在拥挤室内环境中的设备位置的确定制造技术

本发明专利技术提供了在拥挤的室内环境中确定设备位置的方法和装置。移动设备配置成使用WiFi飞行时间基于定位方案来确定其位置。一旦该设备确定了其位置，该设备可使用低能耗位置共享机制将其位置广播给邻近设备，该低能耗位置共享机制使用识别该设备位置的低能耗广播信号。所述述低能耗广播信号可被具有相似配置的其它设备使用，也可被不使用基于ToF定位方案而使用RSSI测量值和多边测量来确定其位置和/或丧失这些能力的设备使用。该设备的位置可通过将从基于ToF定位方案导出的位置数据与从邻近设备处接收的位置数据相融合来进行更新，所述邻近设备使用低能耗位置共享机制正广播其位置。该共享机制可减少ToF会话的数量，同时也可通过使用低能耗广播来共享位置数据来减少功率消耗。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
自从2008年APPLE在iPhone 3G中添加了GPS功能后，在移动环境中的位置感知应用和服务的使用已看到巨大的增长。例如，在2014年度的苹果全球开发者大会(APPLE’S World Wide Developer Conference)上，宣布已超过600,000iOS应用使用了APPLE位置服务应用程序接口(API:Application Program Interface)。类似地，成千上万的位置感知应用程序都可用于ANDROID设备，并且可通过微软向Window Phone、Surface平板电脑，以及其他可运行微软Windows操作系统的移动设备来提供位置服务。理想的情况下，对于作为对已给定的使用环境可用的移动设备而言，最好是可获得其最精确的定位。GPS是当今大部分移动电话都设置有的基本功能。为了给具有GPS支持的设备进行定位，在设备中的GPS接收机接收来自三个或者更多GPS卫星的信号，并且基于该信号在给出的GPS卫星和该设备之间传输所用的时间，结合非常精确的GPS定位数据，使用总所周知的定位算法来计算所述设备的位置。然而，GPS的使用通常限制于在视线可触及GPS卫星的室外环境中。此外，还存在很大一部分不具有内置GPS支持的移动设备，例如，大部分的台式电脑、便携式电脑和笔记本电脑。用于定位移动设备的另一项技术是通过无线信号的使用的三边测量法。历史上，通过运用使用小区塔(cell towers)的位置确定，通常可有助于移动电话的E911支持。在此种方法下，小区塔的位置是已知的，并且可从多个小区塔获得无线信号强度测量值，并且将该无线信号强度测量值用于三边测量所述电话的位置。这将产生在如今的移动环境中不实用的相当粗糙的定位结果。例如，在E911二阶段中，需要移动网络运营商来提供300m范围内的的发话人的经度和纬度。通过对比，在某些环境中GPS可精确至几米范围内。为了给不具有GPS支持和GPS定位不可用的设备增加定位功能，
APPLE(以及其他)已部署了位置服务，该位置服务应用Wi-Fi基站(aka,接入点)基于通过移动设备获得的接入点广播信号的接收信号强度指示(RSSI)测量值来三边测量该移动设备的位置。应用相似的基于RSSI的三边测量的方案基于已知(或是至少将能知道)的Wi-Fi接入点的位置来确定设备的位置。这需要收集数百万的Wi-Fi接入点的位置，其最初是由例如Skyhook的公司通过“wardriving”完成的，在该项技术下，安装有GPS的车辆沿着街道行驶，并且其用于通过其广播MAC地址来识别Wi-Fi接入点的位置。近来，APPLE和GOOGLE都已应用众包技术(crowdsourcing techniques)，在该技术下APPLE和ANDROID设备自身用于产生新的Wi-Fi接入点的位置(和/或更新已有的Wi-Fi接入点的位置)。在APPLE的方法中，iOS设备具有本地数据库，该本地数据库包括数以千计Wi-Fi接入点的位置，这些Wi-Fi接入点使用其MAC地址作为密钥。iOS设备包括不具有GPS支持的iPad，其能够使用RSSI测量值进行三边测量新的Wi-Fi接入点的位置，并且将对应位置信息提供至APPLE的众包位置数据库。在GOOGLE的方法中，ANDROID设备将与从新的Wi-Fi接入点和其他(潜在)接入点获得的RSSI测量值有关的信息随着GPS定位信息(如有)一起发送。随后可通过GOOGLE的位置服务服务器确定新的Wi-Fi接入点的位置并且将其加入位置数据库中。众包Wi-Fi接入点方法可在相对稀疏的密度(Wi-Fi接入点)的环境以及在某些内部环境(例如，在家或者是在木制结构房屋)中工作良好，但是对于高密度环境以及在当在更高大的建筑物内时，其具有若干缺陷。一个缺陷是RSSI测量值将会经受衰减和其他效应，使得Wi-Fi接入点将“显得”位于与其实际位置不同的位置上。另一个问题是某些Wi-Fi接入点提供强于其他Wi-Fi接入点的广播信号，使这些接入点显得较其实际位置相对较近。基于WiFi的第二定位技术使用飞行时间(ToF)技术，其中Wi-Fi设备与多个接入点建立ToF会话，为了高精度通常建立3-4个会话。只要需要室内定位时，该设备保持与所有接入点会话存活，并且当该
