(57)【要約】      （修正有）【課題】定義されたエリア間の区別ができるような定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のための無線位置情報システムを提供する。【解決手段】定義されたエリアのそれぞれに置かれた少なくとも１つの超音波送信機があり、エリアの識別および／または送信機ＩＤ情報を有する超音波信号を送信する。複数の無線タグ１０２が備えられ、各無線タグは、無線タグで受信し受け入れられた最新のエリア識別および／または送信機ＩＤ情報を、タグメッセージで送信する。複数の位置情報受信機１１０が構造の中に導入され、タグメッセージを受信し、タグから受信したメッセージを任意で測定したパラメータと共に、共通サーバに通知する。共通サーバは、各無線タグから通知された定義エリアまたは送信機ＩＤを使用し、構造の中での各無線タグの所在位置を判別する。【選択図】図１
2010041254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定義されたエリア間の区別ができるような前記定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のための無線位置情報システムであって、
少なくとも１つのエリアの識別情報または送信機ＩＤを含むデータを有する超音波信号を送信するために、前記定義されたエリアのそれぞれに置かれた少なくとも１つの超音波送信機と、
各無線タグが、前記無線タグで受信し受け入れられた最新のエリア識別情報または送信機ＩＤの少なくとも１つを含むデータを、タグメッセージで送信する複数の無線タグと、
前記タグメッセージを受信し、前記受信したタグメッセージおよび測定したパラメータを通知するために、前記構造の中に導入された複数の位置情報受信機と、
前記タグメッセージおよび測定したパラメータを受信し、各無線タグの所在位置および定義エリアを判別するサーバとを備える、無線位置情報システム。
【請求項２】
前記複数の位置情報受信機がＷＬＡＮアクセスポイントである、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項３】
前記超音波信号が各無線タグを起動し、前記識別情報をタグメッセージで送信する、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項４】
前記エリア識別情報が各タグに格納され、各タグの次の送信セッションで送信される、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの超音波送信機が、エリア識別情報を有する前記超音波信号を周期的に送信する、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの超音波送信機が、前記超音波信号と同期する低周波数の無線信号をさらに送信する、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項７】
前記複数の無線タグの各々が、
エリア識別情報を有する前記超音波信号を受信するための超音波受信機モジュールと、
前記無線タグで受信し受け入れられた前記エリア識別情報を送信するための送信機とを備える、請求項１に記載の無線位置情報システム。
【請求項８】
前記複数の無線タグの各々が、
個別のタグの少なくとも識別番号を格納するためのメモリと、
前記メモリ、前記超音波受信機モジュール、および前記送信機と結合されたマイクロプロセッサと、
各個別のタグの回路に電源を供給するための電力供給装置とをさらに備える、請求項７に記載の無線位置情報システム。
【請求項９】
前記複数の無線タグの各々が、
前記送信機が送信するために、チャネルがクリアか否かを判定するための、前記信号プロセッサと結合されたスニファ回路と、
前記電力供給装置の状態を監視するための電源状態モニタとをさらに備える、請求項８に記載の無線位置情報システム。
【請求項１０】
前記超音波受信機モジュールが、
超音波マイクと、
前記超音波マイクおよび前記信号プロセッサと結合された超音波受信機とを備える、請求項８に記載の無線位置情報システム。
【請求項１１】
前記複数の無線タグの各々が、前記信号プロセッサと結合された低周波数受信機をさらに備える、請求項１０に記載の無線位置情報システム。
【請求項１２】
定義されたエリア間の区別ができるような構造の前記定義されたエリア内で、無線タグの追跡および所在位置検知を行うための方法であって、
無線タグの所在位置検知を行うため、前記構造の中に導入された位置情報受信機を備えることと、
前記定義されたエリアの各々に少なくとも１つの超音波送信機を導入することと、
前記定義されたエリアの各々の少なくとも１つの超音波送信機の各々によって、送信される前記定義された個別のエリアに制限されエリア識別情報または送信機ＩＤの少なくとも１つを有する超音波信号を送信することと、
