專(zhuān)利名稱(chēng)：用于估計(jì)基于wlan的定位系統(tǒng)中的定位誤差的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
5本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及在基于WLAN的定位系統(tǒng)中估計(jì)誤差，并 且更具體地說(shuō)，涉及確定使用基于WLAN的定位系統(tǒng)的啟用WLAN 的移動(dòng)設(shè)備的估計(jì)位置的預(yù)期誤差。
背景技術(shù)：
估計(jì)是基于與目標(biāo)參數(shù)相關(guān)的一組可觀測(cè)的采樣尋找目標(biāo)參數(shù) 的最可能值的處理。估計(jì)的準(zhǔn)確度可能基于觀測(cè)到的采樣的質(zhì)量而改 變。量化估計(jì)的質(zhì)量是估計(jì)理論中的主要主題之一，并且在大多數(shù)情 況下，甚至是比估計(jì)目標(biāo)參數(shù)更困難的問(wèn)題?；谛l(wèi)星的定位系統(tǒng)是 為全球定位而引入的早期系統(tǒng)之一，并且出于相同原因被稱(chēng)為全球定 位系統(tǒng)(GPS)。在GPS網(wǎng)絡(luò)中，也確定估計(jì)的準(zhǔn)確度并且才艮告給終 端用戶。GPS網(wǎng)絡(luò)中的估計(jì)誤差被以不同方式呈現(xiàn)。通過(guò)考慮整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)確定誤差估計(jì)，并且這被稱(chēng)為水平和垂直誤差的精度降低因子 (DOP)。 DOP值是誤差的指示器，并且它也可被轉(zhuǎn)換為以米為單位 的誤差。
許多研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)對(duì)城市范圍的基于WLAN的定位系統(tǒng)進(jìn)行了 探索，但是他們都沒(méi)有提供位置估計(jì)的期望誤差。PlaceLab
(www.placelab.com，由Microsoft和Intel贊助的項(xiàng)目)、圣地亞哥 力口利福尼亞大學(xué)的 ActiveCampus項(xiàng)目 (ActiveCampus - Sustaining Educational Communities through Mobile Technology, technical report #CS2002-0714 )和MIT校際定位系統(tǒng)已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)行了 最重要的研究努力。
存在以室內(nèi)定位為目標(biāo)的WLAN定位系統(tǒng)的若干商業(yè)提供品
(參見(jiàn)，例如Kavitha Muthukrishnan， Maria Lijding， Paul Havinga， Towards Smart Surroundings: Enabling Techniques and Technologies for Localization, Proceedings of the International Workshop on Location and Context- Awareness (LoCA 2005) at Pervasive 2005, May 2005，以及Hazas, M.， Scott， J,， Krumm， J.: Location-Aware Computing Comes of Age， IEEE Computer,Pa005， Pages 350-362.)這些系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為解決類(lèi)似企業(yè)園區(qū)、醫(yī)院設(shè) 施或貨運(yùn)場(chǎng)所的受控環(huán)境內(nèi)的資產(chǎn)和人員追蹤。典型的實(shí)例是在醫(yī)院 中具有能監(jiān)視急救車(chē)準(zhǔn)確位置的系統(tǒng)，從而當(dāng)有心跳停止情況時(shí)，醫(yī) 務(wù)人員不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間定位該設(shè)備。這些使用情況的準(zhǔn)確度要求是非常 苛刻的，通常要求l-3米的準(zhǔn)確度。這些系統(tǒng)使用各種技術(shù)精細(xì)調(diào)整 其準(zhǔn)確度，包括對(duì)場(chǎng)地每平方英尺的詳細(xì)位置進(jìn)行勘測(cè)，以便測(cè)量無(wú) 線電信號(hào)的傳播。它們還需要持續(xù)網(wǎng)絡(luò)連接，從而接入點(diǎn)和客戶機(jī)無(wú) 線電設(shè)備可以類(lèi)似于A-GPS的工作方式那樣交換同步信息。雖然這 些系統(tǒng)對(duì)于室內(nèi)使用的情況變得更為可靠了 ，但它們?cè)谌魏螌拸V區(qū)域 內(nèi)的部署達(dá)不到預(yù)期效果。不可能對(duì)整個(gè)城市進(jìn)行此類(lèi)必需的詳細(xì)位 置勘測(cè)，并且無(wú)法指望在整個(gè)城市區(qū)域上存在這些系統(tǒng)所需程度的與 802.11接入點(diǎn)的持續(xù)通信信道。最重要的是，室外無(wú)線電傳播與室內(nèi) 無(wú)線電傳播根本不同，致使這些室內(nèi)定位技術(shù)在寬廣區(qū)域情況下幾乎 是無(wú)用的。
