(57)【要約】  ビーコン（Ｘ）の位置を特定する方法であって、第１のアンテナ網（Ａ1）及び第２のアンテナ網（Ａ2）によってビーコン（Ｘ）から発せられた信号を受信し、第１のアンテナ網（Ａ1）への信号の到来角度に対する第１の推定関数及び第２のアンテナ網（Ａ2）への信号の到来角度に対する第２の推定関数を計算するシーケンスをＲ回実行する手順を実行し、ここで、Ｒが２以上の整数であり、Ｒ回のシーケンスの前記信号どうしが互いに異なる波長を有しており、当該方法は、さらに、前記ビーコン（Ｘ）と第１のアンテナ網（Ａ1）の間の第１の角度（φ1）及び前記ビーコン（Ｘ）と第２のアンテナ網（Ａ2）の間の第２の角度（φ2）をそれぞれ決めるために、Ｒ個の第１の推定関数とＲ個の第２の推定関数の相関を用いる手順を実行する。【選択図】  図１
2018537666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーコン（Ｘ）の位置を特定する方法（ＭＥＴＨ）であって、
第１のアンテナ網（Ａ1）及び第２のアンテナ網（Ａ2）によってビーコン（Ｘ）から発せられた信号（Ｓｇi）を受信し（Ｒｅｃ_Ｓｇi）、第１のアンテナ網（Ａ1）への信号（Ｓｇi）の到来角度に対する第１の推定関数（ｇ1i）及び第２のアンテナ網（Ａ2）への信号（Ｓｇi）の到来角度に対する第２の推定関数（ｇ2i）を計算する（Ｃａｌ_ｇ1i_ｇ2i）シーケンス（(Ｓｅｑi)i=1..R）をＲ回実行する手順を実行し、
ここで、Ｒが２以上の整数であり、Ｒ回のシーケンス((Ｓｅｑi)i=1..R)の前記信号（(Ｓｇi)i=1..R）どうしが互いに異なる波長((λi)i=1..R)を有しており、
当該方法は、さらに、前記ビーコン（Ｘ）と第１のアンテナ網（Ａ1）の間の第１の角度（φ1）及び前記ビーコン（Ｘ）と第２のアンテナ網（Ａ2）の間の第２の角度（φ2）をそれぞれ決めるために、Ｒ個の第１の推定関数（(ｇ1i)i=1..R）とＲ個の第２の推定関数（(ｇ2i)i=1..R）の相関を用いる手順（Ｃｏｒｒ_ｇ1i_ｇ2i）を実行する
ことを特徴とする方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項２】
１つのシーケンス（Ｓｅｑi）は、前記第１のアンテナ網（Ａ1）の第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）に接続された前記第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）の各レシーバー（Ｒ1p）によって信号（Ｓｇi）を取得するステップ（Ａｃｑ_Ｓｇi）を有し、
１つの第１のレシーバー（Ｒ1p）によって実行される少なくとも１つの取得は、１対の第１のセンサーにおけるセンサーの１つによって捕捉された信号（Ｓｇi）を取得する第１の取得段階（Ｐｈ１）と、
その後の、前記対の他方のセンサーによって捕捉された信号（Ｓｇi）を取得する第２の取得段階（Ｐｈ２）とによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１のセンサー（Ｃ1j）によって捕捉された信号（Ｓｇi）は、第１の取得段階（Ｐｈ１）と第２の取得段階（Ｐｈ２）の間に取得される
ことを特徴とする請求項２に記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項４】
Ｒ個の推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）どうしの相関の利用には、複数の角度の各角度に対して、前記Ｒ個の推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算することを伴い、これにおいて、平均が最も大きい角度が、ビーコン（Ｘ）と関心事の網（Ａ１、Ａ２）の間の角度である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項５】
１つの第１のレシーバー（Ｒ1p）による取得は、
その第１のレシーバー（Ｒ1p）と前記ビーコン（Ｘ）の間の周波数ずれを推定するステップと、
推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバー（Ｒ1p）に接続された第１のセンサー（Ｃ1j）によって受信された信号（Ｓｇi）の位相及び振幅によって構成しているベクトルを生成するステップと
を有し、
前記ベクトルを前記推定関数の計算のために用いる
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項６】
第１の角度（φ1）と第２の角度（φ2）からビーコン（Ｘ）の位置特定をするステップを有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項７】
ビーコン（Ｘ）の位置を特定するデバイス（ＤＩＳＰ）であって、
前記ビーコン（Ｘ）から発せられた、別個の搬送周波数（(ｆi)i=1..R）のＲ個の信号（(Ｓｇi)i=1..R）を受信するように構成している第１のアンテナ網（Ａ1）及び第２のアンテナ網（Ａ2）と、
前記第１のアンテナ網（Ａ1）及び前記第２のアンテナ網（Ａ2）への信号（(Ｓｇi)i=1..R）の到来角度（φ1i、φ2i）に対する推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）を計算し、
前記ビーコン（Ｘ）と前記第１のアンテナ網（Ａ1）の間の第１の角度（φ1）及び前記ビーコン（Ｘ）と前記第２のアンテナ網（Ａ2）の間の第２の角度（φ2）を決めるために、前記推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）どうしの相関を用いる
ように構成している取得及び計算手段（ＵＴ1）と
を有することを特徴とする位置を特定するデバイス（ＤＩＳＰ）。
【請求項８】
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、
