使用接入點(diǎn)信息來(lái)解決位置不明確性的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用接入點(diǎn)信息來(lái)解決位置不明確性的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種定位方法，其包括從可由移動(dòng)平臺(tái)觀察到的多個(gè)GPS衛(wèi)星獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的全球定位系統(tǒng)位置數(shù)據(jù)。獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值。所述方法還包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線位置數(shù)據(jù)。基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的修正位置。
【專利說(shuō)明】
使用接入點(diǎn)信息來(lái)解決位置不明確性的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及移動(dòng)平臺(tái)。本技術(shù)領(lǐng)域更具體地涉及在不明確性存在的情 況下修正這種移動(dòng)平臺(tái)的位置數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)已經(jīng)看到的是，并入了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能(例如，WiFi)和全球定位系統(tǒng)(GPS)功 能的移動(dòng)平臺(tái)的使用已經(jīng)增多。這樣的移動(dòng)平臺(tái)包括，例如，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備（比如膝上型計(jì) 算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能電話等)和運(yùn)輸系統(tǒng)(比如汽車、公共汽車、摩托車、火車、海洋船舶、 航空器、旋翼飛行器及類似物）。
[0003] 在大多數(shù)情況下，當(dāng)前的GPS系統(tǒng)能夠迅速地提供高度精確的定位數(shù)據(jù)。然而，在 非最佳條件下，GPS系統(tǒng)可能會(huì)提供不明確的數(shù)據(jù)一一例如，當(dāng)移動(dòng)平臺(tái)處在其可能無(wú)法觀 察到最佳數(shù)量的GPS衛(wèi)星的位置中的情況下，比如峽谷、隧道、停車庫(kù)等。
[0004] 因此，期望提供用于在GPS定位數(shù)據(jù)不明確的情況下，確定移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于它的環(huán) 境的位置的更加穩(wěn)健的系統(tǒng)和方法。結(jié)合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域和【背景技術(shù)】，本發(fā)明額外 期望的特征和特性根據(jù)隨后的【具體實(shí)施方式】和所附權(quán)利要求將變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定位方法包括從可由移動(dòng)平臺(tái)觀察到的多個(gè)GPS衛(wèi)星獲取與所 述移動(dòng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的GPS位置數(shù)據(jù)。接收與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú) 線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值(例如，經(jīng)由渡越時(shí)間測(cè)量值）。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地 聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線位置數(shù)據(jù)。所述移 動(dòng)平臺(tái)的修正位置基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值、和所述GPS位置數(shù)據(jù)被確 定。
[0006] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于移動(dòng)平臺(tái)的定位模塊包括處理器和存儲(chǔ)器。所述存儲(chǔ)器配 置成存儲(chǔ)軟件指令，當(dāng)由所述處理器執(zhí)行時(shí)，所述軟件指令使所述處理器執(zhí)行:獲取與所述 移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值;通過(guò)網(wǎng) 絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線位置 數(shù)據(jù)；以及基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值、和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述 移動(dòng)平臺(tái)的修正位置。
