(57)【要約】  追跡装置１４を追跡するためのシステム１０及び方法１５０である。無線周波（ＲＦ）受信機５２が、追跡装置１４において生じる周期的ビーコン信号を受信するように構成される。周期的ビーコン信号は、或る期間にわたり複数の方角において指向性アンテナ３６を用いて受信される。推定器７０は、周期的ビーコン信号の飛行時間（ＴｏＦ）が最も低い、複数の方角のうちの方角として追跡装置１４への方角を推定するように構成される。ＲＦ受信機５２は、複数の方角のうちの方角において、指向性アンテナ３６を用いて周期的ビーコン信号の複数のインスタンスを同時に受信するように更に構成され得る。かかる例では、ＲＦ受信機５２が、インスタンスを相関させてインスタンスのどれが最も低いＴｏＦを有するのかを明らかにするように更に構成される。
2016511403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
追跡装置を追跡するためのシステムであって、前記システムは、
前記追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を受信する無線周波（ＲＦ）受信機であって、前記周期的ビーコン信号は或る期間にわたり複数の方角において指向性アンテナを用いて受信される、ＲＦ受信機と、
前記周期的ビーコン信号の飛行時間（ＴｏＦ）が最も低い、前記複数の方角のうちの方角として前記追跡装置への前記方角を推定する推定器と
を含む、システム。
【請求項２】
前記ＲＦ受信機が更に、
前記複数の方角のうちの方角において前記指向性アンテナを用いて前記周期的ビーコン信号の複数のインスタンスを同時に受信し、
前記インスタンスを相関させて、前記インスタンスのどれが最も低いＴｏＦを有するのかを明らかにし、前記最も低いＴｏＦは、前記複数のインスタンスの前記方角における前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各インスタンスが、異なる伝送経路によって前記受信機に到達する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記推定器が更に、
推定された前記方角における前記周期的ビーコン信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）から前記追跡装置までの距離を推定し、前記インスタンスの前記方角における前記周期的ビーコン信号の前記ＲＳＳＩは、前記インスタンスの最も高いＲＳＳＩである、
請求項２又は３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ビーコン信号が、電力を拡散させることにより、より高い等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）を可能にするスプレッドスペクトル技法を使用して受信される、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記ビーコン信号がデータペイロードを含み、前記データペイロードは前記追跡装置に最後に関連付けられた全地球測位システム（ＧＰＳ）座標を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記アンテナの前記複数の方角を求める電子コンパスを更に含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦが微分ＴｏＦ（ＤＴｏＦ）であり、前記推定方角がＤＴｏＦから求められる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記推定器が更に、
前記ビーコン信号のパケットの到達時間（ＴｏＡ）と、対応するビーコン期間の推定される始まりとの差として前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦを計算する、
請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦを計算するために使用されるタイムスタンプを生成する、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）を更に含む、請求項１乃至９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
追跡装置を追跡するための方法であって、
前記追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を、或る期間にわたり複数の方角において指向性アンテナを用いて受信するステップと、
前記周期的ビーコン信号の飛行時間（ＴｏＦ）が最も低い、前記複数の方角のうちの方角として前記追跡装置への前記方角を推定するステップと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記複数の方角のうちの方角において前記指向性アンテナを用いて前記周期的ビーコン信号の複数のインスタンスを同時に受信するステップと、
前記インスタンスを相関させて、前記インスタンスのどれが最も低いＴｏＦを有するのかを明らかにするステップであって、前記最も低いＴｏＦは、前記複数のインスタンスの前記方角における前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦである、ステップと
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
異なる伝送経路に沿って前記インスタンスを同時に受信するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
推定された前記方角における前記周期的ビーコン信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）から前記追跡装置までの距離を推定するステップであって、前記インスタンスの前記方角における前記周期的ビーコン信号の前記ＲＳＳＩは、前記インスタンスの最も高いＲＳＳＩである、ステップを更に含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記周期的ビーコン信号を相関受信機によって受信するステップを更に含む、請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンテナの前記複数の方角を電子コンパスから求めるステップを更に含む、請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の方角における前記周期的ビーコン信号の前記飛行時間（ＴｏＦ）を微分ＴｏＦ（ＤＴｏＦ）として計算するステップであって、推定された前記方角はＤＴｏＦから求められる、ステップを更に含む、請求項１１乃至１６の何れか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビーコン信号のパケットの到達時間（ＴｏＡ）と、対応するビーコン期間の推定される始まりとの差として前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦを計算するステップを更に含む、請求項１１乃至１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
