(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信のパラメータを使用して移動ノードの位置を推定するための位置推定方法であって、
無線送信の信号強度パラメータが、既知の位置に配置された１つ以上の固定ノード及び複数の移動ノードから収集される信号強度収集ステップと、
その位置が推定されるべき移動ノードである各ターゲット・ノードについて、１つ又は複数の移動ノードが、既知の位置に配置されている固定ノードとして取り扱われる仮想アンカとなるよう選択される仮想アンカ選択ステップと、
前記選択された仮想アンカ及び前記ターゲット・ノードに関連する前記無線送信の信号強度パラメータを使用して、前記ターゲット・ノードの位置が推定される位置推定ステップとを、
有し、
推定位置の大幅な変化が無くなるまで前記仮想アンカ選択ステップ及び前記位置推定ステップが反復される位置洗練反復が行われ、
前記仮想アンカ選択ステップが、第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとして第１の移動ノードを選択することができ、前記第１の移動ノードが以前の位置洗練反復におけるターゲット・ノードである位置推定方法であり、
複数の基準の中から仮想アンカの選択に使用する基準を選択するステップを更に有し、前記複数の基準のそれぞれが、前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの適性を評価するものであり、
前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの選択が、前記複数の基準の中から選択された２つ以上の基準を使用して計算された評価結果のそれぞれに重みを掛けて加重平均を計算した結果に基づいて行われる位置推定方法。
【請求項２】
前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの選択が、前記第１及び第２の移動ノード間の近接度に基づいて行われる請求項１に記載の位置推定方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の移動ノード間の前記近接度が、前記第１及び第２の移動ノード間の受信信号強度インジケータに基づいて推定される請求項２に記載の位置推定方法。
【請求項４】
前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの選択が、前記第１の移動ノードの位置の過去の推定値に基づいて行われる請求項１に記載の位置推定方法。
【請求項５】
前記複数の基準の中から選択された２つ以上の基準を使用して計算された評価結果のそれぞれに掛けられる重みは、前記移動ノードが配置されている場所、時刻、無線送信のパラメータのいずれかに基づいて動的に決定される請求項１に記載の位置推定方法。
【請求項６】
ターゲット・ノードの位置推定のための潜在的な仮想アンカである１組の移動ノードを決定するステップであって、前記信号強度収集ステップにおいて、前記１組の移動ノードに関連する無線送信の信号強度パラメータのみが収集されるステップを更に有する請求項１に記載の位置推定方法。
【請求項７】
移動ノードの送信出力又は移動ノードにおける無線送信パラメータの連続収集の間隔が前記収集された無線送信の信号強度パラメータに基づいて決定される動作パラメータ決定ステップを更に有する請求項１に記載の位置推定方法。
【請求項８】
無線送信のパラメータを使用して移動ノードの位置を推定するための位置推定システムであって、
複数の移動ノードと、
既知の位置に配置された１つ以上の固定ノードと、
１つ又は複数の移動ノードの位置を推定する構成を有する位置推定装置とを、
有し、
前記位置推定装置が、
前記固定ノード及び前記複数の移動ノードから無線送信の信号強度パラメータを収集するパラメータ収集ユニットと、
その位置が推定されるべき移動ノードであるターゲット・ノードの位置推定のために、前記複数の移動ノードの中から、既知の位置に配置されている固定ノードとして取り扱われる仮想アンカとなるべき１つ又は複数の移動ノードを選択する仮想アンカ選択ユニットと、
前記選択された仮想アンカ及び前記ターゲット・ノードに関連する前記無線送信の信号強度パラメータを使用して、前記ターゲット・ノードの位置を推定する位置推定ユニットとを、
有し、
前記位置推定装置が、推定位置の大幅な変化が無くなるまで反復して仮想アンカを選択して前記移動ノードの位置を推定する動作を反復する位置洗練反復処理を行うよう構成され、
第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとして第１の移動ノードを選択することができ、前記第１の移動ノードが以前の位置洗練反復におけるターゲット・ノードである位置推定システムであり、
前記位置推定装置が、複数の基準の中から仮想アンカの選択に使用する基準を選択するよう更に構成され、前記複数の基準のそれぞれが、前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの適性を評価するものであり、
前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの選択が、前記複数の基準の中から選択された２つ以上の基準を使用して計算された評価結果のそれぞれに重みを掛けて加重平均を計算した結果に基づいて行われる位置推定システム。
【請求項９】
前記位置推定システムが、下記のモード：
前記移動ノードのすべてがＩＥＥＥ８０２．１１の独立基本サービス・セット・モードの動作が可能である場合に、前記移動ノードのすべてが前記独立基本サービス・セット・モードで動作する純粋アドホック・モード、
前記移動ノードのすべてが前記独立基本サービス・セット・モードの動作が可能ではない場合に、前記移動ノードのすべてがＩＥＥＥ８０２．１１の拡張サービス・セット・モードで動作するインフラストラクチャ専用モード、
前記移動ノードのすべてが前記独立基本サービス・セット・モードの動作が可能であるわけではない場合に、前記移動ノードのすべてが前記拡張サービス・セット・モードで動作し、前記独立基本サービス・セット・モードの動作が可能である移動ノードが、別個のサービス・セットＩＤを使用して、定期的に前記拡張サービス・セット・モードから前記独立基本サービス・セット・モードに切り替わることで、前記独立基本サービス・セット・モードが可能ではない移動ノードが、前記独立基本サービス・セット・モードで動作しているノードによって送信されたビーコン・メッセージを受信できる構成を有するハイブリッド・モード、
のうちのいずれか１つで動作する請求項８に記載の位置推定システム。
【請求項１０】
無線送信のパラメータを使用して移動ノードの位置を推定するための位置推定装置であって、
無線送信の信号強度パラメータを、既知の位置に配置された１つ以上の固定ノード及び複数の移動ノードから収集する信号強度収集ユニットと、
その位置が推定されるべき移動ノードである各ターゲット・ノードについて、１つ又は複数の移動ノードが、既知の位置に配置されている固定ノードとして取り扱われる仮想アンカとなるよう選択する仮想アンカ選択ユニットと、
前記選択された仮想アンカ及び前記ターゲット・ノードに関連する前記無線送信の信号強度パラメータを使用して、前記ターゲット・ノードの位置を推定する位置推定ユニットと、
推定位置の大幅な変化が無くなるまで仮想アンカを選択して前記移動ノードの位置を推定する動作を反復する位置洗練反復処理を行う位置洗練反復ユニットとを、
有し、
第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとして第１の移動ノードを選択することができ、前記第１の移動ノードが以前の位置洗練反復におけるターゲット・ノードである位置推定装置であり、
複数の基準の中から仮想アンカの選択に使用する基準を選択するよう更に構成され、前記複数の基準のそれぞれが、前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの適性を評価するものであり、
前記第２の移動ノードの位置推定のための仮想アンカとしての前記第１の移動ノードの選択が、前記複数の基準の中から選択された２つ以上の基準を使用して計算された評価結果のそれぞれに重みを掛けて加重平均を計算した結果に基づいて行われる位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信の分野に関する。詳細には、本発明は、無線通信中に送受信される信号を使用して単一又は複数の無線通信装置の位置を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信技術の普及により、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１、又はＺｉｇＢｅｅなどの無線通信機能を備えた装置がますます増えている。無線通信機能により、装置は固定位置に束縛されず、ユーザと共に自由に動き回ることができる。これにより、位置及びナビゲーション関連サービスを提供することができる、無線装置に関連した重要なアプリケーションが生み出されている。全地球測位システム（ＧＰＳ）の普及により、ユーザはＧＰＳ搭載装置の使用によって自分の現在位置を知らせることができるようになった。しかし、都市部では、ＧＰＳ衛星への見通し線をブロックする高層ビルが存在するので、その結果、ＧＰＳを使用して位置を特定することが困難になっている。セルラー装置の中には、セルラー基地局を使用してＧＰＳの測位を支援するものもある。近年、都市では無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）ホットスポットの利用可能度が高いことから、ＷＬＡＮを使用して、屋外環境で装置の位置を特定することもできるようになった。例えば、特許文献１（米国特許出願公開ＵＳ２００７／０００４４２８Ａ１号）は、移動を示すためにターゲットエリア内のＷＬＡＮアクセスポイントをモニターする方法を教示している。
【０００３】
前述の方法は屋外環境では成果を上げることが分かっているが、これらの方法が実用的でないか又は性能が低くなる屋内状況において、位置決定を実行することに関心が高まっている。これらの方法を拡張するために、特許文献２（米国特許第７４１２２４８Ｂ２号）によって教示される１つの手法は、モバイル装置が、例えば、ＧＰＳによりそれ自体の位置を知らせることができる一方でモバイル装置によって基地局の仮想位置を推定し、ＧＰＳが使用不能である際には、これらの仮想位置を使用してモバイル装置の位置を決定し続けるというものである。特許文献３（米国特許第７５７０９２７Ｂ２号）は、位置特定可能（location-capable）ノード（すなわち、例えば、ＧＰＳを使用して、それ自体の位置を独自に決定できるノード）と位置特定不能（location-incapable）ノードとを区別する。この文献は、位置特定可能ノードによる位置決定情報の送信により位置特定不能ノードの位置を決定する方法を開示している。これらの方法では、無線通信から独立した位置決定機能を備えたノードが存在する必要があり、ある配備シナリオにおいては、この要件が常に可能ではないかもしれない。無線送信に関連するパラメータのみからモバイル装置の位置を決定できることが、より望ましく、かつ、より広く適用できるであろう。
【０００４】
無線通信のパラメータのみから位置を決定するために可能な手法の１つは、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、到来角（ＡＯＡ）、到着時間（ＴＯＡ）、又は到着時間差（ＴＤＯＡ）を使用して、モバイル装置と固定アンカポイントとの間の距離を推測することである。市場で容易に入手可能なワイヤレス・チップセットを使用して取得することができない他の無線送信パラメータの測定を実行するには専門の又は高価なハードウェアが必要なので、ＲＳＳＩのみを使用する方法だけが広い適用性を有し得る。
【０００５】
ＲＳＳＩのみを使用する一般的な技術の１つは、位置検出が必要なエリアの異なるポイントに位置する１組の基地局からのＲＳＳＩを観測して記録することを伴う、フィンガープリンティング方法と呼ばれるものを使用することである。この１組の記録済みＲＳＳＩは、その特定のポイントのフィンガープリント（fingerprint）を形成し、そのため、この方法の名前となっている。その後、モバイル装置がその位置を把握する必要がある際に、同じ１組の基地局からの現在の観測ＲＳＳＩと記録済みフィンガープリントとを比較し、観測ＲＳＳＩが記録済みフィンガープリントから逸脱している量が最も小さいポイントとしてその位置を決定する。このフィンガープリンティング方法の変形例の１つは特許文献４（米国特許第７６６０５９１Ｂ１号）に開示されている。特許文献４（米国特許第７６６０５９１Ｂ１号）では、複数の位置におけるＲＳＳＩの測定値を取得することに加えて、それぞれのＲＳＳＩ測定値から既知の送信出力（transmit power）を更に引いて、複数の位置のそれぞれに関する伝搬損失ベクトル（ＰＬＶ）を生成する。これは、基本的に、フィンガープリンティング方法を使用する際に、送信機の送信出力による変動を除去するものである。
【０００６】
フィンガープリンティング方法の主な問題は、位置決定のエリア内のすべてのポイントで以前のＲＳＳＩを観測して記録する必要があり、配備例によってはそれを実行不可能にしていることである。いくつかの他の技法では、事前較正を実行しなければならないという負担を削減又は除去しようとする試みがなされており、観測ＲＳＳＩと記録済みフィンガープリントとの比較に加えて、確率的方法を用いている。例えば、特許文献５（米国特許第７４０３７８４Ｂ２号）は、複数の無線端末の位置を推定するための方法を開示しており、それぞれの無線端末の位置を推定するために、信号強度測定に対してベイジアンアルゴリズムが適用される。さらに、特許文献６（ＰＣＴ特許出願公開公報ＷＯ２００７／０２１０７１Ａ１号）は、移動体通信端末の位置を決定する方法を教示しており、異なる基地局からの受信信号強度に対して重みが与えられる。この重みは統計的に決定される。特許文献７（米国特許第７８２１４５３Ｂ２号）では、反復方法が開示されており、カルマン・フィルタを用いて、複数のノードの推定位置を個別に連続的に洗練する（refine）。その結果、反復ごとに、上記複数のノード間のノード間距離を使用して、複数のノードのうちの１つの位置を推定する。
【０００７】
その他の技術としては、特許文献９（米国特許出願公開公報ＵＳ２０１０／０１０５４０９Ａ１号）に開示されているような異なる無線通信技術を使用して、特許文献８（米国特許第７７５１８２７Ｂ２号）に記載されているより高い正確度を達成するために、異なる位置決定手法の組み合わせが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開公報ＵＳ２００７／０００４４２８Ａ１号、Ｍｏｒｇａｎ他、「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｄａｔａ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｖｅｄ  ａｃｃｅｓｓ  ｐｏｉｎｔｓ  ｉｎ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、２００７年１月４日
【特許文献２】米国特許第７４１２２４８Ｂ２号、ＭｃＮｅｗ他、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」、２００８年８月１２日
【特許文献３】米国特許第７５７０９２７Ｂ２号、Ｃｏｒｒｅａｌ他、「Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｈａｖｉｎｇ  ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｄｅｖｉｃｅｓ」、２００９年８月４日
【特許文献４】米国特許第７６６０５９１Ｂ１号、Ｋｒｉｓｈｎａｋｕｍａｒ他、「Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｌｏｓｓ  ｍｏｄｅｌ  ｂａｓｅｄ  ｉｎｄｏｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｔａｔｉｏｎｓ」、２０１０年２月９日
【特許文献５】米国特許第７４０３７８４Ｂ２号、Ｊｕ他、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ａ  ｓｅｔ  ｏｆ  ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  ｉｎ  ａｎ  ｉｎｄｏｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」、２００８年７月２２日
【特許文献６】ＰＣＴ特許出願公開公報ＷＯ２００７／０２１０７１Ａ１号、Ｋｉｍ他、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ  ｕｓｉｎｇ  ｒａｔｉｏ  ｍｅｔｒｉｃ」、２００７年２月２２日