[0007] 本發(fā)明還包括下述技術(shù)方案： 1. 一種定位方法，其包括： 從可由移動(dòng)平臺(tái)觀察到的多個(gè)GPS衛(wèi)星獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的GPS位置數(shù)據(jù)； 獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距 離測(cè)量值； 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián) 的無(wú)線位置數(shù)據(jù)；以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平 臺(tái)的修正位置。
[0008] 2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，獲取所述無(wú)線距離測(cè)量值包括:使用由所述無(wú)線 接入點(diǎn)提供的WiFi渡越時(shí)間測(cè)量信息來(lái)確定從所述移動(dòng)平臺(tái)到所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)中的 每一個(gè)的距離。
[0009] 3.根據(jù)方案1所述的方法，其中，當(dāng)可由所述移動(dòng)平臺(tái)觀察到的所述多個(gè)GPS衛(wèi)星 少于4個(gè)GPS衛(wèi)星時(shí)，確定所述修正位置。
[0010] 4.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)是汽車。
[0011] 5.根據(jù)方案1所述的方法，其包括:基于所述移動(dòng)平臺(tái)的偏航速率和移速來(lái)確定 所述修正位置。
[0012] 6.根據(jù)方案5所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè) 量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的修正的前進(jìn)方向和速度。
[0013] 7.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述修正位置基于預(yù)測(cè)位置和與所述預(yù)測(cè)位置 相關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)分布。
[0014] 8. -種用于移動(dòng)平臺(tái)的定位模塊，所述定位模塊包括： 處理器； 存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)軟件指令，當(dāng)由所述處理器執(zhí)行時(shí)，所述軟件指令使所述處理器 執(zhí)行： 獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距 離測(cè)量值； 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián) 的無(wú)線位置數(shù)據(jù)；以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的 修正位置。
[0015] 9.根據(jù)方案8所述的定位模塊，其中，使用由所述無(wú)線接入點(diǎn)提供的WiFi渡越時(shí) 間測(cè)量信息來(lái)確定從所述移動(dòng)平臺(tái)到所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)中的每一個(gè)的距離。
[0016] 10.根據(jù)方案8所述的定位模塊，其中，基于可由所述移動(dòng)設(shè)備觀察到的GPS衛(wèi)星 的數(shù)量來(lái)確定所述修正位置。
[0017] 11.根據(jù)方案8所述的定位模塊，其中，所述定位模塊配置成集成在運(yùn)輸系統(tǒng)中。
[0018] 12.根據(jù)方案8所述的定位模塊，其中，所述軟件指令進(jìn)一步使所述處理器基于所 述移動(dòng)平臺(tái)的偏航速率和移速來(lái)確定所述修正位置。
[0019] 13.根據(jù)方案12所述的定位模塊，其中，所述軟件指令進(jìn)一步使所述處理器基于 所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的修正 的前進(jìn)方向和速度。
[0020] 14.根據(jù)方案8所述的定位模塊，其中，所述修正位置基于預(yù)測(cè)位置和與所述預(yù)測(cè) 位置相關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)分布。
[0021] 15. -種車輛，其包括： 網(wǎng)絡(luò)接口，其通信地聯(lián)接到遠(yuǎn)離所述車輛的服務(wù)器，所述服務(wù)器配置成提供與所述車 輛通信的多個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線位置數(shù)據(jù);和 定位模塊，其配置成： 獲取與所述車輛和與所述車輛通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值； 從所述服務(wù)器接收所述無(wú)線位置數(shù)據(jù);以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述車輛的修正 位置。
