CN104838281A - 基于虚拟地标的定位和建图 - Google Patents

Abstract

本公开针对基于虚拟地标的定位和建图。空间可以包括多个信号源(例如，无线接入点(AP)、蜂窝基站等)。空间可以被虚拟地划分为多个区域，其中空间中的每个区域可以与虚拟地标相关联。虚拟地标可以由签名来标识，签名包括当在相关联的区域处时对从多个接入点接收的无线信号的测量。可以基于虚拟地标处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来对设备位置进行近似。设备可以采用诸如同时定位和建图(SLAM)之类的算法用于定位和空间中的地图创建，而不需要GPS信号、专门的信号设备、预导航设备训练等。导航/建图还要考虑空间变化、信号源位置变化等。

Description

基于虚拟地标的定位和建图

技术领域

本公开涉及定位，并且更具体地涉及可用于不可接收全球定位系统(GPS)信号的实例中的设备定位系统。

背景技术

随着无线技术继续发展，新的无线设备中可用的各种功能继续扩展。蜂窝手持机、智能电话等已经远远超过了简单传递语音信息的能力，并且现在针对个人使用和专业使用提供了很多不同的应用。例如，移动设备能够访问WAN(例如，互联网)来获得本地应用的更新的信息、来与远程(例如，基于云的)数据资源交互、来执行各种金融交易等。执行所有这些功能的能力正在迅速地使得移动设备对现代生活是必不可少的。

移动设备正在变得越来越必不可少的一个领域是导航。例如，很多移动设备现在包括全球定位系统(GPS)接收机，其促进位置确定在实际的设备位置的几米之内。位置相关的应用依赖该信息来针对地图执行定位、执行导航、找到期望的位置(例如，包括获得期望物品的地方、事件位置(例如，用于商务会议、餐饮、娱乐等))。然而，依赖GPS信号基本上将位置相关的应用的可用性限于户外使用。GPS信号在室内通常是不可接收的，并且即使GPS信号被接收到，它们也不能提供有用的室内导航所需的分辨率的程度。室内导航可以用于诸如购物中心、大学、礼堂、竞技场等之类的大型结构。例如，室内定位相关的应用能够将人们引向会议室、将顾客引向销售期望的物品、具有出售的物品等的零售店。近来针对可用于GPS信号不可接收或不准确的空间的导航系统的研发已经出现。然而，这些系统的采用受各种需求、限制等的阻碍。例如，很多针对室内导航所提议的策略需要被安装在专门用于导航的空间中的额外的设备、在导航之前需要设备训练、缺乏处理要被导航的空间内的变化的条件的能力等。

附图说明

随着下面的详细描述继续进行，并且在参照附图的基础上，所要求保护的主题的各种实施例的特征和优势将变得明显，其中相似的标号指示相似的部分，并且其中：

图1根据本公开的至少一个实施例示出了基于虚拟地标的定位和建图的示例；

图2根据本公开的至少一个实施例示出了可用的设备的示例配置；

图3根据本公开的至少一个实施例示出了用于基于虚拟地标的定位和建图的示例操作；

图4根据本公开的至少一个实施例示出了用于确定设备已经改变位置和用于估计空间内的位置的示例操作；

图5根据本公开的至少一个实施例示出了用于更新空间的地图的示例操作；

图6根据本公开的至少一个实施例示出了用于在空间内进行导航的示例操作；

图7根据本公开的至少一个实施例示出了用于确定是否有信号源已经改变了位置并且基于被确定为已经改变位置的信号源来更新地图的示例操作；

图8根据本公开的至少一个实施例示出了用于确定设备位置的示例操作。

虽然下面的具体实施方式将参照说明性的实施例继续进行，但是其中的很多替代、修改和变化对本领域的技术人员来说将是显而易见的。

具体实施方式

本公开针对基于虚拟地标的定位和建图(mapping)。通常，空间可以包括多个信号源，例如无线接入点(AP)、包括诸如毫微微小区之类的较小的基站的蜂窝基站等。空间可以被虚拟地划分为多个区域，其中空间中的每个区域可以与虚拟地标(landmark)相关联。虚拟地标可以由签名来标识，该签名包括当在与地标相对应的区域中时对从多个接入点所接收的无线信号的测量。例如，可以基于虚拟地标处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来对设备位置进行近似。设备然后可以采用诸如同时定位和建图(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)之类的算法用于空间中的定位和地图创建，而不需要GPS信号、专门的信号设备、预导航设备训练等。导航/建图还可考虑空间变化、信号源变化等。

在一个实施例中，设备可以包括例如通信模块和处理模块。通信模块可至少接收无线信号并且处理模块可基于所接收的无线信号确定空间中的至少一个虚拟地标、基于该至少一个虚拟地标来生成用于对空间进行导航的地图、以及基于所生成的地图来在空间内进行导航。例如，无线信号可以是来自空间中的多个信号源的短距离无线通信信号。空间可以被虚拟地分为多个区域，其中多个区域中的每个区域与虚拟地标相关联。虚拟地标可以由例如包括对从多个信号源中的每个信号源所接收的无线信号中的信号功率量值和方差的测量的签名来标识。无线信号的功率量值和方差可以基于例如接收的信号强度指示(RSSI)。

在相同的或不同的实施例中，处理模块可以生成地图并且使用SLAM算法在空间内进行导航。例如，SLAM算法可以使用对虚拟地标的检测来校正设备位姿估计。在一个实施例中，生成地图可以包括处理模块基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以更新针对至少一个现有的虚拟地标的签名或添加至少一个新的虚拟地标。基于地图来在空间内进行导航可以包括：例如，处理模块还基于所测量的针对虚拟地标的签名与被记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新虚拟地标的粒子权重。处理模块还基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置可以包括例如处理模块还观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源所累积的信号功率量值变化。处理模块然后还从虚拟地标的签名中移除与其位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。与本公开的至少一个实施例一致的用于导航和建图的示例方法可以包括：确定设备已经改变了位置、通过确定与空间被虚拟划分的多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的设备的位置、基于所确定的虚拟地标来在设备中更新空间的地图、以及基于地图在空间内进行导航。

