(57)【要約】建物内のクライアントデバイス位置発見をサポートするための方法は、建物位置座標を建物内のビーコンに帰属させるステップを含む。建物位置座標は、物理的位置座標に変換される。物理的位置座標は、位置分解能をサポートする少なくとも１つの付加的なパラメータを用いて増加される。クライアントデバイスは、建物内に位置付けられるアクセスされたビーコンと通信する。アクセスされたビーコンの物理的場所を特徴付けるビーコン場所データベースもまたアクセスされる。クライアントデバイスの物理的場所は、アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて計算される。
2013505444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内のクライアントデバイスの物理的場所を識別する方法であって、
該建物内に位置付けられるアクセスされたビーコンと通信することと、
該アクセスされたビーコンの物理的場所を特徴付けるビーコン場所データベースにアクセスすることと、
該アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて、該クライアントデバイスの物理的場所を計算することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記アクセスされたビーコンの物理的場所および付加的なパラメータに基づいて、前記クライアントデバイスの物理的場所を計算することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記付加的なパラメータは、ビーコン製造業者、ビーコン型番、ビーコンアンテナ設計パラメータ、およびビーコン電力出力パラメータから選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて、前記クライアントデバイスの物理的場所を計算することは、三辺測量計算を実施することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて、前記クライアントデバイスの物理的場所を計算することは、自由空間経路損失計算を実施することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて、前記クライアントデバイスの物理的場所を計算することは、リンクバジェット計算を実施することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
通信すること、アクセスすること、および計算することは、前記クライアントデバイスによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
計算することが、サーバによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記サーバにおいて、クライアントデバイス場所情報を記憶することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
建物内のクライアントデバイス位置発見をサポートするビーコン場所情報を含むように、ビルディングインフォメーションモデリング（ＢＩＭ）ツールを投入する方法であって、
建物位置座標を該建物内のビーコンに帰属させることと、
該建物位置座標を物理的位置座標に変換することと、
位置分解能をサポートする少なくとも１つの付加的なパラメータを用いて、該物理的位置座標を増加させることと
を含む、方法。
【請求項１１】
変換することは、極ベクトルを利用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
変換することは、全地球測位システム（ＧＰＳ）座標を前記建物内のビーコンに帰属させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの付加的なパラメータは、ビーコン製造業者、ビーコン型番、ビーコンアンテナ設計パラメータ、およびビーコン電力出力パラメータから選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記物理的位置座標および少なくとも１つの付加的なパラメータを、前記建物内のクライアントデバイスに送達することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
サーバにおいて、前記建物内のクライアントデバイス位置を計算することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記サーバにおいて、クライアントデバイス場所情報を記憶することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
コンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、
建物位置座標を建物内のビーコンに帰属させる実行可能な命令と、
該建物位置座標を物理的位置座標に変換する実行可能な命令と、
位置分解能をサポートする少なくとも１つの付加的なパラメータを用いて、前記物理的位置座標を増加させる実行可能な命令と、
