用於定位無線設備的方法和系統的製作方法

2023-06-06 08:30:46

用於定位無線設備的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本公開內容的各方面提供了一種方法。該方法包括存儲定位數據的資料庫。每個定位數據能夠將地點的位置信息與用於在地點處提供無線連接的無線站的標識符和在地點處接收的無線信號的特徵相關聯。另外，該方法包括：從無線設備接收位置請求，該無線設備從特定無線站接收標識符和無線信號的特定特徵；使用標識符來標識特定無線站以從資料庫檢索到一組定位數據；使用特定特徵來在該組定位數據中選擇子集；以及使用所選擇的定位數據的子集來確定無線設備的位置信息。
【專利說明】用於定位無線設備的方法和系統
[0001]通過引用併入
[0002]本公開內容要求於2013年5月16日提交的第61/824，182號美國臨時申請「Mobile Device Posit1ning Method and System for Hybrid Wireless Networks，，、以及於2013年8月14日提交的第61/865，751號美國臨時申請「Posit1n Data Distribut1nApplied to Server Assisted Posit1ning System」的權益,其通過引用方式整體併入於此。

【技術領域】
[0003]本公開內容一般性地涉及位置確定。更具體地，本公開涉及用於為無線通信網絡中的無線設備執行基於資料庫的位置確定的方法和裝置。

【背景技術】
[0004]這裡提供的【背景技術】描述是為了一般性地呈現本公開的上下文的目的。當前所稱的發明人的工作(到在此【背景技術】部分中描述的工作的程度)以及在提交時可能無法以其他方式作為現有技術衡量的本描述的諸多方面，既不被明確地也不被暗含地承認為本公開的現有技術。
[0005]現代的無線設備能夠併入衛星定位系統接收器、蜂窩收發器、或者無線收發器的功能。當無線設備起衛星定位系統接收器的作用時，無線設備能夠通過使用僅來自衛星的信號來指定設備的位置(posit1n)。基於衛星的定位能夠提供高精度，但是需要衛星與無線設備之間的具有視線。另外，接收和處理衛星定位信號可能消耗大量的能量並且由此縮短電池持續時間。
[0006]通過採用射頻(RF)場傳播，設備能夠與無線通信網絡無線地通信。將射頻(與無線電波傳播相關聯的電磁譜內的頻率)提供給天線，該天線創建通過空間傳播的電磁場。無線通信網絡的組件能夠是無線站(例如蜂窩網絡的蜂窩基站)、或者無線區域網(LAN)或者無線個域網(PAN)的接入點。無線站能夠允許無線設備通過接入網關與有線網絡通信。典型地，無線站廣播信標信號，該信標信號提供無線設備連接到無線站所必需的密鑰信息。無線站能夠服務位於地理區域中的無線設備。當無線設備起蜂窩收發器和/或無線收發器作用時，如果無線站的地點(locat1n)是已知的，則通過基於從無線站接收的信號強度來對無線設備的位置進行三角測量，無線設備能夠使用能夠與其通信的無線站的地點來確定其位置。
[0007]作為對基於三角測量的定位的替代，通過RF測量結果的評估，基於資料庫的定位能夠用於確定無線設備的位置。將這些測量結果與資料庫的條目相比較。對應的計算發現最佳匹配的資料庫條目並且因而產生位置估計。基於資料庫的定位能夠提供高度的精度並且被用於基於網絡的定位系統。這一方法不依賴視線條件，而是從多路徑環境的更多的不同的無線電模式中獲益。使用僅網絡固有的參數，使得不需要硬體修改並且能夠利用傳統設備。


【發明內容】

[0008]本公開的各方面提供了一種方法。該方法包括:存儲定位數據的資料庫。每個定位數據能夠將地點的位置信息與用於在地點處提供無線連接的無線站的標識符和在地點處接收的無線信號的特徵相關聯。另外，該方法包括從無線設備接收位置請求，該無線設備從特定無線站接收標識符和無線信號的特定特徵；使用標識符來標識特定無線站以從資料庫檢索到一組定位數據；使用特定特徵來在該組定位數據中選擇子集；以及使用所選擇的定位數據的子集來確定無線設備的位置信息。
[0009]根據本公開的方面，該方法包括基於特定特徵來在該組定位數據中選擇子集。在實施例中，該方法包括如果特定特徵在一組定位數據的邊界之內則選擇子集。子集能夠在特定特徵在子集的邊界之內時選擇。在另一實施例中，該方法包括如果特定特徵在一組定位數據的邊界之外則確定子集。該子集能夠基於計算特定特徵與該組定位數據中的特徵之間的接近度來確定。
[0010]根據本公開的方面，該方法包括基於所選擇的定位數據的子集來確定無線設備的位置信息。在實施例中，該方法包括如果特定特徵在一組定位數據的邊界之內則基於對所選擇的定位數據的子集中的位置信息進行加權平均來確定無線設備的位置信息。在另一實施例中，該方法包括如果特定特徵在一組定位數據的邊界之外則基於對所選擇的定位數據的子集中的位置信息做平均來確定無線設備的位置信息。
[0011]本公開的各方面提供了一種裝置，包括存儲介質和處理器。存儲介質被配置為存儲定位數據的資料庫。每個定位數據能夠將地點的位置信息與用於在地點處提供無線連接的無線站的標識符和在地點處接收的無線信號的特徵相關聯。處理器被配置為從無線設備接收位置請求，該無線設備從特定無線站接收標識符和無線信號的特定特徵；使用標識符來標識特定無線站以從資料庫檢索到一組定位數據；使用特定特徵來在該組定位數據中選擇子集；以及使用所選擇的定位數據的子集來確定無線設備的位置信息。
[0012]本公開的各方面提供了另一方法。該方法包括提供定位數據的資料庫，每個定位數據將地點的位置信息與用於在地點處提供無線連接的無線站的標識符和在地點處接收的無線信號的特徵相關聯；從無線設備接收位置請求，該無線設備從η個無線站(η為正整數)接收η個標識符和η個無線信號的特徵；使用η個標識符來標識η個無線站以從資料庫檢索到η組定位數據；使用η個特徵來在η組定位數據中選擇η個子集；使用定位數據的η個所選擇的子集來計算η個地點；當離群者距離平均地點超過閾值時從η個地點的集合中排除離群者；以及基於對最多η個地點做平均來確定無線設備的位置信息。
