使用压力传感器的室内定位的制作方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：使用压力传感器的室内定位的制作方法
使用压力传感器的室内定位相关申请本申请要求于2010年9月17日提交的美国申请序列号12/885，077的优先权权.、
Mo背景本发明主题内容的诸实施例一般涉及导航系统领域，尤其涉及使用压力传感器的室内定位。定位系统通常接收一组信号(例如，在基于卫星的定位系统情形中的来自卫星的导航信号、在基于W1-Fi的定位系统的情形中的来自接入点的无线电信号等)并且确定用户的位置。定位系统可分析收到信号并且确定与收到信号相关联的定时信息以确定用户的位置。基于抵达时间、抵达时间差、三边测量、三角测量的各种技术可被用于确定用户的位置。概述本文中公开了用于室内环境中的位置估计的各种技术。在一些实施例中，一种用于室内环境中的位置估计的方法包括在无线网络设备处经由通信网络从室内环境中的接入点接收参考海拔和与该参考海拔相关联的参考压力；确定室内环境中该无线网络设备处的压力；至少部分地基于该无线网络设备处的压力、该参考压力、以及该参考海拔来计算与室内环境中该无线网络设备处的压力相关联的无线网络设备的海拔；以及至少部分地基于该无线网络设备的海拔和至少接收自该接入点的位置信息来确定室内环境中无线网络设备的位置。在一些实施例中，至少部分地基于无线网络设备的海拔和至少接收自该接入点的位置信息来确定室内环境中无线网络设备的位置包括至少部分地基于无线网络设备的海拔和接收自该接入点以及室内环境中一个或多个附加接入点的位置信息来确定无线网络设备的位置，其中通信网络至少包括该无线网络设备、该接入点以及该一个或多个附加接入点。在一些实施例中，该方法还包括基于无线网络设备的水平位置和无线网络设备的海拔来确定至目的地的选路指引，其中无线网络设备的位置对应于无线网络设备的水平位置和无线网络设备的海拔；以及在无线网络设备上呈现至目的地的选路指引。在一些实施例中，该方法还包括至少部分地基于无线网络设备的海拔和水平位置来标识与室内环境相关联的地图；以及在无线网络设备上呈现所标识的与室内环境相关联的地图。在一些实施例中，该方法还包括监视室内环境中无线网络设备处的压力；检测室内环境中无线网络设备处的压力变化；确定室内环境中无线网络设备处的新压力；以及计算室内环境中无线网络设备的与无线网络设备处的新压力相对应的新海拔。在一些实施例中，该方法还包括至少部分地基于无线网络设备的对应于新压力的新海拔来更新至目的地的选路指引；至少部分地基于无线网络设备的新海拔来确定与室内环境相关联的地图是否可用；以及响应于至少部分地基于无线网络设备的新海拔确定与室内环境相关联的地图是可用的而在无线网络设备上呈现与无线网络设备的新海拔相关联的地图。在一些实施例中，计算室内环境中无线网络设备的与无线网络设备处的新压力相对应的新海拔还包括以下动作之一:响应于检测到无线网络设备处的压力变化而向接入点传送对新的参考海拔和与该新的参考海拔相对应的新的参考压力的请求；以及至少部分地基于无线网络设备处的新压力、新的参考压力和新的参考海拔来计算无线网络设备的新海拔，并且至少部分地基于无线网络设备处的新压力、参考海拔和参考压力来计算无线网络设备的新海拔。在一些实施例中，至少部分地基于无线网络设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中无线网络设备的位置还包括基于接收自多个导航卫星的导航信号来确定多个位置测量；计算与该多个位置测量中的每个位置测量相关联的测量误差；以及将该多个位置测量中具有最小测量误差的第一位置测量标识为室内环境中无线网络设备的水平位置。在一些实施例中，一种用于通信系统中的位置估计的方法包括在通信系统的第一网络设备处从通信网络系统的第二网络设备接收对参考信息的请求以启用室内环境中第二网络设备的定位；确定第一网络设备处的参考压力，其中参考信息包括该参考压力；确定第一网络设备的参考位置，其中参考信息包括该参考位置；以及向第二无线网络设备提供第一网络设备处的参考压力和第一网络设备的参考位置以使第二网络设备能够确定室内环境中与第二网络设备相关联的位置。在一些实施例中，第一网络设备是接入点，并且确定第一网络设备的参考位置还包括基于接收自多个导航卫星的导航信号来确定多个位置测量；计算与该多个位置测量中的每个位置测量相关联的测量误差；标识该多个位置测量中具有最小测量误差的第一位置测量；以及将该多个位置测量中的该第一位置测量存储为第一网络设备的参考位置。在一些实施例中，第一网络设备是与多个接入点通信的集中式位置服务器；从通信系统的第二网络设备接收对参考信息的请求还包括确定该集中式位置服务器是否与该多个接入点共处一地；以及向第二无线网络设备提供第一网络设备处的参考压力和第一网络设备处的参考位置还包括如果确定该集中式位置服务器与该多个接入点共处一地，则至少传送该集中式位置服务器的海拔和该集中式位置服务器处的压力；并且如果确定该集中式位置服务器不与该多个接入点共处一地，则至少传送从该多个接入点中的第一接入点接收的该多个接入点中的第一接入点的海拔和该多个接入点中的第一接入点处的压力。在一些实施例中，一种通信网络设备包括:处理器；与该处理器耦合的网络接口，该网络接口可操作用于经由通信网络从室内环境中的接入点接收参考海拔和与该参考海拔相关联的参考压力；压力感测单元，该压力感测单元可操作用于确定室内环境中通信网络设备处的压力；以及位置计算单元。位置计算单元可操作用于至少部分地基于通信网络设备处的压力、参考压力和参考海拔来计算与室内环境中通信网络设备处的压力相关联的通信网络设备的海拔；以及至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中通信网络设备的位置。