在便携终端中用于识别区域的装置和方法

专利名称：在便携终端中用于识别区域的装置和方法
技术领域：
本发明涉及在便携终端中通过使用磁场传感器来识别室内区域的装置和方法。更特定地，本发明涉及用于通过使用被自然产生的地球磁场来识别用户所处的室内区域的装置和方法，代替组合磁场产生器和磁场传感器的传统方法。
背景技术：
便携终端已经成为所有年龄段人们的现代生活必需品。于是，服务提供商和终端制造商正在竞相开发差异化的产品和服务。例如，将便携终端开发成为能够提供诸如电话本、游戏、短消息服务(SMS)、电子邮件(E) -mail、早晨叫醒、MPEG-1、语音层3 (MP3)播放器、日程表、数码相机、多媒体消息服 务(MMS)以及无线互联网的各种服务的多媒体设备。另外，上述的便携终端提供测量便携终端的位置(B卩，用户的位置)以通知此位置的位置信息服务。通过使用所述的位置信息服务，用户能够确定用户的当前位置、当前位置周围的公交车站、从当前位置到目的地的路径等等。位置信息服务是用户频繁使用的一种服务。位置信息服务通常使用全球定位系统(GPS)。GPS在易于接收卫星信号的户外区域能够获得正确信息，但是在无法接收到卫星信号的室内区域不能使用。为了在无法接收到卫星信号的室内区域使用位置信息服务，能够使用利用Wi-Fi信号的Wi-Fi定位系统(WPS)技术。WPS技术可以分类为三角技术和指纹技术。然而，由于在两种技术中都测量和使用无线局域网(WLAN)信号强度，可以要求至少3个或更多的接入点(AP)以提供高精度的位置信息服务。进一步地，有一个问题，即，不得不以数据库形式事先管理AP信息(例如，服务集标识符(SSID)、媒体接入控制(MAC)地址、位置等等)。代替上述的方法，可以在室内区域(地面、天花板等等)以网格形式安装传感器，并且之后可以通过使用在超声信号与从传感器产生的信号之间的信号转换率的差异识别用户位置，或者能够通过利用多个照相机、压力传感器、红外线及射频识别(RFID)识别用户位置。然而，这种方法会导致很高的安装传感器费用。此外，当使用其中利用磁场传感器识别用户位置的方法时，使用磁场产生器来实现此方法。因此，这种方法也有一个问题，即，类似于使用传感器的情形，安装成本增加。

发明内容
为了应对以上讨论的现有技术的缺点，本发明的首要方面是解决至少以上提到的问题和/或缺点以及提供至少以下描述的优点。因此，本发明的一方面是提供用于通过在便携终端中使用磁场传感器以识别室内区域的装置和方法。本发明的另一方面是提供用于通过使用在便携终端中自然产生的地球磁场而不使用磁场产生器以识别室内区域的装置和方法。本发明的另一方面是提供用于根据便携终端的姿态校正磁场传感器的数值的装置和方法。本发明的另一方面是提供用于通过使用在便携终端中自然产生的地球磁场来提高区域识别技术性能的装置和方法。本发明的另一方面是提供用于通过使用在便携终端中收集地球磁场分量的位置的图像来提高区域识别技术性能的装置和方法。根据本发明的方面，提供用于识别便携终端的区域的装置。此装置包括用于通过使用地球磁场的第一和第二分量初步识别便携终端的位置以及用于通过使用第一和第二图像最终识别便携终端的位置的区域评估器。根据本发明的另一方面，提供识别便携终端的区域的方法。此方法包括通过使用地球磁场的第一和第二分量初步识别便携终端的位置，以及通过使用第一和第二图像最终识别便携终端的位置。·
在开展以下本发明的详细描述之前，阐述在此发明文档的全文中使用的某些词语及短语的定义可以是有利的术语“包括”和“包含”以及其变形意味着没有限制的包括；术语“或者”是包罗广泛的，意味着和/或；短语“关联”和“与关联”以及其变形可以意味着包括、被包括在内、与互联、包含、被包含在内、连接到、耦接到、与通信、与合作、交织、并列、邻近于、与密切相关、具有、具有属性、等等。本发明文档全文中提供某些词语和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，在许多情况中，如果不是大部分情况，这种定义适用于被如此定义的词语和短语的之前以及未来的使用。


为了更全面地理解本公开及其优点，现在参照结合附图的以下描述，其中相似的参考编号指代相似的部分。图IA示出根据本发明实施例的用于通过使用自然产生的地球磁场识别室内区域的便携终端的结构；图IB示出根据本发明实施例的用于通过使用自然产生的地球磁场来识别室内区域的区域评估器；图2示出根据本发明实施例的在便携终端中用于收集被用于区域识别确定的参考信息的过程；图3示出根据本发明实施例的用于便携终端的区域识别过程；图4示出根据本发明实施例的用于收集便携终端中针对地球磁场的指纹的过程；图5示出根据本发明实施例的与便携终端的各个轴相对应的地球磁场分量；图6示出根据本发明实施例的便携终端倾斜于地球水平面的状态；图7示出根据本发明实施例的在便携终端中通过识别室内区域来控制外部设备的过程；以及图8示出根据本发明实施例的能够传输数据的并且在便携终端中被确定的区域。在全部图形中，相似的参考编号可以被理解为指代相似部分、组件和结构。
