(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）無線端末によって処理される第１の信号の第１の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｂ）少なくとも部分的に、前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値に基づいて、前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかを推定するステップと、
（ｃ）前記無線端末の複数の可能な位置に基づいて、
（ｉ）前記無線端末が屋内にあると推定される場合、屋外である各可能な位置を存在しない位置と指定し、
（ｉｉ）前記無線端末が屋外にあると推定される場合、屋内である各可能な位置を存在しない位置と指定するステップと、
（ｄ）前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を、前記第１の信号の前記第１の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
を含み、
前記無線端末の位置の推定は、少なくとも部分的に、前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかの推定に基づく方法。
【請求項２】
（ｅ）前記無線端末によって処理される第２の信号の前記第１の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｆ）前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第２の信号の前記第１の特徴の前記測定値を、前記第２の信号の前記第１の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかの推定が、少なくとも部分的に、前記第２の信号の前記第１の特徴の前記測定値にも基づく、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
（ｅ）前記第１の信号の第２の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｆ）前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第１の信号の前記第２の特徴の前記測定値を、前記第１の信号の前記第２の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかの推定が、少なくとも部分的に、前記第１の信号の前記第２の特徴の前記測定値にも基づく、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置の１つが屋内であるか否かを判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置を、屋内の部分集合と屋外の部分集合とに区分するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置を、屋内の部分集合と、屋外の部分集合と、第３の非空部分集合とに区分するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の非空部分集合の各可能な位置が、不確定の屋内状態及び考慮外の屋内状態の少なくとも１つに対応する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
（ａ）無線端末によって処理される第１の信号の第１の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｂ）少なくとも部分的に、前記無線端末によって処理される前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値に基づく、前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかの指示を受信するステップと、
（ｃ）前記無線端末の複数の可能な位置に基づいて、
（ｉ）前記指示が、前記無線端末が屋内にある旨である場合、屋外である各可能な位置を存在しない位置と指定し、
（ｉｉ）前記指示が、前記無線端末が屋外にある旨である場合、屋内である各可能な位置を存在しない位置と指定するステップと、
（ｄ）位置サーバによって、前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を、前記第１の信号の前記第１の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
を含み、
前記無線端末の位置の推定は、少なくとも部分的に、前記無線端末が屋内にあるか又は屋外にあるかの推定に基づく方法。
【請求項１１】
（ｅ）前記無線端末によって処理される第２の信号の前記第１の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｆ）前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第２の信号の前記第１の特徴の前記測定値を、前記第２の信号の前記第１の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
（ｅ）前記第１の信号の第２の特徴の測定値を受信するステップと、
（ｆ）前記複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、前記第１の信号の前記第２の特徴の前記測定値を、前記第１の信号の前記第２の特徴の予測値と比較することに基づいて、前記無線端末の位置を推定するステップと、
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置の１つが屋内であるか否かを判定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置を、屋内の部分集合と屋外の部分集合とに区分するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の信号の前記第１の特徴の前記測定値を受信する前記ステップの前に、前記無線端末の前記複数の可能な位置を、屋内の部分集合と、屋外の部分集合と、第３の非空部分集合とに区分するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記第３の非空部分集合の各可能な位置が、不確定の屋内状態及び考慮外の屋内状態の少なくとも１つに対応する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般には通信に関し、より詳細には、無線端末の位置を推定し、その位置の推定を、位置に基づくアプリケーションで使用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]図１は、従来技術による無線通信システム１００の主要構成要素の図である。無線通信システム１００は、無線端末１０１、基地局１０２−１、１０２−２、１０２−３、無線交換局１１１、支援サーバ１１２、位置クライアント１１３、及びＧＰＳ（全地球測位システム）衛星群１２１を備える。無線通信システム１００は、よく知られた方式で、地理的領域１２０の全域に無線通信サービスを提供する。
【０００３】
[0003]有線の通信と比べた無線通信の主要な利点は、ユーザに与えられる可動性である。一方、無線通信の主要な不都合点は、ユーザが移動することができるために、関係者がユーザの位置を容易に特定できない場合があることである。
【０００４】
[0004]そのような関係者には、無線端末のユーザと遠隔地の相手の両方が含まれる。無線端末のユーザが自身の位置を知りたい理由には様々ある。例えば、遠隔にいる相手に自分のいる場所を知らせたい場合や、ナビゲーションについての助言を求めたいがある。
【０００５】
[0005]また、遠隔地にいる相手がユーザの位置を知りたい理由には様々ある。例えば、無線端末からＥ９−１−１番への緊急通話を受けた者が、無線端末のある場所に救急サービスの車両を派遣することができるように、無線端末の位置を知りたい場合がある。
【０００６】
[0006]従来技術には、無線端末の位置を推定する多くの技術が存在する。
【０００７】
[0007]１つの技術によると、無線端末の位置は、その無線端末があるセルの中心又はセクタの重心として推定される。この技術は、無線端末や無線通信システムに追加的なハードウェアの追加を必要としない点で有利であり、したがって、この第１の技術は、旧来のシステムで低費用で実施することができる。しかし、この第１の技術は、（現在のセルラシステムでは）数キロメートル内までしか正確ではなく、したがって、より高い精度が要求される用途（例えば救急サービスの派遣等）には一般には許容できない。
【０００８】
[0008]第２の技術によると、無線端末から送信された信号の到着角度を三角法で求める、又は到着時間を双曲線測位で求めることにより、無線端末の位置が推定される。この技術は、数百メートル内までの精度を達成することができ、旧来の無線端末に使用できる点で有利である。しかし、この第２の技術の不利点は、一般には通信システムの基地局にハードウェアを追加する必要があり、それに法外な費用を要する場合があることである。
【０００９】
[0009]第３の技術によると、無線端末の位置は、無線端末に内蔵された例えばＧＰＳ（全地球測位システム）受信機等の無線ナビゲーション装置によって推定される。この技術は、通例数十メートル内まで正確であるが、屋内や、密度の高い森林、ビルの谷間ではあまり安定して機能しない点で不都合である。さらに、この第３の技術の精度は、マルチパス反射によって著しく低下する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[0010]したがって、第１の技術よりも高い精度で、且つ第２及び第３の技術の費用と短所の一部を伴わずに、無線端末の位置を推定する技術が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
[0011]本発明は、従来技術の無線端末の位置推定技術に伴う費用と制限の一部を伴わずに、無線端末の位置を推定することができるシステムの構築と使用を可能にする。
【００１２】
[0012]本発明は、地勢、受信機、送信機の位置、及び他の要因に依存する電磁信号特性があるという認識に基づく。例えば、特定の無線局が第１の位置では強く受信され、第２の位置では弱く受信されることが分かっており、未知の位置にある所与の無線端末がその無線局を弱く受信している場合、その無線端末は第１の位置よりも第２の位置にある可能性が高いことになる。
【００１３】
[0013]「強く」と「弱く」を定量化し、この原理を複数の特性と複数の信号に拡張することにより、本発明は、より高い精度で無線端末の位置を推定することができる。
【００１４】
[0014]例示的実施形態は、（ａ）無線端末によって処理される第１の信号の第１の特徴の測定値を受信するステップと、（ｂ）その無線端末が屋内にあるか否かを推定するステップと、（ｃ）無線端末が屋内にあると推定される場合、無線端末の複数の可能な位置のうち屋外である各位置を存在しない位置と指定し、無線端末が屋外にあると推定される場合、無線端末の複数の可能な位置のうち屋内である各位置を存在しない位置と指定するステップと、（ｄ）複数の可能な位置のうち存在しない位置と指定されていない少なくとも１つの位置について、第１の信号の第１の特徴の測定値を、第１の信号の第１の特徴の予測値と比較することに基づいて、無線端末の位置を推定するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】[0015]従来技術の無線通信システムの一部のマップを示す図である。
【図２】[0016]本発明の例示的実施形態による無線通信システム２００の主要構成要素を示す図である。
【図３】[0017]例示的実施形態による、図２に示す位置特定サーバ２１４の主要構成要素のブロック図である。