当該第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）に接続された第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）によって捕捉された信号（(Ｓｇi)i=1..R）を取得するように構成している、第１のアンテナ網（Ａ1）への第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）に接続された第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）と、及び
信号（Ｓｇi）の第１の取得段階の間の第１のセンサーの対の一方のセンサー（Ｃ1j）及びこの信号（Ｓｇi）の第２の取得段階の間の前記対の他方のセンサーへの第１のレシーバー（Ｒ1p）の接続のための少なくとも１つのスイッチ（Ｓp）と
を有することを特徴とする請求項７に記載のデバイス（ＤＩＳＰ）。
【請求項９】
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、複数の角度の各角度に対して、推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算し、平均が最も大きい角度を選択するように構成している
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のデバイス（ＤＩＳＰ）。
【請求項１０】
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、第１のレシーバー（Ｒ1p）とビーコン（Ｘ）の間の周波数ずれを推定し、推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバー（Ｒ1p）に接続された第１のセンサー（Ｃ1j）によって受信した信号（Ｓｇi）の位相及び振幅をそれぞれが有するベクトルを生成するように構成している
ことを特徴とする請求項７に記載のデバイス（ＤＩＳＰ）。
【請求項１１】
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、第１の角度（φ1）と第２の角度（φ2）からビーコン（Ｘ）の位置特定をするように構成している
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のデバイス（ＤＩＳＰ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーコンの位置を特定するデバイス及び方法の技術分野に関する。位置特定のために用いられ、適切な手段によって位置特定ができて識別可能であるようなデバイスをいずれも、ビーコンと呼ぶことができる。
【背景技術】
【０００２】
ビーコンから発されて少なくとも２つのアンテナ網に到来する無線周波数信号がどの方向から伝搬するのかを計算することによってビーコンの位置を特定することは知られている。この技術は、到来角度による位置特定方法として知られている。これに関連して、アンテナ網における到来角度を推定するためにいくつものアルゴリズムが開発されている。より正確には、これらのアルゴリズムによって、アンテナ網における信号の到来角度に確率を関連づける関数を計算することができる。
【０００３】
例えば、「ＭＵＳＩＣ」（「Multiple Signal Classification（多重信号分類）」の略語）アルゴリズムは、R. O. Schmidtによる論文、"Multiple emitter location and signal parameter estimation", IEEE Trans. Antennas & Propagation, vol. 34, no. 3, March 1986.によって知られている。このアルゴリズムは、高度な空間分解能を可能にしデプロイが比較的容易であるが、計算が特に複雑である。また、Barry D. Van VeenとKevin M. Buckleyによる論文、"Beamforming: A Versatile Approach to Spatial Filtering", IEEE ASSP magazine April 1988に記載された「ビーム形成空間フィルタリング」アルゴリズムが知られている。このアルゴリズムは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムよりも分解能が相当に低い度合いであるが、計算が複雑ではない。
【０００４】
到来角度による位置特定の技術は、信号が主としてビーコンとアンテナ網の間の直接経路を追従するような開かれた環境において特に適している。しかし、この技術は、内側位置内に制限され、この位置においては、特に周囲の妨害要素に対する反射に起因して波が複数の経路を経る。このようにして、到来角の推定関数には、複数のスパイクが組み入れられる。このようなスパイクが、直接経路か反射によって経られた経路のどちらなのかを決めることは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、多くの反射性要素がある環境において有効な、到来角度による位置特定方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ビーコンの位置を特定する方法を提案するものであり、当該方法は、
第１のアンテナ網及び第２のアンテナ網によってビーコンから発せられた信号を受信し、第１のアンテナ網への信号の到来角度に対する第１の推定関数及び第２のアンテナ網への信号の到来角度に対する第２の推定関数を計算するシーケンスをＲ回実行する手順を実行し、
Ｒが２以上の整数であり、Ｒ回のシーケンスの前記信号どうしが互いに異なる波長を有しており、
当該方法は、さらに、前記ビーコンと第１のアンテナ網の間の第１の角度及び前記ビーコンと第２のアンテナ網の間の第２の角度をそれぞれ決めるために、Ｒ個の第１の推定関数とＲ個の第２の推定関数の相関を用いる手順を実行する。
【０００７】
本発明は、以下の観察結果を利用している。反射性要素への入射信号の反射されたパワーは、その信号の波長とその反射性要素の寸法の間の相違に依存する。特に、反射性要素の寸法が入射信号の波長に近いほど、反射されるパワーが大きくなる。このように、反射性要素は、入射信号を再び送る第２のアンテナの役割を引き受ける。したがって、当該方法がデプロイされる環境における反射性要素の典型的な寸法に近いように、ビーコンによって発せられる信号の波長を選択することによって、反射性要素からの様々な信号の反射が強いことを確実にすることができる。すなわち、ビーコンによって発せられる信号は、様々な反射体におけるようには強く反射しない。
