楼层高度估计和移动设备的校准的制作方法

楼层高度估计和移动设备的校准
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月27日提交的题为“floor height estimation and calibration of a mobile device”的美国临时专利申请第62/940,934号的权益，该美国临时专利申请的全部在此出于所有目的通过引入整体并入本文。


背景技术：

3.确定移动设备(例如由用户操作的智能电话)在环境中的确切位置会是相当挑战的，尤其是当移动设备位于城市环境中或位于建筑物内时。例如，对移动设备的海拔高度的不精确估计可能对移动设备的用户具有生死攸关的后果，因为不精确的海拔高度估计在应急人员在建筑物的多个楼层上搜索用户时会延迟应急人员响应时间。在不太可怕的情况下，不精确的海拔高度估计会将用户引导至环境中的错误区域。
4.存在用于估计移动设备的海拔高度的不同的方法。在基于气压的定位系统中，可以使用来自移动设备的校准压力传感器的压力测量结果连同来自校准参考压力传感器的网络的环境压力测量结果以及来自网络或其他源的环境温度测量结果一起来确定海拔高度。移动设备的海拔高度(h
mobile
)的估计可以通过接收所需信息的移动设备、服务器或另一机器如下所示进行确定：
[0005][0006]
其中p
mobile
是通过移动设备的压力传感器得到的移动设备的位置处的压力估计；p
sensor
是参考压力传感器的位置处的压力估计，所述压力被精确至在根据真实压力的压力容差量(例如，小于5pa)内；t
remote
是参考压力传感器的位置或远程温度传感器的不同位置处的温度(例如，以开尔文为单位)的估计；h
sensor
是参考压力传感器的估计海拔高度，所述海拔高度被估计至期望的海拔高度误差量(例如，小于1.0米)内；g对应于由于重力引起的加速度(例如，-9.8m/s2)；r是气体常数；以及m是空气(例如，干燥空气或其他空气)的摩尔质量。如本领域普通技术人员将理解的，在等式1的替选实施方式中，可以使用加号( )代替减号(-)(例如，g＝9.8m/s2)。可以将参考压力传感器的位置处的压力估计转换成对应于参考压力传感器的估计参考水平压力，因为它指定了参考压力传感器的纬度和经度处但在可能与参考压力传感器的海拔高度不同的参考水平海拔高度处的压力估计。可以如下确定参考水平压力：
[0007][0008]
其中p
sensor
是参考压力传感器的位置处的压力估计；p
ref
是参考水平压力估计；以及h
ref
是参考水平海拔高度。可以使用等式1确定移动设备的海拔高度h
mobile
，其中h
ref
被h
sensor
代替并且p
ref
被p
sensor
代替。参考水平海拔高度h
ref
可以是任何海拔高度并且通常设置在平均海平面(msl)处。当两个或更多个参考水平压力估计可用时，参考水平压力估计被组
合成单个参考水平压力估计值(例如，使用参考压力的平均、加权平均或其他合适的组合)，并且所述单个参考水平压力估计值用于参考水平压力估计p
ref
。
[0009]
移动设备的压力传感器通常是廉价的并且易于随时间漂移。因此，必须经常校准压力传感器(例如，每小时、每天、每周、每月或其他时间段校准压力传感器)。用于校准压力传感器的典型方法确定校准调整(c)，该校准调整当被应用于通过压力传感器得到的压力测量结果(p
mobile
)时产生在距真实海拔高度容许量的距离内的估计海拔高度(h
mobile
)。
[0010]
校准移动设备中的压力传感器的一种方法是通过使用地形高度作为地面实况。这需要随地形和在外部收集电话数据。这样的数据收集取决于用户行为(例如，与户外相比，在室内花费大量时间)、年龄、情境(例如移动、静止、行走、驾驶)以及倾斜与平坦的地形(例如，在平坦的地形进行收集是优选的)。移动设备用户通常会将他们的大部分时间花费在室内，并且主要是在他们的工作地点(例如办公楼)或家中以及两地之间的一些通勤。影响校准质量的因素之一是用于估计校准值的数据点的数量。如果用户将他或她的大部分时间花费在办公室、家中或其他可能具有不同海拔高度的不同楼层或可能具有未知海拔高度的楼层的位置的室内，则对于用户在户外的情况存在有限的可用数据量，并且仅使用该有限的数据量可能导致质量较差的校准结果。如果存在一种利用室内收集的数据的方法，则可以改进校准质量。如果有关楼层高度的信息可用，则可以利用在建筑物内的一层或多层上由移动设备的压力传感器收集的气压数据。不幸的是，楼层高度数据可能受到限制，这排除了使用当移动设备在室内时收集的压力数据进行的移动设备校准。尽管可以使用由移动设备在短时间段内测量的两个或更多个楼层之间的压力差来估计楼层高度，在该短时间段期间由于天气条件导致的压力变化(例如由于天气导致的小于变化的阈值量的压力变化)可以忽略，较短的持续时间表明从室内位置获取用于校准的高质量数据的机会有限。


技术实现要素：

[0011]