[0022] 16.根據(jù)方案15所述的車輛，其中，使用由所述無(wú)線接入點(diǎn)提供的WiFi渡越時(shí)間 測(cè)量信息來(lái)確定所述無(wú)線距離測(cè)量值。
[0023] 17.根據(jù)方案15所述的車輛，其中，當(dāng)可由所述車輛觀察到的所述多個(gè)GPS衛(wèi)星少 于4個(gè)GPS衛(wèi)星時(shí)，確定所述修正位置。
[0024] 18.根據(jù)方案15所述的車輛，其中，所述修正位置基于所述車輛的偏航速率和移 速。
[0025] 19.根據(jù)方案15所述的車輛，其中，所述定位模塊配置成基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、 所述無(wú)線距離測(cè)量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述車輛的修正前進(jìn)方向和速度。
[0026] 20.根據(jù)方案15所述的車輛，其中，所述修正位置基于預(yù)測(cè)位置和與所述預(yù)測(cè)位置 相關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)分布。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 下文中將結(jié)合下述附圖來(lái)描述示例性實(shí)施例，其中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的 兀件，并且其中： 圖1是根據(jù)各種實(shí)施例的定位系統(tǒng)的概念框圖； 圖2是根據(jù)各種實(shí)施例的定位模塊的概念框圖； 圖3是描繪了根據(jù)各種實(shí)施例的定位方法的流程圖；以及 圖4是描繪了根據(jù)各種實(shí)施例的位置預(yù)測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 在此描述的主題總體上涉及使用可獲得的關(guān)于在移動(dòng)平臺(tái)附近的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的位 置(比如WiFi接入點(diǎn)）的信息，修正或以其他方式減少GPS位置數(shù)據(jù)的不明確性(例如，在GPS 衛(wèi)星覆蓋度不是最佳的情況下）的系統(tǒng)和方法。如在此所使用的那樣，術(shù)語(yǔ)"移動(dòng)平臺(tái)"包括 移動(dòng)計(jì)算設(shè)備（比如膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能電話等)和運(yùn)輸系統(tǒng)（比如汽車、公共 汽車、摩托車、火車、海洋船舶、航空器、旋翼飛行器及類似物）。與各個(gè)接入點(diǎn)位置相關(guān)的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)器上(例如，在"云"中），并在必要時(shí)被移動(dòng)平臺(tái)請(qǐng)求和接收。然后，與已 知接入點(diǎn)AP的（一個(gè)或多個(gè))位置相關(guān)的信息與所述GPS位置數(shù)據(jù)"融合"以達(dá)到對(duì)位置的更 加精確的估計(jì)。
[0029] 下述【具體實(shí)施方式】本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且其目的不在于限制應(yīng)用和使用。 另外，也沒(méi)有打算通過(guò)在前述技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或者下述【具體實(shí)施方式】中所提 出的任何明確的或暗示的理論來(lái)限制本發(fā)明。如在此使用的那樣，術(shù)語(yǔ)"模塊"指的是專用 集成電路(AS IC )、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的(共享的、專用的或成組的） 處理器和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或提供所描述功能的其他適合的部件。
[0030] 在本文中，可以以功能和/或邏輯框部件和各種處理步驟的形式來(lái)描述本公開(kāi)的 實(shí)施例。應(yīng)理解的是，這樣的框部件可以通過(guò)被配置成執(zhí)行指定功能的任何數(shù)量的硬件、軟 件和/或固件部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，本公開(kāi)的實(shí)施例可以采用各種集成電路部件，例如，存儲(chǔ)器 元件、數(shù)字信號(hào)處理元件、邏輯元件、查找表或類似物，所述各種集成電路部件可以在一個(gè) 或多個(gè)微處理器或其他控制設(shè)備的控制下實(shí)現(xiàn)各種功能。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解 的是，本公開(kāi)的實(shí)施例可以結(jié)合任何數(shù)量的移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)施，并且在此所描述的移動(dòng)平臺(tái) 僅僅是本公開(kāi)的一個(gè)示例實(shí)施例。