图1根据本公开的至少一个实施例示出了基于虚拟地标108的定位和建图的示例。系统100可以包括例如空间102，空间102包括多个信号源(SS)104(例如，SS1、SS2和SS3)和设备106。空间102可以是期望导航和/或建图帮助但是其中GPS信号可能无法被接收或可能是不精确的等的任何位置，例如包括购物中心、大学、医院、机场、大型建筑物等的大型结构。设备106可以是例如移动通信设备(例如，基于操作系统(OS)、 OS、OS、OS、OS等的蜂窝手持机或智能电话)、移动计算设备(例如，类似GalaxyKindle等的平板计算机)、包括由英特尔公司制造的低功耗芯片组的上网本、笔记本、膝上型计算机、掌上型计算机等。SS 104可以包括任何无线信号源，其中无线信号的方面可以被测量并且与信号源相关联。SS 104可以是例如被配置为提供入口(在该入口上设备106能够访问类似WAN(例如，互联网)的较大型的网络)的无线局域网络(WLAN)接入点或“WiFi AP”、包括诸如毫微微小区之类的较小的基站的蜂窝基站等。需要注意的是：虽然SS 104可以在与本公开一致的各种实施例中被采用，但是SS 104可以在空间102中与导航无关地进行操作(例如，WiFi AP可以主要起互联网网关的作用、蜂窝基站可以主要地起支持无线数据/语音通信的作用等)，同时如本文将进一步解释的还在导航系统中起次要作用。

可能期望在不可访问卫星的区域中采用电子导航以例如定位固定的目标(例如，急救站、火警出口、零售店等)或可变的目标(例如，航班的更新的登机口、变化的会议室、提供有限时间销售的零售商、娱乐事件处的座位等)。现有的导航和/或建图系统可能需要大量的输入来生成位置估计。例如，机器人可以采用强大的基于声纳或基于激光的测距系统来估计位置。替代地，高精度导航可以经由在导航设备外安装新的导航设备来在类似空间102的区域中被实现。这些解决方案对移动设备用户来说可能是不适当的或无吸引力的，因为例如设备106不包括支持新的导航设备(例如，超宽带(UWB)接收机)所必需的接口，并且从复杂性、成本、资源消耗等的观点出发，仅为了定位和/或建图的目的在空间102中安装大量的设备的需要被禁止。

在一个实施例中，空间102可以被“虚拟地划分”(例如，未在物理上分离但为了数学计算的目的被划分)为多个区域(例如，小区)。例如，空间102可以是被虚拟划分为2米乘2米的网格的建筑物，每个小区与虚拟地标108(例如，VL1、VL2、VL3、VL4、VL5、VL6...)相对应。区域的大小可以根据例如空间102的大小、基于位置服务的准确度要求、或者使用导航系统的应用来改变。根据本文所公开的各种实施例可以实现的最低好处是设备106可以自行构建处于小区的精细度的“位置签名地图”，而无需任何预训练努力来用地面真实位置来标记每个签名。

位置签名地图的示例结构被示出在下面表1中，其中我们用r表示地图。签名地图可以包括针对空间102所定义的所有区域(N)的签名的列表。例如，每个签名可以被表示为Γ_n，并且可以包括签名位置l_n(例如，映射到虚拟小区)和签名位置方差V_n。每个签名还可以包括K个测量值，其中每个测量值可以包括与由设备106(例如，从SS1-SS3)所接收的无线信号相对应的信号功率的均值q_n，k和方差例如，信号功率量值和方差可以基于接收的信号强度指示(RSSI)。在表1的示例中，测量值与第n个地标和第k个SS 104相关联(例如，其中K是SS 104的总数)。

表1-示例位置签名地图

如图1中所示，当在空间102内时，设备106可以从SS 104(例如，SS1-SS3)接收无线信号，并且能够识别邻近的至少一个虚拟地标108(例如，VLn)。邻近的虚拟地标108的识别可以被用来创建空间102的地图和在空间102内进行导航。空间102的地图可以在导航的同时被创建，即使导航的实例是设备106第一次在空间102中。另外，设备106能够在空间102中的特征(例如SS 104的位置)变化时进行识别。空间102的导航和建图可以通过使用诸如SLAM之类的导航和建图算法来被完成。需要注意的是，虽然与本公开一致的实施例将按照SLAM算法被讨论，但是这些实施例不限于按这种方式的实施方式，并且因此还可以使用导航和建图的替代的方法来实现。

图2根据本公开的至少一个实施例示出了可用的设备106’的示例配置。具体地，设备106’可以执行例如图1中所公开的示例功能。设备106’仅旨在作为可以根据与本公开一致的实施例被使用的设备的示例，并且不意图将这些各种实施例限于任何特定形式的实现方式。

设备106’可以包括系统模块200，系统模块200被配置为管理设备操作。系统模块200可以包括例如处理模块202、存储器模块204、电源模块206、用户接口模块208和通信接口模块210，其中通信接口模块210可以被配置为与通信模块212进行交互。设备106’还可以包括导航和建图模块214，导航和建图模块214被配置为至少与用户接口模块208和通信模块212进行交互。虽然通信模块212和导航和建图模块214被示出与系统模块200分离，但这仅是为了本文解释的目的。与通信模块212和/或导航和建图模块214相关联的功能中的一些或全部还可以被合并在系统模块200内。

在设备106’中，处理模块202可以包括位于分离组件中的一个或多个处理器，或替代地，可以包括被实现在单个组件中(例如，在片上系统(SOC)配置中)的一个或多个处理核心和任何处理器相关的支持电路(例如，桥接接口等)。示例处理器可以包括但不限于可从英特尔公司获得的各种基于x86的微处理器，包括奔腾、志强、安腾、赛扬、凌动、酷睿i-系列产品族。支持电路的示例可以包括被配置为提供接口(通过该接口处理器模块202可以与可在设备106’中以不同的速度、在不同的总线上等进行操作的其它系统组件进行交互)的芯片组(例如，可从英特尔公司获得的北桥、南桥等)。通常与支持电路相关联的功能中的一些或全部还可以被包括在与处理器相同的物理封装内(例如，类似可从英特尔公司获得的Sandy Bridge集成电路的SOC封装)。

