(57)【要約】  監視環境内の物体の位置を検出するためのシステムは、疎結合ネットワークに配列された受信機を含む。タグ送信機は、疎結合ネットワーク間のネットワークノードおよびブリッジとして働く。プロセッサは、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の各受信機と共に動作する。また、プロセッサは、タグ送信機から受信された到着時刻信号の区別を行ってタグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するよう動作する。
2007510908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視環境内の物体の位置を検出するためのシステムであって、
前記監視環境に含まれており、前記同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配列されている複数の受信機と、
ＲＦ信号を各ネットワーク内の受信機に送信するために、前記監視環境内のある位置に配置されており、疎結合ネットワーク間の基準ネットワークノードおよびブリッジとして動作するタグ送信機と、
ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとの前記クロックタイミングに対するその関連を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の各受信機と共に動作するプロセッサであって、タグ送信機から受信された到着時刻信号の区別を行ってタグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するよう動作するプロセッサと
を含むシステム。
【請求項２】
前記プロセッサが受信機における少なくとも前記伝搬遅延または処理遅延のうちの一方に基づいて前記受信機の各クロック間のクロックタイミング関係を決定するよう動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記タグ送信機が既知の場所に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ＲＦ信号を既知の伝搬遅延の受信機に送信する１対のタグ送信機をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
各受信機内の前記処理遅延が実質的に互いに一定である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、時間が異なる２つの信号を処理してクロックレート差を決定するよう動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサが、時間が異なる３つの信号を処理してレート変化差を示すよう動作する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサが前記受信機のクロックのタイミング関係のモデルを維持するよう動作する請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記受信機が既知の場所に配置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＲＦ信号が前記タグ送信機に関連付けられている前記物体を識別するデータを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＲＦ信号が疑似ランダムスペクトラム拡散ＲＦ信号をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、時間が経つと自然に生じるクロック関係を追跡するために追跡ループを形成するよう動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサがそれぞれの受信機の１つのクロックの前記示された時間を別の受信機の別のクロックに関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡するよう動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
ネットワークを時間同期するシステムであって、
前記同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配列されている複数の受信機と、
前記監視環境内のある既知の位置に配置されており、ＲＦ信号を各ネットワーク内の受信機に送信するために、疎結合ネットワーク間の基準ネットワークノードおよびブリッジとして動作するタグ送信機と、
ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとの前記クロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の受信機と共に動作するプロセッサと
を含むシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサが受信機における少なくとも前記伝搬遅延または処理遅延のうちの一方に基づいて前記受信機の各クロック間のクロックタイミング関係を決定するよう動作する請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ＲＦ信号を既知の伝搬遅延の受信機に送信する１対のタグ送信機をさらに含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサが、時間が異なる２つの信号を処理してクロックレート差を決定するよう動作する請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサが、時間が異なる３つの信号を処理してレート変化差を示すよう動作する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサが前記受信機のクロックのタイミング関係のモデルを維持するよう動作する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記受信機が既知の場所に配置されている請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＲＦ信号が、位置を検出すべき、前記タグ送信機に関連付けられている前記物体を識別するデータを含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ＲＦ信号が疑似ランダムスペクトラム拡散ＲＦ信号をさらに含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項２３】
前記プロセッサが、時間が経つと自然に生じるクロック関係を追跡するために追跡ループを形成するよう動作する請求項１４に記載のシステム。
【請求項２４】
前記プロセッサがそれぞれの受信機の１つのクロックの前記示された時間を別の受信機の別のクロックに関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡するよう動作する請求項１４に記載のシステム。
【請求項２５】
監視環境内の物体の位置を検出するための方法であって、
監視環境内に含まれており、前記同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配置されている複数の受信機で形成された疎結合ネットワーク間の基準ネットワークノードおよびブリッジとして動作するタグ送信機からＲＦ信号を送信するステップと、
前記受信機からＲＦ信号を受信し、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するステップと、
