JP6872798B2 - 位置特定信号の伝送をスケジュールし、自己位置特定装置を動作する方法およびシステム - Google Patents

位置特定信号の伝送をスケジュールし、自己位置特定装置を動作する方法およびシステム Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2015年5月29日に出願された米国仮出願第62/168,704号および2016年3月7日に出願された米国出願第15/063,104号の利益を主張するものであり、これらの両方は、全体が参照により本明細書中に援用される。
本開示は、物体の位置特定の分野に関する。本開示はまた、超広帯域(UWB)信号等のタイムスタンプ可能な信号を使用する位置特定システムおよび方法に関する。本開示はさらに、自己位置特定装置の動作に関する。
ロジスティクスおよび産業自動化は、「スマートなモノ」から効果的な追跡および補助ソリューションを通して自動搬送車両(AGV)等のロボットに及ぶ用途において、手動および自動化プロセスをサポートならびに制御するための正確な位置特定にますます依拠している。
UWB技術が、資産追跡用途に対して好適な位置特定ソリューションとして提唱されている。そのような用途は、倉庫、病院、または工場における資産の集中データベースおよびその保管場所を保守することに関する。UWB技術を使用するとき、パレット、機器、または人等の資産は、一定の間隔においてUWB信号を放出するタグを具備し得る。これらの信号は、次いで、倉庫、病院、または工場内に設置されたUWBセンサによって検出され得る。中央サーバが、次いで、UWBセンサによって検出されたUWB信号を使用し、タグの場所を算出し、集中データベースを更新する。
移動ロボットが、消費者および産業の両方の環境における作業能力を補助するために、ますます使用されている。自律的移動ロボットが、特に、作業者を汚い、退屈な、危険な、または遠隔の作業から解放すること、高い再現性、およびますます多くの場合において、また、高性能を含む、利益を提供する。一般的な移動ロボットおよび自律的移動ロボットの開発における重要な課題は、特に、ロボット位置特定、すなわち、空間におけるロボットの位置を決定することである。現在の位置特定ソリューションは、全地球的航法衛星システム(GNSS)等によって提供される位置特定が、信頼性がない、もしくは動作不能であるエリアにおいて移動ロボットが動作する用途、または人に近接した動作を要求する用途を含め、多くの移動ロボット用途に対してあまり好適ではない。
ロボット位置特定のための現在のUWB位置特定ソリューションを使用することは、移動ロボットがその独自の場所を直接決定することを可能にしないであろう。むしろ、タグを具備するロボットが、最初に、その場所からUWB信号を放出し、その近傍におけるUWBセンサが、次いで、そのUWB信号を検出し、これを中央サーバに中継し、これは、次いで、移動ロボットの場所を算出し、次いで、本場所は、無線リンクを使用して、ロボットに戻るように通信される必要があるであろう。本タイプのシステムアーキテクチャは、常に、移動ロボットを制御するための有意な通信遅延(例えば、待ち持間)を導入する。本通信アーキテクチャはまた、(例えば、無線干渉に起因して)信号消失および対応してより低いシステムロバスト性の比較的に高いリスクをもたらし、これは、多くの安全重視ロボット用途(例えば、自律的移動ロボット動作)に対してこれを不適にする。さらに、これらのシステムでは、複数のUWB信号が現在は重複しないため、本アーキテクチャでは、タグの最大数およびタグ放出レート(すなわち、位置特定システムの更新レート)は、常に、リンク付けされる。これは、所与のタグ放出レートに対して限定されたスケーラビリティをもたらす(すなわち、本システムは、並行して限定された数のタグしかサポートすることができない)。加えて、より高いタグ放出レートまたは冗長性が要求される場合、より少ない数のタグが、使用される必要があるであろう。加えて、そのようなアーキテクチャでは、タグの位置を決定するための最大更新レートは、タグの数に反比例する。これは、多数の物体が高更新レートを用いて追跡される必要がある状況に対して不適である。
従来技術において提案された別の位置特定システムは、UWB信号の双方向交換を通して定常送受信機と通信するモバイル送受信機を使用する。定常送受信機との双方向通信は、モバイル送受信機がそれ自体と定常送受信機との間の飛行時間を算出することを可能にする。本アーキテクチャでは、移動送受信機と定常送受信機との間の通信は、通信が干渉しないように調整されなくてはならない。3つまたはそれを上回る定常送受信機への飛行時間の知識は、各移動送受信機が、三辺測量を使用して、環境内のその相対的場所を算出することを可能にする。各移動送受信機は、各定常送受信機と通信するため、本システムの更新レートは、移動送受信機の数および定常送受信機の数に反比例する。本アーキテクチャは、したがって、多数の物体が高頻度で位置特定されなければならない(例えば、位置測定値がロボットの運動に影響を及ぼすためにロボットの制御ループにおいて使用される、ロボットの群を追跡する)システム、モバイル送受信機の位置もしくは識別がプライベートに保たれるべきである(例えば、人を追跡する)システム、送受信機冗長性および高更新頻度の両方が所望されるシステム(例えば、車両のための測位システム等の安全重視用途)に対して、またはマルチパス信号を明瞭化することに役立てるために最大数の送受信機を要求し、高更新頻度および多数の追跡される物体が所望されるマルチパス環境(例えば、ロボット倉庫)において好適ではない。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
位置特定システムであって、
位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能な位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカ
を含み、
前記複数の測位アンカの第1の測位アンカは、第1の位置特定信号を無線で伝送するように構成され、
前記複数の測位アンカの第2の測位アンカは、第2の位置特定信号を無線で伝送するように構成され、
前記複数の測位アンカの第3の測位アンカは、第3の位置特定信号を無線で伝送するように構成され、
前記複数の測位アンカはそれぞれ、少なくとも1つのスケジューリングユニットに通信可能に結合され、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、
第1の伝送レートにおいて前記第1の位置特定信号を伝送するように前記第1の測位アンカをスケジューリングするステップと、
第2の伝送レートにおいて前記第2の位置特定信号を伝送するように前記第2の測位アンカをスケジューリングするステップと、
第3の伝送レートにおいて前記第3の位置特定信号を伝送するように前記第3の測位アンカをスケジューリングするステップであって、前記第1の伝送レートは、前記領域の一部内でさらなる測位性能を提供するために、前記第2の伝送レートを上回る、ステップと、
によって、前記位置特定信号の伝送をスケジューリングし、前記領域内の測位性能を制御するように構成される、
位置特定システム。
(項目2)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットはさらに、前記位置特定信号の伝送レートを調節し、動作中に前記領域内の測位性能を変更するように構成される、項目1に記載の位置特定システム。
(項目3)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の場所に基づいて、前記位置特定信号の伝送レートを調節するように構成される、項目1または2に記載の位置特定システム。
(項目4)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の場所を受信するように構成される、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目5)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の運動に基づいて、前記位置特定信号の伝送レートを調節するように構成される、項目2に記載の位置特定システム。
(項目6)
前記運動は、飛行パターンである、項目5に記載の位置特定システム。
(項目7)
前記位置特定信号は、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み、それぞれ、プリアンブルコードと、ペイロードとを含む、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目8)
前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、コマンドを含み、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記UWB位置特定信号の伝送をスケジューリングし、自己位置特定装置および前記複数のアンカのうちの少なくとも1つへの前記コマンドの伝搬を最適化するように構成される、項目7に記載の位置特定システム。
(項目9)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを含み、前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、同期データを含み、前記複数の測位アンカはそれぞれ、少なくとも1つの他の測位アンカから受信されたUWB位置特定信号から前記同期データを受信するように構成され、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記UWB位置特定信号の伝送をスケジューリングし、前記クロックの同期を最適化するように構成される、項目7または8に記載の位置特定システム。
(項目10)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを含み、各同期ユニットは、受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように構成される、項目9に記載の位置特定システム。
(項目11)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記位置特定信号の伝送をスケジューリングし、前記領域の1つまたはそれを上回る部分における精度、正確度、または更新レートのうちの少なくとも1つを増加させるように構成される、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目12)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、スケジュール内のタイムスロットに基づいて、前記位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され、前記第1の測位アンカは、前記第2の測位アンカよりも前記スケジュール内で多くのタイムスロットを割り当てられる、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目13)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、第1のスケジューリングユニットと、第2のスケジューリングユニットと、第3のスケジューリングユニットとを含み、前記第1のスケジューリングユニットは、前記第1の測位アンカに物理的に結合され、前記第1の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され、前記第2のスケジューリングユニットは、前記第2の測位アンカに物理的に結合され、前記第2の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され、前記第3のスケジューリングユニットは、前記第3の測位アンカに物理的に結合され、前記第3の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成される、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目14)
前記領域は、3次元領域を含む、前記項目のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目15)
複数の測位アンカを含む位置特定システムにおいて位置特定信号を伝送するための方法であって、
前記複数の測位アンカの第1の測位アンカを使用して、伝送スケジュールの2つまたはそれを上回るタイムスロット中に第1の位置特定信号を無線で伝送するステップと、
前記複数の測位アンカの第2の測位アンカを使用して、前記伝送スケジュールの1つまたはそれを上回るタイムスロット中に第2の位置特定信号を無線で伝送するステップと、
前記複数の測位アンカの第3の測位アンカを使用して、前記伝送スケジュールの1つまたはそれを上回るタイムスロット中に第3の位置特定信号を無線で伝送するステップと、
を含み、
前記第1の位置特定信号、前記第2の位置特定信号、および前記第3の位置特定信号は、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能であり、
前記第1の測位アンカは、前記領域の一部内でさらなる測位性能を提供するために、前記第2の測位アンカよりも前記伝送スケジュール内で多くのタイムスロットを割り当てられる、
方法。
(項目16)
1つまたはそれを上回るスケジューリングユニットを使用して、動作中に前記第1の測位アンカ、前記第2の測位アンカ、および前記第3の測位アンカが前記伝送スケジュール内で割り当てられるタイムスロットの数を調節するステップをさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記タイムスロットの数は、前記自己位置特定装置の既知の場所に基づいて調節される、項目15または16に記載の方法。
(項目18)
前記自己位置特定装置の既知の場所を無線で受信するステップをさらに含む、項目15−17のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目19)
前記伝送スケジュールのタイムスロットは、前記自己位置特定装置の既知の場所、前記第1、第2、および第3の位置特定信号の少なくともいくつかの一部として含まれるコマンドの伝搬の最適化、前記第1、第2、および第3の測位アンカと関連付けられるクロックの同期の最適化、ならびに前記領域の1つまたはそれを上回る部分における改良された精度、正確度、もしくは更新レートのうちの少なくとも1つのうちの1つもしくはそれを上回るものに基づいて割り当てられる、項目15−18のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目20)
第1のクロックを使用して、前記第1の測位アンカが前記第1の位置特定信号を無線で伝送するときを決定するために使用される第1のタイミング信号を生成するステップと、
第2のクロックを使用して、前記第2の測位アンカが前記第2の位置特定信号を無線で伝送するときを決定するために使用される第2のタイミング信号を生成するステップと、
第3のクロックを使用して、前記第3の測位アンカが前記第3の位置特定信号を無線で伝送するときを決定するために使用される第3のタイミング信号を生成するステップであって、前記第1、第2、および第3のクロックは、同期される、ステップと、
をさらに含む、項目15−19のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目21)
位置特定システムであって、
位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能な位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカと、
前記複数の測位アンカに通信可能に結合される、少なくとも1つのスケジューリングユニットであって、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、
第1の伝送スケジュールに従って前記位置特定信号の伝送をスケジュールすることであって、前記第1の伝送スケジュールは、前記複数の測位アンカのそれぞれが前記位置特定信号を伝送する第1の時間順序を定義することと、
いつ前記第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定することであって、前記第2の伝送スケジュールは、前記複数の測位アンカのそれぞれが前記位置特定信号を伝送する第2の時間順序を定義し、前記第2の時間順序は、前記第1の時間順序とは異なる、ことと、
前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更する決定に応答して、前記第2の伝送スケジュールに従って前記位置特定信号の伝送をスケジューリングし、それによって、前記領域内の測位性能を変更することと
を行うように構成される、少なくとも1つのスケジューリングユニットと、
を含む、位置特定システム。
(項目22)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の場所に基づいて、いつ前記第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成される、項目21に記載の位置特定システム。
(項目23)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の場所を受信するように構成される、項目21または22に記載の位置特定システム。
(項目24)
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記自己位置特定装置の既知の運動に基づいて、いつ前記第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成される、項目21−23のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目25)
前記運動は、飛行パターンである、項目24に記載の位置特定システム。
(項目26)
前記位置特定信号は、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み、それぞれ、プリアンブルコードと、ペイロードとを含む、項目21−25のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目27)
前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、コマンドを含み、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更し、自己位置特定装置および前記複数のアンカのうちの少なくとも1つへの前記コマンドの伝搬を最適化するように構成される、項目26に記載の位置特定システム。
(項目28)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを含み、前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、同期データを含み、前記複数の測位アンカはそれぞれ、少なくとも1つの他の測位アンカから受信されたUWB位置特定信号から前記同期データを受信するように構成され、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更し、前記クロックの同期に関して最適化するように構成される、項目26または27に記載の位置特定システム。
(項目29)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを含み、各同期ユニットは、前記受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように構成される、項目28に記載の位置特定システム。
(項目30)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、前記領域の異なる部分における増加された精度、正確度、および更新レートのうちの少なくとも1つを提供する、項目21−29のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目31)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを含み、前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカは、前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュール内で異なる数のタイムスロットを割り当てられる、項目21−30のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目32)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを含み、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、複数のスケジューリングユニットを含み、前記複数のスケジュールユニットはそれぞれ、前記複数の測位アンカのうちの個別の1つに物理的に結合され、前記複数のスケジューリングユニットはそれぞれ、その個別の測位アンカに割り当てられたタイムスロットに従って、その個別の測位アンカに関する位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成される、項目21−31のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目33)
前記領域は、3次元領域を含む、項目21−32のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目34)
複数の測位アンカを含む位置特定システムにおいて位置特定信号を伝送するための方法であって、
前記複数の測位アンカを使用して、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能な位置特定信号を無線で伝送するステップと、
前記複数の測位アンカに通信可能に結合される少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、第1の伝送スケジュールに従って前記位置特定信号の伝送をスケジューリングするステップであって、前記第1の伝送スケジュールは、前記複数の測位アンカのそれぞれが前記位置特定信号を伝送する第1の時間順序を定義する、ステップと、
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、いつ前記第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するステップであって、前記第2の伝送スケジュールは、前記複数の測位アンカのそれぞれが前記位置特定信号を伝送する第2の時間順序を定義し、前記第2の時間順序は、前記第1の時間順序とは異なる、ステップと、
前記少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更する決定に応答して、前記第2の伝送スケジュールに従って前記位置特定信号の伝送をスケジューリングし、それによって、前記領域内の測位性能を変更するステップと、
を含む、方法。
(項目35)
前記位置特定信号は、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み、それぞれ、プリアンブルコードと、ペイロードとを含み、前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、コマンドを含み、前記方法はさらに、自己位置特定装置および前記複数のアンカのうちの少なくとも1つへの前記コマンドの伝搬を最適化するために、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットを前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更するステップを含む、項目34に記載の方法。
(項目36)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを含み、前記UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、同期データを含み、前記方法はさらに、
前記複数の測位アンカのそれぞれを使用して、少なくとも1つの他の測位アンカから受信されたUWB位置特定信号から同期データを受信するステップと、
前記クロックの同期に関して最適化するために、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットを前記第1の伝送スケジュールから前記第2の伝送スケジュールに変更するステップと、
を含む、項目34または35に記載の方法。
(項目37)
前記複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを含み、前記方法はさらに、各同期ユニットを使用して、前記受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するステップを含む、項目34−36のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目38)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、前記領域の異なる部分における増加された精度、正確度、および更新レートのうちの少なくとも1つを提供する、項目34−37のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目39)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを含み、前記方法はさらに、前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュール内の異なる数のタイムスロットを前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカに割り当てるステップを含む、項目34−38のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目40)
前記第1の伝送スケジュールおよび前記第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを含み、前記少なくとも1つのスケジューリングユニットは、複数のスケジューリングユニットを含み、前記複数のスケジュールユニットはそれぞれ、前記複数の測位アンカのうちの個別の1つに物理的に結合され、前記方法はさらに、前記複数のスケジューリングユニットのそれぞれを使用して、その個別の測位アンカに割り当てられたタイムスロットに従って、その個別の測位アンカに関する位置特定信号の伝送をスケジューリングするステップを含む、項目34−39のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目41)
ある領域内の位置情報を決定するために使用され得る、位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを含む位置特定システムに関する伝送スケジュールを決定するためのシステムであって、
入力であって、
前記複数の測位アンカの場所と、
前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティと、
前記領域内の少なくとも1つの区域内の所望の測位性能と、
を受信するように動作可能である、入力と、
(a)前記複数の測位アンカの場所、(b)前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および(c)前記少なくとも1つの区域内の所望の測位性能に基づいて、前記複数のアンカに関する伝送スケジュールを決定するように構成される少なくとも1つのプロセッサであって、前記複数の測位アンカは、前記伝送スケジュールに従って前記位置特定信号を無線で伝送するように構成される、少なくとも1つのプロセッサと、
前記伝送スケジュールを前記複数の測位アンカに通信するように動作可能である、出力と、
を含む、システム。
(項目42)
前記少なくとも1つの区域の第1のものの中の所望の測位性能は、前記少なくとも1つの区域の第2のものの中の所望の測位性能を上回り、前記決定された伝送スケジュールは、前記第1の区域内にさらなる測位性能を提供するように決定される、項目41に記載のシステム。
(項目43)
前記少なくとも1つのプロセッサは、
前記複数の測位アンカの場所および前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティに基づいて、前記少なくとも1つの区域内の測位性能を予測するステップと、
前記予測された測位性能を前記少なくとも1つの区域内の所望の測位性能と比較するステップと、
によって、前記伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41または42に記載のシステム。
(項目44)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送電力レベルを含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールに関する伝送電力レベルを決定するように構成され、前記伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされる電力レベルを示す、項目41−43のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目45)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送中心周波数を含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールに関する伝送中心周波数を決定するように構成され、前記伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされる伝送中心周波数を示す、項目41−44のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目46)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送周波数帯域幅を含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールに関する伝送周波数帯域幅を決定するように構成され、前記伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされる伝送周波数帯域幅を示す、項目41−45のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目47)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、プリアンブルコードを含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールに関するプリアンブルコードを決定するように構成され、前記伝送スケジュールは、各位置特定信号と併用されるようにスケジューリングされるプリアンブルコードを示す、項目41−46のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目48)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、プリアンブル変調スキームを含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールに関するプリアンブル変調スキームを決定するように構成され、前記伝送スケジュールは、各位置特定信号と併用されるようにスケジューリングされるプリアンブル変調スキームを示す、項目41−47のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目49)
前記伝送スケジュールは、複数のタイムスロットを含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、1つまたはそれを上回る位置特定信号を前記複数のタイムスロットのそれぞれに割り当てるように構成される、項目41−48のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目50)
前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記伝送スケジュールの複数のタイムスロットの重複量を決定するように構成される、項目49に記載のシステム。
(項目51)
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数の測位アンカが前記位置特定信号を無線で伝送する時間順序を決定することによって、前記伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41−50のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目52)
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記複数の測位アンカが前記位置特定信号を無線で伝送する伝送レートを決定することによって、前記伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41−51のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目53)
前記伝送スケジュールは、複数のタイムスロットを含み、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、より低い伝送レートを伴う測位アンカよりもより高い伝送レートを伴う測位アンカにより多くのタイムスロットを割り当てるように構成される、項目52に記載のシステム。
(項目54)
前記少なくとも1つのプロセッサは、最適化アルゴリズムを使用することによって、前記伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41−53のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目55)
前記少なくとも1つのプロセッサは、コスト関数を最小限にすることによって、前記伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41−54のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目56)
前記入力はさらに、前記領域内の自己位置特定装置のリアルタイム測位情報を受信するように動作可能であり、前記少なくとも1つのプロセッサはさらに、前記リアルタイム測位情報に基づいて、更新される伝送スケジュールを決定するように構成される、項目41−55のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目57)
前記所望の測位性能は、飛行パターンを含む、項目41−56のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目58)
ある領域内の位置情報を決定するために使用され得る、位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを含む位置特定システムに関する伝送スケジュールを決定するための方法であって、
入力を使用して、前記複数の測位アンカの場所、前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および前記領域内の少なくとも1つの区域内の所望の測位性能を受信するステップと、
少なくとも1つのプロセッサを使用して、(a)前記複数の測位アンカの場所、(b)前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および(c)前記少なくとも1つの区域内の所望の測位性能に基づいて、前記複数のアンカに関する伝送スケジュールを決定するステップであって、前記複数の測位アンカは、前記伝送スケジュールに従って前記位置特定信号を無線で伝送するように構成される、ステップと、
出力を使用して、前記伝送スケジュールを前記複数の測位アンカに通信するステップと、
を含む、方法。
(項目59)
前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記複数の測位アンカの場所および前記複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティに基づいて、前記少なくとも1つの区域内の測位性能を予測するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記予測された測位性能を前記少なくとも1つの区域内の所望の測位性能と比較するステップと、
をさらに含む、項目58に記載の方法。
(項目60)
前記少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送電力レベルを含み、前記方法はさらに、前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記伝送スケジュールに関する伝送電力レベルを決定するステップを含み、前記伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされる電力レベルを示す、項目58または59に記載の方法。
(項目61)
位置特定システムであって、
伝送スケジュールのタイムスロット中に位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカであって、
各位置特定信号は、ペイロードを含み、
前記位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別する、
複数の測位アンカと、
受信機を含む自己位置特定装置であって、前記自己位置特定装置は、
前記位置特定信号の少なくともいくつかを受信することと、
前記受信された位置特定信号のペイロードを抽出することと、
前記受信された位置特定信号の抽出されたペイロードに基づいて、前記自己位置特定装置の測位情報を決定するためにどの位置特定信号を受信するかを決定することと、
前記決定された位置特定信号に基づいて、前記受信機を構成することと、
前記構成された受信機を使用して、前記決定された位置特定信号を受信することと、
前記受信された決定された位置特定信号に基づいて、前記自己位置特定装置の測位情報を決定することと、
を行うように構成される、自己位置特定装置と、
を含む、位置特定システム。
(項目62)
前記位置特定信号は、第1の部分群と、第2の部分群とを含み、前記第1の部分群および前記第2の部分群は、少なくとも1つの異なる伝送特性を含む、項目61に記載の位置特定システム。
(項目63)
前記少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む、項目62に記載の位置特定システム。
(項目64)
前記第1の部分群からの位置特定信号および前記第2の部分群からの位置特定信号の両方は、前記伝送スケジュールの同一のタイムスロット中の伝送のためにスケジューリングされる、項目62または63に記載の位置特定システム。
(項目65)
前記自己位置特定装置は、ステータス情報に基づいて、どの位置特定信号を受信するかを決定するように構成される、項目61−64のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目66)
前記ステータス情報は、前記自己位置特定装置の現在の位置を含む、項目65に記載の位置特定システム。
(項目67)
前記ステータス情報は、前記自己位置特定装置の位置特定推定量と関連付けられる分散情報を含む、項目65または66に記載の位置特定システム。
(項目68)
前記自己位置特定装置は、前記位置特定推定量と関連付けられる分散を最小限にするために、どの位置特定信号を受信するかを決定するように構成される、項目67に記載の位置特定システム。
(項目69)
前記位置特定信号毎のペイロードは、同一の将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの2つの測位アンカを識別する、項目61−68のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目70)
前記位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも2つの将来のタイムスロットのそれぞれの間に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別する、項目61−69のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目71)
位置特定方法であって、
複数の測位アンカを使用して、伝送スケジュールのタイムスロット中に位置特定信号を無線で伝送するステップであって、
各位置特定信号は、ペイロードを含み、
前記位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別する、
ステップと、
自己位置特定装置を使用して、前記位置特定信号の少なくともいくつかを受信するステップと、
前記自己位置特定装置を使用して、前記受信された位置特定信号のペイロードを抽出するステップと、
前記自己位置特定装置を使用して、前記受信された位置特定信号の抽出されたペイロードに基づいて、前記自己位置特定装置の測位情報を決定するためにどの位置特定信号を受信するかを決定するステップと、
前記決定された位置特定信号に基づいて、前記自己位置特定装置の受信機を構成するステップと、
前記構成された受信機を使用して、前記決定された位置特定信号を受信するステップと、
前記自己位置特定装置を使用して、前記測位情報を決定するステップと、
を含む、方法。
(項目72)
前記位置特定信号は、第1の部分群と、第2の部分群とを含み、前記第1の部分群および前記第2の部分群は、少なくとも1つの異なる伝送特性を含む、項目71に記載の方法。
(項目73)
前記少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む、項目72に記載の方法。
(項目74)
前記第1の部分群からの位置特定信号および前記第2の部分群からの位置特定信号の両方は、前記伝送スケジュールの同一のタイムスロット中の伝送のためにスケジューリングされる、項目72または73に記載の方法。
(項目75)
前記自己位置特定装置を使用して、ステータス情報に基づいて、どの位置特定信号を受信するかを決定するステップをさらに含む、項目71−74のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目76)
前記ステータス情報は、前記自己位置特定装置の現在の位置を含む、項目75に記載の方法。
(項目77)
前記ステータス情報は、前記自己位置特定装置の位置特定推定量と関連付けられる分散情報を含む、項目75または76に記載の方法。
(項目78)
前記自己位置特定装置を使用して、前記位置特定推定量と関連付けられる分散を最小限にするために、どの位置特定信号を受信するかを決定するステップをさらに含む、項目77に記載の方法。
(項目79)
前記位置特定信号毎のペイロードは、同一の将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの2つの測位アンカを識別する、項目71−78のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目80)
前記位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも2つの将来のタイムスロットのそれぞれの間に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別する、項目71−79のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目81)
位置特定システムであって、
時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を無線で伝送するように構成された第1の位置特定ネットワークであって、前記第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、第1の位置特定ネットワークと、
時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を無線で伝送するように構成された第2の位置特定ネットワークであって、前記第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、第2の位置特定ネットワークと、
ブリッジアンカであって、
前記時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信することと、
前記時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信することと、
前記第1の時間同期情報に関連する時間同期情報を前記第2の位置特定ネットワークに伝送することと、
を行うように構成される、ブリッジアンカと、
を含む、位置特定システム。
(項目82)
前記時間同期情報は、前記第1の位置特定ネットワークのクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つを含む、項目81に記載の位置特定システム。
(項目83)
前記第2の位置特定ネットワークは、前記受信された時間同期情報に基づいて、クロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つを調節し、前記第2の位置特定ネットワークを前記第1の位置特定ネットワークと時間同期するように構成される、項目82に記載の位置特定システム。
(項目84)
前記ブリッジアンカは、前記時間同期情報を無線で伝送するように構成され、前記第2の位置特定ネットワークの少なくとも1つのアンカは、前記時間同期情報を無線で受信するように構成される、項目81−83のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目85)
前記ブリッジアンカはさらに、前記第2の時間同期情報に関連する時間同期情報を前記第1の位置特定ネットワークに伝送するように構成される、項目81−84のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目86)
前記ブリッジアンカは、前記時間同期情報を前記第1の位置特定ネットワークの自己位置特定装置に無線で伝送し、前記自己位置特定装置が、前記第1の位置特定ネットワークおよび第2の位置特定ネットワークを使用してその位置を決定することを可能にするように構成される、項目81−85のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目87)
前記自己位置特定装置は、前記受信された時間同期情報に基づいて、前記第1の位置特定ネットワークから位置特定信号を受信することと、前記第2の位置特定ネットワークから位置特定信号を受信することとの間で切り替えるように構成される、項目86に記載の位置特定システム。
(項目88)
前記ブリッジアンカはさらに、前記第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを無線で伝送するように構成される、項目81−87のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目89)
前記第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものは、それぞれ、プリアンブルと、ペイロードとを含み、前記第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るもののペイロードは、前記時間同期情報を含む、項目88に記載の位置特定システム。
(項目90)
前記第2の位置特定信号を受信することと、
前記受信された第2の位置特定信号に基づいて、位置情報を決定することと、
前記第1の位置特定信号を受信するようにその受信機を構成することと、
前記受信された第1の位置特定信号に基づいて、位置情報を決定することと、
を行うように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目81−89のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目91)
前記自己位置特定装置はさらに、前記ブリッジアンカから時間同期情報を受信するように構成され、前記受信された第1の位置特定信号に基づいて位置情報を決定するステップはさらに、前記ブリッジアンカからの時間同期情報に依存して実行される、
項目90に記載の位置特定システム。
(項目92)
前記第1の位置特定ネットワークから前記第1の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信することと、
前記ブリッジアンカから前記第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信することと、
前記第2の位置特定ネットワークから前記第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信することと、
前記第1の位置特定ネットワークから受信された1つまたはそれを上回る第1の位置特定信号、前記第2の位置特定ネットワークから受信された第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るもの、および前記ブリッジアンカから受信された時間同期情報に基づいて、位置情報を決定することと、
を行うように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目89に記載の位置特定システム。
(項目93)