具体实施例方式以下讨论的图IA到8和在本专利文档中被用于描述本公开原则的各种实施例仅仅为了说明，而不应当以任何方式被理解为限制本公开的范围。以下描述的本发明涉及通过在便携终端中使用自然产生的地球磁场分量而不是磁场产生器来提高区域识别技术性能的装置和方法。自然产生的地球磁场分量包括被室内墙结构、家用电器布置、以及含金属或矿石产品扭曲的地球磁场。被扭曲的地球磁场分量几乎不随时间改变，并且具有依赖于在室内区域中的位置的特定分量，并且在室内区域的位置识别中使用这种性质。进一步，除了所述地球磁场分量以外，本发明将通过比较在收集地球磁场分量的位置处的图像提高区域识别性能。在以下的描述中，指纹是对应于区域识别位置的信息，并且包括包含水平强度、垂直强度、方位角等等的地球磁场分量，其通过测量地球磁场来确定。所述指纹包括用于用户预定(或者将被确定)区域的参考指纹以及与便携终端的当前位置相对应的目标指纹。此夕卜，在以下的描述中，参考图像是通过捕获确定参考指纹的区域的周围环境所获得的图像，并且目标图像是通过捕获确定目标指纹的区域的周围环境所获得的图像。图IA和IB示出根据本发明实施例的用于识别室内区域的便携终端的结构。 图IA示出根据本发明实施例的通过使用自然产生的地球磁场来识别室内区域的便携终端的结构。如图IA中所示，所述便携终端包括控制器100、区域评估器102、存储单元104、输入单元106、显示单元108以及通信单元110。便携终端的控制器100向便携终端提供所有控制。例如，控制器100处理并且控制语音电话和数据通信以及其它典型功能。在控制器100的控制下，收集作为与要被确定为参考区域的位置相对应的地球磁场分量的参考指纹以及作为与当前位置相对应的地球磁场分量的目标指纹来识别便携终端所处的当前位置。在这里，所述指纹可以包括水平强度、垂直强度、方位角等等。控制器100可以通过测量所述地球磁场来收集指纹。就是说，控制器100通过收集和存储针对由便携终端用户要确定为参考区域的区域的参考指纹来确定参考区域，之后持续地收集针对当前位置的指纹。通过比较这两个指纹，确定便携终端当前所处的区域是否与所述参考指纹相对应。如果作为确定当前位置的结果确定便携终端位于特定区域中，则所述便携终端(更确切地，控制器100)可以在特定区域中执行特定功能(例如，向存在于特定区域中的电视机发送数据)。进一步，如果通过比较参考指纹和目标指纹识别所述区域，则控制器100在比较参考图像和目标图像之后确定便携终端当前所处的区域以提高识别率。这将解决传统区域识别技术的问题，即，由于在不同区域中检测到相同样式的地球磁场，当仅通过使用指纹来识别区域时，不能正确执行区域识别。更进一步，当便携终端移动到被确定为参考区域的位置时，控制器100可以执行预先注册的互通程序(interworking program),以便所述终端可以自动地与参考区域中的外部设备互通。区域评估器102在控制器100的控制下收集目标指纹和参考指纹作为用于确定便携终端当前位置的信息。在这里，所述指纹是与区域识别位置相对应的信息，并且包括水平强度、垂直强度、方位角等等，其通过测量地球磁场确定。由于三个轴(即，x、Y和Z)当中的Z轴清晰地示出关于建筑物的地面、天花板等被扭曲的地球磁场的数值，当识别所述区域时，区域评估器102使用作为地球的方向分量的垂直强度。例如，无论所述便携终端位于10层建筑物的哪里，11个厚的混凝土地面/天花板建筑物影响Z分量而仅玻璃窗和几个柱子及墙影响X和Y分量(即水平分量)。附加地，区域评估器102使用水平强度作为区域识别的代表值。通过从包含弱于便携终端的Z轴的数值的被扭曲的地球磁场的X轴和Y轴的数值中去除方向分量来获得所述水平强度。进一步，区域评估器102通过使用作为便携终端的地球磁场的水平分量的X轴和Y轴的数值获得所述方位角。此后，因为通过使用所述方位角甚至在一个固定位置也能够确定用户的方向改变，所以根据用户的方向改变而改变的方向角被用作区域识别的代表值。就是说，根据便携终端的方向改变，区域评估器102使用方向角确定根据便携终端的方向改变而改变的垂直强度和水平强度。此外，区域评估器102捕获收集参考指纹的位置处的周围环境，并且然后存储所捕获的图像，将其定义为参考图像，以及也捕获收集目标指纹的位置处的周围环境，然后存储所捕获的图像，并且将其定义为目标图像。