JP4979813B2 - 端末装置の位置を測位するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、端末装置の位置を測位するための装置および方法に関し、特に、変化している環境条件のモデルの連続的な更新が保証された状態で、無線通信端末装置の位置を高精度かつ確実に測位するための装置および方法に関する。

数年のうちに、モバイル装置または端末装置の(自己)位置測位は、現代の最も重要な基礎の一つとなり、ユーザーに親切な適用となるだろう。デジタルまたはアナログの伝送技術（例えば、ＷＬＡＮ、ＵＭＴＳ、ＧＳＭ）の徹底的な利用可能性に関して、便利なモバイル装置(例えば、ＰＤＡｓ、スマートフォン)の頒布の絶えまない増加のおかげで、適用の市場は、あらゆる状態のユーザーに位置測位関連情報を供給するように成長する。近年の適用は主に、衛星ナビゲーションシステムＮＡＶＳＴＡＲ−ＧＰＳに基づいている。しかし、この衛星ナビゲーションシステムは、高い建物、トンネルおよび橋を有する都心エリア、ならびに、建物（例えば、空港、駅、展示センター）内において、しばしば位置を提供しなかったり、非常に不正確な位置しか提供しなかったりする。衛星信号が余りに強く減少または影響するからである。しかしながら、特にこれらの場所は、自身と多数の訪問者とを区別する。従って、代わりの低価格かつ信頼できる位置測位技術が必要とされ、このシナリオを説明に取り入れる。

携帯装置の無線ネットワークとの接続のために、ＷＬＡＮ規格はＩＥＥＥ８０２．１１（ａ，ｂ，ｇ）によって確立した。ＷＬＡＮ規格は、データ転送速度や領域の両方について絶えず更に成長している。確立した規格は、まだ設計段階にある規格８０２．１１ｎと同様、高速データ転送速度をもつ広帯域データ伝送を可能にし、高度の統合の程度によって自身を区別する。これにより、低価格ハードウェアを可能にする。この頃のＰＤＡｓおよびスマートフォンにおいて、前述のＷＬＡＮのような無線インターフェイスは常に統合される。これに加えて、しばしばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、そして将来的には、多分ＷＩＭＡＸが使用される。

ＷＬＡＮの場合には、一方で、商業的、公共的ＷＬＡＮのホットスポットが、多数の訪問者をもつ多くの場所で利用できる。これに加えて、私的エリアにおいてもまた、広帯域のインターネット接続（例えばＤＳＬを介してのインターネット接続）の強く増加する頒布が、便利な家庭のネットワーキング技術としてＷＬＡＮの頒布を支えた。複数の調査は、この頃の多くの場所において、都心エリアが既に事実上徹底的にＷＬＡＮを供給されている、もしくはＷＬＡＮで過度に覆われていることを示した。特に、日常生活の場所および旅行者に興味のある場所は、この点で設備が整っている。

位置測位のための基礎技術としてＷＬＡＮを使用することは、現在のところ利点がある。未来においては、当然、他の技術も使用され、以下で論議される本発明にも応用される。ＷＬＡＮネットワークにおける位置測位は、原則的には、受信基地局（ホットスポットまたはアクセス点）の査定によって実行される。ここに、例えば、それぞれの端末装置で受信した基地局の信号強度が査定される。しかし、ＷＬＡＮ信号は、建物および他の障害物によって強く遮られる。特に、広いＷＬＡＮ供給エリアにおいて、建物などが都市エリアにおいて設置されているので、通常、理想的な自由領域の状態は存在しない。従って、基地局または他の通信パートナーとの距離は、測定された信号強度または電界強度からは直接に結論を下せない。公共の環境および／または周囲、あるいは動的可変性周囲（例えば貯蔵倉）は、基本的に影響力のない変更（アクセス点の組立／切り離し／交換、アクセス点の単なる一時的に限られた活動等）を受けやすい。

非自由領域の応用に帰着する複雑な環境条件を制御する一つの可能性は、それぞれ地理的に知られた参照点または参照位置において、テスト測定によって実際の信号の伝播を決定することである。端末装置の位置測位は、現在記録された測定値と参照点のデータセットの貯蔵された測定値とを一致させることによって行われる。最も良い一致、または、最も適している参照点から、位置は、要求される基地局またはアクセス点の実際の位置についての知識なしで、推定される。

環境の絶え間ない変更によって形作られる都市環境において、学習方法（参照点法または指紋採取法と称される学習方法）の使用から、以下の問題が生じる。参照値または参照データを有するデータベースが、最初に検出され、その後、絶え間なく、あるいは繰り返し更新されなければならない。それ以外の場合、参照データの表現度は減少し、歳を取り、そして、位置測位の質は悪くなる。受信条件または環境条件（記録可能な環境情報）が次第に変わるからである。

指紋採取法が機能する間、中心問題は参照データを更新することである。データベースまたは参照データの組立および維持のための努力を保つために、すべてのユーザーが「引き上げ」によってデータベースのギャップとエラーを取り除く、制約があって不十分な方法が提案された。このアプローチの問題は、この方法で起こるデータの交換および信頼性である。このシステム機能を維持するためには、偶然の誤った測定（例えば、「引き上げ」時に、ユーザーが間違った現在位置を示すとき）および妨害を意識した行為が、共通のデータベースを使用不可能にさせることは、いずれにしても防止しなければならない。公開された環境での使用のために設計されたＷＬＡＮの位置測位のために存在するアプローチ（例えば、プレイスラブ（Ｐｌａｃｅ Ｌａｂ）またはスカイフック無線（Ｓｋｙｈｏｏｋ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ）のような）は、基本的な方法として、指紋採取法の代りに三角測量法を使用するが、前記した不利な点をもつ。従って、これらの方法は、基地局の識別に対して基地局の位置測位情報の割り当てを（例えば、基地局またはアクセス点のＭＡＣアドレスを使用して）実行するデータベースを必要とする。現在の測定値から、複数の基地局との間隔は推定され、位置はそれから計算される。従って、これらのシステムにおいて、保障されかつ信頼できるデータベースの組立が要求される。

