JP2014515112A - 距離測定方法及び装置と、測位方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
(a)A送受信機が信号Aを送信すれば、B送受信機が信号Aを受信し、受信終了後、応答信号である信号Bを送信する。
(b)B送受信機は受信した信号Aの終了時点から送信した信号Bの終了時点までの経過した時間Treplyを測定した後、別途の信号を通じてA送受信機に測定した値を伝達する。B送受信機がTreply測定値をA送受信機に伝達するためには、Treply測定値を伝達するためのデータ伝達信号とそれに対するA送受信機からの応答信号など、少なくとも2回の追加信号を必要とする。
(c)A送受信機は送信した信号Aの終了時点から受信した信号Bの終了時点までの経過した時間、Troundの測定値と別途の信号を通じてB送受信機から伝達を受けたTreply値を用いて、ToA=(Tround-Treply)/2値を計算する。ToA値に媒質(Medium)の信号伝達速度cを掛ければA送受信機とB送受信機との間の空間的な距離(Spatial Distance)値を求めることができる。
(a)目標デバイスがブリンク(Blink)信号を送信する。
(b)3個以上のAPが受信されたブリンク信号の到着時刻を各々測定して位置サーバ(Locating Server)に伝達する。
(c)位置サーバは各APから伝達を受けた到着時刻測定値を用いて時間差(Time Difference)値を求める。
(d)APの与えられた位置値を用いてパラボロイド(Paraboloid)を形成し、このパラボロイドが会う共通交差点を求める三辺測量(Trilateration)計算式により目標デバイスの位置を決める。
を満たす周期のクロックを使用すれば、小数部分だけの測定誤差が発生しても測定誤差の大きさがTRESOLより少なくなるので、要求される距離測定分解度を実現することができる。
の関係を満たすようにすれば、低い周波数のクロックでも要求される距離測定分解度を実現することができる。
−AP0またはMAPの座標:(−50−j50)m
−AP1またはSAP1の座標(+50−j50)m
−AP2またはSAP2の座標(+50+j50)m
−AP3またはSAP3の座標(−50+j50)m
Claims (31)
- 第1デバイスが送信する第1信号及び前記第1信号に対する応答として目標デバイスが生成して送信する第2信号を用いて距離を測定する方法であって、
前記第1デバイスが前記第1信号を送信した時点から前記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さと、
第2デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の前記第1部分を受信した時点までの第2時間長さと、
前記目標デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の開始時点までの遅延時間長さと前記第2信号の前記第1部分の時間長さと、
に基づいて前記第2デバイスと前記目標デバイスとの間の距離を計算することを特徴とする、距離測定方法。 - 前記第1時間長さ、前記遅延時間長さ、及び前記第2信号の第1部分の時間長さを用いて前記第1デバイスから前記目標デバイスまでの距離d0を計算することを特徴とする、請求項1に記載の距離測定方法。
- 前記第2時間長さ、前記遅延時間長さ、前記第2信号の第1部分の時間長さ、及び前記距離d0を用いて前記第2デバイスから前記目標デバイスまでの距離d1を計算することを特徴とする、請求項2又は3に記載の距離測定方法。
- 前記第2デバイスと前記目標デバイスとの間の距離を計算するに当たって、
前記第1デバイスが前記第2信号の前記第1部分を受信した時点から前記第2信号の第2部分を受信した時点までの第3時間長さと、
前記第2デバイスが前記第2信号の前記第1部分を受信した時点から前記第2信号の前記第2部分を受信した時点までの第4時間長さと、
前記第2信号の前記第2部分の時間長さと、
をさらに用いることを特徴とする、請求項1に記載の距離測定方法。 - 前記第1デバイスが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して前記第1時間長さの間カウンティングした回数N01及び前記第3時間長さの間カウンティングした回数N02に基づいて、前記第1デバイスと前記目標デバイスとの間の距離d0を計算することを特徴とする、請求項6に記載の距離測定方法。
- 前記第2デバイスが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して前記第2時間長さの間カウンティングした回数N11と前記第4時間長さの間カウンティングした回数N12、及び前記距離d0に基づいて、前記第2デバイスと前記目標デバイスとの間の距離d1を計算することを特徴とする、請求項7又は8に記載の距離測定方法。
- 第1デバイスが送信する第1信号及び前記第1信号に対する応答として目標デバイスが生成して送信する第2信号を用いて距離を測定する装置であって、
前記第1デバイスが前記第1信号を送信した時点から前記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さと、
