(57)【要約】複数のコントローラを具備する測位システムであって、その各コントローラは、広帯域受信器および狭帯域送信器を備え、広帯域受信器を使用して１つ以上の装置から広帯域測位フレームを受信し、狭帯域送信器を使用して確認応答フレームを送信するように構成されており、この確認応答フレームには、測位フレームの送信タイミングを確立するために当該装置が使用するタイミングおよび制御データが含まれる。上記測位システムはまた、広帯域送信器および狭帯域受信器を備える少なくとも１つの装置を具備しており、その装置は、広帯域送信器を使用して複数のコントローラに測位フレームを送信するとともに、狭帯域受信器を使用して１つ以上のコントローラから確認応答フレームを受信して、そのフレームからタイミングおよび制御情報を抽出し、そのタイミングおよび制御情報を使用して広帯域送信器のタイミングおよび同期を調整するように構成されている。【選択図】図２
2013540982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位システムにおいて、
複数のコントローラであって、各コントローラは広帯域受信器および狭帯域送信器を備え、該各コントローラは、前記広帯域受信器を使用して１つ以上の装置から広帯域測位フレームを受信し、前記狭帯域送信器を使用して確認応答フレームを送信するように構成され、該確認応答フレームには、前記測位フレームの送信タイミングを確立するために前記装置が使用するタイミングおよび制御データが含まれる、複数のコントローラと、
広帯域送信器および狭帯域受信器を備える少なくとも１つの装置であって、前記広帯域送信器を使用して前記複数のコントローラに測位フレームを送信し、前記狭帯域受信器を使用して１つ以上のコントローラから確認応答フレームを受信して、該フレームからタイミングおよび制御情報を抽出し、該タイミングおよび制御情報を使用して前記広帯域送信器のタイミングおよび同期を調整するように構成される、少なくとも１つの装置とを具備する、測位システム。
【請求項２】
前記狭帯域送信器および前記狭帯域受信器は、産業・科学・医学用（ＩＳＭ）帯域で動作するように構成される、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記狭帯域送信器および前記狭帯域受信器は、約２．４５ＧＨｚで動作するように構成される、請求項２のシステム。
【請求項４】
前記広帯域受信器および前記広帯域送信器は、超広帯域（ＵＷＢ）スペクトル内で動作するように構成される、請求項１のシステム。
【請求項５】
前記複数のコントローラの各々は、前記狭帯域送信器を使用して、前記広帯域送信器の動作のためのタイミングおよび制御情報を送信するように構成される、請求項１のシステム。
【請求項６】
前記装置は、前記タイミングおよび制御情報を受信し、前記広帯域送信器を同期させ、位置フレームを送信するように構成される、請求項５のシステム。
【請求項７】
前記複数のコントローラは、前記位置フレームを受信し、前記位置フレームに含まれる情報をサーバーに送信するように構成される、請求項６のシステム。
【請求項８】
前記位置フレームはタイムスタンプを含み、前記位置フレームを受信する前記複数のコントローラは、前記位置フレームが受信された時間を判定するように構成される、請求項７のシステム。
【請求項９】
前記サーバーは、三角測量を用いて前記装置の位置を判定するように構成される、請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記装置は、前記広帯域送信器を介し、スーパーフレームを使用して前記コントローラと通信し、前記タイミングおよび制御情報は、前記スーパーフレームの開始時間が含まれるスーパーフレーム情報を含む、請求項６のシステム。
【請求項１１】
前記装置は、位置フレームを送信するために前記広帯域送信器を短い時間オンにし、その後、前記送信器をオフにするように構成される、請求項１のシステム。
【請求項１２】
前記装置は、前記コントローラの１つまたは複数から確認応答フレームを受信するために前記狭帯域受信器を短い時間オンにし、その後、前記受信器をオフにするようにさらに構成される、請求項１１のシステム。
【請求項１３】
前記装置は、特定の期間内に確認応答を受信しなかった場合に前記位置フレームの再送信を試みるように構成される、請求項１２のシステム。
【請求項１４】
前記複数のコントローラとインタフェース接続されたサーバーをさらに具備し、該サーバーは前記複数のサーバー間の同期を維持するように構成される、請求項１のシステム。
【請求項１５】
測位システムにおいて、
