(57)【要約】  移動受信機ユニット（3a、3b、3c）の位置を決定するためのシステム（1）は、静的送信機ユニット（6a、6b、6c）であって、各々が、それぞれの送信スケジュールに従って測位信号を送信するために使用するそれぞれのクロックを備える静的送信機ユニット（6a、6b、6c）を備える。移動受信機ユニット（3a、3b、3c）は、静的送信機ユニットのいずれかから測位信号を受信する。第1の処理手段（2）は、移動受信機ユニットの位置を決定するために、受信測位信号に関する情報を使用する。第2の処理手段（2）は、静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、静的送信機ユニットの各クロックのそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用する。各送信スケジュールは、静的送信機ユニット（6a、6b、6c）に、静的送信機ユニットのクロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するように指示する。【選択図】  図1
2018521303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動受信機ユニットの位置を決定するためのシステムであって、
複数の静的送信機ユニットであって、各々がそれぞれのクロックを備え、それぞれの送信スケジュールに従って測位信号を送信するために前記それぞれのクロックを使用するように構成された複数の静的送信機ユニットと、
前記静的送信機ユニットのいずれかから測位信号を受信するように構成された移動受信機ユニットと、
前記移動受信機ユニットの位置を決定するために前記受信測位信号に関連する情報を使用するように構成された第1の処理手段と、
前記静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、前記静的送信機ユニットの前記クロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用するように構成された第2の処理手段であって、各送信スケジュールは、前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するようにそれぞれの静的送信機ユニットに指示する、第2の処理手段と、を備える、システム。
【請求項２】
前記生成されている送信スケジュールは、前記静的送信機ユニットに、それぞれの異なるタイムスロットで測位信号を送信するよう指示する、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記生成されている送信スケジュールは、前記静的送信機ユニットに、実質的に互いに同時に測位信号を送信するよう指示する、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記第1の処理手段は、前記移動受信機ユニットから遠くにあり、前記移動受信機ユニットは、前記受信測位信号に関連する情報を、1つまたは複数の有線または無線リンクを介して前記第1の処理手段に送信するように構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第2の処理手段は、前記静的送信機ユニットから遠くにあり、1つまたは複数の有線または無線リンクを介して前記静的送信機ユニットに前記送信スケジュールを送信するように構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第2の処理手段は、前記静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、前記静的送信機ユニットの各前記クロックの前記ドリフトと前記オフセットの両方に関する情報を使用する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記静的送信機ユニットは、離散的な測位信号を間隔をおいて送信するように構成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記測位信号は、超音波信号である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記測位信号の少なくともいくつかは、前記それぞれの測位信号を送信した前記静的送信機ユニットに関連付けられるそれぞれの識別子を符号化する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
各送信スケジュールは、前記静的送信機ユニットが前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って測位信号を送信すべきである1つまたは複数のクロック値から成るセットを決定する1つまたは複数の値を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
各送信スケジュールは、クロック値および周期を静的送信機ユニットに通信し、各静的送信機ユニットは、前記静的送信機ユニットの前記クロックが前記それぞれの送信機ユニットのクロックに等しいときに測位信号を送信し、それぞれの前記周期によって規定される間隔をおいてさらなる測位信号を送信するように構成されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第1の処理手段は、前記受信測位信号を送信した静的送信機ユニットを識別する情報、前記測位信号のタイミングに関する情報、前記測位信号の受信信号強度に関する情報、前記測位信号の周波数に関する情報、前記測位信号の周波数シフトに関する情報、および、前記測位信号の到来角に関する情報からなる群のうちのいずれか1つまたは複数から、前記移動受信機ユニットの位置を決定するように構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第2の処理手段は、静的送信機ユニット上の前記クロックが、前記第2の処理手段によって、予測される時間から閾値レベルを超えて逸脱していると判定されるときに、前記静的送信機ユニットに更新された送信スケジュールを送信するように構成されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記静的送信機ユニットの各前記クロックのそれぞれのドリフトおよび／またはオフセットに関する情報は、前記システム内のデバイス対間の相対オフセットおよび／またはドリフトとして記憶される、請求項1〜13のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第2の処理手段は、共通の基準クロックに対する各静的送信機ユニットのオフセットおよび/またはドリフト情報を導出するために、前記システム内のデバイス対間の相対オフセットおよび/またはドリフトを使用するように構成されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記静的送信機ユニットの各々は、無線送信機を備え、
前記システムは、無線によって前記静的送信機ユニットと通信するための1つまたは複数の無線ゲートウェイを備え、各無線ゲートウェイはクロックを備え、
前記1つまたは複数の無線ゲートウェイは、ネットワークによって前記第2の処理手段に結合されている、請求項1〜15のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
各静的送信機ユニットは、間隔をおいて無線により送信機ユニットメッセージをブロードキャストするように構成されており、各無線ゲートウェイは、前記静的送信機ユニットから受信する送信機ユニットメッセージを、前記第2の処理手段に転送するように構成されている、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
各送信機ユニットメッセージは、前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って、前記静的送信機ユニットがその最近の測位信号を送信した時刻を表す情報を含み、前記第2の処理手段は、前記静的送信機ユニットの更新された送信スケジュールを生成するときにこの情報を使用するように構成されている、請求項16または17に記載のシステム。
【請求項１９】
各無線ゲートウェイは、静的送信機ユニットから受信されるメッセージを前記第2の処理手段に転送するときに、前記無線ゲートウェイの前記クロックに従って、前記無線ゲートウェイが前記静的送信機ユニットから前記メッセージを受信した時刻を表す受信タイムスタンプを前記第2の処理手段に送信するように構成されている、請求項16〜18のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
各静的送信機ユニットは、前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って、前記静的送信機ユニットが各送信機メッセージを送信した時刻を表す送信タイムスタンプを前記第2の処理手段に送信するように構成されており、前記第2の処理手段は、前記静的位置特定送信機の前記クロックのドリフトおよび/またはオフセット情報を決定するために、送信機ユニットメッセージの送信タイムスタンプと、1つまたは複数の無線ゲートウェイからのそれぞれの受信タイムスタンプとを使用するように構成されている、請求項19に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第2の処理手段は、無線ゲートウェイと静的送信機ユニットのペアリングについて、前記静的送信機ユニットからの複数の送信タイムスタンプ、および、前記無線ゲートウェイからの対応する受信タイムスタンプに関連する情報をバッファ内に格納し、前記無線ゲートウェイの前記クロックと前記静的送信機ユニットの前記クロックとの間の相対ドリフトを推定するために、前記バッファリングされている情報を使用するように構成されている、請求項20に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第2の処理手段は、2つの無線ゲートウェイの前記クロック間の相対オフセットおよび/またはドリフトを決定するために、両方の前記無線ゲートウェイによって受信される静的送信機ユニットからの単一の送信機ユニットメッセージに関する、前記2つ以上の無線ゲートウェイからの受信タイムスタンプを使用するように構成されている、請求項19〜21のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第2の処理手段は、2つの無線ゲートウェイのペアリングについて、前記無線ゲートウェイからの複数の対応する受信タイムスタンプに関連する情報をバッファ内に格納し、前記無線ゲートウェイの前記クロック間の相対ドリフトを推定するために、前記バッファリングされている情報を使用するように構成されている、請求項22に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第2の処理手段は、前記無線ゲートウェイのうちの1つを前記システムの基準無線ゲートウェイであるとして選択し、前記基準無線ゲートウェイの前記クロックに対する、各静的送信機ユニットのオフセットおよび/またはドリフト情報を決定するように構成されている、請求項16〜23のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第2の処理手段は、2つの無線ゲートウェイおよび/または1つの無線ゲートウェイと1つの静的送信器ユニットとから形成される複数のペアリングについて、前記第2の処理手段が、1つまたは複数の品質基準に従って、前記ペアリングの前記クロック間で時間を正確にマッピングするのに十分な情報を受信したか否かを判定し、
前記基準無線ゲートウェイと、それらのクロックの間で前記第2の処理手段が時間を正確にマッピングすることができる無線ゲートウェイおよび静的送信器ユニットとを備えるデバイスグラフを表す情報を決定し、
前記基準無線ゲートウェイと前記静的送信機ユニットとの間の最短経路について前記デバイスグラフを検索すること、および、前記基準無線ゲートウェイの前記クロックから前記静的送信機ユニットの前記クロックまでの時間および/または時間周期をマッピングするために、前記最短経路に沿ったデバイスの相対オフセットおよび/またはドリフト情報を構成することによって、静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成する
ように構成されている、請求項24に記載のシステム。
【請求項２６】
各々がそれぞれのクロックを含む複数の静的送信機ユニットを使用して移動受信機ユニットの位置を決定する方法であって、
前記静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、前記静的送信機ユニットの前記クロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用するステップであって、各送信スケジュールは、前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するようにそれぞれの静的送信機ユニットに指示する、使用するステップと、
前記静的送信機ユニットの各々が、前記静的送信機ユニットのそれぞれの送信スケジュールに従ってそれぞれの測位信号を送信するためにそのクロックを使用するステップと、
前記移動受信機ユニットにおいて前記測位信号の1つを受信するステップと、前記移動受信機ユニットの位置を決定するために前記受信測位信号に関連する情報を使用するステップと、
を含む、方法。
【請求項２７】
移動受信機ユニットの位置を決定するためのシステムにおいて使用するためのサーバであって、前記システムは、複数の静的送信機ユニットであって、各々がそれぞれのクロックを備え、それぞれの送信スケジュールに従って測位信号を送信するために前記それぞれのクロックを使用するように構成された複数の静的送信機ユニットを備え、前記サーバは、