迄今為止已經(jīng)部署了百萬(wàn)計(jì)的商業(yè)和私有WLAN,并且這個(gè)數(shù) 目每天還在增長(zhǎng)。因此，使用WLAN接入點(diǎn)估計(jì)啟用WLAN的移動(dòng) 設(shè)備的位置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明的特征是一種在估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的 位置的WLAN定位系統(tǒng)中使用的用于估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差的方 法。啟用WLAN的設(shè)備接收由該啟用WLAN的設(shè)備射程內(nèi)的WLAN 接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)。該方法基于從啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的 WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的位置。該方法還 基于啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)的特性估計(jì)位置估 計(jì)的期望誤差，其中期望誤差預(yù)測(cè)位置估計(jì)的相對(duì)準(zhǔn)確度。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，啟用WLAN的設(shè)備的位置估計(jì)基于 來(lái)自啟用WLAN的設(shè)備射程內(nèi)的多于一個(gè)的WLAN接入點(diǎn)的信號(hào)。 在另一方面，位置估計(jì)的期望誤差基于來(lái)自啟用WLAN的設(shè)備射程內(nèi)的多于一個(gè)的WLAN接入點(diǎn)的特性。
在另一個(gè)方面，位置估計(jì)的期望誤差基于用于估計(jì)啟用WLAN 的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的數(shù)目。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，每個(gè)WLAN接入點(diǎn)具有相關(guān)聯(lián)的信號(hào) 覆蓋區(qū)域。位置估計(jì)的期望誤差基于用于估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的 位置的WLAN接入點(diǎn)的信號(hào)覆蓋區(qū)域中的至少一個(gè)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，位置估計(jì)的期望誤差基于用于估計(jì)啟用 WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的最小信號(hào)覆蓋區(qū)域。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)確定啟用WLAN的設(shè)備從WLAN 接入點(diǎn)接收信號(hào)的地理位置，基于所確定的地理位置確定覆蓋區(qū)域的 標(biāo)準(zhǔn)偏差，并且基于覆蓋區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)WLAN接入點(diǎn)的覆蓋 區(qū)域，估計(jì)每個(gè)WLAN接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)WLAN接入點(diǎn)具有一個(gè)地理位置， 并且位置估計(jì)的期望誤差基于用于估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的位置的 接入點(diǎn)的地理位置的空間分布。所述空間分布基于用于估計(jì)啟用 WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的地理位置之間的距離。
在本發(fā)明的另 一個(gè)方面， 一個(gè)位置估計(jì)被結(jié)合其它位置估計(jì)使 用，以便推導(dǎo)啟用WLAN的設(shè)備的位置、速度和行進(jìn)方向中的至少 一個(gè)，并且給予位置估計(jì)的權(quán)重基于位置估計(jì)的期望誤差。在一個(gè)方 面，僅當(dāng)位置估計(jì)的期望誤差低于預(yù)先確定的閾值時(shí)才使用該位置估 計(jì)。在另一個(gè)方面，所述其它位置估計(jì)中的至少一個(gè)基于從啟用 WLAN的設(shè)備射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)。在其它方面，由 基于GPS的定位系統(tǒng)提供所述其它位置估計(jì)中的至少一個(gè)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征是一種在估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備 的位置的WLAN定位系統(tǒng)中使用的用于估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差的 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括啟用WLAN的i殳備，用于接收由該啟用WLAN 的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)；位置估計(jì)邏輯，用于 基于從啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)估計(jì) 啟用WLAN的設(shè)備的位置；和誤差估計(jì)邏輯，用于基于該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)的特性估計(jì)所述位置估計(jì)的期望誤 差，其中期望誤差預(yù)測(cè)位置估計(jì)的相對(duì)準(zhǔn)確度。