複数のコントローラであって、各コントローラは広帯域受信器および狭帯域送信器を備え、該各コントローラは、前記広帯域受信器を使用して１つ以上の装置から広帯域測位フレームを受信し、前記狭帯域送信器を使用して確認応答フレームを送信するように構成され、該確認応答フレームには、前記測位フレームの送信タイミングを確立するために前記装置が使用するタイミングおよび制御データが含まれる、複数のコントローラと、
広帯域送信器および狭帯域受信器を備える少なくとも１つの装置であって、前記広帯域送信器を使用して前記複数のコントローラに測位フレームを送信し、前記狭帯域受信器を使用して１つ以上のコントローラから確認応答フレームを受信して、該フレームからタイミングおよび制御情報を抽出し、該タイミングおよび制御情報を使用して前記広帯域送信器のタイミングおよび同期を調整するように構成される、少なくとも１つの装置と、
前記複数のコントローラとインタフェース接続されたサーバーであって、前記複数のサーバー間の同期を維持するように構成されたサーバーとを具備する、測位システム。
【請求項１６】
前記狭帯域送信器および前記狭帯域受信器は、産業・科学・医学用（ＩＳＭ）帯域で動作するように構成される、請求項１５のシステム。
【請求項１７】
前記狭帯域送信器および前記狭帯域受信器は、約２．４５ＧＨｚで動作するように構成される、請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記広帯域受信器および前記広帯域送信器は、超広帯域（ＵＷＢ）スペクトル内で動作するように構成される、請求項１５のシステム。
【請求項１９】
前記複数のコントローラの各々は、前記狭帯域送信器を使用して、前記広帯域送信器の動作のためのタイミングおよび制御情報を送信するように構成される、請求項１５のシステム。
【請求項２０】
前記装置は、前記タイミングおよび制御情報を受信し、前記広帯域送信器を同期させ、位置フレームを送信するように構成される、請求項１９のシステム。
【請求項２１】
前記複数のコントローラは、前記位置フレームを受信し、前記位置フレームに含まれる情報をサーバーに送信するように構成される、請求項２０のシステム。
【請求項２２】
前記位置フレームはタイムスタンプを含み、前記位置フレームを受信する前記複数のコントローラは、前記位置フレームが受信された時間を判定するように構成される、請求項２１のシステム。
【請求項２３】
前記サーバーは、三角測量を用いて前記装置の位置を判定するように構成される、請求項２２のシステム。
【請求項２４】
前記装置は、前記広帯域送信器を介し、スーパーフレームを使用して前記コントローラと通信し、前記タイミングおよび制御情報は、前記スーパーフレームの開始時間が含まれるスーパーフレーム情報を含む、請求項２０のシステム。
【請求項２５】
前記装置は、位置フレームを送信するために前記広帯域送信器を短い時間オンにし、その後、前記送信器をオフにするように構成される、請求項１５のシステム。
【請求項２６】
前記装置は、前記コントローラの１つまたは複数から確認応答フレームを受信するために前記狭帯域受信器を短い時間オンにし、その後、前記受信器をオフにするようにさらに構成される、請求項２５のシステム。
【請求項２７】
前記装置は、特定の期間内に確認応答を受信しなかった場合に前記位置フレームの再送信を試みるように構成される、請求項２６のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に説明する実施形態は、無線通信に関し、具体的には無線屋内測位のシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線屋内測位システムがより一般的なものとなっている。通常、これらのシステムは資産追跡および在庫管理に使用される。たとえば、倉庫内の製品の位置検出、病院内の医療スタッフまたは機器の位置検出、火災現場での消防士の位置検出、および施設内または構内に散在する保守整備機器の追跡にこれらのシステムが利用されている。
【０００３】
屋内測位を用途とする多数の無線技術が開発または適合化されている。これらの技術には、ＷＬＡＮ、ＲＦＩＤ、ＵＷＢ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)、ＨｏｍｅＲＦ、ＧＰＳ、無線支援型ＧＰＳなどが含まれる。一般に、これらの技術およびそれを利用したシステムの複雑さおよび電力要件は、距離範囲とトレードオフの関係にある。言い換えれば、電力が低下するほど、システムが効果的に機能する距離は短くなる。図１は、Ｈ．Ｌｕｉ等著「無線屋内測位の手法およびシステムに関する調査」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍａｎ，ａｎｄ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ−パートＣ：用途および審査，２００７年１１月Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．６）から転載した図であり、この文献を本明細書の一部を構成するものとして援用する。図の傾向として、左方のシステムが低電力システムになるのに対し、右方のシステムは高電力システムである。この図から分かるように、低電力システムは比較的短い距離範囲で機能する。