前記定義された個別のエリアの前記少なくとも１つの超音波送信機のカバー範囲内の無線タグにより、前記エリア識別情報または送信機ＩＤの少なくとも１つを有する前記超音波信号を受信することと、
カバー範囲内の前記無線タグから、前記無線タグにより受信し受け入れられた最新の識別情報または送信機ＩＤの少なくとも１つ、および無線タグ識別データが組み込まれたタグメッセージを送信することと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記位置情報受信機がＷＬＡＮアクセスポイントである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記超音波信号が前記無線タグを起動し、前記識別情報を前記タグメッセージで送信する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記エリア識別情報を前記無線タグに格納することと、
前記タグメッセージを前記無線タグの次の送信セッションで送信することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記超音波信号を送信することには、前記超音波信号を周期的に送信することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの超音波送信機により、前記超音波信号と同期する低周波数の無線信号を送信することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
エリア識別または送信機ＩＤ情報の少なくとも１つを有する超音波信号を受信するための超音波受信機モジュールと、
無線タグにより受信し受け入れられた前記エリア識別または送信機ＩＤ情報の少なくとも１つ、および前記無線タグの識別番号を送信するための送信機と、
少なくとも前記識別番号を格納するためのメモリと、
前記メモリ、前記超音波受信機モジュール、および前記送信機と結合されているマイクロプロセッサと、
電力を前記無線タグの回路に供給するための電力供給装置を備える、無線タグ。
【請求項１９】
前記送信機が送信するために、チャネルがクリアか否かを判定するための、前記信号プロセッサと結合されたスニファ回路と、
前記電力供給装置の状態を監視するための電源状態モニタをさらに備える、請求項１８に記載の無線タグ。
【請求項２０】
前記超音波受信機モジュールが、
超音波マイクと、
前記超音波マイクおよび前記信号プロセッサと結合された超音波受信機を備える、請求項１８に記載の無線タグ。
【請求項２１】
各タグが、前記信号プロセッサと結合された低周波数受信機をさらに備える、請求項２０に記載の無線タグ。
【請求項２２】
各無線タグが、各タグで受信される複数の超音波信号のＴＯＡ（着信時刻）を測定でき、前記測定されたＴＯＡは、ＴＤＯＡを使用して各タグの所在位置を計算するために前記サーバで使用される、請求項１に記載の定義されたエリア間の区別ができるような前記定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のための、無線位置情報システム。
【請求項２３】
前記超音波受信機モジュールが受信した複数の超音波信号のＴＯＡ（着信時刻）を測定でき、前記測定されたＴＯＡは、ＴＤＯＡを使用して前記タグの所在位置を計算するためにサーバで使用される、請求項１８に記載の無線タグ。
【請求項２４】
各無線タグが、各タグが起動して前記超音波信号を受信するための受信ウィンドウを有する、請求項１に記載の定義されたエリア間の区別ができるような前記定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のための、無線位置情報システム。
【請求項２５】
前記超音波受信機モジュールが、前記超音波受信機モジュールが起動されて前記超音波信号を受信するための受信ウィンドウを有する、請求項１８に記載の無線タグ。
【請求項２６】
事前に定義された同じエリアの位置情報受信機が共にデイジーチェーン接続される、請求項１に記載の定義されたエリア間の区別ができるような前記定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のための、無線位置情報システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、米国特許第６，９６８，１９４号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ  ＦＩＮＤＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＬＯＣＡＬ  ＡＲＥＡ  