在附圖中
圖l示出了 WLAN定位系統(tǒng)的某些實(shí)施例；
圖2示出了啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備以及周?chē)慕尤朦c(diǎn)和其相應(yīng) 覆蓋區(qū)域的實(shí)例；
圖3示出了檢測(cè)到的WLAN接入點(diǎn)的空間分布對(duì)啟用WLAN的 移動(dòng)設(shè)備的位置估計(jì)的準(zhǔn)確度的影響的例子；以及
圖4示出了檢測(cè)到的WLAN接入點(diǎn)的數(shù)目對(duì)啟用WLAN的移動(dòng) 設(shè)備的位置估計(jì)的準(zhǔn)確度的影響的例子。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例估計(jì)與由WLAN定位系統(tǒng)提供的推導(dǎo)位置 相關(guān)聯(lián)的誤差。所結(jié)合的專(zhuān)利申請(qǐng)描述了能夠推導(dǎo)并且提供啟用 WLAN的設(shè)備的估計(jì)位置的基于WLAN的定位系統(tǒng)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例確定并且更新使用公共和私有WLAN接入 點(diǎn)的基于WLAN的定位系統(tǒng)的位置估計(jì)的期望誤差。(注意，802.11， 802.11b， 802.1 le， 802.11n和WiFi是WLAN標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)例。)用戶的移 動(dòng)設(shè)備周期地掃描和檢測(cè)公共和私有WLAN接入點(diǎn)，并且還記錄每 個(gè)WLAN接入點(diǎn)的信號(hào)特性，例如，接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)、到達(dá)時(shí) 間差(TDOA)或與每個(gè)WLAN接入點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的到達(dá)時(shí)間差(TOA )。 在某些實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備自己確定位置估計(jì)的期望誤差。在其它實(shí) 施例中，移動(dòng)設(shè)備將掃描周?chē)鶺LAN接入點(diǎn)的結(jié)果發(fā)送到中央站點(diǎn)， 在這里，中央服務(wù)器確定期望誤差。
WLAN位置估計(jì)的期望誤差可被用于量化位置估計(jì)的質(zhì)量。在 組合多個(gè)位置估計(jì)時(shí)或在將基于WLAN的位置估計(jì)與其它位置估計(jì) 技術(shù)(例如，GPS位置估計(jì))組合時(shí)，這可能是有用的。當(dāng)組合一系列位置估計(jì)時(shí)，每個(gè)位置估計(jì)的期望誤差可被用作加權(quán)因子。例如， 為了增加單個(gè)位置估計(jì)的準(zhǔn)確度，多個(gè)位置估計(jì)可被加權(quán)平均。在該 情況下，每個(gè)位置估計(jì)的期望誤差被用作加權(quán)平均計(jì)算中的權(quán)重。
另夕卜，可以組合一系列位置估計(jì)，以便推導(dǎo)移動(dòng)設(shè)備的行進(jìn)或承 載速度。當(dāng)組合這樣的一系列位置估計(jì)時(shí)，每個(gè)估計(jì)的期望誤差被用 作該估計(jì)的相應(yīng)質(zhì)量度量，這使得能夠基于它們的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)對(duì)該一系 列位置估計(jì)的優(yōu)化組合。
例如，在十個(gè)位置估計(jì)的系列中，假設(shè)除了第七個(gè)位置估計(jì)之外 的所有位置估計(jì)具有位置估計(jì)的相對(duì)低的期望誤差，而第七個(gè)位置估 計(jì)具有相對(duì)高的期望誤差。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備使用這個(gè)系列的位置估計(jì)推導(dǎo) 移動(dòng)設(shè)備的速度時(shí)，移動(dòng)設(shè)備可以在速度確定中排除第七個(gè)位置估計(jì)， 這是由于其相對(duì)高的期望誤差值指示該特定位置估計(jì)具有低的質(zhì)量， 并且因此可能是不可靠的。
位置估計(jì)的期望誤差還可用于確定在組合位置估計(jì)結(jié)果之后的 期望誤差。例如，如果位置估計(jì)結(jié)果被用于確定行進(jìn)速度，則組合各 個(gè)位置估計(jì)的期望誤差，以便確定行進(jìn)速度的估計(jì)誤差。
本發(fā)明的某些實(shí)施例建立在以前提交的申請(qǐng)所公開(kāi)的技術(shù)、系統(tǒng)
