(57)【要約】  位置決定および存在検知技術のための逆方向ビーコンを含む屋内位置決めシステムおよび方法。逆方向ビーコンは、トランシーバ、およびシステムノードと共に動作するコンピュータを備える任意のデバイスであり、一般的には、スマートフォンまたは他のモバイルコンピュータの形態であることになる。本システムおよび方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＷｉ−Ｆｉなどの汎用通信プロトコルに準拠する、任意のデバイスの無線信号を利用して、位置、決定などのロケーションベースサービスを提供し、および存在検知システムのためのグラウンドトゥルースフィールドとして作用する。本システムおよび方法は、逆方向ビーコンの存在に関係なく、無線ネットワークの通常の動作過程中に行われる、無線通信への受動的なライセンシングによって動作する。【選択図】図１Ｂ
2020504818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出フィールド内で逆方向ビーコンを位置特定するための方法であって、
トランシーバ、
コンピュータを備える逆方向ビーコンを提供することと、
検出フィールドを形成するように配備された、複数のシステムノードを提供することと、
前記逆方向ビーコンを、前記検出フィールド内へと移動させることと、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第１のシステムノードから第１のシステムノード信号を受信することと、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第２のシステムノードから第２のシステムノード信号を受信することと、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第３のシステムノードから第３のシステムノード信号を受信することと、
前記コンピュータで、前記第１のシステムノード信号、前記第２のシステムノード信号、および前記第３のシステムノード信号を、履歴データセットに変換することであって、前記履歴データセットが、
第１のシステムノード識別子、および前記第１のシステムノードに関連する第１のシステムノード距離メトリックと、
第２のシステムノード識別子、および前記第２のシステムノードに関連する第２のシステムノード距離メトリックと、
第３のシステムノード識別子、および前記第３のシステムノードに関連する第３のシステムノード距離メトリックと、を含む、変換することと、
前記第１のシステムノード信号を受信するステップ、前記第２のシステムノード信号を受信するステップ、前記第３のシステムノード信号を受信するステップ、および前記変換するステップを複数回繰り返して、複数の前記履歴データセットを形成することと、
前記コンピュータで、前記複数の履歴データセット内の前記履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、前記第１のシステムノード、前記第２のシステムノード、および前記第３のシステムノードに対する、前記逆方向ビーコンの位置を決定して、前記検出フィールド内の前記逆方向ビーコンの位置を計算することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記逆方向ビーコンがモバイルデバイスを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記逆方向ビーコンが、スマートフォンまたはタブレットコンピュータを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記逆方向ビーコンがウェアラブルコンピュータデバイスを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のシステムノードが、コンピュータ、ネットワークデバイス、およびスマートアプライアンスからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記コンピュータで、前記検出フィールドに対する、前記逆方向ビーコンの位置決定ステータスを決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記位置決定ステータスが、接近する、離れる、部屋内、静的、および移動からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コンピュータがローカルネットワークコンピュータを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記逆方向ビーコンが、前記ローカルネットワークコンピュータを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記コンピュータが、電気通信ネットワークを介して前記トランシーバに通信可能に結合された、無線コンピュータサーバを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
サードパーティシステムを提供することと、
前記決定するステップにおいて決定された前記逆方向ビーコンの前記位置に少なくとも部分的に基づいて、前記サードパーティシステムを動作させることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記サードパーティシステムが、電気システム、照明システム、暖房、換気、および冷房（「ＨＶＡＣ」）システム、セキュリティシステム、ホームオートメーションシステム、産業オートメーションシステムからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出フィールドが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、ＡＮＴ、ＡＮＴ＋、ＷｉＦｉ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｔｈｒｅａｄ、およびＺ−Ｗａｖｅからなる群から選択されるプロトコルを使用する無線通信によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のシステムノード内の少なくとも１つの前記システムノードが、前記複数のシステムノード内の少なくとも１つの他のシステムノードとは異なる通信プロトコルを使用して、通信するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記検出フィールドが、屋内空間内に配置され、かつ前記決定するステップが、前記コンピュータで、前記複数の履歴データセット内の前記履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、前記第１のシステムノード、前記第２のシステムノード、および前記第３のシステムノードに対する前記逆方向ビーコンの位置を決定して、前記検出フィールド内の前記逆方向ビーコンの位置を三角測量することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が、前記複数のシステムノードから無線通信信号を受動的にのみ受信する、前記逆方向ビーコンによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、前記複数のシステムノードから無線通信信号を能動的に受信する、前記逆方向ビーコンによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
検出フィールド内で逆方向ビーコンを位置特定するためのシステムであって、
コンピュータと、
検出フィールドを形成するように配備された、複数のシステムノードと、
トランシーバ、コンピュータ、およびプログラム命令をその中に有する不揮発性コンピュータ可読記憶媒体を備える、逆方向ビーコンと、を備え、前記プログラム命令が、前記コンピュータによって実施されたときに、前記逆方向ビーコンに、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第１のシステムノードから第１のシステムノード信号を受信するステップ、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第２のシステムノードから第２のシステムノード信号を受信するステップ、
前記トランシーバで、前記複数のシステムノード内の第３のシステムノードから第３のシステムノード信号を受信するステップ、
前記第１のシステムノード信号で、前記第２のシステムノード信号、および前記第３のシステムノード信号を、履歴データセットに変換するステップであって、前記履歴データセットが、
第１のシステムノード識別子、および前記第１のシステムノードに関連する第１のシステムノード距離メトリックと、
