信号地图的自动标定方法和系统与流程

本公开一般地涉及信号地图标定，更具体地，涉及一种能够以自动化方式标定信号地图的方法及系统。

背景技术：

由于遮挡和衰减的存在，由同一个发射源发射的无线信号在环境中不同的区域表现出不同的强度特征。将地图上每一点的信号强度记录下来就得到了一个发射源的信号强度分布。当环境中存在多个发射源时，就可以得到重叠的信号强度分布。重叠的信号强度在各个点的分布被称为信号地图。

利用信号地图，可以通过测量所在位置的信号强度向量(包含来自所有发射源的信号强度)来估计所在位置。可以确定所在位置处的信号强度向量与信号地图中各点处的信号强度向量之间的距离，然后将最小距离所对应的点作为估计位置。常用的距离包括欧几里得距离、海明距离、加权欧几里得距离等。为此，需要标定信号向量。

信号地图的标定并不是一次性的工作，主要原因是由于目前无线信号发射器的日益普及，给定环境中的信号地图会持续变化。标定信号地图的一般方法是标定人员手持无线信号接收器在所有待标定区域中逐点记录所有点的信号向量。

图1示意性示出了根据相关技术的信号地图标定示例。

如图1所示，希望在环境101中标定该环境101中的信号地图。在该示例中，环境101是办公室。在该环境101中，布置有一种或多种发射源(未示出)，如无线路由器等。由于环境101中家具和设施的分布，环境101中各点处的信号向量可能不同。

图1还示意性示出了环境101中的道路103。道路103例如可以包括实线所示的主干道路以及虚线所示的分支道路。通常，人在环境101 中沿道路103行动。

希望标定环境101中某些点105(105-1、105-2)处的信号向量。这些点105通常位于道路103上。为此，测试人员可以手持无线终端，沿道路103行走，并于一些点105-1处测量这些点处的信号向量。测试人员可以记录下这些点的位置以及所测量到的信号向量。这些点105-1被称作测量点(图1中以实心圈示出)。

通常需要标定的点数量众多(尽管图1中仅示出了6点)，因此难以在每一需要标定的点处进行测量。对于未实际测量的点105-2，可以利用测量点处的信号向量，通过插值计算来得到。在插值时，可以参考环境101中的信号衰减图(标示出环境101中信号屏蔽系数在地理位置上的分布的图)。这些点105-2被称作插值点(图1中以空心圈示出)。将测量点和插值点以及相应的信号向量标注在环境101的地理地图(例如，标示环境101的道路、房间分布等)上，即可得到环境101的信号地图。

这是一个非常费时费力的方法。因此，需要一种新的信号地图标定方法。

技术实现要素：

本公开的目的至少部分地在于提供一种能够以自动化方式标定信号地图的方法及系统。

根据本公开的一个方面，提供了一种信号地图标定方法，包括：在待标定环境中移动信号接收机；利用待标定环境中设置的一个或多个出现传感器，感测信号接收机在该一个或多个出现传感器处的出现；以及基于信号接收机在移动时所采集的信号向量和出现传感器的感测结果，标定该环境中的信号地图。

根据一示例，可以在采集信号向量时，记录信号接收机采集信号向量的时刻。或者，信号接收机以预定的时间间隔采集信号向量。

对信号地图的标定可以包括：基于各出现传感器检测到的各次出现中连续两次出现之间采集的信号向量，确定这两次出现之间的轨迹上与采集时刻相对应的一个或多个位置处的信号向量。这种情况下，每当感测到信号接收机的出现时，可以获取信号接收机中已经采集的信号向量， 并清空信号接收机中已经采集到的信号向量。

在一示例中，标定操作还可以包括确定待标定环境的地理地图。例如，可以基于出现传感器的感测结果以及信号接收机的信号向量采集，来确定地理地图。在此，可以将各出现传感器的位置定义为节点，且可以将各出现传感器检测到的各次出现中连续出现之间信号接收机的移动定义为道路。确定地理地图可以包括：针对每一节点，对终止于其的道路进行聚类；根据道路的相似性，确定各节点的相邻关系；以及根据各节点以及它们之间的道路，构建地理图。聚类可以基于道路的长度和沿道路采集的信号向量中至少之一。另外，地理地图的构建可以利用无应力图方法。