和方法上，包括但不限于全部提交于2005年10月28日的標(biāo)題為 Location Beacon Database的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.l 1/261,848，標(biāo)題為 Server for Updating Location Beacon Database的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/261,898， 標(biāo)題為Method and System for Building a Location Beacon Database的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/261,987 , 和標(biāo)題為 Location-Based Services that Choose Location Algorithms Based on Number of Detected Access Points Within Range of User Device的美 國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/261,988，并且還包括但不限于均提交于2006年5 月 8日的才示題為Calculation of Quality of WLAN Access Point Characterization for Use in a WLAN Positioning System的美國(guó)專(zhuān)利 申請(qǐng)No. 11/430,224，和標(biāo)題為Estimation of Position Using WLAN Access Point Radio Propagation Characteristics in a WLANPositioning System的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 11/430,222，通過(guò)參考將其完 整內(nèi)容結(jié)合在此。這些申請(qǐng)教導(dǎo)了為WLAN接入點(diǎn)收集高質(zhì)量定位 數(shù)據(jù)的具體途徑，從而可將這些數(shù)據(jù)用于基于定位的服務(wù)，以便確定 利用這種服務(wù)的啟用WLAN的設(shè)備的地理位置和使用所述定位數(shù)據(jù) 估計(jì)系統(tǒng)用戶位置的技術(shù)。然而，本發(fā)明的技術(shù)不限于在所結(jié)合的專(zhuān) 利申請(qǐng)中公開(kāi)的系統(tǒng)和方法。因此，雖然參考這些系統(tǒng)和申請(qǐng)可能是 有幫助的，但不能認(rèn)為這是理解本實(shí)施例或本發(fā)明所必須的。
圖l描述了 WLAN定位系統(tǒng)(WPS)。該定位系統(tǒng)包括駐留在 用戶設(shè)備101上的定位軟件[103。在特定目標(biāo)地理區(qū)域內(nèi)的各處，存 在使用控制/共用信道廣播信號(hào)廣播信息的固定無(wú)線接入點(diǎn)[102?？蛻?機(jī)設(shè)備通過(guò)探測(cè)請(qǐng)求監(jiān)視廣播信號(hào)或請(qǐng)求其發(fā)射。每個(gè)接入點(diǎn)包含被 稱(chēng)為MAC地址的唯一硬件標(biāo)識(shí)符?？蛻魴C(jī)定位軟件103接收來(lái)自射 程內(nèi)的802.11接入點(diǎn)102的信號(hào)信標(biāo)，并且使用來(lái)自信號(hào)信標(biāo)的特性 確定用戶設(shè)備101的地理位置。這些特性包括接入點(diǎn)的MAC地址和 到達(dá)客戶機(jī)設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度。客戶機(jī)軟件將觀測(cè)到的802.11接入點(diǎn)與 其接入點(diǎn)的參考數(shù)據(jù)庫(kù)[104中的接入點(diǎn)進(jìn)行比較，接入點(diǎn)參考數(shù)據(jù)庫(kù) 也可以駐留在或不駐留在該設(shè)備上(即，在某些實(shí)施例中，參考數(shù)據(jù) 庫(kù)可以位于遠(yuǎn)處)。參考數(shù)據(jù)庫(kù)包含收集系統(tǒng)已經(jīng)匯集的所有接入點(diǎn) 的估計(jì)的地理位置和功率筒檔?？梢詮拇韥?lái)自各個(gè)位置的信號(hào)的功 率的讀數(shù)匯集中產(chǎn)生功率簡(jiǎn)檔。使用這些已知的位置和功率簡(jiǎn)檔，客 戶機(jī)軟件確定用戶設(shè)備[1011的相對(duì)位置，并且以綿度和經(jīng)度讀數(shù)的形 式確定其地理坐標(biāo)。然后將這些讀數(shù)提供給基于定位的應(yīng)用，諸如同 伴尋找器、本地搜索Web站點(diǎn)、車(chē)隊(duì)管理系統(tǒng)和E911服務(wù)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可被用于啟用WLAN的設(shè)備，以便確定和 更新位置估計(jì)的期望誤差。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)可被結(jié) 合在嵌入圖1的啟用WLAN的設(shè)備的定位軟件[103的邏輯中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的指導(dǎo)下，基于用于定位啟用WLAN的 移動(dòng)設(shè)備的所有接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域估計(jì)啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備的位 置估計(jì)的期望誤差。換言之，如果考慮所有檢測(cè)到的接入點(diǎn)，則使用
ii檢測(cè)到的接入點(diǎn)的信號(hào)足跡(或覆蓋區(qū)域)來(lái)確定位置估計(jì)的期望誤
差。在一個(gè)示例性實(shí)施中，通過(guò)用于估計(jì)啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備的 位置的接入點(diǎn)的最小覆蓋區(qū)域界定位置估計(jì)的期望誤差。因此，該方 法基于尋找用于估計(jì)基于WLAN的定位系統(tǒng)中的終端用戶的位置的 接入點(diǎn)中的最小覆蓋區(qū)域。期望誤差與檢測(cè)到的WLAN接入點(diǎn)的最 小覆蓋范圍直接相關(guān)。如果用e代表期望誤差，并且用C^代表最小覆 蓋范圍，則該誤差可如下被寫(xiě)為最小覆蓋范圍的函數(shù)
