(57)【要約】本発明は、通信装置（１）をローカライズする方法に関するものであり、既知の位置での無線ネットワーク（２）の電界強度測定により、既知の位置に対する通信装置（１）で測定された電界強度の割り当てがなされ、本方法は、キャリブレーション段階、測定段階、後処理段階と共に、ローカライゼーション段階を備え、本発明は、通信装置をローカライズする方法を実行するように構成される装置に関するものである。【選択図】図１
2014530345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置（１）をローカライズする方法であって、既知の位置での少なくとも１つの無線ネットワーク（２）の電界強度を測定することによる位置に対して前記通信装置（１）で測定された電界強度から割り当てがなされ、
ａ）少なくとも１つの前記通信装置（１）に対する前記少なくとも１つの無線ネットワーク（２）について、基準受信機（３）を用いて、各通信装置（１）により受信される端末電界強度（５）に対して、前記基準受信機（３）により受信される基準電界強度（４）からなされる割り当て及び場合によっては他のデータが記録及び記憶されるキャリブレーション段階と、
ｂ）電界強度が、前記少なくとも１つの無線ネットワーク（２）について、受信領域内の既知の位置で記録され、好ましくは別のデータと共にフィンガープリント（６）として処理及び記憶される測定段階と、
ｃ）前記キャリブレーション段階及び前記測定段階で記録されたデータが、好ましくはマップ（７）及び別のメタデータと共に、前記通信装置に対して少なくとも部分的に使用可能になる後処理段階と、
ｄ）前記少なくとも１つの無線ネットワーク（２）の電界強度が、前記通信装置（１）で受信され、前記通信装置（１）の位置が、受信された前記端末電界強度（５）及び／又は前記キャリブレーション段階及び前記測定段階で記録された前記データから少なくとも近似的に求められるローカライゼーション段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの無線ネットワーク（２）は、放送ネットワーク、特にＶＨＦ無線、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（ＷＬＡＮ）のようなデータネットワーク、ＧＳＭ（登録商標）又はＵＭＴＳのようなモバイル通信ネットワーク、又はＣＢ無線、ＤＣＦ７７又はＤＥＣＴのような他の無線ネットワークであり、適切な前記基準受信機（３）は、これらの無線ネットワークの受信のために設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャリブレーション段階において、前記基準受信機（３）及び前記通信装置（１）は、受信可能な無線ネットワーク（２）の電界強度を同一の位置で同時に測定し、前記無線ネットワーク（ＷＬＡＮ用のＢＳＳＩＤ、ＧＳＭ（登録商標）用のＢＴＳセルＩＤ）の周波数、チャネル又は識別子のような追加データを記録することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリブレーション段階において、前記基準受信機（３）及び前記通信装置（１）により記録された前記データは、データ処理ユニット（８）へ送信され、前記位置及び受信状況は、各通信装置（１）により記録される前記端末電界強度（５）と前記基準受信機（３）により記録される前記基準電界強度（４）との間の通信装置別及び無線ネットワーク別の回帰曲線（９）を生成するために十分に測定された値が取得されるまで、繰り返し変化されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリブレーション段階において、通信装置別及び無線ネットワーク別の回帰曲線（９）は、少なくとも１つの通信装置及び少なくとも１つの無線ネットワーク（２）に対してオフセットファイル（１０）に記憶されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記キャリブレーション段階において、いくつかの基準受信機（３）は、少なくとも１つの無線ネットワーク（２）のために使用されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記キャリブレーション段階において、受信された前記電界強度の平均化は、いくつかのチャネルに亘って送信する無線ネットワーク（２）に対する２又はそれ以上のチャネルに亘って行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記測定段階において、いくつかのチャネルに亘って送信する前記無線ネットワーク（２）について、これらのチャネルの全て又はいくつかは、いくつかの受信モジュール（１１）を有する基準受信機（３）を用いて同時に記録されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記測定段階において、前記無線ネットワーク（２）のＲＳＳ、ＩＤ及び／又は周波数、受信された前記基準電界強度（４）の平均値及び／又は分散、及び位置、好ましくは位置座標は、コンピュータ可読形式、好ましくはＣＳＶファイル、ＸＭＬファイル又はデータベース（１２）で記憶され、付加的に建物の階層を特定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定段階において、地理的状況の現存する描写は、特にマップ（７）で使用されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定段階において、前記基準電界強度（４）は、特定のアンカーポイントで、又は事前に定義された経路に沿って、例えばチェスボードパターンの形態で固定されたローカルインターバルで記録されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定段階において、前記基準電界強度（４）は、コンピュータに接続された前記基準受信機（３）又は前記通信装置（１）を用いて記録されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記測定段階時に、前記地理的状況は、位置ＩＤ及び／又は壁、ドア、部屋、コーナーの座標の形態で記録される、及び／又はベルトコンベアー、エスカレーターのような搬送手段の位置に影響を与える状況の形態で記録されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定段階において、前記フィンガープリント（６）のクラスタリングが行われ、特定された品質基準が用いられ、各クラスタについて、クラスタを識別する少なくとも１つの実例のフィンガープリント（１５）が記録されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記後処理段階で供給される前記データは、とりわけ、好ましくはオフセットファイル（１０）の形態の前記キャリブレーション段階からのデータ、好ましくはデータベースの形態の前記測定段階からのデータと共に、付加的にマップ（７）及び建物の名称、エリアの全体サイズ、階層名、部屋の詳細、元の及び／又は基準セルＩＤのＧＰＳ座標のようなメタデータを含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ローカライゼーション段階において、近似により求められた位置は、特に地理的描写、好ましくはエリアがカバーされるマップ（７）に重畳して示され、前記通信装置（１）に送信されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ローカライゼーション段階において、受信可能である前記無線ネットワーク（２）でチェックが行われ、前記測定段階から関連するフィンガープリント（６）は、前記通信装置（１）に対して使用可能になり、現在使用される通信装置又は現在使用されるアンテナに適合するように構成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ローカライゼーション段階において、品質分類により関連すると格付けされるフィンガープリント（６）は、前記通信装置（１）に対して使用可能となることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ローカライゼーション段階において、関連するクラスタが求められると、初めに関連する実例のフィンガープリント（１５）との比較がなされ、次のステップでは、選択されたクラスタのフィンガープリント（６）との比較がなされることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ローカライゼーション段階において、確率評価及び／又はフィンガープリント（６）の重み付け及び／又はローカライゼーションが行われることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ローカライゼーション段階において、前記通信装置（１）の求められた位置及び所望の目的地の入力を用いて経路探索する方法が実行されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記測定段階において、磁界強度、時刻と関連する周辺光強度又は他のデータ、特に物理測定は、前記フィンガープリント（６）と共に記録及び記憶されることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記通信装置（１）の加速度計を照会することにより、前記磁界強度は、三次元ベクトルとして記憶されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ローカライゼーション段階において、測定された前記データは、前記通信装置（１）の無線受信機をキャリブレートするために用いられることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの無線ネットワーク（２）の受信エリア内の通信装置（１）をローカライズする装置であって、既知の位置での前記無線ネットワーク（２）の電界強度測定に基づいて、前記位置に対して前記通信装置（１）で測定された電界強度から割り当てがなされ、前記装置は、請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記通信装置（１）は、携帯電話機、スマートフォン、ノートブック、ラップトップ又はタブレットＰＣ又は任意の他の携帯電子通信装置であることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
各通信装置（１）により受信される前記端末電界強度（５）に対する前記基準受信機（３）により受信される前記基準電界強度（４）からなされる前記割り当ては、サーバ（１３）上のオフセットファイル（１０）に記憶されることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
記録される前記フィンガープリント（６）は、好ましくはＸＭＬファイルの別のデータ又はサーバ（１３）上のデータベース（１２）と共に記憶されることを特徴とする請求項２５から２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法を実装するコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品を有するデータキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置のローカライゼーションのための方法に関するものであり、既知の位置での少なくとも１つの無線ネットワークの電界強度を測定することによる位置に対して通信装置で測定された電界強度から割り当てがなされる。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、スマートフォン、タブレットＰＣ、ラップトップ等の形態のモバイル通信装置は、非常に普及している。これらのデバイスの多くは、例えば、ＧＰＳ受信機又はおよその位置が受信された無線ネットワークから生成できるアプリケーションのようなローカライゼーションデバイスを備えている。
