JP2010500604A - セル共通部分からのセルｉｄベースのポジショニング - Google Patents

Abstract

ワイヤレスデバイスによって、検出された信号の信号強度を使用して、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定するシステムと方法を説明する。一般的に、既知のロケーションにおいて集められた、または推定された基準信号強度測定値に対して、識別可能なソースから受信した信号の強度を比較する。信号のソースを識別する情報は、一般的に、信号中に提供されるデータから取得される。その中でワイヤレスデバイスが見つけられる領域を位置特定するためのインデックスとして、信号強度測定値を使用できるように、マッパーが、基準信号強度の組み合わせを、幾何学的に形成された地理的領域に関係付けする。既知のロケーションから信号強度情報を受信するシステムと方法を説明し、情報を使用して、マッピングシステムデータベースを更新して、改善することができる。
【選択図】図１

Description

発明の分野

本発明は、ＧＰＳのみの解法が利用可能でないときの、非ＧＰＳ情報を使用したポジショニングに関連する。

関連技術の説明

セルラ電話機と他のデバイスとの地理的ロケーションを決定できる技術に対する需要がある。従来の三角測量方法を使用して、複数の受信機によって、そこから信号が受信された方向を決定することにより、送信機を位置特定できる。しかしながら、ワイヤレスデバイスから受信した信号は、比較的弱いかもしれず、三角測量は、一般的に、ネットワーク中で個別の送信機を区別できなければならない高感度の方向探知装置を要求する。三角測量システムは、通常は、何らかの所定の時間において、ほんのわずかのデバイスだけを位置特定することができるに過ぎず、三角測量サービスに対する広く行きわたったアクセスを可能にするために、多数の三角測量受信機が要求されるだろう。結果として、三角測量システムは、経済的に、非実用的になりがちである。

グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）は、複数の衛星から受信した信号を伴う、三角測量のような方法によって、デバイスを正確に位置特定できる。しかしながら、ワイヤレスデバイスにおけるＧＰＳ技術の実現は、費用がかかるかもしれず、大規模なフォームファクタデバイスを必要とし、電力消費をかなり増加させるかもしれない。したがって、空間的に制約された、費用の影響を受けやすいワイヤレスデバイス中にＧＰＳを提供することの欠点が、広く行きわたった実現を妨げる。

本発明のある実施形態は、ロケーションを見つける目的のために、ワイヤレスデバイスに対して利用可能な情報を利用することによって、先行技術における明らかな欠点を克服する。ある実施形態は、識別可能なソースから受信した信号の信号強度を使用してワイヤレスデバイスを位置特定し、また、ワイヤレスデバイスを包囲する地理的エリア内の既知のロケーションにおいて集められた、または推定された基準信号強度測定値に対して、これらの信号強度を比較するシステムと方法を含む。信号のソースを識別する情報を、測定された信号中のデータから抽出することができ、マッパーに提供できる。信号は、無線周波数および電磁波信号を含む、ワイヤレスデバイスによって検出された何らかの識別可能な信号を含むことができる。例えば、セルラ電話ネットワークは、競合するサービスプロバイダによって構築されていてもよく、これによって、異なるプロバイダによって運営されている異なるセルサイトによって送信された信号を、あらゆるプロバイダに関して、セルラ電話機が検出できてもよい。多くの実施形態では、１つ以上のサービスプロバイダによって運営されているセルサイトからの信号を、ロケーション決定のために使用してもよい。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定するシステムは、データベースとマッパーを具備する。マッパーは、一般的に、地理的エリアの領域中の信号の測定された、または推定された強度によって特徴付けられる、地理的エリア内の領域を識別するように構成されている１つ以上のサーバを備える。データベースを用いて、基準信号強度測定値と、信号強度と地理的エリアの領域との間の関係とを維持し、更新することができる。ある実施形態では、マッパーとデータベースを、１つ以上のサーバ上で動作する単一のシステム中に統合することができる。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスのロケーションを、独立して確立または確認することができるときに、ワイヤレスデバイスによって提供される信号強度測定値を使用して、データベース中で維持される基準測定値と、マッパーによって発生されるマップとを更新、および増加させてもよい。ある実施形態では、グローバルポジショニングシステム（“ＧＰＳ”）機能を備えるワイヤレスデバイスが、高い正確さで、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定できる。このようなＧＰＳを備えるワイヤレスデバイスから導出される信号強度情報を使用して、データベース中の関係する基準情報を更新することができ、マッパーによって使用される追加的な基準ポイントを提供することもできる。

ある実施形態では、１つ以上のワイヤレスデバイスからの複数の信号測定値をマッパーが受け取ってもよく、ここで、測定は、最も近いロケーションにおいて行われたとして決定される。最も近いロケーションからのこれらの測定値を集計し、平均化し、フィルタし、補正し、または、そうでなければ、処理して、１つ以上の最も近いロケーションを含む地理的領域に対する、現在の組の信号強度測定値を取得または更新することができる。現在の組の信号強度測定値を使用して、以前の基準測定値を更新または置換することができ、あるいは、新しい基準測定値として記録することができる。

