用于移動位置確定的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于移動位置確定的方法和設(shè)備。一種使用移動設(shè)備生成用戶的位置的方法。該方法包括，在移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述移動設(shè)備檢測到的未管制的射頻（RF）傳輸?shù)奶卣?。使用所述信號快照和來自所述移動設(shè)備的至少一個附加輸入，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置。反復(fù)重復(fù)生成和確定。未管制的RF傳輸可以包括WiFi信號。
【專利說明】用于移動位置確定的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)案例
[0002]本申請是2011年2月5日提交的、Huang等人所著的標(biāo)題為“The presentinvention relates to a solution to Wireless or Signal Strength Based Mappingand Localization and more specifically to the simultaneous or real-time orpostprocessing mapping and/or localization of received and/or transmittedwireless and/or signal-strength information together with any combinationof odometry, human interaction, or environmental context，，的丨臨時申請案系列N0.61/439，876的非臨時申請案。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開一般涉及使用移動設(shè)備進(jìn)行的位置確定。更具體而言，本公開涉及不依賴于GPS來進(jìn)行位置確定的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，通過GPS、蜂窩小區(qū)塔、以及預(yù)先測繪(map)的RF發(fā)射器(例如，WiFi接入點)的組合來進(jìn)行手機(mobile)定位。這樣的定位通常只精確到大約7-25米，但是在失敗的情況下，仍可達(dá)250米。進(jìn)一步地，室內(nèi)環(huán)境對于GPS接收而言效果差，需要依賴于其他機制。一種用于改善接收的機制是利用蜂窩小區(qū)塔，例如使用有關(guān)來自多個已知蜂窩小區(qū)塔的信號強度的信息來對大致位置進(jìn)行三角測量(200-1000m精度)。另一種方法是使用已知WiFi發(fā)射器，或其他未管制的射頻(RF)發(fā)射器的數(shù)據(jù)庫。
[0005]例如，Skyhook Wireless使用已知WiFi接入點、GPS衛(wèi)星以及蜂窩小區(qū)塔的數(shù)據(jù)庫來計算位置，提供具有大約10-20米精度的僅軟件的位置測繪。諸如Skyhook Wireless之類的服務(wù)的核心要求是WiFi接入點的參考數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫必須手動生成，例如通過野外測量，手動數(shù)據(jù)輸入。諸如Apple之類的其他公司在移動設(shè)備中利用GPS來記錄WiFi基站。這些數(shù)據(jù)庫本身必須定期維護(hù)并更新，以提供好的精度。對這樣的數(shù)據(jù)庫的維護(hù)會需要昂貴的監(jiān)控設(shè)備、經(jīng)過培訓(xùn)的野外團(tuán)隊，以測量位置以及常規(guī)的更新。另外，這樣的方法不能解決由于擁擠的與空曠的區(qū)域而導(dǎo)致的變化的信號環(huán)境，或由于隨著用戶改變他/她握持移動設(shè)備的方式，用戶手遮蔽移動設(shè)備的天線而造成的變化的信號狀況。
[0006]用于進(jìn)行室內(nèi)位置確定的其他方法，諸如那些使用光線跟蹤傳播模型來進(jìn)行室內(nèi)信號強度建模的方法，基于Sparse Extended Information Filter和GraphSLAM的方法，或那些基于推算定位法的方法，需要有關(guān)位置的形狀、布局、以及有時是材料的先驗信息，例如以前的形狀。如果有預(yù)先存在的地圖以及權(quán)威來源可以提供的形狀信息，此方法可以起作用。然而，這樣的方法在移動設(shè)備約束內(nèi)運行從計算上來說太復(fù)雜，或者在變化的或動態(tài)的環(huán)境中并不總是好使。
[0007]相應(yīng)地，所需要的是用于在移動設(shè)備上進(jìn)行位置確定而不需要有關(guān)位置的先驗信息(例如有關(guān)空間本身或者空間中的未管制的RF發(fā)射器/傳輸?shù)男畔?的方法和設(shè)備?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1示出了根據(jù)一實施例的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)層次示意圖。
[0009]圖2示出了在移動設(shè)備上使用的定位系統(tǒng)的實施例的示例。
[0010]圖3是根據(jù)一個實施例的位置確定過程的流程圖。
[0011]圖4是根據(jù)一個實施例的位置確定過程的細(xì)化的流程圖。
[0012]圖5-6示出了來自位置確定過程的實施例的結(jié)果。
【具體實施方式】
[0013]相關(guān)案例I
[0014]【背景技術(shù)】I
[0015]領(lǐng)域I
[0016]相關(guān)技術(shù)2
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】3
[0018]【具體實施方式】3
[0019]概覽4
[0020]術(shù)語 7
[0021]系統(tǒng)概述8