タグ送信機から受信された前記到着時刻信号の区別を行って前記タグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するステップと
を含む方法。
【請求項２６】
各受信機でのＲＦ信号の示された到着時刻を調整するために、受信機における少なくとも前記伝搬遅延または処理遅延のうちの一方に基づいて前記受信機でのクロックごとのクロックタイミング指示を決定するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ＲＦ信号を１対のタグ送信機から既知の伝搬遅延の受信機に送信するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
各受信機内の前記処理遅延が実質的に互いに一定である請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
時間が異なる２つの信号を受信してクロックレート差を決定するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
時間が異なる３つの信号を受信してレート変化差を示すステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項３１】
前記受信機のクロックのタイミング関係のモデルを維持するステップをさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記受信機を既知の場所に配置するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記タグが関連付けられている物体を識別するデータを有する前記タグ送信機からＲＦ信号を送信するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１つのタグから疑似ランダムスペクトラム拡散ＲＦ信号を送信するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
各受信機で最初に到着するＲＦ信号を処理するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
時間が経つと自然に生じるクロック関係を追跡するために追跡ループを形成するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
それぞれの受信機の１つのクロックの前記示された時間を別の受信機の別のクロックに関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３８】
ネットワークを時間同期する方法であって、
既知の場所に配置されており、監視環境内に含まれ、前記同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配置されている複数の受信機で形成された疎結合ネットワーク間の基準ネットワークノードおよびブリッジとして動作するタグ送信機からＲＦ信号を送信するステップと、
前記受信機からＲＦ信号を受信し、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期し、すべての受信機を時間同期するステップと
を含む方法。
【請求項３９】
各受信機でのＲＦ信号の示された到着時刻を調整するために、受信機における少なくとも前記伝搬遅延または処理遅延のうちの一方に基づいて前記受信機でのクロックごとのクロックタイミング指示を決定するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
ＲＦ信号を１対のタグ送信機から既知の伝搬遅延の受信機に送信するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
各受信機内の前記処理遅延が実質的に互いに一定である請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
時間が異なる２つの信号を受信してクロックレート差を決定するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
時間が異なる３つの信号を受信してレート変化差を示すステップをさらに含む請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記受信機のクロックのタイミング関係のモデルを維持するステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記受信機を既知の場所に配置するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
タグを位置を検出すべき物体に関連付けるステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記タグが関連付けられている前記物体を識別するデータを有する少なくとも１つのタグからＲＦ信号を送信するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
少なくとも１つのタグから疑似ランダムスペクトラム拡散ＲＦ信号を送信するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
各受信機で最初に到着するＲＦ信号を処理するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
時間が経つと自然に生じるクロック関係を追跡するために追跡ループを形成するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
それぞれの受信機の１つのクロックの前記示された時間を別の受信機の別のクロックに関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年１１月７日出願の先行出願された同時係属の仮出願第６０／５１８，１０６号に基づく。
【０００２】
本発明は、リアルタイムの物体位置検出／追跡システムの分野に関し、より詳細には、本発明は、物体位置検出追跡システムまたは同様のネットワークにおいて、時間同期されたネットワーク性能を、非同期の受信機クロックの使用により達成することに関する。
【背景技術】
【０００３】
開示が参照により全部本明細書に含まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，９２０，２８７号明細書、第５，９９５，０４６号明細書、第６，１２１，９２６号明細書、および第６，１２７，９７６号明細書、および公開特許公報第２００１／００３０６２５号明細書、第２００２／０１１８６５５号明細書、および第２００２／０１８１５６５号明細書において、生産環境などの監視環境全体にわたって分散されている複数のタグ放射（信号）リーダを使用したリアルタイムの位置検出システムが開示されている。タグ信号リーダは、タグ送信機から送信されたどのタグ信号が最初に到着する信号かを決定する位置検出プロセッサと共に動作する。位置検出プロセッサは、最初に到着する信号の区別を行って監視環境内でタグの位置を検出する。
【０００４】
これらの位置検出／追跡システムは、生産および組立シーケンスにわたる工程の過程で異なる構成要素の位置を検出し、追跡する必要性に対処するだけではなく、構成要素および設備の在庫管理に関するより一般的な問題に対処する資産管理を提供し、企業、工場、教育、軍事、または娯楽施設のありとあらゆる資産の所在に関する制御を可能にする。一部のシステムでは、タグに関連付けられているセンサによって、状況情報をタグ送信機に提供することができる。一般に、タグ信号リーダは、位置を検出されるべき、または追跡されるべき物体を有する環境全体にわたる既知の場所に配置されている。システムは、反復するスペクトル拡散、すなわち物体に添付されているタグからの短い持続期間のパルス、即ち「点滅」の到着時刻の相違を使用する。システムは、物体が静止しているか移動しているかに関わらず、対象の環境内の１つ１つの物体の場所の実用的で連続的な識別を提供する。
