JP2015514963A - 推定飛行時間レンジング - Google Patents

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Abstract

移動可能である第2の装置までの距離を判断する装置および方法。この装置および方法は、第3の装置と第2の装置との間で送信された範囲要求を検出し、第3の装置は地理的に固定され、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を検出し、装置における検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて第2の装置までの距離を判断することができる。

Description

本開示は、一般にワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレス通信システムにおける推定飛行時間レンジング(inferred time-of-flight ranging)に関する。
ワイヤレス通信ネットワークは、位置特定に関連して提供する性能がますます高度化する過程にある。たとえば、個人の生産性、協調通信、ソーシャルネットワーキング、およびデータ収集に関連するソフトウェアアプリケーションなどの新しいソフトウェアアプリケーションは、位置情報を利用して、新しい機能およびサービスを消費者に提供することができる。その上、様々な権限のいくつかの法的な要件は、モバイル装置が米国における911通話などの緊急サービスに電話をかけるとき、ネットワークオペレータがそのモバイル装置の位置を報告することを要求することがある。
位置判断は、従来、デジタルセルラー測位技法を使用して提供されてきた。従来のデジタルセルラーネットワークでは、位置特定性能は、セルラー基地局などの既知のロケーションを持つポイントから、様々な時間測定技法および位相測定技法によって提供可能である。たとえば、CDMAネットワークで使用される1つの位置判断手法は、Advanced Forward Link Trilateration(AFLT)と呼ばれる。AFLTを使用して、モバイル装置は、複数の基地局から送信されたパイロット信号の位相測定から、それ自体の位置を計算することができる。
AFLTに対する改良の結果、たとえばモバイル装置は基地局信号の受信に関連する測定技法に加えて衛星測位システム(SPS)受信機を用いるハイブリッド位置特定技法が得られた。SPS受信機は、基地局によって送信された信号から得られる情報とは無関係に、位置情報を提供する。位置精度は、従来の技法を使用してSPSシステムとAFLTシステムから得られる測定を組み合わせることによって改良することができる。
しかしながら、SPSおよびセルラー基地局によって提供される信号に基づく従来の位置特定技法では、モバイル装置が建物内、都市環境内、または高い精度が望ましい状況で動作するとき、問題が生じることがある。そのような状況では、信号の反射および屈折、マルチパス、信号減衰などによって、位置精度が著しく低下するおそれがあり、「固定するまでの時間(time-to-fix)」が容認できないほど長期間にわたって遅くなる可能性がある。これらの問題は、たとえば、Wi-Fi(たとえば、米国電気電子学会(IEEE)802.11x規格)などの他の既存のワイヤレスネットワークからの信号を使用して、位置情報を得て、克服し得る。802.11またはWi-Fiネットワークなどの短範囲の無線ネットワークまたはワイヤレス通信ネットワークにおけるモバイル装置からいくつかの場所固定(fixed-site)アクセスポイントへの飛行時間(TOF)測定またはRound-Trip-Time(RTT)測定は、モバイル装置のロケーションを判断するために使用することができる。具体的には、モバイル装置は、各アクセスポイントを用いてレンジング動作を実行し、次いで、このレンジング動作からの情報に基づいてそれ自体のロケーションを判断する。モバイル装置は各アクセスポイントに信号を送信し、各アクセスポイントは、モバイル装置に信号を返送することによって即座に応答する。今のところ各信号がアクセスポイントを伝搬するとき各信号が与える遅延が無視できると仮定すると、各信号がモバイル装置からアクセスポイントまで伝わって戻るのにかかる時間(RTT)を測定し、2で除算し、光の速度を乗算して、モバイル装置から各アクセスポイントまでのおおよその距離に達することができる。次いで、各アクセスポイントの地理的位置がわかると、当技術分野で知られている技法を使用して、モバイル装置の位置を計算することが可能である。
一般に、三次元測位には、モバイル装置と4つ以上の非平面的な非共線の場所固定アクセスポイントとの間のレンジング動作が必要である。そのような各レンジング動作には、時間および電力が必要である。電力消費量は、多数のモバイルデバイスおよびバッテリ式デバイスに関する大きな問題である。したがって、複数のアクセスポイントがモバイル装置までの距離をより効率的に同時に測定することを可能にする技法を実施することが望ましい。
本開示の一態様では、距離判断のための装置は、第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を装置で検出し、第3の装置は地理的に固定され、第2の装置は移動可能であり、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を装置で検出し、検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて、装置と第2の装置との間の距離を判断するように構成された処理システムを含む。
本開示の別の態様では、距離判断のための装置による方法は、第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を装置で検出するステップであって、第3の装置は地理的に固定され、第2の装置は移動可能である、ステップと、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を装置で検出するステップと、検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて装置と第2の装置との間の距離を装置によって判断するステップとを含む。
本開示のさらに別の態様では、距離判断のための装置は、第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を装置で検出するための手段であって、第3の装置は地理的に固定され、第2の装置は移動可能である、手段と、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を装置で検出するための手段と、検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて、装置と第2の装置との間の距離を判断するための手段とを含む。
本開示のさらなる態様では、距離判断のためのコンピュータプログラム製品は、第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を装置で検出し、第3の装置は地理的に固定され、第2の装置は移動可能であり、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を装置で検出し、検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて装置と第2の装置との間の距離を判断するように実行可能なコードを備えるコンピュータ可読媒体を含む。
本開示のさらに別の態様では、ワイヤレスアクセスポイントは、移動可能である第2の装置にネットワークへのアクセスを提供し、第3の装置と第2の装置との間で送信された範囲要求を検出し、第3の装置は地理的に固定され、第2の装置は移動可能であり、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を検出し、ワイヤレスアクセスポイントにおける検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて第2の装置までの距離を判断するように構成された処理システムを含む。
本開示のまたさらなる態様では、ワイヤレスコントローラは、ビルオートメーションシステム内の設備を制御し、第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を検出し、第2の装置は移動可能であり、第3の装置は地理的に固定され、範囲要求に応答して第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲応答を検出し、ワイヤレスコントローラにおける検出された範囲要求および検出された範囲応答に基づいて第2の装置までの距離を判断するように構成された処理システムを含む。
装置、方法、および製品の他の態様は、装置、方法、および製品の様々な態様について図を用いて図示し説明する以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろうことが理解されよう。理解されるように、これらの態様は、他の形態および異なる形態で実施してもよく、そのいくつかの詳細は、様々な他の点における修正が可能である。したがって、図面および詳細な説明は、限定ではなく、本質的に例示と見なされるべきである。
モバイル装置の動作環境の一例を示す簡略図である。 モバイル装置の動作環境の別の例を示す簡略図である。 推定飛行時間レンジング動作に関して収集および処理されるタイミング情報について説明する、ネットワーク形状の一例を示す簡略図である。 推定飛行時間レンジング動作を視覚化する図3Aの例のタイミング図である。 2つの場所固定装置を用いて推定距離からのモバイル装置のロケーションを判断する二次元プロセスの一例を示す簡略図である。 3つの場所固定装置を用いて推定距離からのモバイル装置のロケーションを判断する二次元プロセスの一例を示す簡略図である。 場所固定装置による推定飛行時間レンジングの方法の一例を示す流れ図である。 場所固定装置からモバイル装置までの距離を判断する一例を示す流れ図である。 装置内の異なるモジュール間のデータフローの一例を示す概念的データフロー図である。 推定飛行時間レンジングの可能な場所固定装置の1つの構成を備えるいくつかの要素の一例を示すブロック図である。