【０００３】
しかし、このような種類のローカライゼーションデバイス又は方法は、深刻な欠点を有する。例えば、ＧＰＳ受信機は、エリア内でのみ確実に機能し、ＧＰＳ信号のフォルト‐フリー受信がいくつかの衛星から可能である。都市部では特に、これは、常に保証されない。また、内部空間でのＧＰＳ信号の受信は不可能である。
【０００４】
しかし、内部空間でのこのようなローカライゼーションは、ユーザによって需要が増大している。２点間の最短かつ最速のルートを特定する又は生成するために信頼性のある方法が利用可能となる場合、例えば、ショピングセンター、病院、空港又は他の大規模な建物又は屋根で覆われた領域でユーザにとって非常に関心を引くものとなるであろう。
【０００５】
この目的のために、従来の方法は、通信装置をローカライズするために知られており、割り当ては、既知の位置での少なくとも１つの無線ネットワークの電界強度を測定することによる位置に対して通信装置で測定された電界強度からなされる。
【０００６】
例えば、ＥＰ１７３１９１９Ｂ１は、このような方法を開示しており、ここでは、無線ネットワークが、使用される無線ネットワークは、いくつかのステーションを有するＷＬＡＮネットワークであり、その位置が知られている。既知の又は算出された位置での電界強度の初期測定により、位置に対する受信された電界強度をデータレコードの形態で割り当てることが可能である。この割り当ては、さらなる基準ポイントを動的に算出することにより精密にチューニングされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この種の方法は、深刻な欠点を有する。先ず、ＷＬＡＮネットワークの信号強度に基づくだけでは十分にローカライゼーションを実行することができない。多くの建物では、ＷＬＡＮネットワークは、使用不可能又は電波が弱すぎる。さらに、既存の方法は、使用されるすべての端末が理想的な受信特性を備えているという仮定に基づいている。しかし、これは、ある信号強度を有する第１の端末により受信されるネットワークが、同一位置での別の端末において実質的に高い信号強度を有するような条件ではない。
【０００８】
最後に、従来技術で知られているこのような測定工程は、際立って高価であり、要領を得ず、膨大な量のデータを生成する。商業的に利用可能な端末での方法を実装することを可能し、認容可能なランタイム又は応答時間を確保するために、必要な量のデータを制限する装置及び方法が必要とされている。
【０００９】
したがって、本発明は、従来技術の欠点を排除し、内部空間でのモバイル通信装置の簡素であるが正確なローカライゼーションを可能にする方法を提供することを目的とする。本方法は、使用される各無線ネットワークから独立しており、また、使用される端末からも独立している。また、本方法は、必要以上のハードウェア装備を有することなく、できるだけ多くの端末に実装することができるような手法で実装することが可能である。また、本方法は、迅速に実行することができ、特定のローカル条件に制限されない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この目的は、提案された以下のステップを備える、通信装置をローカライズする方法で実現することができ、本方法は、
任意の数の通信装置に対する少なくとも１つの無線ネットワークについて、基準受信機を用いて、各通信装置により受信される端末電界強度に対して、基準受信機により受信される基準電界強度からなされる割り当てが記録及び記憶されるキャリブレーション段階と、
電界強度が、少なくとも１つの無線ネットワークについて、受信領域内の既知の位置で記録され、好ましくは別のデータと共にフィンガープリントとして処理及び記憶される測定段階と、
キャリブレーション段階及び測定段階で記録されたデータが、好ましくはマップ及び別のメタデータと共に、通信装置に対して少なくとも部分的に使用可能になる後処理段階と、
少なくとも１つの無線ネットワークの電界強度が、通信装置で受信され、通信装置の位置が、受信された端末電界強度及び／又はキャリブレーション段階及び測定段階で記録されたデータから少なくとも近似的に求められるローカライゼーション段階と、を備える。
【００１１】
キャリブレーション段階は、任意の数の無線ネットワーク及び任意の数の端末に対して、基準受信機から受信された基準電界強度に対する端末から受信された端末電界強度の各端末に特有の割り当てを算出することを許可する。測定段階において、範囲内に提供される各受信可能な無線ネットワークについての明確な信号プロファイルを取得するために、局所的な条件は、ドライブ又はウォーキングを通じてチェックされる。キャリブレーション段階において、異なる受信機の全ての割り当てが既に記録されており、与えられた基準受信機又は提供された通信装置により測定が実行されうるため、いずれかの受信機により、測定段階が行われることは重要ではない。
【００１２】
本発明によれば、少なくとも１つの無線ネットワークは、放送ネットワーク、特にＶＨＦ無線、ＩＥＥＥ  ８０２．１１（ＷＬＡＮ）のようなデータネットワーク、ＧＳＭ（登録商標）又はＵＭＴＳのようなモバイル通信ネットワーク、又はＣＢ無線、ＤＣＦ７７又はＤＥＣＴのような他の無線ネットワークであり、適切な基準受信機は、これらの無線ネットワークの受信のために設けられる。
【００１３】
キャリブレーション段階において、基準受信機及び通信装置は、受信可能な無線ネットワークの電界強度を同一の位置で同時に測定し、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ用のＢＳＳＩＤ、ＧＳＭ（登録商標）用のＢＴＳセルＩＤ）の周波数、チャネル又は識別子のような追加メタデータを記録する。しかし、無線ネットワークが、付随する明確な識別をそれら自体に送信するかどうか、又は識別が送信する周波数又は本方法の一部としての他の特性に基づいて行われるかどうかは重要ではない。
【００１４】
