(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置において、
メモリと、
プロセッサとを具備し、
前記プロセッサは、
基準系にしたがったその既知のポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、前記基準系にしたがったそのポジションが入手可能でない少なくとも３台の第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義し、
前記少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記測距測定値は前記各対のワイヤレスデバイス間の測距を示しており、前記各対に対する測距測定値は、前記対の送信ワイヤレスデバイスから前記対の受信ワイヤレスデバイスに送信される信号の１つ以上の測定値に少なくとも部分的に基づいており、
前記取得した測距測定値と前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションとに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台の前記基準系にしたがったポジションを推定し、
前記メモリ中に少なくとも前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションを記憶させる装置。
【請求項２】
前記プロセッサはさらに、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記推定されたポジションを、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に送ることができる請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記プロセッサはさらに、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間値へと前記測距測定値を変換することができる請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサはさらに、１組の非線形方程式を処理して、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを推定することができる請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサはさらに、１組の推定されたポジションの中から、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを選択することができる請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサはさらに、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台のものに対する第２のポジションを取得し、前記第２のポジションと前記１組の推定されたポジションとに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを推定することができる請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションは、２次元座標を含む請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションは、３次元空間中の座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む請求項１記載の装置。
【請求項１０】
方法において、
基準系にしたがったその既知のポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、前記基準系にしたがったそのポジションが入手可能でない少なくとも３台の第２のワイヤレスデバイスとを含む、少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループをプロセッサにより定義することと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記測距測定値は前記各対のワイヤレスデバイス間の測距を示しており、前記各対に対する測距測定値は、前記対の送信ワイヤレスデバイスから前記対の受信ワイヤレスデバイスに送信される信号の１つ以上の測定値に少なくとも部分的に基づいていることと、
前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションと前記取得した測距測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台の前記基準系にしたがったポジションを前記プロセッサにより推定することと、
メモリ中に少なくとも前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションを記憶させることとを含む方法。
【請求項１１】
前記測距測定値を取得することは、そのポジションが決定されていないワイヤレスデバイスまで測距することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記推定されたポジションを、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に送ることをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記測距測定値を取得することは、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間を計算することをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを推定することは、１組の非線形方程式を処理することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する前記ポジションを推定することは、１組のポジションを推定することと、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する前記ポジションを前記１組のポジションから選択することとを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する前記ポジションは、２次元座標を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する前記ポジションは、３次元座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のワイヤレスデバイスが、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを推定する請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のワイヤレスデバイス以外のデバイスが、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを推定する請求項１０記載の方法。
【請求項２１】
前記第１のワイヤレスデバイスは、ポジションロケーション能力を有し、前記ワイヤレスデバイスのグループ中の他のデバイスは、ポジションロケーション能力を有さない請求項１０記載の方法。
【請求項２２】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する第２のポジションを獲得することと、
前記第２のポジションと、前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションと前記測距測定値とに少なくとも部分的に基づいて推定された前記ポジションとの中から、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを選択することとをさらに含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
ポジションロケーション方法において、
デバイスのそれぞれのポジションを定義するために選択されている座標の数にしたがってデバイスの数が変化する、ワイヤレスデバイスのグループをプロセッサにより形成し、前記ワイヤレスデバイスのグループは、基準系にしたがったその既知のポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、前記基準系にしたがったそのポジションが入手可能でない少なくとも３台の第２のワイヤレスデバイスとを含むことと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中の２台のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記測距測定値は前記各対の２台のワイヤレスデバイス間の測距を示しており、前記各対に対する測距測定値は、前記対の送信ワイヤレスデバイスから前記対の受信ワイヤレスデバイスに送信される信号の１つ以上の測定値に少なくとも部分的に基づいていることと、
前記既知のポジションと前記測距測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台に対する前記基準系にしたがったポジションを前記プロセッサにより推定することと、
メモリ中に少なくとも前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションを記憶させることとを含む方法。
