JP2019186941A - 受信機を用いた物体追跡 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の受信機を用いて環境内の物体の位置を判定する方法を提供する。【解決手段】物体に結合された少なくとも１つの送信機から、送信信号を受信する。送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信される。複数の受信機は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有する。複数の受信機のサブセットのそれぞれに対して、送信信号の受信時刻を特定し、受信時刻に対応するタイムスタンプで送信信号をマーキングする。マーキングされた送信信号を用いて、受信機に対する物体の相対位置を判定し、判定された物体の相対位置を環境のマップに相関させることによって、環境内の物体の位置を特定する。【選択図】図１

Description

多くのエンティティは、環境、例えば、製造施設、保管施設等の内部の物体を追跡する。物体を追跡することは、リアルタイムで、あるいは後の時点で物体の位置を判定するのに役立つ。加えて、物体が施設内を移動するときに、その物体を追跡することによって、エンティティは、物体がどこにあるか、物体がどこにあったか、したがって、物体に対してどんなステップ又はプロセスが行われたかを判定することができる。例えば、製造業会社は、物体を追跡し、その物体が特定の位置に現れ、その位置に関連するプロセスが行われたときに、種々のステップが完了しているとしてマーキングすることができる。その後、エンティティは、その物体に関連する追跡記録を調べ、どのステップが行われたか、いつそのステップが行われたか、誰がそのステップを行ったか、どんなステップを行う必要があるか等を判定することができる。このため、物体を追跡することは、多くの種々のエンティティにとって非常に有用である。

要するに、本発明の一態様は、物体に結合された少なくとも１つの送信機から、送信信号を受信するステップであって、送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信され、複数の受信機は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有する、ステップと、複数の受信機のサブセットのそれぞれに対して、送信信号の受信時刻を特定し、受信時刻に対応するタイムスタンプで送信信号をマーキングするステップと、マーキングされた送信信号を用いて、受信機に対する物体の相対位置を判定するステップと、判定された物体の相対位置を環境のマップに相関させることによって、環境内の物体の位置を特定するステップとを含む、方法を提供する。

本発明の他の態様は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有する複数の受信機と、プロセッサと、物体に結合された少なくとも１つの送信機から、複数の受信機のサブセットで受信される送信信号を受信し、複数の受信機のサブセットのそれぞれに対して送信信号の受信時刻を特定し、受信時刻に対応するタイムスタンプで送信信号をマーキングし、マーキングされた送信信号を用いて、受信機に対する物体の相対位置を判定し、物体の判定された相対位置を環境のマップに相関させることによって、環境内の物体の位置を特定する、ために、プロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリデバイスと、を備えるシステムを提供する。

本発明のさらなる態様は、コードを記憶する記憶デバイスを備える製品であって、コードはプロセッサによって実行可能であり、コードは、物体に結合された少なくとも１つの送信機から、送信信号を受信し、送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信され、複数の受信機は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有するコードと、複数の受信機のサブセットそれぞれに対して、送信信号の受信時刻を特定し、送信信号を受信時刻に対応するタイムスタンプでマーキングするコードと、マーキングされた送信信号を用いて、受信機に対する物体の相対位置を判定するコードと、物体の判定された相対位置を環境のマップに相関させることによって、環境内の物体の位置を特定するコードとを含む、製品を提供する。

上記は要約であり、そのため、簡易化、一般化、詳細の省略を含むことができ、その結果、当業者は、要約が単なる例示であり、決して限定されないことを理解するであろう。

本実施形態をよりよく理解するために、他のさらなる特徴及びその利点ととともに、添付の図面と併せて以下の説明を参照されたい。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

位置エンジン及びメッシュネットワークを用いた物体追跡の方法を示す流れ図である。 図２Ａは、物体追跡タグのブロック図の例である。図２Ｂは、送受信機アン 図２Ｃは、位置エンジンのブロック図の例である。 物体追跡用のグラフィッカルユーザーインターフェースの例を示す図である。 被追跡物体を含む、物体追跡用のグラフィッカルユーザーインターフェースの例を示す図である。 複数の被追跡物体を含む、物体追跡用のグラフィッカルユーザーインターフェースの例を示す図である。 位置エンジン及びメッシュネットワークを用いる物体追跡用のシステムの例を示す図である。 情報処理デバイス回路の例を示す図である。

本明細書に概略的に記載され、図面に例示されているような、本実施形態の構成要素は、記載された例示実施形態に加えて、多様な種々の構成で配置及び設計できることは容易に理解されるであろう。このため、図面に示されているような、例示実施形態の以下のより詳細な説明は、特許請求されるように、実施形態の範囲を限定することを意図したものではなく、単に、例示実施形態を代表するものに過ぎない。

本明細書を通して、「一実施形態（“one embodiment” or “an embodiment”）」（等）への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれること意味する。このため、本明細書を通しての様々な箇所における「一実施形態では（“in one embodiment” or “in an embodiment”）」等の言い方は、必ずしも、全てが同じ実施形態を指すとは限らない。

さらに、説明する特徴、構造、又は特性は、１以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。以降の説明において、実施形態を完全に理解させるために、多くの特定の詳細を提供する。しかし、当業者であれば、様々な実施形態が、１つ以上の特定の詳細を伴わずに、あるいは、他の方法、構成要素、材料等を用いて実践することができることを認識するであろう。他の例では、周知の構造、材料、又は動作は、不明瞭となるのを避けるために、詳細には示されないし、説明されない。