追跡装置を追跡するためのシステムであって、前記システムは、
前記追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を受信する相関無線周波（ＲＦ）受信機であって、前記周期的ビーコン信号は或る期間にわたり複数の方角に向けられる指向性アンテナを用いて受信され、前記周期的ビーコン信号の複数のインスタンスが前記アンテナの方角のうちの１つにおいて同時に受信される、相関無線周波受信機と、
前記周期的ビーコン信号の最も低い飛行時間（ＴｏＦ）に関連する前記複数の方角のうちの方角を選択するプロセッサであって、前記インスタンスの前記方角における前記周期的ビーコン信号の前記ＴｏＦが前記インスタンスの最も低いＴｏＦである、プロセッサと、
前記追跡装置の方向を示すために、選択された前記方角を表示する表示装置と
を含む、システム。
【請求項２０】
前記プロセッサが更に、
前記複数のインスタンスをタイムシフトして前記複数のインスタンスを時間的に整列させ、前記複数のインスタンスを結合信号へと結合し、
前記結合信号の強度から前記追跡装置までの距離を求め、
前記表示装置を制御して求められた前記距離を表示する、
請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して追跡（トラッキング）に関する。本願では、アルツハイマー患者に関連した特定用途が見られ、特にその用途に関して説明される。但し本願は、品物、商品、材料、車両の追跡等の他の使用シナリオにも応用例が見られ、必ずしも上記の用途に限定されないことを理解すべきである。
【背景技術】
【０００２】
徘徊するアルツハイマー患者用の在宅介護追跡システムは、患者が自身の定められた安全区域又は地理的囲いの外に出たとき、その患者を見つけることを可能にする。患者が対応する安全区域又は地理的囲いを離れると、警報信号及び／又は追跡サービスが有効にされる。警報信号は、例えば介護者、又はパーソナルレスポンスアシスタント（ＰＲＡ:personal response assistant）が緊急事態を管理するリモートコールセンタに対して、セルラ警告等の警告をトリガすることができる。追跡サービスは、例えばセルラ、全地球測位システム（ＧＰＳ:global positioning system）、又はＷｉＦｉ追跡に基づくことができる。場合によっては、追跡サービスが使用できない場合がある。例えば、患者がセルラ又はＷｉＦｉのカバレッジエリア外にいる場合があり、又は患者の位置を正確に突き止めることができない低カバレッジエリア内に患者がいることもある。
【０００３】
そのような例では、介護者がアルツハイマー患者の位置を自律的に突き止めることを可能にする手持ち型の方向探知（ＤＦ:direction finding）装置が有利である。しかし、知られているどの在宅介護追跡システムも、現在ＤＦ装置を含まない。それでも、ＤＦ装置は他の目的で知られている。ＤＦ装置は、典型的には対象への方角の推定値を利用者に与える。既存のＤＦ装置は、指向性アンテナ又はアンテナアレイを使用して、及び受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ:received signal strength indicator）又はドップラー偏移に基づいて方角の推定値を概して得る。更に、ＤＦ装置は、利用者が使用して対象までの距離を評価することができるＲＳＳＩを利用者に通常与える。
【０００４】
ＲＳＳＩ及びドップラー偏移に基づくＤＦ装置は、最小限のマルチパス効果があるオープンフィールド環境内で効果的だが、建物内や建物周囲等のマルチパス環境内では低い働きをする。マルチパスとは、無線信号が２つ以上の経路によって受信機に到達する現象である。マルチパスは、例えば水塊（湖等）及び山や建物等の地物からの信号の屈折及び反射によって引き起こされ得る。マルチパス効果は、信号の建設的干渉及び相殺的干渉並びに移相を含む。従って、ＲＳＳＩ及びドップラー偏移に基づくＤＦ装置は、マルチパス環境内で間違った方角及び距離推定値をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
飛行時間（ＴｏＦ:time of flight）、到達時間（ＴｏＡ:time of arrival）、微分ＴｏＦ（ＤＴｏＦ:differential ToF）、及び到来角（ＡｏＡ:angle of arrival）に基づく、（レーダー等の）既存のＤＦ装置も知られている。しかし、これらのＤＦ装置には幾つかの欠点がある。例えば、追加の送信機又はトランスポンダが必要であり得る。別の例として、複雑且つ／又はかさばるアンテナ（高利得指向性アンテナ等）が必要とされる場合がある。更に別の例として、複雑な同期を必要とする双方向通信プロトコルが必要とされる場合がある。
【０００６】
本願は、これらの問題及び他の問題を克服する新規の及び改善されたシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、追跡装置を追跡するためのシステムが提供される。このシステムは、追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を受信するように構成される無線周波（ＲＦ:radio frequency）受信機を含む。周期的ビーコン信号は、或る期間にわたり複数の方角において指向性アンテナを用いて受信される。このシステムは、周期的ビーコン信号の飛行時間（ＴｏＦ）が最も低い、複数の方角のうちの方角として追跡装置への方角を推定するように構成される推定器を更に含む。
【０００８】
ビーコン信号は、周波数変調プリアンブル、同期ワード、及び一意識別子（ＩＤ）を含むパケットを運ぶことができる。パケットに更なるフィールドが追加されても良い。例えばパケットは、最近に知られている位置の第１の概算として遠隔計測データを含み得る、データペイロードを含むことができる。遠隔計測データは、高度、ＧＰＳ座標、ＷｉＦｉ媒体アクセス制御（ＭＡＣ:media access control）アドレス、及び時間を含み得る。ＷｉＦｉ  ＭＡＣアドレスは、ルータの位置を特定し、座標を生成するために位置情報サービスによって使用され得る。遠隔計測データは、徘徊する人物の速度に基づいて最大誤差を推定することにより、探索時間の大幅な短縮をもたらすことができる。
【０００９】
別の態様によれば、追跡装置を追跡するための方法が提供される。この方法は、追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を、或る期間にわたり複数の方角において指向性アンテナを用いて受信するステップを含む。この方法は、周期的ビーコン信号の飛行時間（ＴｏＦ）が最も低い、複数の方角のうちの方角として追跡装置への方角を推定するステップを更に含む。
【００１０】