此后，区域评估器102通过初步比较所述指纹 对候选区域分类，并且此后通过比较参考图像和目标图像最后执行区域确定。存储单元104优选地包括，例如，只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、快闪ROM等等。ROM存储通过其处理和控制控制器100和区域评估器102的程序微代码，及各种参考数据。RAM是控制器100的工作存储器并且存储在执行程序时所产生的临时数据。快闪ROM存储诸如电话本条目、传出消息和传入消息的各种可写入数据。存储器104根据本发明存储被收集的参考指纹和参考图像。输入单元106包括多个功能键，例如，数字键按钮‘0’到‘9’、菜单按钮、取消按钮、OK按钮、通话按钮、结束按钮、互联网访问按钮、导航键按钮、字符输入按钮、等等。将用户按下这些键时所输入的键输入数据提供给控制器100。根据本发明，输入单元106为控制器100提供用于确定参考区域的用户输入。显示单元108显示诸如在便携终端操作时所产生的状态信息、数字字符、运动和静止图片等等的信息。显示单元108可以是彩色液晶显示器(IXD)、有源模式有机发光二极管(AMOLED)等等。当使用触摸输入型的便携终端时，显示单元108可以包括触摸输入设备作为输入设备。通信单元110发送和接收通过天线(未示出)被输入和输出的数据的射频(RF)信号。例如，在发送过程中，被发送的数据经受信道编码过程和扩展过程，然后将数据转换为RF信号。在接收过程中，RF信号被接收并且被转换为基带信号，并且基带信号经受解扩展过程和信道解码过程，从而恢复数据。图IB示出根据本发明实施例的用于通过使用自然产生的地球磁场来识别室内区域的区域评估器。参照图1B，区域评估器102包括传感器111、指纹收集器113、姿态校正单元115、图像捕获单元117、存储单元119、指纹比较器121、以及图像比较器123。传感器111是用于获得被用于确定便携终端的当前位置的感测信息的传感器。传感器111是能够测量地球磁场的磁场传感器。本发明不局限于用于测量地球磁场的磁场传感器。因此，传感器111可以包括根据本发明另一实施例的地磁传感器。
区域评估器102的指纹收集器113收集便携终端的水平强度、垂直强度和方位角等。所收集条目是被用于确定便携终端当前所处区域的地球磁场分量。能够将地球磁场分量定义为指纹。指纹收集器113收集作为针对将被便携终端用户确定的区域(即，参考区域)的指纹的参考指纹，并且收集作为针对便携用户当前位置的指纹的目标指纹。这里，使用参考指纹和当前指纹来确定便携终端的当前位置是否是用户确定的参考区域。如果在根据本发明实施例的特定时段没有检测到便携终端的移动，则指纹收集器113可以收集目标指纹。由于便携终端不能总是保持平行于地球水平面的姿态，姿态校正单元115根据V和Y’关于地球水平面的角度校正便携终端的磁场传感器的数值，好像便携终端保持平行于地球水平面。图像捕获单元117捕获被确定为参考区域的位置的周围环境，以便正确确定便携终端所处的区域，并且捕获在收集目标指纹位置的周围环境。图像捕获单元117可以包括 照相模块。将所述参考图像用作确定便携终端是否位于用户所确定参考区域中的参考。存储单元119存储被指纹收集器113收集的指纹和被图像捕获单元117收集的参考图像。指纹比较器121比较被指纹收集器113收集的目标指纹和参考指纹，并且初步确定便携终端的当前位置是否是被用户确定的参考区域。例如，如果参考指纹和目标指纹的比较值在特定范围内，则指纹比较器121可以确定两个指纹有可能有相同区域。图像比较器123最终评估指纹比较器121的区域确定结果。将参考图像与目标图像进行比较以确定初步确定结果是否正确。图像比较器123通过使用诸如均值、方差、均方误差、峰值信噪比、平均差分、归一化互相关、最大差分、Laplacian均方误差、归一化绝对误差、图片质量定标等的算法，可以把目标图像与可比较图像进行比较。尽管控制器100能够执行区域评估器102的一个或多个功能，仅仅为了示例目的，在本发明中单独构建它们。因此，本领域普通技术人员能够理解，在本发明范围之内能够进行各种修改。例如，控制器100能够处理区域评估器102和控制器100两者的功能。图2示出根据本发明实施例的，在便携终端中用于收集被用于区域识别确定的参考信息的过程。参照图2，便携终端在步骤201中测量地球磁场，并且在步骤203中收集用于区域识别的指纹。这里，所述指纹包括与用于区域识别的位置相对应的地球磁场分量的水平强度、垂直强度、方位角等。下面将参照图4对此进行详细描述。在步骤205中，便携终端将在步骤203中收集的指纹定义为参考指纹。这里，所述参考指纹是针对用户注册区域的地球磁场分量，并且被用于确定便携终端的当前位置是否是用于区域识别的位置。之后，便携终端在步骤207中操作照相模块，并且在步骤209中捕获参考图像。这里，所述参考图像是通过捕获确定参考指纹的区域(即，由用户确定的参考区域)的周围环境获取的图像。便携终端可以根据在便携终端中包含的照相模块的位置捕获关于当前位置的天花板或墙面的图像。