在一些实施例中，可操作用于至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中通信网络设备的海拔的位置计算单元包括:可操作用于至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自该接入点以及室内环境中的一个或多个附加接入点的位置信息来确定通信网络设备的位置的位置计算单元，其中通信网络包括至少该通信网络设备、该接入点、和该一个或多个附加接入点。在一些实施例中，通信网络设备还包括选路单元，该选路单元可操作用于基于通信网络设备的水平位置和通信网络设备的海拔来确定至目的地的选路指引，其中通信网络设备的位置对应于通信网络设备的水平位置和通信网络设备的海拔；以及在通信网络设备上呈现至目的地的选路指引。在一些实施例中，通信网络设备还包括选路单元，该选路单元可操作用于至少部分地基于通信网络设备的海拔和水平位置来标识与室内环境相关联的地图；以及在通信网络设备上呈现所标识的与室内环境相关联的地图。在一些实施例中，通信网络设备还包括压力感测单元，该压力感测单元可操作用于监视室内环境中通信网络设备处的压力；检测室内环境中通信网络设备处的压力变化；以及确定室内环境中通信网络设备处的新压力。通信网络设备还包括位置计算单元，该位置计算单元可操作用于计算室内环境中通信网络设备的与通信网络设备处的新压力相对应的新海拔。在一些实施例中，可操作用于计算室内环境中通信网络设备的与通信网络设备处的新压力相对应的新海拔的位置计算单元还包括以下之一:位置计算单元，该位置计算单元可操作用于响应于压力感测单元检测到通信网络设备处的压力变化而向接入点传送对新的参考海拔和与该新的参考海拔相对应的新的参考压力的请求；以及至少部分地基于通信网络设备处的新压力、新的参考压力和新的参考海拔来计算通信网络设备的新海拔，并且至少部分地基于通信网络设备处的新压力、参考海拔和参考压力来计算通信网络设备的新海拔。在一些实施例中，一种或多种其中存储有指令的机器可读存储介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时使这一个或多个处理器执行以下操作，包括:确定与室内环境中的接入点相关联的参考海拔和参考压力，其中参考压力与关联于接入点的参考海拔相关联；确定室内环境中通信网络设备处的压力；至少部分地基于通信网络设备处的压力、参考压力和参考海拔来计算与室内环境中通信网络设备处的压力相关联的通信网络设备的海拔；以及至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中通信网络设备的位置。在一些实施例中，至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中通信网络设备的位置的操作包括至少部分地基于通信网络设备的海拔和接收自该接入点以及室内环境中的一个或多个附加接入点的位置信息来确定通信网络设备的位置。在一些实施例中，这些操作还包括基于通信网络设备的水平位置和通信网络设备的海拔来确定至目的地的选路指引，其中通信网络设备的位置对应于通信网络设备的水平位置和通信网络设备的海拔；以及在通信网络设备上呈现至目的地的选路指引。在一些实施例中，这些操作还包括至少部分地基于通信网络设备的海拔和水平位置来标识与室内环境相关联的地图；以及在通信网络设备上呈现所标识的与室内环境相关联的地图。在一些实施例中，这些操作还包括监视室内环境中通信网络设备处的压力；检测室内环境中通信网络设备处的压力变化；确定室内环境中通信网络设备处的新压力；以及计算室内环境中通信网络设备的对应于通信网络设备处的新压力的新海拔。附图简要说明通过参考附图，可以更好地理解本发明的实施例并使众多目标、特征和优点为本领域技术人员所显见。

图1是解说使用压力传感器进行室内定位的示例概念图；图2是解说接入点的用于向用户设备提供压力和位置信息的示例操作的流程图；图3是解说接入点确定位置信息的示例操作的流程图；图4描绘了解说用于基于压力传感器来确定导航设备的位置和至目的地的选路指引的示例操作的流程图；图5是图4的继续并且描绘了解说用于基于检测压力变化来更新导航设备的位置和至目的地的选路指引的示例操作的流程图；图6是解说集中式位置服务器使用户导航设备能够确定自己的位置的示例操作的流程图；图7是包括用于使用压力传感器进行室内定位的机制的电子设备的一个实施例的框图；以及图8是包括用于启用导航设备的室内定位的机制的接入点的一个实施例的框图。实施例描述以下描述包括体现本发明主题内容的技术的示例性系统、方法、技术、指令序列、以及计算机程序产品。然而应理解，所描述的实施例在没有这些具体细节的情况下也可实践。例如，尽管诸示例涉及将无线局域网(WLAN)技术用于在接入点与用户导航设备之间交换位置和压力信息，但是诸实施例并不被如此限定。在其他实现中，位置和压力信息可使用其他合适的通信标准和技术(例如，超宽带(UWB )通信、蜂窝通信等)来交换。在其他实例中，公知的指令实例、协议、结构和技术未被详细示出以免淡化本描述。基于位置的导航设备将精确的垂直定位用于多层面室内环境中(例如，多层建筑物中)的导航。例如，精确的垂直定位可被用于使购物中心地平面处的用户能够导航至购物中心第二层上的商店。基于GPS的导航设备通常具有不良的室内性能，因为接收自GPS卫星的导航信号会在传播通过多个墙壁和其他障碍物之后变弱。基于GPS的导航设备的灵敏度可能未高到足以捕获具有相对较好几何分布的四个或更多个GPS卫星。GPS卫星的准确性和可用性在多层建筑物的较低层面处可能也是不良的，并且确定导航设备的海拔时的误差可能要比建筑物层面之间的垂直间距要大。另一方面，基于WLAN的定位设备通常使用抵达时间(TOA)方法或抵达时间差(TDOA)方法来确定导航设备的位置。然而，计算三维位置一即，导航设备的水平位置(即，X坐标和Y坐标)和海拔(即，Z坐标)一可能在多层面室内环境中提出挑战。