专利名称：稳健位置估计的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将来自不同源的位置估计相结合以提高该估计的稳健性的方法。 特别地，与由诸如全球卫星定位系统(GPS)的卫星定位系统提供这些位置估计的其中一个 的情况相关。
背景技术：
GPS是用于确定位置的极佳装置，且其使用在家用便携式产品中正变得日益普遍。 理论上，其可用性在地球表面上普遍存在；然而，在已建立GPS的区域，天空视野经常不佳， 以至于经常无法获得GPS信号。此外，来自高建筑物的反射可产生多路径的干扰，甚至在可 能明显地计算位置时引入误差。除了城市区域以外，在室内或在树叶下也典型地阻碍接收 GPS信号。以另一定位系统数据来补充GPS数据是已知的，以便于提高总可靠性。可使用基 于移动(蜂窝)电话基站信号的三角测量(triangulation)作为略微较不精确的临时定位 系统，来给该GPS系统提供额外的稳健性。开发这种类型的辅助GPS系统主要针对该GPS 接收器集成到移动通讯装置中的情形。该移动装置使用其通讯接口(例如GSM或GPRS)来 访问协助服务器，且该移动装置会发送基站信号的量值至该协助服务器。该协助服务器维 护基站位置的数据库，并利用这些基站位置使用该接收的量值来三角测量该移动装置的位 置。接着，将该位置估计发回至该装置。三角测量及数据库维护是运算性及内存密集型任 务，不可由该移动装置轻易执行。先前已提出提供位置信标数据库来作为定位系统。如果信标是WiFi (WLAN)访问 点(AP)，这样的数据库包括它们的MAC地址、AP的计算出的估计位置及可能地它们的功率 分布图(power profile)，即在该AP周围各个位置可被预期的信号强度。该数据库通常通 过执行所谓的“扫台(war-drive) ”而取得，在已知的位置收集AP瞄准的识别码，以及AP信 号强度与其它可能信号数据(例如都卜勒、错误率)的量值。AP瞄准的位置可由GPS系统 来判定。为了使用已检测到的AP的推理位置，在每个AP的位置可被用来协助定位之前，首 先必须收集足够的数据取样，以使得每个AP的位置可被推理出来。因此，与AP信号的检测 相关的小数据集合不能可靠地使用。利用AP的模型，可能也难以处理不相交的已检测信号 集合，然而这可能容易出现，例如当存在两块可见该AP的分离地方时。鉴于执行“扫台”会 详尽无遗地遍历感兴趣的区域的负担，通常贡献者间必需共享建立该数据库的责任，这些 贡献者典型地是私营个体爱好者。在这些情况下，该数据取样中朝着路线及位置最经常出 现严重偏差。这所谓的“干线偏差”会将系统不精确引入至该推理的AP位置中。更糟糕的 是，每个贡献者以用过的不同硬件来做出必要的信号量值，却没有校准或控制，导致该数据 中的未知波动。当使用者需要定位时，会使用该数据库。依据该先前技术找寻定位的程序典型地 如下
(i)以AP的信号强度及其它信号数据，来扫描可观测到的AP ；(ii)在该数据库中，询查关于这些AP的位置及可能的功率分布图的参考数据；且(iii)取得该估计的使用者位置。此方法需要大量的数据分析，及与中央服务器的连接，或在该移动装置上对该数 据库的本地复制。美国申请7397424公开了一种系统，其中通过单一装置来实施该数据库的填入及 使用。即，当GPS信号可得时，包括GPS接收器及无线扫描仪的装置会执行该“扫台”功能， 且当GPS不可得时，该装置会使用该收集的信息来执行基于信标的定位。

发明内容
依据本发明的一方面，提供了用于收集信息以补充可信的位置估计的改进方法， 该方法包括以下步骤接收第一信息，第一信息足以取得对第一位置的可信估计；接收指 示，该指示需要对在该第一位置附近的第二位置的补充估计；响应该指示，检测信息，该信 息包括在该第一位置附近可观测到的至少一地面无线源的识别码；并储存该检测到的信息 与该第一位置，由此对该第一位置的可信估计可随后被用来估计任何一个第二位置，从该 第二位置能观测到至少一无线源。这提供了一智能型方法，用于收集无线AP定位所必需的信标识别码资料。实质 上，本地无线源的量值(检测)可适应性地瞄向一些场合，在这些场合下，该信息可能是有 用的，而不用依靠一致、不加区分的取样。如果可能预测何时位置推理可能受阻碍，则智能 型地瞄准观测(或它们的密度)。这可通过使用信号损失的某些主要指示触发该观测来实 现。因此，可能需要对位置的补充估计的该“指示”是，在任一特定时间及地点对该环境取 样的可能有用的预测。