(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体間での空間的位置の協働判定のための方法であって、
第１の物体により、１または複数の異なる位置判定技術から得た位置情報を受信する段階と、
前記１または複数の異なる位置判定技術からの位置情報を組み合わせ、第１の物体の空間的位置を判定する段階と、
前記第１の物体と第２の物体との間にピアツーピアの通信を確立する段階と、
前記第１の物体と前記第２の物体との間で位置情報を交換する段階とを備え、
前記第２の物体は、前記第１の物体により受信された位置情報および前記第１の物体と前記第２の物体との間のピアツーピアの相対位置情報に部分的に基づいて、第２の物体の空間的位置を判定し、
前記第２の物体は、前記第１の物体から前記第２の物体へと交換された位置情報に基づいて、前記第２の物体に関連付けられた前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を補正する、方法。
【請求項２】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づく、請求項１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項３】
前記第２の物体は、前記第１の物体の空間的位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第２の物体の空間的位置を判定する、請求項１または２に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項４】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づく、請求項１から３のいずれか１項に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項５】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径である、請求項１から４のいずれか１項に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項６】
各球体の原点は、地球の軌道における衛星である、請求項５に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項７】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づく、請求項１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項８】
前記無線周波数電磁場のインタラクションは、タグ形式である、請求項７に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項９】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、前記物体の運動に基づく、請求項７または８に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１０】
前記物体の前記運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含む、請求項９に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１１】
前記第１の物体について、前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を判定する段階を更に備える、請求項１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１２】
判定する段階は、位置情報分散に基づいて、前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに重み係数を割り当てる段階を有する、請求項１１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１３】
前記重み係数は、変化位置情報の分散に基づいて変化する、請求項１２に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１４】
組み合わせる段階は、前記第１の物体の前記空間的位置を判定するときに、前記重み係数を考慮する段階を有する、請求項１３に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１５】
前記第１の物体と前記第２の物体との間で位置情報を交換する段階は、物体の相対位置情報を含む、請求項１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１６】
前記第２の物体は、前記第１の物体により受信された位置情報から独立した１または複数の異なる位置判定技術からの位置情報を受信する、請求項１に記載の物体間での空間的位置の協働判定のための方法。
【請求項１７】
空間的位置の協働判定のためのシステムであって、
第１の物体と、
第２の物体と、
前記第１の物体について、第１の物体の空間的位置を判定する１または複数の異なる位置判定リソースと、
前記第１の物体と前記第２の物体との間の通信リンクとを備え、
前記第２の物体は、前記第２の物体について、前記第１の物体から受信された第１の物体の空間的位置および前記第１の物体と前記第２の物体との間のピアツーピアの相対位置情報に少なくとも部分的に基づいて、第２の物体の空間的位置を判定し、
前記第２の物体は、前記第１の物体から前記第２の物体へと交換された位置情報に基づいて、前記第２の物体に関連付けられた前記１または複数の異なる位置判定リソースのそれぞれに対する位置情報分散を補正する、システム。
【請求項１８】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づく、請求項１７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項１９】
前記距離および前記方位角は、アンテナと受信機との間の無線周波数伝送に基づく、請求項１８に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２０】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づく、請求項１７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２１】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径である、請求項１７または２０に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２２】
各球体の前記原点は、地球の軌道における衛星である、請求項２１に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２３】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づく、請求項１７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２４】
前記無線周波数電磁場のインタラクションは、タグ形式である、請求項２３に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２５】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、物体の運動に基づく、請求項１７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２６】
前記物体の前記運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含む、請求項２５に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２７】
前記第２の物体の空間的位置は、前記第１の物体および前記第２の物体との間の相対的位置情報を含む、請求項１７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２８】
前記第２の物体は、前記第１の物体により受信された位置情報から独立した前記１または複数の異なる位置判定リソースからの位置情報を受信する、請求項１７または２７に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項２９】
空間的位置の協働判定のためのシステムであって、
１または複数の異なる位置判定技術から得た第１の物体の位置情報を受信する第１の送受信機と、
前記１または複数の異なる位置判定技術から受信された位置情報を格納するメモリと、
前記第１の物体と第２の物体との間にピアツーピアの通信を確立する第２の送受信機と、
前記メモリに通信可能に結合され、ソフトウェアとして実施される命令を実行することができるプロセッサと、
複数のソフトウェア部分とを備え、
前記複数のソフトウェア部分のうち１つは、前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれから受信された前記位置情報における分散を判定し、
前記複数のソフトウェア部分のうち１つは、前記１または複数の異なる位置判定技術から受信された位置情報を組み合わせ、第１の物体の空間的位置を判定し、
前記複数のソフトウェア部分のうち１つは、前記第１の物体の空間的位置および前記第１の物体と前記第２の物体との間のピアツーピアの相対位置情報に部分的に基づいて、前記第２の物体が第２の物体の空間的位置を判定すること、および前記第１の物体から前記第２の物体へと交換された位置情報に基づいて、前記第２の物体が前記第２の物体に関連付けられた前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を補正することを可能にするように、前記第１の物体と前記第２の物体との間で位置情報を交換する、システム。
【請求項３０】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づく、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３１】
前記距離および前記方位角は、アンテナと受信機との間の無線周波数伝送に基づく、請求項３０に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３２】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径である、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３３】
各球体の前記原点は、地球の軌道における衛星である、請求項３２に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３４】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づく、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３５】
前記無線周波数電磁場のインタラクションは、タグ形式である、請求項３４に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３６】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、物体の運動に基づく、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３７】
