專利名稱：用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的測量分類的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的測 量進行分類的方法和裝置。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)公知各種在無線通信網(wǎng)絡中基于特征對移動用戶或終端設備定位 的方法。在此作為特征例如測量穿過該移動對象的場的場強，其中該場在該通信網(wǎng)絡中 由多個基站產(chǎn)生和發(fā)射。作為通信網(wǎng)絡例如采用DECT網(wǎng)絡(DECT=Digital Enhanced Cordless Telecommunication,數(shù)字增強無繩通信)、WLAN 網(wǎng)絡(WLAN=Wireless Local Area Network，無線局域網(wǎng))以及移動無線網(wǎng)絡 GSM (GSM=Global System for Mobile Communication，全球移動通信系統(tǒng))和 UMTS(UMTS=Universal Mobile Telecommunication System，通用移動通信系統(tǒng))。在基于特征來定位時，通常采用所謂的參考地圖，在這些參考地圖中針對很多支 持點存放這些支持點的空間位置與各個基站的依據(jù)特征的參數(shù)之間的關(guān)系。依據(jù)特征的參 數(shù)例如在基于場強的方法中是由基站發(fā)射的場在這些支持點的空間位置上的場強，或者是 在基站上測得的由位于這些支持點的空間位置上的對象發(fā)射的場的場強。通過測量任意位 置上的場強以及通過將該測得的值與參考地圖的支持點上的依據(jù)場強的參數(shù)相比較，可以 確定該對象的位置。由現(xiàn)有技術(shù)公知各種用于借助參考地圖來基于特征進行定位的方法。在此在常規(guī) 方法中，首先對用于產(chǎn)生參考地圖的參考模板執(zhí)行校準或初始測量，以便在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境 中達到足夠的精度。然后基于通過這種方式確定的參考地圖來執(zhí)行所述定位。此外還公知其中放棄對參考地圖的初始校準的定位方法。在文獻DE 10 2006 044 293 Al中描述了一種這樣的定位方法。在該方法中，與定位并行地還同時基于所測得的場 的特征逐步學習參考地圖的支持點。該方法在此以參考地圖的粗略初始化開始，該初始化 例如基于基站的輻射傳播的線性徑向模型。為了在上述用于定位對象或用于學習參考地圖的方法中避免錯誤傳播，要確保對 象在定位時或在學習參考地圖時僅在預定的、為了定位而設置的區(qū)域中移動。由此將避 免位于該預定區(qū)域之外的測量被分配給該區(qū)域并由此導致定位或所學習的參考地圖的不 正確。但是存在以下需要對在該預定區(qū)域的環(huán)境中任意移動的對象來說使得可以也進行 定位或參考地圖的學習，從而不需要確保該對象也總是位于該預定區(qū)域中。在這樣的情況 下必須實現(xiàn)一種合適的方法，利用該方法可以確定該對象是位于參考地圖區(qū)域之內(nèi)還是之 外。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務是實現(xiàn)用于由計算機支持地對基于特征對移動對象定位的測量進行分類的方法或裝置，利用該方法或裝置可以自動確定該移動對象在相應測量時是否 位于預定區(qū)域中。該任務通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法或根據(jù)權(quán)利要求M的裝置解決。本發(fā)明的擴 展定義在從屬權(quán)利要求中。本發(fā)明的方法用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中的測量進行分類，針對該預定 區(qū)域預先給定一個或多個出口區(qū)域，所述移動對象可以通過該一個或多個出口區(qū)域離開和 進入所述預定區(qū)域，其中通過測量時刻和所測得的多個基站的特征來說明每個測量，其中 基站的特征表征在對象上的由該基站發(fā)射的場或者在該基站上的由該對象發(fā)射的場。這些 特征例如是所發(fā)射的場的相應信號強度。但是這些特征必要時也可以涉及信號的運行時間 或信號的角向分布。根據(jù)本發(fā)明，基于基站關(guān)于所述預定區(qū)域的位置以及基于在相應測量中測得的基 站的特征來對這些測量分類，其中進行至少分為第一類和第二類的分類。在此，第一類的相 應測量被分類為所述移動對象在所述預定區(qū)域內(nèi)的位置上的測量，而第二類的相應測量被 分類為所述移動對象在該預定區(qū)域之外的位置上的潛在測量。因此第一類測量是這樣的測 量，即對這些測量來說由于所測得的特征而可以可靠地假定這些測量涉及所述移動對象在 所述預定區(qū)域內(nèi)的位置。而對于第二類測量就不是這樣，從而這些測量被分類為在所述預 定區(qū)域之外的潛在測量。在所描述的分類中，優(yōu)選在實際的意義下不執(zhí)行定位，而是基于基 站的已知位置和所測得的特征來規(guī)定相應的標準，根據(jù)這些標準可以確定移動對象是否可 被分配給所述預定區(qū)域內(nèi)的位置。但是為了必要時對第二類測量說明到第二類測量位于所述預定區(qū)域內(nèi)的程度，根 據(jù)本發(fā)明跟蹤該移動對象在這樣的測量環(huán)境中的移動路徑。尤其是針對第二類的相應測量 分析在該相應測量的測量時刻之前和/或之后直到出現(xiàn)第一類測量為止的一定數(shù)量的連 續(xù)測量，以確定該移動對象在該數(shù)量的測量運行過程中是否已經(jīng)通過出口區(qū)域離開或進入 所述預定區(qū)域，其中在所述移動對象未離開或未進入所述預定區(qū)域的情況下，將該相應測 量分配給第一類。