устройство и способ для определения совпадения позиций с исходной позицией

Формула изобретения

1. Устройство (30) для определения совпадения текущего положения радиопередатчиков с исходным положением, где радиосигналы от фиксированно размещенных радиопередатчиков могут быть получены в текущем положении, включающее средства (32) для обеспечения свойств (МР(i)), где (МР(i)) - пакет измерений радиосигналов фиксированно размещенных радиопередатчиков в текущем положении, где предоставленные свойства радиосигналов включают идентификации передатчиков, идентифицирующие радиопередатчики; средства (34) для разделения радиопередатчиков на первое число (N_eq ) радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, предоставленным в текущем положении, и на второе число (N _neq) радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении и идентификации передатчиков, предоставленные в текущем положении, различны, где средства (34) для разделения формируются, чтобы выбрать из второго числа (N _neq) радиопередатчиков число (N_nh) радиопередатчиков, полученных в текущем положении, относительно которых имеются предварительно зарегистрированные свойства в исходном положении, но относительно которых не предоставлены свойства в текущем положении, или число (N_htm) радиопередатчиков, полученных, кроме того, в текущем положении, относительно которых нет предварительно зарегистрированных свойств в исходном положении, но относительно которых имеются предоставленные свойства в текущем положении; и средства (39) для определения меры соответствия текущего положения на основе предоставленных свойств (МР(i)) радиосигналов, где и свойства (36) первого числа (N_eq) радиопередатчиков и свойства (37; 38) второго числа (N_neq) радиопередатчиков принимаются во внимание при определении меры соответствия, и где свойства первого числа радиопередатчиков и свойства второго числа радиопередатчиков при определении меры соответствия взвешены по-разному, где средства (39) для определения меры соответствия формируются, чтобы связать величину Малюса (M_{nh, m} ()) с одним из радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, или величину Малюса (M_{htm, r}()) с радиопередатчиком, полученным, кроме того, в текущем положении.

2. Устройство по п.1, где второе число (N_neq) радиопередатчиков включает идентификации передатчиков или предоставленные только в текущем положении и не зарегистрированные ранее в исходном положении или зарегистрированные ранее только в исходном положении и не предоставленные в текущем положении.

3. Устройство по п.1, где для определения меры соответствия свойства (36) первого числа (N_eq) радиопередатчиков взвешены выше, чем свойства (37; 38) второго числа (N_neq) радиопередатчиков.

4. Устройство по п.1, где свойства (МР(i)) радиосигналов включают электромагнитные свойства в форме интенсивности сигнала радиосигналов.

5. Устройство по п.4, где средства (39) для определения созданы, чтобы определить меру соответствия текущего положения на основе различий в напряженности поля приема пунктов доступа - RSSI_n между ранее зарегистрированными электромагнитными свойствами в исходном положении и электромагнитными свойствами, предоставленными в текущем положении первого числа (N_eq ) радиопередатчиков.

6. Устройство по п.5, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать более высокую меру соответствия с текущим положением с меньшей суммой различий ( RSSI_n).

7. Устройство по п.1, где средства (32) для обеспечения свойств (МР(i)) радиосигналов созданы, чтобы обеспечить свойства радиосигналов в текущем положении, зависящие от напряженности поля приема.

8. Устройство по п.7, где средства (32) для обеспечения свойств (МР(i)) радиосигналов созданы, чтобы обеспечить величину напряженности поля приема пунктов доступа RSSI, спектр интенсивности приема, или отношение интенсивности сигнала к шуму радиосигналов в текущем положении.

9. Устройство по п.1, где средства (39) для определения меры соответствия созданы, чтобы связать величину Малюса (M_{nh, m}()) с радиопередатчиком, полученным в текущем положении, в зависимости от того, насколько надежно радиопередатчик мог быть получен в исходном положении в прошлом.

10. Устройство по п.1, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать величину Малюса (M_{nh, m}()) с радиопередатчиком, не полученным в текущем положении, в зависимости от свойства, связанного с напряженностью поля приема.

11. Устройство по п.1, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать более высокую меру соответствия текущего положения с меньшей суммой величин Малюса ( M_{nh, m}()) радиопередатчиков, не полученных в текущем положении.

12. Устройство по п.1, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать величину Малюса (M _{htm, r}()) с радиопередатчиком, полученным дополнительно в текущем положении, в зависимости от свойства, связанного с напряженностью поля приема радиосигнала.

13. Устройство по п.1, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать более высокую меру соответствия текущего положения с меньшей суммой величин Малюса ( M_{nh, m}()) радиопередатчиков, полученных дополнительно в текущем положении.

14. Навигационное устройство, включающее устройство (30) для определения меры соответствия его текущего положения с исходным положением, по п.1; и средства для произведения оценки текущего положения на основе определенной меры соответствия.

15. Навигационное устройство по п.14, где устройство (30) для определения меры соответствия создано, чтобы сформировать меру соответствия между каждым текущим положением и ограниченным числом исходных положений, где ограниченное число исходных положений находится в предопределенной близости к оценке предыдущего положения к текущему положению.

16. Навигационное устройство по п.14, где средства произведения оценки созданы, чтобы определить и произвести оценку на основе средней величины множества исходных положений с мерами соответствия выше или ниже предела.

