信息，以管理查找結果數據的大小，以用易於被定位匹配過程使用的 方式構造信息。例如可以通過下面的一項或多項實現該壓縮
(i)分配到地理區域中。
所述區域表示信標在其中被觀測到的區域。該區域可以是三維的，諸如辦公大樓， 在辦公大樓內的多個樓層上設置WiFi，可以是二維的，諸如站臺，在站臺內設置WiFi，或者 可以是線性的，諸如一段路，信標沿該段路可見。
(ii)形成為簇
如果一組觀測結果的位置相互靠近，則該組觀測結果可被聚集成複合的觀測結^ ο
(iii)通過量化理想化該資料庫。
該量化可以
a)基於矩形網格，具有從幾米到幾百米或更大的小區大小，且在所覆蓋的區域上 不需要固定的小區大小，使得一些區域可比其它的區域被更密集地覆蓋。某些區域可能根 本沒有覆蓋。該量化未必意味著理想化的觀測迅速到達該區域的中心。它們可能保持在更 靠近在該小區內觀測之處的位置。
b)基於其它用於量化的鑲嵌(tessellating)多邊形或多面體。三角形和六邊形 具有能夠以統一的方式(即完全相同的大小)覆蓋大的球面的所有經度和緯度的優勢，而 使用相同大小的矩形，圖案中必然會存在不規則性，例如，赤道帶中的矩形與緯度更高的矩 形必然在不同數量矩形的帶中，導致出現不規則接合的砌磚結構(brickwork)。
c)基於線性樣本組，具有量化的間距。這特別地適用於在沿著直路移動時收集的 查找結果。
(iv)更複雜的混合數據組，例如使用地理特徵諸如沿著在地圖上標示出的路進行 量化的位置，或區域內的存在諸如建築物、停車場等。
該壓縮可以考慮查找結果位置估計中的不確定性，例如通過將與該不確定性對應 的邊界加入到區域的邊緣，聚集在不確定性估計內的那些查找結果報告，或使用與該位置 估計中的該不確定性相關的量化間隔。
上面的步驟大體為本發明的系統設定基礎架構，以使得能夠執行匹配功能。
當在未知的或不確定的位置時，使用者僅通過執行探測以觀測信標來操作該系 統。觀測到的信標數據(「觀測」)與資料庫相匹配。多個算法是可行的。
下面給出一些算法的示例，但是可能有許多變型。
所有的算法都產生通常為緯度、經度和高度的位置，且可選地帶有對不確定性的 估計。可選地，可以提供多個輸出，例如帶有最可能的位置，以及查找的位置更可能位於其 中的較大的區域。
在第一示例中，算法查找一個或多個位置或位置區域，在該位置或位置區域中，觀 測到的信標與資料庫中來自先前查找結果的觀測數據互相對應。因此，基於具有相同的一 組信標標識的參考位置選擇位置。完全匹配對於成功定位而言不是必需的，因為信標不是 一直有效。例如，如果探測結果是信標{A、B、x}的觀測，則具有查找結果{A、B、C}的位置將是成功的匹配。在此匹配的情況下，假定信標C在查找時為激活的，但是現在被關閉了， 而信標X之前從未見過。匹配可以考慮在查找位置點的不確定性，且還可以考慮觀測結果 的數據來源。
一旦建立了位置，有多種方式將此呈現給使用者。可將該定位提供給應用或者使 用者。在伺服器實施的情況下，該定位將自該伺服器被傳回給該裝置，或者被傳遞給另一服 務。這例如可以進而致使該位置顯示在地圖或衛星照片或地形模型上，或致使執行其它基 於位置的服務(Location Based Service)。
使用者或應用可以與該定位相互作用以改善定位，或根據額外的信息改變定位。 這樣的改變可以可選地報回給處理器資料庫。
在定位之後(且在使用者或應用進行任何更新之後)，任何額外的信息及觀測結 果可以可選地加入到資料庫中；既然已知查找的位置，所述結果可被視為有用的信標查找 結果。例如，之前不可見的信標的觀測可被視作觀測結果，並加入到資料庫中。因此，數據 庫將動態地保持最新。
上面的示例基於查找結果且將(接入點映射的)查找結果與使用者的觀測相匹 配。當然，可能不會出現如上所述的直接的匹配。下面將描述更加完整的方法。
一般而言，假設探測結果包含多個觀測，則算法需要識別包含至少一個共有的信 標的查找結果。如果存在正好包含所述觀測中所見的信標的查找結果，那麼選擇這些查找 結果。然而，如果替代地存在包含所述觀測中所見的所有信標(加上一些其它信標)的查 找結果，那麼選擇這些查找結果。在一個改進中，可能只選擇包含最少數目個外來(非觀測 到的)信標的查找結果。
