使用慣性傳感器自動生成定位地點(diǎn)簽名的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】使用慣性傳感器自動生成定位地點(diǎn)簽名的方法和系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上是針對慣性傳感器，并且更具體地，將此類慣性傳感器用于使用這種傳感器確定地點(diǎn)簽名。
進(jìn)旦冃月^
[0002]令人希望的是顯著降低在為地點(diǎn)簽名數(shù)據(jù)庫生成以及維護(hù)室內(nèi)和室外地點(diǎn)確定過程中的努力水平，如與基于wifi的地點(diǎn)指紋識別方法一起使用。常規(guī)地，需要一個(gè)資源密集型的過程來手動調(diào)查一個(gè)區(qū)域以確定該區(qū)域內(nèi)的W1-Fi能力。
[0003]手動調(diào)查一個(gè)區(qū)域是昂貴的、耗時(shí)的并且并不總是徹底的。另外，指紋簽名可以隨著時(shí)間而變化。例如，W1-Fi接入點(diǎn)(AP)的添加或移除、信標(biāo)、地磁異常的變化等都可以導(dǎo)致簽名的變化。最后，常規(guī)過程需要可能并不容易獲得的相對昂貴的設(shè)備。
[0004]因此，需要的是克服上述所標(biāo)識的問題的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法必須是成本有效的、易于實(shí)現(xiàn)的、并且隨著時(shí)間推移可適應(yīng)于現(xiàn)有環(huán)境的。本發(fā)明解決了這種需要。
概述
[0005]在此披露了一種用于生成多個(gè)地點(diǎn)簽名的裝置、方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該方法包括以初始位置播種裝置以及利用慣性定位系統(tǒng)基于該初始位置生成準(zhǔn)確的地點(diǎn)簽名。
附圖簡要說明
[0006]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)。
[0007]圖2a至圖2e示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的該系統(tǒng)的示例性應(yīng)用。
[0008]圖3a至圖3d示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在一個(gè)預(yù)定區(qū)域內(nèi)的操作。
[0009]圖4是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
詳細(xì)說明
[0010]本發(fā)明總體上是針對慣性傳感器，并且更具體地，將此類慣性傳感器用于使用這種傳感器確定地點(diǎn)簽名。以下描述被展示為使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明，并且提供在專利申請及其要求的背景中。對優(yōu)選實(shí)施例和通用原理以及在此描述的特征作出的各種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是非常明顯的。因此，本發(fā)明并非旨在限定于所示實(shí)施例，而是要符合與在此描述的原理和特征相一致的最廣范圍。
[0011]在所描述的實(shí)施例中，還被稱為運(yùn)動處理單元(MPU)的運(yùn)動跟蹤裝置除了電子電路還包括至少一個(gè)傳感器。考慮了如陀螺儀、磁力計(jì)、加速度計(jì)、麥克風(fēng)、壓力傳感器、接近度、環(huán)境光傳感器、以及其他本領(lǐng)域中已知的傳感器等傳感器。某些實(shí)施例包括加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)，其中每一個(gè)提供一個(gè)沿著相對于彼此正交的三條軸線的測量結(jié)果，被稱為一個(gè)9軸裝置。其他實(shí)施例可以不包括所有的傳感器，或者可以提供沿著一條或多條軸線的測量結(jié)果。這些傳感器形成在第一基板上。其他實(shí)施例可以包括固態(tài)傳感器或者任何其他類型的傳感器。運(yùn)動跟蹤裝置內(nèi)的電子電路接收來自該一個(gè)或多個(gè)傳感器的測量輸出。在某些實(shí)施例中，電子電路處理傳感器數(shù)據(jù)。而在其他實(shí)施例中，在不同的芯片上的處理器上處理傳感器數(shù)據(jù)。電子電路實(shí)現(xiàn)在第二硅基板上。在單個(gè)半導(dǎo)體芯片內(nèi)，第一基板被垂直地疊放、附接并且電性連接到第二基板上。在所描述的實(shí)施例中，慣性定位系統(tǒng)包括處理器、傳感器(諸如加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器、磁力計(jì)、以及多個(gè)其他傳感器，或者單獨(dú)地或者以其任何組合)，以在需要或者不需要外部參考的情況下計(jì)算運(yùn)動的位置、取向、速率、方向和速度，以及對象的其他運(yùn)動和姿態(tài)特性。
