地理位置信号指纹识别的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]诸如智能电话之类的移动装置的使用几乎无处不在。这些移动装置中有许多包括确定它们地理物理(如，地理学)位置的能力。也就是说，移动装置能够确定其在现实世界中的位置。传统上，位置确定一般通过使用全球定位系统(GPS)、基于多个无线电信号(如，蜂窝信号)的某种形式的遥测、互联网协议(IP)地理位置、或其组合来完成。
[0002]一些正在出现的所谓的基于位置的服务(LBS)利用许多人每天携带的移动装置的位置感知能力。例如，LBS包括定向广告、社交网络、定位朋友(“签到”)、照片标签、生活记录、基于位置的游戏、健康监测等。LBS也可以包括车辆或包裹追踪。
【附图说明】
[0003]图1和图2示出了图示说明根据本文的描述的实现方式可以在其中运作的环境的不例场景。
[0004]图3图示说明根据本文的描述的一个或多个实现方式的示例系统。
[0005]图4-6图示说明根据本文的描述的一个或多个实现方式的过程。
[0006]图7图示说明根据本文的描述技术实现的示例计算装置。
[0007]图8图示说明根据本文的描述技术实现的示例装置。
[0008]【具体实施方式】参考了附图。在图中，附图标记最左侧的(一个或多个)数字标识该附图标记在其中首次出现的图。全部附图中的相同编号用于表示类似的特征和组件。
【具体实施方式】
[0009]本文公开了一种关于低功耗、精确估计移动装置(比如，智能电话)的位置的技术。更具体地，所公开的技术有利于有利于在不依赖于传统的全球定位系统(GPS)的一直打开和电池耗尽方法或基于多个无线电信号(如，蜂窝信号)的某种形式的遥测的情况下物理或“现实世界”位置(如地理位置)进行估计。地理位置一般通过地理坐标(比如，玮度、经度和海拔)来定义。使用本文所描述的技术，移动装置能够在没有GPS或基于信号的遥测的情况下找到其地理位置。
[0010]位置感知
[0011]位置感知涉及移动装置确定其目前位置。传统位置确定方法包括GPS和信号定位或遥测(如，三角测量、三边测量或其它形式的内插和外插)来确定关于多个信号源的地理位置。GPS是几乎无处不在的室外定位技术并且支持GPS的典型智能手机具有三至五米的精度。对于信号定位，信号源能够使用蜂窝或IEEE 802.11的变体(S卩，W1-Fi)。
[0012]GPS是其中移动装置通过从GPS卫星的子集测量无线电信号飞行时间(time-of-flight)来定位其自身的系统。GPS的特点是比较精确(即，使用净信号达三至五米)，但GPS的显著缺点是耗电量大。典型地，GPS在大多数移动装置上消耗45-150毫瓦
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[0013]信号定位(如，WiFi/蜂窝三边测量)是一种广域位置估计的传统方法，并且现在在智能手机上几乎到处可见。WiFi/蜂窝三边测量依赖于IEEE 802.11 ( S卩，WiFi)访问点和蜂窝塔位置的数据库，该数据库以它们的介质访问卡(MAC)地址和塔ID为索引。这些数据库是通过强力映射的努力而创建的。鉴于这样的数据库，移动装置能够扫描附近塔和IEEE802.11访问点(以及它们的信号强度)，查找它们在数据库中的位置，并且估计该移动装置物理上位于的位置。
[0014]信号定位系统不像GPS耗电量巨大。然而，传统的信号定位系统没有GPS精确。基于附近的塔和IEEE 802.11访问点的密度，这些系统的精度在二十至二百米之间变化。
[0015]代替传统的位置感知方法，本文描述的技术获知特定位置的固有可观测特性，将该特性与该特定位置的地理位置相关联，并且将该关联存储在此类关联(如，信号-指纹映射)的数据库中。当移动装置稍后观测相同的固有可观测特性时，在信号-指纹映射中找到与刚观测到的特性相关联的地理位置。使用本文描述的一个或多个实现方式，特定位置的固有可观测特性是“观测到”的周围的无线电环境。
[0016]一个或多个实现方式包括，例如，从在世界各处移动的许多移动装置收集众包(crowd-sourced)信息的系统。使用收集到的信息，系统基于在这些位置处观测到的周围的无线电环境辨识并获知经常光顾的分散位置。具体而言，系统辨识并获知哪些周围的可标识无线(“IWS”)源是在这些分散位置的接收范围内的地形的一部分。无线访问点(WAP)是周围的IWS源的具体示例。
