(57)【要約】  本発明は、測位システムをインストールする方法であって、前記測位システムは２以上の基地局（ＢＳ１乃至ＢＳ４）を有し、前記方法は、前記基地局（ＢＳ１乃至ＢＳ４）を並置するステップと、前記基地局のクロック間のいずれかの同期の欠如を定量化するステップと、１以上の前記基地局（ＢＳ２’乃至ＢＳ４’）をそれぞれの固定された動作位置へと再配置し、該再配置された基地局のそれぞれからの信号の飛行時間を測定するステップと、前記飛行時間及び前記定量化された同期の欠如のデータから、前記基地局（ＢＳ１、ＢＳ２’乃至ＢＳ４’）の相対的な間隔、及びそれ故前記インストールされる測位システムの構成を決定するステップと、前記インストールされる測位システムの構成を記録するステップと、を有する方法。を提供する。システムの構成を定義するデータが、個々の基地局によって発信される信号の飛行時間と共に、インストールされた測位システムの近隣におけるモバイル送受信器に中継されることができる。基地局のクロックの同期のいずれかの実時間の欠如を定量化するデータが、該測位システムによって定義される地理的エリア内における送受信器の位置を決定するために該送受信器によって利用される。
2007519920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位システムをインストールする方法であって、前記測位システムは２以上の基地局を有し、前記方法は、
前記基地局を並置するステップと、
前記基地局のクロック間のいずれかの同期の欠如を定量化するステップと、
１以上の前記基地局をそれぞれの固定された動作位置へと再配置し、該再配置された基地局のそれぞれから少なくとも１つの他の基地局への信号の飛行時間を測定するステップと、
前記飛行時間及び前記定量化された同期の欠如のデータから、前記基地局の相対的な間隔、及びそれ故前記インストールされる測位システムの構成を決定するステップと、
前記インストールされる測位システムの構成を記録するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記定量化するステップの後、且つ前記再配置するステップの前に、前記基地局のクロックが同期される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測位システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局が並置されたときに、前記基地局のクロック間のいずれかの同期の欠如を定量化する手段と、
前記基地局がそれぞれの固定された動作位置に再配置されたときに、前記基地局の相対的な間隔を決定する手段と、
前記基地局の相対的な間隔によって定義される前記システムの構成を記録する手段と、
を有する測位システム。
【請求項４】
Ｅ−ＯＴＤ型測位のための位置測定ユニットとして動作可能な基地局を含む、請求項３に記載の測位システム。
【請求項５】
３以上の基地局を有する、請求項３又は４に記載の測位システム。
【請求項６】
５以上の基地局を有する、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項７】
７以上の基地局を有する、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項８】
前記基地局は互いに着脱可能にドッキング可能である、請求項３乃至７のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項９】
基準基地局の周りに、残りの前記基地局が、対称的に着脱可能にドッキング可能である、請求項８に記載の測位システム。
【請求項１０】
前記定量化する手段及び前記記録する手段は、基準基地局において実施化される、請求項３乃至９のいずれか一項に記載の測位システム。
【請求項１１】
基地局であって、
（ｉ）前記基地局が第１の位置において複数の基地局と並置されたときに、前記複数の基地局のクロックにおけるいずれかの同期の欠如を決定する方法と、
（ii）前記複数の基地局のうち１以上を再配置した後、前記再配置の後の前記複数の基地局間で為された距離測定と、前記方法（ｉ）において決定されたいずれかの同期の欠如とから、前記複数の基地局の相対位置を決定する方法か、又は
（iii）前記複数の基地局を同期した後、前記複数の基地局のうち１以上を再配置し、前記再配置の後の前記複数の基地局の間で為された距離測定から、前記複数の基地局の相対位置を決定する方法のいずれかと、