在步骤211中，便携终端注册当便携终端位于由用户确定的参考区域时被自动执行的互通程序。之后，图2的过程结束。可以将所述的参考图像和参考指纹定义为前面提及的参考信息。图3是示出根据本发明实施例的用于便携终端的区域识别过程的流程图。参照图3，便携终端在步骤301收集针对当前位置的指纹，并且前进到步骤303，将在步骤301中收集的指纹定义为目标指纹。便携终端可以在便携终端位于特定位置的时刻收集目标指纹，或者可以定期收集目标指纹以便确定移动中的用户的位置。当便携终端位于特定位置的时刻是当便携终端被放置(place down)在特定位置的时刻，因此没有发生移动。便携终端通过利用重力加速度传感器可以确定目标指纹的收集时间点。在步骤305中，便携终端执行用于比较参考指纹和目标指纹以便确定便携终端是否位于用户注册区域的过程，之后前进到步骤307，确定步骤305的比较结果。便携终端可以预存参考指纹，然后把它与所收集的目标指纹进行比较。可替换地，根据另一实施例，便携终端可以将两个所收集的指纹发送到特定服务器，以便此特定服务器可以比较两个指·纹。就是说，通过比较两个指纹，便携终端确定当前区域是否是用户注册的区域。例如，便携终端可以获得针对与指纹相对应的水平强度、垂直强度和方位角的每一个的分布，然后在指纹之间比较针对每个元素的分布以便根据两个指纹的相似性确定区域。在另一实施例中，便携终端可以针对水平强度、垂直强度和方位角的每一个获得均值、最小值、最大值、标准方差等等，然后在两个指纹之间针对每个数据元素比较均值、最小值、最大值、标准方差等等，以便根据两个指纹的相似性确定区域。便携终端可以比较指纹的所有元素和一些元素，并且可以为每个元素确定不同的权值。便携终端可以使用以下方法以便减小被用于确定用户注册区域的计算量。I) 一种通过减少用于比较参考指纹和目标指纹的过程的步骤数来减小计算量的方法。首先，当注册参考指纹时，便携终端可以确定次要位置信息以避免由于参考指纹和目标指纹之间的不必要比较所导致的计算量的增加。这里，次要位置信息可以包括小区标识符(ID)、Wi-Fi服务集ID (SSID)、全球定位系统(GPS)坐标、等等。便携终端可以通过使用次要位置信息对与被注册区域相对应的目标指纹进行分类，因此可以执行用于比较目标指纹和参考指纹的过程。(这里，小区ID和Wi-Fi SSID使用具有最强信号强度的信息。)2) —种通过减少用于收集目标指纹的过程的步骤数来减小计算量的方法。如上所述，当注册参考指纹时，便携终端可以确定次要位置信息，之后，当便携终端位于被注册区域时，可以通过使用次要位置信息收集针对特定区域的目标指纹。此方法是用于减小便携终端的计算操作的步骤。可以独立地执行以上所提及的两种方法，或者可以以混合方式执行。如果在步骤307中确定关于参考指纹的信息与关于目标指纹的信息不相似，前进到步骤319，则便携终端确定此便携终端没有位于与参考指纹相对应的区域中。否则，如果在步骤307中确定关于参考指纹的信息与关于目标指纹的信息相似，基本上确定便携终端位于与参考指纹相对应的区域中。如果确定有多个参考指纹与目标指纹相似，则便携终端创建候选参考指纹列表。
因为在不同区域中检测到相同的地球磁场样式，产生所述的候选参考指纹。由于这种现象，正确的区域识别在便携终端中变得困难。因此，本发明所述的便携终端额外执行用于确定主要区域确定是否正确的过程。为了确定主要区域确定是否正确，便携终端在步骤309中操作照相模块，并且在步骤311中捕捉当前位置的周围环境。就是说，便携终端捕获目标指纹被收集作为针对当前位置的地球磁场分量的周围环境，并且将所捕获的图像定义为目标图像。在步骤313中，便携终端把预存的参考图像(S卩，与参考区域相对应的图像)与作为当前位置的周围环境图像的目标图像进行比较。在步骤315中，便携终端确定步骤313的比较结果。如果在步骤315中确定参考图像与目标图像不相似，前进到步骤319，则便携终端 确定此便携终端没有位于与参考指纹相对应的区域中。否则，如果在步骤315中确定参考图像与目标图像类似，前进到步骤317，则便携终端确定此便携终端位于与参考指纹相对应的区域中。