换言之，该指示是，在某一环境中希望能增加稳健性的预测。通过较 好的聚焦该检测工作量，减小了电力消耗和不必要的或冗余的观测数目。如同实际情况，当 该方法在便携式/手持装置上实施时，会延长电池寿命。当需要时，无线AP定位仅需要较 小、更高效的数据库。此外，由于该观测数据库的填入是受智能型指示实时影响的，该产生 的数据库将固有地按该个体使用者的需求及使用模式来定制。作为相关的优点，干线偏差 的问题会转变为该使用者的优势在该观测中的任何偏差将接近该特定个体常去的地点。 依据该方法，该无线信标定位补充了对位置的可信估计。提供该可信估计的该方法可变化， 但典型地与利用该无线信标定位的可能解决方法相比将有相同的或较高的精确度。需注意 的是，该地面无线信标的检测精确地在该第一位置执行不是必需的。如果每一观测可与其 相对应所接收的第一信息相关联，且假定与基本相同的位置相对应，就足够了。基于该方法 的该假设是，相同集合的检测到的无线信标可见于该第一位置、该第二位置及信标识别码 被检测到的点。在满足此条件的程度上，由该信标定位系统所提供的该补充位置估计会是 精确的。该第一信息可以是卫星定位信号数据。这是可信定位方法的一个有益例子。当卫星信号可得时，卫星定位是高度精确且 自主(无需使用者输入)。它还补充经由地面无线源的定位，卫星定位在密集的城市环境较 不可靠，但是此类环境典型地显示出可作为信标使用的高密度的无线源。卫星定位可在便 携式导航装置中“实时”执行，其中卫星数据被处理以在其被接收时取得位置。然而，该方法同样可应用在“后面的捕捉及处理”(下文的“捕捉及处理”)情况下，其中卫星信号被储 存且仅在后来被处理来提取位置信息。在该捕捉及处理情况下，如上所述的该第一信息由 诸如中频(IF)数据取样的“原始”卫星信号数据取样构成。此数据及该检测的无线识别码 (或多个识别码)都是与该第一位置一起被储存。这些数据取样随后被处理以推理对该第 一位置的可信估计，接着对该第一位置的可信估计可用来估计附近的第二位置，且类似的 信标识别码集合已在第二位置处被检测。该第一信息可选择地由使用者手动地输入。使用者输入是可信位置信息的另一有益源。此输入可构成例如地理坐标或地址 (自此地址可获得坐标)。该指示可包括以下的至少一项启动用于接收卫星定位信号之一便携式装置或使 该装置停止作用；及检测到所接收的卫星定位信号的弱化、损失或恢复。就其本身而言，开启或关闭便携式导航装置(PND)可以是该使用者处在感兴趣或 重要地点的指示。当该主要的定位系统是卫星定位系统时，这些事件也将经常与卫星信号 的损失相关联例如，由于停在车库中或走进建筑物中。可因为上面任一原因需要，而执行 对位置的补充估计。类似地，接收卫星信号的弱化或其损失会指示，将需要另外的位置估 计。此弱化可根据运算位置估计的能力来量测，位置估计可以是基于该信号、信噪比、多路 径干扰的位准，或任一其它方法。反之，由于该使用者可重复或反转所考虑的该行程，且该 无线观测也是如此，所以经过一段不可得的时间后，如果再次接收到该卫星信号，则指示一 个有用地点以对该环境取样。该指示可包括用于接收卫星定位信号的便携式装置的移动特性。移动及移动模式为补充的定位信息提供该需要的有用预估。该移动信息可自任一 源取得，例如，在卫星定位的情况下，移动信息可因为位置估计的历史记录而取得，或可从 多普勒测量来取得。该移动指示可另外地由独立源比如一加速度计或振动传感器来提供。该指示可包括以下当中的一项检测到的该便携式装置的慢速；检测到的该便携 式装置的降速或停止；及检测到的该便携式装置的启动或加速；启动及停止可指示有用的停留点(waypoint)以及行程的起点及终点。慢速或减 速可指示进入人口密集的城市区域，在人口密集的城市区域内卫星定位信号可衰减。反之， 加速可指示离开拥挤的区域，后来可再进入该区域。在每种情况下，对附近的无线源检测可 能是审慎的，以支持在其它场合的补充的定位估计。该方法可还包括，在响应该指示的初始检测步骤之后抑制进一步的检测步骤。这防止了在该数据库中的多余数据，并且又进一步减少了电力消耗。一旦该环境 会因为响应特定刺激而被取样一次，因此重复该相同的测量是浪费的。例如，当失去卫星定 位信号或信号强度下降时，会指示对该环境进行一次取样，但是重复的观测是冗余的，且可 能增加与它们相关联的该最后成功的可信位置估计的无关。同样地，如果对一观测的该触 发是一便携式装置的慢移动或停止，额外的取样是无用的，因为相同集合的无线识别码将 可能重复。本指示可包括应用事件。