对交通系统的连通性建模技术领域
本公开整体涉及位置确定。
背景技术
一些移动设备具有用于确定地理位置的特征结构。例如，移动设备可包括用于从
全球定位卫星系统(例如，全球定位系统或GPS)接收信号的接收器。移动设备可使用所接收
的GPS信号来确定包括设备的纬度坐标和经度坐标的地理位置。在很多地方，GPS信号可能
不存在、很微弱或受到干扰，使得不能仅使用移动设备的GPS功能来精确地确定位置。例如，
常规移动设备在设备在地铁系统中在地下行进的列车内部时常常不能基于GPS信号来确定
位置。
发明内容
本发明描述了一种用于针对交通系统建立位置指纹数据库的方法、程序产品和系
统。该交通系统可以是包括地下列车站和路线的地铁系统，在此处使用GPS信号进行位置确
定是困难或不可能的。采样设备可测量在车站处或路线上检测到的信号，例如射频(RF)信
号。位置服务器可针对车站和路线中的每一者来构造位置指纹。如果用户设备位于相应车
站或路线处，则每个位置指纹据可表示由用户设备进行的预期信号测量。位置服务器可向
用户设备提供位置指纹，以供用户设备确定用户设备在车站内或路线上的位置。
在一些具体实施中，采样设备可测量在交通系统的列车车站处或交通系统的路线
上检测到的RF信号。采样设备或接收测量的位置服务器可使用来自耦接到采样设备并且与
RF接收器不同的传感器的一个或多个读数来过滤RF信号测量。读数可以是与RF信号测量同
时获取的。这些读数被指定为可包括运动传感器读数、气压计读数或磁力仪读数的运动提
示。使用运动提示，采样设备或位置服务可区分交通系统的车站的不同站台和车站的不同
层级，或过滤掉可能已不准确(例如，如由来自进站或出站列车的干扰导致的)的RF信号测
量。可在位置指纹中使用所测量的传感器数据。可使用具有或没有运动数据的位置指纹来
在站台之间进行区分。
在一些具体实施中，位置服务器可确定交通系统的连通性。交通系统的连通性可
指示正在携带用户设备的用户可到达哪个车站以及用户将什么时候到达该车站的概率分
布。交通系统的连通性还可指示在给定初始位置的情况下沿交通系统的路线的用户的位置
上的概率分布。位置服务器可向用户设备提供关于交通系统的连通性的数据。使用利用位
置指纹数据确定的位置输入，用户设备可估计用户设备在交通系统内的位置。位置输入数
据可包括例如用户设备当前位于车站的哪个站台以及用户设备是否在通过车站但不停车
的特快列车上。
可实施本说明书中描述的技术以实现一个或多个优点。例如，即使在GPS信号不可
用或不精确时并且在常规的位置确定功能失败时，针对交通系统的位置指纹数据也允许用
户设备确定用户设备在交通系统内的位置。例如，位置指纹数据可允许移动设备确定移动
设备位于地下车站的哪个站台上或在移动设备在地下隧道中时的行进方向和速度。
本说明书中描述的技术可补充列车调度。例如，指定车站处的到达时间和离开时
间的列车调度可能由于意外和未调度的延迟而并非始终准确。不论预定义列车调度的精确
度和适用性如何，所描述的技术均可测量用户设备到达车站的时间和用户设备行进的速
度，并提供用户何时可能到达目的地的更现实的预测。用户设备可在GPS信号不可用时进行
预测。
移动设备可根据需要获得位置指纹数据。例如，移动设备可获得针对特定交通系
统(例如给定城市的地铁系统)或特定交通线路(例如用户每天上班所乘的线路)的位置指
纹数据。位置服务器不需要提供附加交通系统或交通线路的位置指纹数据。因此，可使用于
位置确定的内存占用、网络带宽使用和处理器负载最小化。
在附图和以下说明书中阐述了主题的一个或多个具体实施的细节。根据说明书、
附图及权利要求，该主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了在用户设备基于位置指纹数据而提供交通建议的使用情形中的示例性
用户界面。
图2示出了用于针对交通系统而生成位置指纹数据的示例性勘测技术。
图3A示出了用于针对交通系统的车站中的站台而生成位置指纹数据的示例性勘
测技术。
图3B是示出了勘测车站的站台的示例性过程的流程图。
图4示出了交通系统的车站的示例性信号波形。
图5A示出了从信号波形确定位置指纹数据的示例性技术。
图5B是用于确定用户设备是否进入特定车站或站台的示例性亲和度可能性图。
图6示出了来自示例性沿线行进勘测的信号测量数据。
图7A、图7B和图7C示出了确定交通系统车站之间的连通性的示例性技术。
图8示出了连通性的几何形状表示。
图9示出了使用运动提示来将信号测量从时间维度映射到空间维度的示例性技
术。
图10示出了交通系统的信任状态的示例性表示。
图11是示例性位置服务器的框图。
图12是使用位置指纹数据的示例性用户设备的框图。
图13是生成位置指纹数据的示例性过程的流程图。
图14是确定交通系统连通性的示例性过程的流程图。
图15A是使用站内勘测中的运动提示来改善位置指纹数据的示例性过程的流程
图。
图15B是使用运动提示和沿线行进勘测来改善位置指纹数据的示例性过程的流程
图。
图16是用于实现图1至图15的特征和操作的示例性系统架构的框图。
图17是示出了实现参照图1至图15所述的特征和操作的移动设备的示例性设备架
构的框图。
图18是针对图1至图15的移动设备的示例性网络操作环境的框图。
各附图中的类似参考符号表示类似的元件。
具体实施方式
使用情形
图1示出了在用户设备基于位置指纹数据来提供交通建议的使用情形中的示例性
用户界面。移动设备102是被编程为从位置服务器接收位置指纹数据的用户设备。位置指纹
数据可包括与交通系统相关联的一组特征结构。每个特征结构可包括移动设备102的传感
器的多组预期读数，每个特征结构对应于交通系统的一部分。交通系统可以是具有轨道和
车站的地铁系统。轨道和车站可在地下，其中GPS信号对于位置确定是不可用的或不精确
的。
移动设备102可能已被编程为提供用于使用公共交通系统而从起始位置到达目的
地的路线建议。所建议路线的一部分可能是地铁系统。在给定时间，移动设备102可能是正
在地下移动的列车。移动设备102可使用预先加载到移动设备102上的位置指纹数据来确定
移动设备102在交通系统中的位置。
例如，移动设备102可能在给定的时间通过车站1。在通过车站1时，移动设备102的
无线接收器可检测一个或多个无线接入点(AP)的RF信号。移动设备102可确定针对每个检
测到的信号的接收信号强度指示(RSSI)和每个AP的标识符。移动设备102可将AP的标识符、
RSSI或两者匹配到位置指纹数据并识别其位置指纹数据匹配AP的标识符或RSSI的车站。例
如，位置指纹数据可包括车站“车站1”，该“车站1”与识别可在“车站1”处检测的AP的媒体访
问控制(MAC)地址X相关联。移动设备102可检测包括MAC地址X的RF信号。通过使位置指纹数
据中的MAC地址与所检测的RF信号匹配，移动设备102可确定移动设备102通过了车站“车站
1”。
然后，在列车通过车站1后，移动设备102可确定移动设备102在交通系统中的估计
位置。基于预先存储在移动设备102上的用于指定哪个车站连接到交通系统中的哪个其他
车站的交通连通性数据，移动设备102可确定移动设备102将在Y分钟后到达车站2。作为响
应，移动设备102可执行以下任务。
移动设备102可向用户显示用户界面104。用户界面104可包括提示106。提示106可
包括指示供携带移动设备102的用户乘坐下趟一列车的建议108。提示106可包括指示用户
要采取的推荐下一动作的文本消息。例如，该文本消息可包括使用户到下一车站的特定站
台乘坐下一趟列车的建议。
用户界面104可包括交通地图110。交通地图110可包括地理地图上的交通系统表
示的覆盖图。该表示可包括例如交通系统的车站、车站名称和交通系统的路线。地理地图可
包括例如物理地位于交通系统上方的街道、大楼、湖泊和河流。
移动设备102可显示交通地图110中的位置标记112。位置标记112可指示移动设备
102在交通系统中的估计位置。位置标记可包括指示估计位置的点以及指示估计位置的误
差容限的该点周围的区域。即使在GPS信号不可用时，在确定(1)移动设备102离开车站1，
(2)运动传感器指示移动设备102正在移动，以及(3)气压计读数指示移动设备102在地下
时，移动设备102也可沿交通系统的路线而移动位置标记112。