本発明のこれらの、および他の観点は、添付の図面とともに、本発明の特定の実施形態の以下の説明を読むことにより、当業者にとって明らかになるだろう。

図１は、単一のＲＦソースに対する簡潔化された信号強度マップの例である。 図２は、２つのＲＦソースに対する信号強度マップの例である。 図３は、受信機に対するマルチ領域の可能性の例を図示する。 図４ａは、その中にワイヤレスが存在しているにちがいない単一の領域を発生させるのに使用できる、カーブ適合プロセスの例を図示する。 図４ｂは、その中にワイヤレスが存在しているにちがいない単一の領域を発生させるのに使用できる、カーブ適合プロセスの例を図示する。 図４ｃは、その中にワイヤレスが存在しているにちがいない単一の領域を発生させるのに使用できる、カーブ適合プロセスの例を図示する。 図４ｄは、その中にワイヤレスが存在しているにちがいない単一の領域を発生させるのに使用できる、カーブ適合プロセスの例を図示する。 図５は、５つのＲＦソースに対する信号強度マップの例である。 図６は、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定するのに使用されるシステムのエレメントを示すブロック図である。 図７は、信号強度の測定を図示するフローチャートである。 図８は、ロケーション決定のフローチャートである。

発明の詳細な説明

ここで、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明し、これは、当業者が本発明を実現できるようにするための、図示的な例として提供される。特に、以下の図面と例は、本発明の範囲を、単一の実施形態に制限することを意図しておらず、むしろ、説明する、または図示するエレメントのいくつかのもの、またはすべてのものの置換物として、他の実施形態が可能である。便利な場合には必ず、同じ参照番号は、図面全体を通して、同じまたは類似する部分を指すのに使用されるだろう。既知のコンポーネントを使用して、これらの実施形態の、あるエレメントを部分的にまたは完全に実現できる場合は、本発明を曖昧にしないために、このような既知のコンポーネントの、本発明の理解のために必要である部分だけを説明し、このような既知のコンポーネントの他の部分の詳細な説明を省略するだろう。本明細書において、単数形のコンポーネントを示す実施形態は、制限的なものとして考えられるべきでなく、むしろ、本発明は、複数の同じコンポーネントを含む、他の実施形態を含むことを意図しており、ここでそうではないとして明示的に述べられない限り、この逆もまた然りである。さらに、出願人は、そうであるとして明示的に述べられない限り、明細書または特許請求の範囲中の何らかの用語に、普通ではない、または特別な意味が与えられることを意図していない。さらに、本発明は、図示としてここで参照されるコンポーネントに対する、現在知られている、および将来に知られることになる均等物を包含する。

本発明のある実施形態では、ワイヤレスネットワークインフラストラクチャに関連する情報を使用して、ワイヤレスデバイスの地理的ロケーションを決定できる。この情報は、ワイヤレスデバイスによって検出された１つ以上の信号の強度に関連するデータを含むことができる。ワイヤレスデバイスは、（これ以降、集合的に“ＲＦソース”として呼ぶ）識別可能な無線周波数と、電磁波と、他の電磁気信号との信号強度を測定することができ、この測定された信号強度をマッパーに報告できる。ＲＦソースによって送信され、ワイヤレスデバイスによって受信された情報の内容を調べることによって、ＲＦソースを識別することができる。例えば、デジタルセルラ電話ネットワーク中のセルサイトは、一般的に、セルサイトによって送信された信号に関係するサービスプロバイダと、セルサイトとを識別するのに使用できる情報を送信するだろう。このような情報は、信号周波数と、変調と、エンコーディングスキームと、利用可能な場合は方向情報とを含む、信号から導出された情報と組み合わされるときは特に、一意的に信号を識別することができる。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定するシステムは、１つ以上のデータベースとマッパーとを具備する。地理的エリア中の、ある既知のロケーションにおいて取得された基準信号強度に対して、デバイスによって測定された信号強度を比較することによって、地理的エリア内のワイヤレスデバイスのロケーションを決定できる。ある実施形態では、基準信号強度は、測定値と推定を含んでいてもよく、可能性ある信号強度の範囲として表すことができる。データベースを用いて、基準信号強度測定値を維持し、更新することができる。マッパーは、地理的エリア内の領域を、その領域に関係するある信号の基準信号強度に関係付けできる。これらの基準信号強度を、領域中で検出可能な信号の予想される信号強度の範囲として表してもよい。ワイヤレスデバイスによって測定された信号強度を使用して、領域を記述する情報を含むマッピングデータを、データベースとテーブル中に記憶させることができ、インデックス付けすることができる。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスのロケーションが、独立して確立または確認することができるときに、ワイヤレスデバイスによって提供される信号強度測定値を使用して、データベース中で維持される基準測定値と、マッパーによって発生されるマップとを更新、および増加させてもよい。ある実施形態では、グローバルポジショニングシステム（“ＧＰＳ”）機能を備えるワイヤレスデバイスが、高い正確さで、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定できる。このようなＧＰＳを備えるワイヤレスデバイスから導出される信号強度情報を使用して、データベース中の基準情報を更新することができ、マッパーによって使用される追加的な基準ポイントを提供することもできる。したがって、ある実施形態は、ＧＰＳサービスが利用不可能であるときに、ワイヤレスデバイスロケーションの決定を容易にすることができ、また、ＧＰＳサービスがワイヤレスデバイスに対して利用可能であるときに、ＧＰＳにより識別されたロケーションに対する信号強度測定を提供することによって、システム分解能を向上させることができる。例えば、ＧＰＳを備えるデバイスが屋内で使用されるとき、ＧＰＳサービスは利用可能でないかもしれず、信号強度測定値を使用して、本発明のある実施形態において、デバイスを位置特定する。