第２のシステムノード識別子、および前記第２のシステムノードに関連する第２のシステムノード距離メトリックと、
第３のシステムノード識別子、および前記第３のシステムノードに関連する第３のシステムノード距離メトリックと、を含む、変換するステップ、
前記第１のシステムノード信号を受信するステップ、前記第２のシステムノード信号を受信するステップ、前記第３のシステムノード信号を受信するステップ、および前記変換するステップを複数回繰り返して、複数の前記履歴データセットを形成するステップ、ならびに
前記複数の履歴データセット内の前記履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、前記第１のシステムノード、前記第２のシステムノード、および前記第３のシステムノードに対する、前記逆方向ビーコンの位置を決定して、前記検出フィールド内の前記逆方向ビーコンの位置を計算するステップ、を実行させる、システム。
【請求項１９】
サードパーティシステムと、
コンピュータサーバと、をさらに備え、
その中にある前記プログラム命令が、前記コンピュータによって実施されると、前記逆方向ビーコンに、
前記逆方向ビーコンの前記決定された位置を、前記コンピュータサーバに送信するステップをさらに実行させ、
前記コンピュータサーバが、前記コンピュータサーバによって実施されると、前記逆方向ビーコンの前記決定された位置に少なくとも部分的に基づいて、前記コンピュータサーバに前記サードパーティシステムを動作させる、プログラム命令をその中に有する不揮発性コンピュータ可読媒体を備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記サードパーティシステムが、電気システムと、照明システム、暖房、換気、および冷房（「ＨＶＡＣ」）システム、セキュリティシステム、ホームオートメーションシステム、産業オートメーションシステムからなる群から選択される、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】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／４３７，４１２号の利益を主張し、現在係属中である２０１７年５月１９日に出願された米国実用特許出願第１５／６００，３８０号の一部継続出願であり、これは２０１６年８月３日に出願され、現在米国実用特許第９，６９３，１９５号として取得済みの米国実用特許出願第１５／２２７，７１７号の継続出願であり、これは２０１６年３月２９日に出願され、現在米国実用特許第９，４７４，０４２号として取得済みの米国実用特許出願第１５／０８４，００２号の継続出願であり、かつこれは２０１５年１１月９日に出願された米国仮特許出願第６２／２５２，９５４号および２０１５年９月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／２１９，４５７号の利益を主張する。上記のすべての文書の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、ロケーションベースサービスの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信デバイスは、それらのプログラミングに従って信号を送受信する、１つ以上のノードを含む。そのようなノードは、従来の通信手段および任意の無線技術またはプロトコルを介して、情報をコンピュータサーバへと送信し得る。本明細書の開示に最も関連が深いものは無線通信であり、従来Ｗｉ−ＦｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を含むがこれらに限定されない、いくつかの形態の通信規格に準拠する。２つのタイプのそのような無線通信情報は、位置決定および存在検知を助けるものとして、関心が高まってきている。
【０００４】
無線通信技術は、商業市場で人気が高まっている。人が車の鍵を見つけるのを手助けすることや建物内部のそのような人を追跡することのような、固定資産の位置決定に対処する、多くの既存の技術がある。しかし、機能するためには、これらの既存の技術はすべて、満たされなければならない数多くの要件を有する。既存の技術は一般に、いくつかの特定化されたノードからなるシステムを含む。各ノードは、対象となるオブジェクト（例えば、人、車の鍵、またはモバイルデバイス）に関連付けられた特別なトランシーバであり、トランシーバとしても作用し得る他のノードは、システムに対する既知の位置の固定資産である。ノードは「ビーコン」として機能し、特別なトランシーバは、固定ノードから信号を受け取り、その信号を計算要素に渡して、その信号をより使用可能な形態へと処理する。その処理された情報は、その後コンピュータを介して表示されてもよく、または位置決定を含むがこれに限定されない、別のシステムで利用されてもよい。
【０００５】
ノードからの信号は、従来Ｗｉ−ＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ベースの通信要素からなるネットワークを介して送信され、情報は典型的にＷｉ−Ｆｉルータまたはある種のスマートフォンを使用してコンピュータサーバへと中継されることになる。既存の技術は、典型的にそのような信号を利用して各トランシーバまでの距離を推定し、そして各トランシーバからのその距離推定を利用して、三角測量の何らかの手段を介して追跡されているデバイスの位置を推定する。
【０００６】
商業施設および住宅施設の両方において、屋内位置決めシステムが、より効率的でコスト効果が高くなるように、絶えず開発されている。これらのサービスは、位置決定、位置追跡、ジオフェンシング、セキュリティ、およびナビゲーションを含むがこれらに限定されない、業務を実施し始めている。これらのサービスの多くはまた、一般的に、グラウンドトゥルースおよび基準として使用されているサードパーティデバイスによっても強化されている。以前のシステムは、新しい回路、ハードウェア、またはプログラミングを入手することによって、あるいは既存の回路、ハードウェア、またはプログラミングを変更するためにアドオンまたは拡張を使用することによって、既存のハードウェアを修正する必要がある。ユーザにとって有益であるように、そのような位置検出システムは、既知の点に対する三角測量を提供するために、システム内の既知の位置に固定されたビーコンを有する必要があり、そうでないと、三角測量または同様のアルゴリズムは、検出ノードに対して特別なノードを位置特定することができる場合もあるが、任意のノードを固定座標系に対する位置に配置することができない。
【０００７】
適切に機能するために、現在の屋内位置決めシステムは、本質的に、各施設に設置されるべき実質的に固定ノードである、大量の特定化された「ビーコン」を必要とする。すべての個々の施設におけるそのようなビーコンの設置プロセスおよび確立プロセスは、費用がかかりかつ徹底的なプロセスである。その後、これらのビーコンは、位置が対象となる特別なノードを位置特定するように、固定三角測量点として作用する。明らかなように、三角測量アルゴリズムは、特別なノードと相互作用する２つのビーコンの知識を必要とするので、既存の屋内検出システムにおいて、検出のための対象となる領域内のあらゆる点が２つのビーコンと確実に通信できるようにする必要がある。
【０００８】
商業部門および工業部門で開発された位置決めシステム製品は、めったに家庭用技術部門に浸透しない。コストに敏感な消費者は、ロケーションベースサービスに関して、特に認識したうえで懸念を示している。屋内位置決めシステムの確立された採用の欠如は、主にコストと利便性の面で、いくつかの主な懸念によって引き起こされる。単純に言えば、システムを適切に動作させるのに十分なビーコンを住居内に設置することは、コスト効果があるとはいえ高価で面倒である。
【０００９】
第１の問題は、実質的にすべての屋内位置決めシステムのために必要な大量のビーコンおよびソフトウェアを購入するためのコストが高いことである。現在のシステムでは、実質的にビーコンなしでは現在ほとんど動作していない可能性があることが、調査により示されている。ビーコンレスシステムのアイデアが提示されているが、そのようなシステムが三角測量アルゴリズムに失敗するため、誰もそのようなシステムを実際には実装していない。個々のビーコンの費用およびシステムの動作に必要な量を考えると、典型的にコストに敏感な消費者は、そのようなシステムを採用することをためらう。第２の問題は、設置された基盤に関する利便性である。実質的にすべての屋内位置決めシステムは、そのシステム内の様々な位置に固定された静止ビーコンを含む。レシーバ用の特定の信号を通信するように特別に設計されたビーコンの特殊性のために、そのようなシステムは、容易には交換し得ない場合があり、元のセットアップを完全に置き換えなければならない。限定ではなく例として、世帯が転居する場合、彼らは家の各部屋にあるすべてのビーコンを取り除き、新しい住居に転居してから、まったく新しい環境およびシステムを再確立することを余儀なくされることになる。これは非常に時間がかかり、システムのメンテナンスおよび置き換えの負担を、消費者に強いる。さらに、彼らは新しい位置のための正しい数または正しいタイプのビーコンを有していない可能性があるため、新しい位置でシステムを実行可能にするために、さらにインフラストラクチャに投資する必要もある。