前記ブリッジアンカは、前記第1の位置特定ネットワークおよび前記第2の位置特定ネットワークから位置特定信号を交互に受信するように構成される、項目81−92のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目94)
前記第1の領域および前記第2の領域は、少なくとも部分的に重複する、項目81−93のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目95)
前記ブリッジアンカは、前記受信された第1の時間同期情報および前記受信された第2の時間同期情報に基づいて、相対的時間情報を決定するように構成され、前記ブリッジアンカによって伝送される時間同期情報は、前記相対的時間情報を含む、項目81−94のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目96)
位置特定システムであって、
時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を伝送するように構成された第1の位置特定ネットワークであって、前記第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、第1の位置特定ネットワークと、
時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を伝送するように構成された第2の位置特定ネットワークであって、前記第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、第2の位置特定ネットワークと、
ブリッジアンカであって、
前記時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信することと、
前記時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信することと、
前記受信された第1の時間同期情報に基づいて、第1の動作モードにおいて前記第1の位置特定ネットワークの一部として第1の位置特定信号を伝送することと、
前記受信された第2の時間同期情報に基づいて、第2の動作モードにおいて前記第2の位置特定ネットワークの一部として第2の位置特定信号を伝送することと、
を行うように構成される、ブリッジアンカと、
を含む、位置特定システム。
(項目97)
前記ブリッジアンカは、前記第1および第2の位置特定ネットワークのうちの少なくとも1つの所望の測位性能に基づいて、前記第1の動作モードと前記第2の動作モードとの間で切り替えるように構成される、項目96に記載の位置特定システム。
(項目98)
位置特定方法であって、
第1の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を無線で伝送するステップであって、前記第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、ステップと、
第2の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を無線で伝送するステップであって、前記第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、ステップと、
ブリッジアンカを使用して、前記時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信するステップと、
前記ブリッジアンカを使用して、前記時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信するステップと、
前記ブリッジアンカを使用して、前記第1の時間同期情報に関連する時間同期情報を前記第2の位置特定ネットワークに無線で伝送するステップと、
を含む、方法。
(項目99)
前記自己位置特定装置が、前記第1の位置特定ネットワークおよび第2の位置特定ネットワークを使用してその位置を決定することを可能にするために、前記ブリッジアンカを使用して、前記時間同期情報を前記第1の位置特定ネットワークの自己位置特定装置に無線で伝送するステップをさらに含む、項目98に記載の方法。
(項目100)
位置特定方法であって、
第1の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を伝送するステップであって、前記第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、ステップと、
第2の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を伝送するステップであって、前記第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するように使用可能である、ステップと、
ブリッジアンカを使用して、前記時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信するステップと、
前記ブリッジアンカを使用して、前記時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信するステップと、
前記ブリッジアンカを使用して、前記受信された第1の時間同期情報に基づいて、第1の動作モードにおいて前記第1の位置特定ネットワークの一部として第1の位置特定信号を伝送するステップと、
前記ブリッジアンカを使用して、前記受信された第2の時間同期情報に基づいて、第2の動作モードにおいて前記第2の位置特定ネットワークの一部として第2の位置特定信号を伝送するステップと、
を含む、方法。
(項目101)
位置特定システムであって、
第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成された第1のアンカであって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、第1のアンカと、
第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成された第2のアンカであって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通領域内で受信されることができる、第2のアンカと、
を含む、位置特定システム。
(項目102)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第1のコード化されたプリアンブルを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第2の同じようにコード化されたプリアンブルを含む、項目101に記載の位置特定システム。
(項目103)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体ではなく、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体または前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目101または102に記載の位置特定システム。
(項目104)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよび前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目101−103のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目105)
前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードと重複する、項目101−104のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目106)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号はさらに、前記プリアンブルと前記ペイロードとの間にフレーム開始デリミタ(SFD)を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のSFDに重複せず、前記タイムスタンプ可能な位置特定システムはさらに、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよびSFDならびに前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成される自己位置特定装置を含む、項目101−105のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目107)
前記自己位置特定装置はさらに、
前記第1の位置特定信号のプリアンブルまたはSFDの受信に対応するタイムスタンプを決定することと、
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の既知の伝送時間および前記タイムスタンプに基づいて、位置情報を決定することと、
を行うように構成される、項目106に記載の位置特定システム。
(項目108)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードは、第1および第2のペイロードを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードではなく、第2のペイロードと重複する、項目101−107のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目109)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードおよび前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目108に記載の位置特定システム。
(項目110)
前記第1のアンカは、伝送中心周波数および伝送周波数帯域幅を使用して、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され、前記第2のアンカは、前記伝送中心周波数および前記伝送周波数帯域幅を使用して、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成される、項目101−109のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目111)
前記第1のアンカは、複数の第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され、
前記第2のアンカは、複数の第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され、前記複数の第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号はそれぞれ、前記複数の第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの対応するものと部分的に重複する、
項目101−110のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目112)
4つまたはそれを上回るアンカをさらに含み、前記4つまたはそれを上回るアンカは、前記第1のアンカと、前記第2のアンカとを含み、前記4つまたはそれを上回るアンカは、前記タイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送に部分的に重複する伝送スケジュールに従ってタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され、それによって、前記タイムスタンプ可能な位置特定システムに、前記タイムスタンプ可能な位置特定信号が重複しない場合よりも多くの単位時間あたりタイムスタンプ可能な信号を伝送させる、項目101−111のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目113)
前記第1および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のそれぞれのペイロードは、いつアンカが将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成されるかを識別する、項目101−112のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
(項目114)
いつアンカが将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成されるかの識別を受信することと、
前記受信された識別に基づいて、その全体におけるどのタイムスタンプ可能な信号を受信するかを選択することと、
を行うように構成される、自己位置特定装置をさらに含む、項目113に記載の位置特定システム。
(項目115)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目111に記載の位置特定システム。
(項目116)
位置特定のための方法であって、
第1のアンカを使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップであって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、ステップと、
第2のアンカを使用して、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップであって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通領域内で受信されることができる、ステップと、
を含む、方法。
(項目117)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号はさらに、前記プリアンブルと前記ペイロードとの間にフレーム開始デリミタ(SFD)を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のSFDに重複せず、前記方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよびSFDならびに前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するステップを含む、項目116に記載の方法。
(項目118)
前記自己位置特定装置を使用して、前記第1の位置特定信号のプリアンブルまたはSFDの受信に対応するタイムスタンプを決定するステップと、
前記自己位置特定装置を使用して、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の既知の伝送時間および前記タイムスタンプに基づいて、位置情報を決定するステップと、
をさらに含む、項目116または117に記載の方法。
(項目119)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードは、第1および第2のペイロードを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードではなく、第2のペイロードと重複し、前記方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードおよび前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するステップを含む、項目116−118のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目120)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目116−119のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目121)
複数の測位アンカを含む位置特定システムを動作させるための方法であって、
前記複数の測位アンカの第1のサブセットを第1のサブネットワークに分配するステップと、
第1の伝送スケジュールに従って、第1の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるステップであって、前記第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ステップと、
前記複数の測位アンカの第2のサブセットが前記第1のサブネットワークに分配されるように、前記第1のサブネットワークへの前記複数の測位アンカの分配を調節するステップであって、前記第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第2のサブセット内に含まれず、前記第2のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第1のサブセット内に含まれない、ステップと、
第2の伝送スケジュールに従って、第2の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第2のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるステップであって、前記第2の位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ステップと、
を含む、方法。
(項目122)
前記複数の測位アンカの第3のサブセットを第2のサブネットワークに分配するステップと、
第3の伝送スケジュールに従って、第3の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第3のサブセットの第2のサブネットワークを動作させるステップであって、前記第3の位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第3の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ステップと、
をさらに含む、項目121に記載の方法。
(項目123)
前記第1のサブネットワークおよび前記第2のサブネットワークを同時に動作させるステップをさらに含む、項目122に記載の方法。
(項目124)
前記複数の測位アンカの第3のサブセットは、前記複数の測位アンカの第1のサブセットの測位アンカのいずれも含まない、項目122または123に記載の方法。
(項目125)
前記複数の測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークおよび前記第2のサブネットワークを同時に動作させるステップをさらに含み、
前記複数の測位アンカの第3のサブセットは、前記複数の測位アンカの第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカを含み、
前記第1および第3の位置特定信号の伝送は、少なくとも1つの異なる伝送特性を使用する、
項目122−124のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目126)
前記少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む、項目125に記載の方法。
(項目127)
前記第1の地理的領域および前記第3の地理的領域は、重複しない、項目122−126のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目128)
前記複数の測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークおよび前記第2のサブネットワークを同時に動作させるステップをさらに含み、前記第1のサブネットワークのアンカのうちの少なくとも1つは、前記第1の地理的領域のサイズを縮小させるようにより低い伝送電力を使用して動作され、したがって、前記第1の地理的領域および前記第2の地理的領域は、重複しない、項目122−127のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目129)
前記第1のサブネットワークおよび前記第2のサブネットワークは、同一の伝送特性を使用して、第1および第2の位置特定信号を伝送し、前記第1および第2の位置特定信号は、時間において重複する、項目128に記載の方法。
(項目130)
前記複数の測位アンカの第4のサブセットが前記第2のサブネットワークに分配されるように、前記第2のサブネットワークへの前記複数の測位アンカの分配を調節するステップをさらに含み、前記第3のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第4のサブセット内に含まれず、前記第4のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第3のサブセット内に含まれない、項目122−129のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目131)
前記第1のサブネットワークによってサービス提供される地理的領域を動的に変更するために、前記第1のサブネットワークへの前記複数の測位アンカの分配を付加的に調節するステップをさらに含む、項目121−130のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目132)
前記第1のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配は、前記第1のサブネットワークによってサービス提供される少なくとも1つの自己位置特定装置の既知の運動に基づいて調節される、項目121−131のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目133)
前記運動は、飛行パターンである、項目132に記載の方法。
(項目134)
前記少なくとも1つの自己位置特定装置の既知の場所を受信するステップをさらに含む、項目121−133のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目135)
前記位置特定システムにおける第1のサブネットワークの使用は、前記第1の地理的領域内の測位性能を増加させる、項目121−134のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目136)
前記第1の位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2の位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目121−135のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目137)
位置特定システムであって、
複数の測位アンカを含み、前記複数の測位アンカは、
前記複数の測位アンカの第1のサブセットを第1のサブネットワークに分配することと、
第1の伝送スケジュールに従って、第1の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークを動作させることであって、前記第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ことと、
前記複数の測位アンカの第2のサブセットが前記第1のサブネットワークに分配されるように、前記第1のサブネットワークへの前記複数の測位アンカの分配を調節することであって、前記第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第2のサブセット内に含まれず、前記第2のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、前記第1のサブセット内に含まれない、ことと、
第2の伝送スケジュールに従って、第2の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第2のサブセットの第1のサブネットワークを動作させることであって、前記第2の位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ことと、
を行うように構成される、位置特定システム。
(項目138)
前記位置特定システムはさらに、
前記複数の測位アンカの第3のサブセットを第2のサブネットワークに分配することと、
第3の伝送スケジュールに従って、第3の位置特定信号を伝送するように前記測位アンカの第3のサブセットの第2のサブネットワークを動作させることであって、前記第3の位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第3の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ことと、
を行うように構成される、項目137に記載のシステム。
(項目139)
前記第1の位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2の位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目137または138に記載のシステム。
(項目140)
位置特定システムであって、
少なくとも第1の測位アンカ、第2の測位アンカ、および第3の測位アンカを含む、複数の測位アンカと、
第1の伝送スケジュールに従って、第1の時間期間中に第1の位置特定信号を伝送するように構成される、測位アンカの第1のサブセットであって、前記第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができ、前記測位アンカの第1のサブセットは、前記第1の測位アンカと、前記第2の測位アンカとを含み、前記第3の測位アンカは、前記第1の時間期間中に伝送しないように構成される、測位アンカの第1のサブセットと、
第2の伝送スケジュールに従って、第2の後続時間期間中に第2の位置特定信号を伝送するように構成される、測位アンカの第2のサブセットであって、前記第2の位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができ、前記測位アンカの第2のサブセットは、前記第1の測位アンカと、前記第3の測位アンカとを含み、前記第2の測位アンカは、前記第2の時間期間中に伝送しないように構成される、測位アンカの第2のサブセットと、
を含む、位置特定システム。
(項目141)
複数の測位アンカを含む位置特定システムを動作させるための方法であって、
前記複数の測位アンカを使用して、第1の伝送スケジュールに従って、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップであって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第1のセットを含み、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ステップと、
前記複数の測位アンカを使用して、第2の伝送スケジュールに従って、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップであって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第2のセットを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ステップと、
を含み、
前記第1の地理的領域および前記第2の地理的領域は、少なくとも部分的に重複し、
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかは、それらが時間において重複するように伝送され、
少なくとも1つのタイプの伝送特性が、前記伝送特性の第1のセットおよび前記伝送特性の第2のセットにおいて異なり、重複する前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかの間の干渉を低減させる、
方法。
(項目142)
前記少なくとも1つのタイプの伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む、項目141に記載の方法。
(項目143)
前記複数の測位アンカのうちの1つは、第1および第2のアンテナを含み、前記第1のアンテナを使用して、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを伝送し、前記第2のアンテナを使用して、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを伝送するように構成される、項目141または142に記載の方法。
(項目144)
前記1つの測位アンカは、それらが時間において重複するように、前記1つの第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記1つの第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成される、項目143に記載の方法。
(項目145)
前記自己位置特定装置は、少なくとも1つの受信設定を含み、前記方法はさらに、前記第1および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちのどちらを受信するかを選択するように、前記自己位置特定装置の少なくとも1つの受信設定を構成するステップを含む、項目141−144のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目146)
前記自己位置特定装置を使用して、情報に基づいて、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するか、または前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するかを決定するステップをさらに含む、項目141−145のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目147)
前記情報は、以前に受信されたタイムスタンプ可能な位置特定信号の一部として受信される構成情報を含む、項目146に記載の方法。
(項目148)
前記情報は、前記自己位置特定装置のメモリ上に記憶される情報を含む、項目146または147に記載の方法。
(項目149)
前記情報は、前記自己位置特定装置の内部メトリックおよび前記自己位置特定装置の内部状態のうちの1つを含む、項目146−148のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目150)
前記複数の測位アンカのうちの1つを使用して、前記複数の測位アンカのうちの少なくとも1つの他のものによって伝送される前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの少なくとも1つを受信するステップをさらに含む、項目141−149のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目151)
前記1つの測位アンカを使用して、情報に基づいて、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するか、または前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するかを決定するステップをさらに含む、項目150に記載の方法。
(項目152)
前記情報は、以前に受信されたタイムスタンプ可能な位置特定信号の一部として受信される構成情報を含む、項目151に記載の方法。
(項目153)
前記情報は、前記1つの測位アンカのメモリ上に記憶される情報を含む、項目151に記載の方法。
(項目154)
前記伝送特性の第1のセットおよび前記伝送特性の第2のセットは、同一の中心周波数および伝送周波数帯域幅を含む、項目141−153のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目155)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目141−154のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目156)
位置特定システムであって
複数の測位アンカであって、
第1の伝送スケジュールに従って、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送することであって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第1のセットを含み、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ことと、
第2の伝送スケジュールに従って、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送することであって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第2のセットを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用されることができる、ことと、
を行うように構成される、複数の測位アンカを含み、
前記第1の地理的領域および前記第2の地理的領域は、少なくとも部分的に重複し、
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかは、それらが時間において重複するように伝送され、
少なくとも1つのタイプの伝送特性が、前記伝送特性の第1のセットおよび前記伝送特性の第2のセットにおいて異なり、重複する前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかの間の干渉を低減させる、
位置特定システム。
(項目157)
前記複数の測位アンカはさらに、3つの無線周波数アンカの第1および第2のセットを含み、前記無線周波数アンカはそれぞれ、無線周波数信号を放出するように構成され、前記無線周波数アンカはそれぞれ、
アンカアンテナと、
アンカクロック信号を受信するように動作可能である、アンカクロックインターフェースと、
アナログ伝送電子機器と、
前記アンカクロックインターフェースおよび前記アナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記アンカクロック信号を基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記無線周波数信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器と、
を含み、
前記システムはさらに、前記無線周波数信号を受信するように動作可能である、自己位置特定装置を含み、自己位置特定装置は、
装置アンテナと、
装置クロック信号を受信するように構成される、装置クロックインターフェースと、
装置アナログ受信電子機器と、
前記装置クロックインターフェースおよび前記装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記装置クロック信号を基準にして、前記受信された無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、装置デジタル受信電子機器と、
を含み、
前記無線周波数アンカの第1および第2のセットは、重複する領域と地理的に隣接するセル内で動作し、
前記自己位置特定装置は、前記重複する領域内に位置付けられると、前記無線周波数アンカの第1のセットから、または前記無線周波数アンカの第2のセットから前記無線周波数信号を受信するように構成され、
前記複数の測位アンカは、時間における信号の分離、空間における信号の分離、または周波数における信号の分離のうちの少なくとも1つを使用し、前記無線周波数アンカの第1および第2のセット間の信号干渉を軽減するように構成される、
項目156に記載の位置特定システム。
(項目158)
前記少なくとも1つのタイプの伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む、項目156または157に記載のシステム。
(項目159)
前記複数の測位アンカのうちの1つはさらに、前記複数の測位アンカのうちの少なくとも1つの他のものによって伝送される前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの少なくとも1つを受信するように構成される、項目156−158のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目160)
前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、項目156−159のうちのいずれか1項に記載のシステム。
(項目161)
車両の位置を決定するための自己位置特定装置であって、
第1のサブセットであって、
第1の無線周波数信号を受信するように動作可能である、第1のアンテナと、
前記第1の無線周波数信号を増幅するように構成される、第1のアナログ受信電子機器と、
クロック信号を基準にして、前記増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、第1のデジタル受信電子機器と、
前記増幅された第1の無線周波数信号のタイムスタンプに基づいて、座標系における前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成される、第1の位置特定ユニットと、
を含む、第1のサブシステムと、
前記第1のサブシステムに動作可能に結合される、第2のサブシステムであって、
第2の無線周波数信号を受信するように動作可能である、第2のアンテナと、
前記第2の無線周波数信号を増幅するように構成される、第2のアナログ受信電子機器と、
クロック信号を基準にして、前記増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、第2のデジタル受信電子機器と、
前記増幅された第2の無線周波数信号のタイムスタンプに基づいて、座標系における前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成される、第2の位置特定ユニットと、
を含む、第2のサブシステムと、
を含み、
前記第1のサブシステムおよび前記第2のサブシステムはそれぞれ、選択的に使用され、他方のサブシステムに依拠することなく前記車両を制御するように構成される、自己位置特定装置。
(項目162)
前記第1のサブシステムはさらに、第1のクロックを含み、前記第1のデジタル受信電子機器は、前記第1のクロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、前記増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され、
前記第2のサブシステムはさらに、第2のクロックを含み、前記第2のデジタル受信電子機器は、前記第2のクロックによって生成される第2のクロック信号を基準にして、前記増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、
項目161に記載の自己位置特定装置。
(項目163)
前記第1のサブシステムはさらに、前記第1のクロックに関するクロック補正値を算出するように構成される、第1の同期ユニットを含み、
前記第2のサブシステムはさらに、前記第2のクロックに関するクロック補正値を算出するように構成される、第2の同期ユニットを含む、
項目161または162に記載の自己位置特定装置。
(項目164)
前記第1のサブシステムはさらに、外部基準フレームに対する前記自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するための第1のセンサを含み、前記第1の位置特定ユニットは、前記第1のセンサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され、
前記第2のサブシステムはさらに、外部基準フレームに対する前記自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するための第2のセンサを含み、前記第2の位置特定ユニットは、前記第2のセンサによって生成される第2の信号にさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成される、
項目161−163のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目165)
前記第1のセンサは、第1の大域的プロパティセンサであり、
前記第2のセンサは、第2の大域的プロパティセンサである、
項目164に記載の自己位置特定装置。
(項目166)
前記第1のサブシステムはさらに、第1の補償ユニットを含み、前記第1の位置特定ユニットは、前記第1の補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され、
前記第2のサブシステムはさらに、第2の補償ユニットを含み、前記第2の位置特定ユニットは、前記第2の補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成される、
項目161−165のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目167)
クロックをさらに含み、
前記第1のデジタル受信電子機器は、前記クロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、前記増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され、
前記第2のデジタル受信電子機器は、前記クロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、前記増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、
項目161−166のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目168)
同期ユニットをさらに含み、前記同期ユニットは、前記クロックに関するクロック補正値を算出するように構成される、項目167に記載の自己位置特定装置。
(項目169)
外部基準フレームに対する前記自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するためのセンサをさらに含み、
前記第1の位置特定ユニットは、前記センサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され、
前記第2の位置特定ユニットは、前記センサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成される、
項目161−167のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目170)
前記センサは、大域的プロパティセンサである、項目169に記載の自己位置特定装置。
(項目171)
補償ユニットをさらに含み、
前記第1の位置特定ユニットは、前記補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され、
前記第2の位置特定ユニットは、前記補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成される、
項目161−170のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目172)
無線周波数信号を伝送するように構成される、複数のアンカを含む位置特定ネットワークにおいて使用するための自己位置特定装置であって、
前記位置特定ネットワークから無線周波数信号を受信するように動作可能である、アンテナと、
前記アンテナによって受信される無線周波数信号を増幅するように構成される、アナログ受信電子機器と、
第1のクロック信号を基準にして、前記増幅された無線周波数信号をタイムスタンピングし、複数のタイムスタンプを生成するように構成される、デジタル受信電子機器と、
位置特定ユニットであって、
前記タイムスタンプに基づいて、座標系における前記自己位置特定装置の位置の推定値を算出することと、
少なくとも2つの将来の無線周波数信号から選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定することと、
前記選択された無線周波数信号を受信するように、前記アンテナ、前記アナログ受信電子機器、および前記デジタル受信電子機器のうちの少なくとも1つを構成することと、
前記受信された選択された無線周波数信号に基づいて、前記座標系における前記自己位置特定装置の位置の更新された推定値を算出することと、
を行うように構成される、位置特定ユニットと、
を含む、自己位置特定装置。
(項目173)
前記自己位置特定装置の位置を前記複数のアンカのうちの少なくとも1つに伝送するように構成される、デジタルおよびアナログ伝送電子機器をさらに含む、項目172に記載の自己位置特定装置。
(項目174)
前記受信された無線周波数信号は、それぞれ、ペイロードを含み、前記デジタル受信電子機器は、前記ペイロードを抽出するように構成される、項目172または173に記載の自己位置特定装置。
(項目175)
前記ペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、前記複数のアンカの少なくとも1つのアンカを識別する、項目172−174のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目176)
前記位置特定ユニットは、前記選択された将来の無線周波数信号を伝送するように構成されるアンカの場所および前記自己位置特定装置の位置の算出された推定値と関連付けられる分散に基づいて、前記選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定するように構成される、項目172−175のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目177)
前記少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、時間において部分的に重複し、前記位置特定ユニットは、前記選択された将来の無線周波数信号全体および前記少なくとも2つの将来の無線周波数信号の別のものの一部のみを受信するように構成される、項目172−176のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目178)
前記少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、異なるプリアンブルコードを使用する、項目172−177のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目179)
前記少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、異なる位置特定ネットワークによって伝送される、項目172−178のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目180)
前記位置特定ユニットはさらに、前記アンテナによって受信される無線周波数を伝送するように構成されるアンカの既知の場所に基づいて、前記座標系における前記自己位置特定装置の位置の推定値を算出するように構成される、項目172−179のうちのいずれか1項に記載の自己位置特定装置。
(項目181)
第1のサブシステムと、第2のサブシステムとを含む自己位置特定装置を使用して、車両の位置を決定するための方法であって、
前記第1のサブシステムの第1のアンテナを使用して、第1の無線周波数信号を受信するステップと、
前記第1のサブシステムの第1のアナログ受信電子機器を使用して、前記第1の無線周波数信号を増幅するステップと、
前記第1のサブシステムの第1のデジタル受信電子機器を使用して、クロック信号を基準にして、前記増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするステップと、
前記第1のサブシステムの第1の位置特定ユニットを使用して、座標系における前記自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するステップと、
前記第2のサブシステムの第2のアンテナを使用して、第2の無線周波数信号を受信するステップと、
前記第2のサブシステムの第2のアナログ受信電子機器を使用して、前記第2の無線周波数信号を増幅するステップと、
前記第2のサブシステムの第2のデジタル受信電子機器を使用して、クロック信号を基準にして、前記増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするステップと、
前記第2のサブシステムの第2の位置特定ユニットを使用して、座標系における前記自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するステップと、
他方のサブシステムに依拠することなく、前記車両を制御するために、前記第1のサブシステムおよび前記第2のサブシステムのうちの1つを使用するステップと、
を含む、方法。
(項目182)
無線周波数信号を伝送するように構成される、複数のアンカを含む位置特定ネットワークにおける自己位置特定装置のための位置特定方法であって、
アンテナを使用して、前記位置特定ネットワークから無線周波数信号を受信するステップと、
アナログ受信電子機器を使用して、前記アンテナによって受信された無線周波数信号を増幅するステップと、
複数のタイムスタンプを生成するために、デジタル受信電子機器を使用して、第1のクロック信号を基準にして、前記増幅された無線周波数信号をタイムスタンピングするステップと、
位置特定ユニットを使用して、前記タイムスタンプに基づいて、座標系における前記自己位置特定装置の位置の推定値を算出するステップと、
前記位置特定ユニットを使用して、少なくとも2つの将来の無線周波数信号から選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定するステップと、