ある実施形態では、１つ以上のワイヤレスデバイスは、確認できる最も近いロケーションにおいて取得された信号強度測定値を、マッパーに提供してもよい。これらの測定値を集計し、平均化し、フィルタし、補正し、または、そうでなければ、処理して、１つ以上の最も近いロケーションを含む地理的領域に対する、現在の組の基準信号強度を取得することができる。現在の組の基準信号強度を使用して、以前の基準信号強度を更新または置換することができ、あるいは、新しい基準測定値として記録することができる。

図１は、単一のＲＦソース１３に対する信号強度マップを図示する。この例において、ＲＦソース１３から受信した信号の強度は、第１の組のロケーション１０₁−１０₆において、−１００ｄＢｍであるとして知られている。輪郭１１は、第１の組のロケーション１０₁−１０₆を含むとして描かれ、その中で信号強度が少なくとも−１００ｄＢｍである、隣接するエリア１２と１６の周りに境界線を描く。さらに、信号の強度は、第２の組のロケーション１４₁−１４₆において、−８０ｄＢｍであるとして知られており、第２の組のロケーション１４₁−１４₆の間に描かれた輪郭１５は、その中では信号強度が少なくとも−８０ｄＢｍである隣接するエリア１６の周りに境界線を描く。したがって、輪郭１１と１５との間に位置するエリア１２内の信号強度は、−１００ｄＢｍと−８０ｄＢｍとの間で測定されるとして予想できる。

ＲＦソース１３からワイヤレス受信機において受信される信号の強度は、さまざまな要因によって影響されるかもしれず、さまざまな要因は、受信機とＲＦソース１３との間の距離と、ワイヤレスデバイスとＲＦソース１３との間の土地の地形と、ワイヤレスデバイスとＲＦソース１３とを囲む土地の地形と、他のＲＦソースからの干渉と、ワイヤレスデバイス特性と、天気と、ＲＦソース１３の送信電力とを含む。結果として、ＲＦソース１３から等距離である隣接ロケーションの間でさえも、検出可能な信号強度は、相当異なっているかもしれず、したがって、輪郭は、不規則な形状を持つかもしれず、地理的エリア中に別個の輪郭の“島”が存在するかもしれない。

信号強度マップ中の輪郭の形状と正確さは、それに対する信号強度測定値が利用可能であるロケーションの数の関数であってもよい。結果として、ある実施形態では、ウォードライビングから取得された多数の測定値や、または、バルク測定値を取得するための他の方法を使用して、信号強度マップを発生できる。さらに、ある実施形態では、推定された信号強度を含むデータから、信号強度マップを発生させてもよい。利用可能な測定信号強度に基づいて、補間とモデリング技術によって、推定信号強度を取得することができる。

ある実施形態では、最新の、または最も正確な信号強度測定値が利用可能になるときに、信号強度マップを更新してもよい。より最新の測定値が、推定信号強度と置き換わってもよく、以前に表されていなかったロケーションにおける信号強度測定値を提供でき、このことによって、信号強度推定値を洗練させることができる。測定されるロケーションの数が増加するのに比例して、マップの分解能と正確さの向上が期待できることが理解されるだろう。

ある実施形態では、信号強度マップは、任意の選択されたロケーションにおいて取得された信号強度の測定値に基づいていてもよい。ロケーションから将来に測定値を受信することを期待して、そのロケーションを選択してもよい。いくつかの実施形態では、推定が、ＲＦソース１３からのロケーションの距離のような単一のパラメータだけに基づいていてもよい。多くの実施形態では、複数のパラメータを使用して、信号強度の初期推定を発生させることができる。複数のパラメータは、ＲＦソース１３からの距離と、送信機ロケーションと、送信機の高さと、送信機電力と、アンテナパターンと、送信機に比べての受信機の高度と、見通し線と、送信機と受信機の間に位置している建物の数および性質と、無線周波数干渉ソースと、送信電力と、受信機効率と、天気等の組み合わせを含んでもよい。少なくともいくつかの実施形態では、経験モデルと、閉鎖型モデルと、レイトレーシングモデルとを含む、伝搬モデルに基づいたモデリングシステムによって、信号強度を推定できる。ある実施形態では、モデリングシステムは、第三者のネットワークデータベース情報と、フィールド測定値とを使用して、モデルを調整してもよい。例えば、地理的情報システム（ＧＩＳ）データベースに基づいて、レイトレーシングモデルによって発生されたデータを使用して、ネットワークデータベース情報を取得してもよい。

ＧＩＳベースのシステムは、空間的データと、特に地理的に参照される情報とを作成し、記憶させ、解析し、管理するのに使用できる汎用コンピュータシステムを一般的に含む。参照される情報は、送信機ロケーションと、送信機の高さと、送信機電力と、アンテナパターンと、送信機に比べての受信機の高度と、見通し線と、送信機と受信機の間に位置している建物の数および性質と、無線周波数干渉ソースと、送信電力と、受信機効率と、ロケーション情報（例えば、緯度、経度、高度、ＺＩＰコード）に関係する天気とを含む、１つ以上のパラメータを含んでもよい。

