JP7497532B2 - 無線周波数ベースのセンシングの検出性能の最適化 - Google Patents

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Description

本発明は、無線周波数(RF:radio frequency)システム、RFベースのセンシングの検出性能を最適化する方法、及びコンピュータプログラムプロダクトに関する。
RFベースのセンシングは、例えば光設定を制御するために使用される、人間の動き又は部屋の占有、また、例えばコンテキスト認識(context awareness)及び詳細な日常活動モニタリングのために使用される、人間の歩様(human gait)又は呼吸運動の速度等のより詳細な人間のバイオメトリック特徴の検出等、センシングエリアにおける様々なタイプのセンシングイベントを検出するために使用される。
US 2017/366938 A1は、通信ネットワークにおける生物質量の存在によって引き起こされるRF波の信号吸収、並びに信号前方散乱及び反射後方散乱を使用してネットワークにおける身体の存在を検出するためのシステムを開示している。システムは、セットアップの様々な側面、とりわけ、ノードを検出エリアにグループ化すること及び機械学習法に基づいて名目上機能レベルを構築することに関して、自動化してもよい。推論によって最も近いノードを決定し、検出エリアを推定するシステムは、ユーザによるセットアップを必要としない。最良の推定に基づいて、ユーザは単に建物にわたってノードを配置し、ノードは教師なし機械学習を使用して自動的に検出エリアにグループ化され、最終的に建物システムは占有者を検出する方法を学習してもよい。
US 2020/0096345 A1は、屋内ロケーションのコグニティブフィンガープリンティングのためのコンピュータ実施方法を示している。方法は、屋内環境内でセンシングデバイスを使用するための較正情報を決定することと、較正情報に少なくとも部分的に基づいて屋内環境にわたる1つ以上の提案されたロケーションセンサ配置に対応する指示を生成することと、センシングデバイスを操作するユーザが屋内環境をナビゲートしている際にセンシングデバイスを介して1つ以上の提案されたロケーションセンサ配置に対応する指示を発行することとを含む。提案されたロケーションセンサ配置は、1つ以上の受信信号強度インジケータ(RSSI:received signal strength indicator)に基づき、各RSSIは、センシングデバイスによって、屋内環境内のロケーションセンサから受信されてもよい。指示は、1つ以上の近接したロケーションセンサから受信される信号強度が所定の最小信号強度閾値未満であるロケーションに新しいロケーションセンサを配置する指示を含んでもよい。
本発明の目的は、RFベースのセンシングを行うための検出性能の改善された最適化を可能にする、RFシステム、RFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法、RFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化するコンピュータプログラムプロダクト、及びコンピュータ可読媒体を提供することであるといえる。
本発明の第1の態様において、RFシステム構成パラメータに基づいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化するRFシステムが提供される。RFシステムは、複数のノードを含み、複数のノードのうちの少なくとも2つのノードのグループは、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うように構成される。RFシステムは、RFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータ(RF system configuration parameter)を決定するように構成される。さらに、RFシステムは、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整するように構成される。
RFシステムは、RFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定する、及び、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整するように構成されるので、検出性能に悪影響を与える根本原因が軽減され得る。これは、検出性能の改善された最適化を可能にする。どのRFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えるかは、検出性能に悪影響を与える根本原因に依存する。これは、RFシステムのどの調整によって、根本原因を最も軽減することができ、それゆえ検出性能を最も改善することができるかを決定することを可能にする。
検出性能に最も影響を与えるとは、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータの調整が、別のRFシステム構成パラメータの対応する調整よりも検出性能に大きな効果を有することを意味する。例えば、RFシステム構成パラメータの1つは第1のノードのロケーションであり、RFシステム構成パラメータの別の1つは第2のノードのロケーションである可能性がある。第1のノードを垂直方向にある長さだけ移動させることは、検出性能にわずかな効果しか有さない一方、第2のノードを垂直方向に同じ長さだけ移動させることは、検出性能にはるかに大きな効果を有する可能性がある。例えば、RFシステムが、ダブルベッドに横たわる2人の異なる人の呼吸数認識(breathing rate recognition)を行うために部屋の形態のセンシングエリアに配置され、第1のノードが、部屋の天井の中央に配置される天井照明器具であり、第2のノードが、ダブルベッドの片側のベッドサイドテーブルに配置されるベッドサイドランプである場合、ベッドサイドランプを垂直方向に移動させることは、天井照明器具を移動させることに比べて、ベッドサイドランプが配置される側でダブルベッドに横たわる人の呼吸数を認識することにはるかに大きな効果を有する。一般に、天井照明器具を移動させることは、天井照明器具がダブルベッドにいる人からはるかに遠いので、ベッドサイドランプを移動させることよりも呼吸数認識にはるかに小さな効果を有する。
パッシブ赤外線(PIR:passive infrared)センサ、カメラ、レーダ等の他のセンシングモダリティを最適化するのとは対照的に、RFベースのセンシングは、分散センシングモダリティ(distributed sensing modality)である固有の特徴を呈する。PIRセンサ、カメラ、レーダ等とは異なり、センシングを行う単一の、物理的に識別可能なデバイスはない。代わりに、ノードのグループが、それらの間でデータを生成し、例えば、様々な複雑さのセンシングアルゴリズム又はセンシング分析アルゴリズムを伴って、データを処理し、グループとして、センシングイベントが発生したかどうかを結論づける。それゆえ、例えば、異なるグループにおける異なるノード数又はノードの異なる相対ロケーションは、異なるグループに対してRFベースのセンシングの検出性能に影響を与え得る。
RFベースのセンシング以外のセンシングモダリティを用いてセンシングを行う場合、センシングデバイス、例えば、カメラの視野(FoV:field of view)が、検出性能を改善するために所望の新しいセンシングエリアの方向にカメラのカメラレンズを向けることによって調整され得る。RFベースのセンシングの場合、センシングエリアを調整すること、例えば、RFベースのセンシングを行うグループの検出エリアを修正することによって検出性能を改善することは、些細なことではない。RFベースのセンシングは、ノードのロケーションのみならず、例えば、複雑なマルチパス効果によっても影響を受ける可能性がある。RF信号は、明確なカットオフを有するあらかじめ定められたFoVに閉じ込められ(confined)ない。さらに、センシングエリア内の、物体等、有体物(tangible entitiy)の存在が、マルチパス挙動を変える可能性がある。
RFシステムは、どのRFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えるかを決定する、及び、検出性能を改善するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるこのRFシステム構成パラメータを調整することを可能にしてもよい。また、RFシステムは、検出性能を改善するためのフィードバックをユーザに提供するために使用されてもよい。
RFベースのセンシングは、センシングエリア、すなわち、建物内の部屋、建物、又は任意の他の空間等、特定の空間又は特定のボリューム(volume)で起こる様々なセンシングイベントの検出を可能にする。センシングアルゴリズム又はセンシング分析アルゴリズムは、センシングエリア内の、物体又はユーザ等、有体物がRF信号にどのように影響を与えるかを検出及び分析してもよい。RF信号は、RFメッセージを送信するために使用される。RFベースのセンシングは、家庭、オフィス等におけるユーザアクティビティ等、センシングイベントを検出及び分類するための手段として使用されてもよい。例えば、スマートライトの形態のノードによって送信及び受信されるWiFi(登録商標)RFベースのセンシングメッセージに基づいて、RFベースのセンシングは、室内のモーション(motion)を判断し、ライトを自動的にオン又はオフにしてもよく、WiFi(登録商標)ルータの形態のノードは、人の呼吸数等を推定してもよい。
RFベースのセンシングの基本原理は、空間におけるRF信号の歪みが、RF信号の周波数だけでなく、当該空間における有体物、例えば、移動物体の関数でもあるということである。無線波は電磁放射によって伝播され、反射、屈折、回折、吸収、偏波、及び散乱によって環境と相互作用する(interact)。ワイヤレス減衰は、RFベースのセンシングアプリケーションで使用される典型的な周波数範囲内で異なる材料によって異なる。それゆえ、センシングエリアの特性、例えば、部屋の構造形式(construction form)、空間的配置(spatial arrangement)、センシングエリアに存在する各材料タイプの積分表面積(integral-surface-area)は、センシングエリアのRFマルチパス信号特性に影響を与える可能性がある。