【図４】[0018]本発明の例示的実施形態により行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図５】[0019]図４のプロセス４０１、即ち位置特性データベース３１３の構築で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図６ａ】[0020]地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｂ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｃ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｄ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｅ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｆ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｇ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｈ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｉ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｊ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６ｋ】地理的領域、及び複数の位置への地理的領域の分解を示す図である。
【図６Ｌ】[0021]地理的領域２２０を６４個の矩形の位置に区分する代替の区分を示す図である。
【図６ｍ】[0022]図６ｃ〜６ｅで区分された地理的領域２２０の隣接グラフの図式表現の図である。
【図６ｎ】[0023]図６ｈ〜６ｋで区分された幹線道路の交差点の隣接グラフの図式表現を示す図である。
【図７】[0024]図４のプロセス４０２、即ち特性補正データベース３１３へのデータの取り込みの一部として行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図８ａ】[0025]例示的な歪み曲線及び補正曲線を示す図である。
【図８ｂ】例示的な歪み曲線及び補正曲線を示す図である。
【図８ｃ】例示的な歪み曲線及び補正曲線を示す図である。
【図９】[0026]（図４の）プロセス４０３、即ち位置特性データベース３１３の維持管理で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１０】[0027]図７のプロセス７０１、即ち無線端末２０１の位置の推定で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１１ａ】[0028]図９のプロセス９０１、即ち時点Ｈ１〜ＨＹに無線端末２０１によって受信される、又は無線端末２０１に送信される１つ又は複数の信号の特性に基づいて無線端末２０１の位置の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１１ｂ】[0029]図１１ａのプロセス１１０４、即ち検索エリア削減の第１段階で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１１ｃ】[0030]図１１ａのプロセス１１０５、即ち検索エリア削減の第２段階で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１１ｄ】[0031]図１１ａのプロセス１１０６、即ち各時点Ｈ１〜ＨＹにおける無線端末２０１の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１２】[0032]図９のプロセス９０２、即ちＧＰＳで得られた情報（例えばＧＰＳ衛星群２２１からの情報）に基づいて無線端末２０１の位置の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１３】[0033]図９のプロセス９０３、即ち無線端末２０１の位置についての非ＧＰＳベースの確率分布とＧＰＳベースの確率分布を組み合わせる際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【図１４】[0034]非ＧＰＳベースの時点Ｈ１〜ＨＹと、ＧＰＳベースの時点Ｇ１〜ＧＺを組み合わせて合成時点Ｊ１〜ＪＦにする第１の例を示す図である。
【図１５】[0035]非ＧＰＳベースの時点Ｈ１〜ＨＹと、ＧＰＳベースの時点Ｇ１〜ＧＺを組み合わせて合成時点Ｊ１〜ＪＦにする第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0036]本願のために、以下の用語及びその変化形を次のように定義する。
・用語「位置」は、一次元の点、二次元の面積、又は三次元の体積と定義する。
・用語「滞在確率」は、カレンダー時刻Ｔに位置ｂにある無線端末Ｗが、環境条件Ｎの場合に、時刻Ｔ＋Δｔに位置ｂにある確率ＰＳ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ）の推定と定義する。
・用語「移動確率」は、カレンダー時刻Ｔに位置ｂにある無線端末Ｗが、環境条件Ｎの場合に、時刻Ｔ＋Δｔに近隣の位置ｃにある確率ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）の推定と定義する。
・用語「環境条件Ｎ」は、１つ又は複数の環境の物理的様相を含むものと定義され、これらに限定されないが、天候、天文学的条件、大気条件、無線トラフィックの量及び密度、車両トラフィックの量及び密度、道路及び歩道の構築等を含む。
・用語「カレンダー時刻Ｔ」は、１つ又は複数の単位（例えば、秒、分、時間、時刻、日にち、曜日、月、年の月、年等）で表された時間と定義される。
【００１７】
[0037]概要−図２は、本発明の例示的実施形態による無線通信システム２００の主要構成要素の図である。無線通信システム２００は、図のように相互に関係付けられた、無線端末２０１、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３、無線交換局２１１、支援サーバ２１２、位置クライアント２１３、位置特定サーバ２１４、及びＧＰＳ衛星群２２１を備える。例示的実施形態は、よく知られた方式で地理的領域２２０の全域に無線通信サービスを提供し、地理的領域２２０内の無線端末２０１の位置を推定し、その推定を、位置を利用する用途で使用する。
【００１８】
[0038]例示的実施形態によると、無線通信サービスは、一般には「ＵＭＴＳ」と呼ばれるＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍに従って、無線端末２０１に提供される。ただし、本開示を読めば、当業者には、１つ又は複数の周波数帯を利用する１つ又は複数の他のエアインタフェース標準（例えばＧｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍｏｂｉｌｅ（ＧＳＭ）、ＣＤＭＡ−２０００、ＩＳ−１３６  ＴＤＭＡ、ＩＳ−９５  ＣＤＭＡ、３Ｇ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ＣＤＭＡ、ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷｉＦｉ、８０２．１６  ＷｉＭａｘ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等）に従って動作する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００１９】
[0039]無線端末２０１は、ＵＭＴＳへの準拠、及び、下記で説明し、添付図面に説明するプロセスを行うために必要なハードウェア及びソフトウェアを備える。限定ではなく、例として、無線端末２０１は以下を行うことが可能である。
ｉ．１つ又は複数の電磁信号の１つ又は複数の特性の測定と、位置特定サーバ２１４への測定結果の報告、及び
ｉｉ．１つ又は複数の信号の送信と、位置特定サーバ２１４へのそれら信号の伝送パラメータの報告、及び
ｉｉｉ．無線端末がＧＰＳ測距信号を取得及び処理するのを支援するための支援サーバ２１２からのＧＰＳ支援データの受信。
無線端末２０１は、移動することが可能であり、地理的領域２２０内の任意の位置にあることができる。無線通信システム２００は１つのみの無線端末を備えるが、当業者には、本開示を読めば、任意数の無線端末を備える本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２０】
[0040]基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、よく知られた方式で無線を介して無線交換局２１１及び無線端末２０１と通信する。当業者にはよく知られるように、基地局は、通常、アクセスポイント、ノード、ネットインタフェース等の各種代替名称でも呼ばれる。代替実施形態は３つの基地局を備えるが、当業者には、本開示を読めば、任意数の基地局を備える本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２１】
[0041]本発明の例示的実施形態によると、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、地上にあり、移動せず、地理的領域２２０内にある。当業者には、本開示を読めば、基地局が地表に対して移動しているか否かに関係なく、また地理的領域２２０内にあるか否かに関係なく、基地局の一部又はすべてが空中、海洋、又は宇宙にある、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２２】
[0042]無線交換局２１１は、下記及び添付図面で説明するように、無線端末２０１への通信サービスの提供、及び位置特定サーバ２１４との間の情報の流れを調整するスイッチを備える。当業者にはよく知られるように、無線交換局は、一般には、モバイル交換局、移動電話交換局、ルータ等の他の名称でも呼ばれる。
【００２３】
[0043]例示的実施形態は１つの無線交換局を備えるが、当業者には、本開示を読めば、任意数の無線交換局を備える本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。例えば、無線端末が２つ以上の無線交換局と対話することができる場合、それらの無線交換局は、当該無線端末の位置の推定に有用な情報を交換し、共有することができる。例えば、無線交換局は、ＩＳ−４１プロトコルメッセージであるＨａｎｄｏｆｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ及びＨａｎｄｏｆｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｕｅｑｅｓｔ２を使用して、互いから信号強度の測定値を得ることができる。２つ以上の無線交換局を使用することは、無線交換局によってサービスされる地理的範囲が狭い場合（例えばローカルエリアネットワーク等）、或いは複数の無線交換局が１つの共通のエリアにサービスを提供する場合に特に一般的である。
【００２４】
[0044]例示的実施形態によると、無線端末２０１にサービスを提供するすべての基地局は、無線交換局２１１に関連付けられる。当業者には、本開示を読めば、任意数の基地局が任意数の無線交換局に関連付けられる本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２５】
[0045]支援サーバ２１２は、下記及び添付図面で説明するプロセスを行うことが可能なハードウェア及びソフトウェアを備える。一般に、支援サーバ２１２は、無線端末２０１のためのＧＰＳ支援データを生成して、無線端末２０１がＧＰＳ衛星群２２１からＧＰＳ測距信号を取得及び処理するのを支援する。例示的実施形態によると、支援サーバ２１２は位置特定サーバ２１４とは別個の物理的エンティティであるが、当業者には、本開示を読めば、支援サーバ２１２と位置特定サーバ２１４がハードウェア、ソフトウェア、又はその両方を共有する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２６】
[0046]位置クライアント２１３は、下記及び添付図面で説明するように、位置特定サーバ２１４から提供される無線端末２０１の位置の推定を、位置を利用する用途で使用するハードウェア及びソフトウェアを備える。
【００２７】
[0047]位置特定サーバ２１４は、下記及び添付図面で説明するように、無線端末２０１の位置の１つ又は複数の推定を生成するハードウェア及びソフトウェアを備える。当業者には、本開示を読めば、位置特定サーバ２１４を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、図２では位置特定サーバ２１４は無線交換局２１１とは物理的に別個のものとして図示しているが、当業者には、本開示を読めば、位置特定サーバ２１４が無線交換局２１１と完全又は部分的に統合された本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２８】
[0048]例示的実施形態によると、位置特定サーバ２１４は、ローカルエリアネットワークを介して、無線交換局２１１、支援サーバ２１２、及び位置クライアント２１３と通信するが、当業者には、本開示を読めば、位置特定サーバ２１４が、例えばインターネット、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）等の異なるネットワークを介してそれらエンティティの１つ又は複数と通信する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００２９】
