JP2018531372A - 位置特定のためにメッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

メッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法が本明細書に開示される。一例では、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するためのコンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、位置特定のために第１の時間区間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することをさらに含む。本方法は、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークを構成することをさらに含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、位置特定のためにメッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法と題する、２０１５年８月１９日に出願された米国特許出願第１４／８３０，６７１号、及び、メッシュベースの特徴を有するツリーネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法と題する、２０１５年８月１９日に出願された米国特許出願第１４／８３０，６６８号の優先権を主張し、また、これらの全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、非対称ネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法と題する、２０１５年１月２７日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０５０号、及び、メッシュベースの特徴を有するツリーネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法と題する、２０１５年８月１９日に出願された米国特許出願第１４／８３０，６６８号に関する。

本発明の実施形態は、位置特定（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）のためにメッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法に関する。

民生用電子機器産業及びコンピュータ産業では、ワイヤレスセンサネットワークが長年研究されている。典型的なワイヤレスセンサネットワークでは、１又はそれ以上のセンサは、ネットワーク内に配置された１又はそれ以上のセンサノードからのデータのワイヤレス収集を可能にする無線機と関連して実施される。各センサノードは、１又はそれ以上のセンサを含むことができ、無線機、及びセンサノードの動作を支えるための電源を含む。屋内ワイヤレスネットワーク内のノードの位置検出は、多くの用途において有用であり重要である。例えば、ワイヤレスセンサネットワークでは、位置の知識は、検知データにコンテキストを追加することができる。一例では、温度検知ネットワークにおける位置の知識は、温度変動のマッピングを可能にすることができる。したがって、システム及び方法が、ワイヤレスネットワーク内のノードの位置検出を可能にすることは望ましい。従来技術のワイヤレス位置特定システムは、一般的には、距離を推定するためにノード間のワイヤレス送信の飛行時間を測定することによって機能する。さらに他の従来技術のワイヤレス位置特定システムは、入射信号強度を測定し、この情報を用いて送信ノードと受信ノードとの間の距離を推定することによって機能する。次に、複数の異なる対のノードの間の個々の距離が、三角測量によって各個別のノードの相対位置を推定するために使用される。残念ながら、このプロセスにはいくつかの問題があり得る。第１に、ノードがそれほど頻繁に送受信しない低電力環境では、位置特定プロセスが遅い又は不可能である可能性があり、一方、高速で正確でロバストな位置特定は、反復的なデータバーストを送信する必要があるため、過剰な電力を消費し得る。第２に、ツリー状ネットワークでは、ノード対間に十分な数の経路長を確立することができないため、三角測量が不可能な場合がある。第３に、屋内環境では、限られた精度の位置特定が、特定のノードが配置された特定の部屋の測定を妨げる可能性があり、例えば、使用可能な精度は、特定のノードが壁のどちらの面に配置されているのかの測定を妨げる可能性がある。

本発明の一実施形態では、メッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法が本明細書に開示される。

一例では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャを提供するための装置は、命令を格納するためのメモリと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のノードを位置特定するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で通信を送受信する複数のアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）回路とを含む。ＲＦ回路は、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の装置のＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードに通信を送信する。１又はそれ以上の処理ユニットは、位置特定のために第１の期間の間センサノードを第１のネットワークアーキテクチャとして構成し、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｎｎｅｌ ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、周波数チャネルステッピング通信（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定するように構成される。１又はそれ以上の処理ユニットは、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する命令を実行するようにさらに構成される。

しゅ
別の例では、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するためのコンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、位置特定のために第１の期間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することをさらに含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークを構成することをさらに含む。

一例では、システムは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のセンサノードを監視するためのハブを含む。ハブは、１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で通信を送受信するためのＲＦ回路とを含む。センサノードはそれぞれ、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する。ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、ハブとセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いてシステムを構成し、少なくとも１つのセンサノードの範囲又は位置の変化を検出し、範囲又は位置の変化の検出に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定するために一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いてシステムを構成する命令を実行する。

別の例では、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するためのコンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、ある期間の間メッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方を用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することを含む。少なくとも２つのノードの位置特定が完了したら、ハブの処理ロジックによって、飛行時間測定が行われていれば飛行時間測定を終了すること。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、位置特定の完了時にワイヤレスネットワークをツリーベース又はツリー状のネットワークアーキテクチャで構成することをさらに含む。

本発明の実施形態の他の特徴及び利点は、添付図面及び以下の詳細な説明から明らかになる。

本発明の実施形態は、同じ参照符号が同様の要素を示す添付図面の図において、例として示されており、限定ではない。

一実施形態に係る、ワイヤレスノードの例示的なシステムを示す。 一実施形態に係る、メッシュ状ネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す。 一実施形態に係る、メッシュ状ネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す。 一実施形態に係る、飛行時間を推定するための、ノード間の送信信号及び受信信号を示す。 一実施形態に係る、ツリーネットワークアーキテクチャ及びメッシュネットワークアーキテクチャを有することができるシステムを示す。 一実施形態に係る、ノードの位置を測定するためのネットワークアーキテクチャを示す。 一実施形態に係る、物体（例えば、壁、床など）を確認するためのネットワークアーキテクチャを示す。 一実施形態に係る、物体（例えば、壁、床など）を確認するためのネットワークアーキテクチャを示す。 一実施形態に係る、信号強度の変化の検出時にノードの位置推定をトリガするための方法を示す。 一実施形態に係る、チャネルステッピング（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔｅｐｐｉｎｇ）を用いる、ノードの位置特定に関する図９００を示す。 別の実施形態に係る、チャネルの重ね合わせ（ｃｈａｎｎｅｌ ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）を用いる、ノードの位置特定に関する図９７２を示す。 別の実施形態に係る、非順次的なチャネル選択を用いる、ノードの位置特定に関する図９７４を示す。 別の実施形態に係る、チャネルの重ね合わせのための位相の決定に関する図９１０を示す。 一実施形態に係る、複数のチャネルの同時使用による、ノードの位置特定に関する図１０００を示す。 一実施形態に係る、超広帯域の一時的な使用による、ノードの位置特定に関する図１１００を示す。 一実施形態に係る、信号強度の変化の検出時にノードの位置推定を行うための方法を示す。 一実施形態に係る、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャに関してセンサの位置特定を実施する方法のフローチャートを示す。 一実施形態に係る、センサの位置特定を可能にする、装置（例えば、ハブ）の複数のアンテナ及び多経路環境の使用を示す。 一実施形態に係る、位置特定を達成するための、複数のハブであって、それぞれが単一のアンテナを有する複数のハブの使用を示す。 一実施形態に係る、電力コンセント用のパネル（ｏｖｅｒｌａｙ）８００として実施されるハブの例示的な実施形態を示す。 一実施形態に係る、電力コンセント用のパネルとして実施されるハブ８２０の例示的な実施形態の分解図のブロック図を示す。 一実施形態に係る、コンピュータシステム、機器、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実施されるハブの例示的な実施形態を示す。 一実施形態に係る、コンピュータシステム、機器、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実施されるハブ９６４の例示的な実施形態のブロック図を示す。 一実施形態に係る、機器（例えば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマート機器など）内に実装されるハブの例示的な実施形態を示す。 一実施形態に係る、機器（例えば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマート機器など）内に実装されるハブ１６８４の例示的な実施形態の分解図のブロック図を示す。 一実施形態に係るセンサノードのブロック図を示す。 一実施形態に係る、ハブを有するシステム又は機器１８００のブロック図を示す。

メッシュベースの特徴を有するツリーネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法が本明細書に開示される。一例では、システムは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のセンサノードを監視するためのハブを含む。ハブは、１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で通信を送受信するためのＲＦ回路とを含む。センサノードはそれぞれ、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する。ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、ハブとセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いてシステムを構成し、少なくとも１つのセンサノードの範囲又は位置の変化を検出し、範囲又は位置の変化の検出に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定するために一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いてシステムを構成する命令を実行する。

少なくとも部分的には位置特定のためにメッシュベースの特徴を有するネットワークアーキテクチャ内のワイヤレスセンサノードの位置を測定するためのシステム及び方法が本明細書に開示される。一例では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャを提供するための装置は、命令を格納するためのメモリと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のノードを位置特定するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で通信を送受信する複数のアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）回路とを含む。ＲＦ回路は、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の装置のＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードに通信を送信する。１又はそれ以上の処理ユニットは、位置特定のために第１の期間の間センサノードを第１のネットワークアーキテクチャとして構成し、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定するように構成される。１又はそれ以上の処理ユニットは、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する命令を実行するようにさらに構成される。

したがって、ワイヤレスネットワーク、特に屋内環境におけるノードの正確な、低電力の、コンテキストアウェアな位置特定を可能にする位置特定システム及び方法が望まれている。この目的のために、屋内環境は、同様の問題（例えば、近くの壁の存在など）があり得る、建物及び他の構造物の周りの領域などのほぼ屋内の環境も含むと想定される。

ワイヤレスセンサネットワークは、家、アパート、オフィス、及び商業ビルを含む屋内環境並びに駐車場、歩道、及び公園などの近隣の屋外の場所での使用に関して説明される。ワイヤレスセンサネットワークはまた、電源を有する任意のタイプの建物、構造物、筐体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）、乗り物、ボートなどで使用することができる。センサシステムは、長い通信距離を維持しながらセンサノードに良好なバッテリ寿命を提供する。

本発明の実施形態は、屋内環境における位置特定検出のためのシステム、装置、及び方法を提供する。具体的には、システム、装置、及び方法は、位置特定が必要なときは経路長推定のために断続的なメッシュベースの特徴を有する、通信のためには主にツリーネットワーク構造を使用するワイヤレスセンサネットワークにおける位置特定を実施する。このワイヤレスセンサネットワークは、位置特定のためには高い周波数を用い、通信のためには低い周波数を用いることにより、良好な品質の屋内通信を提供しながら位置特定の正確度を改善する。本設計のワイヤレスセンサネットワークは、壁及び屋内の障害物の検出を改善し、したがって、壁及び障害物の存在を推定するために信号強度及び飛行時間の両方の組み合わせを用いることにより、正確な部屋のコンテキストの推定を可能にする。本設計のワイヤレスセンサネットワークは、位置特定の正確度及びコンテキスト化を改善するために、ワイヤレス位置特定と併せて画像検出、磁気検出（ｍａｇｎｅｔｏ−ｍｅｔｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、及び照明検出などの他のセンサ方式を利用する。

