改进的三边测量处理

1.一种具有位置确定能力的设备，包括：
用于在移动计算设备处从多个对等设备接收Wi-Fi数据的装置；
用于确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离的装置；
用于基于所确定的距离对所述多个对等设备进行排序的装置；以及
用于使用对等设备的排序后列表的子集来确定所述移动计算设备的位置的装置，其中，当所述移动计算设备是静止的时，所述确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离包括减小当所述移动计算设备是非静止时的距离计算的可靠性。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
用于确定所述多个对等设备中的每个的扇区位置的装置；以及
用于进一步基于每个设备的扇区位置对所述多个对等设备进行排序的装置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所接收的Wi-Fi数据包括Wi-Fi信标帧。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述移动计算设备是非静止的时，确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离是基于对在采样周期上的距离计算取平均。
5.一种用于确定移动设备的位置的方法，包括：
在移动计算设备处从多个对等设备接收Wi-Fi数据；
确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离；
基于所确定的距离对所述多个对等设备进行排序；以及
使用对等设备的排序后列表的子集来确定所述移动计算设备的位置
其中，当所述移动计算设备是静止的时，所述确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离包括减小当所述移动计算设备是非静止时的距离计算的可靠性。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：
确定所述多个对等设备中的每个的扇区位置；以及
进一步基于每个设备的扇区位置对所述多个对等设备进行排序。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所接收的Wi-Fi数据包括Wi-Fi信标帧。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述移动计算设备是非静止的时，确定从所述移动计算设备到所述多个对等设备中的每个的距离是基于对在采样周期内的距离计算取平均。
9.一种具有位置确定能力的设备，包括：
用于接收针对移动计算设备的位置数据的装置，所述位置数据至少部分根据从多个其他设备接收的Wi-Fi数据来确定；
用于如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离小于第一距离值，则存储所述位置数据的装置；
用于如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，则存储具有第一减小的可靠性权重的位置数据的装置；以及用于如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第二距离值，则存储具有第二减小的可靠性权重的位置数据的装置。
10.根据权利要求9所述的设备，进一步包括：
用于确定所述移动计算设备是非静止的装置；
用于确定针对所述移动计算设备的方向矢量的装置；
用于如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，并且所接收的位置数据朝向所确定的方向矢量，则存储所述位置数据的装置；以及
用于如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，并且所接收的位置数据未朝向所确定的方向矢量，则存储具有所述第二减小的可靠性权重的位置数据的装置。
11.根据权利要求10所述的设备，其中确定所述移动计算设备的所述方向矢量是至少部分基于从加速度计和罗盘中的至少一个接收的传感器数据。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二减小的可靠性权重是零。
13.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二距离值是所述第一距离值的倍数。
14.一种用于跟踪移动计算设备的位置数据的方法，包括：
接收针对所述移动计算设备的位置数据，所述位置数据至少部分根据从多个其他设备接收的Wi-Fi数据来确定；
如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离小于第一距离值，则存储所述位置数据；