前記位置特定ユニットを使用して、前記選択された無線周波数信号を受信するように、前記アンテナ、前記アナログ受信電子機器、および前記デジタル受信電子機器のうちの少なくとも1つを構成するステップと、
前記位置特定ユニットを使用して、前記受信された選択された無線周波数信号に基づいて、前記座標系における前記自己位置特定装置の位置の更新された推定値を算出するステップと、
を含む、方法。
本開示によると、位置特定するための現在のシステムの限界は、低減または排除される。加えて、本開示は、現在の位置特定システムに優る種々の技術的利点を提供する。
本開示のある実施形態の技術的利点は、2次元または3次元空間における物体を位置特定することに関する。例えば、自己位置特定装置が車輪付き移動ロボットの場所を決定するために使用される実施形態では、伝送スケジュールが、これがロボットの動作エリアもしくは現在の位置に対するアンカの相対的場所を考慮するように、またはこれがロボットの移動制約(例えば、全ての可能性として考えられる場所が、2D平面内である)を考慮するように最適化され得る。ある実施形態のさらなる技術的利点は、リアルタイムまたはオフラインのいずれかで、具体的使用事例または用途のために位置特定システムの性能を最適化し得る。例えば、ある実施形態では、伝送スケジュールは、事前決定されたルールに基づいて(例えば、自己位置特定装置の推定された場所と1つまたはそれを上回る事前決定された場所との比較に基づいて、タイムコードに基づいて、あるプロパティに基づいて)、または要求(例えば、オペレータコマンド)に基づいて、動的に再構成され得る。
本開示の実施形態は、同様の参照記号が類似する要素を示す、付随の図面の図において、限定としてではなく、実施例として図示される。
図1は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システムのブロック図である。 図2は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定システムの例証的送受信機および自己位置特定装置のブロック図である。 図3は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定システムの例証的送受信機の詳細ブロック図である。 図4は、本開示のいくつかの実施形態による、第1および第2の送受信機の対を備える、例証的送受信機のブロック図である。 図5は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的自己位置特定装置のブロック図である。 図6は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的タイミング図である。 図7は、本開示のいくつかの実施形態による、第1および第2の自己位置特定装置の対を備える、例証的自己位置特定装置のブロック図である。 図8は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の選択可能なアンテナを備える、例証的自己位置特定装置のブロック図である。 図9は、本開示のいくつかの実施形態による、場所更新プロセスを含む、例証的位置特定ユニットのブロック図である。 図10は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置を含む例証的移動ロボットを示す。 図11は、本開示のいくつかの実施形態による、例えば、図10の移動ロボットと併用され得る、例証的制御ユニットのブロック図である。 図12は、本開示のいくつかの実施形態による、多数の送受信機を伴う例証的送受信機ネットワークを示す。 図13は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的簡略化送受信機ネットワークを示す。 図14は、本開示のいくつかの実施形態による、地理的に隣接するセルを有する例証的送受信機ネットワークを示す。 図15は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の送受信機セルによってサービス提供されるエリア内で動作する例証的移動ロボットを示す。 図16は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールを決定するために使用され得る例証的入力パラメータマップを示す。 図17は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールを決定するために使用される例証的動的測位性能マップを示す。 図18は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールが調節され得る方法の例証的実施例を示す。 図19は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールが調節され得る方法の別の例証的実施例を示す。 図20は、本開示のいくつかの実施形態による、移動ロボットの2つの群に関してスケジュールが調節され得る方法の例証的実施例を示す。 図21は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号の例証的構造の図である。 図22は、本開示のいくつかの実施形態による、より高い位置特定更新レートを達成するために使用され得る例証的伝送スケジュールを示す。 図23は、本開示のいくつかの実施形態による、図22の例証的伝送スケジュールの一部および対応する受信機アクティビティを示す。 図24は、本開示のいくつかの実施形態による、2つのペイロードを備える位置特定信号の例証的伝送スケジュールを示す。 図25は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システムおよび対応する性能マップを示す。 図26は、本開示のいくつかの実施形態による、異なる性能マップと併用される図25の例証的位置特定システムを示す。 図27は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システムおよび対応する性能マップを示す。 図28は、本開示のいくつかの実施形態による、異なる性能マップと併用される図25の例証的位置特定システムを示す。 図29は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号の例証的伝送スケジュールを示す。 図30は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号の別の例証的伝送スケジュールを示す。 図31は、本開示のいくつかの実施形態による、その受信機を構成するために自己位置特定装置上に実装され得る論理の例証的フローチャートを示す。 図32は、本開示のいくつかの実施形態による、屋内および屋外環境への性能マップの例証的適用を示す。 図33は、本開示のいくつかの実施形態による、2つの例証的位置特定ネットワークを示す。 図34は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ブリッジアンカのブロック図である。 図35は、本開示のいくつかの実施形態による、別の例証的ブリッジアンカのブロック図である。
ある実施形態の技術的利点は、位置特定正確度または精度を改良する。ある実施形態の技術的利点は、位置特定情報が取得または更新され得るレートもしくは待ち時間を改良する。例えば、ある実施形態では、重複するが干渉しない位置特定信号が、自己位置特定装置が特定の領域内で、または特定の時間においてより高いレートでその位置を決定することを可能にするために使用され得る。ある実施形態の技術的利点は、位置特定情報の情報コンテンツを改良する。例えば、いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、ある空間的方向における、またはある空間的軸に沿ったその位置推定値の特に高い不確定性が低減されるように、位置特定信号を受信するように選択し得る。
ある実施形態のまたさらなる技術的利点は、例えば、その独自の場所を決定するためのデバイスによって使用される、無線信号の受信に関する。いくつかの実施形態では、位置特定信号の受信は、直接的な視通線が受信デバイスと十分に多数の信号送信機との間に確立され得ないとき、劣化しない。例えば、いくつかの実施形態は、GNSS衛星への良好な視通線を伴わないエリアおよび屋内の両方における動作を可能にする。いくつかの実施形態では、信号は、マルチパスによって歪曲されない、狭帯域信号において観察されるマルチパスフェージングを被らない、または屋内環境において直接的な視通線が欠如するとき、低減された信号品質に悩まされない。例えば、いくつかの実施形態は、GNSS信号上にロックを留保することがより困難になるもの等、封入された環境(例えば、屋内)、森林、または密集した都市環境において、性能劣化を示さない。
いくつかの実施形態の技術的利点は、適正な時間分離を伴う受信機のアンテナにおける複数の位置特定信号の着信を可能にし、信号重複の状況にあっても、位置特定システムの劣化した信号検出および低減された性能を回避し得る。
いくつかの実施形態の技術的利点は、それらが、リアルタイムで使用され得る、または無制限の数の受信機によって使用され得、GPS拒否環境またはより高い正確度もしくはシステム冗長性もしくはフェイルセーフ動作が所望され得る任意の環境において、その2Dもしくは3D位置を決定するようにする。
いくつかの実施形態の技術的利点は、現在可能なものよりも、より広い空間において高い更新レートを伴う、それよりも少ない待ち時間を伴う、またはそれよりも高い正確度を伴う位置特定を可能にすることによって、現在の移動ロボットの性能を増加させ、移動ロボットの新しい使用を可能にし、より高性能のロボット制御をもたらし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、人物、移動ロボット、または別の機械が、信号を放出する必要性なく、空間におけるその3D位置を決定し得る自己位置特定装置を具備することを可能にし得る。これは、規制上の利点を提供することによって、スケーラビリティを可能にすることによって(例えば、本システムは、並行して無制限の数の自己位置特定装置によって、または恣意的に広い空間内で使用され得る)、より高い冗長性を可能にすることによって(例えば、非放出装置が、所与のネットワークトラフィック負荷に対してより多くの放出アンカを可能にする)、より効率的な帯域幅使用を可能にすることによって(例えば、より少ない放出、より少ない干渉)、受信機のエネルギー効率を増加させることによって(例えば、伝送のためのエネルギーを要求しないことによって)、動作のプライバシーを強化することによって、およびデータをこれが必要とされる場所でローカルに利用可能にすることによって、位置特定性能を増加させ、位置特定技術の新しい使用を可能にし、増加された更新レート、より少ない待ち時間、より速い速度、およびさらなるシステムロバスト性をもたらし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、1つまたはそれを上回る位置特定ネットワーク(例えば、UWBネットワーク)、複数の場所からの大域的プロパティの読取値、およびオンボード運動センサを含む、いくつかのソースからのデータを融合することによって、改良されたシステム性能を可能にし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、分散された位置特定システムを提供することに関連付けられる。そのようなシステムは、単一ソースからのセンサ信号に依拠しないため、ロボット動作のための増加されたロバスト性および安全性を提供し得る。これはまた、冗長性を提供することによって、最小限の性能劣化を提供し得、冗長データを提供することによって、データにおける不一致の識別および解消を可能にし得、個々の送受信機から受信された信号の比較に基づいて位置特定を実施することによって、より高い性能を提供し得る。
いくつかの実施形態のまたさらなる技術的利点は、送受信機と自己位置特定装置との間の直接的な視通線を伴わずに位置特定を可能にする。さらに、さらなる技術的利点は、無線周波数トラフィックからの擾乱へのより低い感受性、セキュアな通信、ならびに干渉、雑音、および電場妨害への増加した耐性を可能にする。
さらなる技術的利点は、以下の説明、図面、および請求項から当業者に容易に明白となるであろう。さらに、具体的利点が上記に列挙されたが、種々の実施形態は、列挙された利点の全てを含む、いくつかを含む、またはいずれも含まない場合がある。列挙された利点は、任意の実施形態のために必要なものとして考慮されるべきではない。
本開示は、タイムスタンプ可能な信号(時として、本明細書では「位置特定信号」と称される)を使用する。タイムスタンプ可能な信号は、無線周波数(RF)信号であり、各信号は、検出され得、かつ精密にタイムスタンピングされ得る特徴を有する。特徴の実施例は、信号ピーク、信号の立ち上がり、および信号プリアンブルを含む。タイムスタンプ可能な信号の実施例は、固有の、明確に定義される、かつ繰り返し可能な経時的周波数増加または周波数減少を伴うRF信号を含む。タイムスタンプ可能な信号のさらなる実施例は、信号バースト、信号チャープ、または信号パルスを含む。タイムスタンプ可能な信号のさらなる実施例は、位相相関または振幅相関技法に対して好適な特徴を伴う信号(例えば、低自己相関値を有するコードを伴う信号)を含む。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、「開ループ」であり、一方向RF信号が、受信エリアを経由して伝送される。実施例は、DCF77タイムコード信号、GPS P−コード信号、および地上基盤無線信号を含む。いくつかの実施形態では、本装置は、非放出装置である。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、狭周波数帯域を使用する。いくつかの実施形態では、ISM帯域内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、1〜48GHzの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、2.4〜12GHzの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、3.1〜10.6GHzの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、より高い周波数が、使用される。狭帯域信号は、広帯域信号(例えば、超広帯域(UWB)信号)よりもマルチパスフェージングに悩まされる傾向にある。狭帯域信号では、信号持続時間は、典型的には、チャネルの遅延分散よりも長い。逆に、UWB信号では、信号持続時間は、典型的には、チャネルの遅延分散よりも少ない。例えば、2ナノ秒パルス持続時間を伴うUWBシステムの場合では、パルス持続時間は、チャネル遅延分散よりも明確にはるかに少ない。したがって、信号成分は、容易に分解されることができ、UWB信号は、マルチパスフェージングに対してロバストである。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、UWB信号である。UWB信号は、広帯域幅にわたって拡散される。本明細書で使用されるように、UWB信号は、125MHzまたは動作中心周波数の5%の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、UWB信号は、250MHzまたは動作中心周波数の10%の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、UWB信号は、375MHzまたは動作中心周波数の15%の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、UWB信号は、500MHzまたは動作中心周波数の20%の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、400〜1,200MHzの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、10〜5,000MHzの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、50〜2,000MHzの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、80〜1,000MHzの範囲内の帯域幅が、使用される。超広帯域技術は、初期無線周波数(RF)信号が、周波数領域内で拡散されることを可能にし、通常、初期信号の周波数コンテンツよりも広い、より広い帯域幅を伴う信号をもたらす。UWB技術は、信号の着信時間を非常に正確に測定し、したがって、測距用途を可能にするために使用され得る、非常に短い持続時間のパルスを伝送し得るため、位置特定システムにおける使用に対して好適である。UWB信号は、障害物を貫通し、同一の周波数帯域において使用される従来の狭帯域および搬送波に干渉しないまま数百メートルにわたる測距を可能にするその能力のため、位置特定システムにおける使用のために有利であり得る。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号の着信時間は、クロックに対して0.6ナノ秒以内に測定されることができる。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号の着信時間は、クロックに対して1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15ナノ秒以内に測定されることができる。
いくつかの実施形態では、伝送レートは、1秒あたりの伝送の数の長時間平均として測定される。いくつかの他の実施形態では、伝送レートは、2つの後続伝送間の時間分離の長時間平均の逆数として測定される。いくつかの実施形態では、典型的な分離は、1〜500マイクロ秒、1〜1,000マイクロ秒、1〜500ミリ秒、1〜1,000ミリ秒、1〜5秒、1〜500秒、またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つである。いくつかの実施形態では、いかなる分離も、使用されない。いくつかの実施形態では、長時間平均は、1〜10秒のウィンドウにわたって算出される。いくつかの他の実施形態では、長時間平均は、1〜10分のウィンドウにわたって算出される。いくつかの他の実施形態では、長時間平均は、10分のウィンドウにわたって算出される。
いくつかの実施形態では、信号の平均等価等方放射電力(EIRP)密度は、全ての周波数において−40dBm/MHzよりも小さい。いくつかの実施形態では、信号の平均EIRP密度は、全ての周波数において−80、−70、−60、−50、−30、−20、または−10dBm/MHzよりも小さい。
いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり0.1mWよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり1.0mWよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり100mWよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり500mWよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり10Wよりも小さい。
いくつかの実施形態では、信号のEIRP密度および信号の最大電力のより少ない限界が、適用される。いくつかの実施形態では、信号のEIRP密度および信号の最大電力のより多くの限界が、適用される。いくつかの実施形態では、信号のEIRP密度に対する限界および信号の最大電力に対する限界のうちの1つが、適用される。いくつかの実施形態では、信号のEIRP密度に対する限界および信号の最大電力に対する限界の両方が、適用される。いくつかの実施形態では、限界が、狭帯域信号に適用される。いくつかの実施形態では、限界が、広帯域信号に適用される。
いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、1m〜50mである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、1m〜100mである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、1m〜500mである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、1m〜1,000mである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、1m〜5,000mである。いくつかの実施形態では、本装置は、送受信機のサブセットからのUWB信号のみを受信し得る。
いくつかの実施形態では、50Mbpsの最大データレートが、使用される。いくつかの実施形態では、5Mbpsの最大データレートが、使用される。いくつかの実施形態では、1Mbpsの最大データレートが、使用される。
いくつかの実施形態では、チャープ拡散スペクトル(CSS)信号が、使用される。いくつかの実施形態では、周波数変調連続波(FMCW)信号が、使用される。
いくつかの実施形態は、位置特定ユニットを含む。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置の(i)配向もしくは配向情報、(ii)位置、または(iii)運動のうちの少なくとも1つを算出することができる。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、タイムスタンプ可能な信号の受信時間および送受信機の既知の場所に基づいて、自己位置特定装置の場所を算出する。いくつかの実施形態では、着信時間スキームが、使用される。いくつかの実施形態では、着信時間差スキームが、使用される。多辺測量は、位置特定ユニットが2つのタイムスタンプ可能な信号の受信時間間の時間差を算出することを要求する。信号の伝送時間の既知の時間差をその受信時間における差異から減算することによって(「TDOA測定」とも称される)、位置特定ユニットは、それから信号が伝送された2つの送受信機への距離における差異を算出し得る(例えば、送受信機2からの信号の受信は、送受信機1からの信号と比較して、1n秒だけ遅延されたため、送受信機2は、送受信機1よりも30cm遠くに離れている)。複数の送受信機間の距離における差異を算出することによって、位置特定ユニットは、連立双曲線方程式またはその線形化バージョンを解くことによって、自己位置特定装置の場所を算出することが可能であり得る。本連立方程式を解く方法は、当業者に周知であり、非線形最小二乗、最小二乗、ニュートン反復、勾配降下等を含み得る。多辺測量の方法は、信号の伝送時間の時間差が把握されることを要求する。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置の位置特定ユニットは、反復的に場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号が全ての送受信機から受信されることを待機するのではなく、位置特定ユニットは、信号が受信されるときは常に、場所推定値を反復的に更新する。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号が受信されると、現在の場所推定値への調節が、その受信時間と以前に受信されたタイムスタンプ可能な信号の受信時間との間の差異に基づいて算出される。いくつかの実施形態では、公知のフィルタ処理方法(例えば、カルマンフィルタ処理、パーティクルフィルタ処理)が、本更新を算出または適用するために使用される。いくつかの実施形態では、本調節は、現在の場所推定値の分散に基づいて算出される(例えば、現在の推定値が非常に正確である場合、より少ない調節が、適用されるであろう)。いくつかの実施形態では、本調節は、それからタイムスタンプ可能な信号が伝送された2つの送受信機の場所に基づいて算出される。いくつかの実施形態では、本調節は、現在の場所推定値および2つの送受信機の場所に基づいて、TDOA測定値の確率分布を記述する測定モデルに基づいて算出される。いくつかの実施形態では、これは、TDOA測定値がどの程度正確であるか決定されることに応じて、多少なりとも調節が適用されることを可能にする(例えば、第1の送受信機が、現在の位置推定値を第2の送受信機と接続する線上に位置する場合、2つの送受信機からもたらされるTDOA測定値は、信頼性がないと見なされ、したがって、より少ない調節が、適用され得る)。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置の場所の確率分布を記述するシステムモデルに基づいて、場所推定値を更新する。いくつかの実施形態では、本システムモデルは、他の推定された状態(例えば、自己位置特定装置の速度または進行方向)に基づき得る。いくつかの実施形態では、本システムモデルは、入力履歴に基づき得る(例えば、入力コマンドが、システム動力学に従って、正のx方向における運動をもたらすはずである場合、新しい場所推定値は、負のx方向よりも正のx方向に位置する可能性が高い)。
いくつかの実施形態では、本システムモデルは、センサまたは大域的プロパティからの測定値に基づき得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、大域的プロパティに基づいて、自己位置特定装置の場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置によって測定された大域的プロパティと、送受信機のうちの1つまたはそれを上回るものによって測定された大域的プロパティとの間の差異に基づいて、自己位置特定装置の場所を算出し得る(例えば、自己位置特定装置および送受信機の両方が空気圧を測定する場合、2つの間の相対的高度差が、高度と空気圧との間の既知の関係に従って算出されることができる)。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、本体のさらなる動的状態、例えば、速度または進行方向を算出するために、場所推定値の履歴およびシステムモデルを使用し得る。例えば、場所推定値の履歴が、運動を示す場合、速度が、推定されることができる。さらなる実施例では、場所推定値の履歴が、正のy方向における運動を示し、システムモデルが、前方運動のみが可能である(例えば、スキッドステアカー)ことを示す場合、配向は、正のy方向において配向されるものとして決定されることができる。
いくつかの実施形態では、場所は、1D場所、2D場所、3D場所、または6D場所(すなわち、位置および配向を含む)である。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットの性能(位置特定性能または測位性能とも称される)は、位置推定値の平均誤差として表されることができる。いくつかの実施形態では、位置特定性能は、位置推定値の分散として表されることができる。いくつかの実施形態では、位置特定性能は、精度の希釈に基づいて算出されることができる。いくつかの実施形態では、位置特定性能は、待ち時間(例えば、位置特定ユニットが自己位置特定装置の位置の変化を検出するために要求される時間)に基づいて算出されることができる。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、1m、20cm、10cm、または1cmの正確度で算出される。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号の受信と、位置特定ユニットによって提供される更新された位置推定値の算出値との間の時間遅延は、50m秒、25m秒、10m秒、5m秒、2m秒、または1m秒未満である。いくつかの実施形態では、全位置更新に対する、または部分的位置更新に対する本システムの更新レートは、1Hz、5Hz、10Hz、50Hz、250Hz、400Hz、800Hz、1,000Hz、または2,000Hzを上回る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、少なくとも1、2、3、5、7、10、25、50、100、または250個のアンカを備える。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、1、2、3、5、10、20、40、100、200、500、1,000、5,000、または10,000個を上回る自己位置特定装置をサポートする。
本明細書で使用されるようなクロックは、時間の測度を提供することが可能な回路、構造、またはデバイスを指す。時間の測度は、任意の好適な時間単位であり得る。例えば、時間の測度は、1秒の基本単位に基づき得る。別の実施例として、時間の測度は、特定のレートにおいて増分するカウンタに基づき得る。いくつかの実施形態では、クロックは、時間の測度を決定するために使用される内部発振器を備える。いくつかの実施形態では、クロックは、受信された信号(例えば、外部発振器から)に基づいて、時間の測度を決定する。いくつかの実施形態では、クロックインターフェースが、クロック信号を提供する。
いくつかの実施形態では、各送受信機は、その独自のオンボードクロックを使用し得る。いくつかの実施形態では、単一のクロックが、ケーブルを介して、または無線で各送受信機に伝送されるクロック信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、クロック信号は、無線送信機によって伝送される少なくとも1つのタイムコードまたは地上無線クロック信号、GPSクロック信号、および時間標準のうちの少なくとも1つに依存し得る。いくつかの実施形態では、クロック信号は、クロック信号の正確度または長期安定性を改良するために、GPS統御された発振器、送信機、または少なくとも2つのクロックから算出された時間推定値に基づき得る。
クロックは、例えば、水晶発振器または温度補償型水晶を使用し得る。いくつかの実施形態では、強化されたクロック正確度は、水晶槽(OCXO)を介した、またはアナログ(TCXO)補償を介した、またはデジタル/マイクロコントローラ(MCXO)補償を介した温度安定化を通して取得され得る。いくつかの実施形態では、集中同期ユニットが、使用される。いくつかの実施形態では、原子発振器(例えば、ルビジウム)が、クロックとして使用される。
いくつかの実施形態では、クロックは、間隔を5ミリ秒〜10ミリ秒に平均化するために、または間隔を5ミリ秒〜100ミリ秒に平均化するために、または間隔を1ミリ秒〜1秒に平均化するために、最大(1×10−8もしくは(1×10−9もしくは(5×10−10のアラン分散を有するように構成される。
本装置または送受信機は、アナログおよびデジタル受信電子機器を具備し得る。受信電子機器は、受信された信号を増幅し、これをベース信号に変換し得、これは、次いで、復調され、中央処理電子機器上に伝達され得る。受信機の重要な設計側面は、雑音および歪みを最小限にすることである。これは、受信電子機器のコンポーネントを注意深く選択し(特に、増幅器のもの)、適宜、受信機の回路設計を最適化することによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、または自己位置特定装置のアンテナ、アナログ受信電子機器、およびデジタル受信電子機器は、2、10、または50秒の時間ウィンドウ以内で2つのタイムスタンプ可能な信号を受信するように構成され、2つのUWB信号のタイムスタンプ間の時間差は、本装置のクロックを基準にして、本装置のアンテナにおけるその実際の受信時間間の時間差の0.6、3、または15ナノ秒以内である。本明細書で使用される用語「受信機」および「受信電子機器」は、信号を受信するアンテナ、アナログ受信電子機器、ならびにデジタル受信電子機器を指す。
いくつかの実施形態では、本装置のデジタル受信電子機器はさらに、本装置のクロックを基準にして、受信されたUWB信号のタイムスタンピングを1ミリ秒、100マイクロ秒、または10マイクロ秒未満で実施するように動作可能である。
本装置または送受信機は、アナログおよびデジタル伝送電子機器を具備し得る。
いくつかの実施形態では、送受信機は、または送受信機のデジタル伝送電子機器、アナログ伝送電子機器、およびアンテナは、2、10、もしくは50秒の時間ウィンドウ以内で2つのタイムスタンプ可能な信号を伝送するように構成される、または送受信機のアンテナからの2つのタイムスタンプ可能な信号の伝送間の時間差が、送受信機のクロックを基準にして、そのスケジューリングされた伝送時間間の時間差の0.6、3、もしくは15ナノ秒以内であるように構成される。本明細書で使用される用語「送信機」および「伝送電子機器」は、信号を生成するために使用されるアンテナ、アナログ伝送電子機器、ならびにデジタル伝送電子機器を指す。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットが、信号伝送時間をスケジューリングするために使用される。本伝送スケジュールに従う際の送受信機による任意の誤差が、位置特定ユニットによって算出される場所の正確度に影響を及ぼし得ることが、当業者に明白となるであろう。
いくつかの実施形態では、スケジューリングされた時間は、信号の第1のパルスが送受信機のアンテナを離れる時間を指す。いくつかの実施形態では、スケジューリングされた時間は、フレーム開始デリミタの開始(すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点)を指す。いくつかの実施形態では、本装置は、同一の送受信機によって伝送された2つのタイムスタンプ可能な信号を比較するように構成される。
いくつかの実施形態では、送受信機は、パケットレベルにおいてその伝送を調整する。いくつかの実施形態では、信号重複が、回避される。いくつかの実施形態では、信号は、ラウンドロビン方式で、一定の間隔で、具体的時間シーケンスで、または順番に伝送される。いくつかの実施形態では、送受信機は、信号を同時に伝送する。いくつかの実施形態では、送受信機は、部分的に重複する信号を伝送する。
いくつかの実施形態では、3つまたはそれを上回る送受信機はそれぞれ、スケジューリングユニットを含む。いくつかの実施形態では、単一のスケジューリングユニットが、3つまたはそれを上回る送受信機に動作上結合される。いくつかの実施形態では、本動作結合は、有線接続である。いくつかの実施形態では、本動作結合は、無線接続である。いくつかの実施形態では、本無線動作結合は、UWB信号等の信号を使用して実装される。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、位置特定信号レートよりも低い更新レートを使用する。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、その伝送を終了する1つの送受信機とその伝送を開始する異なる送受信機との間に少なくとも5マイクロ秒、10マイクロ秒、または50マイクロ秒の時間分離を確実にするように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、位置特定信号を監視するように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、改良されたスケジューリングを算出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、同一の送受信機によって放出された1つの信号の終了と第2の信号の開始との間に少なくとも1マイクロ秒、5マイクロ秒、または10マイクロ秒の時間分離を確実にするように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、メディアアクセス制御アドレスおよびスケジューリングされた伝送時間の割当のメモリを維持するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、3つまたはそれを上回る送受信機はそれぞれ、センサを備える。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機に物理的かつ動作上結合される。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機の配向、位置、または移動を表すデータを提供するように動作可能である。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される。いくつかの実施形態では、センサ信号は、送信機に物理的に接続されるセンサの信号であり、センサ信号は、UWB位置特定信号等の信号のペイロードの一部として伝送される。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、本装置に物理的かつ動作上結合され、本装置の配向を表すデータを提供するように動作可能である、センサを備える。いくつかの実施形態では、センサは、本装置の配向、位置、または移動を表すデータを提供するように動作可能である。いくつかの実施形態では、センサは、自己位置特定装置のアンテナの配向を表すデータを提供するように構成される。
センサからのデータは、位置特定ユニットによって、または位置較正ユニットによって処理され得る。例えば、ランドマークに関連するデータが、位置推定値または位置較正ユニットを改良するために、他のデータ(例えば、別のランドマークに関連するデータ、メモリからのデータ、センサデータ、場所を表すデータ)と比較され得る。別の実施例として、第1のカメラによって検出される送受信機に対するランドマークの位置および第2のカメラによって検出される自己位置特定装置に対する同一のランドマークの位置の比較は、位置特定ユニットが位置特定推定値を改良することを可能にし得る。比較が、1つまたはそれを上回るランドマークに関連するデータを使用し得る。比較が、1つまたはそれを上回る視覚センサによる観察に関連するデータを使用し得る。
本開示の一部として有用に採用され得るセンサの典型的な実施例は、光学センサ、加速度計、磁気計、およびジャイロスコープを含む。
いくつかの実施形態では、微小電気機械システム(MEMS)または圧電システムが、本開示に概説される動作特性を達成することを可能にするために使用され得る。本開示とともに有用に採用され得るそのような微小センサの実施例は、MEMSジャイロスコープ、MEMS加速度計、圧電ジャイロスコープ、および圧電加速度計を含む。いくつかの実施形態では、微小センサの使用は、1つまたはそれを上回る慣性測定ユニット(IMU)を使用することを可能にし、これは、それぞれ、各サブシステムにおいて、複数のジャイロスコープもしくは加速度計を組み合わせる、または多軸ジャイロスコープもしくは加速度計を使用し得る。いくつかの実施形態では、そのような微小センサの選択は、高性能にもかかわらず、低重量および低電力消費を要求する非常に動的な移動に対して好適な自己位置特定装置を作成または使用することを可能にする。例えば、3軸MEMSジャイロスコープが、自己位置特定装置の姿勢を監視し、姿勢閾値を超えた場合、信号をトリガすることを可能にするために使用され得る。別の実施例として、MEMSジャイロスコープが、その低い時定数にもかかわらず、ホバーの周囲に自己位置特定装置を具備する小型飛行ロボットを制御するために使用され得る。光学センサの実施例は、とりわけ、赤外線センサ、線形カメラ、光学流量センサ、および撮像センサを含む。
いくつかの実施形態は、大域的プロパティセンサ、すなわち、大域的プロパティを表すデータを提供するように動作可能であるセンサを備える。
大域的プロパティの実施例は、重力、電磁力、流体圧力、および気体圧力等、ある領域における複数または全ての点において決定可能な値を有するフィールドを含む。大域的プロパティのさらなる実施例は、RF信号強度、GPS信号、地球の磁場、地球の重力場、大気圧、ランドマーク、および無線時間信号(例えば、DCF77タイムコード送信機によって送信されるもの)を含む。ランドマークの実施例は、地平線、太陽、月または星、山、建物、および顕著な環境特徴を含む。顕著な環境特徴は、山等の特色のある自然特徴、記念碑等の特色のある建物、ならびに同時位置特定およびマッピング(SLAM)において使用されるもの等のその他を含み得る。ランドマークに関するさらなる実施例は、スケール不変特徴変換(SIFT)および高速化ロバスト特徴(SURF)において使用されるものを含む。本開示では、GPSまたはGNSSは、例えば、GLONASS、Galileo、IRNSS、もしくはBeiDou−2等の他の全地球的航法衛星システムならびにリアルタイムキネマティック(RTK)GPSもしくはDGPS等のその改良されたバージョンによる任意の類似する信号を説明するために、代替物として使用され得ることに留意されたい。
いくつかの実施形態では、装置および送受信機の両方が、同一の大域的プロパティを検出するように構成される。いくつかの実施形態では、送受信機は、その場所における大域的プロパティを表すデータをある装置または別の送受信機に通信するように構成され、その装置またはその別の送受信機は、そのデータを、その装置またはその別の送受信機の場所における同一の大域的プロパティを表すデータと比較するように構成される。いくつかの実施形態では、大域的プロパティは、大域的プロパティモデルと関連付けられることができる。
いくつかの実施形態では、大域的プロパティセンサは、配向センサである。配向センサは、送受信機が、送受信機および自己位置特定装置に共通の基準フレームに対するその配向を測定することを可能にし得る。送受信機は、次いで、位置特定信号内にデータ(ペイロード)として含まれるその配向を表す信号を伝送し得る。いくつかの実施形態では、送受信機は、その配向を測定し、本配向を位置特定信号のペイロードとして伝送することが可能である。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットが、送受信機の位置に関する推定値を算出し得る。いくつかの実施形態では、送受信機位置は、一度(例えば、位置特定システムの設定中に較正ルーチンの一部として)算出される。いくつかの実施形態では、送受信機位置は、連続的に(例えば、送受信機の位置に関連する新しいデータが利用可能になる度に)算出される。いくつかの実施形態では、送受信機位置ユニットは、既知の、部分的に既知の、推定された、または部分的に推定された位置情報を用いて初期化される(例えば、初期送受信機距離、位置、または配向が、測定される、または手動で入力され得る)。
位置較正が、種々の方法で達成され得る。例えば、位置較正ユニットは、既知の場所を伴う他の送受信機から受信されたタイムスタンピングされた信号に基づいて、送受信機の位置を算出し得る。これは、例えば、既存の送受信機のネットワークへの付加的送受信機の追加を可能にし得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、位置特定ユニットと同様に動作し、逆もまた同様である。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、補償ユニットに動作上結合される。
いくつかの実施形態では、単一の位置較正ユニットが、相互に対する複数の送受信機の場所を算出するために使用され得る。これは、例えば、まだ場所を把握していない送受信機のネットワークの初期化を可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数の位置較正ユニットが、(例えば、送受信機毎に1つ)使用される。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、送受信機にオフボードで実装される。例えば、位置較正ユニットは、ケーブルを使用して送受信機に接続されるラップトップコンピュータ上で実装され得る。これは、例えば、オペレータのためのより便宜的なインターフェースを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、第2のクロックに基づいて、(i)第1のクロックのオフセットおよび(ii)第1のクロックのレートのうちの少なくとも1つを同期させるように動作可能である。いくつかの実施形態では、多数の位置特定システムのクロックの平均値、中間値、および統計的プロパティのうちの少なくとも1つに基づいて、補正値が、算出される、または同期が、実施される。いくつかの実施形態では、また、GPS、DCF77、およびさらなるシステムによって提供されるもの等のタイミング情報も提供する大域的プロパティが、使用される。いくつかの実施形態では、同期ユニットは、また、タイミング情報も提供する大域的プロパティを使用する。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、(i)本装置のクロックのレートと第1の通信する送受信機のクロックのレートとの間の第1の差異および(ii)本装置のクロックのレートと第2の異なる通信する送受信機のクロックのレートとの間の第2の差異のうちの少なくとも1つによって導入される、タイミング誤差を暗示的または明示的に考慮するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、補償ユニットによって算出される補償値またはメモリ内に記憶されるデータに基づいて、同期を実施する、もしくはクロック補正値を算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、オンボードクロックのレートを同期させるように動作可能であり、したがって、オンボードクロックのレートと2つの他の送受信機のオンボードクロックのレートの中間値との間の統計的平均誤差は、10PPMまたは1PPMもしくは100PPB未満である。いくつかの実施形態では、同期ユニットは、オンボードクロックのオフセットを同期させるように動作可能であり、したがって、オンボードクロックのオフセットと2つの他の送受信機のオンボードクロックのオフセットの中間値との間の統計的平均誤差は、10ナノ秒または5ナノ秒または1ナノ秒もしくは10ピコ秒未満である。いくつかの実施形態では、これは、送受信機のアンテナならびに送受信機のアナログおよびデジタル伝送電子機器のうちの1つもしくはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的もしくは明示的に考慮することによって、またはタイムスタンピングされたUWBクロック同期信号および送受信機のメモリユニットによって提供されるデータに基づいて、オンボードクロックのオフセットへのクロック補正値を算出することによって、またはクロックレートを改変する(例えば、但し、クロックの電圧、温度、または水晶トリムを改変する)ことによって達成される。
いくつかの実施形態では、補償ユニットが、信号遅延に関して補正するために使用される。補償ユニットは、送受信機における信号の伝送時間をスケジューリングする瞬間から、送受信機のまたは本装置の受信電子機器において信号をタイムスタンピングする瞬間までのタイムスタンプ可能な信号に対する影響に関する補償値を算出する。
補償は、典型的には、例えば、信号品質または群遅延に基づいて、受信タイムスタンプを補正することによって、または伝送時間情報(例えば、ペイロードとしてUWBデータ内に含まれる伝送タイムスタンプ)を補正することによって達成される。本補正値は、直ちに(例えば、個々のタイムスタンプに関する補正値を算出する、またはそれを修正することによって)またはバッチで(例えば、バッチでタイムスタンプに関する補正値を算出する、またはそれを修正することによって)算出および適用され得る。補償値は、要求される補正値を決定するために、いくつかのデータソースを使用し得、実施例は、(i)送受信機ならびに本装置の場所および配向を表すデータ、(ii)オンボードセンサによって提供されるデータ、(iii)メモリ内に記憶されるデータ、(iv)同期ユニットによって提供されるデータ、ならびに(v)デジタル受信電子機器によって提供される品質メトリックを含む。
いくつかの実施形態では、補償ユニットは、送受信機のアンテナに対する本装置のアンテナの位置、配向、または移動の影響を補償する。いくつかの実施形態では、補償ユニットは、障害物の影響を補償する。いくつかの実施形態では、補償は、(i)距離、時間、もしくは持続時間に関する補正値を表すデータ、(ii)第1および第2の距離、時間、もしくは持続時間の比較に関する補正値を表すデータ、または(iii)多数の距離、時間、もしくは持続時間の比較に関する補正値を表すデータを算出することによって実施される。いくつかの実施形態では、補正値を表すデータは、位置特定ユニットに提供される。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、送受信機のアンテナに対する本装置のアンテナの相対的配向、方向、および距離の影響を考慮し得る。これは、UWB信号等のタイムスタンプ可能な信号のための無指向性アンテナを作成する際の困難に起因して重要である。これはまた、いくつかの装置が、送受信機に対する空間におけるその場所または使用される通信アーキテクチャに応じて、その他よりも多数の送受信機から信号を受信する、高い更新レートにおいて信号を受信する、または高い品質を伴う信号を受信し得るため、重要である。補償値の算出に関連する対応するデータが、(例えば、オペレータによって提供される)較正ルーチンの一部として、または使用中に決定され、仮定(例えば、放射対称)を使用して、または上記に概説されるような他のシステムコンポーネントからのデータを使用して改良され得る。それらは、次いで、例えば、相対的アンテナ配向、方向、および距離の異なる対毎の組み合わせに対する補償値のルックアップテーブルとして、使用のためにメモリ内に記憶され得る。
補償ユニットおよびタイムスタンプ可能な信号に関して上記に概説されるものに類似する方略もまた、同期ユニットによって、またはクロック同期信号のために使用され得る。
補償およびその種々の側面が、時として、装置と送受信機との間を進行する信号に関して説明されているが、説明は、2つの装置または2つの送受信機間を進行する信号に関しても等しく有効であり、同様に使用され得ることを理解されたい。
制御ユニットが、位置特定ユニットから受信された(例えば、位置推定値)、またはセンサ(例えば、オンボードセンサ)の、もしくは大域的プロパティ(例えば、大気圧)のデータに基づいて、アクチュエータに対する制御信号を生成するために使用される。
制御ユニットは、従来技術において明確に確立されている、または広く使用されている制御法則を実装することができる。そのような制御法則の実施例は、PID制御、モデル予測制御、スライディングモード制御、完全状態フィードバック、およびバックステッピング制御を含む。制御法則に応じて、制御ユニットは、位置特定ユニットによって提供される状態推定値を使用し得る。