本開示の様々な態様について、以下で添付の図面を参照してより十分に説明する。しかしながら、本開示は、当業者によって多数の異なる形態で実施されてよく、本明細書で提示する任意の特定の構造または機能と解釈すべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲は、本開示の任意の他の態様と無関係に実施されようと、本開示の任意の他の態様と組み合わせて実施されようと、本開示のいかなる態様も包含することを意図していることを理解されたい。たとえば、本明細書に記載されている任意の数の態様を使用して、装置が実施されてもよいし、方法が実施されてもよい。さらに、本開示の範囲は、本開示の様々な態様に加えて、または本開示の様々な態様以外の、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実施されるそのような装置または方法を包含することを意図する。本明細書で開示される開示のいかなる態様も請求項の1つまたは複数の要素によって実施され得ることを理解されたい。
本明細書では特定の態様について説明するが、これらの態様の多数の変形および交換は本開示の範囲に含まれる。好ましい態様のいくつかの利益および利点について言及されているが、本開示の範囲は、特定の利益、使用、または目的に限定されることを意図するものではない。むしろ、本開示の態様は、異なるワイヤレス技術、システム構成、ネットワーク、および伝送プロトコルに幅広く適用可能であることが意図されており、それらのうちいくつかは、図および以下の説明において例として示されている。詳細な説明および図面は、限定ではなく、本開示を例示しているにすぎず、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲およびその等価物によって定義される。
ここで、様々な推定飛行時間レンジング動作を対象とするいくつかの概念を提示する。本開示の「背景技術」の項で前述したように、レンジング動作は、モバイル装置の位置を判断するために通信システムで実行することができる。例を挙げると、モバイル装置は、複数の場所固定装置に信号を送信することができ、この場所固定装置の各々は、信号をモバイル装置に返信することによって応答する。次いでモバイル装置は、RTT測定または何らかの他の適切な技法を使用して、各場所固定装置までの距離を判断することができる。次いで、モバイル装置の位置は、各場所固定装置の地理座標およびモバイル装置から各場所固定装置までの距離から(たとえば、モバイル装置によって)計算することができる。
あるいは、本明細書で「推定飛行時間レンジング」と呼ばれる技法は、モバイル装置から各場所固定装置までの距離を判断するために通信システムで使用することができる。この技法を用いて、場所固定装置のうち1つ(「レンジング装置」)が、モバイル装置に範囲要求を送信する。1つまたは複数の場所固定装置(「推定装置」)は、範囲要求を検出し、範囲要求の到着の時刻に留意する。モバイル装置は、次いで、範囲要求を受信したことに応答してレンジング装置に範囲要求を返送する。推定装置は、範囲応答を検出し、範囲応答の到着の時刻に留意することができる。次いで、レンジング装置では、RTT測定または何らかの他の適切な技法を使用して、レンジング装置からモバイル装置までの距離を判断し、範囲要求の受信と範囲応答の送信との間の距離(または時間)およびターンアラウンド遅延を推定装置に提供する(遅延時間が固定でなく、推定装置に以前に供給されていない限り)。推定装置の各々がレンジング装置までの距離を知っていると仮定すると、各推定装置は、以下でより詳細に説明する方式で、モバイル装置までの距離を判断することができる。各推定装置とレンジング装置との間の距離(または飛行時間)は、各推定装置によって事前に知られてもよいし、レンジング動作の前に、その間に、またはその後で、レンジング装置から推定装置に送信されてもよい。
推定飛行時間レンジング技法は、いくつかの利点を提供することができる。たとえば、モバイル装置は、複数の場所固定装置の各々とともにレンジング動作を実行する必要はない。代わりに、モバイル装置は、1つの場所固定装置とともに単一のレンジング動作を実行する。この結果、モバイル装置において省電力化が実現され、これは、バッテリ式モバイル装置にとって非常に望ましい。さらに、各場所固定装置は、モバイル装置と直接通信する必要なしにモバイル装置までの距離を同時に計算し、それによって、レンジングプロセスを完了するために必要とされる時間を短縮することができる。好ましくは、推定レンジングプロセスは、一般的に電力の制約がモバイル装置よりも少ない場所固定装置にかかる処理負担がより多くなるように構成される。
次いで、三辺測量術または何らかの他の適切な技法を使用して、各場所固定装置の座標およびモバイル装置までの距離から、モバイル装置のロケーションを計算することができる。モバイル装置のロケーションは、何らかの固定エンティティに関するデカルト座標もしくは地平座標(たとえば、方位角および高度)または、いくつかの構成では、経度座標および緯度座標を使用して、二次元空間または三次元空間で計算され得る。
本開示を通して使用される「場所固定」装置という用語、または「地理的に固定される」と説明される装置は、その装置が特定のロケーションに永久的に固定されることを意味しない。むしろ、これらの参照は、レンジング動作を実行するために必要とされる時間にわたって装置が地理的に固定されることを示すために使用される。例を挙げると、場所固定装置は、レンジング動作中にモバイル装置とともに地理的に固定され、後で、いかなる目的のためであっても新しい場所に移動されてよい。
次に、推定飛行時間レンジングの様々な適用例を、この概念のより徹底的な理解を提供する目的で提示する。しかしながら、当業者には容易に理解されるように、これらの適用例は、実際の適用例では修正されてよい。その上、推定飛行時間レンジングの他の適用例は、当業者には、本開示全体にわたる教示から容易に明らかになるであろう。したがって、次に提示する様々な適用例は、本開示全体を通して教示される概念の全範囲は広大な範囲の適用例を有するという了解の下で、例示にすぎないと見なすべきである。
図1は、モバイル装置108の動作環境100の一例を示す図である。モバイル装置108の例としては、限定するものではないが、ラジオ、セルラー式電話機、スマートフォン、セッション開始プロトコル(SIP)電話、ラップトップ、携帯情報端末(PDA)、パーソナル通信システム(PCS)デバイス、パーソナルインフォメーションマネージャ(PIM)、パーソナルナビゲーションデバイス(PND)、全地球測位システム、マルチメディアデバイス、ビデオデバイス、オーディオデバイス、従業員証、機器資産タグ、ワイヤレスセンサ、これらの任意の組合せ、またはたとえばワイヤレス通信信号および/もしくはナビゲーション信号を受信することが可能であり得る任意の他の適切なモバイル装置がある。モバイル装置108は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、ユーザ機器(UE)、または何らかの他の適切な用語として、呼ばれることもある。
動作環境100は、1つまたは複数の異なる種類のワイヤレス通信システムとワイヤレス測位システムとを含むことができる。図1に示される例では、衛星測位システム(SPS)102は、モバイル装置108に対する独立した位置情報源として使用され得る。モバイル装置108は、SPS衛星(102a、102bなど)からロケーション情報を得るための信号を受信するように特に設計された1つまたは複数の専用SPS受信機を含むことができる。
動作環境100は、1つまたは複数の種類のワイドエリアネットワークワイヤレスアクセスポイント(WAN-WAP)104も含むことができ、WAN-WAP104は、ワイヤレス音声およびデータ通信に、およびモバイル装置108に対する別の独立した位置情報源として使用され得る。一般的には、WAN-WAP104a〜104cの各々は、固定位置から動作し、広範な都市区域および地方区域を覆うネットワーク受信可能範囲を提供することができる。WAN-WAP104は、ワイヤレスワイドエリアネットワーク(WWAN)の一部であってよく、既知のロケーションにおけるセルラー基地局、およびたとえばIEEE802.16の下で規定されているWiMAXノードなどの他のワイドエリアワイヤレスシステムがあり得る。WAN-WAP104は、基地局、送受信基地局、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット(BSS)、拡張サービスセット(ESS)、eNode-B、または何らかの他の適切な用語として呼ばれることもある。WWANは、簡単にするために図1に示されていない他の既知のネットワーク構成要素を含むことができることが理解されるであろう。
動作環境100は、ローカルエリアネットワークワイヤレスアクセスポイント(LAN-WAP)106をさらに含むことができ、LAN-WAP106は、ワイヤレス音声およびデータ通信に、および別の独立した位置データ源として使用され得る。LAN-WAP106は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)の一部とすることができ、建物の中で動作し、WWANよりも小さい地理領域にわたって通信を実行することができる。そのようなLAN-WAP106は、たとえば、Wi-Fiネットワーク、セルラーピコネットおよびフェムトセル、ブルートゥース、IEEE802.15xなどの一部であってよい。LAN-WAP106は、モバイル装置108からWLANへのアクセスポイントを提供することができる。
モバイル装置108は、SPS衛星102、WAN-WAP104、およびLAN-WAP106のうち任意の1つまたはこれらの組合せから位置情報を得ることができる。前述のシステムの各々は、異なる技法を使用して、モバイル装置108の位置の独立した推定値を提供することができる。いくつかの構成では、モバイル装置108は、異なる種類のアクセスポイントの各々から得られる解を組み合わせて、位置データの精度を改善することができる。しかしながら、特に衛星信号を受信するのが困難な場合がある屋内ロケーションの中で、精度を向上させるため、モバイル装置108の近傍により近接した信号源に基づいて局所化される技法に対して依存することにより、精度が向上する可能性が一般にもたらされる。