本設計のワイヤレスセンサネットワークは、位置のつなぎ合わせ推定（ｔｅｔｈｅｒｅｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を可能にするために、経路長検出のための１又はそれ以上のノードとして、電気幹線によって給電される機器などの静止物体を利用する。本設計のワイヤレスセンサネットワークは、位置の変化を検出するために定期的な低エネルギーの信号強度による推定を用いることによって位置特定のエネルギーを節約し、位置の変化の検出時には、より高いエネルギーの完全な飛行時間ベースの三角測量ベースの推定を使用し、必要に応じてネットワークを再マッピングする。本設計のワイヤレスセンサネットワークは、チャネル品質を改善するために複数の周波数チャネルを順次的に又は一緒に用いることによって位置特定の正確度を改善し、これにより、位置推定のより高い正確度を可能にする。本設計のワイヤレスセンサネットワークは、反射した信号に起因するスプリアスな位置推定を排除又は低減するために、１又はそれ以上のノードの複数のアンテナを使用することによって達成される到来角推定を用いて位置特定の正確度を改善する。

ツリー状のワイヤレスセンサネットワークは、無線信号受信機能に関連する電力要求が低いため、多くの用途にとって魅力的である。例示的なツリー状ネットワークアーキテクチャは、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４５号、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４７号、２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０４８号、及び２０１５年１月２９日に出願された米国特許出願第１４／６０７，０５０号に説明されており、また、これらの全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

使用されることが多い別のタイプのワイヤレスネットワークは、メッシュネットワークである。このネットワークでは、１又はそれ以上の隣接するものの間で通信が行われ、そのとき、情報は、マルチホップアーキテクチャを用いてネットワークに沿って渡され得る。これは、情報がより短い距離にわたって送信されるため、送信電力要求を低くするために使用され得る。一方、マルチホップ通信方式を可能にするために受信無線機を頻繁にオンにする必要があるため、受信無線電力要求は高くなり得る。

ワイヤレスネットワーク内のノード間の飛行時間信号の使用に基づいて、信号伝搬の速度が比較的一定であるという事実を利用することで、ワイヤレスネットワーク内の個々のノード対間の距離を推定することが可能である。本ネットワークアーキテクチャの実施形態は、複数対の経路長を測定し、三角測量を実行し、次に、３次元空間内の個々のノードの相対位置を推定することを可能にする。

図１は、一実施形態に係るワイヤレスノードの例示的なシステムを示す。この例示的システム１００は、ワイヤレスノード１１０〜１１６を含む。

ノードは、通信１２０〜１３０によって（例えば、ノード識別情報、センサデータ、ノードステータス情報、同期情報、位置特定情報、ワイヤレスセンサネットワークに関する他の同様の情報、飛行時間（ＴＯＦ）通信など）を双方向に通信する。飛行時間測定の使用に基づいて、個々のノード対間の経路長を推定することができる。例えば、ノード１１０と１１１との間の個別の飛行時間測定は、知られる時間にノード１１０からノード１１１に信号を送信することによって達成することができる。ノード１１１は、信号を受信し、通信１２０の信号の受信に関するタイムスタンプを記録し、次に、例えば、戻り信号を、この戻り信号の送信に関するタイムスタンプと共にＡに送信し返すことができる。ノード１１０は、信号を受信し、受信に関するタイムスタンプを記録する。これらの２つの送信タイムスタンプ及び受信タイムスタンプに基づいて、ノード１１０とノード１１１との間の平均飛行時間を推定することができる。このプロセスは、精度を改善し、特定の周波数の低いチャネル品質による劣化を排除又は低減するために、複数の周波数で複数回にわたり繰り返すことができる。様々なノード対に対してこのプロセスを繰り返すことによって、１組の経路長を推定することができる。例えば、図１では、経路長は、ＴＯＦ １５０〜１６０である。次に、幾何モデルを用いることによって、個々のノードの相対位置を、三角測量のようなプロセスに基づいて推定することができる。

この三角測量プロセスは、任意のノードとハブとの間の経路長しか測定できないことから、ツリー状ネットワークでは実行不可能である。そのため、これは、ツリーネットワークの位置特定能力を制限する。位置特定を可能にしながらツリーネットワークのエネルギー上の利点を維持するために、本発明の一実施形態では、通信用のツリーネットワークと、位置特定用のメッシュ状ネットワーク機能とを組み合わせる。メッシュ状ネットワーク機能を用いて位置特定を完了したら、ネットワークは、ツリー状の通信に再び切り替わり、ノードとハブと間の飛行時間のみが定期的に測定される。これらの飛行時間が比較的一定に保たれていれば、ネットワークは、ノードは移動していないとみなし、メッシュベースの位置特定の再実行を試行するエネルギーを浪費しない。一方、ツリーネットワーク内の経路長の変化が検出されると、ネットワークは、メッシュベースのシステムに切り替わり、ネットワーク内の各ノードの位置を測定するために再び三角測量を行う。

図２Ａは、一実施形態に係るメッシュ状ネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す。システム２００は、標準通信（例えば、（例えば、ノード識別情報、センサ情報、ノードステータス情報、同期情報、位置特定情報、ワイヤレスセンサネットワークに関する他の同様の情報、飛行時間（ＴＯＦ）通信など）用のツリーネットワークアーキテクチャを主に有する。システム２００は、ワイヤレス制御デバイス２１１を有するハブ２１０と、ワイヤレスデバイス２２１を有するセンサノード２２０と、ワイヤレスデバイス２２５を有するセンサノード２２４と、ワイヤレスデバイス２２９を有するセンサノード２２８と、ワイヤレスデバイス２３１を有するセンサノード２３０と、ワイヤレスデバイス２３３を有するセンサノード２３２とを含む。図示されていないその他のハブは、ハブ２１０又は他のハブと通信することができる。各ハブは、センサノード２２０、２２４、２２８、２３０、及び２３２と双方向に通信する。ハブはまた、他のデバイス（例えば、クライアントデバイス、モバイルデバイス、タブレットデバイス、コンピューティングデバイス、スマート機器、スマートＴＶなど）と双方向に通信するように設計される。

センサノードは、上位のハブ又はノードとのアップストリーム通信しか行わず、別のハブ又はノードとのダウンストリーム通信を行わない場合、終端ノードである。各ワイヤレスデバイスは、ハブ又は他のセンサノードとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機（又はトランシーバ）を有するＲＦ回路を含む。

一実施形態では、ハブ２１０は、ノード２２０、２２４、２２８、２３０、及び２３２と通信する。これらの通信は、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャの双方向通信２４０〜２４４を含む。ワイヤレス制御デバイス７２１１を有するハブは、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを制御及び監視するために他のハブに通信を送信し、他のハブから通信を受信するように構成される。

図２Ｂは、一実施形態に係るメッシュ状ネットワーク機能が可能なツリーネットワークアーキテクチャを主に有するシステムを示す。システム２５０は、閾値基準（例えば、少なくとも１つのノードの特定距離の移動、ノードとハブとの間の経路長の特定距離の変化）のトリガに基づいてハブ及びセンサノードの位置を測定するためのメッシュ状ネットワークアーキテクチャを確立する。システム２５０は、図２Ａのハブ２１０並びにノード２２０、２２４、２２８、２３０、及び２３２など、同様の構成要素を含む。ハブ２１０はワイヤレスデバイス２１１を含み、センサノード２２０はワイヤレスデバイス２２１を含み、センサノード２２４はワイヤレスデバイス２２５を含み、センサノード２２８はワイヤレスデバイス２２９を含み、センサノード２３０はワイヤレスデバイス２３１を含み、センサノード２３２はワイヤレスデバイス２３３を含む。図示されていないその他のハブは、ハブ２１０又は他のハブと通信することができる。ハブ２１０は、センサノード２２０、２２４、２２８、２３０、及び２３２と双方向に通信する。

一実施形態では、ハブ２１０は、ノード２２０、２２４、２２８、２３０、及び２３２と通信する。これらの通信は、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャの双方向通信２４０〜２４４を含む。センサノードは、ハブ及びセンサノードの位置を測定するためのメッシュ状の機能を提供するために通信２６１〜２６６に基づいて互いに双方向に通信する。

飛行時間の推定は、いくつかの方法で実施することができる。第１の実施形態では、送信信号及び受信信号のゼロ交差が、飛行時間を推定するために使用される。図３は、一実施形態に係る、飛行時間を推定するための、ノード間の送信信号及び受信信号を示す。このシステムでは、位置の精度は、信号の周波数によって制限される。より高い周波数は、ゼロ交差のより細かい時間粒度を提供し、これにより飛行時間のより正確な推定を可能にする。図３に示す送信信号及び受信信号に関して、ノード１１０は、時点ｔ＿Ｔ１１０（このタイミング情報は、例えば、パケット自体に符号化されてもよい）にノード１１０の送信（ＴＸ）信号を送信する。ノード１１１は、時点ｔ＿Ｒ１１１にノード１１１の受信（ＲＸ）信号を受信する。このトランザクションの飛行時間（ＴＯＦ）３１０は、ｔ＿Ｒ１１１引くｔ＿Ｔ１１０である。

次に、ノード１１１は、内部動作（例えば、飛行時間を計算してこれを返信パケットに符号化する動作及び予想される送信時点ｔ＿Ｔ１１１を符号化する動作など）を実行し、時点ｔ＿Ｔ１１１に返信（ノード１１１ ＴＸ）を送信する。これは、時点ｔ＿Ｒ１１１にノード１１０で受信される。したがって、飛行時間（ＴＯＦ）３３０は、時点ｔ＿Ｒ１１０引く時点ｔ＿Ｔ１１１である。応答時間３２０は、ｒ＿Ｔ１１１からｔ＿Ｒ１１１を引いた時間である。次に、平均飛行時間が、双方向送信に基づいて計算される。ノード１１０及び１１１の個々のクロックは同期していない場合があるため、双方向送信の使用は、クロック同期を必要とすることなく飛行時間の推定を可能にする。

一例では、ｔ＿Ｔ１１０の時点及びｔ＿Ｒ１１０の時点は、ノード１１０で測定される。ｔ＿Ｔ１１１の時点及びｔ＿Ｒ１１１の時点は、ノード１１１で測定される。平均飛行時間（ＴＯＦ）＝（（ｔ＿Ｒ１１０−ｔ＿Ｔ１１０）−（ｔ＿Ｔ１１１−ｔ＿Ｒ１１１））／２である。

推定の精度が、使用される無線のサンプリング帯域幅によっても制限されることに留意されたい。使用される無線のクロック周波数（したがって、関連するサンプリング帯域幅）に基づく推定の精度が不十分である場合、より高い有効精度を得るために相関器を使用することができる。このような実施形態では、サンプリングレートがタイミング測定の正確度を制限するという事実にもかかわらず、相関演算を用いてピーク位置の補間が実行され、実際の有効到来時間が求められる。これは、複数の測定を行うことによって行われる。

屋内環境では、ツリーネットワーク内の通信のために高周波を使用することは、実際の環境で高周波に生じる減衰が増大することから問題となり得る。これは、消費電力を最小限に抑えるために望ましくない場合があるより高い電力の送信機の使用を必要とする。