符號(hào)oc意味著直接相關(guān)。該函數(shù)的一個(gè)實(shí)例如下
參數(shù)&是將最小覆蓋區(qū)域的值按比例換算為以米為單位的實(shí)際 誤差的常數(shù)。參數(shù)&將以平方米為單位的最小覆蓋范圍轉(zhuǎn)換為以米為
單位的誤差。通過(guò)考慮整個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)的足夠采樣并且尋找實(shí)際誤差 和C^值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找到參數(shù)&。可以通過(guò)將由WLAN定位系統(tǒng)提供
的估計(jì)位置和已知位置進(jìn)行比較確定實(shí)際誤差。
WLAN接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域或足跡被定義為這樣的區(qū)域，其中啟 用WLAN的移動(dòng)設(shè)備能夠檢測(cè)到該特定的接入點(diǎn)。通過(guò)系統(tǒng)掃描包 含許多接入點(diǎn)的目標(biāo)地理區(qū)域并且記錄已知位置處的接收信號(hào)強(qiáng)度 (RSS)，尋找到接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域。當(dāng)考慮給定接入點(diǎn)的所有釆樣 時(shí)，使用RSS采樣位置的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域大小的指示 器。在某些實(shí)施例中，考慮所有RSS采樣。在其它實(shí)施方案中，如果 RSS低于給定的閾值，則忽略某些RSS采樣。如果用M代表接入點(diǎn)的 RSS采樣總數(shù)，并且用(x,，力代表RSS采樣,的相應(yīng)位置，則覆蓋區(qū)域
的標(biāo)準(zhǔn)偏差cr被如下計(jì)算<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，^和^分別是所有M個(gè)采樣上&和x的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
圖2示出了啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備和其周?chē)腤LAN接入點(diǎn)的 實(shí)例。在圖2中，用戶[201檢測(cè)射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)[202a-dj, 并且通過(guò)使用檢測(cè)到的WLAN接入點(diǎn)作為參考點(diǎn)估計(jì)其位置。射程內(nèi)的接入點(diǎn)[202a — dl具有不同的覆蓋范圍大小[203a - dj。通過(guò)檢測(cè)到 的接入點(diǎn)[202a-d的最小覆蓋范圍[2041界定估計(jì)誤差。例如，如果接 入點(diǎn)[202a的覆蓋區(qū)域[203a的半徑是100米，則與用戶[201]的位置相 對(duì)應(yīng)的最大估計(jì)誤差是100米。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例的指導(dǎo)下，基于檢測(cè)到的接入點(diǎn)在空間上 如何分布，即，檢測(cè)到的接入點(diǎn)的地理位置之間的距離，估計(jì)位置估 計(jì)的期望誤差。在圖3中示出了檢測(cè)到的接入點(diǎn)的空間分布對(duì)位置估 計(jì)誤差的影響的實(shí)例。圖3示出了啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備[301與檢 測(cè)到的接入點(diǎn)[302和啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備[303與檢測(cè)到的接入點(diǎn) [304]。分別用圓305]和[306]示出移動(dòng)設(shè)備[301]和[303]的估計(jì)位置。 該圖示出了與具有相對(duì)較大的檢測(cè)到的接入點(diǎn)的空間分布的移動(dòng)設(shè)備 [303相比，具有相對(duì)較小的檢測(cè)到的接入點(diǎn)的空間分布的移動(dòng)設(shè)備和 [406的兩個(gè)啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備[401和[403。該圖示出由于用于估計(jì)啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備[403的位置的接入點(diǎn)的數(shù)目較多，啟用 WLAN的移動(dòng)設(shè)備[403的位置估計(jì)的期望誤差較低。因此，期望誤差 與檢測(cè)到的接入點(diǎn)的數(shù)目的倒數(shù)相關(guān)。如果N代表用于定位終端用戶 的檢測(cè)到的接入點(diǎn)的數(shù)目，則期望誤差可被如下寫(xiě)為
《《 /(丄)
上述函數(shù)的一個(gè)實(shí)例如下