[0012]在所描述的實(shí)施例中，“原始數(shù)據(jù)”指的是來自傳感器的尚未處理的測量輸出?！斑\(yùn)動數(shù)據(jù)”指的是處理過的傳感器數(shù)據(jù)。處理可以包括應(yīng)用傳感器融合算法或者應(yīng)用任何其他算法。在傳感器融合算法的情況下，將來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)組合以提供裝置的取向。在一個(gè)實(shí)施例中，取向包括方位角和/或置信度值。在所描述的實(shí)施例中，MPU在結(jié)構(gòu)中可以包括處理器、存儲器、控制邏輯以及傳感器。在所描述的實(shí)施例中，預(yù)定義的世界坐標(biāo)中的參考指的是一個(gè)坐標(biāo)系，其中，坐標(biāo)系的一個(gè)軸與地球的引力相對齊，坐標(biāo)系的第二軸指向磁北極，并且第三坐標(biāo)與第一和第二坐標(biāo)相正交。
[0013]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)105。示出了系統(tǒng)105包括運(yùn)動處理單元(MPU) 110、應(yīng)用處理器114、應(yīng)用存儲器112、以及外部傳感器108。在一個(gè)實(shí)施例中，MPU 110包括處理器102、存儲器104以及傳感器106。存儲器104被示出為存儲算法、來自傳感器106和/或外部傳感器108的原始數(shù)據(jù)和/或處理后的傳感器數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器106包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、壓力傳感器、麥克風(fēng)以及其他傳感器。外部傳感器108可以包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、壓力傳感器、麥克風(fēng)、接近度、觸覺傳感器、和環(huán)境光傳感器、以及其他傳感器。
[0014]在某些實(shí)施例中，傳感器102、存儲器104以及傳感器106形成在不同的芯片上，而在其他實(shí)施例中，處理器102、存儲器104以及傳感器106駐留在同一個(gè)芯片上。在另外的其他實(shí)施例中，在處理器102和MPU 110外部執(zhí)行在計(jì)算取向時(shí)所采用的傳感器融合算法。在再其他實(shí)施例中，傳感器融合和置信區(qū)間由MPU 110確定。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，處理器102根據(jù)存儲器104內(nèi)的算法執(zhí)行代碼，以處理存儲器104內(nèi)的數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用處理器向應(yīng)用存儲器112發(fā)送或從其中檢索，并且耦合到處理器102。處理器102根據(jù)處理器114內(nèi)的應(yīng)用來執(zhí)行存儲器104內(nèi)的算法。應(yīng)用的示例如下:導(dǎo)航系統(tǒng)、羅盤精度、遠(yuǎn)程控制、3維照相機(jī)、工業(yè)自動化、或任何其他運(yùn)動跟蹤應(yīng)用。在3維照相機(jī)應(yīng)用的情況下，偏置誤差或靈敏度誤差由處理器102估計(jì)。應(yīng)當(dāng)理解，這并不是應(yīng)用的窮盡列表，并且還考慮了其他應(yīng)用。
[0016]圖2a至圖2e示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)105的用于使用此類傳感器確定地點(diǎn)簽名的示例性應(yīng)用。在圖2a中，示出了計(jì)步器包括用于計(jì)算計(jì)步器的取向的系統(tǒng)105。圖2b示出了用戶手腕上的可穿戴傳感器，該可穿戴傳感器采用系統(tǒng)105。在某些實(shí)施例中，可穿戴傳感器可以穿戴在身體的任何部位上。系統(tǒng)105計(jì)算可穿戴傳感器的取向。在圖2c中，示出了智能電話/平板計(jì)算機(jī)采用系統(tǒng)105。系統(tǒng)105計(jì)算智能電話/平板計(jì)算機(jī)的取向(如用于全球定位應(yīng)用)。圖2d示出了 3維照相機(jī)采用系統(tǒng)105來計(jì)算照相機(jī)的取向。圖2e示出了導(dǎo)航系統(tǒng)采用系統(tǒng)105來計(jì)算導(dǎo)航系統(tǒng)的取向。應(yīng)當(dāng)理解，圖2a至圖2e的應(yīng)用僅僅是其他太詳盡以至于無法列舉的應(yīng)用的列表的示例。