別の態様によれば、追跡装置を追跡するためのシステムが提供される。このシステムは、追跡装置において生じる周期的ビーコン信号を受信するように構成される相関無線周波（ＲＦ）受信機を含む。周期的ビーコン信号は、或る期間にわたって複数の方角に向けられる指向性アンテナを用いて受信される。更に、周期的ビーコン信号の複数のインスタンスがアンテナの方角のうちの１つにおいて同時に受信される。このシステムは、周期的ビーコン信号の最も低い飛行時間（ＴｏＦ）に関連する複数の方角のうちの方角を選択するように構成されるプロセッサを更に含む。インスタンスの方角における周期的ビーコン信号のＴｏＦは、インスタンスのうちの最も低いＴｏＦである。更にこのシステムは、追跡装置の方向を示すために、選択された方角を表示するように構成される表示装置を含む。
【００１１】
１つの利点は、マルチパス環境内で間違ったビーコン信号に従う可能性を減らすことにある。
【００１２】
別の利点は、マルチパス環境内で距離及び方角をより効果的に推定することにある。
【００１３】
別の利点は、改善された距離にある。
【００１４】
別の利点は、最大許容全放射電力（ＴＲＰ:total radiated power）にある。
【００１５】
別の利点は、より大きな伝送等価等方放射電力（ＥＩＲＰ:equivalent isotropically radiated power）を認める規制を有する国内の特典を生かすために、デジタルスプレッディング又はスプレッドスペクトルを使用することにより、広帯域幅にわたって信号を拡散させることにある。
【００１６】
別の利点は、より単純なアンテナデザインにある。
【００１７】
別の利点は、単方向通信プロトコルにある。
【００１８】
別の利点は、短期間の反復信号を使用することにより、消費電流が減ることにある。
【００１９】
以下の詳細な説明を読んで理解すれば、本発明の更なる利点が当業者によって理解される。
【００２０】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素のアレンジメント、並びに様々なステップ及びステップのアレンジメントをもって具体化することができる。図面は好ましい実施形態を示すためのものに過ぎず、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】追跡装置及び方向探知（ＤＦ）装置を含む、単方向追跡システムを示す。
【図２】追跡装置からＤＦ装置に伝送されるビーコン信号を示す。
【図３】追跡装置を図面によって示す。
【図４】ＤＦ装置を図面によって示す。
【図５】ＤＦ装置のより詳細な図面を示す。
【図６】ＤＦ装置から追跡装置までの距離及び方角を推定するための技法を示す。
【図７】マルチパス環境におけるＤＦ装置の動作を示す。
【図８】別のマルチパス環境におけるＤＦ装置の動作を示す。
【図９】単方向ビーコンを使用して追跡装置を追跡するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
自律的な方向探知において方向及び距離を分解するために、本願は、追跡しようとする対象上の無線周波（ＲＦ）ビーコン送信機の使用を方向探知（ＤＦ）装置と組み合わせる、単方向追跡システムについて説明する。ＤＦ装置は、微分飛行時間（ＤＴｏＦ）、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）、電子コンパス、及び指向性アンテナを使用し、対象までの距離及び方向の推定を行う。この追跡システムは、最短の飛行時間（ＴｏＦ）、従って最小の反射を有する信号から方角を求めることにより、マルチパス環境によって引き起こされる追跡の問題を減らす。これにより、対象までの最短経路に関する最も優れた推定値がもたらされ、双方向通信の必要がなくなる。このことは、ＤＦ装置が最大のリンクバジェットを実現することを可能にし、双方向通信が不可能な距離においてＤＦ装置が動作することを可能にする。
【００２３】
一実施形態では、この追跡システムが、定められた安全区域又は地理的囲いの外側を徘徊するアルツハイマー患者を追跡する際に使用される。安全区域とは、患者が警報を発生させることなしに移動することを許可された領域である。この追跡システムは、アルツハイマー患者を追跡する特定の応用例を見出すが、任意の対象又は人物を追跡するためのより広範な応用範囲を有する。例えばこの追跡システムは、品物、商品、材料、又は車両を追跡するために使用されても良い。別の例として、この追跡システムは、実時間位置決定システム（ＲＴＬＳ:real-time locating system）として使用されても良い。更に別の例として、この追跡システムは、建物内の救急サービスを探し出すために使用されても良い。これは消防士等の緊急作業員にとって便利である。
【００２４】
図１を参照すると、本願による追跡システム１０が示されている。システム１０は、オープンフィールド、都市、峡谷、屋内環境等の任意の環境１２内で使用され得る。但し、システム１０は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、ＷｉＦｉ、及びセルラ追跡が使用できない特定用途を見出す。
【００２５】
システム１０は、定められた安全区域又は地理的囲いの外にあるときに周期的なＲＦビーコン信号を伝送する追跡装置１４を含む。例えばビーコン信号は、ＧＰＳ、ＷｉＦｉ、又はセルラ追跡が使用できないときに伝送され得る。追跡装置１４は、典型的にはアルツハイマー患者等の追跡される利用者の手首に装着されるが、他の方法で利用者の位置に関連付けられても良い。例えば、追跡装置１４は利用者のポケットの中に入れられても良い。システム１０は、追跡装置１４からビーコン信号を受信し、追跡装置１４の方角及び距離を推定するＤＦ装置１６を更に含む。
【００２６】
図２を参照すると、ビーコン信号は持続波（ＣＷ:continuous wave）バースト、又は図示のように周波数変調プリアンブル、同期ワード、及び一意識別子（ＩＤ）を含むパケットとすることができる。プリアンブルは、ＤＦ装置１６の受信機のビット／バイト境界をビーコン信号に同期させるために使用される。同期ワードは、不所望のメッセージから所望のメッセージをフィルタし、受信機のビット／バイト境界をビーコン信号に同期させるために使用される。一意ＩＤは、利用者を一意に識別するために使用される幾つかの文字である。一実施形態では、一意ＩＤが６バイトだが、利用者が少ない環境内では１バイト程度の少なさでも良い。一部の例では、フレーム長（即ちパケットサイズ）を増やすために、プリアンブル、同期ワード、及び一意ＩＤの１つ又は複数が更に使用され、このことはＤＴｏＦの精度を有利には改善する。
【００２７】
パケットに更なるフィールドが追加されても良い。例えばパケットは、最近に知られている位置の第１の概算として遠隔計測データを含み得る、データペイロードを含むことができる。遠隔計測データは、高度、ＧＰＳ座標、ＷｉＦｉ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス、及び時間を含み得る。ＷｉＦｉ  ＭＡＣアドレスは、ルータの位置を特定し、座標を生成するために位置情報サービスによって使用され得る。遠隔計測データは、徘徊する人物の速度に基づいて最大誤差を推定することにより、探索時間の大幅な短縮をもたらすことができる。別の例として、パケットは巡回冗長検査（ＣＲＣ:cyclic redundancy check）を含み得る。有利には、更なるフィールドがパケット長を伸ばし、このことはＤＴｏＦの精度を改善する。