本發(fā)明的方法的特征在于，在該方法中要考慮關(guān)于所述預定區(qū)域的出口區(qū)域的信 息，其中基于該信息可以對大部分測量分類到這些測量是否位于所述預定區(qū)域內(nèi)的程度。 本發(fā)明的方法尤其可以被用作執(zhí)行實際定位或參考地圖的學習的預處理步驟，其中為了進 行實際的定位或為了學習參考地圖可以使用開頭所述的基于特征的定位方法。尤其是，所 述預定區(qū)域在此是被待學習的參考地圖覆蓋的區(qū)域。在定位時或在學習參考地圖時，在此 僅考慮那些被分配給第一類并由此確定無疑地位于所述預定區(qū)域內(nèi)的測量。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式中，在分類時還考慮第三類測量，其中第三類測量 被分類為移動對象在所述預定區(qū)域之外的位置上的測量。第三類測量在此使得可以通過所 測得的基站的特征可靠地確定，該移動對象的位置在測量時位于所述預定區(qū)域之外。由此 在相應的基于特征的定位時也不再考慮該類測量。在本發(fā)明方法的另一種變形中，在對在相應測量的測量時刻之前和/或之后直到 出現(xiàn)第一類測量為止的所述數(shù)量的連續(xù)測量的分析表明所述移動對象已經(jīng)離開或進入所 述預定區(qū)域的情況下，至少將該相應測量分配給第三類。優(yōu)選的，在此所述數(shù)量的連續(xù)測量 中具有進入所述預定區(qū)域之前或離開所述預定區(qū)域之后的測量時刻的所有測量都被分配給第三類，所述數(shù)量的連續(xù)測量中的其余測量被分配給第一類。通過這種方式可以在考慮 相應定義的出口區(qū)域的情況下對很多測量進行分類。在本發(fā)明方法的另一實施方式中，當至少一個第一類型基站的特征滿足預定標準 時，將相應測量分配給第一類，其中第一類型基站位于所述預定區(qū)域內(nèi)，并且所述預定標準 構(gòu)成為，使得在滿足該標準的情況下可以推斷出所述移動對象位于所述預定區(qū)域內(nèi)。通過 合適地定義相應的、尤其是與所述預定區(qū)域的邊界區(qū)域之間具有大距離的基站，可以不執(zhí) 行定位就實現(xiàn)合適的標準，據(jù)此可以判斷移動對象是否位于所述預定區(qū)域內(nèi)。如下面還要 詳細解釋的，該標準例如可以是第一類型基站的場的信號強度的預定閾值是否被超過。在本發(fā)明方法的另一構(gòu)成中，當相應測量不能被分配給其它類和/或當一個或多 個預定條件被滿足時，將該相應測量分配給第二類。在本發(fā)明方法的另一構(gòu)成中，當至少一個第二類型基站的特征滿足預定標準時， 將相應測量分配給第三類，其中第二類型基站位于所述預定區(qū)域之外并且該預定標準構(gòu)成 為，使得在滿足該標準時可以推斷出移動對象位于所述預定區(qū)域之外。由此通過合適地定 義第二類型基站，該第二類型基站尤其是遠離所述預定區(qū)域的基站，可以實現(xiàn)適用于對在 所述預定區(qū)域之外的位置上的移動對象進行分類的標準。如下面還要詳細描述的，在此尤 其當?shù)诙愋突镜膱龅男盘枏姸瘸^預定值時，可以將測量分配給第三類。在本發(fā)明方法的另一構(gòu)成中，考慮對在相應測量的測量時刻之前和/或之后的所 述數(shù)量的連續(xù)測量的分析來說未找到第一類測量的情況，使得相應的測量點保留在第二類 中。由此，不能可靠地分配給第一類的測量點也不會被記錄到該類中。由此使定位或參考 地圖的學習不正確的誤分類的數(shù)量被保持得盡可能的小。在本發(fā)明方法的另一實施方式中，對于第一類的相應測量，將在分配給該相應測 量的測量時刻之前和/或之后的時間段內(nèi)的所有測量都分配給第一類，其中該時間段通過 以下時間間隔來給定，在該時間間隔中所述移動對象從其在相應測量的測量時刻時的位置 開始基于該移動對象的預定最大速度而不能移動出所述預定區(qū)域。通過這種方式可以在考 慮所述移動對象的合適的移動模型的情況下以簡單方式將其它測量分配給第一類。如果為 了對測量分類而使用第一類型基站，則對于第一類的相應測量來說所述移動對象在該相應 測量的測量時刻時的位置被估計為第一類型基站的位置，該第一類型基站的特征滿足預定 標準。上述移動模型也可以按照合適的方式用于第三類測量。在此，對于第三類的相應 測量來說將在分配給該相應測量的測量時刻之前和/或之后的時間段內(nèi)的所有測量都分 配給第三類，其中該時間段通過以下時間間隔給定，即在該時間間隔中所述移動對象從其 在該相應測量的測量時刻時的位置開始基于該移動對象的預定最大速度不能移動到所述 預定區(qū)域中。在本發(fā)明的其中為了對第三類測量進行分類而使用第二類型基站的變形中，對于 第三類的相應測量將所述移動對象在該相應測量的測量時刻時的位置估計為第二類型基 站的位置，該第二類型基站的特征滿足預定標準。在本發(fā)明方法的另一變形中，在對相應測量的測量時刻之前和/或之后的所述數(shù) 量的連續(xù)測量進行分析時，利用定位方法和/或移動對象的移動模型基于在所述數(shù)量的測 量的測量時刻所測得的基站的特征來估計所述移動對象的位置。然后基于所估計的位置，可以確定該移動對象是否已經(jīng)通過出口區(qū)域進入或離開所述預定區(qū)域。在此尤其是使用粗 略的定位方法，該定位方法例如基于對相應參考地圖的粗略初始化。該初始化可以用各個 基站的相應的波傳播模型來進行。同樣，粗略定位還可以在沒有參考地圖的情況下例如通 過各個基站的特征的三角測量來執(zhí)行。此外，已在上面描述過并且考慮移動對象的最大速 度的移動模型可以在定位時引入。在使用移動模型時，借助位置估計尤其是確定從所估計 的移動對象在測量時刻的位置開始的哪些測量肯定位于所述預定區(qū)域內(nèi)。在特別優(yōu)選的實施方式中，作為定位方法在分析所述數(shù)量的連續(xù)測量時采用基于 模板的方法，該基于模板的方法基于相應的參考地圖，其中參考地圖的使用已在上面詳細 描述過。