したがって、本発明の一実施形態では、通信は、ツリー状ネットワークを用いてより低い周波数（例えば、９００ＭＨｚ又は２．４ＧＨｚ）で行われ、一方、位置特定は、メッシュネットワークを用いてより高い周波数（例えば、５ＧＨｚ以上）で行われる。

図４は、一実施形態に係る、ツリーネットワークアーキテクチャ及びメッシュネットワークアーキテクチャを有することができるシステムを示す。測距動作又は位置特定動作を伴わない通信動作中、ツリーネットワークアーキテクチャ４００は、ハブ４１０及びセンサノード４２０〜４２２を含む。ハブは、双方向通信４４０〜４４２に基づいてセンサノードと通信する。一例では、各ノードの無線（例えば、９００ＭＨｚの無線、５ＧＨｚの無線）は、データを送受信するために使用される。ツリーネットワークアーキテクチャ４００の使用はより長い距離の送信を伴うにもかかわらず、９００ＭＨｚで生じるより低い減衰により、送信中の総消費電力の低減が可能である。９００ＭＨｚ送信は、粗い飛行時間又は信号強度の推定に使用されてもよく、また、図２Ａ及び図２Ｂを参照して述べた再マッピングをトリガするために使用されてもよい。

代替実施形態では、より高い周波数の無線（例えば、５ＧＨｚの無線）が、ツリーネットワークアーキテクチャ内のハブとノードとの間のより高い精度の飛行時間による推定を行うために定期的に使用されてもよい。これは、例えば、両方向のより高い周波数の無線（例えば、５ＧＨｚ）として、又はハブからノードまではより高い周波数の無線（例えば、５ＧＨｚ）及びノードからハブまでは９００ＭＨｚとして実施されてもよい。ハブは、電気幹線に接続されていることから多くの利用可能な電力を有し得るが、ノードは、バッテリで駆動されることから電力の制約があり得るため、このようなアーキテクチャを使用することにより、必要に応じて許容できる高精度の位置特定を行いながらノードのバッテリ消費を低減することができる。

ノードとハブとの間の範囲の変化４３０に基づいて、ツリーネットワークアーキテクチャは、ノードの位置特定のために一時的にメッシュベースネットワークアーキテクチャ４０２として構成される。メッシュベースネットワークアーキテクチャ４０２は、ハブ４１０及びセンサノード４２０〜４２２を含む。ハブは、双方向通信４４０〜４４５に基づいてセンサノードと通信する。位置特定が完了した後、メッシュベースネットワークアーキテクチャ４０２は、標準通信用のツリーネットワークアーキテクチャ４００として構成することができる。

本発明の一実施形態では、ワイヤレスノード又はハブのうちの１又はそれ以上は、既知の固定位置にあってもよい。これは、好適にはハブであってもよいし、さらにはノードのうちの１又はそれ以上であってもよい。この実施形態では、ネットワークのメンバー（例えば、ハブ、ノード）のうちの１つが既知の位置にあるため、すべてのノードの相対位置を測定するために位置特定アルゴリズムが完了したら、各ノードの実際の位置を推定することができる。なぜなら、ノードのうちの１つが既知であるため、この既知の基準に対するすべての他のノードの相対位置がさらに分かるからである。

図５は、一実施形態に係る、ノードの位置を測定するためのネットワークアーキテクチャを示す。ネットワークアーキテクチャ５００は、ハブ５０２と、ノード５１０〜５１２とを含む。ハブ５０２及びノード５１０〜５１２は、通信５２０〜５２５を用いて双方向に通信する。一例では、ハブ５０２は、既知の固定位置、例えば、既知の部屋５５２のコーナー５５０にある。代替実施形態では、ハブは、スマートサーモスタット、スマート冷蔵庫、又は当業者には明らかであろう他の同様のデバイスなどの既知の機器内に含まれてもよい。飛行時間及び三角測量は、既知のハブからの各ノードの相対距離を推定するために使用され、この相対距離は、次いで、ワイヤレスセンサネットワークの各ノードの絶対位置の推定を可能にする。

飛行時間に加えて、ワイヤレス無線機間の距離に関する情報を取得する別の方法は、信号強度の測定に基づく。送信機と受信機との間にある媒質の減衰率が分かっている場合、送信信号と受信信号の強度を知ることによってノード間の離隔距離を推定することが可能である。飛行時間による推定に基づき、かつ本発明の実施形態に開示されている信号強度による推定と類似するアルゴリズを実施することもできる。

信号強度を用いる１つの欠点は、減衰率が信号送信経路内の物質に強く依存することである。例えば、コンクリートなどの壁における減衰は、一般的に空気中の減衰よりも高い。

したがって、一般に、距離推定には、信号強度よりも飛行時間を使用することが望ましい。なぜなら、飛行時間は、壁などの存在とは無関係な、よりロバストな、距離推定の方法を提供するからである。一方、飛行時間は、多経路問題に弱い。例えば、２つの無線機間の直進経路が（例えば、減衰の大きい壁によって）大部分遮断されてはいるが、２つの無線機間の軸線から外れて経路が存在する場合、反射した信号が、直進経路信号の代わりに受信無線機に到達することがあり得る。この場合、推定距離は、反射に伴って飛行時間が長くなるためより長くなる。このより長い飛行時間は、三角測量に使用されると、間違ったノードマップをもたらし得る。本発明の一実施形態では、信号強度と飛行時間の両方が、距離推定に使用される。

図６は、一実施形態に係る、物体（例えば、壁、床など）を確認するためのネットワークアーキテクチャを示す。ネットワークアーキテクチャ６００は、ハブ６０２及びセンサノード６１０を含む。ハブは、ハブからセンサまでの距離を推定するための飛行時間情報を決定するためのＴＯＦ信号６４０を送信する。信号強度情報は、ハブとノードとの間で送信される標準通信から決定することができる。信号強度領域６５０は、物体６２０（例えば、壁）に起因して信号強度がどのように著しく減衰するかを示す。飛行時間情報が、信号強度情報に比べて大幅に短い距離（例えば、少なくとも１０％短い距離、少なくとも２０％短い距離、１０〜３０％短い距離、１０〜５０％短い距離など）を示す場合、これは、図６に示すように、減衰要素又は物体が信号経路内に壁などの存在することを示す。したがって、信号強度及び飛行時間のパラメータの両方の使用は、壁などの物体の確認を可能にし、位置特定を改善することができる。

図７は、一実施形態に係る、物体（例えば、壁、床など）を確認するためのネットワークアーキテクチャを示す。ネットワークアーキテクチャ７００は、ハブ７０２及びセンサノード７１０を含む。ハブは、ハブからセンサまでの距離を推定するための飛行時間情報を決定するためのＴＯＦ信号７４０を送信する。信号強度情報は、ハブとノードとの間で送信される標準通信から決定する又は抽出することができる。信号強度領域７５０は、物体７２０（例えば、壁）に起因して信号強度がどのようにわずかに減衰するかを示す。飛行時間情報が、信号強度から推定された距離に比べて大幅に長い、ノード間（ハブとノードとの間）の距離（例えば、少なくとも１０％長い距離、少なくとも２０％長い距離など）を示す場合、これは、主ＴＯＦ信号７４０のタイミングを紛らわす反射（例えば、反射信号７４２）が存在することを示し得る。

このように、これらの測定技術の両方を使用することにより、位置特定の質及び精度が大幅に向上し得る。

信号強度測定と飛行時間を組み合わせることにより、省電力が可能になる。本発明の一実施形態では、飛行時間及び信号強度の測定の少なくとも一方を用いて位置特定及び三角測量が完了したら、ハブは、各ノードに対する信号強度を常に追跡し、逆もまた同様である。信号強度の推定は、迅速であり、飛行時間による推定ほどの量の送信データを必要としない。結果として、この技術を用いることで、消費電力を低減し、確認されたロバストな一時的でない信号強度の変化をハブが検出したときにのみ位置推定を再トリガすることが可能となる。

図８は、一実施形態に係る、信号強度の変化の検出時にノードの位置推定をトリガするための方法を示す。方法８００の動作は、ワイヤレスデバイス、ハブ（例えば、装置）のワイヤレス制御デバイス、又は処理回路もしくは処理ロジックを含むシステムによって実行されてもよい。処理ロジックは、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用マシンもしくは専用デバイス上で実行されるものなど）、又はこれら両方の組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、ハブが、方法８００の動作を実行する。

動作８０１において、無線周波数（ＲＦ）回路及び少なくとも１つのアンテナを有するハブは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ（例えば、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ）内の複数のセンサノードに通信を送信する。動作８０２において、ハブのＲＦ回路及び少なくとも１つのアンテナは、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブのＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードからの通信を受信する。動作８０３において、ワイヤレス制御デバイスを有するハブの処理ロジックは、最初に、ある期間（例えば、所定の期間、位置特定に十分な期間など）の間、センサノードのワイヤレスネットワークをメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成する。動作８０４において、ハブの処理ロジックは、本明細書に開示された様々な実施形態で述べた飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方を用いて少なくとも２つのノード（又はすべてのノード）を位置特定することを決定する。動作８０６において、少なくとも２つのネットワークセンサノードの位置特定が完了したら、ハブの処理ロジックは、飛行時間測定が行われていれば飛行時間測定を終了し、少なくとも２つのノードとの通信の信号強度を監視し続ける。同様に、少なくとも２つのノードは、ハブとの通信の信号強度を監視してもよい。動作８０８において、ハブの処理ロジックは、位置特定の完了時に、ツリーベースもしくはツリー状のネットワークアーキテクチャ（又はメッシュベースの特徴を有さないツリーアーキテクチャ）でワイヤレスネットワークを構成する。動作８１０において、ハブの処理ロジックは、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを示す情報をセンサノードのうちの少なくとも１つから受信することができる。次に、動作８１２において、ハブの処理ロジックは、特定のノードに対する信号強度の持続する変化があったかどうかを（それ自体で、又はセンサノードのうちの少なくとも１つから受信した情報に基づいて）決定する。そうである場合、本方法は、動作８０２に戻り、ハブの処理ロジックは、ある期間の間ネットワークをメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成し、動作８０４で、本明細書に開示された飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方（例えば、飛行時間及び信号強度の技術）を用いる位置特定を再トリガする。そうではなく、特定のノードに対する信号強度に持続する変化がない場合、本方法は、動作８０８に戻り、ネットワークは、ツリーベースもしくはツリー状のネットワークアーキテクチャ（又はメッシュベースの特徴を有さないツリーアーキテクチャ）を有し続ける。

ワイヤレスベースの位置特定の問題の１つは、チャネル品質の劣化又は変動が位置特定の正確度及び精度に影響を及ぼし得ることである。これらの乱れの多くは、狭帯域送信に影響を及ぼす。したがって、本発明の一実施形態では、上述の位置特定技術は、特定の周波数帯域の複数のチャネルを順次用いて測定し、これにより、測定の帯域幅を効果的に増加させ、測定の正確度及び精度を改善する。本発明の別の実施形態では、位置特定の間、これらの技術は、特定の周波数帯域の１つより多くのチャネルを占有することによって一時的により広い帯域幅を用いて実施される。本発明のさらに別の実施形態では、位置特定は、超広帯域送信を用いて実行される。これらの様々な実施形態を図９〜図１１に示す。