[0013]根據本公開的方面，該方法包括當特徵在一組定位數據的邊界之內時，在特徵在子集的邊界之內時，為每個標識的無線站選擇子集；以及當所接收的特徵在該組定位數據的邊界之外時確定子集。
[0014]根據本公開的方面，對於每個標識的無線站，該方法包括當所接收的特徵在一組定位數據的邊界之內時對所選擇的定位數據的子集中的位置信息進行加權平均；以及當所接收的特徵在一組定位數據的邊界之外時對所選擇的定位數據的子集中的位置信息做平均。
[0015]根據本公開的方面，為了從η個地點的集合中排除離群者，該方法包括基於對η個地點的集合做平均來確定平均地點；以及基於將被包括的η個地點的集合的閾值百分比來確定閾值。
[0016]本公開的各方面提供了另一方法。該方法包括:為一組定位數據定義多個子集，每個子集包括分簇邊界；使用每個子集中的群體分布來為每個子集計算累積分布函數的值；當累積分布函數的值超過閾值時，重置子集的分簇邊界；以及在無線站信息表中更新子集的分簇邊界。
[0017]根據本公開的方面，為了重置子集的分簇邊界，該方法包括為子集重置累積分布函數的值以確定子集的分簇邊界。
[0018]本公開的各方面提供了另一裝置。該裝置包括存儲介質和處理器。存儲介質被配置為提供定位數據的資料庫。每個定位數據將地點的位置信息與用於在地點處提供無線連接的無線站設備的標識和在地點處接收的無線信號的特徵相關聯。處理器被配置為從無線設備接收位置請求，該無線設備從η個無線站接收η個標識符和η個無線信號的特徵；使用η個標識符來標識η個無線站以從資料庫檢索到η組定位數據；使用η個特徵來在η組定位數據中選擇η個子集；使用定位數據的η個所選擇的子集來計算η個地點；當離群者距離平均地點超過閾值時從η個地點的集合中排除離群者；以及基於對最多η個地點做平均來確定無線設備的位置信息。
[0019]本公開的各方面提供了另一裝置，該裝置包括處理器。處理器被配置為:為一組定位數據定義多個子集，每個子集包括分簇邊界；使用每個子集中的群體分布來為每個子集計算累積分布函數的值；當累積分布函數的值超過閾值時重置子集的分簇邊界；以及更新無線站信息表中的子集的分簇邊界。
[0020]根據本公開的方面，為了在滿足要求時重置子集的分簇邊界，處理器被配置為子集重置累積分布函數的值以確定子集的分簇邊界。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]將參照以下的圖來具體描述提出作為示例的本公開內容的各種實施例，其中相似附圖標記指代相似元素，並且其中:
[0022]圖1示出了根據本公開內容的實施例的定位系統示例的圖示。
[0023]圖2示出了概述根據本公開內容的實施例的用於定位的過程示例的流程圖。
[0024]圖3示出了根據本公開內容的實施例的用於定位數據的示例；以及
[0025]圖4示出了根據本公開內容的實施例的伺服器示例的框圖。

【具體實施方式】
[0026]圖1示出了根據本公開內容的實施例的定位系統示例100的圖示。如所示，系統100包括多個組件，每個組件起作用以提供特定功能性。這些組件包括存儲在存儲器中並且繼而在處理器上運行以提供功能性的軟體、適於提供組件的功能性的硬體、或者一起工作以提供組件的功能性的軟體和硬體的組合。所描述的幾何結構可以適於圖示關於圖2到4的示例性示圖中的任意一個、或者在本公開內容的範圍內的任意數量的其他過程。
[0027]系統100包括網絡101、定位伺服器110、以及多個無線設備、諸如無線設備150和160。網絡101包括多個無線站105 (諸如無線站WS-A到WS-C)，被配置為經由無線信號與無線設備通信。定位伺服器110存儲之前獲取的定位數據的資料庫。每個定位數據能夠將地點的位置信息與地點處的無線通信的指紋相關聯。無線通信的指紋包括覆蓋地點處的無線通信的無線站的標識符和在地點處接收的無線信號的特徵。另外，定位伺服器110能夠基於定位數據的子集來確定無線設備的位置，該子集根據在無線設備處的無線通信的指紋來選擇。
[0028]網絡101包括單個網絡或者相同或不同類型的多個網絡。在示例中，網絡101包括與蜂窩網絡連接的光纖網絡。另外，網絡101能夠是數據網絡或者與數據網絡連接的電信或視頻分發(例如，電纜、地面廣播、或者衛星)網絡。電信、視頻/音頻分發和數據網絡的任意組合，無論是全球、國家、地區、廣域、局域、還是家庭的網絡都能夠被使用而不脫離本公開內容的精神和範圍。
[0029]根據本公開內容的實施例，無線站105能夠是蜂窩網絡中的蜂窩基站。每個無線站105根據各種蜂窩技術來配置、諸如全球移動通信系統(GSM)、碼分多址接入(CDMA)、寬帶碼分多址接入(WCDMA)、長期演進(LTE)等，以使用射頻信號與無線設備通信的。當無線設備在蜂窩基站的通信範圍內時，蜂窩網絡的蜂窩基站能夠廣播信標信號，該信標信號為多個無線設備提供標識符(例如，小區全局標識符)以連接到該蜂窩基站。反過來，多個蜂窩基站對於無線設備可以是可用的。如圖1示例中所示，無線設備160能夠連接到蜂窩基站WS-A，並且蜂窩基站WS-A能夠是無線設備160的服務基站。服務基站WS-A能夠提供電話服務給無線設備160和/或通過(通過使用網關)提供對廣域網(WAN)(比如網際網路)的通信接入，能夠向定位伺服器110傳達(relay)傳輸。雖然無線設備160無線連接到服務基站WS-A，但是，無線設備160可以從相鄰的基站WS-B和WS-C接收信標信號。