【特許文献７】米国特許第７８２１４５３Ｂ２号、Ｗｕ他、「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｕｓｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ」、２０１０年１０月２６日
【特許文献８】米国特許第７７５１８２７Ｂ２号、Ｐｏｙｋｋｏ他、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍｏｂｉｌｅ  ｄｅｖｉｃｅ」、２０１０年７月６日
【特許文献９】米国特許出願公開公報２０１０／０１０５４０９Ａ１号、Ａｇａｒｗａｌ他、「Ｐｅｅｒ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｏｂｉｌｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、２０１０年４月２９日
【特許文献１０】米国特許出願公開公報ＵＳ２００９／０１５３４０２Ａ１号、Ｄｏｈ他、「Ｒｅｇｉｏｎａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ」、２００９年６月１８日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術の上記のすべての方法において、位置推定の正確度は、決定のエリアとエリア内の固定基地局の数とによる制約を受ける。距離とＲＳＳＩが反比例するので、基地局とモバイル装置との距離が大きい場合には、観測可能なＲＳＳＩの変化をもたらす位置の最小変化によって正確度が制限されることになる。このため、特定のレベルの正確度を備えるためには、基地局の数を増加しなければならない。基地局の数を増加する場合、特許文献１０（米国特許出願公報ＵＳ２００９／０１５３４０２Ａ１号）は、モバイル装置によって測定された距離の誤差を引き起こす障害要因を有する基地局を除去することによって、モバイル装置の位置を決定するために使用する基地局を選択する方法を開示している。しかし、これは依然としてマルチパス・フェージング問題を受けやすく、２つのノード間の複数の送信が、異なる経路を通る信号によって異なるＲＳＳＩ値を発生する可能性がある。このような問題は、列車の客室内などの混雑した動的環境あるいは非常に多くの人が動き回っているショッピング・モールでは特に重大なものになる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の一目的は、前述の従来技術の不利益及び短所を克服するか又は少なくとも実質的に改善することである。
【００１１】
具体的には、本発明の一目的は、無線送信のパラメータを使用して無線通信ノードの位置を推定するための位置推定方法を提供することであり、前記方法は、
無線送信のパラメータが無線通信ノードから収集される信号強度収集ステップと、
その位置が推定されるべき各ターゲット・ノードについて、何らかの基準に基づいて１つ又は複数の無線通信ノードが仮想アンカとなるよう選択される仮想アンカ選択ステップと、
前記選択された仮想アンカ及び前記ターゲット・ノードに関連する無線送信のパラメータを使用して、前記ターゲット・ノードの位置が推定される位置推定ステップとを、
有し、
推定位置の大幅な変化が無くなるまで前記仮想アンカ選択ステップ及び前記位置推定ステップが反復される位置洗練反復（position refinement iteration）が行われる。
【００１２】
好ましい一実施形態では、前記仮想アンカ選択ステップが、第２の通信ノードの位置推定のための仮想アンカとして第１の通信ノードを選択でき、前記第１の通信ノードが以前の位置洗練反復におけるターゲット・ノードである位置推定方法が提供される。
【００１３】
他の好ましい実施形態では、第２の通信ノードの位置推定のための仮想アンカとしての第１の通信ノードの選択は、前記第１及び第２の通信ノード間の近接度に基づいて行われる。さらに、前記第１及び第２の通信ノード間の前記近接度は、前記第１及び第２の通信ノード間の受信信号強度インジケータに基づいて推定される。
【００１４】
他の好ましい一実施形態では、第２の通信ノードの位置推定のための仮想アンカとしての第１の通信ノードの選択は、前記第１の通信ノードの位置の過去の推定値に基づいて行われる。
【００１５】
さらに他の好ましい一実施形態では、位置推定方法は、複数の基準の中から選択して仮想アンカ選択に使用するステップを更に有し、前記複数の基準のそれぞれが第２の通信ノードの位置推定のための仮想アンカとしての第１の通信ノードの適性を評価するものである。
【００１６】
他の好ましい実施形態では、第２の通信ノードの位置推定のための仮想アンカとしての第１の通信ノードの選択は、仮想アンカとして前記第１の通信ノードの適性を測定する異なる基準の加重平均に基づいて行われる。
【００１７】
さらに他の好ましい実施形態では、使用される１組の重みは、無線通信ノードの現在の環境に基づいて動的に決定される。
【００１８】
他の好ましい一実施形態では、位置推定方法は、仮想アンカ選択ステップから選択されたそれぞれの仮想アンカに重みを割り当てるステップであって、仮想アンカに関連付けられた位置推定に貢献するそれぞれの要因に前記仮想アンカに割り当てられた重みが掛けられるように、前記重みが位置推定ステップで使用されるステップを更に有する。それぞれの仮想アンカに割り当てられた重みは、それぞれの位置洗練反復中に変更されてもよい。
【００１９】
さらに他の好ましい一実施形態では、位置推定方法は、ターゲット・ノードの位置推定のための潜在的な仮想アンカである１組の通信ノードを決定するステップであって、前記信号強度収集ステップにおいて、前記１組の通信ノードに関連する無線送信のパラメータのみが収集されるステップを更に有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、最も典型的な配備例において、移動ノード（mobile node）がアクセスポイントよりターゲット移動ノード（target mobile node）に近く、従って、位置決定を目的としたより多くのアクセスポイント又は固定アンカを配備する必要性を除去するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の好ましい一実施形態による配備システム例を示している。
【図２】図２は、本発明の好ましい一実施形態により、無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図３】図３は、本発明の好ましい一実施形態により、洗練された仮想アンカ選択ステップによって無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の好ましい一実施形態により、洗練された位置推定ステップによって無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の好ましい一実施形態により、洗練された位置推定ステップによって無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の好ましい一実施形態により、洗練された位置推定ステップによって無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図５】図５は、本発明の好ましい一実施形態により、洗練された無線送信パラメータ収集ステップによって無線端末の位置を決定する基本的な方法を示すフロー図を示している。
【図６】図６は、本発明の好ましい一実施形態に記載された集中処理モデル（centralized processing model）によりサーバとノードとの間で交換されたメッセージのメッセージ・シーケンス図を示している。
【図７】図７は、本発明の好ましい一実施形態に記載された分散処理モデル（decentralized processing model）によりノード間で交換されたメッセージのメッセージ・シーケンス図を示している。
【図８】図８は、本発明の好ましい一実施形態に記載された半集中処理モデル（semi-centralized processing model）によりサーバとノードとの間で交換されたメッセージのメッセージ・シーケンス図を示している。
【図９】図９は、本発明の好ましい一実施形態に記載された集中処理モデルによるサーバ及びノードの機能アーキテクチャを示している。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい一実施形態に記載された分散処理モデルによるノードの機能アーキテクチャを示している。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい一実施形態に記載された半集中処理モデルによるサーバ及びノードの機能アーキテクチャを示している。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい一実施形態に記載されたアドホック動作モード（ad-hoc mode of operation）によるサーバとノードとの間のメッセージ交換のメッセージ・シーケンス図を示している。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい一実施形態に記載されたインフラストラクチャ動作モード（infrastructure mode of operation）によるサーバとノードとの間のメッセージ交換のメッセージ・シーケンス図を示している。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい一実施形態に記載されたハイブリッド動作モード（hybrid mode of operation）によるサーバとノードとの間のメッセージ交換のメッセージ・シーケンス図を示している。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の好ましい一実施形態によるノードに関する状態遷移図を示している。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の好ましい一実施形態によるサーバに関する受信メッセージ処理フロー図を示している。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい一実施形態によるノード、位置サーバ、及びアプリケーション・サーバ間のメッセージ交換について例示されたメッセージ・シーケンス図を示している。
【図１７】図１７は、本発明の好ましい一実施形態によるノード、位置サーバ、及びアプリケーション・サーバ間のメッセージ交換について例示されたもう１つのメッセージ・シーケンス図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の説明では、説明を目的として、本発明を十分に理解できるようにするために具体的な数、時間、構造、プロトコル名、及びその他のパラメータが明記されている。しかし、これらの具体的な詳細無しで本発明を実践できることは当業者には明白になるであろう。
【００２３】
本発明は、ターゲット移動ノードの位置を推定する際に「仮想アンカ」として１つ又は複数の移動ノードを選択することにより、従来技術に関連する問題を克服するものである。これは、最も典型的な配備例において、移動ノードがアクセスポイントよりターゲット移動ノードに近く、従って、位置決定を目的としたより多くのアクセスポイント又は固定アンカを配備する必要性を除去するということを利用するものである。ターゲット移動ノードの位置の初期推定を取得した後、ターゲット移動ノードは、他の移動ノードの位置を推定するための仮想アンカとして働くことができ、他の移動ノードの位置を使用してターゲット移動ノードの位置推定を更に洗練することができる。
【００２４】
無線測位システムでは、移動ノードの位置推定を支援するために往々にして複数のアンカポイント（すなわち、位置が把握されているノード）を配備することが必要である。これらのアンカポイントは、位置が把握されているアクセスポイント、基地局、又は単純に移動局にすることができる（例えば、無線で通信する監視カメラ又は表示パネル）。本発明のために「仮想アンカ」が使用される。これは、他の移動ノードの位置を推定する際にアンカポイントのように動作するために選択される移動ノード、ポータブル・ノード、又はポータブル基地局／アクセスポイントである（「ポータブル」とは、そのノード／基地局／アクセスポイントがほとんど固定して配置されているが、時にはその場所が変更される（ノードが移動する）ことを意味する）。これが仮想アンカとして動作すると、その仮想アンカについて前に推定した位置が、既知の（又は実際の）位置であるかのように使用される。このため、仮想アンカは、その位置がこのシステムによって推定されるモバイル・クライアント（mobile client）又はポータブル・クライアント／アクセスポイント／基地局になり、次にその推定位置を使用して、他のモバイル・クライアントの位置を推定する際にこれらのモバイル・クライアントが固定アンカのように動作できるようにする。この意味で、ノードの位置をこのシステムによって推定する際に、固定ノード（fixed node）も仮想アンカにすることができる。
【００２５】
その位置が（監視カメラのような固定設備上に配備されるか又は位置を知らせることができる全地球測位システムのような他のハードウェアを有するなど）他の手段によって把握されるモバイル・クライアントが存在し得る。このようなモバイル・クライアントも本発明によって開示される位置推定システムに参加することが可能である。このタイプのモバイル・クライアントは２つの目的にかなうものであり、第１に、他の移動ノードの位置を推定する際に仮想アンカとして使用することができ、第２に、その位置をこのシステムによって推定することができ、その既知の位置と推定位置との差をシステムに対する補正フィードバックとして使用することができる。この種のモバイル・クライアントは、以下の好ましい諸実施形態では「永久仮想アンカ（permanent virtual anchor）」と呼ぶ。
【００２６】
図１は、固定ノード１１０、１１２、及び１１４と、複数の移動ノード１２０〜１３１と、サーバ１００とを備え、本発明の好ましい一実施形態による配備例を示している。固定ノードは、移動ノードに対する無線通信アクセスを可能にするアクセスポイントであってもよい。１つの典型的なシナリオでは、固定ノードがＩＥＥＥ８０２．１１アクセスポイントであり、移動ノードがＩＥＥＥ８０２．１１局である。固定ノードは、移動ノードの位置を決定するためのアンカとして動作する、固定位置を備えた局であってもよい。例えば、図１では、固定ノード１１０のみがＩＥＥＥ８０２．１１アクセスポイントであり、固定ノード１１２及び１１４が既知の固定位置を備えたＩＥＥＥ８０２．１１局であってもよい。
【００２７】
この例では、明瞭にするため、サーバ１００が１つ又は複数の移動ノードの位置を推定するアルゴリズムを実行していると想定される。以降の諸実施形態では、分散方式で本発明を実行できることが示されるであろう。サーバ１００は有線ネットワークを介してアクセスポイントの１つに接続されると更に想定される（図１の例示の場合、サーバ１００はアクセスポイント１１０に接続されている）。サーバ１００はいずれかの組み合わせにおいて複数のアクセスポイントに接続することができるか又はアクセスポイントへの有線接続が不必要になるような無線通信機能を有することができるか、あるいはサーバはいずれかのアクセスポイント上で物理的に実現可能であることは当業者には明白になるはずである。
【００２８】
サーバ１００が移動ノードの位置を推定する必要がある場合、従来の方法では、固定ノード１１０、１１２、及び１１４によって観測された移動ノードの送信のＲＳＳＩを使用して固定ノードのそれぞれから移動ノードへの距離を推定し、三角測量を実行して移動ノードの位置を決定することになるであろう。代わって、移動ノードによって観測された各固定ノードの送信のＲＳＳＩを使用してフィンガープリント・マップと突き合わせて移動ノードの位置を決定するというフィンガープリンティング方法を使用することができる。しかし、固定ノードは大規模エリアで移動ノードの位置決定を可能にするように配備されるので、固定ノードと移動ノードとの距離は、ＲＳＳＩを使用するだけでは必要な正確度を得られないほど、極めて大きくなる可能性がある。
【００２９】
本発明では、サーバ１００は、ターゲット移動ノードの位置を決定する際に仮想アンカとして動作するための１組のノードを選択する。例えば、図１でターゲット移動ノード１２０の位置を推定する際に、仮想アンカになるように移動ノード１２１、１２２、１２３、１２４、及び１２５の組１５０を選択することができる。その場合、選択された仮想アンカの組１５０と移動ノード１２０に関連する送信に関する観測ＲＳＳＩ値を使用し、選択された仮想アンカの組１５０について前に推定した位置に基づいて、移動ノード１２０の位置を推定する（三角測量、フィンガープリンティング、又はその他の方法のいずれかによる）。同様に、図１でターゲット移動ノード１２１の位置を推定する際に、仮想アンカになるように移動ノード１２０、１２２、１２４、１２５、１２６、及び１２７の組１５１を選択することができる。その場合、選択された仮想アンカの組１５１と移動ノード１２１に関連する送信に関する観測ＲＳＳＩ値を使用し、選択された仮想アンカの組１５１について前に推定した位置に基づいて、移動ノード１２１の位置を推定する（三角測量、フィンガープリンティング、又はその他の方法のいずれかによる）。