处理模块202可以被配置为执行设备106’中的各种指令。指令可以包括程序代码，程序代码被配置为使得处理模块202执行与读数据、写数据、处理数据、制定数据、转换数据、变换数据等相关的活动。信息(例如，指令、数据等)可以被存储在存储器模块204中。存储器模块204可以包括固定或可移动格式的随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。RAM可以包括被配置为在设备106’的操作期间保持信息的存储器，例如静态RAM(SRAM)或动态RAM(DRAM)。ROM可以包括诸如被配置为当设备106’激活时提供指令的基本输入输出(bios)存储器、诸如电子可编程ROM(EPROM)之类的可编程存储器、闪速存储器等之类的存储器。其它固定的和/或可移动的存储器可以包括诸如软盘、硬盘驱动等之类的磁存储器、诸如固态闪存存储器(例如，嵌入式多媒体卡(eMMC)等)之类的电子存储器、可移动存储器卡或棒(例如，微存储设备(uSD)、USB等)、诸如基于光盘的ROM(CD-ROM)等之类的光存储器。电源模块206可以包括内部电源(例如，电池)和/或外部电源(例如，机电或太阳能发电机、电网、燃料电池等)，以及被配置为给设备106’供应操作所需的能量的相关电路。

用户接口模块208可以包括被配置为允许用户与设备106’进行交互的电路，例如各种输入机制(例如，麦克风，开关，按钮，旋钮，键盘，扬声器，触敏界面，被配置为捕捉图像和/或感应接近、距离、动作、手势的一个或多个传感器等)和输出机制(例如，扬声器、显示器、发光/闪烁指示器、用于震动、动作的机电组件等)。通信接口模块210可以被配置为处理分组路由和通信模块212的其它控制功能，通信模块212可以包括被配置为支持有线和/或无线通信的资源。无线通信可以包括串行和并行有线介质，例如以太网、通用串行接口(USB)、火线、数字视觉接口(DVI)、高清晰度多媒体接口(HDMI)等。无线通信可以包括例如近距离无线介质(例如，诸如基于近场通信(NFC)标准的射频(RF)、红外线(IR)、光学字符识别(OCR)、磁字符传感等)、短距离无线介质(例如，蓝牙、WLAN、Wi-Fi等)和长距离无线介质(例如，蜂窝、卫星等)。在一个实施例中，通信接口模块210可以被配置为防止通信模块212中活跃的无线通信互相干扰。在执行该功能中，通信接口模块210可以基于例如等待传输的消息的相对优先级来调度通信模块212的活动。

在图2中所示出的实施例中，导航和建图模块214可以被配置为与通信模块212进行交互并且可选地与用户接口模块208进行交互。例如，导航和建图模块214可以从通信模块212接收无线信号信息、可以处理无线信号信息来生成地图和导航、并且可以使用用户接口模块208来给设备的用户提供关于建图和导航的信息。例如，导航和建图模块208可以使得设备106’的当前位置出现在设备106’中的显示器上、可以使得空间102的地图出现在设备106’中的显示器上、可以显示和/或声频地播放将设备106’的用户朝目标物体引导的多媒体信息等。在另一实施例中，设备用户可能不知道当前设备位置，但是位置信息仍可以被用于触发设备106’中的各种事件。例如，从与本公开一致的导航和建图中导出的位置信息可以被馈送给设备106’中执行的各种基于位置的应用(例如，基于位置的广告)而不馈送给用户接口模块208。虽然示出为包括硬件和/或软件的分离模块214，但是导航和建图模块214的一些或全部在软件中实施(例如，作为存储于存储器模块204并由处理模块202执行的指令和/或数据)也是可能的。

图3根据本公开的至少一个实施例示出了用于基于虚拟地标108的定位和建图的示例操作。图3中所示出的示例操作描述了根据各种实施例可用的通用导航和建图算法，与示例操作300-306中的每个示例操作相关联的更多具体示例操作在图4-8中被进一步描述。在操作300中可以确定设备106已经改变了位置。跟随操作300中的位置变化确定，设备106估计它在空间102内的新位置。跟随操作302中对所估计的位置的确定，设备106可以在操作304中更新空间102的地图。跟随操作304中对空间102的地图的更新，在操作306中在空间102内进行导航。操作306后可以可选地跟随有返回到操作300，准备确定设备106的下一位置变化(例如，每当新的无线信号从一个或多个SS 104被接收时、每当关于设备106检测到运动时等等，示例操作300-306可以被重复)。

图4根据本公开的至少一个实施例示出了用于确定设备已经改变位置和用于估计空间内的位置的示例操作。在操作400中，设备106内部的内部测量单元(IMU)可以被用来经由航位推算来跟踪设备106的相对运动XY。例如，设备106的位姿(例如，位置和/或方向)可以被定义为S_t，其中t是离散时间指数，并且S_t包括时间t处设备106的x、y、z坐标以及设备的角方位(angular orientation)。示例序列s^t＝s₁，s₂，...，s_t可以表示设备102直至时间t的路径。时间处的信号测量由z表示，并且I表示时间t处的惯性传感器测量。与本公开的至少一个实施例一致，设备106的后验(posterior)可以通过到时间t的运动路径s^t＝s₁，s₂，...，s_t和给出了无线电和惯性传感器测量的位置签名地图p(s^t，Γ|z_1：t，I_1：t)来计算。

在操作402中，每个粒子(particle)的新的位姿可以通过更新IMU估计以考虑误差来被确定。例如，按照SLAM算法，后验可以使用粒子滤波器在设备106采取的可能的路径上被计算，并且虚拟地标位置上的条件后验值可以由扩展卡尔曼滤波器(EKF)来计算，其中每个EKF估计单个虚拟地标位置。单独的EKF可以以设备106的可能路径为条件，并且每个粒子可以拥有它自己的EKF集来更新地标的位置。这些操作可以针对每个粒子被执行并且可以被重复M次，产生M个粒子的临时集。通过基于运动模型来采样新的位姿来扩展路径后验，给出当前移动设备位姿和测量输入。即：

$s_t^{\[m\]}~p(s_{t-1}^{\[m\]},I_{t,}{z}_t)---\left(1\right)$

其中，表示在时间t处由第m个粒子估计的设备106的位姿。基于例如地图信息，所观测的虚拟地标签名可与虚拟地标104 n＝n_t相关联。促进匹配的至少一种可能的方式是选择n_t来使传感器测量z_t的可能性最大化。另外，当与现有虚拟地标相对应的签名的可能性低于特定阈值时，新的虚拟地标可以被添加。在采用SLAM的实例中，地标和签名之间的对应可以在每个粒子的基础上被估计，并且每个粒子可以携带它自己的虚拟地标总数，虚拟地标总数表示为其中[m]代表第m个粒子。