【請求項２４】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記推定されたポジションを、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に送ることをさらに含む請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記測距測定値を取得することは、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間を計算することをさらに含む請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記ワイヤレスデバイスのグループの前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する前記ポジションは、３次元座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する第２のポジションを獲得することと、
前記第２のポジションと、前記第１のワイヤレスデバイスに対する前記既知のポジションと前記測距測定値とを使用して推定された前記ポジションとの中から、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対するポジションを選択することとをさらに含む請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
ポジションロケーション装置において、
基準系にしたがったその既知のポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、前記基準系にしたがったそのポジションが入手可能でない少なくとも３台の第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義する手段と、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記測距測定値は前記各対のワイヤレスデバイス間の測距を示しており、前記各対に対する測距測定値は、前記対の送信ワイヤレスデバイスから前記対の受信ワイヤレスデバイスに送信される信号の1つ以上の測定値に少なくとも部分的に基づいている手段と、
前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションと前記測距測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台に対する前記基準系にしたがったポジションを推定する手段とを具備する装置。
【請求項３０】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記推定されたポジションを、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に送る手段をさらに具備する請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対する第２のポジションを獲得する手段と、
前記第２のポジションと、前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションと前記測距測定値とに少なくとも部分的に基づいて推定された前記ポジションとの中から、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台に対するポジションを選択する手段とをさらに具備する請求項２９記載の装置。
【請求項３２】
１つ以上の命令をその上に記憶しているコンピュータ読取可能記憶媒体を具備する電子デバイスにおいて、
前記１つ以上の命令は、１つ以上のプロセッサにより実行される場合に、
基準系にしたがったその既知のポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、前記基準系にしたがったそのポジションが入手可能でない少なくとも３台の第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義することと、
前記少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記測距測定値は前記各対の２台のワイヤレスデバイス間の測距を示しており、前記各対に対する測距測定値は、前記対の送信ワイヤレスデバイスから前記対の受信ワイヤレスデバイスに送信される信号の１つ以上の測定値に少なくとも部分的に基づいていることと、
前記測距測定値と前記第１のワイヤレスデバイスの前記既知のポジションとに少なくとも部分的に基づいて、前記基準系にしたがった、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台のポジションを推定することとを前記１つ以上のプロセッサに実施させる電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本開示は、一般的に電子通信に関し、さらに詳細には、ワイヤレスポジションロケーションおよび転送のシステムに関する。
【０００２】
多くのアプリケーションにおいて、移動体デバイスのポジションを決定するための能力を有していることは有利である。ポジションロケーションは、ナビゲーション、追跡、または、ロケーションベースのサービスに対して役立つ。取締命令と、ポータブル電子機器の性能における発達、特に、プロセッサの性能における発達とが、さまざまなワイヤレスデバイスでのポジションロケーションの使用に対する要望を増加させている。
【０００３】
単に１つの例として、建物内または他の構造物内のワイヤレスデバイスのポジションを知ることが望ましい。緊急のケースでは、セルラ電話機のロケーションを使用して、警官、消防士、または、救急救命士を、彼らが必要とされている場所まで、高いレベルの正確さで誘導することができる。このことは、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）により、米国において義務付けられているＥ９１１システムの目的である。
【０００４】
残念なことに、ポジションロケーションは、普遍的に入手可能ではない。ワイヤレスデバイスのグループの中には、それらのポジションを知っているデバイスもあれば、知らないデバイスもあるということが多い。ポジションを知らないデバイスには必要なハードウェアが欠けているのかもしれないし、または、それらのデバイスは、衛星の視界が十分でないことが原因で、それらのポジションの確定を取得することができないのかもしれない。いくつかのケースでは、ワイヤレスデバイスはあちらこちらに動かされるので、常に最新の状態であるためには、それぞれの新しいロケーションにおいて再プログラミングされなければならない。発信元が何であろうと、こうした欠点がワイヤレスデバイスの有用性を減少させる。
【０００５】
それゆえ、ワイヤレスデバイスのうちのいくつかが、組み込みのポジションロケーション能力を有していないワイヤレスデバイスのグループに対するポジションロケーションを可能にする、ポジションロケーションのシステムと、方法と、装置を有することが望ましい。
【簡単な概要】
【０００６】
ポジションロケーションのシステムと、装置と、方法が開示されている。調整デバイスは、ポジションロケーション処理のためにワイヤレスデバイスのグループを識別する。グループ中のワイヤレスデバイスの数は、システム内のポジションを規定するのに使用される座標の数にしたがって変化する。調整デバイスは測距測定値を取得し、測距測定値から、グループ中のワイヤレスデバイスの各対の間の距離を決定することができる。加えて、調整デバイスは、グループ中の１台のワイヤレスデバイスの既知のポジションを獲得する。この情報を使用して、ポジションデータが入手可能でない、グループ中の１台以上のデバイスに対して、ポジションを決定する。オプション的に、調整デバイスまたはシステム中の別のワイヤレスデバイスにより、ポジションデータを有効性確認し、１台以上のワイヤレスデバイスに最終的なポジションを戻す。いくつかの実施形態では、調整デバイスが他のデバイスにポジションデータを戻す代わりに、各ワイヤレスデバイスが、自己のポジショニンググループを定義して、そこから取得したデータに基づいて、自己のポジションを決定する。
【０００７】
１つの実施形態では、ポジションロケーション装置が開示されている。装置は、少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義するグループ識別モジュールを備えている。ワイヤレスデバイスのグループは、それに対してポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、それに対してポジションが入手可能でない第２のワイヤレスデバイスとを含む。装置は、ワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、第１のワイヤレスデバイスのポジションを取得するデータ獲得モジュールも備えている。装置はさらに、測距測定値と第１のワイヤレスデバイスのポジションとを使用して、第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台のポジションを決定するポジショニングモジュールも備えている。
【０００８】