【０００４】
無線屋内測位のための多数のシステムおよび手法が開発されているが、導入および配備を制限するいくつかの欠陥が存在する。屋内測位システムが備える追跡装置は、理想的には、ごくわずかな電力で動作する装置である。その特徴により、非常に小型の装置を非常に低コストで製造でき、また、１個の電池でより長い時間動作できることになる。追跡装置内で電力を消費するのは送受信器である。装置が送信しなければならない距離が長くなるほど、必要とされる送信電力が大きくなり、そのことが装置内の電力消費を直接的に増大させる。ＵＷＢシステムなどの非常に低電力のシステムが配備されているのはそのためである。ＵＷＢシステムは、たとえば、−１０ｄｂという低い送信電力で効果的に送信することができる。
【０００５】
しかし、そのような低電力システムが効果的であるためには、典型的には非常に高精度のタイミングを必要とする。そのため、装置のタイミング制御用の高品質の水晶発振器が必要とされ、コスト、サイズ、および電力要件が引き上げられることになる。したがって、従来のシステムでは超低電力の動作を実現できず、多くの応用例で要求される精度を提供することもできない。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書では低電力屋内追跡システムの方法を説明する。
【０００７】
一態様によれば、測位システムには複数のコントローラが含まれ、その各コントローラは、広帯域受信器および狭帯域送信器を備えており、広帯域受信器を使用して１つ以上の装置から広帯域測位フレームを受信し、狭帯域送信器を使用して確認応答フレームを送信するように構成される。この確認応答フレームには、当該装置が測位フレームの送信タイミングを確立するために使用するタイミングおよび制御データが含まれる。上記測位システムには、広帯域送信器および狭帯域受信器を備える少なくとも１つの装置も含まれ、その装置は、広帯域送信器を使用して複数のコントローラに測位フレームを送信するとともに、狭帯域受信器を使用して１つ以上のコントローラから確認応答フレームを受信して、そのフレームからタイミングおよび制御情報を抽出し、そのタイミングおよび制御情報を使用して上記広帯域送信器のタイミングおよび同期を調整するように構成される。
【０００８】
別の態様によれば、測位システムには複数のコントローラが含まれ、その各コントローラは、広帯域受信器および狭帯域送信器を備えており、広帯域受信器を使用して１つ以上の装置から広帯域測位フレームを受信し、狭帯域送信器を使用して確認応答フレームを送信するように構成される。この確認応答フレームには、当該装置が測位フレームの送信タイミングを確立するために使用するタイミングおよび制御データが含まれる。上記測位システムには、広帯域送信器および狭帯域受信器を備える少なくとも１つの装置も含まれ、その装置は、広帯域送信器を使用して複数のコントローラに測位フレームを送信するとともに、狭帯域受信器を使用して１つ以上のコントローラから確認応答フレームを受信して、そのフレームからタイミングおよび制御情報を抽出し、そのタイミングおよび制御情報を使用して上記広帯域送信器のタイミングおよび同期を調整するように構成される。上記測位システムにはさらに、複数のコントローラとインタフェース接続されたサーバーが含まれ、そのサーバーは、複数のサーバー間の同期を維持するように構成される。
【０００９】
上記およびその他の特徴、態様、および実施形態を「詳細な説明」セクションで説明する。
特徴、態様、および実施形態の説明において以下の図１〜図７からなる添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】距離範囲の異なる各種の屋内測位システムを示す図である。
【図２】一実施形態による例示測位システムの図である。
【図３】図２のシステムに含めることができる例示追跡装置を示すブロック図である。
【図４】図２のシステムに含めることができる例示コントローラを示すブロック図である。
【図５】ＵＷＢ、狭帯域、およびスペクトル拡散システムの帯域幅および周波数範囲の実例を示す図である。
【図６】ＵＷＢ物理層によってスペクトルがどのように分割されるかを示す図である。
