專利名稱：在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及決定行動裝置位置的系統(tǒng)與方法，更具體而言，涉及使用全球定位系統(tǒng)、蜂巢網絡系統(tǒng)和WiFi網絡系統(tǒng)的混合定位系統(tǒng)與方法。
背景技術：
近年來，隨著多樣化類型的以位置為基礎的服務(Location-based services, LBS)呈現高度性發(fā)展，無線定位技術受到相關領域的注意與重視。定位技術所需測量的訊號，可以是全球衛(wèi)星定位(GlcAal Positioning SyStem，GPS)訊號、無線網絡系統(tǒng)的參考訊號、或是其它系統(tǒng)的輔助定位訊號。因訊號測量的內容不同，而有不同的定位方式，目前相關領域中多祥化的定位技術被廣泛的提出。在以衛(wèi)星為基礎(satellite-based)的定位系統(tǒng)中，GPS是最為大眾所熟知并廣泛應用于各種領域的定位系統(tǒng)。GPS是透過布設于太空中的M個衛(wèi)星全天候向地面?zhèn)魉投ㄎ挥嵦?，行動裝置僅需配置適當的接收設備即可在全球任一地點任何時間接收定位訊號并進行三維空間位置解算。GPS主要是針對室外環(huán)境提供經緯度坐標定位服務，定位精確度高，其位置信息只有約十公尺的誤差。然而，由于GPS衛(wèi)星所發(fā)射的定位訊號會受建筑物的遮蔽，因此，在室內并無法使用這項技木。此外，在都市區(qū)的狹窄都市街道或天候條件差的情況下，GPS定位精確度會有相當程度的降低。在以陸地無線電為基礎(terrestrial radio-based)的定位系統(tǒng)中，代表性的定位系統(tǒng)是蜂巢網絡(cellular network)與無線局域網絡(wireless local area network) 定位系統(tǒng)。蜂巢網絡定位系統(tǒng)最基本的定位技術，是利用蜂巢細胞基地臺(cell tower)，即基地臺的細胞全局識別(Cell Global Identity, CGI)碼，實現ニ維空間位置解算。優(yōu)點為不需復雜解算量，在室內也能使用這項技木，其缺點為，定位精確度直接取決于細胞基地臺涵蓋的范圍，從都市區(qū)到郊區(qū)，其位置信息約從幾百公尺到幾十公里的誤差。蜂巢網絡定位系統(tǒng)另ー個簡單實用的定位技術，是利用行動裝置接收來自基地臺的信號功率強度，即接收信號強度(Received Signal Mrength，RSS)，實現ニ維空間位置解算。定位方法是利用三個或以上所接收到的RSS值，以三角定位算法解算行動裝置的位置，其缺點為，由于非直視效應(non-line of sight effect)和遮蔽衰落(shadow fading)的影響，RSS值的測量誤差導致三角定位算法無法解算或解算出極大的定位誤差值。另外，在郊區(qū)或丘陵環(huán)境，蜂巢細胞基地臺的布設較少，聽取三個或以上基地臺的能力也是主要瓶頸。無線局域網絡定位系統(tǒng)實際上大都使用在室內環(huán)境提供位置信息。然而，隨著無線存取點(Access Point, AP)快速普及以及行動手持裝置如智能型手機內建WiFi功能的比例増加，該定位系統(tǒng)已由室內朝室外應用發(fā)展。換言之，該定位系統(tǒng)亦可在相當距離的室外環(huán)境提供位置信息。在無線局域網絡定位系統(tǒng)中最廣泛使用的定位技術，是利用行動裝置接收來自無線AP的信號功率強度，即RSS，實現ニ維空間位置解算。不同于上述的蜂巢網絡定位系統(tǒng)，其定位方法是利用數據庫關聯定位法。在脫機(off-line)階段，首先針對定位環(huán)境訓練點進行RSS值收集，再將RSS值與位置做關聯建立ー個信號紋數據庫(signalfingerprint database)。在聯機(on-line)階段，要求定位的行動裝置首先回報所測量的RSS值，再將該RSS值與脫機階段所建立之數據庫利用鄰近點演算進行比對，找出最有可能的位置，即為該行動裝置位置。優(yōu)點為定位精確度高，其缺點為，在脫機階段必須反復去進行RSS值收集以符合RSS值與位置的關聯性。在以陸地無線電為基礎的定位系統(tǒng)中，除了上述的定位技術外，以測量時間訊號為基礎的定位技術如到達時間(Time of Arrive,ToA)和到達時間差(TimeDifference of Arrive, TDoA)亦為廣泛使用的方法。雖然擁有較佳的定位精準度，其最主要的缺點，是需要復雜位置解算量、高的訊號測量復雜度、高的額外硬設備成本以及需要更改行動裝置之硬件架構。此外，在郊區(qū)或丘陵環(huán)境，為能實現位置解算，聽取三個或以上基地臺的能力也是主要問題。

發(fā)明內容
為能滿足行動裝置在不同環(huán)境中無縫(seamless)擷取以位置為基礎的服務，本發(fā)明提出一種應用于行動裝置的混合定位系統(tǒng)和方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下本發(fā)明中，在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)是以衛(wèi)星和陸地無線電為基礎的定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)布設于具有復數個GPS衛(wèi)星、復數個蜂巢細胞基地臺，以及復數個WiFi AP的混合性無線網絡。該定位系統(tǒng)包括一數據訓練次系統(tǒng)、一位置解算次系統(tǒng)，以及一主數據庫。數據訓練次系統(tǒng)，包括行動訓練裝置和云端數據運算服務器，所述行動訓練裝置用于獲取訓練數據，且傳送該等訓練數據至該云端數據運算服務器，該數據運算服務器基于該等訓練數據計算被檢測存取點的一位置；定位解算次系統(tǒng)，包括行動裝置和云端定位運算服務器，所述行動裝置用于獲取定位數據，且傳送該等定位數據至該云端定位運算服務器，該定位運算服務器基于該等定位數據計算該裝置的一位置；主數據庫用于儲存訓練數據、紀錄被計算的檢測存取點的位置信息和狀態(tài)。