在一些实施方式中，一种用于估计楼层高度的方法涉及检测移动设备在第一区域中。收集当移动设备在第一区域中时由移动设备测量的设备压力数据。收集针对当移动设备在第一区域中时的参考压力数据。该方法还涉及检测移动设备在第二区域中，其中，第二区域是建筑物的楼层的至少一部分。收集当移动设备在第二区域中时由移动设备测量的移动设备压力数据。收集针对当移动设备在第二区域中时的参考压力数据。使用一个或更多个处理器来使用来自当检测到移动设备在第一区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第一估计海拔高度。使用一个或更多个处理器来使用来自当检测到移动设备在第二区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第二估计海拔高度。使用一个或更多个处理器确定移动设备的第二估计海拔高度与移动设备的第一估计海拔高度之间的估计海拔高度差。确定与第一区域相关联的第一地形海拔高度。确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度。使用一个或更多个处理器确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度和与第一区域相关联的第一地形海拔高度之间的地形海拔高度差。使用一个或更多个处理器来使用估计海拔高度差和地形海拔高度差来确定移动设备在第二区域中时所位于的建筑物中的楼层高度。楼层高度基于估计海拔高度差与地形海拔高度差之间的差。
[0012]
在一些实施方式中，一种或更多种非暂态机器可读介质包含程序指令，该程序指
令在由一个或更多个机器执行时使一个或更多个机器执行用于估计楼层高度的方法，该方法涉及检测移动设备在第一区域中。收集当移动设备在第一区域中时由移动设备测量的移动设备压力数据。收集当移动设备在第一区域中时由一个或更多个参考压力传感器确定的参考压力数据。该方法还涉及检测移动设备在第二区域中，其中，第二区域是建筑物的楼层的至少一部分。收集当移动设备在第二区域中时由移动设备测量的移动设备压力数据。收集当移动设备在第二区域中时由一个或更多个参考压力传感器确定的参考压力数据。使用一个或更多个处理器来使用来自检测到移动设备在第一区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第一估计海拔高度。使用一个或更多个处理器来使用来自检测到移动设备在第二区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第二估计海拔高度。使用一个或更多个处理器确定移动设备的第二估计海拔高度与移动设备的第一估计海拔高度之间的估计海拔高度差。确定与第一区域相关联的第一地形海拔高度。确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度。使用一个或更多个处理器确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度和与第一区域相关联的第一地形海拔高度之间的地形海拔高度差。使用一个或更多个处理器来使用估计海拔高度差和地形海拔高度差来确定移动设备在第二区域中时所位于的建筑物中的楼层高度，其中，该楼层高度基于估计海拔高度差与地形海拔高度差之间的差。
[0013]
在一些实施方式中，一种用于估计楼层高度的系统包括：压力传感器；以及一个或更多个机器，所述一个或更多个机器耦接至压力传感器并且被配置成执行以下方法，该方法涉及检测移动设备在第一区域中。收集当移动设备在第一区域中时由移动设备测量的移动设备压力数据。收集当移动设备在第一区域中时由一个或更多个参考压力传感器确定的参考压力数据。该方法还涉及检测移动设备在第二区域中，其中，第二区域是建筑物的楼层的至少一部分。收集当移动设备在第二区域中时由移动设备测量的移动设备压力数据。收集当移动设备在第二区域中时由一个或更多个参考压力传感器确定的参考压力数据。使用一个或更多个处理器来使用来自当检测到移动设备在第一区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第一估计海拔高度。使用一个或更多个处理器来使用来自当检测到移动设备在第二区域中时的移动设备压力数据和参考压力数据来确定移动设备的第二估计海拔高度。使用一个或更多个处理器确定移动设备的第二估计海拔高度与移动设备的第一估计海拔高度之间的估计海拔高度差。确定与第一区域相关联的第一地形海拔高度。确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度。使用一个或更多个处理器确定与第二区域相关联的第二地形海拔高度和与第一区域相关联的第一地形海拔高度之间的地形海拔高度差。使用一个或更多个处理器来使用估计海拔高度差和地形海拔高度差来确定移动设备在第二区域中时所位于的建筑物中的楼层高度，其中，该楼层高度基于估计海拔高度差与地形海拔高度差之间的差。
附图说明
[0014]
图1描绘了根据一些实施方式的用于使用楼层高度估计来校准移动设备的系统和方法可以在其中操作的操作环境。
[0015]
图2描绘了根据一些实施方式的用于估计建筑物中的楼层高度的处理，该处理可以用于校准来自移动设备的压力测量结果。
[0016]
图3示出了根据一些实施方式的用于估计建筑物中的楼层高度的处理的一个示例，该处理可以用于校准来自移动设备的压力测量结果。
[0017]
图4示出了根据一些实施方式的用于估计建筑物中的楼层高度的处理的另一示例，该处理可以用于校准来自移动设备的压力测量结果。
[0018]
图5示出了根据一些实施方式的发射器、移动设备和服务器的部件。
具体实施方式
[0019]