如果不存在包含所有信標的查找結果，那麼選擇包含最大數目個共有的參考信標 的查找結果，且從中可以選擇具有最少數目個外來(非觀測到的)信標的查找結果。
然後，可以對選擇的查找結果的位置進行平均，以提供位置估計。在定位上的誤差 估計可被限定為包含所述選擇的參考點的區域(一個或多個區域)，或所述區域(例如可為 圓形或矩形)的大小。
這是相當受限制的算法的一個示例，其儘可能嚴格地尋找之前觀測到的信標的組 合的出現位置。
將描述第二示例，以說明當查找結果與探測結果之間存在較少的直接匹配時，可 以如何選擇最接近的匹配。
假定無線通信裝置為具有MAC地址的WiFi AP。當需要定位時，執行掃描以獲得 (一般而言)由多個觀測結果構成的探測，如圖1所示。在此示例中，得到的探測結果為三 個觀測到的無線通信裝置，具有MAC地址1、2和3。
查詢查找結果的資料庫，該查找結果的資料庫包括任意上面的MAC地址，並將查 找結果視為數學上的集合。每個查找結果由不同的MAC地址構成。圖2示出不同的數據集I=I O
在此示例中，探測結果具有觀測到的MAC地址a、b、c和d。資料庫包括五個查找 結果1到5，但是這些查找結果只包含MAC地址a、b、c和e。
因此，MAC地址d在探測結果中被觀測到，但是其未包含在資料庫中，且因此該MAC 地址d不作為資料庫中儲存的任何查找結果中的特徵。
查找結果5觀測到MAC-θ，但是MAC_e未被探測到。
此示例示出可能出現的不匹配。例如MAC d可能是在接入點映射期間未被安裝的 新的WiFi AP，而MAC e可能在探測期間被關閉，或者雖然為開啟的但在該探測發生的地方 的範圍以外。
利用每個查找結果處理探測結果，以計算共有的、遺漏的和多餘的MAC地址。這可 以北看作關於查找結果5的維恩圖，如圖3所示。在此示例中，存在2個共有的MAC地址、1 個遺漏的MAC地址(在查找結果中有但未被觀測到)及2個多餘的MAC地址(被探測到， 但不在受比較的查找結果中)。明顯地，相對於每個查找結果而言，不在資料庫中的任何觀 測將是多餘的。
針對每個查找結果，可以計算分數。可以應用如下加權
-共有的MAC地址數以正的方式增大分數。
-剩餘的MAC地址數負向地削弱計數。
-遺漏的MAC地址數負向地削弱計數。
這給出了圖4所示的數據變量的集合，如si到s5，cl到c5及ml到m5 (s =多餘， c =共有，m =遺漏)。下方括號內的數字是元素的相對應的數目。
上面示例中的最佳查找結果為查找結果1和查找結果2，因為它們具有2個共有的 MAC地址(cl = c2 = 2),具有相反計數的2個多餘的MAC地址和0個遺漏的MAC地址(cl =c2 = 2 ;sl = s2 = 2 ；ml = m2 = 0)。
查找結果5略居其次，具有相同的共有的及多餘的MAC地址數，但是它具有相向削 弱計數的遺漏的MAC地址。
在此算法的匹配及計分過程上的改進可以包括信號強度的考量、查找結果的更新 程度的考量以及獲得查找結果的方式(具有GPS的接入點映射、具有GPS的攝像機、儘管沒 有明確的位置但與定位的查找結果一樣地推斷等)的考量。
原則上，只有具有最佳分數的查找結果才可用於下面考慮的定位算法的最後階 段。
可以採用具有相同分數的查找結果的集合，且可以獲得所述查找結果的位置的平 均值，例如通過簡單平均或加權平均，(使用信號強度、信噪比、模糊數據匹配、查找結果的 來源(例如攝像機、來自接入點映射的GPS追蹤定位)或其它用於加權的標準)。這是與在 最佳匹配階段使用信號強度(等)的方式不同的使用該信號強度(等)的方式。這裡，信 號強度(等)只有在不考慮數據信號獲得最佳查找結果的集合之後才被使用。可以採用點 的重心。可替選地，然後可以採用連接點的線框。又可替選地，且大體較佳地，可以採用包 圍位置點的多邊形包絡的重心。例如，如圖5所示，可以採用包圍以查找結果位置點為頂點 的多邊形的非凹角、非凹面的重心。這避免了在非常接近的地方的多個查找結果的偏差。