[0030]根據本公開內容的另一實施例，無線站105能夠是無線區域網(LAN)或者無線個域網(PAN)中的接入點。每個無線站105根據各種通信協議來配置、諸如基於電氣與電子工程師協會(IEEE) 802.11的協議(例如，WiFi?網絡)或者基於IEEE802.15的協議(例如，Bluetooth?網絡)，以使用射頻信號與無線設備通信。當無線設備在接入點的通信範圍內時，接入點能夠廣播信標信號，該信標信號為多個無線設備提供標識符(例如，介質接入控制(MAC)地址)以連接到該接入點。反過來，多個接入點對於無線設備能夠是可用於連接的。那些標識符不需要與無線設備連接到或者能夠連接到的接入點相關聯。由無線設備檢索到的所有接入點的標識符能夠在位置估計中被使用。如圖1示例中所示，除了接入點WS-B和WS-C之外，無線設備160還位於接入點WS-A的通信範圍內。在WiFi?網絡中使用的無線通信協議下，無線設備160能夠標識接入點WS-A至WS-C。接入點WS-A至WS-C能夠由接入點的MAC地址來標識。通過提供到WAN(諸如網際網路)的通信接入，接入點WS-A能夠向定位伺服器I1傳達傳輸。
[0031]根據本公開內容的另一實施例，無線站105包括蜂窩網絡中的第一多個蜂窩基站、以及無線LAN中的第二多個接入點。如圖1示例中所示，無線設備160能夠無線連接到蜂窩基站WS-A，並且蜂窩基站WS-A能夠是無線設備160的服務基站。服務基站WS-A能夠提供電話服務和/或網絡(例如，網際網路)接入給無線設備160。雖然無線設備160連接到服務基站WS-A，但是，無線設備可以從接入點WS-B和WS-C接收信標信號。
[0032]無線設備能夠是被配置為使用無線信號來與無線站105通信的任意類型的行動裝置、諸如膝上型計算機、平板計算機、智慧型電話、可穿戴電子設備等。無線設備能夠包括硬體、軟體，硬體包括但不限於用於執行和存儲指令的處理器和存儲器，軟體包括一個或多個應用和作業系統。無線設備可以具有多個處理器和多個共享的或分離的存儲組件。在示例中，無線設備是人可攜帶的。在示例中，無線設備可安裝在車輛上。
[0033]定位伺服器110包括用於位置確定的多個組件。如圖1示例中所示，定位伺服器110包括處理器111和存儲介質114。在示例中，定位伺服器110能夠包括多於一個處理器和存儲介質。在示例中，定位伺服器110使用分布式系統來實現，該分布式系統包括通過網絡耦合在一起的多個處理器、和/或多個存儲介質。存儲介質114存儲定位數據130。定位數據能夠將地點與無線指紋(諸如無線站105的標識符和無線信號特徵)相關聯。此外，存儲介質114存儲各種軟體指令、諸如用於定位的伺服器應用。在示例中，處理器111執行伺服器應用以提供定位服務。
[0034]根據本公開內容的方面，無線設備安裝有用於定位的客戶端應用。在示例中，安裝有客戶端應用的無線設備向定位伺服器110提供定位數據。在另一示例中，具有客戶端應用的無線設備從定位伺服器110請求定位服務。
[0035]在圖1示例中，無線設備160包括多個組件、諸如天線169、接收電路(未示出)、發送電路(未示出)、處理器(未示出)等，以實現與無線站105的無線通信。此外，無線設備160安裝有衛星定位系統、諸如全球定位系統(GPS) 161、以及用於定位的客戶端應用162。在示例中，GPS161包括接收器(未示出)以從四個或者更多個衛星接收信號。信號包括傳輸定時信息和衛星地點信息。基於所接收的信號，GPS161計算到衛星的距離。然後，使用到衛星的距離和衛星地點信息來確定無線設備160的地點。地點的位置信息一般性地涉及地理坐標，包括無線設備160的緯度坐標、經度坐標和海拔坐標。在示例中，地點的位置信息被表示為緯度坐標和經度坐標對。
[0036]客戶端應用162使得無線設備160能夠與定位伺服器110通信。在實施例中，無線設備160的用戶開啟GPS161以允許無線設備160提供行程上的方向信息。當GPS161開啟時，客戶端應用162請求用戶的許可(例如，經由用戶接口)，以向定位伺服器110提供定位數據。
[0037]當用戶準許經由用戶接口的請求時，客戶端應用162提供信息以在定位伺服器110中形成定位數據。在示例中，在地點處，客戶端應用162從GPS161獲取位置信息(例如，緯度和經度)。另外，客戶端應用162獲取在地點處的無線通信的指紋、諸如與無線設備160無線通信的無線站105的標識符和在地點處的無線信號的特徵。在示例中，客戶端應用162獲取所接收的信號強度指示(RSSI)作為在地點處接收的無線信號的特徵。另外，客戶端應用162根據網絡通信協議(例如，用於實現通信協議的軟體，該通信協議諸如為傳輸控制協議/網際網路協議(TCP/IP)、超文本傳輸協議(HTTP)等)來準備去往定位伺服器110的消息。消息攜帶用於形成定位數據的信息、諸如位置信息、無線站的標識符以及在地點處從無線站接收的無線信號的特徵。然後，無線設備160向無線站發送對應於消息的無線信號，並且無線站經由網絡101向定位伺服器110轉發該消息。當擁有無線設備160的用戶在行程上移動時，在不同的地點處，無線設備160具有不同的無線指紋、諸如在與不同的無線站通信中，該不同的無線指紋具有不同的RSSI值等。無線設備160能夠向定位伺服器110提供與行程上不同地點處的無線指紋相關聯的位置信息。在示例中，當定位伺服器110接收攜帶信息的消息以形成定位數據時，定位伺服器110從消息中檢索到位置信息和相關聯的無線指紋(諸如無線站的標識符和RSSI值)，形成能夠將位置信息與無線指紋相關聯的定位數據，並且在存儲介質114中存儲定位數據。
[0038]根據本公開內容的方面，與無線設備160類似地配置各種無線設備以發送攜帶信息的消息，以形成來自不同的地點的定位數據。定位伺服器110接收消息，形成定位數據並且在存儲介質114中存儲定位數據。定位數據被存儲在定位資料庫中。基於定位資料庫，定位伺服器110向另一無線設備(諸如無線設備150)提供定位服務。在圖1示例中，無線設備150包括多個組件、諸如天線159、接收電路(未示出)、發送電路(未示出)、處理器(未示出)等以實現與無線站105的無線通信。此外，無線設備150安裝有用於定位的客戶端應用152。在示例中，無線設備150雖然沒有GPS，但是具有知曉其位置的需要。