[0022]定位16
[0023]進(jìn)一步改善的信號圖 30
[0024]示例以及進(jìn)一步的討論 35
[0025]結(jié)論以及附加實施例 37
[0026]權(quán)利要求書45
[0027]摘要51
[0028]概覽
[0029]討論將按如下方式來組織。首先，將呈現(xiàn)描述了各實施例所解決的一些問題的引言，接下來是對將在整個討論中使用的術(shù)語的說明。然后，將在體系結(jié)構(gòu)層次來討論一個實施例的高級別描述。接下來，將討論一些實施例所使用的過程的細(xì)節(jié)。然后，將討論某些應(yīng)用。最后，討論各種替換實施例。
[0030]考慮Lane參加會議的情形。由于是在最后一刻建立的空間，因此在會議中心沒有WiFi接入點的映射，其中一些可能已經(jīng)最近被替換并且不被監(jiān)測，其中一些是由為展攤位(booth for the show)安裝的等等。然而,會議組織者可能具有帶有參展商名稱的展出樓層(show floor)的總圖(general map),它們可以將其加載到會議的移動應(yīng)用中。在會議中心，Lane抽出他的移動電話，并啟動會議的移動應(yīng)用或網(wǎng)站，例如XYZ Convention2011o需要給Lane提供一種方便的跟蹤他通過會議樓層的路徑的方式，確保Lane訪問了要見的人的列表上的所有參展商，甚至在GPS差或不可用的情形下，甚至在會議樓層的布局自從地圖完成以來已經(jīng)改變的情形下，也能在移動設(shè)備上這樣做。在此上下文中，GPS可能在信號質(zhì)量方面以及在高功率要求方面差。進(jìn)一步地，現(xiàn)有的對GPS的替代方案可能也太昂貴，例如對位置進(jìn)行預(yù)先測繪或在位置內(nèi)設(shè)置預(yù)先確定的信標(biāo)。其他特征可以包括在會議中查找和與其他人相會方面的更好精度。其他特征可以包括訪問您感興趣的攤位的最佳路線。其他特征可以包括對于一個區(qū)域中的擁擠情況的處理，例如基于會議樓層的一部分的擁擠情況，動態(tài)地建議替代路線。如果定位系統(tǒng)120可以聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)源，例如公司信息112或第三方網(wǎng)站中的、提供有關(guān)景點(attraction)的等待時間的信息，類似的特征可以用于在諸如帶有景點的主題游樂園之類的大位置的路線規(guī)劃。另外，這樣的特征還可以考慮由諸如游行和演出之類的事件所引起的擁擠。其他特征可包括提供瀏覽歷史，例如您訪問的攤位；與展覽的交互，例如顯示與附近攤位相關(guān)的內(nèi)容；和/或個性化，例如根據(jù)您的興趣，示出不同的信息。例如，在個性化上下文中，向醫(yī)學(xué)會議注冊的醫(yī)生可能在相同攤位附近時與醫(yī)院管理人員看到不同的信息。
[0031]用于更好的移動位置確定的其他用法包括購物，例如一般而言，在步行商業(yè)街，以及在諸如百貨商店、雜貨店、藥房、精品店等等之類的商店內(nèi)。例如，如果Lane正在使用XYZMall應(yīng)用來在XYZ Mall閑逛，則他可以在他接近某些商店時接收定向廣告。類似地，可以給正在看商店內(nèi)的X品牌尿布的用戶提供該品牌尿布或競爭對手的尿布的優(yōu)惠券。在某些實施例中，支持價格檢查功能。此實施例可以由競爭對手提供，該競爭對手使用一個商店的布局知識，例如Safeway#123，來建議它們銷售的較低價格的代用品，或作為品牌競爭機制，您現(xiàn)在在百事可樂附近，但在下面幾米，有特價的Coke。其他實施例可包括:提供有關(guān)附近產(chǎn)品的補充營養(yǎng)信息；提供來自其他網(wǎng)站的評論和/或有關(guān)附近產(chǎn)品的您的社交網(wǎng)絡(luò)；和/或提供補充信息，例如強調(diào)已經(jīng)降價的產(chǎn)品，通告未來降價。
[0032]值得注意的是，各實施例的使用超越在某一位置處的基本“簽入(check-1n)”，以提供圍繞用戶的更準(zhǔn)確位置的改善功能。例如，在貨架位置示例中，接近于Im的精度(可任選地，利用諸如朝向之類的其他信息補充(正看尿布或過道的另一側(cè)))，移動速度(在尿布前面靜止不動與剛好走過)是很重要的。
[0033]雖然各實施例利用通信并可以使用諸如因特網(wǎng)之類的公共網(wǎng)絡(luò)，例如用于從移動設(shè)備-服務(wù)器的通信，但是一個重要特征是與服務(wù)器的相對低的通信量。最小的通信開銷使服務(wù)器能縮放，以處理數(shù)千萬的用戶，甚至在端點來自于不同的提供商和/或支持不同的應(yīng)用的情形下。請注意，在某些實施例中，沒有通信和/或所有通信都相對于位置確定過程是獨立的。然而，在某些實施例中，某些實體可以設(shè)置移動設(shè)備可以連接到的專用服務(wù)器。最小的通信需求還幫助通過諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)之類的有限帶寬網(wǎng)絡(luò)處理大型會場中的數(shù)以萬計的設(shè)備。例如，音樂會位置中的帶有移動設(shè)備的所有三萬多參加者可以都輕松地使用定位系統(tǒng)120，而不會有顯著的帶寬影響。另外，由于需要仔細(xì)地管理移動設(shè)備中的功耗，因此各實施例特別利用電力友好(power-friendly)的計算技術(shù)來進(jìn)行位置確定。
[0034]一些實施例使用WiFi傳輸來進(jìn)行位置確定，既能利用WiFi的無處不在的特性，又能在無需移動設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)的情形下利用WiFi傳輸。具體而言，帶有MAC地址的WiFi信標(biāo)對于定位目的足夠了。另外，從功耗觀點來看，移動設(shè)備可能已經(jīng)被編程為周期性地掃描WiFi接入點，一些實施例利用這樣的周期性的掃描和/或增大這種掃描的頻率，以構(gòu)建位置和定位信息。