環境内での物体の位置を知ることが非常に有用であることがある。例えば、物体が環境内を移動するときに、その物体の位置を知ることは、その物体が特定のステップを完了したかどうか、又はその物体が特定の位置にあったかどうかを判定するのに役立てることができる。例として、物体が組み立てラインを通って移動するときに、その物体に対してどのステップが行われたかを知ることは役に立つ。他の例として、物体が保管位置にある場合、保管位置内でのその物体の正確な位置を知ることは、後になってその物体を見つけようとするときに役に立つ。さらに、物体及びその物体に対して実行されたステップに関連する情報を追跡することによって、エンティティは、その物体の種々の特性を特定することができる。例えば、エンティティが、特定のステップを行う特定の機械が誤動作し、複数の物体に対してステップを誤って行った可能性があると判定した場合、エンティティは、どの物体が機械の誤動作による影響を受けた可能性があるかを判定するために物体記録を検索することができ、これらの物体を再加工又は検証することができる。

従来の物体探知器及び物体追跡器は、ペンと紙による手法を含んでおり、当該手法では、物体が特定の位置にあるとき、人が、その位置での物体との相互作用に関する情報、例えば、その物体に行われた、日付及び時刻やプロセス、そのプロセスを行った人物などを記録する。この手法は、人的エラーによる不正確な記録を招くことがある。さらに、この手法は、時間を非常に費やし、複数のユーザによって行われる余分なステップを必要とする。最後に、この手法は、物体がプロセスを経て移動するときに、紙の記録を、物体に貼り付けるか、あるいは物体と一緒に位置付けられる必要があり、これは、プロセスを経る物体の横断中に、紙の記録が紛失されたり、置き忘れられたりする場合に問題を招く可能性がある。同様の手法は、ユーザがデータベース又は他の追跡ソフトウェアに追跡情報及び処理情報を手動で入力することを必要とする。これにより、記録を紛失する可能性をなくしたり、少なくとも最小化したりすることができるが、この手法には、ユーザが手動で情報を入力するという他の不便が残る。

別の従来の物体追跡技術は、電子的送信機（例えば、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ、ブルートゥース（登録商標）タグ等）、及び対応する受信機に依存している。送信機は、物体に貼り付けられ、物体が受信機の近傍に来ると、送信機は、送信機識別子を有する信号を受信機に送信する。すると、受信機は、物体、あるいは少なくともその物体の送信機が受信機の近傍にあることを特定することができる。しかし、この手法では、分解能が、非常に粗く、例えば、数フィート、数メートル、又はもっと長い距離になることがある。すなわち、特定の環境内での物体の位置に関する精度は、数フィート、数メートル、あるいはもっと長い距離の範囲内の精度に過ぎない。ブルートゥースは、米国及びその他の国のBluetooth Sig社の登録商標である。

受信機がゲートウェイ受信機である場合、つまり、受信機が、特定の位置に出入りする特定のエントリーポイントに関連付けられている場合、粗い分解能を許容できることもある。この場合、物体は、受信機の周辺に経路がないため、受信機によって取得されずに一の場所から他の場所へ移ることはできない。しかしながら、このような粗い精度は、環境内における物体の正確な位置を判定するにあたり、特に、その物体が受信機の近傍における多くの異なる位置に関連付けられている場合には、役に立たない。例えば、異なるステップの位置が互いにわずか数フィート以内に位置する組み立てラインを通って物体が移動している場合、従来の手法では、物体が現在、どのステップに位置付けられているかを区別することができない。

この手法の別の問題は、信号が干渉して信号に歪みが生じ、これにより信号が受信機に到達しないことがあることである。例えば、信号は、表面から反射されやすく、これにより、信号が決して受信機に到達できないことがある。別の例として、一部の通信信号は、それほど強くはなく、そのため、物体を通って送信することができない。そのため、物体が信号送信経路内にある場合、信号は決して受信機に到達することができない。これにより、単一の位置をカバーする複数の受信機を有さない従来のシステムでは、信号が受信機によって決して受信されないため、追跡されるはずの物体は、追跡点を失うことがあった。

したがって、一実施形態は、複数の受信機を用いて環境内の物体の位置を判定する方法を提供する。追跡システムは、物体に結合されてその物体に関連する少なくとも１つの送信機から送信信号を受信することができる。送信信号は、追跡システムの受信機のサブセット、例えば、２次元の物体位置については少なくとも３つの受信機、３次元の物体位置については、少なくとも４つの受信機によって受信することができる。受信機のサブセットは、ネットワーク内で互いに接続され、同期クロックを有する複数の受信機のうちの少数の受信機とすることができる。複数の受信機は、例えば、製造施設、保管施設、出荷施設、組み立て施設等の環境内で用いることができる。

送信信号を受信すると、その信号を受信した各受信機は、当該受信機での信号の受信時刻に対応するタイムスタンプで送信信号をマーキングする。この情報を用いて、システムは、受信している受信機に対する物体の相対的な位置を判定することができる。システムは、例えば、到達時間差（ＴＤＯＡ）アルゴリズムを用いて、送信機が受信機から位置し得る箇所に対応する領域を判定することができる。システムは、各受信機についてこの領域を判定することによって、受信機に対する物体の位置を特定する重複領域を特定することができる。その後、システムは、この相対位置を環境のマップに相関させることによって、環境内の物体の位置を判定することができる。その後、システムは、環境内の物体の位置を表示するグラフィカルユーザインターフェースを提供することができる。さらに、あるいは代わりに、システムは、位置情報を用いて、所定の規則に基づくアクション（例えば、警告を送信、イベントをトリガする等）をしたり、データベース内の情報を更新したりすることができる。