17. Способ определения совпадения текущего положения навигационного устройства с исходным положением, где радиосигналы от фиксированно размещенных радиопередатчиков могут быть получены в текущем положении, включающий обеспечение свойств (МР(i); MP(i)=i-й пакет измерения) радиосигналов фиксированно размещенных радиопередатчиков в текущем положении, где предоставленные свойства радиосигналов включают идентификации передатчиков, идентифицирующие радиопередатчики; разделение радиопередатчиков на первое число (N_eq) радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, предоставленным в текущем положении, и на второе число (N _neq) радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении и идентификации передатчиков, предоставленных в текущем положении, различны; где средства (34) для разделения формируются, чтобы выбрать из второго числа (N _neq) радиопередатчиков число (N_nh) радиопередатчиков, полученных в текущем положении, относительно которых имеются предварительно зарегистрированные свойства в исходном положении, но относительно которых не предоставлены свойства в текущем положении, или число (N_htm) радиопередатчиков, полученных, кроме того, в текущем положении, относительно которых нет предварительно зарегистрированных свойств в исходном положении, но относительно которых имеются предоставленные свойства в текущем положении; и определение меры соответствия текущего положения на основе предоставленных свойств (МР(i)) радиосигналов, где и свойства (36) первого числа (N_eq) радиопередатчиков и свойства (37; 38) второго числа (N_neq) радиопередатчиков принимаются во внимание при определении меры соответствия, и где свойства первого числа радиопередатчиков и свойства второго числа радиопередатчиков входят в меру соответствия по-разному, где средства (39) для определения созданы, чтобы связать величину Малюса (M_{nh, m}()) с одним из радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, или величину Малюса (M_{htm, r}()) с радиопередатчиком, полученным дополнительно в текущем положении.

18. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненный на нем компьютерный программный продукт с кодом для выполнения способа по п.17.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение имеет отношение к устройствам и методам определения совпадения или приведения в соответствие положения (позиции) с исходным положением, что может, например, использоваться для размещения или навигации мобильных терминалов, в частности в беспроводной сети связи.

Для нахождения людей с мобильными терминалами существуют различные технологии локализации. Вероятно самая известная система для локализации и/или навигации в наружной зоне - спутниковая глобальная система навигации и определения положения (GPS). Для локализации и/или навигации в зданиях и/или во внутренней зоне известны различные подходы, такие как инфракрасные системы, RFID (идентификация радиочастоты) системы, а также оценки напряженности поля IEEE 802.11 WLAN (беспроводная локальная сеть) сети. В настоящее время, система GPS надежна только для применения в наружной зоне. Более новые расширения, такие как высоко чувствительные приемники или, так называемая, A-GPS (вспомогательная GPS), предпринимают попытки создания технологии, годной для применения также внутри зданий. Здесь A-GPS комбинирует использование базирующейся на спутнике системы GPS с приемом, так называемой, вспомогательной информации из сети подвижной сотовой радиосвязи. В настоящее время, однако, эти технологии еще не обладают желаемой погрешностью среднего значения. Инфракрасные системы и системы RFID, как правило, не пригодны для полного охвата и связаны с определенными предварительными условиями.

Из-за увеличивающегося распространения беспроводных радиосетей, например, основанных на стандарте WLAN, эти беспроводные сети представляют собой основу для новых методов локализации.

Обычные, ранее использовавшиеся методы локализации основаны на триангуляции, на отношениях окрестностей, латерации посредством измерения времени латерации, например, посредством оценки напряженности поля. Эти методы - методы локализации, в которых или положение стационарных передатчиков и/или базовых станций должно быть известно или в которых настройка должна производиться заранее в типичных положениях в окружении, которое будет покрыто методом локализации.

В системах локализации на WLAN-основе, так называемый, фингерпринтинг интенсивности принятого сигнала (RSS) используется как основной метод. Этот метод базируется на допущении о том, что интенсивность сигнала радиосигналов нескольких радиостанций, полученных и/или подлежащих получению в текущем местоположении однозначно, характеризует локализацию или положение. Если существует база данных, содержащая для нескольких исходных локализаций или исходных положений идентификации радиостанций, полученных и/или подлежащих получению там, а также напряжение полей соответствующих радиосигналов, текущее положение может быть выведено из ряда текущих величин измерения (идентификации передатчика и величины интенсивности сигнала) посредством приведения в соответствие текущих величин измерения и исходных величин базы данных. Для каждой контрольной точки это приведение в соответствие оценивает, насколько сходны ранее зарегистрированные величины измерения и/или исходные величины и текущие величины измерения текущей положения. Самая сходная контрольная точка(ки) затем дает оценку текущего местоположения.

Для библиографической базы данных интенсивность сигнала определяется экспериментально во многих точках путем измерения во время испытания. Таким образом, создается база данных, содержащая список базовых станций (пункты доступа) с соответственно связанной напряженностью поля приема и качеством для каждого положения, в котором было выполнено измерение во время испытания. В WLAN-исполнении такая библиографическая база данных может, например, включать следующие параметры:

RID	MAC	RSSI	PGS	X	Y	Z	MAPNR	Создано
1	00.0D.54.9E.17.81	46530	100	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0D.54.9E.IA.BA	67260	90	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0D.54.9E.1D.64	72002	88	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0E.6A.D3.B9.8B	59531	100	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0F.A3.10.07.6C	46464	96	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0F.A3.10.07.FB	74488	94	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
1	00.0F.A3.10.09.SF	72375	97	5795	15627	150	0	12.03.07 12:42
2	00.0D.54.9E.17.81	54138	100	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0D.54.9E.18.1D	76560	11	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0D.54.9E.1A.BA	62318	94	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0D.54.9E.1D.64	71348	96	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0E.6A.D3.B9.8B	45393	100	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0F.A3.10.07.6C	66853	96	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0F.A3.10.07.FB	72251	100	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
2	00.0F.A3.10.09.5F	70990	90	14399	15451	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0D.54.9E.17.81	58291	100	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0D.54.9E.18.1D	78610	68	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0D.54.9E.1A.BA	62153	98	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0D.54.9E.1D.64	64187	90	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0E.6A.D3.B9.8B	32851	100	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0F.A3.10.07.6С	69006	96	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0F.A3.10.07.FB	71749	92	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0F.A3.10.09.5F	71482	83	24583	15627	150	0	12.03.07 12:43
3	00.0F.A3.10.09.80	71000	40	24583	15627	J50	0	12.03.07 12:43

Таким образом, таблица включает следующую информацию:

- идентификация контрольной точки (RID);

- адреса MAC (управление доступом к среде передачи данных) полученных станций;

- напряженность поля приема пунктов доступа (RSSI; 46560 означает - 46.560 dBm);

- положение в декартовских, метрических координатах (х, y, z; 24583 означает - 245.83 m), так же как

- время захвата величин измерения.