如果便携终端确定有多个参考指纹与目标指纹相似，则便携终端可以确定在与多个参考指纹相对应的参考图像当中的与目标图像相似的参考图像，然后可以确定便携终端位于与参考图像相对应的区域中。当确定便携终端位于与参考指纹相对应的区域中时，便携终端可以通过执行预注册的互通程序自动地与位于参考区域中的设备互通。之后，图3的过程结束。图4示出根据本发明实施例的用于在便携终端中收集针对地球磁场的指纹的过程。参照图4，便携终端在步骤401中测量与便携终端的各个轴X、Y和Z相对应的地球磁分量X’、Y’和Z’。这里，便携终端的X轴代表在平行于便携终端屏幕的平面中的屏幕宽度短的方向，Y轴代表在平行于便携终端屏幕的平面中的屏幕宽度长的方向，以及Z轴代表垂直于屏幕的方向。地球磁场分量是由强度和方向组成的向量值。将对应于X轴的地球磁场分量的强度表示为IX’ I，并且用在平行于屏幕的平面中的屏幕宽度短的方向的单位向量表示其方向。在步骤403中，便携终端通过使用在步骤301中所测量的地球磁场分量X’、Y’和V以及以下的方程(I)来确定总的地球磁场强度|τ|。|T| = ((X’)2+(Y’)2+(Z’)2)°·5[方程 I]在步骤405中，便携终端通过使用以下方程(2)来确定X’和Y’关于地球水平面的角度α和β。这里，由于便携终端不会总是处于平行于地球水平面的姿态，执行校正过程以便便携终端保持好像它保持平行于地球水平面的姿态。在所述校正过程中，便携终端根据X’和Y’关于地球水平面的角度校正便携终端的磁场传感器的数值。Ci=SirT1 (I Xa, /gO)^=SirT1 (IYa, /gO)[方程 2]在方程(2)中，α表示向量X’偏离地球水平面的角度，β表示向量Y’偏离地球水平面的角度。Xa，表示在平行于屏幕的平面中的屏幕宽度短的方向的重力加速度分量，而Ya，表示在平行于屏幕的平面中的屏幕宽度长的方向的重力加速度分量。另外，go表示平均重力加速度并且是具有9. 80665m/s2 f32. 174ft/s2)数值的常数。在步骤407中，便携终端通过使用在步骤405中确定的V和Y’关于水平面的角度来确定垂直强度I ζ I。这里，如果便携终端倾斜于地球水平面，则便携终端通过利用倾斜角根据下面的方程(3)可以将垂直强度确定为来自地球磁场分量X’、Y’和Z’的磁北向分量。如果便携终端平行于地球水平面，则倾斜角为‘O’。因此，通过将此角度代入以下方程(3)，能够为水平姿态确定垂直强度I Z I。Z I = I sin α · X' +sin β · Y，+cos α · cos β · [方程 3]在步骤409中，便携终端根据以下方程(4)通过使用垂直强度|Ζ|和总地球磁场强度|τ|来确定被用于确定便携终端的水平强度|η|的倾斜度I。
I=SirT1 (|Ζ|/|Τ| I)[方程 4]在步骤411中，便携终端根据下面的方程(5)通过使用在步骤409中确定的倾斜度和总的地球磁场强度确定便携终端的水平强度|η|。在步骤413中，便携终端确定便携终端的方位角D。便携终端通过使用方向传感器可以确定便携终端的方位角D，或者通过将地球磁场分量X’和Y’代入以下的方程(6)可以确定方位角。这里，地球磁场分量对应于便携终端关于平行于便携终端屏幕的平面的方向。|H| = |T|*cos(I) [方程 5]
_ i r cos β ■ Y'+ sin β ■ cos α·Ζ!'Φ = tan ------
ν cos α ■ X '+ sin α ■ cos β·Ζ' j[方程6]不论何时测量地球磁场，便携终端确定在步骤407中确定的垂直强度|Ζ|，在步骤411中确定的水平强度|Η|，以及在步骤413中确定的便携终端的方位角D，并且将它们定义为由便携终端收集的指纹。所述指纹是与位于室内区域的便携终端的位置相对应的地球磁场分量，并且被用于收集参考指纹和目标指纹两者。由于三个轴(B卩，Χ、Υ和Ζ)当中的Z轴清晰地示出关于建筑物的地面、天花板等被扭曲的地球磁场的数值，当识别所述区域时，便携终端使用作为地球方向分量的垂直强度，并且使用通过从包含弱于便携终端的Z轴的数值的被扭曲地球磁场分量的X轴和Y轴的数值中去除方向分量所获得的水平强度。进一步，便携终端通过使用作为便携终端的地球磁场的水平分量的X轴和Y轴的数值来获得方位角以确定用户的方向改变。因此，即使在一个固定位置也使用根据用户的方向改变而改变的方位角。之后，图4的过程结束。图5示出根据本发明实施例的与便携终端的各个轴相对应的地球磁场分量。参照图5，如果X轴代表在平行于便携终端屏幕的平面中屏幕宽度短的方向，Y轴代表在平行于便携终端屏幕的平面中屏幕宽度长的方向，Z轴代表垂直于屏幕的方向，则X’、Y’和Ζ’表示与便携终端的各个轴X、Y和Z相对应的地球磁场分量。