[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可以使用有W1-Fi和慣性導(dǎo)航兩種能力的裝置來提供多個(gè)地點(diǎn)簽名，用于為一個(gè)區(qū)域提供多個(gè)指紋。地點(diǎn)簽名意味著W1-Fi熱點(diǎn)在預(yù)定區(qū)域內(nèi)所在地點(diǎn)的指示。地點(diǎn)簽名包括但不限于射頻簽名(如藍(lán)牙、射頻識別(RFID)、W1-F1、藍(lán)牙信標(biāo)映射等等)。其將包括源自多發(fā)射器的唯一標(biāo)識連同在一個(gè)給定地點(diǎn)進(jìn)行的相應(yīng)的信號強(qiáng)度測量。地點(diǎn)簽名還可以包括表明給定地點(diǎn)的磁場強(qiáng)度的磁性簽名。這樣的系統(tǒng)和方法僅需要裝置的最小地點(diǎn)初始化，并且可以使用慣性導(dǎo)航來集中地點(diǎn)簽名的密度。
[0018]此后，可以將地點(diǎn)簽名提供給數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫可以將后續(xù)地點(diǎn)提供給裝置以生成新的地點(diǎn)簽名或者指紋。因此，可以定期地更新指紋數(shù)據(jù)庫，以反映在特定區(qū)域內(nèi)的變化的環(huán)境。
[0019]本文描述的實(shí)施例可采取完全硬件實(shí)現(xiàn)、完全軟件實(shí)現(xiàn)或包含硬件和軟件元件兩者的實(shí)現(xiàn)的形式。實(shí)施例可以用軟件實(shí)現(xiàn)，軟件包括但不限于應(yīng)用軟件、固件、常駐軟件、微代碼等。
[0020]本文所描述的步驟可以用任何合適的控制器或處理器、以及軟件應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，軟件應(yīng)用可以被存儲在任何合適的存儲位置或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。軟件應(yīng)用提供使得處理器能夠使接收器執(zhí)行本文所描述的功能的指令。
[0021]進(jìn)一步地，實(shí)施例可以采取計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以從可供計(jì)算機(jī)或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或與之結(jié)合使用且提供程序代碼的計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)進(jìn)行訪問。出于本描述的目的，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或與之結(jié)合使用且能夠包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序的任何設(shè)備。
[0022]該介質(zhì)可以是電子的、磁的、光的、電磁的、紅外的、半導(dǎo)體系統(tǒng)(或設(shè)備或裝置)、或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計(jì)算機(jī)磁盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤、以及光盤。光盤的當(dāng)前示例包括DVD、致密盤只讀存儲器(CD-ROM)以及致密盤讀/寫(CD-R/W)。為了更詳細(xì)地描述本披露的特征，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考如下描述。
[0023]為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的特征，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考如下描述。在一個(gè)實(shí)施例中，以現(xiàn)有的準(zhǔn)確的無線地點(diǎn)播種用戶位置。此后，當(dāng)裝置使用者在區(qū)域內(nèi)移動時(shí)，利用源自慣性傳感器的地點(diǎn)來提供附加的地點(diǎn)簽名。地點(diǎn)簽名被捕捉并提供給數(shù)據(jù)庫。只要裝置的位置在一個(gè)特定的精度極限之內(nèi)，則重復(fù)這些步驟。該特定的精度極限是可以取決于目標(biāo)用例而變化或調(diào)整的。
[0024]圖3a至圖3d示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在一個(gè)預(yù)定區(qū)域內(nèi)的操作。預(yù)定區(qū)域可以是大商場(或者戶內(nèi)或者戶外)。其可以是辦公樓、住宅區(qū)、飛機(jī)場或任何建筑。唯一的要求是在整個(gè)區(qū)域內(nèi)有一些能夠提供W1-Fi或其他RF信號的裝置。
[0025]圖3a示出了包括四個(gè)可用W1-Fi地點(diǎn)302a_302d的區(qū)域。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)認(rèn)識到可以有任何數(shù)目的W1-Fi地點(diǎn)，并且該數(shù)目將在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。相應(yīng)地，用戶初始提供一個(gè)如虛線所指示的靠近W1-Fi地點(diǎn)302b的裝置，其中W1