前記物体の前記運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含む、請求項３６に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３８】
前記１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づく、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項３９】
位置情報における分散に基づいて、前記１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに重み係数を割り当てるソフトウェア部分を更に備える、請求項２９または３８に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項４０】
前記重み係数は、変化位置情報の分散に基づいて変化する、請求項３９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項４１】
組み合わせることは、前記第１の物体の空間的位置を判定するときに、前記重み係数を考慮することを含む、請求項４０に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【請求項４２】
前記第１の物体と前記第２の物体との間で位置情報を交換することは、物体の相対位置情報を含む、請求項２９に記載の空間的位置の協働判定のためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２０１３年４月３０日に出願の米国特許非仮出願第１３／８７３６０６号、２０１２年５月１日出願の米国特許仮出願第６１／６４１，２０１号、２０１２年５月２９日出願の米国特許仮出願第６１／６５２，３４７号、および２０１３年に３月５日に出願の米国特許仮出願第６１／７７３，０６３号に関し、これらの優先権の利益を主張し、その全体が本明細書に完全に記載された場合と同様に、全ての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明の実施形態は、物体の相対的位置の判定に概ね関し、より具体的には位置データの複数の独立ソースを使用する協働空間測位に関する。
【０００３】
センサ融合は、感覚データまたは異なるソースの感覚データから得られるデータの組み合せであり、もたらされる情報は、ある意味において、これらのソースが個別に使用されるときに可能である場合よりも良好である。比較により、データ融合は、同一の物体を表す複数のデータおよび知識を統合し、一貫した、正確で有用な表現にする処理である。それぞれの場合において、全体的な目的は、より正確で、より完全であり、より信用・信頼できる結果を提供することである。
【０００４】
融合処理のためのデータソースは、同一のセンサに基づくものとは特定されない。実際、同一の目的に関連する異なるデータソースの方がより正確で信頼できる製品を提供し得ると主張される可能性がある。「より良好な」データを提供するように複数の感覚データを融合することは優れているが、より良好なデータ自体が、多くの場合、不十分である。これは、特に、空間または位置データの動作的使用に関してあてはまる。
【０００５】
人の正確な位置を知ることは、歴史を通しての長い問題であった。正確な地図と組み合わされた位置情報を有することにより、地点Ａから地点Ｂに到達することについての問題の多くが解決されると考えられる。しかし、ＧＰＳシステムのユビキタスな性質にもかかわらず、人々は、依然として道に迷い、交通渋滞は発生し続け、衝突は依然として脅威である。実際に、そのようなシステムが問題を悪化させていると主張し得るであろう。従来技術に欠如しているのは、地理空間と空間とのデータのみならず、行動修正の基礎を形成し得る関連情報をユーザに提供する、異なる位置判定リソースの融合である。具体的には、複数の測位技術を適切に組み合せることにより、絶対的および相対的測位の双方の理想的な利便性を同時に得る手段が欠如している。
【０００６】
ＧＰＳは、絶対的測位の例であり、経路探索を支援し、長距離にわたる位置についての通信を容易にし、物体が世界のどこにあるかの継続的理解を提供するという利便性を提供する。相対的測位は、堅固であるという利便性を有するが、より正確には外部ソース（すなわち衛星）への接続を必要としない。従来の教示は、双方のアプローチの利便性を同時に得る手段を提供しなかった。従来技術のこれらおよび他の欠陥は、本発明の１または複数の実施形態により処理される。
【０００７】
本発明の更なる利点および新規な特徴は、一部は以下の説明において記載されるものであるが、一部は以下の明細書を検討すれば当業者には明らかであり、あるいは本発明の実施により知ることができる。本発明の利点は、添付の特許請求の範囲において具体的に指摘される媒介、組み合せ、組成、および方法の手段により実現および達成することができる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１または複数の実施形態は、識別データおよびエンティティの属性をエンティティに埋め込み、モバイル受信機／アンテナを使用して相対的距離および方位を提供する、多面的な位置的アプローチを提示する。更に、この機能は、地理参照受信機／アンテナを介して全地球的測位リソースにリンクし、現在のシステムの機能外の正確でリアルタイムの位置認識を提供する。
【０００９】
本発明の主要な利点は、複数のリソースに基づいて正確で連続的な位置情報を提供することである。本発明は、各々が一意な空間特質を提供する複数の独立したコンポーネントを使用してこれを行う。また、各コンポーネントのユーティリティは制限されているので、異なるコンポーネントを一意に組み合せることにより、信頼性のある位置が判定および維持される。ＧＰＳは、多くの状況（屋内、樹冠の下、地下、洞窟、バンカ、およびトンネル）において利用可能でないことを想起されたい。これは、ＧＰＳが貧弱なツールであることを意味するのではなく、それ自体としてモバイル車両および他の物体によりナビゲートする必要がある地形の範囲でくまなく信頼性のある測位を提供することができないことを意味する。
【００１０】
結果として、本発明の実施形態は、複数のコンポーネントの位置データをフィルタリングおよび融合する新規な方法を含む。この方法は、以下に説明されるが、システム全体が各コンポーネントからの入力に基づいて車両（または物体）の真の位置について確率論的に推論することも可能にする。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、相対的位置スキームにおける超広帯域（ＵＷＢ）無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ等のアクティブ測距リソースは、固定受信機インフラストラクチャが利用可能でない場合に局所的な最も近い最近接点位置の理解を提供し、利用可能であり、位置認識を提供する場合にはインフラストラクチャ位置データを利用することができる。本発明のアプローチは、位置情報の個別のコンポーネントを一意にバランスさせる。
【００１２】
物体間の空間的位置の協働判定のための１つの方法実施形態は、１または複数の異なる位置判定技術から得られた第１の物体の位置情報を受信する段階と、その後、第１の物体について１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を判定する段階とを含む。処理は、１または複数の異なる位置判定技術から得られた位置情報を組み合わせて、第１の物体の空間的位置を判定しつつ、第１の物体を第２の物体に通信可能に結合して継続する。通信可能に結合されると、各物体は、位置情報を交換し、第２の物体は、第１の物体の空間的位置に部分的に基づいて第２の物体の空間的位置を絞り込む。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、空間的位置の協働判定のためのシステムは、第１の物体と、第２の物体と、第１の物体の第１の物体の空間的位置を判定するように動作可能な１または複数の異なる位置判定リソースと、第１の物体と第２の物体との間の通信リンクとを備え、第２の物体は、第１の物体から受信した第１の物体の空間的位置に少なくとも部分的に基づいて第２の物体の第２の物体の空間的位置を絞り込むように動作可能である。
【００１４】
別の実施形態において、空間的位置の協働判定のためのシステムは、１または複数の異なる位置判定技術から得られた第１の物体の位置情報を受信するように動作可能な第１の送受信機と、１または複数の異なる位置判定技術から受信した位置情報を格納するように動作可能なメモリと、第１の物体を第２の物体に通信可能にリンクさせるように動作可能な第２の送受信機と、メモリに通信可能に結合され、ソフトウェアとして実施される命令を実行することができるプロセッサと、複数のソフトウェア部分とを含み得る。
【００１５】
ソフトウェア部分は、１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれから受信した位置情報における分散を判定し、１または複数の異なる位置判定技術から受信した位置情報を組み合わせることにより、第１の物体の空間的位置を判定し、第２の物体が第１の物体の空間的位置に部分的に基づいて第２の物体の空間的位置を絞り込むことを可能にするように、第１の物体と第２の物体との間で位置情報を交換するように構成され得る。
【００１６】
本開示および以下の詳細な説明において記載される特徴および利点は、全てを包含するものではない。多くの更なる特徴および利点は、図面、明細書、および特許請求の範囲を見れば、当業者には明らかであろう。更に、本明細書において使用する言語は、読み易さおよび指示上の目的のために原則として選択されており、発明上の主題を叙述し、または限定するべく選択されていないことに留意されたい。特許請求の範囲への参照は、そのような発明上の主題を判断するのに必要である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
添付の図面と共に１または複数の実施形態の以下の説明を参照すれば、本発明の上述または他の特徴および目的、ならびに特徴及び目的を達成する態様はより明らかとなり、本発明自体をよく理解できるであろう。
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による協働空間測位のためのシステムのハイレベルブロック図を示す。
【００１９】
【図２】本発明の一実施形態による協働空間測位が実装され得る当座の都市環境を示す。
【００２０】
【図３】協働空間測位技術を有する、複数の物体のメッシュネットワークインタラクションのハイレベルの図示を示す。
【００２１】
【図４】本発明の一実施形態による、複数のアンテナを使用する１つの物体による協働位置判定の描写である。
【００２２】
【図５】本発明による、位置情報を協働させるべく使用され得る方法論の一例を図示する流れ図である。
【００２３】
図面は、例示目的のためにのみ、本発明の実施形態を図示する。当業者は、本明細書に記載する本発明の原理を逸脱することなく、本明細書に例示する構造および方法の代替的実施形態を使用することができることを以下の論述から容易に理解するであろう。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１または複数の位置判定リソースから得られた異なる位置データは、ピアツーピアの関連情報と融合され、物体に協働位置認識を提供する。本発明の一実施形態によれば、物体は、空間的位置を独立して判定するべく、１または複数の位置リソースから自身の位置判定情報を収集する。この判定は、階層状ではなく、随時変化し得る複数の要因に基づいてバランスを取る。空間的位置が判定されると、その後、位置判定を向上させ、行動結果を修正するべく使用し得るピアツーピアの関連情報により、増強することができる。協働空間測位のためのシステムおよび関連する方法論のこれらおよび他のアプリケーションが可能であり、本発明の１または複数の実施形態により企図される。