１つの実施形態では、装置は、ワイヤレスデバイスのグループ中の第２のワイヤレスデバイスのそれぞれに、そのワイヤレスデバイスに対して決定されたポジションを送るポジション転送モジュールを備えている。装置は、ポジショニングモジュールにより決定された１組のポジションの中から、少なくとも１台のワイヤレスデバイスのポジションを選択するポジション調停モジュールも備えていてもよい。少なくとも１台のワイヤレスデバイスのポジションは、座標対とすることができる。座標対は、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含むグループに対する、３次元空間中のポイントとすることもできる。また、測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復移動時間を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポジショニングモジュールは、往復移動時間を使用して一方向の飛行時間値を計算し、一方向の飛行時間値に基づいて、ワイヤレスデバイスの各対の間の距離を推定する。
【０００９】
１つの実施形態では、ポジションロケーション方法が開示されている。方法は、１台以上のワイヤレスデバイスのポジションを規定するために座標の数を選択し、選択された座標の数にしたがってデバイスの数が変化する、ワイヤレスデバイスのグループを形成することを含む。方法は、ワイヤレスデバイスのグループ中の２台のワイヤレスデバイスの各組み合わせに対する測距測定値と、ワイヤレスデバイスのグループ中の第１のワイヤレスデバイスに対するポジションデータとを取得することを含む。方法は、ポジションデータと測距測定値とに基づいて、第１のワイヤレスデバイス以外の少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを決定することをさらに含む。
【００１０】
１つの実施形態では、ポジションロケーション装置が開示されている。装置は、少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義する手段を備えている。装置はまた、ワイヤレスデバイスのグループ中の第１のワイヤレスデバイスのポジションを取得する手段と、ワイヤレスデバイスのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得する手段とを備えている。装置は、第１のワイヤレスデバイスのポジションと測距測定値とに基づいて、第１のワイヤレスデバイス以外のワイヤレスデバイスのグループ中の少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを決定する手段をさらに備えている。
【００１１】
１つの実施形態では、ワイヤレスデバイスのポジションを位置付けるための、１つ以上のシーケンスの１つ以上の命令を媒介するコンピュータ読取可能媒体が開示されている。１つ以上のシーケンスの１つ以上の命令は、１つ以上のプロセッサにより実行されるときに、それに対してポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、それに対してポジションが入手可能でない第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義するステップを１つ以上のプロセッサに実施させる命令を含む。命令は、少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を１つ以上のプロセッサに取得させ、第１のワイヤレスデバイスのポジションを１つ以上のプロセッサに取得させる。命令はさらに、測距測定値と第１のワイヤレスデバイスのポジションとを使用して、第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１つのポジションを１つ以上のプロセッサに決定させる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、ポジションロケーションシステムの１つの実施形態を表している、簡略化されたブロックダイヤグラムである。
【図２Ａ】図２Ａは、ポジションロケーションシステム中で使用されるワイヤレスデバイスの実施形態の機能のブロックダイヤグラムである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ポジションロケーションシステム中で使用されるワイヤレスデバイスの実施形態の機能のブロックダイヤグラムである。
【図３Ａ】図３Ａは、ワイヤレスデバイス中で使用されるポジションロケーションプロセッサの実施形態の機能のブロックダイヤグラムである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ワイヤレスデバイス中で使用されるポジションロケーションプロセッサの実施形態の機能のブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、ポジションロケーション処理の例を示している。
【図５】図５は、ポジションロケーション処理のさらなる例を示している。
【図６】図６は、ポジションロケーション方法の実施形態のフローチャートである。
【００１３】
同一のエレメントが同一の参照番号を持つ図面に関連して取り扱われるときに、本開示の実施形態の特徴と、目的と、利点は、下記に述べる詳細な説明からさらに明らかになるだろう。
【本発明の実施形態の詳細な説明】
【００１４】
図１は、本発明の１つの実施形態にしたがった、ポジションロケーションシステム１００の簡略化されたブロックダイヤグラムである。ポジショニングまたは地理的ロケーションは、地表上にある物体または地表近くにある物体の座標を決定するプロセスに関連している。これらの座標は、２次元または３次元のいずれにおいても表すことができる。ポジションロケーションシステム１００によって、単一のワイヤレスデバイスの既知のポジションから、１台以上のワイヤレスデバイスのポジションを決定する。
【００１５】
移動局（ＭＳ）１１０は、自己のポジションを決定可能なワイヤレスデバイスである。例えば、ＭＳ１１０は、セル電話機、ナビゲーションシステム、パーソナルコンピューティングデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、アセットトラッカー、または、他のワイヤレス通信デバイスを含むことができる。（例えば、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＧＰＲＳ、ＥＶ−ＤＯ、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ、８０２．ｘｘ、ＵＷＢ、衛星等の）任意の数または任意の組み合わせの通信標準規格を使用して、ＭＳ１１０は、音声およびデータ信号を他のデバイスと交換することができる。
【００１６】
ＭＳ１１０は、１つ以上の異なる方法で位置決定することができる。例えば、示しているように、移動局１１０は、衛星１２０のような衛星のグループからの距離を測定する。衛星１２０は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＥＧＮＯＳ、および、これらに類するもののような、衛星ポジショニングシステム（ＳＰＳ）の一部とすることができる。ＳＰＳ衛星の既知のポジションと、ＳＰＳ衛星のそれぞれの信号のタイミングとを使用して、ＭＳ１１０は自己のポジションを決定することができる。
【００１７】
ＭＳ１１０は、地上の技術か、または、地球ベースのシステムと衛星ベースのシステムとの組み合わせを使用することによっても、ＭＳ１１０のポジションを決定することができる。示しているように、ＭＳ１１０は、１つ以上の基地局１３０と通信する。例えば、基地局１３０は、ＭＳ１１０から受信した信号に対する、到着の時間（ＴＯＡ）、到着の角度（ＡＯＡ）、到着の時間差（ＴＤＯＡ）、および、関連する技法を使用して、距離推定を形成する。基地局１３０の既知のロケーションをこれらの距離推定と組み合わせることにより、基地局１３０は、移動局１１０に対するポジションを確定できる。いくつかの実施形態では、支援型ＧＰＳおよび類似する技術を用いるような、衛星測定と地上測定との組み合わせを使用して、ＭＳ１１０は、そのポジションを決定する。
【００１８】
アクセスポイント１４０とユーザ端末１５０は、それらに対するポジションが未知であるワイヤレスデバイスである。説明する目的で、アクセスポイント１４０とユーザ端末１５０には、自己のポジションを決定するための能力が欠けていると仮定する。しかしながら、障害物、または、ポジショニングの基地局および／または衛星が不十分なことが原因で、これらのデバイスが、一時的にこれらの位置を決定できないこともあることが認識されるだろう。示しているように、アクセスポイント１４０とユーザ端末１５０は、建物内または他の構造物内に位置し、自由にポジションを変えることができる。
【００１９】
ユーザ端末１５０は、ネットワーキング能力を持ち、移動局１１０と通信することができるワイヤレスデバイスである。例えば、ユーザ端末１５０は、セルラ電話機、パーソナルデジタルアシスタント、ポータブルコンピューティングデバイス、および、これらに類するものを含んでいてもよい。アクセスポイント１４０は、ローカルエリアネットワーク上のまたはワイドエリアネットワーク上のリソースへのアクセスをユーザ端末１５０とＭＳ１１０とに提供する、ＷｉＦｉまたはＷｉＭＡＸ能力があるデバイスであってもよい。ＷｉＦｉまたはＷｉＭＡＸのネットワーキングに加えて、動的なアドホックネットワークまたはワイヤレスメッシュスタイルのネットワークの一部として、移動局１１０とユーザ端末１５０はメッセージを交換できる。デバイス間のネットワーク通信は、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、または、ブルートゥース（登録商標）のような、パーソナルエリアネットワークも含んでいてもよい。１つの実施形態では、ユーザ端末１５０は、移動局１１０とともに基地局１３０と通信する同種ネットワークを形成するセルラ電話機である。