図９Ａは、一実施形態に係る、チャネルステッピングを用いる、ノードの位置特定に関する図９００を示す。図９００は、横軸上の時間に対して縦軸上の、周波数チャネル９７１〜９７４を有する周波数帯域９５０を示す。本明細書で述べた位置特定技術（例えば、飛行時間、信号強度）は、利用可能な周波数帯域９５０内の様々なチャネル（例えば、９７１〜９７３）のステッピングによって実行される。この手法の利点は、狭帯域無線（例えば、ＲＦ回路のハブ無線、ＲＦ回路のセンサノード無線）を使用して、広帯域の位置特定を効果的に達成できることである。この手法を利用するには、この測定の全期間にわたって、制御された時間ベースを維持する必要がある。

図９Ｂは、別の実施形態に係る、チャネルの重ね合わせを用いる、ノードの位置特定に関する図９７２を示す。図９７２は、横軸上の、時間スロット９９１〜９９４を有する時間に対して垂直上の、周波数チャネル９８１〜９８４を有する周波数帯域９８０を示す。本明細書で述べた位置特定技術（例えば、飛行時間、信号強度）は、利用可能な周波数帯域９８０内の様々なチャネル（例えば、９８１〜９８４）のステッピングによって実行される。この手法の利点は、狭帯域無線（例えば、ＲＦ回路のハブ無線、ＲＦ回路のセンサノード無線）を使用して、広帯域の位置特定を効果的に達成できることである。このシステムでは、任意のある推定に使用されるチャネルの周波数が、チャネル重複領域９９８で重ね合わされる。チャネルを重ね合わせることによって、測定手続き全体にわたる時間同期の要求を緩和することができる。これは、各重複領域に位相関係を確立することができるためである。これは、例えば、別の実施形態に係る図９Ｃの図９７４に示すような非順次的なチャネル選択を可能にするという利点を提供する。図９７４は、横軸上の、時間スロット９９１〜９９６を有する時間に対して垂直上の、周波数チャネル９８１〜９８４を有する周波数帯域９８０を示す。非順次的なチャネル選択の一例として、周波数チャネル９８２及び９８３の重ね合わせが最初に決定され、その後に周波数チャネル９８１及び９８２の重ね合わせが続き、その次に周波数チャネル９８３及び９８４の重ね合わせが続いてもよい。チャネルは、チャネル重複領域９９９において重ね合わされる。代替実施形態では、ＴＯＦ測定の時間の間隔もあけることができる。

一例では、時間領域相関が、ＴＯＦ計算のために実行される。別の例では、周波数領域から飛行遅延を抽出するために、周波数領域計算が実行される。受信ノードは、受信信号に対する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を求め、次に、これを周波数範囲にわたって理想的なパイロットトーンのＦＦＴで除算することに基づいて、振幅及び位相を含む、チャネルの周波数領域表現を求めてもよい。最小二乗推定、最尤推定、及び当業者には明らかであろう他の同様の技術などの、チャネル推定の代替方法もまた使用されてもよい。次に、異なる飛行経路のベクトルを、チャネルの周波数領域表現から決定することができる。一例では、異なる飛行経路のベクトルを決定するために、マトリックスペンシル法が使用される。さらに別の実施形態では、チャネル推定から経路長を決定するために、逆ＦＦＴを使用してもよい。遅延が最も短い飛行経路は、見通し線の飛行経路である可能性が高く、一方、より長い遅延は、反射飛行経路に対応する可能性が高い。複数の周波数チャネルを重ね合わせて、より正確なＴＯＦ推定を実現するより広い帯域幅のチャネルを生成することができる。

図９Ｄは、別の実施形態に係る、チャネルの重ね合わせのための位相の決定に関する図９１０を示す。図９１０は、横軸上の周波数９１２及び縦軸上の位相９１４を示す。一例では、周波数チャネル９８１は、周波数（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）の帯域及び対応する位相（例えば、位相１、位相２、位相３、位相４）を有する。周波数チャネル９８１はまた、ｆ１及び位相１よりも低い周波数及び位相にまで及ぶ。周波数チャネル９８２は、周波数（例えば、ｆ１１、ｆ１２、ｆ１３、ｆ１４）の帯域及び対応する位相（例えば、位相１１、位相１２、位相１３、位相１４）を有する。周波数チャネル９８２はまた、ｆ１４及び位相１４よりも高い周波数及び位相にまで及ぶ。したがって、ｆ１〜ｆ４とｆ１１〜ｆ１４との間に周波数の重複領域が存在する。周波数９８１及び９８２の重複領域の位相（例えば、平均位相）は、重複領域内の特定の周波数で異なる位相の差又はデルタを計算することによって決定することができる。例えば、第１のデルタ位相は、位相１１と位相１の差に基づいて計算することができる。第２のデルタ位相は、位相１２と位相２の差に基づいて計算することができる。第３のデルタ位相は、位相１３と位相３の差に基づいて計算することができる。第４のデルタ位相は、位相１４と位相４の差に基づいて計算することができる。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、及びｆ４は、それぞれ周波数ｆ１１、ｆ１２、ｆ１３、及びｆ１４とほぼ同じ（又はまったく同じ）である。次に、第１、第２、第３、及び第４のデルタ位相の平均を計算することに基づいて、デルタ位相（例えば、平均デルタ位相）を計算することができる。次に、平均デルタ位相は、周波数チャネル９８２の位相をシフトするために使用される。次に、チャネル（例えば、チャネル９８１〜９８４）をさらに重ね合わせるための位相シフトを、チャネル９８１及び９８２について述べたのと同様の方法で行うことができる。

図１０は、一実施形態に係る、複数のチャネルの同時使用による、ノードの位置特定に関する図１０００を示す。図１０００は、横軸上の時間１０２０に対して周波数１０１０の縦軸上の、複数のチャネルを有するマルチチャネル広周波数帯域領域１０３０を示す。本明細書で述べた位置特定技術（例えば、飛行時間、信号強度）は、位置特定のために特定の周波数帯域の複数のチャネルを一時的に占有することによって実行される。これにより、長期間にわたる複数のチャネルのスキャンを必要としない、広帯域位置特定の利点が実現される。この位置特定は、ワイヤレスネットワークがメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成されている間に行うことができる。位置特定が完了したら、ワイヤレスネットワークをツリー状又はツリーベースのネットワークアーキテクチャとして構成する一方で、少なくとも１つのハブ及び複数のノードのＲＦ回路の無線は、標準通信のために個々の周波数チャネル（例えば、単一チャネル１０４０）を使用するように再び切り替えることができる。

図１１は、一実施形態に係る、超広帯域を一時的な使用による、ノードの位置特定に関する図１１００を示す。図１１００は、横軸上の時間１１２０に対して周波数１１１０の縦軸上の超広帯域領域１１３０を示す。本明細書で述べた位置特定技術（例えば、飛行時間、信号強度）は、位置特定のために、ワイヤレスネットワーク内の少なくとも１つのハブ及びノードのＲＦ回路の超広帯域無線を一時的に用いて実行される。これにより、長期間にわたる複数のチャネルのスキャンを必要としない、超広帯域位置特定の利点が実現される。この位置特定は、ワイヤレスネットワークがメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成されている間に行うことができる。位置特定が完了したら、ワイヤレスネットワークをツリー状又はツリーベースのネットワークアーキテクチャとして構成する一方で、少なくとも１つのハブ及び複数のノードのＲＦ回路の無線は、標準通信のために狭帯域領域１１４０（例えば、狭帯域無線）を使用するように再び切り替えることができる。一例では、（１又は複数の）狭帯域無線の信号強度測定を用いて、（１又は複数の）超広帯域無線を用いる位置特定をトリガするタイミングを決定することができる。

図１２は、一実施形態に係る、信号強度の変化の検出時にノードの位置推定を行うための方法を示す。方法１２００の動作は、ワイヤレスデバイス、ハブ（例えば、装置）のワイヤレス制御デバイス、又は処理回路もしくは処理ロジックを含むシステムによって実行されてもよい。処理ロジックは、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用マシンもしくは専用デバイス上で実行されるものなど）、又はこれら両方の組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、ハブが、方法１２００の動作を実行する。

動作１２０１において、無線周波数（ＲＦ）回路及び少なくとも１つのアンテナを有するハブは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ（例えば、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ）内の複数のセンサノードに通信を送信する。動作１２０２において、ハブのＲＦ回路及び少なくとも１つのアンテナは、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のハブのＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードからの通信を受信する。動作１２０３において、ワイヤレス制御デバイスを有するハブ（又はノード）の処理ロジックは、最初に、ある期間（例えば、所定の期間、位置特定に十分な期間など）の間、センサノードのワイヤレスネットワークを第１のネットワークアーキテクチャ（例えば、メッシュベースネットワークアーキテクチャ）として構成する。動作１２０４において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、本明細書に開示された様々な実施形態で述べた飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノード（又はすべてのノード）を位置特定することを決定する。動作１２０６において、少なくとも２つのネットワークセンサノードの位置特定が完了したら、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、飛行時間測定が行われていれば飛行時間測定を終了し、少なくとも２つのノードとの通信の信号強度を監視し続ける。同様に、少なくとも２つのノードは、ハブとの通信の信号強度を監視してもよい。動作１２０８において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、位置特定の完了時に、第２のネットワークアーキテクチャ（例えば、ツリーベースもしくはツリー状のネットワークアーキテクチャ（又はメッシュベースの特徴を有さないツリーアーキテクチャ））でワイヤレスネットワークを構成する。動作１２１０において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを示す情報をセンサノードのうちの少なくとも１つ（又はハブ）から受信することができる。次に、動作１２１２において、ハブ（又はノード）の処理ロジックは、特定のノードに対する信号強度の持続する変化があったかどうかを（それ自体で、又はセンサノードのうちの少なくとも１つから受信した情報に基づいて）決定する。そうである場合、本方法は、動作１２０２に戻り、ハブの処理ロジックは、ある期間の間ネットワークを第１のネットワークアーキテクチャとして構成し、動作１２０４で、本明細書に開示された飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方（例えば、飛行時間及び信号強度の技術）のために周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域の少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガする。そうではなく、特定のノードに対する信号強度に持続する変化がない場合、本方法は、動作１２０８に戻り、ネットワークは、第２のネットワークアーキテクチャを有し続ける。