【００３０】
第２のノードが無線送信の指定受信者（intended recipient）であるかどうかにかかわらず、「第１のノードに関連する送信の観測パラメータ（例えば、ＲＳＳＩ値）」により、前記第１のノードによって行われた無線送信を第２のノードが観測していると想定されることに注目されたい。これは、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの一部の無線技術では可能であり、送信ノードのソースＩＤがフレーム・ヘッダに示される。従って、送信のための無線媒体に対するモニターを行う他のノードは、送信ノードを識別し、パラメータ（ＲＳＳＩなど）をその送信に関連付けることができる。
【００３１】
本発明は、ターゲット移動ノードの位置を推定する際に仮想アンカとして動作するための１組の移動ノードを選択することにより、固定ノードと移動ノードとの距離がＲＳＳＩを使用するだけでは必要な正確度を得られないほど大きくなるという問題を克服する。これは、仮想アンカとターゲット移動ノードとの距離が任意に小さいものになり得るためであり、仮想アンカの数が固定ノードの数より大きくなり得るためである（従って、より多くのＲＳＳＩ値を使用して位置を推定するので、位置推定の正確度が増す）。以下の好ましい諸実施形態では、本発明の方法について更に詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明の好ましい一実施形態による基本的なアルゴリズムのフロー図を示している。本質的に、このアルゴリズムは、無線通信のパラメータが固定ノード及び移動ノードから収集される無線送信パラメータ収集ステップ２１０と、その位置を推定する予定のターゲット・ノードについて、仮想アンカとして動作するための１組の移動ノードが選択される仮想アンカ選択ステップ２３０と、ターゲット移動ノードと選択された１組の仮想アンカを伴う無線送信に関連してステップ２１０で収集されたパラメータに基づいてターゲット移動ノードの位置が推定される位置推定ステップ２６０という３つの基本ステップを含む。ターゲット・ノードの位置が推定されると、このアルゴリズムは、他のターゲット・ノードについて仮想アンカ選択ステップ２３０と位置推定ステップ２６０の反復２９０を実行することができる。前記移動ノードが仮想アンカとして選択された場合、この反復中に、前の反復からの移動ノードの推定位置を使用してもよい。図１に示されている配備例を使用することによる実行の一例を以下に示す。
【００３３】
ステップ２１０で無線送信パラメータを収集した後、ステップ２３０及び２６０の第１の反復中に移動ノード１２０が位置推定のためのターゲット移動ノードになると想定される。移動ノード１２０〜１３１の位置のいずれも前に推定されていないと想定すると、いずれの移動ノードも仮想アンカとして選択することができない。このため、ステップ２３０はいかなる仮想アンカももたらさない。従って、ステップ２６０では、移動ノード１２０と、固定ノード１１０、１１２、及び１１４を伴う無線送信に関連して収集したパラメータに基づいて、ターゲット移動ノード１２０の位置のみ推定することができる。この結果、移動ノード１２０及び固定ノードからの距離は比較的大きくなる可能性があるので、ノード１２０の位置推定は粗くなるであろう。その後の反復では、移動ノード１２１が位置推定のためのターゲット移動ノードになると想定する。移動ノード１２０の位置は前に推定されているので、これが仮想アンカとして選択される。従って、位置推定ステップ２６０は、移動ノード１２０及び１２１と固定ノード１１０、１１２、及び１１４を伴う無線送信に関連して収集したパラメータに基づいて、移動ノード１２１の位置を推定することになる。このプロセスは反復され、その後の反復の１つで、移動ノード１２０がもう一度、位置推定のためのターゲット移動ノードになる。ここで、ほとんどの移動ノードの位置は前の反復の１つで既に推定されているので、仮想アンカ選択ステップ２３０は、より多くの選択された仮想アンカ、例えば、移動ノード１２１、１２２、１２３、１２４、及び１２５の組１５０をもたらすことができる。これらの仮想アンカはターゲット移動ノード１２０にかなり近いので、位置推定ステップ２６０は、移動ノード１２０の位置についてより正確な洗練済み推定を示すことになる。その場合、この洗練済み推定をその後の反復２９０で使用して、他の移動ノードについて更に洗練された位置推定を提供することができる。この洗練プロセスは、事前指定された反復数を超えるまで又は移動ノードの推定位置の大幅な変化が無くなるまで、継続することができる。
【００３４】
上記の説明から明らかなように、ターゲット移動ノードに関する仮想アンカの選択は、この洗練プロセスがどの程度速く行われるかに影響するであろう。このような選択は、広範囲の要因に基づいて行うことができる。第１に、仮想アンカは、それについて推定されたターゲット移動ノードへの近接度に基づいて選択することができる。この近接度は、ターゲット移動ノードからの送信について候補仮想アンカによって観測されたＲＳＳＩから推定することができる。また、この近接度は、ターゲット移動ノードによって観測された候補仮想アンカからのＲＳＳＩから推定することもできる。例えば、サーバは、ターゲット・ノードへ／からの送信時に観測されたＲＳＳＩのうち最良のＲＳＳＩを備えた事前指定された数の移動ノードを選択するか、又はターゲット・ノードへ／からの送信について観測されたＲＳＳＩのうち事前指定された閾値より良好なＲＳＳＩを備えたすべての移動ノードを選択することができる。この近接度は、使用可能である場合、候補仮想アンカ及びターゲット移動ノードについて前に推定した位置から更に推定することができる。例えば、サーバは、それぞれについて前に推定した位置に基づいてターゲット・ノードに最も近い、事前指定された数の移動ノードを選択するか、又はそれぞれの前の推定位置に基づいてターゲット・ノードから事前指定された距離内のすべての移動ノードを選択することができる。
【００３５】
第２に、仮想アンカは、その推定位置の信頼性に基づいて選択することができる。例えば、ある仮想アンカについて前に連続して推定した複数の位置にほとんど又は全く差がない場合、この仮想アンカの推定位置の信頼性は高いと言うことができる。この信頼性は、仮想アンカと固定ノード（アクセスポイントなど）との間の送信時のＲＳＳＩによって判断することができる。例えば、ＲＳＳＩが十分良好であり、又は／及び、十分安定している場合、信頼性は高い。第３に、仮想アンカは、ランダム・プロセスの結果に基づいて選択することができる（例えば、それぞれの移動ノードについて、乱数を発生し、発生した数が指定の値より大きい場合、その移動ノードは仮想アンカとして選択される）。仮想アンカをランダムに選択することは、他の選択基準では対象にすることができないような状況を対象にするために仮想アンカが選択される非ゼロの可能性を提供するので、有益である。これは、選別器の正確度を改善するために確率ノイズを加えるという概念に似ている。代わって、仮想アンカを選択するためにニューラルネットワーク（neural network）を訓練することができる。このようなニューラルネットワークは、ターゲット移動ノードへ／からの送信時に潜在的なノードによって観測されたＲＳＳＩ値を入力として取り、潜在的なノードを仮想アンカとして選択するべきかどうかを示す単一の出力パーセプトロン（output perceptron）を有することができる。また、ニューラルネットワークは、すべての移動ノードのＲＳＳＩ値及び座標を取り入れて、それぞれの出力パーセプトロンが関連の移動ノードを仮想アンカとして選択するべきかどうかを示す出力層を有することもできる。他の手法として、事前構成された情報によって仮想アンカを選択することも可能である。例えば、ショッピング・モール・シナリオでは、移動ノードは顧客のノード又は従業員のノードになる可能性がある。この場合、従業員によって使用される移動ノードを仮想アンカとして選択するよう優先することができるであろう。従って、このような事前構成された情報も仮想アンカ選択に使用できるであろう。無線「移動」ノードが仮想アンカとして動作するよう特別に配備される場合は特殊な事例である。このような「移動」ノードは、固定設備上にあるなど位置を既に把握しているか、又は相対精度によってそれ自体の位置を把握する他の手段を有する。それらの主な目的は他の移動ノードの位置を決定する際に支援することである。固定アンカと異なり、このような「移動」ノードもサーバとの位置推定通信に関与することになる。これらを「永久仮想アンカ」と呼ぶ。
【００３６】
他の基準として、移動ノードのバッテリ消費量を仮想アンカ選択に使用することができる。位置計算を実行するために、仮想アンカは信号を送信する必要がある。仮想アンカが送信すべきデータを持っていない場合、１つの手法は、仮想アンカが測定目的のみのために信号を送信することである。測定目的のための送信信号は、参照記号のみ、参照記号とダミーデータの組み合わせ、又は参照記号と測位のための補助データの組み合わせにすることができる。ここで、補助データは、ＲＳＳＩ情報、推定位置などのように測位に使用する予定のデータである。仮想アンカからの不必要な送信を最小限にするために、仮想アンカ選択は、移動ノードが送信すべきデータを持っているかどうかをチェックすることができる。仮想アンカ選択は、送信すべきデータを持っている移動ノードを仮想アンカとして優先することができる。この優先順位付けは単純に移動ノードがアクティブであるか又はアイドル状態であるかに基づいて行うことができる。
【００３７】
さらに、基準のそれぞれに重み係数（weight factor）を割り当て、これらの基準からの加重結果に基づいて仮想アンカを選択することにより、上記の基準のすべてに基づいて仮想アンカを選択することができる。この重みは状況に基づいて変更することができる。例えば、混雑したショッピング・モールでは、列車の客室の場合に使用される１組の重みとは異なる１組の重みを使用することができる。また、同じ環境の重みでも、時刻に基づいて変化する可能性がある。例えば、列車の客室内の位置推定に使用される重みは、ピーク時とオフピーク時で異なる値を有する可能性がある。また、列車が駅に停車しているときと比較して、列車が移動しているときには異なる組の重みを使用することもできる。重みはゼロ値になり得ることに注目するであろう。このため、第１の基準の重みが非ゼロであり、他の基準の重みがゼロであるという特殊な事例では、これは、仮想アンカの選択のために前記第１の基準のみを選択することと同等である。また、１組の重みは、無線送信について観測したパラメータに基づいて変更することもできる。これは、拡張カルマン・フィルタ又はベイズの選別器などの統計手法を使用して行うことができる。また、これは、入力層でＲＳＳＩ値を取り入れ、それぞれの出力パーセプトロンがそれぞれの選択基準に関連する重みを示す出力層を有する、訓練されたニューラルネットワークを使用して行うこともできる。
【００３８】
このため、仮想アンカを選択する際に、１つの追加のステップは、仮想アンカ選択方式（selection scheme）を選択することである。これは図３に示されており、同図では仮想アンカ選択ステップ２３０は、選択方式を選択するためのステップ３４０と、選択された選択方式を使用して仮想アンカを選択するためのステップ３５０を更に含むものと示されている。前に述べたように、選択方式は様々な要因に基づいて選択することができる。例えば、列車が移動している間はあまり移動が発生しない列車の客室内の乗客の位置を推定するためにある方式を使用し、突然急激な移動が発生する駅で列車のドアが開いた際に他の方式を使用するなど、環境に基づいて行うことができる。また、列車の客室内の乗客の位置を検出するためにある方式を使用し、プラットフォーム上の乗客の位置を検出するために他の方式を使用することもできるであろう。学校の構内で学生のラップトップ／タブレットの位置を検出するための学校配備例では、授業時間と休み時間で異なる方式を使用することができるであろう。また、選択方式は、収集したＲＳＳＩ値に基づいて選択することもできる。例えば、収集したＲＳＳＩ値の分散が事前指定された値より大きい場合、推定に誤りを持ち込む可能性を低減するために、より少ない仮想アンカを含めるための選択方式を使用することができるであろう。逆に、収集したＲＳＳＩ値の偏差が小さい場合、より多くの仮想アンカを含めるための選択方式の方が性能が向上するかもしれない。また、選択方式は、システムがどの程度「ノイズが多い」かを示す表示に基づいて選択することもできる（おそらく観測した無線送信パラメータの変動によりシステムの様々な処理ブロックにノイズが持ち込まれることにより位置推定の誤り確率が高くなる際に、システムは「ノイズが多い」と言われる）。永久仮想アンカは位置が把握されているモバイル・クライアントであることを想起されたい。これらの永久仮想アンカの位置推定は、その既知の位置と比較して、システムのノイズがどの程度多いかを示す表示として機能することができる。システムのノイズが非常に多い場合、推定に誤りを持ち込む可能性を低減するために、より少ない仮想アンカを含めるための選択方式を使用することが有益になるであろう。逆に、システムのノイズがそれほど多くない場合、より多くの仮想アンカを含めるための選択方式の方が性能が向上するかもしれない。
【００３９】
もう１つの選択方式は、これらの装置の伝搬係数（すなわち、本明細書で後述するＣｒｘ及びＣｔｘ）が整合するように、アクセスポイント又は仮想アンカとして既に動作している装置と同じハードウェア・タイプの装置を選択することが可能である。この場合、これらのパラメータはこれらの装置間で交換する必要は無く、装置間のトラフィックは低減されるであろう。
【００４０】
さらに他の選択方式は、その位置が事前定義位置（位置）により近いものとして推定される装置を選択することが可能である。アクセスポイント又は仮想アンカが事前定義位置に配置される場合、そのアクセスポイント又は仮想アンカの位置推定は受け入れ可能な推定正確度の範囲内になり、所定の推定誤り率より低くなる可能性があることが前もって決められている。通常、いかなる測位装置も所定の位置に位置することはない。しかし、ある装置が事前定義位置又はその近くに確かに位置決めされている場合、その位置は受け入れ可能な推定正確度の範囲内で保証できるので、その装置は仮想アンカとして選択されることになる。さらに、このような事前定義位置に固定アクセスポイントを配置する必要はないので、アクセスポイント配置の構成及び保守のコストを削減することになるであろう。事前定義位置の妥当性は時間（又はその他の環境要因）にも依存する可能性がある。このような適用の一例は、列車が到着した際に駅のプラットフォームに沿った事前定義位置に立っている鉄道の駅の職員の事例である可能性がある。職員は常に事前定義位置に立つことになるので、職員が携帯している装置の推定位置がこれらの事前定義位置の１つに近いと推定されると、システムは、前記装置の位置がゼロ推定誤りで前記事前定義位置に等しいと想定することができる。これにより、前記装置は仮想アンカとして選択すべき優れた候補になる。列車がプラットフォームを離れると、職員は再び駅を動き回ることになる。その後、事前定義位置はもはや有効ではなくなり、システムはもはやその装置がゼロ推定誤りで事前定義位置にあると想定しなくなる。
【００４１】
仮想アンカとして選択された装置が、送信出力、送信及び／又は受信のためのアンテナ利得など、特定の無線送信及び／又は受信パラメータで、サーバ、その他のノード、又はそれ自体によって構成されることは可能であろう。これは、サーバが新しい仮想アンカについて既知の構成パラメータでフィンガープリント・マップを容易に生成できるようにするものである。さらに他の可能性は、固定アンカと選択された仮想アンカの位置に最小限の対称性が存在するように潜在的な仮想アンカの推定位置に基づいて仮想アンカを選択することである。既知のアンカポイントの対称性は、対称軸に沿った互いの鏡像である最大ポイントをフィンガープリント・マップに作成するので、フィンガープリント生成には望ましくない。これが発生すると、位置推定ステップは、代わってこれらの最大ポイントを選択し、システムに不安定さを持ち込む可能性がある。このため、対称性が最小限になるように仮想アンカを選択することは、システム内への不安定さの量を低減するのに役立つであろう。
【００４２】
仮想アンカの数は仮想アンカ選択方式、環境、又はその両方の組み合わせに基づいて選択できることも明らかであることに注目されたい。
【００４３】
仮想アンカが選択されると、その仮想アンカ及びターゲット移動ノードの無線送信に関連するパラメータを使用して、ターゲット移動ノードの位置を推定することができる。前記パラメータに基づいて位置を推定するために、三角測量及びフィンガープリンティングを含むがこれに限定されない様々な方法を使用することができる。図４Ａは、このような好ましい方法の１つを示している。図４Ａでは、位置推定ステップ２６０は、伝搬定数推定ステップ４６０と、ＲＳＳＩフィンガープリント・マップ生成ステップ４７０と、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）推定ステップ４８０を更に含む。
【００４４】
好ましい一実施形態では、無線送信の受信信号強度は以下の式によりモデル化される。
＝Ｃｔｘ＋Ｃｒｘ−Ｆ．ｌｏｇ（ｄ）  （式１）