RFベースのセンシングを行うために、あるノードは、受信ノードとして機能する別のノードにRFメッセージを含むRF信号を送信する送信ノードとして機能してもよい。受信されたRF信号は分析されてもよい。RF信号がノード間の伝送路上で1つ以上の有体物、例えば、物体又は人と相互作用する場合、RF信号は、散乱、吸収、反射、又はこれらの任意の組み合わせ等、外乱を受ける。これらの外乱(disturbance)は分析され、RFベースのセンシングを行うために使用されることができる。外乱を受けた及び/又は反射されたRF信号は、誘電率(electrical permittivity)及び磁化率(magnetic susceptibility)の実部及び虚部等、信号パラメータに基づくRFベースのセンシングフィンガープリント(RF-based sensing fingerprint)を含むことができる。少なくとも2つのノードによってRFベースのセンシングを行うことは、パッシブRFセンシング(passive RF sensing)とも呼ばれる。
少なくとも2つのノードの第1のノードは、無線周波数信号を送信するように構成されてもよく、少なくとも2つのノードの第2のノードは、送信された無線周波数信号を受信するように構成されてもよく、無線周波数ベースのセンシングは、無線周波数信号と、少なくとも2つのノード間の伝送路上の1つ以上の物体又は人との相互作用(interaction)によって引き起こされる無線周波数信号への外乱を分析することによって行われてもよい。分析は、受信された無線周波数信号をセンシングエリアについて定義されるベースラインと比較することに基づいてもよい。ベースラインは、センシングエリアにおける無線周波数信号の伝播から構成されてもよい。(パッシブ)RFセンシングの当業者は、ベースラインを取得/決定することを認識しているため、ここではさらに論じない。
無線周波数システムは、センシングエリアにおける存在検出を行うように構成されてもよい。無線周波数システムは、センシングエリアにおける、モーション検出(motion detection)、位置追跡(location tracking)、バイタルサイン検出(vital signs detection)、例えば、呼吸検出(breathing detectiong)、心拍数モニタリング(heart rate monitoring)、睡眠モニタリング(sleep monitoring)、転倒検出(fall detection)、姿勢検出(posture detection)、アクティビティ検出(activity detection)、歩様検出(gait detection)、ジェスチャ検出(gesture detection)等のうちの1つ以上を行うように構成されてもよい。無線周波数センシングの他の既知の又は将来のアプリケーションが排除されるものではない。存在検出は、ユーザの存在の明示的な検出であってもよく、又は、モーション検出、位置追跡、健康関連の検出(呼吸検出、心拍数検出、転倒検出等)等、ユーザの存在に関連する他のセンシング機能から暗黙的に導出されてもよい。
RFシステム構成パラメータは、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループを形成する少なくとも2つのノード、又は複数のノード、すなわち、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループの少なくとも2つのノードを含むRFシステムのすべてのノードのRFシステム構成パラメータに関連してもよい。センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループに含まれないノードの動作は、例えば、RFシステムのワイヤレスネットワークのクロッギング(clogging)又はワイヤレス干渉に起因して、検出性能に影響を与える可能性がある。
RFシステム構成パラメータは、
グループの少なくとも2つのノードの空間的配置、
グループへの複数のノードのグルーピング、
グループ内のノードの数、
グループ内のノードのケイパビリティ(capability)、及び
RFベースのセンシングを行うための1つ以上のセンシングパラメータ、
のうちの1つ以上を含んでもよい。
RFシステム構成パラメータは、検出性能に影響を与える。RFシステム構成パラメータの設定に依存して、検出性能は、より高く又はより低くなる可能性がある。これは、1つ以上のRFシステム構成パラメータを調整することによって検出性能を最適化することを可能にする。検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが調整されるので、最適化が改善され得る。
グループの少なくとも2つのノードの空間的配置には、互いに対するノードの空間的配置、他のグループのノードに対するノードの空間的配置、及び他の有体物、例えば、壁、角、又はダブルベッド若しくは本棚等の他の物体に対するノードの空間的配置が含まれてもよい。また、空間的配置には、2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの、他の有体物に対する相対ロケーション(relative location)が含まれてもよい。グループのノードの空間的配置は、例えば、少なくとも2つのノードのうちの1つ以上を移動させることによって調整されてもよい。移動は、任意の3次元方向、すなわち、水平に、垂直に、又はそれらの組み合わせで行われてもよい。空間的配置を調整することは、例えば、センシングエリアを調整することによって、及び/又はセンシングイベントが発生すると予想される関心エリアにノードを近づけることによって、検出性能を改善することが可能であり得る。例えば、ベッドサイドランプが、呼吸数認識の関心エリアに対応するダブルベッドの側に近づけられてもよい。なぜなら、ユーザは、当該ベッドの側で眠ることが予想されるからである。これは、呼吸数認識のためのベッドサイドランプの検出性能を改善することを可能にし得る。
RFシステムは、例えば、異なる空間的配置の検出性能を比較することによって、検出性能を最も改善するために、どのノードを削除、交換、又は移動させるかを決定するように構成されてもよい。例えば、天井照明器具を移動させることは、検出性能を改善することにわずかな効果しか有さないであろう。それゆえ、RFシステムは、コンピュータシミュレーション、実際に天井照明器具を移動させること、検出性能に悪影響を与える根本原因に関する情報、又は例えばユーザによって受けられる、RFシステム構成パラメータに関する情報に基づいて、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定することに対応する、検出性能に最も大きな効果を有するためにどのノードが移動され得るかを決定するように構成されてもよい。
グループへの複数のノードのグルーピングは、少なくとも2つのノードのうちのあるノードを削除すること、複数のノードから、例えば、RFシステムの別のグループから、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループにノードを追加すること、又は、例えば、1つのノードを別のノードと交換する等、それらの組み合わせによって調整されてもよい。RFシステムは、他のグループが当該ノードなしで動作可能である場合にのみ、他のグループのノードを、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループに追加するように構成されてもよい。RFシステムは、ノードが移動されるべきかどうかを判断するために、別のグループからノードを削除し、当該ノードをセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うためのグループに追加することが、当該グループだけでなく、別のグループに及ぼし得る効果も決定するように構成されてもよい。
センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うためのグループ内のノードの数は、当該グループからノードを削除する又は当該グループにノードを追加することによって、例えば、RFシステムのノードを再グループ化することによって及び/又はRFシステムからノードを削除する若しくはRFシステムにノードを追加することによって調整されてもよい。
センシングパラメータには、例えば、送信パワー、感度、信号強度、信号リンク、ビーム形状、ビームの指向性、閾値レベル、RFベースのセンシングを行うために使用される無線(radio)のタイプ、RFベースのセンシングを行うために使用される通信プロトコル、又は任意の他のセンシングパラメータが含まれてもよい。閾値レベルは、例えば、感度の閾値レベル、信号強度の閾値レベル、又は任意の他の閾値レベルであってもよい。RFベースのセンシングを行うために使用される無線のタイプは、異なるノードによって異なってもよく、例えば、第1のノードは、2.4GHz WiFi(登録商標)を使用してもよく、第2のノード及び第3のノードは、2.4GHz WiFi(登録商標)及びさらに5GHz WiFi(登録商標)を使用してもよい。RFベースのセンシングを行うために使用される通信プロトコルには、例えば、Bluetooth(登録商標)、Bluetooth low energy(BLE)、WiFi(登録商標)、セルラー無線(cellular radio)、Zigbee(登録商標)、又はRFベースのセンシングを行うために使用されることができる任意の他の通信プロトコルが含まれてもよい。
RFシステムは、現在のコンテキスト(current context)に基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。これは、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するために検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを動的に調整することを可能にする。RFシステムは、センシングエリア内のグループによってRFベースのセンシングを行うための又はRFシステム全体のための現在のコンテキストを決定するように構成されてもよい。現在のコンテキストに関する情報は、RFシステムへの入力としてユーザによって提供され、現在のコンテキストを決定するためにRFシステムによって処理されてもよい。代替的に、RFシステムは、任意の他のやり方で、例えば、RFシステムに記憶されているデータ又はRFシステムによって得られるセンサデータに基づいて、現在のコンテキストを決定するように構成されてもよい。