このようなシステムは、現在の物体追跡システムに技術的な改良を提供する。説明するシステム及び方法は、信号を建物の外に送信する必要のある測位システム、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）へのアクセスを必要とせず、これにより、従来の測位システムを利用できない位置内の物体を追跡することができる技術を提供する。説明するシステム及び方法は、物体の位置及びプロセスステップに関する情報をユーザが手動で入力する必要のない技術を提供する。むしろ、複数の受信機は、送信信号を取得し、複数の受信機に対する環境内の物体の位置を判定することができる。さらに、複数の受信機は送信信号を取得するため、環境内における物体の位置は、比較的正確な位置、例えば、２〜３インチ以内で判定することができ、これにより、その精度内で、物体の位置を差別化することができる。超広帯域無線システムを用いることによって、広い通信帯域幅が可能となり、したがって、環境内の送信機の位置に対する精度をより高くすることができる。これによって、システムは、例えばある位置と他の位置とが、非常に近接していても、物体がある位置にあるか他の位置にあるかを判定することができる。さらに、複数の受信機は、１つの領域内に配置されているため、環境内の他の物体によって引き起こされる信号干渉を最小限に抑えることができ、それでも、環境内の物体の位置を判定することできる。このため、本明細書で説明するシステム及び方法は、ユーザの過度な介入及び手動入力を必要としない、より正確で精度の高い物体位置決めシステムを提供する。

示された実施形態の例は、図面を参照することにより最も良く理解されるであろう。以降の説明は、例としてのみ意図され、所定の実施形態の例を示しているにすぎない。

図１は、複数の受信機を用いて環境内の物体の位置を判定する方法を示す流れ図である。システムは、ステップ１０１で、少なくとも１つの送信機から送信信号を受信することができる。理解しやすくするために、説明は、追跡される単一の物体、それゆえ単一の送信信号に言及する。しかし、複数の物体を追跡することが可能であり、そのため、複数の信号を受信機の同一の又は異なるサブセットで、実質的に同時に受信することができることを理解されたい。複数の信号が同じアンカーで受信される場合、システムは、信号をインターリーブするように、信号の受信を時間内でオフセットすることのがよい。このオフセットは、以降でより詳細に説明するように、受信時刻を判定するときに考慮されることになる。送信機は、物体に貼り付けられるか、物体と同じ位置に配置されるか、さもなければ、物体に結合させることができる。例えば、物体は、該物体の梱包材に取り付けられた送信機を有することができる。他の例としては、物体は、トレイ上に配置することができ、トレイはそれと一体の又はその上に貼り付けられた送信機を有する。理解しやすくするために、本明細書では、送信機という用語は、物体に結合された構成要素を指すために用いられる。しかし、この構成要素は、厳密には送信機、つまり、信号を送信することだけができる送信機でもよいし、あるいは、送受信機、つまり、信号を送信するだけでなく信号を受信することもできる送受信機であってもよいことを理解されたい。送受信機は、送信機が信号を送信することを可能にするだけでなく、他の送信機又は受信機から信号を受信することも可能にする。

送信信号は、物体に対する作用が生じたとき、例えば、物体が移動したとき、プロセスステップが完了したとき等に提供することができる。このため、送信機は、送信機及び／又は物体の種々の属性または特性を検出することができる1つ以上のセンサーを含むのがよい。例えば、図２Ａは、送信機による送信信号生成のブロック図を例示する。物体又は送信機に結合された慣性センサー２０１は、物体が移動した、又は動いているという指示を受信し、これにより、送信機のマイクロコントローラ又は他のプロセッサ２０３に送られるプロセッサ起動コマンド２０２を生成する。そして、プロセッサ２０３は、送信信号を生成し、この送信信号は、例えば、シリアル通信規格又は他の通信規格２０４を用いて、その後、送信機の超広帯域無線機２０５に通信される。送信信号は、次に、システム２０６の「アンカー」ともいう受信機に送信される。

各送信機は、一意とすることができ、一意の識別番号又は識別コードを有することができる。このため、送信信号は、送信機識別番号又は他の識別子を含むことができ、システムは、どの送信機が送信信号を提供したかを特定することができる。送信機は、例えば、データベース、データ記憶システム等における、物体データと関連付けることもできる。このため、送信機の一意の識別を特定の物体に関連付けることもできる。一例として、送信機は、５３４９の識別コードを有することができる。しかし、このコードは、物体を追跡しようとしている操作者又は他のユーザに意味をなさないことがある。このため、操作者は、送信機コードを「名前」又は他の物体識別子に関連付けることができ、操作者が物体に関連付けられた情報を特定しようとするとき、操作者は、送信機識別子ではなく、「名前」又は物体識別子を提供することができる。

送信信号は、他の情報を含むこともできる。送信機は、例えば用途に応じて、他のセンサー、例えば環境センサー（例えば、放射線センサー、気圧センサー、圧力センサー、振動センサー等）、生体センサー（例えば、指紋センサー、網膜センサー、音声取得デバイス、画像取得デバイス等）、加速度計等を含むことができる。これらのセンサーは、周囲環境の種々の属性又は特性、もしくは、送信機又は物体の状況を検出することができる。例えば、送信機は、湿度センサーを含むことができ、これにより送信機は、周囲環境の湿度を判定することができる。別の例として、送信機は、物体に対してプロセスステップを行っている個人に関する生体情報を取得することができる生体センサーを含むことができる。センサーによって取得された情報は、その後、以降でより詳細に説明するようにシステムで用いるために、送信信号とともに、又は送信信号内で送信することができる。