また、基準受信機及び／又はキャリブレーションされた通信装置の測定特性は、キャリブレーション段階で記録される。これは、特に、チャネルホッピング又は離散ステップのようなＷＬＡＮカード用の特定の情報だけでなく、発生の相対的な周波数の平均値、分散又は歪度のような受信された電界強度の統計的変数も含む。本発明によれば、このデータは、後の処理のために記憶され、例えば、ある通信装置を用いる測定の信頼区間で、より具体的な詳細を与えるためにローカライゼーション段階において用いられる。
【００１５】
ローカライゼーション段階で受信されない隠れたネットワークは、測定段階又は処理段階で除去されてもよい。
【００１６】
キャリブレーション段階において、基準受信機及び通信装置により記録されたデータは、データ処理ユニットへ送信される。それにより、前記位置及び受信状況は、各通信装置により記録される端末電界強度と基準受信機により記録される基準電界強度との間の通信装置別及び無線ネットワーク別の回帰曲線を生成するために十分に測定された値が取得されるまで、繰り返し変化される。受信状況は、また、受信機を移動する必要がないように、例えば、動かせない位置での無線受信の人為的な改善又は劣化によって、他の手法に影響されてもよい。データポイントの数は、正確な回帰曲線の準備にとって重要であるが、本方法は、特定の数のデータポイントに制限されるものではない。例えば、２つのみのデータポイントは、基準受信機と通信装置との間のオフセットを推定するために十分である。
【００１７】
キャリブレーション段階において、少なくとも１つの通信装置及び少なくとも１つの無線ネットワークに対して、これらの通信装置別及び無線ネットワーク別の回帰曲線及び／又は上述した統計的パラメータは、オフセットファイルに記憶される。このオフセットファイルは、ＣＳＶ、ＸＭＬ又はＸＬＳファイルのような任意の与えられたコンピュータ可読ファイルであってもよい。勿論、この値もまた、迅速なアクセスを確実にするために、データベースに記憶されてもよい。さらに、本発明によれば、ストレージスペースを節約し、アクセスする速度を向上させるために、測定された値だけでなく、例えば、回帰曲線を特徴付ける表示のパラメータが記憶されてもよい。
【００１８】
キャリブレーション段階時に、いくつかの基準受信機は、少なくとも１つの無線ネットワークにおいて用いられてもよい。この場合、特に、平均化段階は、信号電界強度の影響を低減するために用いられてもよい。時間に亘る平均化もまた、用いられてもよい。いくつかのチャネルにより送信される無線ネットワークに対して、受信される電界強度は、送信されるチャネルの２又はそれ以上に亘って平均化されてもよい。
【００１９】
いくつかの基準受信機は、ＷＬＡＮ用に設けられてもよく、これは、例えば、チャネルホッピングを用いることにより存在するチャネルを順にスキャンする。このように、各チャネル（例えば、２．４ＧＨｚ帯で送信される１４個のＷＬＡＮチャネルの１つ）は、いくつかの基準受信機に亘って平均化されてもよい。
【００２０】
測定段階時に、いくつかのチャネルで送信する無線ネットワークに対して、これらのチャネルの全て又はいくつかは、いくつかの受信モジュールを有する基準受信機を用いて同時にキャプチャされる。測定段階時にも、よりロバストな測定結果を得るために、平均化は、受信チャネルに亘って実行されてもよい。測定段階時に、本発明によれば、情報は、ＷＬＡＮネットワークの場合に送信する間隔でのデータのような受信された、無線ネットワークで記録されてもよい。例えば、レイテンシータイム又は無線送信機の省電力モード（例えば、送信する出力が抑えられている場合）でのデータを記録するように提供されうる。記録された電界強度の割り当てが、キャリブレーション段階で既に記録されているため、測定段階が、基準受信機又は通信装置を用いて実行されるかどうかは無関係である。
【００２１】
測定段階時において、無線ネットワークのＲＳＳ、ＩＤ及び／又は周波数、受信された前記基準電界強度及び位置の平均値、分散及び／又は他の統計的なパラメータ、好ましくは位置座標は、コンピュータ可読形式、好ましくはＣＳＶファイル、ＸＭＬファイル又はデータベース、好ましくはＳＱＬｉｔｅで記憶され、付加的に建物の階層を特定する。測定段階時に記録されたこのデータは、フィンガープリントと呼ばれる。
【００２２】
位置は、絶対的又は相対的な位置座標、ポジションキー、部屋番号又は任意の他の明確な位置識別子の形態で記録されてもよい。
【００２３】
測定段階時において、移動の方向は、本発明に基づいて追加で記録されてもよい。デバイス自体のコンパス及び／又はジャイロスコープ又は加速度センサは、この目的のために使用されてもよい。また、測定がマニュアルで行われた場合、人体により生じる信号減衰（通常、６ｄＢの範囲）は、保証される又は保証要因が記録されてもよい。マップのような地理的条件の現存する描写が用いられてもよい。測定結果は、このマップに重畳されてもよい。測定段階において、基準電界強度は、あるアンカーポイントで、又は事前に定義された経路に沿って、例えば、チェスボードパターンの形式のような固定のローカルインターバルで記録されてもよい。
【００２４】
測定段階において、基準電界強度は、コンピュータ又は通信装置と接続された基準受信機を用いて記録されてもよい。基準受信機は、また、通信装置に組み込まれてもよい。また、測定段階において、地理的条件は、壁、ドア、部屋、コーナー、部屋識別子等の座標の形態で記録されてもよい。よって、本発明によれば、局所的な条件のマップを生成することができる、又は既存のマップを調整することができる。
【００２５】
特に、本発明によれば、移動の可能性に影響を与える条件は、測定段階で記録されてもよい。
【００２６】
これは、特に、空港で用いられるベルトコンベアー、エレベーター又はエスカレーター等を含む。この情報は、データベースに記憶され、フィンガープリントの確率値を算出するためにローカライゼーション段階において利用されてもよい。例えば、ベルトコンベアーは、人を運搬する速度の増大を生じる効果を有し、その結果、ローカライゼーション段階において、ベルト上の人間に関連するより離れたフィンガープリントは、ベルトコンベアー上にいない人間に関連するフィンガープリントよりも大きな重み付けを与えられる。エスカレーターは、階層を変更する効果を有し、エスカレーターが移動する方向を記録することができ、ローカライゼーション段階時にそこからただ１つの取り得る階層変更を算出することが可能である。