该方法还可以包括：根据信号接收机所经过的位置以及在所述位置处采集的信号向量，通过插值计算该环境中其余位置处的信号向量。

这种标定方法可以定期进行，以更新信号地图。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于标定信号地图的系统，包括：信号接收机，在待标定环境中可移动，并被配置为在移动时采集信号向量；在待标定环境中设置的一个或多个出现传感器，被配置为感测信号接收机在该个或多个出现传感器处的出现；以及控制装置，被配置为基于信号接收机在移动时所采集的信号向量和出现传感器的感测结果，标定该环境中的信号地图。

信号接收机可以记录采集信号向量的时刻，或者以预定的时间间隔采集信号向量。

控制装置可以基于各出现传感器检测到的各次出现中连续两次出现之间采集的信号向量，确定这两次出现之间的轨迹上与采集时刻相对应的一个或多个位置处的信号向量。这种情况下，控制装置还可以在每当感测到信号接收机的出现时，从信号接收机中获取已经采集的信号向量，并命令清空信号接收机中已经采集到的信号向量。

控制装置还可以基于出现传感器的感测结果以及信号接收机的信号向量采集，确定待标定环境的地理地图。

根据本公开的实施例，可以自动化的方式实现信号地图标定。此外，还可以在没有关于环境中地理地图知识的情况下，推断环境的地理地图。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据相关技术的信号地图标定示例；

图2示意性示出了根据本公开实施例的希望进行信号地图标定的环境；

图3示意性示出了根据本公开实施例对环境进行信号地图标定的方法的流程图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的信号采集与出现感测的示例；

图5示意性示出了两次连续出现之间的轨迹上信号向量的标定；

图6示意性示出了根据本公开实施例确定地理地图的示例；以及

图7示意性示出了根据本公开实施例的信号地图标定系统。

附图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，可能放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程 图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

因此，本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本公开的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

图2示意性示出了根据本公开实施例的希望进行信号地图标定的环境。

如图2所示，根据该实施例的环境201可以类似于图1所示的环境101。具体地，环境201是办公室。在该环境201中，布置有一种或多种发射源(未示出)，如无线路由器等。由于环境201中家具和设施的分布，环境201中各点处的信号向量可能不同。在此需要指出的是，尽管在此以办公室为例来描述环境，但是本公开不限于此。本公开适于各种室内或室外环境。

环境201包括道路203。道路203例如可以包括实线所示的主干道路以及虚线所示的分支道路。通常，人在环境201中沿道路203行动。

在环境201中，可以在预定位置(例如，期望标定信号向量的位置)处，特别是沿着道路203，设置有一个或多个出现传感器205。出现传感器205可以感测目标(例如，人等)在其附近的出现。例如，出现传感器205可以包括靠近传感器，当目标出现在距其预定距离之内时，感测到目标的出现。出现传感器205例如可以设置在天花板上、建筑物墙壁上、地面上等等。

图3示意性示出了根据本公开实施例对环境201进行信号地图标定 的方法的流程图。

如图3所示，根据该实施例的方法300可以包括在操作S301中在环境201中移动信号接收机(未示出)。例如，信号接收机可以由操作人员手持，或者由机器人、装载车辆等装置来装载。于是，信号接收机可以随着操作人员的走动、或者机器人、装载车辆的运动等而移动。信号接收机的移动轨迹可以是任意的，例如，可以沿着道路203移动。根据本公开的实施例，直线、匀速运动是有利的。

信号接收机在移动的同时，会接收到环境201中发射源发射出的信号，如图3中的闪电符号所示。信号接收机可以测量这些信号(如，信号强度)，并因此确定所在位置处的信号向量(包括从各种发射源发出的信号强度)。信号接收机在移动过程中可以不断地采集信号向量，例如按预定的时间间隔采集。此外，信号接收机还可以记录下各信号向量的相应采集时刻。信号接收机中可以包括存储装置，以存储所采集的数据。或者，信号接收机可以将这些数据通过通信链路(例如，有线/无线通信链路)发送到远程服务器。