現在のコンテキストは、
RFシステム構成パラメータのうちの1つ以上のRFシステム構成パラメータの設定、
センシングアプリケーション(sensing application)、
レイテンシ要件(latency requirement)、
センシングエリアで予想されるセンシングイベント、
プライバシ要件(privacy requirement)、
無線パワー消費要件(radio power consumption requirement)、
無線送信パワー要件(radio transmit power requirement)、
無線ビーム形状要件(radio beam shape requirement)、
無線受信ビームフォーミング要件(radio receive beamforming requirement)、
RFシステムの現在のロケーション、
少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーション、
センシングエリア内の有体物の現在のロケーション、
現在の日付、
少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在の動作モード、
環境影響(environmental effect)、
RFシステムで現在利用可能な帯域幅、
少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のケイパビリティ、
センシングエリアの現在の特性、
誤イベント検出率要件(false event detection rate requirement)、及び
見逃されイベント検出要件(missed event detection requirement)、
のうちの1つ以上を含んでもよい。
RFシステムは、RFシステム構成パラメータの現在記憶されている設定をチェックすることによって1つ以上のRFシステム構成パラメータの設定を決定するように構成されてもよい。
センシングアプリケーションは、例えば、スナッピーな(snappy)、低レイテンシモーション検出、占有検出、空き検出(vacancy detection)、転倒検出、心拍検出、呼吸数認識、心拍数認識、又は任意の他のセンシングイベント等、RFベースのセンシングを行うことによってどのタイプのセンシングイベントが検出されるべきであるかを含んでもよい。また、センシングアプリケーションは、センシングアプリケーションのスタンバイパワー要件、例えば、現在必要とされるスタンバイパワーレベル等、センシングアプリケーションの要件を含めることによって現在のコンテキストを提供してもよい。
また、現在のコンテキストは、例えば、あるセンシング機能性を提供するためにセンシングアプリケーションの優先度によってランク付けされる、異なるセンシングアプリケーションを含んでもよい。例えば、センシングアプリケーションは、占有検出及び呼吸数認識を含んでもよい。呼吸数認識の検出性能を改善するが、占有検出の検出性能を低下させるノードのロケーションを調整することは、RFシステムによって行われてもよいが、呼吸数認識の検出性能が低下し、占有検出の検出性能が改善される逆の場合には行われないように、占有(occupancy)は、呼吸数認識よりも低い優先度を有してもよい。これは、センシングアプリケーションの優先順位に基づいて検出性能を改善することを可能にし得る。
レイテンシ要件は、例えば、高速反応を要するライフセーフティクリティカルな(life-safety-critical)センシングアプリケーションのために等、データの処理が完了される必要があり、センシングイベントが検出される又は検出されない必要がある、ある期間を含んでもよい。別のレイテンシ要件は、例えば、ユーザがセンシングエリアに入ることに応答して、照明がある期間内、例えば200ms以内にアクティブにされる必要がある、照明制御レイテンシ要件であってもよい。
センシングエリアにおいて予想されるセンシングイベントは、占有検出、転倒検出、呼吸数認識、心拍数認識、ジェスチャ認識等、あるセンシングアプリケーションのためにRFベースのセンシングを行うことによって検出される任意のセンシングイベントであってもよい。
プライバシ要件は、例えば、あるRFベースのセンシングアプリケーションはあるプライバシ要件のために許容されないことを含んでもよい。例えば、ロマンチックなコンテキストがある場合、例えば、ノードが照明器具であるコネクテッドライティング(CL:connected lighting)システムの形態で、例えば、ロマンチックな光シーンがRFシステムによって使用される場合、あるセンシングアプリケーションを禁止するあるRFセンシング構成が使用されてもよく、これは本質的にプライバシを尊重するものである。例えば、RFシステムは、占有を検出するためにRFベースのセンシングを行う、すなわち、占有検出を行うことは許容されてもよいが、呼吸数及び/又は心拍数を認識するためのRFベースのセンシング、すなわち、呼吸数認識及び/又は心拍数認識は行わなくてもよい。
無線パワー消費要件は、例えば、スタンバイパワー規制要件(standby-power regulatory requirement)を含んでもよい。スタンバイモードは、例えば、ノードの主要機能を実行しないことを含んでもよい。ノードは、例えば、スタンバイモードにおいて、すなわち、主要機能を実行していない場合、RFベースのセンシングを行うように構成されてもよい。例えば、ノードは照明器具であり、スタンバイモードにおいて光を提供しないが、RFベースのセンシングを行ってもよい。この場合、ノードによって消費されるスタンバイパワーは、例えば、RFセンシングメッセージを受信し、例えばセンシング分析アルゴリズムを使用して、それらを処理することを含む、RFセンシングメッセージを処理する際にノードによって消費されるパワーに相当する。RFベースのセンシングを行うためのパワー消費は、RFシステム構成パラメータの設定に依存するため、エネルギ消費は、無線パワー消費要件が満たされ得るようにRFシステム構成パラメータに依存して調整されてもよい。
無線送信パワー要件は、例えば、高送信パワーによって引き起こされるワイヤレス干渉に起因する、例えば、送信パワーの制限を含んでもよい。例えば、病室において、医療機械は、ワイヤレス干渉によって妨害される可能性があるため、RFベースのセンシングを行うための許容可能なRF送信パワーは、無線送信パワー要件に基づいて制限されてもよい。
無線ビーム形状要件及び無線受信ビームフォーミング要件は、RFベースのセンシングを行うために使用されるビームがどのように成形される必要があるかに関連する。ビームは、例えば、狭ビーム又は発散ビームであってもよい。ビーム形状は、RFベースのセンシングを行うことによってカバーされ得るセンシングエリアに影響を与える可能性がある。狭ビームは、例えば、より長いセンシングエリアをカバーすることを可能にし、発散ビームは、例えば、より広いセンシングエリアをカバーすることを可能にし得る。狭ビームを使用することは、発散ビームを使用する場合と比較して、互いに遠く離れている2つのノード間でRFベースのセンシングを行うことを可能にし得る。さらに、狭ビームを使用することは、RF信号を特定の方向に集束させることを可能にするため、このやり方のビームフォーミングは、受信ノードにより高い信号品質を提供することを可能にし得る。
2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーションは、例えば、2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの、少なくとも2つのノードのうちの別の1つのノードに対する相対ロケーションを含んでもよい。これは、ノード間の伝送の長さに影響を与える可能性がある。少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーションは、例えば、有形物の近傍であってもよい。
有体物、例えば、ユーザの現在のロケーションは、センシングエリア内の又はセンシングエリア及び/若しくはノードに対する有体物の相対ロケーションを含んでもよい。センシングエリアの一部がグループによって十分にカバーされない場合、これは、検出性能を低下させる可能性がある。例えば、有体物は、部屋のドア又は部屋の仕切りであってもよい。有体物がドアである場合、その位置、例えば開いている、閉じている、又はそれぞれの開き角度は、RFベースのセンシングに影響を与え、斯くして検出性能にも影響を与える可能性がある。有体物が、例えばレストランのダイニングルームにおける、部屋の仕切りである場合、そのロケーションは、部屋を2つの小さな部屋に分割し、RFベースのセンシング及び検出性能に影響を与える可能性がある。
現在の日付は、時刻、例えば、夜間若しくは昼間、又は営業日若しくは週末等、曜日を含んでもよい。RFシステムは、クロック及び/又はカレンダーに基づいて現在の日付を決定するように構成されてもよい。
スタンバイパワー規制要件又は無線送信パワー要件等の要件は、例えば、RFシステム及び/若しくは2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーション、並びに/又は現在の日付に依存してもよい。
それぞれのノードの現在の動作モードは、例えば、照明を提供する等、主要機能を実行すること、RFベースのセンシングを行うこと、及び/又はスタンバイモードで動作することを含んでもよい。
環境影響は、例えば、ワイヤレス干渉、バックグラウンドノイズレベル、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。環境影響は、例えば、空気中の湿度、スモッグ、タバコの煙、センシングエリアに隣接するエリアにおけるアクティビティ、又はそれらの組み合わせに基づいて引き起こされる可能性がある。バックグラウンドノイズは、例えば、電子レンジ又はストリーミングテレビ等、ノイズ源によって引き起こされる可能性がある。バックグラウンドノイズは、RFベースのセンシングの信号対ノイズ比(SNR:signal-to-noise ratio)を悪化させ、ノード間で見逃されるRFメッセージの数を増加させ、すなわち、それぞれ、サンプリングレート又は有効メッセージングレート(effective messaging rate)を低減させる可能性がある。