參數(shù)^是將等式的輸出按比例換算為以米為單位的誤差的常數(shù)。 就其單位而言，參數(shù)^單位為米。通過(guò)考慮整個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)的足夠采 樣并且尋找實(shí)際誤差和N值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找到參數(shù)^。使用上述技術(shù)計(jì) 算以米為單位的誤差。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例的指導(dǎo)下，基于組合多個(gè)相關(guān)參數(shù)與誤 差，估計(jì)WLAN定位系統(tǒng)中的啟用WLAN的移動(dòng)設(shè)備的期望誤差。 與位置估計(jì)的期望誤差相關(guān)的三個(gè)參數(shù)如下(1)檢測(cè)到的接入點(diǎn)的 最小覆蓋范圍Q， (2)檢測(cè)到的接入點(diǎn)的數(shù)目的平方根分之一， (3)檢測(cè)到的接入點(diǎn)的空間分布的平方，^。
上述參數(shù)與期望誤差相關(guān)，但是就絕對(duì)值而言，它們具有不同的 動(dòng)態(tài)范圍。為了能夠組合它們，必須首先標(biāo)準(zhǔn)化其絕對(duì)值。通過(guò)將參 數(shù)除以它們的動(dòng)態(tài)范圍的標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)現(xiàn)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。動(dòng)態(tài)范圍是給 定覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有接入點(diǎn)的最大和最小絕對(duì)值。
標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)可被簡(jiǎn)單地平均，或可根據(jù)每個(gè)參數(shù)預(yù)測(cè)期望誤差 的準(zhǔn)確度將它們加權(quán)并且然后平均，這稱(chēng)為加權(quán)平均。更希望根據(jù)誤 差分量的誤差預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度對(duì)每個(gè)誤差分量加權(quán)，并且這是最優(yōu)組合方 法。加權(quán)平均方法的下一步是定義測(cè)量誤差預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的每個(gè)參數(shù)的 度量。
每個(gè)參數(shù)與誤差的相關(guān)性測(cè)量特定誤差估計(jì)方法的誤差預(yù)測(cè)的
準(zhǔn)確度。這些相關(guān)系數(shù)用于在加權(quán)平均計(jì)算中對(duì)每個(gè)方法加權(quán)。相關(guān) 系數(shù)是統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并且通過(guò)尋找位置估計(jì)的實(shí)際誤差并且還尋找參數(shù)的估計(jì)值并且然后確定相關(guān)系數(shù)，基于目標(biāo)地理區(qū)域的足夠數(shù)目的采 樣全局地確定每個(gè)參數(shù)。因此，相關(guān)系數(shù)示出了估計(jì)參數(shù)與估計(jì)誤差 的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，并且未確切示出參數(shù)的一個(gè)采樣的質(zhì)量。例如，位置 確定的一個(gè)例子可能具有非常小的估計(jì)誤差，但是該檢測(cè)到的接入點(diǎn) 的最小覆蓋區(qū)域可能相對(duì)較大。在這個(gè)實(shí)例中，檢測(cè)到的接入點(diǎn)的最 小覆蓋區(qū)域不是誤差的好的指示器，但是它仍被以與其它采樣相同的 相關(guān)系數(shù)加權(quán)。因此，使用誤差參數(shù)的加權(quán)平均的期望誤差被寫(xiě)為如
下
在上面的等式中，用cx示出標(biāo)準(zhǔn)偏差運(yùn)算符，并且分別以c。 cw
和c,示出相關(guān)系數(shù)c皿。、w和 。相關(guān)系數(shù)沒(méi)有單位。通過(guò)考慮整個(gè)覆
蓋區(qū)域內(nèi)的足夠采樣并且為每個(gè)采樣比較期望誤差和實(shí)際誤差，根據(jù)
經(jīng)驗(yàn)找到參數(shù)相關(guān)系數(shù)。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例的指導(dǎo)下，從與期望誤差相關(guān)的參數(shù)中找 到以米為單位的位置估計(jì)的期望誤差。假設(shè)存在與期望誤差相關(guān)的參
數(shù)，通過(guò)將誤差參數(shù)的分布映射到在掃描目標(biāo)地理區(qū)域期間找到的以 米為單位的實(shí)際距離的誤差，找到以米為單位的估計(jì)誤差。因此，如 果用《代表以米為單位的誤差，它可被作為映射結(jié)果找到，并且可被
如下計(jì)算
注意，以變量上的橫線示出隨機(jī)過(guò)程的平均值，并且用(T示出標(biāo) 準(zhǔn)偏差運(yùn)算符。通過(guò)考慮從整個(gè)覆蓋區(qū)域匯集的采樣上的這些參數(shù)的
分布，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找到《和e的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差。參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均
值的實(shí)例如下O 2.7546
"(源=,1 cr(<j/) = 3.8707x，0-7
-38,Ira er《=29.0 m
注意，基于接入點(diǎn)的絆度和經(jīng)度確定檢測(cè)到的接入點(diǎn)的空間分布 的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