Сигналы WLAN, которые теоретически должны быть измерены только при относительно низкой напряженности поля, проявляют относительно ненадежное поведение относительно «измеримого» или «не измеримого». Колонка PGS («наблюдаемый процент») показывает в процентах, как часто эта станция была замечена во время захвата величин измерения (то есть PGS=90 означает, что станция была измерена в 9 из 10 измерений, в среднем). Величина PGS определяется при настройке исходных положений и/или пакетов исходных измерений для каждого радиопередатчика, и должна пониматься как мера ее надежности. В пределах определенного временного окна измерения имеется определенное число возможных величин измерений от радиопередатчика, полученных посредством фиксированного интервала выборки, например, 200 миллисекунд. Величина PGS - процентная величина величин (RSSI) радиопередатчика, реально измеренных в пределах временного окна измерений относительно потенциально возможных. Контрольные точки захватываются в пределах более длинного временного окна (например, 6-10 с), например, в идеальном случае каждые 200 миллисекунд во время калибровки. В связи с этим, на фиг.5 показана примерная форма волны сигнала приема определенного радиопередатчика, который может быть получен только относительно достоверно в положении измерения. В пределах временного окна измерения, равного 10 с, определенный радиопередатчик может приниматься только приблизительно в течение 3 с, в результате чего величина PGS составляет приблизительно 30% для этого радиопередатчика.

Для локализации величины измерения, захваченные в настоящее время, сравниваются с базой данных. Наиболее похожее или интеграция наиболее похожих исходных значений принимается как текущее положение. Существует несколько методов приведения в соответствие; наиболее широко используемый - метод наименьшего расстояния в пространстве сигнала.

Фингерпринтинг RSS обеспечивает хорошие результаты во внутренних и наружных зонах. Благодаря тому, что локализация установки стационарных радиопередатчиков не обязательно должна быть известна, метод также хорошо подходит для неизвестного окружения с неизвестной инфраструктурой. Подходы фингерпринтинга для приведения в соответствие предполагают фиксированную, неизменную инфраструктуру. Многие известные решения далее предполагают ограниченную зону, в которой сигналы каждого радиопередатчика могут быть приняты всюду.

Чтобы определить совпадение или соответствие текущего положения с исходным положением, величины RSSI нескольких радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, имеющихся в этом положении, часто сравниваются друг с другом в традиционных методах. Чем меньше отклонение величин RSSI между радиопередатчиками с идентичной идентификацией передатчика, тем выше совпадение текущего положения с исходным положением. Однако эта процедура также представляет риск ошибочной оценки положения, например, когда число радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, имеющихся в этом положении, является небольшим, и поэтому также определяется небольшое отклонение величины RSSI, что может привести к совпадению, которое ошибочно оценивается как хорошее.

Исходя из истории этого вопроса, целью данного изобретения является разработка концепции, улучшенной по сравнению с прототипом, для приведения в соответствие величин, измеренных в настоящее время, и ранее зарегистрированных исходных величин.

Эта цель достигается при помощи устройства, имеющего характеристики по п.1, навигационного устройства по п.14, и метода по п.17.

Дальнейшее осуществление данного изобретения состоит в компьютерной программе для реализации метода согласно изобретению.

Данное изобретение выявило, что приведение в соответствие величин и/или свойств (например, величин идентификации передатчика и интенсивности сигнала) фиксированно размещенных радиопередатчиков, имеющихся в настоящее время, и/или измеренных в текущем (географическом) положении, и ранее зарегистрированных исходных величин и/или свойств в (географическом) рассматриваемом в исходном положении может быть достигнуто фильтрованием в настоящее время измеренных свойств радиосигналов в этом положении и исходных величин ранее зарегистрированных радиосигналов в исходном положении. Здесь радиосигналы подразделяются на первое число радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, имеющимся в текущем положении, и на второе число радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении и идентификации передатчиков, имеющихся в этом положении, различны, то есть идентификации передатчиков которого или имеются только в текущем положении и не были зарегистрированы ранее в исходном положении, или идентификации передатчиков которого были зарегистрированы ранее только в исходном положении и не имеются в текущем положении.

Ряд величин измерения, измеренных в текущем положении, включая идентификации передатчиков, идентифицирующие радиопередатчики (например, адреса MAC) и сопровождающие величины интенсивности сигнала (RSSI = индикатор интенсивности полученного сигнала), должен впоследствии рассматриваться как пакет измерений (МР). Согласно предпочтительным осуществлениям данного изобретения, поставляемые величины измерения в текущем положении и ранее зарегистрированные величины измерений в исходном положении отфильтровываются в три группы. С одной стороны, все радиопередатчики из пакета измерений, также включенные в исходный пакет измерений, лежащий в основе приведения в соответствие, разделены. Радиопередатчики, полученные в текущем положении и отклоняющиеся от исходного пакета измерений (избыточно слышимые), подразумевают, что не могут быть в исходном положении. Эти радиопередатчики, полученные дополнительно в текущем положении, не могут использоваться в прямом приведении в соответствие, то есть при приведении в соответствие радиопередатчиков с теми же самыми идентификациями передатчиков в текущем пакете измерений и в исходном пакете измерений. Кроме того, радиопередатчики, не принятые (не услышанные) в текущем положении, могут быть перечислены в исходных данных исходного положения или исходного пакета измерений. Эти радиопередатчики и/или величины их измерений, не принятые в текущем положении, также нуждаются в специальной обработке и поэтому не поставляются для прямого приведения в соответствие, то есть для приведения в соответствие радиопередатчиков с теми же самыми идентификациями передатчиков в текущем пакете измерения и в исходном пакете измерений.