前記静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、前記静的送信機ユニットの前記クロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用することであって、各送信スケジュールは、それぞれの静的送信機ユニットに、前記静的送信機ユニットの前記クロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するように指示する、使用することと、
前記移動受信機ユニットから、前記静的送信機ユニットのうちの1から前記移動受信機ユニットによって受信される測位信号に関する情報を受信し、前記移動受信機ユニットの位置を決定するために前記情報を使用することと
を行うように構成されている、サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ユニットの位置を決定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病院のような領域内で、人または機器アイテムのような移動可能な物体の位置を発見することができることが望ましい多くの状況が存在する。
【０００３】
例えば、天井または壁に取り付けられている静的基地局のネットワークを提供すること、および、無線、超音波または赤外線信号などの測位信号が基地局とタグとの間で送信されて、タグ付き物体の位置が決定されることが可能になる、タグまたは同様の装置を移動可能な物体に取り付けることが知られている。このようなシステムは、例えば、物体が建物のどの部屋にあるかを判定するために使用することができる。超音波は、人間によって検出されないため、この目的によく適している。超音波はまた、電波よりもはるかに低速に空気中を進行し、特に壁、天井、床などの建造物構造部材の存在下では、より急速に減衰する。これによって、飛行時間（TOF）情報および/または受信信号強度（RSS）情報を使用した近接検出を容易にすることができる。
【０００４】
測位システムは、測位信号が送信されているときにのみその受信機を作動させることによってその電力消費を低減することができる。これは、受信機がバッテリ駆動の場合に特に有効である。送信機のいくつかまたはすべてが互いにほぼ同時に送信するように同期される場合、これによって受信機は測位システムの更新速度を低下させることなく、より長い間スリープすることが可能になるため、さらなる電力節約が可能である。
【０００５】
本出願人による特許文献１は、超音波受信機および無線送信機を備えた移動識別タグの位置を決定するためのシステムを記載している。建物の各部屋には、静的マスタユニットおよび随意選択の静的スレーブユニットが装備されている。ユーザがタグを位置特定することを所望するとき、ユーザはサーバから位置更新プロセスを開始する。部屋ごとに、サーバは室内の固定ユニットに、コード化超音波パルスを同時に送信させる。これらのコード化パルスは、室内の任意の識別タグによって受信される。これらの識別タグの各々は、それが受信する超音波パルスの到着時刻を計算し、この情報をタグのIDコードとともに無線によりサーバに送信する。次いで、サーバは、識別タグの位置を用いてデータベースを更新することができる。室内の静的ユニットによる超音波パルスの同時送信は、サーバからマスタユニットに同期メッセージが送信されることによって達成され、マスタユニットは、その接続されたスレーブユニットに同期メッセージを送信する。これらの同期メッセージは、無線によって送信されてもよい。識別タグは、識別タグがサーバからマスタユニットに送信される無線波を傍受するために使用する無線受信機を備えることができ、電波を傍受した後の一定期間にわたって、その超音波受信機をオンにすることができる。
【０００６】
このようなシステムにはいくつかの欠点がある。特に、各位置更新は、測位プロセスが成功するために確実に送受信されなければならない大量の無線通信オーバヘッドを伴う。また、問合せすべき多数の部屋があると、各部屋が順に問合せされるため、位置更新ごとに非常に時間がかかる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０５１３０３号
【発明の概要】
【０００８】
本発明は異なる手法をとる。
【０００９】
第1の態様から、本発明は、移動受信機ユニットの位置を決定するためのシステムを提供し、システムは、
複数の静的送信機ユニットであって、各々がそれぞれのクロックを備え、それぞれの送信スケジュールに従って測位信号を送信するためにそれぞれのクロックを使用するように構成された複数の静的送信機ユニットと、
静的送信機ユニットのいずれかから測位信号を受信するように構成された移動受信機ユニットと、
移動受信機ユニットの位置を決定するために受信測位信号に関連する情報を使用するように構成された第1の処理手段と、
静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、静的送信機ユニットのクロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用するように構成された第2の処理手段であって、各送信スケジュールは、静的送信機ユニットのクロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するようにそれぞれの静的送信機ユニットに指示する、第2の処理手段とを備える。
【００１０】
第2の態様から、本発明は、各々がそれぞれのクロックを含む複数の静的送信機ユニットを使用して移動受信機ユニットの位置を決定する方法を提供し、方法は、
静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、静的送信機ユニットのクロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用するステップであって、各送信スケジュールは、静的送信機ユニットのクロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するようにそれぞれの静的送信機ユニットに指示する、使用するステップと、
静的送信機ユニットの各々が、静的送信機ユニットのそれぞれの送信スケジュールに従ってそれぞれの測位信号を送信するためにそのクロックを使用するステップと、
移動受信機ユニットにおいて測位信号の1つを受信するステップと、
移動受信機ユニットの位置を決定するために受信測位信号に関連する情報を使用するステップとを含む。
【００１１】
したがって、本発明によれば、システムは、各静的送信機ユニットのローカルクロックのモデルを効果的に使用して、送信機ユニットの個別化された送信スケジュールを生成することが当業者には理解されるであろう。送信スケジュールは、各送信機ユニットのクロックの予測されるドリフトおよび/またはオフセットを考慮し、それにより、複数の静的送信機ユニットが所定の調整された時刻に測位信号を送信することが可能になる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、静的送信機ユニットは、異なるそれぞれのタイムスロットにおいて測位信号を送信するように指示されてもよい。測位信号は、相互に重ならない各送信窓内で送信されてもよい。これにより、無用な干渉を防止することができ、信頼性および正確度が向上する。タイムスロットはすべて別個であってもよく、またはタイムスロットのいくつかは他のタイムスロットと同じであってもよく、または部分的に互いに重複してもよい。いくつかの実施形態では、タイムスロットは、各静的送信機ユニットの半径内で（例えば、50メートル以内で）一意であってもよく、またはシステム全体にわたって一意であってもよい。
【００１３】
しかしながら、他の実施形態では、静的送信機ユニットの少なくともいくつかは、（例えば、互いに実質的に同時に開始する複数の送信機ユニットからの測位信号の送信を用いて）互いと実質的に同時に互いに少なくとも部分的に重なり合うそれらの測位信号を送信するように指示されてもよい。
【００１４】
上述の従来技術とは異なり、そのような手法では、測位更新が必要とされるたびにサーバが各送信機ユニットに無線同期メッセージを通信する必要はない。したがって、これはよりロバストで信頼性の高いシステムである。また、このシステムは、サーバが、静的ユニットのすべてを同期させるために、施設が増えるにつれてさらにより高い無線送信電力で同期メッセージを送信する必要がないため、大規模な施設にわたって（例えば、大規模な総合病院にわたって）より容易にスケーリング可能である。代わりに、送信スケジュールが静的送信機ユニットから遠隔で生成される場合、それらは任意の適切な有線または無線リンクを使用して送信機ユニットに送信されてもよい。それらの送信スケジュールは、これらのリンクにわたって必ずしも瞬時に転送する必要はない。
【００１５】
第1の処理手段および第2の処理手段は、任意の適切なハードウェアおよび/またはソフトウェアを含むことができる。第1の処理手段は、第1の処理サブシステムであってもよい。第2の処理手段は、第2の処理サブシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、それらは同じハードウェアを含んでもよく、例えば、それらは両方とも同じサーバ上に実装されてもよい。移動受信機ユニットおよび/または1つもしくは複数の静的送信機ユニットは、第1の処理手段の一部または全部を含んでもよい。例えば、移動受信機ユニットは、それ自体の位置を決定することができ、この位置は、ユーザに、例えば移動受信機ユニットのディスプレイ上に出力することができる。しかしながら、より好ましくは、第1の処理手段は、移動受信機ユニットおよび静的送信機ユニットから部分的もしくは全体的に区別され、かつ/または移動受信機ユニットから部分的にもしくは全体的に遠くにあり、例えば、第1のサーバ上に存在する。移動受信機ユニットは、好ましくは、1つまたは複数の有線または無線リンクを介して（例えば、無線により）、受信測位信号に関する情報を第1の処理手段に通信するように構成される。移動受信機ユニットおよび/または1つもしくは複数の静的送信機ユニットは、第2の処理手段の一部または全部を含んでもよい。しかしながら、好ましくは、第2の処理手段は、移動受信機ユニットおよび静的送信機ユニットから部分的もしくは全体的に区別され、かつ/または移動受信機ユニットから部分的にもしくは全体的に遠くにあり、例えば、第2のサーバ（前述した第1のサーバと同じであってもよく、または、異なってもよい）上に存在する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、送信スケジュールは、静的送信機ユニットが互いと実質的に同時に、または共通の時間窓内に測位信号を送信するようなものである。これは、待ち時間を少なくすることを可能にし、タイムスロット手法と比較して、移動受信機ユニットにおける電力消費を低減することを可能にする。測位信号およびシステムの他の特徴は、本出願人による国際公開第2012/137017号パンフレットまたは国際公開第2014/020348号パンフレットに既に記載されているようなものであってもよく、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００１７】
第2の処理手段は、静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、静的送信機ユニットの各クロックのドリフトとオフセットの両方に関する情報を使用することが好ましい。しかしながら、これは必須ではなく、情報が十分に頻繁に更新される場合には、オフセット情報のみを使用して使用可能な同期化を可能にすることができる。すべてのクロックがある時点で1つまたは複数の特定の値を有することが分かっている場合、システムを同期させるにはドリフト情報のみで十分であり得る。一般に、クロックのドリフトは、基準クロックと比較してクロックがどれだけ速くまたは遅く時間を測定するかを示し、一方で、クロックのオフセットは、特定の時点におけるそのクロックと基準クロックとの間の数値差を表す。
【００１８】
静的送信機ユニットの各クロックのそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報は、1つまたは複数のメモリに格納することができる。その情報は、データベースもしくはテーブルまたはその他の適切なフォーマットで格納されてもよい。その情報は、集中化されたまたは分散された同期データストアに格納されてもよい。情報は、任意の数の、例えば、2つ、3つ以上、3つ、4つ以上、5つ以上、10以上などの静的送信機ユニットに関連してもよい。（当然のことながら、それらのクロックのそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報が、例えば、そのような情報が利用可能でないために、記憶されず、または第2の処理手段によって使用されない他の静的送信機ユニットもあり得る。）
いくつかの実施形態では、格納および／または使用されるものとしての、すべての静的送信機ユニットのドリフトおよび/またはオフセット情報は、サーバのクロックまたは静的送信機ユニットのうちの基準となるもののクロックなどの基準クロックに対して決定されてもよい。しかし、その情報は、無線ゲートウェイ装置（以下により詳細に説明されるような）のような、システム内の別のデバイスのクロックに対して格納されてもよい。その情報は、静的送信機ユニットと無線ゲートウェイ装置との間などの、システム内のデバイス対間の相対オフセットおよび/またはドリフトとして格納されてもよい。このような対が十分に与えられると、2つのデバイス間の経路を形成する対のチェーン内のオフセットまたはドリフトを数学的に構成することによって、そのような情報から任意の2つのデバイス間の相対オフセットおよび/またはドリフトを計算することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、システム内のデバイス対間の相対オフセットおよび/またはドリフトに関する情報がシステムによって決定され、共通の基準クロックに対する各静的送信機ユニットのオフセットおよび/またはドリフト情報を導出するために使用される。この導出は、前もって、または特定の静的送信機ユニットのために新たな送信スケジュールが生成されるたびに行われてもよい。ドリフトおよび/またはオフセット情報は、任意の適切なフォーマットまたは数学的表現において、および任意の適切な精度または正確度レベルで格納され得ることが理解されよう。どのようにして情報を得ることができるかは、以下でより詳細に説明される。