相關(guān)系數(shù)的一個(gè)實(shí)例如下
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍不限于上述實(shí)施例，而是由所附的權(quán)利
要求定義；并且這些權(quán)利要求將包括對(duì)已描述內(nèi)容的修改和改進(jìn)。
1權(quán)利要求
1.一種在估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN定位系統(tǒng)中用于估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差的方法，該方法包括啟用WLAN的設(shè)備接收由該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)；基于從該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置；以及基于該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)的特性估計(jì)所述位置估計(jì)的期望誤差，其中所述期望誤差預(yù)測(cè)所述位置估計(jì)的相對(duì)準(zhǔn)確度。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)啟用WLAN的設(shè)備的位置 的估計(jì)基于來(lái)自該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的多于一個(gè)WLAN接 入點(diǎn)的信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估計(jì) 基于來(lái)自該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的多于一個(gè)WLAN接入點(diǎn)的 特性。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估計(jì) 基于用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的數(shù)目。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中位置估計(jì)的期望誤差與用于估 計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的數(shù)目的平方成反比。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)WLAN接入點(diǎn)具有相關(guān) 聯(lián)的信號(hào)覆蓋區(qū)域，并且對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估計(jì)基于用于估計(jì) 該啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的信號(hào)覆蓋區(qū)域中的至 少一個(gè)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估計(jì) 基于用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的最小信 號(hào)覆蓋區(qū)域。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中位置估計(jì)的期望誤差與用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的最小信號(hào)覆蓋區(qū)域 成正比。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中通過(guò)包括以下步驟的方法估計(jì) 每個(gè)WLAN接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域確定啟用WLAN的設(shè)備接收來(lái)自該WLAN接入點(diǎn)的信號(hào)的地理位置；基于所確定的地理位置確定所述覆蓋區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)偏差；以及 基于所述覆蓋區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)該WLAN接入點(diǎn)的覆蓋區(qū)域。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)WLAN接入點(diǎn)具有一個(gè) 地理位置，并且對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估計(jì)基于用于估計(jì)該啟用 WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的地理位置的空間分布，所述空間分布 基于用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的地理位 置之間的距離。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中位置估計(jì)的期望誤差與用于 估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的地理位置的空間分布的 標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方成正比。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述啟用WLAN的設(shè)備估計(jì) 所述位置估計(jì)的期望誤差。