WLANを使用してモバイル装置108の位置を得るとき、推定飛行時間レンジング技法は、ネットワーク118およびサーバ112の支援を受けて使用され得る。LAN-WAP106は、ネットワーク118を介してサーバ112と通信することができる。ネットワーク118は、インターネットであってもよいし、LAN-WAP106とサーバ112との間の通信をサポートすることが可能な何らかの他の適切なネットワークであってもよい。この構成では、LAN-WAP、たとえばLAN-WAP106aは、モバイル装置108に範囲要求を送信することができる。これに応答して、モバイル装置108は、LAN-WAP106aに範囲応答を送る。範囲要求および範囲応答を聴取可能なまたは検出可能なLAN-WAP106b〜106cは、LAN-WAP106における範囲要求および範囲応答の到着時刻に留意する。LAN-WAP106b〜106cの各々がLAN-WAP106aまでの距離(または飛行時間)をわかっていると仮定すると、LAN-WAP106b〜106cの各々は、LAN-WAP106aとモバイル装置108との間の距離をLAN-WAP106aから受信すると、モバイル装置108までの距離を判断することができる。次いで、各LAN-WAP106によって判断されたモバイル装置108までの距離を、各LAN-WAP106の地理座標とともに、ネットワーク118を介してサーバ112に送信することができる。次いで、サーバ112は、当技術分野で知られている手段によってモバイル装置108のロケーションを判断することができる。
この例では、サーバ112は、ネットワーク118内の別個のエンティティとして示されている。しかしながら、サーバ112は、動作環境100内のどこにでも存在してよい。例を挙げると、サーバ112は、WLAN内の専用サーバであってもよいし、LAN-WAP106またはモバイル装置108の一方に統合されてもよい。あるいは、サーバ112は、動作環境100内の複数のサーバおよび/または1つもしくは複数の他のエンティティにわたって分散されてもよい。好ましくは、サーバは単一のエンティティであり、またはバッテリ式でない複数のエンティティにわたって分散される。サーバ112の個々の設計は、個々のアプリケーションおよびシステムに課せられる全体的な設計制約を含む様々な要因に左右される。
図2は、モバイル装置の動作環境の別の例を示す簡略図である。この例では、動作環境は、ビルオートメーションシステムである。ビルオートメーションシステム200は、主に、例として照明、温度、セキュリティ、エンターテイメント、空調(climate)、および他の建物設備を含む建物設備を制御、監視、および最適化するように設計されたインテリジェントネットワークとして働く。
ビルオートメーションシステム200は、一次バス204および二次バス206と互いに接続されるいくつかの構成要素とともに示されており、これは、これらの構成要素が互いに動作可能に結合されることを表すことを意図したものである。他の構成要素を設け、必要に応じて、実際のビルオートメーションシステムを動作可能に結合および構成するように適合されてもよいことは、当業者には理解されよう。さらに、図2に示されている1つまたは複数の構成要素をさらに細分してもよいし、図2の2つ以上の構成要素を組み合わせてもよいことも理解されよう。
サーバ202は、一次バスおよび二次バス上の様々な構成要素の活動を協調させる。サーバ202は、セキュリティ、冗長性、アラーム、通知、システムコントローラ208の必要とするデータ計算、および/または他の必要な機能を提供することができる。サーバ202はまた、ユーザインターフェース(図示せず)を含んでもよいし、一次バス204上のユーザインターフェースをサポートしてもよい。このユーザインターフェースは、ユーザにビルオートメーションシステム200へのアクセスを提供する。例を挙げると、ユーザインターフェースは、特定の時刻に自動的に光を動作させる、設定された温度を建物内で維持する、建物内のセキュリティ保護された施設へのアクセスを制限するなどのために使用されてよい。ユーザインターフェースとしては、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、ジョイスティック、および/またはユーザインターフェースデバイスの任意の他の組合せがあり得る。後でより細に説明するように、サーバ202はまた、建物内でのモバイル装置212の追跡をサポートするために使用されてよい。
各ワイヤレスコントローラ210は、建物設備へのインターフェースを提供する。例を挙げると、ワイヤレスコントローラ210aは、照明システムと連携することができ、ワイヤレスコントローラ210bは空調と連携することができ、ワイヤレスコントローラ210cは暖房器具と連携することができ、ワイヤレスコントローラ210dはエンターテイメントシステムと連携することなどができる。各ワイヤレスコントローラ210は、建物設備へのワイヤレスインターフェースを提供するワイヤレストランシーバを含む。トランシーバ(図示せず)は、例としてZigBeeを含む任意の適切なワイヤレス規格をサポートすることができる。ZigBeeは、パーソナルエリアネットワーク(PAN)のIEEE802規格に基づく小さい低電力デジタル無線を使用する一組の高水準通信プロトコルの規格である。あるいは、トランシーバは、IEEE802.11x、ブルートゥース、または任意の他の適切なワイヤレス規格をサポートすることができる。ワイヤレスコントローラ210は、センサ(図示せず)も含むことができる。例を挙げると、暖房器具のためのワイヤレスコントローラ210cは、温度を判断するためのセンサを含むことができる。あるいは、温度センサがワイヤレスコントローラ210cから遠隔にあり、トランシーバに送信されてもよい。
システムコントローラ208は、ワイヤレスコントローラ210の各々からセンサ測定値を読み取り、その測定値をサーバ202によって提供される設定値と比較するように構成される。この比較に基づいて、システムコントローラ208は、ワイヤレスコントローラ210にコマンドを送って、建物設備を調整する。例を挙げると、ワイヤレスコントローラ210cからの温度センサ読み取り値が、サーバ202によって提供される設定値を下回る場合、システムコントローラ208は、ワイヤレスコントローラ210cにコマンドを送って、暖房器具の温度を上昇させることができる。
この例では、ワイヤレスコントローラ210は、建物内でモバイル装置212を追跡するために使用することが可能である。モバイル装置212は、図1に関して説明した電気通信デバイスであってよい。あるいは、モバイル装置212は機器であってもよいし、機器に埋め込まれてもよく、建物内で移動可能である。例を挙げると、モバイル装置212は、ポータブル超音波機であってもよいし、車いすであってもよいし、患者モニタであってもよいし、EKG機であってもよいし、病院建物内の他の機器であってもよい。モバイル装置212は、基本的に、限定するものではないが例を挙げると、セルラー式電話機、スマートフォン、セッション開始プロトコル(SIP)電話機、ラップトップ、携帯情報端末(PDA)、衛星ラジオ、全地球測位システム、マルチメディアデバイス、ビデオデバイス、デジタルオーディオプレイヤ(たとえばMP3プレイヤ)、カメラ、ゲームコンソール、セキュリティ証、資産タグ、機器、機械、私物、または任意の他のモバイルデバイスなどの移動可能な任意の装置とすることができる。
この例では、推定飛行時間レンジング技法は、建物内でモバイル装置212を特定するためにワイヤレスコントローラ210によって用いられ得る。上記で図1のワイヤレス通信システムに関して説明した技法と同様に、ワイヤレスコントローラ210、たとえばワイヤレスコントローラ210aは、モバイル装置212に範囲要求を送信することができる。これに応答して、モバイル装置212は、ワイヤレスコントローラ210aに範囲応答を送ることができる。範囲要求および範囲応答を聴取可能なまたは検出可能なワイヤレスコントローラ210b〜210dは、範囲要求および範囲応答の到着時刻に留意する。各ワイヤレスコントローラ210b〜210dがワイヤレスコントローラ210aまでの距離をわかっていると仮定すると、各ワイヤレスコントローラ210b〜210dは、ワイヤレスコントローラ210aとモバイル装置212との間の距離(または飛行時間)をワイヤレスコントローラ210aから受信すると、モバイル装置212までの距離を判断することができる。次いで、各ワイヤレスコントローラ210によって判断されたモバイル装置212までの距離を、各ワイヤレスコントローラ210の地理座標とともに、サーバ202に送信することができる。次いで、サーバ202は、モバイル装置212のロケーションを判断することができる。
説明した例では、1つまたは複数のワイヤレスコントローラ210から受信された情報を持つサーバ202は、モバイル装置212のロケーションを判断するために使用することができる。あるいは、ワイヤレスコントローラ210のうちいずれかを使用して、ロケーションを判断することができる。例を挙げると、モバイル装置212に範囲要求を送信することによってレンジング動作を開始するワイヤレスコントローラ210aは、この機能を提供することができる。この例では、他のワイヤレスコントローラ210b〜210dの各々は、モバイル装置212までの距離を判断し、その情報をワイヤレスコントローラ210aに提供する。次いで、各ワイヤレスコントローラ210の地理的位置がわかっているので、ワイヤレスコントローラ210aは、モバイル装置212のロケーションを判断することができる。あるいは、機能は、サーバ202および複数のワイヤレスコントローラ210またはビルオートメーションシステム200内の任意の他のエンティティにわたって分散されてもよい。
ここまで提示してきた例では、推定飛行時間レンジング機能は、複数の場所固定装置の二次的特徴であった。上記で提示した第1の例では、推定飛行時間レンジング機能は、ワイヤレス通信システム内のLAN-WAPによって実行される。これらのLAN-WAPの各々は、主に、モバイル装置の、WLANまたは他のネットワークへのアクセスポイントとして働く。推定飛行時間レンジング機能は、第1の例では、これらのLAN-WAPに統合される。続く第2の例では、推定飛行時間レンジング機能は、ビルオートメーションシステム内の複数のワイヤレスコントローラによって実行される。これらのワイヤレスコントローラの各々は、主に、これらのデバイスに統合された推定飛行時間レンジング機能とともに、建物設備(たとえば、照明、温度、空調など)を監視および制御する働きをする。当業者には容易に理解されるように、推定飛行時間レンジング特徴は、異なる環境で動作するデバイスを含む他のデバイス(たとえばWAN-WAP104)に統合されてもよい。