地球磁场分量是由强度和方向组成的向量值。与X轴相对应的地球磁场分量的强度由|x’ I来表达，并且其方向由在平行于屏幕的平面中屏幕宽度短的方向的单位向量来表达。此外，与Y轴相对应的地球磁场的强度由|y’ I来表达，并且其方向由在平行于屏幕的屏幕中屏幕宽度长的方向的单位向量来表达。图6Α和6Β示出根据本发明实施例的便携终端倾斜于地球水平面的状态。参照图6Α和6Β，便携终端是能够被轻松携带的终端，并且不能总是保持平行于地球水平面。参照图6Α，与便携终端的各个轴X、Y和Z相对应的地球磁场分量X’、Y’和Ζ’倾斜于地球水平面。这里，α表示与偏离于地球水平面的便携终端的X轴(即，向量X’)相对应的地球磁场分量的角度，而β表示与偏离于地球水平面的便携终端的Y轴(即，向量Y’)相对应的地球磁场分量的角度。
由于便携终端在便携终端倾斜于地球水平面的状态中不能收集用于评估室内区域的正确指纹信息(即，便携终端的垂直强度|ζ|、水平强度|η|、和方位角D)，便携终端通过利用如图6Β中所示的重力加速度传感器来测量Xa，(即，在平行于屏幕的平面中屏幕宽度短的方向上的重力加速度分量)和Ya,(即，在平行于屏幕的平面中屏幕宽度长的方向上的重力加速度分量)。然后，通过使用所测量的值，当如图4的步骤405中所描述测量地球磁场时，便携终端根据便携终端的姿态校正所述数值。图7示出根据本发明实施例的在便携终端中通过识别室内区域来控制外部设备的过程。参照图7，便携终端701可以与第一电视机(TV) 703和第二电视机705通信。进一步，便携终端701可以确定能够与电视机703和705通信的区域，于是可以自动与电视机703和705通信。便携终端701针对与电视机703和705通信的区域收集参考指纹(步骤710)。这里，所述参考指纹是用于为数据发送规定区域的信息，并且是便携终端701的诸如垂直强度|ζ|、水平强度|η|和方位角D的地球磁场分量。一旦收集到参考指纹，便携终端701可以为参考区域获得图像(步骤712)，存储所获得图像，然后为第一电视机703确定参考区域。虽然这里仅仅示出便携终端701为第一电视机703确定参考区域的过程以便示出用于确定能够与电视机通信的参考区域的过程，便携终端701也可以预先确定能够与第二电视机705通信的区域。当如上所述确定参考区域用于区域识别时，便携终端701可以收集作为在当前位置的指纹的目标指纹(步骤714)，把它与参考指纹进行比较(步骤716)，并且确定便携终端701的位置。就是说，便携终端701通过收集作为针对当前位置的指纹的目标指纹(步骤714)，然后通过把所收集的目标指纹与预存的参考指纹进行比较(步骤716)，确定两个指纹是否彼此相似。如果参考指纹和目标指纹彼此相似，则便携终端701可以确定当前区域有可能是能够与电视机通信的区域。此后，为了提高区域识别率，本发明的便携终端701获得捕获在获得目标指纹的位置处的周围环境的目标图像(步骤718)，并且把所获得图像与预存参考图像进行比较(步骤720)。因此，便携终端确定便携终端所处的区域。这是为了避免当在不同区域中检测到相同的地球磁场样式时，由于生成多个候选指纹而使正确区域识别变得困难的问题。在比较了参考图像和目标图像之后，便携终端确定它是否位于第一电视机703的区域中(步骤722)。如果确定便携终端701位于第一电视机703处(S卩，如果参考图像类似于第一区域中的目标图像) ，则便携终端701向第一电视机703发送数据(步骤724)。例如，当位于第一电视机703处时，便携终端701可以执行被注册以便在第一电视机703中被执行的互通程序，之后可以执行数据发送。一旦接收到所述数据，第一电视机703输出所接收数据(步骤726)。如果作为比较参考图像和目标图像的结果，确定便携终端701没有位于第一电视机703处，则便携终端701确定它是否位于第二电视机705的区域中(步骤728)。如果便携终端701没有位于针对第一电视机703的区域中以及针对第二电视机705的区域中，则再次执行用于收集目标指纹的过程。如果确定便携终端701位于能够与第二电视机705通信的区域中，则便携终端向第二电视机705发送数据(步骤730)，并且第二电视机705输出所接收的数据(步骤732)。因此，便携终端701的用户可以持续地评估根据在室内区域所开展的运动从第二电视机705输出到第一电视机703的数据。在位于针对第二电视机705的区域时，便携终端701可以执行用于向第二电视机705发送数据的互通应用程序，此后可以执行数据发送。