JP6943377B2 - 無線送信機の測位の方法、デバイス、及びコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Description

本発明は、無線信号送信デバイス、特にモノのインターネットの分野に属する信号送信デバイスを測位する方法の分野に関する。より詳細には、本発明は、複数のデータ集中ゲートウェイを含む拡張された広域ネットワークのコンテキストにおける信号送信デバイスの測位に関する。

モノのインターネットは、モノがワイヤレスネットワークと自動的にデータをやり取りできるようにすることにある。例えば、通信モジュールを備えた水道メータは、水使用量の請求を管理している会社に自動的に水の測定値を伝えることができる。

局とも呼ばれるメッセージ集中ゲートウェイは、サービス区域ゾーンに存在する通信モジュールとの間でデータの送受信を保証し、これらのデータを、それらを処理するのを担う機器、例えばＩＰ（「インターネットプロトコル」）プロトコルに基づくネットワークを介してアクセス可能なサーバ、に中継する役割を果たす。

いくつかの無線アクセス技術が、通信モジュールのネットワークを実施するのに利用可能である。参照可能で純粋に例示的かつ非限定的な例に、特に異なるタイプの変調に依存するＬｏＲａ（商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（商標）、又はＷＭ−Ｂｕｓ（「ワイヤレスメータバス」）技術がある。これらの技術に共通することの１つに、サービス区域を拡大することでゲートウェイの数を減らすことができる長距離通信を提供することがある。

状況によっては、無線信号を送信する特定のものを測位する必要がある。例えば、製品輸送パレットなどの移動物に関連する送信機の場合である。そのために衛星ガイダンス（ＧＰＳ）を使用することが知られている。但し、ＧＰＳデータを介した測位を可能にするコンポーネントを使用するのは、信号送信デバイスにとって複雑で費用がかかりエネルギー集約型になる虞があるため、全ての用途又は全ての信号送信デバイスに適するわけではない。

また、例えば米国特許出願公開第ＵＳ２０１０／０１３８１８４（Ａ１）号から、複数の無線受信機に亘り信号送信デバイスによって送信された信号からの受信データを使用した三角測量による測位の方法も知られている。そのような受信データには、例えば、信号の受信日時のみならず、様々な受信機によって受信された無線信号の強度さえもある。しかしながら、そのような三角測量法の精度は限られ、満足できる信頼性で信号送信デバイスを測位することが出来ない。

従って、複雑さの抑えられた消費量の少なく信頼性の高い、無線信号送信デバイスを測位する方法が必要である。

本発明はこれらのニーズを満たすことを可能にする。本発明が基づく１つの考えは、無線信号送信デバイスのエネルギー消費を増加させることなく無線信号送信デバイスの測位を可能にすることである。本発明が基づく１つの考えは、無線信号送信デバイスの複雑さを増すことなく無線信号送信デバイスの測位を可能にすることである。本発明が基づく１つの考えは、無線信号送信デバイスの測位を十分な精度で可能にすることである。本発明が基づく１つの考えは、無線信号送信デバイスと通信する通信ネットワークのインフラストラクチャを使用して無線信号送信デバイスを測位することである。本発明が基づく１つの考えは、満足のいく信頼性で無線信号送信デバイスの測位を可能にすることである。

そのために、本発明は、無線信号を送信する信号送信デバイスを測位するための方法を提供し、この測位の方法は、ａ）無線通信ネットワークの複数の受信局の位置、及び受信局による無線信号の受信日時を供給し、ｂ）複数の受信局の中から基準局を選択し、ｃ）受信局の位置の関数として走査ゾーンを画定し、ｄ）走査粒度の関数として走査ゾーンを複数のサブゾーンに細分化し、ｅ）各サブゾーンについて、サブゾーンの累積誤差の程度を計算し、該サブゾーンの累積誤差の程度の計算が、サブゾーンに含まれる検査位置を決定し、各受信局について、受信局による無線信号の受信日時、基準局による無線信号の受信日時、無線信号の伝播速度、検査位置と受信局の間の距離、及び検査位置と基準局の間の距離の関数として、それぞれの送信誤差パラメータを計算し、全ての受信局について計算された送信誤差パラメータの関数として、サブゾーンの累積誤差の程度を計算することを含み、さらにｆ）信号送信デバイスの位置のサブゾーンとして最小の累積誤差を示すサブゾーンを選択し、ｇ）ステップｆ）で選択されたロケーションサブゾーンを中心にして含む新しい走査ゾーンを画定し、ｈ）走査粒度よりも低い新しい走査粒度を画定し、ｉ）新しい走査ゾーンを走査ゾーンとして、新しい粒度を粒度として、ステップｄ）からの方法を繰り返す、方法である。

そのような方法により、信号送信デバイスの修正を必要とすることなく、無線信号送信デバイスの測位を取得することが可能である。特に、本発明による方法は、その複雑さまたはエネルギー消費を増加させることなく、無線信号送信デバイスを測位することを可能にする。さらに、本発明による方法は、連続的な反復により、良好な測位精度で信号送信デバイスを測位することを可能にする。

他の有利な実施形態によれば、そのような測位の方法は、以下の特徴のうちの１つ以上を有することができる。

一実施形態によれば、各反復において、新しい走査ゾーンは、ロケーションサブゾーンを完全に取り囲みその幅が走査粒度よりも大きいマージン分だけ増分されたステップｆ）で選択されたロケーションサブゾーンに等しい物としてステップｈ）で画定される。これらの機能により、測位の方法は満足のいく測位の信頼性を提供する。