【０００５】
これらの参照により組み込まれた特許および公開特許公報の中の開示のほとんどは、受信機に対応する複数の物理位置で送信信号を受信してタグ送信機の位置を空間的に検出する到着時刻（ＴＯＡ）差の用途に依存している。通常、示された到着時刻の差が実際の到着時刻差に厳密に近似するように、各受信機のクロックが同期される。このシステムを確立するために、各受信機は、ネットワークノードとして動作し、同期信号を理解し、それに適合する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの開示は、例えば受信機が非同期である場合、信号到着時刻の差を決定するための技術を適切に記述していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、上記の背景を考慮すると、本発明の目的は、ネットワークノードとしての受信機が非同期のクロックを有するときでさえ、タグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するために動作するリアルタイムの位置検出システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、受信機のクロックなど非同期のネットワークノードを使用して時間同期されたネットワーク性能を達成するシステムおよび方法を提供することである。
【０００９】
本発明によれば、監視環境内の物体の位置を検出するためのシステムは、監視環境に含まれており、同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配列されている複数の受信機を含んでいる。タグ送信機は、ＲＦ信号を各ネットワーク内の受信機に送信するために、監視環境内のある位置に配置されており、疎結合ネットワーク間の基準ネットワークノードおよびブリッジとして動作する。プロセッサは、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の各受信機と共に動作する。プロセッサは、タグ送信機から受信された到着時刻信号の区別を行ってタグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するよう動作する。
【００１０】
プロセッサは、受信機における少なくとも伝搬遅延または処理遅延のうちの一方に基づいて受信機の各クロック間のクロックタイミング関係を決定するよう動作する。タグ送信機は、既知の位置に配置することができ、１対のタグ送信機は、ＲＦ信号を既知の伝搬遅延の受信機に送信することができる。処理遅延は、実質的に互いに一定とすることができる。また、プロセッサは、時間が異なる２つの信号を処理してクロックレート差を決定するように動作する。また、プロセッサは、時間が異なる３つの信号を処理してレート変化差を識別するよう動作する。プロセッサは、受信機のクロックのタイミング関係のモデルを維持するよう動作可能であり、また、既知の場所に配置することができる。ＲＦ信号は、タグ送信機に関連付けられている物体を識別するデータを含む。ＲＦ信号は、疑似ランダムスペクトラム拡散ＲＦ信号を含むこともでき、時間が経つと自然に生じるクロック関係を追跡するために追跡ループを形成するよう動作可能である。また、プロセッサは、それぞれの受信機の１つのクロックの示された時間を別の受信機の別のクロックに関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡するよう動作する。
【００１１】
本発明によれば、システムは、ネットワークを時間同期し、同じネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号がもう一方の疎結合ネットワーク内の受信機によって受信できないように、各ネットワーク内の受信機が互いに密結合されているような複数の疎結合ネットワークに配列されている複数の受信機を含む。タグ送信機は、監視環境内の既知の位置に配置されており、ＲＦ信号を疎結合ネットワーク間の各ネットワーク内の受信機に送信するために、ネットワークノードおよびブリッジとして動作する。プロセッサは、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の各受信機と共に動作する。
【００１２】
また、システムは、監視環境内の既知の位置に配置されており、ＲＦ信号を疎結合ネットワーク間の各ネットワーク内の受信機に送信するために、ネットワークノードおよびブリッジとして動作するタグ送信機を使用することによってネットワークを同期する。プロセッサは、ネットワークごとのクロックタイミング、すなわちすべてのネットワークのシステム時間を定義し、ネットワークごとのクロックタイミングに対するその関係を追跡してすべての受信機を時間同期するよう各ネットワーク内の受信機と共に動作する。
【００１３】
本発明の方法も開示される。
【００１４】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、以下の本発明の詳細な説明を添付図面と併せ読めば明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して以下で本発明をより十分に説明する。しかし、本発明は、異なる多くの形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完璧かつ完全なものになり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供される。図面を通じて同様の番号は同様の要素を参照し、代替実施形態中の同様の要素を示すためにプライム表記が使用されている。
【００１６】
次に、本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して以下で本発明をより十分に説明する。しかし、本発明は、異なる多くの形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完璧かつ完全なものになり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供される。図面を通じて同様の番号は同様の要素を参照し、代替実施形態中の同様の要素を示すためにプライム表記が使用されている。
【００１７】
本発明は、本発明の一態様において、受信機を非同期のクロックを有するノードとして使用し、しかし依然として同期およびタグ付きの物体の位置を提供することができる時間同期されたシステムを提供する。一態様において、本発明は、特に、上記で特定され、参照により組み込まれた特許および公開特許公報に開示されたものなど、到着時刻（ＴＯＡ）差の用途で有用である。到着時刻差位置検出システムは、タグ送信機および関連の物体の位置を検出するために、複数の物理位置で送信された信号を受信する。通常、示されたＴＯＡの差が実際のＴＯＡ差に厳密に近似するように、各受信機のクロックが同期される。それを行うために、各受信機は、一部の特殊な同期信号を理解し、それに適合する必要がある。本発明のシステムおよび方法は、受信機が任意の特殊信号、すなわちネットワーク同期を認識したりそれに適合したりする必要なく、信号の到着時刻の差を正確に決定する。
【００１８】