图8A和SB示出根据本发明实施例的能够发送数据的并且在便携终端中被确定的区域。参照图8A和8B，便携终端通过收集针对第一房间700和第二房间710的特定区域的参考指纹，将能够发送数据的区域确定为参考区域(即，第一区域702和第二区域712)。如图SB中所示，将参考图像存储在便携终端中作为捕获每个区域的图像。电视机#1和电视机#2存在于各个房间，即，第一房间700和第二房间710中。所述电视机可以与位于预设区域中的便携终端自动建立通信连接。例如，如果便携终端的用户意欲确定在第一房间700中使能自动连接到第一电视机的第一区域702，则便携终端的用户位于第一区域702中并且收集针对第一区域的指纹。针对第一区域702的指纹成为参考指纹，并且存储所收集的参考指纹以便与目标指纹比较。此外，便携终端捕获在收集参考指纹的区域中的周围环境，并且将被捕获图像注册为参考图像。此外，为了确定在第二房间710中使能自动连接到第二电视机的第二区域712，便携终端注册针对第二区域的指纹和参考图像。在通过收集参考指纹和参考图像为每个房间确定参考区域之后，便携终端持续地收集目标指纹，或者如果便携终端没有运动，则收集目标指纹。就是说，便携终端收集针对便携终端用户移动到的区域(或位置)的目标指纹，以便识别便携终端的当前位置。如上所述，通过比较所收集的目标指纹和参考指纹能够识别便携终端的当前位置。所述指纹是能够标识室内区域的信息，并且是便携终端的诸如垂直强度|Z|、水平强度|h|、和方位角D的地球磁场分量。因此，通过把在第一区域702中获得的参考指纹与对应于便携终端的当前位置的目标指纹进行比较，即使用户移动到室内区域中的任何地方，便携终端也能够确定当前位置和预设参考区域。然而，如果仅仅通过使用作为地球磁场分量的指纹来确定区域，则能够在第二房间中收集到类似于针对第一房间的参考指纹的指纹。就是说，虽然便携终端位于第二房间中，但通过使用相似的指纹能够确定便携终端位于第一房间中。为了解决此问题，便携终端通过使用在收集指纹的位置处的周围环境图像，能够确定所述指纹是针对第一房间的指纹还是针对第二房间的指纹。因此，便携终端比较目标指纹和参考指纹。如果确定两个指纹彼此相似，则便携终端获取当前位置的周围环境图像并且把所获取的图像与预存的参考图像进行比较。如果确定第一区域的参考图像与所获取的目标图像相同，则确定便携终端位于第一区域中，于是向第一电视机发送数据。此后，如果便携终端的用户在通过使用第一电视机观看在便携终端中存储的数据 的同时移动到第二房间710并且因此便携终端位于第二区域712中，则便携终端把被持续收集的目标指纹与对应于第二房间710的参考指纹进行比较。如果作为比较两个指纹的结果确定便携终端位于第二区域712内部，则便携终端把目标图像与第二区域的参考图像进行比较。如果参考图像与目标图像相同，则确定便携终端位于第二区域中，并且将当前正在观看的图片/视频发送到第二电视机，以便能够通过第二电视机持续观看在便携终端中所存储的数据。否则，如果参考图像与目标图像不相同，则能够确定便携终端没有位于参考区域中。根据本发明的示例实施例，提供用于确定位于室内区域中的便携终端的区域的装置和方法。由于测量被自然产生的地球磁场以确定所述室内区域而不是使用磁场产生器，能够降低用于识别室内区域的设备的安装成本。虽然已经参照本发明示例实施例具体地示出和描述了本发明，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下可以在此进行形式和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种用于识别便携终端的区域的装置，所述装置包括 区域评估器(102)，被配置通过使用地球磁场的第一和第二分量初步识别便携终端的位置，并且通过使用第一和第二图像最终识别便携终端的位置，所述区域评估器包括 指纹收集器(121)，被配置收集针对第一区域的地球磁场的第一分量和针对第二区域的地球磁场的第二分量； 图像获取单元(117)，被配置获取针对第一和第二区域的图像； 存储单元(119)，被配置存储地球磁场的第一分量以及第一图像； 指纹比较器(121)，被配置比较地球磁场的第一分量和地球磁场的第二分量以初步识别便携终端的位置；以及 图像比较器(123)，被配置比较第一图像和第二图像以最终识别便携终端的位置。
2.如权利要求I所述的装置，进一步包括控制器(100)，被配置一旦确定便携终端位于预定区域，则执行预先注册的互通程序。