在此，基于所測得的基站的特征與參考地圖中支持點的特征的一致性來確定該移 動對象的位置確定。優(yōu)選的，將參考地圖中的預定支持點分配給所述預定區(qū)域的一個或多 個出口區(qū)域，并且借助這些預定支持點確定所述移動對象是否已經(jīng)通過出口區(qū)域進入或離 開所述預定區(qū)域。代替或者附加于基于模板的定位方法，還可以使用基于三角測量的定位 方法。用這些測量確定的基站的特征可以被不同地構(gòu)成。優(yōu)選的，作為特征使用在對象 上的由基站發(fā)射的場或在基站上的由對象發(fā)射的場的信號強度和/或運行時間和/或角向 分布。尤其是在此當至少一個第一類型基站的信號強度超過預定值時，將相應的測量分配 給第一類。同樣，優(yōu)選當至少一個第二類型基站的信號強度超過預定值時，將相應的測量分 配給第三類。在本發(fā)明方法的其中作為特征考慮信號強度的另一構(gòu)成中，當滿足以下條件的至 少一個時將相應的測量分配給第二類
-在所述預定區(qū)域內(nèi)的所有基站的信號強度都低于預定值； -在所述預定區(qū)域之外的預定基站的信號強度高于預定值。在本發(fā)明方法的另一構(gòu)成中，當至少滿足以下條件，即相應測量的基站的特征未 與參考地圖中至少一個支持點的特征足夠一致時，將該相應測量分配給第二類。由此合適 地識別出由于自己與參考地圖的差的一致性而以一定的概率位于所述預定區(qū)域之外的那 些測量。在本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的實施方式中，同時對多個預定區(qū)域的測量分類。優(yōu)選 的，這些預定區(qū)域在此位于大樓的不同樓層中，而且說明這些預定區(qū)域的出口區(qū)域，移動對 象可以通過這些出口區(qū)域更換樓層。通過這種方式，借助在多個樓層中的二維定位使得可 以對各個樓層進行分離，從而可以同時確定不同樓層的參考地圖。此外通過基于這些測量 來分離樓層，可以在大樓內(nèi)對移動對象執(zhí)行近似三維的定位。本發(fā)明的方法例如可以在對象實際移動之后以及在此執(zhí)行的測量之后離線地實 施。但是也存在在執(zhí)行這些測量期間實施該方法的可能，其中在這種情況下以預定的時間 間隔合適地緩存這些測量，以由此使得可以對測量進行相應的跟蹤。除了上述用于對特征分類的方法之外，本發(fā)明還涉及一種用于在預定區(qū)域中基于 特征對移動對象定位的方法，針對該預定區(qū)域預先給定一個或多個出口區(qū)域，該移動對象 可以通過該一個或多個出口區(qū)域離開和進入該預定區(qū)域，其中通過測量時刻和所測得的多 個基站的特征來說明每個測量，其中基站的特征表征在對象上的由基站發(fā)射的場或者在該 基站上的由該對象發(fā)射的場，其中基于上述根據(jù)本發(fā)明的方法對測量分類，并且在定位時僅考慮第一類測量。通過這種方式使得可以進行正確的定位并且必要時使得能以合適的方 式正確地學習參考地圖。除了上述方法之外，本發(fā)明還涉及一種用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于 特征對移動對象定位的測量進行分類的裝置，其中該裝置被構(gòu)成為，使得上述本發(fā)明分類 方法的每個變形都可用該裝置執(zhí)行。此外本發(fā)明還涉及一種用于在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的裝置，其中 該裝置被構(gòu)成為，使得上述定位方法可用該裝置來執(zhí)行。此外，本發(fā)明包括一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品具有存儲在機器可讀 的載體上的程序代碼，用于當該程序在計算機上運行時執(zhí)行上述方法的每個變形。


下面將借助附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。圖1示出大樓的底層平面圖的示意性俯視圖，該大樓具有多個集成在該大樓中的 基站，其中基于這些基站的測量來執(zhí)行和測試本發(fā)明方法的實施方式；
圖2示出說明本發(fā)明方法的實施方式的步驟的流程圖3和圖4示出類似于圖1的大樓平面圖的視圖，在這些視圖中說明了分別沿著移動 對象的路徑執(zhí)行的測量和利用本發(fā)明方法的實施方式基于這些測量對這些測量的分類。
具體實施例方式下面基于移動對象在大樓中的定位來描述本發(fā)明的方法，其中該大樓底層的平面 圖顯示在圖1中。該大樓包括3個側(cè)翼，進入中央?yún)^(qū)域Z的通道Gl至G3就沿著這些側(cè)翼 延伸。這些通道和所述中央?yún)^(qū)域在此相對于大樓的其余部分在圖形上被強調(diào)顯示。該大樓 的其余部分基本上由很多房間形成，其中這些房間大部分都構(gòu)成為矩形并且可以通過這些 通道到達。為了對移動對象定位，在所述大樓中安裝了很多WLAN基站BS1，BS2，…，BS14，其 中相應的基站位于該大樓中的以下位置上，即在該位置上該基站的附圖標記在圖1中顯示 出或者以該附圖標記開始的線段在該位置上結(jié)束。在這里描述的實施方式中，移動對象穿 過該大樓地移動，必要時還在大樓之外移動，其中通過基站的各個WLAN場的場強來確定該 對象的定位。在此采用基于模板的定位，對于該定位來說基于具有很多支持點的初始參考 地圖通過將存放在這些支持點上的場強向量與測得的場強向量進行相應的比較來確定該 對象的位置。優(yōu)選的，采用如在文獻DE 10 2006 044 293 Al中描述的定位。在此在該定位期間 同時進行參考地圖的校準，從而不需要在實際執(zhí)行定位之前執(zhí)行參考地圖的精確校準。同 樣，還可以采用基于在申請?zhí)枮镈E 10 2008 038 451. 8的德國專利申請中描述的方法的 概率性定位。