[0035]另外，各實施例修改地使用從機器人領(lǐng)域吸收的技術(shù)，諸如SLAM (同時定位和測繪)，包括FastSLAM變體，來提供移動位置確定。各實施例利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)、結(jié)構(gòu)化的概率模型、貝葉斯濾波、以及連續(xù)的重要性再采樣，來提供移動位置確定。[0036]我們描述了提供改善的移動位置確定的系統(tǒng)以及各實施例。
[0037]術(shù)語
[0038]在整個本說明書中，將使用下列術(shù)語:
[0039]移動設(shè)備:移動設(shè)備是諸如移動電話、智能電話等等之類的便攜式電子設(shè)備。當(dāng)前示例性移動設(shè)備包括諸如iPhone之類的iOS設(shè)備，以及諸如Nexus智能電話之類的安卓設(shè)備或Kindle平板電腦。一般而言，一些實施例針對小型的用戶可以輕松地攜帶并可在行走時使用的手持式設(shè)備。一般而言，移動設(shè)備可以具有集成的多個傳感器，諸如加速度計，以及陀螺儀，以及多個接收器，諸如GPS、蜂窩、WiFi，以及藍(lán)牙。另外，移動設(shè)備將具有顯示器以及用戶輸入能力。值得注意的是，各實施例可以特別使用移動設(shè)備上常見的輸入裝置，諸如按鈕和觸摸輸入裝置，解碼條形碼、QR碼、和/或其他圖像分析的攝像機，以及用于語音識別和/或聲音分析的麥克風(fēng)。如此，移動設(shè)備的定義可包括除智能電話以外的便攜式電子設(shè)備，諸如平板電腦或便攜式或膝上型計算機，以及它們的外圍設(shè)備。
[0040]未管制的射頻(RF)發(fā)射器、未管制的RF傳輸:未管制的射頻(RF)發(fā)射器或傳輸是指用于定位發(fā)射器/傳輸源的沒有政府管制的RF發(fā)射器/傳輸。例如，用于3G/LTE的蜂窩塔是受管制的RF發(fā)射器。類似地，GPS衛(wèi)星被視為受管制的RF傳輸。相比之下，未管制的RF發(fā)射器以點對點方式(ad hoc)部署，例如WiFi基站、藍(lán)牙設(shè)備、近場通信(NFC)發(fā)射器。某些RF源不純粹地屬于一種類別或另一個類別，例如用于蜂窩式通信的微蜂窩小區(qū)/微微蜂窩小區(qū)。然而，為便于討論，術(shù)語“未管制的”專注于其中發(fā)射器可以定期移動/安裝/改變的發(fā)射器/傳輸。在某些實施例中，由于WiFi發(fā)射器/傳輸?shù)臒o處不在，額外強調(diào)了它們。另外，即使發(fā)射器的位置已知，也不足。例如，其中安裝者應(yīng)該記錄WiFi設(shè)備的位置的受管理的WiFi網(wǎng)絡(luò)被報告常常包含不準(zhǔn)確的位置信息。如此，這樣的信息，在可用的情形下，在一些實施例中，可以是用于粗略位置確定的輸入。
[0041]位置:在本文中，位置被用來指兩個不同的概念；該用法應(yīng)該在上下文中顯而易見。第一含義是指您所在的一般區(qū)域，例如，XYZ#123店，ABC會議中心，中央公園或中央公園內(nèi)的一個區(qū)域。第二含義是指移動設(shè)備并且因此是用戶的更準(zhǔn)確的位置。具體而言，位置的此第二含義可以是全局坐標(biāo)，例如緯度/經(jīng)度加高度/樓層或相對X，y, ζ坐標(biāo)。位置的此第二含義也可以被稱為方位。
[0042]系統(tǒng)概述
[0043]將參考圖1來描述提供改善的移動位置確定的系統(tǒng)和各實施例，圖1示出了根據(jù)一實施例的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)層次示意圖。由于圖1是體系結(jié)構(gòu)圖，因此故意省略某些細(xì)節(jié)，以使得描述更清楚。對圖1的討論將按如下方式來組織。首先，將描述圖的元件，接下來是它們的互連。然后，將更詳細(xì)地描述系統(tǒng)中的元件的使用。
[0044]圖1包括系統(tǒng)100。系統(tǒng)包括外部源110、定位系統(tǒng)120、以及端點130。外部源110包括地圖源111、公司信息112、以及位置信息113。定位系統(tǒng)120包括控制器121和存儲器122。端點130包括手機(mobile，或稱“移動裝置”)131、手機132、手機133、以及平板電腦134。手機131與顯示器160通信耦合，顯示器160示出了根據(jù)一個實施例的由手機131上的定位軟件和定位系統(tǒng)120的組合所生成的用戶界面。另外，還示出了到手機131的用戶輸入150、以及傳感器155、未管制的RF接收器157和定位軟件159。
[0045]現(xiàn)在將描述系統(tǒng)100的元件的互連。外部源110與定位系統(tǒng)120通信耦合(由在末端帶有箭頭的雙頭線所表示的)。不同的源可以通過不同的機制到達(dá)。例如，可以通過網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))，使用諸如HTTP之類的一個或多個協(xié)議，使用諸如REST或SOAP之類的各種API，檢索地圖源111?？梢酝ㄟ^不同的網(wǎng)絡(luò)，例如私用網(wǎng)絡(luò)、VPN、MPLS電路、或因特網(wǎng)，來訪問諸如公司信息112或位置信息113之類的其他信息，并可以使用任何適當(dāng)?shù)腁PI或下載機制來獲取這些信息，例如數(shù)據(jù)的SFTP下載，供定位系統(tǒng)120進(jìn)行處理和存儲。所有通信都可以是加密的，相應(yīng)地解密憑據(jù)可以直接對定位系統(tǒng)120可用，或可以以加密形式存儲在存儲器122中。另外，諸如用戶名/密碼、OAuth, Kerberos之類的各種認(rèn)證技術(shù)以及更多技術(shù)，可以用于外部源110和定位系統(tǒng)120之間的通信。
[0046]控制器121和存儲器122可以由彼此通信耦合的一臺或多臺計算機和計算機系統(tǒng)組成。它們也可以是一個或多個虛擬計算和/或存儲器資源。例如，控制器121可以是Amazon EC2實例,存儲器122是Amazon S3存儲器?？梢允褂弥T如來自Salesforce、Rackspace 或 Heroku 的 Force, com 之類的其他 computing-as-service (計算即服務(wù))平臺，而并非直接由操作員使用物理計算機或操作傳統(tǒng)虛擬機的物理計算機來實現(xiàn)定位系統(tǒng)120。未示出潛在地在地理上分布式的包括定位系統(tǒng)120的計算資源和存儲器資源之間的通信。