このように、学習情報の信頼性の問題および環境の動的変更のモデル化は、まだ十分に解決されていなかった。プレイスラブは、例えば、ホットスポットのオペレータの、または、戦争運転コミュニティ（Ｗａｒ−Ｄｒｉｖｉｎｇ−Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ）からの、基地局の位置測位の既存のデータベースを変換し、輸入する。戦争運転（Ｗａｒ−Ｄｒｉｖｉｎｇ）は、対象目的の家の通りを目標とした運転であり、ＷＬＡＮの基地局を見つけて、ＷＬＡＮの基地局に参照位置を提供する。戦争運転者（Ｗａｒ−Ｄｒｉｖｅｒｓ）は、このためにＧＰＳ受信機が付加的に装備されているＷＬＡＮの可能なラップトップを使用する。ここでの問題は、特に私用局に関して、これらのデータを最新にすることが保証されないことである。同時に、この方法の精密性および信頼性は疑わしい。

スカイフック無線は、いわゆる「スキャナ」の協力によってこの問題を解決することを試みる。特に、「スキャナ」は、目標戦争運転によってデータベースを整備する、信頼できるユーザーが選ばれる。これによって、データベースを最新に維持することが高い努力と繋がり、アクセス点の変更の速い改造は実行できない。スカイフック無線は、現在、顧客にデータベースの年次更新を提供する。それにもかかわらず、データベースが余り速く老化しないように、（潜在的に絶え間なく操作され、一つの位置にしっかりと設置されている）大きなプロバイダの公共のホットスポットに属しないアクセス点は、システムから除かれる。しかし、現在、既に多数の設置済みＷＬＡＮの基地局が、私用非公共の性質（ＳＯＨＯ、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ等）を有し、できる限り制御および情報供給を無視するので、適用範囲は確実に減少する。

さらに、すべてのユーザーがデータベースを維持することを許す、位置測位または位置決めの解決策は、ユーザーの連帯感を頼りとし、データベースを意識的に勝手に変更する可能性を考慮しない。

前述の既に不十分に使用された方法は、大きな一時的な間隔でデータベースを更新するだけである。従って、これは、処理の適切な方法を提供しない、または、ちょうど一時的に活動する局を取り扱うための価値ある概念を提供しない。

この問題は特に、局のうちの強く成長する部分を表す私用局に関連している。ＷＬＡＮネットワークにおける破壊の危険に関する心配のために、または放射への露出のために、そのような私用局は請求時にしばしば作動するだけであるからである。実行された解決策は、特に、一方で、三角測量のための受信条件があまりに難しく、他方で、利用できる基地局または通信パートナーが頻繁に変わる、興味ある都市エリアにおいて、外部の位置決めシステムの使用を信頼して実行しないで、端末装置の位置測位を行うことをとても許さない。

本発明の目的は、端末装置の改善された位置測位のための概念、あるいは、参照データまたは参照環境情報の改善された性能のための概念を提供することである。

本発明の一実施態様によれば、端末装置が位置測位している環境に関する情報は、端末装置によって決定される。端末装置自身によって、端末装置のために使用可能に作成された参照環境情報によって、端末装置の位置が決定される。さらに、参照環境情報から観測された環境情報の偏差が決定される。この参照環境情報は、端末装置の周囲のモデルに基づいており、その結果、参照データモデルに基づいている。仮に、決定された環境情報から参照環境情報の偏差が決定されたなら、例えば、データベース、すなわち参照データまたは参照データモデルを更新することが含まれている更新測定が着手される。

従って、端末装置を位置測位するための概念の実施において、データベースは動的に更新される。その結果、概念の適用は、時間に関して強く可変的な環境条件の下でさえ、端末装置の安全な位置測位を保証する利点がある。

別の実施態様によれば、本発明の概念は、例えばＷＬＡＮ、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはＷＩＭＡＸによって、他の通信パートナーと通信し合う無線端末装置に適用される。そのような装置への本発明の概念の適用は、安全で極めて正確な位置測位が、環境条件、すなわち根本的な無線技術のための受信条件の速い変更に応じた環境において、可能であるという利点がある。

別の実施態様によれば、参照データは、信頼の規準が達成されるとき、すなわち端末装置によって決定された偏差がもっともらしいときにだけ更新される。決定した変更が実際にもっともらしいとき、付加的に信頼の規準を満たすという要求は、環境条件の速い変更によって引き起こされ、端末装置によって変更されたと見做される環境条件が、参照データに導入されるだけである、ということを引き起こす。これは、参照データがもっと確実に更新されるという利点を引き起こし、誤った更新の抑制によって位置決定の正確さを高めることに導く。

信頼の規準は、ここでは、異なる方法で達成される。規準は、例えば、複数の独立した端末装置が同じような観測をしたことである。また、観測の反復性は規準であり、その結果、端末装置が同じような観測を数回したときに、信頼の規準が達成されたと見做される。更に、評価システムが使用され、端末装置またはユーザーの評価がそれぞれ、以前なされた観測から結果として生じる。評価の査定はユーザーによって実行され、査定されるべきユーザーの観測を導入することによって、位置測位の正確さが減少するというフィードバックは、評価の低下をもたらす。参照規準は、例えば、予め決定された参照値が超過する時に達成されたと見做される。これに加えて、端末装置またはユーザーの観測の信頼性を査定するどのモデルでも、参照規準に基づいて信頼の規準を得ることは適している。

本発明の一実施態様によれば、本発明の概念は、ピアツーピアモードで使用され、異なった端末装置が、中央管理部を必要としないで相互に通信し合う。これは、中央管理部が省略されるので、装置が低価格であるという利点をもたらす。さらに、遠隔に設けられた中央化されたサーバーへの伝達の遠い間隔が受け入れられる必要がないので、周囲の参照データを更新することが非常に速く起こるという利点がある。さらに、ピアツーピアの操作のときに、近隣の別の端末装置だけが、この情報が関連している偏差を知らされるので、減少したデータ輸送量のさらなる利点が、これによってもたらされる。