一実施形態によれば、走査ゾーンを画定することは、受信局の最大経度、受信局の最小経度、受信局の最大緯度、受信局の最小緯度を決定することを含み、走査ゾーンは、最大及び最小の経度と緯度に範囲が定められる。一実施形態によれば、走査ゾーンを画定することは、受信局の最大及び最小の経度及び緯度によって範囲の定められた走査ゾーンにマージンを追加することも含む。

一実施形態によれば、この方法は３を超える例えば７に等しい反復回数を含む。これらの特徴により、十分な精度で測位を取得することが可能である。

一実施形態によれば、受信局の送信誤差パラメータの計算ステップは次式に対応する。

ここで、

は、検査位置（ｋ、ｌ）での受信局（３、ＧＷｉ）の誤差パラメータであり、

は、検査位置（ｋ、ｌ）と受信局の間の距離であり、

は、検査位置と基準局との間の距離であり、Ｔ_ｉは、受信局（３、ＧＷｉ）による無線信号（２）の受信日時であり、Ｔ_０は基準局による無線信号（２）の受信日時であり、Ｃは信号送信デバイス（１）によって送信された無線信号（２）の伝播速度である。

一実施形態によれば、サブゾーンの累積誤差の程度は、サブゾーンの複数の受信局の送信誤差パラメータの合計である。

一実施形態によれば、方法は、信号品質閾値を決定し、無線信号の受信品質が決定された信号品質閾値を下回る受信局によって受信された無線信号を考慮しないことをさらに含む。これらの機能により、測位の方法の信頼性が十分になる。特に、結果の良好な信頼性を確保するには、信号の受信品質が低すぎる局を放棄することが可能である。

一実施形態によれば、この方法は、受信日時閾値を決定し、受信日時閾値よりも大きい信号の受信日時を示す局によって受信された無線信号を考慮しないことをさらに含む。これらの機能により、測位の信頼性が十分になる。従って、特に、信号の受信がマルチパス信号の受信に対応する可能性のある局を放棄することが可能である。

一実施形態によれば、この方法は、２つの受信局間の距離が閾値差未満であることを決定し、閾値未満の距離を示す２つの受信局の共通位置を使用することにより走査ゾーンの画定ステップを実行することをさらに含む。

一実施形態によれば、受信局の位置の関数として走査ゾーンを画定するステップでは、距離が閾値差よりも小さい２つの受信局の一方の位置は考慮されない。換言すれば、閾値差未満の距離を示す２つの受信局に使用される共通位置は、２つの局のうちの１つの位置である。

一実施形態によれば、この方法は、距離が閾値差よりも小さい２つの受信局間の中央位置を決定することと、正しい場所で計算された中央位置の関数として且つこの中央位置の計算を可能にした２つの局の位置を考慮しないで、走査ゾーンを画定するステップを実行することとをさらに含む。換言すれば、走査ゾーンの画定のステップは、２つの受信局以外の受信局の位置の関数として、及び距離が閾値差未満の２つの受信局間の中央位置の関数として実行される。

一実施形態によれば、信号送信デバイスによって送信される無線信号は、ペイロード及びヘッダを含み、ヘッダは、識別子及び信号の送信日時を含み、方法は、信号のヘッダに含まれる識別子を使用して各受信局によって無線信号を識別することをさらに含む。

一実施形態によれば、複数の受信局はサーバに接続され、この方法は、各受信局について無線信号の識別子、受信局による無線信号の受信品質の表示、無線信号の受信日時、及び受信局の識別子を含むメッセージをサーバに送信することをさらに含む。

一実施形態によれば、この方法はまた、無線信号を送信するデバイスを測位するための、無線信号を送信するデバイスを提供し、該デバイスが、ａ）無線信号を受信した複数の受信局の中から基準局を選択するための選択モジュールと、ｂ）受信局の位置の関数として走査ゾーンを画定するように構成された走査ゾーンを画定するためのモジュールと、ｃ）走査粒度の関数として走査ゾーンを複数のサブゾーンに細分化するように構成された細分化モジュールと、ｄ）各サブゾーンについて、サブゾーンの累積誤差の程度を計算するように構成された累積誤差の程度を計算するためのモジュールと、を備え、サブゾーンの累積誤差の程度の計算が、サブゾーンに含まれる検査位置を決定し、各受信局について、受信局による無線信号の受信日時、基準局による無線信号の受信日時、無線信号の伝播速度、検査位置と受信局の間の距離、及び検査位置と基準局の間の距離の関数として、それぞれの送信誤差パラメータを計算し、全ての受信局について計算された送信誤差パラメータの関数として、サブゾーンの累積誤差の程度を計算することを含み、さらに、ｅ）信号送信デバイスの位置のサブゾーンとして累積誤差の最小程度を示すサブゾーンを選択するように構成されたサブゾーン選択モジュールと、を備え、走査ゾーンを画定するモジュールは又、新しい走査ゾーンを画定するようにも構成され、該新しい走査ゾーンはサブゾーンによって選択されたロケーションサブゾーンを中心にして含み、細分化モジュールが走査粒度よりも低い新しい走査粒度を画定するように構成され、測位デバイスが走査ゾーンから信号送信デバイスを反復して測位するように構成され、粒度が走査ゾーンを画定するモジュール及び細分化モジュールによって反復して画定される。

１つの実施形態によれば、本発明が上記のような方法を実施するコンピュータによって実施され得る格納媒体上の命令を含むコンピュータプログラムも提供する。

本発明が、本発明のいくつかの特定の実施形態の以下の説明の中で、添付の図面を参照して純粋に例示として及び非限定的な方法で与えられてより良く理解され、その他の目的、詳細、特徴及び利点がより明確に明らかになるであろう。