[0047]端點130類似地與定位系統(tǒng)120通信耦合(由在末端帶有箭頭的雙頭線所表示)。此通信一般通過諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行，包括移動因特網(wǎng)，經(jīng)由諸如EDGE、3G、LTE、WiF1、以及WiMax之類的協(xié)議。端點130可以使用HTTP/HTTPS協(xié)議來與定位系統(tǒng)120進(jìn)行通信，并可以在一個實施例中使用web接口或者應(yīng)用來實現(xiàn)，以便輕松地支持一系列作為端點130的設(shè)備類型。手機131可以是任何移動設(shè)備，參見上文的定義，例如iPhone、安卓電話、Windows電話、黑莓。平板電腦134被視為移動設(shè)備，參見上文的定義，并且可以是平板計算設(shè)備，例如iPad、iPod Touch、安卓平板電腦、黑莓平板電腦。未示出但可以使用諸如膝上型計算機之類的其他類型的移動設(shè)備。根據(jù)某些實施例，定位軟件159作為HTML、或web、應(yīng)用而被實現(xiàn)在端點上，而在其他實施例中，為設(shè)備準(zhǔn)備自定義、或本機的用戶界面。類似地，某些移動設(shè)備支持“應(yīng)用商店”概念，并且可以從應(yīng)用商店下載定位軟件159。在某些實施例中，執(zhí)行端點130和外部源110之間的直接通信(未示出)。應(yīng)該強調(diào)，所討論的通信可以相對于位置確定過程是獨立的，如此使得在此處所描述的過程中與服務(wù)器資源的通/[目是可選的。
[0048]顯示器160與手機131通信耦合，而手機131能夠接收用戶輸入150，例如通過鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡板、觸摸手勢(可任選地，在顯示器160上)、攝像機和麥克風(fēng)、外圍設(shè)備。傳感器155與手機131通信耦合(一般性地，集成在一起)。類似地，未管制的RF接收器157與手機131通信耦合(一般性地，集成在一起)。定位軟件159存儲在手機131上，例如存儲在易失性和/或非易失性存儲器上，供由手機131的處理器執(zhí)行。
[0049]定位系統(tǒng)120和端點130之間的通信可以是雙向的，端點130直接向定位系統(tǒng)120發(fā)出請求，定位系統(tǒng)120直接向外部源110發(fā)出請求。
[0050]已經(jīng)描述了圖1的元件以及它們的互連，將更詳細(xì)地描述系統(tǒng)。這將結(jié)合圖2的討論一起完成，圖2示出了在情形200下在移動設(shè)備上使用的定位系統(tǒng)的實施例。具體而言，情形200示出了帶有手機131導(dǎo)航位置220的用戶210。情形200通過將手機131和定位系統(tǒng)120之間的通信路徑標(biāo)記為可選(可選通信路徑205)，來強調(diào)端點130和定位系統(tǒng)120之間的通信的可選性。
[0051]出于討論的目的，我們將把位置220當(dāng)作雜貨店。在情形200下，位置220具有不均勻地分布的四個無線接入點(無線接入點232、無線接入點234、無線接入點236、無線接入點238)。出于討論目的，在圖形中示出了雜貨店內(nèi)的無線接入點的位置，但是值得注意的是，所述位置未必為手機131或定位系統(tǒng)120所知，可以在雜貨店內(nèi)部或者外面。另外，無線接入點未必在雜貨店內(nèi)，例如某些或全部接入點可以位于相鄰的商店，可以在雜貨店內(nèi)檢測到那些RF傳輸。雜貨店具有多個架子和冰箱(障礙物222、障礙物224、障礙物226、以及障礙物228)。出于討論目的，在圖形中示出了障礙物位置，但是所述位置未必為手機131或定位系統(tǒng)120所知。此外，還示出了我們的用戶210在經(jīng)過商店所走的實際路徑250(帶有點的虛線)。用戶的當(dāng)前方位在to處被示為實體的點。用戶路徑上的多個附加點被標(biāo)記為tl，t2，t3，t4，t5，t6，以及t7。選擇這些點是為了討論，它們表示在用戶的實際路徑250上的在此對雜貨店的訪問過程中用戶將訪問的位置。再者，實際路徑250不為手機131或定位系統(tǒng)120所知，而定位軟件159和/或定位系統(tǒng)120的目標(biāo)是用來確定在任何時間用戶在雜貨店內(nèi)的位置。這又可以被用來生成將不能準(zhǔn)確地遵循實際路徑250的計算出的路徑(未示出)；然而，使用這里所示出的方法，大約I米的精度是可能的。
[0052]應(yīng)該強調(diào)，定位軟件159可以作為庫、軟件開發(fā)工具包(SDK)向應(yīng)用程序開發(fā)人員分發(fā)，或作為到其他軟件的應(yīng)用程序編程接口(API)。此處的討論一般將專注于定位軟件159是獨立應(yīng)用的實施例。然而，預(yù)計一些實施例將定位軟件159的功能封裝在其他軟件中，例如Safeway應(yīng)用，而并非更通用的定位軟件。如此,這樣的實施例可以將公司信息112的某些或全部直接封裝在應(yīng)用中，例如商店地圖和目錄可以預(yù)先加載到Safeway應(yīng)用中。另外，這樣的應(yīng)用可以具有較大的可用上下文數(shù)據(jù)和/或提供自定義特征。在某些實施例中，正確的上下文應(yīng)用，例如Safeway應(yīng)用，可以由移動設(shè)備的操作系統(tǒng)基于一般性的位置來啟動，然后系統(tǒng)100的更詳細(xì)的位置能力在特定的應(yīng)用內(nèi)變得可用。
[0053]最后，圖2示出了手機131上的一種可能的顯示160。此特定顯示示出了用戶的當(dāng)前位置(實體點)以及障礙物，例如如果定位系統(tǒng)120能夠從地圖源111或者公司信息112獲取室內(nèi)地圖。如所指出的，不要求障礙物的位置。然而，與測繪數(shù)據(jù)的外部源輕松集成是一些實施例提供的特征，而圖2所示出的顯示是提供示例的有用位置。
