使用惯性传感器自动生成定位地点签名的方法和系统的制作方法
【专利说明】使用惯性传感器自动生成定位地点签名的方法和系统发明领域
[0001]本发明总体上是针对惯性传感器，并且更具体地，将此类惯性传感器用于使用这种传感器确定地点签名。
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[0002]令人希望的是显著降低在为地点签名数据库生成以及维护室内和室外地点确定过程中的努力水平，如与基于wifi的地点指纹识别方法一起使用。常规地，需要一个资源密集型的过程来手动调查一个区域以确定该区域内的W1-Fi能力。
[0003]手动调查一个区域是昂贵的、耗时的并且并不总是彻底的。另外，指纹签名可以随着时间而变化。例如，W1-Fi接入点(AP)的添加或移除、信标、地磁异常的变化等都可以导致签名的变化。最后，常规过程需要可能并不容易获得的相对昂贵的设备。
[0004]因此，需要的是克服上述所标识的问题的系统和方法。该系统和方法必须是成本有效的、易于实现的、并且随着时间推移可适应于现有环境的。本发明解决了这种需要。
概述
[0005]在此披露了一种用于生成多个地点签名的装置、方法和计算机可读介质。该方法包括以初始位置播种装置以及利用惯性定位系统基于该初始位置生成准确的地点签名。
附图简要说明
[0006]图1示出了根据本发明的一个实施例的运动跟踪系统。
[0007]图2a至图2e示出了根据本发明的各个实施例的该系统的示例性应用。
[0008]图3a至图3d示出了根据本发明的系统在一个预定区域内的操作。
[0009]图4是根据本发明的系统的一个实施例的方框图。
详细说明
[0010]本发明总体上是针对惯性传感器，并且更具体地，将此类惯性传感器用于使用这种传感器确定地点签名。以下描述被展示为使得本领域的普通技术人员能够制作和使用本发明，并且提供在专利申请及其要求的背景中。对优选实施例和通用原理以及在此描述的特征作出的各种修改对本领域的技术人员而言将是非常明显的。因此，本发明并非旨在限定于所示实施例，而是要符合与在此描述的原理和特征相一致的最广范围。
[0011]在所描述的实施例中，还被称为运动处理单元(MPU)的运动跟踪装置除了电子电路还包括至少一个传感器。考虑了如陀螺仪、磁力计、加速度计、麦克风、压力传感器、接近度、环境光传感器、以及其他本领域中已知的传感器等传感器。某些实施例包括加速度计、陀螺仪和磁力计，其中每一个提供一个沿着相对于彼此正交的三条轴线的测量结果，被称为一个9轴装置。其他实施例可以不包括所有的传感器，或者可以提供沿着一条或多条轴线的测量结果。这些传感器形成在第一基板上。其他实施例可以包括固态传感器或者任何其他类型的传感器。运动跟踪装置内的电子电路接收来自该一个或多个传感器的测量输出。在某些实施例中，电子电路处理传感器数据。而在其他实施例中，在不同的芯片上的处理器上处理传感器数据。电子电路实现在第二硅基板上。在单个半导体芯片内，第一基板被垂直地叠放、附接并且电性连接到第二基板上。在所描述的实施例中，惯性定位系统包括处理器、传感器(诸如加速度计、陀螺仪、压力传感器、磁力计、以及多个其他传感器，或者单独地或者以其任何组合)，以在需要或者不需要外部参考的情况下计算运动的位置、取向、速率、方向和速度，以及对象的其他运动和姿态特性。
[0012]在所描述的实施例中，“原始数据”指的是来自传感器的尚未处理的测量输出。“运动数据”指的是处理过的传感器数据。处理可以包括应用传感器融合算法或者应用任何其他算法。在传感器融合算法的情况下，将来自一个或多个传感器的数据组合以提供装置的取向。在一个实施例中，取向包括方位角和/或置信度值。在所描述的实施例中，MPU在结构中可以包括处理器、存储器、控制逻辑以及传感器。在所描述的实施例中，预定义的世界坐标中的参考指的是一个坐标系，其中，坐标系的一个轴与地球的引力相对齐，坐标系的第二轴指向磁北极，并且第三坐标与第一和第二坐标相正交。
[0013]图1示出了根据本发明的一个实施例的运动跟踪系统105。示出了系统105包括运动处理单元(MPU) 110、应用处理器114、应用存储器112、以及外部传感器108。在一个实施例中，MPU 110包括处理器102、存储器104以及传感器106。存储器104被示出为存储算法、来自传感器106和/或外部传感器108的原始数据和/或处理后的传感器数据。在一个实施例中，传感器106包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器、麦克风以及其他传感器。外部传感器108可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器、麦克风、接近度、触觉传感器、和环境光传感器、以及其他传感器。