[0017]信号指纹识别
[0018]本文描述的技术的一个或多个实现方式利用信号指纹识别方法来获知具体位置并且再次辨识该具体位置。本文描述的一个或多个实现方式利用被称为基于WiFi的定位的具体形式的信号指纹识别。它更普遍地被称为“WiFi指纹识别”。通常，WiFi指纹识别涉及基于“可见的” WAP和它们被观测到的信号强度的WAP “指纹识别”来记住位置。
[0019]传统上，WiFi指纹识别涉及对无线电景观的详细勘测，在这样的无线电景观中WAP标识和观测到的信号强度通过在整个定位区采样被收集在密集网格中。每个指纹与在其被观测到的位置相关联。一旦一个区域其让其指纹映射被创建，典型的移动装置可以执行WiFi扫描，执行映射查找，并以一至三米的典型精度来估计其在该区域内的位置。WiFi指纹识别技术是低功耗、精确的，并且与支持WiFi的装置一起发挥作用。
[0020]然而，传统WiFi指纹映射的构建是耗时的。以该传统方式构建的WiFi指纹映射仅对其被收集的区域是有用的。内插对超出映射区域几米以上是不可能的。因此，传统的WiFi指纹通常仅用在房屋和小型建筑物内，但很少或从不被部署在大型建筑物内、校园范围规模上、和覆盖城市。
[0021]众包指纹映射
[0022]本文描述的技术利用一群参与的移动装置，该群移动装置共同地贡献位置和在到处行走时确定的信号-指纹关联。经过一段时间，世界的众包信号-指纹映射(或至少如它一样能够被信号指纹识别)将被创建。众包涉及将任务外包给人或装置的分布式的组的过程。与外包不同，众包通常通过看似不确定的公众(即群众)，而不是明确限定的组来完成。
[0023]用户能够选择参与该映射的创建。例如，下载移动应用程序(“APP”)到他们的移动装置(如，智能手机或平板电脑)的用户可以完成要参与的选择。随着参与的装置到处移动，它可以对映射做出贡献。在一个或多个实现方式中，参与的装置承诺仅对非常小比例(如，1% )的时间做出积极贡献。
[0024]示例场景
[0025]图1示出在其中可以采用本文描述的技术的一个或多个实现方式的示例场景100。示例场景100图示说明对众包信号-指纹映射的贡献。
[0026]为了说明的目的，映射110示出了在道路上的，具有配有激活的无线装置104的司机或乘客(未示出)的汽车102。虽然无线装置104是激活的，但是用户不需要与它进行交互。
[0027]映射110还示出几个感兴趣的点(POI)。图1中描述的POI包括家庭120、餐厅122、咖啡馆124(即，咖啡厅)、学校126、另一个咖啡馆128，诊所130、和制造厂132(即工厂)。此外，映射110示出了分布在附近的许多无线访问点(WAP)。每个WAP标有从A到I的大写字母。双虚线圆指示每个所描述的WAP的范围。虽然未在映射110中示出，但是图1中描述的每个POI还包含一个或多个WAP。
[0028]例如，参照图1的映射110，假设Dorothy正在参与众包信号-指纹映射项目。虽然她正在驾驶她的汽车102，但是她的移动装置104正在积极地对该项目做出贡献。在该贡献时间期间，移动装置104从GPS卫星140获取读数以确定它的位置的地理坐标。在相同的位置，移动装置104获取该位置的一个或多个信号指纹。这些指纹可以使用周围的IWS源的无线电扫描和在同一时间采集的这样的周围的IWS源的信号强度来获得。
[0029]移动装置104使地理坐标读数和该位置的信号指纹读数配对在一起。S卩，读数被彼此相关联。移动装置104通过通信网络150 (比如，蜂窝数据网络、WAPjP /或因特网)将这些配对的读数上传到一个或多个网络数据库服务器160。指向一个或多个网络数据库服务器160的地理坐标箭头170指示地理坐标读数的上传。类似地，指向一个或多个网络数据库服务器160的信号-指纹箭头172指示信号-指纹读数的上传。最后，从一个或多个网络服务器160指出的映射请求箭头173指示网络数据库服务器160能够利用移动装置104来映射其当前正在操作的具体区域的请求。在一些实现方式中，网络数据库服务器160能够请求移动装置104从其当前位置上传配对以填写到指纹数据库中的孔(hole)。
[0030]更一般地，一个或多个网络数据库服务器160可以被统称为“云”。云是通过托管用户的数据、软件、和/或计算的计算机网络(如，互联网)提供的远程服务的通用标签。可替代地，一个或多个网络数据库服务器160可