【図７】ＵＷＢシステムの例示スーパーフレームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書に説明する実施形態は、コントローラのアレイを使用して複数の装置の位置を追跡するデュアルバンド追跡システムに関する。それらのコントローラは狭帯域技術／プロトコルを使用して当該装置と通信し、それらの装置は低電力の広帯域技術／プロトコルを使用してコントローラと通信する。比較的多数の装置を追跡できる一方、必要とされるコントローラの数を比較的少なくすることができる。
【００１２】
たとえば建物内または室内にコントローラを固定することができる。通常、電力は問題にはならず、コントローラは非常に高い電力で送信することができ、たとえば最大１Ｗで送信可能である。さらに、受信器は、当該装置からの広帯域送信を受信するように構成された広帯域受信器であって、その受信器に高電力を供給できることにより、装置から送信される非常に低電力の信号を容易に検出および復号化することができる。
【００１３】
コントローラ内の高電力狭帯域送信器を使用して当該装置にタイミングおよび同期情報を送信できるため、それらの装置自体には高精度の水晶発振素子が必要とされない。したがって、それらの装置を非常に低電力、低コスト、かつ小型の装置とすることができ、電池の交換または追跡装置の交換の必要なしに長時間の動作が可能になる。実際、特定の実装においては印刷電池を使用することさえ可能である。
【００１４】
図２は、一実施形態に従って構成された測位システム１００の実施例を示す。システム１００は、いくつかのコントローラ１０２および追跡対象である複数の装置１０４を含む。装置１０４は追跡対象の物品に取り付けられるものであり、詳しくは後述する。送信をブロードキャストして、それが複数のコントローラ１０２によって受信されるように装置１０４を構成することができる。特定の実施形態において、特定の装置１０４の位置を判定するために三角測量法を用いることができる。したがって、各装置１０４は、少なくとも３台のコントローラ１０２と通信する必要がある。
【００１５】
コントローラ１０２をサーバー１０６とインタフェース接続することができ、サーバー１０６は、コントローラ１０２間の正確な同期を維持するとともに装置１０４からの受信データを処理するように構成される。コントローラ１０２とサーバー１０６のインタフェースを無線接続にすることができる。しかし、コントローラ１０２とサーバー１０６間のインタフェースをＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)接続などの有線接続とすることが好ましい場合もある。
【００１６】
図３は、例示追跡装置１０４をより詳しく示したブロック図である。装置１０４は、広帯域信号を送信して狭帯域信号を受信するように構成されたアンテナ３０２を備えることができる。特定の実施形態において、装置１０４は２つのアンテナを備え、１つを受信用、もう１つを送信用とすることができる。しかし、非常に正確なタイミングを使用できるため、装置１０４は送信と受信を同時に行う必要はない。したがって、単一アンテナを使用することができ、複雑さ、サイズ、コストなどが低減される。
【００１７】
次にアンテナ３０２が広帯域送信器３０４および狭帯域受信器３０６とインタフェース接続される。当然ながら、送信器３０４は、送信に必要とされる回路を備えることができる。たとえば、送信器３０４は、フィルタ、パルス整形器、変調器、増幅器、デジタル−アナログ変換器など、特定の送信器設計に必要とされるコンポーネントを備えることができる。当然に送信器３０４は非常に低電力の送信器であり、したがって高電力増幅器は必要とされない。さらに、低電力の全デジタル超広帯域送信器の設計が存在する。同様に、受信器３０６は、コントローラ１０４からの狭帯域通信を受け取るために必要なすべてのコンポーネントを備えることができる。
【００１８】
送信器３０４および受信器３０６は、プロセッサまたはマイクロコントローラ３０８とインタフェース接続することができ、プロセッサ３０８は、装置１０４の動作を制御し、受信器３０６が受信した信号に含まれる情報を復号化して、送信器３０４によって送信する情報を生成するように構成される。プロセッサ３０８をメモリ３１０とインタフェース接続することができ、メモリ３１０は、プロセッサ３０８に関する命令および識別子などのデータを格納することができる。多くの応用例において、伝達されるデータの量はごくわずかであり、したがって必要なメモリ容量が抑えられる。
【００１９】
プロセッサ３０８のタイミングを制御するために水晶発振素子３１４を含めることもできる。上述のように、水晶発振素子３１４は、本明細書に説明するシステムおよび方法の結果として、非常に安価かつ低電力の水晶発振素子であってよい。