【００２０】
ワイヤレスデバイス１１０、１４０、１５０は、互いに測距信号を交換する。典型的に、測距信号は、例えばネットワークアドレスにより、または、他の識別子により、送信デバイスを識別し、測距信号を使用して、２台のワイヤレスデバイス間の飛行時間を測定することができる。飛行時間（測距）測定値は、ワイヤレスデバイスの対により交換された信号に対する往復時間を含むことができる。
【００２１】
１台のデバイスが要求メッセージを送り、受信デバイスがすぐに応答メッセージを送る場合に、２台のデバイス間の往復時間を取得することができる。送信デバイスは、要求を送って応答を受信する間に経過した時間を測定して、往復の移動時間を決定する。いくつかの実施形態では、往復の移動時間を、２台のデバイス間を移動する信号に対する一方向の飛行時間に変換する。そして次に、一方向の飛行時間に光速を乗じて、デバイス間の距離の推定を取得することができる。
【００２２】
付加的な情報が測距信号に含まれていてもよい。例えば、ワイヤレスデバイス１１０、１４０、１５０は、測距情報を送るのに必要とされる時間についての情報、または、そうでないならば、測距情報を処理するのに必要とされる時間についての情報を含んでいてもよい。例えば、信号の処理に必要とされる時間を差し引くことにより、この情報を使用して、一方向の時間または往復の時間を訂正して、距離の推定を改善することができる。同様に、時間分解能を改善するためには、高帯域幅の信号が測距に対して好ましい。したがって、いくつかの実施形態では、ワイヤレスデバイス１１０、１４０、および、１５０は、ＵＷＢトランシーバまたは類似する測距能力を備えている。
【００２３】
ポジションロケーションシステム１００は、移動局１１０の既知のポジションと、ワイヤレスデバイス１１０、１４０、１５０の対に対する測距測定値とを使用して、アクセスポイント１４０とユーザ端末１５０とのうちの１つ以上に対するポジションを決定する。１つの実施形態では、ポジショニングの目的のために、ワイヤレスデバイスのグループがまず初めに定義される。グループは、既知のポジションを持つデバイスと、ポジションを知らない複数のワイヤレスデバイスとを含む。例えば、ワイヤレスデバイスのグループは、移動局１１０とともに、ユーザ端末１５０ａと、１５０ｂと、１５０ｃを含み、合計４台のワイヤレスデバイスになる。移動局１１０は、ＧＰＳイネーブルなパーソナルデジタルアシスタントとすることができるのに対し、ユーザ端末１５０ａと、１５０ｂと、１５０ｃは、ポジションを知らないセルラ電話機とすることができる。
【００２４】
上記の例を継続すると、４台のデバイスのグループ中の１台のデバイスが、ポジションロケーション決定を調整する。アドホックネットワークのケースでは、グループ中の各デバイスは、ネットワークに加わるときに、その存在と能力を通知する。したがって、移動局１１０は、移動局１１０がポジションを知っていることと、ユーザ端末１５０ａや、１５０ｂや、１５０ｃと通信できることとを通知することができる。調整役としてふるまうときに、ユーザ端末１５０ｃは、４台のワイヤレスデバイスのグループ中の１台以上のデバイスに測距信号を送ることにより、グループに対するポジションロケーション処理を開始できる。デバイスの各対に対する測距測定値（例えば、一方向の飛行時間または往復時間）が決定されるまで、グループ中のデバイス間で測距信号が送られる。各デバイスが自己の測距信号を送信する必要がないことに留意されたい。グループ中のデバイスの各対に対する測距測定値が取得されている間は、ワイヤレスデバイス１１０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは、その特定の能力に基づいて、要求または応答、あるいは、その双方を送る。
【００２５】
調整ユーザ端末１５０ｃは、デバイスの対に対する測距測定値と、移動局１１０のポジションとを取得する。この情報を使用して、ユーザ端末１５０ｃは、自己のポジションと、ユーザ端末１５０ａおよび１５０ｂのポジションとを決定することができる。アプリケーションに依存して、ユーザ端末１５０ｃは、ユーザ端末１５０ａ、１５０ｂにポジションデータを通信してもよいし、または、中央サーバにそれらのポジションを報告してもよい。例えば、緊急の状況では、各ユーザ端末にポジションを報告することが、Ｅ９１１の有効性と、ポジションが重要な他の緊急サービスの有効性とを高めるかもしれない。一方で、中央サーバにデバイスのロケーションを報告することは、アセット追跡能力を改善する。ワイヤレスデバイスの大きなクラスタを通して、ポジション決定のこのプロセスをグループごとに続けることができ、これにより、各デバイスが自己のポジションを獲得するので、各デバイスは、初期のポジショニングステージにおけるＭＳ１１０のように機能することができることが理解されるだろう。ポジションを知らない複数のデバイスに対するポジションを決定する際に、ポジションを知っている１台のデバイスのみを利用することにも留意されたい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、各ワイヤレスデバイスが、自己のポジションロケーション処理を調整し、他のデバイスとポジショニングデータを共有することもあるし、または、共有しないこともある。例えば、アドホックネットワーク環境では、分散型のアプローチを使用してもよい。このケースでは、各ワイヤレスデバイス１１０、１５０が、ネットワーク接続された他のデバイスに対してその能力を通知する。その後、個々のワイヤレスデバイスは、そこから十分なポジショニングデータを取得できる、個々のワイヤレスデバイスのそれぞれの通信距離内で、ワイヤレスデバイスのポジショニンググループを定義する。例えば、移動局１１０は自己のポジションを知っているので、それらから測距測定値を取得するための少なくとも３つのユーザ端末１５０を含むグループを形成することができる。一方、ユーザ端末１５０はポジションを知らないので、それに対するポジションデータが入手可能である、移動局１１０のようなワイヤレスデバイスを含むように、ユーザ端末１５０のそれぞれのポジショニンググループを定義する。その後、各ワイヤレスデバイス１１０、１５０は、そのそれぞれのポジショニンググループ中のワイヤレスデバイスから、ポジションデータと測距測定値とを取得して、収集したデータに基づいて自己のポジションを決定する。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態にしたがった、ワイヤレスデバイス２００ａのブロックダイヤグラムである。ワイヤレスデバイス２００ａは、例えば、図１で表しているユーザ端末１５０と、アクセスポイント１４０と、移動局１１０とのうちの１つとすることができる。ワイヤレスデバイス２００ａは、その受信パス上で、ＲＦトランシーバ２１０において無線周波数信号を受信する。ＲＦトランシーバ２１０は、受信したＲＦ信号を復調して、復調した信号をベースバンドプロセッサ２２０に送り出す。ベースバンドプロセッサ２２０は、復調された信号から情報を抽出して、抽出した情報をポジションロケーションプロセッサ２６０またはプロセッサ２３０のいずれかに送り出す。例えば、受信された音声およびデータ信号はメインプロセッサ２３０に向けられ、そこで、例えば、受信された音声およびデータ信号はさらなる処理にかけられるか、または、ユーザインターフェースにおいて提示される。一方、測距信号は、ポジションロケーションプロセッサ２６０に向けられる。
【００２８】
ベースバンドプロセッサ２２０は、送信パス上で、プロセッサ２３０からの送信データを受け取って、ベースバンド信号を形成する。ＲＦトランシーバ２１０は、ベースバンド信号を受け取って、ベースバンド信号を使用してＲＦ送信信号を変調する。示しているように、プロセッサ２３０は、メモリ２４０にアクセスして、データおよび命令を記憶させ、取り出す。いくつかの実施形態では、プロセッサ２３０は、ポジションロケーションプロセッサ２６０からの出力を受け取り、直接的または間接的にポジションロケーションプロセッサ２６０の動作を制御してもよい。例えば、プロセッサ２３０は、メモリ２４０中に記憶されている１つ以上のシーケンスの１つ以上の命令を実行することにより、ポジションロケーションプロセッサ２６０をサポートしてもよい。これらの命令は、ポジションロケーションプロセッサ２６０から呼び出されるかもしれない。
【００２９】
ワイヤレスデバイス２００ａは、ポジションロケーション受信機２５０を備えることもできる。ポジションロケーション受信機２５０は、ＧＰＳ無線、または、衛星ポジショニングシステムとともに使用するための類似するハードウェアとすることができる。備えられている場合には、ポジションロケーション受信機２５０は、ポジションロケーションプロセッサ２６０による使用のために、２次元空間中の座標または３次元空間中の座標のような、ポジションデータを提供する。
【００３０】
ポジションロケーションプロセッサ２６０は、ワイヤレスデバイスのグループに対するポジション決定を調整する。グループ中の１台のデバイスに対するポジションデータとともに、グループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を使用して、ポジションロケーションプロセッサ２６０は、所望されるように、ポジションを知らない１台以上のデバイスに対するポジションを決定する。ポジションロケーション受信機２５０からポジションデータを取得してもよいし、または、入手可能でない場合には、外部ソースからポジションデータを取得することができる。ポジションロケーションプロセッサ２６０は、ワイヤレスデバイスのグループ中の１台以上のデバイスに対して、ポジションデータを送る。この方法では、数あるアプリケーションの中で、ポジションを知らないデバイスは自己のポジションを獲得するか、中央サーバによりワイヤレスデバイスのポジションを追跡できるか、または、その双方である。