這種定位也使得可以同時定位對象和學習參考地圖。文獻DE 10 2006 044 293 Al以及申請?zhí)枮?0 2008 038 451. 8的德國專利申請的全部公開內(nèi)容都通過引用成 為本申請的內(nèi)容。在圖1的示例中，參考地圖通過相應的、按照小圓圈形式的支持點來表示，在這些 支持點中示例性地只有幾個用附圖標記K表示。可以看出，該參考地圖僅覆蓋所述大樓的一部分，也就是通道G3和可經(jīng)由該通道到達的房間以及中央?yún)^(qū)域Z。在常規(guī)的定位方法中， 在此要確保所述移動對象在定位時也在參考地圖的范圍內(nèi)移動，因為否則就會導致錯誤的 測量并且參考地圖被錯誤地學習。下面描述一種其中在定位時不再需要確保該對象實際上也在參考地圖的范圍內(nèi) 移動的方法。這是通過預處理為定位而執(zhí)行的測量來進行的，利用該預處理確定相應的測 量是否是在參考地圖內(nèi)的測量。然后僅考慮這樣的測量來用于定位和用于學習參考地圖。 如果定位的目標首先是學習合適的參考地圖，則例如可以給相應的人員配備用于連續(xù)測量 位置的定位設備，其中不需要清楚地向該人員指示他僅在該參考地圖內(nèi)移動。而是可以通 過本發(fā)明的方法自發(fā)地確定相應的測量是否在參考地圖區(qū)域內(nèi)進行。為了執(zhí)行在下面描述的本發(fā)明方法的實施方式，通過相應的出口區(qū)域來說明與權(quán) 利要求1含義中的預定區(qū)域相應的參考地圖區(qū)域，移動對象可以通過該出口區(qū)域進入或離 開該參考地圖區(qū)域。在此，對該出口區(qū)域的說明通過對參考地圖的位于這些出口區(qū)域上的 支持點的相應識別來進行。在圖1中，在出口區(qū)域中的相應識別的支持點通過圍繞各自支 持點的粗圓圈來表示，其中這些圓圈中的幾個示例性地具有附圖標記C。由此可以看出在通 道G3的下端部可到達所述大樓，以及可以通過位于中央?yún)^(qū)域Z中的與通道G3相對的入口 到達所述大樓。借助相應標記出的支持點C，在定位時可以確定所述移動對象是否位于以下 區(qū)域中，即可以通過該區(qū)域進入或離開參考地圖區(qū)域。如下面將要描述的，在定位期間應當識別處在所述對象的未在參考地圖區(qū)域中的 位置上的測量。這些下面也稱為OOA測量或OOA點(OOA=Out of Area，不在區(qū)域內(nèi))的測 量或位置，在此可以位于所述大樓之外或者必要時也可以位于該大樓內(nèi)，例如在其中沒有 存放參考地圖的通道Gl中。此外OOA點必要時也可以位于該大樓的其它樓層中。為了檢 測OOA點，除其它之外還確定所述移動對象在測量期間是否通過出口區(qū)域。在此要考慮應 當定義參考地圖區(qū)域，使得出口區(qū)域的數(shù)量盡可能少并且可被盡可能清楚地識別。例如，從 參考地圖中不應當排除該大樓的單個房間，尤其是當該房間一般被所述移動對象頻繁進入 和離開時。在這里描述的實施方式中，借助初始的、還沒有足夠?qū)W習的參考地圖來基于支持 點對所述移動對象進行粗略的定位，其中該參考地圖例如可以基于基站的下降的信號強度 的徑向模型。代替基于參考地圖來進行定位，必要時還存在基于基站的信號場強的三角測 量來執(zhí)行粗略定位的可能性。為了確定移動對象是進入還是離開出口區(qū)域，需要該粗略定 位。圖1中所示的基站BSl至BS14被依據(jù)它們的位置分配給不同的類型，在執(zhí)行本發(fā) 明的方法時要考慮這些類型。在此定義4種類型基站
類型1 參考地圖區(qū)域內(nèi)的基站，僅在參考地圖區(qū)域中的位置上非常強地接收到這些
基站的信號。類型2 位于參考地圖區(qū)域之外的基站，從而僅在參考地圖區(qū)域之外的位置上強 地接收到這些基站的信號。類型3 位于出口區(qū)域旁的基站，從而可以在這些出口區(qū)域中強地接收到這些基
站的信號。
類型4:位于參考地圖區(qū)域的邊界上的基站，從而既可以在參考地圖區(qū)域之內(nèi)又 可以在參考地圖區(qū)域之外強地接收到這些基站的信號。根據(jù)圖1，基站BS7和BS8是類型1的基站，因為它們與參考地圖區(qū)域的邊界之間 存在相對大的距離?；綛S2，BS3和BS4是類型2的基站，因為它們位于參考地圖區(qū)域之 外。基站BS9和BSll是類型3的基站，因為它們位于用于離開或進入?yún)⒖嫉貓D區(qū)域的出口 區(qū)域旁。其余所有基站都在參考地圖區(qū)域的邊界上，因此是類型4的基站。在識別OOA點上的測量時，值得期望的是基站存在于出口區(qū)域中，以由此清楚地 確定移動對象何時進入或離開參考地圖區(qū)域。此外，清楚地位于參考地圖區(qū)域內(nèi)的類型1 的基站是很有幫助的。位于參考地圖區(qū)域之外的類型2的基站同樣也可以很有幫助，因為 由此可以清楚地說明參考地圖之外的位置。但是在此要考慮這樣的基站僅用于識別在實際 參考地圖之外的測量的目的。因此通常不期望安裝這樣的基站。然而，在實際應用中可以 給定很多這樣的類型2的基站，例如在其中基站分布在多個樓層的大樓中，但是僅對一個 樓層定義參考地圖的相應區(qū)域。同樣，在定位時類型2的基站可以出現(xiàn)在不同的相鄰大樓 中。類型4的基站在本發(fā)明的方法中不太有助于識別OOA點上的測量。圖2示出本發(fā)明方法的實施方式的主要方法步驟的示意性流程圖。在此，在移動 對象移動期間以短的時間間隔來確定以下測量，即基于這些測量可以定位對象或者可以學 習根據(jù)圖1的參考地圖。這些測量在此示意性地用附圖標記M表示。同時，說明各個測量到 它們是位于參考地圖區(qū)域之內(nèi)還是之外的程度。在此，只有在參考地圖區(qū)域之內(nèi)的測量才 在定位時或在學習參考地圖時被考慮。所執(zhí)行的各個測量以特征向量的形式說明了在移動 對象上接收的基站的場強，此外還說明了相應的測量時刻。根據(jù)步驟Sl，這些測量在此進入 相應的緩存器，在對象移動期間總是在該緩存器中保存預定數(shù)量的測量及其測量時刻。