説明上、本発明の詳細な説明の前に、本発明により動作する位置検出システムについて、図１Ａを参照して説明する。図１Ａの非制限的な一例に示されるように、位置検出システム１０は、無線タグ送信機１４が関連付けられているいくつかの物体１２を含む。監視環境１８内、例えば生産フロア内に、受信機としてのいくつかの信号リーダ１６が含まれており、無線タグ送信機１４から信号を受信するタグ信号リーダ（受信機）として働く。受信機の各信号リーダ１６は、場合によって非同期であり得る受信機クロック１６ａを含む。
【００１９】
本発明の一態様において、タグ信号リーダ１６を、無線ローカル・エリア・ネットワーク送信のアクセスポイント基地局に関連付けることができる。無線タグ送信機１４によって送信される信号は広帯域のスペクトラム拡散信号であり、一態様において、広帯域のスペクトラム拡散信号の前に、広帯域のスペクトラム拡散信号の存在を示すために、予め定められた時間をタイミングマーカーに追加することができる。位置検出プロセッサ２０は、本発明のタイムサービスとして動作可能であり、信号のタイミングマーカーを検出するために、例えば無線通信システムや配線接続によってタグ信号リーダに動作可能に結合される。タイミングマーカーが使用されているかどうかに関わらず、プロセッサは、最初に到着する信号として信号を相関させ、最初に到着する信号の区別を行って無線送信機の位置を検出する。タイミングマーカーは、使用されている場合、広帯域スペクトラム拡散信号の約８０ナノ秒から約１２０ナノ秒前で時間を計ることができる。
【００２０】
本発明のシステムおよび方法に関連付けられている技術および検出機能のほとんどは、上記に列挙された、本発明の譲受人に譲渡され、参照により組み込まれた特許および公開特許公報に記載されている回路およびアルゴリズムを使用することができる。これらの参照に記載されている回路は、受信機のクロックが非同期である場合でさえ、時間同期されたネットワーク性能を達成するシステムおよび方法と共に使用するために変更されてもよい。
【００２１】
データベース２１は、パーソナルコンピュータ２２または他のワークステーションによってアクセス可能であり、データ更新、システムに対する制御を提供したり、またはシステムの動作を表示したりするために使用され得る。例えば、参照により組み込まれる第６，３６６，２４２号の特許明細書に開示されているコンピュータ・ワークステーション・ツールを使用することもできる。
【００２２】
タグ送信機の動作は、当業者によって選択された回路のタイプに応じて異なり得るが、本発明の一態様では、タグ送信機は、物体の識別を示すものや、メモリ内に格納されている他の物体関連の情報などの情報で符号化された無線周波数エネルギーの広帯域（スペクトラム拡散）パルスを送信する。プリアンプルとしてタイミングマーカーがパルスに先行してもよい。
【００２３】
各タグ送信機１４は、無線周波数を介して送信され、必要に応じてバー・コード・スキャナで読み取ることもできる一意の内部識別番号を有することができる。これによって、バー・コード・システムの位置検出システムへのシームレスな統合が可能になる。タグ送信機は、様々な環境間にデータを運び、フィールドアクセス可能な分散されたデータベースを提供する携帯データファイルとして働く読み取り／書き込みメモリを有するメモリを含み得る。周波数範囲は異なり得るが、非制限の一例として、約２．４から約２．４８３ＧＨｚとすることができる。一般の読み取り範囲は、一部の場合、約１０６．７メートル（約３５０フィート）から３０４．８メートル超（１，０００フィート超）にわたり、システムおよび送信機のタイプに応じてさらに大きくなり得る。
【００２４】
タグ信号リーダまたは受信機１６は、ネットワークノードとして動作可能であり、タグ送信機からスペクトラム拡散無線信号を捕捉する一部の例では、アクティブな受信機およびアンテナ配列を含み得る。これらは一般に、格子型に取り付けられ、サイトに完全なカバレージを提供する。これらは、最低７６．２メートル（２５０フィート）から最大２２８．６メートル（７５０フィート）、またそれ以上に離して配置することができる。
【００２５】
相互ダイバシティアンテナ（ｍｕｔｕａｌｌｙ  ｄｉｖｅｒｓｅ  ａｎｔｅｎｎａ）が示されているが、上述され参照により組み込まれた特許および公開特許公報の一部に述べられているように、全方向円偏アンテナ（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ，ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ）を使用することも可能である。これによって、タグ信号リーダは、任意の方向から信号を受信し、環境内で半球形のカバレージを提供して、水平方向への応答を最大限にし、縦（下）方向から到着する信号への応答を数デシベル減らすことができ、このことは一部の場合有利となり得る。一方、相互ダイバシティアンテナの使用は、一部のマルチパスベースのフェードおよびヌルを予防する。また、例えば直交分極アンテナ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ）を使用することによって、構成および／または感度の多様性をアンテナに組み込むことも可能である。
【００２６】
本発明のシステムおよび方法は、受信機に同じ無線周波数（ＲＦ）信号を観察させることによって非同期受信機１６間の関係を決定する。このＲＦ信号については特に何もないか、例えば、既知の場所から送信された一意の特徴を含むことができる。いずれの場合でも、受信機１６は、このＲＦ信号の特別な処理を行う必要はない。
【００２７】
各受信機１６は、それ自体のクロック１６ａに注目する信号の受信時刻を決定し、そのクロック情報を、本発明の「タイムサービス」としても動作する中央プロセッサ２０に送信する。これらの信号は、任意の便利な手段によって、すなわち配線または無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を介して送信することができる。
【００２８】
この例では、各受信機１６内のクロック１６ａは、自由に稼働しており、すなわち完全に非同期である。プロセッサ２０は、タイムサービスとして動作し、これらのクロック１６ａ間の関係を発見し、示された到着時刻を適切に調整し、時間同期された受信機１６の錯覚を作り出す。これらの共通の観察結果を使用して、プロセッサ２０は、各受信機のクロックによって示された時刻を他のすべての受信機のクロックに関連付ける方法を学ぶ。
【００２９】
したがって、各受信機１６を同期するよりむしろ、プロセッサは、クロック１６ａが同期された場合に結果として生じたものを反映するように、示されたＴＯＡを調整する。これらの調整は、時刻の関係の必要な精度を保つように、必要なだけ再評価される。
【００３０】
図２は、図１と似ているが、どのパラメータを使用することができるかについての詳細と共にこの技術の実施を示している別の図である。タグ送信機１４は、この非制限の例において、既知の場所に永久に配置されており、したがって基準信号となる。両方の受信機１６は、それらの非同期ローカルクロックに関して受信された信号にタイムスタンプを添付する。
【００３１】
伝搬および／または処理遅延の差がわかっている場合、示したように、タイムサービスとして動作可能なプロセッサは、２つのタイムスタンプを使用して、例えば同じ時刻に対応するクロックＡ値およびクロックＢ値など、１対のクロック指示を決定することができる。さらに、時間が異なる２つの送信によって、クロックレート差の決定が可能になり、３つの送信は、レート変化差を示す。したがって、プロセッサは、２つのクロック間の関係のモデルを構築し、維持する。
【００３２】
受信機クロック１６ａ間の関係は、例えば複数の受信機で同じ信号を受信するなど、イベントの共通の観察から導出され得る。タイミングの目的で、信号としてのこれらのイベントは、特に引き起こされても引き起こされなくてもよい。
【００３３】
この説明の基本的な関係は、次の通りである。
【００３４】
Ｔｘ＝参照による信号送信時刻（実際の時刻、未知）