在操作404中，虚拟地标(VL)估计可以基于信号(例如，WiFi)测量来被更新。该操作可以涉及通过虚拟地标估计来更新后验位置近似值。更新取决于虚拟地标n是否在时间t处被观测到。如果虚拟地标未被观测到，则虚拟地标上的后验保持不变，即：

$<l_{n,t}^{\&lsqb;m\&rsqb;},v_{n,t}^{\&lsqb;m\&rsqb;}>=<1_{n,t-1}^{\&lsqb;m\&rsqb;},v_{n,t-1}^{\&lsqb;m\&rsqb;}>---\left(2\right)$

针对观测到的地标n＝n_t，更新可以通过下面的式子来规定：

$p({\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t},s^t,n^t,z^t)=\mathrm{\&eta;}p\left(z_t\right|s_t,{\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t},n^t)p({\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t},s^{t-1},n^{t-1},z^{t-1})---\left(3\right)$

其中，η是归一化因子，时间t-1处的概率可以由具有均值和方差的高斯函数表示。概率可以由下面的测量函数支配：

$p\left(z_t\right|s_t,{\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t},n^t)=g(s_t,{\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t})+{\mathrm{\&epsiv;}}_t---\left(4\right)$

测量函数可以以设备106的位姿S_t、虚拟地标n_t和被观测的特定地标特征Γ_nt为条件。然而，在一个实施例中该解决方案必须被调整到其中设备106主要使用虚拟地标108在空间102中进行导航的环境。信号(例如，WiFi)测量模型也是需要的，其规定了WiFi测量z_t如何与等式(4)相关，其中g是确定性函数，ε_t对时间t处的随机噪声进行建模，随机噪声被假定是具有零均值和方差R_t的正态分布。在这样的情况下，关系可以按下面的等式被定义：

$g(s_t,{\mathrm{\&Gamma;}}_{n_t})=q_{n_t,t-1}+H*(l_{n_t,t}-l_{n_t,t-1})---\left(5\right)$

其中：

$h=\exp (-\frac{1}{2{\mathrm{\&tau;}}^2}||s_t-l_{n_t}|{|}^2);$ 以及  (6)

$H=h^{\&prime;}(n_t,l_{n_t})---\left(7\right)$

也就是说，H是关于地标n_t和坐标l_nt所采取的h的导数。与之前的采用高斯过程的建图/导航系统相反，在上面的关系中，WiFi测量模型可以关于一个具体地标被捕捉。可以做出观测，给定移动设备位置S_t，不同的虚拟地标估计可以是条件独立的。因此，给定S_t和Γ_nt，信号预测可以被写为如等式(5)中所示的地标n_t处的WiFi信号均值和地标位置的函数。

基于等式(3)，地标位置和方差可以根据当前信号测量(例如，RSSI)Z_t和地标n_t WiFi均值RSSI之间的差别来被更新。更新过程可以跟随EKF更新。另外，信号指纹均值和方差需要被更新。给定与虚拟地标n_t相关联的过去的观测与地标n_t相关联的WiFi指纹高斯均值q_n，t和方差可以被更新。给定其中σ是零测量噪声的方差，引入贝叶斯估计可以产生下面的等式：

$q_{n_t}=\frac{1}{j}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{z}_{n_t,i}---\left(8\right)$

${\&part;}_{n_t}=\frac{1}{j}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^j{(z_{n_t,i}-q_{n_t})}^2-\mathrm{\&sigma;}---\left(9\right)$

针对上面的操作中所生成的每个粒子，重要性因子可以被计算以反映测量的概率。所有的粒子与它们的重要性因子一起然后被收集在临时粒子集中。在SLAM被采用的实例中，重采用然后可以开始，从临时粒子集中提取M个粒子。每个粒子可以按与它的重要性因子成比例的概率被提取。产生的粒子集渐近地表示在时间t处所期望的后验。重采样过程本质上应对了目标和提议分布的差别。

图5根据本公开的至少一个实施例示出了用于更新空间的地图的示例操作。现有的解决方案提出需要预训练的SLAM的实施方式(例如，使用未标记的训练数据来离线计算位置签名地图)。在与本公开一致的实施例中，一个重要的目标是完全移除训练过程并且仅依赖在例程活动期间所收集的数据来计算位置签名地图和估计移动设备位姿。因此，位置签名地图从是空的发展到完全被填充的过程变得很重要。

从零开始生成位置签名地图是具有未知数据关联的SLAM问题。最初，地图将从零虚拟地标108开始。当新的虚拟地标n被观测到并且被添加时，Γ_n将被初始化(例如，包括位置均值l_n和方差V_n，信号均值q_n，k和方差)并且粒子的权重将被初始化为该方法的一个结果可能是进入未知空间中的两个粒子无法互相区分(例如，给定相等的权重)。换句话说，除非地图中现有的虚拟坐标108被观测到，否则后验仍然仅由运动模型支配。如关于图4中的操作400所描述的，INS可以被用于导出移动设备运动。已建立的是仅来自INS的位置估计不确定性将在时间上无限增长。

在一个实施例中，高斯过程预测可以被用来改善初始过程中的性能。

具体地，使Γ_t＝{Γ₁，Γ₂...，Γ_n}成为时间t处具有n个地标的信号指纹地图。在操作500中我们基于Γ_t来创建临时地图D_t。

D_t＝{Γ₁，Γ₂...，Γ_n，Γ_n+1，Γ_n+2，Γ_N}  (10)其中，Γ₁，Γ₂...，Γ_n与Γ_t中的相同并且Γ_n+1，Γ_n+2，Γ_N使用高斯过程被预测用于剩余未被观测到的虚拟小区。更具体地，给定未被观测的虚拟小区i和它的相应的位置POSi，我们将计算：

$q_i=k_i^T{(K+\mathrm{\&sigma;}l)}^{-1}y---\left(11\right)$

${\mathrm{\&delta;}}_i=k({\mathrm{pos}}_i,{\mathrm{pos}}_i)-k_i^T{(K+\mathrm{\&sigma;}l)}^{-1}{k}_i---\left(12\right)$