Согласующий блок приводит в соответствие текущие величины измерений в текущем положении с каждой контрольной точкой рассматриваемых исходных данных, то есть определяется мера соответствия текущего положения и каждой рассматриваемой контрольной точки. Количество контрольных точек и/или положений, которые приводятся в соответствие, также может быть произвольно ограничено, например, если взять последнее положение мобильного терминала как отправную точку и предположить, что с тех пор пользователь не переместился от последнего положения больше, чем на фиксированное максимальное расстояние. Ограничение контрольных точек, которые будут сравниваться, может происходить динамично благодаря модели движения, качеству определения текущего положения, ограниченными возможностями вычисления или ограниченным хранением, и т.д.

При каждом сравнении текущего пакета измерений с пакетом исходных измерений определяется мера соответствия, которая определяет, насколько хорошо согласуются величины измерений, полученные в текущем положении, и ранее зарегистрированные величины измерений в исходном положении. Определение меры соответствия для положения имеет место на основе поставляемых свойств радиосигналов, где и свойства первого числа радиопередатчиков, и свойства второго числа радиопередатчиков принимаются во внимание при определении меры соответствия и где свойства первого числа радиопередатчиков и свойства второго числа радиопередатчиков по-разному входят в меру соответствия. В первом числе радиопередатчиков ранее зарегистрированные идентификации передатчиков в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, предоставленным в текущем положении. Во втором числе радиопередатчиков идентификации передатчиков предоставляются или только в текущем положении, не будучи зарегистрированными ранее в исходном положении, или идентификации передатчиков, будучи зарегистрированными ранее только в исходном положении, не предоставлены в текущем положении.

Согласно предпочтительному осуществлению, свойства первого числа радиопередатчиков взвешены более строго, чем свойства радиосигналов второго числа радиопередатчиков. Это означает, что число радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, предоставленных в этом положении, рассматривается более строго при вычислении меры соответствия, чем второе число радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении и идентификации передатчиков, предоставленных в этом положении, различны, то есть радиопередатчиков, идентификации передатчиков которых или предоставлены только в этом положении, не будучи зарегистрированными ранее в исходном положении, или идентификации передатчиков которых были зарегистрированы ранее только в исходном положении и не предоставлены в этом положении. Веса свойств первого и второго числа, например, дополняют друг друга.

Дальнейшие предпочтительные осуществления и дальнейшие реализации - предмет обсуждения зависимых пунктов формулы изобретения.

Включая величины измерений радиопередатчиков, идентификации передатчиков которых получены только в текущем положении и не были зарегистрированы ранее в исходном положении, и включая радиопередатчики, идентификации передатчиков которых были зарегистрированы ранее только в исходном положении и не получены в текущем положении, можно значительно увеличить точность определения меры соответствия между текущим положением и исходным положением. Это может привести к заметным улучшениям результатов локализации и/или навигации.

Предпочтительные осуществления данного изобретения будут более детально объяснены в дальнейшем со ссылкой на сопровождающие чертежи, где

фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая метод определения совпадения между текущим положением и исходным положением, согласно осуществлению данного изобретения;

фиг.2 показывает примерную серию пакетов измерения;

фиг.3 - схематическая иллюстрация устройства для определения совпадения текущего положения с исходным положением согласно осуществлению данного изобретения;

фиг.4 - структурная схема средств определения меры соответствия положения согласно осуществлению данного изобретения; и

фиг.5 показывает типичную форму волны радиопередатчика, которая может быть недостоверно получена.

Относительно последующего описания следует отметить, что те же самые или подобные функциональные элементы включают те же самые исходные цифры в различных осуществлениях, и, следовательно, описания этих функциональных элементов являются взаимозаменяемыми в различных осуществлениях, проиллюстрированных далее.

Впоследствии, на основе фиг.1-4 будет описана идея изобретения для определения совпадения или приведения в соответствие текущего географического положения с исходным географическим положением.

Чтобы получить исходные положения, пользователь, например, регистрирует радиоотпечатки в фазе настройки, чтобы использовать их на более поздней фазе локализации как часть базы данных. Практически, настройка может, например, использоваться в электронном секретаре (PDA) или в смартфоне. Географическая карта целевого окружения может, например, быть зарегистрирована как битовый массив. При настройке пользователь отмечает его текущее положение на карте и затем приводит в действие захват величин измерения. Практически оказалось, что более плотные точки настройки едва ли значительно улучшают результат, но очевидно увеличивают вычислительное усилие при локализации.

Сбор отпечатков пальцев вручную, однако, выполним только в ограниченных зонах. Для этой цели в центре города могут использоваться, так называемые, калибровочные коробки. В каждой из них имеется высокоточный блок GPS (так называемый дифференциальный GPS) в комбинации с высокоточными инерционными датчиками (например, датчики ускорения и электронные компасы) каждый. Эти калибровочные коробки могут собирать отпечатки без ручного вмешательства при перемещении по городу. Локализация посредством дифференциальных GPS вводит поправку на определение положения со средней погрешностью, равной нескольким дециметрам, также в городском окружении, и продолжается в течение 20 минут даже после отказа системы GPS, благодаря высокоточной технологии инерционного датчика (сенсора). Таким образом, крытые проходы, например, не являются проблемой для калибровочной коробки (блока калибровки).

На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая метод определения совпадения текущего положения, в котором находится мобильный терминал, с исходным положением.