下面描述用于确定由移动设备102使用的位置指纹数据、用于细分位置指纹数据、
以及用于确定交通系统的连通性的各种具体实施。
勘测交通系统
图2示出了用于针对交通系统来生成位置指纹数据的示例性勘测技术。采样设备
202可以是被编程以记录站内勘测和沿线行进勘测中的信号测量的移动设备例如智能电
话。站内勘测可包括在交通系统的车站处执行的勘测。沿线行进勘测可包括在车站之间行
进的列车中执行的勘测。
采样设备202可存储要勘测的交通系统的列表、要勘测的每个交通系统中的车站
列表，以及要勘测的每个系统的车站间路线的列表。采样设备202可由勘测者携带。在勘测
者到达交通系统路线上的交通系统的车站时，勘测者可从列表选择交通系统的标识符和路
线的标识符以开始进行勘测。
在第一次站内勘测中，采样设备202可检测交通系统的车站1中的信号。信号可以
是来自信号源206和208的RF信号。信号源206和208可位于或不位于车站1内。可将采样设备
202到车站1的不同区段，例如站台A(即北向列车的站台)，站台B(即南向列车的站台)，以及
人行横道(即连接站台A和站台B的天桥或地道)。采样设备202可记录信号源206和208的RF
信号的测量例如RSSI、以及相应的标识符例如MAC地址。采样设备202可使测量与进行测量
的位置的标识符相关联。标识符可包括站台或人行横道的勘测者提供的标识符、车站的标
识符、和交通系统的标识符。
采样设备202可由勘测者携带到离开车站1的列车。采样设备202可在列车上向车
站2行进的同时执行沿线行进勘测。在沿线行进勘测中，采样设备202测量采样设备202沿交
通系统的路线行进的同时检测到的信号，或者沿路线没有信号。下面参考图6来对沿线行进
勘测的附加细节进行描述。
在到达车站2时，采样设备202可通过测量来自信号源210(可位于车站2的内部或
外部)的RF信号来进行第二次站内勘测。采样设备202可通过有线或无线通信网络来向位置
服务器214提交测量数据212。测量数据212可包括与测量相关联的交通系统、车站和站台的
标识符。在一些具体实施中，位置服务器214和采样设备202可以是同一设备。在一些具体实
施中，采样设备202可执行位置服务器214的操作的至少一部分。
位置服务器214可包括被编程以通过对测量数据212进行统计分析而从测量数据
212生成位置指纹数据216的一个或多个计算机处理器。位置服务器214可向移动设备提供
位置指纹数据216以例如用于下载。用户设备例如移动设备102可确定用户设备在交通系统
中的位置，例如用户设备位于站台A、B、C或D中的哪个站台上、用户设备在哪条轨道上行进、
以及用户设备驶向车站1或车站2中的哪个车站。
图3A示出了用于针对交通系统车站中的站台来生成位置指纹数据的示例性勘测
技术。可将该技术用于站内勘测中。
采样设备202可由勘测者携带到站台302。采样设备202可从勘测者接收输入。输入
可包括站台302的标识符例如“站台A”。站台302可以是包括多个车站和多条轨道例如轨道
304的交通系统的车站的一部分。站台302和轨道304可在地下。
由勘测者携带着，采样设备202可按照随机模式或遵循预先指定的模式，例如遵循
路径306，在站台302上移动。在移动的同时，采样设备202可记录采样设备202检测的信号，
例如来自信号源206的RF信号的测量。此外，在一些具体实施中，采样设备202可记录来自RF
接收器之外的传感器的读数。例如，采样设备202可记录声级、空气压力水平或磁场。采样设
备202可将测量与标识符相关联。声级、气压水平和磁场干扰的逐渐增大可表示列车正在接
近站台302所在的车站。同样，那些读数逐渐减小可表示列车正在离开该车站。采样设备202
可将该读数与信号测量相关联。采样设备202可向位置服务器提交测量和关联的读数。
图3B是示出了勘测车站站台的示例性过程340的流程图。过程340可由采样设备
(例如，图2的采样设备202)执行。
采样设备可响应于勘测者输入，从交通系统和车站的预先指定列表的列表选择
(342)要勘测的交通系统和车站。在一些具体实施中，采样设备可选择预先指定的站台。在
一些具体实施中，采样设备可接收标识站台的勘测者输入。
在接收输入以开始勘测时，采样设备可收集(344)信号测量和传感器读数。信号测
量可包括RF信号强度读数，例如RSSI。信号测量可与一个或多个信号源的一个或多个标识
符相关联。信号源的标识符可以是信号源的MAC地址，或者可唯一地标识信号源的任何其他
标识符。在一些具体实施中，采样设备可将其他传感器读数与信号测量相关联。采样设备可
在预先指定的时间期间，例如五分钟内反复收集信号测量。采样设备可能在移动，因此采样
设备每次从处在固定位置的多个信号源进行测量时，测量的值可能与更早时间的测量不
同。
采样设备可向位置服务器提交(346)收集的信号测量、关联的信号源标识符，以及
任选的关联的其他传感器读数，以确定车站和站台的位置指纹。位置服务器然后可向用户
设备提供位置指纹，以用于确定用户设备的位置。
图4示出了车站的示例性信号波形400。信号波形400可与交通系统的车站或交通
系统车站的站台相关联。信号波形400可包括与车站或站台相关联的若干测量的一个或多
个离散或连续概率分布。例如，信号波形400可包括与车站或站台相关联的信号测量的柱状
图。在所示的示例中，信号波形包括与第一信号源AP 1相关联的柱状图402，以及与第二信
号源AP 2相关联的柱状图404。
可基于采样设备，例如图2的采样设备202，在关联车站或站台处获取的信号测量，
生成柱状图402和柱状图404中的每个柱状图。柱状图402和柱状图404中的每个柱状图均可
表示测量次数在对应信号源的RSSI上的分布。每个柱状图均可包括由信号强度定义的离散
的区间，称为箱体。例如，第一箱体可包括-100分贝-毫瓦(dBm)和-90dBm之间的RSSI的测
量，第二箱体可包括-90dBm和-80dBm之间的RSSI的测量，等等。每个箱体中的频率可以是落
到该箱体中的RSSI值的若干测量。
位置服务器，例如位置服务器214可从信号波形400为对应的车站或站台确定位置
指纹。位置指纹可包括预测用户设备要在车站或站台观测的一组预期测量。预期测量可对
应于信号源的标识符。位置服务器可使用各种统计分析通过外插或内插来从柱状图402和
404确定预期测量。在一些具体实施中，位置服务器可选择统计工具以基于柱状图402和404
中的图案进行外插或内插。例如，位置服务器可确定柱状图402表示单模分布，在各频率之
间具有单个峰408。位置服务器然后可选择适合对来自单模数据的预期测量进行外插的算
法。位置服务器可确定柱状图404表示多模分布，在各频率之间具有第一峰410和第二峰
412。位置服务器然后可选择适合对来自多模数据的预期测量进行外插的算法。
图5A示出了从信号波形确定位置指纹数据的示例性技术。位置服务器，例如位置
服务器214可从一个或多个采样设备，例如采样设备202接收测量。位置服务器可从接收的
测量确定信号波形502、504和506。信号波形502可与第一车站，车站1相关联。信号波形504
和506可分别与第二车站，车站2的第一站台和第二站台相关联。信号波形504和506可对应
于同一组信号源。信号波形502可对应于不同组的信号源。
位置服务器可从信号波形502、504和506确定位置指纹数据508。位置指纹数据508
可包括分别与信号波形502、504和506相对应的位置指纹510、512和514。位置服务器可分别
指定位置指纹510、512和514作为第一车站、第二车站的第一站台以及第二车站的第二站台
的位置指纹。位置服务器可在位置指纹数据库516中与其相应交通系统标识符、车站标识
符、站台标识符和信号源标识符相关联地存储位置指纹510、512和514。
图5B是用于确定用户设备是否进入特定车站或站台的示例性亲和度可能性图
540。位置服务器，例如图2的位置服务器214可使用亲和度可能性图540验证从采样设备接
收的数据。
位置服务器可在多个维度上表示来自同一交通系统的不同勘测的信号测量之间
的映射，每个维度表示一次勘测并包括勘测的各车站和站台。在示例性亲和度可能性图540
中，示出了两个维度。水平维度和垂直维度中的每一者均可分别表示第一次勘测和第二次
勘测。第一次勘测和第二次勘测中的每次勘测均可在具有一个站台(S1P1)的第一车站、具