を実行するように構成された基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位システムに関し、更に詳細には、測位システムをインストールする方法に関する。本方法はとりわけ、例えば家庭内、オフィス内、ビルディング内又は工場敷地内の小型の測位システムであって、クロックが同期されていない２以上の基地局を含むシステムのための用途を持つ。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願公開ＷＯ９７／２３７８５は、周囲に幾つかの基地局が配置された広範囲の地理的エリアにおける、モバイル無線周波送受信器（モバイル電話のような）の位置を決定するための位置検知及び追跡システムを開示している。しばしばＥＯＴＤ（Enhanced-Observed Time Difference）システムと呼ばれる本システムは、全て既知の位置に配置された幾つかの基地局及び基準受信器（しばしばＥＯＴＤ用語で位置測定ユニット（ＬＭＵ、location measurement unit）と呼ばれる）を含む。基準受信器は、基地局によって送信された信号の到着時間を比較し、これらの位置を元に、基地局間の同期の欠如（lack）／クロックのオフセットを決定するように構成される。オフセットデータ及び基地局の位置は次いでモバイル送受信器に送信され、該モバイル送受信器が、後続する同期されていない基地局の送信から自身の位置を決定することを可能とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
斯かるシステムのインストールは本質的に、最初に基準受信器及び基地局の位置を決定することを含む。例えば、基地局と基準受信器のそれぞれが、自身の位置を決定することを可能とするＧＰＳ受信器を有するか、又はＧＰＳ受信器が基地局及び基準受信器の位置を決定するためにインストールの間基地局及び基準受信器と共に並置される。広範囲な地理的エリアの測位システムの大規模なインストールには許容可能であるが、オフィス、工場敷地、家庭のような（これらに厳密に限定されるものではないが）より局所的な地理的エリアにおける小型の測位システムのインストールに適用される場合には、魅力のないことに、付加的なＧＰＳ受信器及び／又はインストール方法が複雑になる。
【０００４】
本発明の目的は、測位システムであって、局所的な地理的エリアにおいて該測位システムをインストールするために個人によって容易に利用されることができる測位システム及び関連する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、本発明は、測位システムをインストールする方法であって、前記測位システムは２以上の基地局を有し、前記方法は、
前記基地局を並置するステップと、
前記基地局のクロック間のいずれかの同期の欠如を定量化するステップと、
１以上の前記基地局をそれぞれの固定された動作位置へと再配置し、該再配置された基地局のそれぞれから少なくとも１つの他の基地局への信号の飛行時間（time-of-flight）を測定するステップと、
前記飛行時間及び前記定量化された同期の欠如のデータから、前記基地局の相対的な間隔、及びそれ故前記インストールされる測位システムの構成を決定するステップと、
前記インストールされる測位システムの構成を記録するステップと、
を有する方法を提供する。
【０００６】
理想的には、前記並置は十分に短い時間の間に為されるため、それにより当該時間の間発生する前記又はいずれかの個々のクロックにおける小さないずれかのずれ（drift）が再現される。しかしながら、斯かるクロックのずれがある場合には、基地局クロック間のずれの割合を決定し、それに従って測定された飛行時間を調節しても良い。
【０００７】
前記測位システムの構成が既知となり、１以上の基地局に保存されると、前記測位システムの近隣にあるいずれのモバイル送受信器もが、前記測位システムによりサービスされる局所的な地理的エリア内で自身の位置を決定することができる。
【０００８】
任意に、前記定量化するステップの後、且つ前記再配置するステップの前に、前記基地局のクロックが同期されても良い。斯かる場合においては、再配置された基地局の相対的な間隔を決定するために後続して為される飛行時間の測定は、これらの基地局間の距離を表し、基地局同期の欠如には起因しない。
【０００９】
他の態様においては、本発明は、測位システムであって、複数の基地局と、前記基地局が並置されたときに、前記基地局のクロック間のいずれかの同期の欠如を定量化する手段と、前記基地局がそれぞれの固定された動作位置に再配置されたときに、前記基地局の相対的な間隔を決定する手段と、前記基地局の相対的な間隔によって定義される前記システムの構成を記録する手段と、を有する測位システムを提供する。
【００１０】
ＥＯＴＤ型の測位システムに関しては、前記複数の基地局は、ＬＭＵとして動作可能な基地局を含んでも良い。このようにして、固定された動作位置において前記基地局を位置決定した後、及び前記基地局の内部クロックがずれた後に、前記ＬＭＵは連続的に、前記基地局のそれぞれのクロックの同期の相対的な欠如を監視しても良い。前記ＬＭＵは次いで、それぞれのクロックのオフセット及び前記基地局の位置を放送し、それにより、モバイル送受信器が前記測位システムによってサービスされる局所的な地理的エリアに入ってきたときに、該送受信器の位置を決定することが可能となる。
【００１１】
