确定和比较建筑物中用户的路径的方法与流程

本发明涉及用于确定用户的路径的方法和系统。此外，本发明还涉及用于确定用户的位置的方法和系统。更具体地，本发明涉及用于追踪诸如医院、大学校园、体育场或机场之类的室内或室外区域内的用户的方法和系统。本发明还涉及针对运营和规划目的用于确定用户的路径的方法和系统，特别是涉及用于确定用户在区域内的停留时间的方法和系统。

本发明还应用于向乘客以及服务调度提供实时信息，使得机场当局能够对乘客在诸如安检、入境检查、行李等关键区域中的任何聚集做出应对。

背景技术：

过去，机场很难获得关于机场内和机场附近的乘客的行为的历史和实时信息。

这个问题的一个解决方案是使用蓝牙(蓝牙是美国华盛顿蓝牙技术联盟股份有限公司(bluetoothsig，inc)的注册商标)或射频识别(rfid)标签。但是这些方案有下列局限性：

-乘客通常不携带rfid标签，因此若不特别地向乘客发放rfid标签则无法使用。

-蓝牙是限制在机场的小范围的短程协议。

-蓝牙在乘客的智能电话装置中通常未被激活，从而限制了任何测量的准确性。

-蓝牙依赖于在固定位置的蓝牙接入点。如果需要重新定位它们，则相对复杂并且耗时。

另外一个解决方案是使用wifi三角测量法来追踪乘客的智能电话机。wifi使用用户装置和接入点之间的无线连接来在用户装置和接入点之间传输数据。wifi是美国圣何塞(sanjose)，wifi联盟的注册商标。通常，接入点具有与局域网(lan)的有线连接。但是，该方法存在的问题是wifi装置不发射连续数据流。这是因为只有在用户实际正在使用机场wifi基础设施时才会检测到装置。

这意味着对于任意给定装置而言，在整个机场中只能被零星地检测到。例如，在乘客正在咖啡厅或登机口使用他们的电话机期间可以检测到装置，而在乘客从办理登机手续区域走到安检区域期间则不能检测到装置。这对于实时停留时间测量而言当然是有问题的，因为零星数据不代表在机场中实际正在发生的情况。

本发明的实施例试图通过使用由乘客智能电话机和其他装置发射的wifi信号来提供能够被用来定位、追踪和测量整个机场内的乘客行为的位置数据，来解决上述问题。所述位置数据被处理以去除不良数据，剩余的数据被用于确定乘客的路径及相关联的停留时间信息。该数据之后可被用于针对机场的任何部分提供实时测量。

可被称作室内匿名停留时间追踪系统的本发明的各实施例是多组件服务，其：

1.允许机场员工定义机场中的任意区域。

2.使用wifi信号强度的三角测量来定位装置。

3.将这些装置与机场中的区域相关联。

4.绘制这些空间中装置的路径。

5.针对在机场中检测到的装置，维持连续装置检测的实时集合。

6.使用该区域和装置路径数据来确定整个机场的任何区域中的停留时间。

本发明的实施例针对现有的rfid系统作出了改进，因为无需给被追踪的乘客/消费者rfid标记来携带，无需向他们通知他们的行动正在被追踪，否则他们会下意识地改变行为。

本发明的实施例针对蓝牙系统作出了改进，因为wifi覆盖整个机场而非只覆盖小的特定地区。因此可以提供诸如“显示在国际抵达处出发的入境乘客的当前等待时间”之类的精细测量。还针对蓝牙系统作出了改进，因为被测量的区域是任意的并且不直接依赖接入点的位置。就这一点而言，在蓝牙系统中，如果机场希望修改被测量的区域，则需要物理地移动蓝牙传感器。在本发明中，机场员工只需要使用谷歌地图应用程序来配置新的区域即可。

本发明的实施例针对基本wifi三角测量作出了改进，因为本发明可以维持实时装置路径、存储装置经过的所有先前区域并使用该数据来确定该数据是否适于实时停留时间测量。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了用于确定通过一个或多个区域的用户采取的路径的系统。所述系统可包括：位置服务器，其被布置为接收表明与用户相关联的通信装置的位置的位置数据，所述位置数据定义了通信装置在多个不同时间点的位置，所述位置服务器还被布置为接收与位置数据相关联的表明位置数据被确定的顺序的序列数据；路径确定装置，其用于确定用户通过区域的路径，用户的路径由接收到的位置数据的至少一部分来定义；比较器，其用于将所确定的用户的路径与一个或多个预定的用户路径进行比较。位置服务器基于所述比较的结果来处理接收到的位置数据。优选地，位置服务器用处理后的位置数据来校正所确定的用户路径。