制御ユニットは、単一のアクチュエータに対する制御信号を算出し得る。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、アクチュエータの異なるセットに対する制御信号の異なるセットを算出する。例えば、制御ユニットは、ロボットの第1のモジュールまたは軸の2つのアクチュエータに対する制御信号の第1のセットおよびロボットの第2のモジュールまたは軸に対する制御信号の第2のセットを算出し得る。
アクチュエータは、機構またはシステムを移動させる、もしくは制御する、電気的、磁気的、および機械的モータの群に属し得る。実施例は、圧電アクチュエータ、ブラシレス電気モータ、およびサーボモータを含む。
いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置をその3平行移動自由度で移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、本装置をその3回転自由度で移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、アンテナ等、本装置の一部を移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、複数のアクチュエータが、併用される。
いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の位置を少なくとも30cmだけ移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の位置を少なくとも100cmだけ移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の回転を少なくとも30度だけ移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の回転を少なくとも90度だけ移動させるように構成される。
図1は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号を伝送するためのスケジュールの生成および実行に関与するコンポーネントを含む、例証的位置特定システム100(時として、本明細書では「ネットワーク」と称される)のブロック図である。システム100は、スケジューラ110と、スケジューリングユニットコントローラ120と、送受信機130(本明細書では「アンカ」とも称される)とを備える。
スケジューラ110は、スケジュールを決定するために、1つまたはそれを上回る入力パラメータを使用する。図示されるように、入力パラメータは、1つまたはそれを上回るユーザ要件、アンカ場所、およびアンカプロパティを備え得る。ユーザ要件は、所望の測位性能を含み得る。例えば、ユーザは、位置特定領域内の最小測位性能を規定し得る。別の実施例として、ユーザは、位置特定領域内の異なる測位性能を規定し得る。いくつかの実施形態では、測位性能は、2または3次元マップを介して入力され得、位置特定領域内の区域が、所望の測位性能を用いてマーキングされる。アンカ場所は、既知の座標系に従って入力され得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、アンカ場所を入力し得る。いくつかの実施形態では、位置特定システム100は、位置特定信号を使用して、アンカの場所を決定するように構成され得る。アンカプロパティは、相互のアンカのコネクティビティ、ならびに利用可能な構成(例えば、アンカが同時に受信および伝送することができるかどうか)、アンカが設定され得る周波数、アンテナ放射パターン、任意の他の好適なアンカプロパティ、およびそれらの任意の組み合わせ等の他のアンカプロパティを含み得る。
スケジューラ110は、入力パラメータを受信するためのユーザ入力または通信入力等の1つもしくはそれを上回る入力を含み得る。ユーザ入力は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ボタン、スイッチ、タッチパッド、または任意の他の好適なユーザ入力デバイスを含み得る。通信入力は、例えば、有線インターフェース(例えば、USB、RS−232、イーサネット(登録商標)、または他の規格を使用する)または無線インターフェース(例えば、Wi−Fi、赤外線、WiMAX、無線BLUETOOTH(登録商標)、または他の規格を使用する)を含み得る。スケジューラ110はまた、プロセッサと、メモリとを含み得る。プロセッサは、本明細書に説明される機能を実施する一部として、オペレーティングシステムおよび1つまたはそれを上回るアプリケーションを含み得る、メモリ内に記憶されるコンピュータプログラム命令を実行するように適合され得る。例えば、プロセッサは、以下により詳細に説明されるように、1つまたはそれを上回る入力パラメータを受信し、1つまたはそれを上回る入力を処理し、適切なスケジュールを決定するように構成され得る。スケジューラ110はまた、送受信機130等のアンカにスケジュールを出力するための出力を含み得る。いくつかの実施形態では、スケジュールは、最初に、スケジューリングユニットコントローラ120に出力される。出力は、例えば、有線インターフェースまたは無線インターフェースを含み得る。いくつかの実施形態では、出力は、通信入力と同一であり得る。いくつかの実施形態では、スケジューラ110は、パーソナルコンピュータとして実装され得る。
スケジューリングユニットコントローラ120は、アンカへのスケジュールの伝送を促進する。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットコントローラ120は、送受信機130等の1つまたはそれを上回るアンカと通信し得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットコントローラ120は、スケジューラ110から受信されたスケジュール処理し得る。例えば、スケジューリングユニットコントローラ120は、アンカへの伝送に関するスケジュールを準備し得る。一実施形態では、処理は、スケジュールを変換するステップと、アンカへの伝送のためにこれを準備するステップとを含む。これは、スケジュールファイルフォーマット(例えば、XMLまたはYAMLファイル)を解析するステップと、ファイル内のデータをスケジューリングユニット特有フォーマットに変換するステップと、一意のスケジュールID等の情報を追加するステップと、データをシリアライズするステップと、CRC等のデータ保護情報を追加するステップとを伴い得る。スケジューリングユニットコントローラ120は、(例えば、その変換されたフォーマット内の)スケジュールを送受信機130等のアンカに伝送し得る。いくつかの実施形態では、伝送は、通常、位置特定目的のために使用されるものと同一タイプの無線信号を使用して実施される。本場合では、スケジューリングユニットコントローラ120は、デジタル伝送電子機器と、アナログ伝送電子機器と、アンテナとを備える。これらのコンポーネントは、以下により詳細に説明される。いくつかの実施形態では、伝送は、スケジューリングユニットコントローラ120およびアンカの両方に利用可能である、有線インターフェースまたは別個の無線伝送チャネルを通して実施される。
スケジューリングユニットコントローラ120は、位置特定システム100内の別個のコンポーネントとして示される。しかしながら、これは、単に、例証的であることを理解されたい。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットコントローラ120またはスケジューリングユニットコントローラ120の機能性は、他のコンポーネントに統合され得る。例えば、スケジューリングユニットコントローラ120は、スケジューラ110に統合され得る。別の実施例として、スケジューリングユニットコントローラ120は、送受信機130等の1つまたはそれを上回るアンカに統合され得る。
上記に言及されるように、位置特定システム100は、送受信機130を含み得る。送受信機130は、スケジューリングユニットコントローラ120からスケジュールを受信するように構成される。各送受信機130は、スケジューリングユニットコントローラ120から直接、または1つもしくはそれを上回る他の送受信機を通して間接的にスケジュールを受信し得る。受信されたスケジュールは、各送受信機内のメモリ内に記憶され得、そこから、これは、各送受信機のスケジューリングユニットによってアクセスされ得る。送受信機130の詳細は、以下に説明される。
いくつかの実施形態では、送受信機130は、異なるスケジュール間で切り替えることが可能である。これは、各送受信機内にいくつかのスケジューリングユニットを含めることによって、またはスケジューリングユニットに異なるスケジュールに切り替えさせるであろう信号を受信するように構成される単一のスケジューリングユニットを使用することによって達成され得る。いくつかのスケジュールが、スケジューリングユニットコントローラ120から受信され、例えば、スケジューリングユニットが、受信された信号に応じてどのスケジュールを使用するかを決定することを可能にする一意の識別子を含み得る。いくつかの実施形態では、受信された信号は、スケジューリングユニットに、現在のスケジュールを中断させる、現在のスケジュールを再開させる、またはスケジュール内の具体的点にジャンプさせ得る。いくつかの実施形態では、長期スケジュールの第1の部分は、ネットワーク送受信機間のクロック同期を促進するように設計され得る一方、第2の部分は、位置特定性能を最適化するように設計され得る。スケジューリングユニットコントローラは、ネットワーク同期誤差がある閾値を上回って増加すると、スケジュールの実行を再開するための信号を送信し得る。いくつかの他の実施形態では、スケジュールの実行は、自己位置特定装置が送受信機のネットワークによって網羅される空間の領域に進入する度に、始めから、またはある時点から再開される必要があり得る。いくつかの実施形態では、それからスケジュールの実行が再開される時点は、それから自己位置特定装置が空間の領域に進入する位置に依存し得る。いくつかの実施形態では、デフォルトスケジュール(例えば、ALOHAプロトコルに基づくもの)が、送受信機のメモリ内に恒久的に記憶され得、付加的スケジュールが、スケジューリングユニットコントローラ120によって伝送されることができる。送受信機は、次いで、デフォルトモード(デフォルトスケジュールに基づく)または改良性能モード(例えば、スケジューリングユニットコントローラ120から受信された最適化されたスケジュールに基づく)において動作し得る。
図2は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システム100の3つの例証的送受信機130および2つの自己位置特定装置140のブロック図である。いくつかの実施形態では、図2の位置特定システム100は、図1の位置特定システム100と同一である。いくつかの実施形態では、図2の位置特定システム100は、図1に描写されるものとは異なる位置特定システムである。3つの送受信機130はそれぞれ、タイムスタンプ可能な位置特定信号202を伝送する。いくつかの実施形態では、3つの定常送受信機130は、相互に対する相対的場所を把握している。いくつかの実施形態では、3つの送受信機130は、同期されたクロック210を有する。送受信機は、時として、本明細書では「アンカ」または「ビーコン」と称される。3つの送受信機および2つの自己位置特定装置が、図2に例証されているが、任意の好適な数の送受信機および自己位置特定装置が、位置特定システム100において使用され得ることを理解されたい。
図2の各送受信機130は、アナログ電子コンポーネント214と、デジタル電子コンポーネント216とを備える。アンテナ212が、アナログ伝送電子機器214に結合される。アナログ伝送電子機器214は、少なくとも1つのデジタルデータパケットからアナログ伝送信号を生成し得る。デジタルデータパケットは、デジタル伝送電子機器216によって提供される。アナログ伝送信号は、アナログパルス発生器を使用して生成されることができる。アナログ伝送信号はまた、伝送のためにアンテナ212に伝達される前に、増幅器によって増幅され得る。
図2では、伝送電子機器214、216は、ペイロードデータ(時として、「ペイロード」と呼ばれる)を信号202に変換するために使用され、これは、次いで、送信機130によって伝送され得る。いくつかの実施形態では、信号202は、UWB信号である。単一の送受信機130によって伝送される単一のUWB信号202が、複数の装置140によって受信されることができる。各装置は、複数の信号202から取得された情報を使用し、その独自の信号を放出することなくその場所を算出し得る。
クロック210が、伝送電子機器214、216に結合され、信号202を伝送するためのタイミング情報を提供する。クロック210は、オンボードクロックを含み得る、または、例えば、遠隔の場所におけるオフボードクロック(図示せず)から時間情報を受信する無線もしくは有線接続(図示せず)を有し得る。
3つの送受信機130からの伝送(例えば、信号202)は、信号202の伝送をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニット218を使用して調整され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニット218は、劣化した信号検出、したがって、位置特定システム100の低減された性能をもたらし得る、適正な時間分離を伴わずに送受信機メッセージが受信機のアンテナに着信することを防止するために、位置特定信号間に十分な時間分離を提供し得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニット218は、ALOHAプロトコルを実装し、不十分な時間分離の影響を低減または防止し得る。いくつかの実施形態では、信号伝送は、事前プログラムされたスケジュールに従い得る、またはスケジューリングは、例えば、図1に説明されるように、一元的に実施され、スケジュールが、各送受信機に通信され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングは、各送受信機によって実施され得る。例えば、送受信機に関するスケジューリングは、送受信機によって記憶される他の送受信機についての情報(例えば、範囲内の他の送受信機の順序リストまたは伝送スケジュール)に基づき得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットはさらに、伝送電子機器に構成信号を提供し得る。これらの構成信号は、伝送電子機器によって解釈され、送信機のある設定、例えば、中心周波数、信号帯域幅、プリアンブルコード、プリアンブル長、伝送電力、またはアンテナを調節することができる。
アナログ伝送電子機器214は、デジタル伝送電子機器216に結合され、それらはともに、UWB信号202の伝送を可能にする。そのような伝送は、アンテナ212からの信号202の伝送が、クロック210に対して規定された伝送時間において正確に起こるように実施され得る。これは、デジタル伝送電子機器216を使用して達成されることができる。デジタル伝送電子機器216は、その動作をスケジューリングユニット218と調整し得る。規定された時間における信号の伝送は、好ましくは、具体的シンボルが規定された時間にアンテナ212から放出されるように実施される。IEEE 802.15.4規格に従う伝送に関して、その時間に伝送されるべきシンボルに関する一般的な選定は、フレーム開始デリミタの開始、すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点である。デジタル伝送電子機器216は、クロック210によって提供される信号を、その規定された時間における本伝送の基準として使用し得、伝送時間は、したがって、本クロックに対して表されることができる。
図2に示される2つの自己位置特定装置140は、それぞれ、送受信機130によって伝送されるUWB無線信号202を受信するように構成される。
図3は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的送受信機130の詳細ブロック図である。いくつかの実施形態では、図3の送受信機130は、図1の位置特定システム100または図2の自己位置特定システム100において使用される。いくつかの実施形態では、図3の送受信機130は、図1および2に描写されるものとは異なる位置特定システムと併用される。
図3の送受信機130は、それぞれ、アナログ伝送電子機器214およびアナログ受信電子機器220の両方に結合されるアンテナ212を含み得る。いくつかの実施形態では、TX/RXスイッチが、アンテナを電子機器214、220の一方または他方に接続するために使用される。アナログ受信電子機器220は、デジタル受信電子機器222に結合され、それらはともに、他の送受信機130によって伝送される信号302の受信を可能にする。アナログおよびデジタル受信電子機器220、222は、図2の自己位置特定装置130上のものと類似する能力を有し得る。例えば、アナログおよびデジタル受信電子機器220、222は、信号302をデータ(ペイロード)に変換し、伝送された信号がアンテナ212に到達した時間を正確に決定し、とりわけ、信号強度、受信時間標準偏差、および信号が視通線内を進行したかどうかを決定するためのメトリック等、受信された信号302に関連する付加的品質メトリックを提供し得る。
デジタル受信電子機器222は、同期ユニット224に動作上結合され、これは、他の送受信機のクロックと完全に同期して起動していない任意の1つの送受信機のクロック210を識別および補償するために使用され得る。UWB無線信号の受信に応じて、受信されたデータ、タイムスタンプ、および品質メトリックが、同期ユニット224に送信される。同期ユニット224は、受信タイムスタンプを、以前の受信タイムスタンプ、信号のデータ(ペイロード)内に含まれる伝送時間情報、および以前の信号202内に含まれる伝送時間情報と比較し得る。本情報から、同期ユニット224は、例えば、その現在のクロックレートまたはクロックレートの現在の変化レート等のクロック210の現在の挙動を算出し得る。加えて、同期ユニット224は、ローカルに測定された受信タイムスタンプと、ローカルに設定された伝送時間と、他の送受信機から報告された測定された受信タイムスタンプと、他の送受信機の設定された伝送時間との間の不一致を評価することによって、定常送受信機間の信号の飛行時間を決定し得る。異なるクロックオフセット、クロックレート、および信号伝搬時間等の誤差に関する注意深い補正を通して、同期ユニット224は、送受信機が共通の同期された基準時間を取得することを可能にするための補正値を算出し得る。いくつかの実施形態では、同期は、他の送受信機130から受信された信号302を使用する。例えば、送受信機タイミングにおける任意のオフセットが、自己位置特定装置の位置特定における誤差に変換され得るため、送受信機間の時間同期は、有益である。
図3の送受信機130はまた、センサ226と、大域的プロパティセンサ228とを含み得る。これらのセンサの両方が、デジタル伝送電子機器216に結合される。これは、センサ226および大域的プロパティセンサ228によって取得された測定値を表す信号が、位置特定信号202の形態において、デジタル伝送電子機器216、アナログ伝送電子機器214、およびアンテナ212によって伝送されるデータ内に含まれることを可能にする。
いくつかの実施形態では、センサ226または大域的プロパティセンサ228は、送受信機の配向を感知するために使用され得る。送受信機の配向の知識を用いて、その送受信機から位置特定信号を受信する自己位置特定装置(例えば、図2の自己位置特定装置140)が、送受信機のアンテナ212の相対的配向によって自己位置特定装置のアンテナに導入される信号遅延を補償することが可能であり得る。これは、例えば、その伝送される位置特定信号の一部として、送受信機の検出される配向を通信することによって達成され得る。
各送受信機130は、メモリ230を具備し得、これは、構成データ、所望の信号増幅、同期データ(例えば、クロックに関するオフセットまたはレート補正値)、または測距正確度較正データ等のデータを記憶するために使用され得る。メモリ230はまた、受信後および伝送前にデータをバッファするために使用され得る。いくつかの実施形態では、メモリ230は、複数回書き換えられることができる、または非揮発性メモリである。いくつかの実施形態では、メモリ230は、1つまたはそれを上回る伝送スケジュールを記憶するために使用される。
図3は、他の送受信機からの無線信号を受信および処理し得る、例証的送受信機(時として、本明細書では「無線送受信機」または「無線UWB送受信機」と称される)を示す。これは、他の送受信機130によって伝送される信号を受信するように動作可能である、アナログ受信電子機器220およびデジタル受信電子機器222を有する送受信機130によって可能にされる。
第1の送受信機130が、第2の送受信機130からの、または複数の他の送受信機130からの1つもしくはそれを上回る信号302を使用し、例えば、伝送間により良好な時間分離を提供するために、その伝送スケジュールを調節し得る。これは、例えば、信号302がネットワーク(例えば、図2のネットワーク100)内の他の送受信機130から受信された時間をメモリ230内に記憶し、続けて、これらの時間に基づいて、ローカル伝送スケジュールを調節するスケジューリングユニット218によって達成され得る。いくつかの実施形態では、伝送間のより良好な時間分離は、位置特定信号202と信号302との間に低減された干渉をもたらす。いくつかの実施形態では、位置特定信号202間の時間分離の測定値は、位置特定ネットワークの性能を評価するために、またはそれを改良するときに使用されるメトリックであり得る。
いくつかの実施形態では、信号302は、あるイベントの発生を示すために、送受信機130によって使用され得る。いくつかの実施形態では、信号302は、他の送受信機130による措置をトリガするために、送受信機130によって使用され得る。いくつかの実施形態では、本措置は、位置特定信号202のスケジューリングまたは伝送スケジュールの変更をもたらす。いくつかの実施形態では、動的伝送スケジューリングが、本システムからの送受信機の追加または除去に反応するために使用され得る。いくつかの実施形態では、送受信機の追加または除去(例えば、欠陥に起因して)に対する位置特定ネットワーク(例えば、図2のネットワーク100)の反応は、ネットワークのロバスト性を評価するためのメトリックとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、信号302は、自己位置特定装置によって使用される信号(例えば、信号202)の同一タイプであり得る。いくつかの実施形態では、信号302は、信号202とある意味では異なり得る。例えば、信号302は、異なるペイロードを有し得る。いくつかの実施形態では、信号302は、信号202と異なる時間に伝送され得る。例えば、信号302は、位置特定システムの設置中、またはその較正位相中に伝送され得、信号202は、本システムが動作しているときに放出され得る。信号302および202はまた、さらに別の意味で異なり得る(例えば、その信号強度、プリアンブル等)。いくつかの実施形態では、信号202および信号302の使用は、異なり得る。例えば、送受信機は、信号302と併用されるものとは異なる更新レートにおいて信号202を放出し得る、または信号伝送は、異なるスケジュールに従い得る。
図4は、本開示のいくつかの実施形態による、第1および第2の送受信機130a、103bの対を備える、例証的送受信機のブロック図である。送受信機130a、130bは、構造要素400を使用して、物理的にともに結合される。各送受信機130a、130bは、アンテナ212a、212bと、アナログ伝送電子機器214a、214bと、デジタル伝送電子機器216a、216bと、クロックインターフェース402a、402bとを備える。第1の送受信機130aはまた、大域的プロパティセンサ228を備え得、これは、デジタル伝送電子機器216aに動作上結合され得る。
多くの用途に関して、送受信機は、モバイルである必要はないため、送受信機は、自己位置特定装置よりも少ない制約(例えば、重量制約、サイズ制約、電力制約)を有するであろう。したがって、複雑性を自己位置特定装置から送受信機に向かって遷移させることが、好ましくあり得る。図4に示される実施形態は、いくつかの技術的利点を有する。第1に、図4に示される送受信機の対は、障害に対する付加的安全策を提供するために、冗長受信機として実装され得る。使用事例に応じて、冗長性が、送受信機のコンポーネントのいくつかまたは全てに関して達成されることができる。第2に、送受信機130a、130bは、図示されるように、異なるアンテナ212a、212bを使用し、付加的機能性を提供するように構成され得る。アンテナ212a、212bは、例えば、他の因子の中でもとりわけ、その配向、そのアンテナ偏波、またはその利得において異なり得る。これは、異なる受信機アンテナ配向を横断する信号受信における改良された信号対雑音比またはより小さい変動を含む、受信機に関する技術的利点をもたらし得る。いくつかの実施形態では、図1−3の送受信機130は、例えば、RFスイッチと接続される、複数のアンテナ212を使用し得る。
図4に示されるような送受信機の対を使用することは、(例えば、図7に示されるような)同様に対の自己位置特定装置と併用されると、付加的利点を有し得る。いくつかの実施形態では、送受信機130aおよび130bは、異なる位置特定信号を使用し得る。例えば、送受信機130aは、第1の周波数帯域を使用し得る一方、送受信機130bは、第2の異なる周波数帯域を使用し得る。2つの異なる位置特定信号の同時使用は、より高い更新レートを可能にし得る。これは、干渉への改良された抵抗を提供し得る。これはまた、距離における真の差異からの信号依存性効果の曖昧性排除を可能にし得る。例えば、信号の速度は、障害物の屈折率および信号の波長に依存するため、2つの異なる波長を伴う2つの異なる信号の使用は、障害物によって導入される遅延が推測されることを可能にし得る。
対の実施形態はまた、障害を検出するために使用され得る。これは、例えば、第1の送受信機から第1の信号を受信し、第1の送受信機に物理的に取り付けられる第2の送受信機から第2の信号を受信し、第1の信号に関連するデータを第2の信号に関連するデータと比較する一方、2つの信号における差異を考慮し、結果をある閾値と比較することによって達成され得る。比較されるデータの実施例は、信号の受信、信号の着信の正確度、および信号のピーク電力を含む。2つの信号における差異に関する実施例は、相対的アンテナ位置、第1および第2の信号の放出間の時間遅延、ならびに信号プリアンブルを含む。
いくつかの実施形態では、障害は、障害検出ユニット(図示せず)を使用して検出される。いくつかの実施形態では、障害検出ユニットは、自己位置特定装置にオンボードである。いくつかの実施形態では、障害検出ユニットは、自己位置特定装置にオフボードである。いくつかの実施形態では、単一の障害検出ユニットが、使用される。
いくつかの実施形態では、対のアンテナが、マルチアンテナ設定を実装するために使用され得る。
図4に示される送受信機はさらに、デジタル受信電子機器222a、222bと、アナログ受信電子機器220a、220bとを備える。これは、送受信機130a、130bのそれぞれが信号302を無線で交換することを可能にする。いくつかの実施形態では、送受信機130a、130bは、電子機器222a、222b、220a、220bのいくつかまたは全てを含まない。
いくつかの実施形態では、本開示の送受信機は、マルチアンテナ設定と併用され得る。マルチアンテナ設定は、公知の多様性(例えば、空間多様性、時間多様性、偏波多様性、パターン多様性等)を伴う少なくとも2つの共振要素(時として、「アンテナ」と呼ばれる)を備える。
マルチアンテナ設定の共振要素は、その特性(例えば、極性、周波数応答、感度、配向等)のうちの1つまたはそれを上回るものにおいて異なり得る。例えば、アンテナは、既知の距離だけ分離され得る。別の実施例として、アンテナは、相互に対して直交に配向され得る。マルチアンテナ設定の共振要素は、周知の無線周波数技法(例えば、ダイプレクサ、電力分割器等)を使用して種々の方法で使用され、組み合わせられ得る。マルチアンテナ設定は、個々の共振要素のための専用電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、送受信機のアンテナ212a、212bは、マルチアンテナ設定を実装するために使用され得る。マルチアンテナ設定は、個々の共振要素のためのいくつかの別個の電子機器214a、214b、216a、216b、220a、220b、222a、または222bを備え得る。例えば、マルチアンテナ設定は、アンテナのための別個の受信電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、送受信機は、複数のアンテナを具備する。いくつかの実施形態では、送受信機の複数のアンテナは、マルチアンテナ設定を実装するために使用される。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、複数のアンテナを具備する。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置の複数のアンテナは、マルチアンテナ設定を実装するために使用される。いくつかの実施形態では、送受信機および自己位置特定装置は、それぞれ、マルチアンテナ設定を有する。
いくつかの実施形態では、同じアンテナが、伝送および受信のために使用される。いくつかの実施形態では、異なるアンテナが、伝送および受信のために使用される。例えば、送信機は、指向性アンテナを使用し得る一方、自己位置特定装置は、無指向性アンテナを使用し、逆もまた同様である。種々のタイプのアンテナが、所与の使用事例のための所望の挙動を達成するために使用され、組み合わせられ得る。例えば、複数の共振要素、マルチビーム適応アンテナ、または多重入出力アンテナ(MIMO)を使用するアンテナが、使用され得る。いくつかの実施形態では、複数の周波数帯域をサポートするアンテナが、使用され得る。いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定のアンテナが、相互から分離され得る。
いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定は、位置特定ユニットまたは位置較正ユニットの位置特定性能を改良し得る。いくつかの実施形態では、これは、受信(例えば、信号対雑音等)を改良することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、アンテナおよび受信電子機器は、信号強度を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、信号強度は、送信機に対する距離の相対的インジケーションを提供するために使用される。
いくつかの実施形態では、指向性アンテナが、使用される。いくつかの実施形態では、アンテナは、信号の源の方向を示し得る信号方位を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、アンテナおよび受信電子機器は、信号の振幅または位相の検出を可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、放出された信号の振幅または位相および信号の検出された振幅または位相の知識が、送信機に対する配向または距離の相対的インジケーションを提供するために使用される。
いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定は、自己位置特定装置の姿勢が決定されることを可能にし得る。例えば、いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定は、信号の偏波の方向を検出するために使用され得る。信号の放出された偏波および信号の検出された偏波の知識は、エミッタ(例えば、送受信機)および受信機(例えば、別の送受信機または自己位置特定装置)の配向の相対的インジケーションを提供し得る。
いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定のアンテナが、異なる周波数上で動作し得る。例えば、マルチアンテナ設定は、2つの別個の周波数上で動作している冗長送受信機ネットワーク内で使用され得る。さらなる実施例として、マルチアンテナ設定は、2つの別個の周波数上で動作している冗長送受信機ネットワーク内で使用される自己位置特定装置上で使用され得る。
いくつかの実施形態では、アンテナ、アナログ受信電子機器、およびデジタル受信電子機器は、信号のドップラ偏移を測定するように構成される。これは、例えば、送受信機の既知の場所に対する自己位置特定装置の移動に関連するデータを提供することによって、位置特定ユニットがその位置特定推定値を改良することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、送受信機のマルチアンテナ設定および自己位置特定装置のマルチアンテナ設定の利点は、組み合わせられ得る。これは、例えば、送受信機のマルチアンテナ設定のプロパティ(例えば、送受信機の位置)の知識、放出される信号のプロパティ(例えば、信号強度、信号偏波)の知識、および自己位置特定装置のマルチアンテナ設定のプロパティ(例えば、そのアンテナアレイの共振要素の相対的整合およびその受信特性)の知識を位置特定ユニットにおいて組み合わせることによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、以下のマルチアンテナ設定、センサ、大域的プロパティセンサ、第1および第2の大域的プロパティセンサ、ならびに既知の場所のうちの1つまたはそれを上回るものからのデータを融合するために使用される。
マルチアンテナ設定は、技術的利点を有し得る。いくつかの実施形態では、マルチアンテナ設定は、受信が最適化され、信号対雑音比が改良され、データレートが増加されることを可能にし得る。これは、例えば、ある範囲の受信機位置または配向にわたってより良好な受信を可能にすることによって達成され得る。別の実施例として、マルチアンテナ設定は、MIMOシステムにおいてデータレートを増加させるための空間多重化を実装するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本システムコンポーネントの位置特定信号に対する影響が、公知である。例えば、送受信機のRFコンポーネントは、周知の伝送プロパティを有し得る。さらなる実施例として、自己位置特定装置の電子機器および構造コンポーネントは、周知のRF応答を有する。いくつかの実施形態では、公知のRF効果が、補償ユニットによって補償される。いくつかの実施形態では、アンテナは、遮断を使用し得る。
図2−4の送受信機130は、無線伝送および無線受信能力を有するものとして異なる実施形態において説明されたが、無線受信能力は、随意であることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、送受信機130は、無線受信コンポーネントを含まない。いくつかの実施形態では、送受信機130は、有線接続を使用して、他の送受信機130、スケジューリングユニットコントローラ120、またはスケジューラ110と同期情報および他の情報を交換するように構成される。上記に言及されるように、送受信機はまた、アンカとも称される。故に、また、本明細書で使用されるようなアンカは、無線伝送コンポーネントおよび無線受信コンポーネントの両方、または無線伝送コンポーネントのみを含み得ることを理解されたい。
図5は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的自己位置特定装置140のブロック図である。自己位置特定装置140は、位置特定信号202を受信するためのアンテナ502を備える。アンテナ502は、アナログ受信電子機器504に動作上結合され、これは、信号を増幅し得る。デジタル受信電子機器506が、次いで、クロック508を基準にして信号をタイムスタンピングするために使用され得る。同期ユニット510が、クロック508からの入力を(例えば、位置特定システムの別の部分から同期信号またはメッセージの一部として受信され、かつデジタル受信電子機器506によって受信された)他のクロックからの入力と比較し得る。同期ユニット510は、本情報を使用し、クロックレートまたはクロックオフセットに関するクロック補正値を算出し得、これは、位置特定ユニット512もしくは補償ユニット516に通信される、またはメモリ518内に記憶され得る。加えて、補償ユニット516からの情報が、使用され得る。
図5の自己位置特定装置140は、例えば、図2の位置特定システム100と併用され得る。本実施形態では、図5の自己位置特定装置140は、図2の送受信機130によって伝送されるタイムスタンプ可能な位置特定信号202をそのアンテナ502、アナログ受信電子機器504、およびデジタル受信電子機器506を通して受信する。自己位置特定装置140は、信号202を使用し、送受信機130に対するその場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、これは、信号202をタイムスタンピングし、タイムスタンプを距離に変換し、これらの距離を使用し、相対的場所を算出することによって達成される。本変換は、伝送媒体中の信号202の速度(例えば、空気中の光の速度)の推定値を使用することができる。本変換は、位置特定ユニット512を使用して遂行され得る。位置特定ユニット512は、三辺測量または多辺測量によって、送受信機130の既知の場所に対する自己位置特定装置の場所を算出し得る。十分に正確なタイムスタンピングが、デジタル受信電子機器506およびクロック508によって提供され得る。
受信電子機器504、506は、伝送された信号がアンテナ502に到達する受信時間を正確に決定し得る。信号の受信時間を決定すること(「タイムスタンピング」)は、シンボルが検出される時間を決定することによって実行され得る。IEEE 802.15.4規格に従う伝送に関して、タイムスタンピングされるべきシンボルに関する一般的な選定は、フレーム開始デリミタの開始(すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点)である。デジタル受信電子機器506は、本装置のクロック508によって提供される信号を、本タイムスタンピングプロセスにおける基準として使用する。タイムスタンプは、したがって、本クロックに対して表され得る。いくつかの実施形態では、クロック508は、オンボードクロックを含む。受信電子機器504、506はまた、受信された信号202に関連する付加的メトリックを提供し得る。
品質メトリックが、例えば、信号強度、受信時間標準偏差、または信号の雑音特性を含み得る。品質メトリックは、絶対値(例えば、絶対的信号強度)に基づいて、または相対値(例えば、信号強度の差異)に基づいて算出され得る。品質メトリックはまた、信号を比較することによって算出され得る。例えば、品質メトリックは、経時的な信号の比較、異なる送受信機からの信号間の比較、異なる方向から受信された信号の比較、信号の閾値との比較、信号のその予期されるプロパティとの比較、およびその他に基づいて算出され得る。比較は、個々の信号特性(例えば、ピーク電力)または信号全体(例えば、信号のスペクトル形状)を使用し得る。品質メトリックは、例えば、信号202が視通線内を進行したかどうか、またはこれがどの材料を横断し得たか、またはこれがどのように反射され得たかを決定するために使用され得る。
図5(および図2)の自己位置特定装置140はさらに、大域的プロパティセンサ520を備え得る。大域的プロパティは、基準点(例えば、送受信機または座標系)に関する付加的基準データを提供することによって、自己位置特定装置140の相対的場所のより正確な算出を可能にし得る。これは、少なくとも1つの送受信機130および自己位置特定装置140を具備し、大域的プロパティを検出することによって達成されることができる。位置特定システムの正確度は、(i)送受信機の大域的プロパティ読取値を装置に伝送するステップと、(ii)その場所における送受信機の大域的プロパティの読取値およびその場所における本装置の大域的プロパティの読取値を比較するステップと、(iii)その比較を配向、位置、または移動に関連するデータに変換するために、大域的プロパティのモデル(「大域的プロパティモデル」)を使用するステップと、(iv)推定量を使用することによって、そのデータを他のセンサデータと適切に融合するステップとを含む方法によって改良され得る。ステップ(ii)および(iii)は、図5の自己位置特定装置140の一部として示されるもの等の位置特定ユニット512を使用して遂行され得る。大域的プロパティモデルは、大域的プロパティの1つまたはそれを上回る読取値の、位置特定システムによって処理され得るデータへの変換を可能にする(例えば、高度/高さの関数として大気圧を記述する方程式)。モデルは、関数またはルックアップテーブル等の種々の形態をとることができる。
ローカルのオンボードセンサ(例えば、図5のオンボードセンサ514)からのデータ等、位置特定システムによって提供される他のデータに加えて、1つまたはそれを上回る大域的プロパティセンサ(例えば、図3の大域的プロパティセンサ228)からのデータの使用は、特に、系統的センサ誤差または高雑音レートを伴うセンサの存在において有用であり得る。例えば、屋外設置のための例示的実施形態では、装置および複数の送受信機が、位置特定信号202に加えて、GPS信号を受信するように具備し得る。これは、自己位置特定装置140が、位置特定ユニット512を使用して、送受信機130に対するその位置だけではなく、また、大域的基準フレームに対するその位置を決定することを可能にし得る。加えて、本位置特定モダリティの組み合わせは、2つの独立した測定システムからの読取値を比較することによって、誤データの検出を可能にし得る。位置特定システムは、送受信機および本装置に、気圧計等の大域的プロパティを検出するための付加的センサを具備することによって、さらに改良され得る。これは、特に、送受信機(多くの場合、全て大地面上、装置の下方)およびGPS衛星(はるか上空、典型的には、装置の上方高く)の好ましくない位置付けのため、GPSおよびローカル位置特定システムの両方がより不良な情報を提供し得る垂直方向において、位置特定ユニット512が、より正確な、より信頼性のある、またはより速い位置特定を達成することを可能にするために有用であり得る。
大域的信号はまた、通信する送受信機のアンテナ212および自己位置特定装置のアンテナ502の相対的配向を決定するために使用され得、これは、信号品質または群遅延に対して、したがって、その算出される相対的場所に対して重要な影響を及ぼし得る。配向を決定することは、例えば、送受信機の重力ベクトルを検出し(例えば、加速度計を使用して)、本情報を本装置に通信し(例えば、位置特定信号のペイロードの一部として)、その加速度計に対する送受信機および本装置のアンテナ配向のそれぞれに関するモデルを使用して、これを本装置によって検出された(場合によっては装置の運動の影響を補正された)重力ベクトルと比較することによって達成されることができる。本比較は、補償ユニット(例えば、図5の補償ユニット516)によって実施されることができる。
上記に言及されるように、位置特定ユニット512は、データを使用し、場所推定値を算出する。データは、受信された信号202、1つもしくはそれを上回るオンボードセンサ514からのデータ、1つもしくはそれを上回るオフボードセンサ(例えば、送受信機の大域的プロパティセンサ228)からのデータ、または他のデータを含み得る。受信された信号202に関連するデータは、ペイロード、タイムスタンプ、信号特性(例えば、信号強度、ピーク形状等)、またはその他を含み得る。これは、推定量を使用して、データおよび他の情報(例えば、入力履歴の知識、本装置の動的モデル)の溶断電流値に基づいて、自己位置特定装置140の位置(および場合によっては配向または運動)の推定値を算出することによって達成され得る。各個々の受信された信号202は、これを以前の(事前)推定値と併合することによって、更新された(事後)位置推定値を提供するために再帰的に使用され得る。いくつかの実施形態では、(拡張)カルマンフィルタ、相補フィルタ、パーティクルフィルタ、ルーエンバーガー観測器、または任意の他の好適な技法が、推定値を再帰的に算出するために使用されることができる。位置特定ユニット512は、いくつかの位置特定信号受信(例えば、3、4、5、6、7、8、9、10個等)をメモリ(例えば、メモリ518)内に記憶し、それらをバッチ処理する(事前定義された数の信号の受信後、または一定の間隔においてのいずれか)ことによって、それらを収集し得る。バッチ処理方法は、装置140の位置に関する着信時間差(TDOA)測定値を求めることによる、多辺測量技法に基づき得る。いくつかの実施形態では、再帰的およびバッチ処理の組み合わせが、使用され得る。
メモリ518が、バッチ処理のために受信された信号202からのデータ、現在の場所推定値、または再帰的算出およびセンサ融合のためのパラメータ等の情報を記憶するために使用され得る。位置特定ユニット512はまた、補償ユニットからのデータ(例えば、補償値)またはデジタル受信電子機器506によって生成される受信されたUWB信号202についての情報(例えば、品質メトリック)を使用し得る。
信号品質または群遅延の変動の理由は、送受信機および自己位置特定装置が小さく、相互に対して相対的に近接して動作し得ることであり得る。これは、平面の上方もしくは下方で動作する装置を伴う平面上に置かれる複数の送受信機または体積の凸多面体の内側で動作する装置を伴う体積の周囲に置かれる複数の送受信機等、典型的な用途において使用され、典型的な使用中に遭遇される、受信機アンテナ502に対する送信機アンテナ212の多種多様な相対的配向、相対的距離、および相対的方向をもたらし得る。
他の位置特定システムとは異なり、ここでは、自己位置特定装置に着信する信号202は、可変品質であり得る、または異なる群遅延を有し得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニット512は、位置特定信号の仕様ならびに受信コンポーネントによって提供されるもの等の受信された位置特定信号に関連する品質メトリック(例えば、UWBピーク信号強度、UWBピーク形状)を使用することによって、従来の位置特定システムに優るように場所推定値を改良するために使用され得る。これは、例えば、測定分散を信号メトリックに関連付けることによって達成され得、したがって、より高い分散を伴う測定値は、位置特定ユニットの状態推定値に対してより少ない影響を及ぼす。別の実施例として、位置特定ユニットは、位置特定信号とは無関係のデータ(例えば、慣性センサ、大域的プロパティ)により重点を置き得る。別の実施例として、位置特定ユニットは、最小信号品質または群遅延等の品質メトリックを満たさないある送受信機からの測定値を完全に破棄し得る。
従来のシステムとは異なり、位置特定ユニット512は、ここでは、送受信機から自己位置特定装置に進行するタイムスタンプ可能な位置特定信号が、本装置が自己位置特定することを可能にするために十分な情報を含有し得るため、自己位置特定装置140上に置かれ得る。例えば、送受信機は、同期され得、その場所は、本装置に把握され得る。
図6は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置のアンテナ502、アナログ受信電子機器504、およびデジタル受信電子機器506を通して受信される位置特定信号(例えば、UWB信号)の伝搬を描写する、例証的タイミング図である。これらのコンポーネントの相互接続は、受信パイプラインと称されるであろう。これらのコンポーネントはそれぞれ、受信された信号の伝搬に遅延を導入する。時間が、垂直軸上に示され、表記tは、時間tが自己位置特定装置Aのクロックを基準にして測定されていることを示すために使用される。
自己位置特定装置のアンテナ502に時間 Rx602において着信する信号を検討すると、信号は、その着信がデジタル受信電子機器506によって時間606においてタイムスタンピングされる前に、受信パイプラインを通して伝搬する。パイプラインによって導入される遅延(606と Rx602との間の差異によって与えられる)は、δ604と表され、パイプライン遅延と称される。ここで、自己位置特定装置のアンテナ502に時間 Rx612において着信し、受信パイプラインを通したδ614のパイプライン遅延後、時間616においてタイムスタンピングされる、第2の信号を検討する。2つの信号間のパイプライン遅延の変動は、|δ-δ|として与えられる。本測定値は、自己位置特定装置140のクロックに対してであり、したがって、クロックレートオフセットとは無関係であることに留意されたい。いくつかの実施形態では、パイプライン遅延604および614間の差異は、0.01、0.6、3、または15ナノ秒未満であり、これは、より正確な位置特定が達成されることを可能にする。
パイプライン遅延の変動は、自己位置特定装置のアンテナ502の周波数応答、内部増幅、ならびにデジタル受信電子機器506によるタイムスタンプの生成における正確度および変動を含む、物理的な測定可能な要因によって影響を受ける。アンテナは、非理想的電磁デバイスであるため、その周波数応答は、どの程度の無線信号がアンテナによって増幅または減衰されるかに対応する、受信角度依存性大きさ応答、ならびに、どの程度無線信号がアンテナによって遅延されるかに対応する、受信角度依存性位相応答によって説明される。これらの応答は、信号が受信され、これがアンテナ502を通過する際に信号の電気的遅延をもたらす角度の確定関数である。いくつかの実施形態では、アナログ受信電子機器504およびデジタル受信電子機器506を通した信号の伝搬は、受信される信号強度に関係なく、一貫した信号レベルを達成するために、信号の内部増幅によってさらに遅延され得る。さらに、UWB信号の着信を一貫して正確にタイムスタンピングするデジタル受信電子機器506の能力は、これが信号の「第1の経路」を一貫して正確に識別することを要求する。以下に議論される本識別の誤差は、タイムスタンピングプロセスにおいて非一定の誤差をもたらし、したがって、受信パイプラインを通した信号の伝搬時間において感知される遅延をもたらす。系統的パイプライン遅延に加えて、いくつかの実施形態では、ランダム、外部、または非モデル化プロセスもまた、パイプライン遅延に影響を及ぼし、受信パイプラインにおいて非系統的遅延を導入し得る。いくつかの実施形態では、温度が、そのようなプロセスの実施例であり、それによって、温度の変化は、デジタル受信電子機器506によって要求される処置時間に影響を及ぼし得る。