【発明の概要】
【００１０】
以下は、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を提供するための本発明の概要である。この概要は、本発明の要所もしくは重要な要素を特定すること、または本発明の範囲を明確にすることを意図していない。このセクションの唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化された形で提示することである。
【００１１】
本明細書に記載されている、当技術分野におけるこれらの問題および他の問題のために、とりわけ、検出フィールドを作成する一セットのノードに対するその位置を推定するように設計された逆方向ビーコンシステムがある。一般的に言えば、逆方向ビーコンは、検出フィールド内の１つ以上の無線デバイスによって生成された信号の１つ以上のセットを分析し、時間経過と共にそれらの信号のパターンを分析し、それらのノードに対するその位置を推定する。通信は、逆方向ビーコンと検出フィールド内のノードとの間で必ずしも直接的に確立されるわけではない（例えば、逆方向ビーコンがネットワーク上のアプリケーションデータの転送に関与するプロトコルベースの通信）が、検出フィールド内のノードからの信号は、環境内の相対位置のために依然として利用することができる。トレンドを使用し、検出フィールド内のノードとのプロトコルベースの通信を必要としない能力により、逆方向ビーコンがそれらのノードに対するその位置を推定するために、異なるプロトコル上の広範囲の異なるデバイスを使用することが可能になる。
【００１２】
原則として、そのようなシステムは、逆方向ビーコンにアクセス可能なサードパーティサービス内の検出フィールドに、ノードの位置を記憶することによって動作してもよく、逆方向ビーコンは次に、それが通信を検出できるデバイスのそれぞれによって提供される識別子を分析し、サードパーティサービスのコンテキスト内でそれらのデバイスに対してそれ自体を位置特定する。検出フィールド内のノードとの直接的なプロトコルベースの通信を必要とせずに、逆方向ビーコンは、その位置を推定するために既存のインフラストラクチャを利用することができ、逆方向ビーコン内の物理的無線機がそのネットワーク内で進行中の通信を監視できる限り、検出フィールド内のノードによって提供されるネットワークにアクセスする必要はない。
【００１３】
本明細書ではまた、とりわけ、検出フィールド内で逆方向ビーコンを位置特定するための方法であって、トランシーバ、コンピュータを備える逆方向ビーコンを提供することと、検出フィールドを形成するように配備された、複数のシステムノードを提供することと、逆方向ビーコンを、検出フィールド内に移動させることと、トランシーバで、複数のシステムノード内の第１のシステムノードから第１のシステムノード信号を受信することと、トランシーバで、複数のシステムノード内の第２のシステムノードから第２のシステムノード信号を受信することと、トランシーバで、複数のシステムノード内の第３のシステムノードから第３のシステムノード信号を受信することと、コンピュータで、第１のシステムノード信号、第２のシステムノード信号、および第３のシステムノード信号を、履歴データセットに変換することであって、履歴データセットが、第１のシステムノード識別子および第１のシステムノードに関連する第１のシステムノード距離メトリックと、第２のシステムノード識別子および第２のシステムノードに関連する第２のシステムノード距離メトリックと、第３のシステムノード識別子および第３のシステムノードに関連する第３のシステムノード距離メトリックと、を含む、変換することと、第１のシステムノード信号を受信するステップ、第２のシステムノード信号を受信するステップ、第３のシステムノード信号を受信するステップ、および変換するステップを複数回繰り返して、複数の履歴データセットを形成することと、コンピュータで、複数の履歴データセット内の履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、第１のシステムノード、第２のシステムノード、および第３のシステムノードに対する、逆方向ビーコンの位置を決定して、検出フィールド内の逆方向ビーコンの位置を計算することと、を含む、方法が記載される。
【００１４】
方法の一実施形態では、逆方向ビーコンはモバイルデバイスを備える。
【００１５】
方法の別の実施形態では、逆方向ビーコンは、スマートフォンまたはタブレットコンピュータを備える。
【００１６】
方法の別の実施形態では、逆方向ビーコンはウェアラブルコンピュータデバイスを備える。
【００１７】
方法の別の実施形態では、第１のシステムノードは、コンピュータ、ネットワークデバイス、およびスマートアプライアンスからなる群から選択される。
【００１８】
方法の別の実施形態では、方法は、コンピュータで、検出フィールドに対する逆方向ビーコンの位置決定ステータスを決定することをさらに含む。
【００１９】
方法の別の実施形態では、位置決定ステータスは、接近する、離れる、部屋内、静的、および移動からなる群から選択される。
【００２０】
方法の別の実施形態では、コンピュータはローカルネットワークコンピュータを備える。
【００２１】
方法の別の実施形態では、逆方向ビーコンは、ローカルネットワークコンピュータを含む。
【００２２】
方法の別の実施形態では、コンピュータは、電気通信ネットワーク上でトランシーバに通信可能に結合された、無線コンピュータサーバを備える。
【００２３】
方法の別の実施形態では、方法は、サードパーティシステムを提供することと、決定するステップにおいて決定された逆方向ビーコンの位置に少なくとも部分的に基づいて、サードパーティシステムを動作させることと、をさらに含む。
【００２４】
方法の別の実施形態では、サードパーティシステムは、電気システム、照明システム、暖房、換気、および冷房（「ＨＶＡＣ」）システム、セキュリティシステム、ホームオートメーションシステム、産業オートメーションシステムからなる群から選択される。
【００２５】
方法の別の実施形態では、検出フィールドは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、ＡＮＴ、ＡＮＴ＋、ＷｉＦｉ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｔｈｒｅａｄ、およびＺ−Ｗａｖｅからなる群から選択されるプロトコルを使用する無線通信によって形成される。
【００２６】
方法の別の実施形態では、複数のシステムノード内の少なくとも１つのシステムノードは、複数のシステムノード内の少なくとも１つの他のシステムノードとは異なる通信プロトコルを使用して通信するように構成される。
【００２７】
方法の別の実施形態では、検出フィールドは、屋内空間内に配置され、決定するステップは、コンピュータで、複数の履歴データセット内の履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、第１のシステムノード、第２のシステムノード、および第３のシステムノードに対する逆方向ビーコンの位置を決定して、検出フィールド内の逆方向ビーコンの位置を三角測量することをさらに含む。
【００２８】
方法の別の実施形態では、方法は、複数のシステムノードから無線通信信号を受動的に受信するのみである逆方向ビーコンによって実行される。
【００２９】
方法の別の実施形態では、方法は、複数のシステムノードから無線通信信号を能動的に受信する逆方向ビーコンによって実行される。
【００３０】
本明細書ではまた、とりわけ、検出フィールド内で逆方向ビーコンを位置特定するためのシステムであって、コンピュータと、検出フィールドを形成するように配備された、複数のシステムノードと、トランシーバ、コンピュータ、およびプログラム命令を有する不揮発性コンピュータ可読記憶媒体を備える、逆方向ビーコンと、を備え、プログラム命令が、コンピュータによって実施されたときに、逆方向ビーコンに、トランシーバで、複数のシステムノード内の第１のシステムノードから第１のシステムノード信号を受信するステップと、トランシーバで、複数のシステムノード内の第２のシステムノードから第２のシステムノード信号を受信するステップと、トランシーバで、複数のシステムノード内の第３のシステムノードから第３のシステムノード信号を受信するステップと、第１のシステムノード信号、第２のシステムノード信号、および第３のシステムノード信号において、履歴データセットへと変換するステップであって、履歴データセットが、第１のシステムノード識別子および第１のシステムノードに関連する第１のシステムノード距離メトリック、第２のシステムノード識別子および第２のシステムノードに関連する第２のシステムノード距離メトリック、ならびに第３のシステムノード識別子および第３のシステムノードに関連する第３のシステムノード距離メトリックを含む、変換するステップと、第１のシステムノード信号を受信するステップ、第２のシステムノード信号を受信するステップ、第３のシステムノード信号を受信するステップ、および変換するステップを複数回繰り返して、複数の履歴データセットを形成するステップと、複数の履歴データセット内の履歴データセットのそれぞれを比較することに基づいて、第１のシステムノード、第２のシステムノード、および第３のシステムノードに対する、逆方向ビーコンの位置を決定して、検出フィールド内の逆方向ビーコンの位置を計算するステップ、を実行させる、システムが記載される。