該主數據庫包括一蜂巣次數據庫和一混合次數據庫。本發(fā)明實例中，數據訓練次系統(tǒng)系架設于具有至少一行動訓練裝置和一云端數據運算服務器。該訓練裝置用于獲取訓練數據，該訓練數據報括一 GPS位置坐標、復數個細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值，以及復數個WiFi AP的媒介訪問控制(Medium Access Control，MAC)地址參數和信號強度值。基于獲取到的該等訓練數據，該訓練裝置執(zhí)行數據的暫存、分類和加密。該等加密訓練數據透過應用程序編程接ロ(application programming interface, API)傳送至該云端數據運算服務器。于接收到該等加密訓練數據之后，該云端服務器執(zhí)行數據的解密、搜尋和融合(fusion)以及位置的估算。該位置系指細胞基地臺和WiFiAP的位置。依據該云端服務器的融合數據，該主數據庫進行數據的更新或儲存，且記錄位置信息狀態(tài)。若該位置信息為一未知狀態(tài)，則該云端服務器立即獲取該主數據庫的訓練數據，執(zhí)行位置計算。若該位置信息為一更新狀態(tài)，則該云端服務器定期定時獲取該主數據庫的訓練數據，執(zhí)行位置計算。根據該云端服務器的位置解算結果，該主數據庫進行位置信息的更新或儲存，且記錄位置信息為一已知狀態(tài)。
本發(fā)明實例中，定位解算次系統(tǒng)系架設于具有至少一行動裝置和一云端定位運算服務器。該行動裝置用于獲取定位數據，該定位數據可能包括一 GPS位置坐標、一服務細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值，以及/或一 WiFi鏈接AP的MAC地址參數和信號強度值。若GPS位置坐標為一存在狀態(tài)，則該位置坐標儲存至該行動裝置的位置選擇單元。該行動裝置可依據檢測到的細胞基地臺和WiFi AP訊號來執(zhí)行定位數據型態(tài)的區(qū)分。若未檢測到WiFi AP訊號，該型態(tài)為蜂巢定位數據型態(tài)。若未檢測到細胞基地臺訊號，該型態(tài)為WiFi 定位數據型態(tài)。否則，該定位數據型態(tài)為混合型態(tài)。于該等定位數據加密之后，透過API傳送至該云端定位運算服務器。于接收到該等加密定位數據之后，該云端服務器執(zhí)行數據的解密和搜尋以及復數個位置的估算。該位置系指該行動裝置的位置。取得的該等位置信息儲存至該云端服務器的位置選擇單元。本發(fā)明中，在云端服務器實現混合定位的方法可依據上述行動裝置檢測到的細胞基地臺和WiFi AP訊號，由云端定位運算服務器提供復數個定位方法，包括一基地臺 (CGI)定位法、一基地臺輔助RSS(CGI-RSQ定位法、一 AP(MAC)定位法以及ー AP輔助 RSS(MAC-RSS)定位法。每ー定位法被賦予ー權值(priority)且提供一位置信息。根據該行動裝置所定義的定位數據型態(tài)，該云端定位運算服務器選擇對應的定位法，且儲存該位置信息至該位置選擇單元。該位置選擇單元可從該復數個位置信息，選擇一高權值的位置信息，回傳至該行動裝置。本發(fā)明實施中定位方法可依據該行動裝置檢測GPS訊號的存在狀態(tài)，為該行動裝置提供復數個位置信息。該行動裝置的位置選擇單元儲存該等位置信息，且可從該等位置信息，選擇一位置信息以確定該裝置的一位置。本發(fā)明上述的方法是純軟件架構，可以透過程序代碼布設于實體機器中。當機器加載程序代碼且執(zhí)行時，機器成為用以實行本發(fā)明的裝置。
以下結合附圖和具體實施方式
來進ー步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明實施例中混合定位系統(tǒng)的ー簡化模式示意圖。圖2為本發(fā)明實施例中混合定位系統(tǒng)的ー數據訓練次系統(tǒng)示意圖。圖3為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例中蜂巣型態(tài)訓練數據架構的數據庫搜尋、數據融合，以及位置估算。圖4為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例中混合型態(tài)訓練數據架構的數據庫搜尋、數據融合，以及位置估算。圖5為本發(fā)明實施例中混合定位系統(tǒng)的一定位解算次系統(tǒng)示意圖。圖6為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例中蜂巣定位數據型態(tài)架構的數據庫搜尋和位置估算。圖7為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例中WiFi定位數據型態(tài)架構的數據庫搜尋和位置估算。圖8為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例中混合定位數據型態(tài)架構的數據庫搜尋和位置估算。圖9為一流程圖，顯示依據本發(fā)明實施例的定位方法。
主要組件符號說明101、102、103 :GPS 衛(wèi)星104、105、106 蜂巢細胞基地臺107、108、109、110 :WiFi AP111 行動訓練裝置112:行動裝置113:數據運算服務器114:定位運算服務器115:蜂巣次數據庫116:混合次數據庫201,501 接收單元202 資料緩存單元203 數據分類単元204、503 數據加密單元205 備份數據庫206,505 蜂巢或WiFi無線網絡207,506 數據解密單元208 數據融合單元209、210、507、508 位置解算單元210 主數據庫502 定位分類單元504、509 位置選擇單元301 312、401 412、601 609、701 709、801 803、901 913 步驟