ＮＥＴＷＯＲＫ（無線ローカルエリヤネットワークにおける所在位置の検知方法およびシステム）」（２００５年１１月２２日発行）、米国特許第６，９６３，２８９号「ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＬＯＣＡＬ  ＡＲＥＡ  ＮＥＴＷＯＲＫ（ＷＬＡＮ）  ＣＨＡＮＮＥＬ  ＲＡＤＩＯ−ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ（ＲＦＩＤ）  ＴＡＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ（無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）チャネル無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグシステムおよびその方法）」（２００５年１１月８日発行）、および米国特許出願第１１／４６６，５４０号「ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＡＲＥＡ  ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＩＮ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ（無線所在位置システムにおけるエリアの区別の機能強化および方法）」（２００６年８月８日出願）に関連する。上記参考文献のすべては、同じ譲受人に譲渡され、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般に、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に関し、より具体的には、資産（ａｓｓｅｔ）のリアルタイムの位置情報のほか、所定の時間で資産が所在する正確な部屋を、高い信頼性および精度で提供するＷＬＡＮ位置情報システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアルタイム位置情報システムが導入された多くの場所では、資産のリアルタイム位置情報を知るだけではなく、所定の時間および高い信頼性で、資産が所在する正確な部屋番号を知ることも重要である。このことは、特に、病院の建物など、多くの小部屋に分割されている大規模な建物のフロアで必要とされる。
【０００３】
標準のＷＬＡＮベースのリアルタイム位置情報システム（ＲＴＬＳ）では、装置の所在位置を計算するために無線信号を利用している。ここでは、通常タグによって送信される無線信号のＲＳＳＩ（受信信号強度検出：ｒｅｍｏｔｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）またはＴＯＡ（着信時刻）の測定が行われる。その信号は、さまざまな位置にあるいくつかの位置情報受信機またはアクセスポイントで受信される。そして特殊な幾何的および数学的アルゴリズムが実装され、装置の所在位置が計算される。これらのシステムおよび方法の詳しい説明については、上述の特許出願書類を参照することができる。
【０００４】
今日のそのようなシステムでも、高精度の位置情報（１〜２メートル未満）を実現できているが、現在のシステムには、正確な部屋の位置／番号を知るための最善の解決策を提供するためには問題がある。この特徴を「部屋の区別」と呼ぶことにする。そのため、一つの部屋に所在する資産が、誤って壁のもう一方の側、すなわち隣接した部屋にあると認識される場合がある。このようなことが発生するのは、無線信号が壁を貫通でき、システムに壁の存在に対する「感度」がない場合があるという事実のためである。
【０００５】
部屋の区別に関する主な課題（要件）は次のとおりである。（１）ほとんど１００パーセントの部屋の区別を実現し、ユーザに、資産の正確な部屋の位置情報を通知し、資産が誤った部屋にあると検知する可能性が非常に少ないこと、（２）位置情報機能、および屋外の位置情報、遠隔計測など、ＷＬＡＮベースのリアルタイム位置情報システムの他の利点を保持すること、および（３）部屋あたりの追加コストを最低限に抑えて上記を実現すること。
【０００６】
「部屋の区別」問題に対する通常の解決策は、低周波数の無線通信を使用することである。つまり、低周波数の送信機（励振器とも呼ばれる場合がある）が、周期的に、部屋の番号情報を含むビーコン信号を送信する。タグは、低周波数の送信により起動され、機能し始め、励振器ＩＤおよび／または部屋番号をシステムに通知するＷＬＡＮメッセージを送信する。励振器は、部屋の入口に位置しているので、部屋に入ってくるすべてのタグを起動する。他のシナリオでは、励振器が部屋の内側の壁に位置しており、このため信号の放射が部屋内のほとんど各位置で、そして部屋の内部のみで受信されるように調整される。これらのシステムおよび方法のさらに詳しい説明については、上述の特許出願書類を参照することができる。