あるいは、推定飛行時間レンジング機能は、建物または別の区域内に取り付けられた複数の専用場所固定装置を用いて実施されてよい。この例では、場所固定装置は、レンジング以外の機能を提供しない。1つの場所固定装置は、モバイル装置を特定するプロセスを開始するためにモバイル装置に範囲要求を送る専用レンジング装置とすることができる。他の場所固定装置は、本明細書で説明する方式でモバイル装置までの距離を判断する。別の構成では、各場所固定装置は、レンジング装置であることが可能であってよい。各レンジング動作に対するレンジング装置は、所定のアルゴリズムによって、または何らかの他の方式で選択され得る。いずれにしても、モバイル装置までの距離が場所固定装置の各々によって計算されると、モバイル装置のロケーションは、1つの場所固定装置、複数の場所固定装置、別のエンティティ、またはこれらの組合せによって判断することができる。
次に、図3Aおよび図3Bを参照して、推定飛行時間レンジング動作の一例を提示する。図3Aは、推定飛行時間レンジング動作に関して収集および処理されるタイミング情報について説明する、ネットワーク形状の一例を示す図である。図3Bは、推定飛行時間レンジング動作を視覚化する図3Aの例のタイミング図である。図3Aを参照すると、レンジング装置ノードは「リモート固定装置A」によって表され、推定装置は「推定装置B」によって表され、モバイル装置は「モバイル装置M」によって表される。この例では、リモート固定装置Aとモバイル装置Mとの間の信号伝搬時間はtAMによって表され、リモート固定装置Aと推定装置Bとの間の信号伝播時間はtABによって表され、推定装置Bとモバイル装置Mとの間の信号伝播時間はtBMによって表される。
図3Aおよび図3Bを参照すると、リモート固定装置Aは、t0に、モバイル装置Mに範囲要求を送信する。範囲要求は、図3Bではt1によって表されているt0+tABに、推定装置Bに到着する。推定装置Bは、範囲要求の到着時刻を記録する。範囲要求は、t2によって表されているt0+tABに、モバイル装置Mに到着する。モバイル装置Mは範囲要求を処理し、次いでリモート固定装置Aに範囲応答を送信する。この範囲応答は、短時間の処理遅延td(すなわち、モバイル装置Mによる範囲要求の受信とモバイル装置Mによる範囲応答の送信との間の遅延)の後、モバイル装置Mによって送信される。範囲応答は、t3によって表されるt2+tdに送信される。処理遅延tdは、(i)リモート固定装置Aおよび推定装置Bによって事前に知られている、または(ii)モバイル装置Mによってリモート固定装置Aと推定装置Bの両方に通信される、または(iii)リモート固定装置Aに通信され、次いでリモート固定装置Aがtdに推定装置Bに通信する、のいずれかである。範囲応答は、t4によって表されているt3+tBMに、推定装置Bに到着する。推定装置Bは、範囲応答の到着時刻を記録する。範囲応答は、t5によって表されるt3+tAMに、リモート固定装置Aによって受信される。
リモート固定装置Aは、ここで、モバイル装置Mへの信号伝播時間tAMを次のように計算することができる。
t5-t0=(tAM+td+tAM)
上式は次のように書き直すことができる。
tAM=((t5-t0)-td)/2
リモート固定装置Aが信号伝播時間tAMを計算すると、リモート固定装置Aは、次いで、モバイル装置Mまでの距離dAMを次のように計算することができる。
dAM=tAM×c(光の速度)
リモート固定装置Aは、推定装置Bに信号伝播時間tAMを通信する。次いで、推定装置Bは、まず次のようにtBMを計算することによってモバイル装置Mまでの距離を計算することができる。
t4-t0=t4-(t1-tAB)=(tAM+td+tBM)
上式は次のように書き直すことができる。
tBM=(t4-t1)+tAB-td-tAM (式1)
2つの装置間の距離が固定されているとき、リモート固定装置Aと推定装置Bとの間の信号伝播時間tABは一定である。したがって、信号伝播時間tABは、推定装置Bによって事前に知られてもよいし、例として図1に関して上記で説明したSPSシステムを通して、または何らかの他の適切な手段によって推定装置Bに通信されてもよい。図3Bのタイミング図は、時刻t1がt2の前にあり、時刻t4がt5の前にあることを示しているが、モバイル装置Mと固定装置との間の相対距離によって、普遍性を喪失することなく、時刻t1がt2と同時にまたはその後に生じ、時刻t4がt5と同時にまたはその後に生じる状況が発生することがあることに留意されたい。
あるいは、リモート固定装置Aは、推定装置BにtAM、td、およびt0を通信することができ、推定装置Bは、以下の式を使用してtBMを判断することができる。
tBM=t4-t0-td-tAM
推定装置Bが信号伝播時間tBMを計算すると、推定装置Bは、次いで、モバイル装置Mまでの距離dBMを次のように計算することができる。
dBM=tBM×c(光の速度) (式2)
図3Aおよび図3Bの例は、リモート固定装置Aで始まりモバイル装置Mからの応答を伴う飛行時間レンジング動作を示しているが、類似した対称的な動作も可能であることを理解することができよう。類似する飛行時間レンジング動作は、モバイル装置Mで始まり、リモート固定装置Aからの応答を伴うことができる。リモート固定装置Aとモバイル装置Mとの間の1つまたは複数の交換として、リモート固定装置Aとモバイル装置Mとの間の飛行時間または距離を判断可能であり、この情報は、モバイル装置Mからリモート固定装置Aに伝達可能である。この情報は、推定装置Bによって直接検出されてもよいし、リモート固定装置Aから推定装置Bに送られてもよい。
ここで、モバイル装置Mのロケーションを計算することができる。次に、図4Aおよび図4Bを参照して一例を提示する。図4Aは、2つの場所固定装置を用いて推定距離からモバイル装置Mのロケーションを判断する二次元プロセスの一例を示す簡略図である。図4Bは、3つの場所固定装置を用いて推定距離からモバイル装置Mのロケーションを判断する二次元プロセスの一例を示す簡略図である。
二次元形状では、ある点が2つの曲線の境界線上にあることがわかっているとき、2つの円の中心および半径は、考えられ得るロケーションを2つに絞るのに十分な情報を提供する。図4Aを参照すると、モバイル装置Mが2つの円の交点にあることは容易に理解できよう。第1の円は固定装置Aを中心としてdAMの半径を持ち、第2の円は推定装置Bを中心としてdBMの半径を持つ。この例では、これらの円は2点、すなわちモバイル装置Mの実際のロケーションとゴーストロケーションで交差する。
ゴーストロケーションは、図4Bに示されるように、第3の固定装置、すなわち固定装置Aおよび推定装置Bと同一直線上にない「推定装置C」を導入することによって除去することができる。図4Bでは、第3の円が追加されている。この第3の円は、推定装置Cを中心とし、dCMに等しい半径(すなわち、推定装置Cとモバイル装置Mとの間の距離)を有する。距離dCMは、図3Aおよび図3Bに関して推定装置Bについて上記で説明した方式で、推定レンジングによって判断され得る。図4Bから、モバイル装置Mが3つの円の交点にあり、ゴーストロケーションを無視できることが理解できよう。
三次元形状には、追加の場所固定装置が必要である。固定装置A、固定装置B、および固定装置Cの各々に対して、それらの装置の三次元座標から球を得ることが可能である(図示せず)。各固定装置A、B、およびCそれぞれとモバイル装置Mとの間の距離に等しい半径を持つ、各固定装置に対する球を描く。この例では、モバイル装置は、3つの球の表面間の2つの交点のうち1つにある。2つの交点は、モバイル装置Mの実際のロケーションと、ゴーストロケーションを表す。モバイル装置の実際のロケーションは、第4の固定装置の座標および第4の固定装置のモバイル装置Mまでの距離に基づく第4の球を導入することによって、判断することができる。モバイル装置Mは、4つの球の表面の1つの交点にある。
図5は、場所固定装置(たとえば推定装置B)による推定飛行時間レンジングの方法の一例を示す流れ図である。この例では、推定装置(本明細書では「装置」)は、モバイル装置(たとえばモバイル装置M)と直接通信する必要もなくモバイル装置までの距離を判断する方法を用いる。最初に、装置は、リッスンモードまたは検出モードに入り、モバイル装置と場所固定リモート装置(たとえばリモート固定装置A)との間のレンジング動作を検索する。図5を参照すると、装置は、ステップ502において、リモート場所固定装置からモバイル装置に送信された範囲要求を検出する。この範囲要求はモバイル装置宛てであってよく、したがって、装置は範囲応答を送信しない。代わりに、装置は、モバイル装置からの範囲応答をリッスンする。ステップ504では、装置は、範囲要求に応答してモバイル装置からリモート場所固定装置に送信された範囲応答を検出する。ステップ506では、装置は、範囲要求に応答して範囲応答が送信されたかどうか判断することができる。これは、任意の数の方法で達成されてよい。例を挙げると、範囲要求および範囲応答は、一致する電子タグまたは電子識別番号をデータフィールドに含むデータパケットであってよい。装置は、データパケットから電子タグまたは識別番号を戻し、この2つを比較して、これらが同じレンジング動作の一部であるかどうか判断することができる。同じレンジング動作の一部でない場合、装置はステップ504に戻り、引き続き範囲応答をリッスンする。他の場合、装置は、ステップ508において一致を宣告し、範囲要求および範囲応答の到着時刻を記録する。
範囲要求および範囲応答の到着時刻は、ステップ510において、モバイル装置までの距離を判断するために装置によって使用され得る。次に、図6を参照して一例を提示する。図6は、モバイル装置までの距離を判断する一例を示す流れ図である。この例では、リモート場所固定装置とモバイル装置との間の信号伝播時間tAMが、データパケット内で、または何らかの他の適切な手段によって、推定装置に送られる。装置は、ステップ602においてデータパケットから信号伝播時間tAMを戻す。ステップ604では、装置は、リモート場所固定装置と推定装置との間の信号伝播時間tABを内部メモリまたは外部メモリから取り出すことができる。あるいは、装置は、リモート場所固定装置と推定装置との間の距離、あるいは場所固定装置と推定装置を判断可能な距離場所固定装置および推定装置のロケーションを、内部メモリまたは外部メモリから取り出すことができる。この情報は、距離を光の速度で除算することによってtABを計算するために、推定装置によって使用され得る。装置はまた、処理遅延tdが既知であり記憶されている場合に、処理遅延tdをメモリから取り出すことができる。これらの値は定数であり、したがって、何らかの形態のコンピュータ可読媒体(たとえばメモリ)に記憶することができる。あるいは、値tAB、td、およびtAMのうち1つまたは複数は、装置に通信されてもよいし、装置によって計算されてもよい。後者の一例として、装置が、リモート場所固定装置との同期プロセスによって、t0がいつ発生するか知っている場合、装置は、範囲要求の到着時刻に基づいて信号伝播時間tABを計算することができる。処理遅延tdは、モバイル装置によって、リモート場所固定装置を介して直接的または間接的に装置に通信することができる。いずれにしても、装置は、ステップ606において、上記の式(1)および(2)を使用して、図5のステップ508で記録された範囲要求および範囲応答の到着時刻、信号伝播時間tABおよびtAM、ならびに処理遅延tdから、モバイル装置までの距離を判断する。飛行時間と距離との間の密接な関係のため、信号伝播時間tAB、tAM、およびtBMのうちいずれかまたはすべては、時刻に関してではなく距離に関して、またはその逆に、同等に表すことが可能であり、適切な修正が必要に応じて計算に加えられることが理解されよう。
