JP7000576B2 - 位置決めデバイス、通信システム及び方法 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１７年１２月２１日に出願された英国特許出願第１７２２２９０．２号の優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は概して、位置決めデバイスの分野に関し、より具体的には、デバイスのポジションを決定するためのデバイス、デバイスを動作させる方法、通信システム、通信システムを動作させる方法、及び保管システムに関する。
位置決めデバイスの分野では、デバイスのロケーションを提供するためのいくつかの技法が存在する。例えば、１メートル以内の精度での位置特定を可能にするいくつかの既存のワイヤレス技術、例えば、Ｗｉ－Ｆｉフィンガープリント及びＧＰＳ技術がある。しかしながら、サブメートルの精度が要求されるとき、これらの技術は有用ではない。その上、ＧＰＳは、屋内環境では可用性がない。
例えば、クロックのより細かい分解能（１５．６２５ピコ秒の増分でカウントし、故に、光又はワイヤレス信号が１メートル移動するのに要する時間を約２００回カウントする）に（部分的に）起因して、より高い精度を可能にするDecawave DW1000マイクロチップを使用して、超広帯域ベースの解決策を利用して、サブメートル精度が提供され得る。超広帯域システムは、マルチパスフェージング耐性が高いため、位置決め問題を解決するのによく適している。
Decawave DW1000は、非対称２方向測距（ＡＴＷＲ）と呼ばれる技法を利用してサブメートルの位置決めを可能にする。「測距」技法の目的は概して、既知のロケーションにある固定基地局と未知のロケーションにあるモバイルデバイスとの間の信号の交換を通じて、基地局とモバイルデバイスとの間の距離（又は「範囲」）を決定することである。未知のロケーションの任意の所与の（モバイル）デバイスについて、既知のロケーションまでの各範囲を使用して、モバイルデバイスが位置し得る既知のロケーションの周囲の球面を（３次元で）決定することができる。複数の球面を交差させることによって、ロケーションが取得され得る。そのため、４回の読み取りでロケーションを見出すのに十分であるが、更なる読み取りが役立つ可能性がある。図１は、この技法を２次元の例で実証する。特に、円１０１は、ＢＳ１からの送信のフィールドに対応する。同様に、円１０２及び１０３は、それぞれ、ＢＳ２及びＢＳ３からの送信のフィールドに対応する。未知のロケーションのデバイスＤは、それによって、ＢＳ１～ＢＳ３の各々からのその距離を決定することによってそのポジションを決定することができ、ＢＳ１～ＢＳ３の各々の固定ロケーションを知ることによって、それ自体のポジションを決定することができる。
参照によって本明細書に組み込まれる、２０１６年１０月２１日のNeirynckらの「An Alternative Double-Sided Two-Way Ranging Method」で提案されたスキームは、クロックの安定性に非常に敏感な一般的な技法から、クロックの安定性が問題にならない非対称２方向測距解決策への２方向測距解決策の進化を明らかにしている。
図２に示されるように、ＡＴＷＲ技法は、固定ロケーションの基地局ＢＳと未知のロケーションのデバイスＤとの間で送られる信号に依拠する。この技法によると、基地局は、デバイスＤに第１の信号２０１を送る。同時に、基地局ＢＳは、第１の信号２０１が送信された時間を記録する。デバイスＤは、第１の信号２０１を受信し、第２の信号２０２として応答を送信する。その上、デバイスＤは、第１の信号２０１を受信してから第２の信号２０２を送信するまでに要した遅延時間をデバイス遅延時間ＤDとして記録する。その上、デバイスＤは、第２の信号２０２が送信された時間を記録する。基地局ＢＳは、第２の信号２０２を受信し、基地局ラウンドトリップタイムＲBSを第１の信号の送信と第２の信号の受信との間の時間として算出する。
基地局ＢＳは、基地局ラウンドトリップタイムＲBSに関する情報と、第２の信号２０２の受信と第３の信号２０３の送信との間の時間である基地局遅延時間ＤBSとを含む第３の信号２０３をデバイスＤに送信する。デバイスＤは、包含される情報を含む第３の信号を受信し、基地局ＢＳとデバイスＤとの間の飛行時間を以下のように算出する：
Figure 0007000576000001
飛行時間は、基地局ＢＳとデバイスＤとの間の距離を示す。デバイスＤは、既知のロケーションの他の基地局と同じＡＴＷＲ交換を実行し、それによって、例えば、図１に示されるように、基地局からの円／球の重複を見出すことによって、他の基地局からの飛行時間測定値に基づいてそのポジションを決定する。これは、最適化によるトライラテレーションとして典型的に用いられるトライラテレーションとして知られている。
ＡＴＷＲは、理論上、サブミリメートルの精度を与える測定値を取得することができる。実際には、ノイズ及び他の要因の影響により、１０ｃｍまでの精度が可能である。これは、水晶クロックを使用すると約７ｍの誤差を生じやすい他の既知の２方向測距技法とは異なる。
しかしながら、未知のポジションにあるデバイスの全てが、それらの範囲を決定するために基地局にメッセージを各々送信しなければならないので、ＡＴＷＲは拡張可能ではない。また、それらはその後、基地局から返信を受信し、応答を送信しなければならない。これは、多数のデバイスを備えるセットアップに対して余りにも多すぎる通信をもたらし、損失のある／信頼できない「try else retry」システムが回避されるべきである場合、そのような通信の調整も必要とする。
既知の２方向測距技法における問題に鑑みて、本発明は、待ち時間又は精度の問題なしに１つのエリアにおいていくつかのデバイスが使用され得るようなポジション決定デバイスのための装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明によると、通信システムにおいて動作するように構成されたデバイスが提供される。通信システムは、第１の基地局及び第２の基地局を備える。第１の基地局は、第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、第２の基地局は、第１の信号を受信し、第１の信号に応答して第１の基地局に第２の信号を送信するように構成される。その上、第１の基地局は、第２の信号を受信し、第２の信号に応答して第２の基地局に第３の信号を送信するように構成される。デバイスは、第１の基地局から第１及び第３の信号を、第２の基地局から第２の信号を各々受信するように構成された受信ユニットを備える。遅延時間測定ユニットが、第１の基地局からの第１の信号の受信と第２の基地局からの第２の信号の受信との間の時間として、第１の遅延時間を測定するように構成される。ラウンドトリップタイム測定ユニットが、第２の基地局からの第２の信号の受信と第１の基地局からの第３の信号の受信との間の時間として、第１のラウンドトリップタイムを測定するように構成される。基地局タイミングユニットが、少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定するように構成される。算出ユニットが、第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、及び第２の遅延時間に基づいて、第１の到着時間差を算出するように構成される。
本発明はまた、第１の基地局、第２の基地局、及び前述されたデバイスを備える通信システムを提供する。第１の基地局は、第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、第２の基地局は、第１の信号を受信し、第１の信号に応答して第１の基地局に第２の信号を送信するように構成され、第１の基地局は、第２の信号を受信し、第２の信号に応答して第２の基地局に第３の信号を送信するように構成される。
本発明はまた、保管システムを提供する。保管システムは、複数のグリッド空間を備えるグリッドパターンを形成するように、実質的に水平な平面において、Ｘ方向に延在する平行なレール又はトラックの第１のセット及び第１のセットを横断するＹ方向に延在する平行なレール又はトラックの第２のセットを備える。その上、保管システムは、レールの下に位置し、各スタックが単一のグリッド空間の設置面積内に位置するように配置されたコンテナの複数のスタックと、多数の積み荷取り扱いデバイスとを備え、各積み荷取り扱いデバイスは、レール上のスタックの上方で、Ｘ及びＹ方向に横方向に選択的に移動するように配置される。保管システムは更に、前述された通信システムを備え、基地局の各々は、コンテナの複数のスタックの周囲、中、又は上のロケーションに位置付けられ、多数の積み荷取り扱いデバイスは各々、デバイスを備える。
本発明はまた、通信システムにおいてデバイスを動作させる方法を提供する。通信システムは、第１の基地局及び第２の基地局を備える。第１の基地局は、第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、第２の基地局は、第１の信号を受信し、第１の信号に応答して第１の基地局に第２の信号を送信するように構成される。その上、第１の基地局は、第２の信号を受信し、第２の信号に応答して第２の基地局に第３の信号を送信するように構成される。方法は、第１の基地局から第１及び第３の信号を、第２の基地局から第２の信号を各々受信することと、第１の基地局からの第１の信号の受信と第２の基地局からの第２の信号の受信との間の時間として、第１の遅延時間を測定することと、第２の基地局からの第２の信号の受信と第１の基地局からの第３の信号の受信との間の時間として、第１のラウンドトリップタイムを測定することと、少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定することと、第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、及び第２の遅延時間に基づいて、第１の到着時間差を算出することとのステップを備える。
本発明はまた、第１の基地局が、第２の基地局に第１の信号を送信することと、第２の基地局が、第１の信号を受信することと、第２の基地局が、第１の信号に応答して第１の基地局に第２の信号を送信することと、第１の基地局が、第２の信号を受信することと、第１の基地局が、第２の信号に応答して第２の基地局に第３の信号を送信することとのステップを備える通信システムを動作させる方法を提供し、デバイスを動作させる方法は、前述された通りである。
次に、本発明の実施形態が、添付図面を参照して、例としてのみ説明され、それにおいて、同様の参照番号は、同じ又は対応する部分を指し示す。
既知の２方向測距システムにおいてそのポジションを決定するデバイスＤを示す概略図である。 測距のＡＴＷＲ技法に従って基地局とデバイスＤとの間で送信される信号を示す、図１のシステムの信号図である。 第１及び第２の基地局を備える通信システムにおいて動作する本発明の第１の実施形態によるデバイスの信号図である。 本発明の第１の実施形態による通信システムにおいて動作するデバイスを示す概略図である。 第１の実施形態の技法を使用してそのポジションを決定する第１の実施形態のデバイスＤの概略図である。 第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤの実例的なレイアウトの概略図であり、エンティティ間の信号の飛行時間が図示されている。 エンティティ間の信号の飛行時間の追加の詳細を含む、図３に対応する信号図である。 アンテナ遅延の影響を示すデバイスの信号図である。 本発明の第１の実施形態によるデバイスによって実行されるプロセスを示すフローチャートである。 既知の保管システムにおいて容器の複数のスタックを収容するためのフレーム構造の概略斜視図である。 図１０のフレームワーク構造の一部の概略平面図である。 図１０及び図１１のフレーム構造と共に使用するための積み荷ハンドラデバイスの一形態の後方からの概略斜視図である。 図１０及び図１１のフレーム構造と共に使用するための積み荷ハンドラデバイスの一形態の前方からの概略斜視図である。 容器を持ち上げるのに使用中の既知の積み荷ハンドラデバイスの概略斜視図である。 図１０及び図１１のフレーム構造上に設置された、図１２ａ、図１２ｂ、及び図１２ｃに示されたタイプの複数の積み荷ハンドラデバイスを備える既知の保管システムの概略斜視図であり、保管システムは、複数の荷下ろし地点又は出力ポートを備える。 図１２ａ、図１２ｂ、及び図１２ｃに示されたタイプの複数の積み荷ハンドラデバイスを備え、図１０及び図１１のフレーム構造上に設置され、積み荷ハンドラデバイスが第１の実施形態のデバイスを使用してそれらのポジションを決定する、既知の保管システムの概略図である。 第１の実施形態の修正例によるデバイスＤの概略図である。デバイスは、第１、第２、第３、及び第４の基地局を使用する第１の実施形態の修正された技法を使用して非対称到着時間差を決定するように構成される。 図１５に対応する信号図である。この図は、マルチリプライ技法を用いる第１の実施形態による非対称到着時間差の修正された技法の追加の詳細を含む。
［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態によるデバイスＤを図示する。デバイスＤは、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２を備える通信システム中に位置する。
図３に図示されるように、この実施形態では、デバイスＤは、基地局に信号を送信しない。代わりに、デバイスＤは、第１の基地局と第２の基地局との間で送信されている信号を受信する。デバイスＤは、基地局間で送信される信号に基づいて到着時間差（ＴＤＯＡ）を算出する。
より具体的には、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２とは、離れて位置付けられる。一般に、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離はデバイスＤに知られているが、これはそうである必要はない。デバイスＤのポジションは、基地局にもデバイスＤ自体にも知られていない。
図３に示されるように、第１の基地局のラウンドトリップタイムＲBS1は、第１の信号３０１の送信と第２の信号３０２の形態での第２の基地局ＢＳ２からの応答の受信との間の時間である。その上、第１の基地局の遅延時間ＤBS1は、第２の信号３０２の受信と第２の基地局ＢＳ２への第３の信号３０３の送信との間の時間である。
デバイスの遅延時間ＤDは、第１の信号３０１の受信と第２の信号３０２の受信との間の時間である。その上、デバイスのラウンドトリップタイムＲDは、第２の信号３０２の受信と第３の信号３０３の受信との間の時間である。
任意選択で、第２の基地局の遅延時間ＤBS2は、第１の信号３０１の受信と第２の信号３０２の送信との間の時間である。その上、第２の基地局のラウンドトリップタイムＲBS2は、第２の信号３０２の送信と第３の信号３０３の受信との間の時間である。
より詳細には、第１の基地局ＢＳ１は、第２の基地局ＢＳ２に第１の信号３０１を送信する。理解されるように、信号は、多くの形態のうちの１つを取り得、例えば、信号は、無線周波数送信、光送信、音響、超音波、又は信号が第１の基地局ＢＳ１から第２の基地局ＢＳ２に送信されている間にデバイスＤが信号を受信することができる任意の他の送信手段であり得る。
第１の信号３０１は、必ずしも任意の特定の情報を包含する必要はなく、代わりに、単なる送信動作が、到着時間差を決定するためにデバイスＤによって使用され得る。しかしながら、第１の信号３０１は、それが送信された第１の信号であることのインジケーション、それがどの基地局から発信されたかのインジケーション、それがどの基地局に送信されたかのインジケーション、第１の信号３０１が送信されたときの第１の基地局ＢＳ１における時間のインジケーションのうちの任意のものを包含し得る。第１の信号３０１は、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離を横断し、その過程でデバイスＤによって受信される。