这是因为使用TOA或TDOA所确定的海拔估计可能尤其在可用接入点与导航设备处于相同平面上(即，在大致相同海拔处)时不是非常准确。尽管海拔信息(例如，与导航设备最接近的商店的名称、建筑物层面、海拔等)可用于改善垂直定位的准确性，但是用户需要知道并且手动地输入海拔信息。垂直定位的误差(例如，确定目的地的建筑物层面时的误差)可能导致导航设备将用户引向错误的目的地(例如，目的地的实际建筑物层面以下的建筑物层面处的商店)。垂直定位的误差可能导致用户不得不折返，标识最近的楼梯/电梯/自动扶梯，并且去往正确的建筑物层面然后最终抵达目的地。在一些实施例中，压力传感器可被纳入到导航设备中以改善导航设备的垂直定位的准确性并且使得能够确定导航设备的较精确的海拔。因为压力随海拔而变，所以可基于不同层面处的压力变化来标识建筑物中(例如，购物中心、停车库等内)的不同层面。另外，因为接入点是固定的，所以(优选与导航设备处于相同环境中的)接入点处的海拔和相应的压力可充当参考，基于该参考可计算导航设备的海拔。接入点处的参考压力与导航设备处的测得压力之间的相对压力可被转换成接入点与导航设备之间精确的海拔差，该海拔差可随后被用于确定导航设备的海拔。另外，导航设备可基于该导航设备的海拔知识来标识和载入导航设备的用户所处的建筑物层面的地图。导航设备的水平位置可基于导航设备的所计算的海拔并且基于接收自接入点的位置坐标来确定。基于导航设备的水平位置和海拔的知识，导航设备可精确地确定至目的地的三维路线。使接入点配置有压力传感器以提供参考海拔(和相应的压力信息以辅助导航设备)能够改善与估计导航设备的海拔相关联的准确性。这进而能够改善至目的地的选路指引的精度。图1是解说使用压力传感器进行室内定位的示例概念图。图1描绘了用户导航设备102和接入点(AP)116。用户导航设备102可以是专用GPS接收机或者可以是具有GPS功能性的另一合适的电子设备(例如，移动电话)。用户导航设备102包括压力传感器104、位置计算单元106和选路单元108。接入点116包括压力传感器122和接入点定位单元120。在一个示例中，接入点116和用户导航设备102位于包括三个层面(建筑物层面一 110、建筑物层面二 112、和建筑物层面三114)的建筑物内。在图1中，用户导航设备102在建筑物层面一 110处，接入点116是固定的接入点并且位于建筑物层面二 116处，而用户导航设备102的目的地124在建筑物层面三114处。在阶段A处，接入点116的压力传感器122确定接入点116处的压力(“接入点压力信息”)。在一些实现中，压力传感器122可每隔预定义的时间区间确定接入点压力信息。在另一实现中，压力传感器122可监视接入点压力信息，并且可在确定接入点压力信息的变化时记录新的压力值。在另一实现中，压力传感器122可响应于接入点116从用户导航设备102接收到请求而确定接入点压力信息。在阶段B处，接入点定位单元120提供对接入点116的位置(“接入点位置信息”)和接入点压力信息的指示。接入点位置信息可以是接入点116的二维位置(例如，经度和纬度)或者接入点116的三维位置(例如，海拔、经度和纬度)。在一些实现中，接入点定位单元120可按照绝对海拔来指示接入点116的(例如，以米、英尺等为单位的)海拔。在另一实现中，接入点定位单元120可按照接入点116所位于的建筑物层面来指示接入点116的海拔。例如，参照图1，接入点定位单元120可指示接入点116位于建筑物层面112处。在一个实现中，接入点位置信息可被预编程，并且接入点定位单元120可读取预定的存储器地址以确定接入点位置信息。在另一实现中，接入点定位单元120可基于接收自其他网络设备的位置信息来估计接入点位置信息，如以下将要描述的。在另一实现中，接入点定位单元120可使用全球定位系统(GPS)技术、实时定位等来确定接入点位置信息，如将参照图3所描述的。在一些实现中，接入点116可按周期性的时间区间(例如，在信标消息中)广播接入点位置信息和接入点压力信息。在另一实现中，接入点116可响应于从用户导航设备102接收到对接入点位置信息和接入点压力信息的请求而传送接入点位置信息和接入点压力信息。接入点位置信息和接入点压力信息充当用于用户导航设备102的参考信息以计算其海拔和水平位置，如将在阶段C-E中所描述的。在阶段C处，用户导航设备102的压力传感器104确定用户导航设备102处的压力。在一些实现中，压力传感器104可每隔预定义的时间区间确定用户导航设备102处的压力。在另一实现中，压力传感器104可监视用户导航设备102处的压力并且可在确定用户导航设备102处的压力变化时记录新的压力值。在其他实现中，压力传感器104可获得多个压力测量并且可计算用户导航设备102处的平均压力。还应当注意，在一些实现中，用户导航设备102可在确定已接收到接入点位置信息和接入点压力信息时激活压力传感器104。在阶段D，用户导航设备102的位置计算单元106基于接入点位置信息、接入点压力信息、和用户导航设备102处的压力来确定用户导航设备102的海拔。位置计算单元106可将用户导航设备处的(在阶段C处所确定的)压力转换成用户导航设备102的海拔，如将在图4中所描述的。然而，应当注意，如果用户导航设备102的海拔不能被确定(例如，因为接入点位置信息、接入点压力信息、和/或用户导航设备102处的压力不可用)，则各种其他技术可被用于确定用户导航设备102的海拔。例如，由用户提供的上下文信息(例如，与用户导航设备最近的商店的名称或图像、与用户导航设备相关联的建筑物层面等)可被用于询问集中式服务器(未示出)并且确定用户导航设备102的海拔。作为另一示例，位置计算单元106可使用该上下文信息结合存储在用户导航设备102上的室内环境(例如，建筑物)的地图来确定用户导航设备102的海拔。