各 個測量在此以幾秒內(nèi)至少一次測量的比率被接收，從而通過該緩存器形成所述移動對象的 可跟蹤的軌跡。在步驟S2中，對相應測量的分類執(zhí)行到該測量是否能被肯定地分配給參考地圖 區(qū)域之內(nèi)或參考地圖區(qū)域之外的點的程度?；谏鲜鲱愋?的基站來進行對測量的使得該 測量的地點肯定位于參考地圖區(qū)域之內(nèi)的分類。如果在此表明所接收的至少一個類型1基 站的場強超過預定值，則該測量被評價為參考地圖區(qū)域之內(nèi)的測量。同樣，借助類型3的基 站說明肯定位于參考地圖之外的測量，其中當至少一個類型3基站的場強超過預定值時， 將測量分配給對象在參考地圖區(qū)域之外的位置。在優(yōu)選的變形中，在確定了肯定位于參考地圖區(qū)域之內(nèi)的測量點的情況下，還要 執(zhí)行在短距離上的軌跡跟蹤(英文short distance tracking，短距離跟蹤)。在此要考慮 移動對象的移動模型。也就是說，對于該移動對象來說給定預定的最大速度，以及由此依 據(jù)該對象的位置給定最大時間段，該最大時間段是對象在其離開參考地圖區(qū)域之前所需要 的。然后基于該模型將所有隨后的測量分配給參考地圖之內(nèi)的區(qū)域，只要這些測量根據(jù)該 移動模型位于所述最大時間段內(nèi)。類似地，還可以利用該移動模型將緊接在肯定位于參考 地圖區(qū)域之外的測量之后的測量分配給參考地圖區(qū)域之外的位置，只要這些緊接的測量點 位于其中所述移動對象以其最大速度不能移動到參考地圖區(qū)域中的時間間隔內(nèi)。在步驟S2的識別之后，可以將其余的測量識別為不清楚的測量，在這些測量中不 能肯定地看見對象在測量時是位于參考地圖區(qū)域之內(nèi)還是之外。這些不清楚的測量在下面也稱為潛在的OOA測量，并在步驟S3中加以識別。代替將潛在的OOA測量識別為那些在步 驟S2中無法清楚地分配給參考地圖之內(nèi)或之外的位置的點，還存在將單獨的標準用于識 別潛在的OOA測量的可能性。如果這些標準未被滿足并且也不能分類為肯定位于參考地圖 之內(nèi)或之外的測量，則在進一步的方法中不再考察相應的測量點。當滿足以下標準的一個 或多個時，測量例如可以被分類為潛在的OOA測量
-所接收的場強的測量向量對參考地圖區(qū)域內(nèi)的所有已知基站來說非常弱或等于0 ； -位于參考地圖區(qū)域之外的基站的測量向量被非常強地接收； -在定位時借助參考地圖不能使該測量向量與參考地圖足夠一致，也就是說該測量向 量與支持點的所有測量向量之間的偏差非常大。最后提到的標準尤其是在首先執(zhí)行起初的參考地圖學習從而使得初始的參考地 圖已經(jīng)相對精確時有所幫助。在步驟S3中識別了潛在的OOA測量之后，對時間上在這之前以及時間上已經(jīng)過去 的測量點進行時間上的跟蹤，以進一步分析潛在的OOA測量來將這些測量清楚地分配給參 考地圖區(qū)域之內(nèi)或之外的區(qū)域。該跟蹤在此在步驟S4中進行，在該步驟中從所緩存的測量 集合內(nèi)的潛在OOA測量開始，一定數(shù)量的測量時刻進入過去，而一定數(shù)量的測量時刻進入 未來，而且一直進行下去，直到找到被清楚地識別為參考地圖區(qū)域之內(nèi)的測量或參考地圖 區(qū)域之外的測量的測量為止。然后從該數(shù)量的測量開始，可以確定移動對象是否能在潛在的OOA測量與參考地 圖區(qū)域之內(nèi)或之外的測量之間進入或離開該區(qū)域。這例如可以這樣進行，即首先基于初始 的參考地圖在所找到的、被分配給參考地圖之內(nèi)或之外的位置的測量時定位該對象的位 置，然后基于移動模型確定是否能出現(xiàn)出口區(qū)域的跨越。該移動模型在此又考慮了移動對 象的最大速度，其中基于潛在OOA測量的測量時刻與已知測量的測量時刻之差以及依據(jù)參 考地圖區(qū)域之內(nèi)或之外的已知位置來確定到底是否能出現(xiàn)出口區(qū)域的跨越。如果這樣的跨越由于移動模型而根本不可能，則可以由此斷定在所考察的測量和 參考地圖區(qū)域之內(nèi)或之外的已知測量之間不會出現(xiàn)對該區(qū)域的跨越。如果由于移動模型而 可以進行這樣的跨越，則基于利用初始參考地圖的粗略定位可以確定移動對象根據(jù)所跟蹤 的測量是否在出口區(qū)域的支持點范圍內(nèi)這樣移動，即使得能斷定跨越了該出口區(qū)域。在剛描述過的對移動對象的軌跡的跟蹤中，在參考地圖區(qū)域之內(nèi)的測量上結(jié)束的 那些軌跡是優(yōu)先的，因為對在參考地圖區(qū)域之外的測量的定位精度非常差?？傊谲壽E跟 蹤時可以區(qū)分以下的情況
-軌跡在位于參考地圖區(qū)域內(nèi)的測量中結(jié)束。在這種情況下又要區(qū)分兩種子情況 i)如果該軌跡基于上述分析沒有通過出口區(qū)域，則潛在的OOA測量必定在參考地圖區(qū) 域內(nèi)，即使針對該測量接收到弱的信號強度。然后將該潛在的OOA測量分配給參考地圖內(nèi) 的測量。由此可以在學習參考地圖時考慮該測量的信號強度。ii)如果該軌跡通過出口區(qū)域，則該潛在的OOA測量位于參考地圖區(qū)域之外并且 在進一步學習參考地圖時不再被考慮。必要時在此還可以將沿著該軌跡的其它測量分配給 參考地圖之內(nèi)或之外的區(qū)域。尤其是可以將直到離開出口區(qū)域為止的所有測量分配給參考 地圖內(nèi)的區(qū)域或?qū)⒅钡竭M入出口區(qū)域為止的所有測量分配給參考地圖之外的區(qū)域，并且將 其余的測量分配給參考地圖之外或之內(nèi)的區(qū)域。