【００３１】
システムの実施形態では、システムは、サードパーティシステムと、コンピュータサーバと、をさらに備え、その中にあるプログラム命令が、コンピュータによって実施されるときに、逆方向ビーコンに、逆方向ビーコンの決定された位置を、コンピュータサーバへと送信するステップをさらに実行させ、コンピュータサーバが、コンピュータサーバによって実施されると、逆方向ビーコンの決定された位置に少なくとも部分的に基づいて、コンピュータサーバにサードパーティシステムを動作させる、その中にプログラム命令を有する不揮発性コンピュータ可読媒体を備える。
【００３２】
システムの別の実施形態では、サードパーティシステムは、電気システム、照明システム、暖房、換気、および冷房（「ＨＶＡＣ」）システム、セキュリティシステム、ホームオートメーションシステム、産業オートメーションシステムからなる群から選択される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】検出フィールド内の逆方向ビーコンの一実施形態の一般的なブロック図を提供する。
【図１Ｂ】図１Ａの一般的なブロックを様々な要素の実施形態で置き換えた、位置決めシステムの一実施形態を例示する。
【図２】検出区域に関連した動きに基づいて、位置決定をどのように行うことができるかについての図解を提供する。
【図３】ノードからの信号送信で始まり、情報表示またはリモートサーバもしくはコンピュータによる利用で終わる、位置決めの方法の一実施形態のフローチャートを提供する。
【図４】逆方向ビーコンとして使用することができる、スマートフォンの一般的なブロック図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の詳細な説明および開示は、限定としてではなく実施例として例示される。この説明は、当業者が開示されたシステムおよび方法を製作および使用することを明らかに可能にすることになり、また開示されたシステムおよび方法のいくつかの実施形態、応用例、変形例、代替例、および使用例を説明する。本開示の範囲から逸脱することなく、上記の構成に様々な変更を加えることができるので、説明に含まれる、または添付の図面に示されるすべての事項は、限定的な意味ではなく、例示として解釈されるべきである。
【００３５】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、位置決定および存在検知技術に使用し得る、逆方向ビーコンの形態の屋内位置決めシステムを提供する。本明細書で使用される場合、「逆方向ビーコン」という用語は、システムノードと共に動作するトランシーバおよびコンピュータを備える任意のデバイスであり、一般的にはスマートフォンまたは他のモバイルコンピュータの形態であることになる。本明細書に記載されるシステムおよび方法は、技術を単一のレシーバノード内に配備し、かつ所与の環境内に既に存在する任意の既存の無線通信システムをリスニングすることによる存在検知システムのための、位置特定およびグラウンドトゥルースフィールドとしての作用などのロケーションベースサービスを提供するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＷｉ−Ｆｉを含むがこれらに限定されない、通信プロトコルに準拠する任意のデバイスの無線信号を利用する。
【００３６】
本開示のシステムおよび方法は、位置決定用に特に設計された機器から形成されたネットワークに依存する、従来の位置追跡システムとは異なり、一般にいくつかの外部構成システムを介して、任意の一般的な既存の無線通信ネットワークのノードから形成された、検出フィールド内の無線通信を監視する。逆方向ビーコンは、トランシーバおよびコンピュータを備え、一方で検出フィールドは、実質的にいかなるタイプでもよい少なくとも３つの既存の無線通信デバイスを備えることが好ましい。既存の無線通信デバイスは、逆方向ビーコンが受信する信号を送信する、検出フィールドを形成する。逆方向ビーコンは、無線信号を処理して、その周囲の既存のノードから使用可能な位置情報を作成する。次いで、情報は、コンピュータ上での表示を含むがこれに限定されない様々な方法で、または存在検知などの外部システムのための追加の情報として使用されてもよい。このタイプのシステムは、一般的に、既存の技術よりもコスト効果が高く、適応性があり、また便利である。なぜならそれは、そのようなデバイスが自己完結型通信ネットワークの一部である必要がない場合に、既存の無線通信デバイスを利用するだけでなく、その既存のデバイスが必ずしも同じ通信プロトコルを利用する必要もないからである。
【００３７】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、位置決定および存在検知技術のために使用されてもよい、逆方向ビーコンの形態の屋内位置決めシステムを提供する。環境内で事前セットアップおよび専用の位置決定機器を使用して検出用のネットワークを形成する従来の位置追跡システムとは異なり、本システムおよび方法はデバイスが同じネットワーク上にあり、従来的な意味でビーコンとして動作するかどうかにかかわらず、既存の無線通信デバイスとして作用するノードの任意のセットから検出フィールドを形成し、その後そのセットの中で動作することができる。
【００３８】
本開示を通して、用語「コンピュータ」は、デジタルコンピューティング技術によって提供される機能、特にマイクロプロセッサに関連するコンピューティング機能を一般的に実装する、ハードウェアを説明する。「コンピュータ」という用語は、いずれかの特定のタイプのコンピューティングデバイスに限定されることを意図していないが、処理デバイス、マイクロプロセッサ、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ワークステーション、端末、サーバ、クライアント、ポータブルコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、モバイルデバイス、サーバファーム、ハードウェアアプライアンス、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ビデオゲームコンソール、ハンドヘルドビデオゲーム製品、ならびにアイウェア、リストウェア、ペンダント、およびクリップオンデバイスを含むがこれらに限定されないウェアラブルコンピューティングデバイスを含むがこれらに限定されない、すべての計算デバイスを含むことを意図する。
【００３９】
本明細書で使用される場合、「コンピュータ」とは必然的に、特定の役割を担うコンピュータに典型的なハードウェアおよび付属品を装備した、単一のコンピュータデバイスによって提供される、機能の抽象化である。限定ではなく例として、ラップトップコンピュータに関する用語「コンピュータ」は、マウスまたはトラックパッドなどのポインタベースの入力デバイスによって提供される機能を含むことが、当業者によって理解されるであろうが、一方でエンタープライズクラスのサーバに関して使用される用語「コンピュータ」は、ＲＡＩＤドライブおよび二重電源などの冗長システムによって提供される機能を含むことが、当業者によって理解されるであろう。
【００４０】
単一のコンピュータの機能が多数の個々のマシンにわたって分散されてもよいことも、当業者にはよく知られている。この分散は、特定のマシンが特定のタスクを実行する場合に機能的である場合があり、または各マシンが、任意の他のマシンのほとんどまたはすべての機能を実行する能力を有し、かつその時点で利用可能なリソースに基づいて、タスクが割り当てられている場合にバランスが取れる場合がある。したがって、本明細書で使用される「コンピュータ」という用語は、限定はしないが、ネットワークサーバファーム、「クラウド」コンピューティングシステム、サービスとしてのソフトウェア、または他の分散型もしくは協調型コンピュータネットワークを含む、単一の独立型自己完結型デバイス、または一緒にもしくは独立して動作する複数のマシンを意味する場合がある。
【００４１】