前記物理的位置座標および少なくとも１つの付加的なパラメータを、前記建物内のクライアントデバイスに送達する実行可能な命令と
を備える、コンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの付加的なパラメータは、ビーコン製造業者、ビーコン型番、ビーコンアンテナ設計パラメータ、およびビーコン電力出力パラメータから選択される、請求項１７に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１９】
前記変換する実行可能命令は、極ベクトルを利用する実行可能命令を含む、請求項１７に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項２０】
前記変換する実行可能命令は、全地球測位システム（ＧＰＳ）座標を、前記建物内のビーコンに帰属させる実行可能命令を含む、請求項１９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の引用
本願は、２００９年９月１８日に出願した米国出願第１２／５６２，８７５号の利益を主張する。この米国出願の内容は本明細書においてその全体が参考として援用される。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して、無線電子デバイスの位置を特定することに関する。より具体的には、本発明は、建物内のクライアントデバイス位置発見のために、ビーコン場所データベースを構築し、利用するための技法に関する。
【背景技術】
【０００３】
急増する位置情報サービスへの関心によって、これまで以上に精密な位置決めシステムに対する需要が高まっている。全地球測位システム（ＧＰＳ）は、地球上のいずれかの場所の人および物体の位置を決定するための事実上の業界標準となっている。しかしながら、ＧＰＳには１つの大きな制限があり、弱い信号は建物内を伝搬しない。結果的に、建物内のデバイス位置発見を可能にする技法を開発することが所望されるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
建物内のクライアントデバイス位置発見をサポートするための方法は、建物位置座標を建物内のビーコンに帰属させるステップを含む。建物位置座標は、物理的位置座標に変換される。物理的位置座標は、位置分解能をサポートする少なくとも１つの付加的なパラメータを用いて増加される。クライアントデバイスは、建物内に位置付けられるアクセスされたビーコンと通信する。アクセスされたビーコンの物理的場所を特徴付けるビーコン場所データベースもまたアクセスされる。クライアントデバイスの物理的場所は、アクセスされたビーコンの物理的場所に基づいて計算される。
【０００５】
本発明は、添付の図面とともに以下の発明を実施するための形態に関連してより完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って構成されたシステムを図示する。
【図２】図２は、本発明の実施形態と関連する処理操作を図示する。
【図３】図３は、建物の間取図と関連するビーコン場所情報を図示する。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従ったビーコン場所情報の正規化を図示する。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従った真北方向に従ったビーコン場所情報の正規化を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
同様の参照番号は、図面のいくつかの図の全体を通じて対応する部分を指す。
【０００８】
発明の詳細な説明
図１は、本発明の実施形態に従って構成されたシステム１００を図示する。システム１００は、無線プロトコルに従って通信する、少なくとも１つの無線クライアントデバイス１０２（クライアントデバイス１０２＿１から１０２＿Ｎとして図示）および少なくとも１つのサーバ１０４（サーバ１０４＿１から１０４＿Ｎとして図示）を含む。システムはまた、無線プロトコルに従った無線通信をサポートする、一式のビーコン１０６＿１から１０６＿Ｎを含む。各ビーコンは、特定の無線周波数で連続的または周期的な無線信号を伝送する伝送器である。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ規格を使用する無線ローカルエリアネットワーク）の分野では、用語ビーコンは、サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）、チャネル番号、およびセキュリティプロトコルを保有する、無線アクセスポイントからの特定のデータ伝送を指す。伝送は、別のＷｉ−Ｆｉデバイスのリンク層アドレスを含有しないため、あらゆるクライアントが受信することができる。
【０００９】