【０００８】
また、アンテナ網への信号の到来角度の推定関数、すなわち、そのアンテナ網への信号の到来角度に確率を関連づける関数は、ビーコンとそのアンテナ網の間の送るための直接経路に対応する角度のための確率スパイクを組み入れるだけではなく、当該ビーコンが位置している環境において反射性要素からの反射によって発生する経路に対応する角度の確率スパイクをも組み入れる。したがって、Ｒ個の第１の推定関数にはすべて、波長の関数として、特定の角度  −  第１の角度として記載される、送信用の直接経路に対応する角度  −  に対する確率スパイク、及び異なる角度に対する確率スパイクが組み入れられている。したがって、Ｒ個の第１の推定関数の相関によって、送信用の直接経路に対応する角度を区別することが可能になる。また、Ｒ個の第２の推定関数にはすべて、波長の関数として、特定の角度  −  第２の角度と呼ばれる送信用の直接経路に対応する角度  −  に対する確率スパイク、及び異なる角度に対する確率スパイクが組み入れられている。したがって、Ｒ個の第２の推定関数の相関によって、送信用の直接経路に対応する角度を区別することが可能になる。
【０００９】
前記特徴に加えて、本発明に係る方法は、個々に又は任意の技術的に実現可能な組み合わせにて考慮される、以下の相補的な特徴の一又は複数を組み入れることができる。
【００１０】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、１つのシーケンスは、前記第１のアンテナ網の第１のセンサーに接続された前記第１のレシーバーの各レシーバーによって信号を取得するステップを有する。また、１つの第１のレシーバーによって実行される少なくとも１つの取得は、１対の第１のセンサーにおけるセンサーの１つによって捕捉された信号を取得する第１の取得段階と、その後の、前記対の他方のセンサーによって捕捉された信号を取得する第２の取得段階とによって行われる。
【００１１】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、１つのシーケンスは、前記第２のアンテナ網の第２のセンサーに接続された前記第２のレシーバーの各レシーバーによって信号を取得するステップを有する。また、１つの第２のレシーバーによって実行される少なくとも１つの取得は、１対の第２のセンサーにおけるセンサーの１つによって捕捉された信号を取得する第１の取得段階と、その後の、前記対の他方のセンサーによって捕捉された信号を取得する第２の取得段階とによって行われる。
【００１２】
これらの２つの実施形態において、少なくとも１つのレシーバーが、１対のセンサーに関連づけられている。第１の取得段階において、レシーバーは、前記１対のセンサーの一方のセンサーによって捕捉された信号を取得する。第２の取得段階において、レシーバーは、前記１対のセンサーの他方のセンサーによって捕捉された信号を取得する。これらの２つの取得が、互いの時間間隔が非常に短いようにして完了すると、ビーコンの位置が２つの取得の間で実質的に一定であると想定することができる。このように、レシーバーは交互動作し、したがって、ビーコンの位置特定に必要なレシーバーの総数を減らすことができる。実際に、従来技術によると、１つのセンサー当たり１つのレシーバーが用いられる。このようにして、本発明によると、少なくなった数のレシーバーが取得を同時に実行し、これによって、取得段階において必要な瞬時パワーが削減される。当然、交互動作するレシーバーの数が大きいほど、必要な瞬時パワーが小さくなる。
【００１３】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記少なくとも１つの第２のセンサーによって捕捉された信号は、第１の取得段階と第２の取得段階の間に取得される。
【００１４】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記少なくとも１つの第１のセンサーによって捕捉された信号は、第１の取得段階と第２の取得段階の間に取得される。
【００１５】
このようにして、少なくとも１つのセンサーへの入射信号は、第１の取得段階及び第２の取得段階において同時に取得される。また、好ましいことに、同じレシーバーによって信号が取得される。このことによって、第１の取得段階において実行される取得と、第２の取得段階において実行される取得の正確な相関が可能になる。
【００１６】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、Ｒ個の第１の推定関数どうしの相関の利用には、複数の角度の各角度に対して、前記Ｒ個の第１の推定関数によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算することを伴う。これにおいて、平均が最も大きい角度が、ビーコンと第１のアンテナ網の間の角度、すなわち、第１の角度である。
【００１７】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、Ｒ個の第２の推定関数どうしの相関の利用には、複数の角度の各角度に対して、前記Ｒ個の第２の推定関数によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算することを伴う。これにおいて、平均が最も大きい角度が、ビーコンと第２のアンテナ網の間の角度、すなわち、第２の角度である。
【００１８】
このようにして、以下のような送信用の直接経路に対応する角度を計算する単純な手段が設けられる。すなわち、送信用の直接経路に対応する角度は、当該角度に対して推定関数に確率スパイクが存在することを前提として、平均確率が高い唯一の角度である。
【００１９】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、
１つの第１のレシーバーによる取得は、
−  その第１のレシーバーと前記ビーコンの間の周波数ずれを推定するステップと、
−  推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバーに接続された第１のセンサーによって受信された信号の位相及び振幅によって構成しているベクトルを生成するステップと