[0031] 為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，與信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)信號(hào)、控制、以及系統(tǒng)（以及系統(tǒng)的單獨(dú)操 作部件）的其它功能方面相關(guān)的常規(guī)技術(shù)可能未在此詳細(xì)描述。另外，在包含在本文中的各 個(gè)附圖中示出的連接線意在表示各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理聯(lián)接。應(yīng)該指 出的是，許多替代或額外的功能關(guān)系或物理連接可以存在于本公開(kāi)的實(shí)施例中。
[0032] 參照?qǐng)D1，定位系統(tǒng)100總體上包括與一個(gè)或多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)("AP"）141和142通信 (例如，處在所述一個(gè)或多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的范圍內(nèi)）的移動(dòng)平臺(tái)160。這樣的移動(dòng)平臺(tái)160包 括，例如，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備（比如膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能電話等)和運(yùn)輸系統(tǒng)（比如汽 車、公共汽車、摩托車、火車、海洋船舶、航空器、旋翼飛行器和類似物）。虛線151和152分別 指示了從移動(dòng)平臺(tái)160到AP 141和142的間距或"距離"。移動(dòng)平臺(tái)160還能夠與一個(gè)或多個(gè) 定位衛(wèi)星(例如，GPS衛(wèi)星）101、102、和103通信，并且使用一個(gè)或多個(gè)定位衛(wèi)星101、102、和 103來(lái)確定其相對(duì)于環(huán)境110的位置。虛線111、112和113分別指示了移動(dòng)平臺(tái)160到GPS衛(wèi)星 101、102、和103的間距(或"距離"）。移動(dòng)平臺(tái)160還被配置成通過(guò)網(wǎng)絡(luò)190與后端服務(wù)器(或 簡(jiǎn)稱為"服務(wù)器"）192進(jìn)行通信。
[0033]如在下面更加詳細(xì)描述的那樣，服務(wù)器192包括配置成存儲(chǔ)與AP 141和142相關(guān)聯(lián) 的位置數(shù)據(jù)195的數(shù)據(jù)庫(kù)194。該數(shù)據(jù)可采取各種形式，但是在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)包括AP (通過(guò)每個(gè)AP的唯一 MAC地址索引）和在適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系（例如，ECEF坐標(biāo)系）中這些AP的地理 位置的列表。也就是說(shuō)，在先驗(yàn)精確度且在精確度的一定可接受的范圍內(nèi)，服務(wù)器192知道 AP 141和142在環(huán)境110內(nèi)的位置。使用該數(shù)據(jù)，并結(jié)合其他可獲得的信息，移動(dòng)平臺(tái)160內(nèi) 的定位融合模塊(或簡(jiǎn)稱為"模塊"）170配置成：當(dāng)從衛(wèi)星101、102和103獲得的位置數(shù)據(jù)不 明確時(shí)（例如，當(dāng)可由移動(dòng)平臺(tái)160觀察到的這樣的衛(wèi)星少于4個(gè)時(shí)），確定移動(dòng)平臺(tái)170的 "修正"位置。數(shù)據(jù)195可以以各種的方式來(lái)填充。例如，基于當(dāng)多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)經(jīng)過(guò)AP 141和 142并與其相互作用時(shí)與來(lái)自那些移動(dòng)平臺(tái)160的距離數(shù)據(jù)同時(shí)被接收的GPS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)195 可以隨時(shí)間自適應(yīng)地填充和改善。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)195可以是來(lái)自多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)160的"眾 包"數(shù)據(jù)。
[0034]無(wú)線接入點(diǎn)141和142可以實(shí)施為任何形式的網(wǎng)絡(luò)部件，所述網(wǎng)絡(luò)部件配置成提供 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，AP 141和142實(shí)施為符合IEEE802.il家族標(biāo)準(zhǔn)（例如， "WiFi"）的接入點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線接入點(diǎn)141和142實(shí)施為通常所謂的"下一代"WiFi AP，其包括如在IEEE802.11V標(biāo)準(zhǔn)中所提出的那樣使用渡越時(shí)間（time-of-f light)技術(shù)確 定距離測(cè)量值的能力。也就是說(shuō)，移動(dòng)平臺(tái)160配置成基于信號(hào)在移動(dòng)平臺(tái)160與AP 141和 142之間"回波"往復(fù)所需的時(shí)間來(lái)確定距離151和152。
