(57)【要約】【課題】  無線通信装置を、他のターゲット無線通信装置との相対位置を決定するためのビーコンとして使用するシステム及び方法を提供すること。【解決手段】  ビーコンは、そのビーコンの身元を区別するのにターゲット装置が使用可能な識別情報を送信する。ターゲット装置は、ビーコン送信信号の受信強度を測定し、複数のビーコンを判別する本発明による手順を使用して、（最大信号強度のような）指定基準を最も満たす関連ビーコンを決定する。【選択図】  図１Ａ
2005099018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの無線通信装置との相対位置を決定するためのビーコンとして無線通信装置を使用するシステムであって、前記ビーコンは、ターゲット装置が前記ビーコンの身元を判別するために使用可能な識別情報を送信し、前記ターゲット装置は、ビーコン送信の受信強度を測定し、複数のビーコンを識別する手順を用いて最強の信号強度を含む指定された基準を最も満たす関連ビーコンを決定する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号を送信するミニビーコンと、
送信された信号を受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号を判別するターゲット装置と
を備えることを特徴とする無線通信装置を使用するシステム。
【請求項３】
前記ミニビーコンの各々が、筐体により包囲されたアンテナを含み、前記ミニビーコンの各々が、前記アンテナ、前記筐体の形状及び送信電力又は前記信号の強度により与えられる１以上の放射パターンを利用して整形される各自の信号を送信する
ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
１以上のミニビーコンが、対象領域のカバレッジを与えるように配備される
ことを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅するよう整形された信号を送信するビーコンを含むシステムにおける装置であって、
前記ビーコンの配備情報を格納するテーブルと、
前記ビーコンにより送信され前記装置によって受信された信号の信号強度を測定するユニットと、
前記信号強度を有する履歴情報部と、
複数の受信した信号の強度を区別し且つ現在の受信信号、履歴、ターゲット装置の移動状態及び指定された基準に基づいて、前記ターゲット装置の位置としてどのビーコンを選択するかを決定する決定部と
を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
前記指定された基準が、ミニビーコンから受信した最大信号強度、ミニビーコンから受信した最大の信号強度差、又はミニビーコンから受信した信号に対応する最小のロケーションカバレッジ領域の何れかを含む
ことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
ターゲットの無線通信装置との相対位置を決定するためのビーコンとして湯煎通信装置を使用する方法であって、
前記ビーコンにより識別情報を送信し、
前記ターゲット装置により前記ビーコンの身元を判別し、
前記ターゲット装置により、前記ビーコン送信の受信強度を測定し、
複数のビーコンを識別する手順を使用して、（最大の信号強度のような）指定された基準を最も満たす関連ビーコンを前記ターゲット装置により決定する
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号をミニビーコンから送信し、
送信された信号をターゲット装置により受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号がどれであるかを決定する
ことを特徴とする、無線通信装置を使用する方法。
【請求項９】
コンピュータを動作させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記プログラムは、
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号をミニビーコンから送信し、
送信された信号をターゲット装置により受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号がどれであるかを決定する
ことを行わせることを特徴とする媒体。
【請求項１０】
アンテナ、前記アンテナを包囲する筐体の形状、送信電力又は信号の強度により与えられる１以上の放射パターンを利用して整形された信号を、前記ミニビーコンの各々によりそれぞれ送信する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする請求項９記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ターゲット無線装置がその位置を判定することを可能にするビーコンとして無線通信装置を利用するシステム及び方法に関し、特に、本発明は、無線チャネル及び共通のプロトコルを用いてターゲット装置とそのチャネル及びプロトコルで通信可能な一群のビーコン装置を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信では、多くのアプリケーション及びサービスにて、ユーザの位置は重要なパラメータになっている。無線ネットワーク環境におけるユーザの位置又は他の通信装置の位置を自動的且つ正確に得る機能は、多くの新たなアプリケーションやサービスを飛躍的に進歩させており、そのアプリケーション等は、旅行案内システム、人物／動物／オブジェクトの追跡、在庫管理、健康管理、エリア監視及びディジタルショッピング支援のようなものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
合衆国連邦通信委員会により提案されるＥ９１１要請では、セルラ電話キャリアは、緊急用の９１１呼出をダイヤルするのに使用された無線電話を、指定された精度で位置決定するシステムを構築することが要求され、これは位置検出サービスの顕著な例である（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００４】
対象物（オブジェクト）の位置を自動的に判定する多くの方法が存在する。これらの方法は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ソリューション、音声、赤外線又は無線周波数のセンサから、慣性ナビゲーションシステムに至る範囲に及ぶ。各々の方法は、様々な環境の下で（例えば、屋内、屋外で）利点及び欠点を有し、精度、再現性、演算の複雑さ、電力消費、利便性、コスト及びインフラストラクチャ条件のような規準から差異を生じる。更に、様々な方法は、クライアントのプライバシに関する要請及び位置情報の制御をサポートする上で利点や欠点を有する。関心のある多くのアプリケーションでは、使用及び配備の容易性が、高精度化よりも重要である。全ての環境及び要請に対処できる技術は存在しないので、多くの異なる決定法が、様々な位置検出アプリケーションをサポートするのに必要とされる傾向にある。
【０００５】
いくつかの位置決定法は、ＧＰＳナビゲーション装置のように、孤立したクライアント装置で完全に実現可能であるが、インフラストラクチャや衛星の配備に関して多くのコストがかかる。他のシステムは、セルラ電話システムの基地局で使用されるもののように、システムサーバ内でクライアントの位置を決定する。位置情報は、秘密的であったり私的であったりすることが間々あり、一般に、クライアントに基づく方法は、しばしば良好な私的な制御性をユーザに与えるものと考えられる。
【０００６】
特定の位置決定法は、双方向通信インフラストラクチャに不可欠な部分として依存してもしなくてもよい。多くのシステムでは、双方向通信ネットワークは、遠隔的な位置検出アプリケーションとやりとりするために、装置に既に組み込まれている。（Ｅ９１１問題に関する基地局ソリューションのように）位置決定用に通信機能が使用可能である。これらの場合には、装置に無線送信機及び受信機がなく且つそれらが位置測定にも使用可能ならば、コスト及びシステムの複雑さに関する利点がある。
【０００７】
ビーコンは、位置を決定するためにクライアントにより使用される、信号を発する、既知の場所における装置である。ビーコンのいくつかの例は、灯台、ロラン（ＬＯＲＡＮ）送信機及びＧＰＳ衛星を含む。クライアント位置の「定まった（ｆｉｘ）」又は正確な知識を実際に得るために、ビーコン信号に関連する様々な技術が使用される。これらの技術は、ビーコンに近づく程簡易になり（灯台や地図のように）、複数のビーコンにわたって推定するほど複雑化し、三角測量やマルチラテレーション（ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）を使用する。
【０００８】
無線周波数（ＲＦ）通信、赤外線（ＩＲ）、可視光線、音声、電磁場変動、ジャイロスコープ（慣性ナビゲーション）、レーザ測定及びレーダー技術のような、様々な技術に基づく多くの様々な位置決定法が存在する。各々の技術は、多くの要因に基づく固有の長所及び短所を有し、その要因には、精度、環境（温度、圧力、風、周辺の光等）、電力、インフラストラクチャ条件、雑音に対する感受性等がある。
【０００９】
ターゲット（又はクライアント）は、その場所が発見されるべき項目である。様々な手法において、ターゲットは、完全に受動的としてもよいし、ソース（送信機）、シンク（受信機）若しくは双方としてもよい。これらの技術に使用される基本的な技術は、以下の４つの分類に大別できる：
１．幾何学的なもの：典型的には、これは、様々な送信機−受信機群とターゲットとの間の多数の測定を行うことを含む。送信機及び受信期間の距離又は範囲を見出すために複数の測定値が使用される場合には、その方法は、ラテレーション（又は多角的測量）による三角測量と呼ばれ、それらが角度を見出すために使用される場合には、角度測量による三角測量と呼ばれる。
【００１０】
２．近接性：既知の地点群に対するターゲットの近接性の測定。近接性は、距離（レンジ）測定に対立するような相対的な用語である。例えば、ターゲットが基地局と通信しているならば、その局の地理的なカバレッジの範囲内のどこかにそれは存在するはずである。
【００１１】
３．パターン認識：システムは、送信機／受信機の対を用いて、多数の格子点にわたって関心のある領域内を測定すること、及びそれらをマップファイルに格納することで設定される。測定値は、ターゲットを形成し、ターゲットの最も確からしい位置を判定するために統計的な方法が使用される。
【００１２】
４．状況分析：特定の見通しのきく地点からのセンサーの状況を分析する。これは、それらのカバレッジの領域内のオブジェクトの変化を認識するため、及び一推定を行うために画像処理を行うカメラによってなされるのが一般的である。
【００１３】
様々な方法は、位置を判定するために、これらの技術及びカテゴリを個々に又は組合わせて利用する。例えば、ＧＰＳはいくつかの衛星送信機からの無線周波数信号のターゲット受信機における到着時間（ＴＯＡ）を利用して、衛星に対する距離を推定し、マルチラテレーションを利用して、２０ｍ以内で位置を判定する。別のＧＰＳは、衛星信号及びローカルな基準信号間の相違を利用して、その精度を１ｍ以内に改善する。ハイブリッドシステムの例は、同期用の無線チャネル及び比較的低速の超音波信号ＴＯＡを用いて、距離を計算し、マルチラテレーションを行う。レーダーシステムは、信号強度、ＴＯＡ及び到来角度（ＡＯＡ）の組合せにより得られた最小距離推定値に基づくＲＦパターン分析を利用する（例えば、非特許文献３参照。）。位置決定法に関する技術水準の概要は、非特許文献４に見受けられる。
【００１４】
ＲＦを用いる手法は、送信機及び受信機の低コスト化を含み、光、温度、風及び非金属障壁による影響を受けない。また、それらは必要なＲＦ通信素子及びインフラストラクチャと組み合わせることができる場合に、サイズ及び素子コスト双方の節約になる可能性がある。
【００１５】
Ｅ−９１１要請の一部としてセルラ電話ＲＦ法を用いる最近の報告例が、非特許文献５にある。ＧＰＳを主に用いるハンドセットに関する方法及び基地局に関する方法がある。これらは、受信信号強度（ＲＳＳ）、到着時間（ＴＯＡ）、到来角度（ＡＯＡ）及びパターンマッチングを用いる近接的な幾何学的方法に基づく方法を含む。近接性及びパターンマッチングは組合わされることが間々ある。到着時間及び信号強度は、しばしば距離を推定するために組合わされる。上記の手法の精度は、１５０ｍ程度である。
【００１６】
多くのアプリケーションでは、屋内位置検出法を必要とし、屋内に必要な精度は屋外よりも優れているのが一般的である。ＧＰＳは屋内では効果的でないが、多くの屋内アプリケーションで動作するのに充分な感度の新たな技術が導入される。屋内位置検出法における２つの主な相違は、非見通し線（壁面）測定であること及び反射によるマルチパスであることである。候補チャネルモデルに加えて、屋内チャネル及びその信号伝搬特性を説明する概要は、非特許文献６に見受けられる。更なる屋内の手法は、擬似ライトＧＰＳ、拡張ＧＰＳ、ＣＤＭＡ法、超広帯域及びＷＬＡＮ法を含む。
【００１７】
最初の屋内位置検出システムの１つは、拡散赤外線技術に基づく（例えば、非特許文献７参照。）。これに続いて、屋内位置検出システムのいくつかの世代が、超音波及びＲＦの組合せに基づいて発達している。超音波信号の低速伝搬レートは、ＲＦよりも測定を容易にする。あるシステムでは、受信機及びＲＦ基地局の予めインストールされたシーリングマトリックスが、ターゲットの送信機の位置を見出すために使用される。ＲＦ基地局は、送信機（ユーザ）を定期的にポーリングし、ポーリングされた後に、それ自身を識別するために超音波パルスを送信する。受信機マトリックスは、超音波パルスを受信するだけでなく、基地局からのＲＦポーリング信号も受信し、その情報を用いて送信機までの距離を見出す。他のシステム（例えば、非特許文献８参照。）では、シーリングマトリックスは、安価なビーコン送信機で置き換えられる。送信機（ビーコン）は、ＲＦ及び超音波パルスを同時に送信する。ターゲット受信機（リスナ）は、ビーコンからの双方のタイプの信号を受信し、同期用のＲＦ及び超音波ＴＯＡを用いて距離を計算し、最も近接したビーコンを見出し、そのビーコンに関する位置を判別する。９００ＭＨｚのＩＳＭバンドで動作する更なる他のシステムでは、最小のインフラストラクチャでアドホック形式で、近辺のタグの間で信号強度が測定され、距離を測定し、ラテレーションにより位置を判別する（例えば、非特許文献９参照。）。