ここで、Ｃｔｘは送信アンテナ利得であり、Ｃｒｘは受信機アンテナ利得であり、Ｆは損失係数であり、ｄは受信機と送信機との距離である。Ｃｔｘ、Ｃｒｘ、及びＦは、同じ受信機と送信機の対に関する定数であると想定される。このため、伝搬定数推定ステップ４６０では、ステップ２１０で収集された実際のＲＳＳＩ値に基づいて、それぞれの仮想アンカに関連するこれらの伝搬定数が推定される。仮想アンカ自体が移動ノードであるので、ターゲット移動ノードが同様の物理的性質を有し、従って、仮想アンカに関連する伝搬定数の平均を取ることにより、ターゲット移動ノードに関連する伝搬定数の良好な推定が得られると想定することは妥当である。代わって、前の反復からの推定に基づいて、ターゲット移動ノードに関連する伝搬定数を使用することができる。伝搬定数は、（例えば、装置タイプ、通信インターフェース・タイプなどに基づいて）すべての装置又は装置の一部に関するパラメータ（すなわち、Ｃｔｘ、Ｃｒｘ、及びＦ）のすべて又は一部にすることができる。
【００４５】
推定された伝搬定数により、（式１）による同じ無線送信モデルを使用して、検出エリア内の異なるポイントで互いの送信についてターゲット移動ノード及び仮想アンカによって観測された予想ＲＳＳＩを生成することができる。これは、ＲＳＳＩフィンガープリント・マップ生成ステップ４７０である。マップが得られると、実際の観測ＲＳＳＩをマップと比較することができ、実際の観測ＲＳＳＩ値と予想ＲＳＳＩ値との平均二乗誤差が最小値になるポイントがターゲット・ノードの推定位置になる。これは、ＭＭＳＥ推定ステップ４８０である。
【００４６】
当業者であれば、他の方法も使用可能であることを認識するであろう。例えば、伝搬定数推定ステップ４６０は、入力としてのＲＳＳＩ値と、それぞれの伝搬定数に関する値を示すための出力パーセプトロンを有することにより、伝搬定数の値を推定するために訓練されたニューラルネットワークを使用することができる。代わって、（式１）の送信モデルは付加白色ガウス雑音の加算を伴う確率プロセスとして処理することができ、伝搬定数Ｃｔｘ、Ｃｒｘ、及びＦの値を推定するために拡張カルマン・フィルタ又はベイズの推定などの技法を使用することができる。さらに、ＲＳＳＩフィンガープリンティングを使用する代わりに、他の好ましい手法は、サーバが（式１）を使用して、ステップ４７０でそれぞれの仮想アンカからターゲット・ノードへの距離を推定することである。これは、仮想アンカと移動ノードとの推定距離によって示される半径を備え、仮想アンカを中心とする円がターゲット・ノードの可能な位置を示すことを意味する。次に、ステップ４８０では、すべての円からの最小平均二乗距離をもたらすポイントによって、ターゲット・ノードの位置が推定される。
【００４７】
位置推定のためにより高い正確度が保証されるようにＣｔｘ及びＣｒｘは装置のタイプ（すなわち、アクセスポイント、仮想アンカ、クライアントとして）に応じて調整することができることについて言及する。Ｃｔｘ及びＣｒｘは、装置のタイプごとに事前定義又は事前測定し、パラメータ・テーブル内に各装置について事前構成（記憶）することができるか、又は装置間で動的に共用又は交換することができる。正確な推定のために、観測ＲＳＳＩ値は装置内で、Ｃｔｘ及びＣｒｘ値が既に含まれているものとしてみなすことができる。ここで、Ｃｔｘは観測ＲＳＳＩの観測のターゲットである装置の送信アンテナ利得値であり、Ｃｒｘは観測ＲＳＳＩを観測する装置の受信機アンテナ利得値である。装置（すなわち、サーバ装置）は、パラメータ・テーブルから取り上げるか又は他の装置から提供（交換）することができる、観測ＲＳＳＩ、Ｃｔｘ、及びＣｒｘを使用して装置位置を推定してもよい。
【００４８】
ＲＳＳＩ値は同じタイプの装置間のみで観測することができ、従って、推定のためにその装置間で既知のＣｔｘ及びＣｒｘを使用することにより、推定の正確度がより正確なものになるであろう。これは、その装置が持っているものと同じ値であるので、その装置がパラメータ・テーブルを記憶したり装置間で交換したりする必要が無く、メモリ消費量を節約することができる点、あるいは、パラメータ（すなわち、Ｃｔｘ及びＣｒｘ）交換のためのトラフィックを削減することができる点でも有用である。ここで、例えば、装置のＭＡＣアドレスの一部（ビット）（すなわち、装置タイプなどに基づいて割り当てることができるベンダ部分又は何らかの特定の部分）を検証することにより、複数の装置が同じタイプであるかどうかを検出することができる。
【００４９】
受信機装置は、装置の受信機アンテナ利得（Ｃｒｘ）を考慮して、観測ＲＳＳＩを調整することができ、すなわち、受信機装置は、Ｃｒｘの調整付きの観測ＲＳＳＩ（すなわち、ＲＳＳＩ＋Ｃｒｘ）をサーバに送信することができるので、サーバはすべての装置についてＣｒｘ値を収集する必要が無く、パラメータ交換のためのトラフィックは削減されるであろう。調整された観測ＲＳＳＩ値は、装置依存のＣｒｘ値が無い状態で既に標準化されているので、これも位置推定の正確度を増すことになる。
【００５０】
仮想アンカの位置自体が推定されるので、正確度を増すために可能な手法の１つは、図４Ｂに示されているように、段階的なフィンガープリント洗練手法を使用することが可能である。これは、ステップ４２０で固定ノード及びターゲット・ノードに関連した送信の予想ＲＳＳＩ値に基づいて、サーバがまずＲＳＳＩフィンガープリント・マップのみを生成することを伴う。説明を容易にするために、これは「ベース・フィンガープリント・マップ」と呼ぶ。その後の反復では、仮想アンカを伴う送信の予想ＲＳＳＩ値も含むようにベース・フィンガープリント・マップが洗練される。説明を容易にするために、これは「仮想アンカ洗練（virtual anchor refinement）」と呼ぶ。これは、ステップ４７２及び４７５として図４Ｂに示されている。ステップ４７２では、仮想アンカ及びターゲット・ノードに関連する送信の観測パラメータに基づいて、それぞれの選択された仮想アンカについて仮想アンカ洗練が生成される。次に、ステップ４７５でベース・フィンガープリント・マップが仮想アンカ洗練で更新され、洗練されたフィンガープリント・マップを生成する。ベース・フィンガープリント・マップ及びその後の仮想アンカ洗練に重みを割り当てることができる。ステップ４８５で予想ＲＳＳＩ値に対する実際の観測ＲＳＳＩ値の平均二乗誤差を計算する間に、その重みが考慮される。これは、観測した送信パラメータと洗練されたフィンガープリントとの誤差に関連の重みを掛けることを意味する。例えば、固定ノードからの送信の観測ＲＳＳＩと洗練されたフィンガープリントとの誤差に対し、ベース・フィンガープリント・マップに関連する重みが掛けられ、仮想アンカからの送信の観測ＲＳＳＩと洗練されたフィンガープリントとの誤差に対し、対応する仮想アンカ洗練に関連する重みが掛けられる。この加重誤差が二乗して平均され、最小平均二乗誤差（加重ＭＭＳＥという）を備えた位置はこの反復でターゲット・ノードの推定位置をもたらす。
【００５１】
この重みは、変更することができ、異なる反復時に異なる値を有することができる。１つの手法は、初期反復時にベース・フィンガープリント・マップにより重い重みを割り当て、仮想アンカ洗練にゼロ重みを割り当てることであり、仮想アンカの推定位置がその後の反復で収束するので、仮想アンカ洗練の重みを増すことができる。それぞれの仮想アンカ洗練には異なる重みを割り当てることができ、割り当てられた重みは関連の仮想アンカの推定位置がどの程度信頼できるかに基づいて変更される（例えば、仮想アンカの推定位置が反復ごとに極めて著しく変化する場合、信頼性は低く、仮想アンカ洗練にはより低い重みを割り当てることができる）。このような方式では、永久仮想アンカに関連する仮想アンカ洗練は、仮想アンカの位置が把握されてから常にその洗練が使用されるような重みを有することになる。もう１つの手法は、無線送信の観測パラメータに基づいて、ベース・フィンガープリント・マップに関連する重みとそれぞれの仮想アンカ洗練に関連する重みのセットを変更することである。これは、拡張カルマン・フィルタ又はベイズの選別器などの統計手法を使用して行うことができる。また、これは、ＲＳＳＩ値を取り入れ、それぞれの出力パーセプトロンがそれぞれの仮想アンカ洗練に関連する重みを示す出力層を有する、訓練されたニューラルネットワークを使用して行うこともできる。
【００５２】
推定位置が所定の正確度より低い（例えば、ＭＭＳＥが所定の値より大きい）か、又は推定すべき位置のターゲットエリアが更新後に全く又はあまり影響を及ぼさないものであると検出された場合、フィンガープリント・マップの更新又は調整はステップ４８５で加重ＭＭＳＥからの位置推定時でも実行することができる。このような場合、ステップ４７５及び４８５は並行して実行することができる。位置推定ステップ中のフィンガープリント・マップの更新は正常に実行することができ、フィンガープリント・マップはサーバ内の２サイド又は複数サイドのバッファに維持される。このようにして、フィンガープリント・マップを常に更新することができ、推定の正確度が保証されるであろう。
【００５３】
図４Ｃに示されているものについて上記の加重推定手法を一般化することができる。ここで、無線送信パラメータ収集ステップ２１０では、無線通信のパラメータが固定ノード及び移動ノードから収集される。これに続いて、その位置を推定する予定のターゲット・ノードについて仮想アンカとして動作するように１組の移動ノードが選択される仮想アンカ選択ステップ２３０により、反復ループ２９０が開始される。ステップ４４０では、それぞれの選択された仮想アンカに重みが割り当てられる。この１組の重みは位置推定ステップ４５０で使用され、そこで、ターゲット移動ノード及び選択された１組の仮想アンカを伴う無線送信に関連してステップ２１０で収集されたパラメータに基づいてターゲット移動ノードの位置が推定される。前に述べたように、この重みは、位置推定に貢献する仮想アンカに関連する要因（ＲＳＳＩフィンガープリントの一部分など）に対し前記仮想アンカに割り当てられた重みが掛けられるように使用される。この重みは、仮想アンカの信頼性に基づいて割り当てることができる。また、この重みは、無線送信の観測パラメータに基づいて割り当てることもできる。これは、拡張カルマン・フィルタ又はベイズの選別器などの統計手法を使用して行うことができる。また、これは、入力層にＲＳＳＩ値を取り入れ、それぞれの出力パーセプトロンがそれぞれの仮想アンカに関連する重みを示す出力層を有する、訓練されたニューラルネットワークを使用して行うこともできる。
【００５４】
上記の説明では、位置推定ステップ２６０は、フィンガープリント・マップ上でＭＭＳＥアルゴリズムを使用するものとしてたびたび記載されている。他の方法も使用できることを認識されたい。例えば、ＭＭＳＥは実際にはｋ近傍法（ｋＮＮ）として知られるアルゴリズムの特殊な事例であり、ここでｋ＝１である。一般的な事例では、ｋＮＮアルゴリズムは、最小平均二乗誤差を有する複数の候補位置を選択し、これらの複数の候補位置の平均として最終推定を示すものである。例えば、ｋ＝３である場合、最小平均二乗誤差、２番目の最小平均二乗誤差、及び３番目の最小平均二乗誤差を有する位置が候補位置として選択される。次に、これらの３つの位置の平均から最終推定位置が得られる。このため、位置推定ステップ２６０は実際にはｋＮＮアルゴリズムで実現することができる。より具体的には、位置推定ステップ２６０は、例えば、選択された仮想アンカ及びターゲット・ノードに関連する無線送信のパラメータを使用して複数の中間位置推定値を取得するステップと、何らかの所定の基準に基づいて複数の中間位置推定値のそれぞれにスコアを割り当てるステップと、選択される中間位置推定値が最低スコアを有するものとなるよう、前記複数の中間位置推定値からいくつかの中間位置推定値を選択するステップと、前記選択された中間位置推定値を平均することによりターゲット・ノードの位置を推定するステップとを含むことができる。ｋＮＮアルゴリズムは本質的に、平均二乗誤差曲線に沿ってローカル最小ポイントを識別し、これらの最小ポイントの平均を推定位置として取るように試みるものであることに注目している。ｋの値は慎重に選択しなければならない。ｋの値が大きすぎると、ｋＮＮアルゴリズムは、平均二乗誤差曲線上のローカル最小ポイントではないポイントを誤って引き入れることになる。ｋの値が小さすぎると、ｋＮＮアルゴリズムは、正当なローカル最小ポイントを考慮し損ない、その結果、推定がノイズの影響を受けやすくなる。ｋの値は特定の値に事前設定するか又は現在の状況に基づいて動的に決定することができる。このシステムはすべての移動ノードの位置推定のために単一の値のｋを使用する場合もあれれば、それぞれの移動ノードに対し個別に決定される異なる値のｋが関連付けられる場合もある。
【００５５】
例えば、ｋの値は、１つのターゲット・ノードの位置推定のために選択される仮想アンカの数によって決まる可能性がある。１つの仮想アンカを追加すると平均二乗誤差の計算に１つの追加の成分がもたらされることに注目している。このため、仮想アンカの追加は平均二乗誤差曲線に沿って追加のローカル最小ポイントを引き起こす可能性がある。これは、選択された仮想アンカの数に基づいて比例してｋの値を決定できることを示唆している。多数の仮想アンカは大きい値のｋを意味し、逆に、少数の仮想アンカは小さい値のｋを意味することになるであろう。代わって、ターゲット・ノードの位置推定の変化の大きさに基づいて、ｋの値を決定することができる。大量の変化は推定にノイズが多いことを示唆しており、ノイズの影響を低減するためにより大きい値のｋを使用することができる。逆に、少量の変化は推定が安定していることを示唆しており、ローカル最小ではないポイントを加える際の処理負荷及び見込みを低減するためにより小さい値のｋを使用することができる。さらに他の手法は、ターゲット・ノード及び／又は選択された仮想アンカから収集した観測ＲＳＳＩの分散に応じて異なる値のｋを有することが可能性である。分散が大きい場合、これは、かなりの量の無線送信ノイズが存在することを暗示しており、信頼できないポイントを含めるのを回避するためにｋの値を低減することができる。
【００５６】
すべてのターゲット・ノードに単一の値のｋを使用する場合、ｋの値は、前の反復について選択された仮想アンカの平均数に基づくか（仮想アンカが多数である場合、より大きい値のｋを暗示する）又はすべての移動ノードの位置推定の全体的な変化に基づいて（すべての移動ノードの位置推定の全体的な変化がかなりの量である場合、より大きい値のｋを暗示する）同様に決定することができる。また、観測した無線送信パラメータ及び選択された仮想アンカの数が選択された場合にｋの値を得るよう訓練されたニューラルネットワーク又は線形フィルタを使用するなどの統計的手法を使用することができる。さらに、このシステムのノイズがどの程度多いかを示す表示として永久仮想アンカの推定位置及び実際の位置を使用できることを想起されたい。このシステムのノイズが多い場合、ノイズの影響を低減するためにより大きい値のｋを使用することができる。
【００５７】
上記の説明から、仮想アンカ選択基準に基づいて、ターゲット移動ノードに関する仮想アンカになるように移動ノードのサブセットのみを選択できることが起こり得ることが分かる。これは、何らかの配備シナリオの場合、検出エリア内のすべての固定ノード及び移動ノードからの無線送信のパラメータのすべてが必要であるわけではないことを暗示している。例えば、無線通信可能装置（携帯電話、無線ＩＤタグ付き乗車券など）を携帯する乗客の位置を検出するシナリオでは、既存の乗客の位置が従来の位置推定によりシステムによって既に把握されているような中間駅で１人の乗客が客車に乗車することが起こり得る。この場合、この新たな乗客の装置は、その位置を推定する必要がある唯一のターゲット移動ノードである。その場合、サーバは、潜在的な仮想アンカになり得る１組の移動ノードを推定し、この１組の移動ノードから無線送信パラメータを収集することができる。これは、図５に描写されているフロー図に示されている。
【００５８】
ここで、無線送信パラメータ収集ステップ２１０は、ノード決定ステップ５１０と低減パラメータ収集ステップ５２０を更に含む。ステップ５１０ではサーバはそこから無線送信のパラメータを収集するための１組のノードを決定し、ステップ５２０でこの決定された１組のノードからパラメータを収集する。サーバがどのように１組のノードを決定できるかは様々になる可能性がある。例えば、列車のシナリオでは、サーバは、駅のプラットフォーム上の他の位置推定システムと通信している可能性があり、従って、新たな乗客が乗車する客室を推定することができる。次に、サーバは、前記客室内にある移動ノード及び固定ノードのみを選択することにより、１組のノードを決定することができる。代わって、サーバは、前の推定又は前の収集サイクルから収集した無線送信のパラメータに基づいて１組のノードを決定することもできる。
【００５９】