図5に戻ると、装置は、ステップ512において、モバイル装置までの距離を使用して、装置のロケーションを計算することができる。推定装置の1つの構成では、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上の場所固定装置は座標および装置までの距離を通信し、装置は、この情報を使用してモバイル装置のロケーションを判断する。別の構成では、装置は、1つまたは複数の場所固定装置にわたって分散される計算によってモバイル装置を特定するプロセスに関与する。別の構成では、装置は、第2の装置のロケーションを判断するために、場所固定装置のうち1つまたは複数に、または場所固定装置以外のリモートエンティティに、ステップ510で判断されたモバイル装置までの距離を通信する。別の構成では、リモート場所固定装置は、範囲要求を送るための、および範囲応答を検出するための、予想される時刻または時間窓を伝達するために、1つまたは複数の推定装置と通信することができ、したがって、推定装置は、リソースを検出に使用可能にし、範囲要求プロセスおよび範囲応答プロセスの不必要な繰り返しを潜在的に回避することができる。別の構成では、モバイルノードは、着信する範囲要求に即時に応答するように構成することができ、したがって、処理遅延tdは距離判断の精度を向上させるほど短い。別の構成では、モバイル装置は、固定された所定の処理遅延tdの後、着信する範囲要求に応答するように構成される。別の構成では、モバイル装置は起動して、特定されることを望むというメッセージを送信する。次いで、このメッセージが場所固定装置によって検出され、場所固定装置が範囲要求を発して、図3Bに関して上記で説明した範囲応答を受信する。別の構成では、範囲要求がモバイル装置から生じ、範囲応答がリモート場所固定装置から受信され、範囲要求および範囲応答は推定装置で検出される。
図7は、装置内の異なるモジュール間のデータフローの一例を示す概念的データフロー図である。装置700は、装置からモバイル装置までの距離を判断するために使用することができる。装置700は、リモート場所固定装置からモバイル装置に送信された範囲要求を検出するためのモジュール702と、範囲要求に応答してモバイル装置から場所固定装置に送信された範囲応答を検出するためのモジュール704と、装置で検出された範囲要求および範囲応答に基づいてモバイル装置までの距離を判断するためのモジュール706とを含む。
装置700は、図5および図6に関して上記で提示したアルゴリズムのステップの各々を実行する追加モジュールを含むことができる。したがって、各ステップはモジュールによって実行することができ、装置は、それらのモジュールのうち1つまたは複数を含むことができる。モジュールは、述べたプロセスおよび/またはアルゴリズムを実行するように特に構成された1つまたは複数のハードウェア構成要素であってもよいし、述べたプロセスおよび/またはアルゴリズムを実行するように構成されたプロセッサによって実施される一組の命令であってもよいし、プロセッサによって実施されるためにコンピュータ可読媒体内に記憶されたコンピュータコードであってもよいし、これらの何らかの組合せであってもよい。
次に、図8を参照して、推定飛行時間レンジングを実行することが可能な装置のより詳細な説明を提示する。図8は、推定飛行時間レンジングの可能な装置800の1つの構成を備えるいくつかの構成要素を示すブロック図である。簡単にするために、図8のブロック図に示されているいくつかの構成要素は、共通バスを使用して互いに接続され、これは、これらの構成要素が互いに動作可能に結合されることを表すことを意図したものである。他の構成要素を設け、必要に応じて、実際の装置を動作可能に結合および構成するように適合されてもよいことは、当業者には理解されよう。さらに、図8に示されている1つまたは複数の構成要素をさらに細分してもよいし、図8に示されている2つ以上の構成要素を結合してもよいことも理解されよう。
装置800は、2つのリモート装置間の範囲要求および範囲応答を検出し、タイミング測定および計算を実行して、バックエンドネットワークと連携することができる任意のエンティティであってよい。例を挙げると、装置800は、説明した機能を実行するためのファームウェア、ソフトウェア、および/またはハードウェアを有するLAN-WAPであってよい。あるいは、装置800は、ビルオートメーションシステム内のワイヤレスコントローラであってもよいし、何らかの他の適切なシステム内の何らかの場所固定装置であってもよい。他の構成では、装置800は、レンジング動作実行専用の特殊目的デバイスであってもよい。
装置800がバックエンドネットワークと連携するように設計される構成では、装置800は、バックエンドネットワークトランシーバ802によって表される1つまたは複数のバックエンドネットワークトランシーバを含むことができる。装置がモバイル装置のWWANへのアクセスポイントとして働いているとき、バックエンドネットワークトランシーバ802はワイヤレスエリアネットワーク(WAN)トランシーバであってよい。この例では、バックエンドネットワークトランシーバ802は、WAN-WAP104(図1参照)と通信し、WAN-WAP104への信号およびWAN-WAP104からの信号を検出し、ネットワーク内の他のワイヤレスデバイスと直接通信するのに適したデバイス、ハードウェア、およびソフトウェアを含むことができる。1つの構成では、バックエンドネットワークトランシーバ802は、ワイヤレス基地局のCDMAネットワークと通信するのに適したCDMA通信システムを含むことができる。他の構成では、ワイヤレス通信システムは、たとえばTDMAネットワーク、GSM(登録商標)ネットワークなどの様々な種類のセルラー式電話技術を含むことができる。さらに、たとえばIEEE802.16規格によるWiMAXなどの任意の他の種類のワイヤレスネットワーク技術を使用することができる。
あるいは、バックエンドネットワークトランシーバ802は、ビルオートメーションシステム内のバスインターフェースを提供することができる。この例では、バックエンドネットワークトランシーバ802は、ビルオートメーションシステム200内のシステムコントローラ210(図2参照)と通信し、システムコントローラ210への信号およびシステムコントローラ210からの信号を検出し、二次バス206(図2参照)上の他のデバイスと直接通信するのに適したデバイス、ハードウェア、およびソフトウェアを含むことができる。1つの構成では、バックエンドネットワークトランシーバ802は、バス上で通信するのに適した、所有権の保持されているプロトコルをサポートするように設計される。他の構成では、バックエンドネットワークトランシーバ802は、イーサネット(登録商標)または他の適切なプロトコルをサポートすることができる。
装置800は、LANトランシーバ804によって表される1つまたは複数のローカルエリアネットワーク(LAN)トランシーバも含むことができる。LANトランシーバ804は、LAN-WAP106(図1参照)と通信し、LAN-WAP106への信号およびLAN-WAP106からの信号を検出する、またはネットワーク内の他のワイヤレスデバイスと直接通信するのに適したデバイス、ハードウェア、およびソフトウェアを含むことができる。1つの構成では、LANトランシーバ804は、たとえばIEEE802.11x規格による、1つまたは複数のモバイル装置と通信するのに適したWi-Fi通信システムを含むことができる。他の構成では、LANトランシーバ804は、別の種類のローカルエリアネットワーク技術、ブルートゥースネットワークなどのパーソナルエリアネットワーク技術などを含むことができる。さらに、たとえば超広帯域(UWB)、ZigBee、ワイヤレスUSBなどの任意の他の種類のワイヤレスネットワーク技術を使用することができる。
処理システム806は、バックエンドネットワークトランシーバ802およびLANトランシーバ804に結合することができる。処理システム806は、1つまたは複数のマイクロプロセッサと、マイクロコントローラと、プロセッサ808によって一般的に表されるデジタル信号プロセッサとを含むことができる。プロセッサ808は、処理機能、ならびに他の計算機能および制御機能を提供する。処理システム806は、データおよび装置800内でプログラム機能を実行するためのソフトウェア命令を記憶するためのコンピュータ可読媒体810を含むことができる。コンピュータ可読媒体810は、同じICパッケージ内など、プロセッサ808内にあってもよいし、プロセッサ808上に搭載されてもよく、またはコンピュータ可読媒体810は、プロセッサ808の外部にありバスなどの上で機能的に結合されたメモリであってもよいし、内部メモリと外部メモリの組合せであってもよい。
通信動作とレンジング動作の両方を管理する目的でプロセッサ808によって使用されるためにコンピュータ可読媒体810内に存在するいくつかのモジュールが示されている。各モジュールは、プロセッサ808で動作しているソフトウェアモジュールであってもよいし、コンピュータ可読媒体810内に存在または記憶されたソフトウェアモジュールであってもよいし、プロセッサ808に結合されたハードウェアモジュールであってもよいし、これらの任意の組合せであってもよい。図8に示されるように、コンピュータ可読媒体810は、通信モジュール812、復号モジュール814、クロックモジュール816、レンジングモジュール818、および位置モジュール820を含むまたはこれらを受け入れることができる。図8に示されるコンピュータ可読媒体810の組織は一例として働いているにすぎず、したがって、モジュールの機能は、装置800の実装形態に応じて、様々な方法で結合され、分離され、構造化されてもよいことを理解されたい。