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進ー步闡述本發(fā)明。圖1所示為本發(fā)明實施例以衛(wèi)星和陸地無線電為基礎的定位系統(tǒng)的ー簡化模式示意圖。該定位系統(tǒng)包括復數個GPS衛(wèi)星(101，102，103)、復數個細胞基地臺(104，105， 106)、復數個WiFiAP (107，108，109，110)、一行動訓練裝置111如智能型手機或個人數字助理(PDA)、一行動裝置112如移動電話、智能型手機、PDA、筆記本電腦或平板計算機、ー數據運算服務器113、一定位運算服務器114、一蜂巣次數據庫115，以及ー混合次數據庫116。其中GPS衛(wèi)星全天候向地面?zhèn)魉投ㄎ挥嵦?。每ー細胞基地臺具有一公共控制頻道 (common control channel，CCH)，其可以持續(xù)在蜂巢網絡中廣播其訊號來提供唯一 CGI碼參數。每ー WiFi AP具有一 CCH，其可以持續(xù)在WiFi網絡中廣播其訊號來提供唯一 MAC地址參數。需注意的是，GPS衛(wèi)星、細胞基地臺和WiFi AP的數目并不限于圖1所示的數目， 在不悖離本發(fā)明精神的前提下，于不同實施例中，該數目可以有所變化。圖2所示為本發(fā)明實施例中數據訓練次系統(tǒng)示意圖。行動訓練裝置111配備ー接收單元201、一數據緩存単元202、一數據分類単元203、一數據加密単元204和ー備分數據庫205。當該訓練裝置111進入該混合性網絡之戶外目標區(qū)域吋，透過該接收單元201可獲取訓練數據。該訓練數據報括如下GPS位置坐標。透過該接收單元201內的GPS接收器(未顯示)獲取該裝置的GPS 位置坐標。其工作原理大致如下檢測到至少4個GPS衛(wèi)星訊號的一存在狀態(tài)，依據來自衛(wèi)星的訊號測量ToA值以計算出位置坐標。細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值。透過該接收單元201檢測到復數個細胞基地臺(如圖1中的104和105)訊號的一存在狀態(tài)，依據細胞基地臺的訊號可析取CGI碼
參數以及測量信號強度值。WiFi AP的MAC地址參數和信號強度值。透過該接收單元201檢測到復數個WiFi AP (如圖1中的107和108)訊號的一存在狀態(tài)，依據AP的訊號可析取MAC地址參數以及測
量信號強度值。如熟悉GPS技術之人所知，通常GPS位置坐標每一秒更新一次。因此，訊號檢測的時間標簽(time stamp)設為一秒。在一時間標簽，透過該接收單元201可獲取GPS位置坐標一次、可析取CGI碼參數和測量信號強度值二次，以及可析取MAC地址參數和測量信號強度值四次。該數據緩存單元202儲存該接收單元201所獲取到、所析取到和所測量到的訓練數據，且以批次方式將儲存的該等訓練數據傳送至該數據分類單元203。傳送ー批次數據的間隔時間標簽設為三十秒。需注意的是，在本發(fā)明實施例中，設定的該時間標簽和該次數并不限于上述之數目，在不悖離本發(fā)明精神的前提下，在不同實施例中，該數目可以有所變化。在接收到該等訓練數據之后，該數據分類單元203執(zhí)行數據的型態(tài)與類別區(qū)分。 在數據的型態(tài)，該等訓練數據可區(qū)分為蜂巢型態(tài)和混合型態(tài)。所述蜂巢型態(tài)訓練數據主要紀錄GPS位置坐標、CGI碼參數和信號強度值，該混合型態(tài)訓練數據主要紀錄GPS位置坐標、 CGI碼參數、MAC地址參數和信號強度值。對于數據的類別，對同一 CGI碼參數的該蜂巢型態(tài)訓練數據可區(qū)分為服務類別和鄰居類別，對同一 MAC地址參數的該混合型態(tài)訓練數據可區(qū)分為鏈接類別和未連結類別。在鏈接蜂巣或WiFi無線網絡206 (如圖1中的104或108) 將該等訓練數據透過API傳送至該云端數據運算服務器113之前，數據加密単元204用于對該等數據執(zhí)行壓縮和加密，并傳送該等加密訓練數據至該備份數據庫205儲存?；跓o線網絡的傳輸特性，一旦該等加密訓練數據傳送失敗，可自該備份數據庫205取得該等加密訓練數據來執(zhí)行重傳。在該云端數據運算服務器113接收到該等加密訓練數據之后，數據解密単元207用于對該等數據執(zhí)行解壓縮和解密。依據該等解密訓練數據，數據融合單元208檢視數據的型態(tài)，接著，透過搜尋主數據庫211來獲取相應的數據庫的訓練數據，執(zhí)行數據融合。在下述的圖3至圖4，主要用于描述數據庫搜尋、數據融合，以及位置估算的步
づ水ο圖3所示為ー蜂巣型態(tài)訓練數據的架構。在該型態(tài)中，使用析取到的細胞基地臺的CGI碼參數為ー鍵值(key)，執(zhí)行該蜂巣次數據庫115的搜尋(步驟30 。其結果敘述于下1.如果CGI碼參數為一存在狀態(tài)(步驟30 。該數據融合単元208獲取該次數據庫115的訓練數據(步驟304)、執(zhí)行該次數據庫訓練數據和該蜂巢型態(tài)訓練數據的融合、 回傳該融合數據至該次數據庫115(步驟30 。于接收到該融合數據之后，該次數據庫115執(zhí)行更新儲存，且記錄該細胞基地臺的位置信息為一更新狀態(tài)(步驟306)；2.如果CGI碼參數為一未存在狀態(tài)(步驟30 。該數據融合単元208直接將該蜂巣型態(tài)訓練數據傳送至該次數據庫115(步驟307)。于接收到該訓練數據之后，該次數據庫115執(zhí)行儲存，且記錄該細胞基地臺的位置信息為一未知狀態(tài)(步驟308)。3.該次數據庫115檢視該細胞基地臺的位置信息狀態(tài)。如果位置信息的紀錄為一更新狀態(tài)，則該次數據庫115定期定時傳送該細胞基地臺的訓練數據至位置解算單元 209 (步驟310)。如果位置信息的紀錄為一未知狀態(tài)，則該次數據庫115立即傳送該細胞基地臺的訓練數據至位置解算單元209(步驟309)。該位置解算單元209可依據該接收到的訓練數據來建立群集，且使用RF信號群集算法(clustering algorithm)以執(zhí)行位置估算 (步驟311)。