【００２５】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、本明細書の以下で詳細に説明する。本発明は一定程度の具体性をもって説明および例示されているが、例によってのみ本開示は行われており、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、当業者は部品の組み合せおよび配置における多くの変更形態を講じ得ることを理解されたい。
【００２６】
添付の図面を参照して、特許請求の範囲およびその均等物により定義される本発明の例示的な実施形態を包括的に理解するのに役立てるべく、以下の説明を提供する。説明は、その理解に役立つ具体的な様々な詳細を含むが、これらは単に例示的なものとみなされるべきである。従って、当業者は、本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、本明細書において説明する実施形態の様々な変更および改変をすることができることを理解するであろう。また、周知の機能および構造の説明は、明確および簡明にするべく省いている。
【００２７】
以下の説明および特許請求の範囲で使用する用語および文言は、書誌学的な意味に限定されるものではなく、本発明の明確で一貫した理解を可能にするべく、発明者が単に使用するものである。従って、本発明の例示的な実施形態の以下の説明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物が定義する本発明を限定する目的のためではなく、例示目的のためにのみ提供されることは、当業者に明らかなはずである。
【００２８】
本明細書において使用するように、「一実施形態」または「実施形態」に言及する場合、実施形態に関して説明される具体的な要素、特徴、構造、または特性が少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所において「一実施形態において」という語句が現れても、全てが必ずしも同一の実施形態に言及しているとは限らない。
【００２９】
「実質的に」という用語は、列挙した特性、パラメータ、または値を正確に達成する必要があるということではなく、例えば、公差、測定エラー、測定精度の限界、および当業者に既知の他の要因を含む逸脱および変形形態は、特性が提供することを意図する効果を排除しない量で行われ得ることを意味する。
【００３０】
同一の番号は、全体で同一の要素を指す。図面において、特定の線、層、コンポーネント、要素、または特徴の寸法は、明確にするべく誇張されていることがある。
【００３１】
本明細書において使用する用語は、具体的な実施形態を説明する目的のためのみであって、本発明の限定を意図するものではない。本明細書において使用するように、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明確にそうでない旨を明示しない限り複数形も含むことを意図する。従って、例えば、「１つのコンポーネント表面」に言及する場合、そのような表面の１または複数への言及を含む。
【００３２】
本明細書において使用するように、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、またはそれらのその他の変化形は、非排他的包含を対象にすることを意図する。例えば、列挙した要素を備える処理、方法、物品、または装置は、それらの要素に必ずしも限定されるものではなく、明示的に列挙されない、またはそのような処理、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含んでもよい。更に、明示的にそうでない旨記載されない限り、「または（ｏｒ）」は、排他的なｏｒではなく包含的なｏｒを指す。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真であり（または存在し）、Ｂが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）、Ｂが真である（または存在する）、およびＡおよびＢの双方が真である（または存在する）、のうちいずれか１つにより満たされる。
【００３３】
別途規定されない限り、本明細書において使用する全ての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明が属する当業者の１人が一般に理解するのと同一の意味を有する。更に、一般に使用される辞書において定義されるもの等の用語は、明細書の文脈および当技術分野における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書において明示的にその旨定義されない限り、理念化された意味、または過度に形式的な意味において解釈されるべきではないことを理解されたい。周知の機能または構造は、簡明および／または明確にするべく詳細には説明されないことがある。
【００３４】
また、別の要素「上に存在する」、別の要素に「取り付けられた」、別の要素に「接続された」、別の要素に「結合された」、別の要素に「接触する」、別の要素に「装着された」などとして、ある要素に言及する場合、他の要素の直ぐ上に存在し、他の要素に直に取り付けられ、他の要素に直に接続し、他の要素に直に結合または接触し得るか、または介在要素も存在し得ることを理解されたい。対照的に、例えば、別の要素の「直ぐ上に存在する」、別の要素に「直に取り付けられた」、別の要素に「直に接続した」、別の要素に「直に結合した」、または別の要素に「直に接触する」ものとしてある要素に言及する場合、介在要素は存在しない。また、当業者は、別の特徴に「隣接して」配置される構造または特徴に言及する場合に、その隣接する特徴と重なり合うか、またはその基礎となる部分を有する場合があることを理解するであろう。
【００３５】
「下に」、「下方に」、「下部の」、「上方に」、「上部の」等の空間的に相対的な用語は、本明細書において説明を容易にするべく使用し、図面に例示する１つの要素または特徴の、別の要素または特徴に対する関係を説明することがある。空間的に相対的な用語は、図面において図示される向きに加えて、使用または動作におけるデバイスの異なる向きを包含することを意図することを理解されたい。例えば、図面におけるデバイスが逆になると、他の要素または特徴の「下に」、「下方に」あるものとして説明される要素は、他の要素または特徴の「上方に」方向付けられる。従って、例示的な用語「下に」は、「上方に」および「下に」の双方の向きを包含することができる。デバイスは、別に方向付けられ（９０度回転し、または他の向きにある）、本明細書において使用する空間上、相対的な記述語がそれに応じて解釈され得る。同様に、「上方に向かって」、「下方に向かって」、「垂直に」、「水平に」等の用語は、具体的にそうでない旨を示さない限り、説明の目的のためのみに本明細書において使用される。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、協働位置判定アプローチは、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）、レーザに基づく位置推定、高性能推測航法、および局所領域の相対的な方位および距離を提供するアクティブなタグ（測距）追尾技術から得られた位置データのより構造化されたバランスを含む、正確で信頼性のある測位を提供する。上記の本発明の１つの実装において、ＧＰＳは、長距離の測位を提供して、相対的測位を全地球的座標系にリンクさせ、一方でレーザによる位置推定により、レーザによる地図作成戦略を使用する一貫した局所的地形理解を可能にする。高性能推測航法は、遅延を処理し、短い間隔でロボットの微細な移動を追尾することにより、危険検出を改善し、タグ追尾機能は、エラー（＋／−６インチ未満）を制限することを確実にすることができ、リアクティブな見通し外位置機能を可能にする。上記の例は、位置データを得る４つの手段を説明するが、当業者は、他の位置判定リソースが本発明に同様に適用可能であり、使用および実装において実際に企図されることを理解するであろう。例えば、ＬＩＤａＲ（光検出および測距、またはレーザ画像検出および測距）を、画像検出システム等と同様に使用することができる。
【００３７】
本発明のアプローチに対する重要な利点は、各機能が他を補完するという意味での冗長性を提供することである。本技術の直近の用途の１つは、ＧＰＳが利用可能でないか、または不正確である区域においてＧＰＳ（または類似の技術）を拡張および向上させることである。
【００３８】
従来の知識は、測位ソリューションとしてＧＰＳを使用することができるというものであったが、多くのエラーが存在し、そのため、ＧＰＳを一次的手段として使用して、接近移動、複数の車両の調整、または正確なマーキングおよび操作の必要性等の様々な重要な機能を調整することができない。差分ＧＰＳソリューションを用いても、通常、システムは、木陰の下、バンカ、洞窟、建物内、および他の多くの状況では堅固で信頼性がある訳ではない。ＧＰＳの限界をより良く理解するべく、以下を考慮されたい。
【００３９】
ＧＰＳは、ユーザが合理的精度で地球上の位置をピンポイントで示すことを可能にする位置推定およびナビゲーションのシステムである。現在のＧＰＳシステムは、精密に規定された軌道で地球の周囲を回転する２４の専用衛星から送信される信号を利用する。衛星を参照ポイントとして使用して、ＧＰＳ受信機は、異なる衛星からの信号の到着時間における差異に基づいて自身の位置を算出する。ＧＰＳは、元来、米国軍がミサイルを目標物に誘導するべく開発されたが、現在は、航空交通管制システム、船舶、トラック、および自動車、機械化された農業、捜索救助、環境変化の追跡などに日常的に使用される。
【００４０】
上述のように、ＧＰＳは、あらゆる天候で、地球上、またはその付近のどこでも位置および時間情報を提供する、宇宙衛星ナビゲーションシステムであり、４またはそれ以上のＧＰＳ衛星には妨害されない見通しが存在する。（いくつかの場合に、３つの衛星を用いて位置判定を行うことができる。）ＧＰＳプログラムは、世界中の軍、民間、および商業ユーザに重要な機能を提供し、全地球的な航空交通システムを近代化するバックボーンであるが、限界がない訳ではない。
【００４１】
地球上での位置を判定するべく、ＧＰＳ受信機は、地球上空のＧＰＳ衛星により送信される信号の時間を正確に計測することにより自身の位置を算出する。各衛星は、メッセージが送信された時間およびメッセージ送信時における衛星位置を含むメッセージを断続的に送信する。
【００４２】
受信機は、受信するメッセージを使用して各メッセージの送信時間を判定し、各衛星への距離またはレンジを計算する。この距離は、衛星の位置と共に使用して受信機の位置を計算する。衛星の位置および距離は、衛星の中央にあり、半径が距離と等しい球体を定義する。受信機の位置は、この球体表面のどこかにある。従って、４つの衛星を用いて、ＧＰＳ受信機の表示位置は、４つの球体表面の交点またはその付近に存在する。エラーがない理想的な場合には、ＧＰＳ受信機は、４つの表面の正確な交点に存在する。
【００４３】
最も重大なエラー源の１つは、ＧＰＳ受信機の時計である。光速度の値ｃは非常に長いため、ＧＰＳ受信機から衛星までの推定距離、つまりレンジは、ＧＰＳ受信機の時計においてエラーに非常に敏感であり、例えば、１マイクロ秒（０．０００００１秒）のエラーは、３００メートル（９８０フィート）のエラーに対応する。これは、ＧＰＳ受信機が機能するには極度に正確で高額の時計を必要とすることを示唆するが、製造者は、量産市場向けに高価でないＧＰＳ受信機を作製することを好む。このジレンマは、４つの距離が存在するという事実を利用することにより解決される。
【００４４】