各クライアントデバイス１０２は、バス１１４を介して入力／出力デバイス１１２と通信する中央処理装置１１０等の、標準構成要素を含む。入力／出力デバイス１１２は、キーボードおよびディスプレイを含んでもよい。無線インターフェース回路１１６はまた、無線通信をサポートするように、バス１１４に接続される。メモリ１２０もまた、バス１１４に接続される。メモリ１２０は、本発明と関連する操作をサポートする実行可能命令を含む。例えば、メモリ１２０は、無線通信操作をサポートするように、通信モジュール１２２を記憶する。メモリ１２０はまた、クライアントデバイスが建物内のその位置を発見することを可能にする操作を実施する、位置計算モジュール１２４を記憶する。
【００１０】
サーバ１０４はまた、バス１６２を介して入力／出力デバイス１６４に接続される中央処理装置１６０等の標準構成要素を含む。ネットワークインターフェース回路１６６もまた、バス１６２に接続される。ネットワークインターフェース回路１６６は、有線または無線デバイスのいずれかとのネットワーク接続された通信をサポートする。サーバ１０４はまた、バス１６２に接続されるメモリ１７０を含む。メモリ１７０は、本発明の操作を実装する実行可能命令を記憶する。一実施形態において、メモリ１７０は、ビルディングインフォメーションモデリング（ＢＩＭ）ツールを記憶する。ＢＩＭツールは、建物データを生成し、管理する。典型的に、ＢＩＭツールは、建物設計および構築の生産性を向上させるために、三次元かつリアルタイムの動的ビルディングモデリングソフトウェアを使用する。ＢＩＭツールは、建物形状、空間関係、地理情報、ならびに建物構成要素の数量および特性を特徴付ける。本発明に従い、ＢＩＭツールは、ビーコン場所情報を含むよう補完される。一実施形態において、ビーコン位置計算モジュール１７４は、ＢＩＭツールを補完する。ビーコン位置計算モジュール１７４は、建物内に位置付けられるビーコンの物理的場所を計算する実行可能命令を含む。言い換えれば、ビーコンの建物位置座標は、ＢＩＭツールと関連する構築図面またはモデルから抽出される。次いで、それらの座標は、ビーコン位置計算モジュールによって物理的位置座標（例えば、全地球測位座標）に転換される。これにより、ビーコンデータベース１７６は、ビーコン位置を特徴付ける。後述するように、ビーコンデータベース１７６はまた、クライアント位置分解能をサポートするように、付加的な情報を含んでもよい。
【００１１】
メモリ１７０はまた、無線クライアント１０２との通信をサポートする通信モジュール１７８を記憶する。一実施形態において、メモリ１７０はまた、建物内のクライアントデバイスの場所を計算するのに使用される、クライアント位置計算モジュール１８０を記憶する。クライアント位置計算モジュール１８０は、クライアントデバイスによって供給されるビーコン情報に依存する。クライアント位置計算モジュール１８０は、クライアントデバイスで利用可能であるよりもより高性能の位置決め計算を利用してもよい。次いで、クライアント位置は、クライアントデバイスに戻されてもよい。加えて、クライアント位置計算モジュール１８０は、クライアント位置データベース１８２を投入するのに使用されてもよい。このデータベースは、建物内のクライアントデバイスの位置を追跡する。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態と関連する処理操作を図示する。最初に、建物位置座標はビーコンに帰属される２００。好ましくは、ＢＩＭツール１７２は、ビーコンに対して建物位置座標を供給するのに使用される。あるいは、別々のデータベースは、この情報を記憶するよう構築されてもよい。次いで、建物位置座標は、物理的位置座標に変換される２０２。いくつもの変換技法が使用されてもよい。本発明の一実施形態において、極座標は、真北方向に正規化される。変換はまた、全地球測位システム（ＧＰＳ）座標を各ビーコンに帰属させることを含んでもよい。後述するように、物理的位置座標は、好ましくは、位置分解能をサポートする少なくとも１つの付加的なパラメータを用いて増加される２０４。
【００１３】
次いで、クライアントデバイス１０２は、ビーコンと通信する２０６。例えば、図１のクライアントデバイス１０２＿１は、建物内に位置付けられるビーコン１０６＿１から１０６＿Ｎと通信してもよい。ビーコンデータベースもまたアクセスされる２０８。ビーコンデータベース１７６のバージョンは、クライアントデバイス内にあってもよい。あるいは、ビーコンデータベース１７６からの関連情報は、必要に応じて、サーバ１０４＿１からクライアントデバイス１０２＿１に渡されてもよい。次いで、デバイス場所が計算される２１０。典型的に、クライアントデバイス１０２＿１は、位置計算モジュール１２４を使用してその位置を計算する。特に、位置計算モジュール１２４は、その場所を計算するために、隣接するビーコンの物理的場所に依存する。あるいは、クライアントは、クライアントデバイスの場所を計算し、次いで、場所情報をクライアントデバイスに渡すサーバ１０４に、隣接するビーコンに関する情報を渡してもよい。このアプローチの利点は、サーバの計算能力を利用することである。したがって、より複雑または動的な位置計算が、場所を決定するために使用されてもよい。例えば、計算は、建物内の構築材料を考慮に入れてもよく、建物情報モデル内に記憶される高度な無線ヒートマップを使用してもよい。サーバ１０４は、クライアント場所を計算する時に、クライアント位置データベース１８２を維持してもよい。あるいは、クライアント位置データベース１８２は、各クライアントデバイスにその位置を周期的に報告させることによって、維持されてもよい。クライアント位置データベース１８２は、位置情報サービスをサポートする。したがって、例えば、モール内のクライアントデバイスは、モール内の店舗のセールに関する情報を受信してもよい。