应用事件，诸如照片的拍摄可指示可再次到访的重要位置，且在这些重要位置中， 可靠的及完整的位置估计是重要的。在这些情况下，触发无线信标取样确保了完全涵盖对使用者而言重要的地点。较详细地，这意味着，当该照片被拍摄时对该无线环境取样，且此 观测与该第一位置一起被储存。此储存的信息可仅使用无线观测来支持对位置的随后估 计，例如，如果在该区域中拍摄其它照片，就不再进行对位置的可信(如GPS)估计。该检测的信息可包括关于在该第一位置的环境的额外信息。该观测可不仅仅记录本地信标的识别码，还包括信号参数量值，诸如接收的信号 功率、到达方向或SNR。依据本发明的另一方面，提供一种便携式导航设备，适于执行如权利要求1至10 中任一项所述的所有步骤，该设备包括接收器装置，用于接收第一信息，该第一信息足以 取得对第一位置的可信估计；接收器装置，用于接收一指示，该指示需要对该第一位置附近 的第二位置进行补充估计；检测装置，用于检测信息，该信息包括在该第一位置附近可观测 到的至少一地面无线源的该识别码；及一存储器，用于储存与该第一位置相关的该检测到 的信息。


现在将参考附图举例描述本发明，其中图1是跟据本发明的实施例的装置的方块图；图2是示出跟据本发明的实施例的收集信息的方法的流程图；图3是示出跟据另一实施例的收集信息的方法的流程图。
具体实施例方式结合GPS及基于信标定位的现有技术方法依靠专用的“扫台”概念，该概念中，个 体周游于感兴趣的区域，来收集所有可见WiFi访问点的观测，并将它们与量测的GPS位置 相关联。目前发明人已认识到的是，尽管此方法适于填入大的、共享的数据库，及适用于清 楚地估计AP位置，但是它不适于单一独立的使用者。相反地，对于需要在用GPS及WiFi (当 GPS不可得时)的位置估计之间动态地切换的便携式装置，最好能智能型地瞄向WiFi AP资 料的收集。这就是说，只有当WiFi观测可能在后面使用时，才采用它们。由于消除了冗余 及不必要的AP观测，所以可节省电力及存储器的消耗，且也按使用模式及该给定使用者的 活动来定制该数据库。利用规则的定期取样制度，减少电力消耗的唯一方式是降低取样的 频率；但是这降低了该定位系统的总体精确度及稳健性。在目前的该系统中，来自适应性触 发观测的位置估计质量将会比来自稀疏取样的定期观测的位置估计质量来得高。发明者还认识到的是，存在为典型PND易于可得的一些相关提示，该提示代表将 AP观测加入至该数据库何时是有用的。图1示出跟据一实施例的用于稳健位置估计的系统。为了清晰地阐述，该系统将 假设其与实时GPS定位相关来予以描述；然而，这不排除将该系统作为捕捉和处理系统实 施的可能性。该系统包括WiFi定位器装置10，该WiFi定位器装置10意图扩充现存的GPS接 收器20和导航应用30。即，在现有构型中，GPS接收器20将直接连接至该导航应用30。 在该例子中，在这两者间的通讯是经由NMEA(美国国家海洋电子协会，National Marine Electronics Association,NMEA0183)接口来完成的。该WiFi定位器装置10被设计成接收来自该GPS接收器20的输入，并经由这些各个装置的现存的NMEA接口来将增进的位置 数据输出至该导航应用10。WiFi调制解调器40也连接至该WiFi定位器装置10。该调制解调器40可与在该 装置附近的WiFi (WLAN)访问点通讯。特别地，它可询问(主动地或被动地)AP，以确定每个 AP的该识别码(典型地用MAC地址给定)。由于每个个体的MAC地址是唯一的，在任一给 定瞬间可见的AP的集合可用来推理该WiFi定位器装置的位置。此推理的精确度根本上受 每个AP的该发射范围以及AP集合的该实体布局来支配。然而，该推理也决定于交互参照 AP识别码与位置的信息的可得性，或决定于AP识别码与位置相关联的信息的可得性。此信 息由该装置以动态的方式来收集。该WiFi定位器10包括处理器50及存储器60。该处理器接收来自该WiFi调制解 调器40和该GPS接收器20的数据。在此使用实时GPS实施的例子中，自该GPS接收器20 所接收的该数据包括诸如地理坐标的位置信息。还可包括附加的信息，提供诸如该GPS接 收器20的状态及位置估计中预测到的误差。由该GPS接收器所提供的该位置信息包括主 要的可信位置估计。该GPS位置将被用作自其可推理其它估计的参考(使用WiFi定位)。该处理器自该WiFi调制解调器40接收WiFi AP的观测。