送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信することができる。送信機は、例えば、受信信号から電力を受電する受動送信機のように電源を必要としないか、あるいは、バッテリ給電式であるが、受信機には電力供給することができる。受信機の電力は、壁電源コンセント、パワーオーバーイーサネット（登録商標）接続、バッテリ電力等によることもできる。システムは、環境内に配備されている複数の受信機を含むことができる。例えば、システムは、環境又は施設内の異なる位置にそれぞれ位置付けられる１０個の受信機を含むことができる。複数の受信機は、受信機ネットワークというローカルネットワーク内で共に接続されている。各受信機は、必ずしも他の各受信機と通信する必要はないが、少なくとも１つの他の受信機と通信する。このため、受信機は、送信機又は他の受信機から信号を受信するだけでなく、信号を送ることもできる送受信機とすることができる。実際、受信機、又はアンカーは、通信信号にとって、２つの別の構成要素を含むことができる。一方の構成要素は、受信機又は送信信号を収集及び送信する送受信機とすることができ、他方の構成要素は、受信機ネットワークを生成するために必要な構成要素とすることができる。つまり、２番目の構成要素は、物体の送信信号と干渉することなく、受信機をともにネットワーク化することを可能にする通信ネットワークチップとすることができる。

ネットワーク化された各受信機は、通信ネットワークとの接続を必要とせず、実際、ネットワーク化された受信機のいずれも、受信機ネットワーク以外の通信ネットワークに接続しなくてよい。つまり、ネットワーク化された受信機それぞれは、無線アクセスポイント、衛星ネットワークアクセスポイント、セルラーネットワークアクセスポイント等を必要としない。しかし、受信機は、これらの通信システムの1つ以上との接続を可能にするチップ又はカードを含むことができる。そのため、本明細書で説明されたシステム及び方法は、ネットワークアクセス能力及び／又は測位システム能力にかかわらず、任意の環境に配備することのできる受信機ネットワークを提供する。すなわち、説明されたシステム及び方法は、通信システムにアクセスすることができるか、又はアクセスできない位置及び他の測位システムが侵入することのできないか、機能しないか、あるいは特に遮断されている位置に配備することができる。

環境内のアンカーの位置は既知である。アンカーは、環境内におけるそれらの位置を知ることもできるが、このことは、厳密な要件ではない。アンカーの位置を判定するために、キャリブレーションステップを設けてもよい。このキャリブレーション中に、アンカーは、例えば、飛行時間（ＴＯＦ）計算、到達時間差（ＴＤＯＡ）計算、又は他の位置最適化アルゴリズムを用いて、他のアンカーに対するアンカーの相対位置を判定するために、互いに通信する。この判定は、アンカーに対する物体の相対位置を特定するために用いられる判定に似ており、そのため以降にて、特にステップ１０３と併せてより詳細に論じる。互いに対するアンカーの相対位置がいったん判定されると、システムは、これらの相対位置を環境のマップと相関させることができる。この相関は、環境内の物体の位置を判定するために用いられる相関に似ており、そのため、以降にて、特にステップ１０４と併せてより詳細に論じる。

送信信号は、アンカーのサブセットによって受信することができる。サブセットは、送信機に最も近いアンカー、又は送信機の範囲内のアンカーを含むことができる。例えば、送信信号は、所定の距離にしか到達することができないため、送信信号を受信するアンカーは、その範囲内のアンカーとすることができる。サブセットは、受信機ネットワーク内にある全てのアンカーを含むことができる。しかし、システムにおいて、全てのアンカーが信号を受信する必要はない。むしろ、２次元の位置を得るためには、少なくとも３つのアンカーが送信信号を受信する必要がある。３次元の位置を得るためには、少なくとも４つのアンカーが送信信号を受信する必要がある。

受信機ネットワーク内でともに接続されているアンカーは、同期クロックを有し、これは、各受信機に関連するクロックが、他の各受信機に関連するクロック、および受信機ネットワークの「マスター」クロックがある場合は、当該「マスター」クロックに合致することを意味する。そのため、送信信号が受信機で受信されると、システムは、ステップ１０２で、受信機それぞれでの送信信号の受信時刻を特定する。例えば、受信機、又はアンカーは、受信機での信号の受信時刻に相当するタイムスタンプで送信信号をマーキングすることができる。全ての受信機は同期クロックを有するため、受信時刻を他の受信時刻と比較する場合に、時刻が不正確であることを心配せずに、受信時刻を受信機間で比較することができる。