有两个站台(S2P1，S2P2)和人行横道(S2X)的第二车站以及具有一个站台(S3P1)的第三车
站进行。
黑色正方形，例如正方形542表示强亲和度，其中第一次勘测和第二次勘测之间的
匹配度符合具有高阈值的阈值。阴影正方形，例如正方形544表示弱亲和度，其中第一次勘
测和第二次勘测之间的匹配度符合具有低阈值的阈值。空白空间，例如正方形546表示不匹
配。为方便起见，仅示出了满足高阈值或低阈值的匹配。未示出不匹配的正方形，正方形546
除外。在各种具体实施中，各个阈值可由亲和度可能性图中的各种色彩或各种灰色阴影的
光谱表示。
位置服务器可提供亲和度可能性图540，以在显示设备上显示。位置服务器可使用
亲和度可能性图540作为用于在车站区域内部和车站区域外部之间转换的基准。位置服务
器可使用亲和度可能性图540预测哪个车站或站台可能有强或弱的信号测量。
例如，位置服务器可确定用户设备如果位于站台S2P1或人行横道S2X上，则可能具
有匹配站台S2P1的那些的强信号测量。因此，位置服务器可设置用于匹配的高阈值，以确定
移动设备在站台S2P1上，以避免确定用户设备在站台S2P1上而移动设备在人行横道S2X上
的假阳性。类似地，位置服务器可确定用户设备如果位于站台S2P2或人行横道S2X上，则可
能具有匹配站台S2P2的那些的弱信号测量。因此，位置服务器可设置用于匹配的低阈值，以
确定用户设备在站台S2P2上，但向匹配分配更高的不确定性。用户设备在使用测量指纹确
定位置时，如果确定的位置在站台S2P1上，可显示具有更小不确定性区域的位置标记，如果
确定的位置在站台S2P2上，可显示更大的不确定性区域。
图6示出了来自示例性沿线行进勘测的信号测量数据。采样设备，例如图2的采样
设备202可被编程，以在采样设备在从第一车站向第二车站运行的列车上行进时，记录两个
车站之间的交通系统的一部分的信号测量。位置服务器，例如位置服务器214可为交通系统
的该部分确定基于时间的位置指纹。
被编程以执行沿线行进勘测的采样设备可提供用户界面，该用户界面显示用于选
择交通系统的选项以及交通系统路线的选择。用于选择交通系统的选项可包括交通标识符
的列表。在接收选择交通标识符的勘测者输入，例如名为“Acme Rapid Transit”的交通运
营商时，采样设备可提供该交通系统中路线标识符的列表加以显示。在接收选择路线标识
符，例如“市中心到Embarcadero线”的勘测者输入时，采样设备可提供沿该路线的车站列
表，以及用于选择用于车站内勘测或沿线行进勘测的车站的选项加以显示。在接收选择沿
线行进勘测的输入时，采样设备可提供显示选项，以用于选择沿线行进勘测的各个阶段。
在接收到选择第一阶段602，即在出发站台上勘测时，采样设备可在行进开始的车
站站台上进行信号测量。测量可包括来自站台上可检测到的第一信号源和第二信号源的信
号RSSI的信号测量604。测量可与标签相关联，该标签指定针对沿线行进勘测的第一阶段进
行测量。如果在满足车站内勘测时间阈值并包括足够数量样本的充分量时间中进行测量，
接收测量的采样设备或位置服务器可指定在第一阶段602进行的信号测量604作为车站内
勘测的测量以及沿线行进勘测的一部分。
在携带采样设备的勘测者登上列车之后，采样设备可从就座的选择第二阶段608
的勘测者接收输入。第二阶段608可以是勘测者进入列车、通过过道行走、定位列车上的地
方，例如空座并在该地方保持静止，例如在该座位处坐下时，沿线行进勘测的阶段。响应于
这一输入，采样设备可从列车中进行信号测量606。在这个阶段中，列车的金属面板可能阻
挡或弱化来自位于车站中的信号源的一些信号。列车可开始驶离车站，使得来自第一信号
源和第二信号源的信号的RSSI下降。接收选择第二阶段608的输入之后进行的测量可与标
签相关联，该标签指定针对沿线行进勘测的第二阶段608进行的信号测量606。
在就座时，采样设备可接收指定沿线行进勘测进入第三阶段610的输入。第三阶段
610可以是列车以恒定或各种速度沿着轨道移动到目的地车站时的沿线行进勘测的阶段。
在第三阶段610中，在携带采样设备的列车在地下隧道中行进时，采样设备可从信号源接收
或不接收任何信号。在一些交通系统中，轨道的一部分可能走到地面以上。在采样设备到达
这个部分时，采样设备可检测来自各个信号源，例如来自沿交通系统路线的公司的无线接
入点的信号。采样设备可对这些信号进行测量612并将测量与指示在沿线行进勘测的第三
阶段610进行测量612的标签相关联。在轨道的其他部分中，采样设备可能检测不到信号。采
样设备可将未检测到信号的信息记录为负信息，这可以是路线位置指纹的部分。
采样设备可接收指定沿线行进勘测进入第四阶段614的输入。勘测的第四部分614
可以是携带采样设备的列车减速以准备进入目的地车站的阶段。在第四阶段614中，采样设
备可检测来自位于目的地车站或附近的信号源的信号。采样设备可将所检测的信号的信号
测量616与指定在沿线行进勘测的第四阶段614进行测量616的标签相关联。
采样设备可接收指定沿线行进勘测进入第五阶段618的输入。勘测的第五阶段618
可以是携带采样设备的列车停留在目的地车站的阶段。列车上的车门可打开。勘测者可从
列车的座位走到车门并走出。在第五阶段618中，采样设备可检测来自位于目的地车站或附
近的信号源的信号。信号可能被列车的金属面板部分阻挡或减弱。采样设备可将所检测信
号的信号测量620与指定在沿线行进勘测的第五阶段618进行测量620的标签相关联。
在离开列车时，采样设备可接收指定沿线行进勘测进入第六阶段622的输入。勘测
的第六阶段622可以是采样设备在目的地车站进行测量的阶段。采样设备然后可将目的地
车站指定为下一次沿线行进勘测的出发车站。
在所述的实施例中，由勘测者的输入触发沿线行进勘测的每个阶段。在各种具体
实施中，可由移动设备的一个或多个传感器自动触发每个阶段。例如，采样设备可在出发车
站接收发起沿线行进勘测的输入。采样设备可开始勘测的第一阶段602。采样设备可检测与
磁场变化和声压级变化一致的气压变化。作为响应，采样设备可确定采样设备进入列车并
开始勘测的第二阶段608。
采样设备然后可检测加速度，其将采样设备推进到比人行走速度更快的速度。在
确定加速停止时，采样设备可确定列车以恒定速度行进。作为响应，采样设备可开始勘测的
第三阶段610。采样设备可检测到使列车减慢的减速度。此外，采样设备可确定加速和减速
之间过去的时间与预先存储的列车调度中指定的出发车站和目的地车站之间的行进时间
之间的差异小于阈值差异水平。作为响应，采样设备可开始勘测的第四阶段614。在从加速
度计确定已经实现完全停止时，采样设备可开始勘测的第五阶段618。然后，在确定声压水
平、气压、磁场干扰时，采样设备可确定携带采样设备开往某一车站的列车已经独立离开。
作为响应，采样设备可开始勘测的第六阶段。
采样设备可向位置服务器提交在勘测的每个阶段采集的信号测量。位置服务器可
从信号测量确定被勘测交通系统的一段的基于时间的位置指纹。
交通系统连通性的建模
图7A、图7B和图7C示出了确定交通系统车站之间连通性的示例性技术。车站之间
的连通性可表示从车站的给定站台或楼层开始，移动设备行进到另一个车站需要花费多少
时间。连通性可基于几何形状以及时间。因此，给定连通性信息，用户设备可估计交通系统
中用户设备的地理位置，即使在用户设备在地铁列车中在地下行进的时候。位置服务器例
如图2的位置服务器214可使用从采样设备例如图2的采样设备202接收的勘测数据来确定
交通系统的连通性。在一些具体实施中，采样设备可在完成交通系统的站内勘测和沿线行
进勘测时确定交通系统的连通性。
图7A示出了用于确定交通系统连通性的位置服务器的示例性输入。输入可包括车
站702、704、706、708和710的标识符列表。输入可包括哪个车站直接连接到哪个其他(一个
或多个)车站的信息。车站可被表示为有向图中的节点。车站之间的连接可被表示为节点之
间的单向或双向边缘。
图7B是位置服务器确定的交通系统的连通性的示例性图形表示。位置服务器可从
一组站内勘测和沿线行进勘测确定车站之间的时域距离。采样设备在交通系统的车站，例
如车站702中进行测量时，可记录车站中可检测到的信号源的标识符。采样设备可将标识符
与其相应的车站相关联。位置服务器可指定被指定为对应车站的信号标记的标识符。用户