非一定のパイプライン遅延の影響は、任意の信号202の受信時間における非一定の誤差の導入である。したがって、非一定のパイプライン遅延が、図6に図示されるように、任意の信号202の受信時間から導出される任意の着信時間または着信時間距離測定値における非一定の誤差に対応し得ることが、当業者に明白となるであろう。補償ユニット(例えば、図5の補償ユニット516)が、いくつかの実施形態では、本系統的であるが非一定の誤差を補償し得る。
図7は、本開示のいくつかの実施形態による、第1および第2の自己位置特定装置140a、140bの対を備える、例証的自己位置特定装置のブロック図である。自己位置特定装置140a、140bは、構造要素700を使用して、物理的にともに結合される。各自己位置特定装置140a、140bは、アンテナ502a、502bと、アナログ受信電子機器504a、504bと、デジタル受信電子機器506a、506bと、位置特定ユニット512a、512bとを備える。図示されるように、位置特定ユニット512a、512bの対は、通信経路702を使用して、動作上結合される。通信経路702は、位置特定ユニット512a、512bが、その場所に関連するデータ(例えば、その現在の場所推定値)を交換することを可能にする。
構造要素700は、自己位置特定装置140a、140b間に剛性または半剛性アタッチメントを提供する。いくつかの実施形態では、構造要素700は、とりわけ、プリント回路基板(PCB)マウント、多目的封入箱、支柱、または接続ロッドのうちの1つもしくはそれを上回るものを含み得る。自己位置特定装置140a、140は物理的に接続されるため、その相対的場所は、完全または部分的に把握される。これは、第2の位置特定ユニット512bの場所に関連するデータならびに第1および第2の位置特定ユニット512a、512bの既知の相対的場所に関連するデータに基づいて、第1の位置特定ユニット512aがその場所推定値を改良することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、図7に示される自己位置特定装置140a、104bの対は、障害に対する安全策を提供し得る、冗長自己位置特定装置として動作し得る。例えば、第1の自己位置特定装置140a内のコンポーネントが故障する場合、位置特定システムは、第2の自己位置特定装置140bに依拠し得る。使用事例に応じて、冗長性が、自己位置特定装置のコンポーネントのいくつかまたは全てに関して達成されることができる。
図示されるように、第1および第2の自己位置特定装置130a、130bは、異なるアンテナ502a、502bを使用する。いくつかの実施形態では、アンテナ502a、502bは、異なる特性を有し得る。例えば、アンテナ501a、502bは、他の因子の中でもとりわけ、その配向、そのアンテナ偏波、またはその利得において異なり得る。これは、自己位置特定装置が移動する間の信号受信における改良された信号対雑音比またはより小さい変動を含む、技術的利点をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置のアンテナ502a、502bは、マルチアンテナ設定を実装するために使用され得る。マルチアンテナ設定は、個々の共振要素のためのいくつかの別個の電子機器504a、504b、506a、506bを備え得る。例えば、マルチアンテナ設定は、アンテナのための別個の受信電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置140a、140bはさらに、個別のセンサ514a、514bを備える。各センサ514a、514bは、個別の位置特定ユニット512a、512bに動作上結合される。センサ514a、514bは、対応する自己位置特定装置がその位置特定を改良することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定ユニット512aは、その場所に関連するデータ(例えば、その現在の場所推定値、そのセンサ514a読取値)を第2の位置特定ユニット512bに通信し得る。これは、第2の位置特定ユニット512bがその場所推定値を改良することを可能にし得る。
図7の自己位置特定装置の対は、図2および5に描写される単一の自己位置特定装置の代わりに使用され得ることを理解されたい。
図8は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の選択可能なアンテナ502a、502b、502cを備える、例証的自己位置特定装置140のブロック図である。自己位置特定装置140はさらに、使用のためのアンテナ502a、502b、502cのうちの具体的1つを選択する無線周波数スイッチ(RFスイッチ)800を備える。いくつかの実施形態では、RFスイッチ800は、単極双投(SPDT)またはマルチポート(SPnT)スイッチを含む。RFスイッチ800のパラメータ(例えば、周波数範囲、アイソレーション、スイッチング速度等)は、特定の使用事例に適合するように最適化され得る。図8に図示されるように、RFスイッチ800は、マルチアンテナ設定として使用される。いくつかの実施形態では、アンテナ502a、502b、503cは、異なる特性を有し得る。例えば、アンテナ502a、502b、503cは、以下の特性、すなわち、配向、偏波、利得、アンテナタイプのうちの1つまたはそれを上回るものにおいて異なり得る。位置特定ユニット512または自己位置特定装置140の他のコンポーネントは、位置特定情報に基づいて複数のアンテナのうちの1つを選択するために、RFスイッチ800を制御し得る。位置特定情報は、例えば、自己位置特定装置の位置、自己位置特定装置の配向、受信されるべき次の位置特定信号、1つもしくはそれを上回るアンテナと関連付けられる品質、アンテナのタイプ、および任意の他の位置特定情報のうちの1つまたはそれを上回るものを含み得る。いくつかの実施形態では、RFスイッチ800および複数の選択可能なアンテナ502a、502b、502cは、本開示の任意の他の自己位置特定装置と併用され得ることを理解されたい。
図9は、本開示のいくつかの実施形態による、場所更新プロセスを含む、例証的位置特定ユニット512のブロック図である。図9に描写される位置特定アルゴリズムは、拡張カルマンフィルタ(EKF)の形態をとる。位置特定ユニット512は、本開示の任意の好適な自己位置特定装置140と併用され得る。サイクルの開始時、位置特定ユニット512は、プロセス更新ステップ920を実施し、これは、本装置の以前に推定された状態、および利用可能である場合、1つまたはそれを上回るアクチュエータに送信された信号を示す制御ユニット940からのデータを使用する。本ステップの結果は、事前推定値922(例えば、任意の新しく取得された測定値を考慮しない、装置140の現在の状態の推定値)である。本事前推定値は、次いで、利用可能な測定値と融合される。事前推定値、測定値、および位置特定ユニット512によって使用される他のデータは、メモリ(図示せず)内に一時的に記憶され得る。
第1の種類の測定値は、位置特定信号202の受信である。本場合では、受信された信号のタイムスタンプ900は、最初に、(同期ユニット510からのデータを使用して)クロック補正値902および(補償ユニット516からのデータを使用して)影響補償値904によって処理される。結果として生じる補正された着信時間906は、位置特定信号が自己位置特定装置アンテナ212に到着した時間の推定値を表し、これは、次いで、EKF測定値更新ステップにおいて事前推定値と融合され得る。
上記に記載されるように、結果として生じる補正された着信時間906は、位置特定信号202が本装置のアンテナ212に到着した時間の推定値を表す。いくつかの実施形態では、伝送情報が、受信された位置特定信号のペイロード内に含まれ、これは、信号が伝送された時間およびどの送受信機130によるものかを表す。伝送情報は、補正された着信時間とともに、装置140と送受信機130との間の距離のための測度である。位置特定ユニット512では、補正された着信時間および伝送情報は、次いで、EKF測定値更新ステップ924において事前推定値と融合され得る。
第2の種類の測定値は、新しいデータが利用可能である場合、(例えば、大域的プロパティセンサ520からの)大域的プロパティのローカルの測定値を表すデータである。本データは、次いで、比較912において、(例えば、大域的プロパティセンサ228からの)その大域的プロパティの(デジタル受信電子機器506によって提供される)遠隔の測定値を表すデータと比較され、大域的プロパティモデル914が、どのように本比較が自己位置特定装置140の場所、配向、または運動に関連するかに関する情報を提供する。本情報は、次いで、EKF測定値更新ステップ924において状態推定値に融合され得る。大域的プロパティの実施例は、無線信号の信号強度である。距離dにわたって伝送される周波数fの無線周波数信号の自由空間経路損失は、
FSPL(dB)=20log10(d)+20log10(f)+K
であり、Kは、dおよびfのために使用される単位に依存する定数である。本方程式を通して、自己位置特定装置の無線信号源までの距離は、送受信機130の同一の源までの距離に関連し得る。
第3の種類の測定値は、新しいデータが利用可能である場合、センサ514等のセンサからのものである。そのような測定値もまた、EKF測定値更新ステップ924において状態推定値に融合され得る。
同期ユニット510のローカルクロック挙動の推定値および補償ユニット516の補償値の推定値は、位置特定ユニット512によって算出された推定された場所に依存し得る。本依存性は、最初に、クロック挙動および補償値を算出するように事前場所推定値を使用し、次いで、新しい事後場所推定値926を算出することによって解決され得る。本依存性はまた、クロック挙動もしくはクロック補正値、補償値、および場所を並行して推定することによって、または算出された値が実質的に収束するまで、1)現在の場所推定値を使用する新しいクロック挙動もしくはクロック補正値および補償値算出値の算出と、2)現在のクロックおよび補償値を使用する場所推定との間を反復的に交互に行うことによって、解決され得る。
いくつかの実施形態では、図9に描写される位置特定ユニット512および他のコンポーネントは、移動ロボットと統合され得る。そのような構成では、制御ユニット940が、移動ロボットを制御するために、位置特定ユニット512によって算出される場所に基づいて、アクチュエータコマンドを算出するように構成され得る。
図10は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置140を含む、例証的移動ロボット1000を示す。移動ロボット1000はまた、1つまたはそれを上回るセンサ(例えば、MEMSセンサおよびセンサ514)を含み得る。いくつかの実施形態では、移動ロボット1000は、加速度計1006と、ジャイロスコープ1008とを含む。いくつかの実施形態では、移動ロボット1000は、加えて、磁気計、気圧計、GPS受信機、および固有受容センサ(例えば、バッテリレベルおよびモータ電流を監視するためのセンサ)のうちの1つまたはそれを上回るものを含む。図示されるような移動ロボット1000はまた、移動ロボットが、空中に留まり、空間を通してその移動を制御することを可能にする、4つのプロペラ1010を回転させるために使用される、アクチュエータ1004(例えば、4つのモータ)を含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータ1004は、バッテリによって給電される。いくつかの実施形態では、送受信機または装置は、バッテリによって給電される。
図10の自己位置特定装置140は、移動ロボット1000の電子機器(例えば、中央処理電子機器1002)と統合され得る。例えば、装置140は、移動ロボット1000のセンサ(例えば、センサ514、加速度計1006、およびジャイロスコープ1008)へのアクセスを有し得る。これは、例えば、飛行ロボット上のある重量分布を達成し、より良好なアンテナ受信を可能にする、または関連する電子コンポーネントを共同設置するために有用もしくは便宜的であり得る。
用途に応じて、飛行用電子機器は、ここで説明される実施形態よりも複雑であり得、例えば、複数の電子処理ユニット、複数のアンテナ、または複数の自己位置特定装置を備え得る。
図11は、本開示のいくつかの実施形態による、例えば、図10の移動ロボット1000と併用され得る、例証的制御ユニット940のブロック図である。制御ユニット940は、階層式コントローラ(水平コントローラ1102、垂直コントローラ1110、低減姿勢コントローラ1120、ヨーコントローラ1130、および本体レートコントローラ1142、基準信号/フィードバック信号フローは、明確化のために省略される)を使用する。
制御ユニット940において描写される制御スキームは、所望の車両位置およびヨー軌跡に従うように使用される。オンボード制御は、4つの別個のループ、すなわち、水平位置制御1102ループと、垂直位置制御1110ループと、低減姿勢制御1120ループと、ヨー制御1130ループとを備える。図11の制御ユニット940内のコントローラのために使用される参照番号もまた、コントローラと関連付けられる制御ループを指すように使用されることを理解されたい。4つの制御ループの出力は、図10に示される飛行移動ロボット1000への3つの本体レートコマンドおよび移動ロボットの4つのプロペラ1010によって生産される集合的推力である。
図11に示される制御方略は、階層式ループ成形設計方略に基づく。コントローラ設計は、したがって、低次の動的系のいくつかのコントローラの設計に分割される。垂直制御ループ1110は、これが集合的推力c1112を用いて二次系のような高度誤差に応答するように成形される。垂直制御ループ1110と同様に、2つの水平制御ループ1102は、二次系の様式において挙動するように成形される。しかしながら、いかなる制御入力も、直接計算されないが、命令された加速度a(x)1104およびa(y)1106が、姿勢コントローラ1120への設定点として与えられる。姿勢コントローラ1120は、命令された加速度a(x)1104およびa(y)1106が満たされるように、移動ロボットの低減された姿勢を制御する。命令された加速度は、次いで、命令された回転行列エントリに変換される。移動ロボットの回転運動を使用して、行列エントリの変化レートが、所望の車両本体レートp1122およびq1124を算出するために使用されることができる。上記に説明されるコントローラは、移動ロボットの平行移動挙動を完全に定義する。ヨーコントローラ1130が、次いで、測定されたヨー角度からの比例コントローラとして実装され、(例えば、移動ロボット1000上のセンサ514によって測定されるような)所望のヨーレートr1132を算出し得る。本体レートコントローラ1142は、(測定または推定された)現在の本体レート、所望の車両本体レートp1122、q1124、およびr1132を受信し、アクチュエータ1004への集合的推力c1112、制御ユニット940の出力アクチュエータコマンドf,f,f,f1144とともに、移動ロボット1000の移動1146を引き起こす。
図12は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の送受信機130を含む例証的送受信機ネットワークを示す。そのような送受信機ネットワークは、多数の送受信機の同時使用を可能にすることによって、広い地理的エリア内の自己位置特定装置140の使用を可能にし得る。図12に示されるように、2つの送受信機の伝送範囲1400が重複する場合では、両方の送受信機による位置特定信号202の同時伝送が、位置特定信号202の干渉をもたらし得るため、送受信機は、「干渉している」と称されるであろう。伝送範囲は、例えば、伝送される信号の信号強度が受信機感度を下回って降下するエリアの境界として定義され得る。信号干渉を回避するために、特定のエリア内の送受信機の信号放出は、典型的には、調整される。いくつかの実施形態では、これは、(例えば、スケジューリングユニットを使用して、例えば、2つの信号の放出間の十分な時間を通して)時間において、(例えば、伝送電力を調整することによる、送受信機の十分な地理的分離を通して)空間において、(例えば、スケジューリングユニットを使用して、例えば、位置特定信号の伝送搬送周波数(中心周波数)または帯域幅の十分な分離を通して)周波数において、またはプリアンブルプロパティ(例えば、プリアンブルコード、プリアンブル変調)において、信号の適正な分離を確実にすることによって達成され得る。
時間における十分な信号分離のために要求される時間量は、多くの要因(例えば、信号の強度、信号パケットのサイズ、信号のパルス/ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所(その地理的分離を含む)、障害物、背景雑音等)に依存し得る。信号の時間分離を確実にすることは、任意の特定の送受信機からの後続信号間の持続時間が、送受信機の数が増えるにつれて増加することを意味し得る。これは、特に、動的自律的移動ロボットに対して問題であり得、更新レートの比較的に小さい低減であっても、位置特定性能において有意な劣化をもたらし得る。時間分離を確実にする公知の方法が、時分割多元接続(TDMA)である。Aloha方法もまた、随時の信号干渉が許容可能であり、信号タイミングが重要ではない実施形態において利用され得る。
各送受信機の伝送範囲に関連する、空間における十分な分離は、多くの要因(例えば、信号の強度、信号の周波数、信号の帯域幅、信号のパルス/ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所(その地理的分離を含む)、障害物、背景雑音等)に依存し得る。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、1〜100メートルである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、10〜500メートルである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、200〜2,000mである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、約数キロメートルである。いくつかの実施形態では、2つの送受信機が、共同設置され得る。いくつかの実施形態では、空間的分離の組み合わせが、使用される。図12では、伝送範囲1200は、簡易化するために円としてグラフで表されるが、しかしながら、伝送範囲1200は、より複雑な形状であり得ることが、当業者に明白となるであろう。伝送の空間分離を確実にするとき、自己位置特定装置140が、定義された地理的エリア内の全ての点において、事前決定された数の送受信機130から伝送を受信することが可能であろうように送受信機130を配置することが、望ましくあり得る。本送受信機130の数は、多くの要因(例えば、所望の更新レート、所望のシステムロバスト性、伝送の時間分離、伝送の周波数分離、背景雑音、障害物等)に依存し得る。
空間における十分な分離を達成することは、好適なアンテナの選択によってさらに補助され得る。いくつかの実施形態は、指向性アンテナを使用する。いくつかの実施形態は、無指向性アンテナを使用する。いくつかの実施形態では、指向性アンテナは、位置特定信号の空間分離を確実にすることに役立つように使用される。いくつかの実施形態では、指向性アンテナを使用して、送受信機130の伝送を指向させることによって、どの送受信機130が定義された空間のどの領域に伝送するかをより正確に制御し、したがって、位置特定信号202の空間分離をより正確に制御することが、可能であり得る。いくつかの実施形態では、指向性アンテナを使用して、送受信機130の伝送を指向させることによって、所望の方向におけるより長い伝送範囲を達成することが、可能であり得る。空間的分離を補助し得る他の方法は、遮断、配置(例えば、雑音源から離れて)、放射パターンの最適化、および上記の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置140に指向性アンテナを具備することによって、配向情報が、どの信号が受信されるかと送受信機130の既知の場所との比較に基づいて推定されることができる。
いくつかの実施形態では、送受信機130は、所望の動作エリアのカバレッジがあるメトリックに関して最適化されるように配列される。いくつかの実施形態では、送受信機130の動作は、あるメトリックに関して最適化される。好適なメトリックは、範囲内の送受信機の数、信号強度、送受信機の具体的組み合わせからの更新レート、マルチパス効果、または組み合わせられたメトリックを含むその他を含み得る。送受信機配列は、送受信機の場所、送受信機のアンテナ配向、送受信機の動作周波数、送受信機の帯域幅、または他の要因を含み得る。動作エリアは、地理的エリア、飛行ロボット1000に関する飛行空間、事前定義された動作空間、または別のエリアであり得る。最適化は、物理パラメータ(例えば、送受信機の地理的配置、アンテナ配向等)または動作パラメータ(例えば、スケジューリングユニット218の動作)に関し得る。いくつかの実施形態では、最適化は、スケジューラによって実施され得る。いくつかの実施形態では、最適化は、事前算出され得る。いくつかの実施形態では、スケジュールが、手動で作成される。いくつかの実施形態では、スケジュールが、最適化に基づいて作成される。例えば、いくつかの実施形態では、最適なスケジュールが、区域あたりまたは領域あたりの送受信機の数を最小限にすることによって決定され得、定義されるエリア内の全ての点は、例えば、少なくとも3つの送受信機から受信することが可能であるという制約を伴う。いくつかの問題に関して、そのようなスケジュールは、自己位置特定装置が、定義されるエリア全体を通して3次元における位置特定を可能にすることを確実にする一方、セル内のTDOAサイクル時間(これは、セル内の送受信機の数に比例し得る)をさらに最小限にし得る。別の実施例として、いくつかの実施形態では、スケジュールが、自己位置特定装置の変化する周波数のコストを増加されるTDOAサイクル時間のコストと比較考量する、最適化問題のソリューションとして算出され得る。
伝送周波数における十分な分離は、多くの要因(例えば、信号の強度、信号の周波数、信号の帯域幅、信号のパルス/ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所(その地理的分離を含む)、障害物、背景雑音等)に依存し得る。いくつかの実施形態では、これは、スケジューリングユニットを使用して実装され得る。いくつかの実施形態では、分離は、1〜50MHzの範囲内である。いくつかの実施形態では、分離は、100〜500MHzの範囲内である。いくつかの実施形態では、分離は、200〜1,000MHzの範囲内である。いくつかの実施形態では、重複する伝送周波数が、使用される。信号の周波数分離に関して設計するとき、自己位置特定装置140は、周波数分離された位置特定信号202を受信するために、その受信周波数を変更する必要があり得ることを考慮することが、重要であり得る。周波数分離を確実にする公知の方法が、周波数分割多元接続(FDMA)である。いくつかの実施形態では、種々の周波数分離の組み合わせが、使用される。
いくつかの実施形態では、TDMAは、位置特定信号202の時間分離を確実にするために採用され得る。いくつかの実施形態では、単純なアプローチが、採用され得、それによって、送受信機ネットワークがN個の送受信機を含む場合、N個のタイムスロットが、送受信機130毎に1つずつ分配されるであろう。全てのタイムスロットを通してサイクルする時間は、時として、TDMAサイクル時間と称される。ネットワーク内の全ての送受信機が干渉している場合では、N個の送受信機のN個のタイムスロットへの本分配が、各送受信機がサイクル毎に一度伝送することを可能にする最短時間量であるという点で最適である。測位性能または情報伝搬時間等の他の最適化基準も、使用され得る。しかしながら、全ての送受信機が干渉するわけではない、図13に図示されるような実施形態では、異なる最適なTDMA分配スケジュールが、可能であり、これは、N個よりも少ないタイムスロットを使用し、したがって、TDOAサイクル時間を減少させ、自己位置特定装置140が位置特定信号202を受信するであろう平均レートを増加させる。
図13は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的簡略化送受信機ネットワークを示す。図13では、送受信機130aおよび130bは、干渉しない。本場合では、その空間における分離のため、自己位置特定装置は、両方の送受信機から信号を同時に受信することが不可能であり、したがって、同時伝送は、干渉しないであろうため、両方の送受信機130aおよび130bが、同一のTDMAタイムスロットを利用し得ることが、当業者に明白となるであろう。これは、同一の陰影を有する送受信機130aおよび130bによって図13に図示される。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニット218が、TDMAタイムスロットのスケジューリングを調整し得る。一貫した時間スケジュールを達成するための複数の送受信機130の同期は、いくつかの実施形態では、同期ユニット224によって可能にされ得る、または共通のクロック210を共有する送受信機130によって可能にされ得る。いくつかの実施形態では、タイムスロット分配(すなわち、スケジュール)は、手動で決定される、または送受信機のメモリ(例えば、メモリ230)にプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、スケジュールは、スケジューラによって自律的に算出され得る。いくつかの実施形態では、スケジューラによって決定されたスケジュールは、スケジューリングユニットコントローラによって伝送され得る。
いくつかの実施形態では、スケジューラ(例えば、スケジューラ110)は、周期的に動作し得る、または適切な信号302の伝送を通して送受信機130によってトリガされ得る。いくつかの実施形態では、信号302は、あるイベントに応答して伝送される。いくつかの実施形態では、付加的TDMAタイムスロットが、恣意的な位置特定信号202または送受信機信号302の伝送のために分配される。いくつかの実施形態では、本TDMAタイムスロットの使用は、ALOHAによって調整される。いくつかの実施形態では、送受信機130は、本TDMAタイムスロットを使用し、他の送受信機130にイベントの発生をアラートする。いくつかの実施形態では、本タイムスロットは、スケジューリングユニットコントローラによって、新しいスケジュールへの切替をトリガするために使用される。
いくつかの実施形態では、周期的またはトリガされる再分配は、TDMAタイムスロットの分配が、送受信機が送受信機ネットワークに参加すること、またはそれから離れることを補償するように、ネットワークがスケジュールを適合することを可能にする。ネットワークへの送受信機130の追加は、いくつかの実施形態では、1つのTDMAスロットが分配されないままにし、新しい送受信機130がネットワークへのその追加をアナウンスし、伝送スケジュールの再定義(すなわち、TDMAタイムスロットの分配)をトリガすることを可能にすることによって達成され得る。ネットワークからの送受信機130の除去は、いくつかの実施形態では、送受信機が送受信機130の非伝送を監視し、送受信機130が事前決定された数のそのTDMAタイムスロットを伝送しなかった場合、伝送スケジュールの再定義をトリガすることを可能にすることによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、0.1m秒、0.5m秒、1m秒、2m秒、2.5m秒、5m秒、10m秒、または50m秒未満のTDMAタイムスロット長が、使用される。
いくつかの実施形態では、送受信機130は、その位置特定信号202または送受信機信号302のペイロード内にその推定された場所またはタイミング情報を含み得る。いくつかの実施形態では、送受信機130は、これらの伝送された信号202、302を受信するように動作可能である。いくつかの実施形態では、受信側送受信機は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、受信側送受信機の時間スケジュールを伝送側送受信機の時間スケジュールと同期させるように作用する、同期ユニット224を含み得る。
いくつかの実施形態では、送受信機130は、少なくとも1つのスケジュールにおいて、1つを上回るTDMAタイムスロットを分配され、それらが1回のTDMAサイクル以内により多く伝送することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数のタイムスロットの分配は、例えば、送受信機130によって追加される、フィッシャ情報量(送受信機の相対的位置に基づいて計算され得る、当業者に公知の発見的問題解決法)に基づいて決定され得る。
いくつかの実施形態では、周波数分割多元接続(FDMA)が、送受信機干渉を軽減するために使用され、それによって、干渉している送受信機は、それらがもはや干渉しないように異なる伝送周波数を分配され得る。いくつかの実施形態では、干渉している送受信機は、類似する効果を達成するために、異なるプリアンブルまたはパルス繰り返し周波数を分配され得る。
図14は、本開示のいくつかの実施形態による、送受信機130が隣接するセル1410に群化される例証的送受信機ネットワークを示す。いくつかの実施形態では、隣接するセル1410は、FDMA技法を採用し、異なるセル1410からの送受信機130が、同時に、かつ伝送が重複するエリア1420内で有意な干渉を伴わずに動作することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、異なるセル1410は、異なるセル1410が同時に、かつ有意な干渉を伴わずに動作し得るように、位置特定信号202の伝送に関する異なる伝送中心周波数、周波数帯域幅、プリアンブルコード、プリアンブル変調スキーム、またはパルス繰り返し周波数等の異なる伝送パラメータを使用し得る。これは、受信中に1つを上回るセルを通して移動しているときであっても、自己位置特定装置140がネットワーク内の任意の場所で位置特定信号202を受信することを可能にし得る。各セル内では、TDMAが、個々の送受信機130の伝送を調整するために使用され得る。
図15は、本開示のいくつかの実施形態による、異なる周波数の複数の送受信機セル1410によってサービス提供される、エリア1420内で動作する移動ロボット1000を示す。移動ロボット1000は、移動ロボット1000に物理的に結合される、2つの自己位置特定装置140を備える。移動ロボット1000は、複数の送受信機セル1410によってサービス提供されるエリア内で動作しているため、異なる周波数の複数の位置特定信号202が、エリア1420内に同時に存在し得る。いくつかの実施形態では、これは、移動ロボット1000に結合される2つの自己位置特定装置140が、ともに考慮されると、全ての送受信機130が同一の周波数上で伝送する場合にあろうものよりも高いレートで位置特定信号202を受信し、その伝送を調整するためにTDMAを使用することを意味する。いくつかの実施形態では、2つの自己位置特定装置140を使用することによって、これは、1つまたはそれを上回る位置特定ユニットが、より高いレートで場所推定値を更新することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、2つの自己位置特定装置140間の通信経路(例えば、通信経路702)が、位置特定ユニットが、2つの自己位置特定装置が取り付けられる本体(例えば、図15の移動ロボット1000)の配向ならびに場所を算出することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数の自己位置特定装置140を有することは、1つまたはそれを上回る位置特定ユニットが、場所をより正確に算出することを可能にし得る。
上記に説明されるように、図1のスケジューラ110等のスケジューラは、1つまたはそれを上回る入力パラメータを使用し、位置特定ネットワークのアンカによって位置特定信号を伝送するためのスケジュールを決定し得る。いくつかの実施形態では、スケジューラ110への入力は、アンカの位置および所望の測位性能等のユーザ要件を含む。図16は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールを決定するために使用され得る例証的入力パラメータマップ1610および1620を示す。
入力パラメータマップ1610は、2つの入力パラメータを図示する。第1の入力パラメータは、アンカ130の位置である。図示されるように、位置特定ネットワークは、6つのアンカ130を備える。アンカ130の位置は、較正ステップにおいて自動的に識別され得る、または(例えば、実施される調査から、または搭載位置が参照され得る利用可能な図面から)本システムが設置されるときにユーザによって決定され得る。第2の入力パラメータは、位置特定ネットワークの所望の測位性能である。入力パラメータマップ1610は、所望の測位性能の輪郭ラインを図示する。図示されるように、所望の測位性能は、高性能(例えば、性能が多いに重要である)を反映する1から、低性能(例えば、いかなる位置特定性能も必要とされない場合)を反映する0のスケールを使用して反映される。1〜0の中間値は、ある程度の位置特定性能が要求されるが、異なる劣化度が許容可能であることを示す。いくつかの実施形態では、入力パラメータマップ1610の輪郭ラインは、離散的な所望の性能レベルを反映する。例えば、所望の測位性能は、輪郭ライン0を下回る0、輪郭ライン0〜0.5の0.5、輪郭ライン0.5〜0.8の0.8、および輪郭ライン1を上回る1であり得る。いくつかの実施形態では、輪郭ラインは、0〜1の連続値を反映する。入力パラメータマップ1620は、入力パラメータ1610と類似するが、所望の測位性能を反映するために、バイナリマップを使用する。バイナリ測位性能は、2つの領域、すなわち、位置特定が要求される1つの領域(1)と、いかなる位置特定も要求されない別の領域(0)とを含む。
いくつかの実施形態では、マップ1610および1620における所望の測位性能は、(例えば、それから着目領域が抽出された建築計画に従って)ユーザによって直接決定される、またはこれは、(例えば、自律的機械の既知の運動パターンから)自動的に生成され得る。マップ1610および1620は、単に、例証的であり、アンカ130の位置および所望の測位性能は、任意の好適な形態においてスケジューラに入力され得ることを理解されたい。例えば、アンカ130の位置は、座標系におけるアンカ130の座標を使用して入力され得る。別の実施例として、所望の測位性能は、位置性能を定義する機能を使用して入力され得る。別の実施例として、所望の測位性能は、座標系内に測位性能を定義する値のアレイを使用して入力され得る。別の実施例として、所望の測位性能は、輪郭ラインの形状または場所を使用して入力され得る。
いくつかの実施形態では、入力パラメータマップは、位置特定システムの初期化に応じて生成される静的マップであり、位置特定システムの後続初期化または較正まで変更されない。いくつかの実施形態では、入力パラメータマップは、経時的に変化し、したがって、動的であり得る。図17は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールを決定するために使用される例証的動的測位性能マップ1710を示す。マップ1710は、どのように位置特定カバレッジ要件が経時的に変化するかを示す、複数の異なるフレームを備える。各フレームの陰影部分は、位置特定カバレッジが必要とされる領域を示す。各フレームの非陰影部分は、位置特定カバレッジが必要とされない領域を示す。図示されるように、測位性能マップ1710は、バイナリマップである。マップ1710の連続的フレームは、時間においてパラメータ化されるバイナリ性能マップのスナップショットを示す。そのようなマップは、一連の密スナップショットとして、一連の疎スナップショットとして(スナップショット間に補間技法を使用して)、パラメトリックモデルを使用して(例えば、周期関数を使用して)、または任意の他の好適な技法を使用して記憶され得る。測位性能マップ1710のバイナリ性質は、単に、例証的であり、マップ1710はまた、連続値を使用して、または複数の離散性能レベルを使用して実装され得ることを理解されたい。
図18は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールが調節され得る方法の例証的実施例を示す。いくつかの実施形態では、スケジュールは、位置特定要件に基づいて、リアルタイムで調節されることができる。パネル1810の左上部分に示されるように、場所マップ1820aは、座標系内の3つの移動ロボット1000の場所を示す。移動ロボット1000はそれぞれ、1つまたはそれを上回る自己位置特定装置140を含み、その場所を位置特定ネットワークに返送するように構成され得る。例えば、移動ロボット1000は、その場所を位置特定ネットワークの1つまたはそれを上回るアンカに(例えば、自己位置特定装置140のアンテナ502を介して)無線で返送するように構成され得る。移動ロボット1000はまた、その現在の速度または計画された運動等の付加的情報を位置特定ネットワークに伝送し得る。本情報から、カバレッジ要件マップ1830aが、抽出されることができる。いくつかの実施形態では、スケジューラ110等のスケジューラは、移動ロボット1000から情報を受信し、カバレッジ要件マップ1830aを生成し得る。いくつかの実施形態では、カバレッジ要件マップ1830aは、各移動ロボット1000の現在の位置を囲繞する固定半径に関し、また、移動ロボットの計画された運動経路の周囲の固定半径に関するカバレッジを要求することによって生成されることができる。
カバレッジ要件マップ1830aは、スケジューラによって、所与の要件のために適切なスケジュール1840aを算出するために使用されることができる。測位性能と算出複雑性との間のトレードオフに応じて、スケジューラは、一連の事前算出され、記憶されたスケジュールの中で最も適切なものを選択し得る、またはこれは、要件マップ1830aに基づいて、新しい最適化されたスケジュールを算出し得る。スケジュール1840aに関する情報は、ネットワークのアンカからの位置特定信号の伝送を制御するために、位置特定ネットワークの1つまたはそれを上回る制御ユニットに伝送され得る。
いくつかの実施形態では、スケジューラは、スケジュール1840aについての情報をスケジューリングユニットコントローラに伝送し、これは、順に、信号をアンカに伝送し、これは、次いで、スケジュールに従ってアンカに伝送させる。スケジュール1840aが事前算出されたスケジュールであるとき、スケジューリングユニットコントローラは、どのスケジュールを使用するか(例えば、「スケジュール番号3を使用する」)を示す信号のみを送信し得る。スケジュール1840aが新しく算出されたスケジュールであるとき、スケジューリングユニットコントローラは、新しいスケジュールをアンカに伝送し、いったんアンカがこれを受信すると、スケジュールの変更を信号伝送し得る。
説明されるプロセスは、スケジュールをリアルタイムで調節するために、後で繰り返され得る。パネル1810の下側部分に示されるように、移動ロボット1000の場所は、場所マップ1820bにおいて変化している。場所マップ1820bに描写される新しい場所は、新しいカバレッジ要件マップ1830bを生成するために使用され得、これは、順に、スケジュール1840bを決定するために使用されることができる。スケジュール1840bは、次いで、上記に説明されるように、ネットワークのアンカからの位置特定信号の伝送を制御するために使用されることができる。
図19は、本開示のいくつかの実施形態による、スケジュールが調節され得る方法の別の例証的実施例を示す。本実施例では、移動ロボット1000の群は、事前定義された軌跡のセットに従って比較的に広い空間内を移動しており、アンカのセットが、全空間中に分散される。場所マップ1910a、1910b、1910c、および1910dは、移動ロボット1000が事前定義された軌跡のセットに沿って移動する際のその場所を示す。具体的には、群は、右下象限において開始し、次いで、4つの象限を通して反時計回りに移動する。位置特定ネットワークの測位性能を改良するために、移動ロボット1000の群に近接近するアンカのサブセットのみを使用し、他のアンカを伝送しないように構成することを所望し得る。場所マップ1810aでは、移動ロボット1000は、右下象限に位置するため、左上象限におけるアンカを使用しないことが、望ましくあり得る。例えば、これらのアンカは、移動ロボット1000から遠く離れすぎて、その信号が正常に受信されない場合がある。また、移動ロボット1000に比較的に高いレートで位置特定信号を受信させることが、望ましくあり得る、遠く離れたアンカを使用しないことは、そうでなければ位置特定信号が移動ロボット1000によって受信され得るレートを増加させ得る。
故に、いくつかの実施形態では、スケジュールは、領域A内に位置するアンカのみが位置特定信号を伝送するように使用されるように調節され得る。他の実施形態では、スケジュールは、アンカのサブセットが領域A内にのみ位置特定能力を提供するように使用されるように調節され得る。図19に示されるように、移動ロボット1000の群の場所が経時的に変化するにつれて、領域Aは、4つの象限を通してそれらを辿る。これらのスケジュール変更の結果として、移動ロボットがそれら自身を位置特定し得るエリア(領域A)は、経時的に移動する。スケジュールの調節は、いくつかの方法で達成されることができる。1つの場合では、伝送スケジュールは、移動ロボット1000の群の位置に基づいて、周期的に変更され得る。これは、集中ユニットが移動ロボットの標的位置を把握していると仮定して、開ループ方式で、または移動ロボットによって提供される位置情報に基づいて、閉ループ方式で行われ得る。したがって、異なるスケジュールが、経時的に使用されることができる。別の潜在的により高度な実施例では、調節は、移動ロボットの移動と同期され(例えば、スケジュールは、移動ロボットが移動し始めたとき、またはある秒数前に開始されることができる)、少なくとも移動ロボット軌跡の持続時間と同程度の長さの持続時間を有する、単一の長期スケジュールを使用して遂行されることができる。
図19は、移動ロボットの1つの群の場所に基づくスケジュールの調節を示すが、スケジュールはまた、移動ロボットの2つまたはそれを上回る群に基づいて調節されることができる。図20は、本開示のいくつかの実施形態による、移動ロボットの2つの群に関してスケジュールが調節され得る方法の例証的実施例を示す。本場合では、移動ロボットは、異なる軌跡のセットに従って移動する、2つの異なる群において編成される。
これは、位置特定信号の伝送を適応させ、最適化するようにスケジュールを構成する方法の技術的問題を提示する。いくつかの実施形態では、位置特定ネットワークのアンカを2つのクラスタにおいて編成し、第1および第2の群の移動ロボットが、アンカからのデータ(例えば、コマンド)を独立して位置特定および受信し得るようにスケジュールを定義することが、便宜的であり得る。これは、例えば、2つのクラスタに関して2つの異なる搬送周波数を使用することによって、または、移動ロボットの第1の群に分配されるアンカの伝送が、移動車両の第2の群の専用であるアンカの伝送に干渉しないように伝送電力を設定することによって達成されることができる。
場所マップ2010aに示されるように、移動ロボットの第1の群は、空間の上側、すなわち、クラスタA内から開始する一方、第2の群は、下側、すなわち、クラスタB内から開始する。スケジュールは、アンカの第1の群、すなわち、クラスタAに移動ロボットの第1の群によって占有されるエリアを網羅させ、アンカの第2の群、すなわち、クラスタBに移動ロボットの第2の群によって占有されるエリアを網羅させ得る。
標的軌跡の一部として、第1の群の移動ロボットは、空間の上側部分の中心に向かって収束する一方、第2の群の移動ロボットは、分割し、下側部分の側に移動する。これは、場所マップ2010bに図示される。これらの移動は、例えば、伝送スケジュールの更新を要求しない。
次に、標的軌跡は、第1の群の移動ロボットを下側部分に向かって移動させる一方、第2の群の移動ロボットを上側部分に向かって移動させ得る。これは、場所マップ2010cに図示される。これらの操縦を実施するために、伝送スケジュールは、クラスタAに属するアンカのセットおよびクラスタBに属するアンカのセットを交換するように更新される。これは、第1の群の移動ロボットに関する中央通路および第2の群の移動ロボットに関する2つの側方回廊を生成する。いくつかの場合では、クラスタBによって網羅される空間の領域は、クラスタAによって網羅される空間の領域と重複し得ることに留意されたい。
最後に、標的軌跡は、第1の群の移動ロボットを空間の下側部分内に拡散させる一方、第2の群の移動ロボットを上側部分内に拡散させ得る。これは、場所マップ2010dに図示される。これは、アンカを2つのクラスタ間で再分配することによって、再度達成される。
本使用事例とともに提示される概念は、クラスタが移動ロボットの群とともに移動し、移動ロボットの個別の群によって占有される空間の領域において所望の測位性能を提供し得ることである。
図18−20は、移動ロボット1000の位置特定のために使用される状況において説明されたが、図18−20は、車両、人、または位置特定信号を受信するための自己位置特定装置を備える任意の他の物体等の任意の他の好適な物体と併用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、図18−20は、本明細書に説明される送受信機130および自己位置特定装置140の実施形態のいずれかと併用されることができる。
図21は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号202の例証的構造の図である。いくつかの実施形態では、位置特定信号202の構造は、IEEE規格802.15.4において定義されるものと類似する。同一の規格は、信号伝送プロセス等の位置特定システムの他の側面を説明する。位置特定信号202の伝送は、プリアンブルシーケンス2110の伝送とともに時間tstart2122を開始する。本シーケンスは、典型的には、事前定義され、位置特定信号202の送信機(例えば、送受信機130)および受信機(例えば、自己位置特定装置140)の両方に把握される。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス2110は、メモリ内に記憶され得る。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス2110は、システム動作中に構成可能であり得る。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス2110は、デジタルまたはアナログ電子コンポーネントの相互接続によってエンコードされ得る。
いくつかの実施形態では、プリアンブル2110は、無線パルス(例えば、UWB無線パルス)が具体的伝送チャネル上で具体的レートで伝送されるシーケンスを定義する。本レートは、時として、パルス繰り返し周波数と称され得る。パルス繰り返し周波数は、典型的には、位置特定信号202の送信機および受信機の両方に把握される。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、メモリ内に記憶され得る。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、システム動作中に構成可能であり得る。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、デジタルまたはアナログコンポーネントの相互接続によってエンコードされ得る。
位置特定信号(例えば、UWB信号)が、伝送中心周波数上で、同一の伝送周波数帯域幅で、同一のプリアンブルコードで、かつ同一のプリアンブル変調スキーム(例えば、周波数偏移または位相偏移)で動作するように構成される場合、受信機は、典型的には、これを受信することが可能である。いくつかの実施形態では、これは、受信機のアナログ受信電子機器(例えば、アナログ受信電子機器504)もしくはデジタル受信電子機器(例えば、デジタル受信電子機器506)または送信機のアナログ伝送電子機器(例えば、送信機のアナログ伝送電子機器214)もしくはデジタル伝送電子機器(例えば、デジタル伝送電子機器216)の適切な構成を通して達成され得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル2110もしくはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、受信機が送信機の具体的サブセットからUWB信号を受信することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル2110もしくはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、送信機が受信機の具体的サブセットにUWB信号を伝送することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル2110もしくはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、複数の位置特定信号が、低減された干渉とともに、またはいかなる干渉も伴わずに同時に伝送されることを可能にし得る。
プリアンブル2110の伝送後、送信機は、フレーム開始デリミタ2112を伝送し、信号のデータ部分の開始を示す。フレーム開始デリミタ2112の伝送後、送信機は、信号のペイロード2116(例えば、データレート)のエンコードに関連する情報を含有する物理層ヘッダ(PHR)2114を伝送する。物理ヘッダ2114の伝送後、信号のペイロード2116は、伝送される。いくつかの実施形態では、ペイロードは、空である。いくつかの実施形態では、ペイロードは、大域的プロパティセンサ228からの情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、同期ユニット(例えば、同期ユニット510)による同期を促進するための情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、スケジューリングユニット(例えば、スケジューリングユニット218)による将来の伝送のスケジューリングを可能にするための情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、自己位置特定装置が、将来の伝送を受信することを可能にするための情報(例えば、伝送時間、伝送チャネル、伝送プリアンブルコード、または伝送パルス繰り返し周波数を含み得る、将来の信号伝送のアナウンスメント)を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、先に伝送または受信された信号(例えば、信号202または302)に関連する情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、他の情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、複数の情報の断片を含有し得る。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、受信されたペイロード2116の完全性を評価するために使用され得る誤差チェック情報を含有する。信号の伝送は、ペイロード2116の伝送後に、時間tend2124において終了する。