任意選択で、第１の基地局ＢＳ１は、第１の信号３０１の送信が発生した時間を記録し得る。代替的に、第１の基地局ＢＳ１は、第１の信号３０１の送信が発生したときにタイマを開始し得る。同様に、デバイスＤは、第１の信号３０１を受信すると、第１の信号３０１を受信した時間を記録し得るか、又はタイマを開始し得る。第２の基地局ＢＳ２は、第１の信号３０１の受信時間を記録する必要はないが、第２の基地局ＢＳ２は、この時間を記録し得るか、又はタイマを開始し得る。
第１の信号３０１を受信した第２の基地局ＢＳ２は、第２の信号３０２として第１の基地局ＢＳ１に応答を送信するように構成される。第２の信号３０２は内容を有する必要はなく、単にデバイスＤによる第２の信号３０２の受信で到着時間差を決定するのに十分である。しかしながら、第２の信号３０２は、それが送信された第２の信号であることのインジケーション、それがどの基地局から発信されたかのインジケーション、それがどの基地局に送信されたかのインジケーション、又は第２の信号３０２が送信されたときの第２の基地局ＢＳ２における時間のインジケーションのうちの任意のものを包含し得る。任意選択で、第２の信号３０２は、第２の基地局ＢＳ２における第１の信号３０１の受信時間のインジケーションを包含し得る。
任意選択で、第２の信号３０２の送信時に、第２の基地局ＢＳ２は、第２の信号３０２の送信時間を記録するか、又は第１の信号３０１の受信時に開始されたタイマを停止するように構成され得る。このように、第２の基地局ＢＳ２は、第２の基地局の遅延時間ＤBS2を任意選択で決定する。この時間は、第１の信号３０１を受信し、第２の信号３０２を送信する際に第２の基地局ＢＳ２よって引き起こされる遅延を示す。
任意選択で、第２の基地局ＢＳ２は、第２の信号３０２の送信時間を記録するか、又は第２の信号３０２の送信時にタイマをリセットして開始する。
デバイスＤは、第２の信号３０２を受信し、受信時間を記録し得るか、又は第１の信号３０１の受信時に開始されたタイマを停止し得る。このように、デバイスＤは、デバイスＤの第１の信号３０１の受信とデバイスＤの第２の信号３０２の受信との間の遅延によって引き起こされるデバイスの遅延時間ＤDを測定する。加えて、デバイスは、信号３０２の受信時間を記録し得るか、又は第２の信号３０２の受信時にタイマをリセットして開始し得る。
第１の基地局ＢＳ１は、第２の信号３０２を受信する。任意選択で、第１の基地局ＢＳ１は、第２の信号３０２の受信時間を記録し得るか、又は第１の信号３０１の送信時に開始されたタイマを停止し得る。任意選択で、第１の基地局ＢＳ１は、第１の信号の送信と第２の信号の受信との間の時間として、第１の基地局のラウンドトリップタイムＲBS1を測定し得る。その上、第１の基地局ＢＳ１は任意選択で、第２の信号３０２を受信した時間を記録し得るか、又はタイマをリセットして開始し得る。第１の基地局ＢＳ１は、第２の信号３０２に応答して、第２の基地局ＢＳ２に第３の信号３０３を送信する。
任意選択で、第１の基地局ＢＳ１が第３の信号３０３を送信するとき、第１の基地局ＢＳ１は、第３の信号３０３を送信した時間を記録し得るか、又は第２の信号３０２の受信時に開始されたタイマを停止し得る。このように、第１の基地局ＢＳ１は、第２の信号３０２の受信と第３の信号３０３の送信との間の第１の基地局の遅延時間ＤBS1を記録し得る。送信された第３の信号３０３は任意選択で、第１の基地局の測定されたラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局の測定された遅延時間ＤBS1を示す情報を備え得る。
デバイスＤは、第３の信号３０３を受信し、第３の信号３０３の受信時間を記録し得るか、又は第２の信号３０２の受信時に開始されたタイマを停止し得る。このように、デバイスＤは、デバイスのラウンドトリップタイムＲDを測定する。非限定的な一実施形態では、後述されるように、デバイスＤは、第３の信号３０３中に含まれ得る、第１の基地局の測定されたラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局の測定された遅延時間ＤBS1を復号し得る。
第３の信号３０３は、第２の基地局ＢＳ２によって受信される。任意選択で、第２の基地局ＢＳ２は、第３の信号３０３が受信された時間を記録するか、又は第２の信号３０２の送信時に開始されたタイマを停止する。このように、第２の基地局ＢＳ２は、第２の信号３０２の送信と第３の信号３０３の受信との間の時間として、第２の基地局のラウンドトリップタイムＲBS2を測定し得る。
任意選択で、後述されるように、第２の基地局ＢＳ２は、第２の基地局の測定された遅延時間ＤBS2及び第２の基地局のラウンドトリップタイムＲBS2を備える第４の信号３０４を送信するように構成され得る。第４の信号３０４は、第２の基地局ＢＳ２が第３の信号３０３を受信した後の任意の時点で送信されることが想定される。例えば、第４の信号３０４は、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の信号の将来の交換において第２の信号３０２として送信され得る。
デバイスＤが正確なポジションを決定し続けるために、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２は、上述された第１～第３の信号の交換を繰り返し送信しなければならないことが理解されよう。
図４に関して、ここでデバイスＤの詳細な動作が説明される。特に、デバイスＤは、受信ユニット４０１、遅延時間測定ユニット４０２、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３、基地局タイミングユニット４０４、及び算出ユニット４０５を備える。任意選択で、デバイスＤは、送信ユニット４０６、平均化ユニット４０７、及び／又は決定ユニット４０８のうちの任意のものを更に備え得る。
図３に関して、受信ユニット４０１は、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の各々によって送信された信号を受信するように構成される。特に、受信ユニット４０１は、第１の信号３０１、第２の信号３０２、及び第３の信号３０３を受動的に受信するように構成される。より具体的には、受信ユニット４０１は、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間で送信されるそれらの信号を傍受し、その逆も同様である。
その上、受信ユニット４０１は、第４の信号３０４を受信するように更に構成され得る。理解されるように、受信ユニット４０１は、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の各々によって送信される信号のタイプを受信する形態を取るように構成される。例えば、信号が無線周波数信号である場合、受信ユニット４０１は、無線周波数信号を受信するように構成されることになる。同様に、信号が光信号である場合、受信ユニット４０１は、例えば、フォトダイオードによって光信号を受信するように構成されることになる。受信された信号が信号番号付け情報、例えば、信号が第１の信号３０１、第２の信号３０２、又は第３の信号３０３のいずれであるか、を備えるとき、受信ユニット４０１は、どの信号が受信されたかを決定し、その後、適切な場合、受信された信号のインジケーションを遅延時間測定ユニット４０２及びラウンドトリップタイム測定ユニット４０３に提供するように更に構成され得ることが想定される。特に、遅延時間測定ユニット４０２は、第１の信号３０１及び第２の信号３０２のインジケーションを受信するように構成される。ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第２の信号３０２及び第３の信号３０３のインジケーションを受信するように構成される。
同様に、第１、第２、又は第３の信号が送信時間又は受信時間に関する情報を備えるとき、例えば、第１の信号３０１が第１の基地局ＢＳ１からの第１の信号３０１の送信時間を示す情報を備えるとき、受信ユニット４０１は、送信時間情報を復号し、それを基地局タイミングユニット４０４に渡すように構成される。同様に、第３の信号３０３が、第１の基地局ＢＳ１における第２の信号３０２の受信時間を示す情報を備え、第３の信号３０３が、第１の基地局ＢＳ１からの第３の信号３０３の送信時間を示す情報を備えるとき、受信ユニット４０１は、時間インジケーションを復号し、それらを基地局タイミングユニット４０４に渡すように構成される。
任意選択で、第２の信号３０２は、第２の基地局ＢＳ２における第１の信号３０１の受信時間のインジケーションと、第２の基地局ＢＳ２における第２の信号３０２の送信時間のインジケーションとを備え得る。それ故に、受信ユニット４０１は、それらのインジケーションを復号し、それらを基地局タイミングユニット４０４に渡すように構成され得る。同様に、任意選択で送信される第４の信号３０４は、第２の基地局ＢＳ２における第３の信号３０３の受信時間のインジケーションを備え得、従って、受信ユニット４０１は、インジケーションを復号し、それを基地局タイミングユニット４０４に渡すように構成され得る。
遅延時間測定ユニット４０２は、第１の信号３０１及び第２の信号３０２を示す情報を受信し、第１の信号３０１の受信と第２の信号３０２の受信との間の時間量としてデバイスの遅延時間ＤDを測定するように構成される。非限定的な一例では、遅延時間測定ユニット４０２は、第１の信号３０１が受信された時間を記録するように構成され得る。この点に関して、記録される時間は、第１の信号３０１が受信されるデバイスＤにローカルな時間である。遅延時間測定ユニット４０２は、第２の信号３０２が受信された時間を記録するように更に構成されることになる。言い換えれば、第２の信号３０２が受信されるデバイスＤにローカルな時間である。それ故に、遅延時間測定ユニット４０２は、第１の信号３０１の受信時間から第２の信号３０２の受信時間を減算し、それによって、デバイスの遅延時間ＤDを決定するように構成される。代替的に、別の非限定的な例では、遅延時間測定ユニット４０２は、第１の信号３０１が受信されたときにタイマをリセットして開始するように構成され得る。遅延時間測定ユニット４０２は、第２の信号３０２が受信されたときにタイマを停止するように更に構成され得る。このように、タイマの値は、デバイスの遅延時間ＤDの値である。
ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第２の信号３０２及び第３の信号３０３を示す情報を受信し、第２の信号３０２の受信と第３の信号３０３の受信との間の時間量としてデバイスのラウンドトリップタイムＲDを測定するように構成される。非限定的な一例では、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第２の信号３０２が受信された時間を記録するように構成され得る。この点に関して、記録される時間は、第２の信号３０２が受信されるデバイスＤにローカルな時間である。ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第３の信号３０３が受信された時間を記録するように更に構成される。言い換えれば、記録される時間は、第３の信号３０３が受信されるデバイスＤにローカルな時間である。それ故に、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第２の信号３０２の受信時間から第３の信号３０３の受信時間を減算し、それによってデバイスのラウンドトリップタイムＲDを決定するように構成される。代替的に、別の非限定的な例では、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第２の信号３０２が受信されたときにタイマをリセットして開始するように構成され得る。ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３は、第３の信号３０３が受信されたときにタイマを停止するように更に構成され得る。このように、タイマの値は、デバイスのラウンドトリップタイムＲDの値である。
基地局タイミングユニット４０４は、少なくとも１つの受信された信号に基づいて、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1を決定するように構成される。例えば、受信された第１、第２、及び第３の信号に基づいて、決定ユニットは、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1を決定するように構成される。
非限定的な一例では、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1は、第３の信号３０３中の時間情報に基づいて決定される。第１の基地局ＢＳ１によって送信される第３の信号３０３は、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局のＢＳ１遅延時間ＤBS1を示す情報を備え得、基地局タイミングユニット４０４は、第３の信号３０３中に存在する情報を復号するように構成される。このように、第１の基地局ＢＳ１は、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤにわたる同期されたクロックを必要とすることなく、デバイスＤに第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1を提供する。任意選択で、第４の信号３０４が基地局タイミングユニット４０４によって受信され、第２の基地局ＢＳ２のラウンドトリップタイムＲBS2及び第２の基地局ＢＳ２の遅延時間ＤBS2を示す情報を備えるとき、基地局タイミングユニット４０４は、第４の信号３０４中に存在する情報を復号するように構成される。
別の非限定的な例では、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1は、第３の信号３０３中の時間情報に基づいて決定される。第１の信号３０１は、第１の基地局ＢＳ１からの第１の信号３０１の送信時間を示す情報を備え得、第３の信号は、第１の基地局ＢＳ１における第２の信号３０２の受信時間を示す情報と、第１の基地局ＢＳ１からの第３の信号３０３の送信時間を示す情報とを備え得る。基地局タイミングユニット４０４は、インジケーションを受信し、インジケーションに基づいて第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1及び第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1を算出するように構成される。特に、基地局タイミングユニット４０４は、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1を、第２の信号３０２の受信時間のインジケーションと第１の信号３０１の送信時間のインジケーションとの間の差として算出するように構成される。このように、第１の基地局ＢＳ１のラウンドトリップタイムＲBS1は、第１の基地局ＢＳ１の時間ベースでデバイスＤによって算出され、従って、同期されたクロックは、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤにわたって必要とされない。同様に、基地局タイミングユニット４０４は、第１の基地局ＢＳ１の遅延時間ＤBS1を、第３の信号３０３の送信時間のインジケーションと第２の信号３０２の受信時間のインジケーションとの間の差として算出するように構成される。このように、関連するラウンドトリップタイム及び遅延時間は、第１の基地局ＢＳ１ではなくデバイスＤによって算出される。
任意選択で、第２の信号３０２は、第１の信号３０１の第２の基地局ＢＳ２における受信時間と、第２の信号３０２の第２の基地局ＢＳ２からの送信時間とを備え得る。その上、第３の信号３０３の第２の基地局ＢＳ２における受信時間のインジケーションを備える任意選択の第４の信号３０４は、デバイスＤによって受信され得る。この例では、基地局タイミングユニット４０４は、第２の基地局ＢＳ２のラウンドトリップタイムＲBS2及び第２の基地局のＢＳ２の遅延時間ＤBS2を算出するように構成され得る。特に、第２の基地局ＢＳ２の遅延時間ＤBS2は、第２の信号３０２の送信時間のインジケーションと第１の信号３０１の受信時間のインジケーションとの間の差として算出され得る。その上、第２の基地局ＢＳ２のラウンドトリップタイムＲBS2は、第３の信号３０３の受信時間のインジケーションと第２の信号３０２の送信時間のインジケーションとの間の時間差として算出され得る。このように、関連するラウンドトリップタイム及び遅延時間は、第２の基地局ＢＳ２ではなくデバイスＤによって算出される。