別の実施態様によれば、本発明の概念は、中央サーバー、または参照データを管理する複数の中央参照データ管理手段を使用して操作される。そして、仮に適用可能であれば、端末装置によって送信される更新メッセージに基づいて、参照データを更新する。一実施態様によれば、参照データ管理手段は、異なった端末装置から複数の更新メッセージを受信する。この結果、更新情報の信頼性が、参照データが更新される前に査定される。実施態様の一つの利点は、こうして参照データの信頼性が高くなることである。

一実施態様によれば、参照データは、予め決定された参照位置のための、測定または計算された環境情報を含む。参照位置に相当しない位置のための参照環境情報は、参照位置において、決定された、または、測定された環境情報から、適した参照データまたは環境モデルによって得られる。この実施態様はこうして、端末装置または参照データ管理手段に知られなければならない、または、位置を決定するために端末装置または参照データ管理手段に貯えられなければならないデータの量が、決定されるべき端末装置の位置の可能な数より大幅に低いという利点を含む。

以下、本発明の好ましい実施例が、添付図面を参照してより詳しく説明される。

図１は、従来の端末装置の位置を測位するための装置の実施例を示す。 図２は、端末装置の位置を測位するための方法の適用例を示す。 図３は、本発明の端末装置の位置を測位するための装置の一実施例を示す。 図４は、本発明の端末装置の位置を測位するためのシステムの一実施例を示す。 図５は、本発明の端末装置の位置を測位するための方法のブロック図を示す。 図６は、本発明の参照データ管理手段の一実施例を示す。 図７は、本発明の参照データ管理手段のさらなる一実施例を示す。 図８は、本発明の端末装置の周囲の参照環境情報を管理するための方法の模式図を示す。

以下の図１および図２を参照して、従来の指紋採取方法による位置測位または位置発見がそれぞれ、本発明の概念に動機を与えるために簡潔に記述され、本発明の概念が図３から図８を参照してより詳しく説明される。

ここでは、特に、非公共ＷＬＡＮ基地局の分配が増加している間は、多くの都市において明確に過度の適用範囲に導くという事実が考慮される。多くの場合、一つの単一の場所において、８個から１２個の基地局（アクセス点）が受信される。ここに、都心エリア内において、３０個の受信可能な基地局の数（生活または人口密度の高い密集した場所やエリアにおけるピーク値）は、過度でさえある。

安全で、正確な位置測位のためには、一般に、３個から４個の基地局で十分である。

図１には、従来のモバイル端末装置の位置測位が、全ての個々のモバイル端末装置の自己位置測位として、公共の区域において、指紋採取手段（ＷＬＡＮ、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＩＭＡＸ等）によって、どのように実現されるのかが図示されている。ここで、データ伝送は必要ではなく、その結果、他の通信パートナーが持っているモバイル端末装置との接続性は原則的に無視される。これは、モバイル端末装置がその周囲の現在の信号特性（受信環境情報）の測定によって自身の位置を計算し、この自身の位置と位置測位参照データベース（すなわち、参照環境情報）とを比較するので、可能である。

前記方法を説明するため、図１には自己位置測位が可能であるモバイル端末装置の模式図を一例として示す。例えば届く範囲内のアクセス点の数およびそれぞれの受信電界強度のような環境情報が、受信手段１０によって決定される。この環境情報は位置決定ユニット１２に送信され、位置決定ユニット１２は、さらに、参照データ管理手段１４に貯えられている参照環境情報へアクセスする。

参照データ管理手段１４は、モバイル端末装置内に局部的に、そしてまた外部記憶場所または外部装置上にも非局部的に貯えられている。後者の場合、モバイル端末装置は、当然、参照データへアクセスしなければならず、この目的のために、参照データ管理手段１４との少なくとも一つの通信接続がなければならない。位置決定手段１２は、環境情報に基づいた、端末装置の位置を決定するための位置測位のアルゴリズムを使用する。一旦、位置が決定されると、デジタル都市地図の位置を示すために、または、決定した位置に直接に原因関係にあるサービス（いわゆる位置測位に基づくサービス）を提供するために、位置決定手段１２は応用モジュール１６に任意に送信する。

一例として、図２は、二つのモバイル端末装置２０ａおよび２０ｂと、このモバイル端末装置２０ａおよび２０ｂの周囲に位置している複数の通信パートナーまたは基地局２２ａ〜２２ｅと、を有する適用シナリオを示す。環境情報として、モバイル端末装置２０ａおよび２０ｂは、例えば、基地局の独特な識別番号や、それぞれの基地局に割り振られる受信電界強度を決定する。基地局２２ｅは、モバイル端末装置２０ａおよび２０ｂと最大の間隔で位置している。その結果、基地局２２ｅは、モバイル端末装置２０ａからある時には受信し、別のある時には受信しない。それはまた、基地局２２ｅの電源を落とすことによって引き起される。都市エリアにおいては、通行人や自動車による影が引き起こす。さらにまた、空気の密度、特に湿度の変化が、ある日には基地局２２ｅが受信し、別の日には受信しないという事実をもたらす。

モバイル端末装置２０ａおよび２０ｂは、こうして一般に、自身が移動しなくても、一時的に様々な環境情報を受信する。

仮に、参照データが図１および図２で記述されている適用ケースにおいて更新されなければ、モバイル端末装置の位置測位の正確さの強い減損をもたらすかもしれない。

図３で説明される本発明に係る実施例は、従来の指紋採取法に基づいた位置測位のアルゴリズム（例えば、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＩＭＡＸ等に基づいたもの）が、一般に安全な位置測位のために、３個から４個の基地局を要求するという事実を利用する。従って、基幹施設の僅かな変更（例えば、基地局の追加または消滅）は、正確さの最小限の損失で容認される。変化が監視されたという事実が知られるのと同様に、位置も知られる。その結果、基幹施設または環境情報の変化がそれぞれ、決定された位置にリンクして、さらに処理される。この位置に対して、元の参照環境情報（参照データ）が古いことを示す方法で決定された、参照環境情報からの環境情報の明らかな変更または偏差が、監視された変更を参照データに統合するために使用される。