３つの球体表面は、初めの２つの球体交点の円が通常は非常に大きいので、交差する可能性が高く、従って、第３の球体表面は、この大きい円を交差する可能性が高い。時計が誤ると、時計エラーにより、ある地点を交差することができない可能性があるので、第４の衛星に対応する球体表面が初めの３つの衛星の交点の２地点のいずれかに初めに交差する可能性は低い。他方、解決法が発見されて、その結果、完全な交差からは少し逸脱するが、４つの球体表面が全て少なくともおおまかに交差する場合、受信機位置の正確な推定が発見され、時計が非常に正確である可能性が非常に高い。
【００４５】
現在のＧＰＳシステムは、空間セグメント、制御セグメント、およびユーザセグメントの３つのセグメントからなる。空間セグメント（ＳＳ）は、想像されるように、旋回するＧＰＳ衛星からなる。軌道は、地球の中央にあり、地球と共に回転しないが、遠くの星に対して固定される。軌道は、少なくとも６つの衛星が地球表面上のほぼどこからも見通し内に常に存在するように配置される。この目的の結果は、４つの衛星が各軌道内で均等に離間配置（９０°）されないことである。一般論としては、各軌道における衛星間の角度差は、３０°、１０５°、１２０°、および１０５°離れており、その和は、当然に３６０°である。
【００４６】
制御セグメントは、マスタ制御局（ＭＣＳ）、代替のマスタ制御局、４つの専用地上アンテナ、および６つの専用監視局からなる。衛星の飛行経路は、専用監視局により追尾される。その次に、衛星に責任を有する機関が専用または共有の地上アンテナを使用するナビゲーション更新を用いて、定期的に各ＧＰＳ衛星に連絡する。この更新は、衛星に搭乗した原子時計を互いに数ナノ秒で同期化し、各衛星の内部軌道モデルのエメフェリスを調節する。
【００４７】
ユーザセグメントは、安全なＧＰＳ精密測位サービスの数十万の米軍および同盟軍のユーザ、ならびに標準測位サービスの数千万の民間、商業、および科学ユーザからなる。通常、ＧＰＳ受信機は、衛星により送信される周波数に同調したアンテナ、受信機プロセッサ、および高安定時計（多くの場合、水晶発振器）からなる。これらは、ユーザに位置および速度情報を提供するディスプレイも含み得る。各セグメントは、エラーを均衡状態へと導き、ＧＰＳは、物体の一般的な位置に関する信頼性のある情報を提供するが、精密情報を提供することはできない。更に、少なくとも４つの衛星のそれぞれに対する妨害されない見通しを必要とする点で、根本的に限界がある。
【００４８】
ＧＰＳの限界のいくつかに対応するべく、測距情報（すなわち、ビデオ、レーダ、ソナー、またはレーザのデータ）に基づく位置推定が可視特徴を用いて特に都市状況または屋外区域における位置的な改善を提供し得ると判断された。本発明の一実施形態によれば、ＧＰＳ技術は、高度のナビゲーション、探索、および検出を提供するべく、自己位置推定と環境地図の同時作成とシームレスに統合される。レーザまたは他の測距装置により見られる持続的特徴が、周辺環境に関する非常に堅固なデータを提供することができることは明らかである。持続的な物体の既知の位置が存在する状況において、レーザ（または他の測距儀）は、ＧＰＳデータと積算され、位置認識における分散を縮小させることができる。例えば、ＧＰＳ信号が数メートル以内の位置を提供し、その位置に基づいて、デバイスが既知の位置の２つまたはそれ以上の有力な物体を特定できるはずである場合、測距情報を使用してＧＰＳ位置の精度を改善することができる。しかし、特に、位置を推定するシステムに対する持続的障害が存在しない場合には、この技術は、一定の限定を有し、やはり、レーザまたは測距技術は、通常、持続的な物体に対する妨害されない見通し、ならびに識別された物体が既知の位置のものであることを要求する
【００４９】
本発明が企図する別のタイプの位置センサは、慣性センサである。ラジオビーコンおよびＧＰＳと共に、慣性センサは、航空機における大抵のナビゲーションシステムのための基礎を形成する。慣性システムは、運動の知覚、すなわち既知の位置からの加速度および変位の測定に基づいて動作する。物体が直線および角度の加速度の双方を提供するデータ、ならびに運動の法則を使用して、自身の最初の位置を知っている場合、その既知の位置からの物体の変位を判定することができる。機械および光ジャイロスコープの双方は、運動量保存の法則を適用することにより直線運動および角運動を測定するべく使用することができる。ＧＰＳまたは距離による位置推定と異なり、慣性ナビゲーションシステムは、自己完結型である。すなわち、慣性ナビゲーションシステムは、その他のソースの情報に依存して、物体位置を判定しない。例えば、慣性航行システムで装備されたデバイスが自身の位置から、元の地点から測定された別の位置に進むように指示された場合、デバイスは、原点に対するその位置および運動中の任意の時点での位置にいつ到着するかを理解するであろう。デバイスが平野にあっても、または建物の地階、あるいは洞窟内にあっても、あまり重要ではない。しかし、慣性航行システムは、システムに入力された初期データ（自身の初期位置）および長時間の機器における歳差と同程度に良好であるのみである。全ての慣性航行システムは、積算のドリフトに悩まされており、加速度および角速度の測定における小さいエラーは、速度において次第に大きくなるエラーに積算され、位置におけるより一層大きなエラーへと悪化する。新しい位置は先に算出された位置、ならびに測定加速度および測定角速度から算出されるので、これらのエラーは、初期位置が入力されてからの時間にほぼ比例して蓄積する。従って、位置は、いくつかの別のタイプのナビゲーションシステムからの入力により周期的に補正されなければならない。物体位置の精度は、初期データの精度、および物体の実際の位置が更新された地点に基づいて変化する。
【００５０】
位置を判定する関連手段、および本発明により企図される手段は、推測航法あるいは経路積算である。ナビゲーションにおいて、経路積算は、先に判定された位置を使用または決定し、経過時間および針路に対する既知の速度もしくは推定速度に基づいてその位置を前進させることにより、ある者の現在の位置を算出する処理である。動物および人間は、本能的に経路積算を実施する。例えば、机から立ち上がり、ホールを下って喫茶室に向かうときに、進行距離を記録し、回転および停止する。目を閉じて同じ歩行を試みる場合、精度は確かに低下するであろうが、大抵の個人は、経路を再現し、および／または自身の位置を理解することができるであろう。
【００５１】
経路積算は、累積エラーを被る。ＧＰＳおよび他の位置リソースを使用することにより、単純な推測航法は、外見上は大抵の目的において用いられなくなったが、推測航法は、非常に正確な方向情報および位置情報を提供することができる。推測航法は、位置に関する最適な利用可能情報を与え得るが、正確に判定されるべき全ての位置に対して、どの瞬間にも速度および方向の両方を理解していなければならないので、多くの要因による重大なエラーを被る。例えば、ホイールの数により変位を測定する場合、実際の直径と推定された直径との間の不一致は、おそらくは膨張および摩耗の程度により、エラー源となる。位置の各推定は以前の推定に対するものであるので、エラーは累積する。
【００５２】
推測航法は、ＧＰＳ技術の限界を克服するべく実装され得る。衛星のマイクロ波信号は、パーキングガレージおよびトンネルでは利用可能でなく、多くの場合、衛星または多経路伝播に対する見通しが妨げられるため、アーバンキャニオンおよび樹木付近では著しく劣化している推測航法のナビゲーションシステムにおいて、システムは、ホイールの直径を理解し、ホイールの回転および操縦方向を記録するセンサを装備している。次いで、このナビゲーションシステムは、長時間にわたり観察され、ノイズ（ランダムな変動）および他の誤差を含む一連の測定を使用し、１回の測定のみに基づくものよりも正確であることが多い既知でない変数の推定を生成し、利用可能な感覚データを、時に利用可能でない位置情報と共に組み合わされた位置フィックスに積算するアルゴリズムである、カウマンフィルタを使用する。この方法を使用して、自動車におけるナビゲーションシステムは、例えば、トンネルに入り、またはＧＰＳ信号を弱める大きな建物間を進行すること許容し得る。
【００５３】
本発明の協働アプローチの別のコンポーネントは、超広帯域（ＵＷＢ）無線周波数（ＲＦ）識別（ＩＤ）タグ（集合的にＲＦＩＤ）等のアクティブ測距技術を使用することを含む。ＲＦＩＤシステムは、タグ、アンテナを有する読み取り機、ならびにドライバおよびミドルウェア等のソフトウェアからなる。ＲＦＩＤシステムの主要な機能は、タグ（トランスポンダとしても知られる）から情報（ＩＤ）を取得することである。通常、タグは、商品および動物が見通しを有しない位置を推定することが可能となるように、商品または動物等の物体に貼り付けられる。タグは、ＩＤ以外の追加の情報を含み得る。当業者が理解するように、他のアクティブ測距技術も本発明に同様に適用可能であり、使用において企図される。「タグ」または「ＲＦＩＤタグ」等の用語の使用は、単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【００５４】
ＲＦＩＤ読み取り機は、アンテナと共にタグを読み取る（またはデータを取得する）。アンテナは、時には、ＲＦＩＤシステムの別個の一部として扱われる。しかし、アンテナを、読み取り機およびタグの双方における一体の特徴とみなすのがより適切である。両者間における通信に重要だからである。読み取り機とタグとの間で通信する２つの方法がある。誘導結合および電磁波である。前者の場合、読み取り機のアンテナコイルは、タグのアンテナコイルに磁界を誘導する。次に、タグは、誘導した磁界エネルギーを使用して、読み取り機にデータを再度通信する。この理由のために、誘導結合は、数十センチメートルの通信にのみ適用される。後者の場合、読み取り機は、はるかに長い距離の機会を有する電磁波の形態でエネルギーを放出するエネルギーのある部分は、タグにより吸収され、タグの回路をオンにするタグが起動すると、エネルギーのいくらかは読み取り機に再度反射する。反射エネルギーは、タグに含まれるデータを転送するべく変調することができる。
【００５５】
本発明の１つの実装において、ＲＦＩＤまたはＵＷＢのタグ等のデバイスからの測距情報は、既知の正確な位置を有する１つの静止インフラストラクチャに関連付けられているのみならず、物体間のアクティブな相対的測位も提供することができる。更に、タグは、集中追尾システムに接続して、インタラクションデータを伝達することができる。モバイル物体が既知の位置のタグとインタラクトすると、物体位置データにおける分散を絞り込むことができる。同様に、タグは、物体間で相対的位置および相対的運動を伝達することができる。そのようなタグは、低い検出性を有し、見通しに限界がなく、妨害に対して脆弱ではない。また、どのような装着されているか、および実装される地形に応じて、タグおよび追尾システムは、正確な測位により、２００フィートから２マイル半径であれば、どこでもユーザとタグのインタラクションを可能にすることができる。現在、タグは、タグ付きで支給されるインタラクディブな各物体におよそ＋／−１２ｃｍの相対的位置精度を提供する。当業者が理解するように、物体という用語を使用しても、いかなるようにも限定することを意図しない。本発明は、物体が車両または携帯電話により代表される例により説明されるが、物体は、本明細書において提示される発明概念を実装し得る任意のエンティティとして解釈されるべきである。例えば、物体は、別のものに対して移動する、ロボット、車両、航空機、船舶、自転車、もしくは他のデバイス、またはエンティティであり得る。本明細書において説明する協働および通信は、複数の媒体全体での複数のモダリティの通信を含み得る。
【００５６】
前述のように、従来のセンサ融合のアプローチは、高帯域幅の通信システムを必要とする詳細な生データの連続的な受信および送信を含む。高帯域幅の通信システムは、非常に高価であり、このアプローチは、多くの場合、ユーザまたはアナリストに、地理的に隔てられたユーザに、いくつかのモダリティをも越えて局所的に関連する洞察を抽出する作業負荷を掛ける。更に、既存の戦略は、「ここからどこへ行くか（または行かないのか）？」、あるいは「何が自分に向かって動いているのか？」という問いにはタイムリーに答えない。