通信モジュール812は、装置800内の様々な通信機能をサポートする。例を挙げると、通信モジュール812は、たとえば装置がモバイル装置のWWANへのアクセスポイントとして働く場合のメディアアクセス制御(MAC)層およびネットワーク層などの、バックエンドネットワークおよびLANトランシーバによって実施される物理層プロトコルの上で動作する様々な通信プロトコルを提供することができる。通信モジュール812はまた、サポートするプロトコル層の上で動作する様々なアプリケーションを提供することができる。これらの適用例は、装置800の機能をサポートすることができる。例を挙げると、通信モジュール812によって提供される1つまたは複数のアプリケーションは、許可されたモバイル装置のみが装置800によってWWANに接続することを可能にするセキュリティを提供することができる。当業者には、任意の特定のアプリケーションに最も適した通信モジュール812を設計することが容易に可能であろう。
復号モジュール814、クロックモジュール816、およびレンジングモジュール818は、推定飛行時間レンジングをサポートする。復号モジュール814は、リモート場所固定装置からモバイル装置に送信された範囲要求を検出するための手段と、モバイル装置からリモート場所固定装置に送信された範囲応答を検出するための手段を提供することができる。装置800の1つの構成では、復号モジュール814は、要求と応答とを含むデータパケットを検出するように構成される。復号モジュール814は、様々な物理層復号機能、誤り防止プロトコル、および用いられるワイヤレス規格によって必要とされる他の関連する処理を提供することができる。復号モジュール814は、例として各パケットのデータフィールド内の電子タグまたは電子識別番号を使用して、または何らかの他の適切な手段によって、範囲要求に応答して範囲応答が送信されたかどうか判断するための手段も提供することができる。
クロックモジュール816は、リモート場所固定装置とモバイル装置との間で交換される範囲要求および範囲応答の、装置800における到着時刻を記録するために使用することができる。例を挙げると、復号モジュール814は、復号モジュール814がリモート場所固定装置からの範囲要求を正常に復号したとき、クロックモジュール816によって提供されるカウンタを使用可能にすることができる。次いで、復号モジュール814は応答を引き続き調査し、復号モジュール814がモバイル装置からの応答を正常に復号したとき、復号モジュール814はカウンタを使用不能にする。次いで、範囲要求の到着時刻と範囲応答の到着時刻との間の時間差(t4-t1)に等しいカウンタの値を記録することができる。
復号モジュール814は、リモート場所固定装置とモバイル装置との間の伝送時間を表す情報をリモート場所固定装置から受信するための手段も提供することができる。例を挙げると、復号モジュール814は、リモート場所固定装置からのデータパケットを調査することができる。これらのデータパケットは、リモート場所固定装置とモバイル装置との間の測定された信号伝播時間(tAM)を含むことができる。これらのデータパケットは、上記で説明したのと同じ方式で復号することができ、測定された信号伝播時間はデータパケットから戻され、記録される。
レンジングモジュール818は、装置800とモバイル装置との間の距離を判断するための手段を提供することができる。レンジングモジュール818は、信号伝播時間(tAM)を復号モジュール814から取り出し、装置800における範囲要求の到着時刻と範囲応答の到着時刻との間の時間差(t4-t1)をクロックモジュール816から取り出し、上記の式(1)および式(2)を使用して装置800からモバイル装置までの距離を計算することができる。リモート場所固定装置と装置との間の信号伝播時間(tAB)、およびモバイル装置の処理遅延(td)は定数であってよく、レンジング動作の前に装置800によって記憶され、計算を完了するためにレンジングモジュール818によってアクセスされてもよい。次いでレンジングモジュール818によって計算された距離(dBM)を、リモートエンティティに通信してもよいし、あるいはモバイル装置のロケーションを判断するために装置800によって保持されてもよい。
装置800は、位置モジュール820も含むことができる。装置800の1つの構成では、位置モジュール820は、レンジングモジュール818によって計算された距離(dBM)および1つまたは複数のリモート場所固定装置からの情報からモバイル装置のロケーションを判断するための手段を提供することができる。情報は、各リモート場所固定装置に対して、そのリモート装置の座標と、そのリモート装置からモバイル装置までの距離とを含むことができる。あるいは、位置モジュール820は、モバイル装置のロケーションの判断の助けとなる分散システムの一部として働くことができる。
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェア構成要素および/またはソフトウェア構成要素、回路、および/またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行することができる。一般に、図に示されている任意の動作は、動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行することができる。
本開示に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ信号(FPGA)または他のプログラム可能な論理デバイス(PLD)、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されたこれらの任意の組合せによって実施または実行可能である。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよいが、代替形態では、プロセッサは、任意の市販プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえばDSPとマイクロプロセッサの組合せとして、複数のマイクロプロセッサとして、複数のDSPコアとして、1つまたは複数のDSPコアに関連する1つまたは複数のマイクロプロセッサとして、または任意の他のそのような構成として実施されてもよい。
本開示に関して説明する方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア内で、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内で、またはこれら2つの組合せとして、直接実施されてよい。ソフトウェアモジュールは、当技術分野で知られている任意の形態の記憶媒体にあってもよい。使用され得る記憶媒体のいくつかの例としては、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROMなどがある。ソフトウェアモジュールは、単一の命令または多数の命令を備えることができ、異なるプログラムの中で、および複数の記憶媒体上に、いくつかの異なるコードセグメント上で配布することができる。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体からの情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むようにプロセッサに結合され得る。代替形態では、記憶媒体はプロセッサと一体化されてもよい。
本明細書で開示される方法は、説明した方法を達成するための1つまたは複数のステップまたは行為を含む。方法ステップおよび/または行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いと交換されてもよい。言い換えると、ステップまたは行為の具体的な順序が指定されない限り、具体的なステップおよび/または行為の順序および/または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく、修正され得る。
説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組合せにおいて実施され得る。ソフトウェアで実施される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上での1つまたは複数の命令として記憶され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータによってアクセス可能な任意の媒体であってよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は何時間、何日間、何週間、何月間、何年間、またはこれらよりも長い命令を記憶することができるので、コンピュータ可読媒体は非一時的であってよい。限定ではなく、例として、このようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを搬送もしくは記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体を備えることができる。本明細書で使用されるディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(compact disc)(CD)、レーザディスク(laser disc)、光ディスク(optical disc)、デジタル多用途ディスク(digital versatile disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(floppy disk)、およびBlu-ray(登録商標)ディスク(Blu-ray(登録商標) disc)を含み、ここでディスク(disk)は通常、磁気的にデータを再生するが、ディスク(disc)はレーザを用いて光学的にデータを再生する。
したがって、特定の態様は、本明細書で提示する動作を実行するためのコンピュータプログラム製品を備えることができる。たとえば、そのようなコンピュータプログラム製品は、その上に記憶された(および/または符号化された)命令を有するコンピュータ可読媒体を備えることができ、この命令は、本明細書で説明した動作を実行するために1つまたは複数のプロセッサによって実行可能である。特定の態様では、コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体に加えてパッケージング材料を含むことができる。