を有し、
前記ベクトルを前記推定関数の計算のために用いる。
【００２０】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、
１つの第２のレシーバーによる取得は、
−  その第２のレシーバーと前記ビーコンの間の周波数ずれを推定するステップと、
−  推定されたずれを用いて、前記第２のレシーバーに接続された第２のセンサーによって受信された信号の位相及び振幅によって構成しているベクトルを生成するステップと
を有し、
前記ベクトルを前記推定関数の計算のために用いる。
【００２１】
これらの２つの実施形態は、到来角度の推定関数を計算するためにビームフォーミング空間フィルタータイプのアルゴリズムがデプロイされいるような場合に特に有利である。このアルゴリズムが必要とするパラメーターは、実際、アンテナ網のセンサーへの入射信号の位相と振幅のベクトルである。位相と振幅は、例えば、受信した信号の位相と振幅に対する周波数スペクトルを用いて、計算される。また、これらの周波数スペクトルにおいてノイズから信号を区別することは重要であり、これによって、ビーコンによって発せられた信号の特徴線を識別する。レシーバーとビーコン（信号のエミッター）の間の周波数ずれを識別することによって、これらの射線の正確な識別が可能になる。また、周波数ずれの識別によって、受信した信号からノイズをフィルタリングして除去することができる。これは、受信した信号に適切な狭帯域フィルターを適用することによって行われる。また、この情報は、上記のようなＭＵＳＩＣアルゴリズムが用いられ、ビーコンによって送信される信号が変調されていない（純粋な搬送波信号である場合）場合にも非常に有用である。狭帯域フィルタリングによって、いずれの広帯域ノイズ（相関しておらず計算エラーの原因となる）をも除去することができ、有益な情報（アンテナにて得られた純粋な搬送波信号のバージョンの様々な位相と振幅）のみを保持することができる。
【００２２】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、当該方法は、第１の角度と第２の角度からビーコンの位置特定をするステップを有する。
【００２３】
本発明は、さらに、ビーコンの位置を特定するデバイスに関し、
−  前記ビーコンから発せられた、別個の搬送周波数のＲ個の信号を受信するように構成している第１のアンテナ網及び第２のアンテナ網と、
−  前記第１のアンテナ網及び前記第２のアンテナ網への信号の到来角度に対する推定関数を計算し、
前記ビーコンと前記第１のアンテナ網の間の第１の角度及び前記ビーコンと前記第２のアンテナ網の間の第２の角度を決めるために、前記推定関数どうしの相関を用いる
ように構成している取得及び計算手段とを有する。
【００２４】
前記特徴に加えて、本発明に係るデバイスは、個々に又は任意の技術的に実現可能な組み合わせにて考慮される、以下の相補的な特徴の一又は複数を組み入れることができる。
【００２５】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、
−  当該第１のレシーバーに接続された第１のセンサーによって捕捉された信号を取得するように構成している、第１のアンテナ網への第１のセンサーに接続された第１のレシーバーと、及び
−  信号の第１の取得段階の間の第１のセンサーの対の一方のセンサー及びこの信号の第２の取得段階の間の前記対の他方のセンサーへの第１のレシーバーの接続のための少なくとも１つのスイッチとを有する。
【００２６】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、
−  当該第２のレシーバーに接続された第２のセンサーによって捕捉された信号を取得するように構成している、第２のアンテナ網への第２のセンサーに接続された第２のレシーバーと、及び
−  信号の第１の取得段階の間の第２のセンサーの対の一方のセンサー及びこの信号の第２の取得段階の間の前記対の他方のセンサーへの第２のレシーバーの接続のための少なくとも１つのスイッチとを有する。
【００２７】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、複数の角度の各角度に対して、推定関数によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算し、平均が最も大きい角度を選択するように構成している。
【００２８】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、第１のレシーバーとビーコンの間の周波数ずれを推定し、その前記第１のレシーバーと前記ビーコンの間の推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバーに接続された第１のセンサーによって受信した信号の位相及び振幅をそれぞれが有するベクトルを生成するように構成している。
【００２９】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、第２のレシーバーとビーコンの間の周波数ずれを推定し、その前記第２のレシーバーと前記ビーコンの間の推定されたずれを用いて、前記第２のレシーバーに接続された第２のセンサーによって受信した信号の位相及び振幅をそれぞれが有するベクトルを生成するように構成している。
【００３０】
実施形態の１つ（これに限定されない）において、前記取得及び計算手段は、第１の角度と第２の角度からビーコンの位置特定をするように構成している。
【００３１】
下記の詳細な説明を読み、添付の図面を検討することによって、本発明及びその様々な適用例について、明確に理解することができるであろう。
【００３２】
このようなビーコンの位置を特定する方法及びデバイスの目的、利点及び特徴は、図面に示した実施形態（これに限定されない）に基づく以下の説明によって明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１及び第２のアンテナ網を有する本発明の１つの実施形態に係るビーコンの位置を特定するデバイスの概略図である。