【００５７】
図１は、本発明の一実施形態による協働空間測位のためのシステム１００のハイレベルのブロック図を提示する。本発明の一実施形態によれば、物体１１０は、１または複数の位置判定リソース１５０から位置情報を受信することによる協働空間測位を使用することができる。本発明の一実施形態において、これらのリソースは、全地球的測位衛星１２０と、経路積算１３０と、慣性航行システム１４０と、超広帯域タグによる位置推定１６０と、距離による位置推定１７０とを含み得る。
【００５８】
本明細書において説明するように、本発明は、様々な形式の位置データを組み合わせて、環境において物体の空間表現に到る。一例において、その表現は、地球全体で地理空間データに基づき得るが、他の例においては、表現は、異なるセットの参照インジケータに基づくとしてもよく、または物体は、独自の参照フレームを生成してもよい。実際に、本発明は、１または複数の物体、または物体のグループがシームレスに統合された異なる参照フレームを操作および生成することができる（空間認識）シナリオを企図する。
【００５９】
本発明の１つの実装において、物体１１０は、自身の空間的位置における物体の判定に役立つ様々な位置判定リソース１５０からの位置情報またはデータを受信する。当業者が理解するように、また上述のように、各位置判定リソース１５０は、利点および欠点を有する。例えば、ＧＰＳ１２０は、それぞれ、別個の時間識別信号を送信する、（最適には）４つの旋回する衛星に対する妨害されない見通しを必要とする。受信信号の受信遅延に基づいて、受信機は、確率論的な位置を計算することができる。物体１１０が、これらの衛星間での見通しが妨げられ、または不明瞭になる建物または領域に入る場合、位置判定は、信頼性に欠ける。更に、一般的な位置判定に対するＧＰＳの世界的な支持にもかかわらず、精密な運動に対して十分な精度を提供していない。
【００６０】
同様に、物体１１０は、慣性航行システム１４０から位置情報を受信し得る。ＧＰＳ１２０と異なり、慣性航行システムは、加速度および時間を測定し、最初の開始位置からの物体１１０の相対的変位を判定する。従って、建物、洞窟内への移動、または樹冠の下での移動は、そのようなシステムの動作に影響しない。しかし、システムには、自身の開始点の精度のみならず、安定したプラットフォームを維持する能力においても限界がある。開始点の位置が誤っている場合、変位運動に基づく位置の判定も誤っている。また、そのようなプラットフォームは、歳差運動することが知られているが、時間を経ると、システムがますます正確でなくなることを意味する。開始点の精度に疑問がある場合には、この歳差は、大きくなる。システムが動作中に更新され、分散パラメータを提供する場合、システムは、更新が正確であり、従って存在する地点からの差異は更新に基づき、存在すべきであると考えられる地点は、システムにおけるドリフトに基づいていると想定することができる。次に、システムは、そのようなドリフトを調節することを継続する。しかし、初期位置が不正確である場合、更新は、エラーを除去せずに、エラーを導き、単にシステムを放置した場合よりも不正確にしてしまう可能性がある。当業者が理解するように、ＧＰＳの場合と同様に、慣性航行システムも限界を有する。
【００６１】
本発明は、物体１１０の空間的位置を判定するように、複数のソースからの位置情報を積算する。ＧＰＳ１２０、慣性航行システム１４０、経路積算１３０、距離による位置推定１７０、および他の位置判定リソース１５０は、協働空間測位処理により統一され、最適で、信頼性があり、正確な位置に到達する。この統一は、知覚精度およびヒストリカル分散に基づいて各ソースを比較検討することを含む。これを行うことにより、いずれか１つの位置判定リソースの精度および信頼性の変動の程度にかかわらず、物体の位置の判定および精度を維持することができる。本発明の別の実施形態によれば、位置判定リソース１５０を組み合わせる処理は、物体の位置についてのリソース間の一致または不一致にも基づき得る。例えば、４つの位置リソースのうち３つが物体の位置について一致する場合、第４の判定は、誤っている可能性があるものとして却下され得る。しかし、物体の異なる位置について複数の矛盾または複数の一致が存在する場合、どのリソースを信頼するかを判定することは、より困難になる。本発明の一実施形態によれば、位置判定リソースは、複数の要因に基づいて優先順位を付けられる。個別の位置判定の間に矛盾が存在する場合、この種の優先順位スケジュールを用いて、どのリソース（またはリソースの組み合わせ）を信頼するかについて判定することができる。例えば、物体の位置のＧＰＳ判定（不正確であるが）は、一般に、画像検出システムの判定と一致し得る。しかし、これらの双方が非常に正確ではあるが、測定している目標物について曖昧性を有するレーザシステムにより生成されたものと一致しない。従って、本発明の１または複数の実施形態は、各位置判定リソースについての値を割り当てて評価し、その次に、これらの判定をバランスさせ、最も確率の高い位置に到達する。そのように位置判定リソースを組み合わせることにより、ＵＷＢタグ、ＲＦＩＤタグ、ＧＰＳ等、曖昧なレポートを提供するセンサを使用して、目標物ｔの「大まかな」位置を提供することができ、その次に、より多くの精度（時には曖昧であるが）を有するリソースを使用して、位置情報を絞り込むことができる。
【００６２】
例えば、１つの物体は、２メートル以内までのＵＷＢタグまたはＧＰＳを使用して、付近の別の物体または目標物の位置を判定することができる場合がある。その情報を使用し、レーザ測距儀をその位置に対してトレーニングし、位置情報の不正確さをミリメートルまで低減することができる。しかし、レーザを独立的に使用する場合、レーザの視野は非常に狭いので、３メートル左の別の目標物を特定することがある。位置判定リソースの協働に関して規則を整備し、確立することができる。
【００６３】
本発明の位置判定技術は、物体の位置の最適なリアルタイムの判定に到達するべく、異なるセンサプラットフォームの比較上の分散、ならびにこれらのセンサプラットフォームのサブセットの長所および短所をバランスさせる。従って、他の「一致する」レポートを選択して、誤っていると思われるリソースを無視することができる。これらのバランスアルゴリズムは、各リソースの分散に基づいて断続的に更新される。更に、本発明は、異なるレベルの精度ではあるが、同じ結論（データ）を報告する異なる感覚リソースからの位置データを融合させる。本発明の一実施形態において、異なる精度を有するが、双方が同一の位置を特定していると思われる場合、本発明は、最適な結果を提供するべく、別のものに対する１つのリソースを選択せずに、貢献度を比較検討する
【００６４】
本発明は、システム１００において、他の物体の位置認識も捕捉および使用することにより、感覚データの融合の範囲を超える。このピアツーピア通信により、別の場合には隔離された物体が内部の感覚データのみならず、１または複数の他の物体またはノードの位置判定およびデータにも基づいて位置判定を確認し、および／または絞り込むことを可能にする。他の位置または状態データも物体間で通信することができる。例えば、ネットワーク全体で目的地を送信し、各物体自体が、可能な目的地のレポジトリ全体およびそこに行くためのルートを保持する場合と同様に、各物体上に格納することができる。目的地、ならびに各位置に関連するリソースをネットワーク全体で送信することができる。
【００６５】
本発明の一実施形態によれば、また図１に示すように、通信リンクは、他の協働空間測位物体１１０、１８０の間で確立される。本発明の１つの実装において、ＵＷＢタグ１６０は、システム１００内で２つまたはそれ以上の物体間のデータおよび位置認識を交換する手段を提供する。物体間のデータ交換の協働的性質により、各物体は独立して自身の相対的位置を判定するのみならず、別の物体の相対的位置にリンクすることにより更なるリソースおよび精度を得る。更に、各物体は、他の物体に空間的意味における自身の位置のみならず、相対的な局所的位置も提供することができる。例えば、２つのリンクした物体は、１メートル以内の自身の空間的位置を確実に知り、同時に、精度が数センチメートルまでの相対的位置を提供することができる場合がある。なお、更なる物体にリンクすると、１つの物体が自身の相対的位置を判定し、いくつかの例において地理空間的位置を判定することを可能にし得る。本発明の他の例において、他の物体間のそのような通信リンクは、更なるデータを提供し、内部の位置判定機能を向上させるべく、使用することができる。更に、伝達されるデータは、様々なレベルの特殊性を有し得る。例えば、本発明の一実施形態において、各物体は、自身の空間的位置を独立して判定することができる。次いで、その物体は、自身の空間的位置の判定を、同一の参照フレーム内の他の物体に伝達することができる。あるいは、本発明の別の実施形態によれば、物体は、自身の空間的位置についての特定の位置データを伝達することができ、その後、他の物体は、特定の位置データを任意に使用し得る。例えば、物体は、ある基準フレーム内で、自身の位置が、一定程度の分散があるがＸであると伝達することができる。あるいは、または更に、物体は、ＧＰＳ情報、慣性情報、距離の三角測量情報等も伝達することができ、その後、受信エンティティは、自身の空間認識を向上させるべく必要とする精度およびデータに基づいて、そのような特定の情報を使用または処分することができる。空間的位置の協働判定と組み合わせた正確な相対的位置データのこの組み合わせにより、本発明の実施形態が予測行動およびインタラクションを含む、運動およびアクティビティの組み合わせを正確に積算することを可能にする。
【００６６】
実施形態を参照して本発明を具体的に示し、説明するが、当業者は、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、形状における他の様々な変更形態および細目を作製し得ることを理解するであろう。
【００６７】
本発明の協働空間測位システムの複雑さをより良く理解するべく、以下の単純化した例を検討されたい。図２は、本発明の一実施形態による協働空間測位を実装し得る当座の都市環境を示す。
【００６８】
複数の物体２１０、２２０、２４０、２５０、２６０、２７０が存在し、それぞれが１または複数の位置リソースを利用して自身の空間的位置を判定する能力を内的に有すると想定されたい。例えば、各物体は、ＧＰＳ受信機、慣性システム、レーザ位置推定、推測航法技術等を有すると共に、インタラクティブな通信のためのＵＷＢタグで装備され得る。しかし、それぞれは、リソースのそれぞれを利用する異なる能力を有する。例えば、２つの物体２１０、２２０は、例えば、ＧＰＳ信号が利用可能でないか、または距離による位置推定の機会が限定されている位置、建物内にあるが、それぞれは、局所環境に対して正確なデータを有し得る。本質的に、２つの物体２１０、２２０は、自身の地理空間的位置を独立して判定できない。すなわち、環境のマップを有し得るが、マップ上のどこに存在するかを知らない。第３および第４の物体２４０、２５０は、ＧＰＳ位置を有するが、信号の強度および干渉を考慮すると、精度には疑問がある。しかし、これらの物体２４０、２５０の双方は、既知の位置マーカ２３０、２３５の距離内に存在する。マーカは、既知の地理空間的位置を有し、相対的位置技術を用いて、そのタグに近い物体は、良好でないＧＰＳ受信を有するにもかかわらず、自身の位置を正確に判定することができる。
【００６９】