【００２０】
同じく注目すべき点として、コントローラ１０２は非常に高電力で送信できるため、装置１０４は受信器に多くの電力を必要としない。これは、狭帯域信号を受信して、その受信信号を効果的に復号化する装置１０４の機能に役立つ特徴である。
【００２１】
また、システムに電源３１２を含めることができ、装置１０４内のコンポーネントに電力を供給するように構成することができる。多くの場合、電源３１２は電池であるが、装置１０４は非常に低電力で送信するため、比較的長い寿命を与えるために電源３１２を大容量にする必要はない。実際、特定の実施形態において、電源３１２は印刷電池であってよい。
【００２２】
同じく注目すべき点として、アンテナ３０２を印刷することもできる。一般に、装置１０４は、パッシブＲＦＩＤトランスポンダと同様、シール式のタグまたはラベルとして形成するか、またはそのタグに組み込むことができる。そのようなタグは、典型的には、基層、アンテナが印刷される印刷層（この場合はおそらく他の回路配線およびコンポーネントとともに電源も印刷される）、集積回路が取り付けられる回路層、およびそれに続く最上層を有する。多くの場合、基層、印刷層、回路層など、これらの層の多くは組み合わされて単一の層を形成する。印刷電池を使用できることにより、装置１０４の想定されうる層数および全体的なサイズが確実に低減される。
【００２３】
図４は、一実施形態による例示コントローラ１０２を示したブロック図である。図から分かるように、コントローラ１０２のブロック図は装置１０４と非常に類似しているが、コントローラ１０２は、装置１０４内の狭帯域受信器３０６と通信するように構成された狭帯域送信器４０４を備えるとともに、装置１０４内の広帯域送信器３０４から信号を受信するように構成された広帯域受信器４０６を備える。先と同様、コントローラ１０２は、単一アンテナ４０２またはデュアルアンテナを備えることができる。実際、コントローラ１０２は資源制約が少ないため、場合によっては送信アンテナと受信アンテナを別にすることが可能であり、かつ好ましい。
【００２４】
プロセッサ４０８とメモリ４１０はいずれも、装置１０４内の対応するプロセッサ３０８およびメモリ３１０よりも大型かつ強力にすることができる。しかし、処理および同期の多くはサーバー１０６上で発生しうるため、コントローラ１０４内部の処理能力およびメモリ容量は必ずしも大きいものである必要はない。そのため、コントローラ１０２は、サーバー１０６との通信および想定される他のコントローラ１０２との通信用にＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)ポートなどの通信ポート４１２を備えることができる。
【００２５】
コントローラ１０２は、建物内または構内電力システムなどの外部電源から電力を供給できる電源入力も備えることができる。当然ながら、電源入力ブロック４１４には、電力変換、調整、過電圧保護など、必要とされる電力回路の一部または全部が含まれてよい。コントローラ１０２に関して電力は問題でないため、送信器４０４と受信器４０６の両方に高電力レベルを与えるように電源入力４１４を構成することができる。これにより、送信器４０４は相当に高電力の送信が可能とされ、低電力装置１０４は、非常に低電力の受信器を有するにもかかわらず、送信信号を効果的に受信することができる。同様に、受信器４０６に対して非常に高電力の供給が可能とされ、受信器４０６は、低電力送信器３０４からの非常に低電力の信号を受信し、その中に含まれる情報を検出することができる。
【００２６】
記述された装置およびコントローラを実装するために必要とされる基本的な手法および設計は、受信器および送信器回路の具体的な要件とともに、当業者によって理解されるものである。とはいえ、最適な性能のために必要とされる特定の符号化および復号化アルゴリズム、変調手法などは、必ずしも単純ではない。
【００２７】
したがって、本システムはデュアルバンドシステムである。すなわち、ダウンリンクはより高電力の狭帯域システムであり、アップリンクは低電力の広帯域システムである。そのため、ダウンリンク部分には、たとえば２．４ＧＨｚの産業・科学・医学用（ＩＳＭ）帯域における狭帯域通信システム／プロトコルを選択することができる。アップリンクには、超広帯域（ＵＷＢ）を選択することができる。図５は、ＵＷＢ、狭帯域、およびスペクトル拡散システムの帯域幅および周波数範囲の実例を示す図である。この図から分かるように、ＵＷＢ信号は、たとえば狭帯域信号と比較して、帯域幅が非常に広く、かつ非常に低電力である。
【００２８】