ある実施形態では、信号強度マップを使用して、ワイヤレスデバイスのロケーションを決定することができる。図１の例において、単一の送信機に対して測定された信号強度は、一般的に、輪郭線１１と１５によって境界を示され、ＲＦソース１３を中心とする、一般的には環状の複数の領域１２と１６のうちの１つの内部にあるロケーションを与える。一般的に、それぞれの環状領域１２または１６は、その内部での信号強度が、輪郭線１１と１５により識別される信号強度の範囲内に入ることが予想できる領域の輪郭を描く。したがって、エリア１２中の信号強度は、−１００ｄＢｍと−８０ｄＢｍとの間にあるとして予想できるので、−９５ｄＢｍの受信信号強度を報告するデバイスは、−１００ｄＢｍ輪郭線１１と、−８０ｄＢｍ輪郭線１５とによって境界付けられるエリア１２内にいるとして決定できる。

図２は、交差し、オーバーラップするカバレッジエリアを２つのＲＦソースが持つ、信号強度マップを例として図示する。測定されたロケーション２００₁−２００₆を接続する−１００ｄＢｍ輪郭２０と、測定されたロケーション２２０₁−２２０₆を接続する−８０ｄＢｍ輪郭２２とを含む、（示していない）第１のＲＦソースに対して信号強度がマッピングされる。測定されたロケーション２４０₁−２４０₆を接続する−８０ｄＢｍ輪郭２４と、測定されたロケーション２６０₁−２６０₆を接続する−８０ｄＢｍ輪郭２６とを含む、（示していない）第２のＲＦソースに対して信号強度がマッピングされる。ポイント２８において、両方のＲＦソースのカバレッジエリア内に位置するワイヤレスデバイスは、両方のＲＦソースの信号強度を測定でき、これらの測定値をマッパーに中継できる。マッパーは、その領域内の予想される信号強度に対して、測定値をマッチングさせることにより、その中にワイヤレスデバイスが最も見つけられそうな見込みのある領域２９を推定してもよい。図２の例では、第１のＲＦソースに対して測定された信号強度は、−６４ｄＢｍであってもよく、第２のＲＦソースに対して測定された信号強度は、−４９ｄＢｍであってもよい。この簡潔な例において、カバレッジマップにしたがうと、エリア２９だけが、この組み合わせの測定信号強度を提供する。

１つより多いＲＦソースに対する信号強度測定値が利用可能である場合は、任意の所定の組の測定信号強度または信号強度範囲で、１つより多い領域を識別可能であってもよいことが理解されるだろう。付加的な送信機からの信号の存在が、その中にワイヤレスデバイスが位置できる領域のサイズを減少させてもよい一方で、領域は断片化されてもよく、断片は共通の要素を持たず、不規則な形状であってもよいことが理解されるだろう。この断片化は、データベースとマッパーの複雑さをかなり増加させるかもしれない。したがって、本発明のある実施形態は、ある断片を連結させて、形成させる方法を提供して、測定信号強度の組み合わせに関係する、より管理しやすい領域を提供する。

図３は、簡潔な２つのＲＦソースの例での断片化を図示する。（示していない）第１のＲＦソースの信号強度が、−１００ｄＢｍ輪郭３０と、−８０ｄＢｍ輪郭３２とによって、信号強度マップ中で表される一方、（示していない）第２のＲＦソースの信号強度が、−８０ｄＢｍ輪郭３４と、−６０ｄＢｍ輪郭３６とによってマップ中で表される。この例の目的のために、ワイヤレスデバイスは、第１のＲＦソースに対する−９４ｄＢｍの測定信号強度と、第２のＲＦソースに対する−７２ｄＢｍの測定信号強度とを報告する。したがって、ワイヤレスデバイスは、第１の領域３８または第２の領域３９内にあるとして決定される。

ある実施形態では、そこにワイヤレスデバイスが高い確率で位置する単一の領域を構築することが望ましい。図４ａ−４ｄは、図３において提供された例に基づいて、そこにワイヤレスデバイスが高い確率で位置する領域を提供するための１つの方法のステップを図示する。ここで、レポーティングワイヤレスデバイスは、図４ａ中で分離して示されている領域３８と３９内にあるとして決定されてもよい。領域３８と３９をリンクさせて、図４ｂ中に示したように、単一の多角形の領域４０を形成してもよい。カーブ適合技術を使用して、領域４０から計算された、楕円形の領域４２を取得してもよい。楕円の中心のロケーション４４と、長軸のサイズ４６と、短軸のサイズ４８と、楕円の向き４４０とのような簡潔なパラメータを使用して、地理的な軸または他の基準軸に関して、楕円形領域４２を記述することができる。他の幾何的形状を使用して、所望のように領域を記述できる。