【００２７】
後処理段階において、測定されたデータは、端末に対して使用可能となる。これは、オフセットファイルの形態であることが好ましいキャリブレーション段階からのデータ、及びＸＭＬファイル又はデータベースの形態であることが好ましい測定段階からのデータを含むととともに、追加でマップ及びメタデータを含む。建物の名称、エリアの全体サイズ、階層名、部屋の説明、元の及び／又は基準セルＩＤのＧＰＳ座標のような
【００２８】
続くローカライゼーション段階において、近似により確認された位置が図示されてもよく、特に、カバーされるエリアの表示、好ましくはマップに重畳されてもよく、通信装置と通信してもよい。
【００２９】
測定段階から通信装置のメモリに関連するフィンガープリントをロードし、それらを現在使用している通信装置又は現在使用しているアンテナに適合することに続いて、無線ネットワークが受信可能か確認するために、初期チェックが行われてもよい。
【００３０】
ローカライゼーション段階において、本発明によれば、関連するフィンガープリントのみを通信装置のメモリにロードすることがなされてもよい。この目的を達成するために、フィンガープリントのクラスタリングは、測定段階時に行われ、特定された品質基準が用いられ、特に異常値は消去される。ローカライゼーション段階において、典型的なフィンガープリントは、その後、本発明に係るクラスタごとにロードされることができ、ユーザが位置しているクラスタを判定するために、受信された信号と比較されることができる。これは、メモリに比較的少数のフィンガープリントのみを記憶する必要があるという利点を有する。隣接するクラスタを変更するとき、新たなクラスタのフィンガープリントは、メモリにロードされ、古いクラスタのフィンガープリントは、少なくとも部分的に切り離される。フィンガープリントの関連度を評価するために、局所的な条件を考慮して確率評価が行われてもよい。この確率評価を用いて、フィンガープリントは、重み付けを与えられる。通信装置の（例えば座標のような）確認された位置及び所望のターゲットの入力を用いて、経路探索（ルーティング）のさらなる方法が実行されてもよい。
【００３１】
ローカライゼーション段階において、移動方向は、本発明に基づいて追加で検出されてもよい。装置自体のコンパス及び／又はジャイロスコープ又は加速度センサがこの目的のために用いられてもよい。また、人体により生じる信号減衰は、記録された信号強度に対して考慮されてもよい。信号減衰も測定段階時に記録された場合には、これは、同一方向以外で２つの補正要因が互いにキャンセルするという利点を有する。
【００３２】
ローカライゼーション段階において、コンパス及び／又はジャイロスコープは、以前の位置の履歴に加えて、現在の移動方向を検出するために用いられ、よって、関連するフィンガープリントの確率の重み付けに寄与する。コンパスデータ及び／又はジャイロスコープデータは、また、特定の位置に位置付けられる通信装置の確率を算出するためにも用いられてもよい。このデータは、信頼区間を算出するために用いられうる。
【００３３】
キャリブレーション段階、測定段階及び／又はローカライゼーション段階において、ＷＬＡＮネットワークの受信時に、受信されたデータパケットは、データバッファ、特に、例えば、測定段階時に２秒の長さを有し、ローカライゼーション段階時に５秒の長さを有するリングバッファで連続的に記憶されてもよい。これは、測定されたデータを読み出すときに、バッファに記憶されたデータでフォールバックすることができ、よって、プロセスの速度を上げることができるという利点を有する。
【００３４】
また、ＷＬＡＮ無線ネットワークの受信時に、本発明に係る、特定された送信チャネルではないチャネルで受信されたパケットの廃棄がなされる。測定段階において、磁界強度、その変化率、時刻又は日付に関連する環境の光強度、又は他の特定の物理測定値及びそれらの変化率は、フィンガープリントと共に、記録及び記憶されることが提供可能である。通信装置の加速度計を照会することにより、磁界強度又は他の測定値は、三次元ベクトルとして記録されうる。ローカライゼーション段階において、これらの測定されたデータは、特に、受信された無線強度が弱い又は無線ネットワークが受信できない場合に、無線受信機のキャリブレーション及び／又は空間座標の算出のために用いられることができる。このような磁界ベクトル（及びその変化率）は、特に、通信装置が移動された場合の移動の方向の算出を補助するために用いられることができる。
【００３５】
通信装置は、ローカライゼーション段階で受信された無線ネットワークについての情報を別の処理のためのリモートサーバへ記憶及び／又はフィードバックしてもよい。
【００３６】
本発明は、通信装置のローカライゼーションのための装置に関するものでもあり、既知の位置において無線ネットワークの電界強度を測定することにより、通信装置で測定された電界強度から位置に対する割り当てがなされ、前記装置は、上述したローカライゼーション方法のいずれかを実行するように構成される。
【００３７】
通信装置は、携帯電話機、スマートフォン、ノートブック、ラップトップ、タブレットＰＣ又は任意の他のポータブル電子通信装置であってもよい。前記装置は、特に、本発明に係る方法を実装するために、少なくとも１つの通信装置及び少なくとも１つの基準受信機と接続可能なデータ処理ユニットであってもよい。
【００３８】
基準受信機から各通信装置への受信された基準電界強度の割り当ては、サーバ上のオフセットファイルに記憶されてもよい。記録されたフィンガープリントは、ＸＭＬファイル又はサーバ上のデータベースに別のデータと共に、記憶されることが好ましい。
【００３９】