したがって、特定の実施形態において、装置１０４は、ＵＷＢ送信器３０４および狭帯域ＩＳＭ受信器３０６を備える低電力かつ低コストの装置で構成することができ、コントローラ１０２は、ＵＷＢ受信器４０６および狭帯域ＩＳＭ送信器４０４を備えることができる。ＵＷＢ周波数帯域は非常に広帯域であって測位に使用されるのに対し、狭帯域スペクトルは制御およびデータ通信に使用される。コントローラ１０２は、バックボーンネットワークに接続され、高度に同期される。これにより、コントローラ１０２は装置１０４にタイミングを与えることができるため、装置１０４は高コストの高精度水晶発振素子を必要としない。
【００２９】
ＵＷＢ技術には各種の実装があり、それぞれ周波数帯域および信号の特徴が異なる。もっとも一般的なＵＷＢ技術は、ＷｉＭｅｄｉａアライアンスの勧告に基づく。ＷｉＭｅｄｉａのＵＷＢ技術は、高速無線接続に関するＩＳＯ発行の無線規格である。ＵＷＢは、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数範囲内の帯域を使用するものとして、米国その他世界の多数の部分で高データスループットと低エネルギー消費の卓越した組み合わせを提供している。
【００３０】
物理層において、スペクトルが１４個の帯域と６個の帯域グループに分割される。各帯域グループは、図６に示す３個の帯域からなる。ＷｉＭｅｄｉａ規格は、チャネル当たりの副搬送波数が１１０以上（各副搬送波当たりの帯域幅４.１２５ＭＨｚ）、チャネル帯域幅５２８ＭＨｚ、かつブロードキャスト電力が非常に低いマルチバンド直交周波数分割多重化も規定しており、これにより８０２．１ｌａ／ｂ／ｇ／ｎ無線などのより狭帯域の装置との同一チャネルでの共存が可能とされる。ＵＷＢのはるかに高い帯域幅は、非常に低いＲＦ出力電力と相まって、より高いデータスループットを実現する。典型的には、ＵＷＢによる通信距離は最大３０フィートである。
【００３１】
ネットワークに関する基本的なＵＷＢタイミングはスーパーフレームである。このスーパーフレームは「ビーコン期間」および「データ期間」からなり、フレーム内に図７に示すような固定タイムスロットを含む。すべての装置間の確実な連携動作を目的として、各ＵＷＢ装置１０４によってビーコンフレームが送信される。このビーコンフレームは、スーパーフレーム開始時点などの基本的なタイミング情報とともに、媒体アクセスに関する伝達予約およびスケジューリング情報を提供する。
【００３２】
特定の実施形態では、データ期間の１つのタイムスロット内で、装置１０４はＵＷＢスペクトル内の測位フレームを送信することができる。この測位フレームをシステム１００が使用することにより、装置１０４の位置が判定される。たとえば、装置１０４は自らの測位フレームをブロードキャストすることができ、その測位フレームが３台以上のコントローラ１０２によって捕捉されうる。この測位フレームは、そのフレームが送信された時間を示すタイムスタンプを含むことができる。そのタイムスタンプをフレーム受信時間と比較することにより、当該コントローラに接続するサーバー１０６は、装置１０４が各コントローラ１０２からどれだけの距離にあるか判定することができる。そのフレームが３台のコントローラによって受信された場合には、三角測量によってその装置の位置を判定することができる。
【００３３】
前述のように、装置１０４は、低コストの低精度水晶発振素子を備えることができる。したがって、その水晶発振素子にドリフトが生じ、装置１０４のタイミングがずれることになる。しかし、コントローラがスーパーフレームのタイミング情報を装置１０４に送信できるため、装置１０４は自らのタイミングをリセットし、そのようなタイミングのずれを排除することができる。
【００３４】
基本的なプロトコルは、測位フレームを送信する（ＵＷＢスペクトル使用）装置１０４および確認応答フレームを返送する（狭帯域スペクトル使用）コントローラ１０２を含むことができる。確認応答フレームはタイミングおよびその他の情報を含むことができ、それを使用して装置１０４は自らのタイミングをリセットすることができる。特定の実施形態において、装置１０４は、最大４台のコントローラ１０２から確認応答を受信することができる。実装に応じ、複数の確認応答をコントローラ１０２の中の、たとえばサーバー１０６によって指示された１つのコントローラから送られる単一の確認応答にまとめることができる。
【００３５】
確認応答が２台以下のコントローラ１０２による受信を示している場合には、装置１０４に自らの測位フレームを再送信させることができる。
【００３６】