本文公开了估计建筑物(例如高层或其他类型的建筑物)的楼层高度的新方法以用于校准移动设备的压力传感器，其中这样的方法可以在短时间或长时间范围内估计楼层高度。首先注意图1中示出的操作环境100，用于估计建筑物中的楼层高度的系统和方法(例如，用于校准移动设备的压力传感器)可以在该操作环境中操作。如图1所示，环境100包括地面发射器110、至少一个移动设备120和服务器130的网络。发射器110和移动设备120中的每一个可以位于各种自然或人造结构(例如建筑物)190内部或外部的不同的高度海拔或深度处。定位信号113和153分别从发射器110和卫星150发射，并且随后由移动设备120使用已知的传输技术接收。例如，发射器110可以使用如本领域已知或本文以其他方式公开的一个或更多个公共复用参数来发射信号113，所述一个或更多个公共复用参数利用时隙、伪随机序列、频率偏移或其他方法。移动设备120可以采用不同的形式，包括移动电话或其他无线通信设备、便携式计算机、导航设备、跟踪设备、接收器或可以接收信号113和/或153的另外合适的设备。发射器110、移动设备120和服务器130中的可能部件的示例在图5中示出。具体地，每个发射器110和移动设备120可以包括用于生成大气条件(例如压力和温度)的测量结果的大气传感器(例如压力和温度传感器)，所述大气条件的测量结果用于估计移动设备120的未知海拔高度。移动设备120的压力传感器会随时间漂移，这需要校准。下面讨论用于校准压力传感器的压力测量结果的方法。一种方法涉及估计移动设备120所在或所位于的建筑物190中的楼层高度，然后使用这些高度来校准移动设备120的压力传感器。这种方法在下面参照图2进行讨论。用于确定楼层高度的处理不需要总是结合校准移动设备120的压力传感器来执行。在一个实施方式中，执行用于确定楼层高度的处理仅用于确定楼层的高度。在另一实施方式中，执行用于确定楼层高度的处理以确定移动设备120在地面地形以上的高度，或者以(例如通过将该高度与地面地形的海拔高度相加)确定移动设备120的海拔高度。
[0020]
估计建筑物中的楼层高度(例如，以用于校准移动设备的压力传感器)
[0021]
适用于移动设备校准的条件的示例在于2019年3月6日提交的题为“systems and methods for determining when to calibrate a pressure sensor of a mobile device”的美国专利申请第16/364,695号中进行了描述。本文描述的方法将用于收集数据的条件扩展至移动设备在室内以及在地面地形以上或以下的时间。因此，本文描述的方法生成更多用于估计楼层高度的数据，生成更多用于校准移动设备的压力传感器的数据，并且克服由于天气条件随时间超过压力变化的阈值量而导致的压力变化所施加的有限持续时间的问题。
[0022]
本文描述的方法使用来自移动设备的压力传感器的压力数据和来自压力传感器的参考网络(例如气象站)的压力数据以及用户情境和传感器漂移时间段的知识来估计楼
层高度。在一些实施方式中，楼层高度的估计将室内数据(例如压力数据)转换为地形级数据，从而产生更多数据点用于校准。本文描述的方法可以利用用户情境的时间历史和参考压力网络来估计楼层高度。参考压力网络的使用使得能够使用在几天或更短时间内收集的移动设备数据来确定楼层高度。移动设备数据收集的持续时间可以由气压传感器漂移周期(例如，数天、数周或数月)控制。
[0023]
用于估计楼层高度和/或用于校准的优选移动设备数据包括由移动设备的压力传感器在外部地面地形以上(例如，在用户的口袋中、在座位上或在汽车的控制台上)收集的压力数据。本文所述的方法便于使用在非地平面楼层的外部以及内部(例如，从高层建筑内或具有地下楼层的建筑物内)收集的数据来校准移动设备的压力传感器。可以做出三个假设中的任何一个或所有假设以用于执行本文描述的不同方法。首先，建筑暖通空调(hvac)和烟囱对移动设备压力测量结果的影响很小。第二，移动设备压力传感器漂移在几天(例如，2天、3天或4天或其他时间段)内很小(通常小于10pa)。第三，移动设备用户的行为通常包括在外部地面地形上花费的时间少于在室内花费的时间。当移动设备对压力数据的收集发生在地面地形以上且相对平坦(例如，区域中的所有移动设备移动都在彼此之间的垂直距离的阈值量之内例如小于1m)的建筑物楼层内部时，本文描述的方法提供有用的结果。
[0024]
用于估计建筑物中的楼层高度的处理如图2所示，该处理可以用于校准移动设备的压力传感器。特定步骤、步骤顺序和步骤组合仅出于说明和解释的目的。其他实施方式可以实施不同的特定步骤、步骤顺序和步骤组合以实现类似的功能或结果。出于说明的目的，图3和图4各自示出了图2的处理的不同实施方式。图2的处理包括以下步骤：
[0025]
步骤210：在(i)当检测到移动设备在第一区域(例如在外部可检测的海拔高度或高度处)时的第一时间段t-n或t n，以及(ii)当检测到移动设备在第二区域(例如在地面地形以上或以下未知海拔高度或高度的楼层的建筑物中)时的第二时间段t期间，从移动设备收集移动设备压力数据(例如压力测量结果)并且从参考压力网络收集参考压力数据(例如压力测量结果或基于压力测量结果的参考海拔高度的参考压力)，其中第一时间段发生在第二时间段之前或之后；
[0026]