Ｔａ＝受信機Ａへの伝搬遅延＋受信機Ａの処理遅延（既知）
Ｔｂ＝受信機Ｂへの伝搬遅延＋受信機Ｂの処理遅延（既知）
ＴＯＡａ＝受信機Ａへの到着時刻（クロックＡによって示される；測定済み）
ＴＯＡｂ＝受信機Ｂへの到着時刻（クロックＢによって示される；測定済み）
一部の用途ではしばしばそうであるが、伝搬遅延が十分小さい場合、時刻Ｔｘの受信機Ａのクロックは（ＴＯＡａ−Ｔａ）を示し、受信機Ｂのクロックは（ＴＯＡｂ−Ｔｂ）を示すことが知られている。
【００３５】
Ｔｘの実際の時刻との関連付けは、追加の情報を必要とする。しかし、クロックが同じレートで数えられる場合、タイムサービスとしてのプロセッサが、他の信号の到着時刻差を決定する、すなわち位置検出するには、相対的知識で十分である。少しして第２の参照送信を観察することによって、タイムサービスとしてのプロセッサは、受信機ＡとＢとの間のクロックレートの差を決定することができる。
【００３６】
時間的に間隔をあけてＮ個の送信を行うことによって、タイムサーバは、２つの独立したクロックを関連付ける（Ｎ−１）次多項式を決定することができる。プロセスを連続させることによって、第１のＮの後のすべての送信によって、タイムサービスとしてのプロセッサは、そのクロック関係式を更新できるようになる。これは、長期にわたってクロックの関係の変化を連続的に追跡する。
【００３７】
既知の場所から送信された信号の反復する受信によって、プロセッサは、ある受信機で示された時刻（クロック）を別の受信機で示された時刻（クロック）に関連付ける式を決定し、長期にわたってその関係の変化を追跡することができる。
【００３８】
場合によって、参照タグ送信機は、複数の受信機に対する伝搬遅延が一定しており、既知である場所にあることが望ましい。一般に、これは、タグ送信機が既知の場所に配置されており、受信機への直線視線伝搬（ｄｉｒｅｃｔ  ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）を有することを意味する。
【００３９】
しかし、タグ送信機の位置がわからない場合でさえ、それらを使用することができる。固定位置タグは、参照タグと呼ばれる。１つの技術は、複数の受信機に対する既知の伝搬遅延差のある１対のタグ送信機を使用することである。これは、依然として受信機への視線伝搬を必要とするが、それらの位置を知っている必要を取り除く。追加の利点は、受信機の処理遅延を知っていることはもはや必要ないことである。代わりに、値は、受信機間で本質的に一定であり得る。
【００４０】
特に有用な実装は、タグ送信機が受信機と同じ場所に配置されているときである。この場合、唯一の要件は、伝搬が相互である、つまり、受信機Ａの送信機から受信機Ｂへの伝搬遅延が受信機Ｂの送信機から受信機Ａへの伝搬遅延と同じであることである。
【００４１】
重複決定を活用することによって、タイムサービスとしてのプロセッサが固定基準信号無しで動作することが可能である。一般の到着時刻差（ＤＴＯＡ）位置検出ソリューションは、Ｋ−１物理次元で解決するのにＫ個の観測値を必要とし得る。Ｋ個を超える受信機が信号を検出するとき、送信機が基準信号であるかのように追加の情報を使用することができる。重複決定された位置検出システムは、特にシステムタイミングのために生成される任意の信号無しにタイムサービス機能を維持することができる。
【００４２】
また、二次計算の複雑さを避けることが可能である。例えば、Ｍ個の受信機を有するシステムは、通常、Ｍ＊（Ｍ−１）／２個のクロック対関係を維持しており、これは、システムのサイズが大きくなるにつれて計算上急激に法外になる。タイムサービスとしてのプロセッサによって維持されている追跡ループの数がシステムにおける受信機の数に伴い二次的に多くなることを避けることが可能である。これは、システム時間を定義することによって達成される。
【００４３】
各クロックは、システム時間に関して追跡され得る。これによって、タイムサービスの複雑さとシステムサイズとの間に直線関係がもたらされる。システム時間は、ＴＯＡ差の測定に関してほとんど意味はないが、タイムサービスの実施を実行可能にする際により大きい意義を有する。
【００４４】
システム時間は架空とすることができる。これは、一般の信号伝搬遅延にわたって差が区別できないほど実際の時刻に近いだけでよい。１つの可能性は、システム時間をすべての受信機のクロックの平均または中心値として定義することである。また、システム時間は、何らかの時間標準に対応させることができるため、重要であり得る。例えば、システム時間を、特定の受信機のクロックが示すものに定義することができる。別の例は、システム時間をおそらくタイムサービスのホストの内部のローカル参照クロックと一致させることである。あるいは、システム時間は、ＧＰＳなどの外部標準に結び付けられてもよい。受信機のクロックを任意のシステム時間に関連付けることによって、タイムサービスの複雑さは、システムのサイズに関して単に直線的に増大する。
【００４５】
タイムサービスとしてのプロセッサは、２つの独立したユニット内のクロックがどのように互いに関連付けられるかを示す機能を作成し、維持する。これは、すべてのクロックを互いに関連付け、クロック対の間の関係を提供するための簡単な拡張である。これは、図３に示されているものなど、クロック追跡ループによって達成され得る。
【００４６】
ループへの入力として提供される情報は時刻（ｔｉ，ｔｊ）の対であり、これは、ｉ番目のクロックが時刻ｔｉを示したとき、ｊ番目のクロックが時刻ｔｊを示したことを意味する。この情報は、センサｉおよびセンサｊでの信号（既知の場所から生成された）の到着時刻（ｔｏａｋ）の測定から来る。この例において、タグ送信機および両方のセンサの場所は知られているため、信号が各センサに伝わるのに必要な時間（ｐｋ）を決定することができる。したがって、信号が生成されたとき、センサｉ内のクロックは時刻ｔｏａｉ−ｐｉを示し、センサｊ内のクロックは時刻ｔｏａｊ−ｐｊを示しており、所望の（ｔｉ，ｔｊ）対を（ｔｏａｉ−ｐｉ，ｔｏａｊ−ｐｊ）として生成する。
【００４７】
基本的な関係がある。例えば、クロック関係の一例として３次関数ｆｉｊ（  ）を仮定することができる。
【００４８】
ｆｉｊ（ｔ）＝ｃ３ｔ３＋ｃ２ｔ２＋ｃ１ｔ＋ｃ０
４つの式係数ｃｋは、４つの時刻の対が受信された後で決定することができる。図３に示された追跡ループは、個々のクロック間の関係が変わるにつれて、これらの係数がどのように改良（更新）され得るかを示している。
【００４９】
（ｔｉ，ｔｊ）対が測定されるたびにループが繰り返される。ループは、関係ｆｉｊ（  ）が定義された場合にロックされると考えられる。ロックされない場合、ループは単に、関係を決定するのに十分な数の測定値を収集するだけである。ロックされた場合、ｔｊ（図１でτｊと示されている）の期待値が算出される。トラッキングエラー（ｔｊ−τｊ）が決定され、閾値と比較される。エラーがあまりにも大きい場合、ループは、ロック解除されるようになると考えられる。そうでない場合、エラーは、ｆｉｊ（  ）の改良のために、すなわち、時間が経つと自然に生じるクロック関係の変化を追跡するために使用される。
【００５０】
図３のフローチャートは、この論理を示している。入力（ｔｉ，ｔｊ）が入力され（ブロック５０）、状態＝ロックされているかどうかの決定が行われる（ブロック５２）。ロックされていない場合、ｆｉｊ（  ）が推定される（ブロック５４）。ｆｉｊ（  ）が決定されたかどうかについての決定が行われる（ブロック５６）。決定されていない場合、ループが戻る。決定された場合、状態はロックに設定され（ブロック５８）、次いでループを後で繰り返すことができる。ブロック５２で、状態が探し出された場合、すなわちτｊ＝ｆｉｊ（ｔｉ）（ブロック６０）の場合、τｊとｔｊが一致するかどうかの決定が行われる（ブロック６２）。一致しない場合、状態はロック解除位置に設定される（ブロック６４）。一致する場合、ｆｉｊ（  ）を改良する（ブロック６６）。