当業者が理解するように、測距情報に基づいて空間的位置を判定するには、３つの独立ソースを必要とする。送信機から信号を受信する物体は、その送信機から一定の距離にあると判定することができる。送信機の位置を知っているので、受信機は、自身の位置は、半径が送信の距離であり、原点が送信機の位置である球体表面上にあると断定することができる。２つのそのようなソースから情報を受信することにより、円を形成する２つの球体の交点を提供する。従って、この例における受信機は、交差する円のどこかに存在する。３つの交差する球体が、受信機が存在する地点を特定するのが理想的である。しかし、その空間的位置が独立に決められる物体を用いて、その物体が位置する地点の軌跡を換算することが可能である。２つの既知の位置２３０、２３５から測距情報を受信する物体は、自身が２つの球体の交点により定義される円上に存在することを知っている。しかし、物体自身は、自身の空間的位置を絞り込むべく受信情報と統合することができる空間的位置に関する情報を有する。
【００７０】
図２に示す例について続け、付近の２つの物体２４０、２５０は、互いに通信し、双方が固定マーカ（街灯）２３０、２３５と通信すると更に想定されたい。しかし、先に示したように、２つの物体２４０、２５０の独立した地理空間リソース（ＧＰＳ）は、信頼性に欠ける。しかし、それぞれは、位置データの第３のソースとして機能し、他の物体がより絞り込まれた、より正確な地理空間的位置に到達するのに役立つ。言及したように、固定位置マーカ２３０、２３５から受信したデータは、円の交差位置を提供する。第１の物体２３０に対しては、他の物体２５０からの測距情報は、確定した地理空間的位置をもたらすことができる。その情報は、自身の内分散と組み合わせて、物体２３０に、自身の位置のより良好で、より絞り込まれた判定を提供することができる。このタイプのピアツーピアの空間的位置は、固定マーカとの通信が存在しない物体の位置を判定するべく、使用することができる。物体インタラクションが多くなる程、位置はより正確になる。
【００７１】
本発明の一実施形態によれば、マーカ２３０、２３５およびＧＰＳ（または他の物体とのインタラクション）が部分的に確認した１つの物体２４０の位置情報は、ピアツーピアの通信を介して他の物体２７０、２５０、２２０に伝達することができる。また、マーカ２３０、２３５の隣の自動車２５０は、マーカ２３０、２３５、ならびに付近の他の物体から確認された正確な位置データを有する。しかし、交差点にある自動車２７０、および、より重要なことには、建物２２０の物体には、別の物体が有する位置データが非常に有意義とみなし得る。そのような相対的位置データ用いて、他の物体２２０は、自身の空間的位置を判定することができ、その後、空間的位置は、位置認識に役立つように内部システムにより補完される。更に、建物２１０内で更に隔離された物体は、正確な位置情報を得るべくデージーチェーンまたはメッシュネットワークを介して中継される情報を使用することができる。
【００７２】
この例において、建物の１階にある物体２２０は、交差点にある自動車２７０から中継された位置情報を得て、自動車２７０は、同様に、曲がり角２４０にいる人が持つ携帯電話および２つの街灯２３０、２３５から相対的空間データを得ることができる。あるいは、交差点にある自動車２７０は、曲がり角２４０にいる人の携帯電話および交差点にある２つの他の自動車２５０、２９０からのデータを使用して、自身の位置を判定し、または絞り込むことができるであろう。
【００７３】
同様に、ＧＰＳまたは他のソースから自身の位置を独立して判定することができない個人は、付近の物体の既知の地理空間データを活用することができる。本発明の一実施形態によれば、建物のロビーにいる人は、いずれのＧＰＳデータも受信することができないにもかかわらず、位置が知られている、付近の他の物体２７０、２９０、２４０、２３０、２３５からデータを受信することができるので、自身の位置を判定できる。自身の位置が知られ、局所環境の地図を有しているので、従来のいずれの地理空間支援を用いずに、区域に対して高い精度でナビゲートすることができる。そして、ロビーにいる人２２０は、今や自身の地理空間的位置を知っているので、その情報を他の隔離された物体２１０に伝達することができる。例えば、３階にいる人２１０がロビーにいる人２２０および他の２人からデータを受信することができる場合、自身の地理空間的位置も判定することができる。この処理は、間接的ソースから自身の地理空間的位置を独自に判定したソースに基づいて空間的位置を提供するようにデージーチェーン接続することができる。
【００７４】
空間的および相対的位置データは、他の隔離された物体から、および他の隔離された物体間で伝達され得る。例えば、パーキングガレージ２６０内に位置する自動車は、運転者が持つ携帯電話であり得る、協働空間測位装置または協働空間測位システムを含み得る。運転中に、自動車は、ＧＰＳ信号を得ることができ、ガレージ内に入ると、自動車は、経路積算または慣性ナビゲーションを使用して、ガレージ内の自身の位置を全体的に確認できる。固定された物体または付近の他の物体のいずれかからのデータを使用し、これらの物体は、自身の空間的位置を判定し、絞り込むことができる。更に、建物内の個人２１０は、考慮の結果、再結合する必要があれば、自動車２６０と相対的位置データを確立することもできる。
【００７５】
本明細書において説明するように、本発明の一態様は、一群の複数の物体間の各物体がその周囲環境の空間認識を独立して確立できることである。その認識は、様々な位置リソースおよび／または協働に基づき得る。本発明の別の態様は、一群の複数の物体が、物体が動作する局所環境の集合的空間認識または地図を形成することである。一群の複数の物体は、局所環境の外側の自身の集合的位置についての認識を有しないことがあるが、１または複数の共通性を用いて、各物体の位置の集合的な相対認識を確立および通信し得る。次いで、１または複数の物体がより広い参照フレームを得た場合、集合的な空間地図全体を更新することができる。同様に、それぞれが独立して確立された空間認識を有する２つの別個のグループは、それらの基準フレームを１つの合わさったフレームワークに結合できる。
【００７６】
本発明の別の態様は、空間的データおよび関連データを協働的に共有および使用することができることである。図３は、協働空間測位技術を有する、複数の物体のメッシュネットワークインタラクションのハイレベルの図示を示す。図３の上部では、４つの物体３１０、３２０、３３０、３４０が互いに協働的距離にあり、それぞれが通信可能にリンクし、当業者がメッシュネットワークとして認識するものを形成する。
【００７７】
リング３１５、３２５、３３５、３４５は、各物体３１０、３２０、３３０、３４０を囲繞し、各物体が独立して判定する自身の空間的位置における分散またはエラーを表す。なお、各物体は、各物体の相対的運動を表す矢印３５０、３６０、３７０、３８０を含む。物体は、互いに通信距離内にあるので、新しい物体は、既存のメッシュに結合されるが、一方で他の物体は、ネットワークから出る。メッシュネットワークは無限数のノードとして見られ得るが、そのようなネットワークは、実行可能ではないであろう。より可能性のあるシナリオは、集中制御もしくは領域制御のノード、またはノードの数が限定された自律メッシュに基づくメッシュネットワークである。後者の例において、１つのノードは、制御ノードを確立するが、有限数のクライアントノードまたはスレーブノードは、メッシュを形成する。新しいノードが入り、またはノードが関係を終了すると、メッシュネットワークの相互作用および重なり合いであるので、メッシュの制御は再評価される。更に、ノードは、２つまたはそれ以上のメッシュネットワークに存在し、データ送信の重なり合いをもたらす可能性がある。明らかに、ネットワーク内でのパケットおよびデータの衝突は、解決されなければならないが、本論の範囲を超える。本発明では、図３に示す物体が、ネットワークにおいてノード間でデータのインタラクションをサポートするように動作可能であるメッシュネットワークを形成し、維持できると想定されたい。
【００７８】
これを行うことにより、関連する空間データをある物体から別の物体へと伝達することができる。図３のメッシュネットワークの下方の図示は、新たに得た空間データおよび関連データに基づく、各物体３１０、３２０、３３０、３４０の修正分散３１５、３２５、３３５、３４５を示す。例えば、物体３１０の分散３１５は、付近の他の物体から新たに得た情報に基づく新しい分散３１７を形成するべく、減少し得る。ネットワークが変化すると、分散３３７も同様に増加し得る。新しいノード３９０（およびその分散３９５）は、ネットワークに入り、関連データおよび空間データの交換により、自身の協働的な空間的位置を判定し、一実施形態において自身の行動に影響を及ぼす各物体の能力を断続的に変形することを可能にする。
【００７９】
本明細書において説明するように、本発明の１つの特徴は、複数の物体のそれぞれが自身の空間的位置を判定できることである。更に、この判定は、物体の位置判定の基礎が静的位置リソースまたはマーカではなく、他の１または複数の付近の物体の位置である、ピアツーピアのアプローチを用いて実現することができる。従って、それぞれが空間的位置を有する３つまたはそれ以上の物体を、感覚データを三角測量し、位置が未確定の物体の位置を判定するための基礎として用いることができる。
【００８０】
固定参照フレーム内で位置的理解を判定する以外に、本発明の一態様は、物体が自身の相対的位置を自動的に較正することを可能にし、従って独自の参照フレームを形成する。そのような例において、各物体は、付近の物体に対する個別の距離的地図を作成する。次いで、物体は、グループ内の互いの物体に対する個別の距離判定を通信／共有する。これらの集団的な距離判定を考慮し、各ノードは、互いのノードに対する自身の相対的位置を判定することができる。この全てを測距データのみで行うことができる。
【００８１】
本発明の別の実施形態において、物体は、１つのタグに関連付けられた複数のアンテナと共に構成され得る。そのような構成を用いて、１つの物体は、付近の別の物体に対する距離のみならず、方位角を判定できる。図４は、本発明の一実施形態による、１つの物体による協働位置判定の描写を示す。例えば、車両４１０、物体Ａが角４３０、４４０、４５０、４６０のそれぞれにアンテナを有すると想定されたい。中央のコントローラ４１５は、各アンテナと通信し、車両上の向きの理解を有する。付近の車両４２０、すなわち物体Ｂが物体Ａ（車両４１０）の周辺に入ると、各アンテナ４３０、４４０、４５０、４６０は、それぞれ、物体Ｂ（車両４２０）上に位置する送信タグから測距情報を別個に受信する。物体Ａ（車両４１０）に対する各アンテナの相対的位置を知っているので、コントローラ４１５は、物体Ｂ（車両４２０）に対する中心方位および集合的距離を判定できる。
【００８２】
前述のように、物体が特定の地点から一定の距離内にあることを判定することで、その地点に対する物体位置の球面的表現をもたらす。異なる地点からの同一の物体の別の距離を判定することにより、可能なソリューションの独立した異なる球面的地点を作成する。各場合において、物体は、球体表面上にある。２つの球体の交点は、円であり、対象の物体位置が、生じる円のどこかにあることを意味する。第３の距離測定は、可能性のある位置を、その円上の２つの地点に絞る。通常、その１つは滑稽な回答であり、かなり容易に却下され得るが、測距データの第４のソースが利用可能である場合、正確な位置を判定できる。双方の物体が実質的に同一の平面にある限定的場合、３つのアンテナのみ、そしていくつかの場合には２つのアンテナのみを使用して、物体の位置を絞り込むことができる。
【００８３】
図４に示す例において、物体Ａ（車両４１０）は、アンテナ４３０、４４０、４５０、４６０のそれぞれから測距情報を収集する。コントローラ４１５は、物体の中央位置から各アンテナの位置を知る。従って、コントローラは、物体Ａ（車両４１０）からの物体Ｂ（車両４２０）の相対的位置を判定できる。経時的に、コントローラは、物体Ｂ（車両４２０）の相対的運動を判定できる。これを行うことにより、各物体の協働位置判定は、よりフォールトトレラントで自己完結型になる。この場合に物体Ａ（車両４１０）が自身の空間的位置を有するとき、物体Ｂ（車両４２０）の相対的位置を有すると、物体Ｂ（車両４２０）は、その相対的位置を使用して基礎的な空間的位置を判定できる。