[0054]位置確定方法的基本操作如下。手機131接收指出用戶希望知道它們的位置的信號，例如它們準(zhǔn)確的位置。手機131可以任選地與定位系統(tǒng)120進(jìn)行通信，以獲取信息。然而，各實施例的一個特征是對手機與服務(wù)器通信的最小的需求，或無需求。具體而言，一個優(yōu)點是各實施例允許完全的位置計算處理在手機131上完成。然而，利用手機與服務(wù)器的通信，可以檢索有用信息。具體而言，主服務(wù)器可選信息可包括:(i)地圖，(ii)公司特定的信息(公司信息112)和/或自定義，(iii)補充的位置信息，(iv)以前的訪問數(shù)據(jù)，以及
(v)其他因特網(wǎng)分發(fā)的信息。更一般而言，公司信息112包括有關(guān)會場和/或活動的上下文元數(shù)據(jù)。
[0055]考慮每一種類型的可選數(shù)據(jù)，以地圖開始，地圖的最簡單形式是雜貨店、會議樓層、室外的音樂會會場等等的比例圖像。更高級的地圖可以包括附加信息，諸如動態(tài)的具體物品/品牌/商品的位置。為討論系統(tǒng)，地圖被視為是從地圖源111中檢索的，地圖源111可以是諸如公司網(wǎng)站、會議中心網(wǎng)站等等多個源。在某些情形下，可以向?qū)嶓w提供用于與定位系統(tǒng)120進(jìn)行交互的機構(gòu)(未示出)，以便手動和/或以編程方式提供地圖。例如，可以給公司提供上傳文件的機構(gòu)，所述文件包含所有它們的商店位置的列表以及用于檢索商店地圖的URL。在這樣的示例中，地圖的下載站點將是地圖源111。對于室外的會場，簡單地更準(zhǔn)確地知道您在會場中的位置，以及您的朋友在會場中的位置，可能沒有地圖更適當(dāng)。一些實施例支持“查找我的朋友”特征，并利用“手機-服務(wù)器通信”來啟用該特征。然而，對于許多室內(nèi)位置，地圖可以為用戶提供附加上下文，以利用系統(tǒng)。
[0056]下一個可選的服務(wù)器提供的信息的類別是公司信息(例如，公司信息112)。如上文所討論的，這可以呈現(xiàn)多種形式，包括用作定位軟件159的自定義的和/或共同品牌的軟件。在其他實施例中，可以在進(jìn)入到一個位置時，自定義定位軟件159，例如當(dāng)您輸入Safeway時,某些Safeway特定的自定義被加載。公司信息112也可以是非常位置特定的,例如您站在其旁邊的烤出的面包的新鮮程度，附近產(chǎn)品的補充營養(yǎng)數(shù)據(jù)。定位系統(tǒng)120從公司信息112獲取此信息。示例性特征可以包括一個或多個自定義的按鈕以上下文和位置感知的方式在顯示器上的顯示。例如，如果用戶好像迷路(反復(fù)在同一個區(qū)域走動或兜圈子)，那么“需要人幫忙按鈕？ (Need somebody to help button)”可能會出現(xiàn),用戶的位置可能被發(fā)送到商店中的某人。類似地，基于用戶所站的地方，可以投放優(yōu)惠券和/或廣告。其他使用上下文可以具有其他特征，例如對于會議的自定義特征可以幫助您制作您希望訪問的攤位的列表，規(guī)劃展覽樓層的路線，以及自動地核銷您停留了至少30秒的攤位。在另一個實施例中，維護(hù)已訪問的攤位以及訪問時間的記錄，可以作為旅程使其對用戶可用，以使該人將名片、公司網(wǎng)站內(nèi)容、以及更多與位置數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。這是對于一些實施例來自公司信息112的支持特征的示例列表，但是強調(diào)了系統(tǒng)的能力。
[0057]轉(zhuǎn)向位置信息113，一個或多個第三方數(shù)據(jù)庫，諸如WiFi熱點位置的Skyhook列表，蜂窩小區(qū)塔位置的數(shù)據(jù)庫、以及操作系統(tǒng)所提供的位置信息可以被用來改善(i)精度，
(ii)初始絕對位置確定，(iii)確定位置的時間，以及(iv)異常值拒絕。返回到情形200，如果這是定位系統(tǒng)120的任何用戶第一次訪問位置220，可能難以確定用戶的起始位置(tj。對室內(nèi)位置來說，這特別正確。如此，盡管系統(tǒng)將運轉(zhuǎn)并示出路徑，而沒有絕對定位信息，找出正確的地圖和/或計算出用戶從哪里開始帶來不同的問題集合，例如更長的確定位置的時間，朝向確定等等。在某些情形下，可以從上下文提供位置信息，例如用戶正在使用Safeway應(yīng)用(例如,作為定位軟件159),如此更唯一地標(biāo)識她的起始位置。如此,位置信息113提供了利用第三方數(shù)據(jù)源的機構(gòu)。在某些實施例中，手機131可以包括操作系統(tǒng)中的可以類似地估計用戶的全局位置的特征，可以代替位置信息113或作為其補充，來使用這些特征。
[0058]可選的服務(wù)器向手機提供的信息的最后的主要類別是來自以前對位置220的訪問的信號圖。假設(shè)WiFi MAC標(biāo)識符具有唯一性，如果手機131將手機131附近的熱點的MAC標(biāo)識符傳遞到定位系統(tǒng)120，那么來自以前對位置220的訪問的信號圖數(shù)據(jù)可以被發(fā)送到手機131，供用于進(jìn)行位置確定。將參考圖4來描述使用以前的運行數(shù)據(jù)來構(gòu)建信號圖的方法。
[0059]返回到圖1的基本過程和元件的使用，隨著用戶210沿著實際路徑250移動，手機131的傳感器155將記錄移動，定位軟件159將維護(hù)傳感器信息的日志，以及未管制的RF接收器157上的信號強度，以及來自用戶輸入裝置150的用戶輸入。例如，如果某一條形碼定期與WiFi MAC地址的某一集合相關(guān)聯(lián)，則它可以幫助進(jìn)行位置確定和信號快照細(xì)化。然后，可以使用收集到的信息來確定用戶的位置，如結(jié)合圖3更詳細(xì)地描述的。