此外，如图3中的虚线箭头所示，由于信号接收机的移动，可能会触发出现传感器205。该方法300还可以包括在操作S303中利用出现传感器感测信号接收机在该出现传感器处的出现。为避免对标定过程的干扰，在标定期间可以禁止其他人员进入环境201，从而只有信号接收机在环境201中移动并因此能够触发出现传感器205。

该方法还包括在操作S305中，根据信号接收机采集的信号向量以及出现传感器的感测结果，来标定该环境中的信号地图。

以下，将结合图4来进一步解释标定。

图4示意性示出了根据本公开实施例的信号采集与出现感测的示例。

在图4中，横轴表示时间轴，401表示信号采集，且403表示出现感测。在401中，以竖短线示出了各次信号采集的时刻。尽管在401中将信号采集示出为按恒定间隔进行，但是本公开不限于此。此外，在403中，以竖长线示出了出现传感器感测到的信号接收机的出现405-1、405-2、405-3。由于信号接收机的移动路径是任意的，因此所感测到的出现在时间轴上可以是任意的。在此需要指出的是，图4中所示的“405-1”、“405-2” 和“405-3”仅表示时间上的顺序，它们可以是由相同的出现传感器或不同的出现传感器感测到的。需要指出的是，各次出现405-1、405-2、405-3与信号采集时刻在时间上并不一定完全对准。

例如，可以根据一出现传感器205感测到信号接收机出现的时刻405-1，从信号接收机采集的信号向量中搜索在与该时刻最接近时刻(例如，图4中407-1)收集到的信号向量，并将搜索到的向量确定为该出现传感器205处的信号向量。在该示例中，需要记录信号向量采集时刻以及感测到出现的时刻。

或者，当一出现传感器205感测到信号接收机的出现405-1时，可以向远程服务器发送一触发信号。远程服务器可以响应于该触发信号，获取信号接收机最近一次采集到的信号向量(例如，在时刻407-9采集的信号向量)，并将该信号向量确定为该出现传感器205处的信号向量。或者，当一出现传感器205感测到信号接收机的出现时，可以向远程服务器发送一触发信号。远程服务器可以响应于该触发信号，向信号接收机发送一触发信号，以触发信号接收机测量信号信号向量。可以将如此测量的信号向量确定为该出现传感器205处的信号向量。在这种情况下，可以无需记录信号向量采集时刻以及感测到出现的时刻。

或者，还可以基于各出现传感器检测到的各次出现中连续两次出现之间采集的数据向量，确定这两次出现之间的轨迹上与采集时刻相对应的一个或多个位置处的信号向量。

例如，对于两次连续出现405-1和405-2，如图4中的虚线圈所示，在此期间，信号接收机采集了多个信号向量(在该示例中，为8个)。这些信号向量或者它们的采集时刻对应于多个位置(该示例中，8个)。图5示出了图4中虚线圈部分的放大图，并示意性示出了出现405-1和405-2之间的轨迹203-1。具体地，该轨迹203-1的起点对应于检测到出现405-1的出现传感器205-1所在的位置，该轨迹203-1的终点对应于检测到出现405-2的出现传感器205-2所在的位置。与出现405-1与405-2之间的8次信号采集407-1～407-8相对应，在轨迹203-1上存在8个信号采集位置507-1～507-8。这些位置可以根据信号接收机的移动速度(有利地，信号接收机以均匀速度移动；或者可以利用平均速度)和各次信号采集之 间的时间间隔(有利地，以恒定时间间隔进行采集；或者，可以记录各次采集的时刻并由此计算时间间隔)来确定(例如，速度×时间间隔)。于是，可以将时刻407-1～407-8时采集的信号向量确定为位置507-1～507-8处的信号向量。

在一个示例中，每当感测到信号接收机的出现时，可以获取信号接收机中已经采集的信号向量，并清空信号接收机中已经采集到的信号向量。这样，在每次出现时，可以获得仅本次出现与前次出现之间采集的信号向量。