[0035] 通常，GPS衛(wèi)星101-103廣播微波信號(hào)，其允許在地球表面上或附近(在環(huán)境110中） 的GPS接收器(例如，移動(dòng)平臺(tái)160)確定其位置以及同步時(shí)間值。GPS信號(hào)，如本領(lǐng)域中已知 的那樣，通常包括用來(lái)測(cè)量到各個(gè)衛(wèi)星（101-103)的間距（111-113)的距離信號(hào)，以及各種 導(dǎo)航消息。所述導(dǎo)航消息包括，例如，星歷數(shù)據(jù)（用來(lái)計(jì)算每個(gè)衛(wèi)星101-103在軌道中的位 置）以及關(guān)于整個(gè)衛(wèi)星星座的時(shí)間和狀態(tài)的信息，即，"歷書"。通常，這樣的信息在此被共同 稱為"GPS位置數(shù)據(jù)"。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了相對(duì)于地心地固（ECEF)坐標(biāo)系的GPS位置數(shù) 據(jù)，如在本領(lǐng)域中已知的那樣。
[0036]盡管圖1圖示了 3個(gè)衛(wèi)星101-103,但是將理解的是，基于條件情況，移動(dòng)平臺(tái)160可 以觀察到更多或者更少數(shù)量的這樣的衛(wèi)星。雖然通常希望在任何時(shí)候都可以觀察到至少四 個(gè)GPS衛(wèi)星（以提供適合精度的位置數(shù)據(jù)），但是在城市、峽谷環(huán)境和類似環(huán)境的情況下，常 常是僅可觀察到兩個(gè)或三個(gè)衛(wèi)星。在這種條件下，如上面所提及的那樣，從衛(wèi)星101-103獲 得的位置數(shù)據(jù)可能是不明確的。但是，在這種情況下，在移動(dòng)平臺(tái)160的范圍內(nèi)可能有許多 AP (例如，在鄰域內(nèi)具有密集的接入點(diǎn)）。
[0037] 現(xiàn)在參照?qǐng)D2并且結(jié)合圖1，將描述根據(jù)示例性實(shí)施例的定位模塊170的更加詳細(xì) 的框圖?？傮w上，模塊170包括處理器202(例如，微處理器、微控制器等）、存儲(chǔ)器部件204(例 如，RAM、R0M等）、以及存儲(chǔ)部件206(例如，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、常規(guī)硬盤驅(qū)動(dòng)器，或類似物）。 處理器202配置成執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部件204中的軟件指令，以提供在本文中描述的功能。 通常，模塊170總體上配置成基于各種輸入來(lái)生成"修正的"（例如，更加精確的）位置數(shù)據(jù) 215〇
[0038] 在例示的實(shí)施例中，模塊170接收:對(duì)應(yīng)于例如偽距數(shù)據(jù)、多普勒數(shù)據(jù)、載波相位信 息的GPS位置數(shù)據(jù)211;和從衛(wèi)星101-103獲得的星歷數(shù)據(jù)。模塊170接收對(duì)應(yīng)于移動(dòng)平臺(tái)160 的各種動(dòng)態(tài)特性(例如，速度、偏航速率(或偏航角速度)等)的數(shù)據(jù)210，所述移動(dòng)平臺(tái)160的 各種動(dòng)態(tài)特性可以由慣性測(cè)量單元(IMU)(未示出）或集成在移動(dòng)平臺(tái)160中的類似物確定。 數(shù)據(jù)210還可以包括來(lái)自提供了例如視頻、激光雷達(dá)、雷達(dá)的各種額外傳感器設(shè)備的信號(hào)， 以及包括與移動(dòng)平臺(tái)160相關(guān)聯(lián)的超聲波信號(hào)。
[0039]模塊170還接收表征AP 141和142在環(huán)境110內(nèi)的位置的無(wú)線位置數(shù)據(jù)(例如，存儲(chǔ) 在服務(wù)器192上的數(shù)據(jù)195)。最后，模塊170接收相應(yīng)地對(duì)應(yīng)于從移動(dòng)平臺(tái)160到AP 141和 142的距離151和152的距離數(shù)據(jù)(例如，經(jīng)由渡越時(shí)間回波技術(shù)確定的距離數(shù)據(jù)）。
[0040]因此，在已經(jīng)給出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的定位系統(tǒng)100和定位融合模塊170的概述的 情況下，圖3是描繪了根據(jù)各種實(shí)施例的定位方法300的流程圖，并且在不喪失一般性的情 況下，將結(jié)合在圖1和圖2中示出的實(shí)施例來(lái)描述圖3。
[0041 ] 首先，在302處，模塊170從可由移動(dòng)平臺(tái)160觀察到的GPS衛(wèi)星101-103獲取與移動(dòng) 平臺(tái)160相關(guān)聯(lián)的GPS位置數(shù)據(jù)211。這可以周期地執(zhí)行，或僅在可由移動(dòng)平臺(tái)觀察到的多個(gè) GPS衛(wèi)星少于預(yù)定數(shù)量(例如，4個(gè))的GPS衛(wèi)星時(shí)執(zhí)行。