步骤220：当检测到移动设备在第一区域中时使用在第一时间段期间收集的数据来确定移动设备的第一估计海拔高度，当检测到移动设备在第二区域中时使用在第二时间段期间收集的数据来确定移动设备的第二估计海拔高度，并且确定移动设备的第二估计海拔高度与第一估计海拔高度之间的估计海拔高度差；
[0027]
步骤230：确定与移动设备在第一时间段期间的位置(例如第一区域的地形)和第二时间段期间的位置(例如第二区域所处的建筑物的地平面楼层的地形)相关联的地形海拔高度(或与参考海拔高度相关的高度)，并且确定与第二区域相关联的地形海拔高度和与第一区域相关联的地形海拔高度之间的地形海拔高度差；
[0028]
步骤240：基于(i)估计海拔高度差与(ii)地形海拔高度差之间的差确定移动设备在第二区域中时所位于的地面以上或地面以下的楼层高度；
[0029]
步骤250：使用所确定的楼层高度来确定在移动设备在第二区域中时所位于的楼层上的移动设备的估计海拔高度(或相对于参考海拔高度的高度)与移动设备的真实海拔高度(或相对于参考海拔高度的高度)之间的差；以及
[0030]
步骤260：使用所确定的海拔高度差(或高度差)来确定移动设备压力传感器校准
值。
[0031]
下面讨论上述每个步骤。在一些实施方式中，诸如当期望楼层高度不使用所确定的高度用于校准时，仅执行步骤210至步骤240。作为示例，用于执行(例如执行或被配置、适配或可操作以执行)图2的处理的不同步骤的一个或更多个部件包括：用于收集压力数据的移动设备(例如移动设备120)的压力传感器、用于接收由参考压力传感器收集的参考压力数据或用于接收与根据由参考压力传感器收集的参考压力数据确定的参考海拔高度相关联的参考压力的接口(步骤210)；用于估计高度并且可选地确定要在估计海拔高度中使用的参考压力的处理器(步骤220)；用于检索地形高度或海拔高度的通信接口，以及当被用于识别地形时用于估计位置的处理器(步骤230)；用于确定楼层高度的处理器(步骤240)；用于确定移动设备在楼层上的估计海拔高度与移动设备的真实海拔高度之间的差的处理器(步骤250)；以及用于确定移动设备压力传感器校准值的处理器(步骤260)。处理器可以在移动设备120和/或另一位置(例如服务器)处。
[0032]
第一时间段(t-n或t n)是指在其期间由移动设备的压力传感器在第一区域中(例如在建筑物外部并且通常保持或位于地面上方1米至2米)时收集压力数据的时间段，并且第二时间段(t)是指在其期间由移动设备的压力传感器在第二区域中(例如在建筑物内部的建筑物的楼层上并且通常保持或位于楼层上方1米至2米)时收集压力数据的时间段。来自参考压力传感器的参考压力数据可以在第一时间段和第二时间段之前、期间或之后确定以供如本文所述使用(例如以用于估计在第一时间段和第二时间段期间移动设备的相应海拔高度)。当在参考压力数据的确定与相应时间段之间的时间量内移动设备和/或参考传感器附近的压力变化不超过压力阈值量(例如10pa)的情况下，允许相应的时间段之前或之后的确定。来自t-n或t n的n值可以是任意数量的时间单位(例如，秒、分钟、小时和/或天)，并且与用户从第一区域转换至第二区域或从第二区域转换至第一区域所需的时间量(例如少于一小时)相关，但是该时间量可以更长(例如，超过两小时，或超过一天)。术语n在本文中主要用于指定相关的时间段(即，时间段之前/之后)。时间t、t-n和t n是在其期间认为移动设备在特定区域内的时间，该时间可以通过检测不同的情境来确定(例如，在检测到从乘坐交通工具到行走的转换之后的外部，在检测到与电梯相关的垂直运动之后的建筑物楼层，在由移动设备的估计2d或3d位置标识的外部或内部区域中，在与活动相关联的一天中的某些小时具有受限的移动例如在用户在工作或家，在任何地方并且检测从无运动至行走或步行的转变以及从行走或步行至无运动的转变，或本领域已知的其他情境)。
[0033]
在步骤210期间，针对当检测到移动设备在第一时间段处于第一区域中时以及针对当检测到移动设备在第二时间段处于第二区域中时，从移动设备的压力传感器以及从一个或更多个参考传感器收集压力数据。压力数据包括来自移动设备的移动设备压力数据(例如压力测量结果)和来自一个或更多个参考传感器的参考压力数据(例如，一个或更多个压力测量结果，或基于一个或更多个压力测量结果的针对参考海拔高度的一个或更多个参考压力)。针对当检测到移动设备处于一个区域中时的参考压力数据可以包括或基于来自参考压力传感器的压力测量结果，该压力测量结果是在检测到移动设备处于该区域中之前、期间或之后测量的(例如，在检测之前或之后的例如少于一小时或15分钟的容许时间量内，或在检测之前或之后的移动设备和/或参考压力传感器周围环境内的压力的变化保持在压力阈值量例如10pa内的时间量内)。出于说明的目的，假设移动设备用户通勤上班、停