さらに、本発明は、本発明に係るシステムのためのコンピュータプログラム製品を含み、当該コンピュータプログラム製品は、本発明に係る方法により動作可能であると共に、本発明に係るコンピュータプログラム製品を有するデータキャリアにより動作可能である。本発明に係るさらなる特徴は、実施形態、特許請求の範囲及び図面の記載から見出される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、ここで、典型的な実施形態により説明される。
【図１】図１は、本発明に係るキャリブレーション段階の典型的な実施形態の模式図を示す。
【図２ａ】図２ａは、本発明に係る、生成された回帰曲線の典型的な実施形態の模式図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明に係る、生成されたオフセットファイルを示す。
【図２ｃ】図２ｃは、異なる通信装置の本発明に係る、生成された特性の測定を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明に係る測定段階の典型的な実施形態の模式図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明に係るフィンガープリントのクラスタリングの模式図を示す。
【図４】図４は、本発明に係る、生成されたデータベースの典型的な実施形態の模式図を示す。
【図５】図５は、本発明に係るローカライゼーション段階の典型的な実施形態の模式図を示す。
【図６ａ】本発明に係る方法の典型的な実施形態の模式的なフロー図を示す。
【図６ｂ】本発明に係る方法の典型的な実施形態の模式的なフロー図を示す。
【図６ｃ】本発明に係る方法の典型的な実施形態の模式的なフロー図を示す。
【図６ｄ】本発明に係る方法の典型的な実施形態の模式的なフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、マップ７により、本発明に係るキャリブレーション段階の典型的な実施形態の模式図を示す。キャリブレーション段階時に、基準受信機３及びキャリブレーションされる通信装置（端末）１は、データ処理ユニット（コンピュータ）８と接続される。キャリブレーションは、異なる無線ネットワーク２、特にＶＨＦ／ＦＭ無線、ＩＥＥ  ８０２．１１（ＷＬＡＮ）及び通信受信機（ＧＳＭ（登録商標）／ＣＤＭＡ／ＵＭＴＳ又は４Ｇ）で実行される。いくつかのタイプの受信機を用いることにより、カバーリング、冗長性、速度及び精度が向上する。また、より多くのデバイスがサポートされうる。無線ネットワーク２は、特にアクセスポイント１４からブロードキャストするＷＬＡＮ無線ネットワークを備える。
【００４２】
基準受信機３及びキャリブレーションされる端末１は、コンピュータ８と接続される。装置は、ＴＣＰ／ＩＰ接続によってコンピュータと接続する。それに替えて、コンピュータは、ＵＳＢにより接続を開始する。装置は、また、“製造者”、“プロダクトＩＤ”及び“ソフトウェアバージョン”のような独自のデータを伝送する。
【００４３】
基準受信機３及び通信装置１は、付近及び同一位置での無線ネットワーク２と共に、周波数／チャネル、明白な識別子（ＷＬＡＮ用のＢＳＳＩＤ３又はＧＳＭ（登録商標）用のＢＴＳセルＩＤ）、受信強度（ＲＳＳ４）を同時に測定する。
【００４４】
次に、値は、各装置からコンピュータ８へ伝送され、（線形）回帰を用いて端末電界強度を基準電界強度に変換するための式が演算される。その後、位置は、変化し、良好な回帰を得るために、十分なサンプル値が、入力値の各可能な範囲で取得可能となるまで測定される。その後、これらは、各既知の装置についてグローバルなオフセットファイル１０に記憶される。
【００４５】
図２ａは、本発明に係る、生成された回帰曲線９の典型的な実施形態の模式図を示す。
【００４６】
ＧＳＭ（登録商標）用の基準受信機は、携帯電話機であってもよく、ＷＬＡＮ用の基準受信機は、ＵＳＢで接続された３つの８０２．１  １  ＷＬＡＮ装置からなってもよい。３つの装置は、使用可能なＷＬＡＮチャネル（例えば、２．４ＧＨｚの１４チャネル）をホップ（ｈｏｐ）する。チャネルホッピングは、ＷＬＡＮカードのわずかに異なる受信強度を平均化する。特に速い測定率が必要な場合、特に測定段階時には、いくつかの受信機は、同時に（ホッピングせず）用いられてもよい。電池式のＵＳＢハブは、効率がよく、低コストのバリエーションとして用いられてもよいが、電池式の特別なハードウェアを使用にかかわらず、同時に記録される全てのチャネルが、８０２．１１フレームにデコードされることが可能である。
【００４７】
図２ｂは、生成されたオフセットファイルの本発明に係る実施形態を示す。各通信装置について、タイプ、ＩＤ、周波数及び基準受信機の測定されたＲＳＳ及び端末の測定されたＲＳＳが記録される。また、使用される通信装置又は受信機を特徴付ける多数の別のパラメータが記憶されてもよい。
【００４８】
これらの記憶可能なメタデータの１つは、特に、図２ｃに示される測定した特性（与えられた基準信号値分布についての受信した信号値の発生の相対的な周波数）であり、これは、装置ごとに異なっている。例えば、第１の装置は、与えられたＲＳＳについての若干高い値をより頻繁に測定し、別の装置は、若干低い値をより頻繁に測定する。この特性の知識から、算出された位置についての信頼区間は、ローカライゼーション段階で算出される。
【００４９】
図３ａは、本発明に係る測定段階の典型的な実施形態の模式図を示す。測定段階時には、エリアのマップ７はインポートされる。これは、マップのスケールを記録することを含む。例えば、ｘ掛けるｙメートル又はそれに替えて１ピクセルがｘミリメートルに対応する。詳細のいくつかのレベル及び変化する解像度を有するマップがインポートされてもよい。通常、３つの異なる詳細レベル又はマップサイズが用いられる。撮影された避難経路及び情報グラフィックもまた適切なソースである。このプロセスは、各階層（ｅａｃｈ  ｓｔｏｒｅｙ）で繰り返される。
【００５０】
測定段階は、通信装置１又はコンピュータ８で実行される。ＷＬＡＮ用の２００−１０００ｍｓ／ｐｏｉｎｔの速度は、コンピュータにより実現され、通常、通信装置１では１０，０００ｍｓ／ｐｏｉｎｔの速度が実現される。より長い測定期間は、精度を向上させる。ＲＳＳ“測定”時に、各ネットワークのＩＤ及び周波数値は位置と共に記憶される。