在位置计算单元106确定了用户导航设备102的海拔之后，位置计算单元106可实现基于W1-Fi的定位技术(例如，抵达时间差(TD0A)、抵达时间(TOA)等)来确定用户导航设备102的水平位置(例如，X坐标和y坐标)。例如,位置计算单元106可测量至用户导航设备102的范围内的接入点116的往返传输时间(例如，向接入点116传送对位置/压力信息的请求与从接入点116接收到响应之间的时间)。在一些实现中，如果用户导航设备102包括GPS接收机(未示出)，则用户导航设备102的水平位置可使用GPS技术(例如，基于接收自三颗或更多颗GPS卫星的GPS信号的三角测量)来确定。在阶段E处，用户导航设备102的选路单元108确定至目的地124的选路指引。选路单元108可基于目的地124的位置和用户导航设备102的位置(即，水平位置和海拔)来确定至目的地124的选路指引。在一些实现中，选路单元108可确定用户导航设备的室内环境的地图(例如，建筑物的地图)是否可用。如果是可用的，则选路单元108可在地图上覆盖选路指引(例如，呈现使至目的地124的路线高亮显示的箭头等)。否则，选路单元108可在用户导航设备102上呈现文字指引。例如，参照图1，位置计算单元106可确定用户导航设备当前正在建筑物层面110处。因此，选路单元108可确定建筑物层面110的(描绘建筑物层面110处的商店、电梯等的)地图是否可用。如果可用，则选路单元可载入建筑物层面110的地图并且可覆盖用于从建筑物层面110导航至建筑物层面114的指令。还应当注意，压力传感器104可继续监视用户导航设备102处的压力。当检测到压力变化时，位置计算单元106结合压力传感器104可确定用户导航设备102的新海拔，并且选路单元108可重新计算至目的地124的选路指引。尽管未在图1中描绘，但是在一些实现中，接入点116也可包括温度传感器。除了提供接入点位置信息和接入点压力信息之外，接入点116还可提供对接入点116处的温度的指示。接入点116处的温度可充当参考温度。位置计算单元106可使用接入点116处的温度以较高的准确性计算用户导航设备102处的海拔，如将在图4中所描述的。图2是解说用于向用户导航设备提供压力和位置信息的接入点的示例操作的流程图(“流程”)200。流程200在框202处开始。在框202处，在接入点处接收对接入点位置信息和相应的压力信息的请求。例如，在图1中，接入点116可从用户导航设备102接收对接入点位置信息和相应的压力信息的请求。该流程在框204处继续。在框204处，测量接入点处的压力。例如，压力传感器122可测量接入点116处的压力。在一些实现中，压力传感器122可响应于在框202处接收到请求而确定接入点压力信息。然而，在其他实现中，接入点116可在预定的时间区间流逝之后自动地触发压力传感器122以测量接入点116处的压力。在另一实现中，接入点116可检索先前测得的接入点压力信息。该流程在框206处继续。在框206处,确定接入点位置信息。例如，接入点定位单元120可确定接入点位置信息。接入点位置信息可包括接入点116的水平位置(X坐标和Y坐标、经度和纬度等)和海拔。在一些实现中，接入点位置信息可被预定义并且可被存储在位置信息数据库(未示出)中或者可作为接入点116的一部分硬连线。在另一实现中，接入点定位单元120可使用GPS技术来确定接入点位置信息(如将参照图3进一步描述的)。在另一实现中，接入点定位单元120可基于接收自接入点116附近的其他有线/无线网络设备的位置信息来估计接入点位置信息。例如，如以下将进一步描述的，接入点定位单元120可通过病毒式广播从WLAN设备接收位置信息。该流程在框208处继续。在框208处，向用户导航设备提供接入点位置信息和接入点压力信息。例如，接入点116可向用户导航设备102提供接入点位置信息和接入点压力信息。在一些实现中，接入点116可响应于来自用户导航设备102的请求(例如，在框202处接收到的请求)而提供接入点位置信息和接入点压力信息。在另一实现中，接入点116可每隔预定的时间区间(例如，在信标帧中)广播接入点位置信息和接入点压力信息。应当注意，在一些实现中，接入点116可仅向用户导航设备传送接入点的海拔(而不传送水平位置)和接入点处的压力。该流程从框208结束。尽管未在图2中描绘，但是应当注意，因为大气压力随天气状况(例如，温度、湿度等)波动，所以接入点116可执行诸操作以确保提供给用户导航设备102的接入点压力信息是接入点116处的压力的最新近的值。在向用户导航设备102传送接入点压力信息之前，接入点116可读取与接收自压力传感器122的接入点压力信息相关联的时间戳。接入点116可计算该时间戳与当前时间之间的时间差。如果时间差小于预定的时间阈值，则接入点116可向用户导航设备102传送该接入点压力信息。如果时间差大于预定的时间阈值，则接入点116可丢弃该接入点压力信息。还应当注意，因为大气压力可随温度波动，所以在一些实现中，接入点116可包括温度传感器。接入点116可触发温度传感器以确定接入点116处的温度并且可连同接入点位置和压力信息一起向用户导航设备102提供接入点温度信息(框208处)。如将在图4中所描述的，接入点116处的温度可被用于改善确定用户导航设备102处的海拔的准确性。