例えば、図２Ｂは、受信機又はアンカー２０７のブロック図を示している。アンカー２０７は、シングルボードコンピュータ又は超高帯域無線機を有する他のプロセッサとすることができる。各アンカーは、当該アンカーを他のアンカー２０８と時間同期させる信号を受信する。受信機が、送信タグ２０６から送信信号又はブリンク情報を受信すると、その信号は、アンカー２０７によって処理される。この処理は、パーサ２０９を用いて信号を解析することを含むことができる。これにより、アンカーは、送信信号に含まれる種々の情報、例えば、送信機識別コード、センサー情報等を区別することができる。アンカー２０７は、クロックの差を考慮するドリフト推定２１０を行うために用いることもできる。言い換えれば、システムは、同期に基づいている１つのクロックが他のクロックとは異なると判定すると、システムは、ドリフト推定に基づいて、その信号の受信時刻を補正することができる。一例として、システムが、システムクロックをポーリングし、アンカークロックが半秒だけ、不正確であると判定すると、アンカーは、このドリフトを補償し、補正されたタイムスタンプで信号をマーキングすることができる。送信信号、あるいはタイムスタンプでマーキングされた送信信号の成分は、メッシュ対応無線機２１１を介して位置エンジンに送信される。

システムは、環境内の物体の位置を判定することができる位置エンジンを含むことができる。位置エンジンは、施設内に位置付けることができ、あるいは、外部の位置（例えば、クラウドデータ記憶位置、他のネットワーク記憶位置、遠隔データ記憶位置等）に位置付けることができる。位置エンジンは、全てのタイムスタンプ付き送信信号を用いて、環境内の物体の位置を判定する。アンカーは、送信信号を位置エンジンに送信するために、メッシュネットワークを用いることができる。メッシュネットワークは、ネットワークの他のノードを通る経路を用いて、ネットワーク内で信号が開始ノードから終了ノードにまで送信されるネットワークである。この場合、メッシュネットワークのノードは、アンカーである。このため、開始ノードはアンカーのうちの１つ（例えば、送信信号を受信したアンカー）であり、終了ノードは、中央位置にある位置エンジンである。システムは、開始ノードから信号を得て、その信号を終了ノードに到達されるまで１つのアンカーから別のアンカーへと信号を送信する。

送信信号は、選択された経路に応じて、位置エンジンに速く送信されることもあり、あるいは、位置エンジンに送信されるのに時間がかかることもある。そのため、システムは、開始位置から終了位置まで信号を送信するためのメッシュネットワークを通る最良の経路を判定しようとする最適化アルゴリズムを含むのがよい。最適化アルゴリズムは、最も速い、又は、最も信頼性の高い経路をみつけようとする。しかし、経路をみつけるには、処理時間とリソースが必要でする。そのため、最適化アルゴリズムは、短い処理時間で経路をみつけることと、経路をみつけるのに必要とされるリソースとのバランスを取らなければならない。言い換えれば、信号が受信されるたびに、最適化アルゴリズムが最良の経路を計算する場合、送信信号が実際に開始ノードから終了ノードに送信されるのにかなり多くの時間がかかることになる。その一方で、システムが常に同じ経路を用いる場合、経路は非効率になる可能性があり、その結果、信号が開始ノードから終了ノードに送信されるのに長時間かかることになる。このため、最適化アルゴリズムは、これらの要求のバランスを取ろうとする。さらに、ノードがネットワークから外れたり、信号の送信が失敗したりする場合に、メッシュネットワークは、それ自体を修復することができる。

ステップ１０３で、システムは、アンカーに対する物体の相対位置を判定することができるかを判定することができる。アンカーに対する物体の相対位置を判定するために、位置エンジン、又は他の中央位置の装置は、１つ以上の位置最適化アルゴリムを用いることができる。異なる位置最適化アルゴリズムは、異なる利点を有する。例えば、飛行時間は、いくつかの円の交点における位置を計算する。しかし、このような計算は、タグとアンカーとの間でやり取りする多くのメッセージを必要とし、多くのバッテリ電力を消費する。到達時間差は、いくつかの双曲線の交点の位置を計算する。しかし、このタイプの計算は、タグとアンカーとの間でやり取りする必要のあるメッセージは少なく、バッテリの消費は少なくて済む。

全ての送信信号は、全て同期されている、マーキングされたタイムスタンプを含むため、位置エンジンは、タイムスタンプ付きの送信信号を用いて、送信機が、受信しているアンカーからどのくらい離れているかを判定することができる。システムは、タイムスタンプ付きの信号を用いることによって、位置最適化アルゴリズム（例えば、飛行時間計算、到達時間差計算等）を用いて、送信機が位置し得るアンカー周辺の領域を判定することができる。言い換えれば、信号がアンカーに到達するのに特定の時間長かかったと、システムシステムが判定した場合、システムは、基本的に、その時間長に対応するアンカー周辺の領域を描くことができる。システムは、受信しているアンカーの全てに対してこうすることによって、複数のアンカーの周辺にある複数の領域を特定する。そして、システムは、重複位置、つまり、受信しているアンカーに対する送信機の位置に対応している位置を判定することができる。言い換えれば、システムは、アンカーに対する送信機の相対位置を計算するために、距離と、円又は領域の交点とを用いる三辺測量計算を用いることができる。送信機の相対位置を判定するために用いることのできる別の計算法は、三角測量法であり、送信機の位置を判定するのに角度が用いられる。用いることのできる別の例示的計算法は、例えば、ＴＤＯＡ計算を用いて、双曲線を、時間をかけて解くマルチラテレーション法である。これらの計算方法によって、数センチメートル又は数インチの精度を有する相対位置をもたらし、これにより、従来の物体追跡システムより、遥かに高い精度のシステムをもたらす。