这些观测包括由该调制 解调器40检测到的邻近无线AP的MAC地址列表。该调制解调器40可藉由主动或被动的 扫描来生成此列表。在主动扫描中，AP受该调制解调器40的查询询问。在被动扫描中，该 调制解调器仅记录广播AP识别码信息。由该WiFi定位器10中的该处理器50来明显地启 动(请求)扫描。该WiFi调制解调器40通过等待直到扫描是由该处理器50明显地触发 而不是执行持续的定期扫描，来节省电力。由于触发的扫描被智能地选择以与其对个体使 用者而言最有利的情况相对应，该存储器60的容量亦被较高效地使用。即，响应随后可能 需要WiFi位置估计的指示，扫描被该处理器50请求。此指示可自几个源取得，下面将较详 细的描述。该处理器50将该接收的位置信息及观测储存在该存储器60中。该存储器可包括 少到只储存先前的一次观测和位置的简单缓冲器。另外，它可储存所记录的位置及观测的 较长历史记录。该处理器50使用GPS位置估计值和WiFi AP观测值的历史储存记录，来改进提供 至导航应用30的位置估计值。通过基于GPS与WiFi的结合信息的估计，该WiFi定位器10 可提供比仅使用其中任一项可得的位置信息更稳健和/或更快。例如，如果该GPS接收器 20不能提供位置估计，而该WiFi调制解调器虽如此却提供观测，那么该处理器可将该目前 观测与储存的观测相比较。如果该比较显示的是，AP的类似集合为可见的，则该处理器50 将该储存的位置信息(与该储存的AP观测相对应)提供给该导航应用30作为位置估计。可选择地，该存储器的内容可上传至共享装置70。这允许其它装置或使用者利用 由该装置所收集的位置与观测的集合。这将特别地有益于在同一使用者拥有多个装置的情 况下，各个装置所储存的信息对该使用者而言将是同等相关的，且可如同由该装置所收集 一样由各个装置使用。如果该信息在使用者中共享，则与该数据相关的该个体可能减少；然 而，例如，在个人收集的数据在数据库中可用之前，当第一次拜访新的位置时，拥有另一使 用者的该共享的数据比一点都没有要好。对拥有多个位置感知装置的使用者而言，另一可 能性将是将所有的装置链接至单一 WiFi定位器。即，多个导航应用30可被共有的WiFi定
7位器10所致能。图2示出跟据本发明的第一实施例的方法的流程图。与前面一样，此图将依据实 时GPS的实施来描述。在步骤100，获得可信(即GPS)的信号数据A。该信号数据包括从 GPS卫星所接收的信号，且该信号数据足以计算位置。该卫星信号数据在位置A接收。在步骤110，接收在位置A附近可能需要二次位置估计的指示。此需求可由于各种 原因出现例如，由于GPS信号预计不可得，和/或由于此位置对该使用者而言特别重要。此指示可同样地推理自一些源。观测值的一个有用指示是该卫星位置量值本身的 质量或可能性。因此，在一例子中，该指示可能是对衰退GPS接收的直接量测，指示不久将 不可能运算定位。例如，当经由GPS定位不再可能进行位置测量时，该使用者被假定已从良 好的信号环境移动至不佳的信号环境(例如步行经过室内门口)。对检测的AP识别码的取 样观测将提供与该门口附近的环境有关的信息。同样地，当该GPS定位的质量不佳时，观测 可能是有用的。在此情况下，该使用者处在边缘条件，且可能的是该环境将更糟，因此在此 阶段收集的所有信息可能是有用的。另一方面，若GPS定位在一段不可得的时间后变得可 能时，则会触发观测。如果该使用者反转它们的路径或确实再一次进行该行程，那么得储存 有用的边界情况。在那种情况下，关于该环境的现有知识将协助预测该可能的定位测量。在另一情况下，该指示可能从该PND本身的启动或停止作用来推理。为了在随后 的重新启动后辨识该环境及进而可能的位置，在该PND(或其位置功能)的电力下降程序中 的阶段可对该信号环境取样。由于相同的原因，当在该装置或位置功能上切换时，可触发取 样。检测到的该PND的移动方式也可提供有价值的信息源。由于由GPS或其它装置 (例如加速计)的定位的测量而能够检测到移动。在一示范方法中，如果该装置被认为已 停止移动，则观测可被取样。这是为了收集该环境的个别取样(spot sample)，预期可能向 附近困难(例如室内)的环境移动。当该装置保持静止时，进一步的取样只可以以较长间 隔(而非持续地或频繁地)采集，以防该环境变化。如果该装置例如以步行速度缓慢移动， 也可采集取样观测。在此情况下，同样，可合理地预计该使用者可能移动至困难(室内)环 境，或正向停车场或车库驶去。如果以高速行驶，则可减少取样频率；在这些状况下，GPS的 可见性可能良好，并且未必需要关于该环境的进一步信息。