【００１９】
システムは、静的送信機ユニットのクロックの各々のドリフトおよび／またはオフセットに関する情報を記憶する同期データストアを含むことができる。第2の処理手段は同期データストアを含むことができ、または、第2の処理手段は同期データストアに（例えばネットワーク接続を介して）アクセスするように構成することができる。
【００２０】
送信スケジュールは、サーバからまたは別個の同期データストアから受信またはアクセスすることができる、それらのクロックのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報に基づいて、静的送信機ユニット自体によって生成することができる。この場合、静的送信機ユニットは、第2の処理手段の一部を形成することができる。しかし、好ましくは、サーバは、静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するように構成される。サーバは、（例えば、無線またはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）接続を介して）送信スケジュールを静的送信機ユニットに送信することができる。静的送信機ユニットの送信スケジュールは、基準クロックに従って定義され得るマスタ送信スケジュールから生成することができる。マスタ送信スケジュールは、（例えば、タイムスロット型システムにおいて）異なる静的送信機ユニットの異なる予定時刻を指定することができ、または（例えば、同時送信システムにおいて）静的送信機ユニットのすべてによって使用されるべき1セットのスケジュール時刻を指定することができる。
【００２１】
さらなる態様から、本発明は、移動受信機ユニットの位置を決定するためのシステムで使用するためのサーバを提供し、システムは、複数の静的送信機ユニットであって、各々がそれぞれのクロックを含み、それぞれのクロックを使用して、それぞれの送信スケジュールに従って測位信号を送信するように構成された複数の静的送信機ユニットを備え、サーバは、
静的送信機ユニットの送信スケジュールを生成するために、静的送信機ユニットのクロックの各々のそれぞれのドリフトおよび/またはオフセットに関する情報を使用するステップであって、各送信スケジュールは、静的送信機ユニットのクロックに従って1つまたは複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するようにそれぞれの静的送信機ユニットに指示する、使用するステップと、
静的送信機ユニットの1つから移動受信機ユニットによって受信される測位信号に関する情報を移動受信機ユニットから受信し、移動受信機ユニットの位置を決定するために情報を使用するステップとを行うように構成されている。
【００２２】
本明細書に記載された実施形態のいずれにおいても、サーバは単一の物理デバイスであってもよく、またはデータネットワークによって互いに接続することができる2つ以上の物理的に異なるコンピュータまたはプロセッサなどの複数のデバイスを含んでもよい。第1の処理手段および第2の処理手段の機能は、任意の適切な方法で複数のデバイスまたは処理装置間で共有されてもよい。
【００２３】
測位信号は、任意の適切な形態を取ることができる。いくつかの実施形態では、測位信号は、可聴信号、赤外線信号、無線信号、またはその他の音響信号もしくは電磁信号を含んでもよい。同じシステム内で使用される他のタイプの測位信号（例えば、超音波測位信号と無線測位信号との混合）が存在してもよい。1つの静的送信機ユニットが、可能性として、2つ以上のタイプの測位信号を送信するように構成されてもよく、または、異なる静的送信機ユニットが異なるそれぞれのタイプの測位信号を送信してもよい。送信スケジュールは、1つのタイプの測位信号（例えば、超音波信号）が複数の静的送信機ユニットによって同時に送信され、一方で、別のタイプの測位信号（例えば、無線周波数信号）がそれぞれのタイムスロット内で送信されるようなものであってもよい。これは、移動受信機ユニットが1つのタイプ（例えば、超音波）の重複信号を区別するのに比較的良好であるが、別のタイプ（例えば、RF）の重複信号を区別するのに比較的劣っている場合に有利であり得る。
【００２４】
例えば、いくつかの実施形態では、静的送信機ユニットの少なくともいくつかは、近接場通信送信機を含んでもよい。いくつかの実施形態では、測位信号は、低周波無線信号を含んでもよい。これらの低周波無線信号は、数メートル（例えば、約10メートル以下）の有効範囲を有することができる。静的送信機ユニットの1つまたは複数は、移動受信機ユニットが、通過する場合に静的送信機ユニットに近接近しなければならないように、出入り口のような自然な隘路に配置することができる。そのような手法は、低周波無線信号に限定されず、高周波数無線信号（例えば、低電力2.4GHzビーコン）と共に使用することもできる。
【００２５】
好ましい実施形態セットでは、測位信号は超音波信号を含む。したがって、複数の静的送信機ユニットは、好ましくは、それぞれの超音波送信機を備える。移動受信機ユニットは、好ましくは、超音波受信機を含む。超音波信号は、比較的低速に進行しそのため比較的簡単に処理することができるため、有益であり得る。超音波信号はまた、建物の構造部材によって減衰され、位置決定を助けることができ、人間に貫入しない。
【００２６】
測位信号は、好ましい離散信号である。それらの信号は、好ましくは規則的である間隔で送信されることが好ましい。静的送信機ユニットは、すべて同じ間隔で送信することができる。各静的送信機ユニットは、例えば、1秒ごとに測位信号を送信することができる。静的送信機ユニットは、実質的に互いに同時に送信することができる。
【００２７】
測位信号は、パルス、チャープ、メッセージ、またはその他の適切な信号を含んでもよい。測位信号の少なくともいくつかは、測位信号を送信した静的送信機ユニットに関連付けられる識別子を符号化することができる。この位置識別子は、静的送信機ユニットに関連付けられる任意の値（例えば、シリアル番号）であってもよく、または、位置識別子は、静的送信機ユニットの物理的位置（例えば、送信機ユニットを含む部屋の名前、またはグリッド表示）を表してもよい。このような符号化は、測位信号の周波数情報および/または位相情報および/または振幅情報を含むことができる。いくつかの実施形態では、位置識別子は、測位信号に周波数偏移変調（FSK）符号化および/または直接シーケンス拡散スペクトル（DSSS）符号化されたものである。測位信号は、測位信号の送信時刻に関する情報、または意図された受信者などの他の情報を符号化することができる。特定の静的送信機ユニットによって送信される連続的な測位信号は、互いに同じであってもよいし、または異なっていてもよい。例えば、送信機ユニットは、送信機ユニットの識別情報を符号化する測位信号を送信することがあってもよく、非常に正確な到着時刻決定に適したパターンを含む測位信号を送信することがあってもよい（例えば、国際公開第2012/137017号パンフレットに記載のもの）。これら2つのタイプの測位信号は、交互にすることもできるし、または、一方をn回目の送信ごとに送信し、他方をそれらの回の間に送信することもできる（例えば、3回目、10回目、または100回目の送信ごと）。
【００２８】
異なる静的送信機ユニットからの測位信号は、すべて互いに同じ長さであってもよく、または異なる長さであってもよい。測位信号が共通の時間窓内で送信される実施形態では、この共通時間窓は、測位信号と同じ長さ（それらがすべて同じ長さである場合）であってもよく、または測位信号のうちの最長のものと同じ長さ（それらが異なる長さの場合）であってもよく、またはこれらの何らかの倍数であってもよい（例えば、この長さの1.5倍または2倍）。いくつかの実施形態では、送信スケジュールは、複数の静的送信機ユニットのすべてが互いと実質的に同時に測位信号を送信するようなものであってもよい。測位信号は、測位信号の始まりが同時に送信されことによって、または静的送信機ユニットのすべてが同時に測位信号を送信している何らかの瞬間があることによって、互いに実質的に同時に送信されてもよい。実際には、格納されたドリフトおよび/またはオフセット情報は、必ずしも正確ではない場合があり（例えば、静的送信機ユニット内のクロックが、加速または減速を引き起こす急速な温度変化を経験する場合）、そのため、送信スケジュールは、複数の静的送信機ユニットに、互いに同時に測位信号を送信するように指示し得るが、実際には、特に測位信号が短い持続時間である場合には、いくつかの送信が時間的に必ずしも重複しない場合があることが理解されよう。
【００２９】
無論、複数の静的送信機ユニットのうちの1つまたは複数は、他の静的送信機ユニットから異なる時刻に追加の測位信号を送信することができる。
【００３０】
システムは、1つまたは複数の建物および/または屋外領域にわたって配置されてもよい。静的送信機ユニットは、建物の複数の異なる部屋に設置されてもよい。複数の静的送信機ユニットが、互いに同じ部屋に設置されてもよい。静的送信機ユニットは、外部電源バッテリによって給電されてもよいが、設置をより容易でより柔軟にすることができるため、バッテリ駆動であることが好ましい。静的送信機ユニットは、有線リンクによってデータネットワークに接続することができるが、好ましくは、1つまたは複数の無線データリンクを使用して通信するように構成される。静的送信機ユニットは、有線と無線の両方のネットワーク接続を有してもよいが、無線データリンクは、以下でより詳細に説明するように、正確な同期を保証するのに有益である。静的送信機ユニットは一般に静的であることが意図されているが、場合によって（例えば、設置中または定期保守中に）移動させることができ、ただし、静的送信機ユニットは、好ましくは、それらの位置がシステム内に（例えば、地図上の点として）プログラムされるようなものであり、かつ/または、長時間にわたって1つの場所にとどまるように設計されることが諒解されよう。静的送信機ユニットは、適所に固定することができ、例えば、壁、天井、床またはマストのような1つまたは複数の構造部材に締結されてもよい。疑義を避けるために、静的送信機ユニットの内部状態は必ずしも静的ではない（例えば、それらのソフトウェアまたはハードウェアが無線または他の手段によって動的に再構成されるように構成されてもよい）ことに留意することが重要である。
【００３１】
静的送信機ユニットは、安定した時間基準を提供するために、水晶発振器（例えば、32kHz水晶発振器）を含むことが好ましい。静的送信機ユニットは、好ましくは、これらの水晶発振器に基づくクロック（タイマ）を含む。静的送信機ユニット内のクロックは、共通オフセット、例えば、Unix時間からの時間を測定するように設定することができるが、任意のオフセットを有することが好ましい。各クロックは、静的送信機ユニットのデバイスリセット時にリセットされてもよい。いくつかの実施形態では、クロックは24ビットタイマであり、数分ごとにラップアラウンドすることができる。
【００３２】
各静的送信機ユニットは、例えば、静的送信機ユニットの揮発性または不揮発性メモリ内にそれぞれの送信スケジュールを格納することができる。送信スケジュールは、任意の適切な形式を取ることができる。送信スケジュールは、静的送信機ユニットがそこで測位信号を送信すべきである1つまたは複数のクロック値から成るセットを含むことができる。それは、静的送信機ユニットがそこで測位信号を送信すべきである1つまたは複数のクロック値から成るセットを決定するアルゴリズムまたは式を含んでもよく、または、静的送信機ユニットがそこで測位信号を送信すべきである1つまたは複数のクロック値から成るセットを（例えば、所定のアルゴリズムまたは式の1つまたは複数のパラメータとして）決定する1つまたは複数の値を含んでもよい。各送信スケジュールは、好ましくは、静的送信機ユニットに、静的送信機ユニットのクロックに従って、複数のスケジュールされた時刻に測位信号を送信するように指示する。送信スケジュールは、スケジュールされた時刻の無限のセットを伝達することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、各送信スケジュールは、（ローカル静的送信機ユニットクロックによって測定されるべき）クロックカウンタ値および周期を静的送信機ユニットに通信する。これらの値は、任意の適切な方法で符号化することができる。クロックカウンタ値は、次の測位信号の送信時刻を規定することができ、周期は、周期に等しい間隔で、有限または無限の一連の後続の測位信号を規定することができる。クロックカウンタ値および/または周期は、元来のクロックティック分解能（例えば、32kHz分解能）における改善のために、分数表現を有してもよい。
【００３４】
指示されたクロックカウンタ値で測位信号を送信した後、静的送信機ユニットは、クロックカウンタ値に周期を加算し、整数部分に対するクロックアラームを待って、小数部分を後の測位信号のために蓄積されたままにすることができる。このようにして、静的送信機ユニットは、1ミリ秒の誤差内まで他の静的送信機ユニットと協調されたままでありながら、指示された送信スケジュールで数時間にわたって自律的に動作することが可能であることが判明している。
【００３５】
移動受信機ユニットは、受信測位信号からの、測位信号を送信した静的送信機ユニットの識別情報などの情報を復号するように構成することができる。移動受信機ユニットは、第1の処理手段に、この識別情報またはその他の関連情報を通信することができる。移動受信機ユニットは、測位信号が移動受信機ユニットに到着する時刻を決定するように構成されてもよい。移動受信機ユニットは、移動受信機ユニットのクロックに従った到着時刻タイムスタンプのような、第1の処理手段への到着時刻に関する情報を通信することができる。いくつかの実施形態では、移動受信機ユニットは、例えば、測位信号と同時に送信される光速通信の到着時刻を決定することによって、受信される測位信号の送信時刻を決定するように構成されてもよい。それによって、移動受信機ユニットは、測位信号の飛行時間を決定することができる。移動受信機ユニットは、飛行時間またはそれに関連する情報を第1の処理手段に通信することができる。