基地局タイミングユニット４０４は、情報が符号化された関連フォーマットの信号から情報を復号するように構成される。例えば、信号がマンチェスタ符号化デジタルデータを符号化するために周波数変調に依拠する場合、基地局タイミングユニット４０４は、周波数変調からマンチェスタ符号化デジタルデータを取り出し、その後マンチェスタ符号化からデジタルデータを更に取り出すことによってデジタルデータを復号するように構成される。他の形態の変調及び符号化が実施され得、基地局タイミングユニット４０４は、デジタル又はアナログデータを復調及び復号するように構成されることが想定される。
算出ユニット４０５は、遅延時間測定ユニット４０２からデバイスの遅延時間ＤDを、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３からデバイスのラウンドトリップタイムＲDを、基地局タイミングユニット４０４から第１の基地局の遅延時間ＤBS1及び第１の基地局のラウンドトリップタイムＲBS1のインジケーションを受信するように構成される。これらの受信されたインジケーションに基づいて、算出ユニット４０５は、第１の到着時間差を算出するように構成される。図５を参照して後述されるように、算出された第１の到着時間差は、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の双曲線上にデバイスＤを位置特定する。本発明者らは、第１の基地局ＢＳ１が２つの信号（第１の信号３０１及び第３の信号３０３）を送信し、第２の基地局ＢＳ２が１つの信号（第２の信号３０２）のみを送信する、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の非対称シグナリングに依拠するので、その手法を「非対称到着時間差」（ＡＴＤＯＡ）と名付けた。
非限定的な実施形態では、第１の到着時間差は、遅延時間測定ユニット４０２からのデバイスの遅延時間ＤDと、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３からのデバイスのラウンドトリップタイムＲDと、基地局タイミングユニット４０４からの第１の基地局の遅延時間ＤBS1及び第１の基地局のラウンドトリップタイムＲBS1のインジケーションと、光速度と、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離のインジケーションとに基づいて算出される。理解されるように、光速度は、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤが動作する媒体に応じて変化し、従って、光速度に基づく算出は、デバイスＤが動作する環境に基づいて調整される。有利には、この非限定的な実施形態は、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２に対する１次元、２次元、又は３次元空間において、例えば、メートル単位で測定されるポジションとして物理的距離を決定する能力をデバイスＤに提供する。
その上、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離のインジケーションは、任意の数の方法で見出され得る。例えば、距離は、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の設置時に決定され得、距離は、測定された距離でプログラムされているデバイスＤを用いて任意の手動手段によって測定され得る。代わりに、又は加えて、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２が、背景技術の節で説明された測距アルゴリズム（例えば、ＡＴＷＲ技法）などの距離測定手段を使用して動作可能になると、距離が測定され得る。このように、デバイスＤは、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離のインジケーションを含む別の信号（図示せず）によって通知されることができる。
図５に関して、２次元例における非対称到着時間差（ＡＴＤＯＡ）を使用する位置決めが示される。前述されたように、各ＡＴＤＯＡ測定は、信号を交換する２つの基地局間の双曲線上にデバイスＤを位置決めすることになる。示された例では、３つのＡＴＤＯＡ測定が、固定基地局ＢＳ１とＢＳ２、ＢＳ２とＢＳ３、及びＢＳ１とＢＳ３との間でデバイスＤによって行われ、それは、双曲線５０１、５０２、及び５０３の交点による可動デバイスＤのポジションの特定を可能にする。
特に、曲線５０１は、ＢＳ１及びＢＳ２からの測定されたＡＴＤＯＡに基づくデバイスＤの可能なＡＴＤＯＡロケーション（言い換えれば、双曲線）に関する。同様に、曲線５０２は、ＢＳ２及びＢＳ３からの測定されたＡＴＤＯＡに基づくデバイスＤの可能なＡＴＤＯＡロケーションに関する。同様に、曲線５０３は、ＢＳ１及びＢＳ３からの測定されたＡＴＤＯＡに基づくデバイスＤの可能なＡＴＤＯＡロケーションに関する。
既知のロケーションの単一の基地局から範囲を測定するのではなく、非対称到着時間差（ＡＴＤＯＡ）は、既知のロケーションの２つの基地局（第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２）に依拠して、第１の基地局ＢＳ１から未知のロケーションのデバイスＤまでの飛行時間（信号伝搬時間）と、第２の基地局ＢＳ２から同じデバイスＤまでの飛行時間との間の差を算出する。そのような測定を使用して、双曲面（３次元）上にデバイスＤを配置することができ、異なる対の基地局及び同じデバイスＤからの複数のそのような読み取り値を用いて、結果として得られる表面の交点を取ってポジションを決定する。
本発明者らは、既知の位置決めシステムに対するＡＴＤＯＡの以下の利点を特定した：
・デバイスＤ（未知のロケーションのデバイス）は、ＡＴＤＯＡ測定値を収集するためにメッセージを送る必要がなく、このことから、そのポジション自体を算出することができる。
・そのようなシステムの拡張可能特性は、より好ましく、デバイスの密なセットは、通信する基地局のより小さいセットの存在下で通信することなく、それらのポジションを位置特定し得る。
・エリア内により多くのデバイスを追加することは、（余分な基地局に関して）ロケーション測定をサポートするための任意の余分なインフラストラクチャを必要とせず、余分な通信オーバーヘッドを命令せず、任意の他のデバイスのための追加の待ち時間をもたらさない。
・このスキームは、典型的な水晶クロックを用いても、クロック誤差に対して回復力がある。
特に、ＡＴＤＯＡは、正確なＡＴＤＯＡ測定値を生成するために温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）が必要でない点まで、クロック誤差に対してロバストであり、初期プロトタイプにおいて１５ｃｍの精度の測定値は、水晶クロック（より電力効率が高く、より安価で、より容易に入手可能である）の使用が十分であることを示唆する。このことは、クロック誤差がプロトタイプシステムの読み取りにおけるノイズの大きな要因とならないであろうことを示唆する以下の数学的分析によって更に裏付けられる。
以下に、本発明の第１の実施形態のデバイスＤに関して前述された非対称到着時間差（ＡＴＤＯＡ）の数学的分析を開示する。
以下の分析では、３つのエンティティ、即ち、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤがセットアップされ、ここで、ｃは、信号の送信速度であり、それは典型的には、光速度に対応する。特に、図６を参照すると、エンティティの各々の間の信号の飛行時間が示されており、ｕ、ｖ、及びｔは、以下のように定義される：
Figure 0007000576000002
この表記では、ＤにおけるＢＳ１とＢＳ２との間の到着時間差ＴＤＯＡ、τは、
τ＝ｕ－ｖと定義される。
以下に説明されるＴＤＯＡの算出は、クロックドリフトに対してロバストであり、アンテナ遅延を較正するための良好な特性も有する。
分析の目的は、ｗ＝ｔ＋ｕ－ｖの正確な測定値を取得することである。図７は、図３に対応する図であるが、エンティティの各々の間に図示された信号の飛行時間を示す。既知の時間ｔ及びｗの正確な近似を使用して、ＤにおけるＢＳ１とＢＳ２との間のＴＤＯＡτの正確な近似が取得されることができる。
図７を参照すると、以下の式が導出される：
Figure 0007000576000003
Figure 0007000576000004
式２及び式３からＲBS1とＲDの積を取る：
Figure 0007000576000005
式２及び３から、それぞれ、ｗの２つの形態ｗBS1及びｗDが取得される：
Figure 0007000576000006
Figure 0007000576000007
よって、（式１から）ｔを減算することによって、これらの正確な近似ｗBS1又はｗDのうちのいずれかが与えられると、τの正確な近似を回復することが容易である。
Figure 0007000576000008
便宜上、ｋD＝１＋ｅDと記載し、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の各々についても同様とする。
まず、ｗBS1の測定値を見る
Figure 0007000576000009
代替的に、ｗDの測定値を見る
Figure 0007000576000010
Figure 0007000576000011
具体的には、ｗ＝ｔ＋ｕ－ｖの定義は、ｗBS1及びｗDが１００メートルをカバーするシステムに対して１０-6のオーダーでなければならないことを暗示する。（ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ規格にも規定されているように）±２０ｐｐｍの精度の標準水晶クロックでは、誤差は、
±ｅｗ＝±（２０×１０-6）（１０-6）＝±２×１０-13秒＝±６×１０-5メートル
のオーダーを有する。
クロック誤差のこのモデルは、サブミリメートル精度を示唆するが、実際には、これは、このアルゴリズムを有するそのようなシステムにおけるクロック誤差がｗの測定の精度に影響を及ぼさないことを暗示する。
アンテナ遅延及び受信信号レベルバイアスの影響を考慮することも重要である。より具体的には、ＵＷＢ位置決めスキームの性能に関する１つの余分な対の要因は、送信アンテナ遅延及び受信アンテナ遅延である。この概念は、参照によって本明細書に組み込まれる、Decawaveによる「APS014: Antenna Delay Calibration of DW1000, APS012: DW1000 Production Tests, APS011: Sources of error in TWR schemes」に開示されている。アンテナ遅延の他に、受信信号レベル（ＲＳＬ）の更なる影響もある。
Figure 0007000576000012
Figure 0007000576000013
Figure 0007000576000014
Figure 0007000576000015
Figure 0007000576000016
Figure 0007000576000017
Figure 0007000576000018
Figure 0007000576000019
２つの受信タイムスタンプの間の第１の基地局ＢＳ１における間隔測定値に関して、（少なくとも、考慮／モデル化されていない温度の小さな影響を条件として）アンテナ遅延の影響はないことに留意されたい。間隔測定値が２つの送信タイムスタンプの間にある場合、同じ観察が適用される。
その上、ＡＴＤＯＡにおけるアンテナ遅延に関して、同じアンテナ遅延間隔測定分析が、複合アンテナ遅延αBS2及びαDをそれぞれ有するＡＴＤＯＡスキームにおける第２の基地局ＢＳ２及びデバイスＤに適用される。
Figure 0007000576000020
Figure 0007000576000021
このことから、システムのアンテナ遅延を較正することは単純であるはずであり、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤを備えるシステムでは、αBS1の較正のみが必要とされ、ＢＳ１における複合アンテナ遅延がアンテナ遅延を処理する。よって、αBS1は、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤを既知のポジションに配置し、多くの測定値を平均化し、式１０から得られる線型方程式を解くことによって容易に取得されることに留意されたい。
ＡＴＤＯＡは、１つのエンティティのみが較正を必要とするアンテナ遅延較正に関して、ＡＴＷＲより有利な特性を有することに留意されたい。具体的には、ＡＴＤＯＡでは、デバイスＤは、較正を必要としない。例えば、エンティティは、デバイスＤ、第１の基地局ＢＳ１、又は第２の基地局ＢＳ２のうちの１つであり得る。
追加的に、ＡＴＷＲにおけるアンテナ遅延の較正は、参照によって本明細書に組み込まれる、文献「APS014 Application Note Antenna Delay Calibration of DW1000-based Products and Systems」、バージョン１．０１において２０１４年にDecawaveによって開示された式を解くために、３つのエンティティが三角形の公式において等距離に配置され、エンティティの対の各々の間でＡＴＷＲ技法を実行することを必要とする。その一方で、ＡＴＤＯＡのための較正は、余分なエンティティ又はより複雑な連立方程式を解くことを必要としないことに留意されたい。
受信信号レベル（ＲＳＬ）バイアスに関しては、参照により本明細書に組み込まれる、Decawaveによる「APS014: Antenna Delay Calibration of DW1000, APS012: DW1000 Production Tests, APS011: Sources of error in TWR schemes, Decawave Documentation」によると、「受信信号レベル（ＲＳＬ）と共に変動するバイアスが、正しい値と比較して、報告されたタイムスタンプにおいて観察されることができる」。従って、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤについて、ＲＳＬバイアス関数δBS1（ｘ）、δBS2（ｘ）、δD（ｘ）が存在すると仮定することが可能であり、ｘは、ＲＳＬである（又は代替的に、固定セットアップ又は記号濫用の場合、ｘは、信号がそれぞれＢＳ１、ＢＳ２、又はＤに送られるエンティティである）。
Figure 0007000576000022
Figure 0007000576000023
Figure 0007000576000024
Figure 0007000576000025
Figure 0007000576000026
具体的には、αBS1を固定することによって（例えば、前節における上記のアンテナ遅延較正を使用することによって）、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２をデバイスＤから対称的に移動させることによって、関数δBS1（ｘ）を較正することが可能である。式が示すように、アンテナ遅延αBS1の粗較正におけるどんな不正確さも、関数δBS1（ｘ）によって補正されることになる。
Figure 0007000576000027
次に、δD（ｘ）－δD（ｙ）＝（δBS1（ｘ）＋γ）－（δBS1（ｙ）＋γ）＝δBS1（ｘ）－δBS1（ｙ）を考慮することによって、関数δD（ｘ）がδD（ｘ）－δD（ｙ）の形態でのみ現れると留意することが可能であり、故に、定数バイアス項γが決定されないことは問題ではなく、このことから、関数δDにδBS1を使用することは、十分である。