【図２】ビーコンによって発せられ第１のアンテナ網に到来する信号の到来角のための２つの第１の推定関数のグラフである。
【図３】ビーコンによって発せられ第２のアンテナ網に到来する信号の到来角のための２つの第２の推定関数のグラフである。
【図４】第１のアンテナ網及びこの第１のアンテナ網に接続された取得及び計算ユニットの概略図である。
【図５】第１の取得段階及び第２の取得段階の間の第１のアンテナ網の概略図である。
【図６】本発明の１つの実施形態に係るビーコンの位置を特定する方法におけるいくつかのステップのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の目的は、複数の反射性要素があるという特徴がある環境においてビーコンＸの位置を特定することである。４つの反射性要素を例示のために図示しており、参照符号Ｐ11、Ｐ12、Ｐ21及びＰ22によって表している。任意の環境において、図１に示すように、反射性要素は異なる寸法を有することができる。
【００３５】
ビーコンＸは、別個の波長(λi)i=1..RのＲ個の信号(Ｓｇi)i=1..Rを発するように構成している。ここで、Ｒは、２以上の整数である。簡明性のために、図１には、波長λ1及びλ2の２つの信号Ｓｇ1及びＳｇ2のみを示している。ビーコンＸによって放射される信号(Ｓｇi)i=1..Rは、それらの波長に応じて変動する角度の方向へと反射性要素から反射する。所与の信号の波長に近い寸法の妨害要素は、実際に特にその信号を反射するが、妨害要素の寸法とは相当に異なる波長の信号については限定された程度しか反射しない。当然、ここで記載した要素の寸法は、信号が到来する要素の面の寸法に対応している。
【００３６】
したがって、図１に示す例は、以下の特徴を有する。
−  反射性要素Ｐ11及びＰ12は、第１の信号Ｓｇ1を強く反射するが、第２の信号Ｓｇ2については弱くしか反射しない。したがって、反射性要素Ｐ11及びＰ12からの第２の信号Ｓｇ2の反射は無視される。
−  反射性要素Ｐ21及びＰ22は、第２の信号Ｓｇ2を強く反射するが、第１の信号Ｓｇ1については弱くしか反射しない。したがって、反射性要素Ｐ21及びＰ22からの第１の信号Ｓｇ1の反射は無視される。
【００３７】
本発明に係るデバイスＤＩＳＰは、ビーコンＸの位置特定を可能にする。デバイスＤＩＳＰは、特に、以下のものを有する。
−  Ｍ個のセンサー(Ｃ1j)j=1..Mを有する第１のアンテナ網Ａ1
ここで、Ｍは２以上の整数である。
−  Ｎ個のセンサー(Ｃ2k)k=1..Nを有する第２のアンテナ網Ａ2
ここで、Ｎは２以上の整数である。
【００３８】
第１の信号Ｓｇ1及び第２の信号Ｓｇ2は、これらがビーコンＸと第１のアンテナ網Ａ1の間の直接経路において伝搬する場合、第１の角度φ1を形成して第１のアンテナ網Ａ1に到来する。第１の信号Ｓｇ1及び第２の信号Ｓｇ2は、これらがビーコンＸと第２のアンテナ網Ａ2の間の直接経路を伝搬する場合、第２の角度φ2を形成して第２のアンテナ網Ａ2に到来する。直接経路は、障害がない経路として理解される。
【００３９】
さらに、以下のことがいえる。
−  第１の信号Ｓｇ1は、反射性要素Ｐ11から反射されて第１のアンテナ網Ａ1に角度ａを形成して到来する。
−  第２の信号Ｓｇ2は、反射性要素Ｐ21から反射されて第１のアンテナ網Ａ1に角度ｂを形成して到来する。
−  第１の信号Ｓｇ1は、反射性要素Ｐ12から反射されて第２のアンテナ網Ａ2に角度ｃを形成して到来する。
−  第２の信号Ｓｇ2は、反射性要素Ｐ22から反射されて第２のアンテナ網Ａ2に角度ｄを形成して到来する。
【００４０】
また、デバイスＤＩＳＰは、さらに、それぞれアンテナ網Ａ1、Ａ2に接続している２つのユニットを有する取得及び計算手段（図１に図示せず）を有する。取得及び計算ユニットは、所与の信号に対して、当該取得及び計算ユニットが接続しているアンテナ網に到来する信号の到来角度の確率を計算することを可能にする。当然、反射現象の結果、いくつかの数の角度は、到来の確率が高くなる。
【００４１】
図２及び３は、到来角度の推定関数を示している。図２の上側において、第１のアンテナ網Ａ1への第１の信号Ｓｇ1の到来角度に対する推定関数ｇ11が示されている。推定関数ｇ11には以下の２つのスパイクがあることがわかる。すなわち、反射性要素Ｐ11からの第１の信号Ｓｇ1の反射経路に対応する角度ａに対応する第１のスパイクと、ビーコンＸと第１のアンテナ網Ａ1の間の第１の信号Ｓｇ1の直接経路に対応する第１の角度φ1に対応する第２のスパイクである。
【００４２】
図２の下側部分において、第１のアンテナ網Ａ1への第２の信号Ｓｇ2の到来角度に対する推定関数ｇ12が示されている。推定関数ｇ12に以下の２つのスパイクがあることがわかる。すなわち、ビーコンＸと第１のアンテナ網Ａ1の間の第２の信号Ｓｇ2の直接経路に対応する第１の角度φ1に対応する第１のスパイクと、反射性要素Ｐ21からの第２の信号Ｓｇ2の反射経路に対応する角度ｂに対応する第２のピークである。
【００４３】
図３の上側において、第２のアンテナ網Ａ2への第１の信号Ｓｇ1の到来角度に対する推定関数ｇ21が示されている。推定関数ｇ21に以下の２つのスパイクがあることがわかる。すなわち、ビーコンＸと第２のアンテナ網Ａ2の間の第１の信号Ｓｇ1の直接経路に対応する第２の角度φ2に対応する第１のスパイクと、反射性要素Ｐ12からの第１の信号Ｓｇ1の反射経路に対応する角度ｃに対応する第２のスパイクである。
【００４４】
図３の下側部分において、第２のアンテナ網Ａ2への第２の信号Ｓｇ2の到来角度に対する推定関数ｇ22が示されている。推定関数ｇ22に以下の２つのスパイクがあることがわかる。すなわち、ビーコンＸと第２のアンテナ網Ａ2の間の第２の信号Ｓｇ2の直接経路に対応する第２の角度φ2に対応する第１のスパイクと、反射性要素Ｐ22からの第２の信号Ｓｇ2の反射経路に対応する角度ｄに対応する第２のスパイクである。
【００４５】
したがって、推定関数ｇ11及びｇ12には両方とも、第１の角度φ1に対応するスパイクがあり、推定関数ｇ21及びｇ22には両方とも、第２の角度φ2に対応するスパイクがある。したがって、推定関数ｇ11及びｇ12と、推定関数ｇ21及びｇ22とのそれぞれの相関を用いることによって、第１の角度φ1及び第２の角度φ2をそれぞれ決めることができる。
【００４６】