この参照データは、例えば、予め決定された参照位置における特定の環境情報である。図３および図４はそれぞれ、変化している環境情報を用いる周囲において（図４）、本発明の実施例と本発明の適用例とを記述する。

図３の実施例は、図１のモバイル端末装置に基づいている。この実施例は、モバイル端末装置３０が、位置決定手段１２および受信手段１０および参照データ管理手段１４のすべてに接続されている監視手段３２を付加的に含むという限りにおいて拡張される。監視手段３２はこうして、決定された位置の情報、位置決定の基礎となる環境情報、および、位置の決定または参照のデータの基礎となる参照環境情報を有し、それぞれ利用可能である。さらなる議論のために、参照データが、図４に記載された、予め決定された参照位置３４ａ〜３４ｆにおいて決定された環境情報を含む、あるいはこれらの参照位置３４ａ〜３４ｆにそれぞれ割り振られる、ということが仮定される。

受信手段１０（例えば、ＷＬＡＮの送信／受信ユニット）から得られた測定値または環境情報、並びに、位置測位のアルゴリズムによる位置決定手段１２によって計算された位置は、監視手段３２に供給される。監視手段３２は、計算された位置のために利用できる、参照データまたは参照環境情報と、測定値または決定された環境情報とを比較し、偏差を決定する。そのような偏差は、例えば、基地局の追加または消滅であり、あるいは、一つまたは複数の基地局の信号特性の変更である。変更は、監視手段３２によって一つの単一の監視に結合されたり、または更にそれぞれ処理されたりする。

仮に、監視手段３２が偏差を決定すれば、監視手段３２は尺度の更新を引き受ける。この尺度の更新は、例えば、このモバイル端末装置または他のモバイル端末装置の参照データを更新することである。位置測位データベースだけが更新されるべきとき、局部的に設けられた参照データ管理手段１４の監視手段３２は、参照データ管理手段１４が参照データベースを更新するために使用する更新情報を送信する。図４に示すように、予め決定された参照点３４ａ〜３４ｆのための環境情報が、参照データとして使用されるとき、これに加えて、参照データモデルが要求される。参照データモデルは、離れた参照位置から他の位置の測定値を決定する。参照データモデルでは、この目的ために周囲の伝播条件が蓄積される。図４で説明されるように、モバイル端末装置２０ａおよび２０ｂが参照位置にいない時、参照データモデルは、測定の変数（例えば、受信信号の強度値）のモデル化を可能にしなければならない。測定の変数は、中間位置（モバイル端末装置２０ａおよび２０ｂの位置）のための参照位置で経験値に基づいた参照データに含まれている。観測が参照位置に必ずしも対応しない位置でなされるので、これが要求される。

参照データの更新が、図４で一例として記載されている外部参照データ管理手段３６で実行されることは、明らかである。これは、複数のモバイル端末装置２０ａおよび２０ｂの観測された偏差が、参照データを更新するために使用され、これにより、更新の正確さの増加に導くという利点を有する。

図４に示すように、外部参照データ管理手段３６の場合において、更新情報はモバイル端末装置２０ａ，２０ｂから外部参照データ管理手段３６へ送信されるべきである。これは図４に示すように、例えば、基地局２２ａ〜２２ｅを介して参照データ管理手段３６と通信的に接続しているトランシーバー（送信／受信ユニット）を使用しているモバイル端末装置２０ａ，２０ｂによって行われる。この結果、図４に示すように、外部参照データ管理手段３６が基地局２２ａ〜２２ｅに通信的に接続される時、更新情報が、位置測位のために使用される同じ技術を使用している外部参照データ管理手段３６に送信される。

当然また、更新情報を送信するための他の技術（例えばＤＥＣＴ、ＧＳＭ、ＷＩＭＡＸ）も可能である。これにより、位置測位のために使用されるネットワークが、更新情報によって過負荷とならないという利点がある。従って、例えば、より遅い伝送技術を更新情報のために使用してもよい。このより遅い伝送技術は、観測された変更、または、参照データモデルを更新するために考慮されるこれらの変更が、比較的低いデータ転送速度および周波数で起こるので、十分なデータ整合性を保証する。

参照データや、モバイル端末装置によって使用される参照環境情報を保つために、最新かつ非破損使用される、参照環境情報からの環境情報の決定された偏差は、参照データを更新するために使用される前に、その関連性および信頼性に関して査定されなければならない。このため、監視手段３２は、以下で記述するように、査定手段や、査定手段を備えた参照データ管理手段を含む。

その結果、所定の偏差または観測が適切であると見做され、以下の二つの規準の少なくとも一つが達成されなければならない。観測または偏差は、参照データの現状と比べて変更の最低の尺度を含まなければならない。これに加えて、観測は再生可能であるべきである。さらに、観測の適切性に影響を及ぼす別の規準が定義される。一例は、採用されたアルゴリズムについて知っている時の位置決定における影響である。観測された偏差または変更の最低の尺度のための例は、見られた、加えられた、または放棄された基地局の数、および、個々の基地局の受信電界強度の変化である。原則的には、当然、前記の規準のどの組合せでも可能である。さらに、最低限の要求として、加えられた、または放棄された基地局の機能は、絶対的な観測された基地局の数によって定義される。

再現性の規準のための一例は、参照データを更新するために使用される前に、同じ観測または同じ偏差が、それぞれのモバイル端末装置によって、数回観測されなければならないことである。また、同様の観測または同様の偏差が、複数の独立した源（例えば、複数の独立したモバイル端末装置２０ａおよび２０ｂ）によって注意されなければならないことは、望ましい。