这里k_i是pos_i和Γ_t中的n个已知的地标之间的n x 1协方差向量，y是Γ_t中的n个已知的地标的WiFi信号均值并且K是Γ_t中的n个已知的地标之间的协方差矩阵。k_i和K都可以从高斯过程核函数被计算。通常，预测的WiFi信号的不确定性与已知的虚拟地标108的数量n以及POSi与已知的虚拟地标108之间的距离有关。基于q_i和δ_i，在虚拟小区I处观测测量的可能性可以被计算。

在操作500中，临时地图可以基于虚拟地标108的观测来被生成。然后在操作502中可以做出关于虚拟地标108是否被识别(例如，设备106之前是否已经访问过虚拟地标108)的确定。虚拟地标108的身份(例如，信号测量与虚拟地标108的身份相关联)可以基于设备106中的第m个粒子的位姿估计来被确定。每当获得新的信号测量(不是指纹地图Γ_t中已经被观测到的地标)时，可以做出到临时地图D_t的切换。因此，如果在操作500中确定虚拟地标108之前已经被访问过，则在操作504中与虚拟地标108相关联的信号测量可以被添加到指纹地图Γ_t(例如，用最近所观测到的测量来更新签名)。否则，在操作506中新的条目可以被添加到指纹地图(例如，设备106可以将所观测到的地标108添加到WiFi指纹地图Γ_t中，并更新地标位置和所观测到的信号)。

图6根据本公开的至少一个实施例示出了用于在空间内进行导航的示例操作。在操作600和602中，粒子权重相应地基于测量和指纹地图Γ_t或临时地图D_t之间的差别来被更新。例如，反映测量的概率的重要性因子可以基于该特定粒子的临时地图D_t中的q_i和δ_i来被生成。临时地图D_t每次可以基于更新信号指纹地图D_t来被更新。使用临时地图的好处是设备位置和地标位置的估计误差受INS误差和WiFi预测误差这二者的约束，而不是只受INS误差的约束。在开始时，INS误差是较小的并且粒子被压缩，这有助于较小的估计误差。随着时间增长，INS误差变得更大并且粒子是更多样的。那时，WiFi预测将在挑选反映目标后验的更好粒子中起关键作用。

跟随操作600或602，然后在操作604中可以基于所接收的信号来做出关于任何SS 104的位置是否已经改变的确定。如果在操作604中确定任何SS 104的位置已经改变了，则在操作606中位置已经改变的任何特定的SS 104可以被确定，并且指纹地图可以相应地被调整。否则，在操作608中，设备106的当前位置可以被确定。

图7根据本公开的至少一个实施例示出了用于是否有SS 104已经改变了位置并且基于被确定为已经改变位置的任何SS 104来更新地图的示例操作。传统的SLAM解决方案解决了在固定环境中生成地图的问题。然而，当SS 104被移动时、当SS 104的传输功率被改变时等等，无线电环境可以改变这是可能的。因此，传统SLAM未解决的另一问题是如何检测到空间102的环境中的变化。

改变SS 104可以由将每个SS 104的信号与之前的观测和/或其它SS104进行比较来识别。由于改变SS 104可能影响重要性因子更新并且降低位置估计精度，所以SS 104的现有的信号地图估计Γ_n，k可以从考虑中移除以消除这样的负面影响并且允许建图算法(例如，SLAM)基于SS 104的新的位置来重新学习新的估计。第一种方法是将当前所观测的信号指纹地图与之前所维持的指纹地图进行比较。更具体地，除输出指纹地图Γ外，临时指纹地图每Tw时间(例如，Tw＝10分钟)被生成。每Tw时间处每个SSk 104的连续的临时指纹地图中的差别然后可以被检查：

${\mathrm{\&Delta;}}_k={\mathrm{\&Gamma;}}_{n_{t,k}}-{\mathrm{\&Gamma;}}_{n_{t-Tw,k}}---\left(13\right)$

如果差别Δk超过阈值T_Δ，则SSk 104被确定为已经改变了它的功率或位置。指纹地图Γ中与SSk相关联的签名Γ_n，k然后可以被无效。虽然关于变化的SSk的签名将从零开始被重新学习，但是其它未改变的SSk的签名将继续被用于SLAM定位和建图。我们的第一方法在经由使用历史信息来检测变化的SS 104中具有长的延迟(即，Tw)。

与本公开一致的替代实施例不需要之前的信号地图历史，但仅通过检查跨越不同SS 104的粒子重要性因子来使用当前观测。该方法允许对变化的SS 104的瞬时检测。原则上，上面的重要性因子(例如，图6中的操作600和操作602)可以确定每个粒子的权重，从而使得产生的粒子集逼近目标分布。给定设备106的位姿St和地标身份n_t，重要性因子基本上由_测量的可能性确定。当粒子的重要性因子较低时，意味着具有测量Z_t的可能性是较低的，这可能由于例如针对设备106的不精确的位姿估计或SS104已经改变而产生。错误的位姿估计将仅影响特定的粒子，但改变的SS104将影响所有粒子。变化的无线电环境因此可以通过重要性因子的分布被推导出来。在图7中，操作700和702可对应于确定是否有SS 104已经改变了位置(例如，操作604’)，而操作704和706可对应于确定改变的SS 104并且相应地调整指纹地图(例如，操作606’)。在操作700中，Ω可以是所有粒子的重要性因子的集合，并且可计算集合Ω的Jain的公平指数J和权重的平均值，其中：

$J=\frac{{\left({\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^M{\mathrm{\&omega;}}_i\right)}^2}{{\mathrm{M\&Sigma;}}_{i=1}^M{{\mathrm{\&omega;}}_i}^2}---\left(14\right)$

如果在操作702中确定J高于阈值J₀并且高于阈值w₀，则在操作804中指示无线电环境未改变。替代地如果在操作702中确定J低于或等于阈值J₀或低于阈值w₀，则指示空间102中的至少一个SS 104已经改变。在操作704中，已经改变位置的任何SS 104可以被识别。在这种情况下，跨越所有粒子的、来自每个SSk 104的信号测量可以按下式被计算：