図４は、第１のアンテナ網Ａ1と、及びその第１のアンテナ網Ａ1に接続された第１の取得及び計算ユニットＵＴ1とを示している。図４に示す例において、第１のアンテナ網Ａ1は、１５個の第１センサー(Ｃ1j)j=1..15を有し、第１のユニットＵＴ1は、８つの第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..8を有する。より一般的には、第１のユニットＵＴ1は、Ｓ個の第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..Sを有する。ここで、Ｓは２以上の整数である。これによって、Ｍ＝２Ｓ−１となる。
【００４７】
アンテナ網Ａ1は、センサーＣ1j当たり１つのコネクターを有する。例えば、ＳＭＡタイプのものである。ユニットＵＴ1は、さらに、１つのレシーバー（図４に示した例において８番目のレシーバーＲ18）が単一のコネクターのみに関連づけられていることを例外として、レシーバーＲ1p当たり２つのコネクターと１つのスイッチＳpを有する。したがって、１つのレシーバーＲ18を例外として、レシーバーＲ1pはそれぞれ、その関連づけられたスイッチＳpを介して交互の形態で２つの異なるセンサーＣ1jに接続されることができる。図４から、以下のように３つの有線リンクのみが示されていることがわかる。１番目のレシーバーＲ11のコネクターは、３番目のセンサーＣ13のコネクター及び５番目のセンサーＣ15のコネクターに接続されているように示されている。８番目のレシーバーＲ18のコネクターは、４番目のセンサーＣ14のコネクターに接続されているように示されている。
【００４８】
図５は、２つの取得段階における図４における１５個の第１のセンサー(Ｃ1j)j=1..15の状態を示している。第１の取得段階Ｐｈ１において、スイッチ(Ｓp)p=1..7は、図３に示した状態となっており、したがって、レシーバーに接続されたセンサーは、センサー４〜１１である。第２の取得段階Ｐｈ２において、スイッチ(Ｓp)p=1..7の位置が変更され、このようにして、レシーバーに接続されたセンサーは、センサー１〜４及び１２〜１５である。両方の取得段階Ｐｈ１、Ｐｈ２の間に４番目のセンサーＣ１４が８番目のレシーバーＲ１８に接続されることがわかる。
【００４９】
ユニットＵＴ1は、さらに、第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..8に周波数ｆpを運ぶことができる局部発振器ＬＯを有する。実際に、センサーＣ1jがビーコンＸを源とする周波数ｆiの信号Ｓｇiを捕捉すると、信号Ｓｇiは、センサーＣ1jに接続されたレシーバーＲ1pにおいて以下の処理の対象となる。第１に、信号Ｓｇiは、周波数ｆpの２つの直交位相信号と並列に混合されて、周波数ｆi、ｆp及びｆi＋ｆpの成分及び「中間」周波数｜ｆi−ｆp｜の成分を得る。そして、多相フィルタは、信号Ｓｇiの初期周波数ｆiよりも低い中間周波数の成分のみの通過を可能にする。最後に、この低周波成分は、アナログ／デジタル変換を経る。
【００５０】
また、ユニットＵＴ1は、第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..8によって生成されたサンプルを記憶するためのメモリーＭＥＭ１、ＭＥＭ２と、及びメモリーＭＥＭ１、ＭＥＭ２に格納されたサンプルを取り出すための、例えば、ＵＳＢタイプのものである、ポートＰＯとを組み入れている。また、ユニットＵＴ1は、様々なレシーバー(Ｒ1p)p=1..8によって実行される取得を標準化するために、取得チャネルのための較正手段ＣＢを有する。
【００５１】
また、ユニットＵＴ1は、並外れてエネルギーを多く消費する構成であるように連続的ではなく、ビーコンＸを源とする信号(Ｓｇi)i=1..RのみをそのビーコンＸによるその信号の送信のときにレシーバー(Ｒ1p)p=1..8が取得するように、ビーコンＸと通信することができるエミッター−レシーバーＥＭＲを有する。ビーコンＸは、例えば、エミッター−レシーバーＥＭＲからの問い合わせに応じて信号(Ｓｇi)i=1..Rを送信し、又は自発性を持ってこれが実行されるようにエミッター−レシーバーＥＭＲに通知する。
【００５２】
また、ユニットＵＴ1は、ユニットＵＴ1の他の部品の制御のために、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）タイプの、プログラマブルロジック回路ＰＬＣを有する。
【００５３】
当然、実施形態の１つ（これに限定されない）において、第１のアンテナ網Ａ1について言及しながら説明した前記要素はすべて、第２のアンテナ網Ａ2に転換することができる。第２の取得及び計算ユニット（図示せず）は、第２のアンテナ網Ａ2に接続され、これにおいては、第２のユニットは、Ｔ個の第２のレシーバー(Ｒ2q)p=1..Tを有する。ここで、Ｔは２以上の整数である。これによって、Ｎ＝２Ｔ−１となる。単一の第２のセンサーに接続している第２のレシーバーの１つを例外として、第２のレシーバーＲ2qはそれぞれ、関連づけられたスイッチを介して交互の形態で２つの異なるセンサーＣ2kに接続されることができる。
【００５４】
図６は、本発明の実施形態の１つ（これに限定されない）に係る、ビーコンＸの位置を特定する方法ＭＥＴＨのいくつかのステップを示している。当該方法は、一連のＲ回分のシーケンス(Ｓｅｑi)i=1..Rを有する。ここで、シーケンスＳｅｑiはそれぞれ、以下に説明するステップを有する。
【００５５】
シーケンスＳｅｑiにおけるステップＥｍ_Ｓｇiによると、ビーコンＸは、波長λiの信号Ｓｇiを発する。Ｒ回分のシーケンス(Ｓｅｑi)i=1..RにおけるＲ個の信号(Ｓｇi)i=1..Rの波長(λi)i=1..Rは、すべて異なる。波長(λi)i=1..Rは、有利なことに、ビーコンＸが位置している環境における反射性要素の伝統的な寸法と同じオーダーの大きさから選ばれる。内側の環境において、例えば、周波数２．４ＧＨｚの信号Ｓｇiは適切である。なぜなら、その波長１２．５ｃｍがこの環境における特定の物の寸法に対応する可能性が高いからである。信号(Ｓｇi)i=1..Rは、例えば、持続波パルスであり、これは、変調されていたり変調されていなかったりする。
【００５６】