【００１４】
本発明の操作は、特定の実施例を参照してより完全に理解される。建物内の無線ビーコンの位置は、ＢＩＭツールで特定される。典型的なＢＩＭツールは、ユーザが、計算可能な情報を、建物および建物内に含有される物体を表す表面、輪郭、および体積に帰属させることを可能にする。
【００１５】
図３は、ＢＩＭツールによって画定される間取図３００を図示する。ドラッグアンドドロップツールは、間取図３００上にビーコン３０２を位置付けることを可能にする。結果として、建物位置座標は、ビーコンに自動的に割り当てられる。３つのビーコン（ＡＰ１、ＡＰ２、およびＡＰ３）および関連する座標を用いて以下の実施例を検討する。
【００１６】
【表１】
2013505444.tif 000003
次いで、建物位置座標は、物理的位置座標に変換される。一実施形態において、変換は、極ベクトルを使用することによって促進される。図４に示されるように、ビーコン位置は、原点からの距離および垂直からの角度によって画定される。これにより、以下の情報が得られる。
【００１７】
【表２】
2013505444.tif 000004
次いで、物理的方向が、図５に示されるように、真北方向に対して決定される。次いで、サイトに対する基準全地球測位システム（ＧＰＳ）座標が、原点（０，０）として使用される。この実施例において、ＧＰＳ座標は、（３７．８０３８６３０，−１２２．２７１８９６３）である。真北とプロジェクトの北との間の計算された差を使用して、方位角は、真北に方向付けられるように調整される。この実施例において、６３．５°の角度調整が必要とされる。これにより、以下の更新データが得られる。
【００１８】
【表３】
2013505444.tif 000005
ここで、極ベクトルおよび基準座標（ｌａｔ１，ｌｏｎ１）からビーコンのＧＰＳ座標が計算される。これにより、以下のデータが得られる。
【００１９】
【表４−１】
2013505444.tif 000006
【００２０】
【表４−２】
2013505444.tif 000007
各ビーコンは、一意識別子を有する。例えば、Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントの場合、一意識別子は、そのＭＡＣアドレスである。一意識別子は、ビーコンデータベース１７６に追加される。これにより、以下の表が得られ得る。
【００２１】
【表５】
2013505444.tif 000008
ビーコンの範囲内のクライアントデバイスは、データベースのクエリを実行し、ビーコンの精密な座標を取得することができる。信号強度と連結されるこの情報は、デバイスが、ＧＰＳ座標までのその距離を計算することを可能にする。少なくとも２つの他のビーコンからの情報を用いて、デバイスは、その位置を計算することができる。例えば、クライアントデバイス内の感知無線は、近くのビーコンからの信号を検出し、測定する。Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイントの場合、この情報は、Ｗｉ−Ｆｉ規格の一部として自動的に配信されるため、ビーコンの無線のＭＡＣアドレスは、検出された無線信号を一意的に識別するのに使用される。他の種類の場所ビーコンは、固有の周波数で配信してもよく、またはそのビーコンに固有の他の情報を配信してもよい。
【００２２】
信号が一意的に識別され、それらの信号の強度が測定されると、そこから信号が生じる場所ビーコンの位置が、ビーコンデータベース１７６から取得される。一実施形態において、ビーコンデータベース１７６は、ファイルの各ラインがビーコンの識別子、その緯度、その経度、およびその高度で構成される、クライアントデバイス上のテキストファイルである。次いで、位置決めプログラムは、一意識別子に関してテキストファイルを検索し、ビーコンのＧＰＳ座標を取得することができる。代替的に、データベースは、インターネットを介してアクセス可能であり、クライアントデバイスは、遠隔でデータベースに接続して情報を取得することができる。
【００２３】
測定された信号強度および少なくとも３つの場所ビーコンのＧＰＳ座標を用いて、クライアントデバイスは、それ自体の位置を計算することができる。最初に、各ビーコンまでの距離が推定される。これは、いくつもの方法で達成することができる。一アプローチは、自由空間経路損失式を使用することである。
ＦＳＰＬ（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ１０（ｄ）＋２０ｌｏｇ１０（ｆ）＋９２．４４
ここで、ｄは、メートルでの距離であり、ｆは、メガヘルツでの信号の周波数であり、損失（ＦＳＰＬ）は、受信した電力に対するビーコンの電力出力の割合である。これは、伝送器または受信機におけるアンテナ利得を考慮に入れず、障害に起因する付加的な損失も考慮しない。より正確な方法は、リンクバジェット計算を使用することである。リンクバジェットは、通信システムにおける伝送器から媒体を通じて受信機までの利得および損失の全てに関する計算である。リンクバジェットは、伝搬、アンテナ利得、および雑損に起因する伝送された信号の減衰を考慮する。一次リンクバジェット式：