设备在检测来自所标识信号源的信号时，可通过匹配所检测信号中信号源的标识符与位置
服务器提供的信号签名来确定用户设备位于哪个车站。
此外，位置服务器可将从第一车站到第二车站的时域距离关联到交通系统中从第
一车站到第二车站的一段。例如，位置服务器可确定从车站702到车站704的时域距离是十
分钟。位置服务器可将10分钟的值关联到连接表示车站702的第一节点和表示车站704的第
二节点并从第一节点指向第二节点的边缘。位置服务器可确定每个车站的停靠时间并将停
靠时间与对应的车站相关联。例如，位置服务器可确定采样设备在车站704和车站706中的
每个车站均停留两分钟。位置服务器然后可将2分钟的停靠时间关联到车站704和车站706
中的每个车站。
图7C是图7B的交通系统的连通性的第二示例性图形表示。位置服务器可从第二组
站内勘测和沿线行进勘测确定与参考图7B所述那些不同的车站之间的时域距离。例如，位
置服务器可确定从车站702到车站704的时域距离是八分钟。位置服务器可将8分钟的值关
联到连接表示车站702的第一节点和表示车站704的第二节点并从第一节点指向第二节点
的边缘。此外，位置服务器可确定采样设备在到达车站710之前不会在车站704和706停留。
作为响应，位置服务器可向两个车站704和车站706均分配停靠时间值零。基于零停靠时间
值，位置服务器可确定高速列车从车站702不经停地行进到车站710。此外，位置服务器可确
定高速列车的签名特性是车站702和704之间的行进时间短于参考图7B所述的正常值，且车
站704和706处的停靠时间为零。
位置服务器可向用户设备提供如图7B和图7C中所述的连通性数据。用户设备可使
用连通性数据估计用户设备的位置和到达目的地的时间。例如，如果用户设备确定车站702
和704之间的行进时间为十分钟，并基于车站704的位置指纹确定用户设备在车站704停留
一分钟，移动设备可确定，15分钟之后，移动设备的位置将小于车站704和车站706之间的一
半，且到达目的地车站710的估计时间将为在车站704剩余的一分钟停靠时间加上从车站
704到车站706的30分钟，加上车站706的两分钟，加上到达车站710的45分钟，总计为78分
钟。
通过比较，如果用户设备确定车站702和车站704之间的行进时间为八分钟，且用
户设备在车站704不停，用户设备可确定用户设备在高速列车上。用户设备可确定，在列车
通过车站704之后15分钟，移动设备将超过车站704和车站706之间的一半路程，且移动设备
将在25+40＝65分钟之后达到目的地车站710。
在一些具体实施中，位置服务器可从用户自愿参与勘测的多个移动设备接收众包
勘测数据。使用众包数据，位置服务器可确定交通系统的模式，例如在一天中的什么时间列
车在什么速度行进，延迟频率，高速列车的频率，以及在一天中各个时间或一周的各天停靠
时间的变化。与使用单个采样设备勘测交通系统相比，位置服务器可以增强的粒度来确定
交通系统的连通性。
图8示出了连通性的几何形状表示。在图7A-图7C中，在示意图中表示车站702、
704、706、708和710之间的连接。可在地理地图上表示车站702、704、706、708和710。
车站702、704、706、708和710中的每个车站均可与包括经度、纬度和任选的高度坐
标的地理坐标相关联。高度坐标可表示例如车站位于地下还是天桥上。连接车站的轨道
802、804、806和808可具有各种几何形状，例如由一系列经度和纬度坐标表示。位置服务器
可执行“捕捉到路线”计算，以将来自时间维度的信号映射到空间维度，包括沿轨道的地理
形状将时域距离与物理距离相关联。
在这些计算之后，用户设备可基于时域信息确定估计的地理位置。例如，在离开车
站704之后的15分钟，用户设备可基于交通系统的特性确定用户设备在车站704和车站706
之间的中途，其中车站704和车站706之间的时域距离为30分钟。使用这一信息，用户设备可
确定用户设备的估计地理位置810。用户设备可确定与位置810相关联的误差容限812。误差
容限812可被表示为沿轨道的一维容限或沿轨道的具有长轴的椭圆。
图9示出了使用运动提示将信号测量从时间维度映射到空间维度的示例性技术。
在采样设备从交通系统的第一车站902行进到第二车站904的时间期间，采样设备可检测来
自各种信号源，例如信号源906、908和910的信号。在信号源906、908和910安装于携带采样
设备的列车行进经过的地铁隧道中时，或在第一车站902和第二车站904之间的轨道段在地
面上方时，采样设备可检测这些信号源。出于例示的目的，信号源906、908和910被示为均匀
间隔。
采样设备在从第一车站902行进到第二车站904时，可检测信号图案912。信号图案
912可包括RSSI峰914、916和918。RSSI峰914、916和918中的每个RSSI峰均可分别与和信号
源906、908和910对应的唯一信号源标识符相关联。RSSI峰914、916和918可在时间维度上均
匀分布，其中RSSI峰914和916之间的时域距离与RSSI峰916和918之间的时域距离相同。此
外，采样设备的加速度计可确定沿采样设备的行进方向的加速度为零或低于可检测的阈
值。作为响应，采样设备或从采样设备接收信号测量和加速度计读数的位置服务器可确定
携带采样设备的列车以恒定速度行进，且信号源906、908和910在空间维度上均匀分布。
采样设备在从车站902行进到车站904时，可检测信号图案922。信号图案922可包
括RSSI峰924、926和928。RSSI峰924、926和928的中每个RSSI峰均可分别与和信号源906、
908和910对应的唯一信号源标识符相关联。RSSI峰924、926和928可在时间维度上均匀分
布。例如，RSSI峰924和926之间的时域距离可大于RSSI峰926和928之间的时域距离。此外，
基于来自采样设备的加速度计的读数，采样设备可确定沿采样设备的行进方向的加速度为
非零或高于指定的可检测阈值。作为响应，采样设备或从采样设备接收信号测量和加速度
计读数的位置服务器可确定携带采样设备的列车以可变速度行进。例如，基于加速度计读
数，采样设备或位置服务器可确定列车在时间T1停止，然后在时间T2再次开始移动，其中T1
和T2均在检测到RSSI峰924之后并且在RSSI峰926之前。作为响应，采样设备或位置服务器
可从时间维度中RSSI峰924和926之间的时域距离减去T1和T2之间的时间。然后，在确定
RSSI峰924和926之间的剩余时域距离等于RSSI峰926和928之间的时域距离时，采样设备或
位置服务器可确定信号源906、908和910在空间维度上均匀分布。
图10示出了交通系统的信任状态的示例性表示。交通系统的信任状态可包括移动
设备在交通系统中位置的概率分布。信任状态可在信任状态图1000中表示。在信任状态图
1000中，交通系统中的每个车站均可使用多个节点来表示。每个节点可表示站台上列车驶
入的点以及站台上列车驶出的点。例如，交通系统的车站704可由包括第一站台入站节点
1002、第一站台出站节点1004、第二站台入站节点1006和第二站台出站节点1008的节点表
示。此外，表示车站704的节点可包括车站节点1010。
给定交通系统的连通性、预测的车站间行进时间和指定移动设备在交通系统中所
处位置的初始状态，位置服务器，例如图2的位置服务器214可确定移动设备在交通系统中
的位置的概率分布。例如，信任状态图1000可指定如果在时间t例如14:00:00移动设备位于
接近车站704的第二站台的列车上，在时间t+1，t+2…t+n(例如，14:01:00，14:02:00…)，移
动设备位于交通系统中各个位置的概率是多少。
例如，移动设备可在第二站台登上出站列车，可在第二站台停留，可向第二车站的
第一站台移动，或者可向第一站台移动并在第一站台登上出站列车。在信任状态图1000中
示出了在时间t+1的示例性概率分布。分布1012表示通过向车站702行进在车站704的第二
站台的出站列车，移动设备在交通系统一个区段中各个位置的概率。分布1012可表示为映
射到该段交通系统的一组垂直条。每个垂直条的尺寸表示移动设备位于垂直条的宽度在该
段交通系统上占据的位置处的可能性。类似地，分布1014可表示移动设备位于在各个位置