サーバに接続された複数の通信ゲートウェイを含む広域通信ネットワークにおける無線信号送信物の概略図である。 複数の受信局が配置されている、サブゾーンに細分化された地理的走査ゾーンの概略図である。 図４の測位の方法の連続した反復で選択された地理的走査ゾーンの概略図である。 第１の実施形態による測位の方法の連続するステップを示す図である。 第２の実施形態による測位の方法の連続するステップを示す図である。

図１は測位される無線信号送信デバイス１を示している。このようなデバイス１は、例えばモノのインターネットに属するデバイス１のような、無線信号２を介してデータを通信できる任意のタイプの物である。このデバイス１は、例えば、水道メータ、ガスメータ又は他のメータなどの無線センサであり得る。このようなデバイスには無線通信モジュールが装備され、例えば、水道メータ、ガスメータ又はその他のメータの読取りなどの特性に応じて、測定又は計算されたデータを通信できる。モノのインターネットに属するそのようなデバイス１は、電力をほとんど消費せず、一般に「低消費」として認知され、非常に低いビットレート例えば２Ｋｂｐｓ未満の通信手段を使用するといった特定の特徴を有する。

デバイス１によって送信される無線信号２はヘッダとペイロードを含む。ヘッダは無線信号２の処理を可能にする技術情報を含む。この技術情報は、例えば、無線信号２を送信したデバイス１、無線信号２の受信機、さらには無線信号２の識別子に関する情報である。無線信号２のペイロードは、その一部として、デバイス１によって送信され無線信号２の受信者による処理を目的とするデータ、例えばセンサによって読み取られたデータ、デバイス１のステータスに関する監視情報、又は無線信号２の受信機が要求したその他の情報を含む。

無線信号２がデバイス１によって送信されると、この無線信号２は、図１の矢印４で示すように、デバイス１の近くにある複数の局又はメッセージ集中ゲートウェイ３によって受信される。

図１には、３つの局３が示されている。各局３は、少なくとも１つのアンテナ５を備える。このアンテナ５は、局３の周囲の所与の半径内で送信される無線信号２を拾う。局３は、受信した無線信号２を処理することを可能にする制御ボックス６も備える。制御ボックス６による無線信号２の処理は、少なくとも無線信号２に含まれる情報をリモートサーバ７に送信することからなる。そのため、制御ボックス６は、インターネット又はその他のタイプの広域通信ネットワークなどのネットワークに接続された通信インターフェースを備える。

制御ボックス６は、この通信ネットワークを介してメッセージ８をリモートサーバ７に送信する。このメッセージ８は、追加情報の関連付けられた受信無線信号２に含まれる情報を含む。この追加情報は、例えば、受信した無線信号２の受信品質の表示、局３への無線信号２の到着日時、又は更には局３の識別子である。従って、図１に示す例では、デバイス１によって送信される無線信号２は３つの局３によって受信され、各局３は、無線信号２の受信品質の表示に関連付けられた無線信号２のコンテンツを含む、局３の識別及び前記局３による無線信号２の受信日時に関するそれぞれのメッセージ８をリモートサーバ７に送信する。局３により受信される信号の品質は、例えば頭字語ＲＳＳＩ（「受信信号強度表示」“Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ”）及び／又は無線信号２の信号対雑音比（以下、その頭字語ＳＮＲと呼ぶ）により表される。

リモートサーバ７は、フローアグリゲータ９及びロケーションアプリケーション１０（例えば、ＬＢＳタイプ、ＬＢＳは「ロケーションベースのサービス“Ｌｏｃａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ”」を表す）を含む。フローアグリゲータ９は、局３によって送信された全てのメッセージ８を受信することを可能にする。このフローアグリゲータ９は、無線信号２の識別番号を抽出するために、無線信号２のヘッダをデコードするように構成されている。フローアグリゲータ９は、フローアグリゲータ９が受信した各メッセージ８に対する無線信号２の識別子、局３による無線信号２の受信日時、局３の識別子、及び局３による無線信号２の受信品質の表示をロケーションアプリケーション１０に送信する。ロケーションアプリケーション１０は、図２から図５に関して以下に説明するように、これらのデータから無線信号２を送信したデバイス１を測位する。

ロケーションアプリケーション１０が無線信号２を受信した少なくとも３つの異なる局３から１つの同じ無線信号２についての複数のデータを受信すると、ロケーションアプリケーション１０は無線信号を送信したデバイス１を三角測量することにより測位することができる。別個の局３による同一の無線信号２の受信のこの識別は、無線信号２のヘッダからデコードされた無線信号２識別子を使用して実行され、言い換えれば、少なくとも３つのメッセージ８が同じ無線信号２識別子を含むとき、ロケーションアプリケーション１０は図４に示す測位の方法でデバイス１の測位を実行できる。

図４に示す測位の方法の第１のステップ１１において、測位アプリケーション１０は、無線信号２を受信した局３の中から基準局を選択する。この基準局は任意に決定される。従って、一実施形態では、基準局は、無線信号２の受信日時が最も小さい局３、即ち、無線信号２を最も早く受信した局３である。