さらに、本明細書で説明する方法および技法を実行するためのモジュールおよび/または他の適切な手段は、適用可能な場合、アクセス端末および/またはアクセスポイントによってダウンロードおよび/または得ることが可能であることを理解されたい。たとえば、そのようなデバイスは、本明細書で説明する方法を実行するための手段の転送を容易にするためにサーバに結合可能である。あるいは、本明細書で説明する様々な方法は、記憶手段(たとえば、RAM、ROM、コンパクトディスク(CD)またはフロッピー(登録商標)ディスクなどの物理的記憶媒体など)を介して提供可能であり、したがって、アクセス端末および/またはアクセスポイントは、記憶手段をデバイスに結合または提供すると、これらの様々な方法を得ることができる。その上、本明細書で説明する方法および技法をデバイスに提供するための任意の他の適切な技法が利用されてよい。
特許請求の範囲は上記で示した正確な構成および構成要素に限定されないことを理解されたい。様々な修正、変更、および変形は、特許請求の範囲から逸脱することなく、上記で説明した方法および装置の配置、動作、および詳細に加えることができる。
前述の説明は、いかなる当業者も本開示の全範囲を十分に理解することを可能とするように提供される。本明細書で開示される様々な構成への修正も、当業者には容易に明らかになるであろう。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で説明する本開示の様々な態様に限定されることを意図するものではなく、特許請求の範囲の言語に合致する十分な範囲を与えられるべきであり、単数形での要素の参照は、そのように明記されていない限り「1つおよび唯一の」ではなく、むしろ「1つまたは複数の」を意味することを意図する。別段に明記されていない限り、「いくつかの」という用語は1つまたは複数を指す。要素の組合せのうち少なくとも1つ(たとえば「A、B、またはCのうち少なくとも1つ」)を記載する請求項は、記載した要素のうち1つまたは複数(たとえば、A、またはB、またはC、またはこれらの任意の組合せ)を指す。当業者に知られているまたは後で知られることになる、本開示全体を通じて説明する様々な態様の要素に対するすべての構造的等価物および機能的等価物は、参照により明確に本明細書に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることを意図する。その上、本明細書で開示されていないものは、そのような開示が特許請求の範囲で明示的に記載されているかどうかにかかわらず、一般公衆に開放されることを意図する。請求項の要素は、その要素が「ための手段」という句を使用して明確に記載されている限り、または方法の請求項の場合、その要素/素子が「ためのステップ」という句を使用して記載されている限り、米国特許法第112条第6段落の規定により解釈されるべきである。
100 動作環境
102 SPS衛星
102a SPS衛星
102b SPS衛星
104 WAN-WAP
104a WAN-WAP
104b WAN-WAP
104c WAN-WAP
106 LAN-WAP
106a LAN-WAP
106b LAN-WAP
106c LAN-WAP
108 モバイル装置
112 サーバ
118 ネットワーク
200 ビルオートメーションシステム
202 サーバ
204 一次バス
206 二次バス
208 システムコントローラ
210 ワイヤレスコントローラ、システムコントローラ
210a ワイヤレスコントローラ
210b ワイヤレスコントローラ
210c ワイヤレスコントローラ
210d ワイヤレスコントローラ
212 モバイル装置
700 装置
702 モジュール
704 モジュール
706 モジュール
800 装置
802 バックエンドネットワークトランシーバ
804 LANトランシーバ
806 処理システム
808 プロセッサ
810 コンピュータ可読媒体
812 通信モジュール
814 復号モジュール
816 クロックモジュール
818 レンジングモジュール
820 位置モジュール

Claims (59)

  1. 距離判断のための装置であって、
    第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を前記装置で検出し、前記第3の装置が地理的に固定され、前記第2の装置が移動可能であり、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を前記装置で検出し、
    前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて、前記装置と前記第2の装置との間の距離を判断する
    ように構成された処理システム
    を備える装置。
  2. 前記処理システムが、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻および前記検出された範囲応答の到着時刻に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  3. 前記処理システムが、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻と前記検出された範囲応答の到着時刻との間の差に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  4. 前記処理システムが、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置の一方の処理遅延に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成され、前記処理遅延が、前記範囲要求に応答して前記範囲応答を送信するための遅延を含む、請求項1に記載の装置。
  5. 前記処理システムが、前記第2の装置と前記第3の装置との間の伝送時間に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  6. 前記処理システムが、前記第2の装置と前記第3の装置との間の前記伝送時間を表す情報を前記第3の装置から受信するようにさらに構成される、請求項5に記載の装置。
  7. 前記処理システムが、前記第3の装置と前記装置との間の信号伝播時間に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  8. 前記処理システムが、前記判断された距離に基づいて前記第2の装置のロケーションを判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  9. 前記処理システムが、前記第2の装置と直接通信することなく前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  10. 前記処理システムが、前記検出された範囲応答が前記検出された範囲要求に応答して送信されたかどうか判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  11. 前記処理システムが、前記送信された範囲要求に応答して範囲応答を送信するのを抑制するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  12. 前記範囲要求が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置のうち一方に宛てられ、前記装置に宛てられない、請求項1に記載の装置。
  13. 前記処理システムが、前記第3の装置と前記装置との間の距離に基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  14. 前記処理システムが、前記第3の装置のロケーションと前記装置のロケーションに基づいて前記距離を判断するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
  15. 前記範囲要求が前記第3の装置から前記第2の装置に送信され、前記範囲応答が前記第2の装置から前記第3の装置に送信される、請求項1に記載の装置。
  16. 距離判断のための装置による方法であって、
    第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を前記装置で検出するステップであって、前記第3の装置が地理的に固定され、前記第2の装置が移動可能である、ステップと、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を前記装置で検出するステップと、
    前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて前記装置と前記第2の装置との間の距離を前記装置によって判断するステップと
    を含む方法。
  17. 前記距離が、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻および前記検出された範囲応答の到着時刻に基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  18. 前記距離が、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻と前記検出された範囲応答の到着時刻との間の差に基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  19. 前記距離が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置の一方の処理遅延に基づいて判断され、前記処理遅延が、前記範囲要求に応答して前記範囲応答を送信するための遅延を含む、請求項16に記載の方法。
  20. 前記距離が、前記第2の装置と前記第3の装置との間の伝送時間に基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  21. 前記第2の装置と前記第3の装置との間の前記伝送時間を表す情報を前記第3の装置から受信するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
  22. 前記距離が、前記第3の装置と前記装置との間の信号伝播時間に基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  23. 前記判断された距離に基づいて前記第2の装置のロケーションを判断するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  24. 前記距離が、前記第2の装置と直接通信することなく判断される、請求項16に記載の方法。
