[发明专利]确定移动设备在人身上的位置的分层状况检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及位置检测系统，具体些说，涉及在移动设备内分层检测和使用运动信息的方法和装置。

背景技术

随着无线电和空间技术的发展，业已建立了一些基于卫星的导航系统（即，卫星定位系统或"SPS"），在不久的将来将有更多的要投入使用。SPS接收机，诸如使用全球定位系统（"GPS"，亦称为NAVSTAR）的接收机，业已非常普遍。SPS系统的其他例子包括（但不局限于）：美国的海军导航卫星系统（"NNSS"）（亦称为TRANSIT）、LORAN、Shoran、Decca、TACAN、NAVSTAR；俄国的与NAVSTAR对应的被称为全球导航卫星系统（GLONASS）的同类产品；以及诸如所提出的"Galileo"规划的任何将来的西欧SPS。作为一个例子，美国NAVSTAR GPS系统可参见在这里列为参考全面引用的"GPS原理和实践"（"GPS Theory and Practice"，Fifth ed.，revised edition by Hofmann-Wellenhof，Lichtenegger and Collins，Springer-Verlag Wien New York，2001）。

美国GPS系统是由美国国防部构建和运行的。该系统使用24个或更多个卫星，在高度大约为11,000英里的轨道上绕地球环行，周期大约为12小时。这些卫星处于6个不同的轨道上，使得在任何时候在地球表面上除近极区域之外的任何位置有最少6个卫星是可见的。每个卫星发送以一个原子钟为基准的时间和位置信号。典型的GPS接收机自动跟踪这个信号，提取其中所含的数据。使用从足够多的卫星得到的信号，GPS接收机就可以计算出它的位置、速度、高度和时间（即导航解）。

GPS和其他基于卫星的导航系统有着一些缺点，诸如取决于是否可得到足够多的卫星信号和/或取决于可得到的信号的强度。在深谷形地理环境中，例如在有大量阻挡直接卫星信号的高层建筑物的区域、稠密的森林区域等区域内，卫星信号有时是不可得到的。除此之外，在建筑物内部或者在地下一些位置，诸如美国大都市区域的地铁车站、住宅/商业建筑的地下室之类，卫星信号可以被完全阻塞或大大衰减。而且，微弱的卫星信号可以受到其他较强的信号的自然或有意污染。

为了减小这些误差，可以将装有一些传感器的惯性测量单元（IMU）与导航设备集成在一起，以提供用来改善设备在信号恶化的环境中的位置可预测性和可靠性的数据。例如，在不可得到卫星信号的室内环境中或者在常有多路径误差的稠密城市环境中，传感器数据可以有助于导航解的计算。典型的IMU包括测量方向改变的陀螺仪、估计加速度的加速度计、可以检测设备取向改变的磁传感器和许多其他类似的仪器。具体些说，在导航设备的位置被最初确定后，IMU就可以将导航设备的位置确定为导航设备的运动，即使是在卫星信号被阻塞的情况下。

可以使用根据运动数据（例如，IMU所提供的数据）传送先前已知位置来定位的是惯性导航，诸如推算定位（dead-reckoning，DR）方法。DR方法通常不考虑有关导航设备怎样运动的状况信息（contextual information）。作为美国公开No.2011/0029277发布的共同未决、共同拥有的美国申请No.12/510,965"个人导航系统运动模式检测的方法和应用"（"Methods and Applications for Motion Mode Detection for Personal Navigation Systems"）由于揭示了在个人导航设备中检测和使用运动模式的方法和装置提高了该领域的技术水平。

然而，在用导航设备的运动数据通过更精确地确定导航设备的位置和根据设备的所检测到的位置将状况/形势信息与用户关联来增进用户阅历上，尚有改善余地。例如，当前的一些方法并没有优化到准确预测导航设备在人身上的位置。而且，位置检测算法也没有优化到利用在所收集的从传感器获得的定位数据中的固有层次结构。

发明内容

本发明涉及通过分析传感器数据，例如一个或多个与导航设备连接的运动传感器的数据，检测导航设备的位置。分层算法（hierarchical algorithm）使用传感器数据作出一系列有关导航设备的位置的判断，每个判断相应于多个与设备的可能运动模式和/或精确位置（包括设备相对人身体的位置）有关的类中的一个类。通过精确地识别设备位置，这种分层算法有利于提供适当的状况信息，从而增进用户对形势的了解。