仮想アンカの数及び仮想アンカの選択を決定することに加えて、動作環境及び条件に基づいてサーバが調整できる他の動作パラメータが存在する。例えば、無線送信パラメータが収集される間隔及び無線送信の出力は、いくつかの要因に基づいて増加又は減少することができる。無線パラメータが収集される間隔により、ノードはビーコン・メッセージ又はダミー・メッセージが送信される頻度を決定できるであろう。ダミー・メッセージには、他のノードが観測するための無線送信を有するという目的がある。ダミー・メッセージの使用は、アドホック・モードが使用される場合に有用である。アドホック・モードでは１つのノードのみがビーコンを送信しているので、他のノードが観測できるようにするために、他のノードはダミー・メッセージを送信する必要があるであろう。また、何らかのモバイル・クライアントが他の移動ノードの無線送信をモニターする機能を有する場合に、その送信がアクセスポイント向けであっても、ダミー・メッセージはインフラストラクチャ・モードの場合も有用である。このように、移動ノードがダミー・メッセージを送信している場合、それらは、モニター機能を備えた他の移動ノードによって観測可能なビーコンのように動作する。一般に、ビーコン・メッセージ又はダミー・メッセージを送信する頻度は、無線送信パラメータ収集の頻度と同じになるように設定されるであろう。これは以下の説明で想定されるが、当業者であれば、一実現例では無線送信パラメータの収集の頻度の事前指定倍数（２倍など）になるようにビーコン・メッセージ又はダミー・メッセージを送信する頻度を設定できることを認識するであろう。
【００６０】
好ましい一形式では、無線送信パラメータの間隔は、すべてのノードの位置変化の合計に基づいて調整することができる。間隔間の位置変化の合計が小さい場合、間隔の期間を延長することができる。これは、位置変化の合計が小さい場合、ノード内の移動性があまり大きくないことを示し、このため、頻繁な位置推定を実行する必要がないからである。これによりノードの電力消費量が節約されることになる。ノードの大部分が永久仮想アンカである場合、無線送信パラメータの収集頻度も低減する（すなわち、無線送信パラメータの収集間隔の期間を延長する）ことができる。これは、永久仮想アンカの位置が既に把握されており、従って、位置推定の正確度を増すことになるからである。このため、時間の経過につれて統計的改善によって位置推定の正確度を改善するためにより頻繁に無線送信パラメータを収集する必要性はない。これもまた、ノードの電力消費量を節約することになる。システムのノイズがどの程度多いかを示す表示として永久仮想アンカの推定位置及び実際の位置を使用できることを想起されたい。システムのノイズがあまり多くない場合、ノイズを克服するためにより多くの推定を実行する必要がないので無線送信パラメータの収集頻度も低減することができ、代わりに送信回数の低減によってノードの電力消費量を節約する余裕ができる。これに対して、間隔間の位置変化の合計が大きい場合、間隔の期間を短縮することができる。これは、位置変化の合計が大きい場合、ノード内の移動性が大きいことを示し、このため、より頻繁な位置推定が必要であり、達成されるからである。同様に、ノードのごく一部が永久仮想アンカである場合、又はシステムのノイズが多い場合（永久仮想アンカの推定位置及び既知の位置を比較することによって決定される）、無線送信パラメータの収集頻度も増加する（すなわち、無線送信パラメータの収集間隔の期間を短縮する）ことができる。これは、その位置が既に把握されているノードが非常に少ない場合又はシステムのノイズが多い場合、時間の経過につれて統計的改善によって位置推定の正確度を改善するためにより頻繁に無線送信パラメータを収集することが必要になるからである。
【００６１】
他の好ましい形式では、無線送信パラメータ収集の間隔は、異なるタイプのノードごとに異なる可能性がある（すなわち、それぞれのノードが異なる間隔を有する）。ここで、あるノードの無線送信パラメータ収集間隔は、そのノードに関連する種々の要因に基づいて調整することができる。１つの要因はノードの移動パターン（過去の位置推定に基づく）であってもよい。そのノードが移動しないか又はゆっくり移動する場合、その無線送信パラメータ収集間隔はより長いものにすることができる。これにより電力消費量がノードごとに適切に節約されることになる。逆に、ノードが迅速に移動する場合、より良好な追跡を可能にするためにその間隔はより短いものにすることができる。ここで、ノードの間隔を決定するために使用される速度は、その絶対速度に基づくものにするか、すべてのノード又は近接ノードの全移動パターンに対して相対的なものにするか、あるいはノード上のユーザ・インターフェースによるユーザ状況、例えば、「移動中」、「停止中」、「着席中」、「歩行中」、「走行中」などに関するユーザの入力にすることができる。もう１つの要因はノードのタイプであってもよい。そのノードが永久仮想アンカである場合、その無線送信パラメータ収集間隔はより長いものにすることができる。これは、その位置が既に把握されているからである。さらに他の要因はノードの電源であってもよい。ほとんどのノードはバッテリ駆動式である。しかし、永久仮想アンカは外部電源駆動式である（例えば、ＡＣ電源プラグに接続されている）可能性もある。このような外部電源駆動式ノードの場合、電力消費レベルがこのようなノードではあまり問題にならないので、その無線送信パラメータ収集間隔はバッテリ駆動式のものよりかなり短いものにすることができる。この場合、電力消費量の問題がないノードからの送信が増加すると、より多くの送信パラメータが収集されることになり、これにより位置推定の正確度を改善することができる。さらに他の要因はノードの位置である。要求された位置推定の正確度が高いエリア内にそのノードがある場合、より多くの無線送信パラメータ収集を可能にするために、そのノードに関する無線送信パラメータ収集間隔がより短いものになる可能性がある。例えば、ショッピング・センター配備例では、店舗密度が高いエリアは、店舗密度が低いエリアと比較して、より高いレベルの位置推定の正確度が必要になるであろう。
【００６２】
さらに他の好ましい形式では、無線送信パラメータ収集の間隔をすべてのノードからの情報に基づいてサーバによってまず調整することができる。次にそれぞれのノードは、それ自体のタイプ、移動パターン、又はそのノード自体のハードウェア（例えば、加速センサ）からの情報など、それ自体の情報に基づいて追加の調整を行う。
【００６３】
他の好ましい一形式では、１つ又は複数の新しいアクセスポイント又は仮想アンカが検出されるか又は所在不明になった際に、無線送信パラメータ収集の間隔を調整することができる。これは、アクセスポイント又は仮想アンカを含む列車がプラットフォームに到着するというシナリオであり、その場合、列車内とプラットフォーム内のアクセスポイント又は仮想アンカが互いに新しいアクセスポイント又は仮想アンカとして検出することになり、従って、より高い推定正確度を獲得するために、新しいアクセスポイント又は新しい仮想アンカとのパラメータ交換の頻度を増すことになるであろう。その速度が事前構成された値より遅くなるか又は速くなり、列車が駅に到着するか又は駅を出発する（すなわち、プラットフォームに接近するか又はそこから離れている）ことを意味するときに、頻度を増し始める可能性がある。列車内の測位装置は他のアクセスポイント及び／又は仮想アンカを検出し、それとより多くの交換を行い始めた時期を把握することができ、プラットフォームに到着する前に非効率な交換を行わずに、より高い推定正確度を獲得し、バッテリ消費量も節約することになるので、これは有用なものになるであろう。さらに、この装置は、その速度がゼロになった（すなわち、列車又は装置が完全に又はほとんど停止した）ときに交換頻度を低減することができ、その結果、バッテリ消費量も低減することができる。
【００６４】
好ましい一形式では、すべてのノードの位置変化の合計に基づいて無線送信の出力を調整することができる。間隔間の位置変化の合計が小さい場合、送信出力を低減することができる。これは、位置変化の合計が小さい場合、ノード内に大きな移動性が存在しないことを示し、このため、所与のターゲット・ノードについて多くの仮想アンカを選択する必要がないからである。従って、あるノードからの送信を多くのノードで受信する必要がないので、送信出力及び交換されるメッセージの数を低減することができる。これによりノードの電力消費量が節約され、多くのメッセージを交換することにより起こり得る過負荷を回避することになる。ノードの大部分が永久仮想アンカである場合、無線送信の出力も低減することができる。これは、永久仮想アンカの位置が既に把握されており、従って、位置推定の正確度を増すことになるからである。このため、あるノードの無線送信を多くのノードで受信する必要はない。
【００６５】
他の好ましい形式では、無線送信の出力は、異なるタイプのノードごとに異なる可能性がある（すなわち、それぞれのノードが異なる送信出力を有する）。ここで、あるノードの送信出力は、そのノードに関連する種々の要因に基づいて調整することができる。１つの要因はノードの移動パターン（これは、そのノードの過去の位置推定に基づいて導出するか、又は加速センサなど、そのノードのハードウェアからの情報に基づいて導出することができる）にすることができる。そのノードが移動しないか又はゆっくり移動する場合、その無線送信出力はより小さいものにすることができる。これは、ノードの位置推定を改善するために他のノードがその送信を受信する必要性が低いからである。逆に、ノードが迅速に移動する場合、より良好な追跡を可能にするためにその送信出力を増すことができる。ここで、ノードの間隔を決定するために使用される速度は、その絶対速度に基づくものにするか、すべてのノード又は近接ノードの全移動パターンに対して相対的なものにすることができる。もう１つの要因はノードのタイプにすることができる。そのノードが永久仮想アンカである場合、その無線送信出力を低減することができる。これは、その位置が既に把握されているからである。さらに他の要因はノードの電源であってもよい。ほとんどのノードはバッテリ駆動式である。このようなバッテリ駆動式ノード場合、バッテリを節約して使用するためにその無線送信出力を低減することができる。さらに他の要因はノードの位置である。要求された位置推定の正確度が高いエリア内にそのノードがある場合、より多くのノードでその送信を受信するために、そのノードに関する無線送信出力を増加する可能性がある。
【００６６】
さらに他の好ましい形式では、無線送信パラメータ収集の出力をすべてのノードからの情報に基づいてサーバによって調整することができる。次にそれぞれのノードは、それ自体のタイプ、移動パターン、又はそのノード自体のハードウェア（例えば、加速センサ）からの情報など、それ自体の情報に基づいて追加の調整を行う。
【００６７】
上記の好ましい諸実施形態の説明では、サーバが移動ノードの位置推定の主なプロセスを実行することが例示されている。これは、移動ノードが無線送信の観測パラメータ（ＲＳＳＩなど）の送信のみに関わる集中処理モデルである。完全分散処理まで様々な集中度が存在する可能性があり、これらについて以下の好ましい諸実施形態で説明する。
【００６８】
図６は、集中処理モデルのメッセージ・シーケンス図を示している。ここで、サーバは、固定ノード及び移動ノードから無線送信の観測パラメータを収集し、仮想アンカ選択ステップ及び位置推定ステップを実行する。これは、強力なサーバが使用可能であり、移動ノードの電力消費量を最小限に保持しなければならない場合に有用である。サーバは、要求メッセージ６１０、６１２、６１４、及び６１６を送信することにより固定ノード及び移動ノードから観測パラメータを要求することによって開始する。それぞれの要求メッセージは、サーバがどの種類のパラメータを必要としているかという記述を含むことができる。例えば、システムが単一のターゲット移動ノードの位置を推定することだけを必要としている場合、要求メッセージは、そのターゲット移動ノードに関連する無線送信に関するパラメータのみが必要であることを示すことができる。集中処理モデルでは、サーバは、動作パラメータ（無線パラメータ送信の頻度及び送信出力など）をどのように調整するかを判断することになる。前に述べたように、サーバはすべてのノードについて判断することができるが、異なるノードについて同じパラメータの異なる値を使用することができる。従って、要求メッセージは、使用する無線送信の出力及び／又は無線送信パラメータ収集の頻度（ビーコン／ダミー・メッセージ送信の頻度にリンクされる）など、受信ノードに関する現在の動作パラメータを含むことになる。図６には、これらの要求メッセージが個別に送信され、それぞれのノード１１０、１２０、１２１、及び１２２に直接、アドレス指定されることが例示されている。当業者であれば、すべてのノードによって受信されるブロードキャスト・メッセージもサーバが送信できることを認識するであろう。この場合、要求メッセージ６１０、６１２、６１４、及び６１６は実際には単一のメッセージである。この意味での「ブロードキャスト」はネットワーク層の観点から使用されることに注目されたい。サーバは無線通信対応ノードではない可能性があるので、実際のメッセージは典型的には無線アクセスポイントに送信する必要は無く、これは次に無線通信ノードにブロードキャストされることになる。サーバが無線通信ノードである場合でも、「ブロードキャスト」メッセージは依然としてまずアクセスポイントに送信されるはずであり、次にこれは、インフラストラクチャ（又はＩＥＥＥ８０２．１１の場合の拡張サービス・セットとして知られている）モードの無線通信である場合、他のノードにメッセージをブロードキャストすることになるであろう。アドホック（又はＩＥＥＥ８０２．１１の場合の独立基本サービス・セットとして知られている）モードでのみ、メッセージは本当に他の移動ノードに無線で、すなわち、層２論理リンク又は層１論理リンクにより、ブロードキャストされる。
【００６９】
ブロードキャスト・メッセージを送信することは無線の帯域幅を節約するという利点を有し、個々のユニキャスト・メッセージを送信することはサーバがノードのサブセットのみに要求メッセージを送信できるようにするものである（例えば、図５のステップ５１０は、移動ノードのサブセットの無線送信パラメータのみが必要であると判断する）。いずれの場合も、固定ノード及び移動ノードのそれぞれが要求メッセージを受信すると、そのノードはその最新の１組の観測パラメータをサーバに送信することになる。これは、メッセージ６２０、６２２、６２４、及び６２６として図６に示されている。サーバが観測パラメータを収集すると、仮想アンカ選択ステップ及び位置推定ステップにより推定プロセス６３０を実行することができる。
【００７０】
当業者であれば、要求メッセージは図６ではサーバによって固定ノード及び移動ノードに送信されるものとして示されているが、パラメータ収集プロセスを同期的に実行することも可能であることを認識するであろう。例えば、固定ノード及び移動ノードのそれぞれは、サーバが要求メッセージで指示する必要無しに最新の１組の観測パラメータをサーバに定期的に送信するように構成することができる。
【００７１】
図９は、集中処理モデルによるサーバの好ましい機能アーキテクチャ９００及び固定／移動ノードの好ましい機能アーキテクチャ９５０を示している。サーバの機能アーキテクチャ９００は、パラメータ収集ユニット９１０と、仮想アンカ選択ユニット９２０と、位置推定ユニット９３０とを含む。パラメータ収集ユニット９１０は、固定ノード及び移動ノードから無線送信の観測パラメータ（ＲＳＳＩ値など）を収集して記憶する。次に、これらの値は、仮想アンカ選択ユニット９２０及び位置推定ユニット９３０により信号経路９４０及び９４２から取り出すことができる。仮想アンカ選択ユニット９２０は、ターゲット移動ノードについて、仮想アンカとして動作するための１組のノードを選択する。この選択方法は、前述した方法のいずれか１つにすることができる。複数の方法が実現される場合、仮想アンカ選択ユニット９２０は適切な選択基準も選択する。選択された１組の仮想アンカは位置推定ユニット９３０により信号経路９４４から取り出される。位置推定ユニット９３０は、観測パラメータと選択された１組の仮想アンカを使用して、指定のターゲット・ノードの位置を推定する。これは、前述した推定方法のいずれか１つを使用することができる。推定位置の大幅な変化が無くなるまで又は反復の最大数を超えるまで仮想アンカ選択プロセス及び位置推定プロセスを反復する、反復ユニット９３５も存在する。
【００７２】
固定／移動ノードの機能アーキテクチャ９５０は、無線送信観測ユニット９６０と、パラメータ報告ユニット９７０と、無線通信ユニット９８０とを含む。無線通信ユニット９８０は、ノードが無線で通信するために必要なハードウェア回路、ファームウェア・ドライバ、及びソフトウェア・プロトコル・スタックを表している。信号経路９９２を使用して、無線送信観測ユニット９６０は無線通信ユニット９８０から無線送信のパラメータを抽出することができる。無線送信観測ユニット９６０によって抽出されたパラメータは、他の局又はアクセスポイントから受信した送信のＲＳＳＩを含むことができる。これらのパラメータは信号経路９９０によりパラメータ報告ユニット９７０に渡すことができる。パラメータ報告ユニット９７０は、無線送信の観測パラメータを含む報告をサーバに送信する。前に述べたように、これは、サーバからの要求メッセージを受信したことに応答して実行するか、あるいは定期的又は動的タイマによりトリガすることができる。動的タイマはサーバから送信されたメッセージによって制御することができる。信号経路９９４により、パラメータ報告ユニット９７０は無線通信ユニット９８０から報告を送信することができる。
【００７３】