ある実施形態では、単一のカバレッジの領域を規定することによって、地理的エリアをマッピングしてもよい。楕円形の領域４２に対して、上に示したように、少数のパラメータを使用して、領域の形状とサイズとを記述することで、これらの領域を完全に記述してもよい。さらに、測定信号強度を使用して、領域をインデックス付けしてもよい。一般的に、それぞれの検出された信号に対する信号強度測定値が取得され、これを使用して、インデックスを発生させる。このインデックスを使用して、その中で、それぞれの信号に対する測定値が、領域中の信号の予想信号強度の範囲と整合性のある領域を位置特定することができる。次に、領域のエリアのサイズに比例した信頼度で、ワイヤレスデバイスが、領域の中央に位置しているとして決定される。

ある実施形態では、信号強度測定値または信号強度測定値の範囲によってインデックス付けすることができる、データベースとテーブル中で領域情報を維持することができる。図３と図４ａ−４ｄに関して上に説明した例では、データベースを使用して、第１の送信機に対する−９４ｄＢｍの測定信号強度と、第２の送信機に対する−７２ｄＢｍの測定信号強度とを、図４ｄに示す楕円形の領域４２に関連させてもよい。ある実施形態では、マッピングデータベースの一部は、ワイヤレスデバイス中で維持してもよい。これらの実施形態では、ワイヤレスデバイスは、目下の地理的エリアと、その中にワイヤレスデバイスが頻繁に位置する、または最近位置していた地理的エリアとをカバーするマッピングデータベースの一部を維持することができる。

ある実施形態では、その中にワイヤレスデバイスが位置する領域は、検出可能なＲＦソースの信号強度または信号強度の範囲の共通部分として決定される。セルラ電話ネットワークの例では、ワイヤレスデバイス、一般的にセルラ電話機は、基地局セルＩＤによって識別される、担当基地局と隣接基地局との信号強度を測定してもよい。セル電話機によって、そのセルＩＤが報告された基地局のカバレッジエリアの共通部分を見つけることによって、ワイヤレスデバイスのロケーションを推定できる。共通部分は、一般的に前もって計算され、セル電話機によって取得された測定値とマッチングされる。以前に測定された信号強度とモデリングされた信号強度とを含む基準信号強度に基づいた、幾何学的に規定された形状を使用して、予想信号強度の範囲の共通部分をマッピングさせてもよい。例えば、それぞれの共通部分を変形させることができ、または、そうでなければ、楕円にマッピングさせることができ、ここで、楕円の中心は、セル電話機の推定位置を与え、楕円の軸と方向は、位置の不確実さをもたらす。受信可能なセルＩＤに基づいて、テーブルルックアップから、適切な楕円をリアルタイムで識別できる。

セルラ電話ネットワークの例において、受信可能な範囲中のＸとＹ座標を処理して、基地局に対するカバレッジエリアを形成するそれぞれの基地局に対する凸包を見つけることができる。次に、基地局のオーバーラップする組み合わせに対応するカバレッジエリア包の共通部分を取得できる。共通部分の頂点をつなぎ合わせた、共通部分の境界を発生させることができ、この共通部分境界に楕円を適合させることができる。一般的に、楕円中心と、半長軸と、半短軸と、方向として、結果が記憶される。ある実施形態では、Ｊｏｓｅｐｈ Ｏ‘Ｒｏｕｒｋｅによって述べられた方法（Ｊｏｓｅｐｈ Ｏ‘Ｒｏｕｒｋｅ、Ｃでの計算幾何学（第２版）、ケンブリッジ大学出版、１９９８年、９月）を使用して、セルカバレッジエリアを表す凸包を見つけてもよい。ある実施形態では、Ｂ．Ｒ．Ｖａｔｔｉによって述べられた技術（Ｖａｔｔｉ，Ｂ．Ｒ．“多角形クリッピングのための汎用解法”ＡＣＭ通信３５（７）、１９９２年７月、ｐ．５６−６３）に基づいて、共通部分を取得してもよい。ある実施形態では、ニュートン−ラプソン法を使用して、最小二乗フレームワークで非線形方程式を解くことによって、共通部分に適合された楕円を取得できる。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスは、２つより多いＲＦソースに関係する信号強度の測定値を取得し、報告してもよい。複数のＲＦソースに関係する信号強度測定値の利用可能性が、マッピングの粒度と正確さとを向上させてもよいことが理解されるだろう。図５は、５つの異なるＲＦソースに関係する輪郭線５４₁−５４₅の共通部分における多角形５２から形成される、確率の楕円形領域５０において、ワイヤレスデバイスのロケーションを識別する、複合信号強度マップを示す。

ある実施形態では、複数の搬送波によって提供されるセルラサービスに関係するＲＦソースとともに、測定可能な信号強度を識別してもよい。ワイヤレスデバイスは、異なる搬送波のいくつかのもので、ローミング特権を要求して、いくつかの搬送波に関係するＲＦソースを正確に識別できるようにしてもよいことが理解されるだろう。セルラサービスは、異なるワイヤレス標準規格とモードを使用して、ＲＦソースを提供してもよい。例えば、ＧＳＭセルラ電話機は、マルチモード動作に対して構成されていてもよく、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、またはアナログの信号を検出し、測定できる。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスは、無関係なＲＦ信号の信号強度を測定してもよい。例えば、ワイヤレスデバイスは、セルラ電話送信と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのような識別可能なワイヤレスネットワークとの両方の信号強度を測定してもよい。ある実施形態では、識別可能なワイヤレスデータネットワークが、約１０か、１００フィート中の測定されたエリア内で検出可能であってもよく、そして、結果的に、セルラ電話送信機から受信した信号から導出できるものよりも高い分解能のロケーション情報を提供できる。識別可能なデータネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ブルートゥース（登録商標）等を含むＷｉＦｉネットワークを含むことができる。