从车站704处第一站台出站的列车中的概率。信任状态图1000可包括标记1016，标记1016表
示在移动设备到达车站704之后，移动设备在车站704停留的概率。
位置服务器可将信任状态图1000映射到交通系统的几何形状。位置服务器可向用
户设备提供映射的信任状态图1000。即使在用户设备在地下行进时，用户设备也可使用映
射的信任状态图1000确定用户设备的估计位置。用户设备可提供估计位置的标记以向用户
显示。
图11是示例性位置服务器214的框图。位置服务器214可包括被编程以执行各种功
能模块的任务的一个或多个计算机处理器。每个功能模块可包括硬件部件、软件部件、固件
部件或上述部件的任何组合。位置服务器214可在移动设备上实现。
位置服务器214可包括勘测接口模块1102。勘测接口模块1102是位置服务器214中
被编程以从一个或多个采样设备202接收测量数据212的部件。在一些具体实施中，勘测接
口模块1102可以众包模式而从多个采样设备202接收匿名提交的测量数据212。测量数据
212可包括由第一采样设备提交的针对第一段交通系统的信号测量以及由第二采样设备提
交的针对第二段交通系统的信号测量。勘测接口模块1102可缝合各段并为交通系统的每段
和路线生成信号波形，并向指纹结构模块1104提交信号波形。
指纹结构模块1104是位置服务器214中被编程以从勘测接口模块1102提交的信号
波形确定模式(如果有的话)并从多种统计工具选择在确定位置指纹时效率最高的算法的
部件。使用该算法，指纹结构模块1104可为交通系统的每个车站、车站的每个站台以及交通
系统中位于两个车站之间的每段生成位置指纹。指纹结构模块1104然后在位置指纹数据库
516中存储位置指纹。
除了向指纹结构模块1104提交信号波形之外，勘测接口模块1102还可向连通性确
定模块1106提交信号波形。连通性确定模块1106是位置服务器214的被编程以从地理数据
以及勘测接口模块1102接收的信号波形来确定交通系统的连通性的部件。确定交通系统的
连通性可包括确定可用于估计移动设备在交通系统中时移动设备位置的交通系统的信任
状态。
位置服务器214可包括位置数据接口模块1108。位置数据接口模块1108是位置服
务器214中被编程以从各个信息源接收位置数据1109的部件。位置数据可包括交通系统车
站的地理坐标和交通系统的路线几何形状。位置数据接口模块1108可向连通性确定模块
1106提供位置数据1109，以用于执行“捕捉到路线”操作，包括将信号波形中的测量从时间
维度映射到空间维度，以及向信任状态添加几何形状，包括由纬度和经度坐标定义的道路
点。连通性确定模块1106的输出可被存储在连通性数据库1110中。
位置服务器214可包括用户设备接口模块1112。用户设备接口模块1112是位置服
务器214中被编程以从用户设备接收请求1114的部件。该请求可包括交通系统的一个或多
个标识符。在一些具体实施中，该请求包括用户设备的地理位置。用户设备接口模块1112可
使用被存储在交通信息数据库中的数据，确定包括该地理位置的地区，例如城市中可用的
交通系统。例如，这些交通系统可包括地铁线路、公交线路、火车、轻轨或旅馆或机场巴士。
用户设备接口模块1112可使用这些交通系统的标识符来从位置指纹数据库516检索位置指
纹数据并从连通性数据库1110检索连通性数据。用户设备接口模块1112可向用户设备提供
检索的位置指纹数据和连通性数据作为请求1114的响应1116。
图12是使用位置指纹数据的示例性用户设备1202的框图。用户设备1202可包括被
编程以执行各种功能模块的任务的一个或多个计算机处理器。每个功能模块可包括硬件部
件、软件部件、固件部件或上述部件的任何组合。
用户设备1202可包括位置服务器接口模块1204。位置服务器接口模块1204是用户
设备1202中被编程以向位置服务器，例如图2的位置服务器214提交请求1114的部件。位置
服务器接口模块1204可在用户请求时或在用户设备1202上执行的应用程序做出请求时提
交请求1114。应用程序可以是地图应用或路线建议应用。
位置服务器接口模块1204可从位置服务器接收响应1116。作为响应1116，位置服
务器接口模块1204可在设备侧位置信息数据库1206中存储位置指纹数据和交通连通性数
据。设备侧位置信息数据库1206可存储特定于用户设备1202的位置指纹数据和交通连通性
数据，例如由用户设备1202的用户选择的或在用户设备1202所在当前城市中可用的交通系
统的位置指纹数据和交通连通性数据。
用户设备1202可包括地理数据接口模块1208。地理数据接口模块1208是用户设备
1202中被编程以与地图服务器接口连接以获得地理数据1209，以用于生成地理区域的虚拟
地图的部件。地理数据可包括该地理区域中交通系统车站的位置以及交通系统的路线几何
形状。地理数据接口模块1208可向位置确定模块1210提供地理数据。
位置确定模块1210是用户设备1202中被配置为使用被存储在设备侧位置信息数
据库1206中的位置指纹数据和交通连通性数据来确定用户设备1202的估计位置或预测用
户设备1202的将来位置的部件。为了确定估计位置或预测将来位置，位置确定模块1210可
从传感器接口模块1212接收传感器数据，并将传感器数据匹配到位置指纹数据和交通连通
性数据。
传感器接口模块1212是用户设备1202中被配置为从耦接到用户设备1202的一个
或多个传感器接收传感器读数1214的部件。例如，这些传感器可包括RF信号接收器、气压
计、声音传感器、运动传感器、磁力仪或光传感器。传感器接口模块1212可向位置确定模块
1210提供这些传感器的读数。
使用被存储在设备侧位置指纹数据库1206中的指纹数据和连通性数据、来自地理
数据接口模块1208的地理数据和传感器读数1214，以确定用户设备1202的估计地理位置。
示例性过程
图13是生成位置指纹数据的示例性流程1300的流程图。可由位置服务器例如图2
的位置服务器214来执行过程1300。
位置服务器可从采样设备，例如图2的采样设备202接收(1302)传感器读数。传感
器读数中的每个传感器读数可对应于在勘测期间获取的交通系统的一部分处的环境的属
性的读数。交通系统的该部分可包括交通系统的车站或交通系统路线的至少一部分。交通
系统可以是地铁系统，其中来自全球定位卫星系统的信号不可用或不精确，不能用于位置
确定。
传感器读数可包括来自耦接到采样设备的加速度计、磁力仪、气压计、陀螺仪、光
传感器、声压传感器或无线电接收器的至少一个的读数。在一些具体实施中，传感器读数是
在交通系统的该部分处可检测的信号源的无线电RF信号的强度的测量。信号源可以是蜂窝
通信网络的小区站点、无线接入点或BluetoothTM低能量(BLE)信标。每个测量均可与对应信
号源的标识符相关联。标识符可以是信号源的MAC地址。
勘测可以是在包括一个或多个站台的交通系统的车站处进行的站内勘测。传感器
读数可包括在每个站台获取的多个测量。测量可与进行信号测量的车站的标识符和站台标
识符相关联。
勘测可以是在交通系统一段轨道上行进的列车上进行的沿线行进勘测。传感器读
数中的每个传感器读数均可与标签相关联，标签指示是否携带采样设备的勘测者在列车中
并相对于列车保持静止，是否勘测者正在列车上行走，是否列车正在沿轨道移动，是否列车
正在加速或减速，以及是否列车已经停留在车站。
位置服务器可从传感器读数确定(1304)交通系统该部分的环境概况。环境概况包
括传感器读数间每个特定值在读数值上出现次数的频率分布。环境概况可由一个或多个柱
状图的离散表示来表示。每个柱状图均可对应于信号源。每个柱状图均可具有对应信号源
的实测信号强度的箱体。每个柱状图均可具有与每个信号强度处的测量的发生对应的频
率。环境概况可由连续的概率密度表示，例如最佳拟合Rayleigh分布来表示。
位置服务器可从环境概况确定(1306)交通系统该部分的位置指纹。位置指纹可包
括当移动设备位于交通系统该部分时移动设备的传感器的投射读数。确定位置指纹可包括
从环境概况中的每个柱状图或连续概率密度表示确定若干种模式，每种模式对应于从对应
信号源测量的对应信号强度处的局部最大发生次数。位置服务器可选择针对在确定该柱状
图具有一种模式时的单模式统计过滤而优化的算法，或者选择针对在确定柱状图具有多种