仮に、例えば、図４のモバイル端末装置２０ａとモバイル端末装置２０ａの両方が、基地局２２ｅの消滅を報告すれば、これは十分に再生可能として扱われる。この結果、参照データはこの点で変更される。

これに加えて、このように適切性を査定するために、互いに関連する参照データモデルに地理的に隣接する観測を置くことの可能性が存在する。非常に徹底的な情報ベースは、更に、建物および測地学の補足的なモデル化によって、写実度が途方もなく増加する。

信頼性の査定または信頼の規準が達成されている要求は、故意または非故意に発生する不正確な観測による参照データの破損に対して、保護を提供する。この保護は、例えば評価システムの使用によって改善される。観測者（観測ユニットまたはモバイル端末装置２０ａまたは２０ｂ）の評価は、ここにその信頼性を決定する。観測者の評価は、例えば前の観測または事前に送信された更新情報の査定から生じる。ここに、査定は（例えば、オンラインオークション、コミュニティ、ホテルの査定等の評価システムにおける）ユーザーによって直接に実行される。この場合、位置測位の正確さが、査定されるべき観測者（モバイル端末装置）の観測の導入によって減少する、ユーザーのフィードバックは、観測者またはそれぞれのモバイル端末装置の否定的な査定およびその結果としての悪評をもたらす。

査定はまた、前述したように、例えば、品質のための尺度として使用される観測の再現性によって自動的に行われる。それから、他の観測者が既に行った観測をするとき、観測者またはモバイル端末装置の評価は高くなる。逆に、その観測が他の観測者によって共有されないときには、評価は低くなる。

集められた誤ったメッセージによって影響される、自動評価システムの一般的な危険は、実際のユーザー、または特別に配置された人（円）の参照観測、または信頼できるとして正しいとされた特別なモバイル端末装置による査定と結合することによって追放される。

観測または決定された偏差の関連性および信頼性の査定の後で、観測または決定された偏差は、参照データを更新するために使用される。それは参照データ管理手段３６によって実行される。参照データ管理手段３６は、既に述べたように、個々のモバイル端末装置、あるいは、外部の場合には例えばインターネットのサーバーで稼動している中央管理部に設けられている。

ここで、参照データ管理手段３６は統合ユニットを含み、統合ユニットの仕事は、肯定的に査定された観測、または、肯定的に査定された決定された偏差を使用して、参照データを適合させることである。

図５は、端末装置を位置測位するための方法の本発明の一実施態様のブロック図である。検出のステップ４０では、環境情報が最初に決定される。位置決定のステップ４２では、端末装置の位置が環境情報に基づいて決定される。試験のステップ４４では、端末装置の位置に割り振られる参照環境情報から環境情報の偏差が決定される。更新のステップ４６では、更新が決定された時、尺度の更新が、偏差が決定されたときに実行される。

予め決定された参照位置のための環境情報が、参照データとして使用されるとき、参照データの更新が、例えば図６から図８に個々の実施例が記載されているように、実行される。

一般に、各観測または各決定された偏差は、最初に、参照データモデルを援用して参照位置での観測または環境情報に変えられなければならない。こうして各観測は参照位置のための観測量になる。既存の観測は、各参照位置毎に集められ、正確さを高めるために既存の参照データと互いに比較される。観測および既に蓄積したデータから、更新された参照データが形成される。更新された参照データは、所定の参照位置のための新しい参照データおよび更新をもたらした観測についての付加情報を含む。そのような付加情報は、完全な観測または整理された形態（例えば、観測についての統計情報の形態）での観測を含む。

既に述べたように、前記の抽象的に定義された四つのユニット、観測ユニット、査定ユニット、統合ユニットおよび参照データモデルは、異なった物理的な装置に配分される。

図６は、参照データ管理手段６０のための一例の形で、これらのユニットの可能な配分例を示す。参照データ管理手段６０は、統合手段６２と査定ユニット６４と評価ユニット６６とを含む査定手段６８、および、参照データモデルを含むデータベース７０を含む。

部品の前記配分は、ちょうど図７に記載した実施例のように、一例として扱われるだけである。原則的に、本発明の概念を実行する様々な可能性が可能である。自立できる端末装置の場合、すなわち、各端末装置が自身に利用できる参照データを更新するシナリオの場合には、監視手段、査定手段６８、統合手段６２、およびデータベースが同じ装置、モバイル端末装置自身に配置されている。記述されているステップまたは尺度は局部的に実行され、そのような端末装置またはモバイル端末装置は、自身の観測に基づいてのみ参照データを更新する。このために、接続性を必要としない独立操作が可能になる。そのような構成は、例えば、都市地図または運転ガイドサービスのようなモバイルガイダンスシステムのために可能である。

異なる端末装置が独立した観測から相互に利益を得る、ピアツーピアシステムを実行することが、更に可能である。そのようなシステムでは、監視手段、査定手段、統合手段およびデータベースが、各々参加する装置上に配置されている。しかし、前記パラグラフの完全に自立できる端末装置と対照すると、局部的に発生した観測または局部的に観測された偏差がそれぞれ、他の装置に報告または配分される。端末装置が自身の観測を送る別の端末装置のグループは、例えば地理的に（所定の近辺または受信の範囲の装置のみに）制限される。従って、送信されるべき情報（更新情報）の量およびネットワーキングの負荷は減少する。あらゆる端末装置において、別の端末装置の受信された観測は、補足として局部的査定手段に送信される。

一実施例として、査定手段は二つの段階において実行される。第一段階では、更新された参照データに関しての局部的観測が、付加的情報（更新）と共に集められる。第二段階では、同じ参照点または同じ参照位置に関係しているこのデータ（例えば、異なる装置からのデータ）が、それぞれ結合される。従って、更新に含まれている付加的情報が、査定および重み付けのために使用される。個々の端末装置の観測または決定された偏差は、更新情報として、あるいはまた、それぞれの端末装置自身によって予め計算された更新として、直接に送信される。後者の場合、送信されるべき情報量は明確に減少する。