【００１８】
ＷＬＡＮにおける位置判定が以下に説明される。
【００１９】
８０２．１１ｂ（直接シーケンス拡散スペクトル法）及びブルートゥース（周波数ホッピング法）のような認可不要ＩＳＭバンドにおける高速無線ローカルエリアネットワークを急速に取り入れたことは、移動コンピューティングアプリケーションのＷＬＡＮ位置検出法に関するいくつかの研究成果をもたらした。これらの手法は、典型的には、信号強度、ＴＯＡ及び／又はＡＯＡを利用し、近接性、マルチラテレーション、三角測量及びパターンマッチングに分類できる。その基礎となる技術の精度を向上させるために、傾向性に関する知識又は補助的な知識を利用するいくつかのアルゴリズムが開発されている。
【００２０】
多くの位置検出技術が存在し、それらは、ＷＬＡＮ通信により容易に利用可能な測定された信号強度を利用し、信号減衰モデルに基づいて距離を推定する或いはそのエリアの無線信号強度マップとのパターンマッチングを行う。それらの多くは、通信用に選択された固定的な既知の場所にある複数のＷＬＡＮアクセスポイント（ＷＬＡＮのＡＰ又は単なるＡＰ）からの測定値を利用する。ＷＬＡＮアダプタ（クライアント）の位置を判定するための信号強度の測定値は、ＷＬＡＮクライアント側で行われてもよいし、ＷＬＡＮのＡＰで行われてもよい。
【００２１】
これらの方法は、屋内環境では弊害を被ることになり、そこでは、壁や家具のような多くの障害物が、無線チャネルの特性を予測できないようにし、マルチパス干渉を生じさせる。建物の構造に関する具体的な知識は、幾何学的方法を改善するためにしばしば利用可能である。他の一般的な方法は、そのエリアの無線マップを構築し、現在の強度読み取り内容を無線マップのものと照合し、最も合致するものに基づいて位置を判定する。これは、通常的には、三角測量よりも良好な結果を与えるが、ユーザが無線マップを構築することを要し、そのプロセスには多くの時間がかかる。また、ＷＬＡＮのＡＰの新たな追加のように、環境が変化すると、マッピングし直す手間を必要とする。
【００２２】
屋内８０２．１１ｂ環境では、パターンマッチング法が、他の方法よりも良好な精度をもたらすように見えるのは、主に、それが建物の構造知識やマルチパス環境の詳細なモデリングに依存しないことによる。一般に、信号強度測定は、対象の領域をカバーする既知の地点にある複数のアクセスポイントにより行われる。通常的には、２以上のアクセスポイントからの読み取り内容が、所望の精度を得るのに必要であり、パターンマッチングアルゴリズムが適用される。以下の多くのパターンマッチング法が利用可能である：クラスタリング、ファジィ論理、ベイズ、マルコフ等。パターンマッチングＷＬＡＮのいくつかの例には以下のものがある：カーネギーメロン大学における研究によるレーダー、エコー及びスピンオフ（非特許文献１０参照。）。パターンマッチングに附随する問題は、無線マップを構築するプロセスに時間がかかることである。いずれかのアクセスポイントが動いたり、家具の並べ換えがなされると、そのエリアは再度マッピングされることを要する。更に、多くの人々や大きな物のような顕著な環境変化があると、その精度は劣化するであろう。商業的に入手可能な８０２．１１ｂチップセットによる測定プロセスの精度及び安定性に関する問題もある。
【００２３】
近接法を用いる他の既存の技術が以下に説明される。関連技術のシステム１は、ＲＦ及び超音波パルスを用いて、送信機及び受信機間の距離を推定するので、特殊なハードウエアがクライアント側に必要とされる。関連技術のシステム２もこの分類に入る。ここでは装置を識別するために特殊なハードウエアが使用される。ビーコンが、クライアント装置から送信され、既知の固定された場所で受信される。最も近い受信機は、その場所をクライアントに通知する。関連技術のシステム３（非特許文献１１参照）は、移動可能なユーザ側にいかなるハードウエアも必要とせず、移動クライアントの場所は、そのクライアントが現在関連付けられている最も近接したアクセスポイントによって決定される。データアクセスポイントは、位置を推測するために使用され、それ故にその精度はアクセスポイントの配置に制限される。関連技術のシステム４は、床に圧力センサを設け、ユーザの物理的な重みを利用して、そのユーザを追跡及び識別できる。下地にセンサを有する床を構築する必要があるので、この場合も導入コストが高くつく。
【００２４】
ビーコン技術の種類には：８０２．１１ｂの信号強度法、ＩｒＤＡビーコン法及びブルートゥース信号強度法等がある。
【００２５】
ＩｒＤＡビーコンは、ＩｒＤＡ及びブルートゥース通信の双方を含み、いくつかの重要な性質を有する：１）ＩｒＤＡ標準通信チャネル及びプロトコルを用いて、プログラム可能なＩＤコード又はローカルデータを装置が送信すること、２）ＩｒＤＡの角度及びレンジ（例えば、７ｍまで又は１０ｍまで）は、水平に（３領域）又は垂直に（＞５５°）６つの領域に調整可能である。他の製品はキットとして利用可能であり、４つの検出器及び４つの送信機を含む。
【００２６】
更なる他のシステムは、様々な場所に設けられたビーコン装置を利用し、その場所を表現する或いはその場所にある対象物（オブジェクト）を表現し、更にはその場所又はオブジェクトに関するＵＲＬウェブポインタをも与える。ビーコンは、ＵＲＬを含むメッセージを周期的にブロードキャストし、そのメッセージを受信するいかなる装置もそのＵＲＬで指定されたウェブページにアクセスできる。ビーコンはＩＲ技術及びＩｒＤＡプロトコルを利用する。
【００２７】
以下、無線周波数（ＲＦ）信号強度法に関する議論がなされる。
【００２８】
従来の方法は、三角測量又はパターンマッチングを利用する。パターンマッチングでは、網羅される領域の信号測定値のデータベースが維持される。データベースの内容は、いわゆる属性であり、パイロット信号強度、位相オフセット、時間遅延、到来角等のようなＲＦ属性を含んでもよく、それらは位置推定アルゴリズムを用いることで、複数の場所を区別するために使用可能である。データベースは、実際に測定してもよいし、数学的なモデル化を用いて作成してもよい。
【００２９】
また、セルラ電話領域にあっては、特許文献１（’８５１）及び２（’６５０）があり、それらは信号強度測定値を利用する。’８５１及び’６５０の特許では、基地局で信号強度が測定され、４つの隣接する基地局までの距離を推定して位置を計算するためにそれが使用される。’３６７特許では、ハンドセットによって測定が行われ、ハンドセットはその値を位置計算部に送信する。
【００３０】
特許文献３（西暦１９９９年、ルブランによる“Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｈａｖｅ  ａｎ  ＲＦ−ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｄａｔａｂａｎｋ”）では、属性データベースは、各基地局に関する、アップリンク及びダウンリンクの信号強度、送信電力及び他の属性の測定値の集合により構築され、各基地局に対する輪郭形状（セル）は、環境の非一様性に対処する曲線適合法を用いて構築される。移動装置及び周辺の基地局間でリアルタイムの測定がなされる場合には、輪郭形状と位置の交差点を判定するためにそれが使用される。
【００３１】
例えば、セルラ電話における特許文献４（西暦２００１年、チャンによる“Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ＣＤＭＡ  ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｐｉｌｏｔ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ”）は、特定の場所における移動装置が、その場所で全ての読み取り可能なパイロット信号の信号強度を測定し、その値を位置計算部に報告する技術を述べている。位置計算部は、ベイズアルゴリズム及びＲＦ環境の分析モデルを用いて、位置の確率分布を定める。このシステムは、主に屋外環境で使用され、ａ）一群の測定値及びｂ）その環境の分析モデルを前提としており、そのモデルは、伝搬損失、シャドーフェージング、高速フェージング及び測定誤差を含む。
【００３２】
６つの基地局のダウンリンク信号強度を用いて、移動装置の位置及び速度を推定する方法が、非特許文献１２に記載されている。この方法は、属性データベースを利用し、ハンドセットにて最小二乗法を用いて位置を決定する。
【００３３】
特許文献５（ルドラパナによる、“Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍｏｂｉｌｅ  ｓｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ”）では、信号強度測定値を用いて移動装置の近似的な位置を定めている。一連の信号強度測定値を用いて、速度（スピード及び方向）が決定可能である。これはハンドオフ時間を予測するのに使用される。この技術は、ローリングするウインドウを用いて信号強度をスムーズにする。時間と共に変化する信号強度が推定される。基地局の各々に異なる屋外伝搬モデルが使用される。
【００３４】
［関連出願］
本願は、西暦２００３年９月２２日付け米国仮出願番号第６０／５０３，８７８号に関連し、その優先権の利益を享受し、その内容は本願の参考に供される。
【特許文献１】米国特許第５，０５５，８５１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８９１，６５０号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９６０，３４１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２６３，２０８号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０５２，５９８号明細書
【非特許文献１】Ｊｏｎａｔｈａｎ  Ａｇｒｅ，Ａｄｅｄｅｊｉ  Ａｋｉｎｙｅｍｉ，Ｌｕｓｈｅｎｇ  Ｊｉ，Ｒｙｕｓｕｋｅ  Ｍａｓｕｏｋａ，ａｎｄ  Ｐａｎｋａｊ  Ｔｈａｋｋａｒ，“Ａ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ−ｂａｓｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＡｄＨｏｃ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｍａｒｃｈ，２００２，Ｂｉｇ  Ｓｋｙ，ＭＴ，ＵＳＡ．
【非特許文献２】Ｒｅｅｄ，Ｊ．Ｈ．，Ｋｒｉｚｍａｎ，Ｋ．Ｊ．Ｗｏｅｒｎｅｒ，Ｂ．Ｄ．，ａｎｄ  Ｒａｐｐａｐｏｒｔ，Ｔ．Ｓ．，“Ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  ｍｅｅｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅ−９１１  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｓｅｒｖｉｃｅ”，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，ｐｐ．３０−３７，Ａｐｒｉｌ，１９９８
【非特許文献３】Ｂａｈｌ，Ｐ．ａｎｄ  Ｐａｄｍａｎａｂｈａｎ，Ｖ．，“Ｒａｄａｒ：Ａｎ  ｉｎ−ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ＲＦ−ｂａｓｅｄ  ｕｓｅｒ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ”，ＩＥＥＥ  Ｉｎｆｏｃｏｍ，ＴｅｌＡｖｉｖ，Ｉｓｒｅａｌ，ｐｐ．７７５−７８４，Ｍａｒ．，２０００
【非特許文献４】Ｈｉｇｈｔｏｗｅｒ，Ｊ．ａｎｄ  Ｂｏｒｒｉｅｌｌｏ，Ｇ．，“Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ”，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．８，ｐｐ．５７−６５，Ａｕｇｕｓｔ，２００１
【非特許文献５】Ｒｅｅｄ，Ｊ．Ｈ．，Ｋｒｉｚｍａｎ，Ｋ．Ｊ．，Ｗｏｅｒｎｅｒ，Ｂ．Ｄ．，ａｎｄ  Ｒａｐｐａｐｏｒｔ，Ｔ．Ｓ．，“Ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  ｍｅｅｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅ−９１１  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｓｅｒｖｉｃｅ”，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４，ｐｐ３０−３７，Ａｐｒｉｌ，１９９８
【非特許文献６】Ｐａｈｌａｖａｎ，Ｋ．，ＬｉＸ．ａｎｄ  Ｍａｋｅｌａ，Ｊ．Ｐ．，“Ｉｎｄｏｏｒ  Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，ｐｐ．１１２−１１８，Ｆｅｂ．，２００２
【非特許文献７】Ｗｏｎｔ，Ｒ．ｅｔ  ａｌ，“Ｔｈｅ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｂａｄｇｅ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ”，ＡＣＭ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｊａｎ．１９９２，ｐｐ．９１−１０２