【０００７】
上記システムでは、上記要件（２）を解決している。つまり、ＷＬＡＮ  ＲＴＬＳを完備する。しかし、上記要件（３）を十分に満たすことにはならない。すなわち、励振器のコストのゆえに、一部屋あたり比較的低コストの解決策を実現することは困難である。さらに、１００パーセントの部屋の区別（上記要件（１））を必ずしも実現することはできない。その理由は、（ａ）励振器を部屋の各地点で、そして部屋の内部のみで受信するように調整することが非常に困難な場合がある、および（ｂ）部屋に入る状況と部屋から出る状況を区別することは、困難であり、システムの解決策全体を複雑にする、ためである。
【０００８】
超音波の使用は部屋の区別を実現する別の方法である。超音波は空いた空間に自由に広がるが、壁を貫通しないからである。超音波を利用する既存のリアルタイム位置情報システムは、タグの送信機、およびネットワークに接続された１つ以上の超音波受信機を含み、部屋の内側の壁や天井に取り付けられている。タグは常時、超音波信号を送信し、受信機は信号レベルおよび／またはタグＩＤをネットワークに通知し、それによって、タグが送信を行う部屋を識別する。タグによって送信される超音波信号は、タグと同じ部屋にある受信機のみで受信されるので、正確な部屋を判別することはある程度容易である。また、部屋の中での正確な位置情報を判別することも可能ではあるが、かなり困難である。
【０００９】
このシステムは上記要件（１）を解決する。それは、ほとんど完璧な部屋の区別を実現する優れた方法を提供するからである。しかし、超音波システムは、独自のインフラストラクチャが必要な独立したシステムなので、上記要件（２）を満たさず、ユーザが位置情報システム用に標準ＷＬＡＮインフラストラクチャを使用して享受するすべての利点が含まれない。さらに、上記要件（３）も満たさない。それは、ＷＬＡＮインフラストラクチャの他に独自のインフラストラクチャが必要なので、解決策の総コストが増大することになるからである。各部屋に、数台の受信機の設置が必要となり、部屋ごとの総コストも比較的高くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、上記の問題を克服するシステムおよび方法を提供する必要がある。本システムおよび方法は、超音波信号を使用して部屋の区別を行うほか、ＷＬＡＮベースの位置情報とサービスを可能にするものである。２つの技術が組み合わされ、統合された構造的方法により、上述の部屋の区別の要件すべてに、非常に効率的な方法で応えることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によって、無線位置情報システムが開示されている。この無線位置情報システムは、定義されたエリア間の区別ができるような定義されたエリアを有する構造の中で、無線タグの追跡および所在位置検知のために使用される。無線位置情報システムには、定義されたエリアのそれぞれに置かれた少なくとも１つの超音波送信機があり、エリアの識別および／または送信機ＩＤ情報を有する超音波信号を送信する。複数の無線タグが備えられており、各無線タグは、無線タグで受信し受け入れられた最新のエリア識別情報または最新の送信機ＩＤを、タグメッセージで送信する。複数の位置情報受信機および／またはＷＬＡＮアクセスポイントが構造の中に導入され、タグメッセージを受信し、タグから受信したメッセージを任意で測定したパラメータと共に、共通サーバに通知する。サーバは、各無線タグから通知された定義エリアまたは送信機ＩＤも使用し、構造の中での各無線タグの所在位置を判別する。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、構造の定義されたエリア内で無線タグの追跡および所在位置検知を行い、定義されたエリア間の区別が可能な方法が開示されている。本方法には、無線タグの所在位置検知を行うため、構造の中に導入された位置情報受信機および／またはＷＬＡＮアクセスポイントを備えること、定義された各個別のエリアに少なくとも１つの超音波送信機を導入すること、定義された各個別のエリアの少なくとも１つの超音波送信機のそれぞれから超音波信号を送信し、各超音波信号は送信される定義された個別のエリアに制限され、超音波信号はエリア識別情報および／または送信機ＩＤを有すること、定義された個別のエリアの少なくとも１つの超音波送信機のカバー範囲にある無線タグにより、エリア識別情報および／または送信機ＩＤを有する超音波信号を受信すること、およびカバー範囲にある無線タグからタグメッセージを送信し、タグメッセージには、無線タグにより受信し受け入れられた最新の識別情報（エリア識別および／または送信機ＩＤ）および無線タグ識別データが組み込まれることが含まれている。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、無線タグが開示されている。無線タグは、エリア識別および／または送信機ＩＤ情報を有する超音波信号を受信するための超音波受信機モジュールを有している。送信機は、無線タグにより受信し受け入れられたエリア識別および／または送信機ＩＤ情報、および無線タグの識別番号を送信するために用意されている。メモリは、少なくとも識別番号（エリアおよび／または送信機ＩＤ）を格納するために用意されている。マイクロプロセッサは、メモリ、超音波受信機モジュール、および送信機と結合されている。電力供給装置は、電源を無線タグの回路に供給するために用意されている。