【００５１】
例えば図４に示されているように、時間同期されたネットワーク性能は、一部が疎結合ネットワークを形成するように配置された受信機で達成することも可能である。
【００５２】
本発明のシステムおよび方法は、ネットワークの少なくとも一部がネットワークの別の部分に疎結合されているときに、例えば非同期のクロックを含むなど非同期である受信機や信号リーダなどのノードを使用して時間同期されたシステムの有用な特徴を達成することができる。例えば、複数の受信機が監視環境に配置され、例えば図４および図５に示されている２つのネットワークなど、複数の受信機ネットワークに配列されている。各ネットワーク内の受信機は、互いに密結合され、１つのネットワーク内の受信機によって受信されるタイミング信号が他の疎結合ネットワークで受信されないようにすることができる。
【００５３】
図２に示されている受信機など受信機１６から成る大規模なネットワークは、密結合されたノードの「セット」のように見え得る。例えば、１つのノードまたは受信機によって受信されたタイミング信号が他の受信機のそれぞれによって受信される可能性がある場合、ノードまたは受信機は密結合される。１つの受信機またはノードによって受信されたタイミング信号のほとんどを他の受信機またはノードによって受信できない場合、ノードまたは受信機は疎結合されると考えることができる。
【００５４】
図４は、第１または左側の駐車場７４を島またはネットワーク１とし、また第２または右側の駐車場７６を島またはネットワーク２として分ける２つの金属の建物７０、７２の存在のために互いに疎結合されている密結合ノード１６の２つのグループを示している。任意のソース、例えば、左側の駐車場７４（島１）に配置されているタグ送信機は、その島内にある６つの受信機１６では受信されるが、金属の建物７０、７２からの信号の遮断のために右側の駐車場７６（島２）内の６つの受信機１６のいずれでも受信されない。
【００５５】
上述した処理およびタイムサービス技術には、疎結合ネットワークにおける何らかの操作の難しさがある。システムは、互いに競い合う２つの独立する「島」またはネットワークを形成する傾向にある。これらの島間の疎接続によって、どちらかの島の過度のトラックエラーがもたらされる。
【００５６】
この問題は、ネットワーク・トポグラフィから導出されるやり方でタイミングリンクに重みを付けることによって本発明によって対処することができる。これによって、疎結合ノードの応答は、疎接続を形成するために、より積極的に信号に応答するようになる。
【００５７】
システムがそれ自体を、それぞれ安定している「島」またはネットワークに分けることを認識されたい。タイムサービスとしてのプロセッサは、各島を独立したネットワークとして扱い、島間の明白な競争を回避することができる。プロセッサは、島またはネットワークごとに「島」またはネットワーク時間を定義し、各受信機クロックと対応する島またはネットワーク時間との間の関係を追跡する。これによって、制御されていない島間の時間の不連続性がもたらされ、一部の場合許容できない。
【００５８】
システムは、ネットワークノードを単に個々の受信機ではなく島として含み、これらの時間の不連続性を無くすことができる。システムレベルのタイムサービスは、島をその基本単位として扱い、それぞれの島またはネットワーク時間の間の関係を追跡する。上述したように、システムは独自に「システム時間」を定義し、各島またはネットワーク時間とのその関係を追跡する。これらの関係を決定するために使用されるタイミング信号は、島またはネットワークを互いに接続するネットワークブリッジを形成する。ネットワークブリッジは、図５に示されるように、それが接続している各ネットワークまたは島からの、例えばタグ送信機など少なくとも１つのノード８０を含んでいなければならない。
【００５９】
ネットワークを形成し、例えば別のネットワークなど、他の受信機に疎結合される密結合された受信機のセットは、それぞれそれ自体の時間基準を有する独立した島としてこれらのセットを扱うタイムサービスとしてのプロセッサによって最適に対応される。より高いシステムレベルサービスは、ネットワークブリッジを使用して、各ネットワークまたは島の時間とグローバルなシステム時間との間の関係を追跡する。
【００６０】
本発明のシステムおよび方法は、互いに疎結合された受信機としてのノードのセット間の時間を関連付けるのに有用なシステムおよび方法を提供することが明らかである。層状のタイムサービスを使用することが可能である。低レベルは、密結合されたノードの各セットを、例えばネットワークまたは島と呼ばれる独立したシステムとして扱う。高レベルは、ネットワーク・ブリッジ・リンクに適用される通常のタイミング概念を使用してネットワークまたは島を互いに関連付ける。説明は２レベルのタイムサービスに関係しているが、本発明は任意の数のレベルまたは層に及ぶことは明らかである。
【００６１】
図６および図７は、タグ信号リーダまたは受信機１６の回路およびプロセッサ２０の回路が任意のタイミングメーカーを決定し、任意のタイミングメーカーまたは他のＲＦ信号に対応する相関アルゴリズムを設定し、どのタグ信号が最初に到着する信号かを決定し、最初に到着する信号の区別を行ってタグまたは同等の信号を生成するタグまたは他の送信機の位置を検出するために、当業者によって提案される変更を加えて使用することができる回路のタイプの例を表す。プロセッサは例えば異なる機能に個別の回路として形成されてもよいことを理解されたい。当業者によって提案される様々な変更を加えて使用され得る代表的な回路の他の詳細は、上記で特定され、参照により組み込まれた特許に示されている。プロセッサ回路は、それぞれの受信機のクロックごとにクロックタイミング指示を決定するための他の回路を含む。
【００６２】
次に図６および図７を参照すると、どの信号が最初に到着する信号か、またプロセッサがタグ送信機の位置を検出するために最初に到着する信号の区別をどのように行うかを決定するために使用され得る、タグ信号リーダおよびプロセッサ回路のタイプを理解するのを助けるために、上述され、参照により組み込まれた特許に記載されているような代表的な回路およびアルゴリズムが以下で説明に開示され、記載されている。これらの回路は、上述したように本発明と共に使用するために変更されてもよい。
【００６３】
図６は、タグ送信機から受信機としてのタグ信号リーダに発せられる信号など、位置決定信号に使用される関連の信号またはパルス（「点滅」）を「読み取る」それぞれのアーキテクチャの回路構成の非制限の一例を図示している。回路は、本発明の受信機と共に使用するために関連付けられ、変更されてもよい。アンテナ２１０は、タグ送信機および位置検出すべき関連の物体からの追加の送信バーストまたは他の信号を感知する。本発明のこの態様のアンテナは、上述したように全方向の円偏のものとすることができ、その出力が帯域通過フィルタ２１４によってフィルタリングされる電力増幅器２１２に結合することができる。当然、デュアル・ダイバシティ・アンテナを、参照により組み込まれた特許の一部に示されているように使用したり、同様に特許の一部に示されているように単一のアンテナを使用したりすることができる。帯域通過フィルタリングされた信号のそれぞれのＩチャネルおよびＱチャネルは、フィルタ２１４の下流に結合されるものに対応する関連の回路で処理される。図面を簡単にするために、単一の信号のみが示されている。
【００６４】
それぞれの帯域通過フィルタリングされたＩ／Ｑチャネルは、逓減ミキサー２２３の第１の入力２２１に適用される。ミキサー２２３には、位相が固定されたローカルＩＦ発振器２２７の出力を受信するために、第２の入力２２５が結合されている。ＩＦ発振器２２７は、制御プロセッサからの（７５オームの）通信ケーブル２３１を介して結合される非常に安定した基準周波数信号（１７５ＭＨｚなど）によって駆動される。位相固定発振器２２７に適用される基準周波数は、ＬＣフィルタ２３３を介して結合され、制限器２３５を介して制限される。