上記では、サーバがシステム内に配備され、位置推定のための処理の主要部分がサーバ上で実行される、集中処理モデルについて説明している。これに対して、図７は、分散処理モデルが配備されるシステムに関するメッセージ・シーケンス図を示している。ここでは、位置推定を実行するサーバは全く存在せず、パラメータ収集から、仮想アンカ選択、位置推定まですべてのステップが固定／移動ノードによって実行される。ここで、それぞれのノードは、状況メッセージ７１０、７１２、７１４、７１６、７２０、７２２、７２４、７２６、７３０、７３２、７３４、７３６、７４０、７４２、７４４、７４６、７５０、７５２、７５４、及び７５６によってそれ自体の状況を定期的にブロードキャストするであろう。ブロードキャスト間の間隔は、前に述べたように、事前構成するか、及び／又はノードの移動、ノード・タイプなどに基づいて動的に決定することができる。それぞれの状況メッセージは、送信ノードの現在の（推定）位置及び送信ノードによって観測された無線送信のパラメータを含むことができる。分散処理モデルでは、それぞれのノードは、それ自体に関する動作パラメータ（無線パラメータの送信頻度及び送信出力など）をどのように調整するかについても判断することになる。前に述べたように、ノードは、すべてのノードから収集した情報に基づいて及び／又はノード自体からの情報（ノードのハードウェア、例えば、加速センサからの情報など）に基づいて判断を行うことができる。送信ノードの動作パラメータについてこのように判断された値も状況メッセージに含めることができる。図７には、これらの状況メッセージが個別に送信され、それぞれのノード１１０、１２０、１２１、１２２、及び１２３に直接、アドレス指定されることが例示されている。当業者であれば、すべてのノードによって受信されるブロードキャスト・メッセージもこれらのノードが送信できることを認識するであろう。この場合、例えば、ノード１２０によって送信される状況メッセージ７１０、７１２、７１４、及び７１６は実際には単一のメッセージである。前に述べたように、この意味での「ブロードキャスト」はネットワーク層の観点から使用されることに注目されたい。移動ノードのサブセットのみがその位置を推定する必要がある場合、その位置を推定する必要がある移動ノードによって送信される状況メッセージは、無線送信のパラメータに関する要求を含むことになるであろう。要求とともに状況メッセージを受信する他の移動ノードは、それ自体の状況メッセージで応答することができる。しかし、これらの応答は要求の送信者にのみ送信され、すべての移動ノードに送信されるわけではない。
【００７４】
ある移動ノードが他のノードから状況メッセージを受信すると、これは、それ自体の位置を推定するために状況メッセージから得られた無線送信の収集パラメータに基づいて仮想アンカ選択ステップ及び位置推定ステップを開始することができる。これは、ノード１２０に関するプロセス７６０、ノード１２１に関するプロセス７６２、ノード１２２に関するプロセス７６４、及びノード１２３に関するプロセス７６６として図７に示されている。ノード１１０などの固定ノードはこれらのステップを実行する必要がない。この後、ノードは、定期的な状況メッセージ交換について事前指定されたタイムアウトの後、又は推定位置が大幅に変化した場合に、もう一度その状況をブロードキャストすることができる。例えば、プロセス７６０からのその位置推定が状況メッセージ７１０／７１２／７１４／７１６でブロードキャストした位置から大幅に変化しているとノード１２０が気付いた場合、ノード１２０は他の状況メッセージ７７０／７７２／７７４／７７６をブロードキャストすることができる。
【００７５】
図１０は、分散処理モデルによる移動ノードの好ましい機能アーキテクチャ１０５０を示している。機能アーキテクチャ１０５０は、状況収集ユニット１０１０と、仮想アンカ選択ユニット１０２０と、無線送信観測ユニット１０６０と、位置推定ユニット１０３０と、状況配布（dissemination）ユニット１０７０と、無線通信ユニット１０８０とを含む。無線通信ユニット１０８０は、ノードが無線で通信するために必要なハードウェア回路、ファームウェア・ドライバ、及びソフトウェア・プロトコル・スタックを表している。信号経路１０９８を使用して、無線送信観測ユニット１０６０は無線通信ユニット１０８０から無線送信のパラメータを抽出することができる。無線送信観測ユニット１０６０によって抽出されたパラメータは、他の局又はアクセスポイントから受信した送信のＲＳＳＩを含むことができる。これらのパラメータは信号経路１０９５により仮想アンカ選択ユニット１０２０に渡すことができ、信号経路１０９３により位置推定ユニット１０３０に渡すことができる。状況収集ユニット１０１０は、無線送信の観測パラメータ（ＲＳＳＩ値など）及び他のノードから受信した状況メッセージから抽出した他のノードの位置を収集し記憶する。受信した状況メッセージは信号経路１０９７を介して無線通信ユニット１０８０から渡される。次に、これらの抽出値は、仮想アンカ選択ユニット１０２０及び位置推定ユニット１０３０により信号経路１０９６及び１０９１から取り出すことができる。仮想アンカ選択ユニット１０２０は、無線送信観測ユニット１０６０によって観測されたパラメータ並びに状況収集ユニット１０１０からの抽出情報に基づいて、その位置の推定のための仮想アンカとして動作するための１組のノードを選択する。この選択方法は、前述した方法のいずれか１つにすることができる。複数の方法が実現される場合、仮想アンカ選択ユニット１０２０は適切な選択基準も選択する。選択された１組の仮想アンカは位置推定ユニット１０３０により信号経路１０９２から使用される。位置推定ユニット１０３０は、観測パラメータと選択された１組の仮想アンカを使用して、指定のターゲット・ノードの位置を推定する。これは、前述した推定方法のいずれか１つを使用することができる。例えば、（式１）を使用して予想ＲＳＳＩフィンガープリント・マップが生成され、次にＭＭＳＥを見つけることによってその位置を推定することができる。その推定位置は、信号経路１０９０により状況配布ユニット１０７０に渡すことができる。状況配布ユニット１０７０は、無線送信の観測パラメータ（信号経路１０９４を介して無線送信観測ユニット１０６０から取り出されたもの）及び現在の推定位置を含む状況メッセージを他のノードに送信する。前に述べたように、これは、推定位置の大幅な変化がある際に、要求とともに状況メッセージを受信したことに応答して実行するか、あるいは定期的な静的又は動的タイマによりトリガすることができる。信号経路１０９９により、状況配布ユニット１０７０は無線通信ユニット１０８０から状況メッセージを送信することができる。
【００７６】
上記では、集中処理モデル及び分散処理モデルについて説明している。仮想アンカの選択を支援するためにサーバが配備され、位置推定はノード自体によって実行されるような中間的なものを備えることも可能である。この半集中処理モデルは、（分散モデルと比較して）ノード間で送信する必要があるメッセージの数を削減しながら、（その位置を推定する必要がある移動ノードが多数存在する場合に位置推定が非常に集約的になり得る集中モデルと比較して）位置推定を加速するために分散処理を有する利点を保持している。
【００７７】
図８は、半集中処理モデルが配備されたシステムのメッセージ・シーケンス図を示している。ここで、ノードは、それ自体の無線送信の観測パラメータ及びそれ自体について前に推定した位置（ある場合）をメッセージ８１０、８１２、８１４、及び８１６を介してサーバに報告する。これは、定期的に又はサーバによって送信された報告要求メッセージに応答して、トリガすることができる。サーバが観測パラメータを収集すると、プロセス８２０として図８に示されているように、仮想アンカ選択ステップを開始することができる。前の諸実施形態で説明したように、それぞれのターゲット移動ノードはそれ自体の１組の仮想アンカを有することになるであろう。サーバは、アンカ情報メッセージ８３０、８３２、８３４、及び８３６により、他のどのノードがその仮想アンカであるかをそれぞれのターゲット移動ノードに通知することになる。それぞれのアンカ情報メッセージでは、サーバは、どのノードが受信者ノード用の仮想アンカとして動作しているかを指定し、指定の仮想アンカに関連する推定位置及び無線送信の観測パラメータを含めることになる。また、サーバは、それが他のどの移動ノードのための仮想アンカとして動作しているかをアンカ情報メッセージで受信者ノードに通知する。第１のノードが第２のノード用の仮想アンカとして動作している際に、第２のノードが第１のノード用の仮想アンカとしても動作するような仮想アンカ選択アルゴリズムが可能である。この場合、受信者ノード用の仮想アンカとして動作している１組の移動ノードをアンカ情報メッセージで単純に指定することは、それが同じ１組の移動ノード用の仮想アンカとしても動作することを受信者ノードに把握させるために十分である。また、アンカ情報メッセージは、使用する無線送信の出力などのノードに関する現在の動作パラメータ並びに無線送信パラメータ収集の頻度（ビーコン／ダミー・メッセージ送信の頻度にリンクされる）も含むことができる。前の諸実施形態で述べたように、これらの値は、すべてのノードから収集した情報（観測ＲＳＳＩ値など）に基づいて又は過去の推定パラメータ（選択した仮想アンカの数、システム・ノイズの表示など）に基づいて、サーバによって調整することができる。受信ノードは、そのノード自体からの情報（そのノードのハードウェア、例えば、加速センサからの情報など）に基づいて動作パラメータの値について追加の調整を行うことができる。例えば、受信ノードが移動していない場合（例えば、その加速度計ハードウェアからの情報に基づく）、電力消費量を削減するために、無線送信パラメータ収集の頻度をより低い値に調整することができる。これに対して、それが迅速に移動している場合、推定位置を改善し適合させるために、無線送信パラメータ収集の頻度をより高い値に調整することができる。
【００７８】
アンカ情報メッセージに含まれる情報により、受信者ノードは、ノード１２０に関するプロセス８４０、ノード１２１に関するプロセス８４２、ノード１２２に関するプロセス８４４、及びノード１２３に関するプロセス８４６として図８に示されている位置推定ステップを開始することができる。推定された位置が前の位置推定から大幅に異なる場合、移動ノードは、位置推定の洗練のために他の移動ノードに状況メッセージを送信することができる。この半集中モデルでは、移動ノードは、送信者の位置を使用する必要があるノードにのみ状況メッセージを送信する必要がある。これは典型的に、送信者が仮想アンカとして動作している移動ノードを意味する。図８の例では、ノード１２０はノード１２１のみに状況メッセージ８５０を送信し、ノード１２１はノード１２０のみに状況メッセージ８５２を送信し、ノード１２２はノード１２３のみに状況メッセージ８５４を送信し、ノード１２３はノード１２２のみに状況メッセージ８５６を送信する。移動ノードが更新した位置推定をその仮想アンカから受信すると、位置推定ステップを繰り返すことができる。これは、ノード１２０に関するプロセス８６０、ノード１２１に関するプロセス８６２、ノード１２２に関するプロセス８６４、及びノード１２３に関するプロセス８６６として図８に示されている。
【００７９】
例えば、サーバが仮想アンカの移動、仮想アンカとターゲット・ノードとの間の無線条件の変化などを検出した場合、移動ノードに関する仮想アンカを変更することも可能である。この場合、アンカ情報はターゲット・ノードに更新される。
【００８０】
図１１は、半集中処理モデルによるサーバの好ましい機能アーキテクチャ１１００及び固定／移動ノードの好ましい機能アーキテクチャ１１５０を示している。サーバの機能アーキテクチャ１１００は、パラメータ収集ユニット１１１０と、仮想アンカ選択ユニット１１２０と、アンカ情報配布ユニット１１３０とを含む。パラメータ収集ユニット１１１０は、固定ノード及び移動ノードから無線送信の観測パラメータ（ＲＳＳＩ値など）及び推定位置を収集して記憶する。次に、これらの値は、仮想アンカ選択ユニット１１２０により信号経路１１４０から取り出すことができる。仮想アンカ選択ユニット１１２０は、それぞれのターゲット移動ノードについて、仮想アンカとして動作するための１組のノードを選択する。この選択方法は、前述した方法のいずれか１つにすることができる。複数の方法が実現される場合、仮想アンカ選択ユニット１１２０は適切な選択基準も選択する。選択された１組の仮想アンカは信号経路１１４２を介してアンカ情報配布ユニット１１３０に通知される。アンカ情報配布ユニット１１３０は、受信者用の仮想アンカとして動作している１組の移動ノード、指定の仮想アンカに関連する無線送信の推定位置及び観測パラメータ、並びにそのために受信者が仮想アンカとして動作している１組のノードを含むアンカ情報メッセージをそれぞれのターゲット移動ノードに送信する。第１のノードが第２のノード用の仮想アンカとして動作している場合に、第２のノードが第１のノード用の仮想アンカとしても動作するような仮想アンカ選択アルゴリズムが可能である。この場合、受信者用の仮想アンカとして動作している１組の移動ノードをアンカ情報メッセージで単純に指定することは、それが同じ１組の移動ノード用の仮想アンカとしても動作することを受信者に把握させるために十分である。
【００８１】
移動ノードの機能アーキテクチャ１１５０は、状況収集ユニット１１１５と、アンカ情報収集ユニット１１２５と、無線送信観測ユニット１１６０と、位置推定ユニット１１３５と、状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０と、無線通信ユニット１１８０とを含む。無線通信ユニット１１８０は、ノードが無線で通信するために必要なハードウェア回路、ファームウェア・ドライバ、及びソフトウェア・プロトコル・スタックを表している。信号経路１１９６を使用して、無線送信観測ユニット１１６０は無線通信ユニット１１８０から無線送信のパラメータを抽出することができる。無線送信観測ユニット１１６０によって抽出されたパラメータは、他の局又はアクセスポイントから受信した送信のＲＳＳＩを含むことができる。これらのパラメータは信号経路１１９３により位置推定ユニット１１３５に渡すことができ、サーバに報告するために信号経路１１９４により状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０に渡すことができる。状況収集ユニット１１１５は他のノードから受信した状況メッセージから抽出した他のノードの更新した位置を収集し記憶する。受信した状況メッセージは信号経路１１９４を介して無線通信ユニット１１８０から渡される。次に、更新した位置は、位置推定の洗練のために位置推定ユニット１１３５により信号経路１１９１から取り出すことができる。アンカ情報収集ユニット１１２５はサーバから受信したアンカ情報メッセージから抽出したその仮想アンカに関連する無線送信の観測パラメータを収集し記憶する。受信したアンカ情報メッセージは信号経路１１９５を介して無線通信ユニット１１８０から渡される。次に、アンカ情報は、位置推定のために位置推定ユニット１１３５により信号経路１１９２から取り出すことができる。位置推定ユニット１１３５は、観測パラメータ及び選択した１組の仮想アンカを使用して、指定のターゲット・ノードの位置を推定する。これは、前述した推定方法のいずれか１つを使用することができる。その推定位置は、他の移動ノードに状況メッセージを送信するために信号経路１１９０により状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０に渡すことができる。状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０は、現在の推定位置を含む状況メッセージを他のノードに送信する。前に述べたように、これは、推定位置の大幅な変化がある際に実行することができる。また、状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０は、無線送信の観測パラメータ（信号経路１１９４を介して無線送信観測ユニット１１６０から取り出されたもの）及び現在の推定位置を含む報告メッセージをサーバに送信する。前に述べたように、これは、サーバから要求メッセージを受信したことに応答して実行するか、あるいは定期的なタイマによりトリガすることができる。信号経路１１９７により、状況配布及びパラメータ報告ユニット１１７０は無線通信ユニット１１８０から状況メッセージ又は報告メッセージを送信することができる。
【００８２】
上記の好ましい諸実施形態は、位置システムをどのように実現できるかについて異なる概要を示している。ここで、集中処理モデルを使用する特定の実現例について説明する。この特定の実現例では、システム内に存在するノードのタイプに応じて、３つの動作モードがある。１つのタイプのノードは、ＩＥＥ８０２．１１無線ローカル・エリア・ネットワークの独立基本サービス・セット（ＩＢＳＳ）と拡張サービス・セット（ＥＳＳ）の両方のモードで動作できるものである。このようなノードは完全クライアント・ノード（full client node）と呼ぶ。もう１つのタイプのノードは、拡張サービス・セット・モードでのみ動作できるものである。このようなノードは単純クライアント・ノード（simple client node）又は単にクライアント・ノードと呼ぶ。完全クライアント・ノードは、ＩＢＳＳモードでアクセスポイントからのビーコン送信のＲＳＳＩをモニターすることに加えて、ＩＢＳＳモードで動作している他の完全クライアント・ノードからの無線送信のＲＳＳＩをモニターすることができる。単純クライアント・ノードは、ビーコン送信のＲＳＳＩのみをモニターすることができる。注目すべきポイントの１つは、ＩＢＳＳモードでは移動局からもビーコンが送信されることである。このようなビーコンは単純クライアント・ノードでもモニターすることができる。しかし、ＩＢＳＳモードのノードのデータ・メッセージの通常の送信は単純クライアント・ノードではモニターすることができない。ＩＢＳＳモードが一般にアドホック・モードとも呼ばれ、ＥＳＳモードが一般にインフラストラクチャ・モードと呼ばれることにも注目されたい。