【００２８】
一部の例では、一意ＩＤ及び／又はデータペイロードがデータホワイトニングと組み合わせられる。データホワイトニングは、一意ＩＤ及び／又はデータペイロードを無作為化して、任意の直流（ＤＣ）オフセットを除去し、占有周波数帯幅にわたって電力を均等に分配するために使用される。データホワイトニングは、無相関化変換をデータに適用して代表的信号内の自己相関を最小限にすることによって行われる。更に、一部の例では、一意ＩＤを使用する代わりにゴールド符号を用いて利用者を一意に識別する。そのゴールド符号は、組の幾つかのゴールド符号のうちの１つである。組のゴールド符号は、様々な利用者に割り当てられ、有界の小さい相互相関を有するバイナリシーケンス（例えば直交シーケンス）である。ゴールド符号は４相位相変調（ＱＰＳＫ:quadrature phase-shift keying）等の変調方式と組み合わせて使用され、送信装置間の干渉を減らすことにより、複数の利用者が同じチャネルを同時に占有することを可能にする。しかし、送信装置間の同期を必要とするので、このことは複雑さをもたらす。
【００２９】
図３を参照すると、追跡装置１４は、追跡されるアルツハイマー患者等の患者によって典型的には腕時計、バンド、又はブレスレットのように装着される。追跡装置１４は、概して充電式電池である電池１８によって給電され、活性化回路２０によって生成される活性化信号によって活性化される。活性化回路２０は、追跡装置１４のスイッチ又はボタンを患者がトリガすることに応答して活性化信号を生成することができる。更に活性化回路２０は、追跡装置１４が規定の安全区域又は地理的囲いを離れることに応答して活性化信号を生成することができる。これは、例えばセルラネットワークやＷｉＦｉネットワーク等のネットワークと通信するセンサ又はネットワークコントローラによって決定され得る。或いはこれは、ＧＰＳ座標及びタイムスタンプに基づいて決定されても良い。安全区域の境界は、追跡装置１４をスリープモードから起こす送信機を含むことができ、ゴールド符号は、送信装置間の干渉を減らすことにより、複数の利用者が同じチャネルを同時に占有することを可能にする。
【００３０】
活性化後、マイクロコントローラ等のコントローラ２２は、アンテナ２６に接続される送信機２４を使用して周期的なＲＦビーコン信号をＤＦ装置１６に伝送する。送信機２４は、例えば産業、科学、医療（ＩＳＭ:Industrial, Scientific and Medical）帯域内で伝送することができる。アンテナ２６は、追跡装置１４のエンクロージャ寸法内で概して全方向性の性能を提供する任意の適切な平面構造又は三次元構造である。ビーコン信号は、プリアンブル、同期ワード、一意ＩＤ、任意選択的なデータペイロード、及び任意選択的なＣＲＣから成るパケットを繰り返し示す。一部の例では、追跡装置１４が、圧力差、従って高度差の計算を可能にする圧力センサ２８を更に含む。この追加データは、パケットのデータペイロード内で送信され得る。最後のＷｉＦｉ  ＭＡＣアドレス又は最後のＧＰＳ座標等、データペイロード内には他のデータが含められても良い。
【００３１】
時間を保つために、コントローラ２２が発振器３０から基準信号又はクロック信号を受け取る。発振器３０は、適切には摂氏１０度（℃）当たり約０．１ｐｐｍ（百万分の一:parts per million）の周波数／温度特性を有する高安定温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ:temperature-compensated crystal oscillator）である。或いは、基準信号又はクロック信号が、ＧＰＳ信号又はＷＷＶ信号から受け取られても良い。
【００３２】
図４を参照すると、ＤＦ装置１６は典型的には手持ち型である。更に、ＤＦ装置１６は、典型的には充電式電池等の電池３２によって給電され、活性化回路３４によって活性化される。活性化回路３４は、ＤＦ装置１６のスイッチ又はボタンを介護者がトリガすることに応答してＤＦ装置１６を活性化することができる。指向性アンテナ３６がダウンコンバータ３８に接続され、ダウンコンバータ３８は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２を介して中間周波（ＩＦ）信号をソフトウェア無線（ＳＤＲ:software defined radio）４０に与える。ＳＤＲ４０は、典型的には書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ:field-programmable gate array）又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ: digital signal processor）によって実装される。
【００３３】
ＤＦ装置１６が活性化されると、ＳＤＲ４０は、Ａ／Ｄ変換器４２から変調データを受け取ると共に、電子コンパス４４から方角データを受け取る。更にＳＤＲ４０は、時間を保つために発振器４６から基準信号を受け取る。追跡装置１４と同様に、発振器４６は、適切には１０℃当たり約０．１ｐｐｍの周波数／温度特性を有する高安定ＴＣＸＯである。別の例では、より優れたタイミング精度を得るための基準信号を生成するために、ＧＰＳ信号又はＷＷＶ信号が使用されても良い。このデータを使用し、ＳＤＲ４０は、追跡装置１４への方角及び距離を推定し、表示装置４８上に推定値を表示する。
【００３４】
利用者がＤＦ装置１６を前後にスイープするとき、方角及び距離がビーコンレートで継続的に推定される。ビーコン期間の最初に、ＤＦ装置１６の方角が電子コンパス４４から読み取られる。更に、ビーコン期間にわたるビーコンパケットの最初のインスタンスが選択され、最も大きいＲＳＳＩを有するビーコンパケットのインスタンスが選択される。（例えば反射及び屈折により）複数の異なる伝送経路を介してビーコン信号がＤＦ装置１６に到達するとき、ビーコンパケットの複数のインスタンスが受け取られ得る。次いで、最初のインスタンスについてＤＴｏＦが計算される。次いで、方角、ＤＴｏＦ、及び最大ＲＳＳＩを含むビーコン記録がＳＤＲ４０のメモリ５０内に記憶され、メモリ５０のビーコン記録は周期的にクリアされる。或いは、インスタンスの最大ＲＳＳＩの代わりに、複合ビーコン信号のＲＳＳＩが使用されても良い。
【００３５】
典型的には、メモリ５０をビーコン記録で更新することに応答し、追跡装置１４までの距離及び方角推定値が更新され、表示される。その際、最も低いＤＴｏＦを有するメモリ５０のビーコン記録が選択される。次いで、選択されたビーコン記録の方角が追跡装置１４への推定値として使用される。更に、追跡装置１４までの距離推定値が選択されたビーコン記録のＲＳＳＩから計算される。次いで、これらの推定値が表示装置４８上に表示される。
【００３６】
図５を参照すると、図４の実施形態を更に詳しく示す、ＤＦ装置１６のより詳細な図面が示されている。動作中、方角を推定し、従って表示装置４８上でＤＦ装置１６によって表示される追跡装置１４の大まかな方向を突き止めるのに十分なデータが取得されるまで、ＤＦ装置１６の利用者はＤＦ装置１６を左右にスイープする。最初に、ＤＦ装置１６が追跡装置１４の大まかな方向を表示できるようになるまで、利用者は円を描くようにＤＦ装置を３６０度スイープしなければならない場合がある。信号が取得されない場合、他の位置から探索し続ける必要がある。