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中服務(wù)器系統(tǒng)估計(jì)所述位置估 計(jì)的期望誤差。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述位置估計(jì)被與其它位置 估計(jì)結(jié)合使用，以便推導(dǎo)該啟用WLAN的設(shè)備的位置、速度和行進(jìn) 方向中的至少一個(gè)，并且給予所述位置估計(jì)的權(quán)重基于所述位置估計(jì) 的期望誤差。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中僅當(dāng)所述位置估計(jì)的期望誤 差低于預(yù)先確定的閾值時(shí)才使用所述位置估計(jì)。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述其它位置估計(jì)中的至少 一個(gè)基于從該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中由基于GPS的定位系統(tǒng)提供 所述其它位置估計(jì)中的至少一個(gè)。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)位置估計(jì)的期望誤差的估 計(jì)是基于根據(jù)用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的數(shù)目 而估計(jì)的第一期望誤差值、根據(jù)用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位 置的WLAN接入點(diǎn)的最小信號(hào)覆蓋區(qū)域而估計(jì)的第二期望誤差值和 根據(jù)用于估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的接入點(diǎn)的地理位置的空 間分布而估計(jì)的第三期望誤差值的加權(quán)平均，所述空間分布基于用于 估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN接入點(diǎn)的地理位置之間的 距離。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中根據(jù)相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)給第一、 第二和第三期望誤差值加權(quán)，每個(gè)相關(guān)系數(shù)度量其相應(yīng)的期望誤差值 預(yù)測(cè)實(shí)際誤差的準(zhǔn)確度。
20. —種在估計(jì)啟用WLAN的i殳備的位置的WLAN定位系統(tǒng)中 用于估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差的系統(tǒng)，該用于估計(jì)期望誤差的系統(tǒng)包 括啟用WLAN的設(shè)備，用于接收由該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi) 的WLAN接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)；位置估計(jì)邏輯，用于基于從該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的 WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)估計(jì)該啟用WLAN的設(shè)備的位置；以及誤差估計(jì)邏輯，用于基于該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的 WLAN接入點(diǎn)的特性估計(jì)所述位置估計(jì)的期望誤差，其中所述期望誤 差預(yù)測(cè)所述位置估計(jì)的相對(duì)準(zhǔn)確度。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中在所述啟用WLAN的設(shè)備 上執(zhí)行所述位置估計(jì)邏輯。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中在服務(wù)器系統(tǒng)上執(zhí)行所述位 置估計(jì)邏輯。
全文摘要
本發(fā)明的特征是一種在估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的位置的WLAN定位系統(tǒng)中使用的用于估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差的方法。啟用WLAN的設(shè)備接收由該啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)。該方法基于從啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)接收的信號(hào)估計(jì)啟用WLAN的設(shè)備的位置。該方法還基于啟用WLAN的設(shè)備的射程內(nèi)的WLAN接入點(diǎn)的特性估計(jì)位置估計(jì)的期望誤差，其中期望誤差預(yù)測(cè)位置估計(jì)的相對(duì)準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01S5/02GK101627317SQ200780046537
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者E·J·摩根, F·阿里扎德沙布迪茨 申請(qǐng)人:探空氣球無(wú)線公司