位置特定信号のプリアンブル2110の検出および受信を通して、受信機は、フレーム開始デリミタ(SFD)2112の伝送を検出することが可能である。いくつかの実施形態では、フレーム開始デリミタ2112が検出される時間は、受信機のデジタル受信電子機器(例えば、デジタル受信電子機器506)によってタイムスタンピングされる。フレーム開始デリミタ2112の検出後、受信機は、物理ヘッダ2114を検出することが可能である。物理ヘッダ2114内にエンコードされる情報が、受信機によって信号のペイロード2116内にエンコードされる情報をデコードするために使用され得る。
いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、誤差に関してチェックされ得る。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、受信機の他のユニット内で使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、時間差を計算するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、距離を計算するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード2116は、受信機の大域的プロパティセンサ(例えば、大域的プロパティセンサ520)からの測定値と比較され得る。いくつかの実施形態では、ペイロードは、メモリ(例えば、メモリ230、516)内に記憶され得る。
当業者に明白となるであろうように、本実施形態は、IEEE規格802.15.4において定義されるものと類似する具体的信号の構造を開示するが、多くの他の信号構造も、等しく有効であり、本開示と併用され得る。
図22は、本開示のいくつかの実施形態による、より高い位置特定更新を達成するために使用され得る、例証的伝送スケジュール2200を示す。伝送スケジュール2200は、例えば、自己位置特定装置が全ての伝送されたデータペイロードを受信することが重要ではない場合に使用され得る。伝送スケジュール2200は、時間がx軸上であり、送受信機番号がy軸上であるプロットの形態において描写される。図示されるように、伝送スケジュール2200は、送受信機1が時間t0において位置特定信号2202aのプリアンブルの伝送を開始するように決定される。送受信機1からの信号2202aの伝送持続時間は、Tであり、したがって、伝送は、t2=t0+Tにおいて完了するであろう。信号2202aのプリアンブルおよびSFDは、第1の持続時間T’中に伝送される。したがって、自己位置特定装置は、時間t1=t0+T’において信号の受信時間をタイムスタンピングすることが可能である。
時間t3において、送受信機2からの位置特定信号2202bの伝送が、スケジューリングされる。従来のスケジュールでは、第2の位置特定信号が伝送される前に、自己位置特定装置が送受信機1から信号を完全に受信することが可能であるように、t3>t2を選定するであろう。しかしながら、本実施例では、t3は、t0<t3<t2であるように意図的に選定される(すなわち、送受信機2からの信号2202bの伝送は、送受信機1がその伝送を開始した後であるが、これがそれを完了する前に開始する)。いくつかの実施形態では、伝送は、t1<t3<t2であるようにスケジューリングされるであろう。
スケジュール2200は、位置特定システムの信号を受信する自己位置特定装置が、時間t1またはそれ以前に、その性能に関して、(1)その受信電子機器を持続時間T全体にわたって信号2202aに同調させたままに保つことによって、送受信機1から信号2202a全体を受信すること、または(2)受信機1からの信号のみをタイムスタンピングするが、そのペイロードを無視し、代わりに、T’の持続時間にわたって送受信機1からの信号に同調させ、次いで、受信を中断し、送受信機2からの信号2202bに同調させることによって、受信機2からの信号2202bもまたタイムスタンピングすることがより有益であるかを選択することを可能にする。
スケジュール2200は、個別の送受信機3、4からの2つの付加的信号伝送2202c、2202dを示し、受信側自己位置特定装置は、受信に関して類似する選定を行うことができる。
自己位置特定装置が、信号をその全体として受信することなく、信号を選択的にタイムスタンピングすることを可能にするために、自己位置特定装置におけるアナログ受信電子機器またはデジタル受信電子機器は、それを通してアンテナからの信号の受信が、プリアンブルおよびSFD部分のタイムスタンピングに限定され得る信号を受信するように動作可能でなければならない。いくつかの実施形態では、デジタル受信電子機器は、タイムスタンピングが完了すると、進行中の信号受信を停止するために、信号をインターフェースに提供し、信号およびインターフェースは、次いで、タイムスタンピングが完了した後、信号の受信を停止するために併用されることができる。いくつかの実施形態では、デジタル受信電子機器は、いったんタイムスタンピングが完了すると、それらが受信を自動的に停止するように構成され得る、インターフェースを提供する。
図23は、本開示のいくつかの実施形態による、図22の例証的伝送スケジュールの一部および対応する受信機アクティビティ2310を示す。図23は、位置特定信号が部分的に重複するようにスケジューリングされるときの自己位置特定装置の受信機の動作のさらなる詳細を図示する。特に、図23は、図22の2つの部分的に重複する位置特定信号2202a、2202bを示す。対応する例証的受信機アクティビティ2310は、位置特定信号2202a、2202bの真下に示される。
時間t0の前に、受信機は、プリアンブルを走査している。時間t0における第1の送受信機からのプリアンブル伝送の開始直後、受信機は、位置特定信号2202aのプリアンブルシーケンスに固定され始める。プリアンブルおよびSFDの伝送が完了した後、受信機(例えば、デジタル受信電子機器)は、位置特定信号2202aの受信をタイムスタンピングしている。この時点で、受信機は、送受信機1から信号を受信することを停止し、新しいプリアンブルを走査し始める。送信機2が、時間t3において位置特定信号2202bのプリアンブルを伝送し始めた直後、受信機は、プリアンブルシーケンスに固定される。受信機は、次いで、送受信機2から信号の全体を受信するために位置特定信号2202bに固定されたままであり、受信タイムスタンプを生成するとともに、その信号のデータペイロードを受信する。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、位置特定信号をその全体として受信すること、またはタイムスタンピングのために要求される部分のみを受信することがより有益であるかを決定する、決定論理を含む。本決定は、例えば、要求される最小ペイロード受信周波数、それからペイロードが受信されなければならない位置特定アンカのリスト(一方、その他は、タイムスタンピングのみされ得る)、タイムスタンピングのみされる信号を解釈するために十分な情報(どのアンカによってそれらが伝送されるか、いつの時間にそれらが伝送されるか等)が利用可能であるかどうかを監視する論理に基づき得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、信号をその全体として受信する、またはメモリ内に記憶されるスケジュールに従ってそれらをタイムスタンピングのみするように受信機を構成する、スケジューリングユニットを含む。いくつかの実施形態では、位置特定信号のペイロードは、将来の伝送のスケジュールを含み、これは、自己位置特定装置によって、将来の位置特定信号をタイムスタンピングするのみか、またはその全体として受信するかを決定するために使用される。
図24は、本開示のいくつかの実施形態による、2つのペイロードを備える、位置特定信号2402a、2402b、2402cの例証的伝送スケジュールを示す。図24の伝送スケジュールは、図22と類似するが、単一のペイロードが存在する代わりに、位置特定信号のペイロードは、2つの部分において編成される。ペイロードの第1の部分(ペイロード1)は、自己位置特定装置の全てまたは殆どが受信することを所望する情報を含有し得る一方、ペイロードの第2の部分(ペイロード2)は、自己位置特定装置のいくつかのみに着目される情報を含有し得る。
時間t0の前に、自己位置特定装置の受信機は、時間t0の直後に受信されるプリアンブルを走査している。この時点から開始して、受信機は、信号2402aに固定され、SFDを受信し、メッセージをタイムスタンピングすることができる。受信機のいくつかは、本情報が十分であると決定し、したがって、受信を停止し、新しいプリアンブルを走査し始め得る。いくつかの他の受信機は、より多くの情報を受信することに着目し、したがって、ペイロードの第1の部分(ペイロード1)が完全に受信されるまで、受信を継続し得る。この時点で、これらの受信機は、ペイロードの残りの部分(ペイロード2)を継続して受信するか、または受信を中断し、新しいプリアンブルを走査し始めるかを決定することができる。
図24に示されるスケジュールは、自己位置特定装置が、どの程度の情報が受信されるか、およびどの程度頻繁に所望の情報が受信されるかを決定することを可能にする。例えば、いくつかの自己位置特定装置は、4つの着信する位置特定信号毎にペイロードの第2の部分を受信し、2つの着信する位置特定信号毎にペイロードの第1の部分を受信し、かつ着信する信号毎に、または事ある毎にSFD(例えば、メッセージタイムスタンプ)を受信することを所望し得る。これは、位置特定信号全体を常時受信する受信機と比較して、着信する信号のより速いタイムスタンピングを可能にするであろう。
いくつかの実施形態では、位置特定信号のペイロードは、3つまたはそれを上回る部分において編成されることができ、自己位置特定装置は、どの部分を受信するかを決定することができる。
図25は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システム2500および対応する性能マップ2510を示す。位置特定システム2500は、A−Lと標識化された12個のアンカを備える。性能マップ2510は、位置特定システム2500の位置特定空間全体に関して1の測位性能を示す。したがって、性能マップ2510は、同一の測位性能が位置特定空間全体に対して提供されるはずであることを示す。
位置特定システム2500のアンカA−Lは、(例えば、スケジューラによって決定されるスケジュールを使用して)いくつかの異なるスケジュールのうちのいずれか1つに従って位置特定信号を伝送し、位置特定領域内に類似する測位性能を達成するように構成されることができる。一実施例では、アンカは、アルファベット順(すなわち、A−B−C−D−E−F−G−H−I−J−K−L)に伝送するようにスケジューリングされることができる。別の実施例では、アンカは、床上に位置するアンカの伝送に、天井に位置するアンカの伝送が続く(例えば、A−L−C−K−D−H−E−G−F−J−B−I)ように伝送するようにスケジューリングされることができる。これは、自己位置特定装置がそれから位置特定信号を受信する方向における差異を最大限にし、精度の希釈を最小限にすることによって、自己位置特定装置の位置特定性能を最適化するために望ましくあり得る。両方のスケジュールが、空間および伝送レートにおいて均一であることに留意されたい。また、これらのスケジュールは、単に、例証的であり、他のスケジュールもまた、位置特定空間内で同一の測位性能を達成するために使用され得ることに留意されたい。
図26は、本開示のいくつかの実施形態による、異なる性能マップ2610と併用される図25の例証的位置特定システム2500を示す。性能マップ2610は、これが位置特定空間の右部分における測位のみを要求するという点において、図25の性能マップ2510とは異なる。位置特定空間の左部分は、必要とされない。例えば、性能マップ2610は、いかなる自己位置特定装置も位置特定空間の左部分において存在しないときに使用され得る。
性能マップ2610によって要求される測位性能を達成するために、アンカのサブセットが、(例えば、スケジューラによって決定されるスケジュールを使用して)いくつかの異なるスケジュールのうちのいずれか1つに従って位置特定信号を伝送し、所望の測位性能を達成するように構成されることができる。例えば、アンカは、位置特定空間の左側上のアンカが位置特定信号を伝送しないように構成されることができる。結果として生じる伝送スケジュールは、したがって、位置特定空間の右側を網羅するアンカに関してより速い伝送レートを提供する利点を有する。図25と同様に、伝送順序は、アルファベット順(すなわち、B−C−E−F−H−I−K−L)またはより高度(例えば、B−L−E−I−F−H−C−K)であり得る。これらのスケジュールの両方は、伝送レートにおいて均一であるが、位置特定空間において均一ではないことに留意されたい。
図27は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システム2700および対応する性能マップ2710を示す。位置特定システム2700は、A−Eと標識化された5つのアンカを備える。位置特定システム2700におけるアンカの分布は、床上に設置されるアンカの数が天井に設置されるアンカの数とは異なるという点において、図25の位置特定システム2500におけるものとは異なる。性能マップ2710は、所望の測位性能が位置特定空間において均一であることを示す。
実践では、位置特定空間内にアンカを均一に分散させることは、困難であり得る。例えば、いくつかの設置では、より多数のアンカを天井に設置し、より少数のアンカを床上に設置することが、より実践的であり得る。位置特定システム2700は、そのような状況を表す。システム2700のアンカの全てが、同一のレートで位置特定信号を伝送した場合、測位性能は、5つの位置特定信号のうちの4つが天井から発信するであろうため、均一に分散されたアンカを有するシステムと比較して、劣化し得る。位置特定システム2700におけるようなアンカの不均一な分布の影響を軽減するために、伝送スケジュールは、床上に位置するアンカが天井に位置するものよりも頻繁に伝送するように定義されることができる。例えば、位置特定信号の伝送は、床上のアンカから発信する位置特定信号に関する伝送レートが、天井のアンカから発信する位置特定信号に関する伝送レートと同一であるように、床と天井との間で交互に行い得る。例えば、位置特定システム2700に関する1つの好適な伝送順序は、A−E−D−E−B−E−C−Eである。本スケジュールは、空間において均一であるが、伝送レートにおいて均一ではない(すなわち、異なるアンカは、異なる伝送レートを有する)ことに留意されたい。
図28は、本開示のいくつかの実施形態による、異なる性能マップ2810と併用される図25の例証的位置特定システム2500を示す。性能マップ2810は、これが位置特定空間内で異なるレベルの測位性能を要求するという点において、図25の性能マップ2510とは異なる。具体的には、位置特定空間の右部分における測位性能は、位置特定空間の左部分におけるものよりも高いように要求される。例えば、性能マップ2810は、自己位置特定装置の大部分が位置特定空間の右部分にあるときに使用され得る。別の実施例として、性能マップ2810は、より多くの障害物が位置特定空間の右部分に存在し、したがって、より高い性能が障害物との衝突の機会を低減させるために所望されるときに使用され得る。
異なるレベルの測位性能は、空間の左側を網羅するアンカが、空間の右側を網羅するアンカよりもあまり頻繁に伝送しないようにアンカを構成することによって達成されることができる。例えば、1つの好適な伝送順序は、B−L−E−I−F−H−C−K−A−L−C−K−D−H−E−G−F−J−B−Iであり、これは、空間の右側を網羅するアンカに関して2倍速い伝送レートをもたらす。別の好適な伝送順序は、B−L−E−I−A−F−H−C−K−J−B−L−E−I−D−F−H−C−K−Gであり、これもまた、空間の右側を網羅するアンカに関して2倍速い伝送レートをもたらす。
図29は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号の例証的伝送スケジュール2900を示す。スケジュール2900は、図28の性能マップ2810において反映される所望の測位性能を遂行する、図25の位置特定システム2500に関するより高度な伝送スケジュールを表す。スケジュール2900は、9つの情報の行を備える。行1は、タイムスロットを示す。行2−5は、スケジュールに従って伝送されるべき位置特定信号の第1のセットに関する伝送パラメータを示し、行6−9は、スケジュールに従って伝送されるべき位置特定信号の第2のセットに関する伝送パラメータを示す。行2および6は、アンカを識別する。行3および7は、伝送搬送周波数を識別する。行4および8は、プリアンブルコードを示す。行5および9は、伝送電力を示す。故に、スケジュール2900は、これがアンカ伝送順序のみを規定するだけではなく、また、これが搬送周波数、プリアンブルコード、および伝送電力等の付加的伝送パラメータを規定するという点において、先の例示的スケジュールとは異なる。スケジュール2900の目標は、低性能領域に対して殆ど性能影響を伴うことなく、高性能領域において高性能を達成することである。
スケジュール2900は、時間同期される2つのサブスケジュールを有すると見なされることができる。行1は、サブスケジュールが編成されるタイムスロットを示す。行2−5は、第1のサブスケジュールを構成すると見なされることができ、これは、図25に関して上記に議論される最適化されたシーケンスである。行6−9は、第2のサブスケジュールを構成すると見なされることができ、これは、高性能領域を囲繞するアンカに関する付加的伝送を定義する。本構成では、第1のサブスケジュールは、空間全体における均一なカバレッジを達成し、第2のサブスケジュールは、高性能領域における測位性能を増加させる。
タイムスロットT1中、アンカAは、アンカEと同時に信号を伝送する。2つのアンカは、異なる周波数上で伝送するため、自己位置特定装置は、その位置に基づいて、アンカAまたはアンカEのいずれかから受信するように選択し、その位置特定性能を最適化することができる。これは、自己位置特定装置に、そのタイムスロットにおいて伝送するアンカの可能な選択肢を表すデータを受信させることによって達成されることができる。データは、遠隔の場所から(例えば、先の位置特定信号のペイロードの一部として)、または前もって把握される伝送シーケンスを使用し、データをメモリから読み出すことによって受信され得る。選択は、(例えば、いずれかの信号を受信することによって達成され得る、精度の希釈の予測される低減を算出することによって)リアルタイムで行われる、または事前算出されることができる(例えば、現在の位置に基づいて、好ましい送受信機のマップとしてメモリ内に記憶される)。類似する選択が、2つの異なるアンカが異なる周波数上で位置特定信号を伝送する、タイムスロットT5およびT10中に実施されることができる。
タイムスロットT6中、アンカHは、2つの信号を同時に伝送する。第2の信号は、第1のものとは異なる周波数上で送信され、より長いプリアンブルを含み、これは、より長い距離における本第2の信号の受信ならびにより精密なタイムスタンピングを可能にする。第2の信号のより長いプリアンブルは、図示されるように、これが1つを上回るタイムスロット中に伝送されるようにし得る。自己位置特定装置は、したがって、周波数1上でタイムスロットT6ならびにT7中に伝送されるアンカHおよびEから信号を受信する、または周波数2上で両方のタイムスロットT6およびT7中に伝送されるアンカHからより精密にタイムスタンプ可能な信号を受信するように選択することができる。本実施例では、アンカHは、送受信機の対を備える。送受信機の対を有するアンカの必要性を伴わない類似する原理が、タイムスロットT11およびT12において使用される。
タイムスロットT8中、アンカGは、アンカCと同時に、同一の周波数上で伝送する。本場合では、アンカCのパラメータは、干渉を回避するために、これがより低い伝送電力において伝送し、アンカGの範囲外のデバイス(自己位置特定装置および他のアンカを含む)によってのみ受信され得るように調節される。
図29に描写されるスケジュールは、単に、例証的であり、他の変形例も、使用され得ることを理解されたい。一変形例では、第1のスケジュール(すなわち、行2−5)は、全ての伝送がより長いプリアンブル長を使用し、プリアンブルの伝送を予期するように変更されることができる。例えば、タイムスロットT中に伝送するように構成されるアンカは、タイムスロットTK−1の最後の部分中にプリアンブルの伝送を開始し得る。自己位置特定装置は、したがって、タイムスロットT中に伝送される、プリアンブル全体を受信する、またはプリアンブルの一部のみを受信するように選択することができる。第1の選択肢は、タイムスロットT中に伝送される位置特定信号のより精密なタイムスタンピングを可能にする一方、第2の選択肢は、自己位置特定装置が両方の位置特定信号を受信することを可能にする。
図30は、本開示のいくつかの実施形態による、位置特定信号の別の例証的伝送スケジュール3000を示す。スケジュール3000は、別の高度な伝送スケジュールを表す。スケジュール3000は、スケジュール2900に記載されるよりもさらに多くの構成パラメータを規定する。スケジュール3000は、伝送時間、アンカモード(すなわち、受信または伝送)、搬送周波数、プリアンブルコード、プリアンブル長、伝送電力、および受信または伝送するために使用されるアンテナを規定する。スケジュール3000は、3つの送受信機(A、B、およびC)の構成パラメータを規定し、タイムスロット(T1、T2、T3、T4、およびT5)において編成される。
アンカAは、タイムスロットT1およびT4中に伝送する。アンカBは、タイムスロットT2およびT5中に伝送する。アンカCは、タイムスロットT3中に伝送する。アンカが伝送していないとき、それらは、他のアンカによって伝送される位置特定信号を受信するように構成される。
アンカAは、常時、周波数F1上で動作する。アンカBは、タイムスロットT2、T3、およびT5中に周波数F1上で動作する一方、これは、残りのタイムスロット中に周波数F2上で動作する。アンカCは、タイムスロットT1およびT2中に周波数F1上で動作する一方、これは、残りのタイムスロット中に周波数F2上で動作する。異なる周波数を使用することは、同時に複数の伝送を可能にする(スケジュール3000に表されない)。
アンカAは、常時、プリアンブルコード1を使用する。アンカBは、タイムスロットT1およびT5中にプリアンブルコード5を使用する一方、これは、残りのタイムスロット中にプリアンブルコード1を使用する。アンカCは、常時、プリアンブルコード5を使用する。異なるプリアンブルコードを使用することは、同時に複数の伝送を可能にする(スケジュール3000に表されない)。
アンカAおよびCは、常時、250マイクロ秒のプリアンブル長を伴う位置特定信号を伝送する。アンカBは、常時、500マイクロ秒のプリアンブル長を伴う位置特定信号を伝送する。上記に言及されるように、より長いプリアンブル長は、より長い距離における位置特定信号の受信ならびにより精密なタイムスタンピングを可能にする。
アンカAは、常時、5dBmに等しい伝送電力を用いて位置特定信号を伝送する。アンカBおよびCは、常時、0.5dBmに等しい伝送電力を用いて位置特定信号を伝送する。異なる伝送電力を使用することは、より長い、またはより短いカバレッジを伴う伝送を可能にする。これは、同一の周波数および同一のプリアンブルコードを使用する異なるアンカから、同時であるが、干渉しない伝送を有するために使用されることができる。
アンカAは、常時、アンテナ1を使用して位置特定信号を受信および伝送する。アンカBは、常時、アンテナ1を使用して伝送し、常時、アンテナ2を使用して受信する。アンカCは、最初の3つのタイムスロット中にアンテナ2を使用し、最後の2つのタイムスロット中にアンテナ1を使用する。異なるアンテナを使用することは、異なる放射パターンを有する(すなわち、異なる信号品質を用いて異なる空間の領域に到達し得る)伝送およびより良好な受信を可能にする。
自己位置特定装置は、スケジュール内にエンコードされる知識を使用し、具体的送信機からデータを受信するようにその独自の受信パラメータを構成することができる。自己位置特定装置は、例えば、その位置に基づいて、その位置特定性能を最適化するために、具体的信号を受信するように選択することができる。
いくつかの実施形態では、アンカは、具体的信号を受信し、ネットワーククロック同期またはネットワークにわたる情報の伝搬を改良するように(スケジュール3000の一部として)構成されることができる。
図31は、本開示のいくつかの実施形態による、将来の伝送を識別する受信されたペイロードに基づいて、その受信機を構成するために自己位置特定装置上に実装され得る、論理の例証的フローチャート3100を示す。
ステップ3102において、自己位置特定装置は、位置特定信号の受信に応じて、デジタル受信電子機器から受信された未加工データを読み取り得る。そのような読取プロセスは、デジタル伝送プロトコル、例えば、SPI、I2C、UART、または並列デジタルプロトコルを使用して実装され得る。
ステップ3104において、データを読み取った後、自己位置特定装置は、受信されたペイロードをデコードし得る。デコードは、いくつかの処理ステップ(図示せず)を含み得る。例えば、そのような処理は、データのデシリアル化、ペイロードサイズを表すデータを解析するステップ、ペイロードタイプを表すデータを解析するステップ、任意の他の処理ステップ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
決定3106において、データ完全性チェックが、実施され得る。例えば、CRCチェックサムが、検証され得る。データ完全性チェックが失敗する場合(例えば、CRCチェックサムが正しくない場合)、自己位置特定装置は、ステップ3108において、受信されたデータを破棄し得、本プロセスは、ステップ3102に戻り得る。完全性チェックが成功する場合、本プロセスは、決定3110に進み得る。
決定3110において、ペイロードのコンテンツは、これが測位アンカによる将来の伝送を識別するペイロードを含有するかどうかを決定するために検査され得る。いくつかの実施形態では、ステップ3110は、ペイロードを事前処理する最終ステップであり得る。ペイロードが、将来の伝送を識別しないと見出される場合、本プロセスは、ステップ3112において終了され、ステップ3102に戻り得る。ペイロードが、測位アンカによる将来の伝送を識別すると見出される場合、本プロセスは、決定3114に進み得る。
この時点で、自己位置特定装置は、利用可能な位置特定信号のうちのどれを受信することが好ましいかを決定するためのステップを実行し得る。例えば、本決定は、位置特定装置によって提供されるステータス情報に基づいて実行され得る。
決定3114において、自己位置特定装置は、位置特定装置が正常に初期化されたかどうか(すなわち、位置特定装置が現在の推定される位置を有するかどうか)を決定し得る。自己位置特定装置が、位置特定装置が正常に初期化されていないと決定する場合、本プロセスは、ステップ3120に進み得る。自己位置特定装置が、位置特定装置が正常に初期化されたと決定する場合、本プロセスは、ステップ3116に進み得る。
ステップ3120において、位置特定装置が初期化されていないとき、自己位置特定装置は、バックアップの発見的問題解決法に基づいて、どの信号を受信するかに関する決定を行い得る。例えば、自己位置特定装置は、初期位置推定値を決定するために、最も広いカバレッジを提供する信号を受信するように決定し得る。本プロセスは、次いで、ステップ3122に進み得る。
ステップ3116において、位置特定装置が初期化されているとき、自己位置特定装置は、自己位置特定装置の推定される位置に基づいて、第1のチェックを実施し得る。位置は、将来のタイムスロットにおいて信号を伝送するであろう測位アンカの位置と比較され得る。これらのアンカのいくつかに関して、自己位置特定装置の場所における良好な受信が、不可能であろう場合、それらは、好ましくない信号としてマーキングされる。いくつかの実施形態では、本チェックは、加えて、受信品質をより正確に推定するために、アンカアンテナおよび自己位置特定装置アンテナの両方の配向を考慮し得る。いくつかの実施形態では、どの推定された受信品質が許容可能と見なされるかに関するメトリックはまた、例えば、信号が位置推定値の品質にとってどの程度重要であろうかを捕捉する、他のメトリックに基づいて調節され得る。
ステップ3118において、位置特定装置の位置推定値品質が、検査され得る。品質は、例えば、現在の精度の希釈として、または位置推定値の分散として表され得る。自己位置特定装置の可能性が高い位置の範囲に基づいて、候補位置特定信号毎の不確定性の低減が、算出され得る。例えば、シミュレートされたバージョンの将来の位置特定信号が、分散の変化を評価するために、位置特定装置に提供され得る。これらの評価は、候補位置特定信号毎に実行され得、メトリックが、次いで、好ましい位置特定信号を決定するために適用され得る。いくつかの実施形態では、そのようなメトリックは、全位置分散、平面内の全分散、または特に重要な方向に沿った分散の二乗平均平方根であり得る。本プロセスは、次いで、ステップ3122に進み得る。
前述のステップが実行された後、受信されるべき好ましい位置特定信号が、決定される。ステップ3122において、受信機設定が、決定される。ペイロードは、将来の位置特定信号の構成についての高レベル情報を提供し得るが、より低レベルの受信機設定が、典型的には、受信電子機器を設定するために要求され得る。いくつかの実施形態では、これらの低レベル受信機設定は、ハードウェア依存性設定であり得る。例えば、ハードウェア依存性設定は、受信電子機器における位相固定ループの構成、受信中に走査するためのプリアンブルコード、RFスイッチの位置、他のハードウェア設定、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを含み得る。いくつかの実施形態では、受信機設定は、ルックアップテープルの形態においてメモリ内に記憶され、自己位置特定装置が、受信された高レベル情報から正しい低レベル構成を決定することを可能にし得る。
ステップ3124において、低レベル受信機構成は、受信機に適用され得る。いくつかの実施形態では、本構成を適用することは、SPI、I2C、またはUART等のプロトコルを通して受信電子機器のレジスタに構成パラメータを書き込むことによって実施され得る。いくつかの実施形態では、本構成を適用することは、例えば、マイクロコントローラの出力ピンの状態を変更することによって、伝送電子機器のデジタルまたはアナログ入力ピンの値を変更することによって実施され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定装置からのステータス情報は、どの位置特定信号を受信するかを決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、多くの他の決定基準が、同一の目的のために使用され得る。例えば、決定は、自己位置特定装置の既知の計画された運動に基づいて、受信された位置特定信号の信号強度に基づいて、記憶された位置特定信号優先順位リストに基づいて、他の基準に基づいて、またはそれらの任意の組み合わせに基づいて行われ得る。
フローチャート3100のステップおよび決定要素は、単に、例証的であり、種々の修正が、本開示の範囲内で成され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、フローチャート3100の上側部分は、下側部分から独立して実施され得る。例えば、論理要素3102−3112は、各受信された信号に対して実施され得る一方、論理要素3114−2124は、どの信号を受信するかを別個に、かつ繰り返し選択し得る。別の実施例として、いくつかの実施形態では、論理要素3102−3112は、自己位置特定装置が、どの時間にどのアンカが位置特定信号を伝送するようにスケジューリングされるかのスケジュールを記憶しているとき、実施される必要がない場合がある。
図32は、本開示のいくつかの実施形態による、飛行機械が動作する屋内および屋外環境3200への性能マップの例証的適用を示す。環境は、それを通して飛行機械3230が進入し、屋外エリアから離れ得るアクセスエリア3220を伴う、建物3210(例えば、倉庫)内の屋内エリアを含む。本実施例では、2つの位置特定システムが、設置されている。1つは、屋外に設置される一方、第2のものは、屋内に設置される。
要求される測位性能は、本環境の異なるエリア内で識別される。着陸エリア3240が、飛行機械3230の着陸エリアを囲繞する。着陸中に要求され得る厳密な飛行公差に起因して、本エリアは、特に高い測位性能を要求するものとしてマーキングされる。第2のエリア3250が、残りの屋内空間の大部分を網羅し、通常の安全飛行のために十分なレベルの位置特定性能を要求する。残りの屋内空間は、飛行機械がそれらの空間内で動作しないため、いかなる位置特定性能要件も有していない。
特に高い位置特定性能を要求する第2のエリアは、飛行操縦空間が本エリア内で縮小されるため、屋内および屋外エリアを接続するアクセスエリア3220を囲繞する。残りの屋外エリアは、アクセスエリアへのアプローチエリア内で通常の位置特定性能を要求し、他のエリア内でいかなる位置特定性能も要求しない。
加えて、図32は、他の位置特定機構(本場合では、GPS)の可用性を示す。そのような機構の可用性もまた、スケジューラに提供され得る。自己位置特定装置が、異なる位置特定システム(本明細書に開示されるシステムおよびGPS等)を融合し、性能を強化するように構成される場合、スケジューラは、これを考慮し、その位置特定性能要件を調節し、他の位置特定機構がサポートツールとして使用され得るという仮定の下で、要求される全体測位性能を達成することができる。例えば、GPSは、飛行機械3230が建物の上方で動作するとき、本明細書に説明される位置特定システムを伴わずに十分な測位性能を提供し得、スケジュールは、したがって、そのエリア内のカバレッジを考慮する必要がない。
図32はまた、飛行機械が、屋内位置特定システムと屋外位置特定システムとの間でシームレスに遷移することを可能にするためにここで使用される、ブリッジアンカの適用を示す。
図33はまた、本開示のいくつかの実施形態による、2つの例証的位置特定ネットワーク3310、3320を示す。位置特定ネットワーク3310は、位置特定ネットワーク3320と部分的に重複する。いくつかの実施形態では、位置特定ネットワーク3310は、複数の同期されたアンカを備え、位置特定ネットワーク3320は、複数の同期されたアンカを備える。しかしながら、位置特定ネットワーク3310、3320は、異なるネットワークであるため、それらは、相互に対して同期されない場合がある。したがって、自己位置特定装置は、位置特定ネットワーク3310、3320間を移動する際に困難を有し得る。本問題に対処するために、1つまたはそれを上回るブリッジアンカが、自己位置特定装置が一方のネットワークから他方に切り替えることを可能にするために使用され得る。図示されるように、2つのブリッジアンカ3330が、2つのネットワーク間の重複エリア内に位置する。
図34は、本開示のいくつかの実施形態による、2つの位置特定システム(例えば、位置特定ネットワーク3310、3320)の同期を可能にするように構成される、例証的ブリッジアンカのブロック図である。2つの別個の位置特定システムが相互の近傍において使用されるとき、第1のシステムの信号を受信することから第2のシステムの信号を受信することに切り替える(例えば、それらは、第1のシステムがより良好な性能を提供する場所から、第2のシステムがより良好な性能を提供する場所に移動したため)自己位置特定装置は、通常、その位置特定ユニットを再初期化し、第2の位置特定システムのタイミング情報を識別し、次いで、その位置を再び決定するように要求されるであろう。これは、自己位置特定装置が1つのネットワークから次のネットワークに切り替える際、いかなる位置特定も利用可能ではない(または劣化した位置特定のみが利用可能である)ブラックアウト周期を生産するであろう。図34に示されるブリッジ送受信機は、2つの近傍のネットワーク間のタイミング情報の同期を可能にし、したがって、自己位置特定装置は、これが第1のネットワークから位置特定信号を依然として受信しているかのように、そのローカルタイミング情報を保ちながらネットワーク間で切り替えることが可能である。
本明細書に開示されるアンカのいくつかのように、本ブリッジアンカは、クロック210と、スケジューリングユニット218aと、デジタル伝送電子機器216aと、アナログ伝送電子機器214aと、アンテナ212aと、アナログ受信電子機器220aと、デジタル受信電子機器222aとを含有する。これらのコンポーネントは、ブリッジアンカが第1の位置特定システムと通信し、それに位置特定信号を提供するために使用される。
ブリッジ機能性を可能にするために、本実施形態におけるブリッジアンカは、第1の位置特定システムのために使用されるコンポーネントのいくつかの第2のセットを含む。具体的には、ブリッジアンカは、ここでは、加えて、スケジューリングユニット218bと、デジタル伝送電子機器216bと、アナログ伝送電子機器214bと、アンテナ212bと、アナログ受信電子機器220bと、デジタル受信電子機器224bとを含む。これらの付加的コンポーネントは、第2の位置特定システムの信号を受信および伝送するように構成される。
本実施形態におけるブリッジアンカはまた、デジタル受信電子機器222aに結合される同期ユニット224aと、クロック210とを含む。同期ユニット224aは、第1の位置特定システムのタイミング情報を決定する。ブリッジアンカはまた、ここでは、第2の位置特定システムのタイミング情報を同様に決定するために、同期ユニット224bを含む。加えて、同期ユニット224bは、2つの位置特定システムからのタイミング情報を比較するために、同期ユニット224aのタイミング情報を受信する。同期ユニット224bは、スケジューリングユニット218bに結合され、(1)第2の位置特定システムのスケジューリングが、第1の位置特定システムのスケジューリングと同期するように導かれるようにそれを調節すること、および(2)第2の位置特定システム内のアンカに、そのタイミングを第1の位置特定システムに調節させる情報を伝送ペイロード内に含めることのうちの少なくとも1つによって、第2の位置特定システムのスケジューリング動作を調節することができる。本文脈において言及されるタイミング情報は、例えば、位置特定システムの見掛けのクロックレート、見掛けのクロックオフセット、または見掛けのクロックスキューであり得る。
図35は、本開示のいくつかの実施形態による、1つの位置特定システムから別のものへの自己位置特定装置のシームレスな遷移を可能にするように構成される、別の例証的ブリッジアンカのブロック図である。図34のブリッジアンカとは異なり、図35のブリッジアンカは、それらを相互に同期させるために、2つの位置特定システム間で共通タイミング情報を共有しない。したがって、図35のブリッジアンカは、2つの同期されない位置特定システム間のシームレスな遷移を可能にするように要求される。自己位置特定装置に、一時的に利用不可能な(または低減された性能の)位置特定を引き起こすことの困難は、有意義な位置特定データを提供するために、位置特定装置が再初期化されると、自己位置特定装置が第2の位置特定システムのタイミングを識別する必要があることである。図35に示されるブリッジ送受信機は、第2の位置特定システムからの付加的タイミング情報を使用して、再初期化後にその位置特定装置をホットスタートすることによって、自己位置特定装置が、第1から第2の位置特定システムに迅速に切り替えることを可能にする。
これを達成するために、図35のブリッジ送受信機は、第2の位置特定システムから信号を受信する、アンテナ212に結合される、アナログ受信電子機器220およびデジタル受信電子機器222を含む。デジタル伝送電子機器216およびアナログ伝送電子機器214は、第1の位置特定システムの構成を用いて信号を伝送するように構成される。受信および伝送電子機器は、クロック210を共有する。デジタル受信電子機器222から受信された信号は、同期ユニット224に提供され、これは、受信された信号(これは、第2の位置特定システムからの信号である)のタイミング情報を識別する。識別されたタイミング情報は、スケジューリングユニット218に送信され、これは、第1の位置特定システム上で伝送されるペイロード内に識別されたタイミング情報を含むことができる。第1の位置特定システムから信号を受信する自己位置特定装置は、本タイミング情報をデコードすることができ、これが第1の位置特定システムから第2の位置特定システムに切り替えると、タイミング情報を使用し、第2の位置特定システムのための位置特定装置をホットスタートし得る。
本開示の一側面によると、位置特定信号を無線で伝送するように構成される複数の測位アンカを備える位置特定システムが、提供される。位置特定信号は、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能であり得る。例えば、自己位置特定装置は、位置特定信号を使用し、定義された3次元領域内のその独自の位置を決定し得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、第1の測位アンカと、第2の測位アンカと、第3の測位アンカとを備え得る。第1の測位アンカは、第1の位置特定信号を無線で伝送するように構成され得る。第2の測位アンカは、第2の位置特定信号を無線で伝送するように構成され得る。第3の測位アンカは、第3の位置特定信号を無線で伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、スケジューリングユニットに通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。例えば、スケジューリングユニットは、第1の位置特定信号、第2の位置特定信号、および第3の位置特定信号の伝送をスケジューリングし得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、測位性能を制御するように位置特定信号の伝送をスケジューリングし得る。例えば、スケジューリングユニットは、第1の位置特定信号を第1の伝送レートで伝送するように第1の測位アンカをスケジューリングし、第2の位置特定信号を第2の伝送レートで伝送するように第2の測位アンカをスケジューリングし、第3の位置特定信号を第3の伝送レートで伝送するように第3の測位アンカをスケジューリングし得る。いくつかの実施形態では、第1の伝送レートは、第2の伝送レートを上回り得る。いくつかの実施形態では、第1の伝送レート、第2の伝送レート、および第3の伝送レートは、領域の一部内でさらなる測位性能を提供するように選択され得る。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、動作中に領域内の測位性能を変更するために、第1、第2、および第3の位置特定信号のいずれかまたはそれらの任意の組み合わせの伝送レートを調節するように構成され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、自己位置特定装置の場所および/または自己位置特定装置の飛行パターンを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、自己位置特定装置の既知の場所に基づいて、伝送レートを調節するように構成され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、自己位置特定装置の既知の運動(例えば、飛行パターン)に基づいて、伝送レートを調節するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1、第2、および第3の位置特定信号はそれぞれ、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み得る。UWB位置特定信号はそれぞれ、プリアンブルコードと、ペイロードとを備え得る。いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号のいくつかは、コマンドを備えるペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、UWB位置特定信号の伝送をスケジューリングし、自己位置特定装置および複数のアンカのうちの少なくとも1つへのコマンドの伝搬を最適化するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを備え得る。いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号のいくつかは、同期データを備えるペイロードを備え得る。複数の測位アンカはそれぞれ、少なくとも1つの他の測位アンカから受信されるUWB位置特定信号から同期データを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、UWB位置特定信号の伝送をスケジューリングし、クロックの同期を最適化するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、クロックの同期に関する最適化は、目的関数またはクロック同期性能を表し得る制約を含めることによって実施され得る。例えば、そのような最適化は、環境影響に依存してタイムスタンピング変動を予測するモデルを組み込み、本目的は、低タイムスタンピング変動を有するアンカ間に高通信レートを達成することであり得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを備え得、各同期ユニットは、受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、位置特定信号の伝送をスケジューリングし、領域の1つまたはそれを上回る部分における精度、正確度、または更新レートのうちの少なくとも1つを増加させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、スケジュール内のタイムスロットに基づいて、位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1の測位アンカは、第2の測位アンカよりもスケジュール内で多くのタイムスロットを割り当てられ得る。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、第1のスケジューリングユニットと、第2のスケジューリングユニットと、第3のスケジューリングユニットとを備え得る。第1のスケジューリングユニットは、第1の測位アンカに物理的に結合され得、第1の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。第2のスケジューリングユニットは、第2の測位アンカに物理的に結合され得、第2の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。第3のスケジューリングユニットは、第3の測位アンカに物理的に結合され得、第3の位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムにおいて位置特定信号を伝送するための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、伝送スケジュールの2つまたはそれを上回るタイムスロット中に第1の位置特定信号を無線で伝送する、複数の測位アンカの第1の測位アンカを備え得る。本方法はさらに、伝送スケジュールの1つまたはそれを上回るタイムスロット中に第2の位置特定信号を無線で伝送する、複数の測位アンカの第2の測位アンカを備え得る。本方法はさらに、伝送スケジュールの1つまたはそれを上回るタイムスロット中に第3の位置特定信号を無線で伝送する、複数の測位アンカの第3の測位アンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号、第2の位置特定信号、および第3の位置特定信号は、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能であり得る。第1の測位アンカは、領域の一部内にさらなる測位性能を提供するために、第2の測位アンカよりも伝送スケジュール内で多くのタイムスロットを割り当てられ得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、動作中に第1の測位アンカ、第2の測位アンカ、および第3の測位アンカが伝送スケジュール内で割り当てられるタイムスロットの数を調節する、1つまたはそれを上回るスケジューリングユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法は、自己位置特定装置の既知の場所を無線で受信するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、タイムスロットの数は、自己位置特定装置の既知の場所に基づいて調節され得る。
いくつかの実施形態では、伝送スケジュールのタイムスロットは、自己位置特定装置の既知の場所、第1、第2、および第3の位置特定信号の少なくともいくつかの一部として含まれるコマンドの伝搬の最適化、第1、第2、および第3の測位アンカと関連付けられるクロックの同期の最適化、ならびに領域の1つまたはそれを上回る部分における改良された精度、正確度、もしくは更新レートのうちの少なくとも1つのうちの1つもしくはそれを上回るものに基づいて割り当てられ得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1のクロックを使用して、第1の測位アンカが第1の位置特定信号を無線で伝送すると、これを決定するために使用される第1のタイミング信号を生成するステップを含み得る。本方法はさらに、第2のクロックを使用して、第2の測位アンカが第2の位置特定信号を無線で伝送すると、これを決定するために使用される第2のタイミング信号を生成するステップを含み得る。本方法はさらに、第3のクロックを使用して、第3の測位アンカが第3の位置特定信号を無線で伝送すると、これを決定するために使用される第3のタイミング信号を生成するステップを含み得、第1、第2、および第3のクロックは、同期される。