根据本发明的另一方面，提供了用于处理用户位置数据的系统，该系统包括：位置服务器，其被布置为接收与用户相关联的通信装置的位置数据，所述位置数据定义了通信装置在多个不同时间点的位置，所述位置服务器还进一步被布置为接收与位置数据相关联的表明位置数据被确定的顺序的序列数据；路径确定装置，其用于确定由接收到的位置数据及相关联的序列数据定义的用户的路径；比较器，其用于将所确定的用户的路径与一个或多个预定的用户路径进行比较。

优选地，每个预定的路径由另外的位置数据及表明该另外的位置数据的顺序的相关联的序列数据来定义。所述位置服务器被配置为基于所述比较的结果来处理接收到的位置数据。通常，位置数据是基于通常由接入点从移动装置接收到的信号强度数据来确定的。

在本发明的又一方面中，提供了用于处理用户位置数据的方法。所述方法包括用接收器接收与用户相关联的通信装置的位置数据，所述位置数据定义了通信装置在多个不同时间点被检测到的位置，以及用接收器接收与位置数据相关联的表明该位置数据被确定的顺序的序列数据；使用处理器确定经过由接收到的位置数据及相关联的序列数据定义的点的用户的路径；使用处理器将所确定的用户的路径与一个或多个预定的用户路径进行比较；以及基于所述比较的结果，使用处理器来处理接收到的位置数据。优选地，使用处理后的位置数据来校正或更新所确定的用户路径。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例方式来描述本发明的实施例，其中：

图1是实现本发明的主要功能组件的示意图；

图2是实现本发明的区域编辑器的屏幕截图，该区域编辑器可用于选择、创建、编辑或删除机场中的不同区域以追踪用户的装置；

图3是实现本发明的编辑器的屏幕截图，其中在特定区域中可视化高质量的机场内装置路径；

图4是实现本发明的编辑器的屏幕截图，其中在特定区域中可视化较低质量的机场内装置路径；

图5是示出由本发明的实施例获取的实时停留时间数据的直方图；以及

图6是示出本发明的实施例所执行的主要步骤的流程图。

具体实施方式

下面描述的是在航空工业中使用的系统，但是这是示例性的并且本发明的其他应用也将被讨论。例如，该系统可被用在其中用户携带具有wifi功能的装置的诸如医院、大学校园、体育场等任何室内或室外区域。

现在参考图1，其示出了根据本发明的实施例的系统100的示意图。不同组件的操作将在下面详细说明。

系统100可指向在机场101中对用户的追踪，机场101具有提供了机场101中的wifi基础设施的至少一部分的多个wifi接入点101a-101d。每个接入点101a-101d可位于机场101中的不同位置处。

如技术人员将了解到的，wifi基础设施可使用实时定位系统(rtls)三角测量来定位乘客的智能电话装置或其他移动通信装置。

在图1中所示的实施例中，位置服务器107与机场wifi基础设施101a-101d通信地耦接。位置服务器107可经由无线链接或有线链接与机场基础设施耦接。服务器107可在机场数据中心内运行或者可作为若干通常位于不同位置的服务器上的云服务来运行。

服务器107可借助于由wifi供应商或运营商提供的应用编程接口(api)来与机场网络通信。服务器107可使用特定供应商的api来从机场获取原始位置数据。

位置服务器107可包括历史数据存储装置103，其用于存储所确定的装置在机场中的移动。历史数据存储装置可作为硬盘或固态存储器或其他本地存储装置而被提供为位置服务器的一部分。或者，历史数据存储装置103可以是位于与位置服务器107不同位置处的独立存储装置，诸如硬盘或固态存储器或其他远程存储装置。历史数据存储装置可存储历史参考数据和鉴别属于机场员工或基础设施的装置的数据。在任一情况下，历史数据存储装置103通信地耦接可以是位置服务器107的一部分的区域数据组件102。这可使用有线或无线连接。区域指的是机场中的将在其中做停留时间测量的空间地域。区域的示例是：安检区、行李区、入境区、零售区或办理登机手续区。