【非特許文献８】Ｐｒｉｙａｎｔｈａ，Ｎ．Ｃｈａｋｒａｂｏｒｔｙ，Ａ．ａｎｄ  Ｂａｌａｋｒｉｓｈｎａｎ，“Ｔｈｅ  Ｃｒｉｃｋｅｔ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ”，Ｐｒｏｃ．６−ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（Ｍｏｂｉｃｏｍ  ００），ＡＣＭ  Ｐｒｅｓｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，ＮＹ，２０００，ｐｐ．３２−４３
【非特許文献９】Ｈｉｇｈｔｏｗｅｒ，Ｊ．ａｎｄ  Ｗａｎｔ，Ｒ．，“ＳｐｏｔＯＮ：Ｉｎｄｏｏｒ  ３−Ｄ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ｆｒｏｍ  ＲＦ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ”，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ２０００−０２−０２，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，２０００
【非特許文献１０】Ｓｍａｉｌａｇｉｃ，Ａ．ｅｔ  ａｌ．，“Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｉｖａｃｙ  ｉｎ  Ｃｏｎｔｅｘｔ  Ａｗａｒｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”，Ｃａｒｎｅｇｉｅ−Ｍｅｌｌｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ，Ｓｅｐｔ．，２００１
【非特許文献１１】Ｓｍａｉｌａｇｉｃ，Ａ．ａｎｄ  Ｓｉｅｗｉｏｒｅｋ，Ｄ．，“Ｕｓｅｒ  Ｃｅｎｔｅｒｅｄ  Ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ”，ＡＣＭ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｒｅｖｉｅｗ，Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．３，１９９９，ｐｐ．４３−５２
【非特許文献１２】Ｈｅｌｌｅｂｒａｎｄｔ，“Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｂｉｌｅｓ  ｉｎ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ  ＶＴ−２６，Ｎｏ１，Ｆｅｂ．１９９７，ｐｐ．７−１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
これらの手法は全て屋内で動作する問題を有する。また、いくつかの手法は、大がかりな属性データベースの構築を必要とし、それは煩雑で時間のかかるプロセスである。更に、何らかの環境属性が変わると（例えば、季節）、データベースは変更される必要がある。また、信号強度や他の属性に距離を一般的な形式で関連付けることに関する問題もある。屋内空間の内部構造に起因して、これは複雑且つ困難な作業である。
【００３６】
関連技術における更なる問題は：１）システム配備及び運用の困難性、２）屋外領域だけでなく屋内環境でも使用すること、３）位置データの漏洩によるクライアント（ターゲット）のプライバシ管理、４）装置及びインフラストラクチャの要請による運用コスト全体の高額化、及び５）環境が変化した場合の校正データ又は無線マップを収集及びメンテナンスを行うこと等である。
【００３７】
更に、信号強度法は、配備前になされる高額な測定に基づく信号強度マップの構築を前提として立脚している。しかし、送信機／受信機の校正が変わると、そのエリアは測定し直さなければならない。
【００３８】
本願課題は、上述の問題点を解決する、装置（ミニビーコンと呼ばれる）並びに配備及び位置計算のための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明の一態様は、ターゲットの無線通信装置が、その位置を決定できるように、無線通信装置をビーコンとして使用するシステム及び方法を与える。
【００４０】
本発明の別の態様は、一群のビーコン装置を使用するシステム及び方法を与え、そのビーコン装置は、無線チャネル及び共通プロトコルを用いて、そのチャネル及びプロトコルを用いるターゲット装置と通信する。
【００４１】
本発明の更なる態様は、予め指定した基準を最も満足するビーコンを判別するために、ビーコン送信の受信信号強度を測定し且つ位置決定手順を実行するターゲット装置を与える。
【００４２】
上記の態様は、ターゲット無線通信装置の相対的な場所を決定するために、無線通信装置をビーコンとして使用するシステム及び方法によって達成できる。ビーコンは、そのビーコンの身元を判別するためにターゲット装置が使用可能な識別情報を送信する。ターゲット装置は、ビーコン送信の受信強度を測定し、複数のビーコンを判別する本発明による手順を利用して、指定された基準（例えば、最も大きな信号強度）を最も満足するところの関連するビーコンを判別する。
【００４３】
ターゲット装置は、ラップトップコンピュータ、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、セルラ電話機又は同様な装置のような無線機能を有する移動コンピュータ装置に使用される装置を含む。
【００４４】
ビーコン装置は、対象の領域内に設けられており、それらの信号送信は、ビーコン送信の強度を調整することで及び特別に設計された筐体及びアンテナを用いることで、対象領域に対するカバレッジを与えるように調整される。各ビーコンの位置は既知であり、ビーコンからの直接的な通信によって又は外部情報により、ターゲット装置に利用可能にする。
【００４５】
更に、本発明は、移動コンピュータユーザ用の屋内／屋外の位置決定システムアーキテクチャを含み、それは複数のビーコン送信機をロケーションインジケータとして使用する。
【００４６】
更に、本発明は、そのようなビーコンを配備して、送信電力のような動作パラメータを決定する手法も含む。
【００４７】
更に、本発明は、受信信号強度のような様々な基準に基づいて、選択するビーコンを計算する手法を含む。クライアントの位置は、関連するミニビーコンの位置として報告される。その演算は、より優れたプライバシ保護を与えるように移動コンピュータユーザによってローカルに行うこともできるし、ロケーションサーバで行うこともできる。更に、低コスト、小型及び低電力の無線周波数ビーコンである装置の特定の設計は、ミニビーコン（ｍｉｎｉ−ｂｅａｃｏｎ）と呼ばれ、本発明の一態様では、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク規格に基づく。ＩＥＥＥ８０２．１５．１無線規格又はブルートゥースに基づく同様な装置は、本発明の別の態様である。
【００４８】
より具体的には、ミニビーコン法は、低コストのミニビーコンと、標準的な通信プロトコル及び標準的な通信ハードウエア技術と、ミニビーコン配備法と、位置計算手順とを組合せることで、関連技術分野の問題を解決する。概して、異なる空間領域がカバーされることを要するときはいつでも、付加的な低コストのミニビーコン装置を単に付加すればよい。克服する課題のいくつかは：１）非見通し線の配備で動作すること、２）信号強度マップを構築するための収集及びメンテナンス、３）建物構造物に関する事前の知識、４）マルチパス干渉を克服する必要性、及び５）ミニビーコンの密度を制限する必要性等を含む。更に、クライアントソリューションとして実現される場合に、クライアントは、そのロケーション情報の広まりについて高度な管理を行うことができ、増進されたプライバシ保護機能を与える。
【００４９】
本発明による方法は、無線マップを構築せずに、個室レベルの（２−３メートル）の分解能を、簡易に、雑音のある無線環境にて、屋内で与える。これは、ユーザに対する少ない付加と共に、動的な環境の中で、よりいっそうのロバストな位置決定を可能にする。
【００５０】
以下に明らかになる他の態様及び利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲にて、いっそう充分に説明されるように、構成及び動作の詳細の中にある。説明の一部をなす添付図面が参照され、それらを通じて同様な番号は同様な部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明は、ミニビーコン装置と呼ばれる基本的な位置決定装置を含み、その装置は、所望のビーコンとクライアントとの間で、ほぼ直接的な見通し線が存在する条件の下で動作する。ミニビーコンは信号を放射し、その信号は、その強度がターゲット受信機で測定可能ないかなる形式の波にすることもできる。その信号に関する受信機を有するクライアントターゲット装置は、最も近いビーコンとの近接性を判定する範囲内の各ビーコンから測定した信号強度を基礎とする手順を利用する。ミニビーコンは、部屋又は個室内にターゲットクライアントが現在所在していることを判別するようなローカルアプリケーションで使用されるよう意図される。ミニビーコン装置は、クライアントから発せられた要求に応じてビーコン信号が送信されるように、双方向通信装置を含んでもよい。また、ミニビーコン装置は、ビーコン信号を定期的に送信する送信専用装置とすることもできる。
【００５２】
本発明によるミニビーコンの概念は、３つの基本的な部分を含む：
１．ビーコンの配備。ビーコンからの信号は、例えば、部屋（立方体）又は楕円状の３次元（３−ｄ）空間の所望の体積空間を網羅するように整えられる。信号は、１以上の以下の方法を用いて調整される：ａ）例えば、アンテナ放射パターンのような、送信システムにより与えられる放射パターン、ｂ）周囲の形状（例えば、１つの穴しかない箱）、及びｃ）信号の送信電力又は強度。様々な状況で最良の送信電力設定値を決定するいくつかの手順が提供される。大きな対象領域に対するカバレッジを与えるために、複数のミニビーコンが、１つの部屋の中に配備されてもよい。ロケーションのカバレッジを評価するメトリックが与えられる。
【００５３】
２．位置決定手順。ターゲットのクライアント移動コンピュータ装置で実行されるいくつかの手順が説明され、その手順は、信号を受信し、近辺の１以上のミニビーコンからの情報を識別し、受信信号の強度に基づいて、一群の条件を最も満足するミニビーコンの１つを選択する。位置決定手順の変動は、全てのミニビーコンが同じ電力設定値を有するか否か及び対象領域内に重複が有るか否かのような要因に依存する。これらの手順は、信号をサンプリングし、フィルタリングし、測定値を円滑化し、目下の基準に最も合致するビーコンを算出することを包含し、ターゲットクライアントが静的であるか移動しているかをも決定する。最終的に、ミニビーコンの位置は、選択されたミニビーコンに基づいてルックアップテーブルにより見出される。テーブルルックアップ（テーブル参照）は、ターゲットクライアントによって実行されてもよい。或いは、テーブルルックアップを遠隔装置で行い、その遠隔装置内にテーブルが格納され、その遠隔装置からターゲットクライアントに情報が通知されてもよい。ターゲットクライアントは、測定したミニビーコン信号強度を遠隔サーバに通信し、遠隔サーバがミニビーコンを選択し、遠隔サーバによるテーブルルックアップによって、選択したミニビーコンの位置を決定し、その位置をターゲットクライアントに通知してもよい。
【００５４】
３．小型の低コストのハードウエア装置、ミニビーコン装置を実現する関連するソフトウエア及びクライアント装置上で走る関連するソフトウエアを含むＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネトワーク規格に基づくミニビーコン装置の例が説明され、そのクライアント装置は、ラップトップ、ＰＤＡ又はセルラ電話機のような無線機能を有する移動コンピュータ装置のようなものである。この態様は、赤外線ような異なる媒体又はブルートゥースＲＦ法のような異なるプロトコルを利用する多くの可能な態様の１つである。
【００５５】
また、本発明によるミニビーコン装置は、位置検出アプリケーション及びウェブサービスに並びに多くの重要なシステム機能に有用であり、その機能は、自動的に生成した一データを組み込むことで、（例えば、「最も近いプリンタを発見せよ」のような）空間的側面を有するようにそれら自身拡張可能な、サービス発見、サービスアクセス、ネットワークルーティング及びセキュリティのようなものである。位置情報を含むことは、特に本発明によるミニビーコンと共に利用された場合に、多くのシステム機能の強化されたシステムパフォーマンスに顕著に寄与することができる。ユーザの状況（コンテキスト）の一部としてロケーションを包含させることで、アプリケーションは、空間的な位置関係を判定することができ、方向を示す案内を与え、ローカルに適切な情報を配信することができる。「自分はどこにいるか？」；「あなたは何処か？」；又は「私に近いオブジェクトは何か？」のような形式の質問に対する答えを自動的に決定することが可能になる。
【００５６】
図１Ａ，１Ｂには、本発明のミニビーコンの概念に基づく一般的な位置決定システム１００の基本的アーキテクチャが示される。最初に、ミニビーコンは、対象領域内にそれらを設け、対象の空間に合うように信号を調整することで、配備される１０２。手順１０２は、いくつかの距離が既知であるならば、ミニビーコンに関する適切な送信電力レベルの設定を支援するよう行われる。これらのミニビーコンは、ネットワークで共に結合されてもよいし、スタンドアローンにしてもよいし、或いはＷＬＡＮアクセスポイントとして動作させてもよい。
【００５７】