【００３６】
移動受信機ユニットは、任意の適切な通信チャネルを使用して第1の処理手段に情報を送信することができ、いくつかの実施形態では、無線によって（例えば、802.11マルチキャスト、またはZigBeeメッセージによって）情報を送信することができる。いくつかの実施形態では、システムは、ネットワーク（例えば、Ethernetネットワーク）によって第1の処理手段に接続されている1つまたは複数の802.11基地局を備える。移動受信機ユニットは、Wi-Fiタグ用のCisco（商標）Compatible Extensionsの一部または全部を実装することが好ましい。移動受信機ユニットは、好ましくは、第1の処理手段に情報を送信するときに、それ自体に関連付けられた識別子を送信する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、移動受信機ユニットは、新たに受信された位置識別子が以前に受信された位置識別子（好ましくは、直近に受信された先行する位置識別子）と異なるか否かを判定し、異なる場合、新たに受信された位置識別子に関連する情報を第1の処理手段に送信するように構成されている。移動受信機ユニットは、識別子が変更されていない場合はそのような情報を第1の処理手段に送信しないように構成することができる。
【００３８】
静的送信機ユニットに関連付けられる識別子は、第1の部分（例えば、5ビットのゾーンＩＤ）および第2の部分（例えば、5ビットの領域ＩＤ）を含むことができる。識別子は、隣接する静的送信機ユニットのグループが同じそれぞれの第2の部分を有するように、静的送信機ユニットに割り当てられることが好ましい。次いで、移動受信機ユニットは、最初に第1の部分を復号し、第1の部分が直近に復号された以前の第1の部分と異なる場合にのみ、第2の部分を復号するように構成することができる。これは、識別子が空間的に分散されている様態に起因して、第2の部分が変更されている可能性が低いときは第2の部分を復号しないことによって、移動受信機ユニットが電力を節約することを可能にする。
【００３９】
移動受信機ユニットは、好ましくは、比較的低い正確度（例えば、約2千分率）であり得るタイマを備える。移動受信機ユニットは、好ましくは、測位信号を受信した後にその測位信号受信機を機能停止し、最新の測位信号の到着時刻に基づいて、次の測位信号が予測されるときにタイマを使用して測位信号受信機を再起動するように構成される。移動受信機ユニットは、次の測位信号の到着が予測される所定時間（例えば、10ミリ秒）前に、受信機を再起動することができる。これにより、タイマの不正確さ、および、移動受信機ユニットが静的送信機ユニットのより近くに移動する可能性が許容される。
【００４０】
移動受信機ユニットは、移動受信機ユニットが動いているときを検出するための動き検出器を備えることが好ましい。移動受信機ユニットはこのとき、好ましくは、移動受信機ユニットが動いている間に、間隔をおいて、好ましくは規則的な間隔で（例えば、1秒ごとに）測位信号をリスンするように構成される。移動受信機ユニットが動いていない間、移動受信機ユニットは好ましくは、移動受信機ユニットが、非スリープ間隔の少なくとも10倍または100倍の長さであってもよい実質的により長い間隔（例えば、10分間隔）、好ましくは規則的な間隔で測位信号をリスンするスリープ状態に入るように構成されている。
【００４１】
移動受信機ユニットは、人または機器アイテムのような物体に移動受信機ユニットを取り付けるための締結手段を備えていてもよい。移動受信機ユニットは好ましくはバッテリ駆動である。移動受信機ユニットは必ずしも常に動いているとは限らないが、可搬式であるように設計されていることが好ましいことは諒解されよう。
【００４２】
第1の処理手段は、移動受信機ユニットから、移動受信機ユニットがその測位信号を受信した静的送信機ユニットを識別する情報を受信することができ、第1の処理手段は、この情報を使用して、移動受信機ユニットの位置を決定することができる。例えば、測位信号は、移動受信機ユニットが特定の静的送信機ユニットと同じ部屋にいると判定することができる（例えば、近接検出）。移動受信機ユニットおよび/または第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置を決定するときに受信測位信号の強度に関する情報を使用することができる（例えば、移動受信機ユニットが同時に2つ以上の測位信号を検出した場合、その受信信号強度が最も強い移動受信機ユニットによって、その測位信号が受信された静的送信機ユニットの識別情報を報告することができる）。第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置推定値をデータベースなどのメモリ内に格納することができる。第1の処理手段は、壁および天井のような減衰部材の位置のような、静的送信機ユニットの位置および／または場所の計画もしくは地図に関するデータを格納するかまたは当該データにアクセスすることができる。第1の処理手段は、表示画面上に、移動受信機ユニットの位置または可能性のある位置のセットを示す、ユーザに表示するためのデータを出力するように構成することができる。
【００４３】
システムは、静的送信機ユニットから測位信号を受信し、受信測位信号に関する情報を第1の処理手段に通信するようにすべてが構成された複数（例えば、2,3,5,10、またはそれ以上）の移動受信機ユニットを備えることができる。移動受信機ユニットは各々、上述した機能のいずれかまたはすべてを有することができる。第1の処理手段は、この情報を使用して、すべての移動受信機ユニットの位置を決定することができる。そのような位置は推定値であってもよく、領域またはボリュームのような可能性のある位置の範囲を含んでもよいことが理解されよう。
【００４４】
システムは、好ましくは、規則的な間隔（例えば、1秒毎など）であってもよい間隔で幾度も1つまたは複数の移動受信機ユニットの位置を決定するように構成される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置を決定するときに、静的送信機ユニットと移動受信機ユニットとの間の、測位信号の送信時刻および/もしくは到着時刻ならびに/または飛行時間に関する情報を使用するように構成されてもよい。第1の処理手段は、複数の静的送信機ユニットによって送信された複数の測位信号に関するタイミング情報を使用して、移動受信機ユニットの位置を決定することができる。第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置を決定するためにマルチラテレーション計算を実行することができる。いくつかの実施形態では、第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置を決定するときに、静的送信機ユニットと移動受信機ユニットとの間の、測位信号の角度に関する情報を使用するように構成されてもよい。第1の処理手段は、移動受信機ユニットの移動に関する情報を決定するために、ドップラーシフトに関する情報などの周波数または周波数シフト情報を使用することができる。第1の処理手段は、移動受信機ユニットの位置を決定するときに移動受信機ユニットの動きに関連する情報を使用することができる。
【００４６】
第2の処理手段は、間隔をおいて静的送信機ユニットに送信スケジュールを送信するように構成することができる。静的送信機ユニットが有線ネットワーク接続を有する場合、有線ネットワーク接続を介して送信スケジュールを受信することができる。更新された送信スケジュールを送信することにより、システムの同期正確度を向上させることができる。これらの送信スケジュールは定期的に、例えば5分ごとに送信することができる。しかしながら、それらの送信スケジュールは必ずしも規則的である必要はなく、好ましい実施形態では、第2の処理手段は、静的送信機ユニット上のクロックが、第2の処理手段によって、予測される時間から閾値レベルを超えて逸脱していると判定されるときに、静的送信機ユニットに更新された送信スケジュールを送信するように構成されている。このようにして、システムは高度に同期することができるが、過度の通信オーバヘッドはない。閾値は、ユーザによって構成可能であってもよい。システムは、前回の更新された送信スケジュールがその送信機ユニットに送信されてから閾値を超える時間が経過した場合に、静的送信機ユニットに更新された送信スケジュールを送信するように構成することもできる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、静的送信機ユニットは、静的送信機ユニットが、タイムアウト内に送信スケジュール更新を受信しない場合に、静的送信機ユニットが、測位信号の送信を停止するように、送信スケジュールタイムアウトを用いて構成される。
【００４８】
システムは、1つまたは複数の無線ゲートウェイを含むことが好ましい。各ゲートウェイは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔのような有線ネットワークであってもよいネットワークによって第2の処理手段に結合されることが好ましい。ゲートウェイは内部で電力供給されてもよいが、好ましくは外部電源（例えば、パワーオーバーイーサネット（登録商標））から電気を受け取ってもよい。それらの無線は、好ましくは永久的にアクティブである。各ゲートウェイは、好ましくは、静的送信機ユニットの少なくとも1つと無線で通信することができる。各静的送信機ユニットは、好ましくは、無線により少なくとも1つのゲートウェイと通信することができる。したがって、静的送信機ユニットは、好ましくは、無線送信機（および好ましくは無線受信機も）を備える。この無線通信は、IEEE802.15.4規格に基づくことが好ましく、ZigBeeプロトコル、または同様の財産権のあるプロトコルを実装してもよい。無線通信は、802.15.4アドレス空間内の所定のアドレス範囲を使用することができる。無線通信は、特定の802.15.4パーソナルエリアネットワーク識別子を使用することができる。Z-Wave、無線USB、WiMax、GSM（登録商標）、UMTS、CDMA2000、DECT、もしくはWiFi、またはそれらの変形もしくは修正などの他の無線プロトコルを、代わりに使用することができる可能性がある。
【００４９】
ゲートウェイは、好ましくは、静的送信機ユニットと第2の処理手段との間でメッセージを中継するように構成される。このメッセージの中継または転送は、無論、任意の適切な方法でメッセージを再フォーマット、簡素化、拡張、圧縮、展開、再符号化、またはその他の方法で変換することを含むことができる。
【００５０】
各ゲートウェイは、クロックを含むことが好ましい。各ゲートウェイは、ゲートウェイが静的送信機ユニットから受信したメッセージを第2の処理手段に転送するときに、ローカルタイムスタンプを第2の処理手段に送信するように構成することができる。（無論、ゲートウェイは、特定の他のメッセージまたはメッセージタイプを別様に、例えば、関連付けられるタイムスタンプを送信せずに扱うこともできる。）タイムスタンプは、転送されるメッセージと同じ通信で送信されてもよいし、または別個に送信されてもよい。このタイムスタンプは、ゲートウェイクロックに従って無線メッセージがゲートウェイによって受信された時刻を表す受信タイムスタンプであることが好ましい。通常、このプロセスにはほとんどジッタがない。静的送信機ユニットからの単一の無線メッセージは複数のゲートウェイによって受信することができ、各ゲートウェイはその後、それぞれのローカルゲートウェイ受信タイムスタンプと共にメッセージを転送する。ゲートウェイはまた、メッセージの受信信号強度情報（RSSI）を第1の処理手段に送信することもできる。第1の第2の処理手段は、第2の処理手段からの応答を静的送信機ユニットへ中継するための、ゲートウェイのうちの1つを選択することができる。この選択は、信号強度情報に基づくことができ、例えば、メッセージについて最高のRSSIを報告したゲートウェイが選択される。
【００５１】
静的送信機ユニットは、間隔をおいて、好ましくは規則的な間隔をおいて（例えば、おおよそ60秒ごと、または120秒ごと）、無線によってメッセージを送信するように構成されることが好ましい。これらの送信機ユニットメッセージは、好ましくは、ブロードキャストメッセージとして送信され、したがって、ゲートウェイのうちのいずれか1つまたは複数によって受信され得る。（無論、静的送信機ユニットは、これらの送信機ユニットメッセージに加えて、他のメッセージまたはメッセージタイプも送信することができる。）そのような送信機ユニットメッセージを受信する各ゲートウェイは、（好ましくは、ゲートウェイ受信タイムスタンプおよび/またはRSSI情報とともに）メッセージを第2の処理手段に転送することが好ましい。これらの送信機ユニットメッセージは、いかなる特定の形式または目的にも限定されない。それらのメッセージは、別のデバイスからの応答を引き出すことができるか、または引き出すことができる。いくつかの実施形態では、それらのメッセージは、第2の処理手段が静的送信機ユニットに送信するのを待っている可能性のある任意のデータの要求を含む。それらのメッセージは、第2の処理手段にアドレス指定することができる。
【００５２】
各静的送信機ユニットは、好ましくは、静的送信機ユニットのクロックに従って、送信機ユニットメッセージのいくつかまたはすべての送信タイムスタンプを送信する。送信タイムスタンプは、別個に送信することもできるが、各送信機ユニットメッセージの一部として含まれることが好ましい。送信タイムスタンプは、（例えば、無線ゲートウェイのうちの1つを介して）第2の処理手段に送信されることが好ましい。
【００５３】