如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，则存储具有第一减小的可靠性权重的位置数据；以及如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第二距离值，则存储具有第二减小的可靠性权重的位置数据。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
确定所述移动计算设备是非静止的；
确定针对所述移动计算设备的方向矢量；
如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，并且所接收的位置数据朝向所确定的方向矢量，则存储所述位置数据；以及
如果在所接收的位置数据和所述移动计算设备的位置之间的距离大于所述第一距离值并且小于第二距离值，并且所接收的位置数据未朝向所确定的方向矢量，则存储具有所述第二减小的可靠性权重的位置数据。
16.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述移动计算设备的所述方向矢量是至少部分基于从加速度计和罗盘中的至少一个接收的传感器数据。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二减小的可靠性权重是零。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二距离值是所述第一距离值的倍数。

改进的三边测量处理\n技术领域\n[0001] 本发明的实施例总地涉及计算设备并且更特别地涉及通过三边测量进行的移动计算设备位置识别过程。\n背景技术\n[0002] 在几何学中，三边测量（经常替代地称为三角测量）是通过使用圆、球体或三角形的几何形状测量距离来确定空间点的绝对位置或相对位置的过程。位置确定过程，例如全球定位卫星（GPS）服务通常使用某种形式的三边测量。\n[0003] 对于Wi-Fi（例如通过802.11-2012-用于信息技术的IEEE标准——在系统局域网和城域网之间的电信和信息交换所定义的），站（STA）是包含IEEE802.11-一致性介质访问控制（MAC）和到无线介质（WM）的物理层（PHY）接口的任何设备。\n[0004] 三边测量还可用于室内基于位置的服务，其中静止或移动设备用作能够接收来自多个对等设备（PD）的Wi-Fi信标帧的STA，例如Wi-Fi接入点、膝上型电脑、移动计算设备、信标和/或固定设备。PD用作在三边测量过程中的参考点，其中使用无线信号强度测量和无线传播模型（例如自由空间路径损耗模型或两径模型）来计算在STA和PD之间的距离。\n[0005] STA移动和信号强度的变化可能引起在三边测量中的不精确。\n附图说明\n[0006] 以下描述包括对附图的讨论，附图具有通过本发明的实施例的实施方式的示例的方式给出的图示。应当通过示例的方式而不是通过限制的方式来理解附图。如本文使用的，对一个或多个“实施例”的引用应当被理解为描述包括在本发明的至少一个实施方式中的特定特征、结构或特性。因此，出现在本文中的例如“在一个实施例中”或“在替代的实施例中”之类的短语描述本发明的各个实施例和实施方式，并且不一定都指代同一实施例。然而，它们也不一定相互排斥。\n[0007] 图1是围绕用于利用本发明的实施例的Wi-Fi站的对等设备的图示。\n[0008] 图2A和图2B是围绕用于利用本发明的实施例的Wi-Fi站的对等设备的图示。\n[0009] 图3是由本发明的实施例利用的Wi-Fi站的所计算的轮询位置的图示。\n[0010] 图4是针对由本发明的实施例利用的在运动中的Wi-Fi站所计算的轮询位置的图示。\n[0011] 图5A和5B是根据本发明的实施例的用于改进的三边测量的过程的流程图。\n[0012] 图6是并入本发明的实施例的设备的框图。\n[0013] 接下来是对某些细节和实施方式的描述，包括对可描绘下文描述的一些或所有实施例的附图的描述，以及讨论其他可能的实施例或本文所给出的创造性概念的实施方式。\n下面提供本发明的实施例的概述，接着是参考附图的更详细描述。\n具体实施方式\n[0014] 在此描述了通过三边测量进行的增强的移动计算设备位置识别过程的装置、系统和方法的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而本领域技术人员将认识到可以在没有一个或多个具体细节的情况下或在利用其他方法、部件、材料等的情况下来实践本文描述的技术。在其他实例中，熟知的结构、材料或操作未详细示出或描述以避免使某一些方面模糊。\n[0015] 三边测量（通常替代地称为三角测量）描述了利用几何形状（例如圆、球体或三角形）来确定设备的绝对或相对位置的过程。三边测量可以用于基于位置的服务，其中静止或移动设备用作能够接收来自多个对等设备（PD）的Wi-Fi信标帧的站（STA）。例如，三边测量可包含确定在三个圆上的相交点——其中圆的半径是在其位置正被确定的STA和PD之间的距离。\n[0016] 本发明的实施例解决了如何通过对用于获得移动计算设备的位置的PD的物理放置和次优选择来影响三边测量过程。如下文描述的，本发明的实施例描述了用于选择相对于另外的PD距离STA最近的PD的过程，因为接收信号强度指示器（RSSI）测量是更可靠的——即，所述“最近PD”提供了更精确的距离测量，同时提高了找到更多交叉点的可能性。