【００５１】
図３ｂは、多数のフィンガープリント６による測定されたエリアの模式的なレイアウトを示す。フィンガープリント６は、所定の基準を用いて関連するクラスタ１６を形成するために繰り返し集められる。少なくとも１つの例示のフィンガープリント１５は、各クラスタ１６で決定される。後のローカライゼーション段階時には、無線ネットワークは、フィンガープリント６とは比較されないが、関連する例示のフィンガープリント１５とのみ比較される。このようにして、速度の実質的な向上が実現される。何千ものフィンガープリントの比較が実行される必要はないが、数十から数百の例示のフィンガープリントの比較のみが実行される必要がある。
【００５２】
図４は、本発明に係る生成されたデータベース１２の典型的な実施形態の模式図を示す。データベースは、例えば、２つの概念的に示されており、一方が受信された無線ネットワークを特徴付けており（上側のテーブル）、他方が各無線ネットワークの測定されたフィンガープリントを特定するテーブルを含む。これらの値は、例えば、記録された階層ごとの各ポイントで５メートルごとに記憶される。座標系について、左上の建物のコーナーの原点及びミリメートル単位が有益であると分かっており、ＲＳＳ平均値及び分散に加えて、個々のＲＳＳ測定が追加で記憶されてもよい。
【００５３】
非常に弱い信号、非常に曖昧な信号及び携帯端末の信号は、自動的に放棄され、また、システムは、値を算出するために用いられたコンピュータ又はデバイスを記憶する。測定を行っている間に歩いた又は移動した経路を定義することにより開始することが可能である。測定時に、これらのタスクは、段階的に完了する。
【００５４】
マップが存在しない場合、マップは、部屋の形状を選択することにより生成されてもよい。距離測定値が存在しない場合、これらは、部屋のコーナーから測定される。ルームＩＤ値及びコーナー値は、その後、Ｘ、Ｙ座標に加えて又は代えて記憶される。
【００５５】
後処理段階では、建物データは、圧縮アーカイブ（ＺＩＰファイル）として又はクライアントへのＨＴＴＰサーバを通じて分配される。
ＺＩＰファイルは、
オフラインの測定段階からの測定値と、
キャリブレーション段階からのオフセットファイルと、
マップイメージ素材と、
メタデータと、
部屋の説明と、
を備える。
【００５６】
マップイメージ素材は、階層及び詳細のレベルによりソートされ、最大２５６ｘ２５６ピクセルの部分的な領域での圧縮画像（ＰＮＧ）として記憶される。デバイスが非常に小さいＲＡＭを有し、メモリにマップ全体を維持することができないため、このブレイクダウンが必要である。
【００５７】
さらに、データがＨＴＴＰを通じてダウンロードされたとき、必要とされるパーツのみを伝送可能である。一旦、ＺＩＰファイルによりデバイスへ伝送又はダウンロードされた任意のパーツは、デバイスに一時的に保存／バッファされる。メタデータは、一般的に建物の名称、全体の大きさ、階層の名称、元の又は基準セルＩＤのＧＰＳ座標等であると理解される。
【００５８】
最後に、コンピュータ内のプランに基づいて、部屋の説明が追加で加えられてもよい。これは、部屋、エリア、壁、店、リフト、エスカレーター、障害物、ベルトコンベアー等を記憶することを含む。ユーザからなされるオファーが、経路、対象の探索、開店時間及び他の追加情報を含む場合があるため、このデータが必要とされる。
【００５９】
これらの全てのエンティティは、いくつかの要素にモデル化され、ＸＭＬファイル又はデータベースに記憶される。部屋情報は、バックグラウンドでコンピュータでマップイメージ材料を表示し、部屋の説明に重畳することにより準備される。
【００６０】
図５は、本発明に係るローカライゼーション段階の典型的な実施形態の模式図である。ローカライゼーションは、ＷＬＡＮを受信可能なエリアを有する建物が環境内に存在する可動化を判定しようとすることにより開始される。これが判定されなかった場合、この機能は放棄される。ＷＬＡＮが使用可能である場合、Ｗｉｆｉは、非アクティブ状態からアクティブとなり、対応するデータベース１２は、解凍される又はサーバからダウンロードされ、測定が開始される。
【００６１】
測定段階からのフィンガープリントは、スペースを取らない手法でメモリ内に読み出され、現在のアンテナに適合するように構成される。使用不可能なフィンガープリントは消去される。
【００６２】
フィンガープリントが物理的に達成可能なエントリーに基づいてフィルタされるときの追加のクラスタリングステップは、上述したように、モバイルデバイスでの演算量を低減し、同時に、意味のある直接的な環境にサーチエリアを制限する。それにより、異常値は、暗黙的に消去される。
【００６３】
図６ａから６ｄは、本発明に係る方法の典型的な実施形態の概念的なフロー図を示す。図６ａは、システムのアクティベーションに続くイニシャル方法ステップを示す。これらの方法ステップは、低いレベルでシステムのエネルギー消費を維持するために、実行される、つまり、この方法は、エネルギー消費を考慮する必要がない場合、又は携帯電話機が内蔵されないラップトップの場合に、これらのステップなしでも実行されうる。この目的のために、第１のクエリは、おおよその位置を問い合わせる必要があるかどうかを確立することを構成する。その後、最後に受信したセルＩＤ（ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ又は他のモバイル通信ネットワーク）を用いて、（数キロメートルの半径をカバーする）このエリアに既にフィンガープリントが存在するかどうか判定する。この場合、必要とされるデータベースは、サーバからダウンロードされ、無線受信機は、アクティベートされ、測定が開始され、そうでない場合には、無線受信機は、アクティベートされない。これは、エネルギー消費を低減するという利点を有する。
【００６４】