ある実施形態では、他の手段によってロケーションを正確に決定できるワイヤレスデバイスによって、信号強度測定値を取得できる。このような測定値を使用して、信号強度マップ分解能を向上させてもよく、記憶された測定値を更新してもよい。現在のロケーションを正確に識別できるワイヤレスデバイスは、ＧＰＳ機能を備えるデバイスを含む。ＧＰＳ受信機を備えるセルラ電話機の例では、電話機は、ＧＰＳ受信機によって識別されたロケーションにおける１つ以上のＲＦソースに対する信号強度測定値に対応する情報を記録できる。ある実施形態では、このようなＧＰＳを備えるワイヤレスデバイスが、ワイヤレスネットワークのうちの１つを使用して、データベースとマッパーに対して、ロケーションと信号強度の情報を提供できる。

ワイヤレス受信機の感度は、デバイスごとに異なってもよいことが理解されるだろう。したがって、多くの実施形態では、ワイヤレスデバイスは、マッパーによって較正されてもよい。いくつかの実施形態では、較正は、既知の地理的ロケーションにおいてワイヤレスデバイスによって行われた、１つ以上のワイヤレス送信機に対する信号強度の測定値を記録させることを含む。一般的に、その既知のロケーションにおいて以前に取得された基準信号強度測定値と、測定値との比較に基づいて、ワイヤレスデバイスに対する補正係数を計算できる。異なる周波数における動作のために、異なる動作モードでの動作のために、そして、例えばＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＴＤＭＡ等を含む、異なるワイヤレスエンコーディングスキームでの動作のために、補正係数を計算して、ワイヤレスデバイスを較正してもよい。ある実施形態では、ワイヤレスデバイスは、製造者と、現在の受信機構成と、バッテリ電力レベルと、デバイス計算された補正係数とを含む、較正を支援するための情報を提供してもよい。

ある実施形態では、ワイヤレスデバイスに対する測定値情報の履歴を記録できる。この測定値の履歴に基づいて、補正係数を計算し、再計算することができる。さらに、受信機感度において観察された変更を記録させ、使用して、ワイヤレスデバイスに関係する許容範囲情報を提供できる。許容情報は、環境的および動作的な要因によって引き起こされた受信機設定の変動に、マッパーが対処できるようにする。例えば、ワイヤレスデバイスによって測定される信号強度は、デバイス中で利用可能な電力によって異なってもよい。別の例では、感度の変動は、移動中の車両での使用と、屋外での使用と、屋内での使用と、異なる高度（例えば、建物の異なる階）における使用とを含む、ワイヤレスデバイス利用における違いに関係するかもしれない。ある実施形態では、デバイスから受信した測定値に対して、適切な補正係数が適用されてもよいように、ヒューリスティックな方法を使用して、ワイヤレスデバイスが屋内にあるか否かを決定してもよい。いくつかの実施形態では、信号強度マップを調整して、屋内位置の正確さを向上させてもよい。ワイヤレスデバイスが屋内に位置することを決定するための方法は、ワイヤレスデバイスによって受信している基地局の数と、信号の平均受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）とに関係するパラメータを使用することを含む。調整可能な係数とオフセットを使用して、観察された値よりも大きくなるように調整されたＲＳＳＩ値を使用して、より弱い信号に対する適切なカバレッジエリアを選ぶことができる。したがって、より高いＲＳＳＩ値は、一般的に、より小さい対応するカバレッジエリアを提供するので、より小さい共通部分のエリアを取得でき、このために正確さが向上される。

ある実施形態では、１つ以上のデバイスから取得された測定値情報の履歴を集計し、使用して、基準測定値を含む、予め決定された信号強度測定をセットし、リセットし、または、そうでなければ調整してもよい。送信機電力の変更と、ＲＦソースによってカバーされるエリアの地形における変更と、建物の建設と、建物の取り壊しと、干渉するまたは競合するＲＦソースの追加あるいは除去等によって、このような調整が必要とされるかもしれない。ある実施形態では、動的に変化する環境内で、測定値の履歴が補正されてもよく、ここで、測定値は、気候の季節的な変化のような要因によって、影響されるかもしれない。したがって、ある実施形態では、ワイヤレスデバイスの較正は、デバイス感度の短期および長期の変動と、送信電力の短期および長期の変動と、干渉ＲＦソースの短期および長期の変動とに対応する係数と、ワイヤレスデバイスによって検出された周波数に関係する係数とを含んでもよい。