当業者はまた、「コンピュータ」と従来考えられていなかったいくつかのデバイスがそれにもかかわらず、ある特定の状況では「コンピュータ」の特性を示すことも理解する。そのようなデバイスが本明細書に記載の「コンピュータ」の機能を実行している場合、「コンピュータ」という用語は、その程度までのそのようなデバイスを含む。このタイプのデバイスとしては、ネットワークハードウェア、プリントサーバ、ファイルサーバ、ＮＡＳおよびＳＡＮ、ロードバランサ、ならびに従来の「コンピュータ」に関して本明細書に記載のシステムおよび方法と対話することができる任意の他のハードウェアが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
本開示を通して、「ソフトウェア」という用語は、コードオブジェクト、プログラムロジック、コマンド構造、データ構造および定義、ソースコード、実行可能ファイルおよび／またはバイナリファイル、マシンコード、オブジェクトコード、コンパイル済みライブラリ、実装、アルゴリズム、ライブラリ、またはコンピュータプロセッサによって実施する能力を有する、もしくは仮想プロセッサを含むがこれに限定されない、コンピュータプロセッサによって、もしくはランタイム環境、仮想マシン、および／もしくはインタプリタの使用によって実施する能力を有する形態へと変換する能力を有する、任意の命令または命令のセットを意味する。当業者は、ソフトウェアが、マイクロチップ上を含むがこれに限定されない、ハードウェアに配線されても、または埋め込まれてもよく、それでもなお本開示の意味の範囲内で「ソフトウェア」と見なされることを認識する。本開示の目的のためには、ソフトウェアとしては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリＢＩＯＳ、ＣＭＯＳ、マザーボードおよびドーターボード回路、ハードウェアコントローラ、ＵＳＢコントローラまたはホスト、周辺デバイスおよびコントローラ、ビデオカード、オーディオコントローラ、ネットワークカード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および他の無線通信デバイス、仮想メモリ、記憶デバイスおよび関連するコントローラ、ファームウェア、ならびにデバイスドライバに格納または格納可能な命令が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に記載のシステムおよび方法は、典型的にはコンピュータもしくは機械可読記憶媒体またはメモリに記憶されたコンピュータおよびコンピュータソフトウェアを使用することが企図されている。
【００４３】
本開示を通して、「ネットワーク」という用語は、一般に、コンピュータがこれを介して互いに通信するための音声、データ、または他の無線通信ネットワークを意味する。「サーバ」という用語は、一般に、ネットワークを介してサービスを提供するコンピュータを意味し、「クライアント」は、一般に、ネットワークを介してサーバによって提供されるサービスにアクセスするか、またはそれを使用するコンピュータを意味する。当業者であれば、「サーバ」および「クライアント」という用語は、状況に応じて、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはハードウェアとソフトウェアの組み合せを意味する場合があることを理解するであろう。当業者であれば、「サーバ」および「クライアント」という用語は、ネットワークソケット接続を含むが、必ずしもこれに限定されない、ネットワーク通信またはネットワーク接続のエンドポイントを意味する場合があることをさらに理解するであろう。当業者はさらに、「サーバ」が、サービスまたはサービスのセットを配信する複数のソフトウェアおよび／またはハードウェアサーバを含んでもよいことを理解するであろう。当業者であれば、「ホスト」という用語は、名詞形では、ネットワーク通信またはネットワークのエンドポイント（例えば、「リモートホスト」）を意味する場合があり、または動詞形では、サーバがネットワークを介してサービスを提供する（「ウェブサイトをホストする」）場合があり、もしくはネットワークを介したサービスのアクセスポイントを意味する場合があることをさらに理解するであろう。
【００４４】
本開示を通して、「トランシーバ」という用語は、メッセージ、信号、データ、または他の情報を搬送する電磁波を生成および送信するためのハードウェア、回路、および／またはソフトウェアを有する、機器または機器のセットを意味する。トランシーバはまた、そのようなメッセージ、信号、データ、または他の情報を含む電気信号を受信し、それらを、そのような電磁波に変換するための構成部分も含んでもよい。「レシーバ」という用語は、そのような送信された電磁波を受信し、それらを信号（通常は電気的な信号）に変換し、そこからメッセージ、信号、データ、または他の情報を抽出し得る、ハードウェア、回路、および／またはソフトウェアを有する、機器または機器のセットを意味する。「トランシーバ」という用語は、一般に、双方向無線機、または無線ネットワーキングルータもしくはアクセスポイントなどの、ただし必ずしもこれらに限定されない、トランシーバおよびレシーバの両方を備える、デバイスまたはシステムを意味する。本開示の目的のために、３つの用語すべては、他に示されない限り交換可能であると理解されるべきである。例えば、用語「トランシーバ」は、レシーバの存在を暗示すると理解されるべきであり、用語「レシーバ」は、トランシーバの存在を暗示すると理解されるべきである。
【００４５】
本開示を通して、「ノード」という用語は、ネットワーク通信、一般に、無線トランシーバを有し、通信ネットワークの一部であるデバイスのスタートまたはエンドポイントを指す。ノードは通常、無線ルータ、無線アクセスポイント、短距離ビーコンなどの独立型自己完結型ネットワーキングデバイスである。ノードは、本明細書で説明されるように、検出ネットワークで使用するために構成された、汎用デバイスまたは特殊用途デバイスであってもよい。限定ではなく例として、ノードは、一意の識別子および固定された既知の位置を有する既製の無線ネットワーキングデバイスの無線伝送能力を有する、デバイスであってもよい。ネットワーク内では、各ノードは、ネットワーク信号のトランシーバおよびレシーバの両方として作用してもよい。本開示は、通常、ノードを「システムノード」と呼び、それは、本明細書に記載のシステムおよび方法を実装するために追加の特定化されたハードウェア、回路、構成部分、またはプログラミングを一般に全く必要としない、既知の独自性を有する固定位置に存在するノードであることを意図され、また、必ずしも同じシステム内の他のシステムノードと同じ無線通信ネットワーク上で通信しているとは限らない可能性がある。明確にするために、逆方向ビーコンノードは、本明細書に記載のシステムおよび方法を実装するために特定化されたハードウェア、回路、構成部分、またはプログラミングのいくつかの組み合わせを必要とするという点で、「システムノード」とは異なる。一般に、同じ無線通信ネットワークの一部である必要はない少なくとも３つのシステムノードが、その位置を決定するために逆方向ビーコンによって使用されることになる。
【００４６】
本開示を通して、「検出フィールド」という用語は、ロケーションベースサービスに利用されている空間を意味する。一般に、このフィールドは、逆方向ビーコンによって受信される信号をブロードキャストする場合がある様々なノードによって加えられる。検出フィールドは、部屋または家のような独立型自己完結型の位置であることが好ましい。検出フィールドは、位置追跡、存在検知、ジオフェンシング、およびセキュリティなどの機能を含むがこれらに限定されない、汎用であってもよく、または特別なものであってもよい。限定ではなく例として、検出フィールドは、すべてがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）２．４ＧＨｚをブロードキャストし、またウェアラブルの形態で逆方向ビーコンによって接続されてもよい、コンピュータ、スピーカーセット、およびコーヒーメーカーなどの計算デバイスを収容する部屋であってもよい。検出フィールド内のデバイス間で転送されるデータが、逆方向ビーコンによって解読される必要はないので、逆方向ビーコン内のトランシーバ（複数可）が、ネットワークトラフィックの存在を検出し、そのトラフィックの発信元を特定することができるように、検出フィールド内のそのようなデバイスと逆方向ビーコンとの間の接続が完全に確立される必要はない。検出フィールドは、任意の建物全体に対する単一フィールドのようにすべて包括的でありかつ全体的であってもよく、または検出フィールドは各部屋に対して１つのサブフィールドとするなど、断片化されて個別化されていてもよいが、１つのフィールドとしてまとめて識別可能である。検出フィールドの主なパラメータは、本開示で論じられているように、ロケーションベースサービスのためのシステムノードを含む、物理的空間のパラメータである。