区域数据组件102可存储机场中关注区域的定义，例如：空侧、陆侧、安检、行李、零售等等。数据组件102可在硬盘或固态存储器上或其他存储装置中存储区域定义。机场的空侧部分通常是只有在乘客已拿到登机卡并且通过x射线安检之后才能够进入的机场部分。机场的陆侧部分通常是在乘客已拿到登机卡和通过x射线安检之前的部分。还需要注意到的是到达的乘客从行李大厅出现并进入陆侧区域。

在图2中示出并在下面进一步详细描述的示例中，存在三个航站楼t1、t2和t3。每个航站楼包括多个区域。例如，航站楼t1可包括下列区域：空侧-一层、空侧-底层、和陆侧区域。航站楼t2可包括免税店、食品、零售、空侧、办理登机手续、陆侧-一层、和陆侧-底层各区域。此外，航站楼t3可包括行李区域和办理登机手续区域，尽管上面定义了哪些区域与哪个航站楼相关联，但是只是示例性而已。

区域被定义为是虚拟空间。用户可通过在诸如在管理界面106上运行的互联网浏览器地图应用程序之类的地图应用程序上拖出多边形来定义每个区域。适合的互联网浏览器地图应用程序的一个示例是谷歌地图应用程序。定义区域与在微软powerpoint中创建多边形类似。谷歌是美国谷歌公司的注册商标，微软和powerpoint是美国微软公司的注册商标。

只需要在机场中存在接入点的地区中定义区域。但是，一个或多个物理接入点可被添加到特定区域或从特定区域移除，而不修改虚拟区域。此外，可在不修改任何机场基础设施的情况下重新定义虚拟区域。因为本发明的实施例可以允许在不物理地移动接入点的情况下改变被测量或被监控的区，这解决了上述所识别的关于蓝牙的其中一个问题。

在图1中，从管理界面指向区域数据组件的标记为b的箭头示意性地示出了管理界面是如何向区域数据组件发送定义了特定区域的数据的。定义各个区域的数据可以是定义多边形的数据并且优选地是定义多边形中的每个接入点的位置的相关数据。

所述服务器还可包括存储器中缓存104。缓存104存储表明在机场中的正被追踪的当前活动装置(activedevice)的数据，数据包括它们的当前位置和区域。该缓存还可存储装置在其移动穿过机场时所采取的路径的存储器中表示法。路径可由链接或连接一系列表明装置位置的数据点的曲线或形状来定义。位置数据的序列通常按时间顺序来排序。

该表示法的示例在附图的图3和图4中示出，在下面详细描述。图3是被认为是高质量装置路径的装置路径的示例。在期望的测量区域中存在大量的具有高准确度的装置检测。图4是与图3所示的装置路径相比被认为是低质量的装置路径的示例。在图4中示出了比较高质量的装置路径更不频发的检测。图4中示出的路径是本发明试图解决的有问题的数据质量的类型的示例。

服务器107还可包括应用编程接口(api)105。该api提供了访问存储在存储器中缓存104中的数据的途径。

在图1中示出的实施例中，api105与管理界面106和存储器中缓存104通信地耦接。管理界面将在下面详细描述。此外，存储器中缓存104与区域数据组件102和api105通信地耦接。此外，在图1示出的实施例中，区域数据组件102与历史数据存储装置103和机场wifi基础设施101均通信地耦接。

管理界面106使用api105来访问存储器缓存数据104。管理界面经由api105发送请求以访问存储器缓存数据104。图1中示出的箭头e和箭头f表示存储器缓存数据104响应于所述请求而被发送到管理界面106。

如先前所述，系统100可包括管理界面106工具。该工具可被用于定义区域和显示从api返回的数据。管理界面工具106通常设在与位置服务器107分开或不同的服务器上，但是，理论上它们可以设在单个服务器上。在任一情况下，管理界面106与位置服务器107内的区域数据组件102和api105通信地耦接。