ミニビーコンの位置は、座標として又は記号形式で（例えば、１２２３号室又は台所）表現可能であり、ミニビーコン装置に入力され１０３、ミニビーコンの各々に固有のＩＤによって指し示される配備情報のテーブルにおけるコンピュータ読み取り可能な媒体に格納される。配備情報は、単独のテーブル内に格納されてもよいし、ビーコンの各々が送信メッセージ内の情報を含んでもよい。或いは、配備情報のテーブルは、ターゲット装置と通信する別の装置にあってもよい。ミニビーコンの送信電力設定も、このテーブルに記録されてもよい。ターゲット装置は、測定装置１０７による範疇のミニビーコン全てから受信した信号強度の測定値を管理し、それらを履歴ファイルに記録する１０８。決定装置１０６によって実行される位置決定手順は、履歴ファイル１０８からのデータ及び配備情報１０４の一部を利用し、ターゲットクライアントの位置及び移動状態を判定する。決定装置１０６で実行されるこの手順は、典型的にはクライアントにより実行されるが、クライアントにより適切な権限の与えられたサーバに付加を分与してもよい。決定装置１０６は、ビーコンによって送信された受信信号強度を区別し、現在の受信信号、履歴、ターゲット装置の移動状態及び指定された基準（例えば、最も大きな信号強度）に基づいて、ターゲット装置の位置として選択するビーコンを決定する。一般的な場合に、一補正の形式でシステムにフィードバックが設けられているならば、学習部１１０により実行される学習手順を利用して、位置計算手順のパラメータ１１２を微調整することができる。
【００５８】
ミニビーコン装置１０３は、プロセッサ又はコンピュータ装置より成り、ミニビーコン装置１０３に含まれる手順は、プロセッサ又はコンピュータによって実行される、動作又はコンピュータプログラムを含む。
【００５９】
以下、本発明の詳細な説明がなされる。
【００６０】
本発明によるミニビーコン法は、ターゲットにて測定される、既知の地点の複数のミニビーコン送信機からの信号強度を利用して決定される近接法である。送信機からの送信電力を調整し、受信信号強度値を統計的に処理することで、精度が改善される。移動クライアントは、受信可能な全てのミニビーコンをスキャンし、スキャンした各ビーコンに関する受信信号強度を計算し、受信信号強度の最近の履歴を組み入れる近接手順を利用して、所望の条件（例えば、最大信号強度又は最も低い送信機）及びユーザの移動状態（例えば、移動中又は静止中）に最も相応しいビーコンを発見する。ユーザ（又はクライアント）は、ビーコン及び各自の場所の間の対応関係（マッピング）を有するものとする。従って、最も近いビーコンの位置が判明すると、そのユーザの位置としてそれが使用される。ビーコンのロケーションマッピングは、ビーコンフレームに付加されることが可能であり、所望のプライバシ機能を有する純粋なクライアント側ソリューションをもたらす。
【００６１】
また、本発明によるミニビーコンは、ターゲットの移動状態をも予測する。ターゲットの移動状態を予測する具体例は、米国特許第６，０５２，５９８号の方法にて与えられる。しかしながら、本発明によるミニビーコンは、移動の速度（スピードと方向）を予測せず、従って、複雑でないようにしている。
【００６２】
ミニビーコンの配備のメトリック１０２
ミニビーコンの配備のメトリック１０２は、図１Ａのミニビーコンの配備１０２に対応し、それに関連する情報は、図１Ａの配備情報１０４として格納される。
【００６３】
このセクションでは、「象徴的な（シンボル的な）」位置決定技法に関する配備のメトリックが与えられる。
【００６４】
配備に関する問題は、以下のように定式化される：
いかなる２つの領域も互いに素である条件の下に（即ち、任意のｉ≠ｊに関し、Ｖｉ∩Ｖｊ＝φ）、体積領域及び名称のペアより成る集合｛（Ｖｉ，Ｎｉ）｝が与えられ、クライアントが、ある体積領域内にいるときはいつでも、ミニビーコン位置決定手順により、ペアの名称が返されるように、ミニビーコンシステムを配備する。
【００６５】
これは、象徴的な位置決定システムに関するユーザの特定に相当する。図２は、本発目における、対象の領域Ｖと象徴的な名前Ｎを示すマップ２００である。
【００６６】
図２では、楕円及び（角の丸い）四角は、他四方の領域（又は対象エリア）Ｖ及びそれらに関連する象徴的な名称Ｎが示される。
【００６７】
以下の用語が定義される：
Ｌ：象徴的な位置決定システム。空間内の地点ｘから文字列の集合への関数。Ｌ（ｘ）∈｛Ｎｉ｝
Ｖｉ：ｉ番目の象徴的な対象領域。
【００６８】
Ｎｉ：ｉ番目の象徴的な対象領域の名称。
【００６９】
Ｘｉ＝∪ｊ≠ｉＶｊ：ｉ番目の排除された領域。
【００７０】
Ｄ＝（∪ｉＶｉ）Ｃ：不問の領域（図における領域Ｂ）。
【００７１】
これらの定義により、ロケーションカバレッジの条件は、
∀ｉ，ｐ∈Ｖｉ→Ｌ（ｐ）＝Ｎｉ 
によって与えられる。この条件が満たされると、Ｌは｛（Ｖｉ，Ｎｉ）｝に関して完全なカバレッジを有する。
【００７２】
図３は、本発明による、ミニビーコンのロケーションカバレッジエリアを示すマップ３００である。
【００７３】
以下の図３は、Ｌがミニビーコン技法による場合を表す。対象の領域はＶ１乃至Ｖ４である。ミニビーコンが領域のロケーションカバレッジを与えると言われるのは、位置決定システムが、領域内の地点にいる場合にそのミニビーコンを選択する場合である。領域ＬＣＲは、ミニビーコンのロケーションカバレッジ領域を表現する。ＬＣＲのこれらの領域は、ｉ番目のロケーションカバレッジ領域として言及される（ＬはＮｉを報告する）。
【００７４】
１以上の円のＬＣＲは、１つの象徴的なロケーションを表現する。図３に示されるシステムが完璧に動作するものとすると、Ｌは完全なカバレッジを有し得ると言われる、なぜなら、Ｌはｐ∈∪ｉＶｉ  のいかなる地点についても適切な象徴的な対象領域の名称を報告するからである。また、対象領域をカバーするために、１より多くのミニビーコンを利用することも許容される。「不問」の領域では、ロケーションカバレッジ領域は、その結果に影響を与えずに重複してもよい。
【００７５】
対象領域内の場所を報告する差異の誤差に関するコストを与えるペナルティコスト関数Ｃ（ｐ）≧０を用いて、不完全な象徴的位置決定システムのメトリックを定めることができる。（Ｖｉ，Ｎｉ）に関し、そのペナルティコストは、その領域にわたるペナルティコスト関数の積分になり、ここで、Ｌは適切でない象徴的な場所を報告する：
【００７６】
【数１】
2005099018.tif 000003
全ての集合｛（Ｖｉ，Ｎｉ）｝に関し、全体的なペナルティコストは：
【００７７】
【数２】
2005099018.tif 000004
である。
【００７８】
完全な象徴的な位置決定システムに関し、ペナルティコストは、ｉの各々及び全集合の双方に関してゼロである。より高いペナルティコストは、適切でない象徴的な位置決定システムになる。ペナルティコスト関数Ｃが一定の関数であるならば、そのペナルティコストは領域に比例し、Ｌは適切でない象徴的な場所を報告する。これらのペナルティコストは、所与の配備にて象徴的な位置決定システムに関するメトリックとして機能し得る。このペナルティコスト関数を用いて、ユーザは、「ペナルティコストの合計が、指定した値を下回ること」のような配備に関する条件を指定できる。
【００７９】
ミニビーコン１０２配備
ミニビーコン１０２は、カバレッジ領域及び近接見通し線の２つの要因に留意しつつ配備されるよう意図される。第１の要因は、隣接するミニビーコンとの混同を最小化しつつ、ミニビーコンが配備される対象領域のカバレッジを与えることである。この対象領域は、ロケーションカバレッジ領域によって網羅され、関連するミニビーコンは位置計算法によって選択され、対象領域の象徴的な名称に関連付けられる。
【００８０】
ロケーションカバレッジ領域の広がりは、主に、放射パターン、送信電力設定値、（壁、構成材料、大きな部分又は家具／装備）のような環境因子による影響を受け、並びに他の送信機によるマルチパスの影響を受ける。ロケーションカバレッジ領域は、ある半径によって囲まれる体積部分又はミニビーコンから電力閾値で定められる端部までの最大距離で囲まれる体積部分として定義される。これは、特定の領域に入る移動ユーザの対象地点のミニビーコンのカバレッジとして見ることもでき、対象の地点はその特定の領域への入口で定められる（例えば、個室への入口、又は部屋の戸口）。一般に、ロケーションカバレッジ領域は、ロケーションカバレッジ領域内のクライアントに、ミニビーコンから見通し線を与える観点からは、比較的遮る物のない空間にすべきである。見通し線が存在しない場合、又は対象領域が正常でない形状をしている場合には、適切に整えられたロケーションカバレッジ領域を有する付加的なミニビーコンが使用され、その対象領域に対するロケーションカバレッジの適合化を行う。ある領域内に多数のユーザが存在することが予想されるならば、より小さな対象領域が推奨される。本発明によるミニビーコンを配備する概念では、測定される電力レベルの観点からは厳密である必要はない。対象領域の望ましいカバレッジは、電力設定手順を通じて又は試行錯誤手順を通じて、電力レベルを設定することによって形成される。
【００８１】
ミニビーコンに関する送信電力を設定する３つの方法は、所望のロケーションカバレッジ領域の幾何学に依存して定められる。絶対値法と呼ばれる第１の方法では、ミニビーコンのロケーションカバレッジ領域のエッジは、受信電力レベルが閾値Ｐεに等しい表面にあるように定められ、一般に受信機に関する信頼可能に識別可能な最小の電力レベルを表す（即ち、ノイズレベル以上）。ある人がミニビーコンから離れると、電力レベルはＰεよりも落ち込む。距離に基づく減衰モデルは、電力を設定するために使用され、ロケーションカバレッジ領域が重複しない場合又は「不問」の領域でしか重複しない場合に使用される。
【００８２】
差分法と呼ばれる第２の方法では、ミニビーコンは、自身と他の全てのミニビーコンとの間の電力差が閾値δより大きいときはいつでも選択されるように、ロケーションカバレッジ領域が規定される。これは、僅かに大きいカバレッジ領域を規定することができるが、絶対地方よりも複雑な形状になる。適切な電力レベルを決定するために、一群の線形方程式を解く計算がなされる。
【００８３】
第３の方法は減衰モデルと呼ばれ、ロケーションカバレッジ領域の重複する一般的な態様を許容する。電力レベルを設定するために、再び、減衰モデルが使用される。
【００８４】
使用される特定のロケーション計算手順は、電力を設定するのに使用される方法に依存する。これらのポイントを示すために、様々な配備態様のいくつかの例が与えられる。
【００８５】
図４では、５つのミニビーコンＭ１乃至Ｍ５が４つの部屋及び廊下に配備されている。信号のカバレッジ領域（通信範囲としても知られる）は、対応するミニビーコンＭを中心とする点から成る円により示される。これらは、３次元領域の２次元投影である。これらの信号は、アンテナを用いることで、半球状であるように整形される。各ミニビーコンに関するロケーションカバレッジ（再び、２次元投影）は、通信カバレッジ内に含まれる無地の円によって示され、受信電力レベルが少なくともＰεである面を表現する。各ミニビーコンの送信電力は、それらのカバレッジ領域のサイズが概ね等しくなるように、等しく設定される。通信カバレッジ領域は重複するが、ロケーションカバレッジ領域は重複しない。この場合に、送信電力は等しいので、ユーザがビーコンのロケーションカバレッジ領域内にいるならば、見通し線の仮定により、そのミニビーコンの信号は最強（最も大きな平均受信電力）になる傾向が非常に強い。ユーザがロケーションカバレッジ領域外にいると、本発明にｙほるロケーション計算法は、未知のロケーションを報告する或いは最も近接するビーコンの推定を与えるが、精度及び再現性は大きく減少する。対象領域が室内であり且つクライアントが室外にいるならば、受信信号は壁によって更に減衰する。受信電力のこの更なる減衰は、それがロケーションカバレッジ領域の交差を更に減らすので、本発明による位置計算法に好都合である。結果として、ミニビーコンの主要な用途はクライアントを見出すことであり、そのクライアントは、壁で囲まれているかもしれない一般的な３次元形状の対象領域内にいる。
【００８６】
図５は、本発明による、等しくない電力で重複しないカバレッジを有するミニビーコンの配置例５００を示す。
【００８７】
図５及び以後の図面では、ロケーションカバレッジ領域のみが示される。概して、通信カバレッジ領域ＬＣＡは、クライアントが、１より多くのミニビーコンが聴こえて、受信信号強度を比較できるように重複する。図５は、６つの部屋及び廊下に配備された７つのミニビーコンＭ１乃至Ｍ７を示す。ロケーションカバレッジ領域が部屋の各々を近似的にカバーするように、送信電力が調整される。また、電力レベルは、ロケーションカバレッジ領域が重複しないように選ばれる。これは、対象領域を整えるように使用される電力レベルの影響を示す。再び、最強の信号で動作するロケーション計算は、最も近いビーコンＭを依然として報告する。
【００８８】
図６は、本発明による、一群の複数のミニビーコンのロケーションカバレッジ領域で網羅される対象領域を有するミニビーコンの配備例６００を示す。
【００８９】
図６では、Ｍ１乃至Ｍ２０の多数のミニビーコンは、任意形状の一室に対するカバレッジを与えるために使用可能である。この場合に、多数のミニビーコンが、大きなＬ字形状の部屋に包含され、その対象領域が部屋全体であるように規定される。より具体的には、ロケーションカバレッジは、同一室内の多数のミニビーコンより成る一群のロケーションカバレッジ領域として規定される。同一室内の全ミニビーコンは、配備情報テーブルに入力された同一の象徴的ロケーション名を有するであろう。従って、位置計算手順では、その部屋の何れかのミニビーコンからの最強の信号強度を有するものを決定することのみを要する。ミニビーコンロケーションカバレッジ領域は、空間を埋めるように使用される煉瓦と考えることができる。一群のミニビーコンのロケーションカバレッジ領域により３次元空間を網羅する配備方法は、ほぼ任意形状の空間に対するロケーションカバレッジを与える方法を提供する。
【００９０】
図７は、本発明による、等しくない電力で重複するミニビーコンの配備例７００を示す。
【００９１】
図７は、重複する対象領域の例を示す。複数のミニビーコンは、等しくない電力で構成され、重複するロケーションカバレッジ領域ＬＣＡをもたらすが、より小さなロケーションカバレッジ領域内にクライアントがいるときは常にそれを判別することに関心がある。これは、対象領域及びロケーションカバレッジパターンの多様な可能性を与える。図７は、大きな対象領域をカバーする１つのミニビーコンと、その領域内で別の２つのミニビーコンを描いている。この場合に、最小の送信電力のミニビーコンのカバレッジ領域内にクライアントが位置決めされるように、減衰法を利用して送信電力を設定し、位置計算法は送信電力の知識を使用する。
【００９２】
図８は、本発明による、整形された信号、等しくない電力及び重複しない領域を利用するミニビーコンの配備例８００を示す。
【００９３】