-作為第二種情況，軌跡既可以在時間的正向上又可以在時間的反向上在OOA測 量或潛在OOA測量上結(jié)束。由此所考察的沿著該軌跡的測量可能是OOA測量。然而，這些 測量不被評價為它們位于參考地圖區(qū)域之外。而是隨著在該方法中對軌跡的跟蹤而用其它 潛在OOA點繼續(xù)，并且必要時可以根據(jù)其它軌跡跟蹤來可靠地表明相應的潛在OOA測量位 于參考地圖之內(nèi)或之外。如果在該方法結(jié)束時仍然不能可靠地確定相應的潛在OOA點是位 于參考地圖之內(nèi)還是之外，則將該點分類為位于參考地圖區(qū)域之外，從而該點在學習參考 地圖過程中不再被考慮。然后在步驟S5中，最終在定位時或在學習參考地圖時丟棄被分類為OOA測量的所 有測量。如通過步驟S6所表示的，利用該方法必要時還可以同時學習多個例如位于大樓的 不同樓層中的參考地圖。在此可以通過合適地說明出口區(qū)域來確定移動對象何時從一個樓 層移動到下個樓層。然后例如通過經(jīng)過位于電梯或樓梯間的位置上的那些出口區(qū)域來確定 樓層的更換。由此，用該方法必要時還可以識別不同的樓層以及學習這些樓層的參考地圖。 通過這種方式可以基于樓層內(nèi)的二維定位和對測量的到相應樓層的相應分配來實現(xiàn)近似 三維定位。利用上述方法，可以針對很多測量在執(zhí)行這些測量期間就已經(jīng)確定或者在這些測 量結(jié)束之后確定，這些測量中的哪一些可被分配給參考地圖區(qū)域以及這些測量中的哪一些 不能被分配給參考地圖區(qū)域。由此這在定位時或在學習參考地圖時被按照以下方式考慮， 即僅將位于參考地圖內(nèi)的那些測量用于對移動對象進行位置確定以及對參考地圖進行更 新。該方法由此可以被視為用于實際定位或?qū)W習參考地圖的預處理步驟。圖3和圖4示出這樣的場景，根據(jù)這些場景在移動對象于圖1所示的大樓之內(nèi)和 之外的不同路徑上測試本發(fā)明方法的實施方式。在圖3和圖4中通過相應的數(shù)字表示移動 對象的連續(xù)的測量位置。在此，在圖3中執(zhí)行位于位置1至32上的測量?？梢钥闯?，移動 對象從基站BS14附近的位置1開始沿著通道G3移動到中央?yún)^(qū)域Z，從中央?yún)^(qū)域Z通過出口 區(qū)域離開大樓，并且離大樓越來越遠。離開大樓在此是在測量15和16之間進行的。利用 相應的、圍繞由于概貌顯示的原因僅部分以附圖標記C’表示的測量的數(shù)字的圓圈，那些用 上述方法被說明為參考地圖區(qū)域內(nèi)的測量的測量被突出顯示。相反，沒有圓圈的相應測量 是用上述方法被識別為在參考地圖區(qū)域之外的測量。從圖3可以看出，該方法提供非常好 的結(jié)果。只有位于參考地圖區(qū)域之外的測量點16和17被錯誤地分配給參考地圖區(qū)域。圖4示出其中移動對象沿著具有23個測量點1至23的路徑從基站BSlO附近的一 個位置經(jīng)由通道G3移動到中央?yún)^(qū)域Z中并且從中央?yún)^(qū)域Z離開通道Gl直到到達基站BS3 的場景。在此，沿著通道Gl的區(qū)域位于參考地圖區(qū)域之外。相應的、用上述方法被分配給 參考地圖區(qū)域的測量又通過相應圓圈C’表示。所有其它測量點被分配給參考地圖之外的 區(qū)域?？梢钥闯觯摲椒ㄟ€是提供非常好的結(jié)果。僅對測量點14進行了錯誤的分類，該測 量點14被錯誤地分配給參考地圖區(qū)域，盡管它位于該區(qū)域之外。上述用于對測量點分類的本發(fā)明的方法只能在對定位初始化或?qū)ο鄳膮⒖嫉?圖學習方法初始化時使用。同樣，該方法可以連續(xù)地用在參考地圖的學習中。由于所測試 的方法至少會對若干個點錯誤地分類，因此存在該錯誤在重復學習參考地圖的情況下可能 增加以及由此導致錯誤學習的參考地圖以及導致錯誤的定位的危險。發(fā)明人借助多個測試 檢查了本發(fā)明方法在初始化定位時的使用或在學習參考地圖期間連續(xù)使用時是否導致錯誤的結(jié)果。已經(jīng)確定該方法盡管存在若干個錯誤分類的測量點但仍然是會聚的，而且多次 學習的參考地圖也與通過校準測量確定的實際的參考地圖很好地一致。
上面描述的本發(fā)明方法的實施方式具有一系列優(yōu)點。尤其是可以實現(xiàn)定位，以及 必要時可以實現(xiàn)對參考地圖的不受監(jiān)控的學習，其中不需要再確保移動對象總是位于定義 的定位區(qū)域中。而是通過該方法自發(fā)地確定測量是否能被分配給定位區(qū)域或參考地圖區(qū) 域。然后只有這樣的測量在定位時或在學習參考地圖時被加以考慮。由此對參考地圖的學 習不需要再通過得到僅在參考地圖內(nèi)移動的這種清楚指示的維護技術(shù)人員執(zhí)行。而是還可 以向在大樓范圍內(nèi)移動的任意使用者配備相應的移動對象，其中用該移動對象執(zhí)行的測量 在利用本發(fā)明方法進行過濾或分類之后可被用于學習參考地圖。此外，該方法還可以通過 簡單的方式擴展到三維，其中對不同的樓層確定相應的單獨的參考地圖，并且通過合適地 定義出口區(qū)域來確定該移動對象何時從一個樓層移動到另一個樓層。
權(quán)利要求
1.一種用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的測量(M)進 行分類的方法，針對該預定區(qū)域預先給定一個或多個出口區(qū)域(C)，所述移動對象能通過 該一個或多個出口區(qū)域離開和進入所述預定區(qū)域，其中通過測量時刻和所測得的多個基站 (BS1,BS2,…，BS14)的特征來說明每個測量(M)，其中基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征表 征在對象上的由該基站(BSl，BS2，…，BS14)發(fā)射的場或者在該基站(BS1，BS2，…，BS14) 上的由該對象發(fā)射的場，其中-基于這些基站(BS1，BS2,…，BS14)關(guān)于所述預定區(qū)域的位置以及基于在相應測量 (M)中測得的這些基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征來對這些測量(M)分類，其中第一類的 相應測量被分類為所述移動對象在所述預定區(qū)域內(nèi)的位置上的測量(M)，而第二類的相應 