本明細書に述べられている、ハブとノードとの間の通信は、無線周波数を用いる直接ワイヤレス通信、住宅、アパート、商業ビルなどの中の電気配線への信号を変調することによって達成される電力線通信、当業者には明らかであろう８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｎ、８０２．１１ａｃ、及び他の同様のＷｉｆｉ通信プロトコルのような標準的なＷｉＦｉ通信プロトコルを用いるＷｉＦｉ通信、当業者には明らかであろうＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、３Ｇ、ＨＳＰＤＡ、ＬＴＥ、及び他のセルラー通信プロトコルなどのセルラー通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信、Ｚｉｇｂｅｅ（ジグビー）などの周知のワイヤレスセンサネットワークプロトコルを用いる通信、並びに当業者には明らかであろう他の有線ベースの又はワイヤレスの通信方式を含むが、これらに限定されない様々な手段を用いて達成され得る。

終端ノードとハブとの間の無線周波数通信の実施は、狭帯域、チャネルの重ね合わせ、チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域の通信を含む様々な方法で実施されてもよい。

ハブがノードよりも大きい、又はハブの利用可能な電力がノードよりも多いといった、ネットワークが非対称である実施形態では、ノードとの通信の到来角を推定するために、ハブの複数のアンテナを使用することが好適であり得る。これは、位置特定の正確度を改善するために、及び／又は反射送信経路の存在を確認するために、本明細書に開示された他の位置特定技術と共に使用され得る。同様に、位置特定ためにノード対ノード又はハブ対ノードの送受信に関して同様の利点を達成するために、ノードの一部又は全部で、複数のアンテナを使用してもよい。

図１３は、一実施形態に係る、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャに関してセンサの位置特定を実施する方法のフローチャートを示す。方法１３００の動作は、ワイヤレスデバイス、ハブ（例えば、装置）のワイヤレス制御デバイス、又は処理回路もしくは処理ロジックを含むシステムによって実行されてもよい。処理ロジックは、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用マシンもしくは専用デバイス上で実行されるものなど）、又はこれら両方の組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、ハブが、方法１３００の動作を実行する。

動作１３０１において、無線周波数（ＲＦ）回路及び少なくとも１つのアンテナを有するハブは、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の複数のセンサノードに通信を送信する。動作１３０２において、ハブのＲＦ回路及び少なくとも１つのアンテナは、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内のハブのＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードからの通信を受信する。動作１３０３において、ハブの処理ロジック（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）は、通信（例えば、各センサノードに対する飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方に関する、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つ）の受信に基づいて複数のセンサノードの位置情報（例えば、正確な位置情報）を決定する。要求される精度のレベルは、センサネットワークが展開される用途の必要性に基づいて選択されてもよい。例えば、位置の精度は、典型的な屋内又はほぼ屋内の環境では、センサのおおよその位置が分かるように、いずれの方向でも１メートル（ｍ）より高ければよく、この場合、任意の２つ以上のセンサの位置には間違いなく重なりがほとんど又はまったくない。より高い精度を必要とする用途では、各センサノードの正確な位置が分かるように、１０センチメートル（ｃｍ）よりも高い位置の精度を得ることができる。

一例では、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを形成するために、ハブは、主電源（ｍａｉｎｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅ）によって給電され、複数のセンサノードはそれぞれ、バッテリ電源又は別のエネルギー源（主電源ではない）によって給電される。

一例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、複数のセンサノードから受信される通信に関する到来角情報、信号強度情報、及び到来時間情報のうちの少なくとも１つに基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、信号成分が最も強い到来角を決定するための到来角情報と、複数のセンサノードからの通信の到来時間情報から求められる、多経路環境で最短の直進経路を特定するための情報とを組み合わせることに基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する。

一例では、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャは、ワイヤレスツリー非対称ネットワークアーキテクチャ又はワイヤレスツリー・メッシュ非対称ネットワークアーキテクチャの少なくとも一方を含む。

一実施形態では、ネットワークがメッシュをベースにしたアーキテクチャを有する間に位置特定のために、ハブの少なくとも１つのアンテナは、周波数チャネル多重、チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、又は超広帯域（ＵＷＢ）の通信のうちの少なくとも１つを複数のセンサノードに送信し、複数のセンサノードからチャネルの重ね合わせ、チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、又は超広帯域（ＵＷＢ）の通信のうちの少なくとも１つを受信する。ノードのうちの少なくとも１つの信号強度の変化を検出すると、ネットワークは、位置特定が行われない標準通信のために狭帯域通信を伴うツリーベース又はツリー状のネットワークアーキテクチャとして構成される。

ノードからの送信を受信するハブは、例えば、到来角（ＡＯＡ）、信号強度（ＳＳ）、及び／又は到来時間（ＴＯＡ）の情報を用いてノードの位置を決定することができる。ＡＯＡ情報は、ハブの複数のアンテナを用いて求められ、信号成分が最も強い到来角の測定を可能にすることができる。ＴＯＡから求められ得る、最も真っ直ぐな経路を特定する情報と組み合わせることで、センサ位置を確認することができる。ＳＳ情報は、ノードからのセンサ距離を推定するために使用され、ＡＯＡと組み合わされることでセンサの位置特定を行うことができる一例では、センサを位置特定するための全体的なアーキテクチャが、図１４に示されている。

図１４は、一実施形態に係る、センサの位置特定を可能にする、装置（例えば、ハブ）の複数のアンテナ及び多経路環境の使用を示す。環境１４００は、壁１３３０、１３３１、及び１３３２を含む。ハブ１３１０は、アンテナ１３１１、１３１２、及び１３１３を含む。センサノード１は、アンテナ１３２１を含み、センサノード２は、アンテナ１３２２を含む。ハブ１３１０は、例えばノード１及び２からの送信１３４０〜１３４７（例えば、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つ）を受信する場合、到来角（ＡＯＡ）、信号強度（ＳＳ）、及び／又は到来時間（ＴＯＡ）の情報を用いてノード１及び２の位置を決定することができる。複数の経路の効果（例えば、壁又は他の物体からの反射に基づく、送信１３４６の第１の経路及び壁１３３２によって反射される送信１３４７の第２の経路などの）には、図６及び図７に関連して説明したように壁、物体、又は反射の位置を特定することに基づいて対応することができる。ＡＯＡ情報は、ハブ１３１０の複数のアンテナ１３１１〜１３１３を用いて求められ、信号成分が最も強い到来角の測定を可能にすることができる。ＴＯＡから求められ得る、最も真っ直ぐな経路を特定する情報と組み合わせることで、ノード１及び２のセンサ位置を決定することができる。同様に、ＳＳ情報は、ノードからのセンサ距離を推定するために使用され、ＡＯＡと組み合わされることでセンサの位置特定を行うことができる
代替実施形態では、複数のハブを、センサノードから同時にデータを受信するために使用することができる。この用途では、ＳＳ又はＴＯＡによる推定によって求められた距離から三角測量することによって、ＡＯＡの測定を必要とすることなく、センサの位置を確認することができる。

図１５は、一実施形態に係る、センサの位置特定を達成するための、複数のハブであって、それぞれが単一のアンテナを有する複数のハブの使用を示す。環境１３５０は、壁１３７０、１３７１、及び１３７２を含む。システム１３５４は、アンテナ１３６１を有するハブ１３６０と、アンテナ１３６３を有するハブ１３６２と、アンテナ１３６５を有するハブ１３６４とを含む。一例では、ハブは互いに同期される。センサノード１３８２は、アンテナ１３８３を含み、センサノード１３８０は、アンテナ１３８１を含む。センサノード１３８０は、図１５に示すように、送信１３７０〜１３７２（例えば、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つ）をそれぞれハブ１３６０、１３６２、及び１３６４に送信する。センサノード１３８２は、図１５に示すように、送信１３７３〜１３７５（例えば、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つ）をそれぞれハブ１３６０、１３６２、及び１３６４に送信する。複数のハブにおける到来時間情報は、ノード１３８０及び１３８２の位置をマッピングするために使用することができる。

ハブは、本発明の実施形態に従って、多くの方法で物理的に実施されてもよい。図１６Ａは、一実施形態に係る、電力コンセント用のパネル１５００として実施されるハブの例示的な実施形態を示す。パネル１５００（例えば、フェースプレート）は、ハブ１５１０及びハブと電気コンセント１５０２とを結合する接続部１５１２（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を含む。代替的に（又は追加的に）、ハブは、コンセント１５０４に結合される。パネル１５００は、安全上の及び美的な目的のために電気コンセント１５０２及び１５０４を覆うか、又は取り囲む。

図１６Ｂは、一実施形態に係る、電力コンセント用のパネルとして実施されるハブ１５２０の例示的な実施形態の分解図のブロック図を示す。ハブ１５２０は、周期的に反転する交流（ＡＣ）を、一方向にのみ流れる直流（ＤＣ）に変換する電源整流器１５３０を含む。電源整流器１５３０は、接続部１５１２（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコンセント１５０２からＡＣを受け取り、接続部１５３２（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１５４０に電力を供給するために、また接続部１５３４（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してＲＦ回路１５５０に電力を供給するためにＡＣをＤＣに変換する。コントローラ回路１５４０は、本明細書で述べたようにワイヤレス非対称ネットワークの形成、監視、及び位置特定を行うためにハブの動作を制御するためのコントローラ回路１５４０の処理ロジック１５４４（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）によって実行される命令を格納するメモリ１５４２を含むか、又はメモリに結合される。ＲＦ回路１５５０は、（１又は複数の）アンテナ１５５２を介してワイヤレスセンサノードとの双方向通信を送受信するためのトランシーバ機能又は別個の送信機１５５４及び受信機１５５６の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１５５０は、接続部１５３４（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１５４０と双方向に通信する。ハブ１５２０は、ワイヤレス制御デバイス１５２０であってもよく、また、コントローラ回路１５４０、ＲＦ回路１５５０、及び（１又は複数の）アンテナ１５５２の組み合わせが、本明細書で述べたようなワイヤレス制御デバイスを形成してもよい。

図１７Ａは、一実施形態に係る、コンピュータシステム、機器、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実施されるハブの例示的な実施形態を示す。カード１６６２は、矢印１６６３によって示されているようにシステム１６６０（例えば、コンピュータシステム、機器、又は通信ハブ）に送信され得る。

図１７Ｂは、一実施形態に係る、コンピュータシステム、機器、又は通信ハブ内に配置するためのカードとして実施されるハブ１６６４の例示的な実施形態のブロック図を示す。ハブ１６６４は、接続部１６７４（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１６６８に電力（例えば、ＤＣ電源）を供給し、かつ接続部１６７６（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してＲＦ回路１６７０に電力を供給する電源１６６６を含む。コントローラ回路１６６８は、本明細書で述べたようにワイヤレス非対称ネットワークの形成、監視、及び位置特定を行うためにハブの動作を制御するためのコントローラ回路１６６８の処理ロジック１６６３（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）によって実行される命令を格納するメモリ１６６１を含むか、又はメモリに結合される。ＲＦ回路１６７０は、（１又は複数の）アンテナ１６７８を介してワイヤレスセンサノードとの双方向通信を送受信するためのトランシーバ機能又は別個の送信機１６７５及び受信機１６７７の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１６７０は、接続部１６７２（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１６６８と双方向に通信する。ハブ１６６４は、ワイヤレス制御デバイス１６６４であってもよく、また、コントローラ回路１６６８、ＲＦ回路１６７０、及び（１又は複数の）アンテナ１６７８の組み合わせが、本明細書で述べたようなワイヤレス制御デバイスを形成してもよい。