在一些实现中，接入点116可能不知晓自己的位置(例如，因为预编程的接入点位置信息在接入点116处不可用)。在此类情形中，如果接入点116包括GPS接收机(或其他位置检测单元)，则接入点116可确定接入点位置信息，如将在图3中所描述的。图3是解说接入点确定位置信息的示例操作的流程图300。流程300在框302处开始。在框302处，确定位置信息在接入点处不可用。例如，接入点定位单元120可确定接入点位置信息不可用。在一个实现中，接入点定位单元120可检查标志的状态以确定接入点位置信息是否被预编程在接入点116处。在另一实现中，定位单元120可确定接入点位置信息的先前所计算的值是否在接入点116处可用。如果接入点定位单元120确定接入点位置信息在接入点116处不可用，则流程在框304处继续。在框304处，确定接入点是否具有确定接入点位置信息的能力。例如，接入点定位单元120可确定接入点116是否包括GPS接收机或者能够确定接入点位置信息的其他位置检测�？�。在一些实施例中，GPS接收机或其他位置检测�？榭杀皇迪治ㄎ坏ピ�120的一部分。在另一实施例中，GPS接收机或其他位置检测�？榭刹煌诮尤氲愣ㄎ坏ピ�120。如果确定接入点116具有确定接入点位置信息的能力，则流程在框306处继续。否则，该流程在框318处继续。在框306处,为接入点处的每个位置测量开始循环。例如,接入点定位单元120为接入点116处的每个位置测量发起用以执行框308-310中所描述的操作的循环。位置测量是在指定时刻基于该指定时刻接收到的导航信号对接入点位置信息(例如，接入点的水平位置和海拔)的估计。接入点定位单元120可基于比较不同的位置测量来确定接入点位置信息，如将在框314-316中所描述的。接入点定位单元120可基于接收自可见的导航卫星的导航信号来获得位置测量集合以确定接入点位置信息。在一个实现中，导航卫星可以是全球定位系统(GPS)卫星。接入点定位单元120可获得不同时刻的每个位置测量以计及不同时刻下GPS卫星在空中的运动、GPS卫星的可见性和GPS卫星几何分布等。在一个实现中，接入点定位单元120可获得预定数目的位置测量。在另一实现中，接入点定位单元120可每隔预定的时间区间获得位置测量以获得预定数目的位置测量。例如，接入点定位单元120可每30分钟获得位置测量直至接入点定位单元120获得10个位置测量。该流程在框308处继续。在框308处，基于接入点处可见的导航卫星来确定位置测量。例如，接入点定位单元120可基于接入点116处可见的导航卫星来确定位置测量。接入点定位单元120可从一颗或多颗可见的导航卫星接收导航信号。接入点定位单元120可使用三角测量技术来获得位置测量(即，对接入点116的位置的估计)。例如，接入点定位单元120可从可见的GPS卫星接收GPS信号。接入点定位单元120可确定是否有充分数目的GPS卫星可见(例如，三颗GPS卫星以估计用户导航设备的水平位置、四颗GPS卫星以确定水平位置和海拔等)。在一些实现中，如果没有充分数目的GPS卫星可见，则接入点定位单元120不可在当前时刻获得位置测量。取而代之的是，接入点定位单元120可在获得另一 GPS测量之前等待预定义的时间区间(例如，直至GPS卫星在空中的几何分布和位置发生变化)。该流程在框310处继续。在框310处，计算与位置测量相关联的测量误差。例如，接入点定位单元120可计算与位置测量相关联的测量误差。基于可见的GPS卫星的位置(例如，可见的GPS卫星在空间中的坐标)，接入点定位单元120可计算与位置测量相关联的精度衰减(DOP)。精度衰减是GPS卫星几何分布对位置测量的精度/准确性以及从GPS卫星接收的GPS信号的质量的影响的衡量。位置测量的精度可能受到GPS卫星彼此之间的相对位置的影响。例如，如果可见的GPS卫星在天空中紧靠在一起，则该几何分布被认为是较弱的，并且因此与位置测量相关联的精度衰减值可能较高。与位置测量相关联的低的精度衰减值可表示高准确性的位置测量(例如，因为用于获得位置测量的可见的GPS卫星之间的宽角度分隔)。接入点定位单元120与可见的GPS卫星之间的视线路径中的障碍物(例如，建筑物、植物等)可影响位置测量的精度并且因此影响与位置测量相关联的精度衰减值。可见的GPS卫星的数目也可影响位置测量的精度。在一个实现中，接入点定位单元120可计算并监视垂直精度衰减(VDOP),因为位置测量通常在海拔估计方面呈现出比水平位置估计方面更多的波动。例如，高的垂直精度衰减值可表示海拔估计解的较小确定性并且指示GPS卫星在低标高处。应当注意，在其他实现中，可实现用于估计与位置测量相关联的测量误差的各种其他技术。在接入点定位单元120确定了与位置测量相关联的测量误差之后，流程在框312处继续。在框312处，确定是否要在接入点处获得附加的位置测量。例如，接入点定位单元120可确定是否要在接入点116处获得和分析附加的位置测量。如以上所描述的，接入点定位单元120可获得预定的位置测量集合。接入点定位单元120还可每隔预定的时间区间基于接收自可见的GPS卫星的GPS信号来获得位置测量。在框312处，接入点定位单元120可确定是否已获得预定的位置测量集合和/或获得位置测量的预定的时间历时是否已流逝。如果确定要获得附加的位置测量，则流程循环回到框306，在此根据框308-310中所描述的操作来确定和分析下一位置测量。如果确定已获得必需数目的位置测量，则流程在框314处继续。在框314处，标识与最小测量误差相关联的位置测量。例如，接入点定位单元120可标识与最小测量误差相关联的位置测量。在一个实现中，接入点定位单元120可比较与这些位置测量中的每个位置测量相关联的精度衰减值，并且可标识与最小的精度衰减值相关联的位置测量。在另一实现中，接入点定位单元120可监视与这些位置测量中的每个位置测量相关联的垂直精度衰减值，因为垂直精度衰减是对位置测量的海拔分量的准确性的衡量。接入点定位单元120可标识与最小的垂直精度衰减值相关联的位置测量。在另一实现中，接入点定位单元120可监视与这些位置测量中的每个位置测量相关联的水平精度衰减值。水平精度衰减是对位置测量的水平分量的准确性的衡量。接入点定位单元120可标识与最小的水平精度衰减值相关联的位置测量。该流程在框316处继续。在框316处，与最小的测量误差相关联的位置测量被存储为接入点位置信息。例如，接入点定位单元120可将与最小的测量误差相关联的位置测量存储为接入点位置信息。