【００４７】
実質的にすべての現在のシステムは、しばしば１０個も２０個もの特別に設計されたビーコンを大量に必要とするため、限界がある。本システムおよび方法は、施設内に既存の日常的な既製のデバイスからの信号を使用するので、（仮にあったとしても）多くの特別なビーコンを必要としない。例えば、既存の無線ルータ、ホットスポット、および無線で通信する任意の他のデバイスを、本明細書で考察した逆方向ビーコンシステムおよび方法における「システムノード」として使用してもよい。インフラストラクチャの多くがすでに多くの施設に存在しているので、これは、本システムを、実質的にすべての現在のシステムよりもはるかに手頃な価格にし、より大きな設置の容易さを提供する。限定ではなく例として、逆方向ビーコンシステムは、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレス位置を少なくとも一度記録し、サードパーティサービスを介してそれらを記憶することによってセットアップされてもよく、そのためそのＭＡＣアドレスおよび関連する位置は、他の逆方向ビーコンデバイスによって検索され、および利用されてもよい。
【００４８】
本システムおよび方法におけるシステムノードは、固定座標系に対して（例えば、互いに対してではなく）既知の位置を自己識別、および維持してもよく、または同じ固定座標系でそれらの位置を報告してもよい、単純な無線通信デバイスである。各システムノードから、逆方向ビーコンは、信号強度、ビット誤り率、待ち時間、または他の信号特性のうちの１つ以上を受信する。逆方向ビーコンまたは他の場所にあってもよいコンピュータは、次に信号を使用可能な情報へと処理し、具体的には、システムノードに対する逆方向ビーコンの位置に関連する距離、角度、または他の変数を決定することができる。次いで、その情報は、逆方向ビーコンによって利用されてもよく、または表示もしくは他のシステムでの利用のためにローカルコンピュータもしくは外部コンピュータサーバに送信されてもよい。ノードの数は、世帯規模、部屋の数、またはユーザが追跡もしくは位置特定したいトランシーバの数には依存しない。コストに敏感な消費者は、徹底的な設置を必要とするシステムのための多数の購入よりも、単数購入にはるかに傾くであろう。
【００４９】
本質的に、本明細書で考察されるシステムおよび方法は、位置決定におけるアルゴリズムの処理を取り扱うために特定化された、固定ビーコンの必要性を排除することによって検出を可能にする。代わりに、本システムでのノードは、単純に通常どおりに挙動する。それらは、そうするように設計されている通りに、ネットワーク内で、互いにまたは他のシステムと無線で通信する。そうするにつれて、逆方向ビーコンは、干渉、信号強度、または他の定義的要因から、それ自体に対するノードの相対位置を決定することができる。次に、この相対位置は、実空間におけるノードの位置を知っているプロセッサに提供することができ、そこから実空間における逆方向ビーコンの位置を決定することができる。
【００５０】
本システムはまた、改善された利便性を提供することもできる。システムの設置には、デスクトップまたは無線スピーカーセットなどの無線通信デバイスを、環境内のユーザ設定の位置に単純に置くことを含む。ある特定の実施形態では、そのような位置情報は、サードパーティサービスを介して利用可能になる場合がある。平均的なユーザは室内に比較的多数の無線ノードを有することになると一般に想定されているので、無線通信デバイスを意図的に固定位置に位置決めする必要はない。さらに、その目的は主に位置検出ではなく無線サービスを提供することであるので、特定のノードが位置検出において有用でないとしても問題ではない。位置検出は２次的である。したがって、ステレオシステム上の無線スピーカーおよびアダプタは、両方とも本システムにおいてノードとして作用する。しかし、それぞれが再生のために、音声信号をスピーカーに無線で送信することを主な目的としているので、検出は２次的である。
【００５１】
逆方向ビーコンは、一般的にウェアラブルまたはモバイルデバイスの形態である単一のハードウェアであってもよく、従来のビーコンセットアップよりも少ししかハードウェアを追加的に入手して設置する必要がない。しかしながら、それはまた一般に、追跡または検出されるべき対象に関連するデバイスでもある。多くの場合、関心のある対象は、スマートフォンを自分自身で携行するか、ウェアラブルに装着している人であるため、接続は一般的にすぐに明らかになる。したがって、追加の労力をほとんどまたは全く必要としない位置参照のために既存の無線通信システムを利用することができる。さらに、本開示のシステムおよび方法は、通信プロトコルにかかわらず、それらが新しく追加されたシステムノードで増強され、そこから信号を受信することができるので、適応可能である。
【００５２】
ノードデータはそれ自体と比較することのみを必要とする（すなわち、各ノードはそれ自体からのみ三角測量に必要な変数を決定する方法を知っているだけであることが好ましい）ので、様々なプロトコル、デバイスなどから生じる異なるノードからの異なる大きさの信号は、逆方向ビーコン出力に影響を及ぼさない。代わりに、各ノードは、それ自体と逆方向ビーコンとの間の特定の変数（例えば、距離）を、何らかの手段で決定する。次にノードは、この共通変数（この実施例では距離）を、中央コントローラに提供し、中央コントローラは、それらの変数から逆方向ビーコンを位置特定することができる。これは、検出フィールドが事実上、逆方向ビーコンシステム内でＷｉ−ＦｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの異なる通信方法を使用する、様々なシステムノードの任意のハイブリッドを含む場合があることを意味する。上記で使用される「距離」は、デバイス間の絶対距離であってもよく、または相対距離表示であってもよく、逆方向ビーコンの相対的および／もしくは絶対的な条件で位置を推定するために検出フィールド内のノードからの「距離」の集合が分析されてもよい。「距離メトリック」は、信号強度の表示、距離を推定する計算、および逆方向ビーコンと検出フィールド内の所与のノードとの間の距離の変化を推定する計算を含むが、必ずしもこれらに限定されない。「計算された位置」は、検出フィールド内の逆方向ビーコンの絶対位置または相対位置のいずれかでもよく、逆方向ビーコンは、その検出フィールド内のノードまでの距離メトリックの知識に基づいてその位置を計算する。
【００５３】
限定ではなく例として、新しい通信プロトコルが発明された場合、新しい通信プロトコルに従うシステムノードは逆方向ビーコンに対する新しい位置を自己識別し維持してもよく、それは以前と同じ様式でシステム内の残りのノードと依然として対話することができると仮定すると、本明細書で考察されるシステムおよび方法は、依然として適切かつ機能的であることになる。したがって、これらのシステムおよび方法は、基礎となる通信技術またはプロトコルに生じる変化にかかわらず、容易に設置されてもよく、新しい位置またはシステムノードに容易に適合されてもよい。さらに別の実施形態では、既存のビーコンは逆方向ビーコンとも相互作用して、精度を向上させるために、なお更なる変数およびデータポイントを提供する可能性があることを認識するべきである。
【００５４】
以下の実施形態は、これに限定されるものではないが図４に示すようなトランシーバ１０５およびコンピュータ１０６を含む、本明細書では逆方向ビーコン１０８と呼ばれる、物理的デバイス１０８の周りに構築されてもよい。逆方向ビーコン１０８は、１つの物理的エンティティ内に結合されてもよく、または分離されてもよいトランシーバ１０５およびコンピュータ１０６を有してもよい。コンピュータ１０６と通信可能に結合されたトランシーバ１０５は、検出フィールド１０９内にシステムノード１０３を提供する。トランシーバ１０５は、検出フィールド１０９を含む信号を、システムノード１０３から受信する。逆方向ビーコン１０８が動作するためには、検出フィールド１０９は、逆方向ビーコン１０８のトランシーバ１０５によって受信されるべき信号を送信する、少なくとも３つのシステムノード１０３を備えなければならない。
【００５５】
システムノード１０３はそれぞれ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、または現在知られているものもしくは今後で発見される他のものを含むがこれらに限定されない、異なる通信プロトコルに従ってもよい。このため、そしてシステムノード１０３は典型的には固定されているので、図１ａおよび図１ｂに示されるように、ユーザは、検出フィールド１０９を構成するものについて非常に高い適応性を与えられる。これとは対照的に、他のシステムでは、ユーザは専用デバイス（ビーコン）を設置する必要があり、これはコストに敏感な消費者にとっては魅力的な選択肢ではない。
【００５６】
図１ａでは、検出フィールド１０９内の逆方向ビーコン１０８の抽象化が提供されており、図１ｂでは、システムノード１０３の具体的な実例を示すために限定ではなく例としてこれを拡張している。