【００３１】
図２Ｂは、ポジションロケーションシステム１００中で使用できるようなワイヤレスデバイス２００ｂのさらなる実施形態を示している。図２Ａで表しているワイヤレスデバイスとは異なり、ワイヤレスデバイス２００ｂは、ポジションロケーションプロセッサ２６０を備えていない。その代わりに、ワイヤレスデバイス２００ｂは、測距モジュール２７０を備えている。測距モジュール２７０は、ワイヤレスデバイス２００ｂが他のデバイスに測距信号を送ることと、他のデバイスからの測距信号に応答することとを可能にする。したがって、ワイヤレスデバイス２００ｂは、測距モジュール２７０を使用して、測距測定値を取得し、他のワイヤレスデバイスが同じことを行うのを支援する。ＲＦトランシーバ２１０と、ベースバンドプロセッサ２２０と、メモリ２４０は、図２Ａに関連して記述したものに類似する機能を実施する。
【００３２】
ポジションロケーションシステム１００の１つの実施形態では、各ユーザ端末１５０は、ワイヤレスデバイス２００ｂのようなワイヤレスデバイスである。この構成では、デバイスのグループ中のユーザ端末１５０により取得される測距測定値を、ポジションロケーション処理のために他のデバイスに通信してもよい。例として、アクセスポイント１４０は、移動局１１０と、ユーザ端末１５０ａ、１５０ｂ、および、１５０ｃとを含むワイヤレスデバイスのグループを形成してもよい。この例では、グループ中のデバイスはいずれもポジションロケーションプロセッサ２６０を有していないが、移動局１１０は、以前に記述したように、自己のポジションを決定するための能力を有していると仮定する。
【００３３】
例を継続すると、グループ中のデバイスの各対に対して、少なくとも１個の測距測定値が入手可能になるように、ワイヤレスデバイス１１０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃは協働して測距測定値を取得する。例えば、各デバイスにおいて、プロセッサ２３０は、測距信号を開始することか、または、グループ中の別のデバイスからの測距信号に応答することかのいずれかを測距モジュール２７０に行わせる。１台のデバイスから次のデバイスへと、デバイスのグループに対する測距測定値を渡すことができるか、または、デバイスのグループに対する測距測定値をアクセスポイント１４０に直接戻すことができる。類似する方法で、移動局１１０の既知のポジションをアクセスポイント１４０に提供することができる。
【００３４】
アクセスポイント１４０が、測距測定値の完全な組と既知のポジションデータとを受信したときに、アクセスポイント１４０は、グループを代表して、１つ以上のポジションを決定できる。したがって、アクセスポイント１４０は、ユーザ端末１５０ａ、１５０ｂ、および／または、１５０ｃに対するポジションを遠隔的に決定できる。この方法では、ワイヤレスデバイス２００ｂはポジションロケーションプロセスに参加するが、潜在的に少ない処理能力しか持たないと、さらに高性能のプロセッサを有する（アクセスポイント１４０のような）デバイスが、より多くの計算が必要とされるポジションロケーションタスクを実施することができる。
【００３５】
図３Ａは、ワイヤレスデバイス２００ａの実施形態とともに使用することができるような、ポジションロケーションプロセッサ２６０ａの機能のブロックダイヤグラムである。グループ識別モジュール３００、データ獲得モジュール３１０、ポジション決定モジュール３２０、および、ポジション転送モジュール３３０を含むものとして、ポジションロケーションプロセッサ２６０ａを示している。
【００３６】
グループ識別モジュール３００は、ポジションロケーション処理のためにワイヤレスデバイスのグループを定義する。このプロセスは、既知のポジションを持つ少なくとも１台のデバイスと、そのポジションが知られていない複数のデバイスとに対する、ネットワークアドレスまたは他の識別子を取得することを含むことができる。アドホックネットワーキングの状況では、グループ識別モジュール３００は、グループ中の他のワイヤレスデバイスと通信するための能力を含む、各ワイヤレスデバイスの能力を検証することができる。いくつかの実施形態では、グループ中のワイヤレスデバイスの数は、システム中のポジションを特定するために使用される座標の数にしたがって変化する。例示的な実施形態では、グループ識別モジュール３００は、２次元座標を決定するために少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを形成し、３次元ポジショニングのケースでは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスのグループを形成する。
【００３７】
データ獲得モジュール３１０は、デバイスのグループに対する測距測定値とポジションデータとを取得する。ポジション決定モジュール３２０により測距測定値およびポジションデータを使用して、グループ中のワイヤレスデバイスのうちの１台以上に対するポジションを確定する。データ獲得モジュール３１０は、別のデバイスから測距測定値を受信するケースでは、デバイスの各対に対する測距測定値を受動的に取得し、または、別のデバイスに測距信号を送ることにより、デバイスの各対に対する測距測定値を能動的に取得するかのいずれかである。獲得モジュール３１０により取得される例示的なデータは、図４を参照してこれから述べる。
【００３８】
図４は、２次元座標対を決定するのに使用されるような、４台のワイヤレスデバイス４１０〜４４０のグループを示している。図では、デバイス４４０が、既知のポジション（ｘ0，ｙ0）を持つ一方で、デバイス４１０と、４２０と、４３０は、それぞれ未知のポジション（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、（ｘ3，ｙ3）を持っている。デバイス４２０は、ワイヤレスデバイスのグループに対するポジション決定を調整する。このようなことであることから、デバイス４２０は、ワイヤレスデバイス２００、とりわけ、ポジションロケーションプロセッサ２６０を含むことができる。
【００３９】
データ獲得モジュール３１０は、識別モジュール３００により定義されているグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得する。言い換えると、データ獲得モジュール３１０は、Ｎ台のワイヤレスデバイスのグループから１度に２台ずつ選択されるデバイスの各組み合わせに対する測距測定値を取得する。このことを、Ｃ2Nのように数学的に表すことができる。図４で示しているように、４台のワイヤレスデバイスのグループに対して、合計６個の組み合わせがある（Ｃ24＝６）。したがって、獲得モジュール３１０は、合計６個の測距測定値を取得する。３次元ポジショニングによって使用されるような６台のワイヤレスデバイスのグループに対しては、データ獲得モジュール３１０は、合計１５個の測距測定値を取得する。
【００４０】
獲得モジュール３１０が、ワイヤレスデバイス４１０〜４４０のグループに対する測距測定値の組と、デバイス４４０の既知のポジション（ｘ0，ｙ0）とを取得したときに、獲得モジュール３１０は、このデータをポジション決定モジュール３２０に送り出す。いくつかの実施形態では、決定モジュール３２０は、完全な組の情報を確実に利用可能にするために、識別モジュール３００により供給されるグループ定義とデータとを照合する。いったん、データの獲得が完了すると、決定モジュール３２０は、ワイヤレスデバイス４１０、４２０、４３０のうちの１台以上に対するポジションを決定するプロセスを開始する。
【００４１】
必要とされる場合には、初めに、測距測定値を距離に変換する。したがって、例えば、往復の移動測定値を２で割って、その後、受信デバイスの処理時間のために調節してもよい。測距測定値から一方向の飛行時間値を計算して、その後、変換してもよい。その後、調節した測距測定値に光速を乗じて、距離推定を得る。図４で示しているように、デバイスの各対間の距離をＲijとして表す。ここで、ｉおよびｊは、グループ中の異なるワイヤレスデバイスを表している。いくつかのケースでは、変換が必要ないように、獲得モジュール３１０から距離値を取得する。
【００４２】
変換に続いて、ポジション決定モジュール３２０は、距離値と既知のポジションデータとを使用して、ワイヤレスデバイス４１０、４２０、４３０のうちの１台以上に対するポジションを計算する。１つの実施形態では、ポジション決定モジュール３２０は、ピタゴラスの定理を使用して、定義されたグループ中のワイヤレスデバイスの各対間の距離を、測距測定値から決定した距離値に等しいものとして表す。２次元座標（ｘ，ｙ）に対する距離の方程式の例示的な形態を、下記の方程式（１）で示す。
【数１】
0005587292.tif 000002
【００４３】
ワイヤレスデバイス４１０〜４４０のグループに対して、未知数が６個ある６個の方程式があることに留意されたい。したがって、２次元座標のうちのすべてまたはいくつかに対して、さまざまな数値的な方法を使用して、全体を効率的に解くことができる。３次元ポジショニングに対して、このアプローチは、ワイヤレスデバイスのうちの１台に対するポジションに加えて、６台のワイヤレスデバイスのグループに対する測距測定値を必要とする。このケースでは、測距測定値の数は１５個（Ｃ26＝１５）なので、未知数が１５個ある１５個の方程式がある。
【００４４】
