用于使用三维位置信息改进定位服务的系统和方法
【技术领域】
[0001]多种实施方式涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于获取三维位置信息、并使用所获取到的三维位置信息来定位用户和提升用户关于基于位置的服务的体验的网络、设备、方法以及计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]以合理的准确度估计出人在地理区域中的位置(或“所在地”)、并将该位置与附近的场所、事物和服务相关联是期望的。然而，许多估计用户位置的技术通常都是昂贵的、缓慢的或者不准确的。这些缺点在城市环境中是明显的，在该城市环境中，估计人的位置信息是困难的，因为必须克服许多挑战来实现合算且可靠的位置估计。即使是在使用较便宜且更可靠的技术的情况下，在城市环境中，缺乏关于场所、事物和服务相对于人的位置的信息存在其他问题。因此，需要用于估计人的位置和收集辅助数据的改进的技术，所述辅助数据能够与位置估计一起用于将该人与场所、事物或服务相关联。
【发明内容】
[0003]本公开的一些实施方式通常涉及用于获取并使用与发射机网络中的一个或多个接收机相关联的三维位置信息的网络、设备、方法和计算机可读介质。所述的网络、设备、方法和计算机可读介质可以识别与建筑物内的一个或多个接收机的位置相对应的估计的海拔高度。建筑物内的多个楼层中每个楼层的高度可以基于估计的海拔高度来识别。之后，识别的楼层高度可以用于确定建筑物内的接收机的位置。
【附图说明】
[0004]图1描述了在其中实施实施方式的定位环境。
[0005]图2描述了接收机、发射机和附加的辅助系统270的方面。
[0006]图3A-3B示出了在自动旋转过程的操作期间的用户接口。
[0007]图4描述了自动旋转过程。
[0008]图5描述了用于识别与建筑物的楼层对应的地图的方法。
[0009]图6描述了接收机在不同时期相对于地理围栏(geo-fence)的位置。
[0010]图7描述了用于确认位置估计的准确性的方法。
[0011]图8描述了用于群体得到(crowd-source)海拔高度估计以映射楼层高度的方法。
【具体实施方式】
[0012]系统概述
[0013]图1示出了定位环境100，在所述定位环境100内，这里公开的各种实施例可以被实施。环境100包括同步发射机110 (在此也可以表示为“信标”)和任意数量的接收机120的广域网，所述发射机110被描述为是陆地的，所述接收机120被配置为获取和追踪从发射机110、卫星网络150或其他网络节点160 (例如，蜂窝网络、W1-F1、以太网、其他通信网络)
提供的信号。
[0014]环境100还可以包括后端系统130，该后端系统130与许多其它系统进行通信，例如发射机110、接收机120和其他网络(例如，网络节点160)。后端系统130可以包括一个或多个处理器、数据源、接口和其他组件(未示出)。
[0015]后端系统130和其他系统(例如，发射机110和接收机120)的组件在地理位置上可能彼此分布在不同的街区、城市、郡、州、国家或是其他类型的区域，使得接收机120接收来自位于一个位置的发射机110的信号，而与这些信号有关的至少一些处理由位于其他位置的后端服务器130执行。值得注意的是，在一个系统(例如，发射机110、接收机120或后端系统130)进行处理可以由从这些系统中的另一者接收到的信号来发起。
[0016]多个接收机120a_e被描述在多个海拔高度l_n。当然，环境100可以被配置成支持更多的接收机和更多的海拔高度(或低于一些参考海拔高度的深度)。每一个接收机120可以包括处理器(例如，在图2中示出的处理器210)，该处理器基于从发射机110或其他网络(例如，卫星150、节点160)接收到的信号来确定位置信息。一旦已知，该位置信息可以用于根据玮度、经度和海拔高度(LLA)来估计接收机120的位置。
[0017]各种技术用于估计接收机的位置，包括三边测量法，该三边测量法是使用几何学，使用由接收机从不同的发射机(或者天线，在使用多天线配置时)接收到的不同“测距”信号行进的距离(或“测距”)来估计接收机的位置的过程。如果来自发射机的测距信号的传输时间和该测距信号的接收时间是已知的，则两个时间之间的差乘以光速将提供由该测距信号行进的距离的估计。这些估计通常被称为“测距测量”。大部分情况下，测距测量不等于发射机I1与接收机120之间的实际测距(也就是，最短距离)，主要是因为设置在发射机110与接收机120之间、或者发射机110和接收机120附近的物体(例如，建筑物190的墙壁和其他结构)的信号反射。因此，接收机的位置的估计不一定与实际位置相重叠。
[0018]接收机120可以经由相应的通信链路113、153和163从发射机110、卫星150和网络节点160接收信号，和/或，向发射机110、卫星150和网络节点160发送信号。接收机120与其他系统(例如，后端系统130)之间的通信连接可以使用有线的方式(例如，以太网、USB、闪存RAM或本领域内公知的或后续开发的其他类似信道)来实施，或使用无线的方式(射频、W1-F1、W1-MAX、蓝牙或本领域内公知的或后续开发的其他无线信道)来实施。