[0049]例示的実施形態によると、無線交換局２１１、支援サーバ２１２、位置クライアント２１３、及び位置特定サーバ２１４は、地理的領域２２０の外側にある。当業者には、本開示を読めば、無線交換局２１１、支援サーバ２１２、位置クライアント２１３、及び位置特定サーバ２１４の一部又はすべてが代わりに地理的領域２２０の中にある本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００３０】
[0050]位置特定サーバ２１４−図３は、例示的実施形態による位置特定サーバ２１４の主要構成要素のブロック図である。位置特定サーバ２１４は、図のように相互に接続された、プロセッサ３０１、メモリ３０２、及びローカルエリアネットワーク送受信機３０３を備える。
【００３１】
[0051]プロセッサ３０１は、下記及び添付図面で詳細に説明するように、オペレーティングシステム３１１及びアプリケーションソフトウェア３１２の実行と、位置特性データベース３１３及び特性補正データベース３１４へのデータの取り込み、修正、使用、及び管理とを行うことが可能な汎用プロセッサである。当業者には、プロセッサ３０１を作成し、使用する方法が明らかであろう。
【００３２】
[0052]メモリ３０２は、以下を格納する不揮発性メモリである。
ｉ．オペレーティングシステム３１１
ｉｉ．アプリケーションソフトウェア３１２
ｉｉｉ．位置特性データベース３１３、及び
ｉｖ．特性補正データベース３１４。
当業者には、メモリ３０２を作成し、使用する方法が明らかであろう。
【００３３】
[0053]送受信機３０３は、位置特定サーバ２１４が、無線交換局２１１、支援サーバ２１２、位置クライアント２１３との間で情報を送受信することを可能にする。また、送受信機３０３は、位置特定サーバ２１４が、無線交換局２１１を介して無線端末２０１及び基地局２０２−１〜２０２−３との間で情報を送受信することも可能にする。当業者には、送受信機３０３を作成し、使用する方法が明らかであろう。
【００３４】
[0054]例示的実施形態の動作−図４は、本発明の例示的実施形態により行われる主要プロセスのフローチャートである。
【００３５】
[0055]プロセス４０１により、位置特性データベース３１３が構築される。本願のために、「位置特性データベース」は、複数の位置各々を、その位置にある無線端末に関連付けられた１つ又は複数の予想される特性に対応付けたデータベースと定義する。位置特性データベース３１３の構築の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００３６】
[0056]プロセス４０２により、特性補正データベース３１４が構築される。本願のために、「特性補正データベース」は、系統的な測定誤差を補償するために特性の測定をどのように調整できるかを示すデータベースと定義する。特性補正データベース３１４の構築の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００３７】
[0057]プロセス４０３により、位置特性データベース４０１、特性補正データベース４０２、及び、無線端末２０１の位置に応じて変化する各種特性に基づいて、無線端末２０１の位置が推定される。プロセス４０３の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００３８】
[0058]プロセス４０４により、これに限定されないが、Ｅ９−１−１サービス等の位置を利用する用途で、無線端末２０１の位置の推定が使用される。プロセス４０４の詳細は、下記及び添付図面で説明する。
【００３９】
[0059]プロセス４０５により、位置特性データベース３１３及び特性補正データベース３１４が、それぞれの内容が正確で、最新で、完全であるように維持管理される。例示的実施形態の有効性は、位置特性データベース３１３及び特性補正データベース３１４の内容の正確さ、最新性、及び完全性に基づき、またそれらによって制限されるので、プロセス４０５は有利である。プロセス４０５の詳細については下記及び添付図面で説明する。
【００４０】
[0060]位置特性データベース３１３の構築−図５は、プロセス４０１、即ち位置特性データベース３１３の構築で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【００４１】
[0061]プロセス５０１で、地理的領域２２０がＢ（Ｔ，Ｎ）個の位置に区分され、Ｂ（Ｔ，Ｎ）は２以上の正の整数であり、Ｂ（Ｔ，Ｎ）は、カレンダー時刻Ｔと環境条件Ｎに応じて変化する。当業者には、本開示を読めば、地理的領域２２０が区分される位置の数が静的である本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、地理的領域２２０が区分される位置の数がカレンダー時刻Ｔにも環境条件Ｎにも依存しない本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００４２】
[0062]無線周波スペクトル及び個々の信号の特性の一部は、地理的領域２２０内の異なる位置で異なる。同様に、無線周波スペクトル及び無線端末２０１から送信される個々の信号の特性の一部は、無線端末２０１がある位置が異なると、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３において変化する。さらに、無線通信システム２００の一部の特性（例えばハンドオフ状態等）は、無線端末２０１がある位置が異なると変化する。
【００４３】
[0063]無線端末２０１が特定の位置にある時、無線端末２０１の位置と共に変化する特性の値は、その位置の「フィンガープリント」又は「署名」を表し、この値により、位置特定サーバ２１４は無線端末２０１の位置を推定することができる。例えば、通常の条件下で、無線端末２０１が第１の位置にある時に特性が第１の値の集合を有し、無線端末２０１が第２の位置にある時には第２の値の集合を有するとする。そして、無線端末２０１が未知の位置にあり、その未知の位置における特性が第２の値の集合と一致するとき、無線端末２０１は第２の位置にある可能性がより高いことになる。
【００４４】
[0064]人間の指紋と手書きの署名は一般に絶対的に固有と考えられるが、各位置に関連付けられた特性の組み合わせは、地理的領域２２０内で絶対的に固有でない可能性もある。しかし、例示的実施形態の有効性は、複数の位置間における特性の値の差が増大するにつれて高まる。当業者には、本開示を読めば、各位置に関連付けられた特性の値を、その他の位置に関連付けられた特性の値と区別できる可能性を増すために、どのように位置及び特性を選択すべきかが明らかになろう。
【００４５】
[0065]各位置は、以下によって記述される。
ｉ．一意の識別子ｂ
ｉｉ．その次元（例えば一次元、二次元、三次元、四次元等）
ｉｉｉ．その範囲（例えば地点、面積、体積等）を定義する座標（例えば緯度、経度、高度等）。この座標は、静的であっても、或いは、カレンダー時刻Ｔ若しくは環境条件Ｎ、又はカレンダー時刻Ｔと環境条件Ｎの両方に応じて変化してもよい。
ｉｖ．環境条件Ｎでカレンダー時刻Ｔに無線端末Ｗが位置ｂにある時の各特性Ｑの予想値Ｅ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，Ｑ）。
ｖ．その近隣にある位置の識別、及び
ｖｉ．滞在確率ＰＳ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ）及び移動確率ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）。
【００４６】
[0066]例示的実施形態によると、各位置の識別子は、任意に選択された正の整数である。当業者には、本開示を読めば、一部又はすべての位置の識別子が任意に選択されるのでない本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、一部又はすべての位置の識別子が正の整数でない本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００４７】
[0067]例示的実施形態によると、各位置の範囲は、三次元であり、（ｉ）１つ又は複数の三次元座標及びその境界線を定義する幾何学的識別子、（ｉｉ）その位置の重心にあたる三次元座標、及び、（ｉｉｉ）カレンダー時刻Ｔと環境条件Ｎに応じてどのように範囲が変化するかの記述、によって記述される。当業者には、本開示を読めば、一部又はすべての位置の範囲が一次元又は二次元である本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、一部又はすべての位置の範囲がカレンダー時刻Ｔ又は環境条件Ｎの関数ではない本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００４８】
[0068]例示的実施形態によると、２つ以上の位置の範囲は、ゼロ個、１つ、２つ、３つ以上、又はすべての緯度及び経度地点で重複することが可能である（例えば下記で説明するように立体交差の高架交差路と下側路、複数階の建物の異なる階等）。
【００４９】
[0069]例示的実施形態によると、各位置の境界線は、少なくとも部分的に、
ｉ．地理的領域２２０の自然及び人工的な物理属性（例えば建物、歩道、道路、トンネル、橋、丘、壁、水、崖、河川等）
ｉｉ．地理的領域２２０を管理する法規（例えば人及び車両の位置及び移動に関する法令等）
ｉｉｉ．地理的領域２２０内の個人及び人々のグループ及び車両の位置及び移動に関する理論的予測と経験データ
ｉｖ．位置特定サーバ２１４で行われる推定の要求精度、及び
ｖ．地理的領域２２０内の人及び車両の位置及び移動のパターン
ｖｉ．カレンダー時刻Ｔ、及び
ｖｉｉ．環境条件Ｎ
に基づき、以下の考慮事項を条件とする。
【００５０】
[0070]第１に、無線端末２０１の位置を特定できる精度は、可能性としては位置のサイズが小さくなるにつれて高くなる。しかし、すべての位置が同じサイズである必要はなく、より高い精度を必要とするエリアは、より小さなサイズに区分することができ、一方、それほど高い精度を必要としないエリアは、より大きなサイズに区分することができる。
【００５１】
[0071]
【００５２】
[0072]第２に、下記で図１０に基づいて説明するように、地理的領域２２０内の位置の数が増すと、位置特定サーバ２１４の計算負荷も増大する。
【００５３】
[0073]第３に、近隣の位置のサイズが小さくなると、それらの位置内の特性の予想値が同じになるか、又は非常に近くなる可能性が増し、これは、無線端末２０１がある位置に存在する時と他の位置に存在する時とで、位置特定サーバ２１４が正確に判定する能力を妨げる可能性がある。
【００５４】
[0074]これらの考慮事項を念頭に置き、当業者には、本開示を読めば、地理的領域２２０を任意のサイズ、形状、及び配置の任意数の位置に区分する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、位置のサイズ及び形状が同じである本発明の実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００５５】
[0075]図６ａは、地理的領域２２０の等角投影図であり、図６ｂは地理的領域２２０の地図である。地理的領域２２０は、噴水６０１、公園６０２、４階建てのビル６０３、２階建てのビル６０４、様々な通り、歩道、及び他のものを備え、それらは下記で説明し、図６ｃ〜６ｅに図示するように、２８個の位置に区分されている。例示的実施形態では地理的領域２２０はおよそ４つの矩形の区画からなるが、当業者には、任意のサイズ、配置、及び複雑度の地理的領域を用いる本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００５６】
[0076]例示的実施形態によると、図６ｃに示すように、８つの道路交差点が位置１〜８に区分される。例示的実施形態によると、図６ｄに示すように、ビル６０３及び６０４の周囲まで延びる道路区域とそれに隣接する歩道は、位置９〜１９に区分される。例示的実施形態によると、噴水６０１は、位置２０に区分され、公園６０２は位置２５に区分され、ビル６０４の各階は位置２１、２２、２３、２４の１つに分類され、ビル６０３の各階は、位置２７及び２８の１つとして分類される。ただし、当業者には、本開示を読めば、地理的領域２２０を任意のサイズ及び形状の任意数の位置に区分する方法が明らかになろう。
【００５７】