【００３７】
利用者がＤＦ装置１６をスイープすると、指向性アンテナ３６がビーコン信号等の信号を選択的に受信する。選択は、利用者が指向性アンテナ３６を向ける方向に基づいて行われる。マルチパス環境では、信号が複数の伝送経路に沿って伝わることにより、ビーコン信号等の信号の複数のインスタンスが概して異なる時間に受信される。ダウンコンバータ３８が、受信信号をベースバンドへの直接変換に適した低周波信号（しばしばゼロＩＦ信号と呼ばれる）にダウンコンバートする。ダウンコンバートされた信号はＡ／Ｄ変換器４２によってサンプルされ、データｒｍｏｄ（ｔ）が少なくとも１つの相関受信機５２に伝えられる。ｒｍｏｄ（ｔ）は、時間ｔの関数としてのサンプルされた信号の値を表す。典型的には、少なくとも１つの相関受信機５２はＳＤＲ４０の一部である。更に、少なくとも１つの相関受信機５２は、概してレーク受信機に似ている。但し、図示のように、個々の数字計算からの出力は、最大比合成（maximum combining ration）を使用して結合されるだけでなく、ＴｏＦ及びＲＳＳＩを求めるためにもそれぞれ使用される。
【００３８】
少なくとも１つの相関受信機５２は、受信信号を復調して所望のビーコン信号を識別する。所望のビーコン信号は、典型的にはメモリ５０内に記憶される追跡装置１４の一意ＩＤ及び同期ワード５４によって識別される。次いで、現在のビーコン期間のビーコン信号の各インスタンスが、フィンガ（即ち副受信機）に割り当てられ、フィンガは割り当てられたインスタンスを独立に復号する。その後、様々な伝送経路の様々な伝送特性を利用するために、全てのフィンガの出力が結合される。有利には、最も低いＴｏＦを有するビーコン信号のインスタンス、及び最も高いＲＳＳＩを有するビーコン信号のインスタンスを識別するために全てのフィンガの出力が使用される。更に、複合ビーコン信号は、ビーコン信号のどの個別のインスタンスよりも、（対象が識別されていることを示すための）優れた信号対雑音比（ＳＮＲ:signal to noise ratio）及び優れた動作範囲を実現することができる。更に、複数のフィンガを使用することの代替策として、相関受信機は、スライディングタイムウィンドウにわたり信号を相関させ、相関の最早時間を探すことにより、最早到達時間を見つけることもできる。
【００３９】
一部の例では、少なくとも１つの相関受信機５２が、復調器５６、フィンガマネージャ５８、チャネル推定器６０、及び最大比合成器６２を使って上記の内容を実行する。復調器５６が、ダウンコンバートされた変調データを受け取り、復調する。次いで、復調器の出力ｒｄｅｍｏｄ（ｔ）がフィンガマネージャ５８に伝わり、所望のビーコン信号を選択し、現在のビーコン期間にわたるビーコン信号の各インスタンスｒ（ｔ−Ｆｉ）をフィンガに割り当てる。ｒｄｅｍｏｄ（ｔ）は時間ｔの関数としての復調データを表し、ｒ（ｔ−Ｆｉ）はインスタンスｉに関する時間ｔの関数としての復調データを表す。Ｆｉは、ビーコン期間の始まり又は最初のインスタンスからビーコン信号のインスタンスｉまでの時間的オフセットであり、ｉは１からｎに及び、ｎはインスタンスの数である。
【００４０】
ビーコン信号の様々なインスタンス及び対応する時間的オフセットを明らかにするために、フィンガマネージャ５８は、ビーコン信号のインスタンスを相関させるための、図示の整合フィルタ等の相関器６４を含む。相関器は、テンプレート信号（即ち知られている信号）を未知の信号と相関させて未知の信号内のテンプレート信号の有無を検出する。例えば未知の信号は、知られている信号と１列に並んでタイムシフトされる。典型的には、フィンガマネージャ５８によって検出されるビーコン信号の最初のインスタンスが、知られている信号として使用される。
【００４１】
その後、チャネル推定器６０が、タイムスタンプＴｓ及び振幅Ａを各フィンガに割り当てる。タイミングがＴＣＸＯ等の発振器４６から得られ、発振器４６は、１００メガヘルツ（ＭＨｚ）のシステムクロック等のシステムクロックを生成するために、典型的にはＳＤＲ４０のシステムクロック発振器６６によって使用される基準信号を生成する。或いは、基準信号は、ＧＰＳ信号又はＷＷＶ信号から得られても良い。基準信号及びシステムクロックは、ダウンコンバータ３８及びＡ／Ｄ変換器４２のそれぞれによって使用される。更に、システムクロックは、ローリングタイムスタンプを生成するために、典型的にはＳＤＲ４０のタイムスタンプ生成器６８によって使用される。概して、タイムスタンプは３２ビット長である。タイムスタンプが、９００ＭＨｚ搬送周波数における約３メートル（ｍ）の精度に相当する１０ナノ秒（ｎｓ）の分解能を有すると仮定し、３２ビット長は４２秒の範囲を与える（即ち１Ｅ−８ｘ２３２）。従って、タイムスタンプの分解能は、ＤＦ装置１６のスイープよりも桁違いに優れている。
【００４２】
最大比合成器６２は、最大比合成（ＭＲＣ:maximal-ratio combining）を使用してチャネル推定器６０の出力を結合し、最良のＳＮＲを有する複合ビーコン信号ｒ（ｔ）ＭＣＲを与える。ＭＲＣは、典型的には、１）ビーコン信号の全インスタンスを合計すること、２）利得を二乗平均平方根（ＲＭＳ:root mean square）信号レベルに比例させ、インスタンスの平均二乗雑音レベルに反比例させるように、各インスタンスの利得を調節すること、及び３）インスタンスごとに異なる比例定数を使用することを含む。例えば高度やＧＰＳ座標等の遠隔計測データを含むデータペイロードの使用を可能にするように、複合ビーコン信号が出力され得る。更に、送信装置１４が複合ビーコン信号から検出されたかどうかを示す信号が表示装置４８上に表示されても良い。
【００４３】
図６を更に参照すると、典型的にはＳＤＲ４０の距離及び方角推定器７０が、ビーコン信号の個々のインスタンス、並びにそれらのインスタンスに割り当てられたタイムスタンプ及び振幅を少なくとも１つの相関受信機５２から受け取る。次いで、距離及び方角推定器７０は、追跡装置１４までの距離及び方角を推定する。最も早いビーコンパケットを有するインスタンスが選択され（７２）、最も高いＲＳＳＩ値を有するインスタンスが選択される（７４）。最も低いＴｏＦを有するインスタンスが、追跡装置１４までの最短経路の最良推定であり、最も高いＲＳＳＩを有するインスタンスが、追跡装置１４までの距離の最良推定である。次いで、現在のビーコン期間の開始を示すビーコン同期パルスの時間から、最も早いビーコンパケットのタイムスタンプＴｓを引くことによりＤＴｏＦが計算される（７６）。
【００４４】
シンクロナイザ７８が、境界及び長さを含むビーコン期間の推定値を動的に更新すること（８０）によってビーコン同期パルスを生成する。境界が初期化の時点から初期化の時点に所定長を加えた時点に及んだ状態で、推定値が１００ミリ秒（ｍｓ）等の所定長に初期化される（８２）。概して推定値は、時間的オフセット、振幅、タイムスタンプ等、ビーコン信号のインスタンスの測定値を用いて更新される。更新は、測定値に基づいてビーコンレートで行われ得る。更に、更新は、ビーコン期間の統計的推定を与えるカルマンフィルタに入力されるインスタンス間の時間差を用いて行われても良い。推定されるビーコン期間の開始時に、更新された推定値からビーコン同期パルスが生成される（８４）。