該RF信號系指接收信號強度值。該位置解算單元209回傳該估算到的細胞基地臺位置至該次數據庫115。在接收到該位置信息之后，該次數據庫115執(zhí)行儲存，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)(步驟312)。圖4所示為ー混合型態(tài)訓練數據的架構。在該型態(tài)中，使用析取到的細胞基地臺的CGI碼參數為第一鍵值、WiFi AP的MAC地址參數為第二鍵值來執(zhí)行該混合次數據庫116 的搜尋(步驟402)。其結果敘述于下1.如果CGI碼參數和MAC地址參數均為一存在狀態(tài)(步驟403)。該數據融合單元208獲取該次數據庫116的訓練數據(步驟404)、執(zhí)行該次數據庫訓練數據和該混合型態(tài)訓練數據的融合、回傳該融合數據至該次數據庫116(步驟40 。在接收到該融合數據之后，該次數據庫116執(zhí)行更新儲存，且記錄該WiFi AP的位置信息為一更新狀態(tài)(步驟 406)；2.如果CGI碼參數和MAC地址參數均為一未存在狀態(tài)(步驟403)。該數據融合単元208直接將該混合型態(tài)訓練數據傳送至該次數據庫116 (步驟407)。在接收到該訓練數據之后，該次數據庫116執(zhí)行儲存，且記錄該WiFi AP的位置信息為一未知狀態(tài)(步驟 408)。3.該次數據庫116檢視該WiFi AP的位置信息狀態(tài)。取得該WiFi AP位置解算單元210的位置估算，其步驟如前所述(步驟409、410、411)。該位置解算單元210回傳該估算到的WiFi AP位置至該次數據庫116。在接收到該位置信息之后，該次數據庫116執(zhí)行儲存，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)(步驟412)。值得注意的是，在本發(fā)明的實施例中，該混合次數據庫116儲存的訓練數據，其一 MAC地址參數鍵值可對應復數個CGI碼參數鍵值。該云端數據運算服務器113配備ー數據解密單元207、ー數據融合単元208、一細胞基地臺位置解算單元209和一 WiFi AP位置解算單元210。圖5所示為本發(fā)明實施例中定位解算次系統(tǒng)示意圖。一行動裝置112配備ー接收単元501、一定位分類單元502、一數據加密単元503和一第一位置選擇單元504。當該裝置存在該混合性無線網絡的戶外目標區(qū)域吋，在任何ー時間要求位置信息，此時，透過該接收単元501獲取定位數據。該定位數據可能包括如下1. GPS位置坐標。透過該接收單元501內的GPS接收器(未顯示)獲取該裝置的 GPS位置坐標。如果GPS位置坐標為存在狀態(tài)，則該位置坐標儲存至該第一位置選擇單元 504。
2.細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值。透過該接收單元501檢測到一細胞基地臺訊號的一存在狀態(tài)，依據細胞基地臺的訊號可析取CGI碼參數和測量信號強度值。該細胞基地臺為一服務類別的細胞基地臺(如圖1中的106)。3. WiFi AP的MAC地址參數和信號強度值。透過該接收單元501檢測到一 WiFi AP 訊號的一存在狀態(tài)，依據AP的訊號可析取MAC地址參數和測量信號強度值。該AP為ー連結類別的AP(如圖1中的109)。根據接收単元501檢測到的細胞基地臺和WiFi AP訊號，該定位分類單元502執(zhí)行定位數據型態(tài)的區(qū)分，舉例來說，如果未檢測到WiFi AP訊號，該定位數據型態(tài)為蜂巢定位型態(tài)。如果未檢測到細胞基地臺訊號，該定位數據型態(tài)為WiFi定位型態(tài)。否則，該定位數據型態(tài)為混合定位型態(tài)，即同時檢測到細胞基地臺和WiFi AP訊號。在鏈接蜂巣或WiFi 無線網絡505(如圖1中的106或109)將該等定位數據透過API傳送至該云端定位運算服務器114之前，數據加密単元503用于對該等數據執(zhí)行壓縮和加密。在該云端定位運算服務器114接收到該等加密定位數據之后，數據解密単元506用于對該等數據執(zhí)行解壓縮和解密，并檢視該等解密定位數據的定位數據型態(tài)，根據所定義的型態(tài)將該等解密定位數據傳送至該等位置解算單元。接著，透過搜尋主數據庫211來獲取相應的數據庫的訓練數據， 且傳送該等數據庫訓練數據至該等位置解算單元以執(zhí)行位置估算。下述的圖6至圖8，主要用于描述數據庫搜尋和位置估算的步驟。圖6所示為ー蜂巣定位數據型態(tài)架構。在該型態(tài)中，使用該接收単元501析取到的服務類別細胞基地臺的CGI碼參數為ー鍵值，執(zhí)行該蜂巢次數據庫115的搜尋，以獲取相應的該細胞基地臺的位置信息和訓練數據(步驟60 。該細胞基地臺的位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟60 ，該細胞基地臺的訓練數據傳送至該云端定位運算服務器114的第一位置解算單元507 (步驟604)。該訓練數據包括兩個類別服務類別和鄰居類別。如果該服務類別的訓練數據為存在狀態(tài)，建立該訓練數據的群集(步驟605、607)。如果服務類別的訓練數據為未存在狀態(tài)，建立該鄰居類別訓練數據的群集(步驟605、606)。該第一位置解算單元507是依據該建立的群集使用RF信號群集算法，以估算該行動裝置112的位置(步驟608)。該RF信號是指接收信號強度值。 該估算到的位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟 609)。圖7所示為ー WiFi定位數據型態(tài)架構。在該型態(tài)中，使用該接收単元501析取到的鏈接AP的MAC地址參數為ー鍵值，執(zhí)行該混合次數據庫116的搜尋，以獲取相應的WiFi AP的位置信息和訓練數據(步驟70 。