第２のステップ１２において、測位アプリケーション１０は走査ゾーン１３を決定してデバイス１を測位する。

測位の方法の１回目の反復では、走査ゾーン１３を画定するステップ１２は、無線信号２を受信した局３の座標の関数として走査ゾーン１３を画定するステップ１４を含む。図２が、ＧＷｉ（ｉは１から４の範囲）で参照される４つの異なる局３によって受信された無線信号２に関連した、測位の方法の１回目の反復における走査ゾーン１３の画定のステップ１４の例示的な実施形態を示す。各局ＧＷｉが配置され、その緯度と経度にそれぞれ対応する座標（Ｘｉ、Ｙｉ）を有する。測位の方法の１回目の反復のこのステップ１４で、測位アプリケーション１０は、走査ゾーン１３を画定するために無線信号を受信した局ＧＷｉの最大及び最小の緯度及び無線信号２を受信した局ＧＷｉの最大及び最小の経度を決定する。従って、図２に示される例では、測位の方法１０は、局の最小緯度が局ＧＷ２の値Ｘ２の緯度であり最大緯度が局ＧＷ４の緯度Ｘ４であると判断する。同様に、最小経度が局ＧＷ１の経度Ｙ１であり、最大経度が局ＧＷ３の経度Ｙ３である。このステップ１４で画定された走査ゾーン１３は適切に決定された最大及び最小座標によって区切られている。従って、図２に示す例のこのステップ１４で画定される走査ゾーン１３が、緯度Ｘ２とＸ４の間に含まれるゾーンと、Ｙ１とＹ３の間に含まれる経度として画定される。このように画定された走査ゾーン１３は無線信号２を受信した各局ＧＷｉを含む地理的ゾーンを表す。局ＧＷｉの座標を使用して画定されたこの走査ゾーン１３は、より良い測位の信頼性を得ることができるマージンなどの走査ゾーン１３を囲うマージン分増加され得る。

走査ゾーン１３が画定されると、測位アプリケーション１０はステップ１５で走査粒度を決定する。測位の方法の１回目の反復では、この走査粒度が例えば緯度／経度の１°の値で任意に画定される。次いで、測位の方法のステップ１６において、走査粒度に基づいて正方形のサブゾーン１７、即ち、図２の例図の座標（Ｘ１、Ｙ２）と（Ｘ４、Ｙ３）との間の１°の辺の正方形のサブゾーン１７に走査ゾーン１３が細分化される。

ロケーションアプリケーション１０は、無線信号２を送信するデバイス１を含むサブゾーン１７を決定するために、走査ステップ１８で走査ゾーン１３を走査する。そのため、測位アプリケーション１０は、ステップ１９で、各サブゾーン１７について対応するサブゾーンで検査される位置を画定する。この検査される位置はサブゾーン１７に含まれる座標（ｋ、ｌ）を有する。この検査される位置は例えばサブゾーン１７の中心に置かれる。各サブゾーン１７の検査される位置の画定の規則が走査ゾーン１３の全てのサブゾーン１７に対して一様に適用される。

各サブゾーン１７について、測位アプリケーション１０は、サブゾーン１７に関連する累積誤差パラメータを計算する。そのため、ステップ２０において、測位アプリケーション１０は、各局３について誤差パラメータ

を計算する。そのため、各局に対して、測位アプリケーション１０は次式を適用する。

ここで、

は、座標ｋ、ｌの検査位置に対する局ｉの誤差パラメータであり、

は、局ｉと座標ｋ、ｌの検査位置との間の距離であり、この距離は、メッセージ８の局ｉによってサーバ７へ送信された局ｉの位置情報を用いて計算される。

は、基準局と座標ｋ、ｌの検査位置との間の距離であり、この距離は、基準局によってサーバ７に送信されたメッセージ８の送信された基準局の位置情報を使用して計算される。Ｔｉは、局ｉによる無線信号２の受信日時であり、Ｔ_０は、基準局が無線信号２を受信した日時であり、Ｃは、無線信号２の伝播速度である。

誤差パラメータ２０のこの計算が、無線信号２を受信した全ての局３の各サブゾーン１７の検査位置（ｋ、ｌ）に対して実行される。

サブゾーン１７の誤差パラメータ

の全てが無線信号２を受信した全ての局ｉについて計算されたとき、検査位置を含むサブゾーン１７は、誤差パラメータ

の合計に対応する累積誤差パラメータに関連付けられ、よって、このサブゾーン１７について計算される。言い換えると、測位アプリケーション１０は、各サブゾーン１７のステップ３５において、次の式に従って累積誤差パラメータを計算する。

ここで、ｉは検査された局、Ｎは無線信号２を受信した局の数、

は、対応するサブゾーン１７で検査される位置に対応する座標（ｋ、ｌ）について局ｉによって計算された誤差パラメータである。

全ての累積誤差パラメータが全てのサブゾーン１７について計算されると、測位アプリケーション１０は、ステップ２１で、最も低い累積誤差パラメータを示すサブゾーン１７を選択する。この選択されたサブゾーンは、無線信号２を送信するデバイス１が位置するサブゾーン１７である。

但し、この位置は、ステップ１５で画定された走査粒度に対応する精度で実行される。従って、一方、走査ゾーン１３を小さくだけでなく図３に示すように走査粒度を小さくして測位の方法の次の反復を実行することが好ましい。従って、各反復で、再画定された走査ゾーンを細分化するために、走査ゾーン、走査粒度を再画定して、新しい走査ゾーンの全てのサブゾーンの累積誤差を計算し、最小累積誤差パラメータを示すサブゾーンをサブゾーンとして選択する必要がある。