设备移动，时与其他接入点开启新的会话。一般地，ToF技术能够实现高精度室内定位，但是其也需要来自WiFi核心组件高功率消耗。长时间使用ToF技术可对设备的电池产生显著的负面效应。当例如商业中心、火车站，体育馆等的在非常拥挤的地方存在高密度用户数量使用ToF时，ToF会话的总数将会很高。考虑到部署的接入点的限制数量，为了支持所有ToF用户，每个接入点将不得不维持几百个ToF会话。由于网络和信道限制，维持这样数量的会话时不可行的，并且因此室内定位的用户体验将被严重削弱。此外，当缺少接入点来向如此多的ToF用户提供会话时，在ToF用户之间的冲突的数量将会增加。这将引起环境中的一般噪声(白噪声)增加，并且因此接入点将会要求所有的ToF用户增加其传输功率。这个问题将使得在室内拥挤环境中ToF技术的使用甚至更加消耗功率。附图说明结合附图，参考下述详细说明，本专利技术的所述方面和其他附属优势将变得更易理解，其中，除非另有说明，贯穿各个附图相同的附图标记指代相同的部件。图1是示出使用飞行时间(ToF)测量值来确定移动设备的位置的示例性方案的示意图；图2是示出根据一个方案的消息交换和与确定ToF测量有关时间信息的视图；图3是示出WiFi接入点MAC信标信号的视图；图4是示出通过移动设备所执行的、有助于实施本文所讨论的位置确定实施例的方面的操作和逻辑的流程图；图5a是示出根据一个实施例，无线设备从两个使用低能耗位置共享机制的邻近移动设备处接收位置信息的示意图；图5b是示出图5a的无线设备使用通过两个邻近移动设备广播的低能耗广播信号的RSSI测量值来确定其相对于所述两个邻近移动设备的位置的示意图；图6是示出移动设备基于来自三个邻近移动设备的RSSI信号测量值通过三边测量确定其位置的示意图；以及图7是配置成实施本文所描述的实施例的方面的示例性移动设备的示意图。具体实施方式本文将描述在拥挤的室内环境中确定设备位置的方法和装置的实施例。在下文描述中，将阐述多个特定细节来提供对于本专利技术实施例的完整理解。在有关领域的技术人员将意识到，然而，本专利技术可在不具有一个或者多个特定细节的情况下，或者以其他方法、组件、材料等进行实施。在其他情况下，众所周知的结构、材料，或者操作将不示出或者不进行详细描述从而避免模糊本专利技术的方面。贯穿说明书所提及的“一个实施例”或者“实施例”意味着结合实施例进行描述的特定的特征、结构或者特性包括在至少一个本专利技术的实施例中。因此，贯穿说明书在各处出现的词组“在一个实施例中”或是“在实施例中”不必须全部指代同一实施例。此外，特定的特征、结构，或者特性可在一个或者多个实施例中以任意合适的方式进行结合。为了清晰起见，在本文中附图中的独立元件也可通过其在附图中的标签进行表示，而不只用特定的附图标记。此外，指代特定类型组件(而不是特定的组件)的附图标记以在附图标记后加上意味着“典型”的“(typ)”示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动设备，包括：处理器；存储器，可操作地耦合至所述处理器；基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11的(WiFi)无线子系统，可操作地耦合至处理器和天线；低能耗无线子系统，可操作地耦合至处理器和天线；以及非易失性存储设备，可操作地耦合至处理器，具有多个存储于其中的指令，所述指令配置成当由处理器的执行时使移动设备：使用飞行时间(ToF)定位方案来确定所述移动设备的位置；并且使用所述低能耗无线子系统来广播由所述ToF定位方案确定的所述移动设备的位置。

【技术特征摘要】