Метод определения совпадения, схематично проиллюстрированный на фиг.1, включает первый шаг S1 определения и/или предоставления свойств радиосигналов, фиксирование размещенных радиопередатчиков в текущем положении, где определенные и/или предоставленные свойства радиосигнала включают идентификации передатчиков, идентифицирующие радиопередатчики. Это означает, что, кроме всего прочего, идентификации передатчиков радиопередатчиков определяются в шаге S1. Кроме того, в предпочтительном осуществлении данного изобретения определяются электромагнитные свойства радиосигналов, такие как напряженность поля приема, спектр мощности приема, отношение интенсивности сигнала к шуму (SNR = отношение сигнала к шуму), угол падения, время распространения, поляризация или расположение фазы радиосигналов.

Во втором шаге S2 радиосигнал и/или радиопередатчики, связанные с радиосигналами, разделяются и/или фильтруются на первое число N_eq радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчика, предоставленным в текущем положении, и на второе число N_neq радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении и идентификации передатчиков, предоставленных в этом положении, различны, то есть радиопередатчиков, идентификации передатчиков которых или предоставлены только в текущем положении и не были зарегистрированы ранее в исходном положении или идентификации передатчиков которых были зарегистрированы ранее только в исходном положении и не предоставлены в текущем положении. Согласно осуществлениям, второй шаг S2 дополнительно включает подшаг, позволяющий выбрать из второго числа N_neq радиопередатчиков число N_nh радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, то есть радиопередатчики, свойства которых были зарегистрированы в исходном положении, но у которых не существуют свойства, предоставленные в текущем положении. Чем больше число N_nh радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, тем более вероятно, что текущее положение не соответствует исходному положению. Кроме того, шаг S2 включает дальнейший подшаг, в котором число N_htm радиопередатчиков, полученных дополнительно в текущем положении и у которых не имеется ранее определенных электромагнитных свойств в исходном положении, но у которых имеются электромагнитные свойства, предоставленные в текущем положении, отбираются из второго числа N_neq. Чем больше число N_ntm радиопередатчиков, полученных дополнительно в текущем положении, тем более вероятно, что текущее положение не соответствует исходному положению. Второе число N_neq радиопередатчиков, таким образом, получается из числа N_nh радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, и числа N_htm радиопередатчиков, полученных, кроме того, в текущем положении, согласно N_neq=(N _nh+N_htm).

Основанная на свойствах радиосигналов, полученных в шаге S1, мера соответствия и/или асс величина расстояния для текущего положения определяется в третьем шаге S3, где и свойства первого числа N_eq радиопередатчиков, и свойства второго числа N_neq радиопередатчиков принимаются во внимание при определении меры соответствия и где свойства первого числа N_eq радиопередатчиков и свойства второго числа N_neq радиопередатчиков входят в меру соответствия по-разному. Согласно осуществлениям, свойства первого числа N_eq радиопередатчиков взвешены более строго, чем свойства второго числа N_neq радиопередатчиков, которые будут более подробно рассмотрены в дальнейшем.

Шаг S1 определения и/или обеспечения свойств радиосигнала выполняется посредством мобильного терминала и/или клиента, такого как WLAN-активированный PDA (персональный цифровой секретарь), Bluetooth-активированный PDA, а также мобильный телефон, например, согласно осуществлениям данного изобретения. В завершение, клиент содержит средства для определения и/или обеспечения свойств радиосигналов фиксированно размещенных радиопередатчиков, где свойства обычно характеризуются идентификацией фиксированно размещенного радиопередатчика и свойствами его электромагнитного сигнала, такие как напряженность поля приема, спектр приема или полученное отношение сигнал-шум. Идентификация и/или идентифицирующая особенность фиксированно размещенного радиопередатчика может, например, быть его MAC (управление доступом к медиасреде) адресом, идентификацией базовой станции или идентификацией ячейки.

Свойства радиосигналов фиксировано размещенных радиопередатчиков, объединены с так называемыми пакетами измерений МР(i). Этот факт примерно проиллюстрирован на фиг.2.

Фиг.2 примерно показывает три временных последовательных пакета измерений из сети WLAN МР (1), МР (2), МР (3), то есть i=1, 2, 3, где пакет измерений МР(i) включает множество MAC адресов 22, и связанные RSSI величины RSSI_k(i) каждый, где индекс k обозначает k-й коэффициент радиопередатчика. Это означает, что адреса MAC фиксированно размещенных радиопередатчиков, а также их RSSI величины, полученные клиентом, объединяются в пакете измерений МР(i) на временной интервал.

На фиг.3 показано устройство 30 для определения совпадения текущего положения с исходным положением, согласно осуществлению данного изобретения. Здесь радиосигналы фиксированно размещенных радиопередатчиков и/или базовых станций могут быть получены в текущем положении.

В завершение, устройство 30 включает средства 32 для предоставления свойств радиосигналов фиксированно размещенных радиопередатчиков в текущем положении, где предоставленные свойства радиосигналов включают идентификации передатчиков, такие как адреса MAC, идентифицирующие радиопередатчики. В завершение, средства 32 могут быть соединены с антенной приема 33 для получения свойств радиосигналов, таких как электромагнитные свойства. В частности, ранее описанный пакет измерений МР(i) может быть обозначен свойствами радиосигналов. Определенные и/или предоставленные свойства МР(i) предоставляются свойствами 34 для разделения радиосигналов и/или связанных с ними радиопередатчиков на первое число N _eq радиопередатчиков и второе число N_neq радиопередатчиков. Здесь, первое число N_eq радиопередатчиков включает те радиопередатчики, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в рассмотренном исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, определенным в нынешнем положении. Второе число N_neq=(N_nh+N_ntm) радиопередатчиков включает те радиопередатчики, идентификации передатчиков которых или предоставлены только в этом положении и не были зарегистрированы ранее в исходном положении или идентификации передатчиков которых были зарегистрированы ранее только в исходном положении и не предоставлены в этом положении. Поэтому, чтобы определить первое число N_eq и второе число N_neq радиопередатчиков, средства 34 для разделения могут быть соединены с базой данных 35, в которой сохранены ранее зарегистрированные свойства радиосигналов из множества исходных положений, то есть пакеты исходных измерений. Это означает, что база данных 35 включает, например, разнообразие ранее зарегистрированных пакетов измерений, каждый из которых связан с исходным положением. На эти ранее зарегистрированные пакеты измерений впоследствии следует ссылаться как на пакеты исходных измерений RP. Средства 34, таким образом, разделяют радиосигналы, по крайней мере, на две группы. Первая группа 36 включает свойства радиосигналов первого числа N_eq радиопередатчиков, тогда как вторая группа 37, 38 включает свойства радиосигналов второго числа N_neq радиопередатчиков. Как уже было ранее описано, вторая группа 37, 38 может быть далее подразделена на группу свойств радиосигналов радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, и на группу свойств 38 радиосигналов радиопередатчиков, полученных дополнительно в этом положении.