[0019]发射机110可以被配置成传送由任意接收机120接收的信号，以及经由通信链路113与后端系统130通信。在一些实施方式中，发射机110可以使用一个或多个通用多路复用参数一一(例如，时隙、伪随机序列、或者频率偏移)来传送信号。每一个信号可以携带不同的信息(一旦被提取，该信息可以识别传送该信号的发射机)、用于测量到发射机的距离的测距信息和其他信息。
[0020]例如，与在发射机的广域网中，基于来自发射机的信令进行的接收机的信令和定位有关的各个方面在于2012年3月6日发出的、名称为WIDE AREA POSIT1NING SYSTEM的共同指派的美国专利N0.8.130.141、以及于2011年11月14日提交的、名称为WIDE AREAPOSIT1NING SYSTEM的共同指派的美国专利申请N0.13/296.067中进行了描述，出于所有目的，这些申请的全部内容被合并于此，除了其与本公开内容相冲突的内容之外。
[0021 ]图2示出了接收机系统220的细节，在该接收机系统220处，来自于发射机的信号可以被接收和处理，以提取用于计算接收机系统220的估计位置的信息。接收机系统220可以包括各种电子设备中的任意电子设备，所述电子设备被配置成使用无线方式(射频、W1-F1、W1-MAX、蓝牙、或本领域内公知的或后续开发的其他无线信道)或有线方式(例如，以太网、USB、闪存RAM、或本领域内公知的或后续开发的其他类似信道)来接收RF或其他信令。每个接收机系统220可以为移动电话或智能手机、平板电脑设备、PDA、笔记本电脑或者其他计算设备的形式。需要注意的是，用户设备(UE)、移动站(MS)、用户终端(UT)、启用SUPL的终端(SET)、接收机(Rx)以及移动设备可以用来指代接收机系统220。如图所示，RF组件223可以控制与其他系统(例如，卫星、陆地)的信息交换。信号处理可在卫星组件224或陆地组件225进行，该卫星组件224或陆地组件225可以使用独立或共享的资源，例如天线、RF电路等等。一个或多个存储器222可以与处理器221耦合，以提供数据和/或与这里描述的方法有关的指令的存储和取得，所述指令可以由处理器221运行。接收机系统220还可以包括一个或多个传感器227，所述传感器227用于测量环境条件，诸如压力、温度、湿度、加速度、行进方向、风力、风向、声音或其他条件。接收机系统220还可以包括输入和输出(I/O)组件228和229，所述输入和输出组件可以包括键盘、触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器等等，这些组件可以按照本领域公知的方式进行控制。值得注意的是，接收机系统220可以通过这里描述的接收机120来实现，可替换地，该接收机系统220可以采用本领域的技术人员公知的其他形式。
[0022]图2进一步示出了发射机系统210的细节，在该发射机系统210处可以生成和传送信号。发射机系统210可以包括实施信号处理(例如，对接收到的信号进行解译，以及生成传输信号)的处理器211。一个或多个存储器212可以提供对数据和/或用于执行这里所描述的功能的可执行指令的存储和取得。发射机系统210还可以包括一个或多个用于传送和接收信号的天线组件(例如，卫星天线或陆地天线)，用于接收卫星信号的卫星RF组件214，从该卫星信号中可以提取出位置信息和/或其他信息(例如，时序，精度因子(DOP)等等)，用于从陆地网络接收信号和/或用于生成和发送输出信号的陆地RF组件215，以及用于与其他系统通信的接口 216。发射机系统210还可以包括一个或多个用于感测环境条件(例如，压力、温度、湿度、风、声音等)的环境传感器217，该环境条件可以与在接收机处感测的这些条件进行比较，以基于发射机系统210与接收机之间的条件的相似性和差异来估计接收机的位置。值得注意的是，发射机系统210可以采用这里描述的发射机实现，可替换地，该发射机系统210可以采用本领域的技术人员所公知的其他形式。每个发射机系统210还可以包括本领域内公知的或后续开发的各种用于从天线接收信号/向天线发送信号的元件，包括模拟或者数字逻辑和供电电路，信号处理电路，调谐电路，缓冲器和功率放大
35.益寺寺。
[0023]图2中的其他组件将在后面结合特定的实施例进行描述。
[0024]各种实施例的概述
[0025]涉及使用二维(2D)或三维(3D)位置估计来改进定位服务的各种实施例可以在环境100中实施。在下面被进一步详细公开的某些实施例包括:在室外和室内环境下的3D位置探测；用于提供地图的用户接口，该地图根据接收机在环境中的前进方向(heading)，在接收机的屏幕上自动旋转；当使用接收机的屏幕上显示的地图进行导航通过环境时，提供给用户的提示；基于位置估计、在准确楼层水平的室内地图加载；基于位置估计启用/禁用应用；使用传感器测量(例如，运动测量)来增强/过滤接收机的位置的估计(在此也被称作“位置估计”或“位置定位”)；使用根据位置估计群体得到的海拔高度来估计建筑物内的楼层、事物、或场所的高度；确定接收机是在建筑物的里面还是外面；在城市环境中，使用与建筑物相对应的数据(例如，地址、反向地理编码、高度、楼层号、楼层高度、大气条件、与建筑物内部的场所/事物有关的信息、以及其他可测量或可量化的信息)；提供与用户的3D位置有关的室内和室外定位服务，所述用户的3D位置对于众多定位服务(例如，对未知环境特征的地图绘制，提供导航，查找事物，发送目标广告)是特别有用的。使用位置估计对移动应用的各