模式时的多模式统计过滤而优化的算法。该系统可至少部分地通过向相应柱状图应用所选
择的算法来确定位置指纹。
位置服务器可向用户设备提供(1308)位置指纹，以用于在用户设备在交通系统中
时确定用户设备的位置。位置指纹可与交通系统的运营商的标识符以及该部分路线的车站
名称或地理坐标中的至少一者相关联。向用户设备提供位置指纹可包括从用户设备接收对
交通系统的位置指纹数据的请求。该请求可包括交通系统的标识符，例如“一号线”。响应于
该请求，位置服务器可向用户设备提供位置指纹。该请求可包括用户设备的位置。作为响
应，位置服务器可向请求的用户设备提供针对请求用户设备所在城市中一些或所有交通系
统的位置指纹数据。
图14是确定交通系统连通性的示例性过程1400的流程图。可由位置服务器例如图
2的位置服务器214来执行过程1400。
位置服务器可获得(1402)交通系统中的采样设备获取的传感器读数，交通系统包
括路线、路线上的车站以及每个车站的一个或多个站台。每个传感器读数均可与时间戳和
标签相关联，标签指示该读数是在交通系统的哪个部分获取的。传感器读数可以是惯性传
感器的读数，指示采样设备的运动状态。惯性传感器可包括加速度计或陀螺仪。
传感器读数可包括在第一站台和第三站台获取的测量，每个测量均与信号源的标
识符相关联。每个标签可包括进行测量的站台的标识符和车站的标识符。每个标签可包括
指示，指示是否携带采样设备的勘测者在列车中并相对于列车保持静止，是否勘测者正在
列车上行走，是否列车正在沿轨道移动，是否列车正在加速或减速，以及是否列车已经停留
在车站。
位置服务器可使用传感器读数的时间戳和标签来确定(1404)当采样设备在交通
系统中行进时在多个时间点中的每个时间点的采样设备的估计运动状态。估计运动状态可
包括采样设备是否在线性加速或减速、加速和减速的速率、运动速度、方向变化和方向变化
速率。
位置服务器可使用运动状态来确定(1406)采样设备通过连接第一车站的第一站
台和第二车站的第三站台的定向路线，从具有第一站台和第二站台的第一车站行进到具有
第三站台和第四站台的第二车站。确定采样设备从第一车站的第一站台行进可包括，在确
定第一传感器读数的组合指示采样设备从地面上方进入第一车站地理位置的地下时，使用
第二传感器读数的组合来确定采样设备进入第一车站的第一站台。
例如，位置服务器或采样设备可在确定气压增大、光照减少和失去GPS信号时确定
移动设备进入地下车站。根据GPS信号最后知道的位置可匹配被存储在位置数据库中的第
一车站的位置。位置服务器然后可通过匹配信号模式与第一车站的各部分的位置指纹来确
定采样设备的无线电接收器检测到一个或多个接入点的RSSI的信号模式匹配与第一站台
相关联的位置指纹。
确定采样设备行进到第二车站的第三站台可包括，在确定第二传感器读数的组合
指示采样设备位于第二车站的第三站台时，使用第一传感器读数的组合来确定采样设备在
第二车站从地下进入地上。
例如，位置服务器或采样设备可基于加速度计读数确定携带采样设备的列车正在
减速。采样设备然后可检测RF信号。采样设备可匹配所检测信号的RSSI与和第一车站的后
续车站相关联的位置指纹。基于该匹配，位置服务器或采样设备可确定采样设备到达第二
车站的第三站台。气压变化或检测到GPS信号可表示采样设备离开第三车站。
位置服务器可使用运动状态来确定(1408)沿该路线从第一车站的第一站台向第
二车站的第三站台行进的用户设备的位置的基于时间的概率分布，以及移动设备停留在第
一站台或第三站台上的时间的概率分布。确定用户设备位置的基于时间的概率分布可包括
通过将时间戳与惯性传感器读数相关联将一系列测量从时间维度转换到空间维度。位置服
务器然后可基于转换的测量序列确定自从用户设备离开第一站台后的时间内用户设备位
置的基于时间的概率分布。位置服务器或用户设备可在地图上叠加用户设备位置的表示和
交通系统的表示。
位置服务器可向用户设备提供(1410)概率分布，以用于估计用户设备相对于交通
系统的位置。该请求可包括交通系统的标识符，例如一号线。响应于该请求，位置服务器可
向用户设备提供位置指纹。该请求可包括用户设备的位置。作为响应，位置服务器可向请求
的用户设备提供针对请求用户设备所在城市中一些或所有交通系统的用户设备位置指纹
数据。
图15A是使用站内勘测中的运动提示来改善位置指纹数据的示例性过程1500的流
程图。可由位置服务器例如图2的位置服务器214来执行过程1500。
位置服务器可获得(1502)交通系统车站站台的信号波形，该信号波形包括多个信
号测量，每个信号测量均是由采样设备获取的并对应于在站台上检测到的信号源。站台可
位于地铁系统中，其中来自全球定位卫星系统的信号不可用或不精确，不能用于位置确定。
信号源可以是蜂窝通信网络的小区站点、无线接入点或BLE信标。每个测量均与对应信号源
的标识符相关联。
位置服务器可从与RF接收器不同的一个或多个传感器接收(1504)运动提示。运动
提示可指示站台上采样设备的运动状态。每个运动提示均可与信号波形中的信号测量相关
联。例如，运动提示可指示采样设备通过从车站的一个楼层移动到另一楼层而进入或离开
站台。一个或多个传感器可包括磁力仪、气压计、光传感器、声级传感器、加速度计、陀螺仪
或这些传感器的任何组合。
位置服务器可使用运动提示来过滤(1506)信号波形，包括区分位于该车站的站台
或调节信号波形测量以补偿采样设备的运动状态。例如，采样设备可包括运动传感器和气
压计。位置服务器可基于运动传感器的读数(表示采样设备水平移动)和来自气压计的读数
变化(表示采样设备垂直移动)来确定采样设备从车站的第一楼层移动到第二楼层的概率。
在各种站内勘测中，第一楼层可以是地上的，第二楼层可以是地下的，或反之亦然。第一楼
层和第二楼层均可在地下。位置服务器可确定站台位于第一楼层。位置服务器可确定概率
超过阈值，指示位于第一楼层的站台不同于位于第二楼层的第二站台。
在一些具体实施中，过滤信号波形可包括去除与磁力仪读数变化和气压读数变化
相关联的第一测量，它们的组合表示列车在获取第一测量的时间进入或离开车站。过滤信
号波形可包括去除与光传感器读数变化和声级传感器读数变化相关联的第一测量，它们的
组合表示列车在获取第一测量的时间进入或离开车站。
位置服务器可提供(1508)过滤的信号波形作为输入，以用于确定站台的位置指
纹。用户设备可使用位置指纹确定用户设备在交通系统中的位置。
图15B是使用运动提示和沿线行进勘测改善位置指纹数据的示例性过程1540的流
程图。可由位置服务器例如图2的位置服务器214来执行过程1540。
位置服务器可获得(1542)交通系统路线的信号波形。信号波形可包括多个信号测
量。信号测量中的每个信号测量均可由采样设备在沿路线行进的车辆中获取。与信号源对
应的信号测量中的每个信号测量均由采样设备在车辆中检测到。车辆可以是列车。信号测
量可以是来自蜂窝通信网络的小区站点、无线接入点或BLE信标的RF信号的RSSI。每个测量
均可与信号源的标识符例如MAC地址相关联。信号波形可包括负信息，该负信息包括缺少信
号。例如，信号波形的一部分包括列车在地下隧道中并且在车站之间行进时获取的测量。在
隧道中未检测到任何RF信号。
位置服务器可从与射频(RF)接收器不同的一个或多个传感器接收(1544)运动提
示。运动提示可指示采样设备相对于车辆的运动状态。每个运动提示均可通过时间而与信
号波形中的信号测量相关联。如果信号测量为负，例如未检测到信号，可将运动提示与空信
号测量相关联。
位置服务器可使用运动提示过滤(1546)信号波形，包括去除与第一运动提示相关
联的第一测量，第一运动提示指示采样设备在获取第一测量时正在车辆上移动。
位置服务器可提供(1548)过滤的信号波形作为输入，以用于确定路线的位置指
纹。用户设备可使用位置指纹确定用户设备在交通系统中的位置。在一些具体实施中，在采
样设备位于在路线上行进接近或离开交通系统的车站或在接近和离开车站之间的车辆中
时，位置服务器可确定指示用户设备的投射的惯性传感器读数或非惯性传感器读数的传感
器读数概况。位置服务器可将针对该路线的信号指纹和传感器读数概况相关联，以生成多
传感器指纹。位置服务器可向用户设备提供多传感器指纹，以用于确定移动设备相对于交
通系统的位置。惯性传感器读数可包括来自加速度计或陀螺仪的读数。非惯性传感器读数