以下の図８では、より精密なカバレッジ領域を与えるように、整形された信号を利用することが説明される。この方法では、半球状、４分の１球状及び円錐状を含む選択可能な囲み（エンクロージャ）によって、いくつかの共通の形状が与えられる。最も一般的なアンテナは、オムニ指向性アンテナである。付加的な形状に関して楕円又はドーナツ形状の領域を与える選択可能なアンテナが使用される。これらは、より多くの組合わせに関するエンクロージャに組合わせることもできる。
これらの形状を用いて、床、天井、壁のようなほとんど何処にでもミニビーコンを設けること；及び部屋毎に多数のミニビーコンを設けることができる。更に、このことは、如何にミニビーコンの手法が非常に柔軟であって容易に配備されるかを示す。
【００９４】
図９は、本発明による、複数の閾値レベルで規定される対象領域を有するミニビーコンの配備例９００を示す。
【００９５】
図９では、複数の受信機電力閾値が、同心状の対象の副領域又は環状領域を規定するために使用される。この場合に、３つの閾値  Ｐε３＞Ｐε２＞Ｐε１  は、クライアントの受信機電力が、その規定された範囲にある場合に、クライアントが指定された対象の副領域内にいるように規定される。
【００９６】
ミニビーコンＭの送信電力は、最小値Ｐｍｉｎより大きい又は等しい範囲内、最大値Ｐｍａｘより小さい又は等しい範囲内にある必要があり、それらは概ね送信機の物理的な制約又はスペクトル割当の制約になる。これは、ミニビーコンの個々について、ロケーションカバレッジ領域の最小及び最大のサイズを制限する。ユーザがロケーションカバレッジ領域内にいる場合又は同じ対象領域内の他のビーコンが選択される場合に、ミニビーコンＭが残りのものと常に識別可能であるように、各ミニビーコンの送信電力が選択される。このミニビーコンは、そのロケーションカバレッジ領域内にいる場合に、最強の信号を有することが望ましいのが一般的であるが、本発明は、少ない電力で送信するビーコンが優先される又は選択されることを可能にする重み付け法を含む。より小さな送信電力は、一般に、より小さな対象領域を表し、その信号強度が閾値を上回って受信されたときはいつでも選択される。
【００９７】
本発明は３つの配備方法を含み、それらは、どのように電力れべれるが選択されるか、対象領域が重複するか否か及び位置計算法が電力設定値の知識を必要とするか否かで異なる。これら３つの配備法は、絶対値法、差分法及び減衰法である。
【００９８】
本発明の電力設定に関する絶対値法が以下に説明される。
【００９９】
絶対電力設定法では、ロケーションカバレッジ領域の半径又は対象地点までの距離に基づいて電力レベルを設定する近似手法が規定され、それは電力設定値を与えることができる。ロケーションカバレッジ領域は、カバレッジを与えるため、又は特定の対象領域の全部若しくは一部を与えるように選択される。本方法が適切に動作することを保証するために、交わらない対象領域の条件が必要とされる。また、ロケーションカバレッジ領域は、交わらない又は「不問（Ｄｏｎ’ｔ  Ｃａｒｅ）」領域でのみ交わるようにする必要がある。第１の手順では、ミニビーコンの各々に電力レベルを設定するために、以下の方法が使用可能である。本方法に対する入力は、ミニビーコン地点対の各々の間の距離、及び対象の対応する地点までの距離又は各ミニビーコンに関するロケーションカバレッジ領域の最大半径である。空間経路損失モデルは、全てのミニビーコンからの、何れかの所与の対象地点における電力を見出すために使用される。経路損失モデルは、以下の数式（１）にて与えられる。
【０１００】
（１）Ｐｒ＝αＰｔｄ−β
ここで、Ｐｔはソースの送信電力であり、ｄはソースから受信機までの距離であり、Ｐｒは受信信号強度であり、βは減衰係数であり、αは補正因子である。本発明によるミニビーコンシステムにてαを用いることで、特定の種類のアンテナ放射パターン及び周囲の影響を補償する。一般に、これらのパラメータは、経験的に決定され、対象の最遠地点への方向及びその方向における実行ゲインに基づく。例えば、放射パターンが楕円状であるならば、その値は、最大距離が、アンテナの指向性に依存しながら、ロケーションカバレッジ領域内にあるか否かに依存する。
【０１０１】
しかしながら、基本的な球面状のオムニ指向性（又は半球状）のアンテナの場合には、ロケーションカバレッジ領域は、所与の半径の球面を用いて推定可能である。ｎ個のミニビーコンに関し、ミニビーコンと対象領域の端部との距離を検査することで、異なる対象領域に対応するロケーションカバレッジ領域が、交わらない、同一の対象領域外で交わる又は「不問」領域でのみ交わるか否かが判別される。交わりがあったならば、ロケーションカバレッジ領域の半径は減少させる必要がある。ひとたびカバレッジ条件が満たされ、半径が決定されると、その距離の下で与えられた電力レベルに関する方程式を解くことが行われる。これは、ロケーションカバレッジ領域内の任意の地点で、対応するミニビーコンが最も声高である、同一対象領域内の別のミニビーコンが最も声高である又はその地点が「不問」領域内にあるように条件を作成する。自由空間モデルに対応して経路損失係数βが２であり、αが１に等しいことが仮定される。これは、オフィスのような屋内環境では厳密に正確ではない。しかしながら、これらの仮定に起因する誤差は、ユーザの位置を判別する本発明のミニビーコンシステムの能力に顕著に影響するものではない、というのは、それは受信電力の過剰評価を与え、ほぼ見通し線が仮定されているからである。
【０１０２】
図１０は、本発明による、等しくない電力で重複しない領域を有する４つのミニビーコン及び距離を示す図１０００である。
【０１０３】
この方法は、４つのミニビーコンを用いて図１０の例に示される。ｄｉｊ＝ｄｊｉ  が、ミニビーコンｉ及びｊ間の距離であるとする。ｄｉｉはミニビーコンｉと、ｊに至る線に沿うロケーションカバレッジ領域の端部との間の距離である。異なる対象領域におけるｉ及びｊの全ての対について、ｄｉｉ＋ｄｊｊ＜ｄｊｉ  が条件付けられるならば、その対象領域は交わらない。各ミニビーコンＭについて、電力レベルに関する上記の減衰方程式を解くことで、適切な送信電力Ｐが与えられる：
（２）Ｐｍｉｎ≦Ｐｉ≦Ｐｍａｘ  の下で、  Ｐｉ＝α−１Ｐεｄｉｉβ。
【０１０４】
実際には、絶対値法に関し、自由空間に対応してα＝１及びβ＝２の値を設定できる。この方法では、重複しない制約の下で、最も声高のミニビーコンが最も近接する。
【０１０５】
本発明による異なる電力設定法が以下に説明される。
【０１０６】
本方法では、クライアントがロケーションカバレッジ領域内にいるときは常に、関連するミニビーコンからの受信信号との間の差分が、他の全てのミニビーコンより少なくとも閾値δだけ大きいように、ミニビーコンのロケーションカバレッジ領域の概念が定められる。以前の方法とは異なり、この差分法は、以下に説明する差分の方程式の正の解が存在すること及びその解が電力設定範囲内にあることの条件の下で、より大きなカバレッジ領域を与えることができる。しかしながら、カバレッジ領域の境界は、重複するカバレッジパターンに対して複雑な形状になる。
【０１０７】
再び、ｉ番目のミニビーコンの対象地点を、対象領域の最大半径ｄｉｉとして定める。ｄｉｊを、ミニビーコンｉからミニビーコンｊまでの、２つを結ぶ直線に沿う距離とする。
【０１０８】
Ｐｉ＞０をｉ番目のミニビーコンの送信電力とし、δｉ＞０はｉ番目のミニビーコンＭの対象地点における電力の差分閾値である。
【０１０９】
ｉの各々について、基本的な減衰モデルを利用すると、
ｉ≠ｊの各々について、δｉ＝Ｐｉｄｉｉ−２−Ｐｊ（ｄｉｊ−ｄｉｉ）−２
である。この形式で規定される方程式はｎ（ｎ−１）個存在することに留意を要する。
【０１１０】
上記の集合は、ｉを固定し、ｊにわたって全ての方程式を加算することで、更に簡略化できる。その結果の方程式は、全てのｉについて、次のようになる
【０１１１】
【数３】
2005099018.tif 000005
これは、ｎ個の線形方程式系を定め、
Ａｐ＝δ
の形式の行列方程式として表現できる。
【０１１２】
ここで、ｎ×ｎの行列Ａは、次のように定義される：
Ａ＝［ａｉｊ］；  ｉ≠ｊについて、ａｉｉ＝ｄｉｉ−２及びａｉｊ＝（ｄｉｊ−ｄｉｉ）−２
ｎ×１のベクトルｐ及びδは、
ｐ＝［Ｐｉ］  及び  δ＝［δｉ］
として定義される。
【０１１３】
ｄｅｔ［Ａ］≠０  ならば、この系に対する一義的な解が存在する。これらｎ個の方程式を解くと、各ミニビーコンの電力レベルが与えられる。結果の送信電力が正でなかったならば、所与のこれらの距離の下で、いかなる正の解も存在しないことに留意を要する。また、Ｐｍｉｎ≦Ｐｉ≦Ｐｍａｘ  の各々について、電力条件が満たされる必要がある。所与の一群の距離の下で、解が存在しなかったならば、新たな／適切な対象地点及びミニビーコンが決定されることを要する。これは、それら各自のミニビーコンのカバレッジ領域を減らす或いは付加的なミニビーコンを加えることによって行われる。一般的な規則として、全てのｉ，ｊ（ｉ≠ｊ）について、
ｄｉｉ＜（ｄｉｊ−ｄｉｉ）
であるならば、正の解を得ることができる。
【０１１４】
この手順は、絶対値法の場合よりも僅かに大きなカバレッジ領域をもたらす。特定の地点ｕ＝（ｘ，ｙ，ｚ）がカバレッジ領域内に有るか否かを判別するために、所与の電力設定値の下で、以下の方程式が評価される必要がある：
ｊ≠ｉの各々について、
Ｐｉｄｉｕ−２−Ｐｊ（ｄｊｕ）−２≧δｉ 
であり、ここで、ｄｉｕはミニビーコンｉから地点ｕまでの距離である。
【０１１５】
この方法の欠点は：１）上記の方程式系に対する解が常には存在しないこと、及び２）ロケーションカバレッジ領域間で形成される、規則的でない形状の領域が存在し、位置が正確に判定されにくくなることである。
【０１１６】
図１１は、本発明による、ロケーションカバレッジエリアの半径と共に４つのミニビーコンの別の配備例１１００を示す図である。
【０１１７】
減衰法では、減衰方程式（２）が再び使用され、ロケーションカバレッジ領域各々の最大半径が電力設定に使用される。減衰モデルは電力レベルを計算するために使用され、その電力レベルは、ロケーションカバレッジ領域の最遠端における最小受信電力レベル閾値Ｐεをもたらす。この値は、その端部でクライアントが受信できる程度に充分に大きいことを要する。この場合に、減衰モデルのα及びβのパラメータを経験的に決定することで、精度が改善される。図１１には、任意的な配備に関するミニビーコンの例が示される。位置計算法は、送信電力設定値の知識を必要とし、閾値より大きな受信電力を有し且つ最小の送信電力を有するミニビーコンを選択する。
【０１１８】
位置決定手順
位置決定手順は、図１Ａの決定部１０６で実行される。
【０１１９】
位置決定手順は、クライアント１０３によって、又はクライアントからの測定データが供給された遠隔サーバにて行われる。一般に、位置決定手順は３つの動作を含む：
１）近隣のミニビーコンから、受信信号強度（ＲＳＳ）をサンプリング及び推定すること；
２）所与のこれらの推定値の下で「最良に」関連するミニビーコンを決定するための位置計算を実行すること；及び
３）配備テーブル又はビーコン信号における象徴的な位置を見出すこと。
【０１２０】
基本的なＲＳＳベクトル推定法では、先ず信号がサンプリングされ、円滑化（スムージング）される。第２のＲＳＳベクトル推定法は、曲線適合化技法を用いて、受信電力及び移動状態を推定することで、基本的なＲＳＳ法を改善する。クライアントの状態が移動中であると判断されると、位置決定は延期される。クライアントが静的である場合にのみ、位置が算出される。
【０１２１】
関連するミニビーコンを判別するために、使用される電力設定法に依存しながら、ＲＳＳベクトル推定を利用する３つの位置計算法が説明される。位置計算法は、推定された現在の一群の信号強度値に関連する「最良の」ミニビーコンを選択するために異なる規準を使用し、その信号強度値は、最大の信号強度、最大の信号強度差又は最小のロケーションカバレッジエリアのようなものである。これらの方法は、そのクライアントを含む対象領域を推定するように設計され、物理的な最近接ビーコンが常に報告されることになるとは限らない。例えば、より近接したビーコンが隣の部屋の壁の背後にあるかもしれないし、それは選択されるべきではない。第１の位置計算法は、絶対値法又は差分法と共に使用可能であり、第２の方法は減衰電力設定法及び任意的は揖斐も出ると共に使用可能である。この方法では、各ミニビーコンの送信電力における付加的な情報が、適切なミニビーコンを計算する手順に必要である。第３の方法は、複数の閾値について前述の方法を採用する。この場合に、付加的な閾値は、ミニビーコンの各々に通知される必要がある。
【０１２２】
位置計算により報告された「最良の」ミニビーコンに関する所与の結果の下で、これらの結果は、位置決定関数及び上位レイヤのソフトウエアモジュールによって更に平滑化され、同一のミニビーコンが連続して少なくともｒ（典型的には、３乃至５）回選択されることを保証する。従って、決定手順の応答時間の合計は、反復するサンプル数、過去のサンプルに対する時間の長さ及び高度な平滑化の反復回数に依存する。
【０１２３】
基本的なＲＳＳ推定手順１
クライアントは、考察中のスペクトル帯域内の一群のチャネルを周期的にスキャンし、ビーコンメッセージを受信したミニビーコン全ての受信信号強度（ＲＳＳ）値のログを取る。ミニビーコンメッセージは、ビーコンの固有の識別子を含む。従って、ｎ（典型的には、１０）個のそのようなパラメータが毎秒ミニビーコン毎に収集される。ミニビーコンに関連するＲＳＳは、これらｎ個のサンプルにわたって平均化される。最終的に、そのようなサンプルは、過去のｔ秒（典型的には、１０秒）の間、各ミニビーコンについて追跡される。これら平滑化された値のベクトルが出力される。
【０１２４】
ラインベースＲＳＳ推定手順２
上述した直接的な手順には、いくつかのパフォーマンス項目がある。第１は精度である。（例えば、典型的なＷＬＡＮアクセスポイントからのような）ＲＳＳ値は、「最高の受信信号強度」又は「最も声高」のアクセスポイントの正確な判別がしばしば困難になる程度の変動性を示す。最も声高のものと次に声高のものとの間の差分は、何れか一方が最も声高であるとして報告可能である程度に小さいことが間々ある。この問題は、低電力の設定値で特に顕著である。しかしながら、送信電力を増やすことは解決手段（ソリューション）になるとは限らない、というのは、それはロケーションカバレッジ領域に影響し、隣接するミニビーコンとの干渉を招く虞があるからである。