測量被分類為所述移動對象在該預定區(qū)域之外的位置上的潛在測量(M)；-針對第二類的相應測量(M)分析在該相應測量(M)的測量時刻之前和/或之后直到 出現(xiàn)第一類測量(M)為止的一定數(shù)量的連續(xù)測量(M)，以確定該移動對象在該數(shù)量的測量 運行過程中是否已經(jīng)通過出口區(qū)域(C)離開或進入所述預定區(qū)域，其中在所述移動對象未 離開或未進入所述預定區(qū)域的情況下，將該相應測量分配給第一類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在分類時還考慮第三類測量(M)，其中第三類測 量(M)被分類為移動對象在所述預定區(qū)域之外的位置上的測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在對在相應測量(M)的測量時刻之前和/或之 后直到出現(xiàn)第一類測量(M)為止的所述數(shù)量的連續(xù)測量的分析表明所述移動對象已經(jīng)離開 或進入所述預定區(qū)域的情況下，至少將該相應測量(M)分配給第三類，其中尤其是所述數(shù)量 的連續(xù)測量(M)中所有具有進入所述預定區(qū)域之前或離開所述預定區(qū)域之后的測量時刻的 測量都被分配給第三類，所述數(shù)量的連續(xù)測量中的其余測量(M)被分配給第一類。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，當至少一個第一類型基站(BS1，BS2，…， BS14)的特征滿足預定標準時，將相應測量(M)分配給第一類，其中第一類型基站位于所述 預定區(qū)域內(nèi)，并且所述預定標準構(gòu)成為，使得在滿足該標準的情況下能推斷出所述移動對 象位于所述預定區(qū)域內(nèi)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，當相應測量(M)不能被分配給其它類和 /或當一個或多個預定條件被滿足時，將該相應測量(M)分配給第二類。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一引用權(quán)利要求2時所述的方法，其中，當至少一個第二類型 基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征滿足預定標準時，將相應測量分配給第三類，其中第二類 型基站(BS1，BS2，…，BS14)位于所述預定區(qū)域之外并且該預定標準構(gòu)成為，使得在滿足該 標準時能推斷出所述移動對象位于所述預定區(qū)域之外。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在對在相應測量(M)的測量時刻之前和 /或之后的所述數(shù)量的連續(xù)測量(M)的分析來說未找到第一類測量的情況下，將該相應測 量(M)保留在第二類中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，對于第一類的相應測量(M)，將在分配給 該相應測量的測量時刻之前和/或之后的時間段內(nèi)的所有測量(M)都分配給第一類，其中 該時間段通過以下時間間隔來給定，在該時間間隔中所述移動對象從其在該相應測量(M) 的測量時刻時的位置開始基于該移動對象的預定最大速度而不能移動出所述預定區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8在引用權(quán)利要求4時所述的方法，其中，對于第一類的相應測量(M)來說將所述移動對象在該相應測量的測量時刻時的位置估計為第一類型基站(BS1， BS2,…，BS14)的位置，該第一類型基站的特征滿足預定標準。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一在引用權(quán)利要求2時所述的方法，其中，對于第三類的相 應測量(M)來說將在分配給該相應測量的測量時刻之前和/或之后的時間段內(nèi)的所有測量 (M)都分配給第三類，其中該時間段通過以下時間間隔給定，在該時間間隔中所述移動對象 從其在該相應測量(M)的測量時刻時的位置開始基于該移動對象的預定最大速度不能移動 到所述預定區(qū)域中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10引用權(quán)利要求6時所述的方法，其中，對于第三類的相應測量 (M)將所述移動對象在該相應測量(M)的測量時刻時的位置估計為第二類型基站(BS1， BS2,…，BS14)的位置，該第二類型基站的特征滿足預定標準。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在對相應測量(M)的測量時刻之前和/ 或之后的所述數(shù)量的連續(xù)測量(M)進行分析時，利用定位方法和/或移動對象的移動模型 基于在所述數(shù)量的測量(M)的測量時刻所測得的基站(BS1，BS2,…，BS14)的特征來估計 所述移動對象的位置，并根據(jù)所估計的位置確定該移動對象是否已經(jīng)通過出口區(qū)域進入或 離開所述預定區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述定位方法是基于模板的定位方法，在該 定位方法中基于所測得的基站(BS1，BS2,…，BS14)的特征與參考地圖中支持點(K)的特 征的一致性來確定該移動對象的位置，其中優(yōu)選的將參考地圖中的預定支持點(K)分配給 所述預定區(qū)域的一個或多個出口區(qū)域(C)，并且借助這些預定的支持點(K)確定所述移動 對象是否已經(jīng)通過出口區(qū)域進入或離開所述預定區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述定位方法基于對基站(BS1，BS2，···， BS14)的特征的三角測量。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征(M) 是在對象上的由該基站(BSl，BS2，…，BS14)發(fā)射的場或在該基站(BSl，BS2，…，BS14)上 的由該對象發(fā)射的場的信號強度和/或運行時間和/或角向分布。