アンテナ遅延αBS1の初期較正は、ＲＳＬバイアス関数の更なる較正を実行する必要なく、ＢＳ１のものと同様の機能を実行する他のエンティティにおいて、学習されると、関数δBS1を再展開することができるように、設定距離／ＲＳＬで行われることが示唆される。代わりに、それらの新しいエンティティは、その同じ固定距離／ＲＳＬにおけるアンテナ遅延に対して較正されるだけで十分である。
ＲＳＬバイアス関数はまた、使用されるチャネル及び用いられるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）設定に応じて変化することが理解されることにも留意されたい。
しかしながら、いくつかの状況では、関数δBS1（ｘ）、δBS2（ｘ）、及びδD（ｘ）への入力として受信信号強度を直接測定することは、ＲＳＬバイアスを正確に補償するのに十分ではない。具体的には、時間の正確な測定のために設計されたエンティティは、信号強度の正確な測定のために設計されていない場合がある。マルチラテレーションを参照して後述されるように、ＲＳＬバイアス補償の第２の技法は、上述された第１の技法に対して有利な特性を有して開示される。
その上、既存のＴＤＯＡシステムにおいて精度を改善しようとする１つの方法は、固定ケーブル、クロックリピータなどを使用して基地局間でクロック同期を実行することである。これは、システムの簡潔さを損ない、インフラストラクチャのコストも増大させる。対照的に、ＡＴＤＯＡ法は、クロックが同期されていないと仮定し、高価で不便なケーブル配線が必要とされる可能性を潜在的に除去する。
算出ユニット４０５を再び参照すると、非限定的な好ましい実施形態では、算出ユニット４０５は、遅延時間測定ユニット４０２からデバイスの遅延時間ＤDを、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３からデバイスのラウンドトリップタイムＲDを、基地局タイミングユニット４０４から第２の基地局の遅延時間ＤBS2及び第２の基地局のラウンドトリップタイムＲBS2の任意選択で決定されたインジケーションを更に受信し得る。これらの受信されたインジケーションに基づいて、算出ユニット４０５は、第２の基地局ＢＳ２と第１の基地局ＢＳ１との間の双曲線上にデバイスＤを配置する第２の到着時間差を算出するように任意選択で構成される。
好ましい実施形態では、第２の到着時間差は、遅延時間測定ユニット４０２からのデバイスの遅延時間ＤDと、ラウンドトリップタイム測定ユニット４０３からのデバイスのラウンドトリップタイムＲDと、基地局タイミングユニット４０４からの第２の基地局の遅延時間ＤBS2及び第２の基地局のラウンドトリップタイムＲBS2のインジケーションと、光速度と、第２の基地局ＢＳ２と第１の基地局ＢＳ１との間の距離のインジケーションとに基づいて算出される。理解されるように、光速度は、第１の基地局ＢＳ１、第２の基地局ＢＳ２、及びデバイスＤが動作する媒体に応じて変化し、従って、光速度に基づく算出は、デバイスＤが動作する環境に基づいて調整される。
第２の基地局ＢＳ２からの測定値を含めることによって、追加の待ち時間又は著しい通信オーバーヘッドなしに、精度の小さい利得が追加されることができる。
式５及び６では、ＡＴＤＯＡの上記の算出は、第１の基地局ＢＳ１及びデバイスＤ上で測定された間隔を使用して提示された。この特定のスキームでは、従って、（ＲBS1、ＤBS1、ＲD、ＤD）とマークされた間隔が与えられると、デバイスＤがｗを直ちに算出できることが明らかである。
しかしながら、間隔ＲBS2及びＤBS2を加算することによって、（例えば）ｗについての２つの式の平均は、「より良好な」／よりノイズの少ない結果をもたらし得る。ｗ’＝ｔ＋ｖ－ｕ＝ｔ－τを使用すると：
Figure 0007000576000028
更に、τ＝ｗ－ｔ＝ｔ－ｗ’であることに留意すると、τについての新しい近似が取得される：
Figure 0007000576000029
理解されるように、αBS1に関して前述されたのと同様のαBS2の較正が、前述された第４の信号３０４を利用して実行され得る。
好ましい実施形態では、デバイスＤは、任意選択の送信ユニット４０６を更に備える。これは、デバイスＤが、第１の基地局ＢＳ１及び／又は第２の基地局ＢＳ２及び／又は任意選択の送信ユニット４０６も備える他のデバイスＤに少なくとも１つの信号を送信することができるという点で、デバイスＤを基地局と同様に動作させる効果を有する。
その後、任意選択の送信ユニット４０６を備えるデバイスＤは、ポジションが未知のままである他のデバイスＤの位置決めを支援することができる。
デバイスＤは、その位置決めについての事前知識なしで開始し得る。デバイスＤは、デバイスＤがそのポジションを決定することができるように、（既知のポジションを有する）他の基地局から信号を受信するように構成される。理解されるように、デバイスＤの正確なポジションは、他のデバイスＤが、このデバイスＤから基地局のうちのいくつか及び／又は任意選択の送信ユニット４０６を備える他のデバイスＤまでの相対距離を学習する限り、決定される必要はない。
これは、デバイスＤに利用可能なＡＴＤＯＡ読み取り値の数を増加させるか、又は多くの基地局の範囲外にあるエリアを支援するかのいずれかに役立ち得る。このように、それは、環境の周囲内に配置される局の数を低減する（おそらく、この数を０に低減する）ために使用されることもでき、それは、電力供給、保守、及び他の工学的理由のために好都合であり得る。
非限定的な一例では、送信ユニット４０６は、測定されたラウンドトリップタイム及び測定された遅延時間を示す情報を備える少なくとも１つの信号を送信するように構成され得る。それ故に、送信ユニット４０６は、デバイスＤを前述された基地局と同様に動作させる。代替的に又は追加的に、送信ユニット４０６は、デバイスＤからの少なくとも１つの信号の送信時間を示す情報を備える少なくとも１つの信号を送信するように構成され得る。同様に、この動作は、デバイスを、前述された基地局の動作と同様に動作させる。
更なる非限定的な例では、デバイスＤは、算出ユニット４０５から少なくとも２つの到着時間差を受信するように構成され、少なくとも２つの到着時間差に対して平均化関数を実行するように構成された平均化ユニット４０７を更に備え得る。このように、ノイズをモデル化することによって（例えば、測定値のガウス成分として）、統計的技法（例えば、平均化）によってノイズを低減することが可能であり得る。これは、システムの待ち時間を増加させるリスクがあるが、いくつかの構成では依然として有用であり得る。
一例では、平均化ユニット４０７は、第１の基地局ＢＳ１からの測定値及び第２の基地局ＢＳ２からの測定値にそれぞれ基づいて算出された、算出ユニット４０５からの第１及び第２の到着時間差を受信するように構成され得る。平均化ユニット４０７は、第１及び第２の到着時間差を平均化するように更に構成され得る。
代替的に又は追加的に、デバイスＤが静止している間に、基地局の同じセットから複数のＡＴＤＯＡ読み取り値を捕捉することが可能であり得る。例えば、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の信号から繰り返し到着時間差を取得すること、言い換えれば、第１の到着時間差を繰り返し捕捉し、その後、繰り返し測定値を平均化することである。
上記の説明は、１つのデバイスＤ及び２つの基地局を説明するが、本発明者らは、少なくとも２つの基地局を有する環境で動作する少なくとも１つのデバイスＤを想定する。理解されるように、３次元空間中の未知のポジションのデバイスＤの正確なポジションを決定するためには、２つより多くの基地局が必要である。例えば、２次元解を示す図５に図示されるように、少なくとも２つの双曲線を取得するために３つの基地局が必要とされ（ただし、第３の双曲線はまた、第１の基地局ＢＳ１と第３の基地局ＢＳ３との間で決定され得る）、その交点は、デバイスＤのロケーションである。理解されるように、３次元では、基地局の対によって決定される３つの双曲線の３次元空間中の交点が単一の点で交差するように、少なくとも３つの基地局が必要とされる。
図５に示されるように、基地局対の各々について、デバイスＤによって算出された到着時間差に基づく潜在的なデバイスＤのポジションの双曲線が示される。理解されるように、これを達成するために、３つの基地局の各々は、任意の他の基地局に信号を送信し、任意の他の基地局から信号を受信するように構成される。デバイスＤは、基地局のうちの任意のものの間で送信された信号を受信し、受信された信号に基づいて到着時間差を算出するように構成される。
更なる好ましい実施形態では、本発明者らは、デバイスＤのポジションを決定するための有用な解決策がマルチラテレーションを利用することであることを見出した。それ故に、好ましい実施形態では、決定ユニット４０８は、マルチラテレーションを利用してデバイスＤのポジションを決定するように構成される。良好なマルチラテレーションは、デバイスＤが少なくとも２つの到着時間差を受信し、受信された少なくとも２つの到着時間差のマルチラテレーションによってデバイスＤのポジションを算出することに依存する。
一例では、デバイスは、より少ない到着時間差及び／又はより信頼性の低い情報に基づく到着時間差でそのポジションを決定するために、その環境に関して知られている制約を利用し得る。例えば、デバイスＤが１０ｍ×１０ｍのエリアのような環境のある特定のエリア内で動作することが知られている場合、このエリアの外部のポジションの双曲線は、双曲線の交点を制限し、それによってデバイスＤのポジションを環境内の特定のエリアに制限するために無視されることができる。同様に、デバイスＤが２次元エリアでのみ動作し、垂直運動を行わないことが知られている場合、動作エリアの上下に延びる双曲面は、無視されることができる。このように、デバイスＤは、受信された到着時間差と、デバイスＤが位置付けられた環境の制約を示す情報とに基づいて、そのポジションを算出する。その上、前述されたように、マルチラテレーションは、到着時間差及び受信信号バイアスを示す情報を利用して実行され得る。
より具体的には、ＡＴＤＯＡ値及び基地局の構成からマルチラテレーションを実行するために、最適化技法が用いられ得る。
第１に、既知のポジション｛ｐ（Ａ1）、ｐ（Ａ2）、…、ｐ（Ａn）｝をそれぞれ有するｎ個の固定基地局のセット｛Ａ1、Ａ2、…、Ａn｝を仮定する。
第２に、以下は、２つの固定基地局Ａk及びＡl、並びにポジションｐ（Ｔ）を有するデバイスＴが与えられた場合のＡＴＤＯＡ期待値の算出法である：
τ（Ａk、Ａl、Ｔ）＝||ｐ（Ａk）－ｐ（Ｔ）||－||ｐ（Ａl）－ｐ（Ｔ）||
第３に、未知のロケーションｐ（Ｔ）のデバイスＴにおけるＡＴＤＯＡのＮ個の測定値のセットについて：
Figure 0007000576000030
固定基地局（Ａk，Ａl）の所与の対に対してＭにおける複数の測定値が存在し得ることに留意されたい。
最適化するために、測定値Ｍに一致するＴ’（即ち、ポジションｐ（Ｔ’）を有するデバイスの構成）を見出す。
第４に、測定値Ｍに対する現在の候補Ｔ’の誤差を評価する手段が必要とされる。例えば、：
Figure 0007000576000031
第５に、最適化のための方法が必要とされる‐これらに関して多くが存在するが、それらは全て、何らかの目的（この場合、誤差（Ｍ、Ｔ’））を最小化する何らかの値（この場合、Ｔ’）を見出すことを目的とする。
オプティマイザがそのジョブを正しく実行し、測定値Ｍが良好である場合、低い誤差である誤差（Ｍ、Ｔ’）と一致するＴ’が見出される。
第６に、最適化アルゴリズムは典型的には、機能するためにもういくつかのパラメータを必要とする。
このことから、問題に対するいくつかの境界が、機能するＴ’の初期候補構成、並びに出力の精度、収束基準、及び他の類似制御に関する他の構成を提供される必要があり得る（例えば、デバイスＴは、画定されたエリア、おそらくその座標上に単純な境界を有する、内でその測定を行う）。
これに関して、Ｔ’の良好な値の選択が考慮され得る。この目的のために、最近の成功したマルチラテレーションがロケーションを生成した場合、Ｔ’の良好な候補構成は、このロケーションをｐ（Ｔ’）に使用することであり得る。しかしながら、最近のロケーション推定がないときを含むいくつかの状況では、ｐ（Ｔ’）が関連する基地局によって画定される多角形内の中心に位置するように、Ｔ’の初期構成が選ばれることがしばしば有利である。例えば、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、及びＢＳ３（それらの各々が多角形の角として機能し、それによって三角形を形成する）によって形成される多角形、その後その重心が、Ｔ’の初期候補構成におけるポジションｐ（Ｔ’）に使用され得る。
ＲＳＬバイアス補償の第２の技法は、前述された第１の技法に対して有利な特性を有して開示される。特に、有利な第２の技法は、時間の測定によるＲＳＬバイアスの補償に依拠する。
特に、τの式において、捕捉されるものは、アンテナ遅延、ＲＳＬバイアス、又はクロック問題がないシステムにおいて理論的に測定されるものではなく、測定されることが予期されるものであることが明らかである。このことから、距離ｘから受信された信号に対するＲＳＬバイアスを捕捉した関数δ（ｘ）が与えられると、ＲＳＬバイアスを捕捉した関数τに対する代替形態τ’の使用を通じて、Ｔのポジションは、測定値Ｍのセットと整合される：
τ’（Ａk、Ａl、Ｔ）＝τ（Ａk、Ａl、Ｔ）＋δ（||ｐ（Ａk）－ｐ（Ｔ）||）－δ（||ｐ（Ａl）－ｐ（Ｔ）||）＋δ（||ｐ（Ａl）－ｐ（Ａk）||）
この第２の技法の利点は、受信信号強度を測定する必要なしにＲＳＬバイアス補正を適用することが可能であることである。これは、ハードウェアに対して１つ少ない要件を課す‐即ち、受信信号強度を測定する際に良好である必要がなく、それは、本発明者らが、ＤＷ１０００チップが受信信号強度を測定するために十分に装備されていないことを見出したので、幸運である。
Figure 0007000576000032
Figure 0007000576000033
Figure 0007000576000034
Figure 0007000576000035
最後に、この技法は、従って、信号強度のいかなる正確な測定も必要としないが、マルチラテレーション中におけるＡＴＤＯＡ中のＲＳＬバイアスを考慮することができることに留意されたい。
図９は、図４に示される第１の実施形態によるデバイスＤによって実行されるプロセスを示す。特に、フローチャートは、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間で送信される信号に基づくデバイスＤの到着時間差の算出を示す。
前述されたように、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２は、図３に示されるように、一連の信号、即ち、第１の信号３０１、第２の信号３０２、及び第３の信号３０３を送信しようとして互いに通信するように構成される。任意選択で、第４の信号３０４は、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間で送信される。
デバイスＤは、信号の各々を受信するように構成され、受信された信号に基づいて少なくとも１つの到着時間差を決定するように構成される。
特に、ステップＳ９０１において、デバイスＤは、第１の基地局から第１及び第３の信号を、第２の基地局から第２の信号を各々受信する。前述されたように、信号は、情報を備えないか、信号がどの番号の信号であるかに関するインジケーションを備えるか、基地局からの測定された遅延時間又は測定されたラウンドトリップタイムに関する情報を備えるか、又は基地局における信号の送信時間又は受信時間のインジケーションを備え得る。それ故に、デバイスＤは、到着時間差を算出するのに必要な情報を受信する。非限定的な一例では、この算出の全ては、例えば、デバイスＤが各基地局における信号の送信時間又は受信時間を示す情報を受信するときに、デバイスＤにおいて実行される。別の非限定的な例では、デバイスＤが基地局から基地局の測定されたラウンドトリップタイム及び／又は遅延時間を受信するときに生じる算出の一部のみがデバイスＤにおいて実行され、それによって、デバイスＤがこれらの測定された時間を算出する必要がないので、デバイスＤに対する計算負荷が低減される。