方程式（１）の非線形性の結果として、各ワイヤレスデバイスに対して２つのポジションになる。いくつかの実施形態では、ポジション決定モジュール３２０は、１つ以上の発見的手法を使用して、ワイヤレスデバイスに対するポジションを可能性あるものの中から選択する。３次元ポジショニングのケースでは、例えば、決定モジュール３２０は、地表の下にあるポジションを拒絶するかもしれない。ポジションデータを１つ以上の基準ポイントと比較することにより、ポジションデータを有効性確認することもできる。例えば、アクセスポイントまたは類似するデバイスは、その中にそれらが位置している建物の座標でプログラミングされ、アクセスポイントまたは類似するデバイスは、この情報をネットワーク接続されたデバイスと共有することができる。このようなケースでは、決定モジュール３２０は、建物の境界線の外側にあると決定されているポジションを拒絶する。他のデバイスの可視性に基づいて、ポジションデータを有効性確認することもできる。例えば、いわゆるセクター化アプローチを使用して、既知の通信距離を有する第３のデバイスと通信するためのデバイスの能力（または、不能）に基づいて、１台のデバイスに対するポジションデータを有効性確認することができる。他の多くのポジション有効性確認スキームも可能であり、それらは、本発明の範囲内にある。
【００４５】
ワイヤレスデバイス４１０〜４３０のうちの１台以上に対して、一意的なポジションを決定した後で、ポジション決定モジュール３２０は、転送モジュール３３０にポジションデータを送り出す。ポジション転送モジュール３３０は、各ワイヤレスデバイスにポジションデータを送ることができ、これにより、この方法で、ワイヤレスデバイスが、自己のポジションと、もしかすると周囲のデバイスのポジションとを獲得する。同様に、ポジション転送モジュール３３０は、ネットワークサーバまたは他のデータプロセッサに対して、ポジションデータを持つ１つ以上のネットワークメッセージを送ることができる。
【００４６】
図３Ｂは、本発明の別の実施形態にしたがった、ポジションロケーションプロセッサ２６０ｂの機能のブロックダイヤグラムである。示しているように、ロケーションプロセッサ２６０ｂは、図３Ａに関連して述べたモジュールに加えて、ポジション調停モジュール３４０を備えている。ポジション調停モジュール３４０は、ポジション決定モジュール３２０により計算されたポジション同士を弁別する。したがって、識別モジュール３００により定義されたグループ中のワイヤレスデバイスのうちの１台以上に対するポジションデータを確立するために、ポジション調停モジュール３４０は、ポジション決定モジュール３２０により用いられる発見的手法を置換するか、または、追加する。ポジション調停モジュール３４０の動作は、図２、図３Ｂ、および、図５参照して、これから述べる。
【００４７】
図５は、ワイヤレスデバイスＡ、Ｂ、および、Ｃに対する可能性あるポジションの中から、それらの各デバイスのポジションを決定するために対話する、２台のデバイスＭ１、Ｍ２を示している。デバイスＭ１、Ｍ２は、ワイヤレスデバイス２００ｂであってもよく、１台または双方が、ポジション調停モジュール３４０を持つポジションロケーションプロセッサ２６０を備えていてもよい。明確にするために、以下の議論では、デバイスＭ１がポジション調停モジュール３４０を備えていることと、デバイスＭ１がデバイスＡ、Ｂ、および、Ｃに対する最終的なポジションを決定することとを仮定する。
【００４８】
初めに、デバイスＭ２が、Ｍ２、Ａ、Ｂ、および、Ｃを含むワイヤレスデバイスのグループを定義し、そのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値の完全な組を取得する。デバイスＭ２は、既知のポジションを有し、Ｍ２のポジションと測距測定値とを使用して、そのグループ中のデバイスのうちの１台以上に対するポジションデータを決定する。この例に対して、Ｍ２は、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃのそれぞれを位置付けるための２つの可能性ある座標対を決定する。これらには、｛Ａ，Ａ”｝、｛Ｂ，Ｂ”｝、｛Ｃ，Ｃ”｝が含まれる。
【００４９】
デバイスＭ１は、Ｍ１、Ａ、Ｂ、および、Ｃを含む、ポジションロケーション決定のための、ワイヤレスデバイスの第２のグループを定義する。類似する方法で、Ｍ１は、第２のグループ中のデバイスに対する測距測定値の完全な組を取得し、測距測定値とＭ１の既知のポジションとを組み合わせて、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃのそれぞれに対する２つの可能性ある座標対を決定する。これらの可能性あるポジションには、｛Ａ，Ａ’｝、｛Ｂ，Ｂ’｝、｛Ｃ，Ｃ’｝が含まれる。スケーリングせずに描かれているが、デバイスＭ１およびＭ２と、デバイスＡ、Ｂ、およびＣのそれぞれに対するデバイスＭ１およびＭ２それぞれの２つの可能性ある座標対との間の距離は、実質的に同じとすることができる。例えば、方程式（１）の形態を有する１組の距離の方程式を解いた場合に、デバイスＭ１と可能性あるポジション｛Ｂ｝との間の距離は、デバイスＭ１と可能性あるポジション｛Ｂ’｝との間の距離と、実質的に同じになるだろう。同様に、１組の距離の方程式に対する解では、デバイスＭ２と可能性あるポジション｛Ａ｝との間の距離は、デバイスＭ２と可能性あるポジション｛Ａ”｝との間の距離と、実質的に同じになるだろう。
【００５０】
１つの実施形態では、Ｍ１のポジション調停モジュール３４０は、ワイヤレスデバイスＡ、Ｂ、および、Ｃに対するポジショニングデータを要求するように、Ｍ１のデータ獲得モジュール３１０に指示する。例えば、アドホックネットワーキングの環境では、獲得モジュール３１０は、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃに対するポジショニングデータを要求するブロードキャストメッセージをネットワークに送ってもよい。代替的に、獲得モジュール３１０は、獲得モジュール３１０が、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃに対するポジショニングデータを有していることを通知するブロードキャストメッセージを送ってもよい。別の実施形態では、ネットワーク要求メッセージまたは通知メッセージがなくても、デバイスＭ２がデバイスＭ１にデバイスＭ２のポジショニングデータを自動的に提供するように、デバイスＭ１およびデバイスＭ２が協調してふるまってもよい。
【００５１】
デバイスＭ２は、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃのそれぞれに対するポジショニングデータを有している。したがって、デバイスＭ１において、データ獲得モジュール３１０は、デバイスＭ２からこれらのポジションのうちの１つ以上を獲得して、ポジション調停モジュール３４０にそれらを提示することができる。ポジション調停モジュール３４０は、ポジション決定モジュール３２０により提供されたデータと、獲得モジュール３１０を通してデバイスＭ２から取得したデータとの中から、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃのうちの１台以上に対するポジションを選択することができる。１つの実施形態では、ポジション調停モジュール３４０は、デバイスＭ１、Ｍ２の双方により合意されたポジションを選択する。
【００５２】
例えば、距離の方程式の非線形性のために、ポジションＡまたはポジションＡ’のいずれかにおいてデバイスＡを位置付けることができることを、Ｍ１のポジション決定モジュール３１０は示している。しかしながら、デバイスＭ２から取得したデータは、ポジションＡまたはポジションＡ”のいずれかにおいてデバイスＡを位置付けることができることを示している。双方の調整デバイスがポジションＡにおいて合意していることから、ポジション調停モジュール３４０は、デバイスＡの最終的なポジションとして、ポジションＡを転送モジュール３３０に提供する。同様に、デバイスＭ１およびＭ２は、デバイスＢとＣに対して、それぞれ、ポジションＢとポジションＣにおいて合意している。したがって、これらのポジションを選択し、そして、残りの可能性あるものを廃棄するか、または、後続するポジションロケーションアクティビティにおいて使用するために残りの可能性あるものを記憶することができる。
【００５３】
ポジショニングプロセスを調整するものとして、デバイスＭ１およびＭ２を記述しているが、関連するデバイスのうちのいずれか１台がこの方法で機能できることが認識されるだろう。例えば、デバイスＢは、デバイスＡ、Ｂ、Ｃ、および、Ｍ１を含む第１のポジション決定グループを定義することができ、デバイスＡ、Ｂ、Ｃ、および、Ｍ２を含む第２のグループを定義することもできる。このケースでは、デバイスＢのポジションロケーションプロセッサ２６０は、デバイスＡ、Ｂ、および、Ｃのそれぞれに対して２組のポジションデータを発生させる。第１の組のポジションは、第１のグループに対する測距測定値の組と、デバイスＭ１の既知のポジションとから決定される。第２の組のポジションは、第２のグループに対する測距測定値と、デバイスＭ２の既知のポジションとに基づくものである。その後、デバイスＢのポジション調停モジュール３４０が、データの組に基づいて、適切なポジション決定を行う。
【００５４】
図６は、本発明の１つの実施形態にしたがった、ポジションロケーション方法６００のフローチャートである。図１で示しているような、ユーザ端末１５０と、アクセスポイント１４０と、移動局１１０とのうちの１つのような、調整デバイスにより、方法６００を実施することができる。
【００５５】
ブロック６１０において、ポジションロケーション処理のためにワイヤレスデバイスのグループが定義される。ワイヤレスデバイスのポジションを特定するのに使用される座標の数にしたがって、グループ中のデバイスの数は変化する。例えば、２次元ポジショニングが選択された場合に、グループは、４台以上のワイヤレスデバイスを含んでいる。一方で、６台以上のワイヤレスデバイスのグループを使用して３次元中の座標を決定してもよい。