[0077]本発明の代替実施形態によると、４車線に区分された２つの幹線道路のクローバー型の交差点を含む地理的領域が５１個の位置に区分される。図６ｆは、その交差点の等角投影図であり、図６ｇは、その交差点の地図を示す。例示的実施形態によると、図６ｈに示すように、植え込みと中央分離帯が１５個の位置に区分され、４つのランプ（ｒａｍｐ）は図６ｉに示すように４つの位置に区分され、内側即ち「追い越し」車線は図６ｊに示すように８つの位置に区分され、外側即ち「走行」車線は、図６ｋに示すように８つの位置に区分されている。
【００５８】
[0078]図６Ｌは、地理的領域２２０を６４個の矩形の位置に区分した代替の区分を示す。
【００５９】
[0079]プロセス５０２により、以下の特性についての予想値Ｅ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，Ｑ）が、各位置に関連付けられる。
ｉ．無線端末２０１がその位置にある時に、すべての送信元（例えば基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３、商用テレビ、商用ラジオ、ナビゲーション、地上ベースの航空制御等）から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想経路損失、
ｉｉ．無線端末２０１がその位置にある時に、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想経路損失、
ｉｉｉ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、無線端末２０１がその位置にある時にすべての送信元から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の予想受信信号強度、
ｉｖ．無線端末２０１がその位置にある時に基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想受信信号強度、
ｖ．無線端末２０１がその位置にある時にすべての送信元から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想受信信号対妨害比（例えばＥｂ／Ｎｏ等）、
ｖｉ．無線端末２０１がその位置にある時に基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想受信信号対妨害比、
ｖｉｉ．無線端末２０１がその位置にある時にすべての送信元から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じたマルチパス成分の各対の予想受信時間差（例えば１対のマルチパス成分についての１つの時間差、３つのマルチパス成分についての時間差の対等）、
ｖｉｉｉ．無線端末２０１がその位置にある時に基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じたマルチパス成分の各対の予想受信時間差（例えば１対のマルチパス成分についての１つの時間差、３つのマルチパス成分についての時間差の対等）、
ｉｘ．無線端末２０１がその位置にある時にすべての送信元から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想受信遅延拡散（例えばＲＭＳ遅延拡散、過剰遅延拡散、平均過剰遅延拡散等）、
ｘ．無線端末２０１がその位置にある時に基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた予想受信遅延拡散（例えばＲＭＳ遅延拡散、過剰遅延拡散、平均過剰遅延拡散等）、
ｘｉ．無線端末２０１がその位置にある時にすべての送信元から無線端末２０１で受信可能なすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた２つ以上のマルチパス成分の予想受信相対到着時間（よく知られた方式でレーキ受信機によって求めることができる）、
ｘｉｉ．無線端末２０１がその位置にある時に基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信可能な無線端末２０１から送信されるすべての信号の、カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた２つ以上のマルチパス成分の予想受信相対到着時間、
ｘｉｉｉ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３を通じて無線端末２０１から送信される信号及び無線端末２０１で受信可能な信号すべての予想往復時間、
ｘｉｖ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、無線端末２０１を通じて基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３によって送信される信号及び受信可能な信号すべての予想往復時間、
ｘｖ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、その位置に通信サービスを提供する基地局の識別、
ｘｖｉ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、その位置に通信サービスを提供する隣接基地局の識別、及び
ｘｖｉｉ．カレンダー時刻Ｔ及び環境条件Ｎに応じた、無線端末２０１がその位置にある時の無線端末２０１及び無線通信システム２００のハンドオーバー状態（例えば、ソフト、ソフター（softer）、１ｘ、２ｘ等）。
【００６０】
[0080]本発明の例示的実施形態によると、無線端末２０１から送信されるすべての信号は、基地局２０２−１〜２０２−３と通信するためであり、無線端末２０１によって受信されるすべての信号は、
・無線端末２０１と通信するために基地局２０２−１〜２０２−３によって送信される信号、
・テレビ信号、
・ラジオ信号、
・航空信号、及び
・ナビゲーション信号
である。
当業者には、本開示を読めば、異なる信号を使用する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００６１】
[0081]例示的実施形態によると、これら特性の予想値は、
ｉ．複数の理論及び経験的な無線周波伝搬モデルと、
ｉｉ．よく知られた方式による地理的領域２２０内の特性の複数の経験的測定値と
の組み合わせを通じて求められる。特性の経験的測定値は、下記で説明するように、位置特性データベース３１３に記憶され、更新される。
【００６２】
[0082]本発明の例示的実施形態によると、各位置ｂは、それに隣接する位置（即ち、無線端末２０１が１回の時間ステップΔｔ内に位置ｂから無理なく移動することができる位置）の識別によって記述される。例示的実施形態によると、２つの位置は、少なくとも２つの共通の地点を有する時且つその時に限り、「隣接する」とみなされる。ただし、当業者には、本開示を読めば、２つの位置がゼロ個の共通地点又は１つの共通地点を有する場合に２つの位置を隣接するとみなす、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００６３】
[0083]隣接グラフ−例示的実施形態によると、どの位置同士が隣接するかを示すデータ構造が作成される。このデータ構造は、「隣接グラフ」と呼ばれ、位置特性データベース３１３に疎行列形式で記憶される。図６ｍは、地理的領域２２０を構成する２８個の位置についての隣接グラフの図式表現を示し、図６ｎは、図６ｆ〜図６ｋの幹線道路の交差点を構成する５１個の位置についての隣接グラフの図式表現を示す。
【００６４】
[0084]下記及び添付図面で詳細に説明するように、隣接グラフは、無線端末２０１の移動の時間的分析で使用される。当業者には、本開示を読めば、地理的領域２２０の任意の区分についての隣接グラフを作成する方法が明らかになろう。
【００６５】
[0085]例示的実施形態によると、すべてのｂについての滞在確率ＰＳ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ）及び移動確率ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）は、以下を考慮に入れた無線端末Ｗの移動のモデルに基づいて生成される。
ｉ．隣接グラフのトポロジ、
ｉｉ．カレンダー時刻Ｔ、
ｉｉｉ．環境条件Ｎ、
ｉｖ．無線端末及び無線端末を携行するエンティティの位置及び移動に影響を与える自然の、及び人工的な物理的属性（例えば建物、歩道、道路、トンネル、橋、丘、壁、水、崖、河川等）、
ｖ．無線端末及び無線端末を携行するエンティティの位置及び移動に影響する法規（例えば一方通行の道路等）、及び
ｖｉ．すべての無線端末の移動についての過去のデータ、及び
ｖｉｉ．無線端末Ｗの移動についての過去のデータ。
当業者には、本開示を読めば、ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖ、ｖｉ、及びｖｉｉの任意のサブコンビネーションを使用して各位置ｂの滞在確率と移動確率を生成する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００６６】
[0086]位置ｂに関連付けられた移動確率ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）は、等方性とも非等方性とも考えることができる。本願のために、「等方移動確率」は、移動の方向の一様尤度を反映した確率と定義され、「非等方移動確率」は、移動の方向の非一様尤度を反映した確率と定義される。例えば、二次元の正六角形格子として配置された位置について、位置ｂのＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）の値がすべて等しい（例えば、各隣接位置ｃについてＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）＝１／６）の時且つその時に限り、位置ｂのＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）の値は等方性になる。逆に、ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）の値は、異なる値を有する確率が少なくとも２つある場合に非等方性になる。別の例として、二次元の「チェッカーボード」格子で配置された位置の場合、ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）の値は、
（ｉ）位置ｂの北、南、東、及び西の移動確率がすべてｐに等しく、
（ｉｉ）位置ｂの北東、北西、南東、及び南西の移動確率がすべて
【数１】
0005407040.tif 000002
に等しく、且つ
（ｉｉｉ）
【数２】
0005407040.tif 000003
である時且つその時に限り等方性になる。
【００６７】
[0087]等方移動確率は生成が容易であるが、上記の条件を考慮して生成される非等方移動確率に比べると精度がかなり落ちる。したがって、例示的実施形態では移動確率は非等方性とするが、当業者には、本開示を読めば、等方移動確率を使用する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００６８】
[0088]特性補正データベース３１３へのデータの取り込み−図７は、プロセス４０２、即ち特性補正データベース３１３へのデータの取り込みの一部として行われる主要プロセスのフローチャートである。
【００６９】
[0089]一般に、位置特定サーバ２１４が無線端末２０１の位置を推定する能力は、無線端末２０１及び基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で特性が測定される際の精度によって制限される。測定誤差の性質又は大きさが予想不可能なほど不正確な場合、その誤差を克服するためにできることはほとんどない。
【００７０】
[0090]それに対して、測定誤差の性質及び大きさが予測可能であるときには誤差を補正することができ、一部の測定誤差の性質及び大きさは実際に予測可能である。例えば、ある製造元及び機種の無線端末は、−２ｄＢだけ信号の信号強度を誤って測定し、報告することが知られている。その機種の無線端末からの測定値を補正しなかった場合、その−２ｄＢの誤差により、位置特定サーバ２１４が無線端末の位置を誤って推定する可能性がある。それに対して、位置特定サーバ２１４で、その製造元及び機種の無線端末からの測定値に２ｄＢを加算する場合は、位置特定サーバ２１４が無線端末の位置を誤って推定する可能性は低減される。
【００７１】
[0091]特性補正データベース３１３は、系統的な測定誤差を認識し、その誤差を補正するために位置特定サーバ２１４で必要とされる情報を備える。測定結果中の一部の状況誤差を除去する技術については、下記及び添付図面で説明する。
【００７２】
[0092]プロセス７０１により、位置特定サーバ２１４に測定値を提供する可能性のあるすべての無線機と、測定値が誤っている可能性のあるすべての特性とについて歪み関数が生成される。
【００７３】