例如，在感测到信号接收机的出现时，例如在时刻405-2，相应出现传感器可以向远程服务器发送一触发信号，以触发远程服务器获取信号接收机中已经采集的信号向量。然后，可以清空信号接收机中已经采集的信号向量(例如，可以响应于来自服务器的命令清空，或者在向远程服务器发送数据后自动清空)。然后，在下次感测到信号接收机的出现时，例如在时刻405-3，可以同样进行信号获取和清空。于是，在时刻405-3，可以从信号接收机获得仅处于时刻405-2与时刻405-3之间采集到的信号向量(时刻405-2之前采集的信号向量已经如上所述被清空)，并可以由此确定与之相对应的轨迹上相应位置(在图4的示例中，10个位置)处的信号向量。在时刻405-1处，同样可以进行信号获取和清空。于是，上述在时刻405-2获得的信号向量事实上是仅在时刻405-1与时刻405-2之间采集到的信号向量。

在标定时，可以使信号接收机多次按相同或不同路径在环境中移动。利用多次的测量结果，来进行标定。对于同一位置，可以将多次测量结果的例如平均值确定为该位置处的信号向量。

在一个示例中，各出现传感器205在环境201中(或者说，在环境201的地理地图上)的位置是已知的。另外，如上所述，可以根据这些出现传感器在地理地图上的位置，确定它们之间的轨迹上点(例如，507-1～507-8)在地理地图上的位置。于是，根据上述方法，可以标定这些位置处的信号向量，并因此得到信号地图。

根据另一示例，并不需要各出现传感器205在环境201中(或者说，在环境201的地理地图上)的位置(即，不需要环境201的地理地图)， 而是可以推断待标定环境的地理地图(特别是，道路布局)。

这种推断可以基于标定过程中获得的数据，例如，出现传感器的感测结果、信号接收机的信号向量采集(采集次数和/或采集的信号向量)

参考图5，对于出现传感器205-2，可以确定一条终止于其的轨迹或者说道路203-1。该道路203-1的长度也可以确定，例如，信号接收机的移动速度×(本次出现与前次出现之间的时间间隔)，该时间间隔例如可以通过采集间隔×采集次数(该示例中，8次)来确定。在以下的讨论中，将出现传感器的位置称作“节点”。

图6示意性示出了根据本公开实施例确定地理地图的示例。

如图6(a)所示，对于某一节点605，可以存在多条终止于其的道路603(例如，由于信号接收机多次经过相应的出现传感器)。如上所述，这些道路603具有各自的长度。对于这些道路而言，其终点是已知的(即，该节点或者相应的出现传感器)，但是其起点未知(更具体地，仅知道该道路源自一出现传感器，但是该出现传感器相对于该节点605的位置未知)。

接着，如图6(b)所示，针对该节点，可以对道路603进行聚类(即，合并差不多项)。于是，得到附着于该节点605的聚类后道路603′。这种聚类例如可以基于道路603的长度(或者说，该道路上的采集次数)和沿该道路的测量结果(即，各次采集的信号向量)中至少之一，例如将长度差不多且沿途信号向量差不多的道路聚类。

对于信号向量，可以根据例如信号向量之间的距离来判断相似性。

假设两条道路A和B，沿道路A存在采集的信号向量A1、A2、...、Am(按时间顺序排列)，沿道路B存在采集的信号向量B1、B2、...、Bn(按时间顺序排列)。通常情况下，m可以等于n；或者考虑一定的容差，m与n可以相差不多，例如小于一定阈值。当m不等于n或者相差太大时，可以认为道路A和B不能聚类。

可以计算相应向量Ak和Bk之间的距离|Ak-Bk|(例如，欧几里得距离、海明距离、加权欧几里得距离等)，其中k是自然数，且1≤k≤min(m，n)，min(m，n)代表m和n中的较小者(在m＝n时，可以是m和n中任一者)。道路A和B之间信号向量的相似性可以根据这些距离之和 (|A1-B1|+|A2-B2|+...+|Ak-Bk|+...|A[min(m，n)]-B[min(m，n)]|)来确定。