図６ｂに示すように、その後、測定が開始される。データバッファが一杯になるまで、周波数範囲がスキャンされ、受信したデータが記憶され、スキャンが継続される。十分なデータパケットが存在する場合、処理を開始する。データパケットの数は、直近のタスクに依存し、例えば、約２０個のデータパケットは、２秒のデータバッファサイズ及び１００ｍｓのデータパケット間隔で十分である。
【００６５】
図６ｃは、十分なデータポイントがデータバッファに記録された場合の処理の方法を示す。先ず、測定段階時に記録されたフィンガープリントを含むデータベースは、フィルタリングにより使用不可能なフィンガープリントを消去する。これらは、特に、別の周波数又は別の無線ネットワークで記録されたフィンガープリントであってもよい。その後、現在のエリアに存在する例示のフィンガープリントは、このデータベースから取得される。エリアのサイズに応じて、これらは、数百から数千の記録であってもよい。記録された信号強度を使用される通信装置と一致させるために、例示のフィンガープリントは、オフセットテーブルを用いて補正される。その後、記録された信号強度を例示のフィンガープリントと比較することにより、通信装置が高い確率で位置付けられるこれらのクラスタが識別され、これらのクラスタに関連するデータベース内に存在する全てのフィンガープリントが、その後、ロードされる。さらに、これらは、数百から数千の記録であってもよい。オフセットテーブルを用いて別の補正が行われる。その後、フィンガープリントは、予め設定された品質基準、例えば、最小信号強度、最大分散、最大寿命、測定の最小数を用いてフィルタされる。最後に、残りの補正されたフィンガープリントは、通信装置のメモリに記憶される。
【００６６】
その後、必要な場合には、信号強度は、人体により生じる信号の劣化に応じて補正される。これは、内蔵のコンパス又は内蔵のジャイロスコープ又は加速度センサを用いてなされる。その後、位置の確率の重み付けが行われ、現在までの移動経路、壁、ドア、エスカレーター又はベルトコンベアーのような局所的な状態と共に、加速度センサ又はコンパスからのデータのような変化する要因が考慮される。各フィンガープリントは、バッファから取得され、測定された信号強度と比較され、これらの測定値は、また、比較の前にフィルタリングされる。ベイジアン位置確率は、各関連するフィンガープリントに割り当てられ、最も高い確率の位置を求めるために特別なアルゴリズムが用いられる。その後、後処理及び起こり得ない又は不可能な結果（例えば、アクセスできないエリアの位置でのローカライゼーション結果）のフィルタリングに続く。最後に、既存の統計的手法（例えば、カルマンフィルタ）を用いて誤差推定及び平滑化が行われ、位置は、インターフェースへ送信される。
【００６７】
測定は、絶えず繰り返され、ここで、現在のクラスタが変化したかどうかをチェックする一方で、建物が残っているかどうかをチェックする。クラスタが変化した場合、新たなクラスタのフィンガープリントが判定され、メモリにロードされ、古いフィンガープリントは廃棄される。これは、比較的少数の記録のみが、通信装置のメモリで連続的に使用可能となるように維持される必要があるという利点を有する。建物が残っている場合、図６ａに示すように、本方法は、初期状態へ戻る。
【００６８】
最後に、図６ｄは、本発明に係る方法の一部分もある経路探索（ルーティング）のための方法を示す。先ず、取り得る経路が算出され、第１の段階（ルーティングの準備）に記憶される。この目的のために、ユーザが承認していない要素が初めにフィルタされる（例えば、特定の社員のみがドア又はエリアを使用可能である等）。その後、要素のエッジポイントが抽出される（コーナー、エッジ）。その後、リンクが、階層間及び扉間で確立される、すなわち、ポイント間でのダイレクトリンクである。中間点が挿入される。そして、物体への最小距離が忠実に守られることが確保される（数学的な観点からは最適ではないが、ユーザにとってはより自然なルートが確立される）。速度要因（ベルトコンベアー）のような通過する物体の特性が考慮され、ゾーンが重畳してもよく、特性が継承される及び／又は重畳される。最後に、取り得るルートが算出され、最良の又は最も関連性のあるもののみが記憶される。
【００６９】
その後、さらなる段階（“経路探索”）では、位置は、ローカライゼーション段階から求められ、開始点及び到達点が照会される。予め算出された経路を用いて、サーチアルゴリズムは、短時間に最善の経路をもたらすように実行される。これは、コスト（時間）と共に出力される。
【００７０】
本発明は、図示された実施形態だけではなく、発明の詳細な説明、図面又は特許請求の範囲のような本発明に係る他の装置も含む。特に、図示された実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、異なる実施形態で示される特徴が互いに組み合わせられてもよい。
【００７１】
参照番号のリスト
１  通信装置
２  無線ネットワーク
３  基準受信機
４  基準電界強度
５  端末電界強度
６  フィンガープリント
７  マップ
８  データ処理ユニット
９  回帰曲線
１０  オフセットファイル
１１  受信モジュール
１２  データベース
１３  サーバ
１４  アクセスポイント
１５  例示のフィンガープリント
１６  クラスタ
【図１】
2014530345.tif 000003
【図２ａ】
2014530345.tif 000004
【図２ｂ】
2014530345.tif 000005
【図２ｃ】
2014530345.tif 000006
【図３ａ】
2014530345.tif 000007
【図３ｂ】
2014530345.tif 000008
【図４】
2014530345.tif 000009
【図５】
2014530345.tif 000010
【図６ａ】
2014530345.tif 000011
【図６ｂ】
2014530345.tif 000012
【図６ｃ】
2014530345.tif 000013
【図６ｄ】
2014530345.tif 000014
【国際調査報告】
2014530345.tif 000015
2014530345.tif 000016
2014530345.tif 000017