[0093]一般に、歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）は、特性Ｑについての報告測定値Ｒを、その特性についての実際値Ａと、測定を行う無線機の定義特徴Ｋとに関係付ける。
Ｒ＝Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）      （式１）
【００７４】
[0094]例示的実施形態によると、歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）は、無線機の製造者から位置特定サーバ２１４の所有者／オペレータに提供される。ただし、当業者には、本開示を読めば、無線機の製造者の助けを借りずに任意の無線機の歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）を生成する方法が明らかになろう。
【００７５】
[0095]理想的な無線機は、受信する特性の値を完璧に測定及び報告し、ある特性及び理想的な無線機についての歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）を図８ａに示す。図８ａのグラフから分かるように、理想的な無線機の主要な特徴は、測定の報告値Ｒが、無線機における特性の実際値Ａと正確に等しいことである（即ち測定又は報告の誤差がない）。
【００７６】
[0096]それに対して、大半の実際の無線機は、受信する信号の特性を完璧には測定しない。これは特に、誤差が大きくなりうる信号強度の測定の場合にそうである。例えば、図８ｂに、例示的な実際の無線機の歪み関数のグラフを示す。この場合、報告される測定値は、一部の値については高すぎ、他の値については低すぎ、１つの値についてしか正確でない。
【００７７】
[0097]報告される測定値中の各誤差の性質と大きさは、歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）に固有であり、したがって、歪み関数が分かれば、測定誤差を補償することが可能になる。即ち、無線機がどのように測定値を歪ませるかを位置特定サーバ２１４が正確に認識していれば、位置特定サーバ２１４は、較正関数で報告測定値を補正、即ち較正して、特性の実際値を導出することができる。較正関数（Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）と表す）は、プロセス１１０２で生成される。
【００７８】
[0098]例示的実施形態によると、すべての測定値についての歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）は、表形式で表される。例えば、各種無線機のための１種類の信号強度測定値の歪み関数を表１に示す。ただし、当業者には、本開示を読めば、一部又はすべての測定値についての歪み関数が表形式で表されない本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、任意種類の特性の任意種類の測定値及び任意の無線機のための歪み関数を備える本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【表１】
0005407040.tif 000004
【００７９】
[0099]特徴Ｋの目的は、無線端末２０１からの報告測定値を較正する際に使用すべき較正関数を特定することであり、したがって、特徴Ｋは、無線端末２０１のための実際の較正関数を示すと同時に、経済的に妥当でなければならない。
【００８０】
[0100]例えば、特徴Ｋは、これらに限定されないが、以下である。
ｉ．無線端末２０１の一意の識別（例えば無線端末の電子連続番号（「ＥＳＮ」））、無線端末の国際移動局識別子（「ＩＭＳＩ」）、無線端末の一時国際移動局識別子（「ＴＩＭＳＩ」）、移動局識別（「ＭＳＩＤ」）、無線端末のディレクトリ番号（「ＤＮ」等）、又は
ｉｉ．無線端末２０１の機種（例えばＴｉｍｅｐｏｒｔ２１０ｃ等）、又は
ｉｉｉ．無線端末２０１のメーカ（即ち製造会社）（例えばモトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）（登録商標）、サムスン（Ｓａｍｓｕｎｇ）（登録商標）、ノキア（Ｎｏｋｉａ）（登録商標）等）、又は
ｉｖ．無線端末２０１の無線周波回路の識別（例えば、モトローラＲＦ回路設計４６５Ｂ等）、又は
ｖ．無線端末２０１の１つ又は複数の構成要素の識別（例えばアンテナの部品番号、測定コンポーネントの部品番号等）、又は
ｖｉｉｉ．ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖ、ｖｉ、ｖｉｉの任意の組み合わせ。
【００８１】
[0101]最も正確な特徴は、無線端末２０１の一意の識別である。その理由は、位置特定サーバ２１４が、その特定の無線端末のために生成された較正関数を使用することができるためである。しかし、すべての無線端末をテストして各自の一意の歪み関数を決定することが必要になるため、これが経済面で実現可能である見込みは低い。
【００８２】
[0102]一方、無線端末２０１の製造元のみを特徴Ｋとして使用することは、経済的には妥当であるが、１つの製造会社の無線端末すべてのための単一の較正関数で、非常に正確な較正後の信号強度測定値が得られる見込みは低い。
【００８３】
[0103]妥協案として、例示的実施形態では無線端末２０１の製造元と機種の組み合わせを特徴Ｋとして使用する。これは、同じ製造者及び機種の無線端末間の変動の量は小さく、その機種向けの単一の較正関数で、その製造元及び機種のすべての無線端末について許容できる正確さの較正後測定値が得られると考えられるためである。
【００８４】
[0104]ただし、当業者には、本開示を読めば、特徴Ｋが何らか他のものに基づく、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００８５】
[0105]プロセス５０２により、位置特定サーバ２１４に測定値を提供する可能性のあるすべての無線機と、測定値に歪みがある可能性のあるすべての特性とについて、較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）が生成される。
【００８６】
[0106]一般に、較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）は、特性Ｑの較正後の測定値Ｓを、特性Ｑの報告測定値Ｒと、測定を行う無線機の定義特徴Ｋとに関係付ける。
Ｓ＝Ｄ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）      （式２）
【００８７】
[0107]較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）は、歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）の逆数である。即ち、較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）の重要な特徴は、式３
Ｓ＝Ａ＝Ｃ（Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ），Ｋ，Ｑ）      （式３）
を満たして、較正後の測定値Ｓが、測定及び報告を行う無線機が理想的なものであった場合の報告測定値Ｒになるようにすることである。当業者には、本開示を読めば、Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）からＣ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）を導出する方法が明らかになろう。図８ｃは、図８ｂに示す歪み関数Ｄ（Ａ，Ｋ，Ｑ）についての較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）のグラフを示す。
【００８８】
[0108]例示的実施形態によると、関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）は、表２に示すような表形式で表される。
【表２】
0005407040.tif 000005
【００８９】
[0109]プロセス４０２により、較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）が特性補正データベース３１３に記憶される。
【００９０】
[0110]位置特性データベース３１３の維持管理−図９は、プロセス４０３、即ち位置特性データベース３１３と特性補正データベース３１４の維持管理で行われる主要プロセスのフローチャートである。例示的実施形態が機能する能力は、位置特性データベース３１３と特性補正データベース３１４に保持される情報の精度、新しさ、及び完全性に基づき、またそれらによって制限される。
【００９１】
[0111]プロセス９０１により、地理的領域２２０全域に高精度の機器で周期的に経験的測定を行って、位置特性データベース３１３及び特性補正データベース３１４に保持される情報の正確さ、新しさ、及び完全性を保証する、ドライブテスト規則が開発される。
【００９２】
[0112]プロセス９０２で、そのドライブテスト規則が実施される。
【００９３】
[0113]プロセス９０３により、必要に応じて位置特性データベース３１３と特性補正データベース３１４が更新される。
【００９４】
[0114]無線端末２０１の位置の推定−図１０は、プロセス４０３、即ち無線端末２０１の位置の推定で行われる主要プロセスのフローチャートである。例示的実施形態によると、プロセス４０３は、位置クライアント２１３からの無線端末２０１の位置に対する要求によって開始される。ただし、当業者には、本開示を読めば、プロセス４０３が周期的、又は散発的に、又は何らかの他の事象に応答して開始される、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【００９５】
[0115]プロセス１００１により、時間間隔ΔＴにおける各時点（瞬時）Ｈ１〜ＨＹにつき、無線端末２０１の位置についてのＹ個の確率分布が生成される。Ｙは正の整数であり、生成は、時点Ｈ１〜ＨＹ各々において無線端末２０１に関連付けられている特性の測定値を、それらの時間におけるそれらの特性についての予想値と比較することに基づく。Ｙ個の確率分布はそれぞれ、無線端末２０１が時点Ｈ１〜ＨＹ各々に各位置にある確率の第１の推定を提供する。プロセス１００１の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００９６】
[0116]プロセス１００２により、時間間隔ΔＴにおける各時点Ａ１〜ＡＺの無線端末２０１の位置についてＺ個の確率分布が生成される。Ｚは正の整数であり、生成は、各時点Ａ１〜ＡＺにおける無線端末２０１でのＡｓｓｉｓｔｅｄ  ＧＰＳ測定に基づく。Ｚ個の確率分布は各々、各時点Ａ１〜ＡＺに無線端末２０１が各位置にある確率の第１の推定を提供する。プロセス１００２の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００９７】
[0117]プロセス１００３により、プロセス１００１で生成されたＹ個の確率分布と、プロセス１００２で生成されたＺ個の確率分布が、各自の時間順序を考慮して組み合わせられて、無線端末２０１の位置の第２の推定を生成する。プロセス１００３の詳細については、下記及び添付図面で説明する。
【００９８】
[0118]特性のパターンマッチングに基づく無線端末２０１の位置の確率分布の生成−図１１ａは、プロセス１００１、即ち、各時点Ｈ１〜ＨＹにおいて無線端末２０１に関連付けられている特性の測定値を、それらの時間におけるそれらの特性の予想値と比較することに基づいて、無線端末２０１の位置のＹ個の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。例示的実施形態によると、位置特定サーバ２１４は、プロセス１１０１〜１１０６各々を、そのプロセスを行うために必要なデータが入手可能になると直ちに行う。当業者には、本開示を読めば、図１１ａに示すタスクの中で同時に行うことが可能なタスク、又は図とは異なる順序で行うことが可能なタスクが明らかになろう。
【００９９】
[0119]プロセス１１０１により、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１に関連付けられた、Ｙ個の特性測定値の非空集合Ｍ１〜ＭＹを受け取る。各測定値の集合は、時点Ｈ１〜ＨＹの１つに作成される。
【０１００】
[0120]例示的実施形態によると、各測定値の集合は以下を含む。
ｉ．すべての送信元（例えば基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３、商用テレビ、商用ラジオ、ナビゲーション、地上ベースの航空制御等）から無線端末２０１で受信されるすべての信号の経路損失、