本開示の別の側面によると、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能な位置特定信号を無線で伝送するように構成され得る、複数の測位アンカを備える位置特定システムが、提供される。いくつかの実施形態では、領域は、3次元領域を含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、少なくとも1つのスケジューリングユニットを備え得る。少なくとも1つのスケジューリングユニットは、複数の測位アンカに通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、第1の伝送スケジュールに従って位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。第1の伝送スケジュールは、複数の測位アンカのそれぞれが位置特定信号を伝送する第1の時間順序を定義し得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号は、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号はそれぞれ、プリアンブルコードと、ペイロードとを備え得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、いつ第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成され得る。第2の伝送スケジュールは、複数の測位アンカのそれぞれが位置特定信号を伝送する第2の時間順序を定義し得る。第2の伝送スケジュールは、複数の測位アンカ毎に第2の送信機(TX)または受信機(RX)モードを定義し得る。いくつかの実施形態では、第2の時間順序は、第1の時間順序とは異なり得る。いくつかの実施形態では、第2の時間順序は、第1の時間順序と同じであり得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、いつ伝送スケジュールを再開するかを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、具体的時間から伝送スケジュールを開始または再開するように構成され得る(すなわち、スケジュールは、スケジュールの始めから開始または再開しない)。いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュールは、領域の異なる部分における増加された精度、正確度、および更新レートのうちの少なくとも1つを提供し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更する決定に応答して、第2の伝送スケジュールに従って位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールへの変更は、領域内の測位性能を変更し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、自己位置特定装置の既知の場所および/または自己位置特定装置の飛行パターンを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、自己位置特定装置の既知の場所に基づいて、いつ第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、ユーザ入力に基づいて、いつ第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、自己位置特定装置の既知の運動に基づいて、いつ第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、コマンドを備え得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更し、自己位置特定装置および複数のアンカのうちの少なくとも1つへのコマンドの伝搬を最適化するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを備え得る。いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、同期データを備え得る。複数の測位アンカはそれぞれ、少なくとも1つの他の測位アンカから受信されるUWB位置特定信号から同期データを受信するように構成され得る。少なくとも1つのスケジューリングユニットは、第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更し、クロックの同期に関して最適化するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを備え得る。各同期ユニットは、受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを備え得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカは、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュール内で異なる数のタイムスロットを割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカは、異なる送信機(TX)モードまたは受信機(RX)モードを割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカは、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュール内で異なる送信機(TX)モードまたは受信機(RX)モードを割り当てられ得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、複数のスケジューリングユニットを含み得る。いくつかの実施形態では、複数のスケジューリングユニットはそれぞれ、複数の測位アンカのうちの個別の1つに物理的に結合され得る。いくつかの実施形態では、複数のスケジューリングユニットはそれぞれ、その個別の測位アンカに割り当てられたタイムスロットに従って、その個別の測位アンカに関する位置特定信号の伝送をスケジューリングするように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムにおいて位置特定信号を伝送するための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、複数の測位アンカを使用して、位置情報を決定するために、ある領域内の自己位置特定装置によって使用されることが可能な位置特定信号を無線で伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、複数の測位アンカに通信可能に結合される少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、第1の伝送スケジュールに従って位置特定信号の伝送をスケジューリングするステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールは、複数の測位アンカのそれぞれが位置特定信号を伝送する第1の時間順序を定義し得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、いつ第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するかを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第2の伝送スケジュールは、複数の測位アンカのそれぞれが位置特定信号を伝送する第2の時間順序を定義し得る。第2の伝送スケジュールは、複数の測位アンカ毎に第2の送信機(TX)または受信機(RX)モードを定義し得る。いくつかの実施形態では、第2の時間順序は、第1の時間順序とは異なり得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、少なくとも1つのスケジューリングユニットを使用して、第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更する決定に応答して、第2の伝送スケジュールに従って位置特定信号の伝送をスケジューリングするステップを含み得る。いくつかの実施形態では、そのようなスケジューリングは、領域内の測位性能を変更し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定信号は、超広帯域(UWB)位置特定信号を含み得る。いくつかの実施形態では、各位置特定信号は、プリアンブルコードと、ペイロードとを備え得る。いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、コマンドを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置および複数のアンカのうちの少なくとも1つへのコマンドの伝搬を最適化するために、少なくとも1つのスケジューリングユニットを第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、クロックを備え得る。いくつかの実施形態では、UWB位置特定信号の少なくともいくつかのペイロードは、同期データを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、複数の測位アンカのそれぞれを使用して、少なくとも1つの他の測位アンカからのUWB位置特定信号から同期データを受信するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、クロックの同期に関して最適化するために、少なくとも1つのスケジューリングユニットを第1の伝送スケジュールから第2の伝送スケジュールに変更するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはそれぞれ、同期ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、各同期ユニットを使用して、受信された同期データに基づいて、その個別のクロックに関するクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つに関する補正値を算出するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュールは、領域の異なる部分における増加された精度、正確度、および更新レートのうちの少なくとも1つを提供し得る。
いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュール内で異なる数のタイムスロットを複数の測位アンカの少なくとも1つの位置付けアンカに割り当てるステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、第1の伝送スケジュールおよび第2の伝送スケジュールは、それぞれ、複数のタイムスロットを備え得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのスケジューリングユニットは、複数のスケジューリングユニットを含み得る。いくつかの実施形態では、複数のスケジュールユニットはそれぞれ、複数の測位アンカのうちの個別の1つに物理的に結合され得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、複数のスケジューリングユニットのそれぞれを使用して、その個別の測位アンカに割り当てられたタイムスロットに従って、その個別の測位アンカに関する位置特定信号の伝送をスケジューリングするステップを含み得る。
本開示の別の側面によると、位置特定システムに関する伝送スケジュールを決定するためのシステムが、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを備え得る。複数の測位アンカは、ある領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本システムは、入力を備え得る。入力は、複数の測位アンカの場所、複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および領域内の少なくとも1つの区域内の所望の測位性能を受信するように動作可能であり得る。
いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも1つのプロセッサを備え得る。少なくとも1つのプロセッサは、(a)複数の測位アンカの場所、(b)複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および(c)少なくとも1つの区域内の所望の測位性能に基づいて、複数のアンカに関する伝送スケジュールを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、伝送スケジュールに従って、位置特定信号を無線で伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、本システムは、伝送スケジュールを複数の測位アンカに通信するように動作可能である、出力を備え得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの区域の第1のものの中の所望の測位性能は、少なくとも1つの区域の第2のものの中の所望の測位性能を上回り得る。いくつかの実施形態では、決定された伝送スケジュールは、第1の区域内にさらなる測位性能を提供するように決定され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの区域は、領域を網羅し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、複数の測位アンカの場所および複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティに基づいて、少なくとも1つの区域内の測位性能を予測し、予測された測位性能を少なくとも1つの区域内の所望の測位性能と比較することによって、伝送スケジュールを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送電力レベルを含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関する伝送電力レベルを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされ得る、電力レベルを示し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送中心周波数を含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関する伝送中心周波数を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされ得る、伝送中心周波数を示し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送周波数帯域幅を含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関する伝送周波数帯域幅を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされ得る、伝送周波数帯域幅を示し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、プリアンブルコードを含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関するプリアンブルコードを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各位置特定信号と併用されるようにスケジューリングされるプリアンブルコードを示し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、プリアンブル変調スキームを含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関するプリアンブル変調スキームを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各位置特定信号と併用されるようにスケジューリングされるプリアンブル変調スキームを示し得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、プリアンブル長を含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールに関するプリアンブル長を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各位置特定信号と併用されるようにスケジューリングされるプリアンブル長を示し得る。
いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、複数のタイムスロットを備え得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、1つまたはそれを上回る位置特定信号を複数のタイムスロットのそれぞれに割り当てるように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、伝送スケジュールの複数のタイムスロットの重複量を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、複数のタイムスロットの重複量は、固定され得る。いくつかの実施形態では、複数のタイムスロットの重複量は、可変であり得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、複数の測位アンカが位置特定信号を無線で伝送する時間順序を決定することによって、伝送スケジュールを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、複数の測位アンカが位置特定信号を無線で伝送する伝送レートを決定することによって、伝送スケジュールを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、複数のタイムスロットを備え得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、より低い伝送レートを伴う測位アンカよりもより高い伝送レートを伴う測位アンカにより多くのタイムスロットを割り当てるように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、最適化アルゴリズムを使用することによって、伝送スケジュールを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、コスト関数を最小限にすることによって、伝送スケジュールを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、入力はさらに、領域内の自己位置特定装置のリアルタイム測位情報を受信するように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサはさらに、リアルタイム測位情報に基づいて、更新される伝送スケジュールを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、リアルタイム測位情報は、本システムのメモリから受信され得る。いくつかの実施形態では、所望の測位性能は、飛行パターンを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムに関する伝送スケジュールを決定するための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、ある領域内の位置情報を決定するために使用され得る位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、入力を使用して、複数の測位アンカの場所、複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および領域内の少なくとも1つの区域内の所望の測位性能を受信するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、少なくとも1つのプロセッサを使用して、(a)複数の測位アンカの場所、(b)複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティ、および(c)少なくとも1つの区域内の所望の測位性能に基づいて、複数のアンカに関する伝送スケジュールを決定するステップを含み得、複数の測位アンカは、伝送スケジュールに従って位置特定信号を無線で伝送するように構成される。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、出力を使用して、伝送スケジュールを複数の測位アンカに通信するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、少なくとも1つのプロセッサを使用して、複数の測位アンカの場所および複数の測位アンカの少なくとも1つのアンカプロパティに基づいて、少なくとも1つの区域内の測位性能を予測するステップを含み得る。本方法はさらに、少なくとも1つのプロセッサを使用して、予測された測位性能を少なくとも1つの区域内の所望の測位性能と比較するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアンカプロパティは、伝送電力レベルを含み得る。本方法はさらに、少なくとも1つのプロセッサを使用して、伝送スケジュールに関する伝送電力レベルを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、各測位アンカがその位置特定信号を伝送するために使用するようにスケジューリングされ得る、電力レベルを示し得る。
本開示の別の側面によると、位置特定システムが、伝送スケジュールのタイムスロット中に位置特定信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、各位置特定信号は、ペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムが、伝送スケジュールのタイムスロット中に無線信号を無線で伝送するように構成される、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、各無線信号は、ペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、無線信号毎のペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定または無線信号を伝送もしくは受信するように構成される、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカの送信機(TX)モードに関する構成もしくは受信機(RX)モードに関する構成を識別し得る。いくつかの実施形態では、ペイロードは、TXモードに関する構成のみを識別し得、アンカは、そのRXモードを決定し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、自己位置特定装置を備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、受信機を備え得る。自己位置特定装置は、位置特定信号の少なくともいくつかを受信し、受信された位置特定信号のペイロードを抽出するように構成され得る。自己位置特定装置はさらに、受信された位置特定信号の抽出されたペイロードに基づいて、自己位置特定装置の測位情報を決定するためにどの位置特定信号を受信するかを決定するように構成され得る。自己位置特定装置は、決定された位置特定信号に基づいて、受信機を構成するように構成され得る。自己位置特定装置はさらに、構成された受信機を使用して、決定された位置特定信号を受信し、受信された決定された位置特定信号に基づいて、自己位置特定装置の測位情報を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、各位置特定信号は、ヘッダ部分と、ペイロード部分とを備え得る。いくつかの実施形態では、ヘッダ部分は、プリアンブルであり得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号は、第1の部分群と、第2の部分群とを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の部分群および第2の部分群は、少なくとも1つの異なる伝送特性を備え得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含み得る。いくつかの実施形態では、第1の部分群からの位置特定信号および第2の部分群からの位置特定信号の両方は、伝送スケジュールの同一のタイムスロット中の伝送のためにスケジューリングされ得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、ステータス情報に基づいて、どの位置特定信号を受信するかを決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ステータス情報は、自己位置特定装置の現在の位置を含み得る。いくつかの実施形態では、ステータス情報は、自己位置特定装置の位置特定推定量と関連付けられる分散情報を含み得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、位置特定推定量と関連付けられる分散を最小限にするために、どの位置特定信号を受信するかを決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、同一の将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの2つの測位アンカを識別し得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも2つの将来のタイムスロットのそれぞれの間に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法が、提供される。本方法は、複数の測位アンカを使用して、伝送スケジュールのタイムスロット中に位置特定信号を無線で伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、各位置特定信号は、ペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別し得る。
本方法は、自己位置特定装置を使用して、位置特定信号の少なくともいくつかを受信し、受信された位置特定信号のペイロードを抽出し、受信された位置特定信号の抽出されたペイロードに基づいて、自己位置特定装置の測位情報を決定するために、どの位置特定信号を受信するかを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、決定された位置特定信号に基づいて、自己位置特定装置の受信機を構成するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、構成された受信機を使用して、決定された位置特定信号を受信し、測位情報を決定するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定信号は、第1の部分群と、第2の部分群とを備え得、第1の部分群および第2の部分群は、少なくとも1つの異なる伝送特性を備える。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、第1の部分群からの位置特定信号および第2の部分群からの位置特定信号の両方は、伝送スケジュールの同一のタイムスロット中の伝送のためにスケジューリングされ得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、ステータス情報に基づいて、どの位置特定信号を受信するかを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、ステータス情報は、自己位置特定装置の現在の位置を含み得る。いくつかの実施形態では、ステータス情報は、自己位置特定装置の位置特定推定量と関連付けられる分散情報を含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、位置特定推定量と関連付けられる分散を最小限にするために、どの位置特定信号を受信するかを決定するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、同一の将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの2つの測位アンカを識別し得る。いくつかの実施形態では、位置特定信号毎のペイロードは、少なくとも2つの将来のタイムスロットのそれぞれの間に位置特定信号を伝送するように構成される、複数の測位アンカの少なくとも1つの測位アンカを識別し得る。
本開示の別の側面によると、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を無線で伝送するように構成される、第1の位置特定ネットワークを備える位置特定システムが、提供される。いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を無線で伝送するように構成される、第2の位置特定ネットワークを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、ブリッジアンカを備え得る。いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信するように構成され得る。ブリッジアンカは、時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信し、第1の時間同期情報に関連する時間同期情報を第2の位置特定ネットワークに伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、時間同期情報は、第1の位置特定ネットワークのクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つを含み得る。
いくつかの実施形態では、第2の位置特定ネットワークは、受信された時間同期情報に基づいて、クロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも1つを調節し、第2の位置特定ネットワークを第1の位置特定ネットワークと時間同期するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、時間同期情報を無線で伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の時間同期ネットワークの少なくとも1つのアンカは、時間同期情報を無線で受信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカはさらに、第2の時間同期情報に関連する時間同期情報を第1の位置特定ネットワークに伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、自己位置特定装置が、第1の位置特定ネットワークおよび第2の位置特定ネットワークを使用してその位置を決定することを可能にするために、時間同期情報を第1の位置特定ネットワークの自己位置特定装置に無線で伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、受信された時間同期情報に基づいて、第1の位置特定ネットワークから位置特定信号を受信することと、第2の位置特定ネットワークから位置特定信号を受信することとの間で切り替えるように構成され得る。いくつかの実施形態では、切替は、自己位置特定装置の受信機を再構成することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、ブリッジアンカによって伝送される信号は、2つの位置特定ネットワークのうちの少なくとも1つに関する受信機構成を表すペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、ブリッジアンカから受信されたペイロードに基づいて、その受信機を再構成し得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカはさらに、第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを無線で伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものは、それぞれ、プリアンブルと、ペイロードとを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るもののペイロードは、時間同期情報を備え得る。
いくつかの実施形態では、請求項の位置特定システムはさらに、自己位置特定装置を備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第2の位置特定信号を受信し、受信された第2の位置特定信号に基づいて、位置情報を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1の位置特定信号を受信するようにその受信機を構成し、受信された第1の位置特定信号に基づいて、位置情報を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、ブリッジアンカから時間同期情報を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、位置情報を決定するステップは、受信された第1の位置特定信号に基づき得、さらに、ブリッジアンカからの時間同期情報に依存して実行され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1の位置特定ネットワークから第1の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信し、ブリッジアンカから第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信し、第2の位置特定ネットワークから第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るものを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、第1の位置特定ネットワークから受信された1つまたはそれを上回る第1の位置特定信号、第2の位置特定ネットワークから受信された第2の位置特定信号のうちの1つまたはそれを上回るもの、およびブリッジアンカから受信された時間同期情報に基づいて、位置情報を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、第1の位置特定ネットワークおよび第2の位置特定ネットワークから位置特定信号を交互に受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1の領域および第2の領域は、少なくとも部分的に重複する。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、受信された第1の時間同期情報および受信された第2の時間同期情報に基づいて、相対的時間情報を決定するように構成され得、ブリッジアンカによって伝送される時間同期情報は、相対的時間情報を含む。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を伝送するように構成される、第1の位置特定ネットワークを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するために使用可能である。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を伝送するように構成される、第2の位置特定ネットワークを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するために使用可能である。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、ブリッジアンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信し、時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、受信された第1の時間同期情報に基づいて、第1の動作モードにおいて第1の位置特定ネットワークの一部として第1の位置特定信号を伝送し、受信された第2の時間同期情報に基づいて、第2の動作モードにおいて第2の位置特定ネットワークの一部として第2の位置特定信号を伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、ブリッジアンカは、第1および第2の位置特定ネットワークのうちの少なくとも1つの所望の測位性能に基づいて、第1の動作モードと第2の動作モードとの間で切り替えるように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定方法は、第1の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を無線で伝送するステップを含み得る。第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法は、第2の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を無線で伝送するステップを含み得る。第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法はさらに、ブリッジアンカを使用して、時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信し、時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信するステップを含み得る。位置特定方法はさらに、ブリッジアンカを使用して、第1の時間同期情報に関連する時間同期情報を第2の位置特定ネットワークに伝送するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法はさらに、ブリッジアンカを使用して、自己位置特定装置が、第1の位置特定ネットワークおよび第2の位置特定ネットワークを使用してその位置を決定することを可能にするために、時間同期情報を第1の位置特定ネットワークの自己位置特定装置に無線で伝送するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、別の位置特定方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定方法は、第1の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第1のセットを使用して、第1の位置特定信号を伝送するステップを含み得る。第1の位置特定信号は、第1の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法はまた、第2の位置特定ネットワークを使用し、時間同期されたアンカの第2のセットを使用して、第2の位置特定信号を伝送するステップを含み得る。第2の位置特定信号は、第2の領域内の位置情報を決定するために使用可能であり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法はさらに、ブリッジアンカを使用して、時間同期されたアンカの第1のセットに関連する第1の時間同期情報を受信し、時間同期されたアンカの第2のセットに関連する第2の時間同期情報を受信するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定方法はまた、ブリッジアンカを使用して、受信された第1の時間同期情報に基づいて、第1の動作モードにおいて第1の位置特定ネットワークの一部として第1の位置特定信号を無線で伝送し、受信された第2の時間同期情報に基づいて、第2の動作モードにおいて第2の位置特定ネットワークの一部として第2の位置特定信号を伝送するステップを含み得る。
本開示の別の側面によると、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成される、第1のアンカを備える位置特定システムが、提供される。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを備える。
位置特定システムはさらに、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成される、第2のアンカを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通領域内で受信され得る。
いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送が終了する前に開始し得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルの伝送が終了した後に開始し得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードと重複し得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第1のコード化されたプリアンブルを含み得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第2の同じようにコード化されたプリアンブルを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、自己位置特定装置を備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体ではなく、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体または第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよび第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号はさらに、プリアンブルとペイロードとの間にフレーム開始デリミタ(SFD)を備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のSFDに重複し得ない。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよびSFDならびに第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、第1の位置特定信号のプリアンブルまたはSFDの受信に対応するタイムスタンプを決定し、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の既知の伝送時間およびタイムスタンプに基づいて、位置情報を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードは、第1および第2のペイロードを含み得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードではなく、第2のペイロードと重複し得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードおよび第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のアンカは、伝送中心周波数および伝送周波数帯域幅を使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のアンカは、伝送中心周波数および伝送周波数帯域幅を使用して、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のアンカは、複数の第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のアンカは、複数の第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、複数の第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号はそれぞれ、複数の第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの対応するものと部分的に重複し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、4つまたはそれを上回るアンカを備え得る。いくつかの実施形態では、4つまたはそれを上回るアンカは、第1のアンカと、第2のアンカとを備え得る。いくつかの実施形態では、4つまたはそれを上回るアンカは、タイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送に部分的に重複する伝送スケジュールに従ってタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され、それによって、タイムスタンプ可能な位置特定システムに、タイムスタンプ可能な位置特定信号が重複しない場合よりも多くの単位時間あたりタイムスタンプ可能な信号を伝送させ得る。
いくつかの実施形態では、第1および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のそれぞれのペイロードは、いつアンカが将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成され得るかを識別する。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、いつアンカが将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成され得るかの識別を受信し、受信された識別に基づいて、その全体においてどのタイムスタンプ可能な信号を受信するかを選択するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定のための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、本方法は、第1のアンカを使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを備え得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第2のアンカを使用して、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通領域内で受信され得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み得、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含み得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号はさらに、プリアンブルとペイロードとの間にフレーム開始デリミタ(SFD)を備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のSFDに重複し得ない。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよびSFDならびに第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、第1の位置特定信号のプリアンブルまたはSFDの受信に対応するタイムスタンプを決定し、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の既知の伝送時間およびタイムスタンプに基づいて、位置情報を決定するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードは、第1および第2のペイロードを含み得、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードではなく、第2のペイロードと重複し得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードおよび第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するステップを含み得る。
本開示の別の側面によると、位置特定システムを動作させるための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法は、複数の測位アンカの第1のサブセットを第1のサブネットワークに分配するステップを含み得る。本方法はまた、第1の伝送スケジュールに従って、第1の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
本方法はまた、複数の測位アンカの第2のサブセットが第1のサブネットワークに分配され得るように、第1のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配を調節するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第2のサブセット内に含まれず、第2のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第1のサブセット内に含まれない。
本方法はまた、第2の伝送スケジュールに従って、第2の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第2のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、第1の地理的領域および第3の地理的領域は、重複しない。
いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み得、第2の位置特定信号は、第2のUWB信号を含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、複数の測位アンカの第3のサブセットを第2のサブネットワークに分配するステップと、第3の伝送スケジュールに従って、第3の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第3のサブセットの第2のサブネットワークを動作させるステップとを含み得る。いくつかの実施形態では、第3の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第3の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、第1のサブネットワークおよび第2のサブネットワークを同時に動作させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカの第3のサブセットは、複数の測位アンカの第1のサブセットの測位アンカのいずれも備え得ない。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、複数の測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークおよび第2のサブネットワークを同時に動作させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカの第3のサブセットは、複数の測位アンカの第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、第1および第3の位置特定信号の伝送は、少なくとも1つの異なる伝送特性を使用し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの異なる伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、複数の測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークおよび第2のサブネットワークを同時に動作させるステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1のサブネットワークのアンカのうちの少なくとも1つは、第1の地理的領域のサイズを縮小させるようにより低い伝送電力を使用して動作され得、したがって、第1の地理的領域および第2の地理的領域は、重複しない。
いくつかの実施形態では、第1のサブネットワークおよび第2のサブネットワークは、同一の伝送特性を使用して、第1および第2の位置特定信号を伝送し得る。いくつかの実施形態では、第1および第2の位置特定信号は、時間において重複し得る。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、複数の測位アンカの第4のサブセットが第2のサブネットワークに分配され得るように、第2のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配を調節するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第3のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第4のサブセット内に含まれず、第4のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第3のサブセット内に含まれない。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、第1のサブネットワークによってサービス提供される地理的領域を動的に変更するために、第1のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配を付加的に調節するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配は、第1のサブネットワークによってサービス提供される少なくとも1つの自己位置特定装置の既知の運動に基づいて調節され得る。いくつかの実施形態では、運動は、飛行パターンであり得る。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、少なくとも1つの自己位置特定装置の既知の場所を受信するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、場所は、自己位置特定装置のメモリから受信され得る。いくつかの実施形態では、メモリから読み出される受信された既知の場所は、自己位置特定装置の予期される場所である。いくつかの実施形態では、予期される場所は、軌跡実行の開始から経過した時間に基づいて予測される。いくつかの実施形態では、位置特定システムにおける第1のサブネットワークの使用は、第1の地理的領域内の測位性能を増加させ得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムが、提供される。位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカの第1のサブセットを第1のサブネットワークに分配するように構成され得る。位置特定システムは、第1の伝送スケジュールに従って、第1の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第1のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
位置特定システムはまた、複数の測位アンカの第2のサブセットが第1のサブネットワークに分配され得るように、第1のサブネットワークへの複数の測位アンカの分配を調節するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第2のサブセット内に含まれず、第2のサブセットの少なくとも1つの測位アンカは、第1のサブセット内に含まれない。
位置特定システムはまた、第2の伝送スケジュールに従って、第2の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第2のサブセットの第1のサブネットワークを動作させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含美恵、第2の位置特定信号は、第2のUWB信号を含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、複数の測位アンカの第3のサブセットを第2のサブネットワークに分配し、第3の伝送スケジュールに従って、第3の位置特定信号を伝送するように測位アンカの第3のサブセットの第2のサブネットワークを動作させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、第3の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第3の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、別の位置特定システムが、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、少なくとも第1の測位アンカ、第2の測位アンカ、および第3の測位アンカを備え得る。
いくつかの実施形態では、測位アンカの第1のサブセットは、第1の伝送スケジュールに従って、第1の時間期間中に第1の位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、測位アンカの第1のサブセットは、第1の測位アンカと、第2の測位アンカとを備え得る。いくつかの実施形態では、第3の測位アンカは、第1の時間期間中に伝送しないように構成され得る。
いくつかの実施形態では、測位アンカの第2のサブセットは、第2の伝送スケジュールに従って、第2の後続時間期間中に第2の位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、測位アンカの第2のサブセットは、第1の測位アンカと、第3の測位アンカとを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の測位アンカは、第2の時間期間中に伝送しないように構成され得る。
本開示の別の側面によると、位置特定システムを動作させるための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法は、複数の測位アンカを使用して、第1の伝送スケジュールに従って、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第1のセットを備え得、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、複数の測位アンカを使用して、第2の伝送スケジュールに従って、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第2のセットを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、第1の地理的領域および第2の地理的領域は、少なくとも部分的に重複し得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかは、それらが時間において重複するように伝送され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのタイプの伝送特性が、伝送特性の第1のセットおよび伝送特性の第2のセットにおいて異なり、重複する第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかの間の干渉を低減させ得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み得、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含み得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのタイプの伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含み得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカのうちの1つは、第1および第2のアンテナを備え得、第1のアンテナを使用して、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを伝送し、第2のアンテナを使用して、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、1つの測位アンカは、それらが時間において重複するように、1つの第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および1つの第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、少なくとも1つの受信設定を備え得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちのどちらを受信するかを選択するように、自己位置特定装置の少なくとも1つの受信設定を構成するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、自己位置特定装置を使用して、情報に基づいて、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するか、または第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するかを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、情報は、以前に受信されたタイムスタンプ可能な位置特定信号の一部として受信される構成情報を含み得る。いくつかの実施形態では、情報は、自己位置特定装置のメモリ上に記憶される情報を含み得る。いくつかの実施形態では、情報は、自己位置特定装置の内部メトリックおよび自己位置特定装置の内部状態のうちの1つを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、複数の測位アンカのうちの1つを使用して、複数の測位アンカのうちの少なくとも1つの他のものによって伝送された第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの少なくとも1つを受信するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、1つの測位アンカを使用して、情報に基づいて、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するか、または第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの1つを受信するかを決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、情報は、以前に受信されたタイムスタンプ可能な位置特定信号の一部として受信される構成情報を含み得る。いくつかの実施形態では、情報は、1つの測位アンカのメモリ上に記憶される情報を含み得る。
いくつかの実施形態では、伝送特性の第1のセットおよび伝送特性の第2のセットは、同一の中心周波数および伝送周波数帯域幅を含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムが、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、複数の測位アンカを備え得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、第1の伝送スケジュールに従って、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第1のセットを備え得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第1の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、第2の伝送スケジュールに従って、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、伝送特性の第2のセットを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、自己位置特定装置によって、第2の地理的領域内の位置情報を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、第1の地理的領域および第2の地理的領域は、少なくとも部分的に重複し得る。いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかは、それらが時間において重複するように伝送され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのタイプの伝送特性が、伝送特性の第1のセットおよび伝送特性の第2のセットにおいて異なり、重複する第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の少なくともいくつかの間の干渉を低減させ得る。
いくつかの実施形態では、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み得、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含み得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカはさらに、3つの無線周波数アンカの第1および第2のセットを含み得。無線周波数アンカはそれぞれ、無線周波数信号を放出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、無線周波数アンカはそれぞれ、アンカアンテナと、アンカクロック信号を受信するように動作可能である、アンカクロックインターフェースと、アナログ伝送電子機器とを備え得る。
いくつかの実施形態では、無線周波数アンカはそれぞれ、アンカクロックインターフェースおよびアナログ伝送電子機器に動作上結合され、アンカクロック信号を基準にして、スケジューリングされた伝送時間において無線周波数信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、本システムはさらに、自己位置特定装置を備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、無線周波数信号を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、装置アンテナと、装置クロック信号を受信するように構成される、装置クロックインターフェースと、装置アナログ受信電子機器とを備え得る。
いくつかの実施形態では、本システムはさらに、装置クロックインターフェースおよび装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、装置クロック信号を基準にして、受信された無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成される、装置デジタル受信電子機器を備え得る。いくつかの実施形態では、無線周波数アンカの第1および第2のセットは、重複する領域と地理的に隣接するセル内で動作し得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、重複する領域内に位置付けられると、無線周波数アンカの第1のセットから、または無線周波数アンカの第2のセットから無線周波数信号を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、複数の測位アンカは、時間における信号の分離、空間における信号の分離、または周波数における信号の分離のうちの少なくとも1つを使用し、無線周波数アンカの第1および第2のセット間の信号干渉を軽減するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのタイプの伝送特性は、伝送中心周波数、伝送周波数帯域幅、プリアンブルコード、およびプリアンブル変調スキームのうちの少なくとも1つを含み得る。
いくつかの実施形態では、複数の測位アンカのうちの1つはさらに、複数の測位アンカのうちの少なくとも1つの他のものによって伝送された第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のうちの少なくとも1つを受信するように構成され得る。
本開示の別の側面によると、車両の位置を決定するための自己位置特定装置が、提供される。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のサブシステムと、第2のサブシステムとを備え得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムは、第1の無線周波数信号を受信するように動作可能であり得る、第1のアンテナと、第1の無線周波数信号を増幅するように構成され得る、第1のアナログ受信電子機器とを備え得る。第1のサブシステムはまた、クロック信号を基準にして、増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る、第1のデジタル受信電子機器と、増幅された第1の無線周波数信号のタイムスタンプに基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され得る、第1の位置特定ユニットとを備え得る。
いくつかの実施形態では、第2のサブシステムは、第2の無線周波数信号を受信するように動作可能であり得る、第2のアンテナと、第2の無線周波数信号を増幅するように構成され得る、第2のアナログ受信電子機器とを備え得る。第2のサブシステムはまた、クロック信号を基準にして、増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る、第2のデジタル受信電子機器と、増幅された第2の無線周波数信号のタイムスタンプに基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成され得る、第2の位置特定ユニットとを備え得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムおよび第2のサブシステムはそれぞれ、選択的に使用され、他方のサブシステムに依拠することなく車両を制御するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムおよび第2のサブシステムは、完全に冗長であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、第1のサブシステムはさらに、第1のクロックを備え得る。いくつかの実施形態では、第1のデジタル受信電子機器は、第1のクロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のサブシステムはさらに、第2のクロックを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のデジタル受信電子機器は、第2のクロックによって生成される第2のクロック信号を基準にして、増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムはさらに、第1のクロックに関するクロック補正値を算出するように構成される、第1の同期ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、第2のサブシステムはさらに、第2のクロックに関するクロック補正値を算出するように構成される、第2の同期ユニットを備え得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムはさらに、外部基準フレームに対する自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するための第1のセンサを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定ユニットは、第1のセンサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のサブシステムはさらに、外部基準フレームに対する自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するための第2のセンサを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定ユニットは、第2のセンサによって生成される第2の信号にさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第1のセンサは、第1の大域的プロパティセンサであり得、第2のセンサは、第2の大域的プロパティセンサであり得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムはさらに、第1の補償ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定ユニットは、第1の補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2のサブシステムはさらに、第2の補償ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定ユニットは、第2の補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、第1のサブシステムおよび第2のサブシステムは、部分的に冗長であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、クロックを備え得る。第1のデジタル受信電子機器は、クロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る。第2のデジタル受信電子機器もまた、クロックによって生成される第1のクロック信号を基準にして、増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするように構成され得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、同期ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、同期ユニットは、クロックに関するクロック補正値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、外部基準フレームに対する自己位置特定装置の位置、配向、または速度のうちの少なくとも1つを感知するためのセンサを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定ユニットは、センサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定ユニットは、センサによって生成される第1の信号にさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、センサは、大域的プロパティセンサである。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、補償ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、第1の位置特定ユニットは、補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第2の位置特定ユニットは、補償ユニットによって提供されるデータにさらに基づいて、自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ネットワークにおいて使用するための自己位置特定装置が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定ネットワークは、無線周波数信号を伝送するように構成される、複数のアンカを備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、位置特定ネットワークから無線周波数信号を受信するように動作可能であり得る、アンテナを備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、アンテナによって受信された無線周波数信号を増幅するように構成され得る、アナログ受信電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のクロック信号を基準にして、増幅された無線周波数信号をタイムスタンピングし、複数のタイムスタンプを生成するように構成され得る、デジタル受信電子機器を備え得る。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、位置特定ユニットを備え得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、タイムスタンプに基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の推定値を算出し、少なくとも2つの将来の無線周波数信号から選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、選択された無線周波数信号を受信するように、アンテナ、アナログ受信電子機器、およびデジタル受信電子機器のうちの少なくとも1つを構成し、受信された選択された無線周波数信号に基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の更新された推定値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、請求項170の自己位置特定装置はさらに、自己位置特定装置の位置を複数のアンカのうちの少なくとも1つに伝送するように構成され得る、デジタルおよびアナログ伝送電子機器を備え得る。
いくつかの実施形態では、受信された無線周波数信号は、それぞれ、ペイロードを備え得る。いくつかの実施形態では、デジタル受信電子機器は、ペイロードを抽出するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ペイロードは、少なくとも1つの将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成され得る、複数のアンカの少なくとも1つのアンカを識別し得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、選択された将来の無線周波数信号を伝送するように構成され得るアンカの場所および自己位置特定装置の位置の算出された推定値と関連付けられる分散に基づいて、選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、時間において部分的に重複し得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、選択された将来の無線周波数信号全体および少なくとも2つの将来の無線周波数信号の別のものの一部のみを受信するように決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、(i)少なくとも2つの将来の無線周波数信号の第1のものの一部およびその第2のもの全体か、または(ii)少なくとも2つの将来の無線周波数信号の第1のもの全体およびその第2のものは含めないかのうちの1つを受信するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、異なるプリアンブルコードを使用し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも2つの将来の無線周波数信号は、異なる位置特定ネットワークによって伝送され得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットはさらに、アンテナによって受信される無線周波数を伝送するように構成されるアンカの既知の場所に基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の推定値を算出するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置を使用して、車両の位置を決定するための方法が、提供される。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、第1のサブシステムと、第2のサブシステムとを備え得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、第1のサブシステムの第1のアンテナを使用して、第1の無線周波数信号を受信するステップを含み得る。本方法はさらに、第1のサブシステムの第1のアナログ受信電子機器を使用して、第1の無線周波数信号を増幅するステップを含み得る。
本方法はさらに、第1のサブシステムの第1のデジタル受信電子機器を使用して、クロック信号を基準にして、増幅された第1の無線周波数信号をタイムスタンピングするステップを含み得る。本方法はさらに、第1のサブシステムの第1の位置特定ユニットを使用して、座標系における自己位置特定装置の位置の第1の推定値を算出するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、本方法は、第2のサブシステムの第2のアンテナを使用して、第2の無線周波数信号を受信するステップを含み得る。本方法はさらに、第2のサブシステムの第2のアナログ受信電子機器を使用して、第2の無線周波数信号を増幅するステップを含み得る。
本方法はさらに、第2のサブシステムの第2のデジタル受信電子機器を使用して、クロック信号を基準にして、増幅された第2の無線周波数信号をタイムスタンピングするステップを含み得る。本方法はさらに、第2のサブシステムの第2の位置特定ユニットを使用して、座標系における自己位置特定装置の位置の第2の推定値を算出するステップを含み得る。
本方法はさらに、他方のサブシステムに依拠することなく、車両を制御するために、第1のサブシステムおよび第2のサブシステムのうちの1つを使用するステップを含み得る。
いくつかの実施形態では、位置特定ネットワークにおける自己位置特定装置のための位置特定方法が、提供される。いくつかの実施形態では、位置特定ネットワークは、無線周波数信号を伝送するように構成される、複数のアンカを備え得る。いくつかの実施形態では、本方法は、アンテナを使用して、位置特定ネットワークから無線周波数信号を受信するステップを含み得る。本方法はまた、アナログ受信電子機器を使用して、アンテナによって受信された無線周波数信号を増幅するステップを含み得る。本方法はまた、複数のタイムスタンプを生成するために、デジタル受信電子機器を使用して、第1のクロック信号を基準にして、増幅された無線周波数信号をタイムスタンピングするステップを含み得る。
本方法はまた、位置特定ユニットを使用して、タイムスタンプに基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の推定値を算出するステップを含み得る。本方法はまた、位置特定ユニットを使用して、少なくとも2つの将来の無線周波数信号から選択された将来の無線周波数信号を受信するように決定するステップを含み得る。本方法はまた、位置特定ユニットを使用して、選択された無線周波数信号を受信するように、アナログ受信電子機器およびデジタル受信電子機器を構成するステップを含み得る。本方法はさらに、位置特定ユニットを使用して、受信された選択された無線周波数信号に基づいて、座標系における自己位置特定装置の位置の更新された推定値を算出するステップを含み得る。
本開示のある側面が、その例示的実施形態を参照して特に示され、説明されたが、形態および詳細における種々の変更が、以下の請求項によって定義されるような本開示の精神および範囲から逸脱することなく、それにおいて成され得ることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、タイムスタンプ可能な信号に適用される本開示の具体的側面は、UWB信号にも等しく明確に適用され得、逆もまた同様である。別の実施例として、タイムスタンプ可能な信号に適用される本開示の具体的側面は、タイムスタンプ可能ではない位置特定信号にも等しく適用され得る。
また、本開示の送受信機、装置、およびコンポーネントは、ハードウェアコンポーネントまたはハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントの組み合わせを含み得ることを理解されたい。ハードウェアコンポーネントは、本明細書に説明されるように動作するように構築または配列される任意の好適な有形コンポーネントを含み得る。ハードウェアコンポーネントのいくつか(例えば、スケジューラ、スケジューリングユニットコントローラ、スケジューリングユニット、同期ユニット、スケジューリングユニット、位置特定ユニット、補償ユニット、制御ユニット、デジタル受信電子機器、デジタル伝送電子機器等)は、本明細書に説明される動作を実施するための処理回路(例えば、プロセッサまたはプロセッサの群)を備え得る。ソフトウェアコンポーネントは、有形コンピュータ可読媒体上に記録されるコードを備え得る。処理回路は、ソフトウェアコンポーネントによって、説明される動作を実施するように構成され得る。
したがって、本実施形態は、あらゆる点で例証的であって、制限的ではないと見なされることが所望される。
図の番号
100 位置特定システム
110 スケジューラ
120 スケジューリングユニットコントローラ
130,130a,130b 送受信機
140,140a,140b 自己位置特定装置
202 タイムスタンプ可能な位置特定信号
210 クロック
212,212a,212b アンテナ
214,214a,214b 送受信機アナログ伝送電子機器
216,216a,216b 送受信機デジタル伝送電子機器
218 スケジューリングユニット
220,220a,220b 送受信機アナログ受信電子機器
222,222a,222b 送受信機デジタル受信電子機器
224 送受信機同期ユニット
226 センサ
228 大域的プロパティセンサ
230 送受信機メモリ
302 送受信機信号
400 構造要素
402a,402b クロックインターフェース
502,502a,502b,502c 自己位置特定装置アンテナ
504,504a,502b 自己位置特定装置アナログ受信電子機器
506,506a,506b 自己位置特定装置デジタル受信電子機器
508 自己位置特定装置クロック
510 自己位置特定装置同期ユニット
512,512a,512b 自己位置特定装置位置特定ユニット
514,514a,514b 自己位置特定装置オンボードセンサ
516 補償ユニット
518 自己位置特定装置メモリ
520 大域的プロパティセンサ
600 自己位置特定装置Aのクロックにおいて測定されるような時間の進行
602 自己位置特定装置Aのアンテナにおける第1のメッセージの着信時間
604 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第1のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Aのアンテナにおける第1のメッセージの着信時間との間の差異
606 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第1のメッセージのタイムスタンプ
612 自己位置特定装置Aのアンテナにおける第2のメッセージの着信時間
614 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第2のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Aのアンテナにおける第2のメッセージの着信時間との間の差異
616 自己位置特定装置Aのデジタル受信電子機器による第2のメッセージのタイムスタンプ
700 構造要素
702 通信経路
800 無線周波数スイッチ
900 受信タイムスタンプ
902 クロック補正値
904 影響補償値
906 補正された着信時間
910 遠隔の大域的プロパティ
912 比較
914 大域的プロパティモデル
920 拡張カルマンフィルタプロセス更新
922 事前
924 拡張カルマンフィルタ測定値更新
926 事後
930 場所
940 制御ユニット
1000 移動ロボット
1002 中央処理電子機器
1004 アクチュエータ
1006 加速度計
1008 ジャイロスコープ
1010 プロペラ
1102 水平コントローラ
1104 x方向における車両加速度を規定するコマンド
1106 y方向における車両加速度を規定するコマンド
1110 垂直コントローラ
1112 z方向における車両加速度を規定するコマンド
1120 低減姿勢コントローラ
1122 車両ピッチレートを規定するコマンド
1124 車両ロールレートを規定するコマンド
1130 ヨーコントローラ
1132 車両ヨーレートを規定するコマンド
1142 本体レートコントローラ
1144 アクチュエータコマンド
1146 移動
1200 送受信機信号の半径方向カバレッジ
1210 2つの範囲内送受信機間の無線通信
1220 1つのセル内の複数の送受信機によって重複する空間的カバレッジ
1240 複数の送受信機セルによって重複する空間的カバレッジ
1410 1つのセル内の複数の送受信機によって重複する空間的カバレッジ
1420 複数の送受信機セルによって重複する空間的カバレッジ
1610 性能輪郭を伴う入力パラメータマップ
1620 バイナリ性能を伴う入力パラメータマップ
1710 動的測位性能マップ
1810 パネル
1820a,1820b 場所マップ
1830a,1830b カバレッジ要件マップ
1840a,1840b スケジュール
1910a,1910b,1910c,1910d 場所マップ
2010a,2010b,2010c,2010d 場所マップ
2110 位置特定信号プリアンブル
2112 位置特定信号フレーム開始デリミタ(SFD)
2114 位置特定信号パケットヘッダ
2116 位置特定信号ペイロード
2122 位置特定信号伝送が開始する時間
2124 位置特定信号伝送が終了する時間
2200 伝送スケジュール
2202a,2202b,2202c,2202d 位置特定信号
2310 受信機アクティビティ
2402a,2402b,2402c 位置特定信号
2500 位置特定システム
2510 性能マップ
2610 性能マップ
2700 位置特定システム
2710 性能マップ
2810 性能マップ
2900 伝送スケジュール
3000 伝送スケジュール
3100 フローチャート
3102 フローチャートステップ
3104 フローチャートステップ
3106 フローチャート決定
3108 フローチャートステップ
3110 フローチャート決定
3112 フローチャートステップ
3114 フローチャート決定
3116 フローチャートステップ
3118 フローチャートステップ
3210 フローチャートステップ
3222 フローチャートステップ
3124 フローチャートステップ
3200 屋内および屋外環境
3210 建物
3220 アクセスエリア
3230 飛行機械
3240 着陸エリア
3250 第2のエリア
3310 位置特定ネットワーク
3320 位置特定ネットワーク
3330 ブリッジアンカ

Claims (10)

  1. 位置特定システムであって、前記位置特定システムは、
    第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成された第1の送受信機であって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、第1の送受信機と、
    第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成された第2の送受信機であって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、第2の送受信機
    前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を用いて、測定により自己位置を特定する自己位置特定装置と
    を含み、
    前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通の時間内で前記自己位置特定装置によって受信されることができる位置特定システム。
  2. 前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第1のコード化されたプリアンブルを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルは、第2の同じようにコード化されたプリアンブルを含む、請求項1に記載の位置特定システム。
  3. 前記自己位置特定装置は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体ではなく、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体または前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するようにさらに構成されてい請求項1または請求項2に記載の位置特定システム。
  4. 前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は前記プリアンブルと前記ペイロードとの間にフレーム開始デリミタ(SFD)をさらに含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のSFDに重複せず、前記自己位置特定装置は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルおよびSFD前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号全体を受信するようにさらに構成されており、
    前記自己位置特定装置は
    前記第1の位置特定信号のプリアンブルまたはSFDの受信に対応するタイムスタンプを決定することと、
    前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の既知の伝送時間前記タイムスタンプに基づいて、前記自己位置特定装置の位置情報を決定することと
    を行うようにさらに構成されている、請求項13のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  5. 前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のペイロードは、第1のペイロードと第2のペイロードを含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第1のペイロードではなく、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の第2のペイロードと重複する、請求項14のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  6. 前記第1の送受信機は、伝送中心周波数および伝送周波数帯域幅を用いて、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成されており、前記第2の送受信機は、前記伝送中心周波数および前記伝送周波数帯域幅を用いて、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成されている、請求項15のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  7. 前記位置特定システムは、4つ以上の送受信機をさらに含み、前記4つ以上の送受信機は、前記第1の送受信機と前記第2の送受信機とを含み、前記4つ以上の送受信機は、前記タイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送に部分的に重複する伝送スケジュールに従ってタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送するように構成されており、これにより、前記タイムスタンプ可能な位置特定信号が重複しない場合よりも多くタイムスタンプ可能な信号を単位時間あたりに伝送することを前記タイムスタンプ可能な位置特定システムに行わせる、請求項16のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  8. 前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号のそれぞれのペイロードは、いつ送受信機が将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成されているかを識別し、
    前記自己位置特定装置は、
    いつ受信機が将来のタイムスロット中に位置特定信号を伝送するように構成されているかの識別を受信することと、
    前記受信された識別に基づいて、その全体におけるどのタイムスタンプ可能な信号を受信するかを選択することと
    を行うようにさらに構成されてい請求項17のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  9. 前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第1の超広帯域(UWB)信号を含み、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、第2のUWB信号を含む、請求項18のうちのいずれか1項に記載の位置特定システム。
  10. 位置特定システムを動作させる方法であって、前記位置特定システムは、第1の送受信機と第2の送受信機と自己位置特定装置とを含み、前記方法は、
    前記第1の送受信機が、第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送することであって、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、ことと、
    前記第2の送受信機が、第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を伝送することであって、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、ペイロードが続くプリアンブルを含む、ことと、
    前記自己位置特定装置が、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号を用いて、測定により自己位置を特定することと
    を含み、
    前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送は、前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号が前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号のプリアンブルに重複しないように、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号の伝送と部分的に重複し、前記第1のタイムスタンプ可能な位置特定信号および前記第2のタイムスタンプ可能な位置特定信号は、共通の時間内で前記自己位置特定装置によって受信されることができる方法。
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