用于跟踪的装置和方法制造方法及图纸

一种用于跟踪装置的方法确定装置的位置之间的相关，位置包括装置的一组先前位置和装置的当前位置的初始估计；并且对于各接入点(AP)，使用对于装置的先前位置确定的先前路径损耗指数和装置的位置之间的相关确定装置的当前位置的当前路径损耗指数。方法使用在当前位置从各AP接收的信号的接收信号强度(RSS)和对于各AP确定的当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定装置的当前位置。使用装置的当前位置和从对应AP接收的信号的RSS更新对于各AP的当前路径损耗指数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于跟踪的装置和方法
本专利技术总体涉及室内定位，更具体地涉及使用接收信号强度(RSS)测量结果和路径损耗指数估计进行的装置的非监管定位。
技术介绍
诸如无线局域网(WLAN)的无线网络被广泛使用。在诸如WLAN的无线通信网络中定位无线电收发设备启用新且增强的特征，诸如基于位置的服务和位置感知管理。基于位置的服务包括例如无线装置的定位或跟踪、指定例如离WLAN的无线站最近的打印机这样的装置、以及基于无线装置的位置控制无线装置。因为在全球定位系统(GPS)信号传播穿过诸如屋顶、地板、墙壁以及家具的障碍物时被衰减，所以使用基于卫星的GPS的准确室内定位难以实现。因此，信号强度对于室内环境中的定位变得太低。同时，嵌入在诸如计算机、智能电话、立体声音响以及电视的不同装置内的WiFi射频(RF)芯片集的巨大发展激起对基于或利用现有WiFi信号(即，基于电气与电子工程师(IEEE)802.11标准的任意信号)的WiFi装配装置的室内定位方法的需要。用于室内定位的一些方法使用信号强度测量结果，并且假定接收信号功率是距离的可逆函数，由此接收功率的知识暗示距信号发送器的距离。其他方法尝试连同机器学习的进步一起进一步利用WiFi装置的大规模部署，并且提出连同自定位和映射一起的指纹识别。然而，对于室内定位仅依赖传统Wi-Fi芯片集的方法使用从Wi-Fi芯片集获得的所测量的接收信号强度(RSS)电平。这些方法需要训练，该训练包括在室内环境中离线地测量RSS电平。然后在在线使用期间向定位方法供应测量结果。与训练关联的一个限制是离线测量结果经常是不可靠的。这是因为环境中的RSS电平例如由于占有者的数量、家具以及AP位置的变化而随着时间的过去而动态变化。这暗示在每当环境变化时需要重复训练。另外，离线方法连同RSS电平的在线测量结果在路径损耗模型中使用事前求出的路径损耗指数来确定室内位置。在事前求出的这些路径损耗指数之后，路径损耗指数的值对于位置跟踪的整个过程保持相同，并且假定对于环境的整个区段相同。因此，期望以非监管方式即没有训练地执行基于RSS的定位。
技术实现思路
专利技术的一些实施方式提供了用于通过测量由设置在封闭环境中的一组接入点(AP)发送的信号的接收信号强度(RSS)电平来定位装置的系统和方法。方法使用针对RSS电平的路径损耗模型。对数距离路径损耗模型是将信号在封闭环境中遭遇的路径损耗预测为距离的函数的无线传播模型。根据该模型，所接收的由特定AP发送的基准信号的RSS电平依赖于到该AP的距离和关联的路径损耗指数。路径损耗指数是未知模型参数。在给定位置处对于各AP存在单个模型参数。专利技术的一些实施方式基于以下认识：对于装置的不同位置，路径损耗指数可以在封闭环境内变化。然而，一些实施方式基于以下认识：对于相邻位置的路径损耗指数之间存在相关。例如，对于当前位置的当前路径损耗指数可以被表示为先前位置的先前路径损耗指数和先前与当前位置之间的距离的函数。直观地，可以提出：先前位置与当前位置之间的距离越大，对于这些位置的路径损耗指数之间的差越大。然而，多个观测和实验展示了路径损耗指数之间的相关依赖于这些位置之间的距离。本专利技术的一些实施方式基于以下认识：如果可以确定装置的当前位置的初始估计，则该初始估计可以用于确定该位置与装置的先前位置之间的相关，这些相关转而可以用于确定更新装置的位置的初始估计所需的路径损耗指数。随后，使用由各AP发送的信号的RSS电平可以修改位置的经更新的初始估计和对于该位置估计确定的路径损耗指数。