放他或她的汽车或离开公共交通工具，并且从停车场或公共交通工具站点行走至建筑物内部的办公地点。行走至办公室可能发生在平坦或倾斜的地形上。在此期间，检测到交通工具到静止(“ts”)的用户情境随后检测到静止到步行(“sf”)或静止到行走(“sw”)的情境在时间t-n在外部平坦或倾斜的地形处出现，这表明移动设备在外部第一区域中。在办公室处，在稍后的时间t，其中t》t-n，移动设备在建筑物的楼层(例如高层建筑的上层)上，其中不同用户情境的检测可以包括由用户办公桌与办公室其他部分之间的行走活动引起的一个或更多个静止到步行(sf)或静止到行走(sw)的转换。可以在检测到与移动设备的电梯运输相关联的垂直移动(“v”)情境之后检测到这些情境。在几天的过程中，可以积累若干组压力数据，其中每组数据由在外部地形上的若干ts和sf/sw情境对和在室内的若干个sf/sw情境转换(可选地在v情境之后)组成。注意在某些实现方式中，人们可以出于校准目的使用在外部地形上收集的数据(例如仅使用ts/sf情境对)。然而，有限数量的数据点会产生较不稳定的校准值。通过包括来自室内的压力数据来提高校准的稳定性，这解决了由于用户在几天内与用户的内部活动相比没有或相对较少的外部活动(例如，用户在几天内大部分时间都呆在室内)而可能出现的用于校准的室外压力数据的缺乏。图3描绘了示出在不同时间段(例如时间t-n和t)的用户/移动设备位置的示意图。移动设备120在时间t-n位于外部地形上的第一区域处并且在时间t位于建筑物190的楼层上的第二区域处。移动设备120的估计海拔高度和与移动设备120的不同位置相关联的地形高度之间的不同关系被示为六个示例场景302a至302f，这些示例场景将结合下面讨论的步骤220、230和240来进一步理解。
[0034]
在步骤220期间，将在当移动设备120处于第一区域中时的第一时间段(例如t-n)期间和在当移动设备处于第二区域中时的第二时间段(例如t)期间收集的移动设备压力数据与参考压力数据进行组合，以例如使用等式1来分别估计当移动设备120在第一时间段期间处于第一区域中时和在第二时间段期间处于第二区域中时的第一海拔高度和第二海拔高度，其中针对第一时间段收集的数据被用于估计针对第一区域的海拔高度，并且针对第二时间段收集的数据被用于估计针对第二区域的海拔高度。如前所述，参考压力数据可以是一个或更多个参考压力，可以将其组合(例如求平均)以确定用于等式1的单个参考压力。移动装置120在第二区域中时的第二估计海拔高度与移动装置120在第一区域中时的第一估计海拔高度之间的估计海拔高度差(zp)被确定为：
[0035]
zp＝pz(t)-pz(t-n)
ꢀꢀ
(等式3)，
[0036]
其中pz(t-n)是当在第一区域(例如外部)中时移动海拔高度的第一估计海拔高度，并且pz(t)是当在第二区域(例如在内部在建筑物190的楼层上)中时移动海拔高度的第二估计海拔高度。在替选实施方式中，zp是估计海拔高度差的绝对值。
[0037]
在步骤230期间，与第二区域和第一区域相关联的地形海拔高度之间的地形海拔高度差(或相对于参考海拔高度的高度)使用以下等式进行确定：
[0038]
zt＝tz(t)-tz(t-n)
ꢀꢀ
(等式4)，
[0039]
其中tz(t-n)为第一区域中的地形的第一地形海拔高度，并且tz(t)为第二区域所在的建筑物的地平面楼层的第二地形海拔高度。在前面段落中描述的替选实施方式中，zt是地形海拔高度差的绝对值。作为示例，可以使用移动设备针对第一时间段(例如t-n)和第二时间段(例如t)的估计纬度和经度来从地形数据库中查找地形海拔高度(或高度)。当使用已知的检测手段检测到移动设备120进入建筑物时，可以替选地查找建筑物的地形海拔
高度(或高度)。如果查找相对于参考海拔高度的高度，则地形海拔高度是该高度与参考海拔高度的组合(例如两个数字的总和)。
[0040]
在步骤240期间，确定移动设备120在第二时间段(例如t)期间处于第二区域中时所处的楼层高度(fh)。存在可以通过其确定楼层高度的不同的方法。在用于确定楼层高度的第一方法中，来自步骤220的估计海拔高度差(zp)与来自步骤230的地形海拔高度差(zt)之间的差被用于确定移动设备120在第二时间段(例如t)期间处于第二区域中时所处的楼层高度(fh)：
[0041]
fh＝zp-zt
ꢀꢀ
(等式5)，
[0042]
在前面段落中描述的替选实施方式中，楼层高度是来自步骤220的估计海拔高度差(zp)与来自步骤230的地形海拔高度差(zt)之间的差的绝对值。在使用已知方法来确定或假设当移动设备120的第二估计海拔高度被确定时移动设备所在的楼层上方的高度的情况下，可以从来自步骤220的估计海拔高度差(zp)与来自步骤230的地形海拔高度差(zt)之间的差中减去该楼层上方的高度以得出fh。因此，fh基于来自步骤220的估计海拔高度差(zp)与来自步骤230的地形海拔高度差(zt)之间的差，因为它可以是差或由另一值调整的差(例如移动设备位于的楼层上方的高度)。注意，在不同的实施方式中，第二区域可以在建筑物的地平面地形上方或下方。当来自气象站网络的数据可用并且允许压力测量结果之间的由于天气变化而导致的压力变化时，可以有利地使用第一方法。在第二方法中，楼层高度(fh)是根据存储(例如存储与检测移动设备或被移动设备检测的接入点相关联的楼层高度的建筑物数据库)来确定的，这有利地不受天气对压力的影响。在第三方法中，通过将压力差转换为高度测量结果，根据地面与建筑物的楼层之间的压力差来确定楼层高度(fh)，这可以在天气稳定且压力随时间变化小(例如小于10pa每预定数量的时间单位例如几分钟或两个压力测量结果之间的时间量)的时间期间和/或在短的气象站网络中断期间有利地使用。随着时间的推移，当在不同天气条件下建筑物不同楼层的电话数据可用时，第一方法提供了一种以可扩展方式确定建筑物楼层高度的可靠方法。相比之下，第二方法需要访问仪器(例如接入点)来检测建筑物特定楼层(例如每个楼层)上的存在，并且需要使用楼层信息填充和维护数据库。另一方面，第三方法适用于短时间段内，并且从而限制了用于校准的数据可用性。