ｉｉ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号の経路損失、
ｉｉｉ．すべての送信元から無線端末２０１で受信されるすべての信号の受信信号強度、
ｉｖ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号の受信信号強度、
ｖ．すべての送信元から無線端末２０１で受信されるすべての信号の受信信号対妨害比、
ｖｉ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号の受信信号対妨害比、
ｖｉｉ．すべての送信元から無線端末２０１で受信されるすべての信号のマルチパス成分の各対の受信時間差、
ｖｉｉｉ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号のマルチパス成分の各対の受信時間差、及び
ｉｘ．すべての送信元から無線端末２０１で受信されるすべての信号の受信遅延拡散、
ｘ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号の受信遅延拡散、
ｘｉ．すべての送信元から無線端末２０１で受信されるすべての信号の２つ以上のマルチパス成分の受信相対到着時間、
ｘｉｉ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で受信される、無線端末２０１から送信されるすべての信号の２つ以上のマルチパス成分の受信相対到着時間、
ｘｉｉｉ．基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３を通じて無線端末２０１によって送受信されるすべての信号の往復時間、
ｘｉｖ．無線端末２０１を通じて基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で送受信されるすべての信号の往復時間
ｘｖ．無線端末２０１に通信サービスを提供する基地局の識別、
ｘｖｉ．無線端末２０１に通信サービスを提供することが可能な隣接基地局の識別、
ｘｖｉｉ．無線端末２０１と無線通信システム２００のハンドオーバー状態（例えばソフト、ソフター、１ｘ、２ｘ等）、
ｘｖｉｉｉ．カレンダー時刻Ｔの表示、及び
ｘｉｘ．環境条件Ｎの表示。
【０１０１】
[0121]例示的実施形態によると、無線端末２０１は、位置特定サーバ２１４からの要求に応じて、ユーザプレーンを介して、自身の測定結果を直接位置特定サーバ２１４に提供する。これは、無線端末２０１の位置の推定の品質は、測定の性質、回数、又は動的範囲に制限がない場合（エアインタフェース標準に従って測定を行うことが要求される場合には制限がある可能性がある）に高まるため、有利である。ただし、当業者には、本開示を読めば、無線端末２０１が、周期的、又は散発的、又は何らかの他の事象に応答して自身の測定結果を提供する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。さらに、当業者には、本開示を読めば、無線端末２０１がＵＭＴＳプロトコルを介して自身の測定結果を位置特定サーバ２１４に提供する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１０２】
[0122]例示的実施形態によると、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、位置特定サーバ２１４からの要求に応じて、無線交換局２１１を介して、各自の測定結果を位置特定サーバ２１４に提供する。ただし、当業者には、本開示を読めば、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が、周期的、又は散発的、又は何らかの他の事象に応答して各自の測定結果を位置特定サーバ２１４に提供する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１０３】
[0123]プロセス１１０１の一部として、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１から以下も受け取る。
ｉ．各時点Ｈ１〜ＨＹに無線端末２０１にサービスを提供した基地局の識別、及び
ｉｉ．各時点Ｈ１〜ＨＹに無線端末２０１の位置にサービスを提供した隣接基地局の識別。
これらの情報は、下記で詳細に説明する検索エリア削減を行う際に位置特定サーバ２１４で使用される。
【０１０４】
[0124]プロセス１１０２により、位置特定サーバ２１４は、特性補正データベース３１４内で較正関数Ｃ（Ｒ，Ｋ，Ｑ）を使用して、プロセス１００１で受信した測定結果の系統誤差を補正する。
【０１０５】
[0125]プロセス１１０３により、位置特定サーバ２１４は、適切である場合には、測定値の差を計算して、プロセス１００１で受け取った測定結果の状況誤差を補正する。無線端末２０１のアンテナの状態、バッテリの状態、及び端末が車両内にあるかどうかを含む多くの要因が、状況的な測定誤差を生じさせる可能性がある。これは特に経路損失及び信号強度の測定の場合にそうである。
【０１０６】
[0126]例示的実施形態では、プロセス１１０２で補正されていても補正されていなくとも、測定値自体をそれら特性の予想値とパターンマッチングするのではなく、それら測定値の対単位の差を、それら特性の予想値の対単位の差とパターンマッチングすることにより、上記のような要因の影響を緩和する。当業者には、本開示を読めば、対単位の差を使用することによって種々の測定値の状況誤差が補正される、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１０７】
[0127]信号強度に関する単純な例でこの手法を具体的に説明する。第１の無線局である無線局Ａが、位置１では−５６ｄＢｍで、位置２では−４２ｄＢｍで、位置３では−６３ｄＢｍで、位置４では−６１ｄＢｍで受信されることができ、第２の無線局である無線局Ｂが、位置１では−６３ｄＢｍで、位置２では−５６ｄＢｍで、位置３では−６５ｄＢｍで、位置４では−５２ｄＢｍで受信されることができる。この情報が下の表に要約され、位置を信号強度に相関付けるマップ又はデータベースの基礎となる。
【表３】
0005407040.tif 000006
【０１０８】
[0128]アンテナが壊れた状態で未知の位置にある所与の無線端末が無線局Ａを−４７ｄＢｍで、無線局Ｂを−６１ｄＢｍで受信すると、その無線端末は、無線局Ａを無線局Ｂよりも１４ｄＢｍ強く登録する。これは、その無線端末が、位置１、３、又は４よりも位置２にある可能性が高いことを示唆する。測定された信号強度自体を位置特性データベース３１３とパターンマッチングした場合、その結果得られる無線端末２０１の位置についての確率分布は、この手法ほど正確ではない可能性がある。
【０１０９】
[0129]この手法の不利点は、（１）無作為の測定雑音の分散を倍にし、且つ（２）パターンマッチングするデータ点の数を１だけ減らす、ことの代償で状況バイアスが解消されることである。さらに、対単位の減算により、相対的信号強度の測定誤差に相関性が生じる（即ち、マッチングするすべてのデータ点が統計的に相関付けられる）。当業者には、測定報告の尤度を計算する際にこの相関性に対処する方法が明らかであろう。
【０１１０】
[0130]プロセス１１０４及び１１０５により、位置特定サーバ２１４は、プロセス１１０６に備えて、「検索エリア削減」と呼ばれる技術を行う。検索エリア削減とはどのようなものか、及びそれが有利である理由を理解するために、プロセス１１０６の簡単な説明が助けとなる。プロセス１１０６で、位置特定サーバ２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹに無線端末２０１が各位置にある確率を推定する。そのためには、各時点Ｈ１〜ＨＹにつき１つ、Ｙ個の多次元確率分布を生成することが必要となる。
【０１１１】
[0131]各多次元確率分布を生成するプロセスは、計算量が多く、その量は、無線端末２０１の可能な位置として考慮しなければならない位置の数に応じて決まる。考慮しなければならない位置の数が少ない場合、このプロセスは、多くの「リアルタイム」の用途に十分に迅速に行うことができる。それに対して、考慮しなければならない位置の数が多い場合は、このプロセスはしばしば時間がかかりすぎる可能性がある。
【０１１２】
[0132]名目上は、地理的領域２２０内のすべての位置を考慮しなければならない。これは、プロセス１１０４及び１１０５の前に、無線端末２０１はどの位置にもありうるからである。例示的実施形態によると、地理的領域２２０は２８個のみの位置を備える。ただし、本発明の多くの代替実施形態では、地理的領域２２０は、数千、数百万、或いは数十億個の位置を備える。各時点につき数千、数百万、或いは数十億個の位置を位置特定サーバ２１４で考慮すると、多くのリアルタイムの用途には時間がかかりすぎる可能性がある。
【０１１３】
[0133]したがって、プロセス１１０６の実施を迅速化するために、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１についての多くの可能な位置を迅速且つ簡潔に排除し、したがって無線端末２０１がそれらの位置にある確率を簡潔にゼロに設定する、いくつかの計算的に効率的なテストを行う。これにより、プロセス１１０６で完全に考慮しなければならない位置の数を減らし、一般にはプロセス１００１が行われる速度を改善する。
【０１１４】
[0134]例示的実施形態によると、各時点Ｈ１〜ＨＹについて、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１が屋内にあるか否かの推定に基づくプロセス１１０４の検索エリア削減の第１段階を用い、その後、１つ又は複数の位置を無線端末２０１の存在しない位置として指定することを試みて、検索エリア削減の第１段階を「くぐり抜けた」位置に対して計算的に効率的な６種のテストを行う、プロセス１１０５の検索エリア削減の第２段階が行われる。下記及び図１１ｂ及び１１ｃで詳細に説明するように、位置は、プロセス１１０４で時点Ｈｉに存在しない位置に指定されるか、又はプロセス１１０５の６種のテストの１つ又は複数で時点Ｈｉの時に存在しない位置に指定された場合に、時点Ｈｉにおいて存在しない位置と指定される。位置が時点Ｈｉに存在しない位置と指定される限りにおいては、その時点についての確率分布を生成する際の位置特定サーバ２１４への計算負荷は軽減される。
【０１１５】
[0135]プロセス１１０４及び１１０５で生じうるエラーには２種類ある。第１の種類のエラーであるタイプＩエラーは、プロセス１１０４又は１１０５で、実際には無線端末２０１がその位置にあることが存在しない位置ではないときにその位置を存在しない位置と指定した場合に発生する。第２の種類のエラー、タイプＩＩエラーは、プロセス１１０４又は１１０５で、実際には無線端末２０１がその位置にあることができない時に位置を存在しない位置と指定しない場合に発生する。
【０１１６】
[0136]一般に、タイプＩエラーは、例示的実施形態が無線端末２０１の位置を推定する精度に影響し、タイプＩＩエラーは、プロセス１１０４及び１１０５で確率分布を生成する速度に影響する。例示的実施形態によると、テストとそのパラメータは、タイプＩ及びタイプＩＩのエラーの数と、プロセス１１０４及び１１０５の計算の複雑度及び価値とのバランスをとるように選択される。例えば、タイプＩＩのエラーが多すぎると、プロセス１１０４及び１１０５の価値は、プロセス１１０４及び１１０５の計算負荷によって減じられてしまう。当業者には、本開示を読めば、任意数のタイプＩ及びタイプＩＩエラーを有する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１１７】
[0137]図１１ｂは、プロセス１１０４、即ち検索エリア削減の第１段階で行われる主要プロセスのフローチャートである。
【０１１８】
[0138]プロセス１１１１により、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１が屋内にあるか否かを推定する。例示的実施形態によると、この推定は、各種の測定信号特性及び予測信号特性に基づいて無線端末が屋内にあるか屋外にあるかを推定するようにパターン分類器がトレーニングされる、パターン分類技術を介して実現される。この技術は、「パターン分類を使用した、無線端末が屋内にあるかどうかの推定」という名称の同時係属出願第１１／ｘｘｘ，ｘｘｘ号に開示され、同出願は参照により本願に援用される。当業者には理解されるように、本発明の他の実施形態では、例示的実施形態の技術に加えて、又はその代わりに、無線端末２０１が屋内にあるかどうかを推定する１つ又は複数の他の技術が用いられてもよく、また当業者には、本開示を読めば、そのような実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１１９】