【００４５】
観測されているビーコンレート及びビーコン期間は、追跡装置１４によって定められる。ビーコンレート及びビーコン期間は、例えば温度により経時変化し得るので、測定値からビーコン期間を推定する必要がある。追跡装置１４によって使用されるビーコン期間及びビーコンレートは、ビーコン信号の最大経路長を横断する時間にビーコンパケットの長さを伝送する時間を加えた時間が、ビーコン期間の半分未満であるように選択される。別の言い方をすれば、追跡装置１４によって使用されるビーコン期間及びビーコンレートは、ビーコン信号の最大ＴｏＦがビーコン期間の半分未満であるように選択される。このような方法でビーコン期間及びビーコンレートを選択することは、ビーコン信号のインスタンスが連続したビーコン期間の境界を横断して分散される可能性を有利には最小限にする。
【００４６】
ビーコン同期パルスの時点におけるＤＦ装置１６の方角が読み取られる（８６）。ＤＦ装置１６の方角（例えば０度から３６０度に及ぶ値）は、磁気計等の電子コンパス４４から適切に求められ、ビーコンレートで相関ビーコンパケットと同期的に読み取られる。次いで、典型的にはメモリ５０内に記憶されるビーコンインデックス（ＢＩＮ）９０を選択的に更新する（８８）ために、現在のビーコン期間のビーコンデータが使用される。ビーコンデータは、方角、最も早いパケットのＤＴｏＦ、及び最も高いＲＳＳＩを含む。ＢＩＮ９０は、複数のセクタに基づいて索引を付けられた様々なビーコン期間のビーコンデータを記憶する。セクタとは、重複しておらず、同じような大きさの方角の範囲であり、集合的にあり得る方角の範囲に及ぶ。例えばセクタは、３０度の増分で０度から３６０度に及び得る。
【００４７】
ＢＩＮ９０を更新するかどうかを判定する際、その方角が属するセクタに関するＢＩＮ９０内のビーコンデータが選択される（９２）。例えば、方角が２５度だと仮定し、０度から３０度に及ぶセクタのビーコンデータが選択される。次いで、決定されたビーコンデータのＤＴｏＦが現在のＤＴｏＦを上回るかどうかに関する判定が行われ（９４）、及び／又は選択されたビーコンデータのＲＳＳＩが現在のＲＳＳＩを下回るかどうかに関する判定が行われる（９６）。現在のＲＳＳＩが上回り、且つ／又は現在のＤＴｏＦが下回る場合、更新が行われ（８８）、ＢＩＮ９０内で現在のビーコンデータが選択されたビーコンデータを置換する。上記の例を続けると、この例は、０度から３０度に及ぶセクタのビーコンデータを現在のビーコンデータで上書きすることを必然的に伴う。現在のＲＳＳＩが下回り、且つ／又は現在のＤＴｏＦが上回る場合、更新（８８）は行われない。
【００４８】
典型的には、古いビーコンデータを除去するために、ＢＩＮ９０が１０秒等の所定のリフレッシュレートで空にされる（９８）。但し、古いビーコンデータを除去するために他の手法が使用されても良い。例えば、セクタごとにローリングウィンドウが使用されても良い。つまり、セクタを最後に更新してから１０秒等の所定のリフレッシュ期間にセクタごとのビーコンデータが除去される。これは他のセクタとは独立に行われ、セクタが更新される度に所定の期間に関するカウンタがリセットされるという点で繰り返しである。理解されるように、タイムスタンプの分解能は、リフレッシュレートよりも桁違いに優れている。
【００４９】
ＤＦ装置１６の利用者が歩いてＤＦ装置１６をスイープするとき、上記の方法でＢＩＮ９０が継続的に更新される。このことは、追跡装置１４又はＤＦ装置１６の位置が変化することに有利には対処する。ＢＩＮ９０を使用して追跡装置１４の方角及び距離が推定され、表示装置４８上で利用者に表示される。更に、一部の例では、電子コンパス４４から読み取られる現在の方角及び／又は移動平均方角が更に表示される。移動平均方角は、最後の所定数の方角読取値１０２の平均として移動平均計算器１００によって生成される。例えば、移動平均方角は、最後の５個の読取値にわたる平均方角とすることができる。追跡装置１４への推定方角と共に現在の方角を表示することにより、利用者は知的に歩き、ＤＦ装置１６を追跡装置１４に向けてスイープすることができる。
【００５０】
追跡装置１４までの距離及び方角の推定及び表示を完了するために、最も低いＤＴｏＦを有するセクタのビーコンデータがＢＩＮ９０から選択される（１０４）。次いで、選択されたビーコンデータの方角が表示される。更に、選択されたビーコンデータのＲＳＳＩから距離が推定され（１０６）、表示される。利用者が追跡装置１４に近づくにつれ、推定距離が連続的に短くなるが、正確な距離が必須である真正な測距システムに見られるような絶対値を与えることはない。有利には、このような方法で方角及び距離を求めることで最も長い伝送経路を排除する。更に、誤った伝送経路が排除され、距離の精度が改善される。
【００５１】
一部の例では、最初のインスタンスのＤＴｏＦと、ＲＳＳＩが対応するインスタンスのＤＴｏＦとの間の分かっている時間差を用いて距離推定値を洗練させることができる。かかる例では、各セクタのビーコンデータは、ＲＳＳＩが対応するインスタンスのこの追加のＤＴｏＦを更に含む。有利には、このような方法で距離を洗練させることでより正確な推定が可能になる。更に一部の例では、ＢＩＮ９０のビーコンデータが、データペイロード内に含まれる追跡データの現在のＧＰＳ位置を含む。ペイロードデータは、例えば複合ビーコン信号から抽出され得る。かかる例では、ＢＩＮ９０のビーコンデータに対する統計的解析を使用してこれまでの誤った伝送経路を排除し、それにより方角及び距離推定値を改善することができる。
【００５２】
様々なＤＴｏＦを区別するＤＦ装置１６の能力は、区別要因の数によって決まる。区別要因は、１）電子コンパス４４の精度、典型的には＋／−１５度、２）受信機における所望のビーコンのＳＮＲ、３）所要の精度の範囲内でビーコン信号を周期的に繰り返す追跡装置１４の送信機２４の精度、及び４）指向性アンテナ３６の前と後ろとの間の電力利得の比率、並びにビームの帯域幅及び指向性アンテナ３６の利得を含む。指向性アンテナ３６の前と後ろとの間の電力利得の比率が高いことは、１８０度の方角誤りを引き起こす、アンテナ３６の後ろからの間違った信号受信の可能性を減らす。更に、システムの距離はより大きいアンテナ利得と共に改善し、最適なビーム幅は、所望のスイープレート、方角の精度、及び所要の利得の関数である。
【００５３】
区別要因は、少なくとも１つの相関受信機５２内で相関される受信ビーコン伝送ごとに相対的なタイムスタンプを得るために使用される発振器４６の精度を更に含む。スイープ内の２つの異なる方角間の４秒の上限、及び１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の搬送周波数を仮定されたい。温度変化による最大許容誤差が１０メートルである（例えば追跡装置にごく近接している）場合、発振器３０、４６の安定度による最大システム誤差は１周期当たり１．２Ｅ−１６ｍ程度である。更に、ドリフトによる６ｍ以下の誤差が望ましい場合、その４秒内の最大温度差が計算され得る。伝播時間が２０ナノ秒（ｎｓ）であるため、温度は４秒のうちに２℃よりも多く変化することはない。
【００５４】