図３において、図３の左側の走査ゾーン１３は、図２に示され図４で定義された測位の方法の１回目の反復で画定された走査ゾーン１３に対応する、走査ゾーン１３を示している。この１回目の反復で、図３の２２で参照されるサブゾーンに最小累積誤差パラメータが特定され、このサブゾーン２２の座標は（Ｘ２＋６°、Ｙ１＋６°）と（Ｘ２＋７°、Ｙ１＋７°）の間に含まれている。デバイス１の測位の精度を向上させるには、測位の方法の少なくとも１つの２回目の反復が必要である。この２回目の反復の１回目のステップは、図４に示す方法のステップ２４において新しい走査ゾーン２３を画定することである。この新しい走査ゾーン２３は、ステップ２１の１回目の反復で選択されたサブゾーン２２として画定される。このように、図３に示す例では、この新しい走査ゾーン２３は、緯度Ｘ２＋６°とＸ２＋７°、経度Ｙ１＋６°とＹ１＋７°の間に含まれている。

測位アプリケーション１０がこの新しい走査ゾーン２３を画定すると、測位アプリケーション１０は、ステップ１５を反復して新しい走査ゾーン２３の新しい走査粒度を画定する。この新しい走査粒度は、例えば前回の反復のステップ１５、つまり１回目の反復で画定された走査粒度の一部である。図２及び３に示す例では、１回目の反復で走査ゾーン１３に対して画定された走査粒度は１°であった。２回目の反復では、走査粒度は１回目の反復の走査粒度の一部、例えば、０.１°の走査粒度として画定される。

測位アプリケーション１０は、新しい走査ゾーン２３に適用することにより細分化ステップ１６を繰り返す。従って、新しい走査ゾーン２３は、０．１°の辺の複数の正方形のサブゾーン２５に細分される。測位アプリケーション１０は、これらの各サブゾーン２５の累積誤差パラメータを計算するために、全てのサブゾーン２５で走査ステップ１８を実行する。従って、各サブゾーン２５について、測位アプリケーションは、新しい検査される位置を画定し、検査位置の誤差パラメータが各局３に対して計算され、累積誤差パラメータが各サブゾーン２５に関連付けられる。次に、測位アプリケーション１０は、最小累積誤差パラメータを示すサブゾーン２５をデバイス１が位置するサブゾーン２５として選択する。

測位アプリケーション１０は、測位精度を改善するために複数の反復を実行することができる。従って、２回目の反復と同様に、３回目の反復は、新しい走査ゾーン２６を、前の反復のステップ２１、即ち２回目の反復で選択されたサブゾーン２５として画定する。従って、図３では、２回目の反復は、サブゾーン２７を最小の累積誤差パラメータを示すものとしてサブゾーン２５の中から選択することで終わる。このサブゾーン２７は、緯度Ｘ２＋６．２°とＸ２＋６．３°、及び経度Ｙ１＋６．８°とＹ１＋６．９°の間に含まれるゾーンである。新しい走査ゾーン２６は、この３回目の反復では適切に選択されたサブゾーン２７として画定される。この３回目の反復では、ステップ１５で、新しい走査粒度が、２回目の反復の走査粒度の一部、例えば０.０１°の走査粒度として画定される。次に、アプリケーションは、この新しい走査粒度に従って新しい走査ゾーン２６を細分化し、次に、この新しい走査ゾーン２６のサブゾーン２８の累積誤差パラメータを決定してから、最小累積誤差パラメータを示すサブゾーン２８を選択する。

測位アプリケーション１０は、新しい反復ごとに低減された走査粒度が連続する低減された走査ゾーンのサブゾーンの累積誤差パラメータの計算を反復して実行する。好ましくは、測位アプリケーション１０は、累積誤差計算の少なくとも３回の反復を実行し、好適には、この累積誤差計算の７回の連続した反復を実行する。最後の反復では、選択されたサブゾーンは、無線信号２を送信するデバイス１が測位されているサブゾーンを表す。

デバイス１の測位の誤差を回避するために、ステップ２４の走査ゾーンの連続した画定において、前の反復のステップ２１で選択されたサブゾーンにマージンを追加することが好ましい。実際、無線信号２を送信するデバイス１と無線信号２を受信する局３との間に障害物が存在すると、局３による無線信号２の受信日時が増えるため、ステップ２０の局３に関連する誤差パラメータが変更される可能性がある。従って、走査ゾーンの最小累積誤差パラメータがエラーとなって、選択されたサブゾーンがデバイス１を含まないサブゾーンになる可能性がある。

従って、ステップ２４の新しい走査ゾーンを、ステップ２１の先行する反復で選択されたサブゾーンを含むものとして画定し、それに誤差マージンを追加することが好ましい。そのようなマージンは、前の反復のステップ２１で選択されたサブゾーンの周囲全体に事前画定された厚さ（thickness）に亘って広がっている。この厚さは、例えば、前の反復の走査で使用される粒度の関数として画定される。例示的な実施形態では、誤差マージンは、選択されたサブゾーンの周りの厚さが、前の反復の走査粒度に正の整数、例えば５を乗じたのに等しい選択されたサブゾーン全体の厚さを有する。

図３に関して上に示した例では、２回目の反復のステップ２４での新しい走査ゾーン２３の画定は、最初に選択したサブゾーン２２に、１回目の反復で定義される１°の粒度の５倍に等しいマージンを追加することによって実行される。従って、新しい走査ゾーン２３は、緯度Ｘ２＋（６−５^＊１）°とＸ２＋（７＋５^＊１）°及び経度Ｙ１＋（６−５）°とＹ１＋（７＋５）°の間に含まれ、つまり、緯度Ｘ２＋１°とＸ２＋１２°、及び経度Ｙ１＋１°とＹ１＋１２°の間に走査粒度０.１°で含まれる。同様に、３回目の反復のステップ２４で画定された走査ゾーン２６には、２回目の反復のステップ２１で選択されたサブゾーン２７が含まれ、２回目の反復で画定された０.１°の走査粒度の５倍のマージンが追加される。従って、３回目の反復で画定されたこの走査ゾーン２６は、緯度Ｘ２＋（６．２−０．１^＊５）°とＸ２＋（６．３＋０．１^＊５）°及び経度Ｙ１＋（６．８−０．１^＊５）°とＹ１＋（６．９＋０．１^＊５）°、即ち、緯度Ｘ２＋５．７°及びＸ２＋６．８°と経度Ｙ１＋６．３°とＹ１＋７．４°との間に走査粒度０.０１°で含まれる。