[0039]根據本公開內容的方面，在當無線設備150的用戶想要知曉位置的位置處，用戶經由用戶接口指示客戶端應用152。然後，客戶端應用152使無線設備150根據網絡通信協議向定位伺服器110發送消息。消息攜帶位置請求。無線設備150能夠在同樣的消息或者不同的消息中向定位伺服器110提供無線指紋，該無線指紋諸如為與無線設備150通信的無線站的標識符、在地點處接收的無線信號的RSSI值等。在實施例中，當定位伺服器110從無線設備150接收位置請求時，定位伺服器110標識與無線設備150通信的無線站。定位伺服器110檢索到與無線站相關聯的一組定位數據。另外，定位伺服器110為無線站選擇一組定位數據的子集，該子集與在無線設備150的地點處的無線設備150具有類似的信號特徵(例如，相同範圍的RSSI值)。然後，定位伺服器110基於的所選擇的該組定位數據中的子集來確定無線設備150的位置。位置信息被表示為緯度坐標和經度坐標對。在示例中，定位伺服器110計算地點的平均、或者加權平均作為來自該組定位數據的子集的位置結果。在示例中，定位伺服器110根據網絡通信協議向無線設備150發送攜帶位置結果的響應消息。
[0040]根據本公開內容的方面，根據信號特徵(諸如RSSI值)將與無線站相關聯的定位數據分簇成子集。在示例中，RSSI值的範圍從O到100。將定位數據分簇成具有從O到33的RSSI值的第一子集、具有從34到66的RSSI值的第二子集、以及具有從67到100的RSSI值的第三子集。在另一示例中，組中的最大RSSI是90，並且組中的最小RSSI是10。將定位數據分簇成具有從10到30的RSSI值的第一子集、具有從31到50的RSSI值的第二子集、具有從51到70的RSSI值的第三子集、以及具有從71到90的RSSI值的第四子集。在另一示例中，根據RSSI值來將定位數據分簇成多個子集以在每個子集中具有定位數據的相對均勻的群體(populat1n)。
[0041]圖2示出了概述根據本公開內容的實施例的用於定位的處理示例200的流程圖。過程200將關於定位系統100來描述並且在定位系統100中執行。該過程開始於S201並且進行到S210。
[0042]在S210處，伺服器從無線設備接收位置請求。在圖1示例中，用戶經由用戶接口針對當前位置指示無線設備150。客戶端應用152根據網絡通信協議經由網絡101向定位伺服器110發送攜帶位置請求的消息。具體地，無線設備150向無線站105發送對應於消息的無線信號。無線站105處理無線信號以獲得消息，並且向定位伺服器110轉發消息。消息包括無線指紋。在示例中，無線設備150與無線LAN中的接入點通信，無線設備150在消息中包括接入點的介質接入控制(MAC)地址。在另一示例中，無線設備150與蜂窩網絡中的蜂窩基站通信，無線設備150在消息中包括蜂窩基站的小區全局標識符。小區全局標識符包括移動國家碼(MCC)、行動網路碼(MNC)、局域碼(LAC)、以及小區標識符(Ci)。
[0043]在S220處，伺服器從無線設備請求無線指紋。在示例中，定位伺服器110基於所接收的消息中的信息來確定定位方法。在示例中，當所接收的消息中的信息指示蜂窩網絡時，定位伺服器110確定使用針對在蜂窩網絡中的定位而最優化的第一方法；以及當所接收的消息中的信息指示無線LAN時，定位伺服器110確定使用針對在無線LAN中的定位而最優化的第二方法。在示例中，定位伺服器110能夠包括其他定位方法來確定位置、諸如用於混合無線網絡的第三方法、使用LAC的第四方法。然後，定位伺服器110向無線設備150發送消息以通知所確定的方法，並且以根據所確定的方法來請求無線指紋。
[0044]在S230處，伺服器從無線設備接收無線指紋。在實施例中，當無線設備150從定位伺服器110接收到通知方法的消息時，無線設備150通過網絡通信協議向定位伺服器110提供無線指紋。在示例中，當消息通知第一方法時，無線設備150向定位伺服器110提供與無線設備150通信的蜂窩基站的標識符(即，MCC、MNC、LAN和Ci)以及無線設備150從蜂窩基站接收的無線信號的RSSI值。當消息通知第二方法時，無線設備150向定位伺服器110提供與無線設備150通信的接入點的MCC、MAC地址以及由無線站150從接入點接收的無線信號的RSSI值。當消息通知第三方法時，無線設備150向定位伺服器110提供第一方法和第二方法中的累積信息。當消息通知第四方法時，無線設備150不需要提供信息。
[0045]在S240處，伺服器基於無線指紋來選擇定位數據的子集。在示例中，定位伺服器110使用標識符來標識無線站以從資料庫檢索到一組定位數據。根據RSSI值的邊界將該組分簇成多個子集。邊界能夠是固定邊界或者能夠是動態可調整的。在示例中，邊界是劃分RSSI值空間的固定邊界。在另一示例中，邊界是動態調整的以在子集之上維持相對均勻的群體。如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之內，則當所接收的RSSI值在子集的邊界之內時能夠選擇該組定位數據中的子集。如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之外，則基於計算所接收的RSSI值與該組定位數據中的RSSI值之間的接近度來確定子集。
[0046]在S250處，伺服器基於所選擇的定位數據的子集來確定無線設備的位置信息。位置信息包括無線設備的所確定的位置和與所確定的位置相關聯的估計的不確定性值。在示例中，如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之內，則當所接收的RSSI值在子集的邊界之內時，定位伺服器110基於對所選擇的定位數據的子集中的位置信息進行加權平均來確定無線設備的位置。在另一示例中，如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之外，則定位伺服器110基於對所確定的定位數據的子集中的位置信息做平均來確定無線設備的位置。基於無線設備的所確定的位置，定位伺服器110計算與所確定的位置相關聯的不確定性值。