例えば、図２Ｃは、位置エンジン２１２のブロック図、並びに、位置エンジン２１２への及び位置エンジン２１２からの通信を示している。位置エンジン２１２は、アンカーからのタイムスタンプ付きメッセージ２１１を受信する。位置エンジン２１２は、環境内での、又は互いに対するアンカーの位置を特定する位置情報２１３もアンカーから受信する。位置エンジン２１２は、外部ネットワークに接続されているため、外部ネットワーク２１４から時刻同期情報を受信することができる。位置エンジン２１２は、次に、アンカーに対する送信機の相対位置を判定するために、タイムスタンプ付きメッセージを処理する。例えば、位置エンジン２１２は、アンカー２０９のパーサに似た機能を行うパーサ２１５を用いることができる。位置エンジン２１２は、各アンカーへの送信信号の受信時刻を特定し、確実にそれらを同期させるブリンクタイムスタンプ推定器２１６を含むこともできる。これらのタイムスタンプ付きの、同期信号を用いて、位置エンジン２１２は、上述したような位置計算２１７を行うことができる。そして、位置情報は、バックエンドシステム２１８へと送ることができる。位置エンジン２１２は、アンカーを確実に時間同期させる時刻同期情報２１９をアンカーに渡す構成要素でもある。

システムは、ステップ１０３で物体の相対位置を判定することができない場合、ステップ１０５で送信信号を無視することができる。代わりに、システムは、物体の相対位置を判定するために、追加情報を得ようとすることができる。しかし、システムがステップ１０３で物体の相対位置を判定することができる場合、その相対位置を用いて、ステップ１０４で環境内の物体の位置を特定することができる。位置エンジンは、外部ネットワークに接続されている、ネットワーク内の唯一のノードである。例えば、位置エンジンは、無線アクセスポイント、有線アクセスポイント等に接続することができる。このため、位置エンジンからの情報は、位置エンジンから施設外の位置に送信することができる。したがって、位置エンジンは、判定された物体の相対位置を、その後に環境内の物体の位置を判定することができるバックエンドエンジンに提供することができる。

バックエンドエンジンは、ユーザがアクセスすることのできるグラフィカルユーザインターフェースを提供することもできる。グラフィカルユーザインターフェースは、環境のマップ、及び環境内の物体の位置を表示することができる。システムは、環境内の物体の位置を判定するために、アンカーに対する物体の相対位置を環境のマップと相関させる。環境のマップは、施設の青写真又はマップを含むことができる。その後、システムは、マップ用の座標系を作成する。システムは、施設内のアンカーの位置に基づいて、アンカーの位置と、アンカーに対する送信機の位置を反映する仮想マップを作成することができる。上述したように、アンカーは、位置最適化アルゴリズムの１つを用いて、互いに対するそれらの相対位置を判定することができる。さらに、あるいは代わりに、アンカーの位置を手動で判定してもよく、これらの手動での測定値又は位置情報をシステムに提供することができる。システムは、仮想マップに同じ座標系を適用し、次に、座標系を用いて、仮想マップを環境マップにオーバーレイすることができる。このため、環境内の物体の位置は、グラフィカルユーザインターフェースに表示することができる。

例えば、図３は、環境内の壁及び他の物体の位置を示す環境のマップ３００の例を示している。図４は、物体位置を有する、グラフィカルユーザインターフェースの例を示している。ユーザは、追跡又は位置特定のための物体を選択するために４０２で入力を提供することができる。システムは、４０２で提供された入力に基づいて、例えば、４０１に示されているような点及び標記を用いて、環境内の物体の位置を示す。例えば、Ｘ印、無標記、矢印、色付きインジケータ等の他の表示を用いることができることを理解されたい。図５は、５０２の位置特定のための２つ以上の選択された物体、それゆえ、２つ以上の物体位置インジケータ５０１Ａ〜５０１Ｃを有するグラフィカルユーザインターフェース５００を示している。

バックエンドシステムは、グラフィカルユーザインターフェースを提供するだけでなく、物体位置情報履歴を記憶する。そのため、システムは、特定された位置情報を用いて、追加の、あるいは代替の作用を行うために用いることができる。例えば、ユーザは、その後、物体の位置の履歴を特定し、例えば、物体が所定の位置にあったか等を判定することができる。バックエンドシステムは、エンドユーザが位置毎に種々のルールを設定することができる領域を提供することもできる。例えば、エンドユーザは、施設内の特定の位置に対応する警告を作成することができる。この警告は、物体が位置に入る、又は位置から出るときに、エンドユーザに通信を提供することができる。別の例として、エンドユーザは、送信信号とともに送信された文脈情報に対応するルールを作成することができる。例えば、文脈情報が、危険な、不適切な、又は異常な環境を示す場合、警告を送信することができる。別の例として、エンドユーザは、特定の送信機に対応するルールを作成することができる。例えば、物体が、優先度の高い物体である場合、エンドユーザは、施設内のその物体の位置を示す通信を望むことがある。他のルールも可能であり、企図されている。

図６は、システム全体のブロック図の例を示している。６０１で表されている送信機は、６０２で表されているアンカーに情報を送信することができる。アンカー６０２は、メッシュネットワーク６０３を通じて、互いに通信することができる。アンカー６０２は、メッシュネットワーク６０３を通じて、位置エンジン６０４に情報を通信することもでき、位置エンジン６０４は、外部ネットワーク、例えばウェブサービスインターネット接続６０５にも接続することができる。位置エンジン６０４は、受信しているアンカー６０２に対する送信機６０１の相対位置を判定する。そして、位置エンジン６０４は、環境内の物体の位置を表示するバックエンドユーザシステム６０６にこの情報を送信する。情報は、その後データ記憶位置６０８内に情報を記憶するアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）６０７に送信することができる。