2015.03.13 US 14/657,6861.一种移动设备，包括：处理器；存储器，可操作地耦合至所述处理器；基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11的(WiFi)无线子系统，可操作地耦合至处理器和天线；低能耗无线子系统，可操作地耦合至处理器和天线；以及非易失性存储设备，可操作地耦合至处理器，具有多个存储于其中的指令，所述指令配置成当由处理器的执行时使移动设备：使用飞行时间(ToF)定位方案来确定所述移动设备的位置；并且使用所述低能耗无线子系统来广播由所述ToF定位方案确定的所述移动设备的位置。2.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述指令还配置成使移动设备：与两个或者多个具有ToF能力的WiFi接入点建立ToF会话；对于一个或者多个具有ToF能力的WiFi接入点中的每个，执行与所述具有ToF能力的WiFi接入点的ToF消息交换，以确定在所述移动设备和所述具有ToF能力的WiFi接入点之间的基于ToF的距离；检索识别有具有ToF能力的WiFi接入点中每个的位置的信息；以及使用具有ToF能力的WiFi接入点中的每个的位置和在所述移动设备和所述具有ToF能力的WiFi接入点之间的基于ToF的距离，采用多边测量确定所述移动设备的位置。3.根据权利要求2所述的移动设备，其中所述指令还配置成使移动设备：确定ToF服务水平超过阈值；并且使用所述低能耗无线子系统开始或者继续广播所述移动设备的位
\t置。4.根据权利要求2所述的移动设备，其中建立三个或者更多的ToF会话，并且其中所述低能耗无线子系统包括低能耗接收机，并且其中所述指令还配置成使移动设备：将ToF会话的数量减少至1个或者2个ToF会话；接收从一个或者多个邻近移动设备广播来的位置数据，所述一个或多个邻近移动设备通过使用低能耗广播正广播他们各自的位置；以及通过将使用所述1个或者2个ToF会话获得的位置数据与经由一个或者多个相应的低能耗广播从所述一个或者多个邻近移动设备接收的位置数据相结合，以确定所述移动设备的更新的位置。5.根据权利要求4所述的移动设备，其中使用融合算法确定所述更新的位置，所述融合算法将所述移动设备的第一位置与所述移动设备的第二位置进行比较，以确定所述第一位置和所述第二位置是否在匹配阈值内相匹配，其中所述第一位置使用基于ToF距离来确定，所述第二位置通过从所述一个或者多个邻近移动设备处接收的位置数据来确定。6.根据权利要求4或5所述的移动设备，其中所述指令还配置成使移动设备：对于一个或者多个邻近移动设备中的每个，接收包括邻近移动设备的广播信号功率数据和所述位置信息的低能耗广播信号；执行接收到的低能耗广播信号的接收信号强度指示(RSSI)测量；使用所述RSSI测量值和所述广播信号功率数据来计算所述移动设备和所述邻近移动设备之间的距离。7.根据权利要求6所述的移动设备，其中存在两个或者多个邻近移动设备，为所述两个或者多个邻近移动设备，计算在所述移动设备和所述两个或多个邻近移动设备之间的距离，并且其中所述指令还配置成使
\t所述移动设备：使用多边测量来确定所述移动设备的位置。8.根据权利要求4-7中任一项所述的移动设备，其中所述指令还配置成使所述移动设备：使用所述低能耗无线子系统来广播所确定的所述移动设备的更新的位置。9.根据权利要求4-8中任一项所述的移动设备，其中所述指令还配置成使移动设备：接收从第二移动设备广播来的位置数据，所述第二移动设备使用低能耗广播信号正广播它的位置；进行确定在所述移动设备和所述第二移动设备之间的距离超过阈值与检测到所述低能耗广播信号的信号电平下降低于阈值中的至少一者，并做出以下响应，在确定所述移动设备的更新的位置的过程中，不使用从所述第二移动设备广播的位置数据。10.根据前述权利要求中任一项所述的移动设备，其中所述低能耗无线子系统包括蓝牙无线子系统。11.一种由移动设备执行的方法，所述移动设备包括基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.11的(WiFi)无线子系统和低能耗无线子系统，所述方法包括：使用飞行时间(ToF)定位方案来确定所述移动设备的位置；以及使用所述低能耗无线子系统来广播通过所述ToF定位方案确定的所述移动设备的位置。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：与两个或者更多个具有ToF能力的WiFi接入点建立ToF会话；对于一个或者多个具有ToF能力的WiFi接入点中的每个，执行与所述具有ToF能力的WiFi接入点的ToF消息交换，以确定
\t在所述移动设备和所述具...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·魏茨曼，N·S·布朗萨德，L·戈尔登塔尔，I·古德曼，
申请(专利权)人：英特尔IP公司，
类型：发明
国别省市：美国;US