図１７Ｃは、一実施形態に係る、機器（例えば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマート機器など）内に実装されるハブの例示的な実施形態を示す。機器１６８０（例えば、スマート洗濯機）は、ハブ１６８２を含む。

図１７Ｄは、一実施形態に係る、機器（例えば、スマート洗濯機、スマート冷蔵庫、スマートサーモスタット、他のスマート機器など）内に実装されるハブ１６８４の例示的な実施形態の分解図のブロック図を示す。ハブは、接続部１６９６（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１６９０に電力（例えば、ＤＣ電源）を供給し、かつ接続部１６９８（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してＲＦ回路１６９２に電力を供給する電源１６８６を含む。コントローラ回路１６９０は、本明細書で述べたようにワイヤレス非対称ネットワークの形成、監視、及び位置特定を行うためにハブの動作を制御するためのコントローラ回路１６９０の処理ロジック１６８８（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）によって実行される命令を格納するメモリ１６９１を含むか、又はメモリに結合される。ＲＦ回路１６９２は、（１又は複数の）アンテナ１６９９を介してワイヤレスセンサノードとの双方向通信を送受信するためのトランシーバ機能又は別個の送信機１６９４及び受信機１６９５の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１６９２は、接続部１６８９（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１６９０と双方向に通信する。ハブ１６８４は、ワイヤレス制御デバイス１６８４であってもよく、また、コントローラ回路１６９０、ＲＦ回路１６９２、及び（１又は複数の）アンテナ１６９９の組み合わせが、本明細書で述べたようなワイヤレス制御デバイスを形成してもよい。

一実施形態では、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを提供するための装置（例えば、ハブ）は、命令を格納するためのメモリと、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を確立及び制御するために命令を実行するための、ハブの処理ロジック（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット、処理ロジック１５４４、処理ロジック１６６３、処理ロジック１６８８、処理ロジック１７６３、処理ロジック１８８８）と、
ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信するための複数のアンテナ（例えば、（１又は複数の）アンテナ１５５２、（１又は複数の）アンテナ１６７８、（１又は複数の）アンテナ１６９９、アンテナ１３１１、１３１２、及び１３１３など）を含む無線周波数（ＲＦ）回路（例えば、ＲＦ回路１５５０、ＲＦ回路１６７０、ＲＦ回路１６９２、ＲＦ回路１８９０）とを含む。ＲＦ回路及び複数のアンテナは、複数のセンサノード（例えば、ノード１、ノード２）に通信を送信し、複数のセンサノードはそれぞれ、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内の装置のＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機（又はトランシーバの送信機及び受信機の機能）を備えたワイヤレスデバイスを有する。処理ロジック（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）は、装置と複数のセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いてワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成し、複数のセンサノードのうちの少なくとも１つの範囲又は位置の変化を検出し、範囲又は位置の変化の検出に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定するために一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いてワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する命令を実行するように構成される。

一例では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャを形成するために、装置は、主電源によって給電され、複数のセンサノードはそれぞれ、バッテリ電源によって給電される。

一例では、装置の１又はそれ以上の処理ユニットは、一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いてワイヤレスネットワークアーキテクチャが構成されている間に位置情報を求めた後に、装置と複数のセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いてワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する命令を実行する。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャの間に行われる通信に関連する飛行時間情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する命令を実行する。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、通信に関連する信号強度情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する命令を実行する。

別の例では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャは、位置特定に十分な期間の間、一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて構成される。

別の例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、複数のセンサノードの位置情報及び装置又はセンサノードの少なくとも１つの絶対位置に基づいてセンサノードの絶対位置情報を決定する命令を実行する。

一実施形態では、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するためのコンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、ある期間の間メッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方を用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することをさらに含む。少なくとも２つのノードの位置特定が完了したら、ハブの処理ロジックによって、飛行時間測定が行われていれば飛行時間測定を終了すること。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、位置特定の完了時にワイヤレスネットワークをツリーベース又はツリー状のネットワークアーキテクチャで構成することをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを決定するために使用される情報と共にノードの少なくとも１つから情報を、ハブの処理ロジックによって受信することをさらに含む。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があったかどうかを決定することをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があった場合、ハブの処理ロジックによって、ある期間の間ワイヤレスネットワークをメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成することをさらに含む。

コンピュータにより実行される方法は、ワイヤレスネットワークがメッシュベースネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方を用いる位置特定を再トリガすることをさらに含む。

別の例では、ワイヤレスネットワークは、ワイヤレスネットワークの少なくとも２つのノードに関して信号強度の持続する変化が生じない限り、ツリーベース又はツリー状のネットワークアーキテクチャとして構成され続ける。

一実施形態では、システムは、１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレス非対称ネットワークにおいて通信を送受信するためのＲＦ回路とを有するハブを含む。複数のセンサノードはそれぞれ、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャ内のハブとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する。ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、ハブと複数のセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いてシステムを構成し、少なくとも１つのセンサノードの範囲又は位置の変化を検出し、範囲又は位置の変化の検出に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定するために一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いてシステムを構成する命令を実行する。

一例では、ワイヤレス非対称ネットワークを形成するために、ハブは、主電源によって給電され、複数のセンサノードはそれぞれ、バッテリ電源によって給電される。

一例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、システムが第２の周波数レベル（例えば、より高い周波数レベル及びより高いエネルギー）での通信のために一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて構成されている間に位置情報を求めた後に、ハブと複数のセンサノードとの間の、第１の周波数レベル（例えば、より低い周波数レベル及びより低いエネルギー）での通信のためにツリーアーキテクチャを用いてシステムを構成する命令を実行する。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャの間に行われる通信に関連する飛行時間情報によって測定れた距離からの三角測量に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する命令を実行する。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、通信に関連する信号強度情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて複数のセンサノードの位置情報を決定する命令を実行する。

一例では、システムは、センサノードの位置特定に十分な期間の間、一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて構成される。

別の例では、ハブの１又はそれ以上の処理ユニットは、複数のセンサノードの位置情報及びハブ又はセンサノードの少なくとも１つの絶対位置に基づいてセンサノードの絶対位置情報を決定する命令を実行する。

リチウムイオン、リチウムポリマー、リン酸リチウム、及び当業者には明らかであろう他の同様の化学物質などの、リチウムベースの化学物質を含む様々なバッテリを、ワイヤレスセンサノードに使用することができる。使用され得るさらなる化学物質としては、ニッケル水素、標準的なアルカリバッテリ化学物質、銀亜鉛及び亜鉛空気バッテリ化学物質、標準的な炭素亜鉛バッテリ化学物質、鉛酸バッテリ化学物質、又は当業者には明白であろう任意の他の化学物質が挙げられる。

本発明はまた、本明細書に説明されている動作を実行するための装置に関する。この装置は、必要な目的のために特別に構成されてもよいし、コンピュータに格納されるコンピュータプログラムによって選択的に作動又は再構成される汎用コンピュータを備えてもよい。このようなコンピュータプログラムは、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光カード、又は電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体などであるが、これらに限定されないコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよい。

本明細書に提示されるアルゴリズム及び表示は、本質的に特定のコンピュータ又は他の装置に関するものではない。様々な汎用システムを、本明細書の教示によるプログラムと共に使用することができるし、また、必要な方法の動作を実行するのにより特化した装置を構築することが好適な場合もある。

図１８は、一実施形態に係るセンサノードのブロック図を示す。センサノード１７００は、接続部１７７４（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１７２０に電力（例えば、ＤＣ電源）を供給し、接続部１７７６（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してＲＦ回路１７７０に電力を供給し、接続部１７４６（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介して検知回路１７４０に電力を供給する電源１７１０（例えば、エネルギー源、バッテリ電源、一次電池、再充電可能電池など）を含む。コントローラ回路１７２０は、本明細書で述べたようにワイヤレス非対称ネットワークの形成及び監視を行うためにセンサノードの動作を制御するためのコントローラ回路１７２０の処理ロジック１７６３（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）によって実行される命令を格納するメモリ１７６１を含むか、又はメモリに結合される。ＲＦ回路１７７０（例えば、通信回路）は、（１又は複数の）アンテナ１７７８を介して（１又は複数の）ハブ及び任意選択のワイヤレスセンサノードとの双方向通信を送受信するためのトランシーバ機能又は別個の送信機１７７５及び受信機１７７７の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１７７０は、接続部１７７２（例えば、電気接続部など）を介してコントローラ回路１７２０と双方向に通信する。検知回路１７４０は、（１又は複数の）画像センサ及び回路１７４２、（１又は複数の）湿気センサ及び回路１７４３、（１又は複数の）温度センサ及び回路、（１又は複数の）湿度センサ及び回路、（１又は複数の）空気質センサ及び回路、（１又は複数の）光センサ及び回路、（１又は複数の）動きセンサ及び回路１７４４、（１又は複数の）オーディオセンサ及び回路１７４５、（１又は複数の）磁気センサ及び回路１７４６、並びに（１又は複数の）センサ及び回路ｎなどを含む様々なタイプの検知回路及び（１又は複数の）センサを含む。

本明細書に開示されているワイヤレス位置特定技術は、ネットワーク全体の位置特定の正確度を改善するために他の検知情報と組み合わされてもよい。例えば、１又はそれ以上のノードがカメラを含むワイヤレスセンサでは、監視されているセンサノードが同じ現場を観察しているどうか、したがって、同じ部屋内にある可能性が高いかどうかを決定するために、撮られた画像を、画像処理及び機械学習の技術を用いて使用することができる。周期的な照明及び光検出器を用いて、同様の利点を達成することができる。照明をストロボし、光検出器を用いて検出することによって、ストロボと検出器との間に不透明な壁が存在しないことを示す可能性が高い、光路の存在を検出することができる。他の実施形態では、磁気センサが、センサノードに組み込まれ、監視されているセンサノードの向きを検出するためのコンパスとして使用され得る。次に、この情報は、センサが壁、床、天井、又は他の位置に配置されているかどうかを決定するために、位置特定情報と共に使用することができる。

一例では、各センサノードは、画像センサを含み、家の各外壁は、１又はそれ以上のセンサノードを含む場合がある。ハブは、各センサノードの絶対位置を決定するために、画像データ及び任意選択で向きデータを含むセンサデータを位置特定情報と共に分析する。次に、ハブは、ユーザのために建物の各部屋の３次元画像を構築することができる。壁、窓、ドアなどの位置を伴う間取り図を生成することができる。画像センサは、家の保全性の問題（例えば、水、雨漏りする屋根など）を示すことができる反射の変化を示す画像を取得することができる。