【００１４】
本発明は、添付図面と共に、以下の詳細な説明を読んで参照することにより最良に理解される。
【００１５】
同じ要素を示すために、図面と詳細な説明全体で、共通の参照符号が使用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図を参照すると、本発明の無線ネットワーク１００の一実施形態が開示されている。ネットワーク１００は、資産のリアルタイムの位置情報のほか、所定の時間で資産が所在する正確な部屋を、高い信頼性および精度で提供する無線位置情報システムである。
【００１７】
ネットワーク１００では、標準の無線タグ１０２を使用する。図１では、異なる６つのタグ１０２が示されている。しかし、これは例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定するものではない。一実施形態によれば、タグ１０２はＷＬＡＮベースのタグである。しかし、本発明は、タグ１０２のほか、そのようなネットワークで動作する任意の標準の無線クライアントに実装可能である。簡単にするために、本出願でタグ１０２に言及する場合はいつでも、それは、ＷＬＡＮモバイルユニットまたはＷＬＡＮ標準クライアントにも当てはまり、その逆も同様である。
【００１８】
タグ１０２は、無線位置情報システム１０４で使用される。無線位置情報システムには、ＷＬＡＮベースの位置情報システムなどを含めることができる。本発明の趣旨および範囲を逸脱しない、他のタイプの無線位置情報システムも使用できる。以下の説明は、ＷＬＡＮベースのシステム向けに作成されている。しかし、これによって、本発明の範囲が限定されていると理解すべきではない。図１で示しているように、無線位置情報システム１０４では、全体図Ａの随所に配置された複数の位置情報受信機および／またはアクセスポイント１１０を使用し、タグ１０２から送信されるメッセージを受信できる。しかし、上述のように、部屋の区別は問題である。各タグ１００の所在位置は、タグ１００のそれぞれに対応する位置情報受信機および／またはアクセスポイント１０２から通知された情報に基づき、それらの位置情報受信機および／またはアクセスポイント１０２に接続されたサーバ（図１には図示せず）により計算される。前述のように、この所在位置がＲＦ無線信号で測定されたパラメータのみに基づき計算される場合、ある程度、誤った部屋を検知してしまう可能性がある。
【００１９】
部屋の区別の問題を克服するために、各タグ１０２には、超音波受信機モジュール１０６が搭載されている（図３を参照）。いったん、部屋および／または送信機ＩＤ番号を含む、超音波信号（ＵＳ）送信機１０８から送信される超音波信号により起動すると、タグ１０２は、部屋および／または送信機ＩＤを含み、特定のタグ１０２を特定の部屋に関連付けるＷＬＡＮ無線メッセージ（ＲＭ）をネットワーク１００に送信する。
【００２０】
本発明の一実施形態によると、１つ以上の超音波ベースの送信機１０８が部屋の内側に配置され、周期的に部屋ＩＤ（すなわち、エリア番号１、エリア番号２など）または他のいずれかの識別情報（例えば、送信機ＩＤ）を含む超音波信号（ＵＳ）を送信する。超音波信号（ＵＳ）の非貫通性の性質のために、タグ１０２は、タグ１０２が配置された部屋の内部に置かれた送信機１０８の超音波信号（ＵＳ）のみで起動する。超音波信号（ＵＳ）は、部屋の壁を貫通できないので、その部屋の外側に置かれているタグ１０２は起動することはない。密閉構造物の内側の超音波信号（ＵＳ）の伝播性により、超音波信号は、部屋内のどのような位置や角度にタグ１０２があっても受信される。図１において、一般的に、ドアが部屋の出入口エリアで使用されるので、超音波信号（ＵＳ）による部屋の出入口エリアの向かい側のタグ１０２の起動が回避されることに留意されたい。したがって、図１のエリア２のタグ番号２は、エリア番号１の送信機１０８から送信される超音波信号（ＵＳ）を受信することはない。
【００２１】
タグ１０２では、タグ１０２が受信するいくつかの超音波信号（ＵＳ）のＴＯＡ（着信時刻）を測定でき、その情報は位置情報サーバで、ＴＤＯＡ（着信時刻差）を使用して正確な所在位置を検知するために使用できる。超音波信号ＴＯＡおよびＬＦ信号ＴＯＡを＋／−１ミリ秒の精度で測定し、単一の送信機から送信される両方の信号により、送信機１０８からタグ１０２の距離を計算することも可能である。