二つの可能性が結合されることは明らかである。すなわち、選択された端末装置が、観測、更新情報、またはその両方を送信する。これは、送信されるべき情報の数が、例えば、それぞれの端末装置の資源（プロセッサー利用、記憶利用等）に依存するという利点を有する。これに加えて、また局部的観測結果の数の依存性が導入される。従って、仮に少数の観測が存在するだけであれば、または、仮に少数の偏差が決定されるだけであれば、観測や偏差は、別な方法で既に与えられた更新情報が送信される場所に直接に送信される。

図４の中で既に指摘したように、本発明の概念は、サーバー顧客システムにおいて実行される。図４に記載されているように、優秀なサーバー、または、外部参照データ管理手段３６が存在している。このサーバー上に、査定手段、更新手段および全体的なデータベースが配置されている。

端末装置またはモバイル端末装置上に、監視手段および局部的参照データベースがある。端末装置はサーバーに観測を送信する。これは、観測の時において、または、時間の定義されたポイントすなわち時間の同期ポイントにおいて、瞬間的である。従って、すべての端末装置の観測または決定された偏差が、サーバーで利用でき、査定手段によって検査される。従って、信頼できると考えられる更新の情報または観測が、統合手段を介してデータベースに提供され、参照データとされる。参照データは、サーバーから参加端末装置に返送され、参加端末装置によってそれぞれの局部的データベースまたは局部的参照データベースに引き受けられる。ネットワークの負荷の低減を維持するためには、参照データに関する差動情報がここに送信される。当然、通信および統合がそれを許すときには、また代わりに完全なデータセットを送信することも可能である。

前述のサーバー顧客シナリオは、参加している端末装置において資源要求が低いという利点がある。これに加えて、複数の端末装置の観測が、参照データの更新に導入されるので、データは高い正確さを示す。すなわち、サーバーは、環境情報または参加している端末装置の受信状態において、全体的な知識を有する。

図６および図７を参照しながら、以下において、永久的な接続が必要ないサーバー顧客装置の実施例が説明される。

既に説明したように、図６に記載されたサーバーは、参照データおよび評価を伴うユーザプロフィール、または、個々のユーザーや端末装置のための信頼性査定を含むデータベース７０から成る。更新ユニット７２は、顧客または端末装置の更新情報を含む。

査定手段６８は査定ユニット６４および評価ユニット６６を含む。査定手段６８は、更新の提案、またはユーザーの評価を助ける更新情報を査定し、更新情報を別の観測者の別の更新情報に整合させる。さらに、査定手段は既存の参照データベースの情報を使用して、それぞれの端末装置の更新情報の関連性または信頼性を査定する。

統合手段６２は、中央データベース７０の中で、査定された更新の提案または更新情報で細工をするのに役立つ。評価ユニット６６は、査定手段６８の一部として査定ユニットのためのユーザプロフィールを査定する。そして、そのフィードバックに基づいて、データベース７０の評価またはユーザプロフィールを順に更新する。情報および／またはキー入力装置７４は、顧客または端末装置に、例えば地理的エリアのための参照データを、キー入力により任意に提供する。

図６に記載されたサーバーまたは図６に記載された参照データ管理手段のそれぞれと通信している、顧客または端末装置の一例が、図７に記載されている。この例は、例えば送信／受信ユニット８２および走査ユニット８４から成る受信手段８０を含む。図７に記載された端末装置の例は、さらに、位置決定手段８６（位置測位ユニット）および局部的データベース８８を含む。受信手段８０は、一例として、情報を受信し、または、環境情報を決定するために役立つ。別の実施例では、受信手段８０は、データまたは更新情報を送信するために使用される。

走査ユニット８４は、受信される周囲の基地局のリストを決定するために役立つ。こうして走査ユニット８４は、基地局の識別器と現在の受信電界強度／信号品質との間の割り振りに関するリストを提供する。ＷＬＡＮシステムの例で、基地局はＭＡＣアドレスによって識別される。また、基地局が装置を特別に識別するとき、基地局の識別器ＢＳＳＩＤが使用される。これから離れた、割り当ての他の特別な可能性も実行される。

位置決定手段８６または位置測位ユニットは、それぞれ、参照データと受信手段８０によって決定された環境情報とから、現在位置を決定するために役立つ。

端末装置は、さらに、現在の環境情報すなわち走査データと、局部的データベース８８の参照データとを整合させる学習ユニット９０を含む。そしｓて、端末装置は、多分決定された偏差から、更新の提案または更新情報を得る。ここで、更新情報を発生させるための一例は、例えば未知の基地局の発見または参照データに示される基地局の消滅である。学習ユニット９０はまた、中でも、ユーザーの歩く道および時間（動きのプロフィール）、ならびに、明確なユーザーの入力（例えば、訂正位置の指示）のような妥当な規準を使用する。更新の提案は提案ユニット９２に送られ、提案ユニット９２はサーバーとの接続を発生させたり、または、更新の提案または更新情報を受信して蓄積させたりする。参照データから得られた参照情報からの環境情報の偏差が、学習ユニット９０によって観測されるとき、提案ユニット９２は尺度の更新を実行するために役立つ。

更新手段９４は、局部的データベース８８に接続され、サーバーによって、または、局部的データベース８８の中の参照データ管理手段によって、伝送される更新された参照データで細工するのに役立つ。

原則的には、図７のモバイル端末装置に基づくシステムおよび図６の参照データ管理手段は、受信信号強度の指紋採取方法に従って動作する。これは、テスト測定によって、信号強度が、十分な数のポイントでの実験によって決定されることを意味する。これによって、参照データベースが生じる。参照データベースは、テスト測定が行われた各位置にそれぞれ割り振られた受信電界の強度および質とともに、基地局（アクセス点）のリストを含む。本発明の概念のＷＬＡＮの装置において、そのような参照データベースは、例えば以下のパラメータを含む。