${\mathrm{\&gamma;}}_k=\sqrt{\frac{1}{M}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^M{(q_{n_t}^{\&lsqb;i\&rsqb;}-z_t)}^2}---\left(15\right)$

直觉是如果测量差由SS 104的位置中的改变所引起，则与已经改变的任何SSk 104相对应的γ_k将具有比其它未改变的SS 104显著更大的值。另一方面，如果测量差由位姿估计误差所引起，则与多个SS 104相对应的γ将具有大的值。因此，跨越所有SS 104的均值将与比率一起被计算。如果SS 104的比率大于阈值γ₀，应理解到SS 104已经改变，并且在操作706中均值q_n，k和方差可以在与被确定为已经改变位置的任何SS104相关联的指纹地图Γ_t中被无效(例如，从考虑中移除)。而关于变化的SS 104的签名可以从零开始被重新学习，其它未改变的SS 104的签名可以继续被用于SLAM定位和建图。

图8根据本公开的至少一个实施例示出了用于确定设备位置的示例操作。在操作800中，可以选择具有最高的权重(因此为正确的最高的概率)的粒子。其它粒子然后可以在操作802中被重新采样以从考虑中移除退化的粒子。设备实时位置输出然后可以在操作804中基于例如剩余的粒子来被生成。在一个实施例中，实时设备位置可以按各种方式(例如，包括作为关于地图的位置、作为坐标位置等)被呈现给设备106的用户。实时设备位置还可以被用于其它方向相关的操作(例如，包括将设备106的用户引导到特定的位置、确定用户周围的感兴趣的位置等)。

虽然图3到图8根据各种实施例示出了操作，但应该被理解的是并非图3到图8中所描绘的所有操作对其它实施例来说都是必要的。事实上，本文完全预期的是在本公开的其它实施例中，图3到图8中所描绘的操作和/或本文所描述的其它操作可以按未在任何附图中所具体示出的方式被结合，但仍完全与本公开一致。因此，针对未完全被示出在附图中的特征和/或操作的权利要求被视为在本公开的范围和内容内。

如本文的任何实施例中所使用的，术语“模块”可以指代被配置为执行任何上述操作的软件、固件和/或电路。软件可以被实施为被记录在非暂态计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令集和/或数据。固件可以被体现为被硬编码(例如，非易失性的)在存储器设备中的代码、指令或指令集和/或数据。如本文的任何实施例中所使用的，“电路”可以单独地或以任何组合的方式包括例如硬接线电路、诸如包括一个或多个单独的指令处理核心的计算机处理器之类的可编程电路、状态机电路、和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。模块可以共同地或单独地被实施为构成较大的系统的一部分的电路，例如集成电路(IC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。

本文所描述的任何操作可以被实现在包括一个或多个存储介质的系统中，一个或多个存储介质具有单独地或以结合的方式存储在其上的指令，当由一个或多个处理器执行指令时指令执行方法。这里，处理器可以包括例如服务器CPU、移动设备CPU、和/或其它可编程电路。另外，旨在本文所描述的操作可以跨多个物理设备(例如，不止一个不同的物理位置处的处理结构)分布。存储介质可以包括任何类型的有形介质，例如，任何类型的磁盘(包括硬盘、软盘、光盘、压缩磁盘只读存储器(CD-ROM)、可重写压缩磁盘(CD-RW)和磁光盘)、半导体设备(例如，只读存储器(ROM)、诸如动态和静态RAM之类的随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、固态磁盘(SSD)、嵌入式多媒体卡(eMMC)、安全数字输入/输出(SDIO)卡、磁卡或光卡、或适用于存储电子指令的任何类型的介质)。其它实施例可以被实现为由可编程控制设备执行的软件模块。

因此，本公开针对基于虚拟地标的定位和建图。空间可以包括多个信号源(例如，无线接入点(AP)、蜂窝基站等)。空间可以被虚拟地划分为多个区域，其中空间中的每个区域可以与虚拟地标相关联。当在相关联的区域处时，虚拟地标可以由签名来标识，签名包括对从多个接入点所接收的无线信号的测量。可以基于虚拟地标处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来对设备位置进行近似。设备可以采用诸如同时定位和建图(SLAM)之类的算法用于定位和空间中的地图创建，而不需要GPS信号、专门的信号设备、预导航设备训练等。导航/建图还要考虑到空间变化、信号源位置变化等。

下面的示例关于另外的实施例。在一个示例中，提供了一种设备。该设备可以包括通信模块和处理模块，其中，通信模块至少接收无线信号，处理模块基于所接收的无线信号来确定空间中的至少一个虚拟地标、基于该至少一个虚拟地标来生成以供用于空间中的导航的地图、并且基于所生成的地图来在空间内进行导航。

上面的示例设备还可以被配置，其中通信模块从空间内的多个无线电信号源接收短距离无线通信信号。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中空间被虚拟地划分为多个区域，多个区域中的每个区域与虚拟地标相关联。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中与空间中的区域相关联的每个虚拟地标由签名来标识，签名包括对从空间内的多个信号源中的每个信号源所接收的无线信号中的信号功率量值和方差的测量。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中所测量的无线信号的功率量值和方差是基于接收的信号强度指示(RSSI)的。

上面的示例设备还可以单独地或以与上面另外的配置组合的方式被配置，其中处理模块将使用同时定位和建图(SLAM)算法来生成地图并且进行导航。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中SLAM算法使用对虚拟地标的检测来校正设备位姿估计。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中生成地图包括：处理模块基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中基于地图来在空间内进行导航包括：处理模块还基于与记录于永久地图或临时地图中的签名相比的针对虚拟地标所测量的签名来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中处理模块还基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：处理模块还观测在所有粒子上所累积的针对任何无线电信号源的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上所累积的针对其它无线电信号源的信号功率量值变化。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中处理模块还从虚拟地标的签名中移除与其位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一示例中，提供了一种方法。该方法可以包括：确定设备已经改变了位置、通过确定与空间被虚拟划分的多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的设备的位置、基于所确定的虚拟地标来在设备中更新空间的地图、以及基于地图在空间内进行导航。