为此，一些实施方式提供了用于通过使用包括当前位置的初始估计的相邻位置之间的相关和对应的一组路径损耗指数迭代地更新路径损耗指数和装置的位置来跟踪装置的系统和方法。例如，本专利技术的一个实施方式使用高斯过程(GP)来估计与某一位置对应的路径损耗指数。GP对位置与和不同接入点关联的对应路径损耗指数之间的高度复杂关系建模。相关结构经由参数化的核函数来描述，核函数的超参数被实时确定。因此，本专利技术的一个实施方式公开了一种用于跟踪装置的方法。方法包括以下步骤：确定装置的位置之间的相关，其中，位置包括装置的一组先前位置和装置的当前位置的初始估计；对于各个接入点(AP)，使用对于装置的先前位置确定的先前路径损耗指数和装置的位置之间的相关确定装置的当前位置的当前路径损耗指数；使用在当前位置从各AP接收的信号的接收信号强度(RSS)和对于各AP确定的当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定装置的当前位置；以及使用装置的当前位置和从对应AP接收的信号的RSS更新对于各AP的当前路径损耗指数。方法的步骤使用处理器来执行。另一个实施方式公开了一种用于跟踪装置的方法，其中，方法迭代地估计装置的当前位置和在当前位置与接入点(AP)对应的路径损耗指数。迭代包括：确定装置的当前位置的初始估计；确定装置的位置之间的相关，其中，位置包括装置的一组先前位置和装置的当前位置的初始估计；对于各AP，使用与装置的一组先前位置对应的先前路径损耗指数以及装置的位置之间的相关确定当前路径损耗指数；使用在当前位置从各AP接收的信号的强度电平和对于各AP确定的当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定装置的当前位置；以及使用装置的当前位置和从对应AP接收的信号的强度电平更新对于各AP的当前路径损耗指数。方法的步骤使用处理器来执行。又一个实施方式公开了一种装置，该装置包括：测量单元，该测量单元被配置成确定装置的当前位置的初始估计；收发器，该收发器被配置成确定在当前位置处接收的信号的强度电平，其中，信号由设置在环境中的一组接入点(AP)发送；以及控制器，该控制器被配置成通过将当前路径损耗指数应用于信号的强度电平来迭代地更新当前位置的初始估计，其中，控制器包括处理器，该处理器用于使用包括装置的一组先前位置和当前位置的初始估计在内的位置之间的相关以及对于装置的先前位置确定的先前路径损耗指数来确定当前路径损耗指数。附图说明[图1A]图1A是根据本专利技术的一些实施方式的用于使用接收信号强度(RSS)测量结果的装置定位的环境和接入点的示意图；[图1B]图1B是根据本专利技术的一些实施方式的使用基准信号的RSS电平的装置定位的曲线图；[图1C]图1C是根据本专利技术的一个实施方式的用于跟踪装置的方法的框图；[图2]图2是根据本专利技术的一些实施方式的被跟踪的装置的框图；[图3A]图3A是包括面积要素的网格的图形叠置的用户接口的示例；[图3B]图3B是包括表示封闭环境的架构结构的图形叠置的用户接口的另一个示例；[图4]图4是根据本专利技术的一个实施方式的用于确定装置的位置的方法的框图；以及[图5]图5是根据本专利技术的一个实施方式的用于确定当前路径损耗指数的方法的框图。具体实施方式图1A示出了使用接入点(AP)110确定装置120在封闭环境100中的位置的根据本专利技术的一些实施方式的使用接收信号强度(RSS)测量结果的定位问题的示意图。封闭环境例如可以为具有诸如墙壁140、家具等的多个障碍物的住宅、建筑物、地下空间甚至都市峡谷等的内部。装置例如可以为移动机器人、智能电话、便携式计算机等。在一个实施方式中，装置沿着未知路径150移动。在确定装置的位置之后，可以根据装置的当前位置控制装置。