送信機ユニットメッセージの各々は、好ましくは、静的送信機ユニットメッセージの送信後に、静的送信機ユニットがその無線受信機を起動して応答メッセージをリスンする時間間隔を表す値（本明細書では「Rx on」遅延と呼ぶ）も含む。「Rx on」時間遅延は、約100ミリ秒であり得る。その遅延は好ましくは設定可能である。その遅延は、ゲートウェイが送信機ユニットメッセージを第2の処理手段に転送し、第2の処理手段が複数のゲートウェイからの可能なブロードキャスト受信を観察し、第2の処理手段の応答がゲートウェイによって中継されるために、十分な時間を許容するように設定される。送信機ユニットメッセージはまた、静的送信機ユニットのクロックに従って、静的送信機ユニットがその直近の測位信号を送信した時刻を表す情報を含むことができる。この時刻値は、第2の処理手段が、その静的送信機ユニットに送信した最後の送信スケジュールの履歴を保持する必要なく、静的送信機ユニットの修正された送信スケジュールを生成することを可能にする。この「ステートレス」手法は、静的送信機ユニットの数が増えるにつれて第2の処理手段に過負荷がかかるのを避け、（例えば、第2の処理手段が再起動された場合）ハードウェア停止からの迅速な回復を容易にすることもできるため、有利であることが判明している。送信機ユニットメッセージはまた、静的送信機ユニットによって受信されている最新の送信スケジュールの詳細を含むことができる。
【００５４】
第2の処理手段は、静的送信機ユニットから受信されるそのような送信機ユニットメッセージに応答するように構成されてもよい。応答は、好ましくは、第2の処理手段が静的送信機ユニットに対して有する任意の待ち行列に入れられた要求も含む。要求は、初期設定段階で送信される指示であってもよく、その後、要求は、静的送信機ユニットからの状態情報（例えば、バッテリ状態）のための時折のポーリングを含み得る。待ち行列に入れられた要求がない場合、応答は確認応答メッセージ（例えば、所定のバイナリ値）を含むことができる。これは、静的送信機ユニットが肯定応答メッセージを受信した後にその無線受信機をオフにすることを可能にするため、まったく応答しない場合よりも電力効率が良い。第2の処理手段が、更新された送信スケジュールを静的送信機ユニットに送信するための1つまたは複数の基準が満たされていると判定したとき、第2の処理手段は、好ましくは、応答内に、静的送信機ユニットの更新された送信スケジュールを含める。
【００５５】
第2の処理手段は、好ましくは、ゲートウェイのクロックに応じて特定の時刻に送信機ユニットメッセージへの応答を送信するように、ゲートウェイのうちの1つに指示する。時刻は、好ましくは、送信機ユニットメッセージが静的送信機ユニットによって送信された時刻（第2の処理手段が、含まれている送信タイムスタンプから導き出すことができる）に基づく。時刻は、好ましくは、この送信時刻+送信機ユニットメッセージと通信される「Rx on」遅延である。第2の処理手段はまた、応答を送信するようにゲートウェイに指示するとき、選択されたゲートウェイに静的送信機ユニットの無線アドレスを伝えることができる。
【００５６】
第2の処理手段は、好ましくは、送信機ユニットによって送信されているタイムスタンプから、好ましくは送信機ユニットメッセージに含まれる送信タイムスタンプから静的送信機ユニットのクロックのドリフトおよび/またはオフセット情報を決定する。
【００５７】
あまり好ましくないいくつかの実施形態では、これらの送信タイムスタンプは、第2の処理手段によって受信されてもよい（例えば、ゲートウェイによって中継される）。第2の処理手段は、静的送信機ユニットと第2の処理手段との間の送信遅延に関する情報（例えば、測定往復時間に基づく推定値）を使用して、静的送信機ユニットのクロックと第2の処理手段のクロックとの間のオフセットを推定することができる。これらの送信タイムスタンプまたはオフセットを経時的に監視することによって、第2の処理手段は、例えば、線形回帰演算または移動平均フィルタを一連のタイムスタンプまたはオフセットに適用することによって、各送信機ユニットクロックのドリフトを推定することができる。
【００５８】
しかし、このような手法は、静的送信機ユニットと第2の処理手段との間の送信遅延を正確に決定することが困難であるため、実際には幾分不正確であることが分かっている。したがって、好ましくは、第2の処理手段は、静的送信機ユニットのクロックのドリフトおよび/またはオフセット情報を決定するために、無線ゲートウェイからの受信タイムスタンプを付加的に使用する。
【００５９】
静的送信機ユニットおよびゲートウェイは、好ましくは、各ゲートウェイについて、そのゲートウェイおよび少なくとも1つの他のゲートウェイの無線通信範囲にある少なくとも1つの静的送信機ユニットが存在するように構成される。このようにして、このような静的送信機ユニットによってブロードキャストされる無線メッセージは、2つ以上のゲートウェイによって受信され得る。ブロードキャストメッセージは、特定の無線ゲートウェイセットにアドレス指定されてもよく、または、一般的なブロードキャストアドレスにアドレス指定されてもよく、または受信者アドレスをまったく含まなくてもよい。2つ以上のゲートウェイによるブロードキャストメッセージの受信は、実際的な目的のために、同時（無線メッセージの送信と共に瞬間的）であると仮定することができる。第2の処理手段は、2つ以上のゲートウェイのすべてから受信タイムスタンプを受信することが好ましい。第2の処理手段は、好ましくは、これらの受信タイムスタンプを使用して、2つ以上のゲートウェイのクロック間の相対オフセットおよび/またはドリフトを決定する。これは対になるように行うことができる。ブロードキャストメッセージは、静的送信機ユニットからの送信タイムスタンプを含むことができるが、これがなくとも一対のゲートウェイを同期させることが可能であるため、これは必須ではない。第2の処理手段は、好ましくは、送信機ユニットの共用範囲内にあるゲートウェイの対毎の相対オフセットを決定する。好ましくは、静的送信機ユニットおよびゲートウェイは、ゲートウェイがトポロジ的に単一の接続グラフを形成するように構成され、ゲートウェイ対がグラフのエッジになる。
【００６０】
第2の処理手段は、システムの基準ゲートウェイとなるゲートウェイの1つを選択するように構成されることが好ましい。このとき、選択されたゲートウェイのクロックが、システムの基準クロックである。すなわち、第2の処理手段は、基準クロックによって測定されるものとしての所定の時間間隔をおいて、例えば基準クロックの32,000サイクルごとに測位信号が送信されるように送信スケジュールを生成する。
【００６１】
第2の処理手段は、好ましくは、静的送信機ユニットからの送信タイムスタンプと、ゲートウェイからの対応する受信タイムスタンプ（同じ瞬間に関連すると仮定することができる）とを使用して、送信機ユニットのクロックとゲートウェイのクロックとの間の相対オフセットおよび/またはドリフトを決定するように構成される。相対オフセットは、好ましくは、第2の処理手段が適切な送信および/または受信タイムスタンプを受信した静的送信機ユニットおよびゲートウェイのすべての対に対して決定される。
【００６２】
第2の処理手段は、受信したタイムスタンプをフィルタリングして、単調に増加していない任意の値を取り除くように構成することができる。第2の処理手段は、好ましくは、タイマラップアラウンドを補正するように構成される。
【００６３】
第2の処理手段は、好ましくは、例えば、バッファ内の各デバイス対に関する、複数の送信および/もしくは受信タイムスタンプまたは相対オフセットに関する情報を格納するように構成されている。第2の処理手段は、格納された情報を使用して、デバイス対のクロック間の相対ドリフトを決定することが好ましい。これは、線形回帰演算を情報に適用することによって行うことができる。相対ドリフトを決定するとき、第2の処理手段は、閾値最小間隔よりも互いに時間的に近いタイムスタンプを無視することができる。第2の処理手段は、閾値時間を超えて過去に行われた通信に関する情報を無視してもよい。第2の処理手段は、中央値または平均残差の閾値倍数を超える線形回帰残差を有するタイムスタンプのような外れ値除去基準を満たす情報を無視することができる。第2の処理手段は、十分なデータまたは十分良好な線形適合を有しないなど、情報が1つまたは複数の品質基準を満たさない場合、ドリフト決定プロセスに失敗する可能性がある。このとき、デバイス対は「ロック解除されている」と考えられ得る。
【００６４】
第2の処理手段は、有効な相対オフセットおよびドリフト情報が決定された（本明細書では対が「ロックされている」として参照される）すべてのデバイス対を識別する情報をメモリ内に格納することができる。
【００６５】
十分なロックされている対が与えられると、第2の処理手段は、任意の2つのデバイス（静的送信機ユニットおよびゲートウェイ）のクロック間に時刻値を数学的にマッピングすることができる。特に、第2の処理手段は、基準ゲートウェイクロックとすべての静的送信機ユニットのクロックとの間で変換することができる。第2の処理手段は、好ましくは、オフセットおよびドリフト情報を使用して、送信機ユニットの更新された送信スケジュールを生成する。
【００６６】
これを行うために、第2の処理手段は、基準ゲートウェイと、他のゲートウェイと、ロック関係の下で到達可能な送信機ユニットとを含むデバイスグラフを表す情報を決定することが好ましい。このデバイスグラフは、ゲートウェイ-ゲートウェイエッジとゲートウェイ-送信機ユニットエッジとを含むことができる。いくつかの実施形態では、デバイスグラフ内の少なくともいくつかのエッジは、例えば、2つのノード間のメッセージの受信信号強度インジケータ（RSSI）に基づいて重み付けすることができる。好ましい実施形態では、受信信号強度情報は、ゲートウェイと静的送信機ユニットとの間のエッジがデバイスグラフに含まれるか否かを判定するために使用され、例えば、このようなエッジは、2つのデバイス間のRSSIが閾値を超える場合にのみ含まれる。
【００６７】
各静的送信機ユニットについて、第2の処理手段は、好ましくは、例えば、デバイスグラフの幅優先探索を使用して、基準ゲートウェイと静的送信機ユニットとの間の最短経路を決定する。次いで、第2の処理手段は、基準クロックからのスケジューリングされた時刻を静的送信機ユニットのクロックにマッピングするために、最短経路に沿ったすべてのデバイス（ノード）について対のオフセットおよび/またはドリフト情報を構成することができる。次に、この線形マッピングを使用して、基準ゲートウェイクロックに従って、次の測位メッセージを送信機ユニットクロックにマッピングする新しい送信スケジュールオフセットを発見することができる。構成された線形マッピングにおけるスケールファクタを使用して、新しい送信スケジュールにおける期間を設定することができる。例えば、基準クロック下の周期は32,000ティックであり得、第2の処理手段は、これを特定の送信機ユニットクロックの等価なティック数にマッピングする。これらの動作は、第2の処理手段が静的送信機ユニットから送信機ユニットメッセージを受信することに応答して特定の静的送信機ユニットに対して実行されてもよいし、または、事前に実行されてもよい。
【００６８】
第2の処理手段が、選択された基準ゲートウェイが第2の処理手段によってもはや到達可能ではない、または、もはや他の装置にロックすることができないと判定した場合、第2の処理手段は新しい基準ゲートウェイを選択する。この新しい基準ゲートウェイを使用して送信スケジュールを生成するとき、第2の処理手段は、以前の基準ゲートウェイで使用されたのと同じオフセットを維持しようとする。しかしながら、この周期は、新しい基準クロックに従って測定することができ、これは以前の基準クロックよりもわずかに速くても遅くてもよい。代替的に、システムは、前の基準クロック下の期間を新しい基準クロックにマッピングしてもよい。
【００６９】
無論、システムは、必ずしも上記の特徴のすべてを有するとは限らない他の静的送信機ユニットおよび/または移動受信機ユニットを備えることができる。例えば、システムは、第2の処理手段と通信しておらず、独立した送信スケジュールで動作する1つまたは複数の静的送信機ユニットを備えることができる。他の実施形態では、システムは、2つ以上の静的送信機ユニットセットを含むことができ、各セットの送信機ユニットは、それらの測位信号を互いに同時に送信するが、1つまたは複数の他のセットの送信機ユニットと同時には送信しない。これは、システムが建物の複数のフロアにわたって、または1つの場所にある複数の建物にわたって配備され、各フロアまたは建物が異なる測位信号送信スケジュールを使用する場合に発生する可能性がある。
【００７０】
本システムおよびその構成部分は、任意の適切なハードウェアおよび/またはソフトウェアを使用して制御、監視などすることができる。第1の処理手段、第2の処理手段、サーバ、ゲートウェイ、静的送信機ユニット、移動受信機ユニット、および同期データストアのいずれか、またはそれらの任意の組み合わせは、必要に応じて、1つまたは複数のプロセッサ、マイクロコントローラ、CPU、DSP、ASIC、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、アナログ回路、デジタル回路、電源、受信機、送信機、トランスデューサ、入力、出力、ユーザインターフェースなどを含むことができる。それらの機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実施することができる。システムのデバイス内の任意のプロセッサは、ソフトウェア命令を格納するように動作可能なメモリを含むか、またはそれと通信することができ、メモリは、不揮発性であってもよいし、プロセッサと通信する非一時的コンピュータ可読媒体の形態であってもよい。
【００７１】
タイムスタンプ、オフセット、デバイスグラフなどの本明細書で参照される情報は、任意の適切な方法で格納および/または処理することができ、本発明は、そのような情報のいかなる特定の物理的または数学的表現にも限定されないことが理解されよう。1つの情報片への言及は、その情報を任意の適切なフォーマットまたは符号化において表すか、または、任意の適切な変換または操作を通じてその情報から導出される任意のデータを含むものとして理解されるべきである。