包括来自光传感器、声级传感器、气压计传感器或磁力仪的读数。
示例性系统架构
图16是用于实现图1至图15的特征和操作的一种示例性系统架构的框图。也可具
有其他架构，包括具有更多或更少部件的架构。在一些具体实施中，架构1600包括一个或多
个处理器1602(例如，双核处理器)、一个或多个输出设备1604(例如LCD)、一
个或多个网络接口1606、一个或多个输入设备1608(例如鼠标、键盘、触敏显示器)以及一个
或多个计算机可读介质1612(例如RAM、ROM、SDRAM、硬盘、光盘、闪存存储器等)。这些部件可
经由一个或多个通信通道1610(例如总线)来交换通信和数据，该通信通道可利用各种硬件
和软件来促进部件之间的数据和控制信号的传输。
术语“计算机可读介质”是指参与提供指令给处理器1602执行的介质，包括但不限
于非易失性介质(例如光盘或磁盘)、易失性介质(例如存储器)和传输介质。传输介质包括
但不限于同轴电缆、铜线和光纤。
计算机可读介质1612还可包括操作系统1614(例如操作系统)、网络通信
模块1616、勘测管理器1620、指纹管理器1630以及连通性管理器1640。操作系统1614可以是
多用户、多处理、多任务、多线程、实时的等等。操作系统1614执行基本任务，包括但不限于：
识别来自设备1606、1608的输入并向设备1606、1608提供输出；跟踪并管理计算机可读介质
1612(例如，存储器或存储设备)上的文件和目录；控制外围设备；以及管理一个或多个通信
信道1610上的流量。网络通信模块1616包括用于建立和维持网络连接的各种部件(例如用
于实现诸如TCP/IP、HTTP等的通信协议的软件)。
勘测管理器1620可包括计算机指令，在执行时，计算机指令使得处理器1602提供
勘测指令并映射到采样设备(例如，图2的采样设备202)并从采样设备接收勘测数据。指纹
管理器1630可包括在被执行时使得处理器1602执行上面参考图11所述的指纹构造模块
1104的操作的计算机指令。连通性管理器1640可包括在被执行时使得处理器1602执行上面
参考图11所述的连接性确定模块1106的操作的计算机指令。
架构1600可在并行处理或对等基础结构中实现或者在具有一个或多个处理器的
单个设备上实现。软件可包括多个软件部件或者可以是单个代码主体。
所描述的特征可有利地在可编程系统上执行的一个或多个计算机程序中实现，该
可编程系统包括被耦接以从数据存储系统接收数据和指令并且将数据和指令传输到数据
存储系统的至少一个可编程处理器、至少一个输入设备、以及至少一个输出设备。计算机程
序是在计算机中可直接或间接使用以执行某种活动或者产生某种结果的指令集。计算机程
序可包括编译和解释语言在内的任何形式的编程语言(例如Objective-C、Java)来编写，并
且其可以任何形式部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程、基于浏览器的web
应用、或适用于在计算环境中使用的其他单元。
例如，用于执行指令的程序的合适的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两
者，以及任何类型的计算机的多个处理器或内核中的唯一处理器或一者。一般来讲，处理器
将从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执
行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。通常，计算机还将包括一个
或多个用于存储数据文件的海量存储设备或被操作性耦接以与海量存储设备通信；此类设
备包括磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；和光盘。适用于有形体现计算机程序指
令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，以举例的方式包括半导体存储器设
备、诸如EPROM、EEPROM和闪存存储器设备；磁盘诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-
ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可由ASIC(专用集成电路)补充，或者被并入ASIC中。
为了提供与用户的交互，这些特征可在具有用于向用户显示信息的显示设备的计
算机上实现，显示设备为诸如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器或视网膜显示设
备。计算机可具有触摸表面输入设备(例如，触摸屏)或键盘以及指向设备，例如鼠标或轨迹
球(用户通过其可向计算机提供输入)。计算机可具有用于从用户接收语音命令的语音输入
设备。
这些特征可在计算机系统中实现，该计算机系统包括后端部件诸如数据服务器，
或者该计算机系统包括中间件部件诸如应用服务器或互联网服务器，或者该计算机系统包
括前端部件诸如具有图形用户界面或互联网浏览器的客户端计算机或者它们的任何组合。
系统的部件可通过任何形式的数字数据通信(诸如通信网络)或该数字数据通信的介质被
连接。通信网络的示例包括例如LAN、WAN、以及形成互联网的计算机和网络。
计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器一般是相互远离的，并且通常
通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系借助于在相应计算机上运行并且彼此具有
客户端-服务器关系的计算机程序而产生。在一些实施方案中，服务器将数据(例如HTML页
面)传输到客户端设备(例如为了向与该客户端设备交互的用户显示数据以及从与该客户
端设备交互的用户接收用户输入)。在服务器处可从客户端设备接收客户端设备处生成的
数据(例如用户交互的结果)。
一个或多个计算机的系统可被配置为凭借具有安装在系统上的在操作中使得系
统执行特定动作的软件、固件、硬件或它们的组合来执行所述动作。一个或多个计算机程序
可被配置为凭借包括当由数据处理装置执行时使得该装置执行特定动作的指令来执行所
述动作。
虽然本说明书包含许多特定的实施细节，但是这些特定的实施细节不应被理解为
是对任何发明或可能要求保护的内容的范围的限制，而应被理解为对特定于特定发明的特
定实施方案的特征的描述。在独立实施方案的语境中的本说明书中描述的某些特征也可在
单个实施方案中的组合中被实现。相反地，在单个实施方案的语境中描述的各种特征也可
单独地或者以任何合适的子组合的形式在多个实施方案中实现。此外，虽然某些特征可能
在上面被描述为以某些组合来起作用并且甚至最初也这样地来要求保护，但是要求保护的
组合的一个或多个特征在某些情况下可从该组合中去除，并且要求保护的组合可涉及子组
合或子组合的变型。
类似地，虽然操作在附图中以特定次序示出，但不应将这种情况理解为需要以所
示的特定次序或相继次序来执行此类操作，或者需要执行所有所示的操作以实现期望的结
果。在某些情况中，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方案中各个系统部件
的划分不应被理解为在所有实施方案中均要求此类划分，并且应当理解，所述程序部件和
系统可一般性地一起整合在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
因此，已经描述了主题的特定实施方案。其他实施方案也在以下权利要求书的范
围内。在某些情况下，权利要求书中所述的动作可以不同次序来执行，并且仍能实现期望的
结果。此外，附图中所示的过程未必要求所示的特定次序或者先后次序来实现期望的结果。
在某些具体实施中，多任务和并行处理可能是有利的。
示例性移动设备架构
图17是图1至图15的移动设备的示例性架构1700的框图。移动设备(例如，图2的采
样设备202或图1的移动设备102)可包括存储器接口1702、一个或多个数据处理器、图像处
理器和/或处理器1704，以及外围设备接口1706。存储器接口1702、一个或多个处理器1704