ステップＳ９０２において、デバイスＤは、受信された第１の信号及び第２の信号に基づいて、第１の遅延時間を測定する。特に、デバイスＤは、第２の基地局からの第２の信号の受信と第１の基地局からの第１の信号の受信との間の時間差を測定する。時間を測定するためのいくつかの選択肢が想定される。例えば、デバイスＤは、第１の信号が受信されたデバイスＤの時間ベース中に時間を記録し、第２の信号が受信されたデバイスＤの時間ベース中に時間を記録し得る。それ故に、デバイスＤは、２つの受信間の時間差を決定し、それによって第１の遅延時間を決定することができる。代替的に、デバイスＤは、０にリセットされ、デバイスＤにおいて第１の信号を受信すると開始されるタイマを利用し得る。デバイスＤが第２の信号の受信を待つ間、タイマは動作し続ける。第２の信号が受信されると、デバイスＤは、タイマを停止し、第１の信号の受信と第２の信号の受信との間の時間差を示すタイマの値を読み取る。
ステップＳ９０３において、デバイスＤは、受信された第２の信号及び第３の信号に基づいて第１のラウンドトリップタイムを測定する。特に、デバイスＤは、第１の基地局からの第３の信号の受信と第２の基地局からの第２の信号の受信との間の時間差を測定する。時間を測定するためのいくつかのの選択肢が想定される。例えば、デバイスＤは、第２の信号が受信されたデバイスＤの時間ベース中に時間を記録し、第３の信号が受信されたデバイスＤの時間ベース中に時間を記録し得る。それ故に、デバイスＤは、２つの受信間の時間差を決定し、それによって第１のラウンドトリップタイムを決定することができる。代替的に、デバイスＤは、０にリセットされ、デバイスＤにおいて第２の信号を受信すると開始されるタイマを利用し得る。デバイスＤが第３の信号の受信を待つ間、タイマは動作し続ける。第３の信号が受信されると、デバイスＤは、タイマを停止し、第２の信号の受信と第３の信号の受信との間の時間差を示すタイマの値を読み取る。
ステップＳ９０４において、デバイスＤは、少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定する。特に、決定された第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間は、基地局、例えば、第１の基地局のラウンドトリップタイム及び遅延時間に関連する。非限定的な一例では、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間は、第３の信号中の情報を復号することによって決定される。特に、第１の基地局が、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間に関連する情報を第３の信号中に符号化するように構成される場合、ステップＳ９０４は、それを復号する。この例では、第１の基地局ＢＳ１は、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間の算出を実行する。第２のラウンドトリップタイムに関して、第１の基地局ＢＳ１は、第１の基地局ＢＳ１への第１の信号の送信と第２の基地局ＢＳ２からの第２の信号の受信との間の時間を測定する。同様に、第１の基地局ＢＳ１は、第２の基地局ＢＳ２からの第２の信号の受信と第２の基地局ＢＳ２への第３の信号の送信との間の時間を測定することによって、第２の遅延時間を測定する。測定された第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間は、送信されるときに第３の信号中に符号化される。このように、デバイスＤは、詳細な算出を実行する必要がなく、代わりに、第３の信号から情報を復号することができる。
代替的に、デバイスＤは、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間の算出を実行し得る。この例では、第１の基地局ＢＳ１は、送信時間の第１の基地局ＢＳ１の時間ベース中の時間のインジケーションを有する第１の信号を送信する。同様に、第１の基地局ＢＳ１は、第２の信号の受信時間と第３の信号の送信時間とのインジケーションを有する第３の信号を送信する。このように、デバイスＤは、受信されたインジケーションに基づいて、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を算出することができる。特に、第２のラウンドトリップタイムは、第１の信号の送信時間と第２の信号の受信時間とのインジケーションの時間差に基づいて算出されることができる。同様に、第２の遅延時間は、第２の信号の受信時間と第３の信号の送信時間とのインジケーションの時間差として算出されることができる。理解されるように、第１の信号の送信時間のインジケーションが第１の信号中に含まれることは必須ではない。代わりに、第１の信号の送信時間のインジケーションは、第３の信号中に代わりに含められ得る。このように、第３の信号は、デバイスＤが第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を算出するために必要な情報の全てを備える。特に、第３の信号は、第１の信号及び第３の信号の送信時間のインジケーション、並びに第２の信号の受信時間のインジケーションを備え得る。
ステップＳ９０５において、デバイスＤは、測定された第１のラウンドトリップタイム、測定された第１の遅延時間、決定された第２のラウンドトリップタイム、及び決定された第２の遅延時間に基づいて、第１の到着時間差を算出する。特に、以前に提供された式は、デバイスＤが、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の双曲線としてそのポジションを算出することを可能にする算出を提供する。好ましい実施形態では、算出はまた、デバイスＤが動作している環境における光速度と、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離のインジケーションとを考慮して実行される。理解されるように、定規／巻尺又は同様のもので距離を手動で測定するなど、差を決定するいくつかの方法が想定される。代替的に、背景技術の節で説明されたＡＴＷＲなどの自動距離測定システムが使用され得る。距離は、動作の前にデバイスＤへとプログラムされ得るか、又はそうでない場合は、到着時間差算出を実行する前にデバイスに送信され得る。
任意選択で、デバイスＤが基地局の機能を実行することを効果的に可能にするステップＳ９０６が提供され得る。特に、デバイスＤは、少なくとも１つの基地局及び／又は送信ステップを実行する別のデバイスに少なくとも１つの信号を送信し得る。このように、デバイスＤは、測定されたラウンドトリップタイム及び測定された遅延時間に関する情報を未知のロケーションの他のデバイスに送信し得る。代替的に又は追加的に、少なくとも１つの時間は、デバイスＤにおける信号の送信時間又は受信時間を示す情報を備え得る。それ故に、デバイスＤは、その学習された位置情報を利用して、未知のロケーションの他のデバイスの位置決めを支援することができる。それ故に、ネットワークは成長し、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の範囲外のデバイスに位置サービスを提供することができる。
任意選択で、ステップＳ９０７において、第２の基地局ＢＳ２について第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間が算出され得る。これは、第２の基地局ＢＳ２の情報に基づく第２の到着時間差の算出を可能にすることによって、位置精度を向上させる。これを達成するために、第２の基地局ＢＳ２は、第４の信号を送信するように構成される。第４の信号は、別個の信号として第３の信号の後に送信され得る。代替的に、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の信号の将来の交換において、第２の基地局ＢＳ２によって送信される将来の交換の第２の信号は、第４の信号の情報を備え得る。特に、第４の信号は、第２の基地局ＢＳ２によって測定された第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間の情報を備え得る。
代替的に、第４の信号は、第２の基地局ＢＳ２における第２の信号の送信時間及び第３の信号の受信時間のインジケーションを備え得る。任意選択で、第４の信号は、第２の基地局ＢＳ２における第１の信号の受信時間のインジケーションを更に備え得るか、又は第２の信号は、第１の信号の受信時間及び第２の信号の送信時間を備え得る。このように、デバイスＤは、第２の基地局ＢＳ２の第２の信号の送信と第２の基地局ＢＳ２の第３の信号の受信との間の時間差として第３のラウンドトリップタイムを決定するために必要な算出を実行することができる。その上、デバイスＤは、第１の信号の受信と第２の信号の送信との間の時間としての第３の遅延時間の算出を実行し得る。このように、デバイスＤは、第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第３のラウンドトリップタイム、及び第３の遅延時間に基づいて第２の到着時間差を算出し得る。任意選択で、第２の到着時間差は、デバイスが動作している環境の光速度と、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間の距離とに更に基づいて算出され得る。
任意選択のステップＳ９０８は、平均化に基づいて、算出された到着時間差の精度を改善することに関する。特に、ステップは、少なくとも２つの算出された到着時間差を受信する。例えば、到着時間差は、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の各々からの到着時間差を提供するために、ステップＳ９０５及びＳ９０７に従って算出され得る。代替的に又は追加的に、デバイスＤは、単一のポジションに留まり、同じポジションにおいて繰り返し第１の到着時間差を決定し得る。少なくとも２つの到着時間差に基づいて、ステップＳ９０８は、それらを平均して、より正確な到着時間差を決定する。
前述されたように、デバイスは、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２から信号を受信する。これは、基地局間の双曲線上にデバイスＤを位置付ける。通信システムは、少なくとも１つの第３の基地局を更に備え得る。基地局は、互いと信号を送受信するように構成される。それ故に、デバイスＤは、より多くの基地局からより多くの信号を受信して、基地局間の他の双曲線上にそのポジションを更に画定することができる。このように、双曲線の交点は、デバイスＤのポジションを提供する。例えば、第３の基地局ＢＳ３が第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２と通信する場合、少なくとも別の２つの到着時間差が、デバイスＤによって、即ち、第１の基地局ＢＳ１と第２の基地局ＢＳ２との間、第１の基地局ＢＳ１と第３の基地局ＢＳ３との間、及び第２の基地局ＢＳ２と第３の基地局ＢＳ３との間で算出され得る。
ステップＳ９０９において、少なくとも２つの到着時間差が受信される。前述されたように、複数の到着時間差の１つのポジションにおける繰り返し測定、第１の基地局ＢＳ１及び第２の基地局ＢＳ２の各々からの到着時間差の受信、第３の基地局などの他の基地局で信号を受信して少なくとも２つの更なる到着時間差を決定することなど、これらの算出された到着時間差のいくつかの異なるソースが可能である。複数の到着時間差に基づいて、デバイスＤは、受信された到着時間差のマルチラテレーションの技法を利用してデバイスＤのポジションを決定するように構成され得る。任意選択で、マルチラテレーションの技法は、デバイスＤが動作している環境の制約を考慮して更に実行され得る。例えば、デバイスＤの水平移動が、おそらく機械的制約に起因して許容されない場合、デバイスＤのポジションは、更なる到着時間差を必要とすることなく、更に精緻化されることができる。同様に、デバイスＤのロケーションが既知の寸法のエリア中にあることが知られている場合、既知のエリア外のポジションは、無視され得る。その上、前述されたように、マルチラテレーションは、到着時間差及び受信信号バイアスを示す情報を利用して実行され得る。このように、デバイスＤの正確なポジションは、多数のデバイスに対して拡張可能な解決策で取得される。
［修正及び変形］
本発明の範囲から逸脱することなく、上述された実施形態に対して多くの修正及び変形が行われることができる。
１つの実例的な修正では、基地局タイミングユニット４０４の特徴は、生成ユニットによって実行される。生成ユニットは、少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を生成するように構成される。本発明者らは、基地局タイミングユニットの特徴が、タイミング機能を実行することに限定されず、少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定／生成することを想定する。このように、基地局タイミングユニット／生成ユニットの機能は、第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を生成することである。
前述されたように、１つの実例的な実施形態では、生成ユニットは、第３の信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を復号／抽出して生成するように構成される。別の実例的な実施形態では、生成ユニットは、第２のラウンドトリップタイムを第２のインジケーションと第１のインジケーションとの間の時間差として算出し、第２の遅延時間を第３のインジケーションと第２のインジケーションとの間の時間差として算出するように構成され、インジケーションは、第１の信号を送信し、第２の信号を受信し、第３の信号を送信する第１の基地局における時間に対応する。
その上、生成ユニットは、第２の基地局に対応する第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定するように構成され得る。一例では、生成ユニットは、第４の信号から第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を復号／抽出することによって第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を生成するように構成される。
別の例では、生成ユニットは、第６のインジケーションと第５のインジケーションとの間の時間差として第３のラウンドトリップタイムを算出することによって第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を生成し、第５のインジケーションと第４のインジケーションとの間の時間差として第３の遅延時間を算出するように構成される。ここで、インジケーションは、第２の基地局における第１の信号の受信時間、第２の信号の送信時間、及び第３の信号の受信時間に対応する。
上述された第１の実施形態は、マルチリプライ非対称到着時間差を含むように修正され得る。特に、この技法は、第１の基地局からの信号に返信する１つより多くの基地局に依拠する。例えば、第２の基地局及び第３の基地局は、第１の基地局からの単一の送信に返信し得る。このように、修正された技法は、前述された技法より拡張可能であり得る。他の点では、マルチリプライ非対称到着時間差（ＭＡＴＤＯＡ）は、前述された非対称到着時間差（ＡＴＤＯＡ）に類似している。
図１５を参照すると、デバイスＤが到着時間差を決定するのを支援するために、３つより多くの基地局が位置する。この例では、４つの基地局が示されているが、ＡＴＤＯＡへのこの修正された手法、即ち、ＭＡＴＤＯＡ手法は、任意の数の基地局、好ましくは３つ以上の基地局と共に用いられ得ることが理解されよう。
この例では、第１～第３の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、及びＢＳ３の各々は、ＢＳ１によって送信される信号の範囲内に位置し得る。このように、ＢＳ２及びＢＳ３の各々は、ＢＳ１によって送信された信号に応答し得る。その一方で、第４の基地局ＢＳ４は、例えば、ＢＳ１からの距離、ＢＳ１とＢＳ４との間の経路上の障害物、ＢＳ１とＢＳ４との間の物体によって引き起こされるノイズ又はマルチパス反射、又は他の同様の理由に起因して、ＢＳ１からの信号を受信することができないポジションに位置し得る。