[0047]在S260處，伺服器向無線設備提供位置信息。定位伺服器110根據網絡通信協議向無線設備150發送消息。消息攜帶用於無線設備150的所確定的位置信息。當無線設備150從無線站接收對應於消息的無線信號時，無線設備150處理無線信號以獲得位置信息，客戶端應用152經由用戶接口向用戶提供位置信息。無線設備150能夠可選地將位置信息顯示為地圖上的圓。圓心能夠是無線設備的所確定的位置。與所確定的位置相關聯的估計的不確定性值能夠被表示為圓的半徑。圓心不與無線設備的物理地理位置重合，該物理地理位置在由圓包圍的區域內。處理進行到S299並且終止。
[0048]本領域技術人員將認識到:圖2的流程圖可以在無線設備150在多個無線站的覆蓋重疊區域中的地點處時被用於確定位置信息。在無線LAN示例中，在特定地方(例如，機場)的無線設備150可以頻率掃描以從無線設備的通信範圍內的多個無線站(例如，至少一個到二十個接入點)檢索到無線指紋。無線設備105能夠連接到比該範圍內的接入點更少的接入點(例如，由於接入點和無線設備的安全設置)。無線設備105可以主動地連接到一個或者多個接入點或者根本不連接到接入點。無論無線設備105是否連接到接入點，在位置確定中能夠使用由無線設備檢索到的接入點的所有的標識符。
[0049]在S210處，定位伺服器110能夠從無線設備150接收位置請求。在S230處，定位伺服器110能夠從η個無線站(η是正整數)接收η個標識符和η個RSSI值。在S240處，定位伺服器110能夠使用η個標識符來標識η個無線站以從資料庫檢索到η組定位數據。此後，定位伺服器110能夠使用η個RSSI值在該η組定位數據中選擇η個子集。在S250處，定位伺服器110能夠使用定位數據的η個所選擇的子集來計算η個地點，從η個地點中排除離群者(outlier)，以及基於對最多η個地點做平均來確定無線設備的位置信息。
[0050]定位伺服器110能夠應用邊界框過程來從η個地點的集合中的排除離群者。在示例中，邊界框能夠由極值點(例如，最東、最西、最北、和最南點)來確定為包含作為矩形區域的中心的地點的矩形區域。地點通過對η個地點的集合做平均來確定。邊界框的邊界內的極值點使用η個地點的集合來確定。例如，邊界框能夠分別具有北向和南向邊界，該北向和南向邊界由平均地點的緯度坐標來描繪，在該北向和南向邊界內包括了 η個地點的緯度坐標的95% (例如，95%以反映估計的置信水平)。邊界框能夠分別具有東向和西向邊界，該東向和西向邊界由平均地點的經度坐標來描繪，在該東向和西向邊界之內包括了 η個地點的經度坐標的95%。將閾值定義為對應於邊界框中的兩個極值點之間的最長距離的長度。定位伺服器110計算平均地點與集合中的每個地點之間的距離，並且如果離群者距離平均地點超過閾值則標識離群者並且能夠從集合中排除離群者。離群者能夠是集合中的位於離平均地點最遠的地點。η個地點可以被排除一個或者更多個地點，或者根本不被排除地點。
[0051]在定位伺服器110已經從η個地點的集合中排除離群者之後，其基於對最多η個地點做平均來確定無線設備的位置信息，並且計算與所確定的位置相關聯的估計的不確定性值。在S260處，定位伺服器110向無線設備105提供位置信息。
[0052]圖3示出了根據本公開內容的實施例的用於定位數據的示例。定位數據以表330的格式存儲。表330包括用於地點的第一域332和用於無線指紋的第二域336。在圖3示例中，將地點表示為緯度和經度坐標對，並且將無線指紋表示為無線站的標識符和在地點處從無線站接收的RSSI值。
[0053]例如，在第一地點(地點I)處，無線設備能夠從無線站WS-A接收無線信號。然後，在定位數據中，第一域存儲第一地點的緯度(LAT-1)和經度(L0N-1)，並且第二域存儲無線信號的指紋，該指紋包括無線站WS-A的標識符和在第一地點處從無線站WS-A接收的RSSI值(例如，50)。在示例中，無線設備可以從多於一個無線站接收無線信號。例如，在第三地點(地點3)處，無線設備能夠從無線站WS-A和無線站WS-B兩者接收無線信號。然後，在定位數據中，第一域存儲第三地點的緯度(LAT-3)和經度(L0N-3)，並且第二域存儲無線信號的指紋，該指紋包括與在第三地點處從無線站WS-A接收的RSSI值(例如，40)相關聯的無線站WS-A的標識符，以及與在第三地點處從無線站WS-B接收的RSSI值(例如，20)相關聯的無線站WS-B的標識符。
[0054]在本公開內容的實施例中，能夠將定位數據存儲在任意合適格式的資料庫中。在示例中，以一種格式存儲定位數據以有助於提取用於無線站的一組數據並且有助於提取特定信號特徵的數據的子集。根據存儲在無線站信息表中的分簇邊界來將用於無線站的一組定位數據分簇成子集。
[0055]在示例中，第一無線站信息表用於蜂窩網絡，對於每個條目，其包括23個域以存儲分簇信息。第一無線站信息表中的每個條目對應用於一組定位數據的分簇信息，該組定位數據與蜂窩網絡中的蜂窩基站相關聯。根據RSSI值來將該組定位數據分簇成三個子集。該23個域是⑴蜂窩技術類型的標識(Id)、⑵移動國家碼(MCC)、(3)行動網路碼(MNC)、
(4)局域碼(LAC)、(5)小區標識符(Ci)、(6)蜂窩基站的緯度(Lat)、(7)蜂窩基站的經度(Lon)、(8)該組定位數據的不確定性誤差(Uncert Error), (9)該組定位數據的數據總數(Data Num)、(10)定位數據的第一子集的不確定性誤差(Uncertl)、(11)定位數據的第一子集中的數據數目(Data Numl)、(12)定位數據的第二子集的不確定性誤差(Uncert2)、