[0139]当業者にはさらに理解されるように、本発明の他の実施形態では、位置特定サーバ２１４以外のデータ処理システム（例えば、支援サーバ２１２、無線端末２０１、図面に図示しないシステム等）が代わりに屋内／屋外の推定を行い、その推定の結果を通知する信号をよく知られた方式で位置特定サーバ２１４に送信してもよい。いずれの場合も、当業者には、本開示を読めば、プロセス１１１１を行う本発明の実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２０】
[0140]プロセス１１１２により、位置特定サーバ２１４は、プロセス１１１１で推定された屋内／屋外の状態と矛盾するすべての位置を存在しない位置に指定する。即ち、プロセス１１１１で無線端末２０１が屋内にあると推定した場合は、プロセス１１１２では、屋外であることが分かっているすべての位置を存在しない位置に指定し、その逆の場合も同様である。例示的実施形態によると、地理的領域２２０内の位置の集合は、事前に（即ちプロセス４０３で無線端末２０１の位置を推定する前に）３つの部分集合、即ち屋内、屋外、及び屋内とも屋外とも指定されていない位置を含む第３の部分集合（例えば不確定、考慮外等）に区分される。当業者には理解されるように、本発明のいくつかの実施形態では、この区分は、地理情報システム（ＧＩＳ）のデータベースから得られるデータに基づいてもよく、他の実施形態では、この区分は、何らかの他の方法論に基づいて行ってもよい。当業者にはさらに理解されるように、本発明の他の実施形態では、地理的領域２２０内の位置の集合は、代わりに２つの部分集合（即ち屋内と屋外）に区分してもよく、さらに他の実施形態では、明示的な区分を全く行わずに、１つ又は複数の位置を単純に屋内又は屋外と指定してもよい（例えば関連付けられたフラグ等を介して）。いずれの場合も、当業者には、本開示を読めば、プロセス１１１２を行う本発明の実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２１】
[0141]図１１ｃは、プロセス１１０５、即ち検索エリア削減の第２段階で行われる主要プロセスのフローチャートである。例示的実施形態によると、プロセス１１０４で存在しない位置と指定されたすべての位置は、プロセス１１０５のさらなる処理から除外され、それにより、検索エリア削減の第２段階の計算要件を軽減する。
【０１２２】
[0142]プロセス１１２１により、位置特定サーバ２１４は、ある位置における、ある特性の測定値と、その特性の予想値との差が閾値を超える場合に、その位置を存在しない位置と指定する。このテストの基礎となる理論は、ある位置における、特性の測定値と、特性の予想値とのずれが大きい場合は、無線端末２０１がその位置にあったときに測定が行われなかったことを示唆するというものである。例示的実施形態によると、位置特定エンジン２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹについて各信号の各特性の各測定値に対してプロセス１１２１を行う。当業者には、本開示を読めば、所望数のタイプＩ及びタイプＩＩエラーを実現するために、特性及び信号及び閾値をどのように選択すべきかが明らかになろう。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２１を省略する、又はプロセス１１２１で１つ又は複数の特性及び／又は１つ又は複数の信号のテストを省略する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２３】
[0143]プロセス１１２２で、ある時点におけるある特性の２つの測定値の大きさが第１の閾値を超え、且つ、ある位置におけるその特性の予想値の大きさが第２の閾値を超える場合、位置特定サーバ２１４は、２つの測定値の順位付けが予想値の順位付けと異なれば、その位置を存在しない位置と指定する。このテストの基礎となる理論は、ある位置におけるある特性の測定値の順位付けと、その特性の予想値の順位付けとのずれが大きいことは、無線端末２０１がその位置にあったときに測定が行われなかったことを示唆するというものである。例示的実施形態によると、位置特定エンジン２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹについて、各特性の測定値の各対にプロセス１１２２を行う。当業者には、本開示を読めば、所望数のタイプＩエラー及びタイプＩＩエラーを実現するために特性及び信号及び閾値をどのように選択すべきかが明らかになろう。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２２を省略する、又はプロセス１１２２で１つ又は複数の特性及び／又は１つ又は複数の信号のテストを省略する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２４】
[0144]プロセス１１２３で、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１が実際にその位置にあった場合に受信が予想される時に信号の特性の測定値が受信されなければ、その位置を存在しない位置と指定する。例示的実施形態によると、位置特定エンジン２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹについて各予想される信号の各特性に対してプロセス１１２３を行う。このテストは非常にタイプＩエラーが生じやすく、慎重に使用するべきである。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２３を省略する、又はプロセス１１２３で１つ又は複数の特性及び／又は１つ又は複数の信号のテストを省略する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２５】
[0145]プロセス１１２４により、位置特定サーバ２１４は、無線端末２０１が実際にその位置にあれば受信が予想されない時に信号の特性の測定結果が受信された場合、その位置を存在しない位置に指定する。例示的実施形態によると、位置特定エンジン２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹについて各信号の各特性にプロセス１１２４を行う。一般に、このテストは、プロセス１１２３のテストよりもタイプＩのエラーが生じにくい。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２４を省略する、又はプロセス１１２４で１つ又は複数の特性及び／又は１つ又は複数の信号のテストを省略する、本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２６】
[0146]プロセス１１２５により、位置特定サーバ２１４は、その時点に無線端末２０１にサービスを提供していることが分かっている基地局から、ある位置に無線通信サービスが提供されなければ、その位置を存在しない位置に指定する。このテストの基礎となる理論は、その時点に無線端末２０１に通信サービスを提供した基地局がその位置にサービスを提供していなければ、無線端末２０１がその時点にその位置にないことを示唆するというものである。一般に、このテストは、非常に正確であり、タイプＩ及びタイプＩＩのエラーは共に少ない。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２５を省略する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２７】
[0147]プロセス１１２６により、位置特定サーバ２１４は、ある位置が、無線端末２０１の隣接基地局であることが分かっている基地局の隣接サービスエリア内になければ、その位置を存在しない位置と指定する。このテストの基礎となる理論は、ある位置が、その時点に無線端末２０１の隣接基地局である基地局の隣接サービスエリア内になければ、無線端末２０１がその時点にその位置にないことを示唆するというものである。一般に、このテストは非常に正確で、タイプＩ及びタイプＩＩのエラーは共に少ない。当業者には、本開示を読めば、プロセス１１２６を省略する本発明の代替実施形態を作成し、使用する方法が明らかになろう。
【０１２８】
[0148]プロセス１１２１〜１１２６の１つ又は複数で時点Ｈｉに存在しない位置と指定された位置は、プロセス１１０５で時点Ｈｉにおいて存在しない位置と指定される。
【０１２９】
[0149]プロセス１１０６により、位置特定サーバ２１４は、各時点Ｈ１〜ＨＹにおけるその無線端末２０１についてのＹ個の確率分布各々を生成する。これを達成するために、位置特定サーバ２１４は、下記及び図１１ｄで説明するプロセスを行う。
【０１３０】
[0150]図１１ｄは、プロセス１１０６、即ち各時点Ｈ１〜ＨＹにおけるその無線端末２０１のＹ個の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【０１３１】
[0151]プロセス１１３１により、位置特定サーバ２１４は、当該位置がプロセス１１０４又は１１０５で時点Ｈｉに存在しない位置と指定されている場合は、時点Ｈｉに無線端末２０１がその位置にある確率をゼロ（０）に設定する。
【０１３２】
[0152]プロセス１１３２により、位置特定サーバ２１４は、すべての時点と、プロセス１１０４又は１１０５で存在しない位置と指定されなかったすべての位置とについて、ある特性の測定値と、その特性の予想値とのユークリッドノルムを生成する。これを実現するために、位置特性データベース３１３中の特性について測定値（必要であればプロセス１１０２で補正された測定値、及び／又は場合によっては測定値の差）と予想値の間でユークリッドノルムが生成される。これを実現するために、ユークリッドノルムは、式４に記載するように生成される。
【数３】
0005407040.tif 000007
ここで、Ｖ（ｂ，Ｈｉ）は、時点Ｈｉにおける位置ｂについてのユークリッドノルムであり、各（適宜、補正された、差分の）特性測定値Ｍ（ｂ，Ｈｉ，Ｎ，Ｗ，Ｑ）からその特性の予想値Ｅ（ｂ，Ｈｉ，Ｎ，Ｗ，Ｑ）を引いた差の二乗の和の平方根に基づく。ω（Ｑ）は、１つの特性のずれ対その他の特性のずれに与えられる相対的な重みを示す重み付け係数である。
【０１３３】
[0153]プロセス１１３３により、プロセス１１３２で生成されたユークリッドノルムに基づいて、各位置における無線端末２０１の位置の非正規確率が式５に示すように生成される。
【数４】
0005407040.tif 000008
ここで、ＵＰ（ｂ，Ｈｉ）は、時点Ｈｉに無線端末２０１が位置ｂにある非正規確率を表し、δ２は、
【数５】
0005407040.tif 000009
に等しく、δ２Ｅは、位置特性データベース中の誤差の不確定性の二乗であり、δ２Ｍは、較正後の測定値の不確定性の二乗である。当業者には、本開示を読めばδ２を生成する方法が明らかになろう。
【０１３４】
[0154]プロセス１１３４で、プロセス１１３３で生成された確率が、式７に記載するように正規化される。
【数６】
0005407040.tif 000010
ここで、ＮＰ（ｂ，Ｈｉ）は、無線端末２０１が位置ｂにある正規化確率を表す。
【０１３５】
[0155]プロセス１１３４の一部として、位置特定サーバ２１４は、時点Ｈ１における正規化された確率分布の最尤関数に基づいて、時点Ｈ１における無線端末２０１の仮推定を生成する。
【０１３６】
[0156]Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ＧＰＳを利用した無線端末２０１の位置の確率分布の生成−図１２は、プロセス１００２、即ちＧＰＳで得られる情報（即ちＧＰＳ衛星群２２１からの情報）に基づいて無線端末２０１の位置のＺ個の確率分布を生成する際に行われる主要プロセスのフローチャートである。
【０１３７】
[0157]プロセス１１２４及び１２０１により、位置特定サーバ２１４は、プロセス１１０６で生成された時点Ｈ１の無線端末２０１の位置の仮推定を送信し、支援サーバ２１２はその仮推定を受信する。
【０１３８】
[0158]プロセス１２０２により、支援サーバ２１２は、時点Ｈ１における無線端末２０１の位置の仮推定に基づいて無線端末２０１についての支援データを生成する。例示的実施形態によると、支援サーバ２１２は、時点Ｈ１における無線端末２０１の位置の推定に基づいて、「フルカスタム」の支援データを生成する。この支援データが「フルカスタム」であるのは、時点Ｈ１の無線端末２０１の推定位置に特化して作成されるためである。当業者には、時点Ｈ１における無線端末２０１の推定位置に基づいて無線端末２０１のフルカスタムの支援データを生成する方法が明らかであろう。プロセス１２０２の一部として、支援サーバ２１２は、よく知られた方式で無線交換局２１２を介して支援データを無線端末２０１に送信する。
【０１３９】