  25. 前記検出された範囲要求に応答して前記検出された範囲応答が送信されたかどうか判断するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  26. 前記範囲要求が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置のうち一方に宛てられ、前記装置に宛てられない、請求項16に記載の方法。
  27. 前記距離が、前記第3の装置と前記装置との間の距離に基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  28. 前記距離が、前記第3の装置のロケーションと前記装置のロケーションに基づいて判断される、請求項16に記載の方法。
  29. 前記範囲要求が前記第3の装置から前記第2の装置に送信され、前記範囲応答が前記第2の装置から前記第3の装置に送信される、請求項16に記載の方法。
  30. 距離判断のための装置であって、
    第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を前記装置で検出するための手段であって、前記第3の装置が地理的に固定され、前記第2の装置が移動可能である、手段と、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を前記装置で検出するための手段と、
    前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて、前記装置と前記第2の装置との間の距離を判断するための手段と
    を備える装置。
  31. 距離を判断するための前記手段が、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻および前記検出された範囲応答の到着時刻に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  32. 距離を判断するための前記手段が、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻と前記検出された範囲応答の到着時刻との間の差に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  33. 距離を判断するための前記手段が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置の一方の処理遅延に基づいて前記距離を判断するように構成され、前記処理遅延が、前記範囲要求に応答して前記範囲応答を送信するための遅延を含む、請求項30に記載の装置。
  34. 距離を判断するための前記手段が、前記第2の装置と前記第3の装置との間の伝送時間に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  35. 前記第2の装置と前記第3の装置との間の前記伝送時間を表す情報を前記第3の装置から受信するための手段をさらに備える、請求項34に記載の装置。
  36. 距離を判断するための前記手段が、前記第3の装置と前記装置との間の信号伝播時間に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  37. 前記判断された距離に基づいて前記第2の装置のロケーションを判断するための手段をさらに備える、請求項30に記載の装置。
  38. 距離を判断するための前記手段が、前記第2の装置と直接通信することなく前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  39. 前記検出された範囲要求に応答して前記検出された範囲応答が送信されたかどうか判断するための手段をさらに備える、請求項30に記載の装置。
  40. 前記範囲要求が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置のうち一方に宛てられ、前記装置に宛てられない、請求項30に記載の装置。
  41. 距離を判断するための前記手段が、前記第3の装置と前記装置との間の距離に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  42. 距離を判断するための前記手段が、前記第3の装置のロケーションと前記装置のロケーションに基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項30に記載の装置。
  43. 前記範囲要求が前記第3の装置から前記第2の装置に送信され、前記範囲応答が前記第2の装置から前記第3の装置に送信される、請求項30に記載の装置。
  44. 距離判断のためのコンピュータプログラムであって、
    第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を装置で検出し、前記第3の装置が地理的に固定され、前記第2の装置が移動可能であり、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を前記装置で検出し、
    前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて、前記装置と前記第2の装置との間の距離を判断する
    ように実行可能なコードを備えるコンピュータプログラム。
  45. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻および前記検出された範囲応答の到着時刻に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  46. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記装置における前記検出された範囲要求の到着時刻と前記検出された範囲応答の到着時刻との間の差に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  47. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置の一方の処理遅延に基づいて前記距離を判断するように構成され、前記処理遅延が、前記範囲要求に応答して前記範囲応答を送信するための遅延を含む、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  48. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記第2の装置と前記第3の装置との間の伝送時間に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  49. 前記コードが、前記第2の装置と前記第3の装置との間の前記伝送時間を表す情報を前記第3の装置から受信するようにさらに実行可能な、請求項48に記載のコンピュータプログラム。
  50. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記第3の装置と前記装置との間の信号伝播時間に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  51. 前記コードが、前記判断された距離に基づいて前記第2の装置のロケーションを判断するようにさらに実行可能である、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  52. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記第2の装置と直接通信することなく前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  53. 前記コードが、前記検出された範囲応答が前記検出された範囲要求に応答して送信されたかどうか判断するようにさらに実行可能である、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  54. 前記範囲要求が、前記範囲要求を受信する前記第2の装置と前記第3の装置のうち一方に宛てられ、前記装置に宛てられない、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  55. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記第3の装置と前記装置との間の距離に基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  56. 距離を判断するように実行可能な前記コードが、前記第3の装置のロケーションと前記装置のロケーションに基づいて前記距離を判断するように構成される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  57. 前記範囲要求が前記第3の装置から前記第2の装置に送信され、前記範囲応答が前記第2の装置から前記第3の装置に送信される、請求項44に記載のコンピュータプログラム。
  58. ワイヤレスアクセスポイントであって、
    移動可能である第2の装置にネットワークへのアクセスを提供し、
    第3の装置と前記第2の装置との間で送信された範囲要求を検出し、前記第3の装置が地理的に固定され、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を検出し、
    前記ワイヤレスアクセスポイントにおける前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて前記第2の装置までの距離を判断する
    ように構成された処理システム
    を備えるワイヤレスアクセスポイント。
  59. ワイヤレスコントローラであって、
    ビルオートメーションシステム内の設備を制御し、
    第2の装置と第3の装置との間で送信された範囲要求を検出し、前記第2の装置が移動可能であり、前記第3の装置が地理的に固定され、
    前記範囲要求に応答して前記第2の装置と前記第3の装置との間で送信された範囲応答を検出し、
    前記ワイヤレスコントローラにおける前記検出された範囲要求および前記検出された範囲応答に基づいて前記第2の装置までの距離を判断する
    ように構成された処理システム
    を備えるワイヤレスコントローラ。
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