【００８３】
システム内に存在するノードのタイプに応じて、この実現例は、純粋アドホック・モード、インフラストラクチャ専用モード、及びハイブリッド・モードという３通りのモードで動作することができる。純粋アドホック・モードでは、システムは完全クライアント・ノードのみで構成される。このため、無線通信はＩＢＳＳモードで動作することになり、図１２は純粋アドホック・モード動作のメッセージ・シーケンス図を示している。ここで、一例として図１に描写されている配備シナリオを使用し、ノード１２０、１２１、１２２、及び１２３は完全クライアント・ノードであると想定される。
【００８４】
初めに、サーバ１００はプロセス１２１０として図１２に示されている構成を読み込む。現在の動作環境に基づいてオペレータからのファイル又は入力をロードすることにより、構成を実行することができる。この構成は、無線送信パラメータ収集間の初期間隔、使用すべき仮想アンカ選択基準のタイプ（前に述べたように、近接度に基づくもの、重みの線形集合に基づくものなど、複数の選択基準が存在する可能性がある）、使用すべき初期送信出力、既知の固定アンカの位置及び動作パラメータ（例えば、ＳＳＩＤ、頻度）など、いくつかのシステム・パラメータを設定する。それぞれの完全クライアント・ノードがシステムに入ると、それらはサーバ１００に登録する。これは、それぞれノード１２０、１２１、１２２、及び１２３によって送信される登録メッセージ１２２０、１２２４、１２２８、及び１２３２によって示されている。それぞれの登録メッセージは、送信者の機能（送信者が完全クライアント・ノードであるなど）、送信者のＩＤ（人間が読める名前及び媒体アクセス制御アドレスなど）、送信者に関連するその他の情報（例えば、送信者が永久仮想アンカである場合など、既知の場合の送信者の位置）をサーバに示す。それぞれの登録メッセージに応答して、サーバ１００は登録メッセージの内容に基づいてそのノード・データベースを更新し、登録メッセージの送信者に情報メッセージを返送する。これは、それぞれノード１２０、１２１、１２２、及び１２３に送信される情報メッセージ１２２２、１２２６、１２３０、及び１２３４として図１２に示されている。それぞれの情報メッセージは、サーバによって受信者に割り当てられた固有のＩＤと、そのＩＰアドレス及び固有のＩＤなどサーバによって把握されているノードの詳細と、ノード・データベースに関連するシーケンス番号とを含む。このシーケンス番号は、完全クライアント・ノードによって送信されるその後のすべてのメッセージに含まれる。これにより、サーバはノードによって把握されているシーケンス番号とノード・データベースに関するそれ自体の現在のシーケンス番号とを比較することができ、その結果、サーバはそのノードに最新情報が通知されているかどうかを把握する。ノード・データベースが更新されるたびに、シーケンス番号は増分される。このため、サーバがノード・データベースに関するその現在のシーケンス番号とは異なるシーケンス番号を含むメッセージを受信した場合、サーバはそのメッセージの送信者がシステム内の現在のノードについて、更新されていない情報を持っていることを把握する。次に、サーバは新しい情報メッセージで送信者を更新する。これは、メッセージ１２６０及び１２６２として図１２に示されている。観測値を報告する場合、ノード１２０はその現在のシーケンス番号もメッセージ１２６０に含める。サーバ１００はメッセージ１２６０に含まれるシーケンス番号を比較し、それがノード・データベースの現在のシーケンス番号と異なることに気付く。このため、サーバ１００は情報メッセージ１２６２でノード１２０を更新する。シーケンス番号はセキュリティ対策としても使用することができ、従って、無効（例えば、通常の範囲外）であるシーケンス番号をサーバが受信した場合、サーバはオペレータに警告する。
【００８５】
情報メッセージは、無線送信パラメータ収集の間隔及び使用すべき送信出力などの他の動作パラメータを通知する。動作パラメータが把握されると、完全クライアント・ノードは、定期的なダミー・メッセージ（ノード１２１によって送信されるダミー・メッセージ１２４０、１２４２、１２４４、及びノード１２２によって送信されるダミー・メッセージ１２５０、１２５２、１２５４など）を送信すべき時期、並びに観測無線送信パラメータ（ノード１２０によって送信される観測値メッセージ１２６０及びノード１２３によって送信されるメッセージ１２７０として図１２に示されている）をサーバに報告すべき時期を把握する。
【００８６】
無線送信の間隔及び使用すべき送信出力に関するパラメータはその構成についてクライアント・ノード又は仮想アンカポイントごとに用意することができ、そのクライアント・ノード又は仮想アンカ・ノードがパラメータを受信し、そのパラメータに基づいて他のノードのすべてに送信されるダミー・メッセージについて間隔及び／又は送信出力を調整するようになっている。また、パラメータは応答の間隔も含むことができ、そのパラメータで受信され構成されたノードは、受信するか、ＲＳＳを測定するか、又はサーバに観測値を送信するための間隔を調整し、例えば、ダミー・メッセージを３回受信するごとに１回にすることができる。
【００８７】
その他の事例では、サーバからパラメータを受信するノード（クライアント・ノード又は仮想アンカ・ノード）から送信すべきダミー・メッセージのターゲットになるターゲット・クライアント・ノード又はターゲット仮想アンカポイントごとにパラメータを用意することができる。このノードは、パラメータ内の構成に基づいて特定の間隔及び／又は送信出力でターゲットのそれぞれにダミー・メッセージを送信する。
【００８８】
インフラストラクチャ専用モードでは、システムは単純クライアント・ノードのみで構成される。このため、無線通信はＥＳＳモードで動作することになり、図１３はインフラストラクチャ専用モード動作のメッセージ・シーケンス図を示している。ここで、一例として図１に描写されている配備シナリオを使用し、ノード１２４及び１２５は単純クライアント・ノードであると想定され、ノード１１０及び１１４はアンカ・ノードとして動作するアクセスポイントである。
【００８９】
初めに、サーバ１００はプロセス１３１０として図１３に示されている構成を読み込む。純粋アドホック・モードの場合と同様に、この構成は、無線送信パラメータ収集間の初期間隔、使用すべき初期送信出力、既知の固定アンカの位置及び動作パラメータ（例えば、ＳＳＩＤ、頻度）など、いくつかのシステム・パラメータを設定する。それぞれの単純クライアント・ノードがシステムに入ると、それらはサーバ１００に登録する。これは、それぞれノード１２４及び１２５によって送信される登録メッセージ１３２０及び１３２４によって示されている。それぞれの登録メッセージは、送信者の機能（送信者が単純クライアント・ノードであるなど）、送信者のＩＤ（人間が読める名前及び媒体アクセス制御アドレスなど）、送信者に関連するその他の情報（例えば、送信者の現在の送信出力）をサーバに示す。純粋アドホック・モードの場合と同様に、それぞれの登録メッセージに応答して、サーバ１００は登録メッセージの内容に基づいてそのノード・データベースを更新し、登録メッセージの送信者に情報メッセージを返送する。これは、それぞれノード１２４及び１２５に送信される情報メッセージ１３２２及び１３２６として図１３に示されている。それぞれの情報メッセージに含まれる情報は、純粋アドホック・モードの場合について述べたものと同様である。
【００９０】
また、情報メッセージは、無線送信パラメータ収集の間隔などの動作パラメータも含む。動作パラメータが把握されると、単純クライアント・ノードは、アンカ・ノードによって送信されるビーコン（アンカ・ノード１１０によって送信されるビーコン１３５０及び１３５１並びにアンカ・ノード１１４によって送信されるビーコン１３６０及び１３６１など）のモニターを開始すべき時期並びに観測無線送信パラメータをサーバに報告すべき時期（ビーコン・モニター・プロセス１３３０の後にノード１２４によって送信される観測値メッセージ１３３２及びビーコン・モニター・プロセス１３４０の後にノード１２５によって送信されるメッセージ１３４２として図１３に示されているもの）を把握する。図１３にはそれぞれのアンカ・ノードから送信されるものとして２つのビーコンのみが示されているが、アクセスポイントは頻繁に（典型的に１００ｍｓ当たり１つのビーコンの範囲で）ビーコンを送信していることを認識すべきであることに注目されたい。アンカ・ノードがサーバによって制御できる場合、サーバは実際には、そのビーコン送信が単純クライアント・ノードのモニター・プロセスと一致するようにアンカ・ノードを構成することができる。
【００９１】
ハイブリッド・モードの場合、システムは完全クライアント・ノードと単純クライアント・ノードの両方で構成される。この場合、無線通信はＥＳＳモードで動作することになり、完全クライアント・ノードは定期的にＩＢＳＳモードに切り替わるか又は単純クライアントによってモニターできるビーコンをＩＢＳＳモードで送信できるようにするための他の通信インターフェースを備えることになる。すべての完全クライアント・ノードが同じサービス・セットＩＤ（ＳＳＩＤ）に関連付けられる純粋アドホック・モードとは異なり、ハイブリッド・モードの場合、それぞれの完全クライアント・ノードは、ＩＢＳＳモードで動作する際に固有のＳＳＩＤを使用する。これは、ＩＢＳＳモードでは、ＳＳＩＤあたり１つのノードのみがビーコンを送信しているからである。ここで、すべての完全クライアント・ノードがビーコンを送信していることを希望する（単純クライアント・ノードがビーコンのＲＳＳＩをモニターできるようにするため）ので、その完全クライアント・ノードのそれぞれは、おそらくサーバによって割り当てられ、情報提供（図１４のステップ１４２２、１４２６、１４３０）中に提供される、固有のＳＳＩＤを使用している。割り当てられたＳＳＩＤは、モニターすべきＳＳＩＤによって単純クライアントを容易に識別できるように、サーバからの情報提供中に単純クライアントに提供することもできる。これは、モニター・オーバヘッドを回避し、その結果、測位のための時間を短縮することになるであろう。単純クライアントに提供されたＳＳＩＤは、それにより単純クライアントがアクセスするアンカポイント周辺のエリアに基づいて配置することができる。さらに、（ＩＢＳＳモードでの送信の方がより多くの電力を消費するので）バッテリ電力を節約して使用するために完全クライアントが単純クライアントに変化することも可能である。図１４はハイブリッド・モード動作のメッセージ・シーケンス図を示している。ここで、一例として図１に描写されている配備シナリオを使用し、ノード１２０及び１２１は完全クライアント・ノードであると想定され、ノード１２５は単純クライアント・ノードであると想定され、ノード１１４はアンカ・ノードとして動作するアクセスポイントであると想定される。
【００９２】
初めに、サーバ１００はプロセス１４１０として図１４に示されている構成を読み込む。純粋アドホック・モード及びインフラストラクチャ専用モードの場合と同様に、この構成ファイルは、無線送信パラメータ収集間の初期間隔、使用すべき仮想アンカ選択基準のタイプなど、いくつかのシステム・パラメータを設定する。それぞれのノードがシステムに入ると、それらはサーバ１００に登録する。これは、それぞれノード１２０、１２１、及び１２５によって送信される登録メッセージ１４２０、１４２４、及び１４２８によって示されている。それぞれの登録メッセージは、送信者の機能（送信者が単純クライアント・ノード又は完全クライアント・ノードであるなど）、送信者のＩＤ（人間が読める名前及び媒体アクセス制御アドレスなど）、送信者に関連するその他の情報（例えば、送信者が永久仮想アンカである場合など、既知の場合の送信者の位置）をサーバに示す。純粋アドホック・モード及びインフラストラクチャ専用モードの場合と同様に、それぞれの登録メッセージに応答して、サーバ１００は登録メッセージの内容に基づいてそのノード・データベースを更新し、登録メッセージの送信者に情報メッセージを返送する。これは、それぞれノード１２０、１２１、及び１２５に送信される情報メッセージ１４２２、１４２６、及び１４３０として図１４に示されている。それぞれの情報メッセージに含まれる情報は、純粋アドホック・モード及びインフラストラクチャ専用モードの場合について述べたものと同様である。情報メッセージは、アンカ・ノード及び完全クライアント・ノードによって使用されるＳＳＩＤを含む、モニターすべきＳＳＩＤも含む。このメッセージは、ＳＳＩＤに加えて、それぞれのＳＳＩＤに関するアンカ・ノードのタイプ又はモード（例えば、アドホック・モード、インフラストラクチャ・モード）を示す情報を更に含むことができ、その情報を受信したクライアントが通知されたＳＳＩＤをモニターするために適切なモード（アドホック又はインフラストラクチャ）を構成することができる。
【００９３】
また、情報メッセージは、無線送信パラメータ収集の間隔及び使用すべき無線送信の出力などの他の動作パラメータも含む。動作パラメータが把握されると、完全クライアント・ノードは、ＩＢＳＳモードに切り替わるべき時期及び／又はビーコン送信のためにそのモードを保持すべき長さ（それぞれノード１２０及び１２１に関するプロセス１４４０及び１４５０として図１４に示されているもの）を把握することになり、完全及び単純クライアント・ノードは、ビーコン（プロセス１４４０でＩＢＳＳ動作中に完全クライアント・ノード１２０によって送信されるビーコン１４４１及び１４４２、プロセス１４５０でＩＢＳＳ動作中に完全クライアント・ノード１２１によって送信されるビーコン１４５１及び１４５２、アンカ・ノード１１４によって送信されるビーコン１４７１、１４７２、及び１４７３など）のモニターを開始すべき時期及び／又はそのモニターを保持すべき長さ、並びに観測無線送信パラメータをサーバに報告すべき時期（及び／又は期限）（ビーコン・モニター・プロセス１４４０の後にノード１２０によって送信される観測値メッセージ１４８０、ビーコン・モニター・プロセス１４５０の後にノード１２１によって送信される観測値メッセージ１４８４、及びビーコン・モニター・プロセス１４６０の後にノード１２５によって送信される観測値メッセージ１４８６として図１４に示されているもの）を把握する。このように、クライアントはクライアントの移動性の面から適切な位置正確度及び電力消費量で管理することができる。例えば、移動性が高いクライアントをより精密に検出できるように、サーバはそのクライアントに対し、モニター及び報告のためにより短い間隔（すなわち、頻繁にモニターし報告すること）を示すことができる。その他の事例では、特定の場所で移動性が低いか又はほとんど固定したクライアント（例えば、その停止によりしばらくの間、移動性無し）の場合、サーバは、そのクライアントがバッテリ消費量を削減できるように、モニター及び報告のためにより長い間隔（すなわち、より低い頻度）を示すことができる。
【００９４】
図１４にはアンカ・ノード１１４から送信されるものとして２つのビーコンのみが示されているが、アクセスポイントは頻繁に（典型的に１００ｍｓあたり１つのビーコンの範囲で）ビーコンを送信していることを認識すべきであることに注目されたい。アンカ・ノードがサーバによって制御できる（例えば、サーバが、その制御下にあり、固定回線又は他の無線接続を介してそのコントローラに接続されている無線アクセスポイント上で、例えば、周波数、送信出力、アンテナ角度などを制御し構成するための無線アクセスポイント・コントローラである）場合、サーバは実際には、そのビーコン送信が単純及び完全クライアント・ノードのモニター・プロセスと一致するようにアンカ・ノードを構成することができる。また、完全クライアント・ノードのビーコン・モニター及びＩＢＳＳ動作が同じプロセスで実行されることにも注目されたい。
【００９５】
上記の実現例は、３つのモードのいずれでシステムが動作しているかにかかわらず、サーバ、単純クライアント・ノード、及び完全クライアント・ノードの動作が同様になるように設計されている。図１５Ａは完全／単純クライアント・ノードの動作を管理する状態機械について記述し、図１５Ｂはサーバがノードの１つからメッセージを受信した際に必要な処理を管理するフロー図を示している。
【００９６】