\n本发明的实施例进一步描述了选择PD的物理散布帮助增大交叉点的数量同时帮助区别/分辨STA在“x”（经度）和“y”（纬度）方向二者中的位置。当PD被放置在同一方向平面（例如在一些办公室环境中发现的那样）时可能影响三边测量——这是由于影响三边测量的方法和精度的RSSI测量中的变化（即误差）。\n[0017] 图1是围绕用于利用本发明的实施例的Wi-Fi站的对等设备的图示。图1图示了由各个PD围绕的STA 102。在该示例中，PD 112和114是房间/出口信标，PD 122和124是无线接入点，以及PD 132和134是膝上型/移动计算设备。该配置仅是示例，并且并不意在限制或限定可围绕利用本发明的实施例的STA的PD的类型。\n[0018] 图1图示了根据本发明的实施例的用于通过将PD指派到多个加权桶来选择用于三边测量的PD的过程的结果。每个桶取决于多少交叉点或PD被确定为用于三边测量，可具有变化的深度。在该实施例中，所述桶是两个PD深（并且因此被替代地称为对）；其它实施例可利用每桶更多的PD。\n[0019] 在该实施例中，STA 102被示为从PD 112、114、122、124、132和134接收Wi-Fi数据。\n每个PD的“效用”在该示例中要通过距离来确定。因此，PD 112和114被示为具有“最高”效用的PD，而PD 132和134被示为具有“最低”效用“的PD。\n[0020] 在一些实施例中，PD的效用基于它们到STA（例如STA 102）的距离并且无论STA是否是移动的。附近的PD具有更高的效用并且更远的PD具有更低的效用。可取决于STA的移动来如下测量效用：\n[0021] 瞬时距离（ID）——如果ST是非静止的，距离可以是在上一采样周期上测量的，并且该距离可以是该周期的所有测量的平均；\n[0022] 平均静止距离（ASD）——这可被描述为在STA是静止的周期上测量的平均距离。\n[0023] 替代地，所述采样周期可以是受限的，或者可使用加权的衰减平均，其中较旧的测量相比于新测量具有低加权。\n[0024] PD效用被示为基于U=1/D的计算，其中D是取决于STA移动的ID或ASD。可使用用于指派效用的其他公式（例如指数公式等）。\n[0025] 可通过监视在设备中包括的加速度计来确定STA的运动或步态。当确定距离时，可使用样本的中值作为滤波器来去除在采样周期时间上的尖峰和伪测量（可使用更复杂的滤波器）。\n[0026] 图2A和图2B是围绕用于利用本发明的实施例的Wi-Fi站的对等设备的图示。图2A图示了根据本发明的实施例的用于通过将PD指派到多个加权的桶来选择用于三边测量的PD的过程的结果。在该实施例中，假定PD能够公告或提供它们的静态或检测的大地测量学/相对位置，该位置信息用于（例如除了上文参考图1描述的过程之外）确保对提供最佳“物理散布”和最近距离的PD的选择——即所述PD被指派用于三边测量计算过程的较高权重。\n[0027] 图2A图示了两个扇区散布。在一个实施例中，创建了具有它们相应的效用（例如如上文参考图1讨论的基于距离的效用）的所有PD的列表。来自该列表的具有最高效用的初始PD被选择——在该示例中为PD 216。在STA 202周围创建两个虚拟扇区（被示为S1和S2），每个扇区为180度（即覆盖在STA 202周围的360度空间）。选择来自S1的PD（即PD 216），并且还选择来自S2的具有下一最高效用的另一PD（即PD 212）。然后选择来自S1或S2的具有下一最高效用的第三PD（即S2的PD 222）。该组PD——212、216和222用于形成用于三边测量过程的桶。\n[0028] 上述过程可重复以填充减小的可靠性权重的附加桶（即PD 214、218和220可被分组在一起用于附加的三边测量过程）。\n[0029] 当所述PD被指派到它们的相应桶时，本发明的实施例可计算针对每个桶的多个交叉点以获得三边测量的位置并且取针对每个桶的平均位置。给定指派给个体桶的权重，然后可组合针对每个桶的每个三边测量的位置。\n[0030] 这样的方法的优点是在初始桶（在该示例中为PD 212、216和222）可以被高加权的同时，考虑到RSSI测量的性质，有可能不是所有用于三边测量的圆都重叠（具有相交点）。因此，本发明的实施例能够使用来自第二较低加权的桶的结果来细化所计算的STA 202的位置。这些过程的示例等式是：\n[0031] Tri(Bn) = 平均（相交点（Bn中的对等物）\n[0032] STA_位置 = w1Tri(B1) + w2Tri(B2) + … + wnTri(Bn)。\n[0033] 上述等式中使用的相应权重可以例如被预先指派。这些可被视为从根据初始桶确定的位置的偏移或校正。\n[0034] 作为替代方案，考虑缺乏交叉点的情况，对于本发明的实施例，还有可能随机地将最高加权的桶混合到新的桶中并且尝试针对具有较低置信度的当前采样周期再次进行三边测量。\n[0035] 图2B图示了根据本发明的实施例的用于通过将PD指派到多个加权的桶来选择用于三边测量的PD的过程的结果。在该实施例中，假定PD能够公告或提供它们的静态或检测的大地测量学/相对位置，该位置信息被利用（例如，除了上文参考图1描述的过程之外）以确保选择提供最佳“物理散布”和最近距离的PD——即，所述PD被指派用于三边测量计算过程的较高权重。