RFシステムで現在利用可能な帯域幅を考慮することは、例えば、RFメッセージを見逃すことに起因する、サンプリングレートの不足をある程度補償することを可能にし得る。例えば、RFシステム構成パラメータは、データを交換するためにRFシステムによって使用されるネットワークのワイヤレス輻輳(wireless congestion)を回避するために適合されてもよい。
センシングエリアの特性は、例えば、ノードが配置される部屋の原型(archetype)、材質、規則性、形状、又はセンシングエリアの任意の他の特性を含んでもよい。これは、検出性能を最適化するために部屋の特性を考慮することを可能にする。
誤イベント検出率要件は、誤検出に対する許容度(tolerance)に対応する。誤イベント検出率要件は、例えば、フォールスポジティブ率対フォールスネガティブ率を含んでもよい。
見逃されイベント検出要件は、イベントを見逃すことに対する許容度に対応し、すなわち、これは、フォールスネガティブ検出に相当する。見逃されイベント検出要件は、例えば、イベントの5%等、ある割合のイベントのみが見逃されることが許容されることであってもよい。
RFシステムは、あるセンシングアプリケーションに対する検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することによる他のセンシングアプリケーションへの効果を決定するように構成されてもよい。RFシステムは、他のセンシングアプリケーションに与える効果に基づいて検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整するように構成されてもよい。これは、異なるセンシングアプリケーション、例えば、呼吸数認識対スナッピーなモーションセンシング対転倒検出に対して、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整するトレードオフを考慮することを可能にする。
検出性能は、1つ以上のセンシングメトリックを含んでもよい。センシングメトリック(sensing metric)は、
レイテンシ(latency)、
正確さ(accuracy)、
空間分解能(spatial resolution)、
フォールスポジティブ検出率(false positive detection rate)、
フォールスネガティブ検出率(false negative detection rate)、
センシングイベントを検出する信頼度(confidence level)、
センシングイベントの検出におけるノイズ、
生成されるデータトラフィック(generated data traffic)、
エネルギ消費(energy consumption)、及び
RFベースのセンシングを行うために使用されるRF信号の空間的閉じ込め(spatial confinement)、
のうちの1つ以上を含んでもよい。
RFシステムは、RFシステム構成パラメータを調整することが、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックにどのように影響を与えるかを決定するように構成されてもよい。RFシステムは、RFシステム構成パラメータを調整することによってセンシングメトリックの1つが軽減される場合、RFシステム構成パラメータを調整しないように構成されてもよい。代替的に、RFシステムは、他のセンシングメトリックの1つ以上を軽減しながらセンシングメトリックの1つ以上を改善することが検出性能を改善するかどうかを決定するように構成されてもよい。検出性能は、検出性能に含まれるセンシングメトリックの関数、例えば、平均、加重和等であってもよい。検出性能の異なるセンシングメトリックを考慮することは、RFシステム構成パラメータのきめ細かい最適化(fine grained optimization)を可能にし、とりわけ、検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングに最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することを可能にし得る。
センシングイベントの検出におけるノイズは、例えば、閾値付近で振れる(swing)検出信号の結果として検出が生じ、信号が閾値を上回る場合にセンシングイベントが検出されたとみなされる場合に発生する可能性がある。この場合、信号が閾値の上下でどの程度振れるかで違いが生じる。
RF信号の閉じ込め(confinement)は、RFベースのセンシングを行うために使用される周波数に少なくとも依存する。例えば、5GHz WiFi(登録商標)は、2.4GHz WiFi(登録商標)よりも閉じ込められる(confined)。ダブルベッドにおける呼吸数認識等のいくつかのセンシングアプリケーションでは、とりわけダブルベッドの両側で2人が寝ている場合、ダブルベッドの片側で閉じ込められたRF信号(confined RF signal)を提供することが有益であり得る。
RFシステムは、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックに基づいて、例えば、どの1つ以上のセンシングメトリックが検出性能に含まれるかに基づいて、及び/又はセンシングメトリックの1つ以上のセンシングメトリックレベルに基づいて、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックに基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定することは、検出性能の改善された最適化を可能にし得る。
ユーザは、検出性能の1つ以上のセンシングメトリック、例えば、ユーザが満足していない1つ以上のセンシングメトリックを提供してもよい。例えば、ユーザがレイテンシに満足していない場合、ユーザは、検出性能に含まれる唯一のセンシングメトリックとしてレイテンシを提供してもよい。RFシステムは、RFベースのセンシングのレイテンシに最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。RFシステムは、レイテンシを最適化するためにそれぞれのRFシステム構成パラメータを調整するように構成されてもよい。RFシステムは、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを自動的に調整するように構成されてもよく、又は、ユーザが、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整してもよい。
RFシステムは、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルが、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかを決定するように構成されてもよい。追加的に、RFシステムは、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルのどれがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかに基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。センシングメトリックの閾値センシングメトリックレベルを考慮することは、どのセンシングメトリックが期待に及ばない、例えば、最小実行可能レベル(minimum viable level)に及ばない又は平均に及ばないかの容易且つ迅速な決定を可能にし得る。これは、検出性能に悪影響を与える根本原因を導出することを可能にし得る。根本原因に基づいて、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータは、例えば、RFシステムのルール及び/又は経験に基づいて、容易に決定されてもよい。RFシステムは、例えば、RFシステムのルール及び/又は経験に基づいて、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックの各々、又はそれらのサブセット、例えば、センシングメトリックが最も高い重みを有するので、検出性能に最も影響を与えるセンシングメトリックのサブセット等、RFベースのセンシングを行うために関心のあるセンシングメトリックの所定のサブセットの現在のセンシングメトリックレベルを決定するように構成されてもよい。
RFシステムは、RFベースのセンシングの現在の検出性能レベルを決定する、及び、現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回るか下回るかに基づいて検出性能を最適化するように構成されてもよい。これは、例えば、検出性能レベルが閾値検出性能レベルを下回る場合、検出性能を最適化するためのトリガを提供することを可能にする。
検出性能は、1つ以上のセンシングメトリックを含んでもよい。RFシステムは、センシングメトリックの1つ以上が、それぞれのセンシングメトリック閾値レベルを下回るそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルを有するかどうかを決定するように構成されてもよい。RFシステムは、センシングメトリックのどれが、それぞれのセンシングメトリック閾値レベルを下回るそれぞれのセンシングメトリックレベルを有するかに基づいて、RFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。これは、どのRFシステム構成パラメータが検出性能を改善することを可能にするかを決定するために、どのセンシングメトリックがうまく機能しないかを考慮することを可能にする。
RFシステムは、例えば、RFシステム構成パラメータ、検出性能、現在のコンテキスト、又はそれらの組み合わせを分析することに基づいて、検出性能に悪影響を与える根本原因、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータ、又はこれらの両方を決定するように構成されてもよい。