专利技术的一些实施方式提供了用于通过测量由设置在封闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于跟踪装置的方法，该方法包括：确定所述装置的位置之间的相关，其中，所述位置包括所述装置的一组先前位置和所述装置的当前位置的初始估计；对于各个接入点AP，使用对于所述装置的所述先前位置确定的先前路径损耗指数和所述装置的所述位置之间的所述相关确定所述装置的所述当前位置的当前路径损耗指数；使用在所述当前位置从各AP接收的信号的接收信号强度RSS和对于各AP确定的所述当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定所述装置的所述当前位置；以及使用所述装置的所述当前位置和从所述对应AP接收的信号的所述RSS更新对于各AP的所述当前路径损耗指数，其中，所述方法的步骤使用处理器来执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.22 US 14/860,8671.一种用于跟踪装置的方法，该方法包括：确定所述装置的位置之间的相关，其中，所述位置包括所述装置的一组先前位置和所述装置的当前位置的初始估计；对于各个接入点AP，使用对于所述装置的所述先前位置确定的先前路径损耗指数和所述装置的所述位置之间的所述相关确定所述装置的所述当前位置的当前路径损耗指数；使用在所述当前位置从各AP接收的信号的接收信号强度RSS和对于各AP确定的所述当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定所述装置的所述当前位置；以及使用所述装置的所述当前位置和从所述对应AP接收的信号的所述RSS更新对于各AP的所述当前路径损耗指数，其中，所述方法的步骤使用处理器来执行。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使用对于各迭代确定的所述装置的位置之间的所述相关，迭代地更新所述装置的一组位置和与所述一组位置对应的一组路径损耗指数。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定所述当前路径损耗指数的概率分布；以及使用所述概率分布确定所述装置的所述当前位置。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述概率分布是截短高斯分布，该方法还包括：至少使用所述截短高斯分布的平均确定所述装置的所述当前位置。5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：使用路径损耗指数的协方差矩阵确定所述当前路径损耗指数的高斯分布的平均；以及使用所述高斯分布的所述平均确定所述截短高斯分布的平均。6.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：确定将路径损耗指数关联到对应位置的核函数；以及使用所述装置的位置之间的所述相关和所述核函数确定路径损耗指数的所述协方差矩阵。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述核函数由超参数来参数化，该方法还包括：通过优化所述先前路径损耗指数的联合概率分布的目标函数确定所述核函数的所述超参数。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：根据所述装置的所述当前位置控制所述装置。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使用惯性测量确定所述装置的所述当前位置的所述初始估计。10.一种用于跟踪装置的方法，其中，所述方法迭代地估计所述装置的当前位置和在所述当前位置与接入点AP对应的路径损耗指数，迭代包括：确定所述装置的所述当前位置的初始估计；确定所述装置的位置之间的相关，其中，所述位置包括所述装置的一组先前位置和所述装置的当前位置的所述初始估计；对于各AP，使用与所述装置的所述一组先前位置对应的先前路径损耗指数以及所述装置的所述位置之间的所述相关确定当前路径损耗指数；使用在所述当前位置从各AP接收的信号的强度电平和对于各AP确定的所述当前路径损耗指数根据路径损耗模型确定所述装置的所述当前位置；以及使用所述装置的所述当前位置和从对应AP接收的信号的所述强度电平更...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕约维齐，菲利普·奥尔利克，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP