JP2016512600A

JP2016512600A - アクセスネットワークノードベースの基準気圧ネットワーク

Info

Publication number: JP2016512600A
Application number: JP2015552662A
Authority: JP
Inventors: アンドレアス・クラウス・ワックター; カーク・アラン・バローズ; ライオネル・ジャック・ガリン; スティーブン・ウィリアム・エッジ; ブルース・エヴァレット・ウィルソン; カルロス・マニュエル・プイグ
Original assignee: クアルコム，インコーポレイテッド
Priority date: 2013-01-13
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: JP6285959B2; WO2014109936A1; US20140200846A1; KR20150106902A; EP2943744A1; CN104903681A; US9612114B2

Abstract

圧力データベースを存在させ使用して未知の高度を有するユニットの高度を判定するためのシステム、装置、および方法を提示する。それぞれの基地局にリンクされた1つまたは複数の気圧センサーからの圧力が内挿され、圧力読取値を有する任意の座標(x,y)における(たとえば、海抜での)基準圧力が判定される。たとえば、任意の座標(x,y)における移動局がその移動局における圧力を記録する。移動局におけるこの圧力と内挿された基準圧力との差が求められ、この差は、移動局の確定された高度として直接解釈されてよい。

Description

関連技術の相互参照
本出願は、2013年9月10日に出願された、「Access network node based barometric reference pressure network」という名称の米国特許出願第14/022734号の利益および優先権を主張し、米国特許出願第14/022734号は、2013年1月13日に出願された「Access network node based barometric reference pressure network」という名称の米国仮出願第61/751920号および2013年9月6日に出願された「Access network node based barometric reference pressure network」という名称の米国仮出願第61/874833号の利益および優先権を主張し、これらの特許出願のすべてが本出願の譲受人に譲渡され、参照により明示的に本明細書に組み込まれている。

本開示は、移動局の高度のワイヤレス判定のためのシステム、装置、および方法に関し、より詳細には、1つまたは複数の基地局および移動局における気圧センサー測定値に基づいて移動局の高度を判定することに関する。

移動局における気圧センサーを使用して移動局のロケーション(座標(x,y))における測定気圧を理論的に同じ水平座標(x,y)での基準高度における気圧と比較することによって、移動局の海抜高度(または他の基準高度)を判定することができる。次いで、算出された圧力差を使用して移動局の海抜高度を算出してよい。海抜(または他の基準高度)での理論的大気圧の知識がなければ、移動局の高度を判定することはできない。

海抜での気圧は通常、測候所のネットワークを通じて利用可能である。しかし、測候所は通常、特定の地理的ロケーション(たとえば、空港など)にまばらに配置されるにすぎない。測候所以外のロケーションにおける海抜での気圧を得るには、測候所のネットワークから得られた圧力データを(空間および時間的に)内挿する必要がある。測候所の地理的密度が任意の時間における移動局のサービスエリア全体にわたって正確な気圧基準を与えることができるほど高くないときに問題が生じる。このような状況では、算出される高度は正確さに欠け、特定の用途に応じてまったく使用できないことがある(たとえば、第1の応答者が、苦しんでいる発信者のビル内の階数を判定しようとする場合)。

したがって、移動局の高度をより正確に判定するための方法が必要である。

圧力データベースを存在させ使用して未知の高度を有するユニットの高度を判定するためのシステム、装置、および方法が開示される。それぞれの基地局にリンクされた1つまたは複数の気圧センサーからの圧力が内挿され、圧力読取値を有する任意の座標(x,y)における(たとえば、海抜での)基準圧力が判定される。たとえば、任意の座標(x,y)における第1のユニット(たとえば、移動局または基地局)が移動局における圧力を記録する。移動局におけるこの圧力と内挿された基準圧力との差が求められ、この差は、移動局の確定された高度として直接解釈されてよい。

いくつかの態様によれば、第1のユニットの高度を判定する方法であって、第1のユニットの測定圧力を取得することと、第1のユニットの座標(x,y)を取得することと、基準高度における座標(x,y)の推定圧力を推定することと、第1のユニットの測定圧力と基準高度における推定圧力との差に基づいて第1のユニットの高度を判定することとを含む方法が開示される。

いくつかの態様によれば、第1のユニットの高度を判定するためのロケーションサーバであって、受信機と、受信機に結合され、第1のユニットから測定圧力を取得することと、第1のユニットの座標(x,y)を取得することと、基準高度における座標(x,y)の推定圧力を推定することと、第1のユニットの受信測定圧力と基準高度における推定圧力との差に基づいて第1のユニットの高度を判定することとを行うように構成されたプロセッサとを備えるロケーションサーバが開示される。

いくつかの態様によれば、高度を判定するためのロケーションサーバであって、第1のユニットの測定圧力を取得するための手段と、第1のユニットの座標(x,y)を取得するための手段と、基準高度における座標(x,y)の推定圧力を推定するための手段と、第1のユニットの測定圧力と基準高度における推定圧力との差に基づいて第1のユニットの高度を判定するための手段とを備えるロケーションサーバが開示される。

いくつかの態様によれば、高度を判定するための非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、ハードウェアが第1のユニットから測定圧力を取得し、第1のユニットの座標(x,y)を取得し、基準高度における座標(x,y)の推定圧力を推定し、第1のユニットの測定圧力と基準高度における推定圧力との差に基づいて第1のユニットの高度を判定するのを可能にするためのプログラムコードを含むプログラムコードが記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体が開示される。

当業者には、例として様々な態様を図示し説明する以下の詳細な説明から他の態様が容易に明らかになることを理解されたい。図面および詳細な説明は、本質的に例示的なものと見なされるべきであって、限定的なものと見なされるべきではない。

本発明の実施形態について、図面を参照して例としてのみ説明する。

1つまたは複数の遠くの測候所における圧力に基づいて移動局の高度を判定するロケーションサーバを示す図である。本発明のいくつかの実施形態に従って、基地局400が気圧センサー402と共同設置されることを示す図である。本発明の実施形態による通信リンクおよび様々な高度を示す図である。本発明の実施形態による通信リンクおよび様々な高度を示す図である。本発明の実施形態による通信リンクおよび様々な高度を示す図である。本発明のいくつかの実施形態による様々な基地局にリンクされたロケーションサーバを示す図である。本発明の実施形態による基地局400とロケーションサーバ200との間のシグナリングを示す図である。本発明の実施形態による基地局400とロケーションサーバ200との間のシグナリングを示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバ200と移動局100との間のシグナリングを示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバ200と移動局100との間のシグナリングを示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバ200と移動局100との間のシグナリングを示す図である。本発明の実施形態による基地局における方法を示す図である。本発明の実施形態による基地局における方法を示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバにおける方法を示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバにおける方法を示す図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバにおける方法を示す図である。本発明の実施形態による移動局における方法を示す図である。本発明の実施形態による移動局における方法を示す図である。本発明の実施形態による移動局のブロック図である。本発明の実施形態による基地局のブロック図である。本発明の実施形態によるロケーションサーバのブロック図である。

添付の図面に関連して以下に記載された詳細な説明は、本開示の様々な態様について説明するものであり、本開示が実施される態様のみを表すものではない。本開示で説明される各態様は、本開示の単なる例または説明として与えられ、他の態様よりも好適または有利であるとは、必ずしも解釈されるべきではない。詳細な説明は、本開示を完全に理解できるようにするための特定の詳細を含む。しかしながら、当業者には、本開示がこれらの特定の詳細なしで実施されてよいことが明らかになろう。場合によっては、本開示の概念を曖昧にするのを回避するために、周知の構造およびデバイスがブロック図の形式で示されている。頭字語およびその他の説明的な用語は、便宜および明確さのために使用されているに過ぎず、本開示の範囲を限定するものではない。

本明細書で説明する位置判定技術は、ワイヤレスワイドエリアネットワーク(WWAN)、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)などの様々なワイヤレス通信ネットワークに関連して実施されてよい。「ネットワーク」および「システム」という用語は互換的に使用されることが多い。WWANは、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交周波数分割多元接続(OFDMA)ネットワーク、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)ネットワーク、Long Term Evolution(LTE)などであってよい。CDMAネットワークは、cdma2000、Wideband-CDMA(W-CDMA)などの1つまたは複数の無線アクセス技術(RAT)を実施してよい。cdma2000はIS-95標準、IS-2000標準、IS-856標準を含む。TDMAネットワークは、Global System for Mobile Communications(GSM(登録商標))、デジタルアドバンストモバイルフォンシステム(D-AMPS)、または何らかの他のRATを実施してよい。GSM(登録商標)、W-CDMA、およびLTEは、「第3世代パートナーシッププロジェクト」(3GPP)という名称の団体から発行されている文献に記載されている。cdma2000は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の団体から発行されている文献に記載されている。3GPP文献および3GPP2文献は公的に入手可能である。WLANはIEEE 802.11xネットワークであってよく、WPANは、ブルートゥースネットワーク、IEEE 802.15x、または何らかの他の種類のネットワークであってよい。これらの技術は、WWAN、WLAN、および/またはWPANの任意の組合せに関連して実施されてよい。

衛星測位システム(SPS)は通常、エンティティが送信機から受信された信号に少なくとも部分的に基づいて地球上または地球の上方のエンティティの位置を判定するのを可能にするように位置する送信機のシステムを含む。そのような送信機は通常、設定された数のチップの繰返し擬似ランダム雑音(PN)コードでマークされた信号を送信し、地上ベースの制御局、ユーザ機器、および/またはスペースビークル上に位置してよい。特定の例では、そのような送信機は、地球周回軌道衛星ビークル(SV)上に位置してよい。たとえば、米国の全地球測位システム(GPS)、ヨーロッパのGalileoシステム、ロシアのGlonassシステム、または中国のCompassシステムなどの一連の全地球航法衛星システム(GNSS)内のSVは、一連の全地球航法衛星システム内の他のSVによって送信されるPNコードと区別可能なPNコードでマークされた信号を送信してよい(たとえば、GPSのように衛星ごとに異なるPNコードを使用するかまたはGLONASSのように様々な周波数に同じコードを使用する)。特定の態様によれば、本明細書に提示された技術はSPS用のグローバルシステム(たとえば、GNSS)に制限されない。たとえば、本明細書で提示される技術は、日本の準天頂衛星システム(QZSS)、インドのインド地域航法衛星システム(IRNSS)、中国のBeidou、ならびに/あるいは1つまたは複数の大域航法衛星システムおよび/または地域航法衛星システムに関連するかあるいは場合によっては大域航法衛星システムおよび/または地域航法衛星システムと一緒に使用可能であってよい様々なオーグメンテーションシステム(たとえば、衛星ベースのオーグメンテーションシステム(SBAS))などの様々な地域システムに適用されるかあるいは場合によっては様々な地域システムと一緒に使用可能であってよい。限定ではなく例として、SBASは、ワイドエリアオーグメンテーションシステム(WAAS)、欧州静止ナビゲーションオーバーレイサービス(EGNOS)、多機能衛星オーグメンテーションシステム(MSAS)、GPS Aided Geo Augmented Navigation、またはGPS and Geo Augmented Navigation System(GAGAN)など、完全性情報を提供したり、微分補正を行ったりするオーグメンテーションシステムを含んでよい。したがって、本明細書で使用するSPSは、1つまたは複数の大域および/または地域航法衛星システムおよび/またはオーグメンテーションシステムの任意の組合せを含んでよく、SPS信号は、SPS信号、SPS状信号、および/またはそのような1つまたは複数のSPSに関連する他の信号を含んでよい。

本明細書で使用する移動局(たとえば、以下に図1で説明する移動局100(またはMS100))という用語は、携帯電話、モバイル電話、または他のワイヤレス通信デバイス、個人通信システム(PCS)デバイス、パーソナルナビゲーションデバイス(PND)、個人情報マネージャ(PIM)、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ワイヤレス通信および/またはナビゲーション信号を受信することのできるラップトップまたは他の適切なモバイルデバイスなどのモバイルデバイスまたはユーザ機器(UE)を指してよい。「移動局」または「モバイルデバイス」という用語は、デバイスまたはパーソナルナビゲーションデバイス(PND)において衛星信号受信、アシスタンスデータ受信、および/または位置関連処理が行われるかどうかにかかわらず、短距離ワイヤレス、赤外線、有線接続、またはその他の接続などの、PNDと通信するデバイスを含むことも目的とする。さらに、「移動局」または「モバイルデバイス」は、インターネット、WiFi、または他のネットワークなどを介し、デバイス、サーバ、またはネットワークに関連する別のデバイスにおいて衛星信号受信、アシスタンスデータ受信、および/または位置関連処理が行われるかどうかにかかわらず、サーバと通信することのできる、ワイヤレス通信デバイス、コンピュータ、ラップトップなどを含むすべてのデバイスを含むことも目的とする。上記の任意の動作可能な組合せも「移動局」または「モバイルデバイス」と考えられる。

図1は、1つまたは複数の遠くの測候所300における圧力に基づいて移動局100の高度を判定するロケーションサーバ200を示す。ロケーションサーバ200は、オープンモバイルアライアンス(OMA)によって規定されるセキュアユーザプレーンロケーション(SUPL)ロケーションソリューションのためのロケーションサーバであってよく、その場合、ロケーションサーバはSUPLロケーションプラットフォーム(SLP)と呼ばれてよい。ロケーションサーバ200は、この代わりに、3GPP技術仕様書(TS)23.271、43.059、25.305、および36.305において規定される3GPP制御プレーンロケーションソリューション用のロケーションサーバであってよい。この場合、ロケーションサーバ200は、サービングモバイルロケーションセンター(SMLC)、スタンドアロンSMLC(SAS)、またはエンハンストSMLC(E-SMLC)と呼ばれてよい。

移動局100と測候所300は、数マイル〜数百マイル離れてよい(たとえば、サンフランシスコの移動局と測候所はSFO空港において20マイル離れている)。各測候所300は、周期的に(たとえば、1時間に1回)または非定期的に、測候所300において検知された圧力をロケーションサーバ200に送る。圧力は、測候所300の高度に関する実際の圧力自体であってよい。代替として、圧力は、基準高度504に調整されてよい。通常、基準高度504は海抜である(たとえば、ゼロメートルまたはゼロフィート)。測候所300からの圧力は、測候所300またはロケーションサーバ200のいずれかによって基準高度504(たとえば、海抜)に調整される。いくつかの実施形態では、測候所300は、気象局用のサーバなどの何らかの他のエンティティ(図1には示されていない)に圧力データ(たとえば、基準高度504における圧力)を送ってよい。ロケーションサーバ200は次いで、この他のエンティティから測候所300に関する圧力データを受信してよい。

移動局100のロケーション座標が経度および緯度であってよい(x,y)であると仮定する。移動局100は、移動局100の高度を判定するために、移動局100において測定された圧力をロケーションサーバ200に送ってよい。この測定圧力は、移動局100の高度における実際の圧力であってよい。ロケーションサーバ200は、移動局100における測定圧力と移動局100の座標(x,y)に関する海抜(または何らかの他の基準高度504)での推定圧力との差に基づいて移動局100の高度を判定する。海抜(または何らかの他の基準高度504)での推定圧力は、様々な測候所300からの圧力測定値の内挿に基づいて算出されてよい。内挿という用語は一般的に、空間的な内挿および外挿ならびに時間的な外挿を含めるために使用される。単一の測候所300を使用する場合、この単一の測候所300での圧力が時間的にのみ内挿(または外挿)されてよい。すなわち、複数の圧力点は上昇または下降圧力傾向を示してよい。

図2は、本発明のいくつかの実施形態に従って、基地局400が気圧センサー402と共同設置されることを示す。気圧センサー402は、圧力を検知するための手段として働く。気圧センサー402は、基地局400と共同設置されてよい。たとえば、気圧センサー402は基地局400と一体化されてよい。代替として、気圧センサー402は、基地局400の近くに位置してよい。たとえば、気圧センサー402は、基地局400の1つまたは複数のアンテナによって共有される塔上に位置してよく、または気圧センサー402は、基地局ハードウェアを収容する場所の屋根上に位置してよい。いずれの場合にも、気圧センサー402は、ロケーションサーバ200に測定圧力を伝達するために基地局400にリンクされる。好都合なことに、共同設置された場合、気圧センサー402は、ロケーションサーバとの通信リンク、物理的な場所、および電力を共有することができる。以下の文では、気圧センサー402は、基地局400または基地局/気圧センサーと呼ばれることがある。

基地局400は、GSM(登録商標)、W-CDMA、LTE、および/またはcdma2000などの1つまたは複数のワイヤレス技術用の固定基地局であってよい。基地局400は、これらの同じワイヤレス技術のうちの1つまたは複数に関する、フェムトセルとも呼ばれるホーム基地局であってよい。固定基地局は、何らかの無線計画に従ってネットワーク事業者によって設置され既知のロケーションを有してよいが、ホーム基地局は、ワイヤレスネットワークユーザによって設置され、ホーム基地局によって(たとえば、GPSを使用して)測定するかまたはユーザによってネットワーク事業者に(たとえば、都市の郵便の宛先の形で)提供することが必要になることがあるロケーションを有してよい。

図3、図4、および図5は、発明のいくつかの実施形態による通信リンクおよび様々な高度を示す。図3では、通信リンクが気圧センサー402を基地局400を介してロケーションサーバ200に結合する。気圧センサー402と基地局400との間の通信リンクは、ワイヤレスまたは有線であってよく、基地局400とロケーションサーバ200との間のリンクとは異なる通信プロトコルを使用してよい。基地局400とロケーションサーバ200との間のリンクは、標準的な有線またはワイヤレスベースの通信プロトコルを使用してよい。たとえば、LTEワイヤレスネットワークの場合、基地局400は、発展型ノードB(eNode B)であってよく、ロケーションサーバ200はE-SMLCであってよく、基地局400とロケーションサーバ200との間の通信プロトコルは、3GPP TS 36.455によって規定されたLTE測位プロトコルA(LPPa)であってよい。いくつかの実施形態では、複数の物理的リンクを備えてよい(たとえば、基地局400から基地局コントローラ(BSC)、モバイル通信交換局(MSC)などを介してロケーションサーバ200に至る)論理的通信リンクが基地局400とロケーションサーバ200との間に存在してよい。

図4には様々な高度が示されている。第1に、基地局400に気圧センサー402の高度404を割り当てる。気圧センサー402は、基地局400とは異なる高度および座標であってよいが、都合上および簡略的に、気圧センサー402の高度404は基地局400の高度と呼ばれることがある。気圧センサー402の高度404は、直接測定によって(たとえば、基地局400によって他の目的に(たとえば、基地局400タイミングを共通GPS時間と同期させるために)使用されてよい基地局400におけるGPS受信機を使用して)取得されてよい。これに加えてまたはこの代わりに、気圧センサー402の高度404は、実地調査(たとえば、地表面の高度を取得し、その後、気圧センサーの高度404を気圧センサー402の地表面に対する相対高さ(または地表面に対する相対深さ)を加算(または減算)することによって取得するための地形図を使用して基地局400のロケーションを求めてよい)によって取得されてよい。

第2に、基準高度504を選択する。基準高度504は海抜であることが多い。簡単のために、以下では基準高度504の一例として海抜が使用される。第3に、移動局高度104を示す。この3つの高度は互いに異なることが多い。たとえば、基地局400が屋根の上にあり、移動局100が建物の中にあり、基地局400と移動局100が異なる海抜にあってよい。

図5には、3つの基地局400A、400B、400Cおよび移動局100が示されている。移動局100の移動局高度104は、移動局100の圧力およびロケーション(x,y)ならびに3つの基地局400A、400B、400Cの圧力およびロケーションを使用して以下のステップによって算出されてよい。3つの基地局400A、400B、400Cは、移動局100の現在ロケーションの近くの基地局と(たとえば、ロケーションサーバ200または移動局100によって)判定されてよい。たとえば、基地局の1つは、移動局100の現在のサービング基地局であってよく、他の2つの基地局は、サービング基地局の近くの基地局または信号を移動局100によって受信することのできる(たとえば、通常のネットワーク動作の一部として送られてよいサービング基地局へのメッセージにおいて移動局100によって報告されるかまたは移動局100によってロケーションサーバ200に報告される)基地局であってよい。この代わりに、3つの基地局400A、400B、400Cは、移動局100の水平ロケーションと移動局100にサービスするネットワークにおける基地局の既知の水平ロケーションとの比較を介して(たとえば、ロケーションサーバ200によって)移動局100の近くにあると判定されてよい。3つの基地局400A、400B、400Cは、移動局100が、図5における例のように頂点が3つの基地局400A、400B、400Cである三角形内に位置するように選択されてもよい。この特定の選択は、移動局100のロケーションにおける基準圧力が、移動局100が上記の三角形の外側にある場合よりも多様な1組の方向からの既知の基準圧力に基づいてより正確に推定され得る利点を有し得る。

第1のステップでは、各基地局400A、400B、400Cにおける圧力をそれぞれP_A、P_B、およびP_Cとして測定する。測定圧力P_A、P_B、P_Cは、数時間または数分前に取得されてもまたは後述の第3のステップで必要となる直前に取得されてもよい。測定圧力P_A、P_B、P_Cは、同時に取得されてもまたはそれぞれに異なる時間に取得されてもよい。次いで、測定圧力P_A、P_B、P_Cを基地局400A、400B、400Cのロケーションにおける基準高度504(たとえば、海抜)での基準圧力R_A、R_B、R_Cにそれぞれ変換する。この時点で、基準圧力R_A、R_B、R_Cは、各基地局400A、400B、400Cに関して既知である。

第2のステップでは、移動局100の位置(x,y)を判定する。移動局100の位置(x,y)は、移動局100またはネットワークの要素(たとえば、ロケーションサーバ)によって判定されてよい。位置(x,y)は、たとえば、1つまたは複数のGNSSシステム(図5には示されていない)、基地局400A、400B、400C、および/または図5には示されていない他の基地局から移動局100によって受信される無線信号の測定値を使用して判定されてよい。これに加えてまたはこの代わりに、位置(x,y)は、たとえば、基地局400A、400B、400Cおよび/または図5に示されていない他の基地局によって受信される移動局100からの無線信号の測定値を使用して判定されてよい。上記で引用された測定値は、受信信号強度、受信信号対雑音比、受信信号タイミング、受信信号タイミング差、受信信号擬似レンジ(たとえば、GNSS信号の場合)、および/または他の受信信号特性の測定値を含んでよい。信号測定値を、基地局400A、400B、400C、他の基地局、および/またはGNSS衛星の既知のロケーションまたは算出されたロケーションと一緒に使用して、移動局100またはロケーションサーバ200のいずれかによって移動局100の位置(x,y)を判定してよい。移動局100によって行われる任意のGPS測定またはGNSS測定では、それぞれ移動局100におけるGPSユニットまたはGNSSユニットなどを使用する。この時点で、移動局100の水平位置が求められるが、移動局100の高度は未知であるかまたは非常に不確実である。非常に不確実な高度は、移動局100の位置がGNSSを使用して取得され、移動局が屋内である場合に、GNSS信号が弱く、一方向からしか受信できず、算出される高度が不確実になることに起因して生じることがある。

第3のステップでは、測定基地局圧力P_A、P_B、P_Cまたは同等に基地局基準圧力R_A、R_B、R_Cに基づき、かつ基地局400A、400B、400Cの既知のロケーションに基づいて位置(x,y)の基準圧力R_MSを推定する。基準圧力R_MSは、移動局100またはネットワーク(たとえば、ロケーションサーバ200)によって推定されてよい。基準圧力R_MSは、外挿、内挿、または既知のロケーションを有する基地局400A、400B、400Cにおける基準圧力R_A、R_B、R_Cの重み付き平均の算出によって推定されてよい。たとえば、重み付き平均の場合、各基地局400A、400B、400Cにおける基準圧力は、各基地局と移動局100の(x,y)位置との間の距離の逆数によって重み付けされてよい。この時点で、位置(x,y)に関する推定基準圧力R_MSが推定されている。

第4のステップでは、移動局100において圧力P_MSを測定する。測定圧力P_MSは、ステップ1〜ステップ3の前に測定されても、ステップ1〜ステップ3の間に測定されても、またはステップ1〜ステップ3の後に測定されてもよい。測定圧力P_MSは、移動局100における気圧センサーなどからであってもよい。

第5のステップでは、測定圧力P_MSと推定基準圧力R_MSとの差を算出し、次いで、基準高度504を基準とする移動局100の推定高度に変換する。上記のステップ1からステップ5に基づいて、移動局100において測定された圧力、移動局100のロケーション(x,y)、3つの基地局400A、400B、400Cにおいて測定された圧力、および3つの基地局400A、400B、400Cの既知のロケーションから移動局100の高度を推定する。

上記の説明では、移動局100の高度は、未知または不確実であり、(1)1つまたは複数の基地局400(たとえば、2つまたは3つの基地局400)の(x,y)ロケーション、高度、および測定圧力、ならびに(2)移動局100からの(x,y)ロケーションおよび測定圧力に基づいて推定されてよい。3つよりも少ない基地局または3つよりも多い基地局を使用して移動局100の(x,y)ロケーションにおける基準圧力R_MSを判定する上記で図5に関して説明したプロセスの拡張が、当業者には明らかになろう。たとえば、各々が気圧センサー402に関連するある数N個の基地局400を使用して移動局100の高度を判定してよい。ここで、Nは1以上である。その場合、N個の基地局としては、移動局100に近い基地局が(たとえば、ロケーションサーバ200によって)選択されてよく、Nが2よりも大きい場合、移動局100が、頂点がN個の基地局であるN個の辺を有する多角形の内側に位置するように選択されてよい。移動局100またはロケーションサーバ200は、N個の基地局の場合に移動局100のロケーションにおける基準圧力R_MSを推定する際、N個の基地局に関して取得された基準圧力の内挿、平均化、または重み付き平均化を行ってよい(たとえば、重み付き平均化では、各基地局400における基準圧力に対する重みは基地局400と移動局100の判定されたロケーション(x,y)との間の距離の逆数であってよい)。

一般に、第1のデバイスの高度は、(1)1つまたは複数の第2のデバイスの(x,y)ロケーション、(2)1つまたは複数の第2のデバイスの高度、(3)1つまたは複数の第2のデバイスからの測定圧力、(4)第1のデバイスの(x,y)ロケーション、および(5)第1のデバイスにおける測定圧力に基づいて推定されてよい。第1のデバイスは、(上述のように)移動局100であっても、または未知のもしくは不確実な高度を有する基地局400であってもよい。1つまたは複数の第2のデバイスは、(上述のように)基地局400であっても、1つまたは複数の移動局100であっても、または1つまたは複数の基地局400と1つまたは複数の移動局100の組合せであってもよい。

次の場合には、第1のデバイスは未知のまたは不確実な高度を有する基地局400であり、第2のデバイスは既知の高度を有する3つの基地局400である。第1のデバイス(基地局400)の高度は、第1のデバイスにおける(x,y)ロケーションおよび測定圧力ならびに3つの第2のデバイス(この場合も同じく基地局400)の(x,y)ロケーション、高度、および測定圧力に基づいて推定されてよい。

さらに別の場合には、第1のデバイスは未知のまたは不確実な高度を有する基地局400であり、第2のデバイスは既知のロケーション、既知の高度、および気圧測定値を有する3つの移動局100である。第1のデバイス(基地局400)の高度は、第1のデバイスにおける(x,y)ロケーションおよび測定圧力ならびに3つの第2のデバイス(この場合は移動局100)の(x,y)ロケーション、高度、および測定圧力に基づいて推定されてよい。各々の場合に、第1のデバイスおよび1つまたは複数の第2のデバイスの各々は、別個の気圧センサーを含み、デバイスにおける圧力測定値を判定する。

さらなる場合には、第1のデバイスは未知のまたは不確実な高度を有する移動局100であり、第2のデバイスは同じく3つの移動局100であるが、既知のロケーション、既知の高度、および気圧測定値を有する。第1のデバイス(移動局100)の高度は、第1のデバイス(移動局100)における(x,y)ロケーションおよび測定圧力ならびに3つの第2のデバイス(この場合は移動局100)の(x,y)ロケーション、高度、および測定圧力に基づいて推定されてよい。各々の場合に、第1のデバイスおよび1つまたは複数の第2のデバイスの各々は、別個の気圧センサーを含み、デバイスにおける圧力測定値を判定する。

図6は、本発明のいくつかの実施形態による様々な基地局にリンクされたロケーションサーバ200を示す。ロケーションサーバ200は通常、複数の基地局400に結合される。基地局400は、セルラー基地局400A、アクセスポイント400B、フェムトセル400C、ノードB 400Dなどの一般的な用語である。この図は、基地局/気圧センサーを示し、気圧センサー402が基地局400にリンクされていることを示す。基地局400は、基地局/気圧センサーにおける圧力をロケーションサーバ200に送るとともに、基地局/気圧センサーの座標(x,y)および/または高度(z)がロケーションサーバにすでに知られていない限り基地局/気圧センサーの座標(x,y)および/または高度(z)をロケーションサーバ200に送る。ロケーションサーバ200は、圧力データベース210に結合されてもよい。

いくつかの実施形態では、圧力データベース210は、通常はロケーションサーバに送られない情報(基地局400または気圧センサー402のロケーションなど)を含んでよい。圧力データベース210は、気圧センサーにおいて記録された生圧力測定値を含んでよい。圧力データベース210は、基準高度504(たとえば、海抜)に関して調整された圧力測定値を含んでよい。すなわち、生圧力測定値(図5にはP_A、P_B、P_Cとして示されており、気圧センサーの座標(x,y)および高度(z)において取得される)は、同じ座標(x,y)に関して調整されるが、海抜ゼロメートルなどの基準高度504(図5ではR_A、R_B、およびR_Cとして示されている)において調整される。これらの実施形態では、圧力データベース210は基準圧力データベースと呼ばれることがある。R_A、R_B、およびR_Cに基づいて、移動局100の基準圧力R_MSが(たとえば、内挿によって)推定されてよい。(x,y)における推定基準圧力R_MSおよび移動局100における気圧センサー測定値P_MSから、移動局100の高度が算出されてよい。

いくつかの実施形態では、圧力データベース210は、様々な気圧センサー402の各位置を表す格子点(x,y,z)を含む。この格子点(x,y,z)は気圧センサー402の物理的ロケーションであってよい。代替として、この格子点(x,y,z)は、基地局の物理的ロケーション(x,y)および気圧センサー402の高度(z)であってよい。いくつかの実施形態では、圧力データベース210は、記録された各圧力値にタイムスタンプを関連付ける。いくつかの実施形態では、圧力データベース210は、各基地局400または気圧センサー402からの最新の圧力測定値のみを含む。他の実施形態では、圧力データベース210は、各基地局400または気圧センサー402からの1つまたは複数の履歴圧力値を含む。これらの実施形態では、現在および/または将来の圧力値の傾向が、各基地局400または気圧センサー402からの過去および/または現在の圧力値から判定されてよい。

たとえば、圧力勾配が、時間および場合によっては2次導関数またはより高次の導関数に対する気圧の1次導関数の形で判定されてよい。いくつかの実施形態では、圧力データベース210は、各基地局からの最新の圧力値および判定された最新の圧力勾配のみを含んでよい。いくつかの実施形態では、(たとえば、ロケーションサーバ200によって)最新の圧力値および最新の圧力勾配を使用して、ある将来の時点(たとえば、ある移動局100の高度が判定される時間)における気圧センサーのロケーションでの圧力(基準高度における基準圧力または現在の高度における実際の圧力のいずれか)を予想してよい。

いくつかの実施形態では、水平x軸および/またはy軸に沿った距離に対する圧力勾配が、基地局400からの基準圧力測定値に基づいて様々なロケーション(たとえば、基地局400のロケーション)に関して取得されてよく、(たとえば、後で行われる移動局100のロケーションでの基準圧力の算出をより効率的にするために)圧力データベース210に記憶されてもよい。

内挿または外挿は、いくつかの移動局100のロケーション(x,y)における基準圧力を判定するときに、(1)基地局400または気圧センサー402と移動局100との間の近接さまたは距離、(2)基地局400または気圧センサー402と移動局100との間の地形の種類(たとえば、丘陵地であるか、山岳地帯であるか、平坦であるか、都会であるか、郊外であるか、それとも農村であるか)、(3)圧力測定値の古さ、および(4)個々の気圧センサー402の精度に基づいて、気圧センサー402からの重み付け値の形で考慮されてよい。圧力データベース210は、(たとえば、記録時、送信時、または受信時に判定される)タイムスタンプ(t)および(たとえば、気圧センサー402に記録されるかまたは基準圧力に変換された)圧力(p)および(たとえば、気圧センサー402の)関連するロケーション(x,y,z)を含んでよい。圧力データベース210は、ロケーションサーバ200および/またはロケーションサーバ200からアクセスできる他のロケーションに位置する統合された1つのデータベースまたは複数のデータベースを備えてよい。圧力データベース210は、気圧センサー402と共同設置されたセンサーによって取得された温度測定値および/または湿度測定値をさらに含んでよい。温度測定値および/または湿度測定値を使用して(たとえば、主要な気象系の種類ならびに基準圧力の関連する空間的変動および時間的変動を予測するのを助けることによって)任意の移動局100のロケーション(x,y)における基準圧力予測値の精度を向上させてよい。これらの実施形態では、高度が必要とされる移動局100は同様に、温度および/または湿度を測定するためのセンサーを含んでよく、このセンサーを使用して移動局100の高度を判定するのを助けてよい。

いくつかの実施形態では、ロケーションサーバ200に送られる各測定値は、気圧センサー402の座標(x,y)および高度(z)を含む。他の実施形態では、気圧センサー402の座標(x,y)および高度(z)は1回のみ送られる。さらに他の実施形態では、ロケーションサーバ200は、基地局400および/または気圧センサー402のロケーションを別個のソースから判定する(たとえば、基地局400によって伝えられるGNSS衛星などのロケーション測定値に基づいて基地局400のロケーションを判定してよく、または基地局400の管理システムからロケーションを取得してよい)。

圧力データベース210は、基地局/気圧センサーの座標(x,y)、基地局/気圧センサーの高度(z)、および(たとえば、基地局/気圧センサーの実際の高度に関する圧力測定値から基準高度504(たとえば、海抜)でかつ基地局/気圧センサーの座標での圧力に変換された)1つまたは複数の圧力測定値および圧力勾配を含む。

図7〜図8は、本発明のいくつかの実施形態による基地局400とロケーションサーバ200との間のシグナリングを示す。図7では、510Aにおいて、基地局400が気圧センサー402における圧力、および場合によってはタイムスタンプをロケーションサーバ200に送る。基地局400内の送信機は、圧力データベースを存在させるために(基地局400または気圧センサー402の)圧力、座標(x,y)、気圧センサーの高度(z)、および(気圧センサー402における圧力が検知された時間を表す)タイムスタンプ(t)をロケーションサーバ200に送るための手段として働く。ロケーションサーバ200内の受信機は、基地局から圧力、座標(x,y)、高度(z)、およびタイムスタンプを受信するための手段として働く。

代替として、ロケーションサーバ200は、受信時にタイムスタンプを生成してよい。タイムスタンプは後で、様々な基地局400から移動局100の任意の点への外挿および内挿時に使用されてよい。515Aにおいて、ロケーションサーバ200は、受信された圧力、または受信された圧力に基づく基準圧力を圧力データベース210に保存する。タイムスタンプは、保存された圧力とともに記憶されてもよい。このプロセスは、510Bにおいて周期的に繰り返され、基地局400は気圧センサーにおける別の圧力をロケーションサーバ200に送る。この場合も、515Bにおいて、ロケーションサーバ200は、受信された圧力を圧力データベース210に保存する。

図8において、基地局の座標(x,y)および高度(z)はロケーションサーバ200に対して未知である。520において、基地局400は、気圧センサー402の座標(x,y)および高度(z)をロケーションサーバ200に送る。同じメッセージまたは異なるメッセージにおいて、基地局400は気圧センサー402の圧力をロケーションサーバ200に送る。525において、ロケーションサーバ200は、気圧センサー402の座標(x,y)および高度(z)を圧力データベース210に保存する。同じ時間または異なる時間において、ロケーションサーバ200は気圧センサー402の圧力を圧力データベース210に保存する。いくつかの実施形態では、図7におけるイベント510Aおよび510Bならびに/あるいは図8におけるイベント520でのシグナリングはLPPaプロトコルを使用してよい。

図9〜図11は、本発明のいくつかの実施形態によるロケーションサーバ200と移動局100との間のシグナリングを示す。530において、移動局100は、移動局100の座標(x,y)を取り込みロケーションサーバ200に送る。535において、ロケーションサーバ200は、移動局100の座標(x,y)の周りまたは近くの基地局400の海抜圧力を内挿することによって移動局100の座標(x,y)における海抜圧力を推定する。538において、ロケーションサーバ200は、座標(x,y)の海抜における推定圧力を移動局100に送る。540において、移動局100は、移動局100における圧力を測定する。ステップ540は、ロケーションサーバによる海抜圧力の推定の前に行われても、推定中に行われても、または推定後に行われてもよい。気象条件が変化した場合、気圧センサー402がその圧力を取り込むのとほぼ同時またはそれに近い時間にステップ540(モバイル圧力測定)を行うのが最も効果的である。545において、移動局100は、(1)移動局100における測定圧力および(2)ロケーションサーバ200から受信された移動局の座標(x,y)に関する海抜における推定圧力に基づいて移動局100の高度(z)を算出する。

図10において、移動局100は座標(x,y)ではなくロケーション測定値を送る。530Aにおいて、移動局100は、移動局100において受信されたGNSS測定値、レンジング測定値および/または基地局識別情報(たとえば、アクセスポイント識別子(ID)、セルIDなど)などのロケーション測定値をロケーションサーバ200に送る。550において、ロケーションサーバ200は、ロケーション測定値に基づいて移動局100の座標(x,y)を判定する。ロケーション測定値に基づいて移動局100の位置を特定するための方法が知られている。次いで、図9に関して説明したようにステップ535、538、540、および545を実行して(図10には示されていない)移動局100がその高度を判定するのを可能にしてよい。

図11では、移動局100ではなくロケーションサーバ200が移動局100の高度を算出する。555において、移動局100は、移動局100によって測定された圧力をロケーションサーバ200に送る。移動局100は、移動局100の座標(x,y)または移動局100で測定されたロケーション測定値も送る。545において、ロケーションサーバ200は、移動局100における測定圧力と移動局100の座標(x,y)に関する海抜での推定圧力との差に基づいて移動局100の高度(z)を算出する。560において、ロケーションサーバ200は、移動局100の算出高度を移動局100に送る。いくつかの実施形態では、ロケーションサーバ200と移動局100との間でロケーションおよび圧力に関連する情報を転送するのに使用されるシグナリングプロトコル(図9のステップ530および538、図10におけるステップ530A、および/または図11におけるステップ555および560)は、3GPP TS 36.355における3GPPによって規定されたLTE測位プロトコル(LPP)であるか、またはOMAによって公的に規定されているLPPエクステンション(LPPe)プロトコルと組み合わされたLPPプロトコルであってよい。

図12〜図13は、本発明のいくつかの実施形態による基地局における方法を示す。図12では、ロケーションサーバ200が気圧センサー402のロケーションを知っていると仮定する。気圧センサー402のロケーションは、経度、緯度、および高度などの絶対位置(x,y,z)であってよい。すなわち、ロケーションサーバ200は、基地局400のロケーション(Δx,Δy,Δz)および基地局400から気圧センサー402までの相対変位(x,y,z)を知り得る。代替として、基地局400の座標(x,y)は、気圧センサー402の座標(x,y)を近似するのに使用され、高度(z)は、気圧センサー402の実際の高度(たとえば、基地局400から気圧センサー402までの相対垂直変位(Δz)によって調整された基地局400の高度(z))によって正確に判定される。前に述べたように、気圧センサー402の位置は、簡略的に基地局400の位置またはロケーションと呼ばれることがある。より正確には、気圧センサー402の位置を基地局400の位置(x,y)または(x,y,z)によって近似すべきではない。代替として、気圧センサー402の位置は、特に気圧センサー402と基地局400が同じ高度またはほぼ同じ高度に位置しているときに基地局400の位置によって概算的に近似されてよい。

気圧センサー402の位置は、(基地局400からの相対変位(Δx,Δy,Δz)を正確に測定または近似する)実地調査によって判定されてよい。代替として、気圧センサー402の位置は、クラウドソーシングによって判定されてよい。たとえば、(たとえば、気圧センサー402にリンクされた基地局400によってサービスされる)近くの移動局100は、移動局100における高度と圧力の両方を含む移動局100自体の位置を(たとえば、GPSを使用して)判定してよい。次に、移動局100は、移動局100における高度(たとえば、GPSから)と圧力(たとえば、ローカル圧力センサーから)の両方を含む移動局100の位置をロケーションサーバ200に報告する。

移動局100は、ロケーションサーバ200が移動局100に対する基地局400の水平ロケーションまたは1組の考えられる水平ロケーションを推定するのを可能にし得る、基地局400の識別情報、基地局400から受信された信号強度、および/または基地局400までの信号伝搬時間など他の測定値もロケーションサーバ200に報告してよい。基地局400は、基地局400に関する移動局100によってロケーションサーバ200に測定値情報が供給されるのと同時またはほぼ同時にロケーションサーバ200によって要求され得る測定値を移動局100のロケーションサーバ200に供給してもよい。基地局400によって供給される測定値は、移動局100から受信される信号強度、移動局100から受信される信号対雑音比、および/または移動局100への信号伝搬時間を含んでよい。

いくつかのそのような近くの移動局100は、同時にまたは他の時間に、同様に、高度と圧力の両方を含むそれぞれの位置および場合によっては基地局400の相対水平ロケーションに関係する追加の測定値を判定して報告してよい。ロケーションサーバ200は同様に、他の近くの移動局100の各々に関する基地局400に測定値を要求しこの測定値を取得してよい。

ロケーションサーバ200は、移動局100の各々の報告された位置によって、基地局400の考えられる水平ロケーションまたは考えられる1組の水平ロケーションを判定してよい。たとえば、各移動局100が、基地局400からの信号強度または基地局400からの信号伝搬時間を報告する場合、または基地局400が、各移動局100からの信号強度または各移動局100からの信号伝搬時間を報告する場合、ロケーションサーバ200は各移動局100と基地局400との間の近似距離を判定することができ得る。ロケーションサーバ200は、移動局100の報告された(x,y)ロケーションを使用して、基地局400のロケーションが、移動局100の既知のロケーションによって中心が与えられ移動局100と基地局400との間の距離によって半径が与えられる円上にあると判定することができ得る。他の移動局100に関するロケーションサーバ200によって同様の情報が判定される場合、ロケーションサーバ200は、様々な円の交点から基地局400の水平ロケーションを判定してよい。測定エラーは、円のすべてが1つの固有の点で交差するとは限らないことを意味することがあるので、ロケーションサーバ200は平均化または重み付き平均化を介して円の様々な交差点を組み合わせて基地局400の単一の水平ロケーションを取得してよい。

ロケーションサーバ200は、基地局400における気圧センサー402の高度を判定するために、各移動局100の報告された高度および圧力を気圧センサー402からの検知された圧力読取値とペアリングしてよい。ロケーションサーバ200は次いで、移動局100と気圧センサー402との間の垂直変位を圧力の差から判定してよい。次いで、圧力の差からの垂直変位を移動局100の高度に適用して気圧センサー402の高度を判定してよい。場合によっては、移動局100上の圧力センサーの品質が気圧センサー402における圧力センサーの品質よりも(たとえば、1桁または2桁の精度で)低いことがある。これらの場合におけるクラウドソーシングによって、様々な移動局100における圧力センサーの不正確さを平均化して気圧センサー402の精度に匹敵する精度を得ることができる。

図12においても同じく、602において、気圧センサー402は気圧センサー402における圧力を検知する。次に、基地局400は、気圧センサー402における圧力を表す圧力値を受信する。606において、基地局400は、気圧センサー402から発信した圧力をロケーションサーバ200に中継するかまたは送る。好都合なことに、基地局400とロケーションサーバ200との間のリンクは既知であり確立されたリンクである。

図13において、ロケーションサーバ200は、気圧センサー402の位置を事前に把握していないと仮定している。気圧センサー402の位置は、612に示されているように基地局400からロケーションサーバ200にシグナリングされてよい。612において、基地局400は、気圧センサー402の座標(x,y)および高度(z)を判定する。たとえば、相対垂直変位(Δz)は基地局400におけるパラメータとして設定される。代替として、ロケーションサーバ200における移動局100および場合によっては基地局400からの測定値のクラウドソーシングなどの、上記で説明したいくつかの方法のうちの1つを使用する。基地局400は、基地局の相対垂直変位(Δz)および(x,y)座標または気圧センサー402の絶対位置(x,y,z)または気圧センサー402の位置の近似値またはクラウドソーシングに関連して使用すべき他の測定値をロケーションサーバ200にシグナリングするかまたは送る。この方法は、それぞれステップ602および606に関して上記で説明したステップ602Aおよび606Aに進む。この方法は、602Aと606Aとの間で繰り返され、それによって気圧センサー402の位置(x,y,z)を再送することを不要にする。

図14〜図16は、本発明のいくつかの実施形態によるロケーションサーバ200における方法を示す。図14において、ロケーションサーバ200は、基地局400と通信する。気圧センサー402の位置は、既知であると仮定されるか、(たとえば、クラウドソーシングによって)推定されるか、または(たとえば、基地局400の座標(x,y)を仮定するが基地局400から気圧センサー402までの相対垂直変位(Δz)を含めることによって)近似される。いくつかの実施形態では、垂直変位(Δz)または絶対垂直変位(z)が近似されてよく、他の実施形態では、気圧センサーの位置が(たとえば、側量を使用することなどによって)高い精度で判定されてよい。気圧センサー402の正確な位置、特に高度成分を使用して、移動局100のロケーションの1m解像度を実現してよい。

702において、ロケーションサーバ200は、気圧センサー402を有する少なくとも1つの基地局400から圧力値を受信する。いくつかの実施形態では、基地局400または気圧センサー402においてタイムスタンプが生成され、圧力値とともに送られる。いくつかの実施形態では、ロケーションサーバ200においてタイムスタンプが生成され圧力値に関連付けられる。704において、ロケーションサーバ200は、気圧センサー402の座標(x,y)に関する海抜(または他の基準高度504)での圧力を(たとえば、気圧測高公式を使用して)推定する。気圧センサー402の座標(x,y)は、圧力データベース210から取り込まれるかまたは基地局400から受信されてよい。706において、ロケーションサーバ200は、座標(x,y)に関する海抜での推定圧力を圧力データベースに記録する。プロセスは、受信された新しい圧力測定値ごとに繰り返される。海抜での推定圧力は、気圧測高公式またはフィルタへの入力であってよく(たとえば、平均、重み付き平均、またはローパスフィルタ値を算出する)、出力は、気圧センサー402または基地局400の座標(x,y)に関する海抜での圧力として要求側移動局100に供給され、ならびに/あるいは圧力データベース210に記憶される。プロセスは、ステップ702において繰り返し再開する。いくつかの実施形態では、圧力値は、基地局400の(x,y)座標に関連してではなく気圧センサー402または基地局400に関する識別情報に関連して記憶されてよく、その場合、気圧センサー402または基地局400の(x,y)座標(または(x,y,z)座標)は後で(たとえば、移動局100の高度を算出するために記憶された圧力値が取り込まれるとき)ロケーションサーバ200によって取り込まれてよい。

ロケーションサーバ200は、1つまたは複数の基地局400と通信し、基地局400(または気圧センサー402)の座標(x,y)に関する受信圧力測定値または調整された基準圧力(たとえば、海抜圧力)を記憶することによって圧力データベース210またはライブラリを構成する。いくつかの実施形態では、受信圧力値がタイムスタンプとともに圧力データベース210に記憶される。いくつかの基地局400からの、気圧センサー402における測定圧力から導出された海抜圧力を圧力データベース210に存在させた後、圧力データベース210を使用していくつかの基地局400間の高度における圧力を内挿してよい。たとえば、ロケーションサーバ200などは、いくつかの基地局400の近くまたはいくつかの基地局400間の任意の点からの圧力から高度を判定してよい。

いくつかの実施形態では、ロケーションサーバ200は、気圧センサー402または基地局400の各ロケーションからの基準圧力を含んでよい、任意の座標(x,y)に関する基準圧力(たとえば、海抜での圧力)を圧力データベース210に基づいて判定する。したがって、ロケーションサーバ200は、内挿および/または外挿によって、特定の基地局400の位置だけでなく任意の点における基準圧力を判定してよい。したがって、移動局100に関して高度を判定することができる。説明したように、本明細書で説明する方法を使用して移動局100の高度を判定してよい。代替として、各方法では、未知の高度を有する新たに設置された気圧センサー402などの別のユニットの高度を、新たに設置された気圧センサー402からの圧力測定値、および(たとえば、実地調査から)既知であっても、(たとえば、GPSを使用して)測定されても、またはクラウドソーシングを使用して取得されてもよい気圧センサー402の(x,y)座標を使用して判定してよい。

図15では、ロケーションサーバ200が移動局100と通信する。710において、ロケーションサーバ200は移動局100から座標(x,y)を受信する。すなわち、ロケーションサーバ200は、移動局100からロケーション測定値を受信し、次いでロケーション測定値から移動局100の座標(x,y)を判定する。712において、ロケーションサーバ200は、その圧力データベース210に基づいて移動局100の座標(x,y)に関する海抜での圧力を推定する。714において、ロケーションサーバ200は、移動局100の座標(x,y)に関する海抜での推定圧力を移動局100に送る。移動局100はこの圧力を使用してその高度を算出してよい。

図16では、ロケーションサーバ200が、上記のように、移動局100に基準圧力を供給するだけでなく、移動局100の高度を判定する。720において、ロケーションサーバ200は、移動局100において測定された圧力を移動局100から受信する。722において、ロケーションサーバ200は移動局100の座標(x,y)を判定する(たとえば、移動局100から直接受信するかまたはロケーションサーバ200において移動局100から受信されたロケーション測定値から算出する)。712Aにおいて、ロケーションサーバ200は、上記で図15のステップ712において説明したように、座標(x,y)に関する海抜での圧力を推定する。726において、ロケーションサーバ200は、移動局100の座標(x,y)に関する海抜(または他の基準高度504)での推定圧力および移動局100から受信された圧力測定値に基づいて移動局100の高度(z)を判定する。728において、ロケーションサーバ200は、移動局100の判定された高度(z)を移動局100に送り返す。

図17〜図18は、本発明のいくつかの実施形態による移動局における方法を示す。図17では、移動局100が、移動局100自体が実行する圧力測定による圧力測定値およびロケーションサーバ200から受信された海抜での基準圧力に基づいて移動局100の高度を判定する。810において、移動局100は、移動局100における圧力を検知する。812において、移動局100はその座標(x,y)を判定する。代替として、移動局100は、ロケーションサーバ200のためにロケーション測定を実行しロケーション測定値を収集して移動局100の座標(x,y)を判定する。814において、移動局100は、移動局100の座標(x,y)または移動局100によって収集されたロケーション測定値をロケーションサーバ200に送る。816において、移動局100は、移動局100の座標(x,y)に関する海抜での推定圧力を受信する。最後に、818において、移動局100は、座標(x,y)に関する海抜での推定圧力および移動局100における圧力に基づいて移動局100の高度(z)を判定する。

図18では、移動局100が、移動局100の座標(x,y)またはロケーションサーバ200が移動局100の座標(x,y)を判定するのを可能にするロケーション測定値を含む測定圧力をロケーションサーバ200に送り、ロケーションサーバ200が高度を算出して返す。810Aおよび812Aにおいて、プロセスが、上記で図17に関して説明したステップ810および812を参照して説明したように開始する。820において、移動局100は、座標(x,y)(またはロケーション測定値)および測定圧力をロケーションサーバ200に送る。822において、移動局100は、ロケーションサーバ200から移動局100の高度(z)を受信する。

いくつかの実施形態では、ロケーションサーバ200は、移動局100の現在のロケーションおよび/または移動局100の近くの他のロケーションに関して測定基準圧力情報または推定基準圧力情報を移動局100に送ってよい。基準圧力情報は、圧力勾配情報(たとえば、時間または水平x軸もしくはy軸に沿った距離に対する基準圧力の1次導関数および場合によってはより高次の導関数)を含んでよく、ならびに/あるいは持続時間または日付と時刻表示を含んでよい。ロケーションサーバ200によって移動局100に送られる圧力情報は、圧力データベース210または圧力データベース210のサブセットから導出されてよい。移動局100に送られる圧力情報は、移動局100が、ロケーションサーバ200に高度または新しい圧力情報を問い合わせる必要なしに将来の時間(たとえば、移動局100が新しいロケーションまで移動した後)における移動局100の高度を判定するのを可能にしてよい。ロケーションサーバ200が、持続時間(または日時表示)と移動局100に送られる任意の圧力情報とを含む場合、移動局100は、圧力情報がこの持続時間の間(または表示された日時まで)有効であると見なしてよい。持続時間が経過した後(または表示された日時に達した後)、移動局100はもはや圧力情報を有効と見なさなくてよく、後で(たとえば、図17および図18で説明したように)、次に移動局100がその高度を判定することが必要になったときにロケーションサーバ200に問い合わせてよい。

いくつかの実施形態では、屋内環境と屋外環境との間の空気圧力の差を許容してよい。そのような圧力差は、場合によっては同じ高度における屋外と比較して屋内の空気圧力を上昇させることがある屋内環境において、冷却システム、加熱システム、および/または(たとえば、強制空冷を使用する)換気システムを使用することに起因して生じることがある。基地局400のオペレータは、関連する気圧センサー402が屋内に位置するかそれとも屋外に位置するかを把握していてもよい。移動局100またはロケーションサーバ200は、移動局100が屋内にあるかそれとも屋外にあるかを判定できてもよい。たとえば、移動局100は、(i)GNSS衛星から受信される信号強度が屋外晴天環境において受信される公称値よりもずっと低く、(ii)移動局100が、屋内に位置することが分かっている少なくともいくつかの基地局400(たとえば、WiFiアクセスポイントまたはフェムトセル)から強い信号を受信することができ、(iii)移動局100が、屋外に位置することが分かっている任意の基地局400から強い信号を受信することができず、(iv)移動局100上の慣性センサー(たとえば、加速度計または気圧計)が、移動局100のユーザがエレベータまたはエスカレータで移動したことに整合する短時間における高度の急激な変化を示し、ならびに/あるいは(v)移動局100における気圧計が、移動局100のユーザが屋外と比較して高い空気圧力を有するビルに入ったことに整合する短時間(たとえば、1秒または2秒)における圧力の急激な変化を測定した場合に屋内にあると判定されてよい。移動局100が屋内にあると判定する際、1つの条件だけでなく、これらの条件のうちのいくつかまたはすべてが使用されてよい。たとえば、移動局100は、条件(i)〜(v)のうちの少なくとも2つが真であることが検証され、他のどの条件も偽であることが検証されない場合に屋内にあると判定されてよい。(移動局100が屋内にあることを判定するための)条件(i)〜(v)とは逆の条件を使用して移動局100が屋外にあることを判定してよい。移動局100またはロケーションサーバ200が、移動局100が屋外にあることを判定できると仮定すると、ロケーションサーバ200は、移動局100のロケーションに関する基準圧力の推定を屋外にあることが分かっている基地局400から受信された圧力測定値のみに制限してよい。これによって、ロケーションサーバ200が屋内の基地局400からの圧力測定値も使用した場合に導入される恐れのあるエラーを回避することができる。同様に、移動局100が屋内にあると判定された場合、ロケーションサーバ200は、移動局100の水平(x,y)位置(または移動局100によって受信することのできる基地局400の識別情報などの、移動局100からの他の情報)を使用して、移動局100が位置する特定のビルまたは屋内の場所を判定してよい。ロケーションサーバ200は次いで、移動局100と同じビルまたは屋内の場所にあることが分かっている基地局400からの圧力測定値を使用して、移動局100の高度を確実に判定することができる。状況によっては、移動局100と同じビルまたは屋内の場所に、ロケーションサーバ200が圧力測定値を受信することができる基地局400がないこともある。その場合、移動局100がその現在の屋内環境と屋外との間の圧力差を(たとえば、移動局100が屋内環境に入るときの圧力差を測定し記録することによって)測定できる場合、ロケーションサーバ200または移動局100は、移動局100が屋内にある間に移動局100によって行われた任意の圧力測定による圧力測定値からこの圧力差を減じて、移動局100と同じ高度における等価の屋外空気圧力を得てよい。次いで、この等価屋外空気圧力を屋外にあることが分かっている基地局400からの圧力測定値と組み合わせて使用して移動局100の高度を判定してよい。

ロケーションサーバ200は、様々な移動局100がビルまたは屋内の場所に入るかあるいはビルまたは屋内の場所から出るときに各移動局100によって測定された圧力差値をクラウドソーシングすることによって、様々なビルおよび屋内の場所に関する屋内-屋外圧力差をさらに取得し記憶してよい。次いで、これらの記憶された圧力差を使用して、移動局100が屋内-屋外圧力差を測定して供給する必要なしに、ビルまたは屋内の場所にある移動局100の高度を判定してよい。屋内-屋外圧力差は時間の経過とともに変化する(たとえば、作業時間と非作業時間との切替えのように、強制空気循環がオンに切り替えられたときに増大し、空気循環が低減されるかまたはオフに切り替えられたときに減少することがある)ので、ロケーションサーバ200は、最近のクラウドソーシングされた情報が得られないときに、連続的なクラウドソーシングを介して屋内-屋外圧力差を連続的に追跡しならびに/あるいは圧力差を予測するために使用できる圧力差の繰返しパターン(昼間と夜間など)を判定することが必要になることがある。

図19〜図21は、本発明のいくつかの実施形態による、それぞれ移動局100、基地局400、およびロケーションサーバ200のブロック図を示す。図19では、移動局100が1つまたは複数のセンサー110(たとえば、1つまたは複数の加速度計112、1つまたは複数のジャイロスコープ114、および気圧センサー116)と、GNSSユニット120(たとえば、GPS受信機)と、プロセッサ130と、ディスプレイ160と、ワイヤレスインターフェース170と、アンテナユニット180とを含む。プロセッサ130は、センサー110、GNSSユニット120、およびディスプレイ160に結合される。プロセッサ130は、センサー110へのデータおよびセンサー110からのデータを処理するためのセンサーモジュール152ならびにGNSSユニット120からのデータを処理するためのGNSSモジュール158などの、1つまたは複数のモジュール150を含む。ワイヤレスインターフェース170は、プロセッサ130をアンテナユニット180を介して基地局400に結合する。ワイヤレスインターフェース170とGNSSユニット120はどちらもアンテナユニット180に結合される。アンテナユニット180は、1本のアンテナを含んでもまたは複数のアンテナを含んでもよい。アンテナユニット180は、GNSS衛星500から通信を受信するためのGNSSユニット120用の1本のアンテナを含んでよい。アンテナユニット180は、基地局400と通信するためのワイヤレスインターフェース170用の第2のアンテナを含んでよい。いくつかの実装形態では、GNSSユニット120とワイヤレスインターフェース170は、アンテナユニット180内の共通のアンテナまたは共通の1組のアンテナを共用してよい。

図20では、基地局400が気圧センサー402を含む。気圧センサー402は、基地局400から分離されてもよい。基地局400は、ワイヤレスインターフェース410と、アンテナユニット420と、ネットワークインターフェース430と、プロセッサ440と、タイマー450も含む。ワイヤレスインターフェース410は、プロセッサ440を移動局100に結合する。ネットワークインターフェース430は、基地局を基地局コントローラ(BSC)およびロケーションサーバ200などの様々なネットワークエンティティに結合する。プロセッサ440は、気圧センサー402から圧力測定値を受信し、生圧力センサー測定値を基準圧力値(たとえば、海抜に調整された気圧センサー402の位置に関する圧力)に変換し、基準圧力値をネットワークインターフェース430を介してロケーションサーバ200に送るための基準圧力モジュール442を含む。基地局400は、気圧センサー402の座標(x,y)および/または高度をロケーションサーバ200に送ってもよい。プロセッサ440は、移動局の座標(x,y)を取得するための移動局座標モジュール444と基準圧力を移動局100に送るための移動局圧力モジュール446も含む。タイマー450は、気圧センサー402からの測定値に記録するためのタイムスタンプをプロセッサ440に供給する。気圧センサー402からの測定値は、時間の経過とともに有用性を失う。ワイヤレスインターフェース410は、(たとえば、移動局100との)ワイヤレス送信および受信をサポートするためにアンテナユニット420に結合される。