[0042]接著，在304處，模塊170獲取(例如，經(jīng)由渡越時(shí)間測(cè)量值)與移動(dòng)平臺(tái)160和與移 動(dòng)平臺(tái)160通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)（例如，14U142)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值213。就這 點(diǎn)而言，移動(dòng)平臺(tái)160與AP 141、142"通信"意味著該通信(例如，信標(biāo)信號(hào)的接收、關(guān)聯(lián)過(guò)程 的開(kāi)始)足以允許測(cè)量距離151和152。移動(dòng)平臺(tái)160不需要與AP 141、142嚴(yán)格地相關(guān)聯(lián)。根 據(jù)各種實(shí)施例，無(wú)線距離測(cè)量值（比如無(wú)線距離測(cè)量值213)經(jīng)由如下所述的、在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A 和B(其可能分別地對(duì)應(yīng)于，例如，移動(dòng)平臺(tái)160和無(wú)線接入點(diǎn)141)之間往復(fù)通信的渡越時(shí)間 測(cè)量值來(lái)確定:令t0表示節(jié)點(diǎn)A發(fā)送包（即，數(shù)據(jù)包，如本領(lǐng)域中已知的那樣)到節(jié)點(diǎn)B的時(shí)間 (在節(jié)點(diǎn)A處測(cè)量），令tl表示節(jié)點(diǎn)B接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)A的所述包的時(shí)間（在節(jié)點(diǎn)B處測(cè)量），令 t2表示節(jié)點(diǎn)B發(fā)送所述包到節(jié)點(diǎn)A的時(shí)間（在節(jié)點(diǎn)B處測(cè)量），并令t3表示節(jié)點(diǎn)A接收到來(lái)自節(jié) 點(diǎn)B的所述包的時(shí)間（在節(jié)點(diǎn)A處測(cè)量）。然后渡越飛行被計(jì)算為:所述包的整個(gè)往返行程時(shí) 間（t3-t0 )減去節(jié)點(diǎn)B接收到和發(fā)送所述包之間的時(shí)間間隔（t2-t 1)的差值的一半。也就是 說(shuō)，渡越時(shí)間=((t3-t0)- (t2-tl) )/2。
[0043]接下來(lái)，在306處，移動(dòng)平臺(tái)160從服務(wù)器192接收與無(wú)線接入點(diǎn)141和142相關(guān)聯(lián)的 無(wú)線位置數(shù)據(jù)212。該數(shù)據(jù)可以采取各種形式，但是在一個(gè)實(shí)施例中該數(shù)據(jù)包括AP(通過(guò)每 個(gè)AP的唯一 MAC地址索引）和這些AP在適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系（例如，ECEF坐標(biāo)系沖的地理位置的列 表。數(shù)據(jù)213的接收可以是模塊170基于由移動(dòng)平臺(tái)160確定的MAC地址向服務(wù)器192查詢AP 141和142的坐標(biāo)的結(jié)果(數(shù)據(jù)195的子集）。數(shù)據(jù)195可被存儲(chǔ)為任何方便的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且 可以包括各種其它信息，比如與在編隊(duì)構(gòu)成中的AP位置相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)測(cè)量(例如，置信區(qū)間 和協(xié)方差矩陣）?？梢允褂萌魏芜m合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)無(wú)線位置數(shù)據(jù)212。 [0044] 數(shù)據(jù)195可以以各種方式來(lái)填充。例如，基于當(dāng)多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)160經(jīng)過(guò)AP 141和142 并與其相互作用時(shí)與來(lái)自那些移動(dòng)平臺(tái)的距離數(shù)據(jù)同時(shí)接收的GPS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)195可以隨時(shí) 間自適應(yīng)地填充和改善。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)195可以是來(lái)自多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)160的"眾包"數(shù)據(jù)。然 而，本公開(kāi)并不限于此，并且本公開(kāi)應(yīng)用到利用如上所述的無(wú)線位置信息212的任何定位系 統(tǒng)100,而不管數(shù)據(jù)195是如何生成的。