代替的に、根本原因、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータ、又はこれらの両方は、例えば、サーバからの通信インターフェースを介して、又は通信インターフェースがユーザインターフェースを含む場合、直接入力を介して、ユーザによって提供されてもよい。これは、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにRFシステム構成パラメータ、とりわけ、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータの調整をユーザによってトリガすることを可能にする。
言い換えれば、RFシステムは、ユーザからのフィードバックに基づいて、又は最適化されるべき現在のセンシングメトリックがあるかどうかを自動的に決定することに基づいて、検出性能を最適化するためにトリガされてもよい。その後、RFシステムは、検出性能を最適化するためにRFシステム構成パラメータ、とりわけ、現在の検出メトリックに最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整してもよい。例えば、呼吸数認識が呼吸運動との同期を頻繁に失う等、不十分な性能のために、現在のセンシングメトリックは最適化される必要があり得る。呼吸数認識の性能が不十分である場合、例えば、RFシステムは、人が存在することのみを決定するように構成されてもよいが、人の呼吸数を決定することはできない。
RFシステムは、1つ以上のRFシステム構成パラメータが、RFベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、1つ以上のRFシステム構成パラメータのランキングを決定する、及び、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにランキングに基づいてRFシステム構成パラメータを調整するように構成されてもよい。これは、検出性能を最適化するために、様々なRFシステム構成パラメータが検出性能へのそれらのインパクトに応じて調整され得るので、検出性能をさらに最適化することを可能にし得る。RFシステムは、それぞれのランキングに基づいてRFシステム構成パラメータの各々に重みを提供するように構成されてもよい。RFシステムは、それぞれのランキングに基づいて順次に(serially)RFシステム構成パラメータを調整するように構成されてもよい。これは、検出性能を最適化するために、検出性能へのインパクトがより小さいRFシステム構成パラメータが調整される前に、検出性能へのインパクトがより大きいRFシステム構成パラメータが調整されるので、検出性能をより速く最適化することを可能にし得る。
RFシステムは、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを提供する、検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかを提供する、又はこれらの組み合わせを提供するように構成されてもよい。これは、例えば、1つ以上のノードを交換、追加、又は削除するために、外部システム又はユーザ等との外部インタラクション(external interaction)が必要とされる場合に検出性能を改善することを可能にし得る。また、RFシステムは、RFシステム構成パラメータが、RFベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、RFシステム構成パラメータのランキングを提供するように構成されてもよい。追加的に、又は代替的に、RFシステムは、検出性能を最適化するためにランキングに応じてRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかを提供するように構成されてもよい。
RFシステムは、通信インターフェースを含んでもよい。通信インターフェースは、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータをユーザに提供する、検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかをユーザに提供する、又はこれらの組み合わせを提供するように構成されてもよい。
通信インターフェースは、ユーザインターフェース、例えば、RFシステム構成パラメータをユーザに表示するためのディスプレイ、又はユーザがRFベースのセンシングを行うための現在のコンテキストに関する情報等の入力を提供することを追加的に可能にするタッチディスプレイを含んでもよく、又は斯かるユーザインターフェースであってもよい。代替的に、通信インターフェースは、ユーザがユーザデバイス又はサーバからRFシステム構成パラメータを得ることができるように、RFシステム構成パラメータをユーザデバイス又はサーバに送信するためのトランシーバ及びアンテナを含んでもよい。ユーザは、検出性能を最適化するためにRFシステム構成パラメータに関する情報を使用することができる。
本発明のさらなる態様において、RFシステム構成パラメータに基づいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法が提供される。方法は、コンピュータ実施方法(computer implemented method)、例えば、プロセッサ及び通信インターフェースを含むコンピュータシステム、例えば、RFシステムで実行されるコンピュータ実施方法であってもよい。方法は、
複数のノードを含むRFシステムの少なくとも2つのノードのグループによってセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うステップと、
RFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するステップと、
RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにRFシステム構成パラメータを調整するステップと、
を含む。
方法は、
センシングエリア内のグループによってRFベースのセンシングを行うための現在のコンテキストを決定するステップ、
現在のコンテキストに基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するステップ、
検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックに基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するステップ、
前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルが、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかを決定するステップ、
検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルのどれがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかに基づいてRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するステップ、
RFベースのセンシングの現在の検出性能レベルを決定するステップ、
現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回るか下回るかに基づいて検出性能を最適化するステップ、
1つ以上のRFシステム構成パラメータが、RFベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、1つ以上のRFシステム構成パラメータのランキングを決定するステップ、
RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにランキングに基づいてRFシステム構成パラメータを調整するステップ、
RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを提供するステップ、
検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかを提供するステップ、
RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータをユーザに提供するステップ、及び
検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかをユーザに提供するステップ、
のうちの1つ以上を含んでもよい。
本発明のさらなる態様において、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためのコンピュータプログラムプロダクトが提供される。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがプロセッサで実行された場合、プロセッサに、請求項12若しくは請求項13に記載の方法、又は方法の任意の実施形態を実行させるためのプログラムコード手段を含む。
さらなる態様では、請求項14に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体が提供される。代替的に、又は追加的に、コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラムの任意の実施形態によるコンピュータプログラムを記憶していてもよい。
請求項1に記載のRFシステム、請求項12に記載の方法、請求項14に記載のコンピュータプログラム、及び請求項15に記載のコンピュータ可読媒体は、同様及び/又は同一の好適な実施形態、とりわけ、従属請求項に記載されるような実施形態を有することを理解されたい。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることも理解されたい。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に述べられる実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。