【００７２】
送信または受信タイムスタンプは、例えば、バッファリングのようなハードウェアまたはソフトウェア遅延がある程度の不正確さを導入する可能性があるため、送信または受信事象または窓の実際の開始または終了を近似的にしか表すことができないことが理解されよう。より一般的には、本明細書で言及される任意の測定値は近似値でしかあり得ない。
【００７３】
超音波信号は、通常の人間の聴力範囲よりも高い周波数を有する音響信号である。典型的には、これは、20kHzより高く、例えば30kHzと100kHzとの間の周波数を有する信号を意味する。
【００７４】
本明細書に記載される任意の態様または実施形態の特徴は、必要に応じて、本明細書に記載されるその他の態様または実施形態に適用され得る。異なる実施形態または実施形態セットが参照される場合、これらは必ずしも個別のものではなく、重複してもよいことを理解されたい。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照して例としてのみ説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明を具現化するシステムの主要要素の概略図である。
【図２】システムの構成要素間で送信されるメッセージの例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
図1は、リアルタイム位置特定システム1を示す。当該システムは、病院のような建物の周りのいくつかの移動タグ3a、3b、3c（移動受信機ユニット）の位置を追跡するためのサーバ2を有する。タグ3a、3b、3cは、典型的には人に（例えば、人の首の周りの紐によって、またはリストバンドの一部として）、または病院のベッドのような可動機器アイテムに取り付けられる。タグに関連付けられた対象物の詳細は、サーバ2に格納することができる。サーバ2は、タグ3a、3b、3cが存在する病院建物の間取り図などの場所のマップを格納することもできる。サーバは、間取り図上にマークされた1つまたは複数のタグの推定位置を有する間取り図の視覚的表示など、タグ3a、3b、3cの位置を示すテキスト、グラフィックまたは他のデータを出力することができる。
【００７８】
サーバ2は、有線Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク5によっていくつかの802.15.4ゲートウェイ4a、4bに接続されている。これらのゲートウェイ4a、4bは、IEEE802.15.4規格に基づいて構築されたプロトコルを使用して静的位置特定送信機6a、6b、6c（静的送信機ユニット）と通信するための双方向無線機を含む。
【００７９】
位置特定送信機6a、6b、6cは、ゲートウェイ4a、4bと通信するための双方向無線機を含む。それらの送信機はまた、タグ3a、3b、3cによって受信することができる超音波測位信号を送信するための超音波送信機をも含む。それらの送信機は、位置特定送信機のメモリに格納された送信スケジュールに従って超音波測位信号を送信するためのクロックおよび他の回路を含む。
【００８０】
タグ3a、3b、3cは超音波受信機を含む。タグはまた、802.11マルチキャスト信号をIEEE 802.11アクセスポイント7a、7bに送信するための無線送信機をも含む。タグ3a、3b、3cは、必ずしも無線受信機を含む必要はないが、これは除外されない。タグ3a、3b、3cは、Wi-Fiタグ用のCisco（商標）Compatible Extensionsの一部または全部を実装することができる。
【００８１】
アクセスポイント7a、7bは、有線Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク5によってサーバ2に接続されている。
【００８２】
実際には、システムは、図1に示されているよりも多くのタグ、位置特定送信機、ゲートウェイおよび/またはアクセスポイントを有してもよいことが理解されよう。
【００８３】
サーバ2、モバイルタグ3a、3b、3c、ゲートウェイ4a、4b、位置特定送信機6a、6b、6cおよびアクセスポイント7a、7bは各々、必要に応じて、1つまたは複数のプロセッサ、マイクロコントローラ、CPU、DSP、ASIC、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、アナログ回路、デジタル回路、電源、受信機、送信機、トランスデューサ、入力、出力、ユーザインターフェースを備えることができる。それらの動作の一部は、ソフトウェアによって制御することができる。
【００８４】
位置特定送信機6a、6b、6cは、好ましくは、タグ3a、3b、3cが共通に見いだされ得るすべての領域が位置特定送信機6a、6b、6cのうちの少なくとも1つの可聴範囲内にあるように構成される。例えば、建物内のすべての部屋に少なくとも1つの位置特定送信機が含まれていてもよい。このようにして、サーバ2は、各タグ3a、3b、3cがいずれの部屋にあるかを判定することが可能であるべきである。いくつかの実施形態では、タグ3a、3b、3cの位置をより正確に知ることが望ましい場合があり、この場合、位置特定送信機は、タグ3a、3b、3cが通常の使用において3つ以上の位置特定送信機の可聴範囲内にあるように構成することができる。これにより、より正確な位置決めのために、2次元または3次元のマルチラテレーションを可能にすることができる。
【００８５】
使用時には、サーバ2は、802.15.4ゲートウェイ4a、4bを介して不規則な間隔で送信スケジュールを各位置特定送信機6a、6b、6cに送信する。各位置特定送信機6a、6b、6cは、そのそれぞれの送信スケジュールに従って、間隔をおいて超音波測位信号を送信する。送信スケジュールは、位置特定送信機6a、6b、6cのすべてがそれらの測位信号を実質的に同時に送信するように構成される。各測位信号は、それを送信したそれぞれの位置特定送信機6a、6b、6cの識別情報を符号化する。
【００８６】
位置特定送信機6a、6b、6cの送信スケジュールは、サーバ2に格納されている、位置特定送信機6a、6b、6cにおけるクロックのそれぞれのドリフトおよびオフセットに関連する情報に基づいて、サーバ2によって生成される。サーバ2がこのドリフトおよびオフセット情報を決定する方法は、以下でより詳細に説明される。サーバ2が、位置特定送信機によるタイムスタンプ通信から、位置特定送信機のクロックが、格納されたドリフトおよびオフセット情報に従って予測される時刻値から閾値量を超えてずれていると判定するときはいつでも、更新された送信スケジュールが、位置特定送信機6a、6b、6cに送信される。
【００８７】
タグ3a、3b、3cは、位置特定送信機6a、6b、6cの1つから超音波測位信号を受信すると、その信号を復号して信号を送信した位置特定送信機6a、6b、6cの識別情報を判定する。次に、タグ3a、3b、3cは、タグ3a、3b、3cの識別情報および位置特定送信機6a、6b、6cの識別情報を符号化しているマルチキャスト802.11メッセージを送信する。タグはまた、測位信号の到着時刻などの他の情報を送信してもよい。タグ3a、3b、3cは、それらの802.11送信をずらして、衝突の可能性を低減することができる。
【００８８】
802.11アクセスポイント7a、7bは、タグ3a、3b、3cからのマルチキャストメッセージをリスンし、受信したマルチキャストメッセージからの情報をサーバ2に中継する。
【００８９】
サーバ2は、特定のタグ3a、3b、3cおよび特定の位置特定送信機6a、6b、6cを識別するメッセージを受信すると、この情報を使用して、サーバ2上のデータベース内のタグの位置推定値を更新する。いくつかの実施形態では、サーバ2は、超音波測位信号のタイミングおよび/またはドップラーシフトおよび/または到来角度に関する情報をタグ3a、3b、3cから受信することができ、タグ3a、3b、3cの位置を決定する際にこの情報を使用することができる。単一のタグ3a、3b、3cに対する複数の位置特定送信機6a、6b、6cに関するこのような情報を受信した場合、サーバ2は、タグの位置推定値を決定または高精度化するために三角測量またはマルチラテレーション動作を実行することができる。サーバ2は、タグ3a、3b、3cの動きを決定するためにドップラーシフト情報を使用することができ、この情報は、タグの位置推定を高精度化するために使用することができる。
【００９０】
1つの特定の実施形態セットのさらなる詳細をここで与える。
【００９１】
1つの実施形態セットでは、システム1は、位置を識別する超音波メッセージを発するバッテリ駆動位置特定送信機6a、6b、6cと、超音波メッセージの1つから位置を検出し、WiFiを介して位置を送信するポータブルタグ3a, 3b, 3cとを備える。位置特定送信機6a、6b、6cは、無線周波数（RF）ゲートウェイ4a、4bを介してサーバ2から管理される。ゲートウェイから位置特定送信機への通信は、802.15.4無線上で構築された財産権のある無線プロトコルを介して行われる。便宜上、財産権のある無線プロトコルは、本明細書では「Snobee」として参照される。SnobeeプロトコルはZigBeeプロトコルに類似しているが、複雑さ、消費電力、およびコードサイズを低減するために単純化されており、それによって、より小型のマイクロコントローラ上で低コストで実行することができる。無論、他の無線プロトコルを代わりに使用することも可能であり得る。
【００９２】
システム1は、タグ3a、3b、3cによってサーバ2に送信されるWiFiメッセージを受信して転送するためのいくつかの選択肢をサポートする。タグ3a、3b、3cは、802.11レイヤ2マルチキャスト上で、位置情報、ボタン押下、およびステータス情報をブロードキャストする。これにより、ネットワークに企業セキュリティ（認証および暗号化）がある場合に特に高い、WiFiネットワークとの関連付けに伴う電力消費が回避される。いくつかの実施形態では、タグ3a、3b、3cは、場合によって、ファームウェアの更新および構成変更をチェックするためにネットワークにアクセスする。
【００９３】
システム1は、タグ3a、3b、3cがいずれの部屋にあるか、または部屋のいずれの部分単位（大部屋病室内の区切られた病室部分など）がタグ3a、3b、3cを有するかの分解能まで、信頼できる位置決定正確度を達成するように設計されている。システムは、固定インフラストラクチャとタグ3a、3b、3cの両方で長いバッテリ寿命を提供しながら、位置変化を検出して報告するために約1秒の待ち時間でこれを行うことを目標としている。
【００９４】
超音波は、無線に比べて比較的遅い媒体である。音および室内音響の速度は、通常、超音波符号化データ通信の最大ビットレートを約50ビット/秒に制限する。10ビット位置IDを搬送する超音波メッセージは、約300ミリ秒のタイムスロットを必要とする。いくつかの実装形態では、位置特定送信機6a、6b、6cの少なくともいくつかは、802.15.4ゲートウェイ4a、4bと無線通信していなくてもよく、したがって、それらが送信する超音波メッセージ内に追加のステータス情報（位置特定送信機のバッテリレベルなど）を符号化することができ、これは、タグ3a、3b、3cを介してサーバ2に中継される。実際には、受信された超音波メッセージは、何らかの重大なエコーを受信する余裕を含めて、約500ミリ秒のタイムスロットを必要とすることがある。
【００９５】
部屋以下分解能の配備では、タグ3a、3b、3cは、通常、任意の所与の位置において複数の位置特定送信機6a、6b、6cの超音波範囲内にある。システムの待ち時間を増大させ、タグ3a、3b、3cにおけるバッテリ寿命を低減する可能性があるタイムスロット機構を使用するのではなく、位置特定送信機6a、6b、6cは、同時に超音波メッセージを発するように構成される。タグ3a、3b、3c上の超音波プロトコルおよび超音波復号器は、超音波メッセージが同時に送信されるとき、復号器が、飛行時間および信号強度情報の両方に基づいて複数の超音波位置特定送信機6a、6b、6cの間で区別して、最も近い位置特定送信機6a、6b、6cを識別することができるように設計される。
【００９６】
同時の超音波送信は、タグ6a、6b、6cにおいて待ち時間を短くし、電池消費を低くすることを可能にする。近傍の位置特定送信機6a、6b、6cが超音波メッセージビットの大部分を共通に共有するように、バイナリ識別子をそれぞれの位置特定送信機6a、6b、6cに割り当てることにより、さらなる効率を得ることができる。したがって、各位置特定送信機6a、6b、6cの電力消費は、より低い超音波出力で共通のビットを送信するか、または位置特定送信機6a、6b、6cのうちのいくつかのみによって共通ビットを送信することによっても低減することができる。
【００９７】
同時の超音波送信の最も高い要求は、いくつかの位置特定送信機6a、6b、6cが超音波範囲内にある高分解能部屋以下レベル領域である。超音波プロトコルおよび超音波受信機は、これらの領域において約1ミリ秒の同期正確度が要求されるようなものであってもよい。すなわち、任意の超音波送信は、基準送信スケジュールに対して最大1ミリ秒ずれてもよく、重なり領域内で、最後の超音波送信は、最初の超音波送信の開始後2ミリ秒以内に開始しなければならない。
【００９８】
典型的な部屋分解能配備は、例えば、部屋内の位置特定送信機6a、6b、6cと隣接する廊下内の位置特定送信機6a、6b、6cとの間の同時の超音波伝送における不正確さに対してそれほど敏感ではない。このようなシナリオでの超音波送信の時間における不正確さは、部屋と廊下との間のドア開口部に「グレー領域」を生じさせる可能性があるが、ドアが開いているときに限る。
【００９９】
システム2は、1秒の超音波メッセージ期間で動作するように設計されている。すなわち、位置特定送信機6a、6b、6cは各々、1秒に1回超音波メッセージを送信する。
【０１００】
タグ3a、3b、3cはそれらの現在の位置、すなわち、それらが直近に受信した超音波メッセージを有する位置特定送信機6a、6b、6cの識別子を記憶する。タグ3a、3b、3c内の超音波受信機が超音波メッセージを検出し、複合して識別子を決定すると、タグ3a、3b、3cは、その位置が記憶されている現在位置と異なる場合に新しい位置（識別子）をサーバ2に報告する。