Устройство 30 далее включает средство 39 для определения меры соответствия для текущего положения, которое может быть соединено и со средствами 34 для разделения, и с базой данных 35. Средства 39 созданы для определения меры соответствия на основе поставленных свойств 36, 37, 38 радиосигналов, где и свойства 36 первого числа N_eq радиопередатчиков, и свойства 37, 38 второго числа N_neq радиопередатчиков принимаются во внимание при определении меры соответствия и/или величины расстояния асс и где свойства 36 первого числа N_eq радиопередатчиков и свойства 37, 38 второго числа N_neq радиопередатчиков входят в меру соответствия по-разному, то есть взвешены по-разному.

Средства 32 обеспечивают в каждой локализации и/или каждом положении сигналы нескольких базовых станций и/или сигналы радиопередатчиков различной интенсивности, вместе с сопровождающими идентификациями передатчиков. В случае сетей WLAN такой электронный отпечаток включает список адресов MAC, уникальный для каждого устройства WLAN и/или радиопередатчика WLAN, и интенсивность сигналов приема, их сопровождающих, и, следовательно, характеризующих текущее положение. Это неуместно там, где имеются радиопередатчики WLAN.

Локализация, по существу, состоит из двух этапов: во-первых, приведение в соответствие в настоящее время взвешенных пакетов измерения и отпечатков и/или пакетов исходных измерения в базе данных 35 и, во-вторых, выбор соответствующих предполагаемых положений, с одной стороны, а также взвешивание и комбинирование предполагаемых положений с оценкой положения, с другой стороны.

В фазе приведения в соответствие определяются отклонения в настоящее время взвешенного пакета измерений МР(i) от пакетов исходных измерений RP в базе данных 35. В частности, средства 34 и 39 устройства 30 согласно изобретению служат этой цели.

Чтобы найти возможные предполагаемые положения для текущего положения из разнообразия сохраненных исходных положений в фазе приведения в соответствие, средства 39 определяют меру соответствия между в настоящее время взвешенными пакетами измерений и пакетами исходных измерений, ранее зарегистрированных в исходных положениях. Схематическая принципиальная блок-схема средств 39 для определения меры соответствия и/или асс величины расстояния показана на фиг.4.

Как уже было описано ранее, средства 39 обеспечены электромагнитными свойствами 36, например, величины RSSI первого числа N_eq радиопередатчиков на стороне ввода. Кроме того, электромагнитные свойства 37, 38, такие как величины RSSI второго числа N _neq радиопередатчиков, присутствуют на вводе средства 39. Здесь свойства 36 первого числа N_eq радиопередатчиков включают и свойства сигнала, измеренные в текущем положение, и свойства сигнала, ранее зарегистрированные в исходном положении.

Согласно осуществлениям, в блоке 41 формируются различия между ранее зарегистрированными электромагнитными свойствами в исходном положении и электромагнитными свойствами, предоставленными в текущем положении первого числа N_eq радиопередатчиков. Например, формируются различия величин RSSI радиопередатчиков, ранее зарегистрированные идентификации передатчиков которых в исходном положении идентичны идентификациям передатчиков, поставленным в текущее положение. Эти различия RSSI величин RSSI₁ и RSSI_Neq предоставлены для суммирующего блока 42, который суммирует различия Neq, величин RSSI RSSI_n (n=1 , N_eq) и суммы RSSI_n. N_eq - первое число радиопередатчиков, представленных и в пакете измерения, и в исходном пакете. Функция RSSI вычисляет расстояние между двумя величинами интенсивности сигнала. Евклидово расстояние величин измерения в децибелах может, например, быть выбрано как функция расстояния. В этой связи расстояние, таким образом, означает не пространственное расстояние, а математическое отклонение. После суммирования блоком 42 сумма RSSI_n взвешивается с весовым коэффициентом EQW, то есть EQW RSSI_n. Здесь EQW определяет вес между 0 и 1, который указывает, насколько точно расстояние величин измерений и/или расстояние величин интенсивности сигнала RSSI_n должно быть оценено по сравнению с радиопередатчиками в текущем положении относительно чрезмерно слышимых или недостаточно слышимых.

Если бы вычисление меры соответствия было остановлено в этой точке, то было бы возможно, что исходные положения, фактически являющиеся худшим соответствием относительно текущего положения, отберутся как вероятные вместо тех, которые подходят лучшие. Один пример этого: предположим, что N_eq =1 получен для первой контрольной точки по сравнению с текущим положением, то есть только одна идентификация радиопередатчика приводит в соответствие пакет исходных измерений и пакет текущих измерений. Если соответствующие величины RSSI согласующихся пакетов измерения случайно находятся на расстоянии 2.5 децибел, например, каждый получает RSSI₁/N_eq=2.5 децибел. Далее предположим, что N_eq=3 получается для второй контрольной точки по сравнению с текущим положением, то есть три идентификации радиопередатчиков приводят в соответствие пакет исходных измерений и пакет текущих измерений. Если соответствующие величины RSSI находятся на расстоянии 2 децибела, 3 децибела и 4 децибела, например, каждый получает RSSI_n/N_eq=3 децибела в целом. В результате вторая контрольная точка была бы оценена, как худшая по сравнению с первой, что приведет к ошибочной оценке. Осуществления данного изобретения могут избежать и/или, по крайней мере, уменьшить такие ошибочные оценки.