シーケンスＳｅｑiにおけるステップＲｅｃ_Ｓｇiによると、第１のアンテナ網Ａ1の第１のセンサー(Ｃ1j)j=1..Mによって、そして、第２のアンテナ網Ａ2の第２のセンサー(Ｃ1k)j=1..Nによって、信号Ｓｇiが捕捉される。
【００５７】
シーケンスＳｅｑiにおけるステップＡｃｑ_Ｓｇiによると、第１のアンテナ網Ａ1及び第２のアンテナ網Ａ2にそれぞれ接続された第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..S及び第２のレシーバー(Ｒ2q)q=1..Tによって信号Ｓｇiが取得される。初期には、第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..Sに関連づけられたスイッチは、Ｓ個の第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..SがＭ個の第１のセンサー(Ｃ1j)j=1..MのＳ個の第１のセンサー(Ｃ1v)v=1..Sに接続されるように構成している。また、当初は、第２のレシーバー(Ｒ2q)q=1..Tに関連づけられたスイッチは、Ｔ個の第２のレシーバー(Ｒ2q)q=1..TがＮ個の第２のセンサー(Ｃ2k)k=1..NのＴ個の第２のセンサー(Ｃ2v)v=1..Tに接続されるように構成している。
【００５８】
取得ステップＡｃｑ_Ｓｇiは、第１の取得段階Ｐｈ１を有する。これにおいては、第１のレシーバーＲ1pがそれぞれ、それが接続している第１のレシーバーＣ1vによって捕捉された信号Ｓｇiを取得し、第２のレシーバーＲ2qがそれぞれ、それが接続している第２のレシーバーＣ2vによって捕捉された信号Ｓｇiを取得する。
【００５９】
その後に、第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..Sに関連づけられたスイッチと第２のレシーバー(Ｒ2q)q=1..Tに関連づけられたスイッチの位置が変更される。このようにして、第１のレシーバー(Ｒ1p)p=1..Sは、Ｍ個の第１のセンサー(Ｃ1j)j=1..MのＳ個の他の第１のセンサー(Ｃ1w)w=1..Sに接続され、このようにして、第２のレシーバー(Ｒ2q)q=1..Tは、Ｎ個の第２のセンサー(Ｃ2k)k=1..NのＴ個の他の第２のセンサー(Ｃ2w)w=1..Tに接続される。１つの第１のセンサーのみが同じ第１のレシーバーに接続され続け、１つの第２のセンサーが同じ第２のレシーバーに接続され続ける。
【００６０】
そして、取得ステップＡｃｑ_Ｓｇiは、第２の取得段階Ｐｈ２を有する。これにおいて、第１のレシーバーＲ1pはそれぞれ、それが接続された第１のレシーバーＣ1wによって捕捉された信号Ｓｇiを取得し、第２のレシーバーＲ2qはそれぞれ、それが接続された第２のレシーバーＣ2wによって捕捉された信号Ｓｇiを取得する。
【００６１】
第１の取得段階及び第２の取得段階の間に用いられないいずれのセンサーも、５０Ωの抵抗に接続されなければならず、これによって、そのセンサーが反射体としてふるまって他のセンサーの放射パターンをゆがめることを防ぐ。
【００６２】
上で説明したように、ビーコンＸを源とする周波数ｆiの信号Ｓｇiの取得はそれぞれ、以下を伴う。
−  周波数ｆpの２つの直交位相信号と信号Ｓｇiを並列ミキシングして、周波数ｆi、ｆp及びｆi＋ｆpの成分及び「中間」周波数|ｆi−ｆp|の１つの成分を得る。
−  周波数ｆi、ｆp及びｆi＋ｆpの成分を取り除き、信号Ｓｇiの初期周波数ｆiよりも低い中間周波数の成分のみを保持するように、多相フィルタによって成分をフィルタリングする。
−  一連のサンプルを生成するように、中間周波数の成分のアナログデジタル変換をする。
【００６３】
シーケンスＳｅｑiにおけるステップＣａｌ_ｇ1i_ｇ2iによると、第１のアンテナ網Ａ1への信号Ｓｇiの到来角度のための第１の推定関数ｇ1i及び第２のアンテナ網Ａ2への信号Ｓｇiの到来角度のための第２の推定関数ｇ2iが計算される。これらの機能は、生成されたサンプルから生成され、例えば、前記ＭＵＳＩＣアルゴリズム又はビームフォーミング空間フィルタリングアルゴリズムによって、生成される。
【００６４】
ビームフォーミング空間フィルターアルゴリズムには、パラメーターとして、アンテナ網のセンサーによって捕捉された各信号の位相と振幅からなるベクトルが必要であるということがわかる。１つの実施形態において、推定関数の計算のためにビームフォーミング空間フィルターアルゴリズムが用いられており、したがって、信号Ｓｇiの各取得には、受信した信号Ｓｇiの位相と振幅によって構成しているベクトルを生成するステップを伴う。
【００６５】
１つの実施形態において、受信信号Ｓｇiの位相及び振幅は、一連のサンプルにフーリエ変換を適用することによって計算される。実際に、フーリエ変換によって、信号の位相に対応する周波数スペクトル及び信号の振幅に対応する周波数スペクトルの取得が可能になる。当然、これらの周波数スペクトルにおいて、信号Ｓｇiに対応する射線をノイズと識別しなければならない。しかし、レシーバーの局部発振器及びビーコンの局部発振器の安定性が高くなければ、これらの周波数が互いにずれる可能性が高い。このようにして、レシーバーによる信号Ｓｇiの取得は、前記位相と振幅ベクトルを生成するステップの前に、このレシーバーとビーコンＸの間の周波数ずれを推定するステップを伴う。このずれを識別することによって、位相と振幅に対する周波数スペクトルにおける信号に対応する射線の正確な位置特定が可能になる。
【００６６】
その後で、当該方法ＭＥＴＨは、Ｒ回分のシーケンス(Ｓｅｑi)i=1..Rに加えて、Ｒ個の第１の推定関数(ｇ1i)i=1..Rとの相関を用い、Ｒ個の第２の推定関数(ｇ2i)i=1..Rとの相関を用いるステップＣｏｒｒ_ｇ1i_ｇ2iを有する。Ｒ個の第１の推定関数(ｇ1i)i=1..Rの相関を用いることによって、ビーコンＸと第１のアンテナ網Ａ1の間の第１の角度φ1を決めることが可能になり、また、Ｒ個の第２の推定関数(ｇ2i)i=1..Rの相関を用いることによって、ビーコンＸと第２のアンテナ網Ａ2の間の第２の角度φ2を決めることが可能になる。相関は、例えば、複数の角度の各角度に対して、推定関数によって当該角度に関連づけられた確率の平均を計算することによって用いられる。このようにして、平均が最も大きい角度が、ビーコンＸと関心事のアンテナ網の間の角度となる。実際に、第１の推定関数(ｇ1i)i=1..Rすべてに第１の角度φ1に対応するスパイクがあり、また、第２の推定関数(ｇ2i)i=1..Rすべてに第２の角度φ2に対応するスパイクがある。