受信された電力（ｄＢｍ）＝伝送された電力（ｄＢｍ）＋利得（ｄＢ）−損失（ｄＢ）
さらにより正確な方法は、あらゆる種類のビーコンに対する信号強度の関数として、距離に対する正しい式を決定するために、検査室検査に依存することである。最後に、各ビーコンまでの近似距離を用いて、デバイスは、三辺測量を使用してその位置を計算することができる。三辺測量は、３つの球の中心および半径が与えられた３つの球表面の交点を決定するための方法である。三次元三辺測量問題の解決策に対する数学的導出は、３つの球を求める式を取り、それらを相互に等しく設定することによって見出すことができる。
【００２４】
ビーコンデータベース１７６は、位置分解能をサポートするように、付加的なパラメータを含むよう補完されてもよい。この情報は、ビーコン製造業者、ビーコン型番、ビーコンアンテナ設計パラメータ、およびビーコン電力出力パラメータを含んでもよい。以下の表は、増加された情報を有するビーコンデータベースを図示する。
【００２５】
【表６−１】
2013505444.tif 000009
【００２６】
【表６−２】
2013505444.tif 000010
前述の表は、実験的に決定された距離関数等の他の情報を含んでもよい。例えば、各行は、受信された電力（ｄＢｍ）＝ｆｘ（ｄ）を定義する列を含んでもよい。
【００２７】
この情報を利用するために、種々の技法が使用されてもよい。例えば、特定のビーコンのアンテナ設計が、無指向性ではなくむしろ高指向性である場合、より正確な位置計算において、この情報が考慮され得る。
【００２８】
本発明の実施形態は、種々のコンピュータ実装操作を実施するためのコンピュータコードを有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体を伴うコンピュータ記憶製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計および構築されたものであってもよく、またはそれらは、コンピュータソフトウェア分野の当業者に既知であり、利用可能な種類であってもよい。コンピュータ読み取り可能媒体の例は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープ等の磁気媒体と、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、およびホログラフィックデバイス等の光媒体と、光磁気媒体と、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラム可能論理デバイス（「ＰＬＤ」）、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭデバイス等の、プログラムコードを記憶し、実行するよう特別に構成されるハードウェアデバイスと、を含むがこれらに限定されない。コンピュータコードの例は、例えば、コンパイラによって生成される機械コード、およびインタープリタを使用してコンピュータによって実行される上位コードを含有するファイルを含む。例えば、本発明の実施形態は、汎用プログラミング言語、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋、または別のオブジェクト指向もしくは非オブジェクト指向プログラミング言語および開発ツールを使用して実装されてもよい。本発明の別の実施形態は、機械実行可能ソフトウェア命令の代わりに、または組み合わせて、配線回路において実装されてもよい。
【００２９】
前述の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解が得られるように特定の用語を使用した。しかしながら、当業者には、本発明を実行するために、具体的な詳細を必要としないことが明らかとなろう。したがって、本発明の特定の実施形態の前述の説明は、図示および説明の目的で提示される。これらは、包括的であること、または本発明を開示された精密な形態に限定することを意図するものではなく、明らかに、上述の教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。実施形態は、本発明の原理およびその実践的な応用について最良の説明をするために選択され、説明されたものであり、そのため、当業者は、本発明および検討された特定の使用に適した種々の変更を有する種々の実施形態を最良に利用することができる。以下の特許請求の範囲およびそれらの同等物は、本発明の範囲を定義することが意図される。
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013505444.tif 000013
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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