Ссылочная цифра 37 характеризует свойства радиосигналов числа N_nh радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, то есть радиопередатчиков, чьи свойства были ранее зарегистрированы в исходном положении, но чьи свойства в положении не предоставлены, то есть радиопередатчиков, которые не могут быть получены в текущем положении. В блоке 43, функция Малюса (malus) и/или величина Малюса M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) может быть определена для каждого не полученного радиопередатчика. Это означает, что величина Малюса M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) может быть определена для каждой данной станции в контрольных величинах, а не в величинах текущих измерений. Это может, например, зависеть оттого, насколько вероятно, что не полученная соответствующая станция могла быть получена в исходном положении в прошлом. В случае имевшейся ранее хорошей возможности приема не полученной станции, то есть верхних значений RSSI, получаются, например, верхние значения Малюса. Величина Малюса M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) может, таким образом, быть прямо пропорциональна исходной величине RSSI станции, не полученной в текущем положении, согласно осуществлениям. Кроме того, функция Малюса M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) может быть связана с величиной PGS не полученного соответствующего радиопередатчика. Малое значение PGS в исходной базе данных может, например, также привести только к малому значению соответствующей величины Малюса M_{nh, м} (). Она может, например, быть вычислена при помощи следующей формулы: M_{nh, м} (PGS)=FixMalus+DynamicMalus, где DynamicMalus=FixMalus*PGS/100. Функция M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) величины Малюса для не полученного радиопередатчика, таким образом, зависит от свойства, связанного с напряженностью поля приема и ранее зарегистрированного в контрольной точке, так же как на моделях, например, для окружающей среды, качества величин измерений, и т.д., согласно осуществлениям. N_nh величины Малюса M_{nh, м} () (m=1 , N_nh) для радиопередатчиков, не полученных в текущем положении, переданы суммирующему блоку 44, чтобы определить первую сумму M_{nh, м} () N_nh величины Малюса не полученных радиопередатчиков.

Свойства радиосигналов радиопередатчиков числа N_htm, полученных, кроме того, в текущем положении, представлены ссылочной цифрой 38. Таким образом, имеются в виду радиопередатчики, электромагнитные свойства которых в исходном положении ранее не были зарегистрированы, но чьи электромагнитные свойства предоставлены в текущем положении. В блоке 45 функция Малюса M_{htm, r}() (r=1 , N_htm) и/или величина Малюса может быть связана с каждым радиопередатчиком, полученным, кроме того, в текущем положении. Это означает, что для каждого радиопередатчика, отсутствующего в контрольных величинах, но включенного в величины измерений, взвешенные в настоящее время, может быть определена величина Малюса M_{htm, r}() (r=1 , N_htm). Здесь функция величины Малюса M _htm, _r() (r=1 , N_htm) может также зависеть от текущей величины измерения RSSI радиопередатчика, так же как на моделях, например, для окружающей среды, качества величин измерений, возраста контрольных данных, и т.д. Согласно осуществлению данного изобретения это означает, что средство 39 для определения используется, чтобы связать величину Малюса M_htm, _r() (r=1 , N_htm) с радиопередатчиком, полученным, кроме того, в текущем положении, в зависимости от свойства, связанного с напряженностью поля приема его радиосигнала, например, величины RSSI. Величина Малюса M_{htm, r}() (r=1 , N_htm), таким образом, прямо пропорциональна контрольной величине RSSI станции, полученной, кроме того, в текущем положении, согласно осуществлениям. Кроме того, функция Малюса M_htm, _r() (r=1 , N_htm) может быть связана с величиной PGS соответствующего радиопередатчика, полученного дополнительно. Малая величина PGS в контрольной базе данных может, например, также привести только к малой величине соответствующей функции Малюса M_{htm, r} ()(r=1 , N_htm).

N_htm величины Малюса радиопередатчиков, полученных дополнительно, передаются суммирующему блоку 46, чтобы суммировать N_htm величины Малюса и вторую сумму M_{htm, r}().

Первая сумма M_nh,м () величин Малюса не полученных радиопередатчиков и вторая сумма M_htm, _r() радиопередатчиков, полученных дополнительно, суммируются и взвешиваются с весовым коэффициентом (1-EQW), то есть (1-EQW) ( M_{nh, м} ()+ M_htm, _r()), согласно осуществлениям.

Наконец, согласно осуществлению, взвешенная сумма EQW RSSI_n различий между ранее зарегистрированными электромагнитными свойствами в исходном положении и электромагнитными свойствами, обеспеченными в положении радиопередатчиков первого числа N_eq, и взвешенной суммой (1-EQW) ( M_{nh, м} () + M_{htm, r}()) величин Малюса и нормализованной с (N_eq+N_nh+N_htm), чтобы получить величину расстояния асс между текущим положением и рассматриваемым исходным положением. Величина расстояния асс, таким образом, может, например, быть вычислена по формуле

Если величина расстояния асс определяется согласно уравнению (1), то совпадение между текущим положением и рассматриваемым исходным положением тем больше, чем меньше величина расстояния асс. Это означает, что совпадение тем больше, чем меньше сумма RSSI_n различий и меньше суммы M_{nh, м} (), M_{htm r}() величин Малюса. Согласно осуществлению, величина расстояния асс соответствует мере соответствия.