図１５Ａでは、クライアント・ノードの初期状態は未登録（ＵＮＲＥＧＩＳＴＥＲＥＤ）状態Ｓ１５００にある。この未登録状態では、クライアントはまだサーバに登録する必要がある。何らかのタイムアウト後、この状態のクライアントは、登録メッセージを送信することによりサーバに登録しようと試みる。登録が不成功の場合、未登録状態Ｓ１５００に戻る状態遷移Ｔ１５０２が行われる。これに対して、登録が成功した（例えば、クライアントが情報メッセージを受信した）場合、クライアントを登録済み（ＲＥＧＩＳＴＥＲＥＤ）状態Ｓ１５１０にする状態遷移Ｔ１５０４が行われる。これは、登録済みクライアントが入る通常の状態である。タイムアウトが満了すると、クライアントを走査（ＳＣＡＮＮＩＮＧ）状態Ｓ１５２０にする状態遷移Ｔ１５１２が行われる。このタイムアウト間隔は情報メッセージでサーバにより事前構成又は指定することができる。この状態の単純クライアントはサーバによって指定されたＳＳＩＤとともに送信されるビーコンをモニターする。この状態の完全クライアントはさらにＩＢＳＳモードに切り替わる。走査が完了すると、クライアントを報告（ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ）状態Ｓ１５３０にする状態遷移Ｔ１５２２が行われる。この状態でクライアントはサーバに報告メッセージを送信し、走査状態中に走査した観測無線送信パラメータを通知する。報告が成功した場合、クライアントは状態遷移Ｔ１５３２で登録済み状態Ｓ１５１０に戻る。報告が不成功の場合、クライアントは状態遷移Ｔ１５３４で未登録状態Ｓ１５００に移行する。状態遷移Ｔ１５３４は、指定の回数の不成功報告試行が行われた後でのみ行うことができる。
【００９７】
図１５Ｂは、ステップ１５４０でサーバが完全／単純クライアント・ノードからメッセージを受信する際のフロー図を示している。まず、ステップ１５５０でメッセージのタイプがチェックされる。受信したメッセージが登録メッセージである場合、サーバは、登録メッセージに含まれる情報でノード・データベースを更新するためにステップ１５６０を実行する。これは、ノード・データベースに関連するシーケンス番号を増分することも含む。次に、現在、システム内にあるノードに関する情報及び動作パラメータ（無線送信パラメータ収集の間隔など）を含む情報メッセージが送信者に送信されるステップ１５９０が実行される。これに対して、受信したメッセージが、無線送信パラメータ（例えば、ＲＳＳＩ）の観測値を含む報告メッセージである場合、報告された観測値を使用してサーバが統計を更新するステップ１５７０が行われる。受信したメッセージは送信者にとって既知のシーケンス番号も含む。その場合、サーバはステップ１５８０でノード・データベースに関連する現在のシーケンス番号と照らし合わせてこのシーケンス番号をチェックする。２つのシーケンス番号が等しくない場合、サーバは最新情報で送信者を更新するためにステップ１５９０を実行する。
【００９８】
本発明の適用性は極めて多様であり得る。あるタイプの適用例は、施設所有者によって顧客に提供される位置ベースのサービスに関するものである。例えば、ショッピング・モールは、その常連客に対してモール・ナビゲーション・サービスを提供し、常連客の無線装置（スマートフォン、携帯情報端末など）上に常連客の現在位置から特定の店舗に到達する方法に関する指示を示したいと希望する可能性がある。また、このモールは、常連客がモール内の何らかの特定のポイントに到達した際に常連客の無線装置に対して近くの店舗の電子割引券のような特別取引を発行したいと希望する可能性もある。もう１つの例は、列車の運転士が乗客に対して位置ベースのサービスを提供することである。これは、列車の駅内のナビゲーション（あるプラットフォームから他のプラットフォームに到着する方法など）を伴い、列車内の乗客の位置に基づいて最も近いエレベータがどこに位置するかなど、列車内の乗客に対して目的地の駅情報を提供することができる。また、これは、列車の運転士が、障害のある人など、特別な支援を必要とする乗客に注目するために使用することもできる。位置推定システムは、接近する列車内のこのような乗客の現在位置に基づいて、このような乗客の正確な位置及びこのような乗客の正確な降車ポイントについて、駅の従業員に通知することができる。このように、駅の従業員は特別な要望がある乗客を支援するために前もって準備することができる。また、これは、人々の待ち合わせを支援するためのアプリケーションとしても使用することができる。多くの人は、便宜上、列車の駅で他の人と待ち合わせすることを選択する。しかし、特に主要な駅では人の通行量が膨大であるので、２人の人が異なるポイントで互いに待っている可能性がある。列車の駅のオペレータは、乗客がランデブー・サービスに登録するためのサービスを提供し、ランデブー・サービスに登録した人に個人の位置を提供することができる。このタイプのアプリケーションの場合、施設所有者は、顧客が自分の無線装置上にアプリケーションをインストールするために何らかの動機付けを提供する必要がある。このアプリケーションは、（集中処理モデルで）位置推定サーバに無線送信の観測パラメータを報告するために本発明に記載された無線通信ノード機能を実行するか又は（分散処理モデルで）それ自体の位置推定を実行する。このような動機付けは、コンテンツにアクセスするために施設内に設置された無線アクセスポイントを使用すること（例えば、常連客がインターネットにアクセスするためにショッピング・モール内に設けられたホットスポットを使用すること又は乗客が列車の運転士によって提供されたコンテンツにアクセスするために列車上に設置された無線アクセスポイントを使用すること）の利点あるいは施設内を移動できる能力を含む場合もあれば、屋内エリア又は位置に関する特別なサービスが顧客に提供される場合もある（例えば、障害のある乗客の場合）。
【００９９】
時には、無線通信ノードを含むシステム全体が同じ管轄下にある場合、このような動機付けは不要である。例えば、指令所の指揮官に対しその部隊の実際の位置を提示するために軍事又は法執行機関によって位置推定システムが使用される可能性がある。ＧＰＳの信頼性が散発的になる可能性がある都市の密集環境では、本発明は特に有用である。このような場合、それぞれの兵士又は法執行官は、本発明に記載された機能を実行する無線通信装置を装備することができる。もう１つの例は、学校の構内で学生の位置を推定する場合である。学校側は、学生の無線装置上に位置推定アプリケーションのインストールを義務づけることができる。さらに他の例は、病院が患者に対して無線対応タグ（リストバンドなど）を発行することである。これは、患者の生体統計（心拍数など）をモニターできるだけでなく、医師及び看護師が患者の位置を特定することもできる。また、乗客が測位システムと通信する装置を携帯する必要がない場合、列車の駅もこのカテゴリに入る可能性がある。例えば、列車の駅は、突然の出来事（乗客がプラットフォームの端に近づきすぎるなど）が発生したかどうかをモニターするセキュリティ・カメラを設置している可能性がある。このようなセキュリティ・カメラは、鉄道の駅の職員が携帯する装置にビデオを直接流すために無線送信機能を有する可能性がある。この場合、記載されている測位システムを使用して、鉄道の駅の職員の位置を推定することができる。突然の出来事が発生した場合、システムはその出来事に最も近い職員に警告することができる。システムは、セキュリティ・カメラのモニター角度上でその位置が検出された乗客の装置にも警告することができる。このようにして、鉄道の駅の職員は前もって事故を回避することができ、乗客にも事故に先だって安全のために一歩下がるよう通知することができる。
【０１００】
もう１つの可能な適用例は視聴覚装置の場合である。本発明は、遠隔制御装置、ＴＶ、及びその他の家庭電化製品の相対位置を把握できるように、これらの家庭電化製品上に実現することができる。ユニバーサル遠隔制御装置（専用装置にするか又はスマートフォンにインストールされるアプリケーションにすることができる）の場合、この制御装置は、その制御下にある電化製品の実際の物理的レイアウトと一貫しているように、その電化製品を２次元画面上に表示し、より自然なインターフェースをユーザに提供することができる。もう１つの使用法は、ハードコード化ではなくその推定位置に基づいて、適切なオーディオ・チャネル（左前方又は右後方など）が異なるスピーカに流される、ワイヤレス・サラウンド・スピーカ・システムの場合などである。これは、スピーカ上のラベルに注意する必要無しにスピーカを配置できるユーザに対して柔軟性を与えるものである。さらに他の可能性は、複数のユーザによって共用されている大型画面がその画面に対するユーザの相対位置に応じてそれぞれのユーザに適したコンテンツを表示できることである。この適用例では、それぞれのユーザは画面と対話するために無線装置（スマートフォン又は専用コントローラなど）を保持する。システムは、それぞれのユーザの無線装置の相対位置を推定し、ユーザの無線装置の位置に応じて、ある位置の画面上にそのユーザが要求したコンテンツを提示する。これは、デジタル看板の適用例で有用である可能性がある。
【０１０１】
さらに他の適用例は無線センサである可能性がある。センサ（温度、湿度、気圧、又は振動を測定するためのものなど）はより安価になり、無線で互いに通信する。それぞれの相対位置は本明細書に記載されているように推定することができる。これは、配備中にそれぞれのセンサの位置をオペレータが勤勉に記録する必要無しにセンサのマップを容易に構築するために使用することができる。関連の適用例は、対象物に埋め込まれる無線タグ（無線ＩＤ又はＲＦＩＤなど）である。上記のシステムにより、ソフトウェアでタグの位置（それにより対象物の位置）をモニターすることができる。これは、物流、倉庫貯蔵、並びに通常の家庭の分野で様々に適用することができる（所有者は、このシステムを使用して、電化製品用の遠隔制御装置などの対象物が間違った場所にある場合にそれがどこにあるかを特定することができる）。
【０１０２】
上記の適用例を実現するために、位置推定システムをアプリケーション・システムに統合することが必要である。図１６及び図１７は２つのこのような可能な統合例を示している。ここで、特定のアプリケーション（ナビゲーションなど）のためにクライアント・ノード１２０に対応するアプリケーション・サーバ１００ａが存在すると想定する。クライアント・ノード１２０の位置は位置サーバ１００ｂによって推定される。
【０１０３】
図１６に示されているように第１の形式の統合例では、プロセス１６１０によって示されるようにユーザがサービスを起動（例えば、ナビゲーション・ソフトウェアを始動）した場合のみ、クライアント・ノード１２０は位置サーバ１００ｂに登録する。これは、登録メッセージ１６２０を位置サーバ１００ｂに送信するようクライアント・ノード１２０をトリガする。位置サーバ１００ｂがノード・データベースを更新し、情報メッセージ１６２２で応答した後、クライアント・ノード１２０はプロセス１６３０によって示されるように無線送信パラメータ収集を実行する。無線送信パラメータを収集すると、クライアント・ノード１２０はメッセージ１６３２で観測値を位置サーバ１００ｂに送信する。その場合、位置サーバ１００ｂは、プロセス１６３４によって示されるように収集した統計に基づいて位置推定を実行し、メッセージ１６３６でその推定位置をクライアント・ノード１２０に通知することになるであろう。その位置が把握されると、クライアント・ノード１２０は要求メッセージ１６３８でアプリケーション・サーバ１００ａからサービスを要求し始めることができる。この要求メッセージ１６３８はその推定位置を含むことになるであろう。次に、アプリケーション・サーバ１００ａはプロセス１６４０によって示されるように要求を処理し、応答メッセージ１６４２で結果を返す。
【０１０４】
この第１の形式の統合例は、アプリケーション・システムと位置推定システムとの緩やかな統合を示しており、２つのシステム間の通信はほとんど又は全く行われない。唯一の対話はクライアント・ノードによるものである。対照的に、図１７に示されている第２の形式の統合例では、アプリケーション・サーバと位置サーバが通信インターフェースを有する。初めに、（プロセス１７１０によって示されるように）クライアント・ノード１２０内のアプリケーションが起動され、クライアント・ノード１２０は登録メッセージ１７２０を送信することにより位置サーバ１００ｂに登録する。位置サーバ１００ｂがノード・データベースを更新し、情報メッセージ１７２２で応答した後、クライアント・ノード１２０はプロセス１７３０によって示されるように定期的な無線送信パラメータ収集を実行し、報告メッセージ１７３２で観測パラメータを位置サーバ１００ｂに報告する。クライアント・ノード１２０上で実行されるアプリケーションでプロセス１７４０によって示されるように何らかのイベントが発生すると（タイムアウト又は何らかのユーザ・アクションが実行されるなど）、クライアント・ノード１２０はアプリケーション・サーバ１００ａからアプリケーション・サービスを要求する。これは要求メッセージ１７４２によって示される。この要求に対応するため、アプリケーション・サーバ１００ａはクライアント・ノード１２０の位置推定を必要とする。このため、位置要求メッセージ１７４４がアプリケーション・サーバ１００ａから位置サーバ１００ｂに送信される。位置サーバ１００ｂは、おそらく何らかの位置推定を実行した後、応答メッセージ１７４６に入れたクライアント・ノード１２０の位置で応答する。これにより、アプリケーション・サーバ１００ａはプロセス１７５０によって示されるようにサービス要求を完了し、応答メッセージ１７５２でクライアント・ノード１２０に応答することができる。
【０１０５】
図１７には、定期的な無線送信パラメータ収集を実行するアプリケーションをクライアント・ノードが連続的に実行することが示されており、図１６には、ユーザ要求によってトリガされた場合のみ、クライアント・ノードが同じプロセスを実行することが示されている。どちらの動作もいずれかの形式の統合例で等しく適用可能であることを認識されたい。クライアント・ノード、位置サーバ、及びアプリケーション・サーバによって使用されるメッセージは、通常のＵＤＰパケット、ＴＣＰパケット、又はセッション・トランスポート・メカニズムとしてのＨＴＴＰを使用してカプセル化することができる。
【０１０６】
クライアント・ノードは、携帯電話、携帯情報端末、ポータブル・メディア・プレーヤ、又はポータブル・ゲーム装置などのモバイル装置上で実現することができる。携帯電話上で実現される場合、セルラー・スタックの上部層が位置推定を制御又は照会できるようにするＡＴコマンドを備えることが有用になるであろう。
【０１０７】
最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものにおいて本発明を示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲及び領域を逸脱せずに設計の詳細及びパラメータについて様々な変更が可能であることを認識するであろう。例えば、本発明は、主として、ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス・クライアントの位置推定に使用されるものとして記載されている。当業者であれば、ＺｉｇＢｅｅ／ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ワイヤレス・ユニバーサル・シリアル・バス、無線周波、及び超広帯域無線を含むがこれらに限定されない任意の無線通信技術に同じ発明を適用できることを認識するであろう。本発明は、主として、一般的なワイヤレス・チップセットによって普遍的にサポートされているために、位置推定のための無線送信パラメータとしてＲＳＳＩを使用することに的を絞ってきた。当業者であれば、到着時間、到来角などの他のパラメータもその適用例の範囲内でサポートされる場合、本発明は、本発明の範囲及び領域を逸脱せずにこれらのパラメータを使用するように適用できることを認識するであろう。
【０１０８】
さらに、上記の本発明の諸実施形態の説明に使用される各機能ブロックは、典型的に集積回路によって表される、ＬＳＩ（大規模集積回路）として実現することができる。これらは、１つのチップとして個別に生産するか又は一部又は全部を含むように１つのチップとして設計することができる。ここで、これはＬＳＩと呼ばれるが、集積度に応じてＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩと呼ぶこともできる。
【０１０９】
また、集積回路の技法はＬＳＩのみに限定されず、専用回路又は汎用プロセッサとして実現することもできる。ＬＳＩの製造後にプログラミングすることができるＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）又はＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成することができる再構成可能プロセッサも使用することができる。
【０１１０】
さらに、半導体技法又はそこから派生したその他の技法の進歩により、ＬＳＩに取って代わる回路集積の技法が出現した際に、このような技法を使用することによって機能ブロックを集積することができる。例えば、バイオテクノロジーの適応はこのような可能性の１つである。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、最も典型的な配備例において、移動ノードがアクセスポイントよりターゲット移動ノードに近いという利点を有し、無線通信の分野に適用することができる。より具体的には、本発明は、無線通信中に送受信された信号を使用して単一又は複数の無線通信装置の位置を決定することに関する技術に適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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