(13)定位數據的第二子集中的數據數目(Data Num2)、(14)定位數據的第三子集的不確定性誤差(Uncert3)、(15)定位數據的第三子集中的數據數目(Data Num3)、(16)覆蓋範圍(Cover Range)、(17) RSSI 閾值(RSSI Thrshld)、(18)第一 RSSI 邊界值(RSSl)、(19)第二RSSI 邊界值(RSS2)、(20)第三 RSSI 邊界值(RSS3)、(21)第四 RSSI 邊界值(RSS4)、(22)最近查詢時間(Inquiry Time)、以及(23)最近更新時間(Update Time)。在示例中，用於該組的定位數據的第一子集具有第一 RSSI邊界值與第二 RSSI邊界值之間的RSSI值；用於該組的定位數據的第二子集具有第二 RSSI邊界值與第三RSSI邊界值之間的RSSI值；用於該組的定位數據的第三子集具有第三RSSI邊界值與第四RSSI邊界值之間的RSSI值；並且一組定位數據具有第一 RSSI邊界與第四RSSI邊界值之間的RSSI值。
[0056]在另一示例中，第二無線站信息表用於無線LAN，對於每個條目，其包括18個域以存儲分簇信息。第二無線站信息表中的每個條目對應於與無線LAN中的接入點相關聯的一組定位數據的分簇信息。根據RSSI值來將該組定位數據分簇成兩個子集。該18個域是
(I)無線LAN類型的標識(Id)、⑵移動國家碼(MCC)、(3)介質接入控制地址(MAC)、(4)接入點的緯度(Lat)、(5)接入點的經度(Lon)、(6)該組定位數據的不確定性誤差(UncertError)、(7)該組定位數據中的數據總量(Data Num)、(8)定位數據的第一子集的不確定性誤差(Uncertl)、(9)定位數據的第一子集中的數據數目(Data Numl), (10)定位數據的第二子集的不確定性誤差(Uncert2)、(11)定位數據的第二子集中的數據數目(Data Num2)、
(12)覆蓋範圍(Cover range)、(13) RSSI 閾值(RSSI Thrshld)、(14)第一 RSSI 邊界值(RSSl)、(15)第二 RSSI邊界值(RSS2)、(16)第三RSSI邊界值(RSS3)、(17)最近查詢時間(Inquiry Time)、以及(18)最近更新時間(Update Time)。在示例中，用於該組的定位數據的第一子集具有第一 RSSI邊界值與第二 RSSI邊界值之間的RSSI值；用於該組的定位數據的第二子集具有第二 RSSI邊界值與第三RSSI邊界值之間的RSSI值；並且一組定位數據具有第一 RSSI邊界與第三RSSI邊界值之間的RSSI值。
[0057]根據本公開內容的方面，諸如實時地、或者在特定時間、或者在特定時間周期期間、或者每天，頻繁地更新定位數據的資料庫、。定位數據的群體分布(populat1ndistribut1n)可以變化。在實施例中，定位伺服器(諸如定位伺服器110)被配置為動態地調整分簇邊界以維持子集之上的相對均勻的群體。
[0058]圖4示出了根據本公開內容的實施例的定位伺服器示例410的框圖。如所圖示的，伺服器410包括多個單元，每個單元起作用以提供特定功能性。這些單元包括存儲在存儲器中並且繼而在處理器上執行以提供功能性的軟體、適於提供單元的功能性的硬體、或者一起工作以提供單元的功能性的軟體和硬體的組合。
[0059]定位伺服器410被配置為動態地調整分簇邊界以執行簇分配。定位伺服器410包括數據檢索器411、數據處理器421、地點估計器431、數據管理器451、無線站信息表461、以及資料庫471。如圖4中所示，這些單元被耦合在一起。
[0060]資料庫471存儲之前獲取的定位數據。在示例中，每個定位數據存儲與位置處的無線指紋(例如，無線站的標識符、和從無線站接收的RSSI值)相關聯的地點的位置信息(例如，緯度和經度)。能夠在分層文件夾結構下組織資料庫471，文件夾映射到文件系統中的目錄。
[0061]數據管理器451包括簇分配模塊452，其被配置為動態地調整每個組中的子集的分簇邊界。在實施例中，簇分配模塊452動態地調整分簇邊界，使得該組的子集具有相對均勻的群體。在示例中，簇分配模塊452為每個子集確定累積分布函數(CDF)值。CDF基於每個子集中的群體分布來計算。當用於子集的CDF在閾值以下時，子集被配置為可能具有均勻群體，並且當用於一個或者更多個子集的CDF超過閾值時，使用合適的算法的簇分配模塊452確定RSSI邊界值以為該組達到子集之上的相對均勻的群體，並且在無線站信息表461中更新用於該組的條目中的RSSI邊界值。無線站信息表461包括用於蜂窩網絡的第一無線站信息表。無線站信息表461進一步包括用於無線LAN的第二無線站信息表。
[0062]在操作期間，在實施例中，數據檢索器411包括接收模塊，其被配置為通過無線站從無線設備接收位置請求消息。無線設備與網絡中的無線站通信以根據網絡通信協議發送消息以將消息引導到定位伺服器410。接收模塊412處理消息並且從消息提取無線指紋信息、諸如無線站的標識符、信號特徵(例如，由無線設備從無線站接收的RSSI值)等。
[0063]數據檢索器411進一步包括映射模塊413，其被配置為從接收模塊412接收無線指紋信息。映射模塊413將無線指紋(即，無線站的標識符)用作索引以針對無線站搜索無線站信息表461尋找一組定位數據的分簇信息。在蜂窩網絡示例中，能夠將MCC、MNC、LAC、和Ci認為是索引以針對無線站搜索第一無線站信息表尋找一組定位數據的分簇信息。在無線LAN示例中，能夠將MCC和MAC認為是索引，以針對無線站搜索第二無線站信息表尋找一組定位數據的分簇信息。在映射模塊413已經針對無線站檢索到一組定位數據的分簇信息之後，其向數據處理器421傳達信息。
[0064]數據處理器421包括檢索模塊423，其被配置為接收針對標識的無線站的一組定位數據的分簇信息。這一信息的集合允許檢索模塊423從資料庫471提取該組定位數據。檢索模塊423可以包括存儲該組位置數據的存儲器。檢索模塊423提供接口，通過該接口，資料庫471能夠提供針對標識的無線站的該組位置數據。