[0045]接著，在308處，模塊170基于無(wú)線位置數(shù)據(jù)212、無(wú)線距離測(cè)量值213和GPS位置數(shù) 據(jù)211來(lái)確定移動(dòng)平臺(tái)160的修正位置215。模塊170還可使用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)210以進(jìn)一步改善所 述修正并且確定移動(dòng)平臺(tái)160的前進(jìn)方向和/或速度。
[0046]可以以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)修正位置的確定，但是確定修正位置通常包括"融合"并 整合由來(lái)自衛(wèi)星101-103的（可能不明確的）信息和來(lái)自AP 141和142的可能更精確的數(shù)據(jù) 給出的與移動(dòng)平臺(tái)160的位置相關(guān)的已知信息。例如，距離數(shù)據(jù)151和152與位置信息212在 與GPS位置數(shù)據(jù)211 -起求平均以確定修正位置215時(shí)，可以具有更重的權(quán)重。
[0047]因此，在已經(jīng)給出了定位系統(tǒng)和相關(guān)方法的概述的情況下，現(xiàn)在將結(jié)合圖4和圖1 來(lái)陳述對(duì)示例性方法的詳細(xì)描述，在所述示例性方法中，位置融合模塊170可以確定修正位 置(移動(dòng)平臺(tái)160的修正前進(jìn)方向和/或修正速度）。簡(jiǎn)要地說(shuō)，下面的方程給出了基于估計(jì) 理論的迭代算法。
[0048] 首先，在402處，移動(dòng)平臺(tái)160的預(yù)測(cè)位置對(duì)應(yīng)于在環(huán)境110內(nèi)的x、y和z坐標(biāo)(例如， 在ECEF坐標(biāo)系中）由# .v:、_ 給出。那么，包括GPS接收器時(shí)鐘漂移T的移動(dòng)平臺(tái)160的 未知位置P的方程如下：
其中父、￥和2是位置?的坐標(biāo)3(8〇、￥(8〇和2(8〇是第81個(gè)衛(wèi)星（101、102等）的位置的 坐標(biāo);X(wk)、Y(Wk)和Z(wk)是第wk個(gè)WiFi AP(例如，141、142)的位置的坐標(biāo)$(8〇和0(?15)是 移動(dòng)平臺(tái)160分別和第Si個(gè)衛(wèi)星及第w k個(gè)WiFi AP之間的測(cè)量距離(例如，151、152);以及c是 真空中的光速。
[0049]對(duì)于衛(wèi)星i=l，2,3(例如，對(duì)應(yīng)于 101-103)和WiFi APsl41 和 142 k=a，b;vi和vk是隨 機(jī)噪聲項(xiàng)。在f的鄰域中線性擬合測(cè)量方程(1)和(2)給出：
[0050]另外，方程(5)和(6)可以結(jié)合在一起并且被表示為矩陣形式的方程： V
^
[0051 ]以矩陣運(yùn)算的形式書寫方程(7)給出：
腳 其中ν是隨機(jī)噪聲項(xiàng)。在不喪失一般性的情況下，可以假設(shè)ν是帶有單位協(xié)方差矩陣的 零均值。如果V是零均值高斯分布，或者；〇,那么可在方程兩邊均乘以R的逆的柯列 斯基(Cholesky)因子以獲得帶有單位協(xié)方差矩陣的測(cè)量方程。
[0052] 假定預(yù)測(cè)位置_是高斯分布辦與，或者以信息陣列的形式：（在先):夢(mèng)4露邊|， 其中
, 在406處，可以構(gòu)建矩陣
并且應(yīng)用QR分解以使得上三 角矩陣可以寫為
。在408處，因此可以提供帶有后驗(yàn)分布的修正位置 鈐二H (對(duì)應(yīng)于在圖2中的215)。
[0053] 假定移動(dòng)平臺(tái)動(dòng)態(tài)方程費(fèi)=Ιζ耗+ W，其中，，是在時(shí)間t時(shí)的在先修正位置， v是移動(dòng)平臺(tái)速度向量，w是帶有零均值和單位協(xié)方差的高斯噪聲向量，以及P是在時(shí)間 ? +遍時(shí)預(yù)測(cè)的移動(dòng)平臺(tái)位置。上述非線性動(dòng)態(tài)方程可在的鄰域內(nèi)被線性化(在410)為 /'鈴 4、淨(jìng) H + W。
[0054] 在412處構(gòu)建矩陣
，并且應(yīng)用QR分解，可獲得上三角矩陣
那么，在時(shí)間(6: + 時(shí)，預(yù)測(cè)位置是帶有P:罐身> _的分布的i &授?，F(xiàn)在，預(yù)測(cè)(在先） 分布已經(jīng)為在新的測(cè)量值到達(dá)時(shí)得出后驗(yàn)分布做好了準(zhǔn)備(例如，對(duì)應(yīng)于圖3的302-304)。
[0055] 盡管已經(jīng)在前述【具體實(shí)施方式】中提出了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)理解的 是，存在大量的變體。還應(yīng)理解的是，一個(gè)示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例僅僅是示例， 并不打算以任何方式限制本公開(kāi)的范圍、適用性或配置。相反，前述【具體實(shí)施方式】將為本領(lǐng) 域的技術(shù)人員提供用于實(shí)施所述一個(gè)示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例的方便的路線圖。 