在一个实现中，接入点定位单元120可将(在框314中所确定的)与最小的垂直精度衰减值相关联的位置测量的海拔分量(例如，位置测量的ζ坐标)指定为接入点116的海拔。接入点定位单元120可将(在框314中所确定的)与最小的水平精度衰减值相关联的位置测量的水平分量(例如，位置测量的X坐标和I坐标)指定为接入点116的水平位置。应当注意，与最小的垂直精度衰减值相关联的位置测量可以不同于与最小的水平精度衰减值相关联的位置测量。一旦确定了接入点116的海拔和水平位置，接入点定位单元120就可向用户导航设备102传送作为接入点位置信息的海拔和水平位置。另外，如以上所描述的，接入点定位单元120还可传送接入点压力(和温度)信息。应当注意，接入点定位单元120不需要每次接收到对接入点位置信息的请求时重复地执行参照流程300所描述的操作。接入点定位单元120可访问存储着的(在框316处所确定的)接入点位置信息，并且可向用户导航设备102、位置服务器(未示出)、和/或请求接入点位置信息的其他网络设备提供接入点位置信息。在一些实现中，如果接入点116被复位或重新启动，则接入点定位单元120可重新执行参照图3所描述的操作。该流程从框316结束。在框318处，从另一网络设备确定接入点位置信息。如果确定接入点116不具有确定接入点位置信息的能力(例如，如果接入点116不包括GPS接收机)，则流程从框304移至框318。在一个实现中，接入点定位单元120可响应于向接入点116附近的其他网络设备广播的位置请求而接收用户导航设备102的位置。在另一实现中，接入点定位单元120可在来自用户导航设备102的病毒式广播中接收用户导航设备102的位置。接入点116可将用户导航设备102的位置用作接入点位置信息。在另一实现中，接入点116可向远程位置服务器请求接入点位置信息。该流程从框318结束。图4和图5描绘了解说用于确定导航设备的位置和至目的地的选路指引的示例操作的流程图400。流程400在框402处开始。在框402处，在用户导航设备处从接入点接收对接入点位置信息和相应的压力信息的指示。例如，参照图1，用户导航设备102从接入点116接收接入点位置信息和接入点压力信息。在一个实现中，用户导航设备102响应于由用户导航设备102向接入点116传送的请求而接收接入点位置和压力信息。在另一实现中，用户导航设备102可在来自接入点116的周期性广播消息(例如，信标消息)中接收接入点位置和压力信息。在一个实现中，用户导航设备102 (例如，用户导航设备102的位置计算单元106)可向落在用户导航设备102的预定义范围内的所有接入点广播关于接入点位置和压力信息的请求消息。接收到该请求消息的接入点可确定并向用户导航设备102传送它们各自的接入点位置和压力信息。在另一实现中，用户导航设备102可检测落在用户导航设备102的预定义范围内的一个或多个接入点(例如，基于接收来自该一个或多个接入点的信标消息)。用户导航设备102可向该一个或多个检出接入点中的每个接入点传送特定的请求消息(例如，作为探测请求帧的一部分)。相应地，接收到请求消息的该一个或多个接入点可在响应消息中(例如，作为探测响应消息的一部分)向用户导航设备102传送它们各自的接入点位置和压力信息。该流程在框404处继续。在框404处，测量用户导航设备处的压力。例如，用户导航设备102的压力传感器104测量用户导航设备102处的压力。在一个实现中，位置计算单元106可在框402处接收到接入点位置和压力信息时启用压力传感器104。在另一实现中，位置计算单元106可触发压力传感器104以测量用户导航设备102处的压力。作为响应，压力传感器104可确定用户导航设备102处的压力。在一些实现中，压力传感器104可在预定义的测量历时内获得预定义数目的压力测量和/或由预定义的时间区间分隔开的预定义数目的压力测量。位置计算单元106可基于接收到预定义数目的压力测量来计算用户导航设备102处的平均压力。如以下将描述的，压力传感器104可连续地监视压力，记录新的压力值，以及在确定用户导航设备102处的压力变化时发起流程400中所描述的操作。接入点116与用户导航设备102之间的相对压力可被转换成精确的海拔差，该海拔差可随后被用于确定用户导航设备102的海拔，如以下将描述的。流程在框406处继续。在框406处，至少部分地基于接入点位置信息、接入点压力信息、和用户导航设备处的压力来计算用户导航设备的海拔。例如，位置计算单元106可计算用户导航设备102的海拔。因为周围环境温度会影响接入点压力信息，所以位置计算单元106还可接收确定接入点压力信息时的温度。换言之，接入点116处的温度传感器可记录接入点116处的温度并且可向用户导航设备102提供接入点116处的温度。接入点116处的压力、温度和海拔分别被认为是以帕斯卡表示的参考压力(Ρκ)、以卡尔文(K)表示的参考温度(Τκ)、和以米表示的参考海拔(hK)。基于参考压力、参考温度和参考海拔，位置计算单元106可将用户导航设备102处的压力(P)转换成用户导航设备102的海拔(h)，如式(I)中所描绘的。另外，在式I中，L表示温度递减率并具有-0.0065K/m的值，g0表示重力加速度常数并具有9.80665m/S2的值，M表示空气的摩尔质量并具有0.0289644kg/mol的值，以及R表示普适气体常数并具有 8.31432N-m/(mol-K)的值。
权利要求