図１９は、一実施形態に係る、ハブを有するシステム１８００のブロック図を示す。システム１８００は、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャのハブ１８８２又は中央ハブを含むか、又はこれと統合される。システム１８００（例えば、コンピューティングデバイス、スマートＴＶ、スマート機器、通信システムなど）は、ワイヤレス通信を送受信するために任意のタイプのワイヤレスデバイス（例えば、携帯電話、無線電話、タブレット、コンピューティングデバイス、スマートＴＶ、スマート機器など））と通信してもよい。システム１８００は、コントローラ１８２０と処理ユニット１８１４とを含む処理システム１８１０を含む。処理システム１８１０は、１又はそれ以上の双方向通信リンク又は信号線１８９８、１８１８、１８１５、１８１６、１８１７、１８１３、１８１９、１８１１をそれぞれ介して、ハブ１８８２、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１８３０、無線周波数（ＲＦ）回路１８７０、オーディオ回路１８６０、１又はそれ以上の画像又はビデオを撮るための光学デバイス１８８０、システム１８００の動きデータ（例えば、３次元の）を測定するための任意選択の動きユニット１８４４（例えば、加速度計、ジャイロスコープなど）、電力管理システム１８４０、及び機械アクセス可能な非一時的媒体１８５０と通信する。

ハブ１８８２は、接続部１８８５（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１８８４に電力（例えば、ＤＣ電源）を供給し、かつ接続部１８８７（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してＲＦ回路１８９０に電力を供給する電源１８９１を含む。コントローラ回路１８８４は、本明細書で述べたようにワイヤレス非対称ネットワークの形成及び監視を行うためにハブの動作を制御するためのコントローラ回路１８８４の処理ロジック１８８８（例えば、１又はそれ以上の処理ユニット）によって実行される命令を格納するメモリ１８８６を含むか、又はメモリに結合される。ＲＦ回路１８９０は、（１又は複数の）アンテナ１８９６を介してワイヤレスセンサノード又は他のハブとの双方向通信を送受信するためのトランシーバ機能又は別個の送信機（ＴＸ）１８９２及び受信機（ＲＸ）１８９４の機能を含んでもよい。ＲＦ回路１８９０は、接続部１８８９（例えば、通信リンク、信号線、電気接続部など）を介してコントローラ回路１８８４と双方向に通信する。ハブ１８８２は、ワイヤレス制御デバイス１８８４であってもよく、また、コントローラ回路１８８４、ＲＦ回路１８９０、及び（１又は複数の）アンテナ１８９６の組み合わせが、本明細書で述べたようなワイヤレス制御デバイスを形成してもよい。

システムのＲＦ回路１８７０及び（１又は複数の）アンテナ１８７１又はハブ１８８２のＲＦ回路１８９０及び（１又は複数の）アンテナ１８９６は、ワイヤレスリンク又はネットワークを介して、本明細書で述べられているハブ又はセンサノードの１又はそれ以上の他のワイヤレスデバイスとの間で情報を送受信するために使用される。オーディオ回路１８６０は、オーディオスピーカ１８６２及びマイクロホン１０６４に結合され、音声信号を処理するための周知の回路を含む。１又はそれ以上の処理ユニット１８１４は、コントローラ１８２０を介して１又はそれ以上の機械アクセス可能な非一時的媒体１８５０（例えば、コンピュータ可読媒体）と通信する。

媒体１８５０は、１又はそれ以上の処理ユニット１８１４によって使用されるコード及び／又はデータを格納することができる任意のデバイス又は媒体（例えば、記憶デバイス、記憶媒体）であり得る。媒体１８５０は、キャッシュ、メインメモリ、及び二次メモリを含むがこれらに限定されないメモリ階層を含むことができる。

媒体１８５０又はメモリ１８８６は、本明細書に説明されている方法又は機能のうちの任意の１又はそれ以上を実施する１又はそれ以上の命令セット（又はソフトウェア）を格納する。ソフトウェアは、オペレーティングシステム１８５２と、ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャを確立し、監視し、制御するためのネットワークサービスソフトウェア１８５６と、通信モジュール１８５４と、アプリケーション１８５８（例えば、家又は建物用のセキュリティアプリケーション、家又は建物用の完全アプリケーション、開発者アプリケーションなど）とを含んでもよい。ソフトウェアはまた、デバイス１８００によるその実行中、媒体１８５０、メモリ１８８６、処理ロジック１８８８内、又は処理ユニット１８１４内に完全に又は少なくとも部分的に常駐されてもよい。図１８に示す構成要素は、１又はそれ以上の信号処理及び／又は特定用途向け集積回路を含む、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実施されてもよい。

通信モジュール１８５４は、他のデバイスとの通信を可能にする。Ｉ／Ｏユニット１８３０は、異なるタイプの入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１８３４（例えば、ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、タッチディスプレイデバイス、又はユーザ入力を受信し、出力を表示するためのタッチスクリーン、任意選択の英数字入力デバイス）と通信する。

一実施形態では、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するためのコンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、位置特定のために第１の期間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することと、ハブの処理ロジックによって、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークを構成することとをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを決定するために使用される情報と共にノードの少なくとも１つから情報を、ハブの処理ロジックによって受信することをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、ハブの処理ロジックによって、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があったかどうかを決定することをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があった場合、ハブの処理ロジックによって、第２の期間の間ワイヤレスネットワークを第１のネットワークアーキテクチャとして構成することをさらに含む。

一例では、コンピュータにより実行される方法は、ワイヤレスネットワークが第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガすることをさらに含む。

一例では、ワイヤレスネットワークは、ワイヤレスネットワークの少なくとも２つのノードに関して信号強度の持続する変化が生じない限り、第１のネットワークアーキテクチャとして構成され続ける。

別の実施形態では、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体は、デバイスによって実行されたときに前記デバイスに、ワイヤレスネットワーク内のノードを位置特定するための方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、ノードを有するワイヤレスネットワークを、位置特定のために第１の期間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成することを含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定することをさらに含む。本方法は、ハブの処理ロジックによって、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークを構成することをさらに含む。

一例では、本方法は、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを決定するために使用される情報と共にノードの少なくとも１つから情報を、ハブの処理ロジックによって受信することをさらに含む。

一例では、本方法は、ハブの処理ロジックによって、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があったかどうかを決定することをさらに含む。

一例では、本方法は、ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があった場合、ハブの処理ロジックによって、第２の期間の間ワイヤレスネットワークを第１のネットワークアーキテクチャとして構成することをさらに含む。

一例では、本方法は、ワイヤレスネットワークが第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガすることをさらに含む。

別の実施形態では、ワイヤレスネットワークアーキテクチャを提供するための装置は、命令を格納するためのメモリと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のノードを位置特定するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内で通信を送受信する複数のアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）回路とを含む。ＲＦ回路は、複数のセンサノードであって、それぞれが、ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の装置のＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノードに通信を送信する。１又はそれ以上の処理ユニットは、位置特定のために第１の期間の間センサノードを第１のネットワークアーキテクチャとして構成し、飛行時間及び信号強度の技術の少なくとも一方のために周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信、及び超広帯域通信の少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードを位置特定することを決定し、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャでワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、信号強度の持続する変化が生じたかどうかを決定するために使用される情報と共にノードの少なくとも１つから情報を受信する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があったかどうかを決定する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャの少なくとも１つのノードの信号強度に持続する変化があった場合、第２の期間の間ワイヤレスネットワークを第１のネットワークアーキテクチャとして構成する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、ワイヤレスネットワークアーキテクチャが第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域、及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガする命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、少なくとも２つのノードから、撮られた画像を含む通信を受信し、監視されている少なくとも２つのセンサノードが、同じ現場の画像を検知していて、同じ部屋内にある可能性が高いかどうかを決定するために、撮られた画像の画像処理及び機械学習の技術を実行する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、第１のセンサの周期的な照明をストロボとして機能させ、第２のセンサの光検出器に照明を検出させる命令を与えるように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、第２のセンサの検出された照明を分析し、第１のセンサと第２のセンサとの間に不透明な壁が存在するかどうかを示す、第１のセンサと第２のセンサとの間の光路を検出できるかどうかを決定する命令を実行するように構成される。

別の例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、センサノードから向きデータを受信し、向きデータを用いてセンサノードの向きを測定し、向きデータ及び位置特定情報に基づいて、各センサノードが壁、床、天井、又は他の位置に配置されているかどうかを決定する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、飛行時間情報を用いて装置からセンサノードまでの第１の距離を推定し、信号強度情報を用いて装置からセンサノードまでの第２の距離を推定し、装置とセンサノードとの間の信号経路内に壁が存在するかどうかを決定する命令を実行するように構成される。

一例では、１又はそれ以上の処理ユニットは、第１の距離と第２の距離との比較に基づいて、装置とセンサノードとの間の信号経路内に壁が存在するかどうかを決定する命令を実行するように構成される。

別の例では、比較は、飛行時間情報を用いて推定された第１の距離が信号強度情報を用いて推定された第２の距離よりも著しく小さいとき、装置とセンサノードとの間の信号経路内に壁が存在することを示す。

別の例では、比較は、信号強度情報を用いて推定された第２の距離が飛行時間情報を用いて推定された第１の距離よりも著しく小さいとき、装置とセンサノードとの間の信号経路内に反射が存在することを示す。

上記の明細書では、本発明を、その特定の例示的な実施形態を参照して説明した。しかしながら、本発明の広範な精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して様々な修正及び変更がなされ得ることは明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味でではなく、例示的な意味で考えられるべきである。

Claims (44)