【００２２】
ネットワーク１００の１つ主要な利点は、ネットワーク１００が、部屋および／または送信機ＩＤおよびタグＩＤを送信するために、タグ１０２のバックボーンＷＬＡＮ接続を利用することである。したがって、ネットワーク１００には、超音波ユニットからの追加のネットワーク接続や新しいネットワークインフラストラクチャをまったく必要としない。
【００２３】
ネットワーク１００の別の実施形態では、ＷＬＡＮベースのシステム１０４の位置情報精度を向上させることが可能で、単に資産が所在する部屋の情報を提供するだけではない。送信機１０８から送られる送信ＩＤによって、資産の位置座標が定義されたエリア（すなわち、定義された部屋のエリア）に限定されるので、送信ＩＤにより、送信ＩＤの定義された部屋の外側の座標となる位置情報計算結果を取り除くことができる。別の実施形態では、部屋情報はフロア情報のサブセットなので、この追加情報を使用して、誤ったフロア（フロアの区別）での資産の検出を防止することができる。本方法の別の実施形態では、部屋および／または送信機ＩＤ情報を使用して、一部のＷＬＡＮ位置情報受信機１１０の読み取りをフィルタリングすることができる。このようなエラー要因（ある特定の位置情報受信機への干渉など）は取り除くことができ、ＷＬＡＮシステム１０４により計算される位置座標全体の精度がさらに向上する。
【００２４】
次に、図３を参照すると、一実施形態に従って、タグ１０２には１つ以上の超音波マイク１１２が組み込まれている。超音波マイク１１２は、受信した超音波信号（ＵＳ）からデータを取得できる超音波受信機モジュール１０６に接続されている。超音波信号（ＵＳ）の送信ＩＤは、マイクロプロセッサ１２０に送られる。空中の周期的な超音波信号（ＵＳ）によって、ＷＬＡＮベースの位置情報システム１０４を通して関連情報（例えば、部屋ＩＤおよび／または送信機ＩＤ）を送信する、送信機１１４が起動される。あるいは、情報はタグ１０２のメモリ１１６で格納でき、タグ１０２のＷＬＡＮ伝送の次のセッションで送信される。ＷＬＡＮで送信される信号は、通常、事前に定義された間隔で周期的に送信され、さらに、ブロードキャストアドレス、シーケンス番号、およびタグＩＤと遠隔計測情報を含むタグに関連する他の情報がさらに含まれる。送信信号には、最小限、メモリ１１６から取得されるタグ１０２に関連付けられた識別番号が含まれており、さらに、マイクロプロセッサ１２０の命令とデータも格納できる。
【００２５】
センサ回路１２２は、信号プロセッサ１２０と結合し、外部センサコネクタ１２４または内部センサ１２６から信号を受信することができ、バッテリ状態監視回路１２８も、信号プロセッサ１２０と結合し、電力供給装置１３０の強度を示すことができる。バッテリ状態監視回路１２８とセンサ回路１２２は、信号プロセッサ１２０に対して、タグＩＤと共に、ＷＬＡＮベースの位置情報システム１０４の位置情報受信機および／またはアクセスポイント１１０に送信できる情報を提供する。
【００２６】
スニファ（ｓｎｉｆｆｅｒ）回路１３２が組み込まれ、ＷＬＡＮチャネルがクリアかどうかを判定することができる。ＷＬＡＮチャネルがクリアの場合、送信信号は、事前に設定された時間に送信され、そうではない場合には、ＷＬＡＮで採用されている特定のＷＬＡＮ仕様で指定されたバックオフアルゴリズムが適用され、信号はチャネルがクリアになった後に送信される。あるいは、スニファ回路１３２を省略することができる。そのような場合、送信信号は、非標準のコードシーケンスまたは非標準のプリアンブルを使用することで標準のＷＬＡＮ信号から区別される。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、タグ１０２は超音波信号（ＵＳ）を受信する目的で、既存の低周波受信機１３４（上述の励振器による解決策で使用されるものなど）を利用できる。それは、普通、低周波受信機１３４は同じ周波数帯（４０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ）で動作するからである。超音波マイク１１２と低周波受信機１３４の低周波数アンテナ１３４Ａの両方は、２つのアンテナとして並列で低周波受信機１３４に接続することができ、タグ１０２に両方のオプションを含めることができる。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、タグ１０２は、送信機側で超音波信号（ＵＳ）と同期する低周波数無線信号で起動されることができる。この実施形態では、無線電波に比べ超音波の伝播速度が遅いので、この同期を使用し、無線信号と超音波信号（ＵＳ）間の時間遅延を測定することによって、タグ１０２と送信機１０８間の距離を計算することができる。この情報はＷＬＡＮベースの位置情報システム１０４を通して送信でき、部屋内の所在位置の改善など、所在位置についての各種の目的に使用することができる。どのような場合でも、タグ１０２は非常に電源の影響を受けやすい装置なので、タグ１０２が超音波受信機側を有しても、超音波送信機を有しないことは、低消費電力を可能にし、バッテリ寿命も長くなる。