RFシステムのノードを概略的且つ例示的に示す。 第1の構成におけるノードの2つのグループを含むRFシステムの一実施形態を概略的且つ例示的に示す。 第2の構成におけるRFシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。 第3の構成におけるRFシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。 第4の構成におけるRFシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。 第5の構成におけるRFシステムの実施形態を概略的且つ例示的に示す。 RFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法の一実施形態を示す。
図1は、RFシステム、例えば、図2~図6に様々な構成(configuration)で与えられるCLシステム100のノードを概略的且つ例示的に示す。以下では、CLシステム100の機能性に関する詳細を提供する前に、CLシステム100で使用され得る例示的なノード10に関する詳細を述べる。
ノード10は、制御ユニット12と、アンテナアレイ16を含む通信インターフェースとを含む。アンテナアレイの代わりに、単一のアンテナがノードに含まれてもよい。
制御ユニット12は、プロセッサ18と、メモリ20の形態のコンピュータ可読媒体とを含む。
この実施形態において、通信インターフェース14は、WiFi(登録商標)に基づくRFメッセージ、すなわち、WiFi(登録商標) RFメッセージを含むRF信号を送信及び受信するためのWiFi(登録商標)トランシーバ22と、タッチディスプレイの形態のユーザインターフェース24とをさらに含む。他の実施形態では、通信インターフェースは、Thread、セルラー無線、Bluetooth(登録商標)、BLE、又は任意の他の通信プロトコル等、1つ以上の他の通信プロトコルに基づいてデータを交換してもよい。通信インターフェースは、異なる通信プロトコルに基づいてデータを交換するように構成される2つ以上のトランシーバを含んでもよい。
通信インターフェース14は、ノード間でワイヤレスにRFメッセージを含むデータを交換する及びRFベースのセンシングを行うために、CLシステム100のノードにRF信号を送信する及びノードからRF信号を受信するためのアンテナアレイ16を使用する。あるノードから別のノードに送信されるRF信号は、例えば、ノード間の伝送路内のユーザ等の有体物によって、外乱を受ける可能性がある。ユーザによって外乱を受けるRF信号は、RFベースのセンシングを行うための制御ユニット12において分析されることができる。
制御ユニット12のメモリ20は、CLシステム100を動作させるためのコンピュータプログラムプロダクトを記憶する。コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータプログラムプロダクトがプロセッサ18で実行された場合、RFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法、例えば、図7で提示されるRFシステム構成パラメータに基づいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法をプロセッサ18に実行させるためのプログラムコード手段を含む。さらに、メモリ20は、ノード10及び任意選択的にCLシステム100全体も動作させるための、例えば、照明を提供する及びRFベースのセンシングを行うために、ノードの機能を制御する及びCLシステム100のノードの機能を制御するためのコンピュータプログラムプロダクトを含む。
図2は、ノード34、36、及び38の第1のグループ30と、ノード44、46、及び48の第2のグループ40とを含むCLシステム100の形態のRFシステムの一実施形態を示している。CLシステム100は、2つの部屋を有する建物に配置される第1の構成において上面から見た図で示されている。第1のグループ30は、第1の部屋の第1のセンシングエリア32においてRFベースのセンシングを行い、第2のグループ40は、第2の部屋の第2のセンシングエリア42においてRFベースのセンシングを行う。他の実施形態では、RFシステムは、異なる数のノード、例えば、2、3、4若しくはより多くのノード及び/又は異なる数のグループを有してもよい。センシングエリアは、他の実施形態において異なるサイズ、形状及びロケーションであってもよい。また、異なる実施形態において、RFシステムは、異なる建物又はオープンスペースに配置されてもよい。
ノード34は、WiFi(登録商標)ルータであり、他のノード36、38、44、46、及び48は、光を提供するための及びRFベースのセンシングを行うための照明器具である。他の実施形態では、ノードは、スイッチ、ライト、ブリッジ等、別のタイプのものであってもよく、別の機能を実行してもよい。ノード34は、外部サーバ200にワイヤレス接続される。外部サーバ200は、例えば、ノード36~48の1つ以上に制御信号を送信することによって、CLシステム100のノード36~48を制御するために使用されることができる。外部サーバは、例えば、ビル管理システム(BMS:building management system)のサーバであってもよい。この実施形態において、外部サーバ200は、ノード34と直接データを交換するだけである。その後、ノード34は、他のノード36~48の機能を制御するために他のノード36~48とデータを交換してもよい。また、ノード34は、制御信号を別のノード、例えば、ノード36に送信してもよく、ノード36は、該制御信号をノード44、46、48等、さらなるノードに転送してもよい。
この実施形態において、第1のグループ30のノード34、36、及び38のロケーションは、第1のセンシングエリア32を画定し、第2のグループ40のノード44、46、及び48のロケーションは、第2のセンシングエリア42を画定する。CLシステム100の他の実施形態又は構成では、センシングエリアは異なってもよい。また、センシングエリアは、例えば、予め定義されてもよく、例えば、建物の部屋に適合されてもよい。
CLシステム100は、RFシステム構成パラメータに基づいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する、及び、最適化された検出性能でRFベースのセンシングを行うために使用される。図2に示されるCLシステム100の構成において、CLシステム100は、第1のグループ30の検出性能を最適化する。また、CLシステム100は、第2のグループ40の検出性能を最適化してもよい。他の実施形態では、CLシステム100は、例えば、第1のグループ30及び第2のグループ40の検出性能を含む、CLシステム100全体の検出性能を最適化してもよい。
この実施形態において、検出性能は、レイテンシ、センシングイベントを検出する信頼度、正確さ、空間分解能、フォールスポジティブ検出率、フォールスネガティブ検出率、センシングイベントの検出におけるノイズ、生成されるデータトラフィック、エネルギ消費、及びRFベースのセンシングを行うために使用されるRF信号の空間的閉じ込めのうちの1つ以上を含む様々なセンシングメトリックを含む。
RFシステム構成パラメータは、それぞれのグループ30及び40のノード34~48の空間的配置、グループ30及び40へのノード34~48のグルーピング、グループ30及び40におけるノードの数、並びに、RFベースのセンシングを行うための様々なセンシングパラメータを含む。センシングパラメータは、例えば、送信パワー、感度、信号強度、信号リンク、ビーム形状、ビームの指向性、閾値レベル、RFベースのセンシングを行うために使用される無線のタイプ、及び、RFベースのセンシングを行うために使用される通信プロトコルを含む。
CLシステム100が検出性能を最適化する前に、CLシステム100は、検出性能を最適化する必要があるかどうか又は現在の検出性能が十分であるかどうかを判断するためにRFベースのセンシングの現在の検出性能レベルを決定する。このステップは任意である。
この実施形態において、処理は、ノード34によって行われる。他の実施形態では、処理は、RFシステムの他のノード又は外部サーバによって行われてもよい。第1のグループ30の現在の検出性能レベルを決定するために、CLシステム100は、現在のRFシステム構成パラメータを使用してセンシングエリア32においてRFベースのセンシングを行う。この実施形態において、CLシステム100は、現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを下回る場合にのみ検出性能を最適化する。他の実施形態では、RFシステムは、現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回るか下回るかに基づいて検出性能を最適化するように構成されてもよい。CLシステム100が検出性能の最適化が必要ないと判断する場合、CLシステム100は、現在のRFシステム構成パラメータを使用してRFベースのセンシングを行う。そうでない場合、CLシステム100は、検出性能を最適化する。
検出性能を最適化するために、CLシステム100は、現在のコンテキストに基づいて及び検出性能に含まれるセンシングメトリックのセンシングメトリックレベルに基づいて、どのRFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えるかを決定する。他の実施形態では、RFシステムは、例えば、センシングメトリックレベルに代替的に又は追加的に、1つ以上のセンシングメトリックのどれが検出性能に含まれるかに基づいて、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定するように構成されてもよい。
この実施形態において、現在のコンテキストは、第1のグループによって実行されるセンシングアプリケーションと、第2のグループ40を動作することによって第1のセンシングエリア32に引き起こされるワイヤレス干渉50の形態の環境影響とを含む。センシングアプリケーションは、ユーザ26によって提供される入力によって決定される、すなわち、ユーザ26は、どのセンシングアプリケーションがCLシステム100によって実行されるべきであるかを決める。この実施形態において、CLシステム100は、占有検出のために使用される。ワイヤレス干渉50は、ノード間で交換されるRFメッセージを含むRF信号に基づいて、すなわち、信号強度及び見逃されRFメッセージ率(missed RF message rate)に依存して、ワイヤレス干渉を検出するセンシング分析アルゴリズムに基づいて決定される。