[0043]
在步骤250期间，将楼层高度(fh)用于确定移动设备的估计海拔高度(或高度)与移动设备在第二时间段(例如t)期间所处的在楼层上的海拔高度(或高度)之间的海拔高度差(dz)：
[0044]
dz＝pz(t)-(tz(t) fh)
ꢀꢀ
(等式6)，
[0045]
其中tz(t)是移动设备在第二时间段(例如t)期间处于第二区域中(例如在楼层上)时所处的建筑物的地形海拔高度，并且pz(t)是在第二时间段(例如t)期间处于第二区域中(例如在楼层上)的移动海拔高度的估计海拔高度。如果查找相对于参考海拔高度的高度，则tz(t)是该高度与参考海拔高度的组合(例如两个数字的总和)。
[0046]
在步骤260期间，使用高度差(dz)和其他信息来确定表示真实压力与测量压力之间的差的移动设备压力传感器校准值(dp)。作为示例，以下流体静力学方程可以用于确定移动设备压力传感器校准值(dp)：
[0047]
dp＝-[p/(r
×
tv)]
×g×
dz
ꢀꢀ
(等式7)，
[0048]
其中p是当移动设备120在某些时间段(例如t或其他时间段)期间处于第二区域中时来自移动设备120的压力传感器的压力测量结果或压力测量结果的组合(例如平均值)，dz是由等式6给出的高度差，g是由于重力引起的加速度的值，r是干燥空气气体常数的值(287j/kg k)，并且tv是诸如由t(1 0.608
×
q)限定的湿润空气的虚拟温度的温度值，其中t是空气温度并且q是混合比(以kg/kg表示的蒸汽含量的量度)。流体静力学方程表示重力与垂直压力梯度力之间的平衡。该平衡通常表示为：
[0049]
dp＝-q
×g×
dz
ꢀꢀ
(等式8)，
[0050]
其中q与空气的密度有关，dz与空气层的厚度有关，并且dp与空气的压力厚度有关。理想气体定律的一种形式如下所示：
[0051]
p＝q
×r×
tv
ꢀꢀ
(等式9)，
[0052]
可以将其重新整理如下：
[0053]
q＝p/(r
×
tv)
ꢀꢀ
(等式10)，
[0054]
以获得等式7。
[0055]
在第一组实施方式中，第一时间段(t-n或t n)和第二时间段(t)是移动设备在其期间收集压力数据以用于确定建筑物中的楼层高度的单个时间段。作为示例，来自第一组实施方式的实施方式可以在第一天当移动设备在第一时间段期间处于第一区域中时以及当移动设备在第二时间段期间处于第二区域中时收集压力数据，然后使用该数据来如本文所述地确定建筑物中的楼层高度(例如，使用该数据来估计当移动设备在第一区域中和当移动设备在第二区域中时移动设备位置的相应海拔高度，并且执行其他步骤)。在单个时间段期间收集的数据可以是用于估计海拔高度的单个数据点(例如来自移动设备的单个压力测量结果)，或者多个数据点，所述多个数据点在被用于估计海拔高度之前被数学地组合(例如平均)或被用于估计海拔高度，所述海拔高度被数学地组合(例如平均)成单个估计海拔高度。
[0056]
在第二组实施方式中，第一时间段和第二时间段是指在其期间移动设备收集压力数据以用于确定建筑物中的楼层高度的第一组和第二组单个时间段。作为示例，来自第二组实施方式的实施方式可以在不同日期当移动设备120在第一区域中时收集压力数据，并且在那些天当移动设备120在第二区域中时收集压力数据，然后使用该数据来如本文所述地确定建筑物190中的楼层高度(例如，估计当移动设备120在不同日期处于第一区域中时移动设备位置的不同海拔高度，并且将估计海拔高度数学地组合以确定与第一区域相关联的最终海拔高度，并且估计当移动设备120在不同日期处于第二区域中时移动设备位置的不同海拔高度，并且将估计海拔高度数学地组合以确定与第二区域相关联的最终海拔高度，其中数学组合可以是平均或其他形式的组合)。作为示例，图4描绘了示出当移动设备被检测到在第一区域中和被检测到在第二区域中时用于收集和使用压力数据的不同日期的示意图。在其期间检测到移动设备在第一区域中的时间可以每天不同，并且可以包括在检测到移动设备在第二区域中之前和之后的时间。在其期间检测到移动设备处于第二区域中的时间也可以每天不同。如图4所示，相关步骤可以包括：将移动设备在第一区域中时的第1至第n估计海拔高度组合(例如平均)以确定在第一区域处的估计海拔高度值；将移动设备在第二区域中时的第1至第n估计海拔高度组合(例如平均)以确定在第二区域处的估计海拔高度值，并且将估计海拔高度差(zp)确定为在第二区域处的估计海拔高度值与在第一区
域处的估计海拔高度值之间的差。
[0057]
技术效益
[0058]
移动设备通常用于估计其用户在不同环境中的位置。估计位置的示例包括基于(i)来自参考压力传感器网络的参考压力和(ii)来自移动设备的压力传感器的压力测量结果的移动设备的估计海拔高度。不幸的是，移动设备的压力传感器的功能的限制会影响估计海拔高度的准确性，这会影响估计海拔高度的不同用途(例如，应急响应、导航等)。压力传感器的这样的功能限制包括必须被校准的随时间的传感器漂移。非常期望移动设备中的压力传感器的功能改进以支持更好的(例如，更可靠、更准确和/或更可用的)海拔高度估计，并且本文描述的处理包括非常规、具体和特定的解决方案，这些解决方案专门设计用于实现移动设备中的压力传感器的功能改进，这允许更好的海拔高度估计。
[0059]