【００２９】
システムのある特定の実施形態では、タグ１０２は、低周波受信機１３４が周期的に起動し、超音波信号の存在を検出する受信ウィンドウを有することができる。低周波受信機１３４は、アイドル（省電力モード）または完全に電源をオフにした状態から起動することができる。この機能は、タグ１０２の電力消費全体を減らし、バッテリ寿命を延ばすために使用することができる。この機能が重要性なのは、超音波信号の伝播が遅いので、メッセージの受信はタグ１０２にとって電力を消費するタスクだからである。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、低周波数励振器は、多くの部屋があるエリアの出入口に配置でき、タグ１０２がそのエリアに入る、またはそのエリアから出る際に、タグ１０２にある超音波受信機１０６を起動／停止（常時、または周期的な受信間隔を起動／停止）するために使用できる。これはタグのバッテリ寿命を延ばすために使用される。そのため、超音波エリアの区別が必要な場所の一部に位置していない時間期間には、超音波受信機１０６を完全に停止している。別の実施形態では、励振器を使用して、超音波受信機を単に起動／停止するのではなく、タグの超音波受信間隔を変更することができる。
【００３１】
本発明の別の実施形態では、タグ１０２は、独自の無線ネットワーク受信機を有することができる（双方向タグ）。他の手段でタグの所在位置を認識できるシステムでは（ＲＦベースの所在位置など）、システムはタグが超音波エリアの区別が必要なエリアに入る、またはそのエリアから出る場合に、超音波受信機１０６（または周期的受信ウィンドウ）を起動／停止するコマンドを、ＲＦ受信機を介してタグ１０２に送る。
【００３２】
次に、図４を参照すると、超音波送信機１０８には、超音波信号を周期的に送信するのに使用される、超音波トランスデューサ１０８Ａが組み込まれている。マイクロプロセッサ１０８Ｃは、超音波信号（ＵＳ）を送信するタイミングを決めるのに使用することができる。超音波信号（ＵＳ）のデータペイロードには、部屋ＩＤまたは他のいずれかの識別情報（例えば、送信機ＩＤなど）が組み込まれている。好ましい一実施形態では、超音波送信機１０８に電力供給装置１０８Ｄが組み込まれている。電力供給装置は電気プラグとすることができ、それによって、送信機１０８を壁面に取り付けて、送信機動作用の電源を入手することができる。あるいは、電力供給装置１０８Ｄは、バッテリで動作したり、天井の電灯などの電気回路に直接接続することもできる。あるいは、数台の送信機１０８を同じ部屋の内側に設置し、すべてで同じデータを送信することにより、非常に大きな密閉構造物を確実にカバーできる。
【００３３】
部屋ＩＤ（または他のいずれかの関連するＩＤ）は、手作業で送信機１０８に設定したり（例えば、ＤＩＰスイッチ１０８Ｅを使用）、シリアルコネクタ１０８Ｆなどの他のいずれかのインタフェースを使用して設定することができる。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、送信機１０８は、ネットワークの設定目的（部屋ＩＤや出力電力の設定など）でＷＬＡＮベースの位置情報システム１０４に接続したり、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｏｖｅｒ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））スイッチによる電源供給のために、有線ネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標）など）接続したりすることができる。ネットワーク構成（有線または無線）によって、ユーザは設置および保守の際により柔軟性を得ることができる。ＷＬＡＮ接続を使用する場合、送信機ユニットに任意の無線トランシーバ１０８Ｇを組み込むと、超音波送信機ユニット１０８にあるマイクロプロセッサ１０８Ｃは、ＷＬＡＮベースの位置情報システム１０４に接続することができ、こうして、ＯＴＡ（Ｏｖｅｒ  Ｔｈｅ  Ａｉｒ）設定および制御を行うことができる。
【００３５】
送信機１０８の別の実施形態によれば、送信機１０８は、上述の励振器などの低周波送信機１０８Ｂと統合され、超音波励振器を形成する。これによって、超音波ビーコンと低周波数無線ビーコンとの同期が可能になり、その結果、電力消費量の理由のために、そのような起動が望ましいタグの場合、低周波数無線でのタグの起動が可能になる。
【００３６】