第2デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の前記第1部分を受信した時点までの第2時間長さと、
前記目標デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の開始時点までの遅延時間長さと前記第2信号の前記第1部分の時間長さと、
に基づいて前記第2デバイスと前記目標デバイスとの間の距離を計算することを特徴とする、距離測定装置。 - 目標デバイス(Target Device)、主デバイス(Master Device)、及び少なくとも1つの従デバイス(Slave Device)を含む位置決定システムにおける前記目標デバイスの位置を決める方法であって、
前記主デバイスが第1信号を生成して転送するステップと、
前記目標デバイスが前記第1信号の受信に対する応答として一定遅延時間長さの経過後、第2信号を生成して転送するステップと、
前記主デバイスが前記第1信号を送信した時点から前記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さを測定するステップと、
前記少なくとも1つの従デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の前記第1部分を受信した時点までの第2時間長さを測定するステップと、
前記第1時間長さ、前記第2時間長さ、前記遅延時間長さ、及び前記第2信号の前記第1部分の時間長さに基づいて前記目標デバイスの位置を決めるステップと、
を含むことを特徴とする、位置決定方法。 - 前記目標デバイスの位置を決めるステップは、
前記第1時間長さ、前記遅延時間長さ、及び前記第2信号の前記第1部分の時間長さに基づいて前記主デバイスと前記目標デバイスとの間の距離d0を計算するステップと、
前記第2時間長さ、前記遅延時間長さ、前記第2信号の前記第1部分の時間長さ、及び前記距離d0に基づいて前記少なくとも1つの従デバイスと前記目標デバイスとの間の距離di(ここで、iは前記少なくとも1つの従デバイスの各々を識別するためのインデックスに使われる)を計算するステップと、
前記距離d0、前記距離di、及び前記主デバイスと前記少なくとも1つの従デバイスの各々の位置情報を用いて前記目標デバイスの位置を決めるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項12に記載の位置決定方法。 - 前記主デバイスが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して前記第1時間長さの間カウンティングした回数(N01)及び前記第2信号の前記第1部分を受信した時点から前記第2信号の第2部分を受信した時点までの時間長さの間カウンティングした回数N02を算出するステップと、
前記少なくとも1つの従デバイスが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して前記第2時間長さの間カウンティングした回数(Ni1.iは前記少なくとも1つの従デバイスを識別するためのインデックスに使われる)、及び前記第2信号の前記第1部分を受信した時点から前記第2信号の前記第2部分を受信した時点までの時間長さの間カウンティングした回数Ni2を算出するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項12又は13に記載の位置決定方法。 - 前記カウンティングした回数N01及びN02に基づいて前記主デバイスと前記目標デバイスとの間の距離d0を計算するステップと、
前記カウンティングした回数Ni1及びNi2に基づいて前記少なくとも1つの従デバイスの各々から前記目標デバイスまでの距離diを計算するステップと、
前記距離d0、前記距離di、及び前記主デバイスと前記少なくとも1つの従デバイスの各々の位置情報を用いて前記目標デバイスの位置を決めるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項14に記載の位置決定方法。 - 前記位置決定システムは、前記少なくとも1つの従デバイスのうち、いずれか1つの従デバイスと前記主デバイスの役割を互いに交換させる機能を含むことを特徴とする、請求項12から16のいずれか一項に記載の位置決定方法。
- 前記第1信号は、主デバイス識別情報、目標デバイス識別情報、目標デバイス識別情報別順序番号(Sequence Number)、現在時刻情報、及び前記目標デバイス識別情報別に割り当てられた次回の覚める時刻(Wake-up Time)情報のうち、少なくとも1つ以上含み、前記第1信号が送信される度に前記目標デバイス識別情報別順序番号が異なる値に更新されることを特徴とする、請求項12から17のいずれか一項に記載の位置決定方法。
- 前記目標デバイスは、予め格納している自身の識別情報と前記第1信号に含まれた前記目標デバイス識別情報とが一致する場合のみに前記第2信号を生成して転送することを特徴とする、請求項18に記載の位置決定方法。
- 前記目標デバイスは、前記第1信号に含まれた次回の覚める時刻情報を用いて低電力睡眠モード(Sleep Mode)と動作モード(Active Mode)との間の切換を遂行することを特徴とする、請求項18又は19に記載の位置決定方法。