由于相反的原因，自静止位置启 动(加速)是有用的指示该使用者可能刚刚从具有极小或没有GPS接收的环境出现。这 些指示中的每个指示的共同因素是，它们标记“边界”情况，即GPS接收可能不久之后就变 得不可靠，或是在未来旅程中变得不可靠。其它指针将暗示的是，该目前位置对该使用者而言特别重要。某些应用活动将取 决于位置，且也可指示已发生感兴趣的事件。拍摄照片为好例子，且会指示该使用者对目前 环境感兴趣。同样地，特定使用者的请求可能是该触发器。该使用者可手动地请求观测，以 标记行程中的路点、喜欢的餐馆或一些其它陆标。这样的手动取样允许该环境随意与感兴 趣的使用者事件相关联。在步骤120，为响应该指示，获得对附近WiFi信标(AP)的观测。不是必需在收 到该卫星信号数据的精确时间或位置处执行此观测；然而，该接收或观测必需相差无几， 以使得合理相信观测到的WiFi识别码与从卫星信号的实际接收位置(位置A)所观测到 的识别码相同。在实际中，这将意味着，如果WiFi信标的该观测与卫星信号的接收不是同步的，那么后者会足够频繁地发生，使得仍可能建立有意义的通讯。这可视该使用者装置 的预期动态而定。如果该应用是交通工具定位，GPS信号的接收较徒步应用(pedestrain application)可能需要相对频繁，以在所涉及的较高速度下运作。当然，即便小心设计，该 方法的本质是致使存在GPS定位不可能应用于该指示被接收的位置的场合。的确，如果在 GPS信号的接收100与该触发指示的接收110之间已存在延迟，这很有可能。尽管如此，但 是，基于提供一些参考信息比没有好，记录观测并将其与该(暂时地)最近的GPS定位相关 联将是有用的。该观测的结果是AP识别码的集合。在步骤130，该识别码的集合与该相对应GPS 定位的位置(位置A) —起被储存在存储器60中。在该存储器中的该累积数据包括数据库， 该数据库基于无线AP可见性而用来支持随后的位置估计。即，当该GPS信号不可得时，该 PND可再一次检测该无线环境，且这次将观测到的AP与该累积数据库中的入口相比较。该 新的观测与储存在该数据库中的观测之间的类似性(依据可见AP的该等集合间的通用性) 暗示的是，该使用者处在该先前到访的位置或接近该位置。值得注意的是，在该捕捉和处理情况下，在该观测被输入(储存)至该数据库中 时，该明显定位可能不可得。在此情况下，AP识别码的该集合可通过卷标(诸如“未知1”) 与该位置相关联。接着，与同一卷标相关的IF信号数据取样可被储存，以使得当它们后来 被处理以提取明显的地理坐标时，这些坐标可与该相对应的储存观测相关联。在依据第二实施例的方法中，上面描述的方法的步骤是再排序的。这在图3中说 明，并表示观测与在该观测后(而非在该观测前)所需要的可信位置估计相关的情况。因 此，在图3中，该第一步骤110是该指示的接收以检测该无线环境并将观测储存在该数据库 中。在步骤120，响应该指示而执行该检测。此后，在步骤100，获得针对位置的该可信(参 考)估计的相关联的第一信息。如在上面的该第一示范实施例中，该最后步骤130包括储 存与该可信位置信息关联的该观测结果。此步骤序列适于行程开始的情况，例如，在已获得 第一 GPS定位之前的情况。对本领域技术人员而言，很明显地，该方法中在步骤顺序上的其它变动是可能的。 在此方面上的一个限制是，实施检测无线AP识别码的该步骤120会响应(及之后进而)该 指示的接受而如此执行。另一明显的实际限制是，直到该观测(识别码)被感应之后，才能 进行该观测(识别码)的储存。如上所指出的，GPS定位仅是这种藉此可建构该AP位置数据库的可信估计的例 子。然而，任一可得的位置信息源可能是有效的可信估计。的确，如果不可得较多可靠的信 息，则可使用仅基于WiFi AP瞄准的估计位置(即是，位置估计利用先前储存的观测)。事 实上，这将利用自以前的估计计算出的“可信”的参考位置，而产生估计“链”，这些以前的估 计总是将导致精确度降低及该链变长。然而，可允许产生观测数据，并与在其他方面不可能 判定的位置相关联。这就增加了该数据库的涵盖范围。在许多情况下，这将是可接受的，且 肯定比完全无能力估计位置较佳。例如，使用者可能在汽车行程后到达其目的地并进入建 筑物。该PND正当其失去GPS定位时，检测无线访问点X。后来，该使用者较深地移动进入 该建筑物，在其内，该PND除了观测到AP-X以外，还观测到AP-Y。