[0065]數據處理器421進一步包括分簇模塊422，其被配置為接收針對所標識的無線站的一組定位數據的分簇信息、該組定位數據、以及無線指紋信息。能夠根據分簇邊界來將針對無線站的一組定位數據分簇成子集。每個子集包括一個或者更多個定位數據。分簇模塊422能夠基於無線指紋(即，RSSI值)來選擇該組定位數據中的子集。如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之內，則當所接收的RSSI值在該子集的邊界之內時選擇該組定位數據的子集。如果所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之外，則能夠基於計算所接收的RSSI值與該組定位數據中的RSSI值之間的接近度來確定子集。接進度能夠通過指數衰減模型來計算。在示例中，所確定的子集能夠是與所接收的信號特徵最相類似的信號特徵的子集，並且包括至少一個或者更多個定位數據。在分簇模塊422已經選擇針對標識的無線站的定位數據的子集之後，其向地點估計器431傳達信息。
[0066]地點估計器431包括位置模塊432，其被配置為使用所選擇的定位數據的子集以確定無線設備的位置。位置模塊432能夠使用合適的算法來估計無線設備的位置。在示例中，當所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之內時，位置模塊432能夠使用所選擇的定位數據的子集中的之前獲得的地點來計算無線設備的位置。位置確定包括向每個地點分派權重並且對加權的地點做平均以確定無線設備的位置。分向每個地點分派權重能夠包括向地點的每個緯度和經度分派權重。能夠通過所接收的RSSI值比上所選擇的定位數據的子集中的RSSI值來確定地點的權重。計算平均地點能夠包括計算地點的加權的緯度的平均以及加權的經度的平均，並且將計算出的平均緯度和計算出的平均經度處的位置指定為用於無線設備的位置結果。在另一示例中，當所接收的RSSI值在一組定位數據的邊界之外時，位置模塊432能夠使用所確定的定位數據的子集中的之前所獲得的地點來計算無線設備的位置。位置確定包括計算平均地點(該計算平均地點能夠包括計算地點的緯度的平均以及經度的平均)，以及將計算出的平均緯度和經度處的位置指定為用於無線設備的位置結果。
[0067]在位置模塊432已經確定無線設備的位置之後，其通過應用圓概率誤差(CEP)理論來計算與所確定的位置相關聯的估計的不確定性值，以計算所確定的位置的95%的半徑。95%反映估計的置信度。基於所選擇的定位數據的子集中的地點的群體分布圖案(例如，地點數目、地點密度、以及地點集中區域)，估計的不確定性值能夠根據位置而有所不同。在示例中，在地點高度集中的情況下，估計的不確定性值能夠足夠小。
[0068]本領域技術人員將認識到:當無線設備在多個無線站的覆蓋重疊區域中的地點處時，可以額使用圖4的框圖來確定位置信息。在無線LAN示例中，在特定地方(例如，機場)的無線設備可以頻率掃描以從無線設備的通信範圍內的多個無線站(例如，至少一個到二十個接入點)檢索到無線指紋。無論無線設備是否連接到接入點，在位置確定中能夠使用由無線設備檢索到的接入點的所有的標識符。定位伺服器410能夠從無線設備接收位置請求。接收模塊412能夠從η個無線站(η是正整數)接收η個標識符和η個RSSI值。映射模塊413能夠使用η個標識符來標識η個無線站以從無線站信息表461檢索到該組定位數據的η個分簇信息。檢索模塊423使用η個分簇信息來從資料庫471提取η組定位數據。分簇模塊422能夠使用η個RSSI值來在η組定位數據中選擇η個子集。位置模塊432能夠使用定位數據的η個所選擇的子集來計算η個地點。
[0069]然後，地點估計器431進一步包括位置過濾模塊433，其被配置為從由位置模塊432提供的η個地點中排除離群者。邊界框處理能夠用於從η個地點的集合中排除離群者。邊界框能夠是由極值點(例如，最東、最西、最北、以及最南點)確定的矩形區域。邊界框包含作為矩形區域的中心的地點。地點能夠通過對集合中的η個地點做平均來確定。將閾值定義為對應於邊界框中的兩個極值點之間的最長的距離的長度。位置過濾模塊433能夠計算平均地點與集合中的每個地點之間的距離，並且如果離群者距離平均地點超過閾值，標識能夠從集合中排除的離群者。η個地點可以被排除一個或者更多個地點，或者根據沒有地點被排除。離群者能夠是位於離平均地點最遠的集合中的地點。
[0070]在位置過濾模塊433已經從由位置模塊432提供的η個地點中排除離群者之後，其向位置模塊432傳達最多η個地點。位置模塊432基於對最多η個地點做平均來確定無線設備的位置信息，並且計算與所確定的位置相關聯的估計的不確定性值。
[0071]定位伺服器410向無線設備發送位置結果。在示例中，定位伺服器410根據網絡通信協議向無線設備輸出消息。消息攜帶位置結果。
[0072]能夠在由處理系統執行的一個或者多個電腦程式中實現關於圖1-4所描述的特徵，該處理系統包括至少一個可編程處理器，耦合該處理器以從數據存儲系統、至少一個輸入設備、以及至少一個輸出設備接收數據和指令，以及發送數據和指令到數據存儲系統、至少一個輸入設備、以及至少一個輸出設備。電腦程式是計算機中能夠直接地或者間接地使用以執行某活動或者導致某結果的指令集。能夠以任意形式的程式語言(例如，Java、Objective-C)來編寫電腦程式，程式語言包括編譯的或者解譯的語言，並且能夠以任意形式來部署，包括作為單獨的程序或者作為模塊、組件、基於瀏覽器的網頁應用、或者適於在計算環境中使用的其他單元。
[0073]能夠在計算機系統中執行特徵，該計算機系統能夠包括後端組件(例如，數據伺服器)，或者能夠包括中間件組件(例如，應用伺服器)，或者能夠包括前端組件(例如，具有圖形用戶接口或者網際網路瀏覽器、或者他們的任意組合的計算機)。能夠通過數據通信網絡的任意形式或者介質來連接系統的組件。在某些實現中，通信網絡能夠包括LAN、WAN、以及形成網際網路的計算機和網絡。
[0074]計算機系統能夠包括客戶端和伺服器。客戶端和伺服器通常遠離彼此並且典型地通過網絡來交互。客戶端和伺服器的關係藉助電腦程式來發生，該電腦程式運行在相應計算機上並且彼此具有客戶端-伺服器關係。