3.如权利要求I所述的装置，其中，区域评估器(102)通过使用沿着便携终端的三个(3)轴所指向的地球磁场来测量地球磁场的分量； 其中，区域评估器(102)通过校正便携终端关于地球水平面的水平部分来获得地球磁场的分量； 其中，地球磁场的分量是用于区域识别的与位置相对应的信息，并且包括通过测量地球磁场所确定的水平强度|h|、垂直强度|z|和方位角D的至少之一。
4.如权利要求3所述的装置，其中，地球磁场的分量对应于被室内墙结构、家用电器的布置、以及含金属或矿石产品所扭曲的地球磁场，并且不随时间改变，并且根据在室内区域中的位置具有特定性质，并且在室内区域的位置识别中使用该特定性质。
5.如权利要求3所述的装置，其中，区域评估器(102)通过使用以下的方程来确定垂直强度IZI I Z I = I sin α · X，+sin β · Y，+cos α · cos β · Ζ，| ; 其中，区域评估器(102)通过使用以下方程来确定水平强度|h| |h| = |t|*cos(i), 其中，|τ|是总的地球磁场的强度，I是总的地球磁场的倾斜度； 其中，区域评估器(102)通过使用方向传感器的数值来确定方位角D，或者通过使用以下方程来确定地球磁场的偏角
6.如权利要求I所述的装置，其中，区域评估器(102)比较以下之一i)针对与第一区域和第二区域相对应的各个地球磁场分量的分布，以及ii)与第一区域和第二区域相对应的地球磁场分量的均值、最小值、最大值和标准方差，以确定便携终端的位置。
7.如权利要求6所述的装置，其中，区域评估器(102)通过将权值施加于在区域识别中重要的分量来比较地球磁场分量的均值、最小值、最大值以及标准方差。
8.一种用于识别便携终端的区域的方法，所述方法包括 收集针对第一区域的地球磁场的第一分量以及针对第二区域的地球磁场的第二分量; 获取针对第一和第二区域的图像； 存储地球磁场的第一分量以及第一图像； 比较地球磁场的第一分量和地球磁场的第二分量以初步识别便携终端的位置；以及 比较第一图像和第二图像以最终识别便携终端的位置。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括，如果确定便携终端位于预定的区域中，则执行预先注册的互通程序。
10.如权利要求9所述的方法，其中，收集针对第一和第二区域的地球磁场的第一和第二分量是通过使用沿着便携终端的三个(3)轴所指向的地球磁场来测量地球磁场的分量的过程。
其中，收集针对第一和第二区域的地球磁场的第一和第二分量是通过校正便携终端关于地球水平面的水平部分来获得地球磁场的分量的过程；其中，地球磁场的分量是用于区域识别的与位置相对应的信息，并且包括通过测量地球磁场所确定的水平强度|h|、垂直强度|z|和方位角D的至少之一。
11.如权利要求 ο所述的方法，其中，地球磁场的分量对应于被室内墙结构、家用电器的布置、以及含金属或矿石产品所扭曲的地球磁场，并且不随时间改变，并且根据在室内区域中的位置具有特定性质，并且在室内区域的位置识别中使用该特定性质。
12.如权利要求9所述的方法，其中，通过使用以下方程来确定垂直强度|Z| I Z I = I sin α · X，+sin β · Y，+cos α · cos β · Ζ，| ; 其中，通过使用以下方程来确定水平强度|η| |h| = |t|*cos(i), 其中，|τ|是总的地球磁场的强度，I是总的地球磁场的倾斜度； 其中，通过使用方向传感器的数值来确定方位角D，并且通过使用以下方程来确定地球磁场的偏角
13.如权利要求15所述的方法，其中，识别便携终端的位置通过比较以下之一被执行i)针对与第一区域和第二区域相对应的各个地球磁场分量的分布，以及ii)与第一区域和第二区域相对应的地球磁场分量的均值、最小值、最大值和标准方差。
14.如权利要求13所述的方法，其中，识别便携终端的位置包括通过将权值施加于在区域识别中重要的分量来比较地球磁场分量的均值、最小值、最大值和标准方差的过程。
15.如权利要求I所述的装置，其中，第一区域是由用户确定的区域，而第二区域是随着用户移动便携终端所处的区域。
全文摘要
一种用于通过使用自然产生的地球磁场识别用户所处的室内区域的装置和方法，代替组合磁场产生器和磁场传感器的传统方法。所述装置包括区域评估器，被配置通过使用地球磁场的第一和第二分量初步识别便携终端的位置并且通过使用第一和第二图像最终识别所述便携终端的位置。
文档编号H04W64/00GK102918901SQ201180026857
公开日2013年2月6日 申请日期2011年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者咸诚一, 曹晟豪, 李珍煜, 延熏济, 金荣沂, 康弼涉, 姜信一 申请人:三星电子株式会社