[0060]概括地說，描述了系統(tǒng)100的體系結(jié)構(gòu)以及它用來提供改善的移動位置確定的組件和機構(gòu)。所描述的各實施例的優(yōu)點包括:對GPS (高功率、室內(nèi)質(zhì)量差、精度不足)的依賴最小到無；計算可以只在移動設(shè)備上執(zhí)行；移動設(shè)備-服務(wù)器通信最小化(如此，可以相對輕松地處理數(shù)百萬的設(shè)備)并是可選的；不要求位置的先驗知識(輕松地適應(yīng)諸如(接入點和樓層布局/障礙物)的重新布局之類的位置變化；公司包括它們位置的成本低，因為不要求昂貴的預(yù)先測繪)；能夠取得高精度(l_3m的定位精度，支持信息和提議的更好定向)；以及針對用戶個性化(可以結(jié)合來自社交網(wǎng)絡(luò)的信息)，帶有有關(guān)位置和可用信息的直接反饋。
[0061]簡單地，在這些點中的每一個上擴(kuò)展，對GPS的依賴最小到無。GPS對于移動設(shè)備要求相對高的功耗，而對于室內(nèi)使用，質(zhì)量特別差。另外，由GPS所提供的精度對于l-3m的定位精度的粒度級別不足。一些實施例最小地使用GPS來進(jìn)行初始絕對位置確定，可任選地，作為通過網(wǎng)絡(luò)從源獲取信息的查詢的一部分。計算可以只在移動設(shè)備上執(zhí)行，如此減少了移動設(shè)備-服務(wù)器的通信。如前面所指出的，這可使服務(wù)器(例如定位系統(tǒng)120)輕松地縮放，并一次有效地處理巨大數(shù)量的用戶。
[0062]許多現(xiàn)有的定位系統(tǒng)，特別是那些利用WiFi的定位系統(tǒng)，要求詳細(xì)的位置先驗知識。例如，若沒有商店的平面布置圖，以前的系統(tǒng)可能無法工作。類似地，沒有給其預(yù)先提供如通過特殊測量設(shè)備所測量的有關(guān)WiFi熱點的信息的以前系統(tǒng)可能無法工作。由于樓層布局和WiFi發(fā)射模式定期改變，因此此方法對于希望在其設(shè)施內(nèi)提供高級的基于位置的功能的企業(yè)非常昂貴。另外，經(jīng)常會提供有關(guān)WiFi接入點的放置位置的錯誤數(shù)據(jù)。高度互相關(guān)聯(lián)的是各實施例的提供高精度(l-3m)的能力，這又可以為企業(yè)和用戶支持各種功能。
[0063]將參考情形200和隨后圖形中的處理流程圖來更詳細(xì)地描述系統(tǒng)的附加方面。
[0064]定位
[0065]圖3是根據(jù)一實施例的位置確定過程的處理流程圖。在此實施例中，處理可以只在移動設(shè)備(例如，手機131)上發(fā)生，但是將討論可以使用與定位系統(tǒng)120的可選通信的點。在此實施例中，處理主要由定位軟件159來執(zhí)行。
[0066]圖3包括過程300，該過程300具有單獨地示出的以強調(diào)它們的獨立性與并行性的兩個主要流程。第一流程是步驟310，收集(在步驟330中使用的)測量值。循環(huán)強調(diào)此過程的連續(xù)迭代。在一個實施例中，此步驟每秒鐘發(fā)生多次。例如，在一個實施例中，如下文所討論的，位置確定(步驟330)每隔0.05秒發(fā)生，如此測量值收集一般而言將更頻繁，但是不同的傳感器將具有不同的收集速率。基于手機131上的可用的傳感器155、用戶輸入150和接收器157，所收集的特定測量值將不同。另外，在某些實施例中，步驟310可以涉及軟件向操作系統(tǒng)進(jìn)行注冊，以接收帶有由系統(tǒng)收集的測量值信息的消息。在其他實施例中，必須直接獲取某些測量值，軟件可能需要在后臺運行，和/或周期性地輪詢信息。在一個實施例中，步驟310包括將來自傳感器155的信息，以及來自接收器157的信息(例如，發(fā)射器在范圍以內(nèi)的信號強度以及標(biāo)識符)，以及選擇的用戶輸入150，記錄到帶有時間戳的日志文件中。下面將結(jié)合步驟330更詳細(xì)地描述記錄的信息。此外，盡管此討論涵蓋了使用文本文件來存儲數(shù)據(jù)的實施例，但是其他實施例使用其他數(shù)據(jù)存儲方法，例如結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫、鍵-值存儲庫等等。如此處所使用的術(shù)語“日志”或“日志文件”用來指鏈接到時間戳的信息，而并非諸如文本日志文件、字符串格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或數(shù)據(jù)庫之類的特定格式。如此處所使用的術(shù)語“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是指在計算機系統(tǒng)中存儲和組織數(shù)據(jù)的方式，并應(yīng)該理解為包含對象和/或面向?qū)ο蟮姆椒āＡ硗?，某些?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以存儲在數(shù)據(jù)庫中或在數(shù)據(jù)庫中呈現(xiàn)。
[0067]過程300的另一個流程是主要位置確定流程。這在步驟320中以可選的從定位系統(tǒng)120下載信息開始。如上文所討論的，這可包括獲取地圖、公司信息、位置信息、和/或該位置的以前信號圖。此步驟可以包括傳輸來自測量值的某些信息(步驟310)。例如，最后幾個讀數(shù)中的移動設(shè)備所在的WiFi基站的MAC標(biāo)識符能夠被傳輸?shù)蕉ㄎ幌到y(tǒng)120。然后，定位系統(tǒng)120可以提供來自其他用戶的信號圖或有關(guān)位置的其他信息。
[0068]過程在步驟330中繼續(xù)，從收集到的測量值來進(jìn)行位置計算。一旦計算了位置，則它可以在步驟340中被更新，并在手機131的顯示器160上顯示給用戶，例如用戶210。過程300反映交互位置圖/路徑顯示的過程，如此步驟340被描述為定期發(fā)生。在某些實施例中，用戶的位置不是連續(xù)地顯示，而是只有選擇地顯示和/或在訪問的/未訪問的區(qū)域的上下文中顯示。例如,在博物館,您可以示出未訪問的與已訪問的展廳。在步驟350中，可選的用戶位置輸入是可能的；這可能對初始位置確定和/或幫助系統(tǒng)微調(diào)位置特別有價值。如所討論的，某些用戶輸入可以呈現(xiàn)視頻和/或音頻的形式。例如，從攝像機解碼的條形碼可以有助于微調(diào)位置，如此有助于微調(diào)信號圖。這可以在公司特定的應(yīng)用(例如，Safeway應(yīng)用)中特別正確，用戶掃描通常存儲在Safewayl23的過道7的冷凍食品。另外，這里示出了回到步驟330的顯式循環(huán)，以強調(diào)過程300的正在進(jìn)行的本質(zhì)。