サーバ７の他の機能はまた、デバイス１の測位の品質を改善することを可能にする。従って、図５に示されるように、測位アプリケーション１０は、図４に関して上述した通りに測位の方法に対する前処理及び後処理を含むことができる。

図５のステップ２９に示される第１の前処理は、満足のいく程度の信頼性で使用するには低すぎる信号品質の無線信号２を受信した局３を放棄することにある。従って、局３によってサーバ７に送信されたメッセージ８が、閾値より低い無線信号２に対応するデータに関連する信号品質を示す場合、この局３は、測位アプリケーション１０によって考慮されない。閾値は任意に決定される。一例では、ＲＳＳＩを使用して表現される信号品質の場合、この閾値は約−１３０ｄＢ程度である。従って、ＲＳＳＩが−１３０ｄＢより低い無線信号２を受信した局３からのメッセージ８は、デバイス１の測位のための測位アプリケーション１０によって考慮されない。

図５のステップ３０によって示される第２の前処理は、無線信号２を受信した複数の受信アンテナ５を有する、異なるアンテナ５での無線信号２の受信日時の差が例えば１５００ｎｓ程度の閾値差を超えている局３を放棄することからなる。受信の最大日時に対応するメッセージ８、つまり最長経路に対応し、従って最後に受信されたメッセージは次いで、デバイス１の測位のために測位アプリケーション１０によって放棄される。

図５のステップ３１によって示される第３の前処理では、無線信号２を受信した異なる局３間の距離に応じたフィルタリングが実行される。このフィルタリングの機能は、メッセージ８を受信した局３が相互に十分に離れていることを保証して測位の良好な実行可能性を確保することである。通常、２つの局３が１０メートル程度離れている場合、測位の方法の１回目の反復でメッセージを受信した局３の座標による走査ゾーン１３の画定のステップ１４が改善される。そのために、走査ゾーン１３を規定するステップ１４は、局３間の距離を閾値距離、例えば５００メートルと比較するステップ（図示せず）を含む。

第１の変形例によれば、メッセージを受信した２つの局３間の距離がこの閾値距離未満である場合、２つの局３のうちの１つの測位のみが考慮されて、測位の方法の１回目の反復におけるステップ１４の走査ゾーン１３を画定する。走査ゾーン１３の画定のこのステップ１４で考慮されない局３は、例えば、最後にメッセージを受信した局として任意に選択される。しかしながら、この局３は、走査ゾーン１３の画定のステップ１４についてのみ放棄され、その部分についての走査１８及び累積誤差計算３５は、走査ゾーン１３の画定のステップ１４のために放棄された局３を含む２つの局３の誤差の計算ステップ２０を組み込むことにより実行される。

第２の変形形態では、メッセージを受信した２つの局３間の距離がこの閾値距離未満である場合、２つの局３間の中央位置が計算される。メッセージ８を受信した局３の座標の関数としての走査ゾーン１３の画定のステップ１４は次いで、２つの局３を考慮せずに２つの局３の代わりにこれら２つの局３の間の中央位置を考慮して実行される。ここでも、走査１８及び累積誤差計算３５のステップは、２つの局３を考慮して実行される。

図５のステップ３２に示される第１の後処理において、測位アプリケーション１０は、無線信号２を受信した局３とデバイス１の推定位置との間の推定距離を補正する。そのために、各局３について、局３が受信した無線信号２のＳＮＲ（信号対雑音比）、及び測位アプリケーション１０によるデバイス１の推定位置と局３の位置との間で計算された距離との間のＳＮＲ／距離比を計算する。次に、測位アプリケーション１０は、ＳＮＲ／距離比の平均を計算する。この第１の後処理３２は、障害物が無線信号２の送信ゾーンに均一に分布し、信号を受信した全ての局３についてＳＮＲ／距離比が均一でなければならないという原理に基づいている。

メッセージ８に関連するＳＮＲ／距離比がこのＳＮＲ／距離比の平均よりも大きい場合、測位アプリケーション１０は、前記メッセージ８に対応する局３による無線信号２の受信日時を増分する。メッセージ８に関連付けられたＳＮＲ／距離比がこのＳＮＲ／距離比の平均よりも低い場合、測位アプリケーション１０は、メッセージ８に対応する局３による無線信号２の受信日時を減分する。この増分又は減分は、例えば、１０ｎｓの粒度で行われる。さらに、信号の受信日時のこの修正は、計算されたＳＮＲ／距離比とＳＮＲ／距離比の平均との差に比例する可能性がある。従って、メッセージ８のＳＮＲ／距離比の平均とＳＮＲ／距離比との間の差が大きいほど、メッセージ８を送信した局３による受信日時の補正が大きくなる。次に、測位アプリケーション１０は、このように変更された無線信号２の受信日時に関するデータを用いて、デバイス１の測位（基準局の画定、及び走査ゾーンの画定、走査粒度、累積誤差パラメータの計算、及びサブゾーンの選択の連続した反復）を再度実行する。