下面将参考图6中示出的流程图进一步详细地描述由本发明的实施例执行的各个步骤。在一些实施例中，并非图6中示出的所有步骤都将被执行，并且步骤不一定要按照图6中示出的顺序来执行。

在步骤201，机场操作员使用管理界面106来定义机场中的区域。区域可定义为具有由若干顶点连接的多条线的多边形。通常，多边形是封闭形状使得当离开区域时用户必须穿过其中一条线或区域边界。

区域数据可存储在区域数据组件102中。此外，区域数据还可离线存储在历史数据存储装置103中，但是存储在单个存储装置中对区域而言是足够的。行李区域的示例在图2中示出为填黑多边形区。

在步骤203，位置服务器107经由第三方服务器轮询机场wifi基础设施。通常，机场wifi基础设施由第三方提供，因此位置服务器107轮询第三方服务器，第三方服务器反过来请求诸如与自从上次轮询请求之后可能已经移动的所有装置相关联的位置数据之类的数据。通常，第三方服务器以周期性或有规律的方式来轮询机场wifi基础设施。该服务器可大约每隔15秒钟轮询wifi基础设施。但是，虽然该轮询可以是周期性的，但接收到的每个装置的位置数据本质上通常是不规律的。这是因为机场wifi基础设施不具有关于其是否从装置接收信号的控制。例如，如果装置临时关闭，则当该装置关闭时位置服务器将会接收不到该装置的位置数据。

当装置使用wifi网络时，第三方服务器执行该装置的三角测量。第三方服务器通过技术人员熟悉的公知三角测量法来进行该装置的三角测量。第三方服务器将已被第三方服务器检测到的每个移动装置的位置数据发送给位置服务器。这允许位置服务器107接收与自从上次轮询请求之后已经移动了的所有装置相关联的数据。图1中示出的标记为a的箭头表示该数据被从第三方位置服务器发送到位置服务器105。

从第三方服务器接收的数据的质量可基于由第三方供应商提供的精度值来确定。数据质量可基于信号强度或可探测到每个装置的接入点的数量或者前述两者来确定。

此外，位置数据可带时间戳。这提供了表明特定装置的位置数据是何时被确定的附加数据。系统可通过比较由位置服务器107接收的连续位置数据消息的时间戳来确定检测频率。

第三方服务器于是向位置服务器107发送原始的，或换句话说，未处理过的位置数据。未处理过的位置数据可包括每个装置的绝对位置数据，即，机场中每个装置的经纬度，或者换句话说，装置的x坐标和y坐标。通常，接收到的每个装置的位置数据不依赖于正在与每个装置进行通信的接入点的位置。因此，接收到的每个装置的位置数据可独立于每个接入点的位置。

在步骤205，位置服务器105从第三方三角测量服务器接收确定在机场内激活的所有移动装置的位置的数据。这可每隔15秒执行，但是可以更加频繁或不那么频繁地执行。当服务器在步骤205接收到位置数据之后，在步骤207，位置服务器可确定由接收到的位置数据以及相关联的定义了路径上的多个点的序列数据所定义的用户的路径。在步骤209，位置服务器将所确定的用户路径与一个或多个预定的用户路径进行比较。在步骤211，位置服务器基于比较结果来处理接收到的位置数据。在步骤213，位置服务器根据所述比较来校正或更新所确定的用户路径。

在一些实施例中，由位置服务器107接收的原始数据可与区域数据组合或相关联以得出其前后关系。这通过确定每个装置是否在限定了特定区域的边界内来进行。如果确定特定装置位于特定区域中，则与该装置相关联的位置数据也与该装置所在的区域相关联。

例如，位置服务器107可将位置数据(即，装置的坐标)与定义了区域的坐标相比较。如果装置被确定为在定义了考虑中的区域的多边形的边界之内，则位置服务器107将该区域与针对该装置的数据结构相关联。

组合或相关联的数据可被称作环境数据(contextualdata)。该数据被服务器107组合，之后以存储器中(优选地，数据库)数据结构进行存储。针对每个检测到的装置存在一种数据结构。该数据结构包含装置的坐标，例如，横坐标(例如，x坐标)和纵坐标(例如，y坐标)。