該WiFi AP的位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟70 ，該WiFi AP的訓練數據傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置解算單元508 (步驟704)。該訓練數據報括兩個類別連結類別和未連結類別?；阪溄雍臀存溄宇悇e的訓練數據，取得該第二位置解算單元508所估算的該行動裝置112位置，其步驟如前所述(步驟705至708)。該估算到的位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟709)。圖8所示為ー混合定位數據型態(tài)架構。在該型態(tài)中，數據庫搜尋和位置估算敘述如下1.使用該接收単元501析取到的服務類別細胞基地臺的CGI碼參數為ー鍵值，執(zhí)行該蜂巢次數據庫115的搜尋(步驟80幻。取得該細胞基地臺的位置以及估算該行動裝置112的位置，其步驟如前所述。該等位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟603至609)。2.使用該接收単元501析取到的服務類別細胞基地臺的CGI碼參數為ー第一鍵值、一 WiFi鏈接AP的MAC地址參數為ー第二鍵值，執(zhí)行該混合次數據庫116的搜尋(步驟 803)。取得該WiFi AP的位置以及估算該行動裝置112的位置，其步驟如前所述。該等位置信息傳送至該云端定位運算服務器114的第二位置選擇單元509儲存(步驟703至709)。該云端定位運算服務器114配備ー數據解密単元506、一第一位置解算單元507、 一第二位置解算單元508和一第二位置選擇單元509。圖9為依據本發(fā)明定位方法的一實施例的流程圖。依據該接收單元501檢測到的細胞基地臺(如圖1中的106)和WiFi AP訊號(如圖1中的109)的存在狀態(tài)，由云端定位運算服務器114提供復數個定位方法，包括基地臺(CGI)定位法、基地臺輔助RSS (CGI-RSS) 定位法、AP(MAC)定位法以及AP輔助RSS(MAC-RSQ定位法。在操作中，該云端定位運算服務器114可根據該行動裝置112所定義的定位數據型態(tài)結果來選擇對應的定位法。在蜂巣定位數據型態(tài)(步驟901)下，基于析取到的CGI碼參數，使用CGI定位法(步驟902)，基于析取到的CGI碼參數和測量到的信號強度值，使用CGI-RSS定位法(步驟90 。在WiFi 定位數據型態(tài)(步驟904)下，基于析取到的MAC地址參數，使用MAC定位法(步驟905)， 基于析取到的MAC地址參數和測量到的信號強度值，使用MAC-RSS定位法(步驟906)。在混合定位數據型態(tài)(步驟907)下，基于析取到的CGI碼參數和測量到的信號強度值使用 CGI-RSS定位法(步驟908)，基于析取到的CGI碼參數、MAC地址參數，以及測量到的信號強度值，使用MAC-RSS定位法(步驟909)。每ー定位法被賦予ー權值(priority)，并提供一位置信息，CGI-RSS和MAC-RSS定位法的權值一般來說較高。該云端定位運算服務器114 的第二位置選擇單元509儲存每一定位法所提供的位置信息，且可從該等位置信息，選擇一高權值的位置信息，回傳至該行動裝置112。在該行動裝置接收到該一位置信息之后，該第一位置選擇單元儲存該位置信息。依據該接收單元501檢測到GPS訊號的一存在狀態(tài)，為該行動裝置112提供復數個位置信息。該第一位置選擇單元304儲存該等位置信息。如果該接收單元501未檢測到 GPS訊號的一存在狀態(tài)(步驟910)，則該第一位置選擇單元304選擇該云端定位運算服務器114回傳的一位置信息來確定該裝置的一位置(步驟911)。如果該接收單元501檢測到GPS訊號為存在狀態(tài)，在尚未取得GPS位置坐標之前(步驟91 ，則該第一位置選擇單元 504選擇該云端定位運算服務器114回傳的一位置信息來確定該裝置的一位置。一旦取得該GPS位置坐標(步驟91 ，則該第一位置選擇單元504選擇GPS位置信息來確定該裝置的一位置(步驟913)。本發(fā)明上述的方法，或特定系統(tǒng)單元或其部分，為純軟件架構，可以透過程序代碼布設于實體媒體，如硬盤、軟盤、光盤片、或是任何機器可讀取(如智能型手機、計算機可讀取)儲存媒體，當機器加載程序代碼且執(zhí)行，如智能型手機加載且執(zhí)行，機器成為用以實行本發(fā)明之裝置。本發(fā)明上述的方法與裝置亦可以程序代碼型態(tài)透過ー些傳送媒體，如電纜、 光纖、或是任何傳輸型態(tài)進行傳送，當程序代碼被機器，如智能型手機接收、加載且執(zhí)行，機器成為用以實行本發(fā)明之裝置。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述系統(tǒng)以GPS衛(wèi)星和陸地無線電系統(tǒng)為基礎，包括一數據訓練次系統(tǒng)，包括行動訓練裝置和云端數據運算服務器，所述行動訓練裝置用于獲取訓練數據，且傳送該等訓練數據至該云端數據運算服務器，該數據運算服務器基于該等訓練數據計算被檢測存取點的一位置；一定位解算次系統(tǒng)，包括行動裝置和云端定位運算服務器，所述行動裝置用于獲取定位數據，且傳送該等定位數據至該云端定位運算服務器，該云端定位運算服務器基于該等定位數據計算該行動裝置的一位置；一主數據庫用于儲存訓練數據、紀錄被計算的檢測存取點的位置信息和狀態(tài)。
2.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述陸地無線電系統(tǒng)為蜂巢網絡系統(tǒng)和WiFi網絡系統(tǒng)。
3.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述行動訓練裝置為智能型手機或個人數字助理。