【０１２５】
ユーザの見地から、関連する第２の問題は、位置変化が生じた場合の応答時間である。先ず、新たな場所におけるミニビーコンから、充分に「高い値の」サンプルが、決定を行う前に取得される必要がある。次に、上位レイヤソフトウエアが、特定のミニビーコンを優先する反復的な宣言を待機する。これらの計算の全てが、ユーザに新たな位置を報告する際のかなりの遅延になることを示唆する。
【０１２６】
この問題に対処するため、本発明は、ミニビーコンの送信に関するＲＳＳ値にも基づく更なる手順を含み、それは一般的な移動状態推定手順１２００として言及される。図１２は、本発明による、一般的な移動状態推定手順を示す。
【０１２７】
この手順１２００では、移動ウインドウ、非忘却性、二乗平均誤差及び曲線適合化の概念が、ユーザの将来の位置を予見するために使用される。一般的な手順１２００は、以下の図１２に示される。この手順は、モデル（例えば、線型モデル）及びセグメント長を決定し、そのセグメント長は、以前のヒストリセグメントを最良に記述するものである。パラメータモデルが、ラインについて１２０２、その後に過去のヒストリセグメント（以前のｎサンプル、変化するｎ）の各々について選択され１２２４、ヒストリセグメントに対して結果のモデルを評価し（例えば、線形回帰）１２２６、最良の全体的なモデル及び最小誤差関数に対応するセグメントを選択する。
【０１２８】
より具体的には、図１２に示される手順１２００は、観測するパラメータモデルを選択し１２０２、現時点から始まるデータのヒストリセグメントを選択する１２０４。次に、手順１２００は、モデルを見出し１０６、それは、経験的確率を利用して、そのセグメントを最良に合わせる一群のパラメータである。手順１２００は、全てのヒストリセグメントが終了するまで、継続し１２０８、動作を反復する１２０４，１２０６。全てのヒストリセグメントが終了すると、手順１２００は、各ヒストリセグメントについて選択したモデルから最良のモデルを選択する１２１０。このモデルは、値を推定するのに使用される１２１２。
【０１２９】
一般化移動状態推定手順１２２は、ミニビーコンの各々について過去のｎ個のＲＳＳサンプル地点により描かれた線（ライン）に対してパラメータを推定し、そのパラメータは、様々な値のｎに対して、その地点及びライン間の距離の合計誤差を最小にする。具体的な手順１２００は、後続のフローチャートにより詳細に説明される。
【０１３０】
図１３に示されるように、先ず、完全なＲＳＳベクトル推定手順１３００が説明される。
【０１３１】
図１３は、本発明による、ラインベースのＲＳＳ推定手順２を示す。手順１３００が始まると１３０２、手順１３００は各ミニビーコンからｎ個のＲＳＳサンプルを取得する１３０４。平均サンプルが、サンプルリストに加えられる１３０６。次に、手順１３００は、次のサンプルを推定するために、現在及び過去のサンプルを用いて最適なラインパラメータを計算し１３０８、その傾斜又は勾配を算出する１３０８。
【０１３２】
そして、手順１３００は、ラインパラメータを用いて推定したＲＳＳ値を出力し１３１０、１３０４乃至１３１０の動作を必要に応じて反復する。
【０１３３】
図１４は、本発明による平滑化手順１４００を示し、図１３の１３０８に示される動作に関連する。
【０１３４】
平滑化手順１４００は、各サンプルによる信号強度のＲＳＳ測定値の変動の影響を減らす。更に、平滑化手順１４００は、ユーザの移動状態の判別に使用される。
【０１３５】
図１４を参照するに、手順１４００は、サンプルデータＹを入力し１４０２、そのサンプルデータを最小閾値因子と比較する１４０４。サンプルデータＹの値がその因子より大きかったならば、手順１４００は、（Ｙ−ｐｒｅｖｉｏｕｓ＿ｓａｍｐｌｅ（Ｙ−以前のサンプル））の絶対値が最大差分ＭａｘＤｉｆｆより小さいか否かを判別し、そうであれば、移動平均フィルタ処理を行う１４１２。動作１４０４において、サンプルデータＹの値がその因子より大きくない場合に、サンプルが動作１４０８にて連続的に低いＲＳＳサンプルであるか否かについての問い合わせがなされ、もしそうであれば、動作１４０６が実行される。そうでなければ、現在のサンプルが破棄され１４１０、以前の最新の許容可能な推定値が現在のサンプルとして出力され、動作１４１２が実行される。
【０１３６】
動作１４１２が実行されると、手順１４００は動作１４１４を実行し、最適なパラメータａ＆ｂが線型モデルを用いて算出される。そして、最終的な傾斜の値を得るために平均的な傾斜を推定することで移動状態が算定され１４１６、ＲＳＳベクトル及び移動状態が出力される。
【０１３７】
図１５は、本発明によるラインパラメータ計算手順を示す。
【０１３８】
図１５に示されるラインパラメータ計算手順１５００は、各ミニビーコンについて最適なラインパラメータを判別するために使用される方法を記述する。この手順１５００では、最良に適合する直線（ライン）は、ｙ＝ａ＋ｂｘ  により与えられる。“ａ”及び“ｂ”の値の推定値は、基本的な線形回帰及び以前のｍ個のサンプルを用いて決定され、ここでｍは可変数である。ミニビーコンに関する信号強度の所与の観測によるベクトルの下で、ラインパラメータは、最小二乗誤差（ＭＳＥ）メトリックを用いて算出される：
ａ（ｎ）＝Ｙｎの観測のＭＳＥを最小化する直線の定数
ｂ（ｎ）＝Ｙｎの観測のＭＳＥを最小化する直線の勾配
ｅ（ｎ）＝最小ＭＳＥ。
【０１３９】
これらのパラメータはｎの可能性のある値の各々について計算される。最小のｅ（ｎ）が識別され、最小化に関連するａ（ｎ），ｂ（ｎ）は、ａ及びｂの最良の推定値として使用される。一般に、ｎは、少なくとも２でなければならず、適切な結果を与えるために最小及び最大の値の間で変化する。例えば、適切な結果を得るために、５≦ｎ≦１５が見出される。
【０１４０】
図１５を参照するに、データベクトルＹ及びその長さＬは、手順１５００に対する入力である１５０２。サンプル長が最短のパラメータｍｉｎＬｅｎｇｔｈより長いか否かを判別するための質問がなされ１５０４、質問１５０４の結果が否定的であったならば（いいえ）、動作１５０６は、最適なａを平均値（Ｙ）に及び最適なｂを０に決定する。質問の結果が肯定的であったならば（はい）、動作１５０８はベクトルＹｎ＝Ｙ（１：ｎ）を決定し、ｎ＝ｍｉｎＬｅｎｇｔｈ：Ｌについて、ａ（ｎ），ｂ（ｎ）及びｅ（ｎ）を直線適合化手順を用いて計算し、ｅ（ｉ）を最小にする長さｉを選択し、ａ＝ａ（ｉ），ｂ＝ｂ（ｉ）に設定する。
【０１４１】
移動状態判別
図１４の最終動作の動作１４１６は、移動中又は静止中の移動状態の推定とも言及される。ビーコンメッセージを生成したローカルミニビーコンの全てからの過去のサンプルの履歴が維持されるので、クライアントが動いているか又は静止しているかを判別することができる。原理的には、クライアントが動いていると、近辺のミニビーコンからのＲＳＳが増加する又は減少する。クライアントが静止していると、これらのＲＳＳ値は顕著には変化しない。従って、ＲＳＳ値の傾斜又は変化を調べることで、クライアントの状態を判別できる。
【０１４２】
上記方法の概念は、クライアント状態を推定するために使用されるが、測定されたＲＳＳ値の観測された大きな変化に起因して、前述の方法は何らの修正なしには適用できなくなる虞がある。上述の受信電力を予測するラインベース平滑化法は、クライアントの動きに充分に応答しないかもしれない。勾配の値を平滑化する様々な方法が研究されており、それは移動ウインドウ平均化を含む。傾斜推定は、依然と同様にｍ個の傾斜の値を評価することで改善されるが、以前のｎ個の測定値に対応するｎのより小さな最小値を利用する。実際には、最小のｎの値３から始めることで推定される最適傾斜が、良好な結果を生み出すために見出された。
【０１４３】
ユーザが動作中であると決定されるか否かを推定するために、全てのミニビーコンの傾斜推定値が検査される。指定された閾値Ｔより大きな傾斜変化が、１より多くのミニビーコンのＲＳＳ値で検出されると、そのクライアントの状態は移動中として宣言される。上位レイヤのソフトウエアに含まれる手順は、先行するＲ回の試行の内同じ状態がｒ回推定されることを要求することで、状態推定値を更に平滑化するように使用可能である。
【０１４４】
位置計算手順１
第１の位置計算法は電力設定に関する絶対値法又は差分法に有効である。推定されたＲＳＳベクトルを使用して、最強度の信号を発するミニビーコンは、その時点でそのクライアントを包含するロケーションカバレッジ領域を表現するものと考えられる。従って、クライアントの象徴的な位置推定値は、配備テーブルの付加的なソフトウエアルックアップにより、そのミニビーコンの位置として報告される。
【０１４５】
位置計算手順２
位置計算の第２の態様は、任意的配備法の例に使用される。この場合に、改善されたラインベース手順２により推定されたＲＳＳベクトルが使用されるが、ミニビーコンの選択手順にて以下の変更を伴う。何れかのミニビーコンから受信した電力レベルがＰε閾値を超える場合に、それは考察対象に残る。この方法は、最小の送信電力を有し、より小さな対象領域を優先するミニビーコンを返す。同じであったならば（例えば、同じ送信電力）又はどのミニビーコンもＰε閾値を超えなかったならば、各ミニビーコンまでの距離は、減衰モデル（１）から導出された数式（３）を用いて算出される：
（３）ｄ＝（ＰｒｌαＰｔ）β
この方法は、各ミニビーコンの送信電力の知識を必要とする。最小距離は、適切なミニビーコンを選択するために使用される。
【０１４６】
この方法の意図される動作は、図１１に示される状況を考察することで説明できる。クライアントがミニビーコン３のロケーションカバレッジ円内にいる場合に、ミニビーコン３は、たとえクライアントがミニビーコン１に物理的に更に近かったとしても、最小送信電力による手順２によって選択されるであろう。クライアントが、ミニビーコン４の円の外側であるが、ミニビーコン１のロケーションカバレッジ円内にいる場合に、ミニビーコン１が、ＲＳＳ１≧Ｐε及びミニビーコン２に関してＲＳＳ２≦Ｐεであることに起因して選択される。
【０１４７】
位置計算手順３
位置計算の第３の態様は、図９に示されるように、複数のレベルで定義された同心状の環状部分内で対象領域を算出するための複数の閾値レベルを使用する。改善されたラインベース手順は、受信電力レベルを計算するために使用され、ミニビーコンは手順２又は３及び各ミニビーコンについて決定される最小閾値（最大の対象領域をもたらす）を用いて選択される。そして、ミニビーコンに適切な領域が他の閾値範囲を利用して選択される。
【０１４８】
ＷＬＡＮミニビーコンの例
位置判定用にミニビーコンを用いる一例は、８０２．１１ｂ規格の商用要素を利用するシステム概念の実証を含み、その要素はクライアントアダプタカード、アクセスポイント及び商業的に入手可能な移動コンピュータ装置等であり、そのコンピュータ装置は、ウインドウズ及びリナックスのような標準的なオペレーティングシステムが走っているラップトップ、ペン型のコンピュータ及びＰＤＡ等である。本発明によるＷＬＡＮミニビーコンを実現するのに必要なミニビーコンのハードウエア及びクライアントのソフトウエアが、以下に説明される。
【０１４９】
ＷＬＡＮミニビーコン装置
ミニビーコン概念の実現化には、ミニビーコンの機能をエミュレートするために標準的なアクセスポイント（ＡＰ）が使用される。ＡＰは所望の粒度で必要とされるのと同程度に多くのＡＰを用いて、対象の領域内に設けられる。ＡＰの集合は、送信電力及び信号形状を調整することで、所望の３次元空間に適合するように構築される。８０２．１１通信用の基地局として動作するＡＰの場合と同様に、ＡＰが有線基幹ネットワークに接続されることは必須ではない。ミニビーコンはスタンドアローンモードで動作することもできる。
【０１５０】
本発明によるＷＬＡＮミニビーコンの別の例は、（例えば、ＡＣアダプタのサイズのような）小さな形状因子のミニビーコンを含み、それは壁の電気コンセントに接続され、（ハードウエアに関して）ビーコンの最低限の機能を含み、比較的低価格である。
【０１５１】
図１６は、本発明による８０２．１１ＷＬＡＮミニビーコンのアーキテクチャ例１６００を示す。
【０１５２】
図１６に示される例は、ＩＥＥＥ無線ネットワーク規格で動作する既存の８０２．１１チップセット１６０２を含む。チップセット１６０２は、ＲＦフロントエンド１６０４と、基本的なトランシーバ機能を共に実現する８０２．１１ベースバンド処理モジュール１６０６とを含む。８０２．１１ＭＡＣチップは、共用チャネルで双方向通信を行うのに必要なリンクレイヤプロトコルを行う。ミニビーコンに必要な８０２．１１機能は、通常、独立及び待受の３つのモードでミニビーコン１０２を動作させるマイクロコントローラ１６０８によって制御される。通常（ノーマル）モードでは、ミニビーコン１０２はビーコン要求に応答し、独立モードでは指定された時間間隔（最大ビーコン時間）でビーコンメッセージを自動的に生成する。待受モードでは、ビーコン１０２は静かにしたままでいる。マイクロプロセッサは、ビーコン要求及びコンフィギュレーションメッセージである２種類のメッセージにのみ応答するように、８０２．１１のチップセット１６０２を構築する。通常モードでは、マイクロコントローラは、８０２．１１チップセットが、８０２．１１ビーコンメッセージにより、標準的な８０２．１１ビーコン要求メッセージに応答するように指示し、そのメッセージの具体的な内容はスタティックＲＡＭ１６１０に格納されている。ビーコンメッセージは、ミニビーコン１０２の固有のＩＤ及び可能性のある他の関連する位置情報を含む。
【０１５３】
周期的モードでは、ビーコンメッセージは定期的に自動的に生成される。コンフィギュレーションメッセージは、ビーコン１０２（ＭＡＣアドレス）に特定的に宛てられ、モード、周期、電力レベル、リンクパラメータ（例えば、チャネル）及びビーコンの内容のようなミニビーコンのパラメータを設定するために使用される。マイクロコントローラ１６０８は、コンフィギュレーションメッセージを処理し、ソースに対する確認メッセージと共に応答する。コンフィギュレーションメッセージは、セキュリティ性を与えるためにパスワードを要求してもよい。メッセージを送信するよう指示される場合には、８０２．１１チップセット１６０２は、衝突回避を含む通常の８０２．１１プロトコルに従う。