[0069]單獨地，在可選的步驟360中，信號圖信息(例如，來自步驟310的日志數(shù)據(jù))從手機131上傳到定位系統(tǒng)120被示為在主循環(huán)外面。步驟360可以以其他時間間隔發(fā)生，例如每隔X秒/分鐘/小時；作為步驟310的一部分；以位置感知的方式，例如當(dāng)用戶離開位置時，發(fā)送該位置的日志時；基于端點130和定位系統(tǒng)120之間的帶寬；作為獎賞/游戲機制的一部分，以鼓勵訪問并從各種位置收集信號快照。其他實施例可以對于步驟360使用附加位置感知的觸發(fā)器，例如帶有較少的現(xiàn)有的信號快照的位置可以比經(jīng)常訪問的位置，或需要更高精確度的位置更經(jīng)常地觸發(fā)步驟360。
[0070]現(xiàn)在將更詳細(xì)地討論一些實施例在步驟330中所使用的過程。將使用Python樣式的偽代碼格式來討論過程；然而，其他實現(xiàn)也是可能的。有將為其呈現(xiàn)過程的兩個主要概念:(i)評估對位置的猜測作為與以前的路徑模型和收集到的測量值的匹配有多么合適；以及(ii)如何進(jìn)行有關(guān)當(dāng)前位置的好的猜測。
[0071]擬合函數(shù)
[0072]轉(zhuǎn)向第一問題，考慮簡單示例，僅考慮加速度計輸入(如此，僅僅是相對移動信息一無絕對位置信息)。如此，用戶帶有移動設(shè)備行走，有raW_log_file (原始日志文件)可用，作為帶有時間戳的加速度計數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，此函數(shù)每隔0.05秒在帶有位置的path_hist0ry (路徑歷史)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中給用戶行走的建議位置指定一個適合值。0.05秒本身不鏈接到raw_log_file頻率,而是鏈接到為路徑確定更新選擇的速率。
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種使用移動設(shè)備來生成用戶的位置的方法，所述方法包括下列步驟: 在所述移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述移動設(shè)備檢測到的未管制的射頻(RF)傳輸?shù)奶卣鳎? 使用所述信號快照和來自所述移動設(shè)備的至少一個附加輸入，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置；以及 隨著時間的推移，反復(fù)在所述移動設(shè)備上重復(fù)所述確定和生成的步驟，并更新所述用戶的位置和所述信號快照。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述未管制的RF傳輸包括WiFi傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，來自所述移動設(shè)備的附加輸入是從包括慣性傳感器、占用率地圖、以及信號的集合中選擇的，其中所述信號對應(yīng)于從包括它們位置的用戶輸入的集合中選擇的至少一個項。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，來自所述移動設(shè)備的附加輸入包括視頻圖像，所述方法進(jìn)一步包括分析所述視頻圖像，以標(biāo)識代碼，所述代碼是從包括條形碼、QR碼和/或其他機器可讀代碼的集合中選擇的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動設(shè)備在所述確定之前通過網(wǎng)絡(luò)從第一計算機接收信號圖。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:在移動設(shè)備的顯示器上顯示從所述生成所產(chǎn)生的用戶位置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括:覆蓋所述用戶的位置周圍的區(qū)域的地圖。
8.如權(quán)利要求7 所述的方法，其中，所述地圖是從第三方獲得的，其中所述第三方不與所測繪的區(qū)域連接。
9.一種移動設(shè)備,包括: 存儲器， 用戶輸入機構(gòu)， 傳感器， 接收器，所述接收器用于接收未管制的射頻(RF)信號，以及 計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)與所述存儲器、所述用戶輸入機構(gòu)、所述傳感器、以及所述接收器通信耦合，所述計算機系統(tǒng)包括控制器以: 在所述移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述接收器檢測到的未管制的射頻(RF)傳輸?shù)奶卣鳎? 使用所述信號快照以及來自所述用戶輸入機構(gòu)和所述傳感器中的一個的至少一個輸入，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置；以及 隨著時間的推移，反復(fù)在所述控制器上重復(fù)所述確定和生成，并更新所述用戶的位置和所述信號快照。
10.如權(quán)利要求9所述的移動設(shè)備，進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)接口，并且其中，所述確定進(jìn)一步包括: 在最初確定所述信號快照之前，使用所述網(wǎng)絡(luò)接口，從服務(wù)器獲取所述信號快照。
11.如權(quán)利要求9所述的移動設(shè)備， 其中，所述傳感器是從包括慣性傳感器、陀螺儀、羅盤、磁強計、以及加速度計的集合中選擇的；以及 其中，所述用戶輸入機構(gòu)是從鍵盤、觸敏顯示器、音頻輸入、以及視頻輸入的集合中選擇的。