図６は、本発明の１つの実施形態に含まれる、簡潔化された、図示的で、例示的な処理エレメントを提供する。１つ以上のワイヤレスデバイス６０から信号強度測定値を集計するためのシステムは、マッパーを実現するように構成され、プログラムされている、サーバ６２と６３を含んでもよい。ある実施形態では、システムは、基準測定値と、マップ情報と、信号強度の測定値の履歴とを維持するための、１つ以上のデータベース６４と６５を含んでもよい。一般的に、サーバは、ワイヤレスデバイス６０から受信した測定値を処理し、この測定値に基づいて、ワイヤレスデバイス６０のロケーションを決定し、基準測定値と、マップ情報と、信号強度の測定値の履歴とを更新する。ある実施形態では、ワイヤレスデバイス６０は、信号強度の、デバイス専用のデータベース６６を維持することができる。デバイス専用のデータベース６６は、ワイヤレスデバイス６０内の記憶装置中や、ワイヤレスデバイス６０に対してインデックス付けされた、サーバ６２または６３の記憶装置中や、あるいは、デバイス記憶装置とサーバ記憶装置の組み合わせ中に維持されてもよい。ある実施形態では、システムデータベース６４と６５によって、信号強度データとマップが提供されてもよく、デバイス専用のデータベース６６と同期されてもよい。

図７を参照して、ある実施形態では、ワイヤレスデバイスは、定期的な時間の間隔で信号強度を測定してもよい。（利用可能な場合は）ＧＰＳ動作に関係して、ワイヤレスネットワーク要求に基づいて、そして、マッパー規定された間隔で、間隔を規定してもよい。図７は、１つの実施形態で用いられる測定プロセス７００の例を提供する。ステップ７０２において、ワイヤレスデバイスは、ワイヤレスデバイスと互換性のある検出された信号の強度を測定してもよい。セルラ電話機の例では、セルラ電話機によってサポートされている、ＧＳＭ、ＣＤＭＡ等のような標準規格にしたがって、信号が、変調され、エンコードされている場合、信号は互換性があってもよい。さらに、セルラ電話機は、システム中でエンコードされた情報をデコードできなければならず、一般的に、セルラ電話機が加入しているセルラ電話サービスプロバイダの代理として、信号が送信されなければならない。

ステップ７０４において、信号が処理され、可能な場合は、信号を識別できるように、ワイヤレスデバイスによってデコードされる。信号によって提供されたデータを、選択的に復調、復号し、逆アセンブルするように、ワイヤレスデバイスが構成されているときに、信号がデコードされてもよい。デバイスにとって異質のプロトコルと標準規格にしたがって、エンコードされ、または送信されてもよい信号もあるかもしれない。それに対してワイヤレスデバイスがアクセス権限を欠く、サービスプロバイダによって提供された信号もあるかもしれない。信号が識別可能である場合、ステップ７０６において、ワイヤレスデバイスは、信号強度の１つ以上の測定値を記録させる。ステップ７０８において、他の信号が利用可能である場合、測定ステップと、識別ステップと、記録ステップとが繰り返される。すべての所望の識別可能な信号が測定されたとき、ステップ７１０において、信号強度測定値を記録させ、集計し、処理するために、結果をシステムに送信してもよい。

図８は、本発明のある実施形態において、信号強度測定値を記録させ、集計し、処理するためのプロセス８００を記述する。ステップ８０２において、システムは、１つ以上のワイヤレスデバイスから信号強度測定値を受信する。一般的に、信号強度測定値は、測定された信号のソースを識別できる付加的な情報を提供する。ある実施形態では、ワイヤレスデバイスによって、送信機とサービスプロバイダにより、ソースを識別できる。ある実施形態では、ワイヤレスデバイスは、サービスと送信機をルックアップするのに使用できる識別情報を提供する。

ステップ８０４において、ある一定の信号強度情報において、ＧＰＳコンポーネントを検索できる。ＧＰＳ情報が存在する場合、ステップ８１４において、関係する測定信号強度を使用して、データベース中の基準情報の妥当性を評価することができる。測定信号強度と基準信号強度との間に差が検出される場合、ステップ８１６において、新しい基準情報を保存でき、または他の信号強度情報とともに、測定値を集計できる。ステップ８１６において、関係するロケーションに対する、以前に測定された情報が何も利用可能でなく、レポーティングデバイスが信頼可能であるとシステムによって考えられるとき、新しい基準情報が一般的に記憶される。一般的に、信頼性は、デバイスから受信した測定値の履歴と、報告されたロケーションに対する推定信号強度との一貫性と、隣接するロケーションにおいて測定された信号強度との一貫性とを使用して決定される。ステップ８１８において、一般的に、情報を集計して、複数のワイヤレスデバイスから受信した測定値の統計的解析を可能にし、また、レポーティングワイヤレスデバイスの較正を可能にする。

信号強度情報に、何のＧＰＳ情報も提供されない場合、次にレポーティングワイヤレスデバイスのロケーションを決定できる。ステップ８０６において、デバイスに対する較正情報を使用して、デバイスによって報告された信号強度の測定値を正規化できる。ステップ８０８において、正規化された測定値を使用して、対応する基準信号強度が記録されている１つ以上の領域を識別できる。複数のロケーションが識別される場合、デバイスの最新の既知のロケーションと、ワイヤレスデバイスがしばしば訪れたロケーションの履歴とを含む、二次的な要因を考慮できる。ステップ８１０において、決定されたロケーションからのそのデバイスによる以前の測定値とともに、そして、決定されたロケーションにおける他のデバイスから取得された測定値とともに、未処理の信号強度測定値を集計できる。