別々の構成要素として図示されているが、システムクロック発振器６６、タイムスタンプ生成器６８、少なくとも１つの相関受信機５２、シンクロナイザ７８、距離及び方角推定器７０、並びに移動平均計算器１００のうちの１つ又は複数をＳＤＲ４０の構成要素とすることができることを理解すべきである。例えば一部の例では、少なくとも１つの相関受信機５２がＳＤＲ４０と共に含められ、ソフトウェアによって又はＦＰＧＡを用いてハードウェア内に符号化されてデジタル信号処理技法を使用して実装される。
【００５５】
更に、ＢＩＮ９０は電子コンパス４４から読み取られた方角を記憶したが、微分到来角（ＤＡｏＡ:differential angles of arrival）が代わりに使用されても良いことを理解すべきである。ＤＡｏＡは、ＤＴｏＡを方角と組み合わせることによって計算され得る。従って、ＢＩＮ９０内に方角を記憶し、ＢＩＮ９０のセクタ境界を定めるために方角を使用し、表示装置４８上に方角を表示する代わりに、ＤＡｏＡが、ＢＩＮ９０内に記憶され、ＢＩＮ９０のセクタ境界を定めるために使用され、方角推定値として表示装置４８上に表示される。
【００５６】
図７を参照すると、マルチパス環境の一例がＤＦ装置１６の動作を示す。患者の手首に装着されて図示されている追跡装置１４がビーコン信号を伝送する。更に、指向性アンテナ３６の極座標プロットによって表わされるＤＦ装置１６が、３００度から開始して時計回りにスイープされビーコン信号の３つのインスタンスを観測し、そのうちの１つが入射信号であり、２つがマルチパス信号である。入射信号は、マルチパス信号と比較して最も短いＴｏＦ及び最も高いＲＳＳＩの両方を有するものとして識別される。従って、追跡装置１４までの距離及び方角の両方を求めるために入射信号が使用される。上記のように、ビーコン信号のインスタンスが連続したビーコン期間の境界を横断して分散される可能性を最小限にするために、ＴｏＦがビーコン期間の半分未満でなければならない。
【００５７】
図８を参照すると、マルチパス環境の別の例がＤＦ装置１６の動作を示す。追跡装置１４がビーコン信号を伝送する。次いで、指向性アンテナ３６の極座標プロットによって表わされるＤＦ装置１６が、３５０度から開始して時計回りにスイープされビーコン信号の２つのインスタンスを観測し、そのうちの１つが入射信号であり、もう１つがマルチパス信号である。入射信号は低いＲＳＳＩを有し、例えば群葉によって減衰される。マルチパス信号は高いＲＳＳＩを有し、例えば追跡装置１４の背後の建物によって反射される。入射信号は最も短いＴｏＦを有するものとして識別され、マルチパス信号は最も高いＲＳＳＩを有するものとして識別される。典型的には、入射信号は少なくとも１つの相関受信機５２の第１のフィンガを占有し、マルチパス信号は反射の追加の遅延に対応するフィンガを占有する。次いで、ＤＴｏＦが入射信号から計算され、追跡装置１４の位置を特定する際に従う方角を求めるときに使用される。更に、追跡装置１４までの距離を推定するために、最も高いＲＳＳＩを有するマルチパス信号が使用される。
【００５８】
図７のマルチパス環境では、入射信号が最も短いＴｏＦ及び最も高いＲＳＳＩの両方を有したので従来の受信機が使用されている可能性がある。しかし、図８のマルチパス環境では、入射信号が最も短いＴｏＦを有するが最も高いＲＳＳＩは有さないので、従来の受信機では追跡装置１４の位置を特定する際に問題を引き起こすことになる。従って図８は、従来の受信機よりも相関受信機が好ましい事例を示す。図８の事例は、多数の異なる信号伝送経路があると考えられる屋内用途に良くある。
【００５９】
システム１０の距離精度が、クラメール−ラオの下限（ＣＲＢ:Cramer-Rao Lower Bound）を使用して定められ得る。つまり、ＳＮＲと帯域幅との間の結び付きを得て測距性能の範囲を与えるためにＣＲＢが使用され得る。例えば、距離推定値
【数１】
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の変動に関する下限が
【数２】
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として計算されても良く、但し
【数３】
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は距離推定値の変動であり、ｃは光の速さであり、Ｂはヘルツ単位の占有信号帯域幅であり、ＥＳ／Ｎ０は、信号エネルギ対雑音密度比である。ＥＳ／Ｎ０は、次式
【数４】
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の通りＳＮＲに関係し、但しｔＳは帯域幅Ｂが占有される信号持続時間である。
【００６０】
理解されるように、ＣＲＢ内の変数の数は、国際的に使用可能な周波数スペクトル及び距離の要件を満たすのに必要な感度によって定められる。更に、少なくとも１つの相関受信機５２の入力におけるＳＮＲが高いか低いかに応じて、Ｎ０及びｔＳが変化し得ることを理解すべきである。説明のために、米国（ＵＳ）（連邦通信委員会（ＦＣＣ:Federal Communications Commission）パート１５．２４９）の９００ＭＨｚ帯域が使用されると仮定されたい。ＤＦ装置１６が追跡装置１４の近くにある場合の少なくとも１つの相関受信機５２の入力における高いＳＮＲでは、クラメール−ラオの二乗平均平方根（ＲＭＳ）の精度が０．６メートル（ｍ）だと推定される。システム１０が追跡装置１４とＤＦ装置１６との間の最大距離にある場合、ＳＮＲは、変調搬送波信号の出力割る受信機雑音である。最大距離は、数千メートル程度であると予期される。これらの条件下では、クラメール−ラオのＲＭＳの精度は７４．２ｍであると推定される。従って、利用者が追跡装置１４に近づくにつれ、ＤＴｏＦの精度が最大距離における７４．２ｍから０．６ｍまで改善する。
【００６１】
測距精度を改善するためにビーコンパケットのサイズが大きくされても良く、その理由は、大きくすることがｔＳを長くするからである。例えば、ビーコンパケットを大きくするために、同期ワード及び／又はペイロードデータが使用され得る。しかし、国際的なデューティサイクルの制約によってｔＳが制限され得る。更に、パケットサイズを大きくすることは消費電力を増やす。追跡装置１４は携帯型なので、精度と電池寿命との間の釣合がとられなければならない。
【００６２】
上記の解説は、追跡装置１４とＤＦ装置１６との間の単方向通信に関した。しかし、一部の例では、単方向ＴｏＦと共に又は単方向ＴｏＦを除外して双方向通信が使用され得る。かかる例では、ＤＦ装置１６がＤＦ装置１６の一意ＩＤを使用してビーコン信号を伝送する。更に、ＴＤが、追跡装置１４に割り当てられた一意ＩＤと共に受信ビーコン信号を送り返すトランスポンダとして働く。ＤＦ装置１６が送り返されたビーコン信号を受信し、ＤＴｏＦの代わりに絶対ＴｏＦを使用して上記のプロセスを実行し、方角及びＴｏＦでＢＩＮ９０にデータ投入する。もはやＲＳＳＩは考慮される必要がない。次いで、追跡装置１４の距離及び方角を推定するためにＢＩＮ９０が解析される。追跡装置１４の推定方角は、ＢＩＮ９０内の最短ＴｏＦに対応する方角である。ＢＩＮ９０内の最短ＴｏＦから追跡装置１４の推定距離が計算される。双方向通信を使用することは、絶対的な距離及び方角の推定をもたらす。しかし、この絶対的な距離及び方角の推定は、より短距離且つ複雑なシステムという代償によって得られる。