図21では、ロケーションサーバ200が圧力データベース210と、基地局インターフェース220と、プロセッサ240と、タイマー250とを含む。圧力データベース210は、基地局400に関する情報を含んでよく、基地局400から受信された圧力を含む。基地局インターフェース220は、ロケーションサーバ200を基地局400に結合する。プロセッサ240は、圧力データベース210および基地局インターフェース220に結合される。プロセッサ240は、基地局400から圧力を受信し、圧力を圧力データベース210に保存するための手段として働くための基地局圧力モジュール242を含む。基地局400からの圧力は、基地局400のロケーションまたは代替として基地局圧力モジュール242のロケーションにおける基準高度(たとえば、海抜)に関する基準圧力であってよい。基地局圧力モジュール242は、気圧センサー402のロケーション(x,y)および高度(z)を取得して圧力データベース210に保存するための手段として働いてもよい。プロセッサ240は、移動局の座標(x,y)を取得または判定し、基準高度における座標(x,y)に関する圧力を推定し、圧力を移動局に送るための手段として働く移動局圧力モジュール244も含む。座標(x,y)に関する推定圧力は、周囲の基地局400を表す圧力データベース210における空間的な点に対して内挿および/または外挿を行うことを含んでよい。移動局圧力モジュール244は、圧力データベース210における圧力の方向の時間的な傾向を判定してもよい。たとえば、圧力が3時間の間1時間おきに1単位だけ上昇する場合、さらに30分経過した後の圧力は2分の1追加単位だけ外挿されてよい。プロセッサ240は、移動局からロケーション測定値を受信しロケーション測定値に基づいて座標(x,y)を判定するロケーション測定値モジュール246も含む。移動局から受信された圧力と基準高度での推定圧力との差に基づいて高度を判定するための追加モジュール248が含められてよい。この高度は移動局100に送られてよい。タイマー250は、圧力データベース210内の古い圧力データが使用されないように圧力データにタイムスタンプを記録するために使用されてよい。代替として、圧力データには基地局400によってタイムスタンプが記録されてよい。

上記に、圧力センサーを有する移動局100の高度を求めるための方法について説明した。移動局100を他のデバイスで置き換えることによって、未知の高度を有する気圧センサー402などの別のデバイスの高度を求めるために同じ方法を使用してよい。

本明細書で説明する方法は、用途に応じて様々な手段によって実施されてよい。たとえば、これらの方法論は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せで実施され得る。ハードウェア実装形態の場合、各処理ユニットは、本明細書に記載された機能を実行するように設計された、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、デジタル信号処理デバイス(DSPD)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、他の電子ユニット、あるいはそれらの組合せ内で実装されてもよい。

ファームウェアおよび/またはソフトウェア実装形態の場合、この方法は、本明細書で説明した機能を実行するモジュール(たとえば、手順、機能など)によって実施されてよい。本明細書で説明する方法を実施する際に、命令を明白に具体化する任意の機械可読媒体を使用してよい。たとえば、ソフトウェアコードはメモリに記憶され、プロセッサユニットにより実行され得る。プロセッサユニット内またはプロセッサユニットの外部にメモリが実装されてよい。本明細書で使用する「メモリ」という用語は、任意の種類の長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、非揮発性メモリ、またはその他のメモリを指し、特定の種類のメモリまたは特定の数のメモリ、あるいはメモリが記憶される特定の種類の媒体に限定されない。

機能は、ファームウェアおよび/またはソフトウェアで実装される場合、コンピュータ可読媒体上の1つまたは複数の命令またはコードとして記憶されてよい。この例には、データ構造によって符号化されたコンピュータ可読媒体およびコンピュータプログラムによって符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で記憶するのに使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の媒体を備えてよく、本明細書で使用するディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、この場合、diskは通常、データを磁気的に再生し、一方、discはデータをレーザによって光学的に再生する。コンピュータ可読媒体の範囲には上記の組合せも含めるべきである。

コンピュータ可読媒体上の記憶装置に加えて、命令および/またはデータを通信装置に含まれる送信媒体上の信号として実現してもよい。たとえば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有するトランシーバを含んでよい。命令およびデータは、1つまたは複数のプロセッサに特許請求の範囲で概説する機能を実現させるように構成される。すなわち、通信装置は、開示された機能を実行するための情報を示す信号を伴う送信媒体を含む。第1の時間において、通信装置に含まれる送信媒体は、開示された機能を実行するために、情報のうちの第1の部分を含み得る一方、第2の時間において、通信装置に含まれる送信媒体は、開示された機能を実行するために、情報のうちの第2の部分を含み得る。

開示された態様についての上記の説明は、当業者が本開示を作成または使用するのを可能にするために提供されている。これらの態様への様々な変形は、当業者に容易に明らかとなり、本明細書で定義された一般原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、他の態様に適用され得る。

100 移動局
104 移動局高度
110 センサー
112 加速度計
114 ジャイロスコープ
116 気圧センサー
120 GNSSユニット
130 プロセッサ
150 モジュール
152 センサーモジュール
158 GNSSモジュール
160 ディスプレイ
170 ワイヤレスインターフェース
180 アンテナユニット
200 ロケーションサーバ
210 圧力データベース
220 基地局インターフェース
240 プロセッサ
242 基地局圧力モジュール
244 移動局圧力モジュール
246 ロケーション測定値モジュール
248 追加モジュール
250 タイマー
300 測候所
400、400A、400B、400C 基地局
402 気圧センサー
404 高度
410 ワイヤレスインターフェース
420 アンテナユニット
430 ネットワークインターフェース
440 プロセッサ
442 基準圧力モジュール
444 移動局座標モジュール
446 移動局圧力モジュール
450 タイマー
500 GNSS衛星
504 基準高度
P_A、P_B、P_C 測定圧力
R_MS 基準圧力
z 高度

Claims

第1のユニットの高度を判定するための方法であって、
前記第1のユニットの測定圧力を取得するステップと、
前記第1のユニットの座標(x,y)を取得するステップと、
基準高度における前記座標(x,y)に関する推定圧力を推定するステップと、
前記第1のユニットの前記測定圧力と前記基準高度における前記推定圧力との差に基づいて前記第1のユニットの前記高度を判定するステップとを含む方法。
前記方法は、ロケーションサーバにおいて実行される、請求項1に記載の方法。
前記第1のユニットは移動局である、請求項1に記載の方法。
前記第1のユニットは基地局を備える、請求項1に記載の方法。
前記基準高度は海抜を含む、請求項1に記載の方法。
前記第1のユニットの前記座標(x,y)を取得するステップは、前記第1のユニットから前記第1のユニットの前記座標(x,y)を受信するステップを含む、請求項1に記載の方法。
前記第1のユニットの前記座標(x,y)を取得するステップは、第1のユニットの前記座標(x,y)をネットワークから受信するステップを含む、請求項1に記載の方法。
前記第1のユニットの前記測定圧力をロケーションサーバにおいて受信するステップと、
前記高度を前記ロケーションサーバから前記第1のユニットに送るステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
ロケーションサーバにおいて前記第1のユニットからのロケーション測定値を受信するステップをさらに含み、
前記座標(x,y)を取得するステップは、前記ロケーション測定値に基づいて前記座標(x,y)を判定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
第1のユニットの高度を判定するためのロケーションサーバであって、
受信機と、
前記受信機に結合され、
第1のユニットから測定圧力を取得することと、
前記第1のユニットの座標(x,y)を取得することと、
基準高度における前記座標(x,y)に関する推定圧力を推定することと、
前記第1のユニットの前記測定圧力と前記基準高度における前記推定圧力との差に基づいて前記第1のユニットの前記高度を判定することとを行うように構成されたプロセッサとを備えるロケーションサーバ。
前記受信機は、前記第1のユニットから前記測定圧力を受信するように構成される、請求項10に記載のロケーションサーバ。
前記プロセッサに結合され前記高度を前記第1のユニットに送る送信機をさらに備える、請求項10に記載のロケーションサーバ。
前記第1のユニットは移動局を備える、請求項10に記載のロケーションサーバ。
前記第1のユニットは基地局を備える、請求項10に記載のロケーションサーバ。
高度を判定するためのロケーションサーバであって、
第1のユニットから測定圧力を取得するための手段と、
前記第1のユニットの座標(x,y)を取得するための手段と、
基準高度における前記座標(x,y)に関する推定圧力を推定するための手段と、
前記第1のユニットの前記測定圧力と前記基準高度における前記推定圧力との差に基づいて前記第1のユニットの前記高度を判定するための手段とを備えるロケーションサーバ。
前記第1のユニットの前記座標(x,y)を取得するための前記手段は、前記第1のユニットの前記座標(x,y)を前記第1のユニットから受信するための手段を備える、請求項15に記載のロケーションサーバ。
前記第1のユニットの前記座標(x,y)を取得するための前記手段は、前記第1のユニットの前記座標(x,y)をネットワークから受信するための手段を備える、請求項15に記載のロケーションサーバ。
前記高度を前記第1のユニットに送るための手段をさらに備える、請求項15に記載のロケーションサーバ。
高度を判定するための非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、ハードウェアが、
第1のユニットから測定圧力を取得することと、
前記第1のユニットの座標(x,y)を取得することと、
基準高度における前記座標(x,y)に関する推定圧力を推定することと、
前記第1のユニットの前記測定圧力と前記基準高度における前記推定圧力との差に基づいて前記第1のユニットの前記高度を判定することとを行うのを可能にするためのプログラムコードが記憶された非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
前記高度を前記第1のユニットに送るためのプログラムコードをさらに含む、請求項19に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。