与先前的方法相比，本文描述的处理的性能提供了移动设备的估计海拔高度的改进使用以用于确定楼层高度，这对于通过将估计高度与存储的与楼层号相关联的楼层的楼层高度进行匹配来检测移动设备所在的楼层非常有用。然后，楼层号可以由紧急响应人员使用来更快地定位移动设备的用户，或者用于其他应用程序如导航。
[0060]
其他方面
[0061]
本文描述的用于估计楼层高度的方法可以用于确定办公室楼层与另一楼层之间的高度差，其中对应于办公室楼层和另一楼层的情境以与对应于办公室楼层和室外地形的情境类似的方式使用(例如，将针对其他楼层的情境用于代替用于室外地形的情境，并且其他楼层的海拔高度是已知的(例如建筑物的地面层或其他楼层)。
[0062]
通过本文中公开内容描述或以其他方式由本文中公开内容使能的任何方法(method)(也称为“处理”或“方法(approach)”)都可以通过硬件部件(例如，机器)、软件模块(例如，存储在机器可读介质中)或其组合来实现。具体而言，通过本文中公开内容描述或以其他方式由本文中公开内容使能的任何方法都可以通过本文中描述的任何具体和有形系统来实现。作为示例，机器可以包括一个或更多个计算装置、处理器、控制器、集成电路、芯片、芯片上系统、服务器、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、电子装置、专用电路、和/或本文中描述或本领域已知的其他合适装置。本文中设想了包含以下程序指令的一个或更多个非暂态机器可读介质，所述程序指令在由一个或更多个机器执行时使所述一个或更多个机器执行或实现包括本文中描述的方法中的任何方法的步骤的操作。如本文所使用的，机器可读介质包括所有形式的机器可读介质，所述机器可读介质包括但不限于一个或更多个非易失性或易失性存储介质、可移动或不可移动介质、集成电路介质、磁存储介质、光存储介质或者可以根据本技术所提交的司法管辖区的法律获得专利的任何其他存储介质——包括ram、rom和eeprom，但是不包括无法根据本技术所提交的司法管辖区的法律获得专利的机器可读媒体(例如，瞬态传播信号)。本文中公开的方法提供了被执行的规则集。本文中还设想了包括用于实现本文中描述的任何方法的一个或更多个机器以及一个或更多个非暂态机器可读介质的系统。本文中还设想了执行或实现包括本文中描述的任何方法的步骤的操作，或者被配置、可操作成或适于执行或实现包括本文中描述的任何方法的步骤的操作的一个或更多个机器。本文中描述的非现有技术的每个方法表示处理流程中的特定规则集，所述特定规则集在使用楼层高度估计校准移动设备的领域中提供了显著优势。本文中描述的方法步骤可以是顺序独立的，并且可以并行执行，或者如果可能的话，本文中
描述的方法步骤可以以不同于所描述的顺序执行。如本领域普通技术人员所理解的，本文中描述的不同方法步骤可以组合以形成任意数目的方法。本文中所公开的任何方法步骤或特征可以出于任何原因从权利要求中省略。某些已知的结构和装置未示出在附图中，以避免混淆本公开内容的概念。当两个事物彼此“耦接”时，这两个事物可以直接连接在一起，或者被一个或更多个中间事物分开。在没有线或中间事物连接两个特定事物的情况下，除非另有说明，否则在至少一个实施方式中设想这些事物的耦接。在一个事物的输出和另一事物的输入彼此耦接的情况下，即使信息通过一个或更多个中间事物，从输出发送的信息也以其输出形式或其修改版本被输入接收。除非另有说明，否则任何已知的通信路径和协议可以用于发送本文中所公开的信息(例如，数据、命令、信号、比特、符号、芯片等)。词语包括(comprise)、包括有(comprising)、包含(include)、包含有(including)等应以包容性的意义(即，不限于)而非排他性的意义(即，仅由
……
构成)来解释。除非另有说明，使用单数或复数的词语也分别包括复数或单数。除非另有说明，具体实施方式中使用的词语“或”和词语“和”涵盖了清单中的任何项目和所有项目。词语一些、任何和至少一个是指一个或更多个。术语可以或会在本文中用于指示示例而不是要求——例如，可以或会执行操作或者可以或会具有特性的事物不需要在每个实施方式中执行该操作或具有该特性，但是该事物在至少一个实施方式中执行该操作或具有该特性。除非描述了替选方法，否则可以使用已知技术(例如，请求部件经由查询或其他已知方法从源请求数据、源搜索并定位数据、源收集数据并将所述数据发送至请求部件，或者其他已知技术)来实现对来自数据源的数据的访问。移动设备可以采用不同的形式，包括移动电话或其他无线通信设备、便携式计算器、导航设备、跟踪设备、接收器或其他合适的设备。术语“手机(handset)”用于指代“移动设备”。
[0063]
图5示出了发射器510、移动设备520和服务器530的部件。通信路径的示例通过部件之间的箭头示出。
[0064]