表は次の情報を含む。
−参照点の識別（ＲＩＤ）
−受信局のＭＡＣアドレス
−アクセス点の受信電界強度（ＲＳＳＩ；数字４６５６０は、−４６．５６０ｄＢｍを意味する）
−デカルトの位置、メートル座標（ｘ、ｙ、ｚ；数字２４５８３は、２４５．８３ｍを意味する）
−測定値を記録した時刻のポイント

ＰＧＳ（「ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｓｅｅｎ」）の欄は、どの位のパーセントでこの局が測定値記録において見られたか示す。すなわち、ＰＧＳ＝９０は、平均してこの局が１０回の測定のうち９回で測定されたことを意味する。

位置測位化のために、現在の記録された測定値は、データベースと比較される。最も類似したもの、または最も類似した参照点の統合が、現在の位置として仮定される。複数の方法が整合のために可能であり、最も普通の方法は、信号空間における最少間隔法である。

信号空間における最少間隔法は、静的な周囲、すなわち非変更の周囲のために開発された。従って、基幹施設の変更、特にアクセス点の追加および消滅が、位置決めエラーをもたらす。従って、この方法は、動的な周囲での使用のために、および本発明の技術の範囲内での使用のために改善された。データベースで動的な周囲の地図を描くことができるように、さらに領域がデータベースに統合された。そのような拡張のための一例が、各参照点毎に、参照点の位置およびこの参照点で受信した全ての基地局のリスト（または、基地局のＭＡＣアドレス）の両方を含む、データベースである。

個々の基地局毎に、以下の情報が付加的に蓄積される。割り振られた電界強度（平均、変動）、上記ＰＧＳ値、基地局が端末装置によって最後に受信した時間のポイント（日付、時間）、時間のプロフィール、例えばその週の何曜日かを示す週間タイムテーブル、および基地局が見られた日の時間。既に述べられているように、評価システムは、端末装置によって観測される環境情報に対して、参照環境情報からの変更の提案または偏差をもっと良く査定できるように、そしてシステムから有害なユーザーを除くことができるように存在する。ここでは、各ユーザーのために、サーバーまたは参照データ管理手段の参照データベースに蓄積されているユーザプロフィールが準備される。仮に、サーバーの査定手段６８が、ユーザーの提案はデータベースの変更を生じるという決定するならば、このユーザーの評価は増加する。他のユーザーの提案と対立する、または、もっともらしくない提案は、提案しているユーザーの評価を減少させる。

全体的なデータベース８８（参照データおよびユーザプロフィール）は、サーバーで中央管理される。モバイル端末装置は、サーバーから参照データベースの一部分を受信、または、それをダウンロードし、局部的データベース７０としてそれを使用する。

顧客または端末装置の位置決定手段８６の位置測位のアルゴリズムは、一実施例において、指紋採取方法を使用する。局部的データベースと現在の測定値との間の整合のための方法は、エラー許容方法と取替えられる。エラーの許容は、中でも、ちょうど消滅した局のように追加した局が容認され、これに加えて、全体的なデータベース７０の中でこの最新の情報が考慮されるという事実によって表現される。別の実施例において、更に、ユーザーが、二つのまたは複数の可能な位置の間で、あるいは手動の精密を選択し、そして現在位置の付加的な次の学習のためにこの情報を使用することを許可する可能性がある。

位置決定手段８６が、位置として参照データの参照位置を提供するだけでなく、付加的に参照点間の動きの現実的なコースも推定する。動きのモデルのパラメータを決定するために、異なる適合アルゴリズム、例えばカルマンフィルタが、使用される。一実施例において、学習ユニット９０は、走査ユニット８４を介しての送信／受信ユニット８２の現在の測定値と、位置決定手段８６の計算された位置と、顧客または／および端末装置の互いの局部的データベース８８とを整合させる。これによって、データベースの下にある情報と比べられた、基幹施設の変更が検出される。これらの検出された変更、またはこうして決定された偏差から、顧客は更新情報の形で変更の提案を発生させる。変更の提案は、それにより以下の情報を含む。
−エラーの推定／信頼性の情報を含む現在位置
−現在の検出された局のリストおよびその割り振られた電界強度の値および質
−タイムスタンプ（日時）。

別の実施例では、顧客自身が変更の提案を発生させる、または、仮に更新情報なければ、小変更だけを検出することができる。そのような変更の情報が、局の一時的な可視性を有する週間タイムテーブルを、完了するために、または更新するためにサーバーで使用される。

全体的なデータベース７０はサーバー上にある。別の実施例では、サーバーは、インターネットによって利用でき、統合の前に、関連性、妥当性および信頼性に関する導入すべき新しい変更を点検する査定手段を付加的に含む。

別の実施例では、査定手段において、以下のアルゴリズムが実行される。参照データ査定ユニットにおいて、以下のプロセスが実行される。
１．すべての入って来る変更の提案を蓄積するプロセス
２．地理的な位置に従って提案を分けるプロセス（一つの位置に対して複数の提案を見つけるプロセス）
各提案のグループに対して、
３．個々の提案を、提案しているユーザーのそれぞれの評価で重み付けするプロセス
４．時間の面（曜日、時刻）を考慮して個々の提案を比較し、完全な提案を得るプロセス
５．完全な提案をデータベースの参照データに整合させ、完全な提案を統合ユニットに通すプロセス
６．統計的な領域を更新するためにデータベースに個々の提案を通すプロセス
７．提案が全部の提案と等しいユーザーの評価を上げるプロセス
８．提案が全部の提案と対立するユーザーの評価を下げるプロセス

別の実施例では、端末装置において、端末装置の動きを検出し、その動きを位置決定に導入する装置が付加的に使用される。これによって、全部のシステムの正確さが高められる。そのような動き検出センサーの一例は慣性センサーである。