【００５７】
トランシーバ１０５は、信号をコンピュータ要素１０６が処理するデータへと変換する。各データパケットは一般に、少なくともそのときのシステムノード識別子およびシステムノード１０３のブロードキャスト信号の強度を含む。
【００５８】
コンピュータ１０６は、データを受信して処理し、標的の部屋１０９に関して逆方向ビーコン１０８の５つの可能な位置決定のうちの１つを返す。５つの可能性は、図２に示されるように、接近する、離れる、部屋内、静的、および移動である。存在を決定するために、標準化されたビーコンを含む従来のシステムは、強度の観点から利用可能な最新のデータによって決定を下す。対照的に、本システムおよび方法は、方向性の動きおよび／または距離の推定値の観点から、履歴データをノードごとに比較することによって決定を下し、したがってそれを強度とは無関係にさせる。この様式では、これらのシステムおよび方法は、様々な通信プロトコルを用いるシステムノード１０３に対して使用されてもよい。データパケットが標準の通信プロトコルに準拠することを保証することを妨げることは、追加の構成、機器、または較正の必要性も排除し、それらすべてが、追加の時間と金銭的なコストを招く。
【００５９】
図２は、検出フィールドに対する動きに基づく、位置決定のアルゴリズム実施形態２０１の図解を提供する。図３は、ノード１０３からの信号送信で始まり、情報の表示または別のサーバもしくはコンピュータによる利用で終わる、位置特定方法３０１の図解を提供する。
【００６０】
位置決定のための出力を決定するために、一実施形態は、図３に示されるようなフローを利用する。第１に、トランシーバ１０５が、３つ以上のシステムノード１０３のそれぞれから１つ以上の信号を受信する（３０３）。第２に、そのトランシーバは、その信号をその信号に関するデータへと変換する（３０５）。第３に、そのデータは、そのトランシーバ１０５からコンピュータ１０６へと渡される（３０４）。第４に、コンピュータ１０６は、いくつかの分析プロセスを通じてデータを実行して、システムノードのセットに対する逆方向ビーコンの相対位置を決定する。システムノードは、逆方向ビーコンと共に使用するために特に修正される必要はない。
【００６１】
逆方向ビーコン１０８の実際の位置または他の実空間値を決定するコンピュータ１０６は、ローカルネットワークコンピュータまたは無線コンピュータサーバ１０６のいずれかであってもよい。ローカルネットワークコンピュータ１０６は、トランシーバ１０５に物理的に取り付けられているか、またはトランシーバ１０５から分離しているかのいずれかであってもよい。ローカルネットワークコンピュータ１０６の出力は、意思決定のために情報をユーザに提供しながら、ユーザに表示されてもよい。ローカルネットワークコンピュータ１０６の出力は、スマートライト、加熱システム、または冷却システムを含むがこれらに限定されない、ローカルメカニズムの作用を知らせるためにも使用されてもよい。無線コンピュータサーバ１０６は、クラウドコンピューティング上で動作していてもよいシステムを含むがこれに限定されない、リモートまたはネットワークベースのメカニズムのために、情報を利用してもよい。各システムノード１０３の信号強度は、そのＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）によって与えられることが好ましい。
【００６２】
逆方向ビーコン１０８の一実施形態では、トランシーバ１０５をコンピュータ１０６に取り付けてもよく、トランシーバ１０５は、そこで信号を受信して、その信号をデータへと処理してもよく、コンピュータ１０６は、そのデータを使用可能な情報へと処理する。コンピュータ１０６は、無線通信を利用して、照明システムを含むがこれに限定されない、世帯内部の他のシステムと協調してもよく、または情報をユーザに直接表示することに限定されてもよい。その通信方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー２．４ＧＨｚであることが好ましいが、それは要件ではない。任意の利用可能な無線通信プロトコルが、使用されてもよい。
【００６３】
逆方向ビーコン１０８の一実施形態では、逆方向ビーコン１０８は、トランシーバ１０５およびコンピュータ１０６を備えるウェアラブルを備え、受信信号は、ここですべて同じ逆方向ビーコンデバイス１０８内で使用可能な情報へと処理されてもよい。情報は、小型モニターを介して、ユーザに視覚的に表示されてもよい。ウェアラブルはまた、照明システムを含むがこれに限定されない、世帯内部の他のシステムと通信するために、他の通信プロトコルともインターフェースしてもよい。代替の実施形態では、データは、情報へと処理するために、外部ネットワークを通して渡されてもよい。
【００６４】
逆方向ビーコン１０８の実施形態では、必要なトランシーバ１０５およびコンピュータ１０６要素を含む図４に示すようなスマートフォン１０８または他のモバイルデバイス１０８は、検出フィールド１０９内の３つ以上のシステムノード１０３から収集された信号を処理し、本明細書で説明されるようにシステムノード１０３に対するその１０８の位置を決定することを可能にする、特別なソフトウェアをロードされてもよい。スマートフォン１０８は信号を受信し、その信号を使用可能な情報へと処理し、そしてその情報は、スマートフォンの画面を通じてユーザへと表示されてもよい。電話機１０８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉとインターフェースして、そのような追加のシステムのための制御として作用するための逆方向ビーコン１０８の追跡を可能にする照明システムを含むがこれに限定されない、世帯内部の他のシステムと通信してもまたよい。
【００６５】
逆方向ビーコン１０８の一実施形態では、トランシーバ１０５および小型コンピュータ１０６を備えるデバイス１０８は、信号が受信されることになる無生物物体に取り付けられてもよい。内蔵のコンピュータ１０６は、その信号をデータへと処理する。内蔵のコンピュータ１０６は、データを使用可能な情報へと処理するために使用されてもよく、またはそのデータは、無線ネットワークを通して渡され、遠隔で処理されてもよい。デバイス１０８は、次に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とインターフェースして、これに限定されないがガレージドアなどのドアの開放、もしくは電気システム、照明、ならびに／または暖房、換気および／もしくは空調（「ＨＶＡＣ」）システムをオンにすることを含むがこれらに限定されない、世帯内部の他のシステムと通信してもよい。
【００６６】
検出フィールド１０９の一実施形態では、検出フィールド１０９は、任意の数のシステムノード１０３を備える。システムノード１０３は、すべて同じ通信プロトコルを利用してもよく、またはこれらは異なる通信プロトコルを利用してもよい。世帯では通常、Ｗｉ−Ｆｉ無線ルータおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）スピーカーセットなどの異なる通信方法のデバイスを保持しているので、異種のフィールド１０９が、より頻繁に当てはまるであろう。
【００６７】
検出フィールド１０９の一実施形態では、世帯内の様々な個々の部屋を追跡するために、複数の検出フィールド１０９がセットアップされてもよい。
【００６８】
モニターの一実施形態では、スマートフォンは、システムに対するユーザインターフェースとして作用するアプリを装備してもよい。処理された情報は、アプリから表示されてもよく、ユーザは、設定をカスタマイズし、統計データを見て、そして手動でシステムと相互作用してもよい。
【００６９】
モニターの一実施形態では、表示は、視覚的にではなく、聴覚的または触覚的に行われてもよい。データが使用可能な情報へと処理された後、逆方向ビーコン１０８は、ユーザが検出フィールド１０９に入ったときに、合図をユーザに送信してもよい。この種の合図は、ユーザが有する場合がある異なる状態に対して異なるパターンを振動させること、またはユーザの状態に応じて異なるメロディーを演奏すること（ここでメロディーは状態変化時に演奏されることになる）、を含むが、それに限定されるものではない。
【００７０】
モニターの一実施形態では、情報を１人以上のユーザに表示するために、家の周りにモニターのシステムをセットアップしてもよい。様々なモニターが無線ネットワークに接続されてもよく、各モニターは、その家の中での位置に応じて、またはそれを最もよく見る人に応じて、異なる情報を表示してもよい。すべてのモニターは、スマートフォンアプリまたは何らかのその他のユーザインターフェースによって構成される可能性がある。
【００７１】