该装置能够在首次遇到 AP-X的地方估计它的位置，并能够使用该最后成功的GPS定位(自该停车场)来取得此估 计。与此估计相关联的该观测X+Y被储存。再后来，AP-X的视野消失，但AP-Y仍旧可见。尽管从来没有与AP-Y相关联的正确的位置定位(即是，GPS位置)，但该装置仍可使用该储 存的先前位置估计(当AP-Y与AP-X都可见时取得的)作为二次估计的基础。该估计可能 比该最初估计(即，在该停车场中直接地与该GPS定位相关联的估计)的精确度较低，但仍 将该使用者放置在同一街道地址上。因此增加了总的空间涵盖范围。可信位置信息的一个有利的可选择源是，使用手动输入的位置作为该可信的位置 数据。此类手动输入可采用各种形式。例如，使用者可键入地址或邮政编码；这接着可与 地理信息系统(GIS)数据库一起使用来取得位置坐标。该使用者也可将它们的位置以其最 简单的形式图示地在地图上指示，这可能涉及向该PND确认该位置还没有自该最后可得的 定位位置改变。尽管通常避免了要求使用者输入，以最小化该使用者的负担，但是在GPS不 可得的许多情况下，例如，当在行程出发之前在停车场停车或在建筑物内暂停时，键入邮政 编码或在地图上点击将导致一点不方便。当出现手动输入位置时，这本身可作为指示来检 测无线AP信息，因为该位置极有可能超出GPS的涵盖范围，且该使用者也显然对其感兴趣。 因此，观测应该与此时的该手动地输入位置相关联地被储存。可选择地，观测的触发(及其进入到取样数据库)随后可能是抑制进一步的观测。 此额外的步骤会认清，如果响应该同一刺激(即，该触发指示)而检测该环境的重复取样， 将又显得多余。例如，一旦已做出观测，如果该装置被知晓为是静止的，则采用另一 WiFi瞄 准将具有有限的价值。上面描述的方法可被用来在下面的示范方案中获得优势使用者在他的家中打开个人导航装置(PND)。该系统对该环境取样(响应启动)， 对附近的无线AP做出观测，并启动该GPS接收器。该使用者驱车至新的目的地(该系统依 靠GPS导航)。他成功地到达并停车。该系统在该使用者关闭该PND之前，又对该环境取样 (对已停止作响应)。进一步的取样可能受该电力关闭命令触发，或此额外的取样可能由于 最近已作了独立的观测而受抑制。在该约会的尾声，下起雨来。该使用者在室内开启PND，以找寻路线回家。没有GPS 信号可得。该PND根据进一步的AP观测辨识该环境(与该PND最后被关闭时仍一样)，并 将他置于他所停车的地方。他计划他的行程为，停在公路下游的咖啡厅、上车并出发。该 GPS需要信号，并帮助他完成他到咖啡厅的行程。他走进去，该系统在其内拾取另一 AP的新 的WiFi信号(该观测随着该GPS信号的衰退已被触发)。他的位置仍显示在该PND上，尽 管该GPS信号已失去，但是该系统现在使用刚发现的WiFi信号。一杯咖啡后，他计算出他 的回家路线，并接着驱车回家，一旦他安全地在该高速公路上就关闭该PND。第二天，他再次进入家中在他的车库内的车上，准备去他的下一个约会。他打开 他的PND。由于GPS定位还不可得，该系统对该环境取样以判定位置，该系统辨识家的位置 (且不是他先前在高速公路上所完成的该地方)，并将该坐标提供给该导航系统，立即准备 计划当天的路线。此示范方案显示了目前该方法的优势。该使用者已收集少量的但与AP观测及已 知位置高度相关的数据。这接着当条件使的必要时可用来扩充该GPS定位系统。因为该储 存的信息与该使用者的活动相关，因此该信息质量比针对一般调查的数据库的信息质量较 高。此外，所有的信息都是最新的(即目前的)且立即可用。当观测最有价值或最可能需 要时收集观测。此外，这样智慧的取样也可消除或至少减少不必要的观测的次数，以降低电力消耗并帮助延长电池寿命。如上所强调，本发明的特征在于对先前填入的或共享的数据库缺少依赖。然而，尽 管如此，但为了其它使用者的利益，可能上传储存的数据给这样的共享数据库。也可自这样 的共享服务下载数据，以扩充由单个PND本身所作的观测。然而，优先于一般共享的数据， 使用该单独收集的数据是有利的，因为由该使用者自己的装置所收集的观测可能与他们的 通常的导航需要及习惯活动相关。实质上，该自我获得的数据是按给定使用者来个性化。当 数据被上传至共享服务时，该数据可被标记为与该使用者相对应，以保护隐私且允许该数 据后来先于其它数据(由陌生人提交)被优先安排(当该提交使用者再使用时)。先前的例子都聚焦在本发明的实时GPS应用上。然而，如已所指出的，这些想法在 捕捉和处理情况下是同等相关的。