様々な他の回路や、回路又は構成要素を、コンピュータ、サーバ、クライアントデバイス等とともに情報取扱デバイスに利用することができるが、１つ以上の実施形態を実装するのに用いることができるデバイスの例は、図７に示されているようなコンピュータ７００の形態のコンピューティングデバイスを含む。このデバイスの例は、ネットワーク内のシステムの１つで用いられるサーバ、又はネットワークに接続される遠隔コンピュータの１つとすることができる。コンピュータ７００の構成要素は、プロセッシングユニット７２０、システムメモリ７３０、及びシステムメモリ７３０を含む様々なシステム構成要素を、プロセッシングユニット７２０に結合するシステムバス７２２を含むが、これらに限定されない。コンピュータ７００は、データベースを含む様々なコンピュータ可読媒体へのアクセスを含む又は有することができる。システムメモリ７３０は、例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのような揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリの形態での非信号コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。例として、システムメモリ７３０は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、及びプログラムデータを含むこともできるが、これらに限られない。

ユーザは、入力デバイス７８０を介してコンピュータ７００とインターフェースする（例えば、コマンド及び情報を入力する）ことができる。モニター又は他のタイプのデバイスも、例えば、出力インターフェース７６０等のインターフェースを介してシステムバス７２２に接続することができる。コンピュータは、データベース７４０を含むことができる。モニターに加えて、コンピュータは、他の周辺出力デバイスを含むこともできる。コンピュータ７００は、ネットワーク化された、又は分散された環境内で、他のコンピュータ等の１つ以上の他の遠隔デバイス７８０への論理接続を用いて動作することができる。論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、及び／又はグローバルコンピュータネットワーク等のネットワークへのネットワークインタフェース７７０を含むことができるが、他のネットワーク／バスも含むことができる。

図７に概説されている例のような、情報処理デバイスの回路は、パーソナルデスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ等のクライアントデバイス、若しくは、タブレット又はスマートフォン等の小型のデバイスで用いることができる。後者、すなわち、タブレットコンピュータ及びスマートフォンの場合、図７に概説されている回路は、システムオンチップタイプの回路に適合させることができる。情報処理デバイスは、提供されている回路に関わらず、例えば、様々な他のシステムと連係するサーバ又はシステムといった他のデバイスにデータを提供したり、当該他のデバイスからデータを受信したりすることができる。当業者に理解されるように、図７の例に概説されているもの以外の回路又は追加の回路を、本明細書で説明されている様々な実施形態のシステム、方法、及び製品を実装するために全体的に、あるいは部分的に用いられる様々な電子デバイスに用いることができる。

当業者に理解されるように、システム、方法、又はデバイスプログラム製品として、様々な態様を具体化することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態又はソフトウェアを含む実施形態という形を取ることができ、本明細書では、「回路」、「モジュール」、又は「システム」と総称している。さらに、本発明の態様は、それとともに具体化されるデバイス可読プログラムコードを有する１つ以上のデバイス可読媒体で具体化されるデバイスプログラム製品の形を取ることができる。

本明細書で説明された様々な機能は、非信号の記憶デバイス等のデバイス可読記憶媒体に記憶され、プロセッサによって実行される命令を用いて実装することができることに留意されたい。記憶デバイスは、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線の、又は半導体のシステム、装置、デバイス、又はこれらの適切な組合せとすることができる。記憶媒体のより具体的な例は、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶デバイス、磁気記憶デバイス、又はこれらの適切な組合せを含む。本明細書の文脈において、記憶デバイスは、信号ではなく、「非一過性」記憶デバイスには、信号媒体を除く全ての媒体が含まれる。

記憶媒体上で具体化されているプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等、あるいはこれらの任意の適切な組み合わせを含み、これらに限られない任意の適切な媒体を用いて送信することができる。

オペレーションを実行するためのプログラムコードは、１つ以上のプログラム言語の任意の組合せで記述することができる。プログラムコードは、スタンドアローンソフトウェアパッケージとして、単一のデバイス上で全体的に実行することができ、単一のデバイス上で部分的に実行することができ、部分的に単一のデバイス上で、部分的に他のデバイス上で実行することができ、あるいは、全体的に他のデバイス上で実行することができる。いくつかの例では、デバイスは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプの接続又はネットワークを介して接続するか、あるいは、接続は、他のデバイスを介して（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いたインターネットを介して）、無線接続、例えば近距離無線通信を介して、あるいは、例えばＵＳＢ接続を介する等の有線接続を介してなすことができる。

本明細書では、様々な実施形態の例に従った、例示的な方法、デバイス、及びプログラム製品を示す実施形態の例を、図面を参照して説明している。作用及び機能は、プログラムの命令によって少なくとも部分的に実装することができることを理解されたい。これらのプログラムの命令は、マシーンを生成するために、デバイスのプロセッサ、特殊用途情報処理デバイス、又は他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサに提供されて、デバイスのプロセッサを介して実行する命令が、指定された機能及び動作を実装し得るようにする。

図において所定のブロックが用いられ、ブロックの特定の順番が示されているが、これらは、非制限的な例であることに留意されたい。一定の内容において、２つ以上のブロックを結合することができ、１つのブロックは２つ以上のブロックに分割することができるし、あるいは、一定のブロックを適宜、再度、順序付けたり、再構成したりすることができ、明示された例は便宜目的のためにのみ用いられ、限定して解釈されるものではない。