Figure 0007000576000036
図１６に示されるように、第１の基地局ＢＳ１は、第１の信号１６０１を送る。第１の信号１６０１は、第２の信号１６０２で第１の信号１６０１に応答する（任意選択で、ＢＳ２における第１の信号１６０１の受信時間から第２の信号１６０２の好ましい送信時間までのある程度の遅延をＢＳ２にも提供する）ことを第２の基地局ＢＳ２に求める要求と、追加的に、第３の信号１６０３で第１の信号１６０１に応答する（任意選択で、ＢＳ３における第１の信号１６０１の受信時間からの第３の信号１６０３の好ましい送信時間までのある程度の遅延をＢＳ３にも提供する）ことを第３の基地局ＢＳ３に求める要求とを包含する。これに関連して、第１の信号１６０１は、ＢＳ２、ＢＳ３、及びデバイスＤの両方によって受信される。この例では、ＢＳ４は、信号を受信することができない。
ＢＳ１は、第１の信号１６０１が送られる時間を記録するように構成される。ＢＳ１からの受信された信号に基づいて、ＢＳ２及びＢＳ３の各々は、それら自体の信号を送信するように構成される。このように、ＢＳ１によって送信される単一の信号１６０１から、２つの信号、即ち、ＢＳ２からの１つの送信とＢＳ３からの１つの送信とが生成される。このように、単一の信号から複数の返信が生成される。特に、ＢＳ２は、第２の信号１６０２を生成し、ＢＳ３は、第３の信号１６０３を生成する。
Figure 0007000576000037
Figure 0007000576000038
Figure 0007000576000039
Figure 0007000576000040
このように、ＢＳ１は、単一の開始信号である第１の信号１６０１を使用して、ＢＳ２及びＢＳ３の両方と共にＭＡＴＤＯＡを開始することができる。
デバイスＤがこれらの到着時間差測定値を算出し得るようにするために、これらの間隔の等価な符号化が、デバイスＤと通信するために使用され得る。また、ＭＡＴＤＯＡラウンドは、図１６に示される４つの実例的な基地局より多い任意の数の基地局を含み得ることも理解されよう。
更なる修正では、ＢＳ１は、ＭＡＴＤＯＡラウンドを開始するために、第４の信号１６０４中で、次の基地局のインジケーションを送信するように構成され得る。
例えば、図１６に示されるように、ＢＳ１は、第４の信号１６０４中に、ＢＳ２がその後ＭＡＴＤＯＡラウンドを開始すべきであることを示し得る。示されるように、ＢＳ２はその後、この例では、ＢＳ１によってＢＳ２及びＢＳ３と共に開始されるＭＡＴＤＯＡラウンドに関連して前述されたのと同様の方法で、ＢＳ３及びＢＳ４（例示のためにのみ選ばれた）と共にＭＡＴＤＯＡラウンドを開始する。特に、ＢＳ２は、第５の信号１６０５を送信することによってＭＡＴＤＯＡラウンドを開始する。第５の信号１６０５は、ＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ４、及びＤの各々によって受信され得る。この例では、明確さのために、ＭＡＴＤＯＡ技法の信号のみが、ＢＳ２、ＢＳ３、及びＢＳ４に対するＤについて示されている。言い換えれば、ＢＳ１に関する信号は示されていないが、そのような算出は、前述されたように実行されることできることが想定され、例えば、ＢＳ２は、第５の信号１６０５を用いてＭＡＴＤＯＡラウンドに参加するようにＢＳ１に要求するように構成され得る。
特に、ＢＳ２は、第５の信号１６０５を送信し、それはその後、ＢＳ３、ＢＳ４、及びＤによって受信される。第５の信号１６０５は、第５の信号１６０５に応答するようにＢＳ３及びＢＳ４を招待し得る。
示されるように、第４の基地局ＢＳ４は、ＢＳ２及びＢＳ３から送信された第２の信号１６０２、第３の信号１６０３、及び第５の信号１６０５を、それらの近接により受信することができる。これは、前述されたように、ＢＳ４がＢＳ１から信号を受信できないので有利である。従って、第１の信号１６０１及び第５の信号１６０５によってトリガされるように、ＢＳ２及びＢＳ３によって生成される信号を使用して、ＢＳ４は、デバイスＤのためのＭＡＴＤＯＡの手順を実行することもできる。
その後、ＢＳ４は、ＢＳ２、ＢＳ３、及びＤによって受信される第６の信号１６０６を送信し得る。この例では、ＢＳ１は、ＢＳ４の範囲外にあるので、第６の信号１６０６を受信しないように示されている。しかしながら、ＢＳ４は、ＢＳ１と比較して異なる送信電力を有し得、従って、ＢＳ１に信号を送信することができ得ることが想定される。追加的に又は代替的に、ＢＳ１とＢＳ４との間の障害物は移動した可能性があり、それによってＢＳ４とＢＳ１との間の送信及びその逆が可能になる。しかしながら、この例では、ＢＳ１は、ＢＳ４の範囲外にあるように示され、ＢＳ４は、ＢＳ１の範囲外にあるように示される。
Figure 0007000576000041
Figure 0007000576000042
Figure 0007000576000043
このように、複数の基地局対に関連するデバイスＤにおける複数の到着時間差測定値を算出するために必要とされる信号の数が低減される。その上、複数の基地局対に関連するデバイスＤにおける複数の到着時間差測定値を算出するために必要とされる時間が低減される。
修正された手順に関して説明されたように、それによって、用いられる媒体の最大送信距離より長い距離にわたって動作する通信のプロトコルを考案することが可能になる。例えば、前述されたように、信号は、ＢＳ１からＢＳ３に伝搬し、ＢＳ１の範囲外にあるためにＢＳ４には伝搬しないように示されている。しかしながら、ＢＳ４は、ＢＳ２がＢＳ３及びＢＳ４と共にＭＡＴＤＯＡラウンドを開始するときに、後にプロトコルに参加することができる。
その上、ＭＡＴＤＯＡ手順は、故障した基地局の特定を可能にし、回復のためのアクションを取ることを可能にする。例えば、ＢＳ２が第２の信号１６０２を送った後に動作を停止した場合、ＢＳ１は、第４の信号１６０４を送った後にこの故障を特定することができ、ＢＳ２が第４の信号を正常に受信し、それに従って動作した場合、ＢＳ１は、第５の信号１６０５中でＢＳ２によって開始されたＭＡＴＤＯＡラウンドの開始に接することができるであろう。これに接していない場合、例えば、あるタイムアウトの後、ＢＳ１は、次のうちの少なくとも１つを実行することができる：（ａ）ＭＡＴＤＯＡラウンドを開始するように別の基地局、例えば、ＢＳ３に依頼する新しい信号を送る、（ｂ）基地局の制御システムに通知する、（ｃ）監視ソフトウェアにイベントを付け加える、及び（ｄ）ＢＳ２がオンラインに戻り得る後の時点で（例えば、ＢＳ２がリブートした後に）第４の信号１６０４の変形を送ろうと試みる。
信号の衝突は、ＭＡＴＤＯＡ信号の開始において各基地局についての好ましい遅延時間を含めることによって回避され得る。例えば、第１の信号１６０１は、好ましい遅延時間を含み得る。ＢＳ２において第１の信号１６０１を受信すると、ＢＳ２は、第２の信号１６０２を送信するまで、好ましい遅延時間だけ待ち得る。対応するが異なる好ましい遅延時間も、ＢＳ４のための第１の信号１６０１中に含まれ得る。それ故に、ＢＳ４は、第１の信号を受信した後、第３の信号１６０３を送信するまで、受信された遅延時間だけ遅延し得る。代替的に、ＢＳ２及びＢＳ３の各々は、第１の信号１６０１の受信とその返信の送信との間の所定の遅延時間を記憶し得、このように、第１の信号１６０１は、遅延時間を含む必要はない。代替的に、各受信基地局は、ランダムな遅延時間を用い得る。代替的に、各受信基地局は、第１の信号１６０１中の他のデータに基づいて遅延を算出し得る。例えば、第１の信号１６０１は、誰が返信するかに関する情報を含むので、ＢＳ２及びＢＳ３は、この情報を使用して感応する遅延時間を生成し得る。
遅延時間を使用して、ＢＳ１は、返信が衝突しないように、且つデバイスＤが第１の信号１６０１、第２の信号１６０２、第３の信号１６０３、及び第４の信号１６０４の各々を正常に受信することができるように、基地局の返信を調整することができる。
オンライン食料品店及びスーパーマーケットなど、複数の製品ラインを販売するオンライン小売企業は、数十又は数百又は数千もの異なる製品ラインを保管することができるシステムを必要とする。そのような場合に単一製品スタックを使用することは、必要とされるスタックの全てを収容するために非常に大きな床面積が必要とされるので、実用的でない可能性がある。更に、生鮮品又は低頻度で注文される商品など、少量のいくつかのアイテムのみを保管することが望ましい場合があり、単一製品スタックを非効率的な解決策にしてしまう。
その内容が参照によって本明細書に組み込まれる国際特許出願ＷＯ９８／０４９０７５Ａ（Autostore）は、コンテナの多製品スタックがフレーム構造内に配置されるシステムを記載している。
ＰＣＴ特許公報ＷＯ２０１５／１８５６２８Ａ（Ocado）は、容器のスタック又はコンテナがフレームワーク構造内に配置される、更なる既知の保管及びフルフィルメントシステムを記載している。容器又はコンテナは、フレーム構造の最上部に位置するトラック上で動作可能な積み荷取り扱いデバイスによってアクセスされる。積み荷取り扱いデバイスは、スタックから容器又はコンテナを持ち上げ、複数の積み荷取り扱いデバイスは、スタックの最も低いポジションに位置する容器又はコンテナにアクセスするように協働する。このタイプのシステムは、添付図面の図１０～１３に概略的に例示されている。
図１０及び１１に示されるように、容器１０として知られる積み重ね可能なコンテナは、スタック１２を形成するために互いの最上部に積み重ねられる。スタック１２は、倉庫又は製造環境におけるグリッドフレームワーク構造１４中に配置される。図１０は、フレームワーク構造１４の概略斜視図であり、図１１は、フレームワーク構造１４内に配置された容器１０のスタック１２を示す上面図である。各容器１０は典型的には、複数の製品アイテム（図示せず）を保持し、容器１０内の製品アイテムは、用途に応じて、同一であり得るか、又は異なる製品タイプであり得る。
フレームワーク構造１４は、水平部材１８、２０を支持する複数の直立部材１６を備える。平行な水平部材１８の第１のセットは、平行な水平部材２０の第２のセットに対して直角に配置され、直立部材１６によって支持される複数の水平グリッド構造を形成する。部材１６、１８、２０は典型的には、金属から製造される。容器１０は、フレームワーク構造１４の部材１６、１８、２０の間に積み重ねられるため、フレームワーク構造１４は、容器１０のスタック１２の水平移動を防ぎ、容器１０の垂直移動を導く。
フレーム構造１４の最上レベルは、スタック１２の最上部にわたってグリッドパターンで配置されたレール２２を含む。追加的に図１２及び１３を参照すると、レール２２は、複数のロボット積み荷取り扱いデバイス３０を支持する。平行なレール２２の第１のセット２２ａは、フレーム構造１４の最上部にわたって第１の方向（Ｘ）に積み荷取り扱いデバイス３０の移動を導き、第１のセット２２ａに垂直に配置された平行なレール２２の第２のセット２２ｂは、第１の方向に垂直な第２の方向（Ｙ）に積み荷取り扱いデバイス３０の移動を導く。このように、レール２２は、水平なＸ‐Ｙ平面において２次元で横方向に積み荷取り扱いデバイス３０の移動を可能にするため、積み荷取り扱いデバイス３０を、どのスタック１２の上方のポジションにも移動させることができる。
積み荷取り扱いデバイス３０の一形態は、その内容が参照によって本明細書に組み込まれるノルウェー特許第３１７３６６号に更に記載されている。図１２ａ及び図１２ｂは、それぞれ後方及び前方からの積み荷取り扱いデバイス３０の概略斜視図であり、図１２ｃは、容器１０を持ち上げる積み荷取り扱いデバイス３０の概略正面斜視図である。しかしながら、本明細書に記載されたシステムと組み合わせて使用され得る他の形態の積み荷取り扱いデバイスがある。例えば、更なる形態のロボット積み荷取り扱いデバイスが、参照によって本明細書に組み込まれるＰＣＴ特許公報ＷＯ２０１５／０１９０５５号（Ocado）に記載されており、各ロボット積み荷ハンドラは、フレームワーク構造の１つのグリッド空間のみをカバーし、このことから、積み荷ハンドラのより高い密度を可能にし、このことから、所与のサイズのシステムに対してより高いスループットを可能にする。
各積み荷取り扱いデバイス３０は、スタック１２の上方で、フレーム構造１４のレール２２上をＸ及びＹ方向に移動するように配置された車両３２を備える。車両３２の前部の一対の車輪３４及び車両３２の後部の一対の車輪３４からなる車輪の第１のセット３４は、レール２２の第１のセット２２ａの２つの隣接するレールと係合するように配置される。同様に、車両３２の各側の一対の車輪３６からなる車輪の第２のセット３６は、レール２２の第２のセット２２ｂの２つの隣接するレールと係合するように配置される。車輪の各セット３４、３６は、車輪の第１のセット３４又は車輪の第２のセット３６のいずれかが任意の時点でレールのそれぞれのセット２２ａ、２２ｂと係合するように、持ち上げられ、且つ下げられることができる。
車輪の第１のセット３４がレールの第１のセット２２ａと係合し、車輪の第２のセット３６がレール２２から離して持ち上げられると、車輪３４は、車両３２中に収容された駆動機構（図示せず）によって駆動されて、積み荷取り扱いデバイス３０をＸ方向に移動させることができる。積み荷取り扱いデバイス３０をＹ方向に移動させるために、車輪の第１のセット３４がレール２２から離して持ち上げられ、車輪の第２のセット３６が下ろされ、レールの第２のセット２２ｂと係合される。その後、駆動機構を使用して、車輪の第２のセット３６を駆動し、Ｙ方向の移動を達成することができる。
積み荷取り扱いデバイス３０は、持ち上げデバイスを装備される。持ち上げデバイス４０は、４本のケーブル３８によって積み荷取り扱いデバイス３０の本体から吊り下げられたグリッパプレート３９を備える。ケーブル３８は、車両３２内に収容された巻き取り機構（図示せず）に接続される。ケーブル３８は、積み荷取り扱いデバイス３０に対して巻き付けたり引き出したりすることができるので、車両３２に対するグリッパプレート３９のポジションをＺ方向に調整することができる。
グリッパプレート３９は、容器１０の最上部と係合するように適合される。例えば、グリッパプレート３９は、容器１０の最上面を形成するリムにおける対応する穴（図示せず）と嵌合するピン（図示せず）と、容器１０を把持するためにリムと係合可能なスライドクリップ（図示せず）とを含み得る。クリップは、グリッパプレート３９内に収容された適切な駆動機構によって容器１０と係合するように駆動され、この駆動機構は、ケーブル３８自体又は別個の制御ケーブル（図示せず）を通じて搬送される信号によって電力供給され、制御される。
スタック１２の最上部から容器１０を取り出すために、積み荷取り扱いデバイス３０は、グリッパプレート３９がスタック１２の上方に位置付けられるように、必要に応じてＸ方向及びＹ方向に移動される。図１２ｃに示されるように、その後、グリッパプレート３９は、Ｚ方向に垂直に下げられ、スタック１２の最上部の容器１０と係合する。グリッパプレート３９は、容器１０を把持し、その後、容器１０が取り付けられた状態でケーブル３８上で上方に引っ張られる。その垂直移動の最上部において、容器１０は、車両本体３２内に収容され、レール２２のレベルより上方に保持される。このように、積み荷取り扱いデバイス３０は、Ｘ‐Ｙ平面における異なるポジションに移動することができ、それと共に容器１０を搬送し、容器１０を別のロケーションに輸送する。ケーブル３８は、積み荷取り扱いデバイス３０が床レベルを含むスタック１２の任意のレベルから容器を取り出して配置することを可能にするのに十分な長さである。車両３２は、容器１０の重量を釣り合わせ、持ち上げプロセス中に安定した状態を保つのに十分な重量を有する。車両３２の重量は、車輪３４、３６の駆動機構に電力供給するために使用されるバッテリの一部から成り得る。図１３に示されるように、複数の同一の積み荷取り扱いデバイス３０が設けられているため、各積み荷取り扱いデバイス３０が同時に動作して、システムのスループットを増大させることができる。図１３に例示されるシステムは、ポート２４として知られる２つの特定のロケーションを含み、そこで容器１０をシステム内部又は外部に移送することができる。各ポート２４には、追加のコンベヤシステム（図示せず）が関連付けられているため、積み荷取り扱いデバイス３０によってポート２４に輸送された容器１０を、コンベヤシステムによって別のロケーション、例えば、ピッキングステーション（図示せず）に移送することができる。同様に、容器１０は、コンベヤシステムによって外部ロケーションからポート２４、例えば、容器充填ステーション（図示せず）に移動され、積み荷取り扱いデバイス３０によってスタック１２に輸送されてシステムにおけるストックを補充することができる。