可以在時間上和/或空間上累積地或者通過從主資料庫提取子資料庫來量化查 找結果。
算法需要查找結果和探測結果各自單獨地包含(幾乎)在相同的時間和地點得到 的多個觀測。如果接入點映射/獲取工具不能一次檢測多個信標，則這將通過量化時間和 /或空間來模擬。此算法示出針對一小部分移動信標的健壯性，因為在多數情況下，靜止的 信標將在維恩圖的共有區域中提供足夠的匹配。在城鎮或城市的任一點上，可能檢測到一打或更多的路由器，且它們將保持相對靜止，以使得該資料庫能夠保持最新，以考慮在使用 的同時所發生的變化。
上面的示例基於將觀測結果與查找結果相匹配，但是是基於查找結果的，即，使用 最佳查找結果獲取位置。或者，算法可以是基於觀測結果的，如下所述。
給定包含多個信標觀測的探測結果，可以獲得針對這些信標的所有觀測結果的參 考點。例如，可以採用選擇的觀測結果的位置的平均參考位置。換句話說，包含信標X的任 何查找結果都將其參考位置考慮在內用於觀測信標X的探測結果。這簡化了算法。
誤差的估計是包含選擇的參考點的區域(一個或多個區域)(圓形或矩形)，或該 區域(圓形或矩形)的大小。這是更加穩健的算法的一個示例，其將給出更寬的容限區域， 該區域包含任何觀測到的信標被觀測的區域。
為了拒絕不良信標(例如自獲得查找結果後移動的信標)，可以依次拒絕每個觀 測到的信標，然後可以應用上面的算法。然後可以確定最異常的產生定位，例如最遠離所獲 得的定位的重心的定位。除非該最異常的定位實際上根本不異常，否則可以拒絕相應的信 標。如果需要的話可拒絕多於一個信標。然後可以通過移除了拒絕信標的效果的計算進行 定位。
通過將信號強度、信噪比等包含作為加權因子，可以提高穩健性。另外，可以考慮 資料庫在時間上的可變性，且算法可以旨在辨識和使用/丟棄移動的信標。
當沒有可用的GPS定位時，可以在GPS系統內使用該基於信標的定位。該基於信 標的定位還可用以為GPS提供位置估計，以協助該GPS處理。可以增強局部(諸如3或4 個偽範圍)GPS結果，以提供定位，而該GPS局部數據本身不足以產生定位。可替選地，可以 自兩個定位(一個GPS定位和一個基於信標的定位)獲得一個改進的定位。
上面描述的位置確定方法可用在攝像機中以將位置信息與照片(或視頻)相關 聯。在照片的地理標記方面的興趣不斷增長。目前，許多照片通過手工標記，拍攝者知道拍 攝的位置。其它的方法包括在該攝像機內本地執行GPS定位或者稍後根據儲存的IF數據 執行GPS定位。
上面描述的方法可用於將位置標記附加至圖像文件或照片剪輯，但無需GPS系 統。本發明的方法(儘管不排除使用GPS設備)只需該攝像機被裝備成能夠檢測WiFi接 入點和/或其它信標無線信號，而不使用GPS天線及GPS RF前端。可以看到，這給出了一 種可替選的產生定位的方法。
如上所述，GPS信號並不一直具有足夠的質量。在室內，取決於牆的厚度及所使用 的材料(完全不透明的金屬)，GPS信號微弱或幾乎沒有。一些信號可以經由反射路徑穿 透，這降低了定位的質量。
在城市環境中，天空的視野可能非常有限，且可能沒有可見的足夠的衛星。來自一 些衛星的信號可能經由反射後呈現，可能經由多個路徑。所有這些都對獲得(可靠的)定 位的能力產生不利影響。然而，就在GPS定位困難或不可能的情況下，信標信號諸如那些來 自WiFi接入點的信標信號可能是豐富的。在一些情況下，WiFi接口為數字攝像機上的標 準設備，且在此情況下無需特殊的硬體。與GPS方法相比，使用上面所闡釋的方法能夠降低 能量消耗，特別是當定位是在攝像機或輔助設備內執行的情況下。
因此，在本發明的一個方面中，攝取圖像的方法包括使用可攜式攝像機裝置在特定的位置攝取圖像，獲得該可攜式攝像機裝置在該特定的位置能夠檢測到的無線通信裝置 的標識，從而獲得一組標識，並將所述標識附加至圖像文件，以使得之後的分析能夠確定該 特定的位置。為此，該攝像機可以具有WiFi無線接口。
在使用者拍攝照片後，創建包含該照片的圖像文件。實施關於路由器的MAC地址 (以及可選的其它相關數據)的掃描，儲存那些MAC地址並將其連結到相關照片的圖像文 件。還可以記錄時間和日期。