【０１０１】
タグ3a、3b、3cは、サーバ2から送信スケジュール情報を受信することができるが、いくつかの実施形態では、タグはサーバ2によって直接同期されない。代わりに、各タグ3a、3b、3cは、タグが静的しているかまたは動いているかを判定するために使用される動き検出器を有し、（i）タグが動いている間、毎秒1回新しい超音波メッセージをリスンし続け、（ii）タグが静的している間、それはスリープ状態に入り、10分ごとに起動して新しい超音波メッセージをリスンする。タグ3a、3b、3cはスリープから起動すると、次の超音波メッセージがいつ予測すべきかが分からないため、7秒間のタイムアウト期間を有する超音波受信窓を開く。超音波メッセージを受信していない状態で復号窓が終了すると、タグ3a、3b、3cは超音波タイムアウトをサーバ2に報告する。
【０１０２】
タグ3a、3b、3cがスリープ状態にある間にタグ3a、3b、3cが移動すると、即座の起動がトリガされる。タグ3a、3b、3cが動いており、1秒毎に超音波メッセージをリスンしているとき、タグ3a、3b、3cは、低正確度の内部タイマを使用して、次の超音波メッセージが予測される20ミリ秒ほど前、すなわち、最後に検出されたメッセージの開始から980ミリ秒で、その超音波受信機を作動させる。電力を節約するために、タグは、受信窓間で超音波受信機を停止させる。この内部タイマには、毎秒約2ミリ秒の誤差がある。この内部タイマ誤差と、タグ3a、3b、3cおよび最も近い位置特定送信機6a、6b、6cの間の距離が低減していることに起因する連続した超音波メッセージ間の飛行時間の短縮の両方のために、20ミリ秒早い始動が考慮される。タグ3a、3b、3cは、タイムアウトする前に、超音波メッセージの受信窓中に最大7秒間連続してリスンする。メッセージが見つからない場合、タグは断続的に超音波エネルギーをチェックし、超音波エネルギーが存在する場合には受信窓を開く「非同期」状態に入る。タグ3a、3b、3cは、有効な超音波メッセージが受信窓の間に受信された場合、「同期」状態に再び入る。
【０１０３】
位置は、ゾーンＩＤ（ZID）部分および領域ＩＤ（AID）部分として各超音波メッセージ内に符号化される。ZIDとAIDは両方とも5ビットの長さであり、ともに10ビットの超音波IDを形成し、そこからサーバ2は位置がサーバ2に知られている特定の位置特定送信機6a、6b、6cを識別することができる。超音波メッセージは、ZIDとそれに続くAIDで始まる。超音波IDは、位置特定送信機6a、6b、6cの間で、10秒の歩行距離内の全ての超音波IDが異なるZIDを有し、ただしAIDは同じであり得るように割り当てられる。（10秒は7秒の最大超音波復号窓に1秒のサンプル期間および2秒のマージンを加えたものに等しい。）したがって、タグ3a、3b、3c内の超音波受信機は、ZIDがタグ3a、3b、3cに格納された現在のZID状態と異なる場合を除いて、ZIDのみを復号し、AIDを復号しないことによって電力を節約することにより、現在位置を効率的にリフレッシュすることができる。
【０１０４】
位置特定送信機6a、6b、6cが、特定の領域に対して、領域を出入りするタグ3a、3b、3cのすべての遷移が、通常使用中に、タグ3a、3b、3cの超音波受信機においてタイムアウトを引き起こすように構成される場合、この領域は「超音波分離された」と考えることができる。「超音波分離された」領域をカバーする位置特定送信機6a、6b、6cは、互いに同時に超音波信号を送信すべきであるが、他の領域内の位置特定送信機と同期させる必要はない。例えば、施設内の各フロアまたは各建物は、個別のそれぞれの超音波送信スケジュールを有することができる。
【０１０５】
システム1はまた、その他の位置特定送信機6a、6b、6cとの超音波重複を有しないスタンドアロンの位置特定送信機（図示せず）を含むことができる。そのようなスタンドアロン位置特定送信機は、サーバ2との無線リンクを有する必要は一切ない。それらの送信機は、無線送信機または受信機をまったく含まなくてもよい。
【０１０６】
サーバ2と通信する位置特定送信機6a、6b、6cは、802.15.4ゲートウェイ4a、4bを介してSnobee無線プロトコルを使用して通信を行う。Snobeeプロトコルは、IEEE 802.15.4無線に基づいて構築される。このプロトコルは、802.15.4無線フレームを使用して、システムが他の802.15.4およびZigBeeデバイスと共存できるようにする。システム1は、802.15.4アドレス空間内の特定のアドレス範囲（特定のPANID上）上で作動する。
【０１０７】
Snobeeプロトコルは、ZigBeeプロトコルと密接に関連している。バッテリ動作装置（例えば、位置特定送信機6a、6b、6c）は、「データ要求（Data Request）」メッセージをブロードキャストする。これらの「データ要求」メッセージには、「Rx on」時間遅延が含まれ、その後、デバイスは「データ要求」メッセージへの応答のリスンを開始する。位置特定送信機は、「Rx on」時間遅延後、所定の期間（例えば、10ミリ秒）にわたって受信窓を開くことができる。これらのメッセージは、特定の情報に対する要求ではなく、サーバが位置特定送信機6a、6b、6cに対して有する可能性のある任意のデータを送信するための一般的な要求である。ブロードキャストは、ゲートウェイ4a、4bの1つまたは複数によってピックアップされる。ゲートウェイ4a、4b内の無線受信機は常にオンであり、ゲートウェイ4a、4bは、任意の受信したメッセージをローカルタイムスタンプとともにサーバ2に転送する。サーバ2は、「データ要求」メッセージに応答するためのブロードキャスト用に、最も強い受信信号強度インジケータ（RSSI）を有するゲートウェイ4a、4bを選択する。
【０１０８】
サーバ2が位置特定送信機6a、6b、6cに対する任意の待ち行列に入れられた要求を有する場合、サーバ2は、待ち行列内の最初の要求を「データ要求」メッセージに対する応答として使用する。それ以外の場合には、サーバ2は、位置特定送信機6a、6b、6cにおける無線リスン窓を終了する効果を有する「肯定応答（Acknowledge）」メッセージを送信し、それにより電力を節約する。
【０１０９】
サーバ2は、選択されたゲートウェイ4a、4bに、特定のゲートウェイ上のローカルクロックによって測定されるような特定の時刻に位置特定送信機6a、6b、6cの802.15.4アドレスに応答を送信するためのコマンドを送信する。この時刻は、ゲートウェイによってブロードキャストされる「データ要求」のローカル受信タイムスタンプに、「データ要求」メッセージに含まれる「Rx on」時間遅延を加えたものである。「Rx on」時間遅延は、典型的には100ミリ秒である。この時間遅延は、ゲートウェイ4a、4bからサーバ2へのIP転送時間、全てのブロードキャスト受信を観測するためのサーバ2における累積間隔、ゲートウェイ4a、4bに「データ送信」コマンドを返すためのIP転送時間、およびいくらかの予備バッファ時間をカバーする。
【０１１０】
バッテリ動作の位置特定送信機6a、6b、6cは、典型的には、60秒ごとに「データ要求」をブロードキャストし、任意の待ち行列に入れられた要求についてサーバ2にポーリングする。初期設定段階後、通常、サーバ2によるステータス情報についての何らかの定期的で比較的まれなポーリングを除いて、待ち行列には要求は一切ない。サーバ2は、メッセージにおいて、サーバ2が、その特定の位置特定送信機のために待ち行列に入れられたより多くの要求を有する位置特定送信機6a、6b、6cに対するメッセージ内にフラグを立てることができる。位置特定送信機はこのとき、この待ち行列をいつポーリングしたいかを決定することができるが、一般に次の「データ要求」は2秒以内に後続する。これらの後続「データ要求」の間隔は、位置特定送信機6a、6b、6c内のバッテリ技術、充電キャパシタなどに依存する。（無線送信により、デバイス内の電力貯蔵機構が一時的に空になり、充電に時間がかかる可能性がある。）
位置特定送信機6a、6b、6cおよびゲートウェイ4a、4bは、すべて同じ無線モジュール設計を含む。この無線モジュールには、安定した時間基準を提供するために32 kHzの水晶発振器で作動するタイマが含まれている。このタイマは、本明細書ではデバイスのクロックとして参照される。典型的な水晶は、約10ppmの正確度を有する。そのため、100,000秒（ちょうど24時間超）で、誤差は約1秒になる。これは、超音波同期のための100秒に1ミリ秒の正確度について上述した要件を正確に満たす。タイマは24ビットの分解能を有し、およそ10分ごとにラップアラウンドする。システム1は、位置特定送信機6a、6b、6cの超音波送信スケジュールを調整して、デバイスクロックドリフトおよびクロックオフセット（デバイスリセット）を以下のように補償する。
【０１１１】
位置特定送信機6a、6b、6cによってブロードキャストされるSnobee「データ要求」は、デバイスクロックからの位置特定送信機ローカルタイムスタンプを含む。ブロードキャストは、1つまたは複数のゲートウェイ4a、4bによって受信することができ、各ゲートウェイ4a、4bは、そのゲートウェイクロックからゲートウェイローカルタイムスタンプを割り当てる。このプロセスにはほとんどジッタがない。位置特定送信機6a、6b、6c内の唯一のジッタは、ローカルタイムスタンプの割り当て、ブロードキャスト手順の呼び出し、およびRF送信の物理的開始の間の任意の中断から生じる。同様に、ゲートウェイ4a、4b内の唯一のジッタは、ゲートウェイ4a、4bにおけるメッセージの物理的受信と、ローカルタイムスタンプの割り当ての間の任意の遅延から生じる。実用的な目的のために、ブロードキャストにおけるゲートウェイローカルタイムスタンプとロケーション−送信機ローカルタイムスタンプは、一般に、任意のジッタが単一のクロックティックよりはるかに小さいため、同じ時刻を表すと仮定することができる。
【０１１２】
図2は、位置特定送信機6a、LT1によってブロードキャストされ、2つのSnobeeゲートウェイ4a、4b、GWAおよびGWBによって受信される「データ要求」のための例示的なデータフローを示す。位置特定送信機LT1のローカルクロックによる送信タイムスタンプを含むブロードキャストを受信した後、各ゲートウェイ4a、4bは、受信したLT1タイムスタンプおよびゲートウェイのローカルクロックによるTCP/IPメッセージのゲートウェイ送信タイムスタンプを含むメッセージを、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワーク5を介してTCP/IPによってサーバ2に送信する。
【０１１３】
このデータは、以下の位置特定送信機およびゲートウェイクロック対オフセットを決定するための観測値およびデータ点をサーバ2に提供する。
【０１１４】
クロック（LT1）対クロック（GWA）、
クロック（LT1）対クロック（GWB）、および
クロック（GWA）対クロック（GWB）
複数のゲートウェイ4a、4bによる同じ「データ要求」の観測は、ブロードキャストメッセージの内容とは無関係に、それらのゲートウェイ4a、4b間のクロックオフセットを決定するためのデータをサーバ2に提供する。
【０１１５】
複数の「データ要求」ブロードキャストからの経時的な複数のオフセットを、各クロック対について決定することにより、サーバ2は、各対の2つのクロック間の相対ドリフトを追跡することができる。これは、一連のクロック観測にわたって線形適合演算を実行することによって行われる。この線形適合は、2つのクロック間のクロックドリフト（スケール）およびクロックオフセット（差）を提供する。サーバ2は、適切なタイムスタンプデータが利用可能であるシステム1内の位置特定送信機6a、6b、6cとゲートウェイ4a、4b（以下の説明ではまとめて「デバイス」として参照する）との可能なペアリングをすべて追跡することができる。代替的に、処理負荷を低減するために、サーバ2は、例えば、いずれの対がそれらの間で最も強い無線リンクを有するか（RSSI）に基づいて、位置特定送信機-ゲートウェイ対のサブセットのみを追跡することができる。
【０１１６】
クロック観測値は、単調に増加するクロックを保証するために、最初にフィルタリングされる。最後の観測から規範的なクロック周波数を用いて外挿することにより、デバイスクロック（タイマ）ラップアラウンドを検出して補正することができる。
【０１１７】
各クロック観測値対は、設定可能なサイズ（通常は30データ点）の線形適合バッファに追加される。線形適合プロセスはCPUリソース集約的である可能性があり、多くのデバイス対について実行しなければならない。したがって、最後に追加された観測値後の設定可能な猶予期間（通常は10秒）を超える観測値のみがバッファに追加される。これによって、サーバ2上の要求待ち行列が位置特定送信機6a、6b、6cに転送されるときに起こり得る一連の高速「データ要求」から生じる密集したデータ点のクラスタをバッファリングすることが回避される。このようなクラスタは、線形適合の品質のために単一点を超えて多くのサポートをもたらさない。
【０１１８】
CPU使用量をさらに低減し、（例えば、電圧および温度変動による）クロックドリフトの変動を経時的に追跡するために、線形適合バッファは設定可能な時間間隔（通常は10分）に制約される。さらに時間をさかのぼる観測値は、各線形適合プロセスの開始時にマスクされる。
【０１１９】
線形適合は外れ値除去プロセスの対象となり得る。
【０１２０】
線形適合は、（i）設定可能な反復数（通常は10回の反復）内に解がない場合、（ii）バッファ内の残りのマスクされていない点の数が設定可能な数（通常は5）未満である場合、または（iii）マスクされていないデータポイントあたりの平均残差が設定可能な閾値（通常は10）を超える場合に、失敗する。
【０１２１】
ゲートウェイ4a、4bおよび位置特定送信機6a、6b、6cのすべての対は、「ロック解除」および「ロックされた」という2つの状態を有する。
【０１２２】