[0075]雖然已經結合作為示例提出的其中的具體實施例描述了本公開內容的各方面，但是，可以對示例做出變更、修改、以及變化。因此，這裡給出的實施例意圖是說明性的而非限制性的。在不脫離以下給出的權利要求的範圍的情況下存在可以做出的改變。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 提供定位數據的資料庫，每個定位數據將地點的位置信息與用於在所述地點處提供無線連接的無線站的標識符和在所述地點處接收的信號的強度相關聯；以及 從無線設備接收位置請求，所述無線設備從特定無線站接收標識符和信號強度； 使用所述標識符來標識所述特定無線站以從所述資料庫檢索到一組定位數據； 使用所接收的信號強度來在所述組定位數據中選擇子集；以及 使用所選擇的定位數據的子集來確定所述無線設備的位置信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其中在所述組定位數據中選擇所述子集進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之內時，在所接收的信號強度在所述子集的邊界之內時，選擇所述子集。
3.根據權利要求2所述的方法，進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之外時，確定所述子集。
4.根據權利要求3所述的方法，其中確定所述子集是基於計算所接收的信號強度與所述組定位數據中的每個信號強度之間的接近度。
5.根據權利要求4所述的方法，其中計算所述接近度是基於指數衰減模型。
6.根據權利要求1所述的方法，其中確定所述無線設備的位置信息進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之內時，對所選擇的定位數據的子集中的位置信息進行加權平均。
7.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之外時，對所選擇的定位數據的子集中的位置信息做平均。
8.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 使用圓概率誤差(CEP)理論來計算與所述無線設備的所確定的位置相關聯的估計的不確定性值，以計算所述無線設備的所確定的位置的95%的半徑。
9.根據權利要求6所述的方法，進一步包括: 使用圓概率誤差(CEP)理論來計算與所述無線設備的所確定的位置相關聯的估計的不確定性值，以計算所述無線設備的所確定的位置的閾值百分比的半徑。
10.根據權利要求6所述的方法，其中基於所接收的信號強度比上所選擇的定位數據的子集中的每個信號強度來確定位置的權重。
11.一種裝置，包括: 存儲介質，被配置為提供定位數據的資料庫，每個定位數據將地點的位置信息與用於在所述地點處提供無線連接的無線站設備的標識和在所述地點處接收的信號的強度相關聯；以及 處理器，被配置為: 從無線設備接收位置請求，所述無線設備從特定無線站接收標識符和信號的強度； 使用所述標識符來標識所述特定無線站以從資料庫檢索到一組定位數據； 使用所接收的信號強度在所述組定位數據中選擇子集；以及 使用所選擇的定位數據的子集來確定所述無線設備的位置信息。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中所述處理器在所述組定位數據中選擇所述子集進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之內時，在所接收的信號強度在所述子集的邊界之內時，選擇所述子集。
13.根據權利要求12所述的裝置，進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之外時，確定所述子集。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中所述處理器確定所述子集是基於計算所接收的信號強度與所述組定位數據中的每個信號強度之間的接近度。
15.根據權利要求13所述的裝置，其中所述處理器計算所述接近度是基於指數衰減模型。
16.根據權利要求11所述的裝置，其中所述處理器確定所述無線設備的位置信息進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之內時，對所選擇的定位數據的子集中的位置信息進行加權平均。
17.根據權利要求16所述的裝置，進一步包括: 當所接收的信號強度在一組定位數據的邊界之外時，對所選擇的定位數據的子集中的位置信息做平均。
18.根據權利要求16所述的裝置，進一步包括: 使用圓概率誤差(CEP)理論來計算與所述無線設備的所確定的位置相關聯的估計的不確定性值，以計算所述無線設備的所確定的位置的95%的半徑。
19.根據權利要求16所述的裝置，其中所述處理器基於所接收的信號強度比上所選擇的定位數據的子集中的每個信號強度來確定位置的權重。
20.一種裝置,包括: 數據檢索器，包括接收模塊，所述接收模塊被配置為從無線站接收標識符和信號的強度，以及映射模塊，所述映射模塊被配置為使用所述標識符來標識無線站； 數據處理器，包括檢索模塊，所述檢索模塊被配置為從資料庫中提取一組定位數據，以及分簇模塊，所述分簇模塊被配置為使用所接收的信號的強度來在所述組定位數據中選擇子集； 地點估計器，包括位置模塊，所述位置模塊被配置為使用所選擇的定位數據的子集來確定所述無線設備的位置信息，以及位置過濾模塊，所述位置過濾模塊被配置為當離群者的距離超過閾值時排除離群者；以及 數據管理器，包括簇分配模塊，所述簇分配模塊被配置為當滿足要求時重置子集的分簇邊界。
【文檔編號】H04W64/00GK104168649SQ201410215898
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2013年5月16日
【發明者】劉柏池, 賈志科, 虞婧, 陳劍, 任遠 申請人:馬維爾國際貿易有限公司