16.根據(jù)權(quán)利要求15引用權(quán)利要求4時所述的方法，其中，當至少一個第一類型基站 (BS1，BS2,…，BS14)的信號強度超過預定值時，將相應測量(M)分配給第一類。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16引用權(quán)利要求6時所述的方法，其中，當至少一個第二類型 基站(BS1，BS2，…，BS14)的信號強度超過預定值時，將相應測量(M)分配給第三類。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17之一引用權(quán)利要求5時所述的方法，其中，當滿足以下條件 的至少一個時將相應測量(M)分配給第二類-在所述預定區(qū)域內(nèi)的所有基站的信號強度(M)都低于預定值；-在所述預定區(qū)域之外的預定基站的信號強度高于預定值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18之一引用權(quán)利要求5和13時所述的方法，其中，當至少滿 足以下條件，即相應測量(M)的基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征未與參考地圖中至少一個 支持點(K)的特征足夠一致時，將該相應測量(M)分配給第二類。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，利用該方法對多個預定區(qū)域的測量(M) 分類，其中這些預定區(qū)域優(yōu)選位于大樓的不同樓層中，而且說明這些預定區(qū)域的出口區(qū)域 (C)，移動對象能通過這些出口區(qū)域更換樓層。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在執(zhí)行所述測量(M)之后實施該方法。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在執(zhí)行所述測量(M)期間實施該方法， 其中以預定的時間間隔緩存這些測量(M)。
23.一種用于在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的方法，針對該預定區(qū)域預先給 定一個或多個出口區(qū)域(C)，該移動對象能通過該一個或多個出口區(qū)域離開和進入該預定 區(qū)域，其中通過測量時刻和所測得的多個基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征來說明每個測量 (M)，其中基站的特征表征在對象上的由該基站發(fā)射的場或者在該基站上的由該對象發(fā)射 的場，其中基于根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法對這些測量(M)分類，并且在定位時僅考 慮第一類測量(M)。
24.一種用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的測量進行 分類的裝置，其中該裝置被構(gòu)成為，使得根據(jù)權(quán)利要求1至22之一所述的方法能用該裝置 執(zhí)行。
25.一種用于在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的裝置，其中該裝置被構(gòu)成為， 使得根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法能用該裝置來執(zhí)行。
26.一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品具有存儲在機器可讀的載體上的程序代 碼，用于當該程序在計算機上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至23之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉描述一種用于由計算機支持地對在預定區(qū)域中基于特征對移動對象定位的測量(M)進行分類的方法，針對該預定區(qū)域預先給定一個或多個出口區(qū)域(C)，所述移動對象能通過該一個或多個出口區(qū)域離開和進入所述預定區(qū)域，其中通過測量時刻和所測得的多個基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征來說明每個測量(M)。在該方法中基于這些基站(BS1，BS2，…，BS14)關(guān)于所述預定區(qū)域的位置以及基于在相應測量(M)中測得的這些基站(BS1，BS2，…，BS14)的特征來對這些測量分類，其中第一類的相應測量(M)被分類為所述移動對象在所述預定區(qū)域內(nèi)的位置上的測量(M)，而第二類的相應測量被分類為所述移動對象在該預定區(qū)域之外的位置上的潛在測量(M)。接著針對第二類的相應測量(M)執(zhí)行對移動對象的路徑的跟蹤，以由此確定相應的測量是否位于預定區(qū)域內(nèi)，其中在這種情況下也將相應的測量分配給第一類。
文檔編號G01S5/02GK102150464SQ200980135625
公開日2011年8月10日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者A·薩博, J·巴姆貝格爾, M·孔茨, M·格里戈拉斯 申請人:西門子公司