第２の後処理ステップ３３は、デバイス１の一貫性のない測位に対応する可能性のある、基準局に対して近すぎる又は遠すぎる測位アプリケーション１０の結果を放棄することからなる。言い換えると、デバイス１の位置の測位が終了すると、デバイス１のこの推定位置と基準局との間の距離が比較されて、最大値と最小値が制限される。これらの限界値は、絶対的な方法で又は使用される異なる局間距離３に対する相対的な方法で決定される。基準局から離れすぎた推定値は不整合として拒否される。同様に、例えば数１０メートル未満など、基準局に近すぎる推定値も拒否される。次いで、測位アプリケーションは、以前に選択された基準局を処理から放棄することにより、図４に関して上記で説明したように、デバイス１の測位の新しい推定を実行する。

第３の後処理３４は、地理的測位アプリケーション１０によって供給された結果を経時的に平滑化し、測定の不確実性に固有の差異を小さくすることにある。従って、測位アプリケーション１０によって処理された異なる無線信号２を使用して得られた１つの同じデバイス１の位置の連続的な推定が平均化される。各平均で使用される推定の数は、デバイス１の種類によって異なり、デバイス１の可動性が高いほどこの数は少なくなる。

従って、本発明による測位の方法は、この信号のペイロードの分析を必要とせずに、デバイスによって生成された信号を活用することにより、信号送信デバイスを測位することを可能にする。従って、デバイスが遠隔サーバの手当のためにメータ読取りなどの信号を送信する場合、本発明による測位の方法は、この信号送信を使用することにより、信号のペイロードのコンテンツの分析を必要とせずにデバイスを測位することを可能にする。従って、本発明による方法は、デバイスによって送信される特別な信号を必要とすることなくデバイスの通常の動作信号を使用することによってデバイスを測位することを可能にする。従って、測位の方法により、通常の操作と比較してエネルギー消費や追加の複雑さを課すことなくデバイスを測位できる。

本発明をいくつかの特定の実施形態に関連して説明したが、本発明は、決してそれに限定されるものではなく、説明した手段の技術的同等物及びその組合せ全てを後者が発明の範囲内にある場合に含むことは明らかである。

表示される要素の一部、特にゲートウェイのコンポーネントは、ハードウェア及び／又はソフトウェアコンポーネントによって異なる形式で単一又は分散方式で作成できる。使用できるハードウェアコンポーネントは、特定の集積回路ＡＳＩＣ、プログラマブルロジックアレイＦＰＧＡ、又はマイクロプロセッサである。ソフトウェアコンポーネントは、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、ＶＨＤＬなどのさまざまなプログラミング言語で作成できる。このリストは完全ではない。

動詞「含む」、「備える」又は「有する」及びそれらの共役形で使用される場合、請求項で述べられている物以外の要素又はステップの存在を排除しない。

請求の範囲において、括弧内の参照記号はクレームの制限として解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. 無線信号（２）を送信する信号送信デバイスを測位する方法であって、
   ａ）無線通信ネットワークの複数の受信局（３、ＧＷｉ）の位置、及び前記受信局（３、ＧＷｉ）による無線信号（２）の受信日時（Ｔｉ）を供給し、
   ｂ）前記複数の受信局（３、ＧＷｉ）の中から基準局（３、ＧＷｉ）を選択し、
   ｃ）前記受信局（３、ＧＷｉ）の位置（Ｘｉ、Ｙｉ）の関数として、走査ゾーン（１３）を画定し（１４）、
   ｄ）走査粒度の関数として、前記走査ゾーン（１３）を複数のサブゾーン（１７）に細分化し、
   ｅ）各サブゾーン（１７、２５、２８）について、前記サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度を計算し、該サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度の計算が、
   前記サブゾーン（１７、２５、２８）に含まれる検査位置（ｋ、ｌ）を決定し（１９）、
   各受信局（３、ＧＷｉ）について、前記受信局（３、ＧＷｉ）による前記無線信号（２）の前記受信日時（Ｔｉ）、前記基準局（Ｔ<SUB>０</SUB>）による前記無線信号（２）の前記受信日時、前記無線信号（２）の伝播速度（Ｃ）、前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記受信局（３、ＧＷｉ）の間の距離
   

   

   及び前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記基準局の間の距離
   

   

   の関数として、それぞれの送信誤差パラメータ
   

   

   を計算し、
   全ての受信局（３、ＧＷｉ）について計算された前記送信誤差パラメータ
   

   

   の関数として、前記サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度を計算することを含み、さらに、
   ｆ）前記信号送信デバイス（１）のロケーションサブゾーン（２２、２７）として最小の累積誤差を示すサブゾーン（２２、２７）を選択し（２１）、
   ｇ）ステップｆ）で選択された前記ロケーションサブゾーン（２２、２７）を中心にして含む新しい走査ゾーン（２３、２６）を画定し（２４）、
   ｈ）前記走査粒度よりも小さい新しい走査粒度を画定（１５）し、
   ｉ）前記新しい走査ゾーン（２３、２６）を走査ゾーン（２３、２６）として、前記新しい粒度を粒度として、ステップｄ）からの方法を反復し、
   各反復において、前記新しい走査ゾーン（２３、２６）は、ステップｆ）で選択された前記ロケーションサブゾーン（２２、２７）に前記ロケーションサブゾーン（２２、２７）を完全に囲みその幅が走査粒度よりも大きいマージン分増加されたのと等しくなるようにステップｈ）で画定される、
   信号送信デバイスを測位する方法。
2. 前記走査ゾーンを画定することは、前記受信局（３、ＧＷｉ）の最大経度、前記受信局（３、ＧＷｉ）の最小経度、前記受信局（３、ＧＷｉ）の最大緯度、前記受信局（３、ＧＷｉ）の最小緯度を決定することを含み、走査ゾーン（１３）は、前記最大及び最小の経度及び緯度によって区切られている、請求項１に記載の方法。
3. 反復回数が３を超える、例えば７である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記受信局の前記送信誤差パラメータ（３５）を計算するステップが、式
   