【００６５】
ミキサー２２３のＩＦ出力は、約７０ＭＨｚであり、制御されている等化器２３６に結合されており、その出力は、制御されている電流増幅器２３７を介して適用され、好ましくは上述したように関連のプロセッサであり得る通信信号プロセッサを介して通信ケーブル２３１に適用される。また、通信ケーブル２３１は、ＲＦチョーク２４１によってタグ信号リーダの様々な構成要素のＤＣ電力を電圧調整器２４２に供給し、電力調整器は、受信機の発振器、電力増幅器、およびアナログ−デジタル・ユニットに電力を提供するのに必要なＤＣ電圧を供給する。
【００６６】
１７５ＭＨｚの基準周波数は、通信制御プロセッサによって位相が固定されたローカル発振器２２７に供給することができ、その振幅は、任意の通信ケーブル２３１（使用されている場合）の長さを意味し得る。この大きさの情報を等化器２３６および電流振幅器２３７への制御入力として使用して、任意の通信ケーブル（使用されている場合）の任意の長さに対応するために必要とされるゲインおよび／または等化の所望の値を設定することができる。このため、基準周波数の大きさは、簡単なダイオード検波器２４５によって検出され、２４７に示される１組のゲインおよび等化比較器のそれぞれの入力に適用され得る。比較器の出力は、ゲインおよび／または等化パラメータを設定するために量子化される。
【００６７】
時として信号は、グローバル位置検出システム受信機および／または他の無線信号と共に使用されるクロックを介して生成することが可能である。当業者によって提案されるようなタイミング基準信号を使用することができる。
【００６８】
図７は、相関ベースのＲＦ信号プロセッサ回路のアーキテクチャの一例を、出力を処理し、様々なタグ信号リーダからの情報に基づいて位置を決定するために、例えば無線通信（または一部の場合配線）によって図６のそれぞれのＲＦ／ＩＦ変換回路の出力を結合できる位置検出プロセッサの一部として図示している。受信機はＧＰＳ座標を使用して固定された既知の場所に固定されるため、この受信機データは、ＧＰＳベースとすることもできる。相関ベースのＲＦ信号プロセッサは、関連するタグ信号リーダによって検出されるスペクトラム拡散信号を、（チップの一部によって）時間的に連続して遅れるまたはオフセットされるスペクトラム拡散基準信号パターンに相関させ、どのスペクトラム拡散信号が位置検出パルスに対応して最初に到着するものかを決定する。
【００６９】
様々な物体／表面から反射されるタグ送信機によって送信される信号によってもたらされるマルチパス効果のため、各タグ信号リーダは、おそらくタグ送信機から複数の信号を受信することができるため、相関方式は、距離の真の決定を行うことができる有効なタイミング情報を含む唯一の信号である第１の観察可能な送信の識別を確実にする。
【００７０】
このため、図７に示されているように、この非制限の例において、ＲＦプロセッサは、Ｎ個の受信機のそれぞれについて、直交ＩＦベースバンド・ダウンコンバータ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＩＦ−ｂａｓｅｂａｎｄ  ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）など、前端マルチチャネルデジタイザ３００を使用することができる。直交ベースバンド信号は、関連のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２７２Ｉおよび２７２Ｑによってデジタル化される。ベースバンドでの出力のデジタル化（サンプリング）は、個々のチャネルに必要なサンプリングレートを最低限に抑えるよう働くと同時に、デジタイザ３００のそれぞれのチャネル（リーダ出力）が結合される整合フィルタセクション３０５を、他の同一の構成要素と容易にカスケード接続可能な単一の専用機能ＡＳＩＣとして実装して、性能を最大限にし、コストを最低限に抑えることができるようにする。
【００７１】
これは、非常に高いＩＦ周波数および大きい帯域幅を直接サンプリングすることができるより高いサンプリングレートまたはより高価なアナログ−デジタル変換器を必要とする帯域通過フィルタリング方式より利点を提供する。帯域通過フィルタリング手法の実施は一般に、アナログ−デジタル変換器と相関器との間のインターフェイスを提供するために第２のＡＳＩＣが必要である。さらに、ベースバンドサンプリングは、帯域通過フィルタリング方式のチャネル当たり半分のサンプリングレートしか必要としない。
【００７２】
整合フィルタセクション３０５は、上記で特定し、参照により組み込まれた第６，１２１，９２６号特許に記載されているものなど、１組の並列相関器からそれぞれ成る複数の整合フィルタバンク３０７を含む。ＰＮ拡散符号生成器は、（タグ送信機のＰＮ拡散系列生成器によって生成されるものと同じ）ＰＮ拡散符号を生成することができる。ＰＮ符号生成器によって生成されたＰＮ拡散符号は、第１の相関器ユニットおよび一連の遅延ユニットに提供され、その出力は、残りの相関器のそれぞれに結合される。各遅延ユニットは、１／２のチップに等しい遅延を提供する。並列相関のこれ以上の詳細は、参照により組み込まれる第６，１２１，９２６号特許に記載されている。
【００７３】
非制限の一例として、整合フィルタ相関器は、エポック当たり約４×１０６の相関を提供するようにサイズ設定され、クロック設定され得る。ＰＮ拡散符号の考え得るすべての位相を入力信号に連続的に相関させることによって、相関処理アーキテクチャは、整合フィルタとして有効に機能し、参照拡散符号系列（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｃｏｄｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と入力信号の内容との間の一致を連続的に探す。各相関出力ポート３２８は、１組の「オンデマンドの」または「必要に応じた」デジタル処理ユニット３４０−１、３４０−２、・・・３４０−Ｋによって適応可能に設定される所定の閾値と比較される。相関器の出力３２８のうちの１つは、ＰＮ拡散系列の遅延バージョンが有効に入力信号に合わせて（チップ時間の半分内に）配列される閾値を超える合計値を有する。
【００７４】
この信号は、選択されたチャネル上でのデータの「スナップショット」をデジタル信号処理ユニット３４０の組のうちの選択されたデジタル信号処理ユニット３４０−１に結合するように動作するスイッチングマトリックス３３０に付加される。ユニットは、位置検出パルスをランダムに「点滅」または送信し、統計的に定量化することができ、したがって、プロセッサ再訪時に対する潜在的な同時信号の数は、必要なこうした「オンデマンドの」デジタル信号処理の数を決定することができる。
【００７５】
プロセッサは、整合フィルタおよび初期時刻タグに供給される生データをスキャンする。個別の整合フィルタをコプロセッサとして使用して、生データをチップレートの僅かでスキャンすることで、最も早い（第１の観察可能なパス）検出および他の埋め込み信号の初期検出出力周辺の前方向（時刻）および後方向（時刻）に自動相関を生成する。デジタルプロセッサの出力は、最初のパス検出時、閾値情報、および到着時刻ベースのマルチラテレーション・プロセッサ・セクション（ｍｕｌｔｉ−ｌａｔｅｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  ｓｅｃｔｉｏｎ）４００に供給され、それによって処理される、各受信機の入力で生成される信号内のエネルギー量である。
【００７６】