【００６７】
最後に、当該方法は、第１の角度φ1及び第２の角度φ2からビーコンＸの位置を特定するステップＬｏｃ_Ｘを有する。
【００６８】
上記の説明から、当業者であれば、請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱せずに、ビーコンの位置を特定する方法及びデバイスの多くの変種を思いつくことができるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーコン（Ｘ）の位置を特定する方法（ＭＥＴＨ）であって、
第１のアンテナ網（Ａ1）及び第２のアンテナ網（Ａ2）によってビーコン（Ｘ）から発せられた信号（Ｓｇi）を受信し（Ｒｅｃ_Ｓｇi）、第１のアンテナ網（Ａ1）への信号（Ｓｇi）の到来角度に対する第１の推定関数（ｇ1i）及び第２のアンテナ網（Ａ2）への信号（Ｓｇi）の到来角度に対する第２の推定関数（ｇ2i）を計算する（Ｃａｌ_ｇ1i_ｇ2i）シーケンス（(Ｓｅｑi)i=1..R）をＲ回実行する手順を実行し、
ここで、Ｒが２以上の整数であり、Ｒ回のシーケンス((Ｓｅｑi)i=1..R)の前記信号（(Ｓｇi)i=1..R）どうしが互いに異なる波長((λi)i=1..R)を有しており、
当該方法は、さらに、前記ビーコン（Ｘ）と第１のアンテナ網（Ａ1）の間の第１の角度（φ1）及び前記ビーコン（Ｘ）と第２のアンテナ網（Ａ2）の間の第２の角度（φ2）をそれぞれ決めるために、Ｒ個の第１の推定関数（(ｇ1i)i=1..R）とＲ個の第２の推定関数（(ｇ2i)i=1..R）の相関を用いる手順（Ｃｏｒｒ_ｇ1i_ｇ2i）を実行し、
１つのシーケンス（Ｓｅｑi）は、前記第１のアンテナ網（Ａ1）の第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）に接続された前記第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）の各レシーバー（Ｒ1p）によって信号（Ｓｇi）を取得するステップ（Ａｃｑ_Ｓｇi）を有し、
１つの第１のレシーバー（Ｒ1p）によって実行される少なくとも１つの取得は、１対の第１のセンサーにおけるセンサーの１つによって捕捉された信号（Ｓｇi）を取得する第１の取得段階（Ｐｈ１）と、
その後の、前記対の他方のセンサーによって捕捉された信号（Ｓｇi）を取得する第２の取得段階（Ｐｈ２）とによって行われ、
前記少なくとも１つの第１のセンサー（Ｃ1j）によって捕捉された信号（Ｓｇi）は、第１の取得段階（Ｐｈ１）と第２の取得段階（Ｐｈ２）の間に取得される
ことを特徴とする方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項２】
１つの第１のレシーバー（Ｒ1p）による取得は、
その第１のレシーバー（Ｒ1p）と前記ビーコン（Ｘ）の間の周波数ずれを推定するステップと、
推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバー（Ｒ1p）に接続された第１のセンサー（Ｃ1j）によって受信された信号（Ｓｇi）の位相及び振幅によって構成しているベクトルを生成するステップと
を有し、
前記ベクトルを前記推定関数の計算のために用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法（ＭＥＴＨ）。
【請求項３】
ビーコン（Ｘ）の位置を特定するデバイス（ＤＩＳＰ）であって、
前記ビーコン（Ｘ）から発せられた、別個の搬送周波数（(ｆi)i=1..R）のＲ個の信号（(Ｓｇi)i=1..R）を受信するように構成している第１のアンテナ網（Ａ1）及び第２のアンテナ網（Ａ2）と、
前記第１のアンテナ網（Ａ1）及び前記第２のアンテナ網（Ａ2）への信号（(Ｓｇi)i=1..R）の到来角度（φ1i、φ2i）に対する推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）を計算し、
前記ビーコン（Ｘ）と前記第１のアンテナ網（Ａ1）の間の第１の角度（φ1）及び前記ビーコン（Ｘ）と前記第２のアンテナ網（Ａ2）の間の第２の角度（φ2）を決めるために、前記推定関数（(ｇ1i)i=1..R、(ｇ2i)i=1..R）どうしの相関を用いる
ように構成している取得及び計算手段（ＵＴ1）とを有し、
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、
当該第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）に接続された第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）によって捕捉された信号（(Ｓｇi)i=1..R）を取得するように構成している、第１のアンテナ網（Ａ1）への第１のセンサー（(Ｃ1j)j=1..M）に接続された第１のレシーバー（(Ｒ1p)p=1..S）と、及び
信号（Ｓｇi）の第１の取得段階の間の第１のセンサーの対の一方のセンサー（Ｃ1j）及びこの信号（Ｓｇi）の第２の取得段階の間の前記対の他方のセンサーへの第１のレシーバー（Ｒ1p）の接続のための少なくとも１つのスイッチ（Ｓp）と
を有し、
前記スイッチ（Ｓp）は、少なくとも１つの第１のセンサー（Ｃ1j）によって捕捉された信号（Ｓｇi）が第１の取得段階（Ｐｈ１）の間及び第２の取得段階（Ｐｈ２）の間に取得されるように構成している
ことを特徴とする位置を特定するデバイス（ＤＩＳＰ）。
【請求項４】
前記取得及び計算手段（ＵＴ1）は、第１のレシーバー（Ｒ1p）とビーコン（Ｘ）の間の周波数ずれを推定し、推定されたずれを用いて、前記第１のレシーバー（Ｒ1p）に接続された第１のセンサー（Ｃ1j）によって受信した信号（Ｓｇi）の位相及び振幅をそれぞれが有するベクトルを生成するように構成している
ことを特徴とする請求項３に記載のデバイス（ＤＩＳＰ）。
【国際調査報告】
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