望ましくは、３以上の基地局がある。このことは、モバイル送受信器の単一の位置が、２次元の平面において算出されることを可能とする。より望ましくは、５以上の基地局があり、好ましくは７以上の基地局がある。
【００１２】
携帯性のため理想的には、前記基地局は、キャリアを介して間接的にでも良いが、互いに着脱可能にドッキングされても良い。また、ドッキングされたときに、基地局が並置されていると考慮されても良い。この構成においては、基準基地局と残りのドッキングされた基地局との間の一定の距離は既知であり、いずれのドッキングされた基地局からの信号の前記基準基地局による受信の予想される時間もまた既知である。前記基準基地局に関して、各ドッキングされた基地局からの信号の受信の実際の時間と予想される時間との間の差を測定することにより、各ドッキングされた基地局と前記基準基地局との間のオフセットが定量化され得る。これにより、基地局のいずれの対の間の相対的なオフセットもが決定されることができる。いずれの基地局からの信号の飛行時間も、電子回路における前記信号の一定の遅延によって影響を受け得ることは理解されるであろう。斯かる遅延は一定であるため、これら遅延は予め決定され、いずれの飛行時間又はクロックオフセット測定にも考慮に入れられ得る。
【００１３】
基地局の１つがＬＭＵとして動作可能なＥＯＴＤ型の測位システムに関しては、好ましくは残りの基地局が、ＬＭＵとして動作可能な基地局に直接に着脱可能にドッキングされる。
【００１４】
他の態様においては、本発明は、基地局であって、（ｉ）前記基地局が第１の位置において複数の基地局と並置されたときに、前記複数の基地局のクロックにおけるいずれかの同期の欠如を決定する方法と、（ii）前記複数の基地局のうち１以上を再配置した後、前記再配置の後の前記複数の基地局間で為された距離測定と、前記方法（ｉ）において決定されたいずれかの同期の欠如とから、前記複数の基地局の相対位置を決定する方法か、又は（iii）前記複数の基地局を同期した後、前記複数の基地局のうち１以上を再配置し、前記再配置の後の前記複数の基地局の間で為された距離測定から、前記複数の基地局の相対位置を決定する方法のいずれかと、を実行するように構成された基地局を提供する。
【００１５】
例示の目的のため、本発明の幾つかの実施例が、図を参照しながら更に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、測位システムの４つの基地局ＢＳ１／ＢＳ１’、ＢＳ２／ＢＳ２’、ＢＳ３／ＢＳ３’及びＢＳ４／ＢＳ４’を示す。各基地局は内部クロックを持ち、一定周期で繰り返し信号を発するように構成されている。選択された環境内での測位に先立ち、前記基地局は、ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３及びＢＳ４によって示されるように、１箇所に並置される。並置されている間、前記基地局はそれぞれのクロックの間のいずれかの同期の欠如を定量化する。この時点において任意に、全ての前記基地局のクロックが同期されても良い。いずれかの同期の欠如が定量化されると、前記基地局は、ＢＳ１’、ＢＳ２’、ＢＳ３’及びＢＳ４’並びに一方向の矢印によって示されるように、選択された環境内の適切な位置へと再配置される。
【００１７】
展開に際して即時に、該展開の間の基地局のクロックのずれが最小であるならば、前記基地局は、それぞれの基地局間（両方向の矢印によって示される）で測定された飛行時間、及び同期の欠如についてのデータを解くことにより、２次元の平面における互いに対する相対的な位置を算出することが可能である。しかしながら、上述したように、斯かるクロックのずれがある場合には、基地局間のずれの割合（及びことによると高次の導関数）が決定され、それに従って前記測定された飛行時間が調節されても良い。
【００１８】
このとき、この局所的な地理的エリアに入ってくるモバイル送受信器（図示されていない）は、同期されていない基地局から信号を受信する。基地局の同期の欠如は、基準基地局（即ちＥ−ＯＴＤ用語ではＬＭＵ）として動作する１つの基地局によって算出される。該基準局は次いで、前記モバイル送受信器に、各基地局の相対位置と同期の欠如とを供給し、これにより、既知のＥ−ＯＴＤ手法を利用して基地局のネットワークにおける該モバイル送受信器の位置を決定することが可能となる。
【００１９】
図２は、本発明による測位システムの実施例を示す。図から分かるように、本測位システムは、中央基準基地局ＢＳ０及び６つの残りの基地局を含む、７つの基地局ＢＳ０乃至ＢＳ６を有する。図において、前記残りの基地局のうちの５つＢＳ１乃至ＢＳ４及びＢＳ６が、基準基地局ＢＳ０の周りに放射状に対称的にドッキングされ、第６の基地局ＢＳ５が基準基地局ＢＳ０から切り離されて示されている。
【００２０】