换句话说，每个装置与在每个检测到的位置处的区域相关联。通常，每个区域与多个装置相关联。在图3中示出的示例中，发现了5522个装置路径，等待操作员来检查。

例如，在高峰时间可能有很多人在安检区域或行李区域等待。如果有100个人等待，并且服务器接收检测了他们中的大约10％的数据，则在安检区域或行李区域中将会有10个装置被激活。

虽然并非对所有实施例都必要，但是环境位置数据可被存储在历史数据存储装置103中。

环境位置数据也可在如图3中示出的、存储了机场中所有装置的移动的实时表示的存储器中缓存104中更新。

环境数据可存储在存储装置103和存储器缓存104中使得a)可在夜间处理期间自动地识别任何的机场员工，因为他们在机场的时间长于乘客通常停留的时间，并且b)使得机场可将数据用于历史比较。

每次轮询数据时，可针对每个区域内的每个装置确定实时停留时间。这将在下面参考特定的实时停留时间算法来进一步详细描述。

对于每个通信装置而言，可通过确定(在用户移动到不同区域之前)用户在区域内首次被检测到的时间和用户在区域内最后被检测到的时间来确定停留时间。停留时间可被计算为区域内最后检测时间和区域内首次检测时间之间的时间差。在图5中示出的直方图中，安检区域内的装置数量被确定为等候时间或停留时间的函数：5个装置具有小于1分钟的停留时间；6个装置具有1分钟的停留时间；另6个装置具有2分钟的停留时间；另6个装置具有3分钟的停留时间；2个装置具有4分钟的停留时间；另2个装置具有5分钟的停留时间；最后，2个装置被确定为在安检区域具有6分钟的停留时间。当位置服务器107接收到更新后的位置数据时，可以重复步骤203、205、207、209、211和213。

停留时间是乘客花费在机场的特定区(即，区域)内的时间量。该术语与等候时间是可互换的。停留时间被用在乘客想在里面的例如零售区、食品大厅之类的机场的地区中。等候时间被用在乘客不想在里面的例如办理登记手续区、安检区、行李领取处之类的机场的地区中。

数据可由第三方经过api来访问。换句话说，第三方可访问存储在历史数据存储装置103(和存储器中缓存104)中的数据。该实时数据存储在存储器104中，而历史数据存储在历史数据存储装置103中。如图4所示，可使用管理界面106查看数据(实时的或历史的或前述两者)，虽然该步骤实际上是可选的。

现在将进一步详细描述使用算法对机场内的每个移动装置的原始wifi位置数据的处理。该算法使用接收到的位置数据来确定机场内每个移动装置的实时停留时间。可在每当位置服务器107刷新机场中的装置的位置时执行该算法。

当测量诸如安检区之类的给定区域的实时停留时间时，需要把下列数据质量问题纳入考虑因素：

1.安检区的员工wifi装置和静态wifi装置(例如，员工个人计算机(pc))应当被过滤掉。

2.wifi数据的零星和周期性不准确性质意味着靠近而非穿过安检区域的装置可能被不正确地报告为在安检区域中。

3.检测的数量、准确性和频率将针对装置而变化。

本发明的实施例以若干不同方式解决了这些数据质量问题。

处理员工装置

位置服务器107维持在机场的员工和基础设施的动态列表(上述历史数据103)。该列表通过监控这样的装置来自动生成：长时间在机场中的、可能象征在此工作的职员的的装置，或在机场中频繁出现的、可能象征一周工作五天的机场员工的装置。

于是，将安检区域中的装置与该列表进行对比并从结果中过滤掉。

处理不准确路径或部分路径

不准确的wifi数据可通过使用通过机场出发的乘客的典型路径来平滑或消除。下面的示例参考出发乘客是因为其结合安检区进行描述，只有出发乘客才经过安检。虽然如此，处理步骤同样适用于诸如到达乘客之类的其他乘客类型。