他の実施形態では、現在のコンテキストは、例えば、RFシステム構成パラメータのうちの1つ以上のRFシステム構成パラメータの設定、レイテンシ要件、センシングエリアで予想されるセンシングイベント、プライバシ要件、無線パワー消費要件、無線送信パワー要件、無線ビーム形状要件、無線受信ビームフォーミング要件、RFシステムの現在のロケーション、少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーション、センシングエリア内の有体物の現在のロケーション、現在の日付、少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在の動作モード、RFシステムで現在利用可能な帯域幅、少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のケイパビリティ、センシングエリアの現在の特性、誤イベント検出率要件、及び見逃されイベント検出要件を含んでもよい。
CLシステム100は、検出性能に含まれるセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るか、例えば、現在のレイテンシレベルが例えば0.2秒の閾値レイテンシレベルを上回るか下回るかを判断する。この実施形態において、ユーザは、CLシステム100に例えば0.5秒の現在のレイテンシレベルを提供する。斯くして、現在のレイテンシレベルは、閾値レイテンシレベルを超えている。他の実施形態では、現在のセンシングメトリックレベルは、例えば、現在のエネルギ消費レベルが閾値エネルギ消費レベルを超える場合、自動的に決定されてもよい。
その後、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが、検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルのどれがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかに基づいて決定される。例えば、現在のレイテンシレベルが閾値レイテンシレベルを上回る場合、レイテンシの性能は最適ではないとみなされる。これは、悪影響を受けた検出性能の根本原因を決定する際に考慮される。CLシステム100は、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが、センシングメトリックの最適でない性能の組み合わせに関連付けられるルックアップテーブル(LUT:look-up-table)等のデータベースを含んでもよい。他の実施形態では、RFシステム構成パラメータの代わりに根本原因が記憶されてもよく、RFシステム構成パラメータは根本原因に関連付けられてもよい。LUTは、経験に基づいて提供されてもよく、例えば、試行錯誤によって学習されてもよく、又はヒューリスティックに基づいてもよい。
CLシステム100は、どのRFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えるかを決定した後、検出性能を最適化するためにこのRFシステム構成パラメータを調整する。この実施形態において、CLシステム100は、RFシステム構成パラメータをどのように調整するかについてのシミュレーションを、その調整をシミュレートし、検出性能へのインパクトを判断することによって行う。代替的に、又は追加的に、CLシステム100は、ルール、例えば、1つのノードのメモリに記憶されたルールに基づいてRFシステム構成パラメータをどのように調整するか、例えば、現在のコンテキストに基づいてあるやり方であるRFシステム構成パラメータを調整することを決定してもよい。他の実施形態では、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することは、CLシステム100のそれぞれのRFシステム構成パラメータを反復的に調整し、以前の検出性能と、それぞれの調整されたRFシステム構成パラメータを使用してRFベースのセンシングを行うことによって得られるその後の検出性能とを比較することによって行われてもよい。調整は、CLシステム100によって自動的に実行されてもよく、及び/又は、例えば、どのRFシステム構成パラメータが調整されるべきであるかに依存して、ユーザ26が、RFシステム構成パラメータを調整するように指示されてもよい。
それゆえ、CLシステム100は、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータ、及び、検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきであるかを、ユーザ26に提供するためにノード34の通信インターフェースを使用してもよい。ユーザ26は、例えば、タッチディスプレイ24を介して、又は携帯電話(図示せず)等、ユーザデバイスを介してこの情報を受けてもよい。その後、ユーザ26は、検出性能を最適化するために、相応に(accordingly)、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整してもよい。
他の実施形態では、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータに関して検出性能を最適化した後、検出性能を最適化するためにさらなるRFシステム構成パラメータが調整されてもよい。他の実施形態において、例えば、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することが、検出性能を十分に改善しない場合、CLシステム100は、RFシステム構成パラメータが検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされるRFシステム構成パラメータのランキングを決定してもよい。その後、CLシステム100は、検出性能を最適化するためにRFシステム構成パラメータをそれらのランクに従って調整してもよく、すなわち、RFシステム構成パラメータは、例えば、現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回る場合、検出性能が十分に改善されるまで次々に順次に調整されてもよい。RFシステム構成パラメータの調整は、RFシステム構成パラメータのいくつかが相互に依存している場合も考慮し、従来技術から当業者に知られている技術の1つに従ってこれらのRFシステム構成パラメータを反復的に調整してもよい。
図3~図6は、異なるコンテキストに対するRFベースのセンシングの検出性能を最適化するためのCLシステム100の異なる調整に基づくCLシステム100の様々な構成を示している。
図3では、CLシステム100の第2の構成が示され、第1のグループ30のノード36及び38が、互いに近づけるために、第1の部屋に対して水平面内で移動されている。これは、低いRF信号強度を補償することを可能にする。この実施形態では、センシングエリア32も調整される。他のノード34、44、46、48は移動されない。
以下では、図3のコンテキストにおいて、ノード36及び38を移動させることが検出性能を最適化することを可能にするとCLシステム100がどのように決定したか、詳細が与えられる。
まず、CLシステム100は、ノード34、36、及び38の感度を調整することが検出性能にどの程度影響を与えるかを判断し、これは検出性能に有意な影響を与えないことを見出す。その後、CLシステム100は、ノード34、36、及び38間の信号リンクにおけるワイヤレス干渉50が検出性能に及ぼす効果をチェックする。この場合、ワイヤレス干渉50の効果は無視できる。その後、CLシステム100は、悪影響を受けた検出性能の根本原因を見出すために、他のRFシステム構成パラメータが検出性能にどの程度影響を与えているかを決定する。CLシステム100は、2つのノード、例えば、ノード36及び38間の信号リンクが低いRF信号強度しか有さないことを見出す。RFメッセージは、たとえ小さな環境影響でも影響を受けやすく、斯くして、受信されない可能性があるので、低いRF信号強度は、低い検出性能をもたらす可能性がある。
ノード36及び38間の低いRF信号強度が、RFベースのセンシングの悪い(poor)検出性能の根本原因であるという知識に基づいて、CLシステム100は、検出性能をどのように最適化するかを決定する。それゆえ、CLシステム100は、以前の経験、すなわち、さらなる新しいノードを追加することは、RF信号強度、斯くして、ノード36及び38間の信号リンクを改善しないため、検出性能を必ずしも改善しないことに基づく最適化アプローチを使用する。斯くして、CLシステム100は、ノード36及びノード38を互いに近づけることが、それらの間のRF経路が強くなるため、検出性能を改善すると決定する。代替的に、CLシステム100は、マルチパス効果がより支配的になり、ノード36及び38間の信号リンクのRF信号強度を増加させることを可能にするノード36及び38の空間的配置を特定するために、ノード36及び38のいくつかのわずかに修正された位置をシミュレートしてもよい。
代替的に、ノードのロケーションは、水平面、すなわち、水平方向の代わりに、垂直面、すなわち、垂直方向に移動させることによって調整されてもよい。例えば、スタンディング照明器具(standing luminaire)の形態のノードは、RF信号を送信及び受信するノードのアンテナアレイの垂直方向ロケーションを調整するための調整可能なスタンドを有する可能性があり、ペンダントの形態のノードは、そのアンテナアレイの垂直方向ロケーションを調整するための調整可能なチェーン又はワイヤを有する可能性がある。CLシステム100は、例えば、照明器具の原型等のメタデータに基づいて、又は、例えば、拡張現実(AR:augmented reality)測定ツール、光検出及び測距(LiDAR:light detection and ranging)、レーザ距離測定等に基づいて得られる、直接的な測定情報に基づいて、垂直方向ロケーションを調整することが検出性能に最も影響を与えると決定してもよい。