図示されたシステムは４つの異なるモードで動作し、これらモードは順に起動される。第１のモードはスタンバイモードである。該モードは、基地局がドッキングされている場合のデフォルトのモードである。このことは、本発明の方法の並置ステップに対応する。ＢＳ０は、本システムの電子回路において生じ得るいずれかの一定の遅延を含む、ドッキングされたＢＳ１乃至ＢＳ６の予想される飛行時間に関するデータを用いて、予めプログラムされる。スタンバイモードの間、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４及びＢＳ５のＢＳ０への飛行時間が監視される。ＢＳ０は、測定された飛行時間を、前記予想される飛行時間と比較し、差を算出する。該差が、ＢＳ０のクロックと比較した、基地局ＢＳ１乃至ＢＳ６のいずれかのクロックの同期の欠如の度合いを提供する。
【００２１】
ユーザが本システムをインストールしたいときには、個々の基地局が切り離され、選択された環境内の適切な位置に配置される。個々の基地局はドック局から切り離されているため、取り外された基地局のクロックと基地局ＢＳ０のクロックとの間の最新の差の記録が作成される。該取り外された基地局が前記環境内で配置されると、第２のモード、即ちインストールモードが起動される。インストールモードへの切り換えは、前記配置された基地局におけるスイッチを起動するインストーラによって実行されても良い。
【００２２】
インストールモードにおいては、基地局（ＢＳ１乃至ＢＳ６）は、基地局ＢＳ０に信号を送信する。該信号の測定された飛行時間が、クロックの同期のいずれかの記録された欠如を考慮に入れるように調節され、このデータから基地局ＢＳ０から前記配置された基地局（ＢＳ１乃至ＢＳ６）までの距離が算出され、ＢＳ０によって保存される。全ての基地局ＢＳ０乃至ＢＳ６が分離され、前記環境において配置されると、更なるモード、即ち配向モードへの変更が為される。ここでもまた、該モードは、基地局のいずれか１つ（便利にはＢＳ０）にあっても良いスイッチをインストーラが起動することにより起動されても良い。ＢＳ０が残り全ての配置された基地局ＢＳ１乃至ＢＳ６への距離を記録すると、基地局ＢＳ１乃至ＢＳ６は他の基地局に対するこれら基地局の位置の決定を開始する。該決定は、以下更に詳細に説明される。
【００２３】
一般的なケースとして、測位システムにおいてＮ−１個の移動可能な基地局（例えばＢＳ１乃至ＢＳ６）と、位置測定ユニット（ＬＭＵ）として動作する基準基地局（例えばＢＳ０）とがあることを仮定する。
【００２４】
基地局が単一の面にインストールされる場合（例えばビルディングの単一の床又は天井のエリア）、Ｎ個の基地局間で
【数１】
2007519920.tif 000003
個の独立した測定を行うことができる。基地局の１つ（例えば前記基準基地局）の位置を起点として利用すると、２次元の平面において全ての基地局の相対位置を記述するためには、２（Ｎ−１）個のパラメータが必要となる。該相対位置、それ故２次元におけるインストールされた測位システムの構成を解くことを可能とするためには、
Ｎ（Ｎ−１）／２≧２（Ｎ−１）
であることが必要であり、従ってＮは４より大きい必要がある。
【００２５】
かくして、５以上の基地局がある場合、前記測位システムによってサービスされる地理的エリアに入ってくるモバイル送受信器は、少なくとも４つの基地局に対する少なくとも４回の飛行測定を実行し、それにより３次元空間における３つの未知の位置座標、及び自身と前記基準基地局のクロック（又は任意に該システムにおける全ての基地局のクロック時間の平均）との間のいずれかの同期の欠如を解決することを可能とする。それ故、本発明の測位システムが５以上の基地局を含む場合には、配置された基地局の位置を測定し記録する手動のステップをインストーラに実行させる必要なく、２次元の平面において該システムをインストールすることが可能である。インストールされた測位システムの近隣に入ってくるモバイル送受信器も、３次元空間における自身の位置を決定することが可能である。
【００２６】
同様の原理を利用して、１つよりも多い平面に亘ってビーコンが配置された場合、３次元空間における基地局の相対位置を記述するためには、３（Ｎ−１）個のパラメータが必要となり、該空間におけるこれら基地局の相対位置を決定するためには少なくとも７つの基地局を必要とする。
【００２７】
上述の説明は単に本発明の幾つかの実施例に関するものであり、添付される請求項によって定義される本発明の真の範囲に対する制限を意図したものではないことは、理解されるであろう。とりわけ、前記測位システムが展開されると、該システムに入ってくるモバイル局の位置を決定するためにＥ−ＯＴＤ以外の方法が利用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による測位システムをインストールする方法を示す。
【図２】本発明による測位システムの実施例を示す。
【図１】
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【図２】
2007519920.tif 000005
【国際調査報告】
2007519920.tif 000006
2007519920.tif 000007
2007519920.tif 000008