【００５６】
ブロック６２０において、グループ中の１台のワイヤレスデバイスのポジションが取得される。１つの実施形態では、ワイヤレスデバイスのグループは、既知のポジションを有するデバイスを１台だけ含んでいる。調整デバイスがポジションを知っているデバイスでもある場合には、調整デバイスは、衛星ポジションシステムまたは地上ポジショニングシステムを介して、自己のポジションを獲得することができる。そうでないならば、調整デバイスは、ワイヤレスデバイスのグループ中のポジションを知っているデバイスから、直接的または間接的にポジションを取得する。
【００５７】
ブロック６３０において、ブロック６１０にて定義されたワイヤレスデバイスのグループ中の２台のデバイスの各組み合わせに対して、測距測定値を取得する。測距測定値は、時間値または距離値を示すことができる。時間値は、例えば、デバイスの対間の一方向の飛行時間と往復の移動時間とを含むことができ、共通のタイムベースに調節された擬似距離および／または擬似値を含んでいてもよい。いくつかのケースでは、時間値に光速を乗じることにより、時間値を距離に変換する。さらに一般的には、ブロック６３０において、情報が取得され、この情報から、各デバイス対間の距離を決定することができる。
【００５８】
既知のポジションと測距データとが取得されたときに、ブロック６４０において、グループ中のポジションを知らないデバイスのうちの１台以上に対する第１のポジションが決定される。このことは、ハードウェアおよびソフトウェアで実現されるさまざまな数値的な方法を含むことができる。こうした方法は、ポジショニングの方程式の非線形性が原因で、１つより多い結果を産み出すかもしれない。ワイヤレスデバイスに対して１つより多いポジションが決定された場合に、後続する処理においてポジションデータが有効性確認される。
【００５９】
決定ブロック６５０において、１台以上のワイヤレスデバイスに対する第２のポジションの入手可能性に関して決定がなされる。このことは、例えば、特定のワイヤレスデバイスに対する可能性あるポジションを要求するネットワークメッセージを送ること、または、ネットワークトラフィックを監視して、別のデバイスが所望の情報のうちのいくつかまたはすべてを有しているか否かを検出することとを含んでいてもよい。例えば、別のデバイスは、デバイスのうちの１台以上に対するポジション推定を有しているかもしれない。デバイスのうちの１台以上に対するポジション推定とステップ６４０において決定された第１のポジションとを比較することにより、デバイスのうちの１台以上に対するポジション推定を有効性確認することができる。いくつかの実施形態では、２台のデバイスにより方法６００を個々に実施し、その後、２台のデバイスが協働して、それぞれにより決定したポジショニングデータを交換する。したがって、決定ブロック６５０における処理は、ブロック６４０において決定された第１のポジションを別のデバイスに供給することも含んでいてもよい。
【００６０】
それらに対する第１のポジションが決定されている１台以上のデバイスに対して、ポジションデータが入手可能である場合に、ブロック６６０においてポジションデータが獲得される。ブロック６７０において、１台以上のデバイスのポジションが有効性確認される。ブロック６６０において第２のポジションが獲得されている場合に、第１のポジションと第２のポジションとを比較することにより、ポジションデータを有効性確認することができる。例えば、合致を使用して、１台以上のワイヤレスデバイスに対する最終的なポジションを選択することができる。代替的または付加的に、二次的な情報を参照してポジションデータを有効性確認することができる。例えば、以前に述べたように、地表の下にあるポジションまたは閉じられた空間の外側にあるポジションを拒絶することができる。ブロック６８０において、１台以上のデバイスに対して最終的なポジションが送られる。このことは、デバイスに自己のポジションを知らせることとともに、より大きなシステムの一部としてデバイスのポジションを追跡することを含むことができる。
【００６１】
ここに開示した例示的な実施形態に関連して説明したさまざまな例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいは、ここに開示した機能を実施するように設計されているこれらの何らかの組み合わせにより、実現または実施されてもよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、何らかのプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置または状態機械であってもよい。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサを組み合わせたものや、複数のマイクロプロセッサや、ＤＳＰコアを伴う１つ以上のマイクロプロセッサや、他の何らかのこのようなコンフィギュレーションのような、コンピューティングデバイスを組み合わせたものとしても実現されてもよい。
【００６２】
ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、不揮発性メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーブバルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または、技術的に知られている他の何らかの形態の物理的な記憶媒体中に存在していてもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合されていてもよい。代替実施形態では、記憶媒体はプロセッサに一体化していてもよい。
【００６３】
ここで開示した実施形態に関連して記述した方法、プロセス、または、アルゴリズムのステップは、ハードウェアで、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールで、あるいは、２つを組み合わせたもので、直接的に具現化されてもよい。方法またはプロセスにおけるさまざまなステップまたは動作を、示している順序で実施してもよいし、あるいは、別の順序で実施してもよい。付加的に、１つ以上のプロセスのステップまたは方法のステップを省略してもよいし、あるいは、１つ以上のプロセスのステップまたは方法のステップを方法およびプロセスに加えてもよい。付加的なステップ、ブロック、または、アクションを、方法およびプロセスの既存のエレメントのはじめに、おわりに、または、途中に加えてもよい。
【００６４】
開示した実施形態の上記の説明は、あらゆる当業者が本開示を製作または使用できるように提供した。これらの実施形態に対するさまざま改良は当業者に容易に明らかとなり、ここに定義された一般的な原理は、本開示の精神または範囲を逸脱することなく、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本開示はここで示した実施形態に限定されることを意図しているものではなく、ここで開示した原理および新たな特徴と合致する最も広い範囲に一致させるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ポジションロケーション装置において、
それに対してポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、それに対してポジションが入手可能でない第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義するように構成されているグループ識別モジュールと、
少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得し、前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションを取得するように構成されているデータ獲得モジュールと、
前記測距測定値と前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションとに基づいて、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台のポジションを決定するように構成されているポジショニングモジュールとを具備する装置。
［２］前記ワイヤレスデバイスのグループ中の前記第２のワイヤレスデバイスのそれぞれに、そのワイヤレスデバイスに対して決定された前記ポジションを送るように構成されているポジション転送モジュールをさらに具備する［１］記載の装置。
［３］前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む［１］記載の装置。
［４］前記データ獲得モジュールは、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間値へと前記測距測定値を変換する［１］記載の装置。
［５］前記ポジション決定モジュールは、１組の非線形方程式を処理して、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを決定する［１］記載の装置。
［６］前記ポジショニングモジュールにより決定された１組のポジションの中から、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを選択するように構成されているポジション調停モジュールをさらに具備する［１］記載の装置。