実装に応じ、測位フレームは、少なくともプリアンブルおよびヘッダーを含み、それ以外に任意的なデータ部分を含むことができる。所定のＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）による３値変調（＋１、０、−１）を使用して、そのフレームを変調することができる。上記ヘッダーは、装置ＩＤフィールドをおそらくはタイムスタンプとともに含むことができ、ＣＲＣによる符号化および保護が可能である。上記プリアンブルは、同期フィールドおよび開始フレーム区切りフィールドを含むことができる。一般的な拡散シーケンスを使用して、これら２つのフィールドのそれぞれにデータ拡散を含めることができる。その一般的な拡散シーケンスは、ＩｐａｔｏｖおよびＪｕｓｔｅｓｅｎの３値シーケンスなどの良好な相関特性を有する３値シーケンスからなるものであってよい。実装に応じ、別の装置１０４は、一般的な３値シーケンスまたは異なる３値シーケンスを使用することができる。
【００３７】
装置１０４が測位を試みているタイムスロットでのみＵＷＥ送信器３０４をオンにし、フレーム送信の終了後に送信器３０４をオフにすることにより、装置１０４のさらなる電力低減を達成することができる。各コントローラ１０２は、複雑さのレベルがはるかに高く、典型的には異なるタイムスロットに複数の装置１０４から送られるフレームを受信および復調できなければならない。より先進的なコントローラ１０２は、同一のタイムスロットに送信されたフレームも復調することができる。
【００３８】
特定の実施形態において、測位フレームの送信後、装置１０４は、所定の時間待機し、自らの狭帯域受信器３０６をオンにして、１つ以上のコントローラ１０２からの確認応答フレームを待つ。確認応答フレームは、フレームの受信成功を通知するだけではなく、コントローラ１０２から送信された制御データおよび情報データを含むことができる。
【００３９】
装置１０４は、所与のタイムアウト時間内に確認応答を受信しなかった場合、ランダムな時間待機して、異なるタイムスロットに測位パケットの再送信を試みることができる。そのタイムスロット番号は、たとえば、ｓｌｏｔｔｅｄ−ａｌｏｈａプロトコルと指数バックオフの組み合わせに基づいて与えられる。
【００４０】
前述のように、狭帯域スペクトル内でコントローラ１０２によって確立されたスーパーフレーム構造を使用してタイミングを確立することができる。このスーパーフレームは、ビーコン期間と時分割期間という２つの部分に分割される。ビーコン期間は、等しいサイズのタイムスロットに分割することができる。ビーコンタイムスロットでは、コントローラ１０２の中の１つがスーパーフレームのタイミングおよびスーパーフレームの構造に関する情報を含むビーコンフレームを送信することができる。他のコントローラ１０２は、ビーコンの別タイムスロットを使用することができ、互いに重なることはない。ビーコンフレームは、ＵＷＢスペクトル内のタイムスロット境界を設定するＵＷＢ時間軸の時間０も含むことができる。そのため、装置１０４は、この情報を使用して適切なタイミングを維持することができる。さらに、測位フレームに応答してコントローラ１０２によって送信される確認応答フレームは、時分割狭帯域スーパーフレーム内のタイムスロットの境界に整列されるべきである。
【００４１】
サーバー１０６は、１つまたは複数のサーバー、ルーター、データベース、アプリケーション、プログラム、コード、ユーザーインタフェースなどを含むことができ、これにより、サーバー１０６は、コントローラ１０２から受け取った、装置１０４を起点とする情報を復号化することができる。したがって、サーバー１０６は、装置１０４の位置追跡、その移動の追跡、装置１０４の搬出入の検出などのタスクを実行することができる。
【００４２】
当然ながら、サーバー１０６の機能の一部または全部を１つ以上のコントローラ１０２によって実装することができ、または１つ以上のコントローラ１０２に組み込むことができる。
【００４３】
以上、特定の実施形態について説明したが、当然ながら、これらの実施形態は例示のみを目的としたものである。したがって、本明細書に説明するシステムおよび方法は、記述された実施形態に基づいて限定されるべきではない。正しくは、本明細書に説明するシステムおよび方法は、上記の説明および添付の図面と合わせ、以下の請求項を参照することによってのみ限定されるべきである。
【図１】
2013540982.tif 000003
【図２】
2013540982.tif 000004
【図３】
2013540982.tif 000005
【図４】
2013540982.tif 000006
【図５】
2013540982.tif 000007
【図６】
2013540982.tif 000008
【図７】
2013540982.tif 000009
【国際調査報告】
2013540982.tif 000010
2013540982.tif 000011