4.根據權利要求3所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述行動訓練裝置更包括一接收單元，用于測量訓練數據；一數據緩存単元，用于儲存該等訓練數據；一數據分類単元，用于執(zhí)行該等訓練數據的型態(tài)與類別區(qū)分；一數據加密単元，用于執(zhí)行該等訓練數據的壓縮和加密；一備份數據庫，用于儲存該等加密訓練數據。
5.根據權利要求4所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述等訓練數據為ー GPS位置坐標和復數個被檢測的存取點訊號。
6.根據權利要求5所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述復數個被檢測的存取點至少包括復數個被檢測的細胞基地臺和復數個被檢測的WiFi AP，其中每ー細胞基地臺訊號包括一 CGI碼參數和一信號強度值，每ー WiFi AP訊號包括一 MAC地址參數和一信號強度值。
7.根據權利要求4所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述等訓練數據的型態(tài)區(qū)分為ー蜂巢型態(tài)和一混合型態(tài)，所述蜂巢型態(tài)訓練數據主要紀錄GPS位置坐標以及CGI碼參數和信號強度值；所述混合型態(tài)訓練數據主要紀錄GPS位置坐標、CGI碼參數以及MAC地址參數和信號強度值。
8.根據權利要求7所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述等訓練數據型態(tài)的類別區(qū)分包括所述蜂巢型態(tài)系對同一 CGI碼參數的訓練數據分為服務類別和鄰居類別，所述混合型態(tài)系對同一 MAC地址參數的訓練數據分為鏈接類別和未連結類別。
9.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述數據運算服務器包括一數據解密単元，用于執(zhí)行該等訓練數據的解壓縮和解密；ー數據融合単元，用于根據該等解密訓練數據的數據型態(tài)，執(zhí)行主數據庫搜尋以及數據融合；一細胞基地臺位置解算單元，基于主數據庫的訓練數據計算被檢測的細胞基地臺的位置；一WiFi AP 位置解算單元，基于主數據庫的訓練數據計算被檢測的WiFi AP的位置。
10.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述主數據庫包括一蜂巣次數據庫和一混合次數據庫。
11.根據權利要求9所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述蜂巢型態(tài)訓練數據的搜尋和融合，包括下列步驟使用CGI碼參數為ー鍵值，執(zhí)行該蜂巢次數據庫的搜尋；若CGI碼參數為一存在狀態(tài)，執(zhí)行該次數據庫訓練數據和該蜂巢型態(tài)訓練數據的融和，并回傳該融和數據至該次數據庫進行更新儲存，且記錄該細胞基地臺的位置信息為ー 更新狀態(tài)；若CGI碼參數為一未存在狀態(tài)，直接將該蜂巣型態(tài)訓練數據傳送至該次數據庫進行儲存，且記錄該細胞基地臺的位置信息為一未知狀態(tài)。
12.根據權利要求9所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述混合型態(tài)訓練數據的搜尋和融合，包括下列步驟使用CGI碼參數為ー第一鍵值、MAC地址參數為ー第二鍵值，執(zhí)行該混合次數據庫的搜尋；若CGI碼和MAC地址參數均為一存在狀態(tài)，執(zhí)行該次數據庫訓練數據和該混合型態(tài)訓練數據的融和，并回傳該融和數據至該次數據庫進行更新儲存，且記錄該WiFi AP的位置信息為一更新狀態(tài)；若CGI碼和MAC地址參數均為一未存在狀態(tài)，直接將該混合型態(tài)訓練數據傳送至該次數據庫進行儲存，且記錄該WiFi AP的位置信息為一未知狀態(tài)。
13.根據權利要求9所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述被檢測的細胞基地臺位置的計算，包括下列步驟該蜂巢次數據庫檢視該細胞基地臺的位置信息狀態(tài)；若位置信息的紀錄為一更新狀態(tài)，該次數據庫定期定時傳送該細胞基地臺的訓練數據至該細胞基地臺位置解算單元執(zhí)行位置估算，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)；若位置信息的紀錄為一未知狀態(tài)，該次數據庫立即傳送該細胞基地臺的訓練數據至該細胞基地臺位置解算單元執(zhí)行位置估算，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)。
14.根據權利要求13所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述位置解算方法為RF信號群集算法，其中該RF信號為接收信號強度值。
15.根據權利要求9所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述被檢測的WiFi AP位置的計算，包括下列步驟該混合次數據庫檢視該WiFi AP的位置信息狀態(tài)；若位置信息的紀錄為一更新狀態(tài)，該次數據庫定期定時傳送該WiFi AP的訓練數據至該WiFi AP位置解算單元執(zhí)行位置估算，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)；若位置信息的紀錄為一未知狀態(tài)，該次數據庫立即傳送該WiFi AP的訓練數據至該 WiFi AP位置解算單元執(zhí)行位置估算，且記錄該位置信息狀態(tài)為一已知狀態(tài)。
16.根據權利要求15所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述位置解算方法為RF信號群集算法，其中該RF信號為接收信號強度值。