［７］前記データ獲得モジュールは、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの前記少なくとも１台のものに対する第２のポジションを取得するようにさらに構成され、前記ポジション調停モジュールは、前記第２のポジションと前記ポジショニングモジュールからの前記ポジションとに基づいて、前記第２のデバイスのうちの前記少なくとも１台の前記ポジションを決定する［６］記載の装置。
［８］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスの前記ポジションは、２次元座標を含む［１］記載の装置。
［９］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスの前記ポジションは、３次元空間中の座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む［１］記載の装置。
［１０］ポジションロケーション方法において、
少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義することと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中の第１のワイヤレスデバイスのポジションを取得することと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得することと、
前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションと前記測距測定値とを使用して、前記第１のワイヤレスデバイス以外の前記ワイヤレスデバイスのグループ中の少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを決定することとを含む方法。
［１１］前記測距測定値を取得することは、それに対してポジションが決定されていないワイヤレスデバイスまで測距することを含む［１０］記載の方法。
［１２］前記ワイヤレスデバイスのグループ中の各ワイヤレスデバイスに、そのワイヤレスデバイスに対して決定されたポジションを送ることをさらに含む［１０］記載の方法。
［１３］前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む［１０］記載の方法。
［１４］前記測距測定値を取得することは、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間を計算することをさらに含む［１０］記載の方法。
［１５］前記少なくとも１台のワイヤレスの前記ポジションを決定することは、１組の非線形方程式を処理することを含む［１０］記載の方法。
［１６］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する前記ポジションを決定することは、１組のポジションを決定することと、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する前記ポジションを前記１組のポジションから選択することとを含む［１０］記載の方法。
［１７］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する前記ポジションは、２次元座標を含む［１０］記載の方法。
［１８］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する前記ポジションは、３次元座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む［１０］記載の方法。
［１９］前記第１のワイヤレスデバイスが、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスの前記ポジションを決定する［１０］記載の方法。
［２０］前記第１のワイヤレスデバイス以外のデバイスが、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスの前記ポジションを決定する［１０］記載の方法。
［２１］前記第１のワイヤレスデバイスは、ポジションロケーション能力を有し、前記ワイヤレスデバイスのグループ中の他のデバイスは、ポジションロケーション能力を有さない［１０］記載の方法。
［２２］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する第２のポジションを獲得することと、
前記第２のポジションと、前記ポジションデータおよび前記測距測定値を使用して決定された前記ポジションとの中から、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを選択することとをさらに含む［２１］記載の方法。
［２３］ポジションロケーション方法において、
デバイスのそれぞれのポジションを定義するために選択されている座標の数にしたがってデバイスの数が変化する、ワイヤレスデバイスのグループを形成することと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中の２台のワイヤレスデバイスの各組み合わせに対する測距測定値を取得することと、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中の第１のワイヤレスデバイスに対するポジションデータを取得することと、
前記ポジションデータと前記測距測定値とを使用して、前記第１のワイヤレスデバイス以外の少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを決定することとを含む方法。
［２４］前記ワイヤレスデバイスのグループ中の各ワイヤレスデバイスに、そのワイヤレスデバイスに対して決定されたポジションを送ることをさらに含む［２３］記載の方法。
［２５］前記測距測定値は、ワイヤレスデバイスの各対により交換される信号に対する往復時間を含む［２３］記載の方法。
［２６］前記測距測定値を取得することは、ワイヤレスデバイスの各対の間を移動する信号に対する一方向の飛行時間を計算することをさらに含む［２３］記載の方法。
［２７］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する前記ポジションは、３次元座標を含み、前記ワイヤレスデバイスのグループは、少なくとも６台のワイヤレスデバイスを含む［２３］記載の方法。
［２８］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する第２のポジションを獲得することと、
前記第２のポジションと、前記ポジションデータおよび前記測距測定値を使用して決定された前記ポジションとの中から、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを選択することとをさらに含む［２３］記載の方法。
［２９］ポジションロケーション装置において、
少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義する手段と、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中の第１のワイヤレスデバイスのポジションを取得する手段と、
前記ワイヤレスデバイスのグループ中のデバイスの各対に対する測距測定値を取得する手段と、
前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションと前記測距測定値とを使用して、前記第１のワイヤレスデバイス以外の前記ワイヤレスデバイスのグループ中の少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを決定する手段とを具備する装置。
［３０］前記ワイヤレスデバイスのグループ中の各ワイヤレスデバイスに、そのワイヤレスデバイスに対して決定されたポジションを送る手段をさらに具備する［２９］記載の装置。
［３１］前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対する第２のポジションを獲得する手段と、
前記第２のポジションと、前記ポジションデータおよび前記測距測定値を使用して決定された前記ポジションとの中から、前記少なくとも１台のワイヤレスデバイスに対するポジションを選択する手段とをさらに具備する［２９］記載の装置。
［３２］ワイヤレスデバイスのポジションを位置付けるための、１つ以上のシーケンスの１つ以上の命令を媒介するコンピュータ読取可能媒体において、
前記１つ以上のシーケンスの１つ以上の命令は、１つ以上のプロセッサにより実行されるときに、
それに対してポジションが入手可能である第１のワイヤレスデバイスと、それに対してポジションが入手可能でない第２のワイヤレスデバイスとを含む少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループを定義するステップと、
前記少なくとも４台のワイヤレスデバイスのグループ中のワイヤレスデバイスの各対に対する測距測定値を取得するステップと、
前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションを取得するステップと、
前記測距測定値と前記第１のワイヤレスデバイスの前記ポジションとを使用して、前記第２のワイヤレスデバイスのうちの少なくとも１台のポジションを決定するステップとを前記１つ以上のプロセッサに実施させる命令を含むコンピュータ読取可能媒体。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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