在m不等于n的情况下(为描述方便，假定m＞n)，还可以通过例如插值，来补充B道路的采集信号向量。具体地，可以加入B(n+1)(例如，根据B(n-1)和Bn外插得到)、B(n+2)(例如，根据B(n)和B(n+1)外插得到)、...、Bm(例如，根据B(m-2)和B(m-1)外插得到)。此时，道路A和B之间信号向量的相似性可以根据距离之和(|A1-B1|+|A2-B2|+...+|Ak-Bk|+...|Am-Bm|)来确定。注意，插值可以按不同方式进行。

在此，所谓“差不多”，可以利用阈值来判断。这种阈值可以事先指定，也可以自适应变化。

在图6(a)中以虚线圈示出了“差不多”的道路，同一虚线圈内的道路603可以归类为一条道路603′。在此需要指出的是，在图6中，道路603/603′沿不同的方向指向节点605，这些不同方向并不代表道路603/603′的真实地理方向。

然后，如图6(c)所示，可以根据道路的相似性，确定节点之间的相邻关系。在此，也可以基于道路的长度(或者说，该道路上的采集次数)和沿道路的测量结果(即，各次采集的信号向量)中至少之一，来判断道路的相似性。图6(c)中示出了三个相邻的节点605-1、605-2和605-3以及他们之间的道路状况。由于各道路均具有长度，因此图6(c)所示的图构成边含有权值(即，长度)的图(edge-weighted graph)。根据这种图，可以构建出节点的地理地图。存在多种方法如无应力图(stress free graph)来由边含有权值的图构建地理地图，在此不再赘述。

关于地图中的其他点，可以利用测量点处的结果，通过插值计算来标定。例如，可以选择与需要插值的点最接近的两个或更多点，通过线性插值等方法来确定该插值点处的信号向量。在插值时，也可以参考环境201中的信号衰减图(如果有的话)。

此外，由于环境201中的发射源可能经常发生变化，因此可以定期对环境201进行标定。

图7示意性示出了根据本公开实施例的信号地图标定系统。

如图7所示，该信号地图标定系统700可以包括信号接收机701。信号接收机701可以包括信号强度测试仪，用以测量其接收到的(无线) 信号强度。此外，信号接收机701可以根据接收到的信号的特性(例如，频段、信号中携带的信息特别是发射源的信息等)，判断信号的发射源。

信号接收机701还可以包括输入装置(例如，键盘、触摸板)和/或输出装置(例如，显示器)。通过输入装置，用户可以向信号接收机701输入命令和/或数据。例如，可以通过输入装置，对信号接收机的测量参数(测量时间间隔等)进行设定。此外，通过输出装置，可以向用户呈现信号接收机的状态、测量结果等。

信号接收机701还可以包括存储器。存储器中可以存储有指示信号接收机701进行信号测量的程序、设定的测量参数、测量结果等。

信号接收机701可以由操作人员手持或装载在车辆或机器人上，从而可以在待标定环境中移动。

该信号地图标定系统700还可以包括出现传感器703。出现传感器703设置在待标定的环境中。可以根据待标定环境的地理特性和/或期望的标定精度等，设置一个或多个出现传感器703。每一出现传感器703可以具有一定的感测范围703a。当信号接收机701进入感测范围703a中时，出现传感器703可以感测到信号接收机701的出现。例如，出现传感器703可以包括靠近传感器。

此外，该信号地图标定系统700还可以包括控制装置705。控制装置705可以包括通用计算机、专用计算机、服务器、平板PC(个人计算机)、智能电话等。控制装置705可以通过通信链路707(例如，无线或有线通信链路)与信号接收机701通信，并可以通过通信链路709(例如，无线或有线通信链路)与出现传感器703通信。

控制装置705可以通过通信链路707，从信号接收机701获取信号接收机701的测量结果，并可以通过通信链路709，从出现传感器703获取出现传感器703的感测结果。基于信号接收机701的测量结果和出现传感器703的感测结果，控制装置705可以标定待标定环境中的信号地图。关于具体的标定方法，可以参见以上结合图1-6的描述，在此不再重复。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各 实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。