【００８４】
図５は、本発明による、位置情報を協働させるべく使用され得る方法論の一例を図示する流れ図である。当業者は、流れ図の例示の各ブロックおよび流れ図の例示におけるブロックの組み合わせがコンピュータプログラム命令によって実装され得ることを理解するであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル装置にロードされ、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックにおいて特定の機能を実装するための手段を作成するようにマシンを生成し得る。また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル装置に特定の態様で機能するよう指示し得る、コンピュータ可読メモリに格納してもよく、コンピュータ可読メモリ内に格納された命令が、流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックにおいて特定された機能を実装する命令手段を含む製造物品を生成し得る。また、コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル装置にロードされ、コンピュータまたは他のプログラマブル装置において一連のオペレーション段階を実行させ、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックにおいて特定の機能を実装する段階を提供するようにコンピュータ実装された処理を生成し得る。
【００８５】
従って、流れ図の例示のブロックは、特定の機能を実行するための手段の組み合わせ、および特定の機能を実行するための段階の組み合わせを支援する。また、流れ図の例示の各ブロック、および流れ図の例示におけるブロックの組み合わせが、特定の機能もしくは段階、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせを実行する、専用ハードウェアもしくはファームウェアに基づくコンピュータシステムにより実装され得ることを理解するであろう。
【００８６】
本明細書のいくつかの部分は、マシンメモリ（例えばコンピュータメモリ）内のビット信号または二値デジタル信号として格納されたデータでのオペレーションにおける、アルゴリズムまたは記号的表現の観点から提示される。これらのアルゴリズムまたは記号的表現は、当業者により、データ処理において作業の実体を他の当業者に伝達するべく使用される技術例である。本明細書において使用されるように、「アルゴリズム」は、自己無撞着なシーケンスのオペレーション、または所望の結果をもたらす類似の処理である。この文脈において、アルゴリズムおよびオペレーションは、情報要素の操作を含む。常にそうとは限らないが、通常、そのような要素は、マシンが格納し、アクセスし、転送し、組み合わせ、または操作することができる電気信号、磁気信号、または光信号の形態を取り得る。「データ」、「コンテンツ」、「ビット」、「値」、「要素」、「記号」、「文字」、「用語」、「数」、「単語」等の文言を使用するそのような信号を参照することは、基本的には共通利用のゆえに、便利なことがある。しかし、これらの具体的な文言は、単に便利なレベルであり、適切な情報要素に関連付けられる。
【００８７】
別途、具体的に記載されない限り、「処理」、「コンピューティング」、「算出」、「判定」、「提示」、「表示」等の文言を用いた本明細書における論述は、１または複数のメモリ（例えば揮発性メモリ、不揮発性メモリ、もしくはそれらの組み合わせ）、レジスタ、または情報を受信、格納、送信、もしくは表示する他のマシンコンポーネント内で物理的（例えば、電気的、磁気的、または光学的）量として表されるデータを操作または変換するマシン（例えばコンピュータ）のアクションまたは処理を指し得る。
【００８８】
本発明による協働空間測位のための例示的な処理は、１または複数の異なる位置判定技術またはリソースからの位置情報の収集（５１０）を開始する（５０５）。これらのリソースとしては、慣性システム、ＧＰＳ、経路積算、距離による位置推定が挙げられ得る。物体については、各位置情報リソースの位置分散が判定され（５３０）、各リソースにより提供された情報が物体により比較検討および評価され得る。通常、高度の精度および信頼性を有するものは、精度および信頼性の低いものと比べ、重要とみなされ、評価される。これらの分散は、計算した空間的位置が最適化されるように断続的に監視および更新される。
【００８９】
位置情報は、比較検討および評価されると、その後、組み合わされて、物体について空間的位置を判定する（５５０）。各情報ソースの個別的分散に加えて、位置の全体的判定は、物体が自身の位置を伝達する精度の程度を他の物体に伝達する。
【００９０】
物体は、通信可能に結合され（５７０）、空間および関係位置情報を交換し（５９０）、次いで、空間および関係位置情報を使用し、各物体の空間的位置を絞り込むことができる。また、この情報の精度および信頼性は、受信する物体が伝達された情報の値を判定することができように、伝達される。
【００９１】
本発明は、位置推定した関係位置データを、空間測位に関する融合感覚データと統合する。これを行うことにより、物体は、様々な環境における自身の空間的位置をより正確に判定できるのみならず、付近の物体の位置および相対的運動に基づいて自身の行動を修正することもできる。例えば、本発明による協働空間測位技術を双方が有する２つの物体が互いに近づき、第１のものは自動車に関連付けられ、他方は歩行者が持つ携帯電話に関連付けられる。第１の物体の自動車は、交点に近づくと、携帯電話と通信可能にリンクする。新たに向上した空間的位置情報および自身の相対的運動に基づいて、双方のデバイスは、衝突が切迫していることを独立して判定する。１つの実装において、自動車は、ドライバに警報を出し、車両の速度を落とし、または停止させるアクションを開始する。携帯電話は、警告をブロードキャストし、所有者に来たるべき衝突について警告を出し、衝突を回避する手段を提供する。システムのこれらおよび他の用途、ならびに協働空間測位のための関連する方法論は、可能であり、本発明により企図される。
【００９２】
本発明は一定程度の具体性をもって説明および例示されているが、例によってのみ本開示は行われており、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、当業者は部品の組み合わせおよび配置における多くの変更形態を講じ得ることを理解されたい。
【００９３】
以下に本発明の好ましい実施形態の概略を示す。
物体間の空間的位置の協働判定のための１つの方法の実施形態において、方法は、
第１の物体により、１または複数の異なる位置判定技術から得た位置情報を受信する段階と、
１または複数の異なる位置判定技術からの位置情報を組み合わせ、第１の物体の空間的位置を判定する段階と、
第１の物体を第２の物体に通信可能に結合する段階と、
第１の物体と第２の物体との間で位置情報を交換する段階とを備え、
第２の物体は、第１の物体により受信された位置情報に部分的に基づいて第２の物体の空間的位置を判定する。
【００９４】
物体間での空間的位置の協働判定のための本方法の他の好ましい特徴は、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づき、
第２の物体は、第１の物体の空間的位置に部分的に基づいて第２の物体の空間的位置を判定し、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づき、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径であり、
各球体の原点は、地球の軌道における衛星であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づき、
無線周波数電磁場のインタラクションは、タグの形成であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、物体の運動に基づき、
物体の運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含み、
第１の物体について、１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を判定する段階を更に備え、
判定する段階は、位置情報分散に基づいて、１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに重み係数を割り当てる段階を有し、
重み係数は、変化位置情報の分散に基づいて変化し、
組み合わせることは、第１の物体の空間的位置を判定するときに重み係数を考慮することを含み、
第１の物体と第２の物体との間で位置情報を交換することは、物体の相対位置情報を含み、
第２の物体は、第１の物体により受信された位置情報から独立した１または複数の異なる位置判定技術からの位置情報を受信し、第１の物体から第２の物体へと交換された位置情報に基づいて、第２の物体は、第２の物体に関連付けられた１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに対する位置情報分散を補正する。
【００９５】
本発明の別の実施形態は、物体間での空間的位置の協働判定のためのシステムを備え、
このシステムは、
第１の物体と、
第２の物体と、
第１の物体について、第１の物体の空間的位置を判定するように動作可能な１または複数の異なる位置判定リソースと、
第１の物体と第２の物体との間の通信リンクとを備え、
第２の物体は、第２の物体について、第１の物体から受信された第１の物体の空間的位置に少なくとも部分的に基づいて、第２の物体の空間的位置を判定するように動作可能である。
【００９６】
物体間の空間的位置の協働判定のための上記システムの更なる好ましい特徴は、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づき、
距離および方位角は、アンテナと受信機との間の無線周波数伝送に基づき、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づき、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径であり、
各球体の原点は、地球の軌道における衛星であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づき、
無線周波数電磁場のインタラクションは、タグ形式であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、物体の運動に基づき、
物体の運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含み、
第２の物体の空間的位置は、第１の物体と第２の物体との間の相対的位置情報を含み、
第２の物体は、第１の物体により受信された位置情報から独立した１または複数の異なる位置判定リソースからの位置情報を受信し、第１の物体から第２の物体へと交換された位置情報に基づいて、第２の物体は、第２の物体と関連付けられた１または複数の異なる位置判定リソースのそれぞれに対する位置情報分散を補正する。
【００９７】
別の実施形態において、空間的位置の協働判定のためのコンピュータシステムは、
１または複数の異なる位置判定技術から得た第１の物体の位置情報を受信するように動作可能な第１の送受信機と、
１または複数の異なる位置判定技術から受信した位置情報を格納するように動作可能なメモリと、
第１の物体を第２の物体に通信可能にリンクさせるように動作可能な第２の送受信機と、
メモリに通信可能に結合され、ソフトウェアとして実施される命令を実行することができるプロセッサと、
複数のソフトウェア部分とを備え、