各積み荷取り扱いデバイス３０は、一度に１つの容器１０を持ち上げて移動させることができる。スタック１２の最上部に位置していない容器１０（「ターゲット容器」）を取り出す必要がある場合、上にある容器１０（「非ターゲット容器」）をまず移動させて、ターゲット容器１０へのアクセスを可能にしなければならない。これは、以後「掘り出し」と呼ばれる動作で達成される。
図１３を参照すると、掘り出し動作中、積み荷取り扱いデバイス３０のうちの１つは、ターゲット容器１０ｂを包含するスタック１２から各非ターゲット容器１０ａを順次持ち上げて、それを別のスタック１２内の空いているポジションに置く。その後、ターゲット容器１０ｂは、積み荷取り扱いデバイス３０によってアクセスされ、更なる輸送のためにポート２４に移動されることができる。
積み荷取り扱いデバイス３０の各々は、中央コンピュータの制御下にある。システムにおける各個々の容器１０が追跡されるので、必要に応じて適切な容器１０を取り出し、輸送し、交換することができる。例えば、掘り出し作業中に、非ターゲット容器１０ａの各々のロケーションがログ記録されるので、非ターゲット容器１０ａを追跡することができる。
図１０～１３を参照して説明されたシステムは、多くの利点を有し、広範囲の保管及び取り出し動作に適している。特に、それは、製品の非常に高密度な保管を可能にし、ピッキングのために必要とされるときに容器１０の全てへの合理的に経済的なアクセスを可能にしながら、容器１０中に広範囲の異なるアイテムを保管する非常に経済的な方法を提供する。
しかしながら、そのようなシステムにはいくつかの欠点があり、これらは全て、ターゲット容器１０ｂがスタック１２の最上部にないときに実行されなければならない上述の掘り出し作業に起因する。
図１４に示されるように、一修正例では、第１の実施形態のデバイスＤは、図１０～１３に図示される保管システムに関して利用され得る。より具体的には、フレームワーク構造１４上で動作する積み荷取り扱いデバイス３０が、静止しているとき、方向を変えている間、ウィンチを回している間、アイドル状態、等において、過去の積み荷取り扱いデバイス状態、車輪エンコーダ、慣性運動ユニット、等などの既存のデータソースから潜在的に完全に独立した方法でそれらのポジションを確認するか、又は、状態の喪失若しくは他の故障の場合にそれらのポジションを決定するかのいずれかを行うことが望ましい。
これらの制約から抽出された最も難しい問題の記述は、多くの積み荷取り扱いデバイス３０が、短い時間枠内で（例えば、方向を変えるのに要するより短い時間で）、どのポジションに各々置かれているのかを同時に調べることを可能にするシステムを作ることである。１０ｃｍ～２０ｃｍの位置精度が望ましい。
第１の実施形態のデバイスＤの解決策はまた、（セルの数、積み荷取り扱いデバイス３０の数、及びフレームワーク構造１４の寸法に従って）拡張可能であり、手頃であり、理想的にはワイヤレスであるべきである。
それ故に、図１４に示されるように、積み荷取り扱いデバイス３０の各々は、本発明の第１の実施形態によるデバイスＤを備えるように構成される。この例では、積み荷取り扱いデバイスＤは、フレームワーク構造１４上で動作するように配置される。フレームワーク構造１４の周囲／上／中には、３つの基地局ＢＳ１、ＢＳ２、及びＢＳ３が配置される。基地局の相対的なロケーションは、デバイスＤに知られ得る。基地局ＢＳ１、ＢＳ２、及びＢＳ３の各々は、アンテナＡからのワイヤレス信号によって他の基地局の各々とメッセージを送受信するように構成されるが、光通信などの他の通信手段が想定される。このように、前述されたように、デバイスＤは、任意の他の基地局及び／又はデバイスＤに信号を送信する必要なく、フレームワーク構造１４上で、そのポジション、故に積み荷取り扱いデバイス３０のロケーションを位置特定するように、基地局間の到着時間差を算出する。一例では、デバイスＤは、垂直運動なしに２次元で動作し、既知の寸法の予め定義されたフレームワーク構造１４内で動作するという制約を使用して、いくつかの到着時間差信号の信頼性が低い及び／又は欠けているときであっても、そのポジションを算出し得る。図１４にも図示されるように、積み荷取り扱いデバイスの各々は、フレームワーク構造１４上の単一の空間のみを占める。
理解されるように、本発明者らは、本発明の第１の実施形態の位置特定デバイスＤのあらゆる他の使用を意図している。例えば、デバイスＤは、ドローン、無人車、人々の追跡、農業、ヘルスケア、及び緊急／救助サービスによる使用、セキュリティクリアランス、並びに高い精度を必要とする移動ユニットの密集した人々に特に関係する用途に組み込むことができ、これらの状況では、第１の実施形態のデバイスＤが有利である可能性が高い。
本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。それは、網羅的であることを、又は開示されたまさにその形態に本発明を限定することを意図されているわけではない。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、修正及び変形を行うことができる。

Claims (48)

  1. 通信システムにおいて動作するように構成されたデバイスであって、前記通信システムは、
    第１の基地局と、
    第２の基地局と
    を備え、前記第１の基地局は、前記第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号を受信し、前記第１の信号に応答して前記第１の基地局に第２の信号を送信するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号を受信し、前記第２の信号に応答して前記第２の基地局に第３の信号を送信するように構成され、前記デバイスは、
    前記第１の基地局から前記第１及び第３の信号を、前記第２の基地局から前記第２の信号を各々受信するように構成された受信ユニットと、
    前記第１の基地局からの前記第１の信号の受信と前記第２の基地局からの前記第２の信号の受信との間の時間として、第１の遅延時間を測定するように構成された遅延時間測定ユニットと、
    前記第２の基地局からの前記第２の信号の受信と前記第１の基地局からの前記第３の信号の受信との間の時間として、第１のラウンドトリップタイムを測定するように構成されたラウンドトリップタイム測定ユニットと、
    少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定するように構成された基地局タイミングユニットと、
    前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、及び第２の遅延時間に基づいて、第１の到着時間差を算出するように構成された算出ユニットと
    を備える、デバイス。
  2. 前記第１の基地局は、前記第１の信号の送信と前記第２の信号の受信との間の時間として、前記第２のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号の受信と前記第３の信号の送信との間の時間として、前記第２の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第３の信号は、前記測定された第２のラウンドトリップタイム及び前記測定された第２の遅延時間を示す情報を備え、
    前記基地局タイミングユニットは、前記第３の信号から前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を復号することによって、前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記第１の信号は、前記第１の基地局からの前記第１の信号の送信時間の第１のインジケーションを備え、
    前記第３の信号は、前記第１の基地局における前記第２の信号の受信時間の第２のインジケーション及び前記第１の基地局からの前記第３の信号の送信時間の第３のインジケーションを備え、
    前記基地局タイミングユニットは、前記第２のインジケーションと前記第１のインジケーションとの間の時間差として前記第２のラウンドトリップタイムを算出し、前記第３のインジケーションと前記第２のインジケーションとの間の時間差として前記第２の遅延時間を算出することによって、前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記算出ユニットは、前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、第２の遅延時間、光速度、及び前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離を示す値に基づいて、前記第１の到着時間差を算出するように更に構成される、請求項１～３のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  5. 前記デバイスは、送信ユニットを備える少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに少なくとも１つの信号を送信するように構成された送信ユニットを更に備える、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 送信ユニットを備える少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに送信される前記少なくとも１つの信号は、測定されたラウンドトリップタイム及び測定された遅延時間を示す情報を備える、請求項５に記載のデバイス。
  7. 送信ユニットを備える少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに送信される前記少なくとも１つの信号は、前記デバイスからの前記信号の送信時間を示す情報を備える、請求項５に記載のデバイス。
  8. 前記第２の基地局は、前記第３の信号を受信し、前記第１の基地局に第４の信号を送信するように構成され、
    前記受信ユニットは、前記第２の基地局から前記第４の信号を受信するように更に構成され、
    前記基地局タイミングユニットは、第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定するように更に構成され、
    前記算出ユニットは、前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第３のラウンドトリップタイム、及び第３の遅延時間に基づいて、第２の到着時間差を算出するように更に構成される、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  9. 前記第２の基地局は、前記第２の信号の送信と前記第３の信号の受信との間の時間として、前記第３のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号の受信と前記第２の信号の送信との間の時間として、前記第３の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第４の信号は、前記測定された第３のラウンドトリップタイム及び前記測定された第３の遅延時間を示す情報を備え、
    前記基地局タイミングユニットは、前記第４の信号から前記第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を復号することによって、前記第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定するように構成される、請求項８に記載のデバイス。
  10. 前記第２の信号は、前記第２の基地局における前記第１の信号の受信時間の第４のインジケーション及び前記第２の基地局からの前記第２の信号の送信時間の第５のインジケーションを備え、
    前記第４の信号は、前記第２の基地局における前記第３の信号の受信時間の第６のインジケーションを備え、
    前記基地局タイミングユニットは、前記第６のインジケーションと前記第５のインジケーションとの間の時間差として前記第３のラウンドトリップタイムを算出し、前記第５のインジケーションと前記第４のインジケーションとの間の時間差として第３の遅延時間を算出することによって、前記第３のラウンドトリップタイム及び前記第３の遅延時間を決定するように構成される、請求項８に記載のデバイス。
  11. 前記算出ユニットは、前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第３のラウンドトリップタイム、第３の遅延時間、光速度、及び前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離を示す値に基づいて、前記第２の到着時間差を算出するように更に構成される、請求項８～１０のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  12. 前記デバイスは、
    前記算出ユニットから少なくとも２つの算出された到着時間差を受信するように構成され、前記算出された到着時間差を平均化するように構成された平均化ユニットを更に備える、請求項１～１１のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  13. 前記通信システムは、少なくとも第３の基地局を更に備え、
    前記基地局は、任意の他の基地局に信号を送信し、任意の他の基地局から信号を受信するように構成され、
    前記デバイスは、前記基地局のうちの任意のものの間で送信された信号を受信し、前記受信された信号に基づいて到着時間差を算出するように構成される、請求項１～１２のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  14. 前記デバイスは、
    少なくとも２つの到着時間差を受信するように構成され、前記受信された到着時間差のマルチラテレーションによって前記デバイスのポジションを決定するように構成された決定ユニットを更に備える、請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載のデバイス。
  15. 前記決定ユニットは、前記受信された到着時間差と前記デバイスが位置付けられた環境の制約を示す情報とに基づくマルチラテレーションによって、前記デバイスのポジションを決定するように構成される、請求項１４に記載のデバイス。
  16. 前記決定ユニットは、前記受信された到着時間差と受信信号バイアスを示す情報とに基づくマルチラテレーションによって、前記デバイスのポジションを決定するように構成される、請求項１４又は請求項１５に記載のデバイス。
  17. 通信システムであって、
    第１の基地局と、
    第２の基地局と、
    請求項１～１６のうちのいずれか一項に記載のデバイスと
    を備え、前記第１の基地局は、前記第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号を受信し、前記第１の信号に応答して前記第１の基地局に第２の信号を送信するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号を受信し、前記第２の信号に応答して前記第２の基地局に第３の信号を送信するように構成される、通信システム。