装置路径可用来将乘客描述为出发、到达或转机乘客。此外装置路径可被描述为机场员工或欢迎人员(也就是迎接人员/接待人员)。

出发乘客的典型路径由下列序列的区域给出：

陆侧办理登机手续安检空侧零售登机口

即，乘客在陆侧区域抵达机场，之后办理登机手续、之后通过安检到达空侧区域。乘客通常在零售区停留直到准备登机，然后到达登机口。

为了测量在安检区的停留时间，任何包含过去的陆侧或办理登机手续、不包含空侧/零售/登机口的路径可被认为是有良好代表性的路径。

由wifi数据的零星性质引起的不准确的路径的示例是：

1.安检[休眠]登机口

这是其中装置在安检区被首次检测到，然后进入不再被wifi基础设施检测到的休眠模式，在长时段之后在登机口被检测到的路径的示例。这是不良路径，因为a)无法得知装置在被首次检测到之前在安检区多长时间，b)因为其进入休眠模式且无法被检测到，无法得知在其前往空侧之前停留在安检区多长时间。

1.空侧登机口行李安检陆侧

这是在登机口到达空侧、走到行李领取处来拿他们的行李的到达乘客的示例。在前往陆侧之前，因为较差的wifi质量，在安检区域短暂地(和不正确地)检测到乘客。因此必须将该装置路径从停留时间测量中消除。

因为完整的装置路径保留在存储器中，因此可以通过在算法中指定过滤条件来过滤或移除这些不良质量的路径。过滤条件根据被测量的区域而变化，因此对于考虑中的区域必须是可配置的。下面是针对两个区域的过滤条件的示例。

1.安检区域

a.装置必须在安检区域中，或者装置必须刚从安检区域转移到空侧

b.装置必须从未在空侧

c.装置必须此前曾在陆侧

d.装置路径必须匹配出发乘客的描述

2.行李区域

a.装置必须在行李区域中，或者装置必须刚从行李区域转移到陆侧

b.装置必须从未在陆侧

c.装置必须此前曾在空侧

d.装置路径必须匹配到达乘客的描述

处理检测的数量、准确性和频率

实时停留时间算法可将检测的数量、准确性和频率纳入考虑因素，以确定任何给定的供使用的装置路径的质量。这三个因素是重要的，因为：

1.通常，特定装置路径的检测越多，该装置路径的质量越好。与此紧密相关的是这些检测的准确性和频率。

2.由于机场的环境因素，导致检测与检测之间的准确性可不同。准确性越高，数据越可靠。

3.检测频率沿着装置路径变化(通常归因于乘客是否正在使用装置)。不频发的检测是个问题，因为如果装置比如在2分钟内未被检测到，则不可能知道装置是否仍旧在安检区或者已经离开了安检区。图2和图3示出了具有高频率和低频率的装置路径的示例。

当将质量值赋予路径时，算法将这三个参数纳入考虑因素。特别重要的是当装置从办理登机手续到安检以及从安检到空侧过渡时检测的频率和准确性。如果当装置进入/离开安检时能够高准确度地做出确定，则本发明的实施例可高准确度地确定装置在安检区花费了多长时间。

装置路径必须符合针对区域停留时间测量是可用的质量阈值。

因此，本发明的实施例组合任意的区域定义、装置路径描述、通过历史记录的装置路径过滤和装置检测质量描述，使得wifi信号的变化和零星性质能够被处理。这允许确定用户在机场的任何部分中的实时(以及历史)停留时间。

在一些实施例中，提供了一种用于处理用户位置数据的系统。该系统包括：

a.位置服务器，其被布置为接收与用户相关联的通信装置的位置数据，所述位置数据定义了通信装置在多个不同时间点被检测到的位置，所述位置服务器还被布置为接收与位置数据相关联的表明位置数据被确定的顺序的序列数据；

b.路径确定装置，其用于确定经过由所接收到的位置数据和相关联的序列数据定义的点的用户的路径；和

c.比较器，其用于将所确定的用户的路径与一个或多个预定用户路径进行进行比较；

其中，所述位置服务器基于所述比较的结果来处理所接收到的位置数据。

在一些实施例中，提供了一种用于处理用户位置数据的方法。所述方法包括：

a.用接收器接收与用户相关联的通信装置的位置数据，所述位置数据定义了通信装置在多个不同时间点被检测到的位置，以及用接收器接收与位置数据相关联的表明该位置数据被确定的顺序的序列数据；

b.使用处理器来确定经过由接收到的位置数据及相关联的序列数据定义的点的用户的路径；和

c.使用处理器将所确定的用户的路径与一个或多个预定的用户路径进行比较；以及

基于所述比较的结果，使用处理器来处理所接收到的位置数据。