1.一种用于室内环境中的位置估计的方法，所述方法包括: 在无线网络设备处经由通信网络从所述室内环境中的接入点接收参考海拔和与所述参考海拔相关联的参考压力；确定所述室内环境中所述无线网络设备处的压力；至少部分地基于所述无线网络设备处的所述压力、所述参考压力、和所述参考海拔来计算与所述室内环境中所述无线网络设备处的所述压力相关联的所述无线网络设备的海拔；以及至少部分基于所述无线网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述无线网络设备的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少部分地基于所述无线网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的所述位置信息来确定所述室内环境中所述无线网络设备的位置包括至少部分地基于所述无线网络设备的所述海拔和接收自所述接入点以及所述室内环境中一个或多个附加接入点的位置信息来确定所述无线网络设备的位置，其中所述通信网络包括至少所述无线网络设备、所述接入点以及所述一个或多个附加接入点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括: 基于所述无线网络设备的水平位置和所述无线网络设备的所述海拔来确定至目的地的选路指引，其中所述无线网络设备的所述位置对应于所述无线网络设备的所述水平位置和所述无线网络设备的所述海拔；以及在所述无线网络设备上呈现至所述目的地的所述选路指引。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括: 至少部分地基于所述无线网络设备的所述海拔和水平位置来标识与所述室内环境相关联的地图；以及在所述无线网络设备上呈现所标识的与所述室内环境相关联的所述地图。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括: 监视所述室内环境中所述无线网络设备处的所述压力；检测所述室内环境中所述无线网络设备处的压力变化；确定所述室内环境中所述无线网络设备处的新压力；以及计算与所述无线网络设备处的所述新压力相对应的所述室内环境中所述无线网络设备的新海拔。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括: 至少部分地基于所述无线网络设备的与所述新压力相对应的所述新海拔来更新至目的地的选路指引；至少部分地基于所述无线网络设备的所述新海拔来确定与所述室内环境相关联的地图是否可用；以及响应于至少部分地基于所述无线网络设备的所述新海拔确定与所述室内环境相关联的所述地图是可用的而在所述无线网络设备上呈现与所述无线网络设备的所述新海拔相关联的所述地图。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算与所述无线网络设备处的所述新压力相对应的所述室内环境中所述无线网络设备的所述新海拔还包括以下操作之一:响应于所述检测所述无线网络设备处的所述压力变化而向所述接入点传送对新的参考海拔和与所述新的参考海拔相对应的新的参考压力的请求；以及至少部分地基于所述无线网络设备处的所述新压力、所述新的参考压力、和所述新的参考海拔来计算所述无线网络设备的所述新海拔，并且至少部分地基于所述无线网络设备处的新压力、所述参考海拔、和所述参考压力来计算所述无线网络设备的所述新海拔。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少部分基于所述无线网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述无线网络设备的位置进一步包括: 基于接收自多个导航卫星的导航信号来确定多个位置测量；计算与所述多个位置测量中的每个位置测量相关联的测量误差；以及将所述多个位置测量中具有最小测量误差的第一位置测量标识为所述室内环境中所述无线网络设备的水平位置。
9.一种用于通信系统中的位置估计的方法，所述方法包括: 在所述通信系统的第一网络设备处从所述通信系统的第二网络设备接收对参考信息的请求以启用所述第二网络设备在室内环境中的定位；确定所述第一网络设备处的参考压力，其中所述参考信息包括所述参考压力；确定所述第一网络设备处的参考位置，其中所述参考信息包括所述参考位置；以及向所述第二无线网络设备提供所述第一网络设备处的所述参考压力和所述第一网络设备的所述参考位置以使所述第二网络设备能够确定与所述室内环境中所述第二网络设备相关联的位置。
10.如权利要求9所述的方`法，其特征在于，所述第一网络设备是接入点，并且其中所述确定所述第一网络设备的所述参考位置进一步包括:基于接收自多个导航卫星的导航信号来确定多个位置测量；计算与所述多个位置测量中的每个位置测量相关联的测量误差；标识所述多个位置测量中具有最小测量误差的第一位置测量；以及将所述多个位置测量中的所述第一位置测量存储为所述第一网络设备的所述参考位置。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备是与多个接入点通信的集中式位置服务器，并且其中所述从所述通信系统的所述第二网络设备接收对参考信息的所述请求进一步包括确定所述集中式位置服务器是否与所述多个接入点共处一地；并且其中所述向所述第二无线网络设备提供所述第一网络设备处的所述参考压力和所述第一网络设备处的所述参考位置进一步包括: 如果确定所述集中式位置服务器与所述多个接入点共处一地，则至少传送所述集中式位置服务器的海拔和所述集中式位置服务器处的压力；以及如果确定所述集中式位置服务器不与所述多个接入点共处一地，则至少传送从所述多个接入点中的第一接入点接收的、所述多个接入点中的所述第一接入点的海拔和所述多个接入点中的所述第一接入点处的压力。
12.一种通信网络设备，包括: 处理器；与所述处理器耦合的网络接口，所述网络接口能操作用于经由通信网络从室内环境中的接入点接收参考海拔和与所述参考海拔相关联的参考压力；压力感测单元，所述压力感测单元能操作用于确定所述室内环境中所述通信网络设备处的压力；以及位置计算单元，所述位置计算单元能操作用于: 至少部分地基于所述通信网络设备处的所述压力、所述参考压力、和所述参考海拔来计算与所述室内环境中所述通信网络设备处的所述压力相关联的所述通信网络设备的海拔；并且至少部分基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述通信网络设备的位置。