上面的方法獲得附加至圖像文件的定位。類似地，該方法可應用於視頻剪輯、以及 可替選地應用於具有其自身標識的無線/微波信標。
就上面的一般示例而言，如果本地資料庫可用，則可以在攝像機內本地執行對MAC 地址(和/或GPS IF數據)的處理，或者在資料庫對於家裡的PC本地可用的情況下在該 PC上執行，或者在與伺服器存在連接的家裡的PC上執行。或者，例如在攝像機使用其WiFi 接口直接連接到伺服器的情況下，該處理可以完全在伺服器上遠程執行。
針對信標的掃描可以精確地在IF GPS攝取開始的同時執行。一些信標可以提供 精確的時間信息，這有助於GPS定位。
該定位信息可被共享以提高穩健性。例如，照片1可以促使產生GPS定位以及檢 測某些不為MAC地址參考資料庫所知的MAC地址。如果後續的照片2無法獲得GPS定位， 但是照片2看到與照片1中相同的或部分相同的MAC地址，那麼來自照片1的信息能夠協 助處理。如前所述，MAC地址參考資料庫可以用來自照片1的MAC地址更新，但該更新可能 是單獨的夜間批量處理。然而，在處理來自一個使用者的一沓照片時，新的MAC地址可用於 對給定照片2的本地處理及定位。這不論照片的出現順序如何均可以實現，因為在第一輪 中不可定位的照片可以在處理完其它照片時再重新訪問。
圖6示出本發明的系統。被視為攝像機、但非常可能是個人導航裝置(PND)或是 膝上型計算機的可攜式裝置60具有無線接收能力且由具有發射區域6 至64d的四個AP 環繞。具有範圍64b和64d的通信裝置可由該可攜式裝置在其位置處檢測到，且這些通信裝 置形成一組裝置標識。在此示例中，資料庫作為遠程伺服器62提供，且儲存自參考位置可 檢測到的無線通信裝置的標識。該伺服器使用資料庫內容實施用於分析該組標識的算法， 以基於對所述參考位置的分析和處理確定該可攜式裝置的位置。
本發明可應用到車內導航系統，用在攝像機(包括視頻攝像機)內，在其中獲得信 標標識(及任何額外數據)且與照片或視頻一起儲存該信標標識。然後，被地理標記的照 片可以與地圖或衛星圖片或地形/建築模型結合呈現。
該構思可用在PC中，用於當使用者在室內時定位該使用者。實際上，本發明可應 用於需要定位、且使用者具有能夠檢測信標並能夠對照可訪問的資料庫處理所述觀測的裝 置的任何情況。使用者可以包括步行者、慢跑者等。
如上所述，基於信標的定位系統使用陸地信標而非衛星信標。這些信標可以為任 何形式，但是較佳的實施方案使用短距離信標諸如WiFi節點(即AP)。一般而言，具有小 於200m範圍的信標可用在國內環境中，且通常該範圍小於100m，在建築物環境下甚至小於 50m。在小的地理區域內可發現許多這樣的信標，這有助於本發明的匹配過程。
儘管較佳的實施方案使用這些短距離信標，但是本發明的原理可應用到其它類型 的通信裝置，諸如行動電話小區(其具有小區ID形式的標識)、無線/TV天線杆信號、DAB信號、WiMax(微波接入全球互通，Worldwide Interoperability for Microwave Access) 信號、藍牙及Zigbee信號。無線通信裝置典型地為RF裝置，但要再次強調的是，本發明的 原理可應用於其它類型的信號，諸如頂及音速信號，這些都會包括在術語「無線」內，該術 語「無線」只表示信號可以被可攜式裝置接收，而無需至發射通信裝置的物理的(即，有線 的)連接。
本發明可以用不同類型的裝置(S卩，上面描述的不同類型的裝置的混合)來實施。
本領域技術人員容易想到各種變型。
權利要求
1.一種確定可攜式裝置的位置的方法，包括獲得該可攜式裝置在待確定的特定位置處能夠檢測到的無線通信裝置的標識，從而獲 得一組標識；將該組標識與儲存多個查找結果的資料庫的內容相比較，以選取一個或多個查找結 果；每個查找結果包括參考位置及在該位置觀測到的無線通信裝置的一組標識；以及 基於對所述選取的查找結果的處理，確定該可攜式裝置的所述位置。
2.如權利要求1所述的方法，其中，確定所述位置包括從查找結果選取參考位置，其中與該查找結果相關聯的一組標識包括該可攜式裝置能 夠檢測到的無線通信裝置的該組標識。