本明細書で用いられたように、単数である「１つ（“a” or “an”）」は、明確にそうでないと示されない限り、複数である「１つ以上」を含んで解釈することができる。

本開示は、例示及び説明の目的のために表されており、包括的又は限定的であることを意図していない。当業者には、多くの変更及び変形が明らかである。実施形態の例は、原理及び実際的な用途を説明し、当業者が様々な変更を伴う様々な実施形態のために開示を理解することができるように、選択され、説明された。

このため、本明細書では、添付の図面を参照して、示されている実施形態の例を説明してきたが、本説明は限定的ではなく、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく当業者によってそこで他の様々な変化及び変更がもたらされる。

Claims (20)

1. 物体に結合された少なくとも１つの送信機から、送信信号を受信するステップであって、前記送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信され、前記複数の受信機は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有する、ステップと、
   前記複数の受信機のサブセットのそれぞれに対して、前記送信信号の受信時刻を特定し、前記受信時刻に対応するタイムスタンプで前記送信信号をマーキングするステップと、
   前記マーキングされた送信信号を用いて、前記受信機に対する前記物体の相対位置を判定するステップと、
   前記判定された前記物体の相対位置を環境のマップに相関させることによって、前記環境内の前記物体の位置を特定するステップとを含む、方法。
2. 前記複数の受信機のうちの少なくとも１つの他の受信機に対する前記複数の受信機それぞれの相対位置を判定し、該相対位置を前記環境のマップに相関させることによって、前記環境内の前記複数の受信機の位置を判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記サブセットは、少なくとも３つの受信機を含み、前記位置の情報は、２次元位置を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記サブセットは、少なくとも４つの受信機を含み、前記位置の情報は、３次元位置を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記物体の相対位置を判定するステップは、メッシュネットワークを用いて、前記受信機のサブセットのそれぞれから、位置決定処理のための中央位置に前記マーキングされた送信信号を送信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記メッシュネットワークを用いて送信するステップは、前記メッシュネットワークの他のノードを横切る選択された経路を用いて、前記メッシュネットワークの開始ノードから前記メッシュネットワークの終了ノードにまで、前記マーキングされた送信信号を送信するステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記相対位置を判定するステップは、位置最適化アルゴリズムを用いるステップを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記相対位置を判定するステップは、前記マーキングされた送信信号を用い、前記複数の受信機の前記サブセットに対する前記物体の前記位置を計算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記送信信号は文脈情報を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記環境内の前記物体の前記位置に基づいて、アクションを行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有する複数の受信機と、
    プロセッサと、
    物体に結合された少なくとも１つの送信機から、前記複数の受信機のサブセットで受信される送信信号を受信し、
    前記複数の受信機の前記サブセットのそれぞれに対して前記送信信号の受信時刻を特定し、前記受信時刻に対応するタイムスタンプで前記送信信号をマーキングし、
    前記マーキングされた送信信号を用いて、前記受信機に対する前記物体の相対位置を判定し、
    前記物体の前記判定された相対位置を環境のマップに相関させることによって、前記環境内の前記物体の位置を特定する、
    ために、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリデバイスと、
    を備えるシステム。
12. 前記複数の受信機のうちの少なくとも１つの他の受信機に対する前記複数の受信機それぞれの相対位置を判定し、前記位置を前記環境のマップに相関させることによって、前記環境内の前記複数の受信機の位置を判定することをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記サブセットは、少なくとも３つの受信機を含み、前記位置の情報は、２次元位置を含む、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記サブセットは、少なくとも４つの受信機を含み、前記位置の情報は、３次元位置を含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記物体の相対位置を判定することは、メッシュネットワークを用いて、前記受信機のサブセットそれぞれから、位置決定処理のための中央位置に前記マーキングされた送信信号を送信することを含む、請求項１１に記載のシステム。
16. 前記メッシュネットワークを用いて送信することは、前記メッシュネットワークの他のノードを横切る選択された経路を用いて、前記メッシュネットワークの開始ノードから前記メッシュネットワークの終了ノードにまで、前記マーキングされた送信信号を送信することを含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記相対位置を判定することは、位置最適化アルゴリズムを用いることを含む、請求項１１に記載のシステム。
18. 前記相対位置を判定することは、前記マーキングされた送信信号を用い、前記複数の受信機の前記サブセットに対する、前記物体の前記位置を計算することを含む、請求項１１に記載のシステム。
19. 前記送信信号は文脈情報を含む、請求項１１に記載のシステム。
20. コードを記憶する記憶デバイスを備える製品であって、前記コードはプロセッサによって実行可能であり、前記コードは、
    物体に結合された少なくとも１つの送信機から、送信信号を受信し、前記送信信号は、複数の受信機のサブセットで受信され、前記複数の受信機は、ネットワークを介して共に接続され、同期クロックを有するコードと、
    前記複数の受信機の前記サブセットそれぞれに対して、前記送信信号の受信時刻を特定し、前記送信信号を前記受信時刻に対応するタイムスタンプでマーキングするコードと、
    前記マーキングされた送信信号を用いて、前記受信機に対する前記物体の相対位置を判定するコードと、
    前記物体の前記判定された相対位置を環境のマップに相関させることによって、前記環境内の前記物体の位置を特定するコードとを含む、製品。