本発明の好ましい実施形態を参照して、本発明を特に説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形態と詳細において変更と修正を行ってもよいことが、当業者にとって明らかになるだろう。添付の特許請求の範囲は、このような変更と修正を含むことが意図されている。

Claims (30)

1. ワイヤレスデバイスを位置特定する方法において、
   前記ワイヤレスデバイスからの１つ以上の識別可能な信号の測定された信号強度を取得するステップと、
   前記１つ以上の識別可能な信号の基準信号強度に対して、前記測定信号強度を比較することによって、前記ワイヤレスデバイスのロケーションを決定するステップと
   を含む方法。
2. 前記１つ以上の識別可能な信号のそれぞれは、無線周波数（ＲＦ）ソースに関係付けられている、請求項１記載の方法。
3. 前記１つ以上の識別可能な信号のそれぞれは、前記それぞれの識別可能な信号のＲＦソースを識別する情報を提供する、請求項１記載の方法。
4. 前記１つ以上の識別可能な信号のうちの少なくとも１つのＲＦソースを識別するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
5. 前記ＲＦソースは、前記少なくとも１つの識別可能な信号中で提供される情報から識別される、請求項４記載の方法。
6. 前記ＲＦソースを識別するステップは、前記少なくとも１つの識別可能な信号に、サービスプロバイダを関係付けることを含む、請求項４記載の方法。
7. 前記基準信号強度は、前記１つ以上の識別可能な信号の信号強度の以前に取得した測定値を含む、請求項１記載の方法。
8. 前記信号強度の以前に取得した測定値は、複数の既知のロケーションにおいて測定された信号強度を含む、請求項７記載の方法。
9. 前記基準信号強度は、前記１つ以上の識別可能な信号の推定信号強度を含む、請求項１記載の方法。
10. 前記推定信号強度は、モデリングによって取得される、請求項９記載の方法。
11. 前記基準信号強度は、既知の地理的領域中の前記１つ以上の識別可能な信号に対する予想信号強度を含む、請求項１記載の方法。
12. 前記予想信号強度の値は、前記既知の地理的領域に対する可能性ある信号強度の範囲として表現される、請求項１０記載の方法。
13. ロケーションは、選択された地理的領域中の予想信号強度に対して、前記測定信号強度を比較することによって決定される、請求項１１記載の方法。
14. 前記測定信号強度は、前記ワイヤレスデバイスに対して記録された測定値の履歴に基づいた補正係数を使用して調整される、請求項１記載の方法。
15. 信号強度をマッピングする方法において、
    地理的エリアの部分を識別することと、
    選択されたオーバーラップする部分に対応する共通部分の輪郭を描くことと、
    望ましい幾何学的形状を持つ領域に対して、前記共通部分を適合させることと
    を含み、
    それぞれの部分が信号に関係付けられており、前記それぞれの部分内で測定された信号の強度は、予め定められた範囲内に入ることが予想される方法。
16. 前記望ましい幾何学的形状は楕円である、請求項１５記載の方法。
17. 前記共通部分は、ＲＦソースに関係付けられたカバレッジエリア包を表す、請求項１５記載の方法。
18. 前記ＲＦソースは、セルラ電話システム基地局を含む、請求項１７記載の方法。
19. 前記ＲＦソースは、ＷｉＦｉ基地局を含む、請求項１７記載の方法。
20. 前記それぞれの部分に関係付けられた前記信号のソースは識別可能である、請求項１５記載の方法。
21. それぞれの領域内の予想信号強度範囲を使用して、前記それぞれの領域をインデックス付けするステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
22. 地理的エリア内の信号の予想信号強度を維持するように構成されているデータベースと、
    前記地理的エリアの領域を識別するマッパーと、
    ワイヤレスデバイスによって測定された信号強度に基づいて、前記識別された領域のうちの１つの中で、前記ワイヤレスデバイスを位置特定する１つ以上のサーバと
    を具備し、
    それぞれの領域は、前記それぞれの領域中で検出可能な１つ以上の信号のそれぞれに対する予想信号強度の範囲によって特徴付けられるシステム。
23. 前記予想信号強度のうちのいくつかは、前記地理的エリア内の既知のロケーションにおいて測定された信号強度に基づいている、請求項２２記載のシステム。
24. 前記予想信号強度のうちのいくつかは、前記地理的エリア内の選択されたロケーションに対する推定信号強度を含む、請求項２２記載のシステム。
25. 前記信号のソースは識別可能である、請求項２２記載のシステム。
26. 前記ソースは、セルラ電話システム基地局を含む、請求項２５記載の方法。
27. 前記ソースは、ＷｉＦｉ基地局を含む、請求項２５記載の方法。
28. 前記測定信号強度は、ＧＰＳを備えるワイヤレスデバイスによって測定された信号強度を含む、請求項２３記載のシステム。
29. 前記推定信号強度は、モデリングによって取得される、請求項２４記載の方法。
30. 前記ワイヤレスデバイスは、２つ以上のＲＦソースから受信された信号の信号強度の共通部分に基づいて位置特定される、請求項２２記載のシステム。

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