別の実施例は、経験を査定し、かつ位置の推定を改善するための装置特有の情報（装置プロフィール）の生成、貯蔵および導入を含む。

端末装置の参照環境情報を管理する方法の一実施例が、図８にブロック図として記載されている。ここでは、主要なステップは、更新情報が端末装置の周囲で受信される、受信ステップ１００である。査定ステップ１０２では、更新情報の信頼性が査定される。

更新ステップ１０４では、信頼性の基準が、信頼性を査定した時に達成されていたとき、端末装置の周囲の参照環境情報が、変更または更新される。

端末装置を位置測位するための、または、端末装置の周囲の参照環境情報を管理するための本発明の方法は、それぞれ柔軟に使用される。例えば、ＷＬＡＮの送信／受信ユニットが装備されている、複数の個人的なデジタルシステム（ＰＤＡｓ）またはスマートフォンは、測定を実行するために使用される。都心エリアの基地局の（独特な）ＭＡＣアドレス、および、割り振られた電界強度が、これによって決定される。前述のモジュールまたは部品は、それぞれ、適用または視覚化の画面のために利用できる、決定された位置データを作るソフトウェアによって実現される。

都心エリアにおいて、公共ＷＬＡＮのアクセス点（ホットスポットまたはアクセス点）は、時間どおりに利用できる。公共ＷＬＡＮのアクセス点は、典型的にインターネットに、および、こうして参照環境情報を管理するための方法を実行するサーバーに接続を持つ。このサーバーは、前記部品のいくつか、またはすべてを含む。この接続性は、データ伝送および更新の最終的な整合のために使用される。

都心エリアで利用でき、そこで位置決定の高い正確さを可能にするようなシステム、例えば、ガイダンスまたは情報システムが実現される。

既に述べたように、本発明の概念は、仮に多数の詳細な装置が顧客のサーバーに基づいたシステムに接続した状態で与えられすれば、ピアツーピア基幹施設または自立できる端末装置で応用される。

本発明の方法が実行される端末装置は、前記ＰＤＡｓおよびモバイル電話に限らない。むしろ、送受信する手段を装備されている他のどの端末装置にも可能である。これは例えば、自動車、オートバイ、またはそのようなものに組み付けられる、デジタルカメラ、カーラジオ、または他の部品である。

情況によって、端末装置を位置測位するための方法は、ハードウェアまたはソフトウェアで実施される。実施は、プログラム可能な計算機システムと協働する電気的に読解可能な制御信号を持つデジタル記憶媒体、特にフロッピー（登録商標）ディスクまたはＣＤ上で行われる。その結果、端末装置を位置測位するための本発明の方法が実行される。一般に、計算機プログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、本発明はまた本発明方法を実行するための機械可読キャリアで貯えられるプログラムコードを持っている計算機プログラム製品の中に含む。すなわち、計算機プログラムがコンピュータで実行されるとき、本発明はまた、本発明方法を実行するためのプログラムコードを持っている計算機プログラムとして実現される。

Claims (11)

1. 端末装置の周囲の参照環境情報を管理するための方法であって、
   前記端末装置の周囲の更新情報を受信するステップと、
   前記更新情報の信頼性を査定するステップと、
   信頼性基準が信頼性を査定する時に達成されるとき、前記端末装置の周囲の参照環境情報を変更するステップと、を備え、
   前記更新情報の信頼性を査定するステップが、前記更新情報を送信する前記端末装置の信頼値を査定するステップを含む、方法。
2. 前記得られた更新情報と等価の別の更新情報が得られるとき、信頼性基準が達成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記得られた更新情報と等価の別の更新情報が、別の端末装置によって得られるとき、信頼性基準が達成される、請求項１に記載の方法。
4. 前記参照環境情報を変更するステップが、端末装置の周囲の予め決定された参照位置のための環境情報を含んでいる参照データを更新するステップを含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 前記参照データを更新するステップが、参照データモデルを使用して前記参照位置の環境情報を変更するステップを含み、その結果、参照環境情報が、前記端末装置の位置で、許容範囲内の前記端末装置によって観測される環境情報に対応する前記変更された参照データを使用して決定される、請求項４に記載の方法。
6. 更新された参照データを前記端末装置へ送信するステップを更に含む、請求項４または請求項５に記載の方法。
7. 前記端末装置の更新情報が過去において正しかったとき、前記信頼値が高い信頼性を合図する、請求項１に記載の方法。
8. 前記端末装置の位置決定の正確さが、更新情報を考慮する時に改善されるとき、前記信頼値が高い信頼性を合図する、請求項１または請求項７に記載の方法。
9. プログラムがコンピュータで実行されるとき、請求項１または請求項８に記載の方法を実行するためのプログラムコードを持つ、コンピュータプログラム。
10. 端末装置の周囲の参照情報を管理するための参照データ管理手段であって、
    前記端末装置の周囲の更新情報を受信するための更新手段と、
    前記更新情報の信頼性を査定するための査定手段と、
    信頼性基準が信頼性を査定する時に達成されていたことが、前記査定手段によって決定されるとき、前記端末装置の周囲の参照環境情報を変更するための統合手段と、を含み、
    前記更新情報の信頼性を査定するための査定手段が、前記更新情報を送信する前記端末装置の信頼値を査定する、参照データ管理手段。
11. 端末装置の位置を測位するための位置測位化システムであって、
    端末装置の位置を測位するための位置測位化手段と、
    請求項１０に記載の参照データ管理手段と、を含み、
    前記位置測位化手段は、
    環境情報を検出するための環境情報検出手段と、
    前記環境情報に基づいて前記端末装置の位置を決定するための位置決定手段と、
    前記端末装置の位置で割り振られた参照環境情報からの前記環境情報の偏差を決定するため、ならびに、偏差が決定されたときに尺度を更新するための観測手段と、を含む、
    位置測位化システム。

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