利用磁场异常进行户内定位-寻找的制作方法
【专利说明】利用磁场异常进行户内定位-寻找
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年7月12日提交的美国申请No. 13/941,002的优先权，并且 是该美国申请的继续申请，该美国申请以其全文通过引用方式并入本申请中。
【背景技术】
[0003] 户内定位-寻找比户外定位-寻找更困难，部分原因是户外定位-寻找可以依赖 于高度准确的全球定位系统（GPS)。户内定位-寻找常常依赖于无线电技术，包括对Wi-Fi 和/或蜂窝电话信号的利用。然而，Wi-Fi信号是高度波动的，并且受到内部环境的物理布 局的严重影响，且因此不提供精确的位置信息。同样地，由于蜂窝基站的覆盖面积大，故而 蜂窝信号三角测量技术中的误差幅度可能比整个建筑物还要大，且因此不能提供所需的精 确度。
【附图说明】
[0004] 参照附图，对【具体实施方式】进行了描述。在附图中，附图标记的（一个或多个）最 左边的数位标识了其中首次出现该附图标记的图。在所有附图中都使用相同的标号来引用 同样的特征和部件。而且，附图旨在说明一般概念，并不是要指示所需的和/或必要的元 件。
[0005] 图1是示例户内定位-寻找架构的示意图，该户内定位-寻找架构包括：位于由部 分的楼层平面图（floorplan)所示的户内位置的移动客户端，以及通过网络与移动设备进 行通信的云服务（cloudservice)。
[0006] 图2是示出云服务的示例实施方式的细节的框图。
[0007] 图3是示出移动客户端的示例实施方式的细节的框图。
[0008] 图4是示出地图的构造和转弯检测的方面的示意图。
[0009] 图5是示出在粒子滤波中的状态更新模型的方面的示意图。
[0010] 图6是示出将磁场强度测量与Wi-Fi测量以及双通双向粒子滤波（two-pass bidirectionalparticlefiltering)相融合的方面的不意图。
[0011] 图7是示出利用磁场异常来进行户内定位-寻找的示例方法的流程图。
[0012] 图8是示出用于构造被配置用于户内定位-寻找的地图的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013] 皿
[0014] 在本文中描述了用于户内定位-寻找的技术。这样的技术，例如对于在商场、写字 楼、机场和停车场内为人们引路，是无比宝贵的。在建筑物内部，地球磁场的异常可能是由 建筑物的结构造成的。户内的地磁场，包括异常在内，往往是位置特定的并且是时间稳定 的。因此，地图、数据库或数据结构可以利用场强测量来构造。例如，地图可以用灰度（或 其它梯度）来配置，以标识在户内楼层平面图中各个位置内的磁场强度的不同程度。可以 使得地图或数据库可用于客户端，例如建筑物内的手机用户或其它便携式设备的用户。数 据库或地图可以下载，亦可离线可用于客户端设备。可替代地或者另外地，数据库或地图可 以在线（例如，通过云服务）可用于用户。
[0015] 为了在建筑物内确定用户的位置，手机或其它便携式设备可在多个位置进行磁场 测量。测量可被配置为一个或多个矢量，且可与地图或数据库进行比较。在一个例子中，用 户的特定位置可由与在地图或数据库中描述的磁场异常信息相关的用户位置来指示。
[0016] 为了创建地图或数据库，携带有手机的用户可以沿着预计划的考察路径从起点走 到终点。该手机可以记录来自磁强计和惯性测量单元（MU)两者的数据。可以将用户估计 的实际路径的踪迹（trace)与预期的路径相比较，且可将磁场强度测量定位在地图或数据 库内。在一个例子中，可用灰度（色彩标度（colorscale)、梯度或其它数据存储方式）来 配置地图，以示出磁场强度。然后可以使得地图或数据库可用于建筑物内的移动设备，以在 线的和/或离线的方式。
[0017] 示例系统和技术
[0018] 图1是示例户内定位-寻找架构100的示意图。在一个例子中，定位-寻找架构 1〇〇利用在建筑物或其它结构内磁场强度的异常，以便用于移动客户端的定位寻找。地磁 场是全球可用的，且可作为普遍的定位工具被利用，而不依赖于任何基础设施。在示例架 构100内，云服务102与移动客户端104通过网络106通信。网络106可以包括多个部件 网络，部件网络可以是有线的和/或无线的，且可以包括（一个或多个）Wi-Fi网络、（一个 或多个）蜂窝网络、互联网，等等。移动客户端104可以定位在户内环境中，例如商场、写字 楼、图书馆、停车场、医院、大学、机场航站楼等。在示例架构100中，示出移动客户端104在 由楼层平面图108所示的走廊内。因此，架构100示出了示例技术，云服务102可通过该技 术协助移动客户端104，且可通过该技术确定移动客户端的位置。