【０１５４】
ミニビーコン１０２は、ミニビーコン配備を参照しながら上述した手順を実行する。
【０１５５】
ミニビーコンはＷＬＡＮカードを備えたユーザコンピュータ装置によって構築されることが仮定され、そのカードはミニビーコン１０２と通信するように設計されたソフトウエアプログラムを走らせる。このプログラムは、ＷＬＡＮ状のビーコンの構築を容易にするユーザインターフェースを与える。特に、ユーザは、製造工程で符号化されたミニビーコン固有のＩＤを得ることができる。ユーザは、ユーザインターフェースにより送信電力レベルを設定できる。ミニビーコン１０２は、送信電力を設定するための機械的なダイヤルで実現されてもよい。
【０１５６】
また、ミニビーコンはアンテナ１６１２を使用し、アンテナは、アンテナ１６１２からの放射を効果的に遮蔽する金属より成る箱状の包囲物により覆われる。アンテナ１６１２は、網羅する特定の領域に依存して、多くの種類（即ち、放射パターン、ゲイン等）のものにすることができる。アンテナ１６１２は、無指向性パターンで放射し、筐体１６１４は、生じる信号を更に整形するように、何れの側面及び上部も取り外し可能であるように設計される。
【０１５７】
８０２．１１では、ビーコンモードは、新たなユーザが、存在するＡＰを識別可能にするよう意図され、その通信の立場から最良の「ネットワーク」接続をどのＡＰが与えるかを決定する。ビーコン１０２は独立モードで動作可能であり、それらは周期的にビーコンメッセージを送信し、クライアントは、ビーコンが聞こえるまで又はタイムアウトが生じるまで（最大ビーコン時間）各チャネルで受動的に待機し、その後にチャネルを変更する。これにより、１つ存在する場合に少なくとも１つのＡＰを最終的に発見することが保証される。また、ビーコン要求メッセージを各チャネルで発することによって、クライアントはアクティブモードで探索することができ、そのチャネルで全てのＡＰがビーコンメッセージに応答する。何れの場合も、通信の目的に関しては、クライアントは、聞こえたＡＰを先ず選択し、そのネットワークに結合する。クライアントは、最強の信号強度又は他の何らかのサービス品質（ＱｏＳ）メトリック（典型的ではないが）のような、ＡＰを選択する他の基準を用いることも可能である。ビーコン及び要求メッセージのフォーマは固有であるが、ブルートゥースのような他のプロトコルにおけるメッセージとしてこれらの機能を実現することが可能である。
【０１５８】
ミニビーコン１０２は、リンクシス（Ｌｉｎｋｓｙｓ）ＷＡＰ１１ＡＰのような商業的に入手可能な８０２．１１ｂアクセスポイント（ＡＰ）を用いてエミュレートされ、それらは一般的に使用されるプリズム（ＰＲＩＳＭ）８０２．１１ｂチップセットに基づく。これらのＡＰは、パラメータ設定を調整することで、それらの送信電力の調整が可能になる。これらのＡＰの電力レベルを設定するために、ＳＮＭＰは、ＡＰのベースバンドプロセッサ中の特定のレジスタのレジスタ値を変更するために使用される。上述した配備法から得られる計算値に基づいて、レジスタ内の適切な値は、所望のレベルに送信電力を設定するように設定される。このＡＰはミニビーコン１０２として良好に機能する。ＡＰは、８０２．１１規格のメッセージプロトコルを用いることで、ビーコン要求メッセージに単に応答する。
【０１５９】
リンクシスＡＰに加えて、“ソフトウエアアクセスポイント”は、自由に利用可能なオープンＡＰソフトエアコードに基づいて配備される。ソフトウエアアクセスポイント（ＳＷＡＰ）は、ＰＤＡ（即ち、コンパックｉＰＡＱ３６５０）、アダプタカード（例えば、リンクシスＷＰＣ１１無線アダプタ）及びドライバを含み、そのドライバは起動時に「マスタ」のカードを設定し或いはアクセスポイントモードを設定する。ドライバはリナックスを利用し、リナックス２．４．１８はｉＰＡＱにインストールされている。アダプタにおけるレジスタ値を修正するために、リナックスの配布と共に備わっている無線コンフィギュレーションツールを用いることで、電力レベルは、ソフトウエアアクセスポイントにて制御される。また、ソフトウエアＡＰもミニビーコン１０２として良好に機能した。
【０１６０】
クライアント位置決定ソフトウエア１０３
クライアント位置決定ソフトウエアは、位置決定手順として既に説明され参照された手順を実行するミニビーコン１０３によって実行される。
【０１６１】
クライアント１０３の側で、いくつかのソフトウエアモジュールが、本発明による位置決定手順を実現する。クライアント１０３は、ウインドウズ又はリナックスを走らせるラップトップ、ペン型コンピュータ又はＰＤＡとすることができる。クライアントは、標準的な８０２．１１ＡＰ通信用に構築された標準的な８０２．１１ｂアダプタカードを有している。ウインドウズ２０００又はウインドウズＸＰ用に開発されたソフトウエアモジュールは、位置決定手順を参照しながら説明した動作を行う。本発明の実施例では、本発明の位置検出機能は、位置検出オフィス情報システムの一部として、位置検出サービスモジュールにて実現可能である。
【０１６２】
本発明による実施例は、８０２．１１アダプタカード及び位置検出手順に対するドライバ機能を実現するように修正された、ＩＷＳＰＹモジュールを利用して実現され、その手順は本発明のラインベース位置計算手順を実行するものである。標準的なＩＷＳＰＹモジュールは、ＩＷＳＰＹモジュールが、利用可能なＡＰのスキャンを要求するよう指示され、範囲内の全てのＡＰに対する信号強度値のベクトルを返すように修正される。ミニビーコンは、特定の既知のチャネルによるＡＰであり、通常の通信に関連して動作する。全てのミニビーコン１０２に関するＲＳＳが決定され、ラインベース位置計算モジュールに与えられる。位置計算モジュールにはテーブルが用意され、そのテーブルはミニビーコンの象徴的な場所及び送信電力を含み、それらはミニビーコンのＭＡＣアドレス（これは、固有のＩＤとして機能する）によって指し示される。位置計算は最近接のビーコンを返し、そのビーコンは象徴的な場所に変換され、呼出アプリケーションプログラムに報告される。
【０１６３】
実験的には、ミニビーコンを備えた適切な部屋は、その時点で約９５％判別された。位置決定は、約２メートル離れたオフィス内の部屋の間で識別可能である。更に、オフィス環境における移動状態での推定では、７０−８０％の精度が実証された。ミニビーコンが離れるにつれて電力変化を減らすことで、傾斜検出手順を改善することができるならば、更にロバストで正確な状態推定値を得ることができよう。
【０１６４】
むすび
自動的な位置決定システムに関するミニビーコンの概念が説明され、そのシステムは屋内／屋外の位置検出サービスの提供に不可欠な部分とすることができる。ミニビーコンは、屋内及び屋外環境で近似的な位置を決定する新規且つ異なる手法を表し、移動コンピュータ装置を備えるクライアント（例えば、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡ、セルラ電話等のような無線機能を有する移動コンピュータ装置）は、そのミニビーコンと通信し、それ自身の位置を決定することができる。別の実施例では、クライアント装置は、測定を行い、位置検出用のサーバにそれらの値を報告し、クライアント装置における演算を回避する。この概念は、いくつかの重要な恩恵をもたらす手法であり、それらは以下のものを含む：１）任意的な領域をカバーするのに使用されるミニビーコンが、それぞれ低コストの装置であること、２）位置決定が、プライバシ保護を高めるためにクライアントベースで実行可能であること、３）従来使用されていた、エリアの信号強度マップを必要としないこと、４）ミニビーコンの配置が容易に変更又は修正されること、及び５）拡張可能及びスケーラブルであること。
【０１６５】
商業的に入手可能な標準的なＷＬＡＮ素子を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ環境における例が説明された。その原型と共に典型的なオフィス環境にて部屋レベルの精度が達成される。本実施例は、ＩｒＤＡ赤外線又はブルートゥースシステムのような他のローカルエリア伝送媒体及びプロトコルに容易に拡張可能である。
【０１６６】
ミニビーコンの概念は、本発明による移動状態推定手順による改善により、クライアントの実際の速度を推定することに拡張可能である。
【０１６７】
ミニビーコン法は、新たに出現する位置検出サービスを可能にする技術として考えられる。そのため、多くの重要なシステム機能（例えば、セキュリティ）及び関連アプリケーション（例えば、在庫管理）が、この新たな技術によってもたらされることが予想される。
【０１６８】
表１は、関連技術の近接性の技術と本発明によるミニビーコンとの比較を示す。
【０１６９】
【表１】
2005099018.tif 000006
本発明によるＷＬＡＮでのミニビーコンが以下に要約される。
【０１７０】
本発明の多くは、ミニビーコンにおける基本的な無線通信媒体としてＩＥＥＥ８０２．１１（ａ又はｂ）のＷＬＡＮプロトコルを利用し、関連する位置検出サービス及びアプリケーションを使用してテストされた。広範なレート選択性、インフラストラクチャの低コスト化及び利便性に起因して、８０２．１１は益々展開を続けて利用性が向上し、そのため、アプリケーションの重要なクラスを表すことになる。本発明によるＷＬＡＮのミニビーコンは、通信を妨害せずに或いはＷＬＡＮの実効性に重大な影響を及ぼさずに、通常のＷＬＡＮ通信に関連してこれらの環境で動作するように設計される。
【０１７１】
本発明によるミニビーコンの概念では、８０２．１１アクセスポイントの従来の機能を、通信ハブからロケーションビーコンに切り換えることで、本発明は、それら特定のビーコンノードに対する近接性に基づく、全体的には異なる位置検出法を得ることができる。この手法では、ＷＬＡＮのＡＰに類似する機能を備えた多くの専用ビーコンが、所望の粒度に要するものと同程度に多くのＡＰを用いて、対象領域に設けられる。これは、通信カバレッジを最大化するために最小数のＡＰを配備する標準的な手法と異なる。競合する他の多くの信号強度法は、位置検出用ではなく通信用に選択されたＡＰ構成を利用することに制限される。このミニビーコンにより、ＡＰと類似するが所望の３次元空間に正確に適合するよう構築された装置の集合を用いることができ（最も重要なことには、送信電力が調整される）、ターゲットクライアントが、（例えば、最も「重み付けされた」信号強度又は最も近い距離のような）指定した属性に最も合致するビーコンを更に容易に決定することを可能にする。選択したビーコンにより表現される（象徴的な）位置は、ターゲットの現在位置として使用される。
【０１７２】
しかしながら、本発明によるミニビーコンは、例えばブルートゥースやジグビーのような他の前提とする無線（及び場合によっては有線）の通信プロトコルも使用できるように、ハードウエア及びソフトウエアの双方で分離可能である。これらの他の方法は、利用可能であり、コスト及び電力消費の有益性を与え、それらがより広範に配備されるように組み込むことができる。
【０１７３】
１．アクセスポイントを配備する方法：小室のような緻密な分解能を達成するために（例えば、２メートル未満の高さの小室壁しかない１．５乃至２平方メートルの空間）、本発明は、ミニビーコン近辺の適切な送信電力レベル設定値を決定する手順を含む。
【０１７４】
２．測定した信号強度の揺らぎを処理する方法：本発明によるミニビーコンは、（マルチパス、測定法、背景雑音、受信機構成等による）受信信号強度の変動を補償する平滑化手順を含み、測定値にはかなりの変動がある。読み取った実際の瞬時値が使用されたとすると、位置検出は非常に不安定になり、それ故に平滑化手順を用いて補償する。
【０１７５】
また、本発明によるミニビーコンは、同様な技術を利用して、ユーザの移動のような重要なユーザの状況に関する付加的な側面をも検出する。ユーザの動作状態は、ミニビーコンの信号強度変化の傾斜を監視することで決定され、これは、単なる位置検出ではなく、状況算出に関する更に広範な概念をもたらす。
【０１７６】
本発明によるミニビーコンは、位置検出用の特定用途のアクセスポイント／ビーコン装置の記述を含む。
【０１７７】
また、本システムは、磁気的及び光学的なディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のような永続的な又は取り外し可能な格納部を含み、その格納部には、本発明によるプロセス及びデータ構造が格納可能及び分散可能である。また、本プロセスは、例えばインターネットのようなネットワークを介したダウンロードを通じて配信可能である。
【０１７８】
本発明による多くの特徴及び利点は詳細な説明により明白になり、従って、本発明の真の精神及び範囲に含まれるそのような本発明の特徴及び利点の全てが、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。更に、多くの修正及び変更が当業者に明白になるので、例示及び説明した厳密な構成及び動作に本発明を限定することは望まれず、従って、適切な全ての修正及び均等物は、本発明の範囲内に含まれる。
【０１７９】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
【０１８０】
（付記１）
ターゲットの無線通信装置との相対位置を決定するためのビーコンとして無線通信装置を使用するシステムであって、前記ビーコンは、ターゲット装置が前記ビーコンの身元を判別するために使用可能な識別情報を送信し、前記ターゲット装置は、ビーコン送信の受信強度を測定し、複数のビーコンを識別する手順を用いて最強の信号強度を含む指定された基準を最も満たす関連ビーコンを決定する
ことを特徴とするシステム。
【０１８１】
（付記２）
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号を送信するミニビーコンと、
送信された信号を受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号を判別するターゲット装置と
を備えることを特徴とする無線通信装置を使用するシステム。
【０１８２】
（付記３）
前記ミニビーコンの各々が、筐体により包囲されたアンテナを含み、前記ミニビーコンの各々が、前記アンテナ、前記筐体の形状及び送信電力又は前記信号の強度により与えられる１以上の放射パターンを利用して整形される各自の信号を送信する