和/或外围设备接口1706可为独立部件，或者可集成到一个或多个集成电路中。处理器1704
可包括应用处理器、基带处理器和无线处理器。移动设备中的各种部件例如可由一条或多
条通信总线或信号线耦接。
可将传感器、设备和子系统耦接到外围设备接口1706以促进多个功能。例如，可将
运动传感器1710、光传感器1712以及接近传感器1714耦接到外围设备接口1706以促进移动
设备的取向、照明和接近功能。可将位置处理器1715(如GPS接收器)连接到外围设备接口
1706以提供地理定位。也可将电子磁力仪1716(如集成电路芯片)连接到外围设备接口1706
以提供可用于确定磁北方向的数据。因而，电子磁力仪1716可用作电子罗盘。运动传感器
1710可包括被配置为确定移动设备运动速度和方向变化的一个或多个加速度计。气压计
1717可包括连接到外围设备接口1706并被配置为测量围绕移动设备的大气压力的一个或
多个设备。
可利用相机子系统1720和光学传感器1722(如电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧
化物半导体(CMOS)光学传感器)来促进相机功能，诸如拍摄照片和视频剪辑。
可通过一个或多个无线通信子系统1724来促进通信功能，该无线通信子系统可包
括射频接收器与发射器和/或光学(如红外)接收器与发射器。通信子系统1724的具体设计
与具体实施可取决于移动设备打算通过其操作的通信网络。例如，移动设备可包括设计用
于通过GSM网络、GPRS网络、EDGE网络、Wi-FiTM或WiMaxTM网络以及BluetoothTM网络操作的通
信子系统1724。具体地讲，无线通信子系统1724可包括主机协议使得移动设备可被配置为
用于其他无线设备的基站。
可将音频子系统1726耦接到扬声器1728和麦克风1730以促进启用语音的功能，诸
如语音识别、语音复制、数字记录和电话功能。音频子系统1726可被配置为从用户接收语音
命令。
I/O子系统1740可包括触摸屏控制器1742和/或其他输入控制器1744。可将触摸屏
控制器1742耦接到触摸屏1746或垫片。触摸屏1746和触摸屏控制器1742可例如使用多种触
敏技术中的任一个检测接触和运动或其中断，触敏技术包括但不限于电容性、电阻性、红外
和表面声波技术，以及用于确定与触摸屏1746接触的一个或多个点的其他接近传感器阵列
或其他元件。
可将其他输入控制器1744耦接到其他输入/控制设备1748，例如一个或多个按钮、
摇臂开关、拇指滚轮、红外端口、USB端口和/或指针设备(如触笔)。该一个或多个按钮(未示
出)可包括用于扬声器1728和/或麦克风1730的音量控制的增大/减小按钮。
在一种具体实施中，按下按钮第一持续时间可解除触摸屏1746的锁定；按下按钮
比第一持续时间更长的第二持续时间可打开或关闭通往移动设备的电力。用户可对一个或
多个按钮的功能进行自定义。例如，也可使用触摸屏1746实现虚拟或软按钮和/或键盘。
在一些具体实施中，移动设备可呈现记录的音频和/或视频文件，诸如MP3、AAC和
MPEG文件。在一些具体实施中，移动设备可包括MP3播放器的功能。移动设备因此可包括与
MP3播放器兼容的针脚连接器。也可使用其他输入/输出以及控制设备。
存储器接口1702可被耦接到存储器1750。存储器1750可包括高速随机存取存储器
和/或非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、一个或多个光学存储设备，和/或闪
存存储器(如NAND、NOR)。存储器1750可存储操作系统1752，例如Darwin、RTXC、LINUX、UNIX、
OS X、WINDOWS、iOS或嵌入式操作系统(如VxWorks)。操作系统1752可包括用于处理基础系
统服务以及用于执行硬件相关任务的指令。在一些具体实施中，操作系统1752可包括内核
(例如UNIX内核)。
存储器1750还可存储通信指令1754，以方便与一个或多个附加设备、一个或多个
计算机和/或一个或多个服务器通信。存储器1750可包括图形用户界面指令1756，以方便图
形用户界面处理；传感器处理指令1758，以方便传感器相关的处理和功能；电话指令1760，
以方便电话相关的过程和功能；电子消息指令1762，以方便电子消息相关的过程和功能；网
络浏览指令1764，以方便与网络浏览相关的过程和功能；媒体处理指令1766，以方便媒体处
理相关的过程和功能；GPS/导航指令1768，以方便GPS和导航相关的过程和指令；相机指令
1770，以方便相机相关的过程和功能；磁力仪数据1772和校准指令1774，以方便磁力仪校
准。存储器1750还可存储其他软件指令(未示出)，例如安全指令、用于方便与网络视频相关
的过程和功能的网络视频指令，和/或用于方便与网上购物相关的过程和功能的网上购物
指令。在一些具体实施中，媒体处理指令1766分为音频处理指令和视频处理指令，分别用于
方便与音频处理相关的过程和功能以及与视频处理相关的过程和功能。还可将启用记录和
国际移动设备识别码(IMEI)或类似硬件标识符存储在存储器1750中。存储器1750可存储位
置指令1776，在由处理器1704执行时，使得处理器1704执行移动设备102、采样设备202或位
置服务器214的操作。
上面标识的指令和应用中的每一者均可与用于执行上述一个或多个功能的指令
集相对应。这些指令不需要作为独立的软件程序、过程或模块来实现。存储器1750可包括附
加的指令或更少的指令。此外，可在硬件和/或软件中，包括在一个或多个信号处理和/或专
用集成电路中，执行移动设备的各种功能。
示例性操作环境
图18是针对图1至图15的移动设备的示例性网络操作环境1800的框图。移动设备
1802a和1802b可(例如)在数据通信中通过一个或多个有线和/或无线网络1810通信。例如，
无线网络1812(如蜂窝网络)可通过使用网关1816与广域网(WAN)1814(诸如互联网)通信。
同样，接入设备1818(如802.11g无线接入点)可提供对广域网1814的通信接入。
在一些具体实施中，可通过无线网络1812和接入设备1818建立语音和数据通信。
例如，移动设备1802a可拨打和接收电话呼叫(如使用互联网语音协议(VoIP))，发送和接收
电子邮件消息(如使用邮局协议3(POP3))，以及通过无线网络1812、网关1816和广域网1814
检索电子文档和/或流，例如网页、照片和视频(如使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)
或用户数据报协议(UDP))。同样，在一些具体实施中，移动设备1802b可通过接入设备1818
及广域网1814来拨打和接收电话呼叫、发送和接收电子邮件消息以及检索电子文档。在一
些具体实施中，移动设备1802a或1802b可使用一条或多条电缆物理地连接至接入设备
1818，并且接入设备1818可为个人计算机。在该配置中，移动设备1802a或1802b可被称为
“受限”设备。
移动设备1802a和1802b还可通过其他方式建立通信。例如，无线移动设备1802a可
通过无线网络1812与其他无线设备，例如其他移动设备、蜂窝电话等通信。同样，移动设备
1802a和1802b可通过使用一个或多个通信子系统(诸如BluetoothTM通信设备)建立对等通
信1820，例如个人局域网。也可实施其他通信协议和拓扑结构。
移动设备1802a或1802b可(例如)通过该一个或多个有线和/或无线网络与一个或
多个服务1830和1840通信。例如，一个或多个交通系统勘测服务1830可执行交通系统的勘
测，为每个交通系统生成位置指纹数据。交通系统位置服务1840例如可向移动设备1802a或
1802b提供交通系统的地图、交通系统的连通性和交通系统的位置指纹。
移动设备1802a或1802b还可通过一个或多个有线和/或无线网络访问其他数据和
内容。例如，移动设备1802a或1802b可访问内容发布者，诸如新闻网站、简易信息聚合(RSS)
订阅、网站、博客、社交网站、开发者网络等等。通过响应于用户触摸(如Web对象)而对网络
浏览功能或应用(如浏览器)的调用，可提供此类访问。
已描述了本发明的多个具体实施。然而，应当理解，在不脱离本发明的实质和范围
的情况下可作出各种修改。