17.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述行動裝置為移動電話、智能型手機、PDA、筆記本電腦以及平板計算機其中之一者。
18.根據權利要求17所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述行動裝置還包括一接收單元，用于測量定位數據；一定位分類單元，用于執(zhí)行該等定位數據型態(tài)的區(qū)分；一數據加密単元，用于執(zhí)行該等定位數據的壓縮和加密；一第一位置選擇單元，可從復數個位置信息中選擇該等位置信息之一來決定該裝置的一位置。
19.根據權利要求18所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述定位數據至少包括一 GPS位置坐標、一特定細胞基地臺訊號和一特定WiFi AP訊號。
20.根據權利要求19所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述GPS 位置坐標若為一存在狀態(tài)，則該位置坐標儲存至該第一位置選擇單元。
21.根據權利要求19所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述特定細胞基地臺為該行動裝置之一服務基地臺，其中該服務基地臺訊號系一 CGI碼參數和一信號強度值。
22.根據權利要求19所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述特定WiFi AP為該行動裝置的ー鏈接AP，其中該鏈接AP訊號系一 MAC地址參數和一信號強度值。
23.根據權利要求18所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述等定位數據型態(tài)系一蜂巢型態(tài)、一 WiFi型態(tài)和ー混合型態(tài)，其中所述蜂巢定位數據主要紀錄一服務細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值；所述WiFi定位數據主要紀錄ー WiFi鏈接AP的MAC地址參數和信號強度值；所述混合定位數據主要紀錄一服務細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值以及一 WiFi鏈接AP的MAC地址參數和信號強度值。
24.根據權利要求1所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述定位運算服務器更包括一數據解密単元，用于執(zhí)行該等定位數據的解壓縮和解密；一第一位置解算單元，用于估算該行動裝置的位置信息；一第二位置解算單元，用于估算該行動裝置的位置信息；一第二位置選擇單元，可從復數個位置信息中選擇該等位置信息之一，并回傳該位置信息至該行動裝置的第一位置選擇單元。
25.根據權利要求M所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述第一位置解算單元系基于蜂巢定位數據估算該行動裝置的位置信息，包括下列步驟使用CGI碼參數為ー鍵值，執(zhí)行該蜂巢次數據庫的搜尋；獲取相應之該細胞基地臺的位置信息和訓練數據，其中該位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存，該訓練數據傳送至第一位置解算單元；該訓練數據報括服務類別和鄰居類別，其中該服務類別的訓練數據若為一存在狀態(tài)， 建立該訓練數據的群集，反之，建立該鄰居類別訓練數據的群集；依據該建立的群集使用RF信號群集算法，以估算該行動裝置的位置，其中該RF信號系指接收信號強度值；該估算的位置信息傳送至第二位置選擇單元儲存。
26.根據權利要求M所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述第二位置解算單元是基于WiFi定位數據估算該行動裝置的位置信息，包括下列步驟使用MAC地址參數為ー鍵值，執(zhí)行該混合次數據庫的搜尋；獲取相應之該WiFi AP的位置信息和訓練數據，其中該位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存，該訓練數據傳送至該第二位置解算單元；該訓練數據報括連結類別和未連結類別，其中該鏈接類別的訓練數據若為一存在狀態(tài)，建立該訓練數據的群集，反之，建立該未鏈接類別訓練數據的群集；依據該建立的群集使用RF信號群集算法，以估算該行動裝置的位置，其中該RF信號系指接收信號強度值；該估算的位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存。
27.根據權利要求M所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述第一位置解算單元系基于混合定位數據估算該行動裝置的位置信息，包括下列步驟使用CGI碼參數為ー鍵值，執(zhí)行該蜂巢次數據庫的搜尋；獲取相應之該細胞基地臺的位置信息和訓練數據，其中該位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存，該訓練數據傳送至該第一位置解算單元；該訓練數據報括服務類別和鄰居類別，其中該服務類別的訓練數據若為一存在狀態(tài)， 建立該訓練數據的群集，反之，建立該鄰居類別訓練數據的群集；依據該建立的群集使用RF信號群集算法，以估算該行動裝置的位置，其中該RF信號系指接收信號強度值；該估算的位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存。