\n[0036] 图2B图示了三个扇区散布。在一个实施例中，创建了具有它们相应的效用（例如如上文参考图1描述的基于距离的效用）的所有PD的列表。来自该列表的具有最高效用的初始PD被选择——在该示例中为PD 266。在STA 252周围创建三个虚拟扇区（被示为S1、S2和S3），每个扇区为120度（即覆盖在STA 252周围的360度空间）。在该实施例中，扇区S1被示为要选择的，其中PD 266在其中点处。\n[0037] 选择来自S1的PD（即PD 266），并且还选择来自S2和S3的具有下一最高效用的其他PD（即分别是PD 272和262）。该组PD——266、276和262用于形成用于三边测量过程的桶。\n[0038] 上述过程可重复以填充减小的可靠性权重的附加桶（即PD 264、268和270可被分组在一起用于附加的三边测量过程）。\n[0039] 即使利用了上述PD选择过程，与STA的得到的无线三边测量位置相比其真实位置相关联的误差可能持续存在。这样的误差可能由环境中的无线室内多路信号传播、障碍和噪声引起。三边测量过程可提供每秒多个位置测量；然而，平均的测量误差可能从1米变化到10米或更多。这可能导致最终确定的位置的显著随机振荡并且还提供差的用户体验。此外，现有的三边测量过程并不对结果进行滤波，并未计及用户感知（在一段时间上）并且并未计及携带移动计算设备的人的物理移动（例如他们走路有多快，他们是否仍然站立，他们正在什么方向移动，地图显示被多频繁地刷新等）。\n[0040] 本发明的实施例通过改进总体精度和性能同时考虑设备的移动（例如方向和速度）和用户感知（例如限制振荡和地图更新间隔）来增强三边测量过程。多个水平的抑制可被应用，其并入了设备的真实物理移动同时还计及地图更新周期以整理一段时间上的测量。\n[0041] 可从监视被包括的加速度计来获得客户端设备的移动——有可能测量持有设备的人是静止还是步行，并且甚至有可能测量他们的步态是快还是慢。此外，设备本身可能已被放置在平表面上。给定先前位置测量，可从与得到的运动矢量的估计结合的磁力计来获得设备的方向。\n[0042] 本发明的实施例可以被描述为定义围绕执行三边测量的客户端设备的两个假设水平（例如同心环）——即“内环”和“外环”。每个环的半径可基于技术的限制和设备的速度来确定。\n[0043] 图3是针对由本发明的实施例利用的Wi-Fi站所计算的轮询位置的图示。图3图示了移动计算设备STA 302和计算的轮询位置312、314、316、318、320和322。如下文所述，轮询位置312和316（被示为在环352内）被存储为更可靠的所计算的位置，而轮询位置320和318（被示为在环352外但在环354内）被存储具有降低的可靠性的值。轮询位置314和322（被示为在环352和354二者之外）可被存储具有更降低的可靠性的值，或被忽视。\n[0044] 为了解释的目的，以下变量可被定义为：\n[0045] 采样周期T = 在地图更新之间的时间。为了达到高水平的精度，本发明的实施例假定在运动期间每秒具有多个样本。\n[0046] P = 当前轮询位置（x1, y1）\n[0047] W = 与当前轮询（P）相关联的权重\n[0048] L = 先前计算的位置\n[0049] V = 速度（基于加速度计估计）\n[0050] Ri = 内环半径，基于技术精度限制+速度调节\n[0051] Ro = 外环半径，基于内环的倍数（例如三倍的Ri）。\n[0052] 下面是可如何计算环尺寸的示例：假定设备STA 302的10m精度限制、三的技术乘数、V乘以三的速度调节，和每轮询周期1m的移动速度：\n[0053] Ri = 10m+(1m x 3)；并且\n[0054] Ro = (10m+(1m x 3)) x 3。\n[0055] 因此环352（为上述示例）被计算为13m，而环354被计算为39m。\n[0056] 假定设备是静止的（即速度为零），本发明的实施例可进一步减小针对每个轮询周期的环尺寸，因为设备的位置开始稳定（在过程对位置进行平均之前的首先轮询可被视为较不可信的）。为此，本发明的实施例可调节L的权重（即更不信任它），并且逐步减小针对每个轮询的环尺寸，直到我们达到零为止。例如，如果我们选择将环尺寸减小1/10，则在10个轮询之后，利用零的速度乘数。\n[0057] 一旦环尺寸已被确定，如果当前轮询（P）在外环354之外——例如轮询位置314和\n322，则可以将其分类为异常值并且为其给出最低的权重。如果当前轮询在内环352和外环\n354之间——例如轮询位置318和320，则其可被包括在具有减小的权重的新距离计算中，因为其比针对未移动的设备所预期的更远。如果当前轮询在内环352之内——例如轮询位置\n312和316，则其可被包括在具有为1的权重的新距离计算中。\n[0058] 因此，用于静止设备的可靠性权重的计算可被表示为：\n[0059] 如果（距离(P, L)>= Ro），则与P相关联的权重被设定为零：(W = 0)；\n[0060] 如果（Ro>距离（P, L）>= Ri），则与P相关联的权重（W）是减小可靠性的权重（即预定的被抑制的值），例如.25：(W = .25)；\n[0061] 如果（距离（P, L）