  18. 前記第１の基地局は、前記第１の信号の送信と前記第２の信号の受信との間の時間として、前記第２のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号の受信と前記第３の信号の送信との間の時間として、前記第２の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第３の信号は、前記測定された第２のラウンドトリップタイム及び前記測定された第２の遅延時間を示す情報を備え、
    前記デバイスは、請求項２に記載である、請求項１７に記載の通信システム。
  19. 前記第１の信号は、前記第１の基地局からの前記第１の信号の送信時間の第１のインジケーションを備え、
    前記第３の信号は、前記第１の基地局における前記第２の信号の受信時間の第２のインジケーション及び前記第１の基地局からの前記第３の信号の送信時間の第３のインジケーションを備え、
    前記デバイスは、請求項３に記載である、請求項１７に記載の通信システム。
  20. 前記第２の基地局は、前記第３の信号を受信し、前記第１の基地局に第４の信号を送信するように構成され、
    前記デバイスは、請求項８～１１のうちのいずれか一項に記載である、請求項１７～１９のうちのいずれか一項に記載の通信システム。
  21. 前記第２の基地局は、前記第２の信号の送信と前記第３の信号の受信との間の時間として、第３のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号の受信と前記第２の信号の送信との間の時間として、第３の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第４の信号は、前記測定された第３のラウンドトリップタイム及び前記測定された第３の遅延時間を示す情報を備え、
    前記デバイスは、請求項９に記載である、請求項２０に記載の通信システム。
  22. 前記第２の信号は、前記第２の基地局における前記第１の信号の受信時間の第４のインジケーション及び前記第２の基地局からの前記第２の信号の送信時間の第５のインジケーションを備え、
    前記第４の信号は、前記第２の基地局における前記第３の信号の受信時間の第６のインジケーションを備え、
    前記デバイスは、請求項１０に記載である、請求項２０に記載の通信システム。
  23. 前記通信システムは、少なくとも第３の基地局を更に備え、
    前記基地局は、任意の他の基地局に信号を送信し、任意の他の基地局から信号を受信するように構成され、
    前記デバイスは、請求項１３に記載である、請求項１７～２２のうちのいずれか一項に記載の通信システム。
  24. 保管システムであって、
    複数のグリッド空間を備えるグリッドパターンを形成するように、実質的に水平な平面において、Ｘ方向に延在する平行なレール又はトラックの第１のセット及び前記第１のセットを横断するＹ方向に延在する平行なレール又はトラックの第２のセットと、
    前記レールの下に位置し、各スタックが単一のグリッド空間の設置面積内に位置するように配置されたコンテナの複数のスタックと、
    多数の積み荷取り扱いデバイスと、各積み荷取り扱いデバイスは、前記レール上の前記スタックの上方で、Ｘ及びＹ方向に横方向に選択的に移動するように配置される、
    請求項１７～２３のうちのいずれか一項に記載の通信システムと、ここにおいて、前記基地局の各々は、コンテナの前記複数のスタックの周囲、中、又は上のロケーションに位置付けられ、前記多数の積み荷取り扱いデバイスは各々、デバイスを備える、
    を備える、保管システム。
  25. 各積み荷取り扱いデバイスは、前記保管システムにおける単一のグリッド空間のみを占有する設置面積を有し、１つのグリッド空間を占有する積み荷取り扱いデバイスは、Ｘ及びＹ方向に隣接グリッド空間を占有又は横断する積み荷取り扱いデバイスを妨害しない、請求項２４に記載の保管システム。
  26. 通信システムにおけるデバイスを動作させる方法であって、前記通信システムは、
    第１の基地局と、
    第２の基地局と
    を備え、前記第１の基地局は、前記第２の基地局に第１の信号を送信するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号を受信し、前記第１の信号に応答して前記第１の基地局に第２の信号を送信するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号を受信し、前記第２の信号に応答して前記第２の基地局に第３の信号を送信するように構成され、前記方法は、
    前記第１の基地局から前記第１及び第３の信号を、前記第２の基地局から前記第２の信号を各々受信することと、
    前記第１の基地局からの前記第１の信号の受信と前記第２の基地局からの前記第２の信号の受信との間の時間として、第１の遅延時間を測定することと、
    前記第２の基地局からの前記第２の信号の受信と前記第１の基地局からの前記第３の信号の受信との間の時間として、第１のラウンドトリップタイムを測定することと、
    少なくとも１つの受信された信号から第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定することと、
    前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、及び第２の遅延時間に基づいて、第１の到着時間差を算出することと
    のステップを備える、方法。
  27. 前記第１の基地局は、前記第１の信号の送信と前記第２の信号の受信との間の時間として、前記第２のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第１の基地局は、前記第２の信号の受信と前記第３の信号の送信との間の時間として、前記第２の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第３の信号は、前記測定された第２のラウンドトリップタイム及び前記測定された第２の遅延時間を示す情報を備え、
    前記決定するステップは、前記第３の信号から前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を復号することによって、前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定する、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記第１の信号は、前記第１の基地局からの前記第１の信号の送信時間の第１のインジケーションを備え、
    前記第３の信号は、前記第１の基地局における前記第２の信号の受信時間の第２のインジケーション及び前記第１の基地局からの前記第３の信号の送信時間の第３のインジケーションを備え、
    前記決定するステップは、前記第２のインジケーションと前記第１のインジケーションとの間の時間差として前記第２のラウンドトリップタイムを算出し、前記第３のインジケーションと前記第２のインジケーションとの間の時間差として前記第２の遅延時間を算出することによって、前記第２のラウンドトリップタイム及び第２の遅延時間を決定する、請求項２６に記載の方法。
  29. 前記算出するステップは、前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第２のラウンドトリップタイム、第２の遅延時間、光速度、及び前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離を示す値に基づいて、前記第１の到着時間差を算出する、請求項２６～２８のうちのいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記方法は、送信するステップを実行する少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに少なくとも１つの信号を送信するステップを更に備える、請求項２６～２９のうちのいずれか一項に記載の方法。
  31. 送信するステップを実行する少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに送信される前記少なくとも１つの信号は、測定されたラウンドトリップタイム及び測定された遅延時間を示す情報を備える、請求項３０に記載の方法。
  32. 送信するステップを実行する少なくとも１つの基地局及び／又は別のデバイスに送信される前記少なくとも１つの信号は、前記信号の送信時間を示す情報を備える、請求項３０に記載の方法。
  33. 前記第２の基地局は、前記第３の信号を受信し、前記第１の基地局に第４の信号を送信するように構成され、前記方法は、
    前記第２の基地局から第４の信号を受信することと、
    第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定することと、
    前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第３のラウンドトリップタイム、及び第３の遅延時間に基づいて、第２の到着時間差を算出することと
    のステップを更に備える、請求項２６～３２のうちのいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記第２の基地局は、前記第２の信号の送信と前記第３の信号の受信との間の時間として、前記第３のラウンドトリップタイムを測定するように構成され、
    前記第２の基地局は、前記第１の信号の受信と前記第２の信号の送信との間の時間として、前記第３の遅延時間を測定するように更に構成され、
    前記第４の信号は、前記測定された第３のラウンドトリップタイム及び前記測定された第３の遅延時間を示す情報を備え、
    前記決定するステップは、前記第４の信号から前記第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を復号することによって、前記第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定する、請求項３３に記載の方法。
  35. 前記第２の信号は、前記第２の基地局における前記第１の信号の受信時間の第４のインジケーション及び前記第２の基地局からの前記第２の信号の送信時間の第５のインジケーションを備え、
    前記第４の信号は、前記第２の基地局における前記第３の信号の受信時間の第６のインジケーションを備え、
    前記決定するステップは、前記第６のインジケーションと前記第５のインジケーションとの間の時間差として前記第３のラウンドトリップタイムを算出し、前記第５のインジケーションと前記第４のインジケーションとの間の時間差として第３の遅延時間を算出することによって、前記第３のラウンドトリップタイム及び第３の遅延時間を決定する、請求項３３に記載の方法。
  36. 前記算出するステップは、前記第１のラウンドトリップタイム、第１の遅延時間、第３のラウンドトリップタイム、第３の遅延時間、光速度、及び前記第１の基地局と前記第２の基地局との間の距離を示す値に基づいて、前記第２の到着時間差を算出する、請求項３３～３５のうちのいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記方法は、
    少なくとも２つの算出された到着時間差を受信することと、
    前記算出された到着時間差を平均化することと
    のステップを更に備える、請求項２６～３６のうちのいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記通信システムは、少なくとも第３の基地局を更に備え、
    前記基地局は、任意の他の基地局に信号を送信し、任意の他の基地局から信号を受信するように構成され、前記方法は、
    前記基地局のうちの任意のものの間で送信された信号を受信することと、
    前記受信された信号に基づいて到着時間差を算出することと
    のステップを更に備える、請求項２６～３７のうちのいずれか一項に記載の方法。
  39. 前記方法は、
    少なくとも２つの到着時間差を受信することと、
    前記受信された到着時間差のマルチラテレーションによって、前記デバイスのポジションを決定することと
    のステップを更に備える、請求項２６～３８のうちのいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記ポジションを決定するステップは、前記受信された到着時間差と前記デバイスが位置付けられた環境の制約を示す情報とに基づくマルチラテレーションによって、前記デバイスのポジションを決定する、請求項３９に記載の方法。
  41. 前記ポジションを決定するステップは、前記受信された到着時間差と受信信号バイアスを示す情報とに基づくマルチラテレーションによって、前記デバイスのポジションを決定する、請求項３９又は請求項４０に記載の方法。
  42. 通信システムを動作させる方法であって、
    第１の基地局が、第２の基地局に第１の信号を送信することと、
    前記第２の基地局が、前記第１の信号を受信することと、
    前記第２の基地局が、前記第１の信号に応答して前記第１の基地局に第２の信号を送信することと、
    前記第１の基地局が、前記第２の信号を受信することと、
    前記第１の基地局が、前記第２の信号に応答して前記第２の基地局に第３の信号を送信することと
    のステップを備え、デバイスを動作させる前記方法は、請求項２６～４０のうちのいずれか一項に記載である、方法。
  43. 前記方法は、
    前記第１の基地局が、前記第１の信号の送信と前記第２の信号の受信との間の時間として、前記第２のラウンドトリップタイムを測定することと、
    前記第１の基地局が、前記第２の信号の受信と前記第３の信号の送信との間の時間として、前記第２の遅延時間を測定することと、
    のステップを更に備え、前記第３の信号は、前記測定された第２のラウンドトリップタイム及び測定された第２の遅延時間を示す情報を備え、
    前記方法は、請求項２７に記載のステップを更に備える、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記第１の信号は、前記第１の基地局からの前記第１の信号の送信時間の第１のインジケーションを備え、
    前記第３の信号は、前記第３の基地局における前記第２の信号の受信時間の第２のインジケーション及び前記第１の基地局からの前記第３の信号の送信時間の第３のインジケーションを備え、
    前記方法は、請求項２８に記載のステップを更に備える、請求項４２に記載の方法。
  45. 前記第２の基地局が、前記第３の信号を受信することと、
    前記第２の基地局が、前記第１の基地局に第４の信号を送信することと
    のステップを更に備え、前記方法は、請求項３３～３６のうちのいずれか一項に記載のステップを更に備える、請求項４２～４４のうちのいずれか一項に記載の方法。
  46. 前記第２の基地局が、前記第２の信号の送信と前記第３の信号の受信との間の時間として、第３のラウンドトリップタイムを測定することと、
    前記第２の基地局が、前記第１の信号の受信と前記第２の信号の送信との間の時間として、第３の遅延時間を測定することと、
    のステップを更に備え、前記第４の信号は、前記測定された第３のラウンドトリップタイム及び前記測定された第３の遅延時間を示す情報を備え、
    前記デバイスは、請求項３４に記載である、請求項４５に記載の方法。
  47. 前記第２の信号は、前記第２の基地局における前記第１の信号の受信時間の第４のインジケーション及び前記第２の基地局からの前記第２の信号の送信時間の第５のインジケーションを備え、
    前記第４の信号は、前記第２の基地局における前記第３の信号の受信時間の第６のインジケーションを備え、
    前記デバイスは、請求項３５に記載である、請求項４５に記載の方法。
  48. 前記基地局が、任意の他の基地局に信号を送信し、任意の他の基地局から信号を受信するステップを更に備え、
    前記方法は、請求項３８に記載のステップを更に備える、請求項４２～４７のうちのいずれか一項に記載の方法。
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