アルゴリズムの一実施形態では、検出フィールド１０９は、セットアップ時に較正され、システムの精度を維持するために定期的に再較正されることになる。アルゴリズムは、較正に適応するために、しきい値またはサンプルサイズなど、ある特定の変数は変更する可能性があるように保持することになる。代替の実施形態では、アルゴリズムは、それが変化する環境に適応することができるように、機械学習または進化型態様を組み込んでもよい。
【００７２】
アルゴリズムの一実施形態では、アルゴリズムは、コンピュータ上のファームウェアとして、トランシーバ１０５と同じデバイス１０８上に存在する。これは、世帯内に複数の検出フィールド１０９が存在することを可能にするために複製される場合がある。代替の実施形態では、アルゴリズムは、システムの残りの部分から取り外され、クラウドなどのコンピュータサーバ上に存在してもよい。データは、無線ネットワークを介してアルゴリズムへと送信される可能性があり、アルゴリズムは、データを処理して、使用可能な情報をユーザに送り返す。通信方法は、Ｗｉ−ＦｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を含むがそれらに限定されない、様々なやり方で行われてもよい。
【００７３】
アルゴリズムの一実施形態では、逆方向ビーコン１０８は、ジャイロスコープ、全地球測位システム（「ＧＰＳ」）システム、および距離計などの慣性測定装置１１０を含むがそれらに限定されない、追加の検知デバイス１１０によって増強されてもよく、それは、逆方向ビーコン１０８が無線信号内の雑音および外れ値をより効果的に処理することを可能にすることによって、出力の精度を高める場合がある。そのデバイス１１０は、逆方向ビーコン１０８への付属品として取り付けられてもよく、そのデータは必要に応じて並列化されてもよい。その状態または出力は、無線信号からのデータとセンサー１１０からのデータとの組み合わせに基づいて、より正確な情報を見つけ出すために、第２層の決定ツリーにおいて逆方向ビーコンの出力に組み込まれてもよい。
【００７４】
ネットワークの一実施形態では、既存の検出フィールド１０９は、処理、分散、または記憶のために無線ネットワークを介してデータまたは使用可能な情報を送信する場合がある、逆方向ビーコン１０８とインターフェースする。
【００７５】
ネットワークの一実施形態では、データは、暗号化プロトコルを介して、ネットワークに知られている外部システム上で視覚化されてもよい。
【００７６】
ネットワークの一実施形態では、逆方向ビーコン１０８は、新しい信号送信に基づいて、新しいシステムノード１０３を検出してもよい。そのシステムノード１０３は、検出フィールド１０９に追加されてもよく、またユーザ入力が与えられたときにアルゴリズムの中へと組み込まれてもよい。
【００７７】
本明細書で説明されるように、逆方向ビーコン１０８は、逆方向ビーコン１０８がの無線通信デバイスのセットによって定義された区域内にあるかどうかを判定するために、既存の無線通信デバイスを使用してもよい。限定ではなく例として、その区域の周辺の周りのノード１０３によって画定される区域が与えられると、そのような区域の知識を有する逆方向ビーコン１０８は、それぞれからの信号強度の傾向に基づいて、それがノード１０３のその所与の区域の周辺の中にあるのか、その所与の区域の外側にあるのかを見分ける場合がある。これは、逆方向ビーコン１０８が較正を必要とせず、異なるプロトコルを介して通信するノード１０３を使用して動作できることを意味する。
【００７８】
この技術の１つの潜在的な例示的ユースケースでは、どの店舗の中に人がいるかを判定するためにショッピングモール環境内の既存の無線通信デバイスを使用してもよい。店舗は通常、無線カメラ、販売時点管理デバイス、および／または無線ルータを有し、そのようなノード１０３によって定義された内部空間を使用して、その店舗の検出フィールド１０９を定義することが可能である。スマートフォンを逆方向ビーコン１０８として使用する顧客がモール内を移動しているとき、スマートフォン１０８は、その店舗に近づいているのか、その店舗から離れているのか、その店舗内にいるのか、またはその店舗の範囲外にいるのか（例えば、その店舗からのデバイスには問題のスマートフォンが見えない場合）を決定することができる。そのようなシステムは、既存のインフラストラクチャを使用して、他のビーコンベースの近接マーケティング活動に必要とされる追加のハードウェアまたは後付け／アップグレードを必要としない、純粋なソフトウェア配備においてビーコンのような機能を提供する。逆方向ビーコンデバイス１０８上に統合されたソフトウェアプラットフォームを通して、既存の無線通信インフラストラクチャは、屋内位置特定能力のために利用されてもよい。
【００７９】
別の例示的なユースケースでは、フィードバックが高度な占有検出システムに提供されてもよく、逆方向ビーコンベースの手法の精度は、高度な占有検出システムのものよりも高い場合がある。そのシステムは、この場合も既存の無線通信デバイスを利用して人が空間内にいるのか空間外にいるのかを判定し、高度な占有システムにフィードバックを提供してもよく、それは、将来の検出においてその機能を強化するために、人がその空間内にいることが分かっている間に収集された情報を使用することができる。逆方向ビーコン１０８は、そのデバイスが逆方向ビーコン１０８と共に使用するように構成されることを必要とせずに、様々な異なる無線通信デバイスと共に動作することができるので、そのようなシステムは、システムに含まれるデバイスの構成を必要とする従来技術の解決策よりも、より容易かつ安価に、そしてより多様な既存のシステムに配備することができる。
【００８０】
説明したように、逆方向ビーコン１０８は、Ａｐｐｌｅ（商標）ビーコンのような、今日市場に出回っている現在のビーコンとは異なる。従来技術のビーコンは、デバイスがビーコンと能動的に対話／通信することを必要とする。しかし、本開示では、逆方向ビーコン１０８は、逆方向ビーコンとは無関係に発生する通信信号に対する受動的なリスナーとして作用する。逆方向ビーコン１０８は、逆方向ビーコン１０８に対するこれらの他のノード１０３の位置を決定するためにこれらの他のノード１０３といかなる他の相互作用も必要とせず、システムにいかなる著しい追加の通信負荷も課すことはない。
【００８１】
本明細書に記載の方法は説明的なものであり、基本的な三角法数学の当業者であれば誰でも、位置解を導出することができることに留意されたい。
【００８２】
ＲＳＳＩは通常、任意の通信システムにおけるレシーバによって測定されることに留意されたい。レシーバの帯域幅、送信周波数、およびアンテナ利得に応じて、ＲＳＳＩを、送信機からの距離および差分距離の非常に正確な尺度とすることができる。ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー）などの一部のシステムでは、これは正確な尺度ではない場合があり、距離が長くなるにつれて正確性が低下する場合がある。特定の方法論は、それが依存している通信システムの正確さを考慮に入れることになる。
【００８３】
説明された逆方向ビーコンシステムは、逆方向ビーコンが、そのデバイスによって作り出された内部空間に対して、それらのデバイスからのいかなる構成も必要とせずにそれ自体を位置特定し得る、システムにおける既存の無線ノードの使用を可能にする。これにより、逆方向ビーコン自体を使用し、逆方向ビーコンが位置特定に使用しているノードの変更を必要としない、逆方向ビーコンベースの位置特定システムをセットアップすることが可能になる。逆方向ビーコンは、その場合、施設に既に定置されているインフラストラクチャを変更する必要なしに、屋内ＧＰＳ、高度な居住センサーシステムのフィードバック、近接マーケティングなどを含む、様々な目的のためその位置の決定を使用することができる。
【００８４】
本開示の任意の単一の構成要素に与えられた任意の範囲、値、特性、または特徴は、本開示の任意の他の構成要素に与えられた任意の範囲、値、特性、または特徴と互換的に使用することができ、適合性がある場合、本明細書全体を通して与えられるように、構成要素のそれぞれについて定義された値を有する実施形態が形成されることが理解されよう。さらに、属またはカテゴリーについて提供された範囲は、特記しない限り、その属またはカテゴリーのメンバー内の種にも適用することができる。
【００８５】
本発明は、現在好ましい実施形態であると考えられているものを含む特定の実施形態の説明と併せて開示されているが、詳細な説明は、例示的であることを意図しており、本開示の範囲を限定すると理解されるべきではない。当業者によって理解されるように、本明細書に詳細に記載されたもの以外の実施形態も本発明に包含される。記載された実施形態の修正例および変形例は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく作られてもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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