28.根據權利要求27所述的在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)，其特征在干，所述第二位置解算單元系基于混合定位數據估算該行動裝置的位置信息，更包括下列步驟使用CGI碼參數為ー第一鍵值、一 WiFi鏈接AP的MAC地址參數為ー第二鍵值，執(zhí)行該混合次數據庫的搜尋；獲取相應之該WiFi AP的位置信息和訓練數據，其中該位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存，該訓練數據傳送至該第二位置解算單元；該訓練數據報括連結類別和未連結類別，其中該鏈接類別的訓練數據若為一存在狀態(tài)，建立該訓練數據的群集，反之，建立該未鏈接類別訓練數據的群集；依據該建立的群集使用RF信號群集算法，以估算該行動裝置的位置，其中該RF信號系指接收信號強度值；該估算的位置信息傳送至該第二位置選擇單元儲存。
29.在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述方法應用于行動裝置，以滿足在不同環(huán)境中無縫擷取以位置為基礎的服務，包括下列步驟依據所述第二位置選擇單元儲存的復數個位置信息，選擇一位置信息，回傳至所述第一位置選擇單元；依據所述第一位置選擇單元儲存的復數個位置信息，選擇一位置信息以確定行動裝置的一位置。
30.根據權利要求四所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述第二位置選擇單元儲存的復數個位置信息是由相應的復數個定位法取得，包括一基地臺定位法，當該行動裝置的接收單元只檢測到一服務細胞基地臺的CGI碼參數時，則使用該基地臺定位法，其中該位置信息系服務細胞基地臺位置。
31.根據權利要求30所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述復數個定位法，還包括一基地臺輔助RSS定位法，當該行動裝置的接收單元同時檢測到一服務細胞基地臺的CGI碼參數和信號強度值，則使用該基地臺輔助RSS定位法，其中該第一位置解算單元系基于該蜂巣次數據庫的訓練數據，使用該接收到的信號強度值決定該位置信肩、ο
32.根據權利要求30所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述復數個定位法，還包括一 AP定位法，當該行動裝置的接收單元只檢測到ー鏈接AP的MAC地址參數時，則使用該AP定位法，其中該位置信息系WiFi AP位置。
33.根據權利要求30所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述復數個定位法，還包括一 AP輔助RSS定位法，當該行動裝置的接收單元同時檢測到ー鏈接AP 的MAC地址參數和信號強度值，則使用該AP輔助RSS定位法，其中該第二位置解算單元系基于該混合次數據庫的訓練數據，使用該接收到的信號強度值決定該位置信息。
34.根據權利要求四所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述第二位置選擇單元儲存復數個位置信息，根據該行動裝置所定義之定位數據型態(tài)來選擇一位置信息，回傳至該第一位置選擇單元，包括一蜂巣定位數據型態(tài)，可使用基地臺定位法和基地臺輔助RSS定位法取得該復數個位置信息，基于定位法被賦予的權值，選擇一高權值的位置信息；一 WiFi定位數據型態(tài)，可使用AP定位法和AP輔助RSS定位法取得該復數個位置信息， 基于定位法被賦予的權值，選擇一高權值的位置信息；一混合定位數據型態(tài)，可使用基地臺定位法、基地臺輔助RSS定位法、AP定位法和AP輔助RSS定位法取得該復數個位置信息，基于定位法被賦予的權值，選擇一高權值的位置信肩、ο
35.根據權利要求四所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述第一位置選擇單元儲存的復數個位置信息，包括一 GPS位置坐標，其中行動裝置的接收單元檢測到該GPS訊號的一存在狀態(tài)。
36.根據權利要求四所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述第一位置選擇單元儲存的復數個位置信息，更包括一所述第二位置選擇單元回傳的一位置信息，其中位置信息是來自基地臺定位法、基地臺輔助RSS定位法、AP定位法以及AP輔助RSS 定位法其中之一者取得。
37.根據權利要求四所述的在云端服務器實現混合定位的方法，其特征在干，所述第一位置選擇單元儲存復數個位置信息，依據該行動裝置的該接收單元檢測的訊號存在狀態(tài)，選擇一位置信息以確定該裝置的一位置，包括若檢測到GPS訊號的一存在狀態(tài)，且取得GPS位置坐標，該第一位置選擇單元輸出GPS 位置坐標來確定該裝置的一位置；若檢測到GPS訊號的一存在狀態(tài)，尚未且取得GPS位置坐標，該第一位置選擇單元輸出 ー該第二位置選擇單元回傳的一位置信息來確定該裝置的一位置；若檢測到GPS訊號的一未存在狀態(tài)，該第一位置選擇單元輸出ー該第二位置選擇單元回傳的一位置信息來確定該裝置的一位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了在云端服務器實現混合定位的系統(tǒng)與方法。該定位系統(tǒng)主要包括數據庫、數據運算服務器和定位運算服務器。該數據庫紀錄訓練數據，使用行動訓練裝置獲取該訓練數據。該數據運算服務器配置是，使用該訓練數據計算被檢測存取點的位置，所計算的位置紀錄在該數據庫。該定位運算服務器配置是，使用該數據庫的數據計算該行動裝置位置。該定位方法的步驟是首先透過該定位運算服務器中的位置選擇單元，從復數個位置信息中選擇一位置信息，回傳至該行動裝置，該復數個位置信息包括蜂巢式及WiFi解算。再透過該行動裝置中的位置選擇單元，從復數個位置信息中選擇一位置信息以確定該裝置的一位置，該復數個位置信息包括GPS及蜂巢式/WiFi解算。
文檔編號H04W64/00GK102573053SQ20111033797
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月22日 優(yōu)先權日2010年11月1日
發(fā)明者劉柏池 申請人:勝義科技股份有限公司