應(yīng)理解的是，在不偏離如在所附權(quán)利要求和它們的法律等同物中所陳述的本發(fā)明的范圍情 況下，可以對(duì)元件的功能和布置進(jìn)行各種改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定位方法，其包括： 從可由移動(dòng)平臺(tái)觀察到的多個(gè)GPS衛(wèi)星獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的GPS位置數(shù)據(jù)； 獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距 離測(cè)量值； 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián) 的無(wú)線位置數(shù)據(jù)；以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平 臺(tái)的修正位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲取所述無(wú)線距離測(cè)量值包括:使用由所述無(wú)線 接入點(diǎn)提供的WiFi渡越時(shí)間測(cè)量信息來(lái)確定從所述移動(dòng)平臺(tái)到所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)中的 每一個(gè)的距離。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)可由所述移動(dòng)平臺(tái)觀察到的所述多個(gè)GPS衛(wèi)星 少于4個(gè)GPS衛(wèi)星時(shí)，確定所述修正位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)是汽車。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括:基于所述移動(dòng)平臺(tái)的偏航速率和移速來(lái)確定所 述修正位置。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括:基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè) 量值和所述GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的修正的前進(jìn)方向和速度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述修正位置基于預(yù)測(cè)位置和與所述預(yù)測(cè)位置相 關(guān)聯(lián)的后驗(yàn)分布。8. -種用于移動(dòng)平臺(tái)的定位模塊，所述定位模塊包括： 處理器； 存儲(chǔ)器，其配置成存儲(chǔ)軟件指令，當(dāng)由所述處理器執(zhí)行時(shí)，所述軟件指令使所述處理器執(zhí)行： 獲取與所述移動(dòng)平臺(tái)和與所述移動(dòng)平臺(tái)通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距 離測(cè)量值； 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從通信地聯(lián)接到所述移動(dòng)平臺(tái)的服務(wù)器接收與所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián) 的無(wú)線位置數(shù)據(jù)；以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述移動(dòng)平臺(tái)的 修正位置。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定位模塊，其中，使用由所述無(wú)線接入點(diǎn)提供的WiFi渡越時(shí)間 測(cè)量信息來(lái)確定從所述移動(dòng)平臺(tái)到所述多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)中的每一個(gè)的距離。10. -種車輛，其包括： 網(wǎng)絡(luò)接口，其通信地聯(lián)接到遠(yuǎn)離所述車輛的服務(wù)器，所述服務(wù)器配置成提供與所述車 輛通信的多個(gè)接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)線位置數(shù)據(jù);和 定位模塊，其配置成： 獲取與所述車輛和與所述車輛通信的多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組無(wú)線距離測(cè)量值； 從所述服務(wù)器接收所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)；以及 基于所述無(wú)線位置數(shù)據(jù)、所述無(wú)線距離測(cè)量值和GPS位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述車輛的修正 位置。
【文檔編號(hào)】G01S19/46GK105974454SQ201610138355
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】S.曾, F.白, P.U.穆達(dá)利奇
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司