[0159]プロセス１２０２のいくつかの代替実施形態によると、支援サーバ２１２は、地理的領域２２０内の複数の種々の位置について予め支援データを計算し、時点Ｈ１における無線端末２０１の推定位置に基づいて、無線端末２０１のための事前に計算された支援データを選択する。無線端末２０１に選択される支援データは、時点Ｈ１における無線端末２０１の推定位置に限定的に合わせて作成されたものではなく、また地理的領域２２０の全域や無線端末２０１にサービス提供する基地局のセル又はセクタに汎用的でもないので、「セミカスタム」の支援データとみなされる。一般に、セミカスタムの支援データは、フルカスタムの支援データほど正確ではないが、セルＩＤのみに基づいて選択される、地理的領域２２０内の１つの位置に基づく汎用的な支援データよりは概して正確である。当業者には、本開示を読めば、無線端末２０１のためのフルカスタム及びセミカスタムの支援データを生成する方法が明らかになろう。
【０１４０】
[0160]プロセス１２０３により、無線端末２０１は、（ａ）よく知られた方式で支援サーバ２１２から支援データを受信し、（ｂ）その支援データを使用して、よく知られた方式で１つ又は複数のＧＰＳ衛星信号の入手と処理を容易にし、（ｃ）時点Ｇ１〜ＧＺにおける読み取りのために、Ｚ個のＧＰＳ導出情報の非空集合を位置特定サーバ２１４に送信する。Ｚは正の整数である。本発明の例示的実施形態によると、ＧＰＳ導出情報の各集合は、以下を含む。
ｉ．ＧＰＳで導出された無線端末２０１の位置の推定（例えば緯度、経度、高度の座標等）、又は
ｉｉ．１つ又は複数のＧＰＳ衛星からの測距データ（例えばＰＲＮコードフェーズ等）、又は
ｉｉｉ．１つ又は複数のＧＰＳ衛星からの部分的に処理された測距信号（例えば測距データがまだ抽出されていない信号等）、又は
ｉｖ．ｉ、ｉｉ，ｉｉｉの任意の組み合わせ。
【０１４１】
[0161]プロセス１２０４により、位置特定サーバ２１４は、時点Ｇ１〜ＧＺにおける読み取りのための位置特定サーバ２１４へのＺ個のＧＰＳ導出情報の非空集合を受け取り、各時点Ｇ１〜ＧＺに無線端末２０１が各位置にある可能性を示す確率分布を生成する。当業者には、プロセス１２０４をどのように行うかが明らかであろう。
【０１４２】
[0162]図１３は、プロセス１００３、即ち、Ｙ個の非ＧＰＳベースの確率分布と、Ｚ個のＧＰＳベースの確率分布とを組み合わせて、各時点Ｊ１〜ＪＦにおける無線端末２０１の位置の、Ｆ個の精緻化した多次元確率分布を得る際に行われる主要プロセスのフローチャートである。ここで、各Ｊｉは、次の１つに対応する。
ｉ．特定の時点ＨＹ（１≦ｙ≦Ｙ）、又は
ｉｉ．特定の時点ＧＺ（１≦ｚ≦Ｚ）、又は
ｉｉｉ．特定の時点ＨＹと特定の時点ＧＺ両方の同時発生（１≦ｙ≦Ｙ且つ１≦ｚ≦Ｚ）。
即ち、各「合成」時点Ｊｉは、非ＧＰＳベースの確率分布に関連付けられた時点、又はＧＰＳベースの確率分布に関連付けられた時点、又は非ＧＰＳベースの確率分布とＧＰＳベースの確率分布の両方に関連付けられた時点のいずれかに対応する。
【０１４３】
[0163]プロセス１００３により、Ｙ個の非ＧＰＳベースの確率分布とＺ個のＧＰＳベースの確率分布が、各自の相対的な時間的出現を考慮してインテリジェントに組み合わせられて、時点Ｊ１〜ＪＦにおける無線端末２０１の位置についての精緻化した多次元確率分布を導出する。
【０１４４】
[0164]時点Ｊｉにおける無線端末２０１の位置の精緻化した確率分布を生成するために、時点Ｊｉより前に出現する確率分布を前方に時点Ｊｉまで時間外挿し、時点Ｊｉより後に出現する確率分布を後方に時点Ｊｉまで時間外挿し、それらの確率分布すべてを、時点Ｊｉにおける無線端末２０１の位置の時間外挿していない確率分布と組み合わせる。このようにして、他の時点における経験データによって各時点Ｊｉについての精緻化した確率分布すべての精度を高める。
【０１４５】
[0165]図１４は、非ＧＰＳベースの時点Ｈ１〜ＨＹと、ＧＰＳベースの時点Ｇ１〜ＧＺとに基づいて各時点Ｊ１〜ＪＦを求める第１の例を示し、Ｙ＝４、Ｚ＝６である。図１４から分かるように、合成時点の数Ｆは多くともＹ＋Ｚであり、少なくともＹとＺのうち最大値である。前者は、一致するＧＰＳ／非ＧＰＳの確率分布がないときに生じ、後者は、可能な限り多くの一致するＧＰＳ／非ＧＰＳの確率分布があるときに生じる。
【０１４６】
[0166]図１５は、非ＧＰＳベースの時点とＧＰＳベースの時点に基づいて、各時点Ｊ１〜ＪＦを求める第２の例を示す。この第２の例は、非ＧＰＳベースの時点が時間的に等間隔であり、且つＧＰＳベースの時点が時間的に等間隔であっても、合成時点は必ずしも時間的に等間隔にはならないことを実証する。
【０１４７】
[0167]本発明により、時間ステップΔｔは、任意の２つの時点の間の最小の時間間隔と定義する。時間ステップは、任意の２つの時点の間の時間差は、複数の時間ステップの整数倍になる点でアトミックである。（２つの連続する時点は、非ＧＰＳベースの時点であっても、ＧＰＳベースの時点であっても、合成時点であっても、２時間ステップ以上離れている可能性があることに留意されたい。）したがって、本発明の時間ステップは、クロック駆動の離散事象シミュレーションで用いられる時間ステップに似る。
【０１４８】
[0168]当業者には理解されるように、時間ステップΔｔに適切な値の選択は、一般には特定の用途に応じて決まり、（１）時間的な正確さと、（２）利用できるメモリ及び処理力とのトレードオフを伴う。当業者には、本開示を読めばさらに理解されるように、選択される時間ステップは、位置の定義、移動確率及び滞在確率、及び、したがって結果的にはそれらから導出されるグラフ（例えば隣接グラフ等）に影響する可能性がある。
【０１４９】
[0169]プロセス１３０１により、位置特定サーバ２１４は、上記のように時点Ｊ１〜ＪＦを求める。
【０１５０】
[0170]プロセス１３０２により、位置特定サーバ２１４は、以下の要領で、時点Ｊ１〜ＪＦについて、未精緻化確率分布Ｖ１〜ＶＦを構築する。
ｉ．Ｊｉが特定のＨｉのみに対応している場合には、Ｖｉは、時点Ｈｉにおける非ＧＰＳの確率分布と等しい。
ｉｉ．Ｊｉが特定のＧＫのみに対応している場合には、Ｖｉは、時点ＧＫにおけるＧＰＳベースの確率分布と等しい。
ｉｉｉ．その他の場合（Ｃｉが特定のＨｊ及び特定のＧＫの両方に対応する場合）、Ｖｉは、時点Ｊｉにおける非ＧＰＳの確率分布とＧＰＳの確率分布との正規化積に等しい確率分布に等しい。
【０１５１】
[0171]プロセス１３０３により、位置特定サーバ２１４は、各時点Ｊｉにつき、すべてのｊ≠ｉ、１≦ｊ≦Ｆについて、時間外挿された確率分布Ｄｉ，ｊを求め、それらの確率分布は、（ｉ）時点Ｊｊにおける未精緻化確率分布Ｖｊ、（ｉｉ）ＰＳ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ）、及び（ｉｉｉ）ＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）、に基づく。したがって、外挿された確率分布Ｄｉ，ｊは、時点Ｊｊにおける経験データに基づくが、Ｊｉを含む他の時点における経験データには基づかない、時点Ｊｉの予測確率分布になる。
ｉ．全無線端末の移動についての過去のデータ
ｉｉ．無線端末Ｗの移動についての過去のデータ
ｉｉｉ．カレンダー時刻Ｔにおける無線端末Ｗの位置、速度、及び加速度
ｉｖ．位置ｂにある無線端末の移動に影響を与える可能性のあるトラフィック信号の状態。
【０１５２】
[0172]時間外挿された確率分布は前進させることができる（即ち、過去の確率分布に基づいて将来へ投射することができる）。例えば、時点Ｊ３が時点Ｊ２の１時間ステップ後である場合には、外挿された確率分布Ｄ３，２は、ＰＳ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ）、及びＰＭ（ｂ，Ｔ，Ｎ，Ｗ，ｃ）を、未精緻化確率分布Ｖ２に１回適用することによって導出される。即ち、任意の位置ｂについて、
【数７】
0005407040.tif 000011
であり、ｉｎ（ｂ）は、隣接グラフ中で他の位置から位置ｂに向かう弧の集合である。同様に、時間外挿された確率分布は、複数の位置｛ｂ１，ｂ２，．．．，ｂη｝について式（９）のシステムを構築し、行列代数を介して｛Ｄ２，３［ｂ１］，  Ｄ２，３［ｂ２］，．．．，Ｄ２，３［ｂη］｝について解くことにより、次の式に基づいて後退させる（即ち将来の未精緻化確率分布に基づいて過去に投射する）ことができる。
【数８】
0005407040.tif 000012
【０１５３】
[0173]当業者には本開示を読めばよく理解されるように、連続する時点の間が２時間ステップ以上離れている場合は、式８をよく知られた方式で反復的に適用することができる。（時間ステップはアトミックなので、反復回数は常に整数である。）当業者には本開示を読めばさらに理解されるように、連続しない時間時点についての外挿確率分布（例えばＤ２，４、Ｄ５，１等）は、連続する時間時点についての外挿確率分布から、動的プログラミングを介して、ボトムアップ方式で効率的に計算することができる。
【０１５４】
[0174]プロセス１３０４により、位置特定サーバ２１４は、
ｉ．対応する未精緻化確率分布Ｖｉと、
ｉｉ．すべての利用可能な時間外挿された確率分布Ｄｉ，ｊ（ｊ≠ｉ）と
の加重平均として、各時点Ｊｉ（１≦ｉ≦Ｆ）に対応する各精緻化された確率分布Ｌｉを計算する。
【数９】
0005407040.tif 000013
ここでαは定数である（０＜α＜１）。この定数αは、時間外挿の度合いが低い確率分布を、時間外挿の度合いが高い確率分布よりも重く重み付けする「エージングファクタ」の役割を果たす。その理由は、時間外挿の度合いが高い確率分布は、時間外挿の度合いが低い確率分布に比べて正確でない可能性があるためである。例えば、ｉ＝４、Ｆ＝５の場合、拡張された形の式１０は、
【数１０】
0005407040.tif 000014
をもたらす。
【０１５５】
[0175]Ｄｉ，ｊ＝Ｖｉと定義すると、式１０は、コンピュータ処理に特に利便な、より簡潔な形で表すことができる。
【数１１】
0005407040.tif 000015
【０１５６】
[0176]プロセス１３０５により、位置特定サーバ２１４は、最尤関数Ｌｉに基づいて、１つ又は複数の時点における無線端末２０１の位置の推定を生成する。（当業者には本開示を読めば理解されるように、本発明の他の実施形態では、推定は、別の関数又は方法を使用して確率分布Ｌｉから生成してもよい。）
【０１５７】
[0177]プロセス１３０６により、位置特定サーバ２１４は、プロセス１３０５で生成された無線端末２０１の位置の推定（１つ又は複数）をよく知られた方式で位置クライアント２１３に提供する。
【０１５８】
[0178]上記の実施形態は本発明を説明するものにすぎず、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって上記の実施形態の多数の変形形態を考案できることを理解されたい。したがって、そのような変形形態は、以下の特許請求の範囲とその均等物の範囲に含まれるものとする。
【図１】
0005407040.tif 000016
【図２】
0005407040.tif 000017
【図３】
0005407040.tif 000018
【図４】
0005407040.tif 000019
【図５】
0005407040.tif 000020
【図６ａ】
0005407040.tif 000021
【図６ｂ】
0005407040.tif 000022
【図６ｃ】
0005407040.tif 000023
【図６ｄ】
0005407040.tif 000024
【図６ｅ】
0005407040.tif 000025
【図６ｆ】
0005407040.tif 000026
【図６ｇ】
0005407040.tif 000027
【図６ｈ】
0005407040.tif 000028
【図６ｉ】
0005407040.tif 000029
【図６ｊ】
0005407040.tif 000030
【図６ｋ】
0005407040.tif 000031
【図６Ｌ】
0005407040.tif 000032
【図６ｍ】
0005407040.tif 000033
【図６ｎ】
0005407040.tif 000034
【図７】
0005407040.tif 000035
【図８ａ】
0005407040.tif 000036
【図８ｂ】
0005407040.tif 000037
【図８ｃ】
0005407040.tif 000038
【図９】
0005407040.tif 000039
【図１０】
0005407040.tif 000040
【図１１ａ】
0005407040.tif 000041
【図１１ｂ】
0005407040.tif 000042
【図１１ｃ】
0005407040.tif 000043
【図１１ｄ】
0005407040.tif 000044
【図１２】
0005407040.tif 000045
【図１３】
0005407040.tif 000046
【図１４】
0005407040.tif 000047
【図１５】
0005407040.tif 000048