当該複数のソフトウェア部分のうち１つは、１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれから受信された位置情報における分散を判定するように構成され、
当該複数のソフトウェア部分のうち１つは、１または複数の異なる位置判定技術から受信された位置情報を組み合わせて、第１の物体の空間的位置を判定するように構成され、
当該複数のソフトウェア部分のうち１つは、第２の物体が、第１の物体の空間的位置に部分的に基づいて、第２の物体の空間的位置を判定することを可能にするように、第１の物体と第２の物体の間で位置情報を交換するよう構成される。
【００９８】
空間的位置の協働判定のための上記のコンピュータシステムの更なる好ましい特徴は、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、既知の位置からの距離および方位角に基づき、
距離および方位角は、アンテナと受信機との間の無線周波数伝送に基づき、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、３つまたはそれ以上の球体の交点に基づき、各球体は、既知の原点および半径であり、
各球体の原点は、地球の軌道における衛星であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、無線周波数電磁場とのインタラクションに基づき、
無線周波数電磁場のインタラクションは、タグの形成であり、
１または複数の異なる位置判定技術のうちの少なくとも１つは、物体の運動に基づき、
物体の運動に基づく位置判定は、既知の位置からの時間および速度の測定を含み、
１または複数の異なる位置判定技術のうち少なくとも１つは、慣性航行システムに基づき、
位置情報における分散に基づいて、１または複数の異なる位置判定技術のそれぞれに重み係数を割り当てるように構成されたソフトウェア部分を更に備え、
重み係数は、変化位置情報の分散に基づいて変化し、
組み合わせることは、第１の物体の空間的位置を判定するときに重み係数を考慮することを含む。
【００９９】
本開示を読めば、当業者は、本明細書において開示された原理による協働空間測位のためのシステムおよび処理のなおも更なる代替の構造的および機能的設計を理解するであろう。従って、具体的な実施形態および用途を例示および説明しているが、開示された実施形態は、本明細書に開示される、まさにその構造および構成要素に限定されないことを理解されたい。様々な改変形態、変更形態、および変形形態は、当業者には明らかであり、添付の特許請求の範囲に定義される趣旨および範囲を逸脱することなく、本明細書において開示される配置、オペレーション、ならびに方法および装置の詳細において実施し得る。
【０１００】
また、当業者は、本発明がその趣旨または本質的特性を逸脱することなく、他の形態で実施し得ることを理解するであろう。同様に、モジュール、マネージャ、機能、システム、エンジン、層、特徴、属性、方法論、および他の態様の特定の名称および区分は、必須あるいは重要ではなく、本発明またはその特徴を実装する機構は、異なる名称、区分、および／または形式を有し得る。更に、当業者には明らかであるように、本発明のモジュール、マネージャ、機能、システム、エンジン、層、特徴、属性、方法論、および他の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれら３つのいずれかの組み合わせとして実装され得る。勿論、本発明のコンポーネントがソフトウェアとして実装される場合には常に、コンポーネントをスクリプト、スタンドアロンのプログラム、より大きなプログラムの一部、複数の別個のスクリプトおよび／もしくはプログラム、静的もしくは動的にリンクしたライブラリ、カーネルロード可能なモジュール、デバイスドライバとして、ならびに／またはコンピュータプログラミングの当業者に現在もしくは将来において既知のその他のあらゆる方法で実装され得る。なお、本発明は、いずれかの特定のプログラミング言語における、またはいずれかの特定のオペレーティングシステムもしくは環境のための実装に限定されるものではない。従って、本発明の開示は、例示的であって、以下の特許請求の範囲において記載される本発明の範囲を限定することを意図しない。
【０１０１】
好ましい実施形態において、本発明は、ソフトウェアで実装され得る。通常、本発明を実施するソフトウェアプログラミングコードは、フラッシュドライブまたはハードドライブ等、いくつかのタイプの長期的に持続するストレージ媒体からマイクロプロセッサによりアクセスされる。ソフトウェアプログラミングコードは、ディスケット、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ等のデータ処理システムと共に使用する様々な既知の媒体のいずれにおいても実施され得る。コードは、そのような媒体上で提供してもよく、またはいくつかのタイプのネットワークを介して、１つのコンピュータシステムのメモリまたはストレージから、他のシステムにより使用するためにそのような他のコンピュータシステムに提供してもよい。あるいは、プログラミングコードは、デバイスのメモリにおいて実施し、内部バスを使用するマイクロプロセッサによりアクセスしてもよい。物理媒体上でメモリ内にソフトウェアプログラミングコードを実施し、および／またはネットワークを介してソフトウェアを提供するための技術および方法は、周知であり、本明細書において更に論述されない。
【０１０２】
一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し、または特定のタイプの抽出データを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造体等を含む。更に、当業者は、本発明が携帯式デバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースもしくはプログラマブル家電、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む、他のコンピュータシステム構成を用いて実施し得ることを理解するであろう。また、本発明は、タスクが通信ネットワークを介してリンクする遠隔処理デバイスにより実行される、分散型のコンピューティング環境において実施してもよい。分散型のコンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔のメモリストレージデバイス内に位置し得る。
【０１０３】
本発明を実装する例示的なシステムとしては、処理ユニット、システムメモリ、および、システムメモリを含む、様々なシステムコンポーネントを処理ユニットに結合するシステムバスを含む、従来のパーソナルコンピュータ、パーソナル通信デバイス等の形態などの汎用コンピューティングデバイスが挙げられる。システムバスは、メモリバスもしくはメモリコントローラ、周辺バス、および様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれかであり得る。一般に、システムメモリは、リードオンリメモリメモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。スタートアップ中などパーソナルコンピュータ内での要素間で情報を変換するのに役立つ基本ルーチンを含む、基本入力／システム（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭ内に格納される。更に、パーソナルコンピュータは、ハードディスクからの読み取りおよびハードディスクへの書き込みのためのハードディスクドライブ、リムーバブル磁気ディスクからの読み取りまたはリムーバブル磁気ディスクへの書き込みのための磁気ディスクドライブを含んでもよい。ハードディスクドライブおよび磁気ディスクドライブは、ハードディスクドライブインターフェースおよび磁気ディスクドライブインターフェースにより、各々システムバスに接続される。ドライブおよび関連するコンピュータ可読媒体は、パーソナルコンピュータのためのコンピュータ可読命令、データ構造体、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性ストレージを提供する。本明細書において説明する例示的な環境は、ハードディスクおよびリムーバブル磁気ディスクを利用するが、当業者は、コンピュータによりアクセス可能なデータを格納し得る、他のタイプのコンピュータ可読媒体も例示的な動作環境において使用し得ることを理解されたい。
【０１０４】
本明細書において説明されている本発明の実施形態は、様々な無線ネットワークおよび関連する通信デバイスを参照して実装され得るまた、ネットワークは、ゲートウェイコンピュータまたはアプリケーションサーバ（データリポジトリにアクセスし得る）等のメインフレームコンピュータまたはサーバを含んでもよい。ゲートウェイコンピュータは、各ネットワークへのエントリポイントとして機能する。ゲートウェイは、通信リンクにより他のネットワークに結合し得る。また、ゲートウェイは、通信リンクを使用して１または複数のデバイスに直接に結合し得る。更に、ゲートウェイは、１または複数のデバイスに間接的に結合し得る。ゲートウェイコンピュータは、データリポジトリ等のストレージデバイスにも結合し得る。
【０１０５】
また、本発明の実装は、ウェブ環境において実行することができ、ソフトウェアインストールパッケージは、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）等のプロトコルを使用して、ウェブサーバから、インターネットを介して接続した１または複数のターゲットコンピュータ（デバイス、オブジェクト）にダウンロードされる。あるいは、本発明の実装は、他のウェブでないネットワーキング環境（インターネット、企業イントラネットもしくはエクストラネット、またはその他のネットワーク）において実行することができ、ソフトウェアパッケージは、遠隔メソッド呼出し（「ＲＭＩ」）またはコモンオブジェクトリクエストブローカーアーキテクチャ（「ＣＯＲＢＡ」）等の技術を使用してインストールのために提供される。環境のための構成は、クライアント／サーバネットワーク、ならびに多段環境を含む。更に、特定のインストールのクライアントおよびサーバは、双方が同一の物理デバイスに存在することが生じることがあり、この場合、ネットワーク接続は必要とされない（従って、問い合わせされる潜在的なターゲットシステムは、本発明の実装形態が実装されるローカルデバイスであり得る）。
【０１０６】
協働空間測位の技術と共に本発明の原理を上述したが、本発明の範囲を限定するものとしてではなく、例として上述の説明を行っただけであることを明確に理解されたい。具体的には、上述の開示による教示は、当業者に他の改変形態を示唆することを理解されたい。そのような改変形態は、それ自体、すでに既知であり、本明細書にすでに説明した特徴の代わりに、またはこれに加えて使用し得る他の特徴を含み得る。特許明細の範囲は、本願において特定の特徴の組み合わせで記述されているが、本明細書における開示の範囲は、いずれかの請求項でここに請求される同一の発明に関し、本発明が取り組んだ同一の技術的問題の全てを軽減するか否か拘わらず、明示的にもしくは暗黙裡に開示されたいずれの新規な特徴または特徴のいずれの新規な組み合わせ、および当業者には明らかなそれらの一般化および改変形態も含むことを理解されたい。出願人は、本願の遂行または本願から生じる更なる出願中にそのような特徴および／またはそのような特徴の組み合わせに対する新たな特許請求を記述する権利を留保する。
【図１】
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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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