上面的示例方法还可以被配置，其中确定设备已经改变了位置包括：基于设备内的惯性传感器来感知设备中的位置变化。

上面的示例方法还可以单独地或以与上面的示例配置组合的方式被配置，其中估计设备的位置包括：根据同时定位和建图(SLAM)算法来确定与空间内的设备的可能的位置相对应的粒子的新的位姿。在该配置中，示例方法还可以包括：基于新的位姿处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来更新虚拟地标估计，无线信号测量构成签名(虚拟地标由签名标识)。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中更新地图包括：基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于该确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中基于地图在空间内进行导航包括：基于与记录于永久地图或临时地图中的签名相比的针对虚拟地标所测量的签名来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例方法还包括：基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：观测在所有粒子上所累积的针对任何无线电信号源的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上所累积的针对其它无线电信号源的信号功率量值变化。在该配置中，示例方法还可以包括：从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括至少一个设备，系统被布置为执行任何上面的示例方法中的方法。

在另一示例中，提供了一种被布置为执行任何上面的示例方法的芯片组。

在另一示例中，提供了包括多个指令的至少一种机器可读介质，响应于在计算设备上被执行，多个指令使得计算设备执行任何上面的示例方法。

在另一示例中，提供了一种设备，该设备被配置用于基于虚拟地标的定位和建图、被布置为执行任何上面的示例方法。

在另一示例中，提供了一种设备，该设备具有执行任何上面的示例方法的装置。

在另一示例中，提供了至少一个机器可读存储介质，该至少一个机器可读存储介质具有单独地或以组合方式存储在其上的指令，当由一个或多个处理器执行时，指令使得系统执行任何上面的示例方法。

在另一示例中，提供了一种设备。该设备可以包括通信模块和处理模块，其中，通信模块至少接收无线信号，处理模块基于所接收的无线信号来确定空间中的至少一个虚拟地标、基于该至少一个虚拟地标来生成地图以供用于空间中的导航、并且基于所生成的地图来在空间内进行导航。

上面的示例设备还可以被配置，其中通信模块将从空间内的多个无线电信号源接收短距离无线通信信号，空间被虚拟地划分为多个区域，每个区域与虚拟地标相关联，与空间中的区域相关联的每个虚拟地标由签名来标识，签名包括对从空间内的多个信号源中的每个信号源所接收的无线信号中的信号功率量值和方差的测量。

上面的示例设备还可以单独地或以与上面另外的配置组合的方式被配置，其中处理模块将使用同时定位和建图(SLAM)算法生成地图并且进行导航，SLAM算法使用对虚拟地标的检测来校正设备位姿估计。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中生成地图包括：处理模块基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中基于地图来在空间内进行导航包括：处理模块还基于与记录于永久地图或临时地图中的签名相比的针对虚拟地标所测量的签名来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中处理模块还基于经更新的粒子权重是基本相似的来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：处理模块还观测在所有粒子上所累积的针对任何无线电信号源的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上所累积的针对其它无线电信号源的信号功率量值变化，并且从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一示例中，提供了一种方法。该方法可以包括：确定设备已经改变了位置、通过确定与空间被虚拟划分的多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的设备的位置、基于所确定的虚拟地标来在设备中更新空间的地图、以及基于地图在空间内进行导航。

上面的示例方法还可以被配置，其中估计设备的位置包括：根据同时定位和建图(SLAM)算法来确定与设备在空间内的可能位置相对应的粒子的新的位姿，包括基于新的位姿处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来更新虚拟地标估计，无线信号测量构成签名(虚拟地标由签名标识)。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中更新地图包括：基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中基于地图在空间内进行导航包括：基于针对虚拟地标所测量的签名与记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例方法还包括：基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置，确定包括：观测在所有粒子上所累积的针对任何无线电信号源的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上所累积的针对其它无线电信号源的信号功率量值变化，并且从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一示例中，提供了一种系统，该系统包括至少一个设备，系统被布置为执行任何上面的示例方法。

在另一示例中，提供了被布置为执行任何上面的示例方法的芯片组。

在另一示例中，提供了包括多个指令的至少一种机器可读介质，响应于在计算设备上被执行，多个指令使得计算设备执行任何上面的示例方法。

在另一示例中，提供有一种设备。该设备可以包括通信模块和处理模块，其中，通信模块至少接收无线信号，处理模块基于所接收的无线信号来确定空间中的至少一个虚拟地标、基于该至少一个虚拟地标来生成地图用于导航空间、并且基于所生成的地图来在空间内进行导航。

上面的示例设备还可以被配置，其中通信模块将从空间内的多个无线电信号源接收短距离无线通信信号。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中空间被虚拟地划分为多个区域，多个区域中的每个区域与虚拟地标相关联。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中与空间中的区域相关联的每个虚拟地标由签名来标识，签名包括对从空间内的多个信号源中的每个信号源所接收的无线信号中的信号功率量值和方差的测量。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中所测量的无线信号的功率量值和方差是基于接收的信号强度指示(RSSI)。

上面的示例设备还可以单独地或以与上面另外的配置组合的方式被配置，其中处理模块将使用同时定位和建图(SLAM)算法生成地图并且进行导航。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中SLAM算法使用对虚拟地标的检测来校正设备位姿估计。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中生成地图包括：处理模块基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中基于地图来在空间内进行导航包括：处理模块还基于针对虚拟地标所测量的签名与记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中处理模块还基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：处理模块还观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源所累积的信号功率量值变化。在该配置中，示例设备还可以被配置，其中处理模块还从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一示例中，提供了一种方法。该方法可以包括：确定设备已经改变了位置、通过确定与空间被虚拟划分的多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的设备的位置、基于所确定的虚拟地标来在设备中更新空间的地图、以及基于地图在空间内进行导航。

上面的示例方法还可以被配置，其中确定设备已经改变了位置包括：基于设备内的惯性传感器来感知设备中的位置变化。

上面的示例方法还可以单独地或以与上面的示例配置组合的方式被配置，其中估计设备的位置包括：根据同时定位和建图(SLAM)算法来确定与空间内的设备的可能的位置相对应的粒子的新的位姿。在该配置中，示例方法还可以包括：基于新的位姿处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来更新虚拟地标估计，无线信号测量构成签名(虚拟地标由签名标识)。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中更新地图包括：基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中基于地图在空间内进行导航包括：基于针对虚拟地标所测量的签名与记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例方法还包括：基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。在该配置中，示例方法还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源所累积的信号功率量值变化。在该配置中，示例方法还可以包括：从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