Согласно другим осуществлениям, мера соответствия могла также быть обратной асс величине расстояния или могла быть вычислена согласно (1-асс), если асс не может быть больше 1. Это означает, что, чем меньше расстояние асс, тем больше мера соответствия. Конечно, другие правила вычисления также возможны, где свойства радиопередатчиков первого числа N_eq и свойства радиопередатчиков второго числа N_neq=(N_nh+N_htm ) входят в меру соответствия по-разному.

В осуществлениях данного изобретения каждая станция, полученная дополнительно или не полученная, таким образом, увеличивает расстояние асс. Обработка различных станций в отпечатке и в текущих величинах измерений серьезно влияет на точность: станция, отсутствующая в сохраненном контрольном отпечатке, но проявляющаяся в текущем измерении, обеспечивает серьезное указание на тот факт, что этот отпечаток не пригоден.

В больших зонах вычисление расстояния до всех сохраненных контрольных отпечатков согласно уравнению (1) может занять много времени. Поэтому предварительный выбор контрольных отпечатков полезен. Последнее расчетное положение терминала может обеспечить указание на текущее положение. Цифровые карты окружающей среды могут далее ограничить число предполагаемых положений. Однако такое ограничение зоны также представляет определенный риск. Если предполагаемое положение далеко от отметки, расположение не может быть снова восстановлено и остается прикрепленным к «наилучшему неправильному» положению. Следовательно, это всегда - вопрос проверки абсолютного качества предполагаемых положений также. Если абсолютное качество лучшего предполагаемого положения слишком плохое, например, из-за очень слабых величин RSSI, приведение в соответствие должно быть перезапущено без ограничения зоны. В конце фазы приведения в соответствие получается несколько вероятных локализаций и/или предполагаемых положений, по которым может быть оценено текущее положение.

Лучшие предполагаемые положения, определенные в фазе приведения в соответствие, используются для так называемой фазы вычисления положения в навигационном устройстве, включающем устройство 30 согласно изобретению. В завершение, навигационное устройство согласно изобретению дополнительно включает средства для оценки текущего положения на основе меры соответствия и/или расстояния асс, соотносящееся посредством устройства 30.

Средство для оценки положения вычисляет положение и/или дает оценку положения мобильного терминала из предполагаемых положений не выше и не ниже предела погрешности для меры соответствия и/или расстояния асс. Здесь, индивидуальные положения рассматриваются меньше, а скорее помещаются в контекст общего движения. Результат представляет оценку текущего положения терминала.

Простая реализация состоит в вычислении взвешенной средней величины предполагаемых положений, например. Величины, зависящие от мер соответствия предполагаемых положений, например, обратные меры соответствия, формируют усредненные веса предполагаемого положения. Этот так называемый k-взвешенный метод ближайшего соседства действительно обеспечивает разумные результаты. Средняя ошибка расположения составляет несколько метров.

Однако оценка текущего положения может также быть определена посредством более сложных методов, например, посредством методов вычисления вероятности, таких как метод Байеса или цепи Маркова. Здесь заключена основная идея компенсации ошибок в оценке индивидуальных положений посредством дальнейшего рассмотрения и оптимизирования всего маршрута. Вычисление наиболее вероятного маршрута может далее включать дополнительные данные, такие как карты среды. Фильтры оценки движения, такие как фильтр Кальмана, могут также использоваться. Такой фильтр оценивает направление движения, скорость и ускорение на основе последних положений и определяет прогноз на будущее. Соответствие между прогнозируемым положением и вычисленным положением может распознать и исправить неприемлемые движения и скачки.

В фазах приведения в соответствие и вычисления положения цифровые карты среды могут предоставить важную дополнительную информацию. Цифровая карта среды, на которой можно увидеть возможные маршруты, помогает распознать недопустимые движения и скорректировать их так, чтобы они стали допустимыми маршрутами. Таким образом, точность локализации может значительно увеличиться. Цифровые карты могут или состоять из возможных маршрутов (положительная карта), включать только недоступные зоны (отрицательные карты), или представлять конструктивную ситуацию, такую как полы, стены или двери (реальные карты). В области транспортной навигации общепринято использовать положительные карты. Они включают дороги и пути, а также важные метаданные (например, направление движения на улицах с односторонним движением, а также ограничение скорости). Положительные карты имеют здесь смысл, так как доступные дороги и пути занимают только фрагмент загородной территории.

В зданиях, залах или рабочих помещениях, однако, пути ограничены только немногими препятствиями. Здесь отрицательные или реальные карты - очевидная вещь. В то время как положительные карты для транспортной навигации коммерчески доступны в нескольких стандартных форматах (таких как GDF, SIF или ArcView), пока не разработано никаких стандартов для карт внутри и вокруг зданий. Предыдущие решения по локализации WLAN предоставляют пользователю право создавать карту среды в соответствующем формате и предлагают поддержку в виде запатентованного инструментария. Основная информация часто может быть получена из битовых карт или планов CAD (система автоматизированного проектирования). Разработка 3D навигационных карт городского и общенационального масштаба, которые также включают подробности относительно зданий в дополнение к улицам и общественным зданиям, следовательно, является важным шагом к стандартизации форматов карты.

Подводя итог, следует указать, что в зависимости от условий концепция изобретения может также реализовываться в программном обеспечении. Реализация может осуществляться на цифровом носителе данных, в частности, дискете, компакт-диске или DVD, при помощи электронно-считываемых управляющих сигналов, способных взаимодействовать с программируемой компьютерной системой и/или микроконтроллером для реализации соответствующего метода. В общем, изобретение, таким образом, также состоит в компьютерном программном продукте с управляющей программой, сохраненном на машиночитаемом носителе для осуществления метода изобретения, когда компьютерный программный продукт выполнен на компьютере и/или микроконтроллере. Другими словами, изобретение может, таким образом, быть реализовано как компьютерная программа с управляющей программой для реализации метода, когда компьютерная программа выполнена на компьютере и/или микроконтроллере.