[0014]在某些实施例中，传感器102、存储器104以及传感器106形成在不同的芯片上，而在其他实施例中，处理器102、存储器104以及传感器106驻留在同一个芯片上。在另外的其他实施例中，在处理器102和MPU 110外部执行在计算取向时所采用的传感器融合算法。在再其他实施例中，传感器融合和置信区间由MPU 110确定。
[0015]在一个实施例中，处理器102根据存储器104内的算法执行代码，以处理存储器104内的数据。在另一个实施例中，应用处理器向应用存储器112发送或从其中检索，并且耦合到处理器102。处理器102根据处理器114内的应用来执行存储器104内的算法。应用的示例如下:导航系统、罗盘精度、远程控制、3维照相机、工业自动化、或任何其他运动跟踪应用。在3维照相机应用的情况下，偏置误差或灵敏度误差由处理器102估计。应当理解，这并不是应用的穷尽列表，并且还考虑了其他应用。
[0016]图2a至图2e示出了根据本发明的各个实施例的系统105的用于使用此类传感器确定地点签名的示例性应用。在图2a中，示出了计步器包括用于计算计步器的取向的系统105。图2b示出了用户手腕上的可穿戴传感器，该可穿戴传感器采用系统105。在某些实施例中，可穿戴传感器可以穿戴在身体的任何部位上。系统105计算可穿戴传感器的取向。在图2c中，示出了智能电话/平板计算机采用系统105。系统105计算智能电话/平板计算机的取向(如用于全球定位应用)。图2d示出了 3维照相机采用系统105来计算照相机的取向。图2e示出了导航系统采用系统105来计算导航系统的取向。应当理解，图2a至图2e的应用仅仅是其他太详尽以至于无法列举的应用的列表的示例。
[0017]根据一个实施例的系统和方法可以使用有W1-Fi和惯性导航两种能力的装置来提供多个地点签名，用于为一个区域提供多个指纹。地点签名意味着W1-Fi热点在预定区域内所在地点的指示。地点签名包括但不限于射频签名(如蓝牙、射频识别(RFID)、W1-F1、蓝牙信标映射等等)。其将包括源自多发射器的唯一标识连同在一个给定地点进行的相应的信号强度测量。地点签名还可以包括表明给定地点的磁场强度的磁性签名。这样的系统和方法仅需要装置的最小地点初始化，并且可以使用惯性导航来集中地点签名的密度。
[0018]此后，可以将地点签名提供给数据库，这些数据库可以将后续地点提供给装置以生成新的地点签名或者指纹。因此，可以定期地更新指纹数据库，以反映在特定区域内的变化的环境。
[0019]本文描述的实施例可采取完全硬件实现、完全软件实现或包含硬件和软件元件两者的实现的形式。实施例可以用软件实现，软件包括但不限于应用软件、固件、常驻软件、微代码等。
[0020]本文所描述的步骤可以用任何合适的控制器或处理器、以及软件应用实现，软件应用可以被存储在任何合适的存储位置或计算机可读介质上。软件应用提供使得处理器能够使接收器执行本文所描述的功能的指令。
[0021]进一步地，实施例可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可以从可供计算机或任何指令执行系统使用或与之结合使用且提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质进行访问。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可供指令执行系统、设备或装置使用或与之结合使用且能够包含、存储、通信、传播或传输程序的任何设备。
[0022]该介质可以是电子的、磁的、光的、电磁的、红外的、半导体系统(或设备或装置)、或传播介质。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘、以及光盘。光盘的当前示例包括DVD、致密盘只读存储器(CD-ROM)以及致密盘读/写(CD-R/W)。为了更详细地描述本披露的特征，现在结合附图参考如下描述。
[0023]为了更详细地描述本发明的特征，现在结合附图参考如下描述。在一个实施例中，以现有的准确的无线地点播种用户位置。此后，当装置使用者在区域内移动时，利用源自惯性传感器的地点来提供附加的地点签名。地点签名被捕捉并提供给数据库。只要装置的位置在一个特定的精度极限之内，则重复这些步骤。该特定的精度极限是可以取决于目标用例而变化或调整的。
[0024]图3a至图3d示出了根据本发明的系统在一个预定区域内的操作。预定区域可以是大商场(或者户内或者户外)。其可以是办公楼、住宅区、飞机场或任何建筑。唯一的要求是在整个区域内有一些能够提供W1-Fi或其他RF信号的装置。
[0025]图3a示出了包括四个可用W1-Fi地点302a_302d的区域。本领域普通技术人员已经认识到可以有任何数目的W1-Fi地点，并且该数目将在本发明的精神和范围之内。相应地，用户初始提供一个如虚线所指示的靠近W1-Fi地点302b的装置，其中W1