3.如權利要求1所述的方法，其中，確定所述位置包括 基於一個或多個參考位置選取位置，其中，待使用的參考位置是基於如下的、與查找結果相關聯的參考位置 與對應於該組中的標識的查找結果相關聯的裝置的數目； 與不對應於該組中的任何標識的查找結果相關聯的裝置的數目；以及 該組中的、在該資料庫中未被標識為與查找結果相關聯的標識的數目。
4.如權利要求2或3所述的方法，其中，自多個參考位置獲取位置包括自這些參考位置 獲取平均位置。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，還包括確定是否應該忽視該組中的一個或多 個標識。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，獲取標識由該可攜式裝置在該特定位 置實施，而確定位置則在不同的時間實施，且不需要在所述確定位置時該可攜式裝置的位 置與該特定位置相一致。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述無線通信裝置包括短距離無線接 入點，所述標識包括MAC地址。
8.—種定位方法，包括利用在多個參考位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識填充資料庫；以及 使用如權利要求1至7中任一項所述的方法確定可攜式裝置的位置。
9.如權利要求8所述的定位方法，其中，一旦確定出該特定位置，使用獲得的、該便攜 式裝置能夠檢測到的無線通信裝置的標識更新該資料庫內容。
10.如權利要求8或9所述的定位方法，其中，通過執行接入點映射和/或通過處理從 其它來源接收到的無線通信裝置信息，填充所述資料庫。
11.一種定位方法，包括 基於衛星定位系統確定位置；以及使用如前述權利要求中任一項所述的方法確定位置，以協助或增強使用該衛星定位系 統的位置確定。
12.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，獲得能夠檢測到的無線通信裝置的標 識還包括測量下列中的一項或多項信號強度， 信噪比，錯誤率， 都卜勒頻率。
13.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，相對於給定通信裝置的來自給定參考 位置的信號，該資料庫內容包括下列中的一項或多項信號強度， 信噪比， 錯誤率， 都卜勒頻率。
14.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，使用攝像機執行獲得該可攜式裝置在 待確定的特定位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識的步驟。
15.如權利要求14所述的方法，還包括將所述標識附加至圖像文件，以使得之後的分 析能夠確定該特定位置。
16.一種用於確定可攜式裝置的位置的系統，包括該可攜式裝置，其包括無線接收器，該無線接收器用於獲得該可攜式裝置在特定位置 能夠檢測到的無線通信裝置的標識，從而獲得一組標識；資料庫，其儲存在多個參考位置能夠檢測到的無線通信裝置的標識； 用於將該組標識與該資料庫的內容相比較的裝置，用於基於對選取的一個或多個參考位置的處理，確定該可攜式裝置的所述位置的裝
全文摘要
一種確定可攜式裝置的位置的方法，包括獲得可攜式裝置在待確定的特定位置處能夠檢測到的無線通信裝置的標識，從而獲得一組標識。將該組標識與儲存多個查找結果的資料庫的內容相比較，以選擇一或多個查找結果；每個查找結果包括參考位置及在該位置觀測到的無線通信裝置的一組標識。基於對選擇的查找結果的處理，找到該可攜式裝置的所述位置。
文檔編號H04W64/00GK102037376SQ200980118696
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月22日 優先權日2008年5月22日
發明者C·馬歇爾, G·託馬森 申請人:U布洛克斯股份公司