在另一实施例中，提供了一种系统。系统可以包括用于确定设备已经改变了位置的装置、用于通过确定与空间被虚拟划分的多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的设备的位置的装置、用于基于所确定的虚拟地标来在设备中更新空间的地图的装置、以及用于基于地图在空间内进行导航的装置。

上面的示例系统还可以被配置，其中确定设备已经改变了位置包括：基于设备内的惯性传感器来感知设备中的位置变化。

上面的示例系统还可以单独地或以与上面另外的配置组合的方式被配置，其中估计设备的位置包括：根据同时定位和建图(SLAM)算法来确定与空间内的设备的可能的位置相对应的粒子的新的位姿。在该配置中，示例系统还可以包括：用于基于新的位姿处所接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来更新虚拟地标估计的装置，无线信号测量构成签名(虚拟地标由签名标识)。在该配置中，示例系统还可以被配置，其中更新地图包括：基于虚拟地标来生成临时地图、确定虚拟地标之前是否被访问过、并且基于确定来更新永久地图以针对至少一个现有的虚拟地标来更新签名或添加至少一个新的虚拟地标。在该配置中，示例系统还可以被配置，其中基于地图在空间内进行导航包括：基于针对虚拟地标所测量的签名与记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新虚拟地标的粒子权重。在该配置中，示例系统还包括用于基于经更新的粒子权重基本相等来确定新的位姿处的任何无线信号源是否已经改变了位置的装置。在该配置中，示例系统还可以被配置，其中确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源的所累积的信号功率量值变化。在该配置中，示例系统还可以包括：用于从虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量的装置。

已经被本文所采用的术语和表述被用作描述而非限制性的术语，并且在使用这样的术语和表述中没有意图排除所示出和描述的特征(或其中的一部分)的任何等价形式，并且应该认识到在权利要求的范围内各种修改是可能的。因此，权利要求旨在覆盖所有这样的等价形式。

Claims (26)

1.一种设备，包括：

通信模块，所述通信模块至少接收无线信号；以及

处理模块，所述处理模块基于所接收的无线信号来确定空间中的至少一个虚拟地标、基于所述至少一个虚拟地标来生成地图以供用于对所述空间进行导航、并且基于所生成的地图来在所述空间内进行导航。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述通信模块从所述空间内的多个无线电信号源接收短距离无线通信信号。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述空间被虚拟地划分为多个区域，所述多个区域中的每个区域与虚拟地标相关联。

4.如权利要求3所述的设备，其中与所述空间中的区域相关联的每个虚拟地标由签名来标识，所述签名包括对从所述空间内的多个信号源中的每个信号源所接收的无线信号中的信号功率量值和方差的测量。

5.如权利要求4所述的设备，其中所测量的所述无线信号的功率量值和方差基于接收的信号强度指示RSSI。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述处理模块使用同时定位和建图SLAM算法生成所述地图并进行导航。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述SLAM算法使用对虚拟地标的检测来校正设备位姿估计。

8.如权利要求7所述的设备，其中生成所述地图包括：所述处理模块基于所述虚拟地标来生成临时地图、确定所述虚拟地标先前是否被访问过、并且基于该确定来更新永久地图以更新针对至少一个现有的虚拟地标的签名或添加至少一个新的虚拟地标。

9.如权利要求8所述的设备，其中基于所述地图来在所述空间内进行导航包括：处理模块还基于所测量的针对所述虚拟地标的签名与被记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新所述虚拟地标的粒子权重。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述处理模块还基于经更新的粒子权重基本相似来确定新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。

11.如权利要求10所述的设备，其中确定所述新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：所述处理模块还观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源所累积的信号功率量值变化。

12.如权利要求10所述的设备，其中所述处理模块还从所述虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

13.一种方法，包括：

确定设备已经改变了位置；

通过确定与多个区域内的区域相关联的虚拟地标来估计空间内的所述设备的位置，该空间被虚拟划分为所述多个区域；

基于所确定的虚拟地标来在所述设备中更新所述空间的地图；以及

基于所述地图在所述空间内进行导航。

14.如权利要求13所述的方法，其中确定所述设备已经改变了位置包括：基于所述设备内的惯性传感器来感知所述设备中的位置变化。

15.如权利要求13所述的方法，其中估计所述设备的位置包括：根据同时定位和建图SLAM算法来确定与所述空间内的所述设备的可能位置相对应的粒子的新的位姿。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：基于在所述新的位姿处接收的无线信号的信号功率量值和方差测量来更新虚拟地标估计，无线信号测量构成签名，其中虚拟地标由所述签名标识。

17.如权利要求16所述的方法，其中更新所述地图包括：基于所述虚拟地标来生成临时地图、确定所述虚拟地标先前是否被访问过、并且基于该确定来更新永久地图以更新针对至少一个现有的虚拟地标的签名或添加至少一个新的虚拟地标。

18.如权利要求17所述的方法，其中基于所述地图在所述空间内进行导航包括：基于所测量的针对所述虚拟地标的签名与被记录于永久地图或临时地图中的签名的比较来更新所述虚拟地标的粒子权重。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：基于经更新的粒子权重基本相似来确定所述新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置。

20.如权利要求19所述的方法，其中确定所述新的位姿处的任何无线电信号源是否已经改变了位置包括：观测在所有粒子上针对任何无线电信号源所累积的信号功率量值变化是否基本高于在所有粒子上针对其它无线电信号源所累积的信号功率量值变化。

21.如权利要求19所述的方法，还包括：从所述虚拟地标的签名中移除与位置被确定为已经改变的任何无线信号源相对应的信号测量。

22.一种系统，所述系统包括至少一设备，所述系统被布置为执行权利要求13到21中的任一项所述的方法。

23.一种芯片组，所述芯片组被布置为执行权利要求13到21中的任一项所述的方法。

24.包括多个指令的至少一种机器可读介质，该多个指令响应于在计算设备上被执行而使得所述计算设备执行权利要求13到21中的任一项所述的方法。

25.一种设备，所述设备被配置用于基于虚拟地标的定位和建图、被布置为执行权利要求13到21中的任一项所述的方法。

26.一种设备，所述设备具有执行权利要求13到21中的任一项所述的方法的装置。