为了完整性，现在将描述对图1的该装置的修改，以使其 能够适于该捕捉及处理情况。在该捕捉及处理制度中，图1的WiFi定位器10变成智能型 的记录器。此装置是可操作的以接收并储存GPS卫星广播的信号取样。为响应触发的扫描 请求，也取样并储存在WiFi节点附近的观测。该输入的数据可接着提供给另一装置(包 括，但不局限于个人计算机)供处理。该GPS接收器20包括GPS射频(RF)前端。它执行 为捕捉该原始卫星信号的数字表示所必需的滤波、下混合至中频(IF)及取样(模拟数字转 换)的功能。该简化的GPS接收器将未必使用该NMEA接口进行通讯。确切地，更有可能集 成至该WiFi定位器装置10中。该WiFi调制解调器40检测/询问附近的访问点，以至少 判定他们的识别码，如以前一样。这些观测及IF数据取样被储存在存储器60中，供随后的 处理。IF数据及观测可能直接地彼此互相关联，或可能仅仅以时戳来储存以使得通讯可在 后面被判定。在适当的时间，该储存的信息被传输至负责完成该处理的该装置(在图1的 该例子中，该导航应用30)。作为替代，该离线处理可在该记录器/定位器10中执行，但是 在方便的时间，例如只在输入已停止时才处理，以随着时间的流逝而使该装置的该电力消 耗正常化。在任何情况下，在实时实施例的状况下，所执行的该处理与上面描述的相同。另 一优势是，捕捉和处理系统并不局限于作因果的推理。即，该观测与形成位置估计的基础的 信号数据或位置信息可来自时间上的任一点，即在感兴趣的该事件/观测之前及之后。上面描述的实施例的特定执行方式可以进行许多变型。例如，观测可比仅记录本 地无线AP的识别码涉及对该环境的较详细的取样。其它参数，诸如信号强度、到达方向及 时间延迟都可被量测。与移动相关的信息也可是有用的，例如速度及时间或距离及方向信 息可结合至方位推算(dead-reckoning)导航中。这允许(成功的)位置估计预算将来(或 过去)。在目前的状况下，这可用来较精确地估计已作WiFi观测的位置(在它们不与GPS 信号数据收集同步的情况下)，与该触发观测在时间上最近的一点所捕捉的信号数据可提 供可向前或向后预测的起始点，如有必要使用移动数据来精确估计在该观测时间的位置。自然地，本发明的范围并不排外地局限于无线LAN(WiFi)AP。其它地面无线电发射 机也可履行相同的功能。例如，可观测到模拟和数字广播无线电及电视传输，如同来自蜂窝 式(移动)电话基站的信号一样。在每种情况下，发射机的该识别码可用来推理在不同时 间和地点的观测之间的连接。不是绝对地需要信标被固定地面发射机(尽管如果它们是的 话，处理及推理可能较直接)。例如，蓝牙无线电装置可以是该观测到的无线源。尽管许多 蓝牙装置是便携式的，但是在较局限的程度上推理将仍是可能的。例如，一套蓝牙移动装置 可持续地在家庭环境中被观测到，并且分离的第二套蓝牙移动装置可持续地在工作环境被观测到。以对量值较长的历史储存及较先进的算法，将可能以增加的确定性来推理哪些源 是最可靠的或推理特定的指示。如上指出，本发明的实施例依赖运算类似性或无线源的不同观测间的“重迭”的方 法，来建立关联并推测用于估计位置的参考位置。在这些方法当中，估计参考位置的较先进 的方法结合了无线源的多个观测以得出位置估计，所以该方法将趋于较精确。一些示意性 例子如下(i)从以前已记录的所有目前已观测到的信号的储存位置中，找寻平均位置。艮口， 为了估计目前位置，自存储器检索多个与目前观测相同的观测；接着，通过简单的空间平均 值，结合与那些多个观测相关联的该位置信息来估计目前的位置。(ii)选择也储存在本地数据库(即，存储器)中的目前观测到的最强的检测信号 (无线源的)；接着，依照无论什么情况下该数据库报告此已被观测到的检测信号的该最强 实例，来估计该位置。此预测基于单一的一对观测及位置估计信息；然而此对信息是基于相 对的信号强度而被智能型地选择出的。存在两种基本假设，第一，该最强观测的信号与该最 近的源相对应，第二，该信号的最强记录的实例与该源的位置最精确地相对应。(iii)可搜寻该本地数据库(存储器)，以找寻与该最近取样相对应的该位置，且 在该位置处已观测到相同或类似的环境(即，检测源的集合)。此方法在假设较近的信息比 较旧的观测较相关的情况下运作。检测的源的两集合的“类似性”与该集合差或对称差相比，可包括该集合的交集的 大小(严格地说，该基数)的分析。即，寻找匹配，其具有与目前观测相同的大量源，而几乎 没有额外的或缺失的源。使用对本领域技术人员而言很明显的集合论，会存在多种多样可 能的方式来定义该类似性。可选地，可检测并考虑移动信号源(诸如在列车上的WiFi节点)。例如，可能与移 动特征相关联的检测到的信号可通过检测它们在许多不同“位置”的出现来识别；通过检测 在一些检测到的信号上的高位准的都卜勒效应；或通过使该基站宣告它被安装在移动平台 上。此类信号用于找寻静止位置时可被忽视，或用来考虑该使用者正连同该信号源移动的 假设情况。值得注意的是，尽管目前该发明已参考GPS卫星定位来予以描述，但是同样地可 应用到诸如伽利略及GL0NASS的其它全球导航卫星系统(GNSS)。对本领域技术人员而言，其它各种修改将是明显的。