[0019] 该示例云服务102可包括处理单元110,其可包括一个或多个处理器112以及一个 或多个存储器设备114。存储器114可以包括指令，所述指令用于给客户端提供各种服务的 一个或多个应用、程序、过程和/或软件例程。功能划分是任意的，并且只是为了说明而提 供。因此，可以配置对云服务的功能的其它布置。在所示的例子中，云服务包括：位置推定 引擎116、在线地图118和数据库构造过程120。图2提供了云服务的更多的示例细节。
[0020] 示例移动客户端104可包括处理单元122以及一个或多个传感器124。移动设备 104可以包括蜂窝电话、平板电脑、膝上计算机或其它移动计算设备。传感器124的例子包 括：磁强计、陀螺仪、加速计或其它传感器设备等。处理单元122可以包括一个或多个处理 器126或专用集成电路（ASIC)以及一个或多个存储器设备128。存储器设备128可以包括 指令，所述指令用于执行各种功能的一个或多个应用、程序、过程和/或软件例程。正如关 于云服务指出的，在移动客户端上的应用、子例程和/或过程的功能划分是任意的。因此， 所提供的例子只是用于说明，且可以配置移动客户端功能的其它布置。在所示的例子中，位 置推定引擎130被配置为接收一个或多个输入，并且对移动客户端104的位置进行估计或 确定。可以使用离线地图132,尤其是当在线地图118不可用的情况下。另外，可以提供一 个或多个应用、子例程和/或过程134。图3提供了移动客户端的更多的示例细节。
[0021] 不例云服务
[0022] 图2是示出云服务102的示例实施方式的细节的框图。虽然可以利用可替代的设 计技术来实现相近的结果，但在所示的例子中定义了在云服务内的三个子系统，包括：位置 推定引擎116、在线地图118以及数据库构造过程/应用120。
[0023] 位置推定引擎116被配置为确定移动客户端位置和/或协助对移动客户端位置进 行的确定。基于相同或相近科技的位置推定引擎，可以位于云服务102和移动客户端104 两者内。位于云服务102中的位置推定引擎116可以适于在线模式（即，客户端104是在 线的）。在一个例子中，位置推定引擎116可以通过将所接收的磁信号对照在线地图118进 行匹配来解析移动客户端的位置。此外，增强的粒子滤波器202和定位-寻找科技融合模 块204可被用来在定位-寻找中进行协助。
[0024] 增强的粒子滤波器202可以实现粒子运动模型，例如关于图5所讨论的，以执 行定位-寻找的方面。在一个例子中，粒子运动模型可以在基于跟踪（tracking)的定 位-寻找方法中利用粒子滤波。在一个例子中，增强粒子滤波器202可以执行逐步过程 (step-by-stepprocess)。即，当移动客户端根据实际用户的逐步行走过程进行移动时，增 强粒子滤波器202提供更新的信息。这些和其它技术将关于图4-7讨论。
[0025] 除了磁场强度信息之外，位置推定引擎116还可以借机接收可用信号。为了受益 于这些可用信号，定位-寻找科技-融合（location-findingtechnology-fusion)应用或 过程204可以将两项或更多项定位-寻找科技以协同方式相结合。在一个例子中，定位科技 融合应用204可以将Wi-Fi定位-寻找科技与基于磁场的定位-寻找科技相融合。Wi-Fi 信号可以是现成的，且可提供在磁场强度测量中未发现的信息。来自这样的已收到的信号 的信息，可与通过运行基于磁场的定位过程所获得的其它信息相结合、和/或相融合、或相 并行地分析。
[0026] 通过使用增强粒子滤波器202、定位-寻找科技-融合应用204和/或其它技术或 应用，该位置推定引擎116在云服务102内运行以确定移动客户端104的位置。
[0027] 可以通过网络（例如，互联网）使得在线地图118可用于一个或多个移动客户端 104。在线地图118可以包括一个或多个地图和/或数据库，所述地图和/或数据库被配置 为存储对由位置推定引擎116所使用的定位-寻找技术有帮助的信息。示例在线地图118 包括：楼层平面图206、磁地图208和/或无线电地图（radiomap) 210。楼层平面图206可 描述一个或多个户内设施，例如商场、停车场、医院、大学建筑、机场和/或任何其它可能对 于用户难以导航的结构（例如，通过行走、升降电梯、自动扶梯、自动人行道等）。楼层平面 图206可被配置为图像、数据库、数据结构、或任何其他信息格式、或根据任何期望的技术。
[0028] 磁地图208可被配