【００６３】
図９を参照すると、追跡装置１４の距離及び方角を推定するための方法１５０が示されている。方法１５０は、ＤＦ装置１６、典型的にはＤＦ装置１６のＳＤＲ４０によって実行され、或る期間にわたって複数の方角に向けられる指向性アンテナ３６を使い、追跡装置１４から伝送される（即ち追跡装置１４において生じる）周期的ビーコン信号を受信するステップ１５２を含む。指向性アンテナ３６は、指向性アンテナ３６を左右にスイープすることにより、或る期間にわたり複数の方角に適切に向けられる。このスイープは、自動化されてもＤＦ装置１６の利用者によって手動で行われても良い。
【００６４】
推定されるビーコンレートで、現在のビーコン期間中のビーコン信号のＤＴｏＦが計算される（１５４）。上記のように、受信ビーコン信号を観測することにより、シンクロナイザ７８がビーコン期間及びビーコンレートを推定する。ＤＴｏＦは、現在のビーコン期間のビーコンパケットの到達時間（ＴｏＡ）と、現在のビーコン期間の推定される始まりとの差として計算される。本明細書ではＤＴｏＦが説明されているが、上記でより詳細に説明されたように、絶対ＴｏＦが使用されても良いことが理解されるべきである。
【００６５】
更に、典型的には現在のビーコン期間の推定開始時において、推定されるビーコンレートで、計算済みのＤＴｏＦが現在のビーコン期間中のビーコン信号のＲＳＳＩ、及び現在のビーコン期間中に電子コンパス４４から読み取られる指向性アンテナ３６の方角に関連付けられる（１５６）。次いで、ＤＴｏＦ、関連する方角、関連するＲＳＳＩ、及び関連付けがＢＩＮ９０内に記憶される（１５８）。ＢＩＮ９０は周期的にクリアされ得る。上記のように、一部の例では記憶するステップが選択的でも良い。例えば、関連するＲＳＳＩが、関連する方角に対応するＢＩＮ９０のセクタにおけるＲＳＳＩを上回る場合にのみ、記憶するステップが行われても良い。別の例として、計算済みのＤＴｏＦが、関連する方角に対応するＢＩＮ９０のセクタにおけるＤＴｏＦを下回る場合にのみ、記憶するステップが行われても良い。
【００６６】
ＢＩＮ９０を使用し、典型的には推定されるビーコンレートで、又はＢＩＮ９０の更新に応答して、追跡装置１４までの距離及び方角が推定される（１６０、１６２）。追跡装置１４への方角が、ＢＩＮ９０内の最も低いＤＴｏＦに関連する方角として推定される（１６０）。追跡装置１４までの距離が、ＢＩＮ９０内の最も低いＤＴｏＦに関連するＲＳＳＩから推定される（１６２）。
【００６７】
マルチパス環境内等の一部の例では、現在のビーコン期間中にビーコン信号の複数のインスタンスが同時に受信される（１５２）。インスタンスのそれぞれは、異なる伝送経路に対応する。上記のように、複数の伝送経路は、例えば地物からのビーコン信号の反射及び屈折によって生じ得る。例えば、或るインスタンスは入射信号に相当することができ、別のインスタンスは建物から反射されるマルチパス信号に相当することができる。
【００６８】
複数のインスタンスが受信されるとき、上記の措置は以下を除いて同じである。最初に受信されるインスタンスを識別するために、レーク受信機と同様の少なくとも１つの相関受信機５２によってインスタンスが相関される。更に、現在のビーコン期間中に受信される最初のインスタンスからＤＴｏＦが計算される（１５４）。また更に、ＤＴｏＦがインスタンスの最も高いＲＳＳＩに関連付けられる（１５６）。このことは、図８に記載したのと同様のマルチパス環境内でのＤＦ装置１６の改善された動作を有利には可能にする。
【００６９】
上記に鑑みて、ＲＳＳＩ及び／又はドップラー偏移を使用する既知の追跡システムに関連し、本願の追跡システム１０は、入射信号とマルチパス信号とを区別するのが困難なマルチパス環境内で間違ったビーコン信号に従う可能性を減らす。これは、受信される最も強いＲＳＳＩに基づいて距離を推定することによって、及び方角を提供する信号とは独立に達成される。更に、レーク受信機と同様の相関器型の受信機が、マルチパス環境内で方角及び距離をより効果的に推定する。
【００７０】
更に、本願の追跡システム１０は、ＴｏＦの絶対測定を使用する既知の追跡システムに比べ、より単純且つ電力効率の良い設計を提供し、ＤＦ装置１６が信号源を提供し、ＴＤ１４がトランスポンダの役割を果たす。本願の追跡システム１０とは対照的に、これらの既知の追跡システムは、１）受信消費電流を最小限にするためにＴＤ１４をＤＦ装置１６と同期する必要があること、及び２）受信されるビーコンと伝送される応答との間の同期を可能にする必要があることにより、より複雑である。
【００７１】
また更に、本願の追跡システム１０は、指向性アンテナ３６を有するＤＦ装置１６を使用することにより、低利得の全方向性型アンテナを使用する実時間位置情報管理システム（ＲＴＬＳ:real-time locating system）と比較して距離を改善する。主に単一の全方向性アンテナ、又は任意選択的に追加の全方向性ダイバシティアンテナで補完される全方向性アンテナは、最大限の全放射電力（ＴＲＰ:total radiated power）、従って改善された距離を可能にする。更に、指向性アンテナ３６はＤＦ装置１６の設計を単純化する。既知のシステムは、（例えばレーダーのような）複雑な回転アンテナ又は切換型アンテナアレイ（例えばドップラー偏移システム）を必要とする。
【００７２】
更に、ＴｏＦの絶対測定、並びに非対称の順方向及び逆方向リンクバジェット（即ちＴＤ１４上の非効率な受信アンテナ）を有する双方向通信プロトコルを使用する既知のシステムに関連し、本願の追跡システム１０は、単方向通信プロトコルを使用することによって距離を改善する。
【００７３】
本明細書で使用されるとき、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）や読取専用メモリ（ＲＯＭ）等、データを記憶する任意の装置又はシステムを含む。更に、本明細書で使用されるとき、プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ＦＰＧＡ等、出力データを生成するために入力装置を処理する任意の装置又はシステムを含み、コントローラは、別の装置又はシステムを制御する任意の装置又はシステムを含み、典型的には少なくとも１個のプロセッサを含み、ユーザ入力装置は、ユーザ入力装置の利用者が別の装置又はシステムに入力を与えることを可能にするマウスやキーボード等の任意の装置を含み、表示装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ等、データを表示するための任意の装置を含む。
【００７４】
本発明が好ましい実施形態に関して説明されてきた。上記の詳細な説明を読んで理解すれば、修正形態及び改変形態が見出される場合がある。添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲に含まれる限りにおいて、本発明はそのような全ての修正形態及び改変形態を含むものと解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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