1权利要求
1.一种用于收集信息以补充对位置可信的估计的方法，该方法包括以下步骤 接收第一信息，该第一信息足以取得对第一位置的可信估计；接收指示，该指示需要对在该第一位置附近的第二位置的补充估计； 响应该指示，检测信息，该信息包括在该第一位置附近可观测到的至少一地面无线源 的识别码；并且储存该检测到的信息以及该第一位置，由此对该第一位置的该可信估计随后被用来估 计任何一个所述第二位置，从所述第二位置能观测到至少一个无线源。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一信息包括卫星定位信号数据。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述卫星定位信号数据包括中频信号的数据取样。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一信息由使用者手动地输入。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述指示包括以下至少一项 启动用于接收卫星定位信号的便携式装置或使该便携式装置停止作用；并且 检测接收的卫星定位信号的弱化、损失或恢复。
6.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述指示包括用于接收卫星定位信号的便携 式装置的移动特性。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述指示包括以下至少一项 检测到的所述便携式装置的慢速；检测到的所述便携式装置的减速或停止；及 检测到的所述便携式装置的启动或加速。
8.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其中该方法还包括，在响应该指示的初始检 测步骤后抑制进一步的检测步骤。
9.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述指示包括应用事件。
10.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述检测到的信息包括关于所述第一位置 的环境的额外信息。
11.一种计算机程序，包括计算机程序代码模块，在该程序在计算机上运行时，该模块适于执行如前述任一权利 要求所述的所有步骤。
12.如权利要求11所述的计算机程序，其中，该计算机程序被包括在计算机可读取媒 介上。
13.—种适于执行如权利要求1至10中任一项所述的所有步骤的便携式导航设备，该 设备包括用于接收第一信息的接收装置，该第一信息足以取得对第一位置的可信估计； 用于接收指示的接收装置，该指示需要对在该第一位置附近的第二位置的补充估计； 检测装置，该检测装置用于检测信息，该信息包括在该第一位置附近可观测到的至少 一个地面无线源的识别码；及存储器，该存储器用于储存与该第一位置相关的该检测到的信息。
全文摘要
一种用于收集信息以补充对位置的可信估计的方法。该方法包括以下步骤接收第一信息，该第一信息足以取得对第一位置的可信估计；接收指示，该指示需要对在该第一位置附近的第二位置的补充估计；响应该指示，检测包括在该第一位置附近可观测到的至少一地面无线源的该识别码的信息；并储存该检测到的信息以及该第一位置。该方法使得对该第一位置的可信估计可随后用来估计任何第二位置，从第二位置可以观测到至少一无线源。
文档编号G01S19/48GK102112891SQ200980130534
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月5日 优先权日2008年8月6日
发明者C·马歇尔 申请人:U布洛克斯股份公司