ことを特徴とする付記２記載のシステム。
【０１８３】
（付記４）
１以上のミニビーコンが、対象領域のカバレッジを与えるように配備される
ことを特徴とする付記３記載のシステム。
【０１８４】
（付記５）
前記指定された基準が、ミニビーコンの各々の電力設定値を含み、前記対象領域で重複する
ことを特徴とする付記４記載のシステム。
【０１８５】
（付記６）
前記ターゲット装置が、該ターゲット装置と通信する、前記対象領域で最小の電力設定値を有するミニビーコンの１つを選択する
ことを特徴とする付記５記載のシステム。
【０１８６】
（付記７）
前記ターゲット装置が、該ターゲット装置によるテーブルルックアップを通じて選択されたミニビーコンの場所を判定する
ことを特徴とする付記６記載のシステム。
【０１８７】
（付記８）
前記ターゲット装置が、ＰＤＡ、セルラ電話又はラップトップコンピュータのようなローカルな無線機能を有する移動コンピュータ装置を含む
ことを特徴とする付記７記載のシステム。
【０１８８】
（付記９）
前記ミニビーコンの送信電力が、ロケーションカバレッジ領域の幾何学形状に基づいて設定される
ことを特徴とする付記８記載のシステム。
【０１８９】
（付記１０）
前記送信電力が、受信電力レベルにより定められる前記ロケーションカバレッジ領域の端部が第１の閾値に等しいこと、あるミニビーコンと別のミニビーコンの間の電力差が第２の閾値より大きいこと、又はミニビーコンの電力レベル間の減衰レベルの何れかに基づいて設定される
ことを特徴とする付記９記載のシステム。
【０１９０】
（付記１１）
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅するよう整形された信号を送信するビーコンを含むシステムにおける装置であって、
前記ビーコンの配備情報を格納するテーブルと、
前記ビーコンにより送信され前記装置によって受信された信号の信号強度を測定するユニットと、
前記信号強度を有する履歴情報部と、
複数の受信した信号の強度を区別し且つ現在の受信信号、履歴、ターゲット装置の移動状態及び指定された基準に基づいて、前記ターゲット装置の位置としてどのビーコンを選択するかを決定する決定部と
を有することを特徴とする装置。
【０１９１】
（付記１２）
前記指定された基準が、ミニビーコンから受信した最大信号強度、ミニビーコンから受信した最大の信号強度差、又はミニビーコンから受信した信号に対応する最小のロケーションカバレッジ領域の何れかを含む
ことを特徴とする付記１１記載の装置。
【０１９２】
（付記１３）
ミニビーコンの１つが、ターゲット装置の場所として選択されるのは、該ミニビーコンの１つが、一連の受信信号サンプル時間の少なくとも所定回数の間に、指定された基準に合致する場合である
ことを特徴とする付記１２記載の装置。
【０１９３】
（付記１４）
装置の速度を予測せずに、ミニビーコンから受信した信号の受信強度に適用される、一般化された移動状態推定手順に基づいて、ミニビーコンの１つがターゲット装置の位置として選択される
ことを特徴とする付記１３記載の装置。
【０１９４】
（付記１５）
ターゲットの無線通信装置との相対位置を決定するためのビーコンとして湯煎通信装置を使用する方法であって、
前記ビーコンにより識別情報を送信し、
前記ターゲット装置により前記ビーコンの身元を判別し、
前記ターゲット装置により、前記ビーコン送信の受信強度を測定し、
複数のビーコンを識別する手順を使用して、（最大の信号強度のような）指定された基準を最も満たす関連ビーコンを前記ターゲット装置により決定する
ことを特徴とする方法。
【０１９５】
（付記１６）
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号をミニビーコンから送信し、
送信された信号をターゲット装置により受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号がどれであるかを決定する
ことを特徴とする、無線通信装置を使用する方法。
【０１９６】
（付記１７）
アンテナ、前記アンテナを包囲する筐体の形状、送信電力又は信号の強度により与えられる１以上の放射パターンを利用して整形された信号を、前記ミニビーコンの各々によりそれぞれ送信する
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
【０１９７】
（付記１８）
対象領域のカバレッジを与えるように、１以上のミニビーコンを配備する
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
【０１９８】
（付記１９）
前記指定された基準が、ミニビーコンの各々の電力設定値を含み、前記対象領域で重複する
ことを特徴とする付記１８記載の方法。
【０１９９】
（付記２０）
ターゲット装置と通信する、前記対象領域で最小の電力設定値を有するミニビーコンの１つを、前記ターゲット装置により選択する
ことを特徴とする付記１９記載の方法。
【０２００】
（付記２１）
ターゲット装置によるテーブルルックアップを通じて選択されたミニビーコンの場所を、前記ターゲット装置により判定する
ことを特徴とする付記２０記載の方法。
【０２０１】
（付記２２）
前記ターゲット装置が、ＰＤＡ、セルラ電話又はラップトップコンピュータのようなローカルな無線機能を有する移動コンピュータ装置を含む
ことを特徴とする付記２１記載の方法。
【０２０２】
（付記２３）
ロケーションカバレッジ領域の幾何学形状に基づいて、ミニビーコンの送信電力を設定する
ことを特徴とする付記２２記載の方法。
【０２０３】
（付記２４）
受信電力レベルにより定められる前記ロケーションカバレッジ領域の端部が第１の閾値に等しいこと、あるミニビーコンと別のミニビーコンの間の電力差が第２の閾値より大きいこと、又はミニビーコンの電力レベル間の減衰レベルの何れかに基づいて、送信電力を設定する
ことを特徴とする付記２３記載の方法。
【０２０４】
（付記２５）
コンピュータを動作させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記プログラムは、
ミニビーコンの識別情報を含み且つ３次元体積空間を網羅する信号をミニビーコンから送信し、
送信された信号をターゲット装置により受信し、複数の受信信号を識別し、指定された基準を最も満たす受信信号がどれであるかを決定する
ことを行わせることを特徴とする媒体。
【０２０５】
（付記２６）
アンテナ、前記アンテナを包囲する筐体の形状、送信電力又は信号の強度により与えられる１以上の放射パターンを利用して整形された信号を、前記ミニビーコンの各々によりそれぞれ送信する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記２５記載の媒体。
【０２０６】
（付記２７）
対象領域のカバレッジを与えるように、１以上のミニビーコンを配備する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記２６記載の媒体。
【０２０７】
（付記２８）
前記指定された基準が、ミニビーコンの各々の電力設定値を含み、前記対象領域で重複する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記２７記載の媒体。
【０２０８】
（付記２９）
ターゲット装置と通信する、前記対象領域で最小の電力設定値を有するミニビーコンの１つを、前記ターゲット装置により選択する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記２８記載の媒体。
【０２０９】
（付記３０）
ターゲット装置によるテーブルルックアップを通じて選択されたミニビーコンの場所を、前記ターゲット装置により判定する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記２９記載の媒体。
【０２１０】
（付記３１）
前記ターゲット装置が、ＰＤＡ、セルラ電話又はラップトップコンピュータのようなローカルな無線機能を有する移動コンピュータ装置を含む
ことを特徴とする付記３０記載の媒体。
【０２１１】
（付記３２）
ロケーションカバレッジ領域の幾何学形状に基づいて、ミニビーコンの送信電力を設定する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記３１記載の媒体。
【０２１２】
（付記３３）
受信電力レベルにより定められる前記ロケーションカバレッジ領域の端部が第１の閾値に等しいこと、あるミニビーコンと別のミニビーコンの間の電力差が第２の閾値より大きいこと、又はミニビーコンの電力レベル間の減衰レベルの何れかに基づいて、送信電力を設定する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記３２記載の媒体。
【０２１３】
（付記３４）
前記ターゲット装置が、テーブルルックアップによって選択されたミニビーコンの位置を決定し、前記テーブルが遠隔装置に格納され、前記情報は前記遠隔装置から前記ターゲット装置に通知される
ことを特徴とする付記６記載のシステム。
【０２１４】
（付記３５）
前記ターゲット装置が、測定したミニビーコン信号強度を遠隔サーバに通知し、前記遠隔サーバは、ミニビーコンを選択し、前記遠隔サーバによるテーブルルックアップにより選択したミニビーコンの位置を決定し、該位置を前記ターゲット装置に通知する
ことを特徴とする付記６記載のシステム。
【０２１５】
（付記３６）
テーブルルックアップを通じて選択したミニビーコンの位置を前記ターゲット装置により決定し、前記テーブルは遠隔装置に格納され、前記情報は前記遠隔装置から前記ターゲット装置に通知される
ことを特徴とする付記２１記載の方法。
【０２１６】
（付記３７）
前記ターゲット装置により、測定したミニビーコン信号強度を遠隔サーバに通知し、前記遠隔サーバは、ミニビーコンを選択し、前記遠隔サーバによるテーブルルックアップにより選択したミニビーコンの位置を決定し、該位置を前記ターゲット装置に通知する
ことを特徴とする付記２１記載の方法。
【０２１７】
（付記３８）
テーブルルックアップを通じて選択したミニビーコンの位置を前記ターゲット装置により決定し、前記テーブルは遠隔装置に格納され、前記情報は前記遠隔装置から前記ターゲット装置に通知される
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記３０記載の媒体。
【０２１８】
（付記３９）
前記ターゲット装置により、測定したミニビーコン信号強度を遠隔サーバに通知し、前記遠隔サーバは、ミニビーコンを選択し、前記遠隔サーバによるテーブルルックアップにより選択したミニビーコンの位置を決定し、該位置を前記ターゲット装置に通知する
ことを前記プログラムが行わせることを特徴とする付記３０記載の媒体。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１Ａ】本発明によるミニビーコンを用いる位置決定システムのアーキテクチャを示す図である。
【図１Ｂ】本発明によるミニビーコンシステムの一例を示す図である。
【図２】本発明による、対象の領域及び象徴的な名前を示す図である。
【図３】本発明による、ミニビーコンカバレッジエリアを示す図である。
【図４】本発明による、等しい送信電力で重複しないロケーションカバレッジエリアを有するミニビーコンの配備例を示す図である。
【図５】本発明による、等しくない電力で重複しないロケーションカバレッジエリアを有するミニビーコンの配備例を示す図である。
【図６】本発明による、一群の複数のミニビーコンロケーションカバレッジエリアで網羅された対象領域を示す図である。
【図７】本発明による、等しくない電力で重複したエリアを有するミニビーコンの配備例を示す図である。
【図８】本発明による、整形された信号を利用し、等しくない電力を利用し、重複しない領域を有するミニビーコンの配備例を示す図である。
【図９】本発明による、複数の閾値レベルで規定される対象領域を示す図である。
【図１０】本発明による、等しくない電力で重複しない領域を有する４つのミニビーコン及び距離を示す図である。
【図１１】本発明によるロケーションカバレッジエリアの半径と共に４つのミニビーコンの別の配備例を示す図である。
【図１２】本発明による一般的な移動状態推定手順を示す図である。
【図１３】本発明によるラインベースの受信信号強度（ＲＳＳ）推定手順を示す図である。
【図１４】本発明による平滑化手順を示す図である。
【図１５】本発明によるラインパラメータ計算手順を示す図である。
【図１６】本発明による８０２．１１ＷＬＡＮミニビーコンのアーキテクチャ例を示す図である。
【符号の説明】
【０２２０】
１０３  ミニビーコン装置；  １０４  配備情報；  １０６  決定部；  １０７  測定部；  １０８  履歴情報ファイル；  １１０  学習部；  １１２  パラメータ；ｄｉｊ  距離；
１６０２  チップセット；  １６０４  ＲＦフロントエンド；  １６０６  ベースバンド処理部；  １６０８  マイクロコントローラ；  １６１０  スタティックＲＡＭ；  １６１２  アンテナ；  １６１４  筐体；  １６１６  電源
【図１Ａ】
2005099018.tif 000007
【図１Ｂ】
2005099018.tif 000008
【図２】
2005099018.tif 000009
【図３】
2005099018.tif 000010
【図４】
2005099018.tif 000011
【図５】
2005099018.tif 000012
【図６】
2005099018.tif 000013
【図７】
2005099018.tif 000014
【図８】
2005099018.tif 000015
【図９】
2005099018.tif 000016
【図１０】
2005099018.tif 000017
【図１１】
2005099018.tif 000018
【図１２】
2005099018.tif 000019
【図１３】
2005099018.tif 000020
【図１４】
2005099018.tif 000021
【図１５】
2005099018.tif 000022
【図１６】
2005099018.tif 000023