この非制限の例において、プロセッサセクション４００は、少なくとも３つのリーダからの到着時刻の入力に依存する標準のマルチラテレーションアルゴリズムを使用して、タグ送信機の場所を算出することができる。アルゴリズムは、受信された信号の加重平均を使用するものとすることができる。第１の観察可能な信号を使用して物体の場所を決定することに加えて、プロセッサは、タグ送信機のメモリから読み出され、送信に重畳される任意のデータを読み取ることができる。物体の場所およびパラメータデータは、物体の情報が維持されるデータベースにダウンロードすることができる。タグメモリに格納されている任意のデータは、比較的高価ではない市販の高度測量器回路から供給される高度測量データによって増大され得る。こうした回路のこれ以上の詳細は、参照により組み込まれる第６，１２１，９２６号特許に記載されている。
【００７７】
デュアルアンテナを使用し、マルチパス信号の空間的ダイバシティベースの緩和を提供することによって、参照により組み込まれた第６，１２１，９２６号特許に示されているような高度な回路を使用してマルチパスの影響を低減することも可能である。こうしたシステムでは、アンテナは、両方のアンテナで同時に破壊的なマルチパス干渉を最低限に抑えるのに十分な距離だけ互いに離れて配置されるとともに、下流マルチラテレーションプロセッサによる物体の場所の計算に大きい影響を与えないように、アンテナが互いに十分近いことを確実にする。
【００７８】
位置検出プロセッサ２０によって実行されるマルチラテレーションアルゴリズムは、マルチラテレーションアルゴリズムで使用されるべき値として検出器のそれぞれのより早期に到着する出力を選択する前端サブルーチンを含むように変更されてもよい。複数の補助の「フェーズドアレイ」信号処理パスは、直接接続されている受信機およびロケータプロセッサを供給するその関連の初期到着検出器を含む任意のパスに加えて、アンテナセット（例えば対）に結合されていてもよい。各補助フェーズドアレイパスは、所定の位相関係で２つのアンテナから受信されたエネルギーを合計するように構成されており、エネルギーの合計は、プロセッサを三角測量プロセッサとして供給する関連のユニットに結合される。
【００７９】
フェーズドアレイの変更の目的は、相対的に「早期の」信号が異なる方向から到着した等しい反対の信号によって相殺され得るマルチパス環境の状況に対応することである。また、複数のアンテナのアレイファクタを使用して、破壊的に干渉するエネルギーを効果的に無視する妥当な可能性を提供することも可能である。フェーズドアレイは、ゲインの「パターン」または空間分布を使用して１つの入力信号を受信し、他の信号を無視することによって、各サイトに受信信号間を区別する機能を提供する。
【００８０】
位置検出プロセッサ２０によって実行されるマルチラテレーションアルゴリズムは、（その受信機の部位の）マルチラテレーションアルゴリズムで使用される値として、その入力信号処理パスおよび信号処理パスのそれぞれからの最も早く到着する出力を選択する前端サブルーチンを含むことができる。要素およびパスの数、およびゲインおよび位相シフト値（重み係数）は、用途に応じて変わり得る。
【００８１】
参照により組み込まれた第６，１２７，９７６号特許に記載されているような分散されたデータ処理アーキテクチャを使用することによって、処理負荷を分け、分散させることも可能である。このアーキテクチャは、複数の相互接続された情報処理サブシステム（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）にわたって作業負荷を分散するように構成されてもよい。処理負荷の分散によって、動的再割り振りを介したフォールトトレランスが可能になる。
【００８２】
前端処理サブシステムは、複数の検出プロセッサに分けることができ、したがってデータ処理操作は、プロセッサの組の間で分散される。分けられたプロセッサは、次に、分散された関連プロセッサを介して複数の位置検出プロセッサに結合される。タグ検出機能では、各リーダは、監視環境内における半球形のカバレージを提供する低コストの全方向アンテナを備えることができる。
【００８３】
検出プロセッサは、受信されたエネルギーをフィルタにかけて、送信のために受信された最も早く到着したエネルギーを決定し、それによって、タグ送信機の最終的に決定された場所に対するマルチパスの影響を最低限に抑える。検出プロセッサは、送信の既知の拡散符号に相関されている受信されたすべてのエネルギーを復調し、タイムスタンプを添付して、受信された位置検出パルスを唯一のタグ送信機に関連付ける。次いで、この情報をメッセージパケットに集め、パケットを検出レポートとして通信フレームワークを介して関連プロセッサの区切られた組の１つに送信し、次いで検出レポートの割り振りを解除する。
【００８４】
検出プロセッサから関連制御プロセッサへのフロー制御機構は、使用可能な関連プロセッサの間で計算負荷を公平に分散するとともに、１つの検出プロセッサから来ようと、複数の検出プロセッサから来ようと、単一の位置検出パルス送信のすべての受信が同じ関連プロセッサに向けられることを確実にする。上記で特定され、参照により組み込まれた特許および公開特許公報に含まれ、説明されている他の回路は、本発明に従って変更され、使用されてもよい。
【００８５】
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、同日に同一の譲受人および発明者によって提出された「ＬＯＣＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＴＨＡＴ  ＡＣＨＩＥＶＥＳ  ＴＩＭＥ  ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ  ＮＥＴＷＯＲＫ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＵＳＩＮＧ  ＵＮＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＣＬＯＣＫＳ」という名称の同時係属の特許出願に関連する。
【００８６】
上記の説明および関連の図面で提示された教示の利益を有する当業者であれば本発明の多くの変更および他の実施形態を思い付くであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変更および実施形態は添付の特許請求の範囲内に含まれるものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に従って、タグ受信機からＲＦ信号を受信し、タイムサービスとして動作するプロセッサに情報を転送する非同期受信機を示すブロック図である。
【図１Ａ】タグ付き物体追跡／位置検出システムの全体的なアーキテクチャを示すブロック図である。
【図２】図１に似ているが、既知の伝搬遅延および処理遅延の処理を含めて、タイムサービスとしてのプロセッサに転送される到着時刻情報を示すブロック図である。
【図３】本発明に使用され得るクロック追跡ループを示す高レベルのフローチャートである。
【図４】２つの建物によって２つのネットワークまたは島に区切られるネットワークを有する位置検出システムの一例を示す図である。
【図５】図３に似ているが、タイムブリッジ（ｔｉｍｅ  ｂｒｉｄｇｅ）によって接続された２つの独立した時間のネットワークまたは島を示すブロック図である。
【図６】本発明の受信機として使用するように変更され得る回路構造の一例を示すブロック図である。
【図７】相関ベースのＲＦ信号処理のためにプロセッサ内で使用可能な回路構成の一例を示す高レベルのブロック図である。
【図１】
2007510908.tif 000003
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2007510908.tif 000011
2007510908.tif 000012