線形適合演算のためのデータ点の数が不十分である場合、または線形適合の品質が悪い場合、対はロック解除される。位置特定送信機6a、6b、6cまたはゲートウェイ4a、4bがリセットされると、サーバ2は通知を受け、その位置特定送信機またはゲートウェイを含むすべての対を直ちにロック解除し、関連するすべての線形適合バッファをクリアする。
【０１２３】
対がロックされると、あるデバイスクロックから他のデバイスクロックへ、およびその逆に、時間値を正確にマッピングすることができる。2つのデバイスAとBとの間の「lock(A, B)」バイナリ関係は、以下の特性を有する。
【０１２４】
対称である:lock(A, B) = lock(B, A)、
推移的である:lock(A, B)かつlock(B, C)の場合、lock(A, C)、および
再帰的である:lock(A, A)が真。
【０１２５】
したがって、「lock(A, B)」関係は同値関係である。
【０１２６】
サーバ2は、ゲートウェイ4a、4bおよび位置特定送信機6a、6b、6cの固有のデバイス名が、対が一意に表されるように辞書的にソートされた構造において、観測されているデバイス対を維持する。すなわち、対(D1, D2)および対(D2, D1)は、任意の2つのデバイスD1およびD2について同じクロックトラッカにマッピングされる。
【０１２７】
位置特定送信機6a、6b、6cおよびゲートウェイ4a、4bは、好ましくは、建物全体にわたって空間的に分散されている。ゲートウェイ4a、4bの密度は、ゲートウェイの範囲が重なるようにすることが好ましい。複数のゲートウェイの範囲内に位置する位置特定送信機は、サーバ2がそれらのゲートウェイをロックすることを可能にする。したがって、通常、サーバ2は、建物のフロアなどの特定の領域内に位置するすべてのゲートウェイ4a、4bのセットをロックすることが可能である。
【０１２８】
システム1内の位置特定送信機6a、6b、6cは、それらが同時にすべて1秒あたり1つの超音波メッセージを送信するように同期される。これは、各位置特定送信機6a、6b、6cが、位置特定送信機のそれぞれのクロックに結びつけられた超音波スケジュールを記憶することによって達成される。
【０１２９】
位置特定送信機6a、6b、6cは、現在の超音波スケジュールを、それらのローカルクロックからの、それらの最新の超音波送信のタイムスタンプと共に、それらが送信するすべての「データ要求」に付加する。これにより、サーバ2は、各位置特定送信機6a、6b、6cの状態を追跡しなければならないという負担から解放される。代わりに、サーバ2は単純に、位置特定送信機の更新された送信スケジュールを計算するための開始点として、位置特定送信機6a、6b、6cからのタイムスタンプを使用することができる。
【０１３０】
サーバ2は、位置特定送信機6a、6b、6cからの「データ要求」メッセージの1つまたは複数の観測値を受信すると、影響を受けるすべての位置特定送信機-ゲートウェイ対およびゲートウェイ-ゲートウェイ対のクロック追跡を更新する。
【０１３１】
サーバ2が起動された後（例えばリブート後）、ゲートウェイ−ゲートウェイロックがしばらく後にもたらされ、サーバ2は、これらのゲートウェイ4a、4bのうちの1つを、そのクロックがシステム1の基準クロックを提供する基準ゲートウェイであるとして選択する。対になったオフセットおよびドリフト情報は、基準ゲートウェイに対する各個々のデバイスクロックのドリフトおよびオフセット情報を計算するために使用することができ、したがって、実効的に、サーバ2が個々のデバイスクロックをモデル化することを可能にする。位置特定送信機6a、6b、6cは、ロックされるまで測位信号を送信しないが、サーバがロックを達成できるように無線ブロードキャストを送信する。「データ要求」メッセージに含まれる情報から、いくつかの位置特定送信機6a、6b、6cにわたる超音波スケジュールが一貫している（ほぼ同時である）とサーバ2が判定した場合、サーバ2は、超音波スケジュールを移動させない選択された基準ゲートウェイ4a、4b上のクロックオフセットを選ぶ。しかしながら、サーバ2は、超音波スケジュールの周期を、基準ゲートウェイのクロックに従って測定されるものとしての32,000クロックティックになるように変更する。観測されている位置特定送信機6a、6b、6cが一貫しない超音波スケジュールを有する場合、サーバ2は基準ゲートウェイ上の任意のクロックオフセットを選ぶ。
【０１３２】
クロック追跡を更新した後、サーバ2は、超音波スケジュールの計算、および位置特定送信機6a、6b、6cへの送信に進む。更新されたスケジュールは、定期的な間隔で（例えば、5分ごとに）送信されてもよい。しかしながら、リソースを節約するために、更新されたスケジュールは、サーバ2によって、「データ要求」タイムスタンプから、位置特定送信機のクロックがサーバ2上のそのモデルから設定可能な閾値量（例えば、100マイクロ秒）を超えて逸脱していると判定される場合、または、最後の更新から設定可能な最大時間が経過した場合にのみ、位置特定送信機6a、6b、6cに送信されることが好ましい。位置特定送信機6a、6b、6cは、典型的には、超音波スケジュールが深刻にドリフトすることなく数時間にわたって作動することができる。
【０１３３】
超音波スケジュールは、基準ゲートウェイに従って設定される。基準ゲートウェイクロックは、すべての位置特定送信機6a、6b、6cの超音波スケジュールの周期を決定する。超音波スケジュールは、サーバ2によって決定されたオフセットで、基準ゲートウェイクロックの32,000ティックごとに超音波メッセージが送信されることを要求する。
【０１３４】
例えば、建物の間またはフロアの間で不連続なSnobeeまたは超音波カバレッジがある配備の場合、システム1は、複数の超音波スケジュールクラスタをサポートする。ゲートウェイ4a、4bおよび位置特定送信機6a、6b、6cは、「クラスタID」でタグ付けすることができる。クラスタあたり1つの基準ゲートウェイが選択され、各クラスタは独立した超音波スケジュールを操作する。各位置特定送信機6a、6b、6cは、それが属するクラスタの超音波スケジュールで更新される。サーバ2は、例えば、サーバ2の負荷を低減し、長い同期経路を避けることによって同期の正確度を向上させるために、不連続な超音波が存在するフロアレベルごとに異なるクラスタを作成することができる。
【０１３５】
基準ゲートウェイがダウンした場合、サーバ2は、ゲートウェイ4a、4bから別の基準ゲートウェイを選び、同じオフセットを保持しようとするが、将来の超音波スケジュールにおいて新しい基準ゲートウェイクロックの周期を使用するように変更する。この新しい周期は、古い基準クロックの周期とわずかに異なり得る。サーバ2は、基準ゲートウェイから位置特定送信機6a、6b、6cまでの経路長を最小にするために、基準ゲートウェイ候補が建物の中央にあるように制限するように構成することができる。
【０１３６】
基準ゲートウェイの変更後、新しい超音波スケジュールが一定時間にわたって位置特定送信機6a、6b、6cにプッシュされる。このため、この期間中に、位置特定送信機6a、6b、6cが、他のものは依然として古い基準ゲートウェイの周期にある間に、一部は新しい基準ゲートウェイの周期を使用するという、矛盾する超音波スケジュールを有するリスクがある。
【０１３７】
各更新された超音波スケジュールは、ローカル位置特定送信機6a、6b、6cデバイスクロックに関して、新しいオフセットおよび周期を含む。オフセットは、位置特定送信機が次の超音波メッセージを送信することになっている、絶対位置特定送信機クロックカウンタ値として指定される次の超音波メッセージの時刻である。サーバ2は、位置特定送信機6a、6b、6cによって報告される時刻であって、位置特定送信機がその最近の以前の超音波メッセージを送信した時刻に周期を加えることによって、このオフセットを決定する。オフセットおよび周期は、32 kHzクロックティック分解能を向上させるために、分数表現を有する。
【０１３８】
指示されたオフセットで超音波メッセージを送信した後、位置特定送信機6a、6b、6cは、オフセットに周期を加え、整数部分に関するデバイスクロックアラームを待って、次の超音波メッセージのために小数部分を累積されたままにする。これは、新しい超音波スケジュールが受信されるか、またはタイムアウトが経過するまで繰り返される。この方式により、位置特定送信機6a、6b、6cは、位置特定送信機6a、6b、6cからの超音波が必要な1ミリ秒の誤差内で調整されたままである間に、指示されたスケジュールで数時間にわたって自律的に作動することができる。位置特定送信機6a、6b、6cは、超音波スケジュールタイムアウトによって構成されている。すなわち、位置特定送信機は、タイムアウト内に超音波スケジュール更新を受信しない場合、その内部デバイスクロック32kHz周期で超音波を送信し続けるか、または、超音波の送信を停止するように構成することができる。
【０１３９】
位置特定送信機6a、6b、6cの更新された超音波スケジュールを生成するために、サーバ2は、現在の基準クロックを位置特定送信機クロックに変換する最適な方法を最初に見つける。これを行うために、サーバ2は、基準ゲートウェイから開始し、現在のクロック追跡状態に基づいて「ロック」関係の下で到達可能な他のすべてのゲートウェイ4a、4bおよび位置特定送信機6a、6b、6cを追加して、デバイスグラフを構築する。このデバイスグラフには、ゲートウェイ−ゲートウェイエッジが含まれ得る。グラフは、メッセージを渡すために物理パスを参照しない。むしろ、物理パスは純粋に、更新された超音波スケジュールを計算するため、および（以下に説明するように）現在の超音波スケジュールの誤差を推定するために使用される。サーバ2は、デバイスグラフを使用して、特定の位置測定送信機クロックのための適切な超音波スケジュールを生成する。
【０１４０】
原則的に、デバイスグラフは、例えばSnobee受信信号強度インジケータ（RSSI）によって重み付けすることができる。しかしながら、より単純には、2つのデバイス間のRSSIが設定可能な閾値（ゼロであってもよい）を超える場合にのみ、ゲートウェイ4a、4bと位置特定送信機6a、6b、6cとの間のエッジがデバイスグラフに含まれる。基準ゲートウェイから位置特定送信機6a、6b、6cへの最短経路は、デバイスグラフの幅優先探索を使用して見出される。したがって、更新された超音波スケジュールは、任意の数のゲートウェイ−ゲートウェイロックと、それに続く最終ホップのためのゲートウェイ−位置特定送信機ロックとを使用して計算することができる。
【０１４１】
基準ゲートウェイから位置特定送信機6a、6b、6cへのデバイスロックの最適経路に基づいて、各デバイス対の線形変換が経路に沿って構成されて、基準ゲートウェイクロックから位置特定送信機クロックへの線形マッピングが形成される。次いで、この線形マッピングが使用されて、基準ゲートウェイクロックに従って、次の超音波メッセージを位置特定送信機クロックにマッピングする新しい送信スケジュールオフセットが発見される。構成された線形マッピングのスケールファクタは、基準ゲートウェイクロックに対する位置特定送信機クロックに関して新しい超音波スケジュール周期を提供する。基準クロックの下の周期は32,000ティックであり、これは特定の位置特定送信機クロックのティック数にマッピングされる。
【０１４２】
新しい超音波スケジュールは、「データ要求」に対する通常の応答として位置特定送信機6a、6b、6cに送信される。応答は、サーバ2からＥｔｈｅｒｎｅｔ5を介して、サーバ2に最初に「データ要求」を転送することになっていたゲートウェイ、または、その位置特定送信機との最も高い信号強度（RSSI）を有する「データ要求」を観測したゲートウェイなどの適切なゲートウェイ4a、4bに送信される。このゲートウェイは新しい超音波スケジュールを位置特定送信機に中継する。中継ゲートウェイは、それ自体、必ずしも基準ゲートウェイまたは位置特定送信機にロックされていなくてもよい。システム1は、可能性として、応答がその位置特定送信機への途中で1つまたは複数のゲートウェイ−ゲートウェイホップを介してルーティングされることを可能にするように構成することができるが（すなわちメッシュSnobeeトポロジ）、本実施形態では、各メッセージは単一のゲートウェイ4a、4bのみを通過する（すなわち、星形Snobeeトポロジ）。
【０１４３】
位置特定送信機6a、6b、6cの超音波スケジュール誤差は、各スケジュール更新時にサーバ2によって、「データリクエスト」に含まれる最新の超音波メッセージの報告された時刻を基準ゲートウェイクロックに逆マッピングすることによって、および、基準ゲートウェイクロックに従って、超音波メッセージが送信されるべきであった時刻からこれを減算することによって推定される。任意の位置特定送信機6a、6b、6cの推定超音波スケジュール誤差が構成可能な閾値を超えると、管理者に警告することができる。
【０１４４】
このシステム1は、非常に低いスケジュール更新レートを必要としながら、マイクロ秒レベルの同期を達成することができる。
【０１４５】
いくつかの代替の実施形態では、ゲートウェイ4a、4bの1つがシステム1のための基準クロックを提供する代わりに、サーバ2のクロックが基準クロックとして使用されてもよい。これは可能であるが、サーバ2からＥｔｈｅｒｎｅｔネットワーク5を介してゲートウェイ4a、4bに至り、サーバ2に戻る往復IP遅延が、典型的には15〜20ミリ秒であり、非常に変動性であり得、標準偏差が5ミリ秒以上であるため、あまり正確ではないことが判明している。位置特定送信機クロックは依然として、線形適合によって経時的にかなり正確に追跡することができるが、任意の所与の時点で、相当の瞬時誤差が存在する場合があり、そのためそのような実施形態でははるかにより多くの平滑化が必要である。
【０１４６】
本発明は、1つまたは複数の特定の実施形態を説明することによって例示されているが、これらの実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲内で多くの変形および修正が可能であることは、当業者には理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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