1. ワイヤレスネットワーク内のノードの位置を特定するためにコンピュータにより実行される方法であって、
   ハブの処理ロジックを用いて、ノードを有する前記ワイヤレスネットワークを、位置特定のために、第１の時間区間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成するステップと、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも２つのノードの位置を特定することを決定するステップと、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、位置の特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャにおいて前記ワイヤレスネットワークを構成するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記ハブの前記処理ロジックを用いて、信号強度において持続する変化が生じているかどうかを決定するために前記ハブによって使用される情報とともに前記ノードのうちの少なくとも１つのノードから情報を受信するステップ、をさらに含む、請求項１に記載のコンピュータにより実行される方法。
3. 前記ハブの前記処理ロジックを用いて、前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったかどうかを決定するステップ、をさらに含む、請求項２に記載のコンピュータにより実行される方法。
4. 前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があった場合、前記ハブの前記処理ロジックを用いて、第２の時間区間の間、前記ワイヤレスネットワークを前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成するステップ、をさらに含む、請求項３に記載のコンピュータにより実行される方法。
5. 前記ワイヤレスネットワークが前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガするステップ、をさらに含む、請求項４に記載のコンピュータにより実行される方法。
6. 前記ワイヤレスネットワークが、前記ワイヤレスネットワークの前記少なくとも２つのノードに関して信号強度において持続する変化が生じない場合、前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成され続ける、請求項３に記載のコンピュータにより実行される方法。
7. デバイスによって実行されたときに該デバイスにワイヤレスネットワーク内のノードの位置を特定するための方法を実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含む、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体であって、前記方法が、
   ハブの処理ロジックを用いて、ノードを有する前記ワイヤレスネットワークを、位置特定のために、第１の時間区間の間、第１のネットワークアーキテクチャとして構成するステップと、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードの位置を特定することを決定するステップと、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャにおいて前記ワイヤレスネットワークを構成するステップと、
   を含むことを特徴とするコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
8. 前記方法が、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、信号強度において持続する変化が生じているかどうかを決定するために前記ハブによって使用される前記ノードのうちの少なくとも１つのノードからの情報を受信するステップ、をさらに含む、請求項７に記載のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
9. 前記方法が、
   前記ハブの前記処理ロジックを用いて、前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったかどうかを決定するステップ、をさらに含む、請求項８に記載のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
10. 前記方法が、
    前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があった場合、前記ハブの前記処理ロジックを用いて、第２の時間区間の間、前記ワイヤレスネットワークを前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成するステップ、をさらに含む、請求項９に記載のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
11. 前記方法が、
    前記ワイヤレスネットワークが前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガするステップ、をさらに含む、請求項１０に記載のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
12. ワイヤレスネットワークアーキテクチャを提供するための装置であって、
    命令を格納するためのメモリと、
    前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のノードの位置を特定するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、
    前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおいて通信を送受信する複数のアンテナを含む無線周波数（ＲＦ）回路と、
    を具備し、
    前記ＲＦ回路は、
    各々が前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内の前記装置の前記ＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノード
    に通信を送信し、
    前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    位置特定のために、第１の時間区間の間、前記複数のセンサノードを第１のネットワークアーキテクチャとして構成し、
    飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング通信、マルチチャネル広帯域通信及び超広帯域通信のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも２つのノードの位置を特定することを決定し、
    位置特定の完了時に、狭帯域通信を有する第２のネットワークアーキテクチャにおいて前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する、ことを特徴とする装置。
13. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、信号強度において持続する変化が生じているかどうかを決定するために使用される前記ノードのうちの少なくとも１つのノードからの情報を受信する、ように構成される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったかどうかを決定する、ように構成される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったときに、第２の時間区間の間、前記ワイヤレスネットワークを前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成する、ように構成される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャが前記第１のネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方のために、周波数チャネル多重通信、周波数チャネルステッピング、マルチチャネル広帯域及び超広帯域のうちの少なくとも１つを用いる位置特定を再トリガする、ように構成される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    少なくとも２つのセンサノードから、キャプチャされた画像を含む通信を受信し、
    モニタされている前記少なくとも２つのセンサノードが、同一の現場の画像を検知していて同一の部屋内にありそうかどうかを決定するために、前記キャプチャされた画像に対する画像処理及び機械学習技術を実行する命令を実行する、ように構成される、請求項１２に記載の装置。
18. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、第１のセンサの周期的な照明をストロボとして機能させ、かつ、第２のセンサの光検出器に照明を検出させる、命令を与えるように構成される、請求項１２に記載の装置。
19. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記第２のセンサの前記検出された照明を分析し、前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間に光路を検出できるかどうかを決定する、ように構成される、請求項１８に記載の装置。
20. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記センサノードから向きデータを受信し、
    該向きデータを用いて、前記センサノードの向きを測定し、
    前記向きデータ及び位置特定情報に基づいて、各センサノードが、壁、床、天井又は他の位置に配置されているかどうかを決定する、
    ように構成される、請求項１２に記載の装置。
21. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    飛行時間情報を用いて前記装置から或るセンサノードまでの第１の距離を推定し、
    信号強度情報を用いて前記装置から前記センサノードまでの第２の距離を推定し、
    前記装置と前記センサノードとの間の信号経路内に壁が存在するかどうかを決定する、
    ように構成される、請求項１２に記載の装置。
22. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記第１の距離と前記第２の距離との比較に基づいて、前記装置と前記センサノードとの間の信号経路内に壁が存在するかどうかを決定する、
    ように構成される、請求項２１に記載の装置。
23. 前記比較が、飛行時間情報を用いて推定された前記第１の距離が信号強度情報を用いて推定された前記第２の距離よりも著しく小さいときに、前記装置と前記センサノードとの間の前記信号経路内に壁が存在することを示す、請求項２２に記載の装置。
24. 前記比較が、信号強度情報を用いて推定された前記第２の距離が飛行時間情報を用いて推定された前記第１の距離よりも著しく小さいときに、前記装置と前記センサノードとの間の前記信号経路内に反射が存在することを示す、請求項２２に記載の装置。
25. システムであって、
    １又はそれ以上の処理ユニット、及び、ワイヤレス非対称ネットワークにおいて通信を送受信するためのＲＦ回路を有するハブと、
    各々が、前記ワイヤレス非対称ネットワークアーキテクチャにおいて前記ハブとの双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する、複数のセンサノードと、
    を具備し、
    前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記ハブと前記複数のセンサノードとの間の通信のためのツリーアーキテクチャを用いて当該システムを構成し、
    少なくとも１つのセンサノードの範囲又は位置における変化を検出し、
    範囲又は位置における変化の検出に基づいて前記複数のセンサノードに対する位置情報を決定するために一時的にメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて当該システムを構成する、
    ことを特徴とするシステム。
26. 前記ワイヤレス非対称ネットワークを形成するために、前記ハブが主電源によって給電され、前記複数のセンサノードが各々バッテリ電源によって給電される、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    当該システムが第２の周波数レベルでの通信のために一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて構成されている間に、位置情報を求めた後に、前記ハブと前記複数のセンサノードとの間の、第１の周波数レベルでの通信のために前記ツリーアーキテクチャを用いて当該システムを構成する、請求項２５に記載のシステム。
28. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャの間に行われる通信に関連した飛行時間情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて前記複数のセンサノードの位置情報を決定する、請求項２５に記載のシステム。
29. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    通信に関連した信号強度情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて前記複数のセンサノードの位置情報を決定する、請求項２５に記載のシステム。
30. 前記センサノードの位置特定に十分な時間区間の間、メッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて一時的に構成される、請求項２５に記載のシステム。
31. 前記ハブの前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記複数のセンサノードに対する前記位置情報と、前記ハブ又は前記センサノードのうちの少なくとも１つセンサノードの絶対位置と、に基づいて、前記センサノードの絶対位置情報を決定する、請求項２５に記載のシステム。
32. 装置であって、
    命令を格納するためのメモリと、
    ワイヤレスネットワークアーキテクチャ内のノードを位置特定するための命令を実行する１又はそれ以上の処理ユニットと、
    無線周波数（ＲＦ）回路であって、各々が前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャにおける前記装置の前記ＲＦ回路との双方向通信を可能にする送信機及び受信機を備えたワイヤレスデバイスを有する複数のセンサノード、に対して通信を送信し、かつ、該複数のセンサノードから通信を受信する、無線周波数回路と、
    を具備し、
    前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    当該装置と前記複数のセンサノードとの間の通信のためにツリーアーキテクチャを用いて前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成し、
    前記複数のセンサノードのうちの少なくとも１つのセンサノードの範囲又は位置における変化を検出し、
    範囲又は位置における変化の検出に基づいて前記複数のセンサノードに対する位置情報を決定するためにメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャを一時的に構成する、
    ことを特徴とする装置。
33. 前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャを形成するために、当該装置が主電源によって給電され、前記複数のセンサノードが各々バッテリ電源によって給電される、請求項３２に記載の装置。
34. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャが構成されている間に、位置情報を決定した後に、当該装置と前記複数のセンサノードとの間の通信のために前記ツリーアーキテクチャを用いて前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャを構成する、請求項３２に記載の装置。
35. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記一時的なメッシュをベースにしたアーキテクチャの間に行われる通信に関連した飛行時間情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて前記複数のセンサノードの位置情報を決定する、請求項３２に記載の装置。
36. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    通信に関連した信号強度情報によって測定された距離からの三角測量に基づいて前記複数のセンサノードの位置情報を決定する、請求項３２に記載の装置。
37. 前記ワイヤレスネットワークアーキテクチャが、位置特定に十分な時間区間の間、メッシュをベースにしたアーキテクチャを用いて一時的に構成される、請求項３２に記載の装置。
38. 前記１又はそれ以上の処理ユニットが、命令を実行して、
    前記複数のセンサノードの前記位置情報と、当該装置又は前記センサノードの少なくとも１つのセンサノードの絶対位置と、に基づいて、前記センサノードに対する絶対位置情報を決定する、請求項３２に記載の装置。
39. ワイヤレスネットワーク内のノードの位置を特定するためにコンピュータにより実行される方法であって、
    ハブの処理ロジックを用いて、ノードを有する前記ワイヤレスネットワークを、ある時間区間の間、メッシュをベースにしたネットワークアーキテクチャとして構成するステップと、
    前記ハブの前記処理ロジックを用いて、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方を用いて少なくとも２つのノードの位置を特定することを決定するステップと、
    前記少なくとも２つのノードの位置特定が完了したときに、前記ハブの前記処理ロジックを用いて、飛行時間測定が行われていれば飛行時間測定を終了するステップと、
    前記ハブの前記処理ロジックを用いて、位置特定の完了時に、前記ワイヤレスネットワークをツリーをベースにしたネットワークアーキテクチャ又はツリー状のネットワークアーキテクチャにおいて構成するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
40. 前記ハブの前記処理ロジックを用いて、信号強度において持続する変化が生じているかどうかを決定するために使用される前記ノードの少なくとも１つのノードからの情報を受信するステップ、をさらに含む、請求項３９に記載のコンピュータにより実行される方法。
41. 前記ハブの前記処理ロジックを用いて、前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったかどうかを決定するステップ、をさらに含む、請求項４０に記載のコンピュータにより実行される方法。
42. 前記ワイヤレスネットワークの少なくとも１つのノードの信号強度において持続する変化があったときに、前記ハブの前記処理ロジックを用いて、ある時間区間の間、前記ワイヤレスネットワークをメッシュをベースにしたネットワークアーキテクチャとして構成するステップ、をさらに含む、請求項４１に記載のコンピュータにより実行される方法。
43. 前記ワイヤレスネットワークがメッシュをベースにしたネットワークアーキテクチャとして構成されたときに、飛行時間及び信号強度の技術のうちの少なくとも一方を用いる位置特定を再トリガするステップ、をさらに含む、請求項４２に記載のコンピュータにより実行される方法。
44. 前記ワイヤレスネットワークが、前記ワイヤレスネットワークの前記少なくとも２つのノードに関して信号強度において持続する変化が生じない場合、ツリーをベースにしたネットワークアーキテクチャ又はツリー状のネットワークアーキテクチャとして構成され続ける、請求項４１に記載のコンピュータにより実行される方法。

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