- 前記位置決定システムに含まれた位置サーバが前記カウンティングした回数N01、N02、Ni1、及びNi2と共に目標デバイス識別情報及び目標デバイス識別情報別順序番号を受信し、前記目標デバイス識別情報及び前記目標デバイス識別情報別順序番号により前記カウンティングした回数N01、N02、Ni1、及びNi2を管理及び分類することによって、前記目標デバイスの位置を決めることを特徴とする、請求項14又は15に記載の位置決定方法。
- 前記主デバイスは、自身の現在RTC(Real Time Clock)を用いて時刻基準(Time Reference)信号を生成して前記目標デバイスに転送し、前記目標デバイスは前記時刻基準信号を用いて自身のRTCを調整することを特徴とする、請求項12から21のいずれか一項に記載の位置決定方法。
- 前記目標デバイスが前記主デバイスとの通信のための初期化動作を遂行するステップをさらに含み、かつ前記初期化動作は、
前記目標デバイスが自身の識別情報を含む接近信号(Access Signal)を送信するステップと、
前記接近信号を送信した後、予め設定されたタイムアウト(Time-out)期間の間前記主デバイスから制御信号(Command Signal)を待機するステップと、
前記タイムアウト期間の内に前記制御信号を受信すれば、前記制御信号に含まれた情報を用いて前記目標デバイスの初期化を遂行するステップと、
前記タイムアウト期間の内に前記制御信号を受信できなければ、予め設定された休眠時間間隔(Recess Time Interval)の以後に前記接近信号を送信するステップに戻るステップと、
を含むことを特徴とする、請求項12から22のいずれか一項に記載の位置決定方法。 - 前記主デバイスが前記目標デバイスとの通信のための初期化動作を遂行するステップをさらに含み、かつ前記初期化動作は、
前記目標デバイスから接近信号(Access Signal)を受信した少なくとも1つ以上の主デバイスが各々前記接近信号の品質情報を位置サーバに転送するステップと、
前記位置サーバが前記接近信号の品質情報を用いて前記少なくとも1つの主デバイスのうち、前記目標デバイスとの通信に適合した最適の主デバイスを選定し、選定結果を前記最適の主デバイスに通報するステップと、
前記最適の主デバイスが前記選定結果の通報を受けた後に、前記目標デバイスから接近信号を受信すれば、制御信号を前記目標デバイスに転送するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項17に記載の位置決定方法。 - 前記目標デバイスの周辺に複数の主デバイスが存在する場合、前記複数の主デバイスのうち、前記目標デバイスと通信を遂行する最適の主デバイスを選定するステップをさらに含み、かつ前記最適の主デバイスの選定ステップは、
前記複数の主デバイスが前記目標デバイスから前記第2信号を受信すれば、受信信号の品質情報を位置サーバに転送するステップと、
前記位置サーバが前記受信信号の品質情報を用いて前記複数の主デバイスのうち、前記目標デバイスとの通信に適合した前記最適の主デバイスを選定し、選定結果を前記最適の主デバイスに通報するステップと、
前記選定結果の通報を受けた前記最適の主デバイスが前記第1信号を前記目標デバイスに転送するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項17に記載の位置決定方法。 - 第1デバイスが送信する第1信号及び前記第1信号の受信に対する応答として第2デバイスが転送する第2信号を用いた距離測定方法であって、
前記第1デバイスが前記第1信号を送信した時点から前記第2信号の第1部分を受信した時点までの第1時間長さと前記第2信号の第1部分を受信した時点から前記第2信号の第2部分を受信した時点までの第2時間長さと、
前記第2デバイスが前記第1信号を受信した時点から前記第2信号の開始時点までの遅延時間長さと、
前記第2信号の前記第1部分の時間長さ及び前記第2信号の前記第2部分の時間長さと、
に基づいて前記第1デバイスと前記第2デバイスとの間の距離を測定することを特徴とする、距離測定方法。 - 前記第1デバイスが自身のクロック周期をインターポレーション等分整数で割った単位時間を使用して前記第1時間長さの間カウンティングした回数N01及び前記第2時間長さの間カウンティングした回数N02に基づいて前記第1デバイスと前記第2デバイスとの間の距離d0を測定することを特徴とする、請求項26に記載の距離測定方法。
- TCLKをMINTで割った値が測定で要求する時間分解度(Time Resolution)より小さいか等しいことを特徴とする、請求項28に記載の距離測定方法。
- 前記第1時間長さ、前記第2時間長さ、前記遅延時間長さ、前記第2信号の前記第1部分と前記第2部分の各々の時間長さは、前記第1デバイスまたは前記第2デバイス自体で発生する内在時間遅延(Intrinsic Time Delay)による時間遅延誤差を補正した値であることを特徴とする、請求項26から29のいずれか一項に記載の距離測定方法。
- 前記第1デバイスまたは前記第2デバイスは、周辺温度の変化、動作電圧の変化、及び経年(Aging)の変化のうち、少なくともいずれか1つ以上の周辺環境の変化に従う前記内在時間遅延の変動をテーブルに格納し、前記テーブルを用いて前記内在時間遅延を調節することを特徴とする、請求項30に記載の距離測定方法。
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