この実施形態では、超音波励振器に複数のスピーカを組み込むことができる。標準的な実施形態では、ボックス前面に１つのスピーカがあり、そして各側に、最大４つのスピーカがあるはずである。すべてのスピーカで同時または順次、送信が行われる。各スピーカは起動または停止することができる。各スピーカの振幅と位相も制御でき、ゼロと使用可能な最大出力の間の任意のレベルに設定できる。この機能を使用すると、部屋のさまざまな位置での超音波励振器の取り付け自由度を増大することができ、部屋の容積全体わたるカバー範囲を最適化し、ドアおよび窓など、部屋の開口部からの漏れを低減化する。
【００３７】
本発明の種々の実施形態では、超音波励振器の送信周波数を、２０ＫＨｚから２００ＫＨｚまで変化されることができる。周波数が高いほど伝播損失も大きいので、高い周波数は、位置情報精度をより厳密にする場合に使用することができる。他の実施形態では、さまざまな周波数を使用して、タグ１０２の受信機の干渉を回避できる（近接した他のＵＳ発信源が原因の干渉など）。干渉の回避は、周波数を動的または静的に変更することで実行することができる。
【００３８】
本発明のある特定の実施形態では、超音波励振器（またはハイブリッドＬＦ＋超音波励振器）を、共にデイジーチェーン（ｄａｉｓｙ  ｃｈａｉｎ）接続することができる。チェーン接続を使用し、すべての励振器を同時に送信することで（そのため、空間位相は励振器間で相関される）、特定の空間での超音波信号のカバー範囲をより広くまたは最適化することができる。別の実施形態では、それぞれ超音波励振器が異なる時間間隔で送信できるように、超音波励振器を同期することができる。これを使用することで、同じ部屋での数台の超音波励振器による送信間の電波干渉を回避でき、同じ部屋の中で高い分解能のエリアの区別を作成することができる。
【００３９】
本発明の標準の実施形態では、超音波励振器の状態が監視される。この監視動作は、セルフテストのメカニズム、または励振器自体の内側に縮小範囲（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｒａｎｇｅ）超音波受信機（タグで使用されている受信機など）を組み込むことによって、送信信号を検出できる。監視の表示は、励振器内で（例えば、ＬＥＤをオンにすることによって）、または励振器のネットワーク接続を通して行うことができる。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態では、ＵＳ励振器は、ボックス背面にＡＣ電源コンセントがビルトインされたボックスに設計でき、その結果、励振器をソケットに差し込むだけで、取り付けおよび電源供給を行うことができる。これによって、簡単な取り付けおよび電源供給を組み合わせた解決策が可能になる。
【００４１】
また、本発明は任意の無線ベースのＷＬＡＮネットワークにも実装することができる。好ましい実施形態は標準のＷｉ−Ｆｉネットワークであるが、他のいずれかのＷＬＡＮ無線インフラストラクチャも、標準のものでも、独自開発のものでも、本発明の実装に使用することができる。
【００４２】
本発明は、「部屋の区別」の３つの要件すべてを満たしている。本発明では、ほとんど１００パーセントの部屋の区別が超音波信号をシステムに導入することによって実現する。システムは、ＷＬＡＮリアルタイム位置情報システムに基づいているので、既存のインフラストラクチャの使用、位置情報の正確さ、ＷＬＡＮベースのサービス、および遠隔計測の使用などを含む、ＷＬＡＮ位置情報システムのすべての利点が保持される。部屋ごとの総コストは、タグに必要な追加コンポーネントが少ないこと、超音波送信機ユニットの低コストおよび単純さ、ならびに既存のネットワークインフラストラクチャの利用のために、低く抑えられている。本発明は簡単に実装でき、かつ効果的である。上記の利点は、既存のコンポーネントへの最小限の追加コスト、およびタグのバッテリ寿命への最小限の影響で、自然にＷＬＡＮ位置情報システムに組み合わされる実装で実現される。
【００４３】
本開示では、本発明の例示的な実施形態を提供している。本発明の範囲は、これら例示的な実施形態に限定されない。本明細書で明示的に提供したものであろうと、本明細書で暗黙的に提供したものであろうと、多数の変形形態、すなわち構造、寸法、材料の種類、および製造過程における変形形態などを、本開示を考慮する当業者は実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のシステムを有する全体図である。
【図２】図１のシステムを示す簡単なブロック図である。
【図３】本発明で使用される無線タグの簡単なブロック図である。
【図４】本発明で使用される超音波送信機の簡単なブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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