13.如权利要求12所述的通信网络设备，其特征在于，能操作用于至少部分地基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述通信网络设备的位置的所述位置计算单元包括能操作用于执行以下操作的位置计算单元: 至少部分地基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自所述接入点和所述室内环境中一个或多个附加接入点的位置信息来确定所述通信网络设备的所述位置，其中所述通信网络包括至少所述通信网络设备、所述接入点、和所述一个或多个附加接入点。
14.如权利要求12所述的通信网络设备，其特征在于:进一步包括选路单元，所述选路单元能操作用于: 基于所述通信网络设备的水平位置和所述通信网络设备的所述海拔来确定至目的地的选路指引，其中所述通信网络设备的所述位置对应于所述通信网络设备的所述水平位置和所述通信网络设备的所述海拔；并且在所述通信网络设备上呈现至所述目的地的所述选路指引。
15.如权利要求12所述的通信网络设备，其特征在于:进一步包括选路单元，所述选路单元能操作用于: 至少部分地基于所述通信网络设备的所述海拔和水平位置来标识与所述室内环境相关联的地图；以及在所述通信网络设备上呈现所标识的与所述室内环境相关联的所述地图。
16.如权利要求12所述的通信网络设备，其特征在于，进一步包括: 能操作用于执行以下操作的所述压力感测单元: 监视所述室内环境中所述通信网络设备处的所述压力；检测所述室内环境中所述通信网络设备处的压力变化；确定所述室内环境中所述通信网络设备处的新压力；以及能操作用于执行以下操作的所述位置计算单元: 计算与所述通信网络设备处的所述新压力相对应的所述室内环境中所述通信网络设备的新海拔。
17.如权利要求16所述的通信网络设备，其特征在于，能操作用于计算与所述通信网络设备处的所述新压力相对应的所述室内环境中所述通信网络设备的新海拔的所述位置计算单元进一步包括能操作用于执行以下操作之一的位置计算单元: 响应于所述压力感测单元检测到所述通信网络设备处的所述压力变化而向所述接入点传送对新的参考海拔和与所述新的参考海拔相对应的新的参考压力的请求；以及至少部分地基于所述通信网络设备处的所述新压力、所述新的参考压力、和所述新的参考海拔来计算所述通信网络设备的所述新海拔，并且至少部分地基于所述通信网络设备处的所述新压力、所述参考海拔、和所述参考压力来计算所述通信网络设备的所述新海拔。
18.—种或多种其中存储有指令的机器可读存储介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使这一个或多个处理器执行以下操作，包括: 确定与室内环境中的接入点相关联的参考海拔和参考压力，其中所述参考压力与关联于所述接入点的所述参考海拔相关联；确定所述室内环境中通信网络设备处的压力；至少部分地基于所述通信网络设备处的所述压力、所述参考压力、和所述参考海拔来计算与所述室内环境中所述通信网络设备处的所述压力相关联的所述通信网络设备的海拔；以及至少部分基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述通信网络设备的位置。
19.如权利要求18所述的机器可读存储介质，其特征在于，至少部分基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自至少所述接入点的位置信息来确定所述室内环境中所述通信网络设备的位置的所述操作包括: 至少部分基于所述通信网络设备的所述海拔和接收自所述接入点和所述室内环境中一个或多个附加接入点的位置信息来确定所述通信网络设备的所述位置。
20.如权利要求18所述的机器可读存储介质，其特征在于，所述操作进一步包括: 基于所述通信网络设备的水平位置和所述通信网络设备的所述海拔来确定至目的地的选路指引，其中所述通信网络设备的所述位置对应于所述通信网络设备的所述水平位置和所述通信网络设备的所述海拔；在所述通信网络设备上呈现至所述目的地的所述选路指引。
21.如权利要求18所述的机器可读存储介质，其特征在于，所述操作进一步包括: 至少部分地基于所述通信网络设备的所述海拔和水平位置来标识与所述室内环境相关联的地图；以及在所述通信网络设备上呈现所标识的与所述室内环境相关联的所述地图。
22.如权利要求18所述的机器可读存储介质，其特征在于，所述操作进一步包括: 监视所述室内环境中所述通信网络设备处的所述压力；检测所述室内环境中所述通信网络设备处的压力变化；确定所述室内环境中所述通信网络设备处的新压力；以及计算与所述通信网络设备处的所述新压力相对应的所述室内环境中所述通信网络设备的新海拔。
全文摘要
可在网络设备上实现压力传感器以使室内环境中的网络设备的垂直定位误差最小化。在网络设备处经由通信网络来接收与室内环境中的接入点相关联的参考海拔和参考压力。在室内环境中的网络设备处确定压力。至少部分地基于网络设备的压力、参考压力、和参考海拔来计算与室内环境中网络设备处的压力相关联的网络设备的海拔。至少部分地基于导航设备的海拔和接收自至少该接入点的位置信息来确定室内环境中网络设备的位置。
文档编号G01C21/00GK103189717SQ201180044336
公开日2013年7月3日申请日期2011年9月16日优先权日2010年9月17日
发明者S·范卡彻曼申请人:高通股份有限公司

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使用压力传感器的室内定位的制作方法