通过图5中的示例的方式，发射器510中的每一个发射器都可以包括：用于与移动设备交换信息的移动设备接口11(例如，本领域已知的或以其他方式在本文中公开的天线部件和rf前端部件)；一个或更多个处理器12；用于提供信息和/或程序指令的存储和检索的存储器/数据源13；用于测量发射器处或发射器附近的环境条件(例如，压力、温度、湿度、其他)的大气传感器14，包括参考压力传感器；用于与服务器交换信息的服务器接口15(例如，天线、网络接口或其他)；以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。存储器/数据源13可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器，并且处理器12可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作，包括：(i)执行本文中描述或以其他方式由本领域普通技术人员理解为在发射器处可执行的方法中的部分方法或全部方法；(ii)使用选择的时间、频率、代码和/或相位生成用于发送的定位信号；(iii)处理从移动设备或其他源接收的信令；或者(iv)进行由本公开内容中描述的操作所需的其他处理。通过发射器生成和发送的信号可以携带不同的信息，所述信息一旦由移动设备或服务器确定就可以识别下面的内容：发射器；发射器的位置；发射器处或发射器附近的环境条件；以及/或者本领域已知的其他信息。大气传感器14可以与发射器集成，或者与发射器分离，或者与发射器位于同一位置，或者位于发射器的附近(例如，在距离的阈值量内)。
[0065]
通过图5示例的方式，移动设备520可以包括：用于与发射器交换信息的发射器接口21(例如本领域已知的或以其他方式在本文中公开的天线部件和rf前端部件)；一个或更
多个处理器22；用于提供信息和/或程序指令的存储和检索的存储器/数据源23；用于测量移动设备处的环境条件(例如，压力、温度、其他)的大气传感器24，包括压力传感器；用于测量其他条件的其他传感器25(例如用于测量移动和方位的惯性传感器)；用于允许用户提供输入和接收输出的用户接口26(例如，显示器、键盘、麦克风、扬声器、其他)；用于与服务器或移动设备外部的其他设备交换信息的另一接口27(例如，天线、网络接口或其他)；以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。设想gnss接口和处理单元(未示出)，所述gnss接口和处理单元可以与其他部件(例如，接口21和处理器22)或独立天线、rf前端以及专用于接收和处理gnss信令的处理器集成。存储器/数据源23可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器，并且处理器22可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作，包括：(i)执行如本文所述或以其他方式由本领域普通技术人员理解为在移动设备处可执行的本文中描述的方法中的部分方法或全部方法；(ii)基于来自移动设备和发射器的压力测量结果、来自发射器或另一源的温度测量结果以及计算所需的任何其他信息来估计移动设备的海拔高度；(iii)处理接收到的信号以确定位置信息(例如，信号的到达时间或行进时间、移动设备与发射器之间的伪距、发射器大气条件、发射器和/或位置或者其他发射器信息)；(iv)使用位置信息来确定移动设备的估计位置；(v)基于来自移动设备的惯性传感器的测量结果来确定移动；(vi)gnss信号处理；或者(vii)进行由本公开内容中描述的操作所需的其他处理。
[0066]
通过图5示例的方式，服务器530可以包括：用于与移动设备交换信息的移动设备接口31(例如，天线、网络接口或其他)；一个或更多个处理器32；用于提供信息和/或程序指令的存储和检索的存储器/数据源33；用于与发射器交换信息的发射器接口34(例如，天线、网络接口或其他)；以及本领域普通技术人员已知的任何其他部件。存储器/数据源33可以包括存储具有可执行指令的软件模块的存储器，并且处理器32可以通过执行来自模块的指令来执行不同的动作，包括：(i)执行如本文所述或以其他方式由本领域普通技术人员理解为在服务器处可执行的本文中描述的方法中的部分方法或全部方法；(ii)估计移动设备的海拔高度；(iii)计算移动设备的估计位置；或者(iv)进行由本公开内容中描述的操作所需的其他处理。如本文所述的由服务器执行的步骤也可以在远离移动设备的其他机器上执行，所述机器包括企业的计算机或任何其他合适的机器。
[0067]
本文中公开的某些方面可以涉及估计移动设备的位置——例如，位置以以下方式来表示；纬度坐标、经度坐标和/或海拔高度坐标；x坐标、y坐标和/或z坐标；角坐标；或者其他表示。可以使用用以估计移动设备的位置的各种技术，包括三边测量，所述三边测量是使用几何学用以使用由通过移动设备从不同信标(例如，地面发射器和/或卫星)接收的不同“定位”(或“测距”)信号行进的距离来估计移动设备的位置的处理。如果诸如来自信标的定位信号的发送时间和接收时间的位置信息是已知的，则这些时间之间的差与光速的乘积将提供该定位信号从该信标到移动设备所行进的距离的估计。与来自不同信标的不同定位信号相对应的不同估计距离可以与诸如那些信标的位置的位置信息一起使用来估计移动设备的位置。在共同受让的2012年3月6日发布的美国专利第8,130,141号和2012年7月19日公布的美国专利公开第2012/0182180号中描述了基于来自信标(例如，发射器和/或卫星)的定位信号以及/或者大气测量结果估计移动设备的位置(在纬度、经度和/或海拔高度方面)的定位系统和方法。注意，术语“定位系统”可以指卫星系统(例如全球导航卫星系统(gnss)
如gps、glonass、伽利略(galileo)和指南针/北斗(compass/beidou))、地面发射器系统和混合卫星/地面系统。