   

   
   に対応し、ここで、
   

   

   
   は、前記検査位置（ｋ、ｌ）での前記受信局（３、ＧＷｉ）の誤差パラメータであり、
   

   

   
   は、前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記受信局（３、ＧＷｉ）の間の距離であり、
   

   

   
   は、前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記基準局との間の距離であり、Ｔ_ｉは、前記受信局（３、ＧＷｉ）による前記無線信号（２）の受信日時であり、Ｔ_０は前記基準局による前記無線信号（２）の受信日時であり、Ｃは前記信号送信デバイス（１）によって送信された前記無線信号（２）の伝播速度である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. サブゾーン（１７、２５、２８）の前記累積誤差の程度が、前記サブゾーン（１７、２５、２８）に対する前記複数の受信局（３、ＧＷｉ）の前記送信誤差パラメータの合計である、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 信号品質閾値を決定し、所定の信号品質閾値より低い無線信号受信品質を有する前記受信局によって受信された前記無線信号を考慮しないことをさらに含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 受信日時閾値を決定し、該受信日時閾値よりも大きい信号受信日時を有する局によって受信された前記無線信号を考慮しないことをさらに含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. ２つの受信局（３、ＧＷｉ）の間の距離が閾値差よりも小さいことを決定すること、及び前記閾値差未満の距離の前記２つの受信局（３、ＧＷｉ）の共通位置を使用して走査ゾーン（１３）を画定するステップｃ）を実行することをさらに含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記信号送信デバイス（１）により送信される前記無線信号は、ペイロード及びヘッダを含み、該ヘッダは、前記無線信号（２）の識別子及び送信日時を含み、方法がさらに、前記信号のヘッダに含まれる前記識別子を使用して、各受信局（３、ＧＷｉ）によって前記無線信号を識別することを含む、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記複数の受信局（３、ＧＷｉ）がサーバ（７）に接続され、方法がさらに、各受信局（３、ＧＷｉ）に対して、前記無線信号の識別子、前記受信局（３、ＧＷｉ）による前記無線信号（２）の受信品質の表示、前記無線信号（２）の受信日時、及び前記受信局（３、ＧＷｉ）の識別子を含むメッセージ（８）をサーバ（７）に送信することを含む、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 無線信号を送信する無線信号送信デバイスを測位するためのデバイスであって、
    ａ）前記無線信号（２）を受信した複数の受信局（３、ＧＷｉ）の中から基準局（３、ＧＷｉ）を選択するための選択モジュールと、
    ｂ）走査ゾーン（１３）を前記受信局（３、ＧＷｉ）の位置（Ｘｉ、Ｙｉ）の関数として画定するように構成された走査ゾーン画定モジュールと、
    ｃ）前記走査ゾーン（１３）を走査粒度の関数として複数のサブゾーン（１７）に細分化するように構成された細分化モジュールと、
    ｄ）各サブゾーン（１７、２５、２８）について、前記サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度を計算するように構成された累積誤差の程度を計算するためのモジュールと、を備え、前記サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度の計算が、
    前記サブゾーン（１７、２５、２８）に含まれる検査位置（ｋ、ｌ）を決定し、
    各受信局（３、ＧＷｉ）について、前記受信局（３、ＧＷｉ）による前記無線信号（２）の受信日時（Ｔｉ）、前記基準局（Ｔ<SUB>０</SUB>）による前記無線信号（２）の受信日時、無線信号（２）の伝播速度（Ｃ）、前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記受信局（３、ＧＷｉ）の間の距離
    

    

    及び前記検査位置（ｋ、ｌ）と前記基準局の間の距離
    

    

    の関数として、それぞれの送信誤差パラメータ
    

    

    を計算し、
    全ての受信局（３、ＧＷｉ）について計算された前記送信誤差パラメータ
    

    

    の関数として、前記サブゾーン（１７、２５、２８）の累積誤差の程度を計算することを含み、さらに、
    ｅ）前記信号送信デバイス（１）のロケーションのサブゾーン（２２、２７）として最小の累積誤差の程度を示すサブゾーン（２２、２７）を選択するように構成されたサブゾーン選択モジュールと、を備え、
    前記走査ゾーンを画定する前記走査ゾーン画定モジュールは又、新しい走査ゾーン（２３、２６）を画定するようにも構成され、該新しい走査ゾーン（２３、２６）が、前記サブゾーン選択モジュールによって選択された前記ロケーションサブゾーン（２２、２７）を中心にして含み、前記細分化が走査粒度よりも低い新しい走査粒度を画定するように構成され、前記測位デバイスが前記走査ゾーンから前記信号送信デバイスを反復して測位するように構成され、前記粒度が前記走査ゾーン画定モジュール及び前記細分化モジュールによって反復して画定され、各反復で、新しい走査ゾーン（２３、２６）が、前記ロケーションサブゾーン（２２、２７）を完全に囲みその幅が前記走査粒度よりも大きいマージン分増加された前記サブゾーン選択モジュールによって選択されたロケーションサブゾーン（２２、２７）に等しいとして画定される、
    無線信号送信デバイスを測位するためのデバイス。
12. プログラムがコンピュータ上で実行されるとき、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法のステップを実施するためのコンピュータ可読媒体に格納されたプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品。

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