12.—種在移動設(shè)備上確定用戶的位置的方法，所述方法包括: 獲取信號信息，所述信號信息是針對多個射頻傳輸?shù)亩鄠€樣本的，所述信號信息是由多個不同的接收器在不同的時間獲取的； 從所述信號信息生成信號快照；以及 使用所述信號快照，在所述移動設(shè)備上計算所述用戶的位置。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述獲取和生成是在不同于所述移動設(shè)備的服務(wù)器上發(fā)生的，所述方法進(jìn)一步包括在所述移動設(shè)備上接收所述信號快照。
14.一種使用移動設(shè)備來購物的方法，所述方法包括下列步驟: 在所述移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述移動設(shè)備檢測到的未管制的射頻(RF)傳輸?shù)奶卣鳎? 使用所述信號快照，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置； 基于所述用戶的位置獲取商品信息，所述商品信息涉及有關(guān)在所述用戶的位置的附近待售的產(chǎn)品的信息； 隨著時間的推移，反復(fù)在所述移動設(shè)備上重復(fù)所述確定和生成的步驟，并更新所述用戶的位置和所述信號快照；以及` 基于所述用戶的位置和所述商品信息，有選擇地顯示上下文信息。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述獲取包括通過網(wǎng)絡(luò)檢索所述商品信息。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，從所述集合中選擇的商品信息包括:所述用戶的位置附近待售的商品的優(yōu)惠券，涉及所述用戶的位置附近待售的商品的信息，涉及所述用戶的位置附近待售的商品的互補商品的報價，銷售與所述用戶的位置附近待售的商品類似的商品的競爭性報價，有關(guān)所述用戶的位置附近的商品的營養(yǎng)信息，以及有關(guān)所述用戶的位置附近的商品的評論。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述有選擇地顯示是響應(yīng)于信號而發(fā)生的，所述信號是從包括請求上下文信息的用戶輸入以及所述用戶的位置與預(yù)定位置的接近度的集合中選擇的。
18.一種使用移動設(shè)備的方法，所述方法包括下列步驟: 在所述移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述移動設(shè)備檢測到的未管制的射頻(RF)傳輸?shù)奶卣鳎? 使用所述信號快照，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置； 基于所述用戶的位置，獲取會議信息，商品信息涉及有關(guān)在所述用戶的位置附近的會議攤位的信息； 隨著時間的推移，在所述移動設(shè)備上重復(fù)所述確定和生成的步驟，并更新所述用戶的位置和所述信號快照；以及 基于所述用戶的位置和所述商品信息，有選擇地顯示上下文信息。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述獲取包括通過網(wǎng)絡(luò)檢索所述會議信息。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，從包括如下的集合中選擇會議信息:有關(guān)會議攤位的詳細(xì)信息，示出了要訪問攤位列表上的已訪問的和未訪問的攤位的路線規(guī)劃，以及涉及訪問一個或多個攤位的提議。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述有選擇地顯示是響應(yīng)于信號而發(fā)生的，所述信號是從包括請求上下文信息的用戶輸入以及所述用戶的位置與預(yù)定位置的接近度的集合中選擇的。
22.一種使用移動設(shè)備的方法，所述方法包括下列步驟: 在所述移動設(shè)備上確定信號快照，所述信號快照描述可由所述移動設(shè)備檢測到的未管制的射頻(RF)傳輸?shù)奶卣鳎? 使用所述信號快照，在所述移動設(shè)備上生成所述用戶的位置； 基于所述用戶的位置，獲取社交位置信息，所述社交位置信息涉及有關(guān)在所述用戶的位置附近的其他用戶的信息； 隨著時間的推移，在所述移動設(shè)備上重復(fù)所述確定和生成的步驟，并更新所述用戶的位置和所述信號快照；以及 基于所述用戶的位置和所述社交位置信息，有選擇地顯示上下文信息。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述獲取包括通過網(wǎng)絡(luò)檢索所述社交位置信息。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述檢索進(jìn)一步包括通過所述網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器以及第二移動設(shè)備中的一個接收所述信息。
25.如權(quán)利要求22所述的方法 ，其中，所述社交位置信息是從包括如下的集合中選擇的:按用戶的朋友進(jìn)行的社交網(wǎng)絡(luò)簽入、用戶的朋友的位置信息，以及帶有到該位置的類似訪問模式的附近的匿名人、以及類似的社交網(wǎng)絡(luò)興趣。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述有選擇地顯示是響應(yīng)于信號而發(fā)生的，所述信號是作為由社交位置信息識別的、從包括請求信息的用戶輸入以及所述用戶的位置與其他用戶的接近度的集合中選擇的。
【文檔編號】H04M11/04GK103444163SQ201280007644
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月5日
【發(fā)明者】J·D-J·黃, D·B·米爾曼 申請人:蘋果公司