また、CLシステム100は、ノードを水平方向に移動させることが制限される場合、ノードを水平方向に移動させるのではなく、ノードの垂直方向ロケーションが調整されてもよいと決定してもよい。ノードのロケーションによっては使用できない可能性があり、例えば、水平方向ロケーション及び/又は垂直方向ロケーションによっては、ノードがアクセスできない可能性がある。ノードの垂直方向及び/又は水平方向ロケーションを調整することは、使用可能なロケーションの量を増加させる。例えば、天井照明器具は、水平方向に配置されることができる場所の選択肢は限られる可能性があるが、垂直方向により自由に調整される可能性がある。これは、ノードのロケーションの改善された自動又は手動調整を可能にし得る。
代替的に、ユーザ26は、RFベースのセンシングを行うための根本原因又は現在のコンテキストに関する情報をCLシステム100に提供してもよい。この情報は、どのRFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えるか、及び、検出性能を最適化するためにこのRFシステム構成パラメータをどのように調整すべきかを決定するために使用されてもよい。
例えば、ユーザ26は、RFベースのセンシングが、ある物体(図示せず)の近傍においてうまく機能しないこと、若しくはある時刻、例えば夕方に機能しないこと、若しくはあるアクティビティ中、例えば隣接する部屋の別のユーザがインターネットを介してビデオをストリーミングしているときに機能しないことが多いこと、又は、RFベースのセンシングが、第1の部屋の一部では機能しないこと、例えば、ユーザが机の上で作業している際に占有検出が失敗すること、若しくはユーザがダブルベッドの左側に横たわっている際に呼吸数認識が失敗するが、右側では失敗しないことを示してもよい。
これらのコンテキストに対して、CLシステム100は、ユーザによって提供される情報を、例えば、CLシステム100によって決定される、RFシステム構成パラメータの現在の設定等、さらなる現在のコンテキストと組み合わせてもよい。さらに、例えば、CLシステム100は、RFシステム構成パラメータについて、現在のコンテキストを考慮してそれらが検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかを決定してもよい。
ユーザ26は、例えば、あるRFシステム構成パラメータが調整可能であるかどうかに関する情報を提供してもよい。例えば、回転ヘッドを有する照明器具スポットライトの形態のノードがCLシステム100に含まれる場合、RFパターンの指向性は、スポットライトを異なる角度に向けることによって変更され得る。対照的に、このようなRFシステム構成パラメータは、例えば、吊り下げ照明器具の形態のノードでは調整できない可能性がある。
ユーザ26が、第1のグループ30にノードを追加する、例えば、第2のグループ40からノード46を追加する(図4参照)、又はCLシステム100に新しいノード39を追加する(図5参照)ことのいずれかによって、第1のグループ30に新しいノードを追加するオプションをCLシステム100に入力する場合、CLシステム100は、この調整が検出性能にどのように影響を与えるか、及び、新しく追加されたノードのどの空間的ロケーションが検出性能を最適化するかを決定してもよい。
例えば、CLシステム100は、ユーザが作業している机のできるだけ近くに新しいノードを追加することが、検出性能を最適化すると決定してもよい。代替的に、CLシステム100は、さらなる現在のコンテキストに基づいて、例えば、センシングエリア内のすべてのノード間の信号リンクを分析し、ノードはユーザが作業している机のロケーション、すなわち、改善されたRFベースのセンシングを必要とするロケーションの近くであることを推論し得る特定のメタデータを提供することを可能にする信号リンクに焦点を当てることに基づいて、検出性能を最適化してもよい。机のロケーションに近いノードは、例えば、読書灯タイプである、又は「Desktop Left(デスクトップ左)」等の名前を有する可能性がある。この結果、部屋の中央のロケーションにおけるシーリングライトの形態の新しいノード等、非自明な(non-trivial)RFシステム構成パラメータが検出性能に最も影響を与えることを見出してもよい。このようなシーリングライトは、机が位置するエリアのボリュームを通過する信号リンクを提供し得るため、机におけるRFベースのセンシングのカバレッジを改善し、斯くして、検出性能を最適化することを可能にし得る。
ノードを追加することが不可能又は許容できない場合、CLシステム100は、代替的なRFシステム構成パラメータ及びこれをどのように調整すべきかに関する情報をユーザに提供してもよい。この代替的なRFシステム構成パラメータは、例えば、既に存在する他の信号リンクを損なわないものであってもよい。例えば、CLシステム100は、検出性能を最適化するために調整され得る(複数の)RFシステム構成パラメータが、他のノードに対して最も強い信号リンクを有するノードのそれぞれのロケーションであることを見出してもよい。これらのノードについて、軽微な移動は、信号リンクの品質を有意に乱さず、RFメッセージが見逃されることにつながらないので、RFベースのセンシングが乱されることはないであろう。それゆえ、これらのノードのロケーションは、例えば、センシングエリア及びそのカバレッジをシフトさせる等して、机に近づけるように調整されてもよい。
一方、ノードのロケーションを移動させることが、センシングエリアの他の部分又は他のセンシングアプリケーションに悪影響を与える可能性がある。CLシステム100は、検出性能を最適化する際にこれを考慮するように構成されてもよい。例えば、元の構成において、許容可能な性能を有するが、ノイジーとみなされる品質閾値に近いノードは、机の近くのRFベースのセンシングを改善することに重点を置くことによって、さらに劣化する可能性がある。この結果、机での検出性能は最適化されるが、センシングエリアの別の部分、例えば、ドアの近くにおける検出性能を低下させる可能性がある。CLシステム100はさらに、センシングエリアのどの部分が関心エリアであるかを考慮し、関心エリア内又は関心エリアの近くにおける検出が最適化されるように検出性能を最適化してもよい。
図4では、CLシステム100の第3の構成が示され、ノード46が、第2のグループ40から削除され、第1のグループ30に追加されている。これは、第1のグループ30の検出性能を改善することを可能にする一方、第2のグループ40の検出性能を低下させる可能性がある。この場合、ノード46は、第2のグループ40から第1のグループ30に再グループ化されるだけでなく、空間的に移動される。
代替的に、CLシステム100は、空間的ロケーションを調整することなく、すなわち、ノード46を移動させることなく、ノード46を第2のグループ40から削除し、第1のグループ30に追加することによって、第1のグループ30及び第2のグループ40を再グループ化してもよい。これも、検出性能を最適化することを可能にし得る。
CLシステム100は、ノード46を削除し、第1のグループ30に追加する前に、ノード46が第2のグループ40のセンシングアプリケーションにとってクリティカル(critical)であるかどうかを決定してもよい。CLシステム100は、ノード46が第2のグループ40のセンシングアプリケーションにとってクリティカルであるかどうかに基づいて、ノード46を第2のグループ40から削除し、ノード46を第1のグループ30に追加するかどうかを判断してもよい。これは、第2のセンシングエリア42におけるセンシング性能を有意に低下させることを回避することを可能にし得る。
例えば、CLシステム100は、例えば、汎用ZigBee(登録商標)ネイバーテーブルに基づいて、ノード46が、ノード36及び38への強い信号リンクを有する第1のグループ30に隣接するセンシングエリア42に配置されていると決定してもよい。その後、CLシステム100は、ノード46を第1のグループ30に追加することが、検出性能に最も影響を与える調整されるべきRFシステム構成パラメータであり得ると決定してもよい。ノード46を第1のグループ30に追加することによってRFシステム構成パラメータを調整する前に、CLシステム100は、この調整が第2のグループ40の検出性能を低下させるかどうか、並びに/又は、検出性能が第1のセンシングエリア32において最適化されるかどうか及びどのように最適化されるかをチェックしてもよい。CLシステム100は、代替的に又は追加的に、ノード46を第1のグループ30に追加することが第2のグループ40の動作にどのように影響を与えるか、例えば、検出性能が第2のセンシングエリア42において低下するかどうか、又は、例えば、ノード46が移動されなかったので依然として位置する、第2のセンシングエリア42におけるアクティビティに起因して、第1のセンシングエリア32においてRFベースのセンシングを行うためのフォールスポジティブ率が増加するかどうかを決定してもよい。
さらに代替的に、ノード46は、両方のグループ30及び40に含まれ、両方のセンシングエリア32及び42においてRFベースのセンシングを行ってもよい。この場合、CLシステム100は、例えば、両方のグループ30及び40のRFベースのセンシングを行うための1つ以上のセンシングパラメータを調整してもよく、又は調整するようユーザに提案してもよい。また、CLシステム100は、センシングパラメータ以外のRFシステム構成パラメータを調整してもよく、又は調整するようユーザに提案してもよい。例えば、ユーザは、第1のセンシングエリア32又は第2のセンシングエリア42においてRFベースのセンシングを行うための分解能又は信頼性の不足を補償するために、第2のグループ40の別のノードを新しいロケーションに移動するように指示されてもよい。
図5では、CLシステム100の第4の構成が示され、ノード39が、ワイヤレス干渉50を軽減するために第1のグループ30に追加されている。ワイヤレス干渉50は、この構成における第2のグループ40の動作によって引き起こされる。環境影響は、例えば、電子レンジ又はビデオストリーミングテレビ等、任意の他のノイズ源によって提供されるRFノイズも含む可能性がある。
第1のグループ30は廊下に配置され、ユーザ26は、高速モーション検出と、第2のグループ40を含む隣接するリビングルームでのフォールスポジティブを回避することとの間の満足のいくバランスを確保するため、廊下でRFベースのセンシングを行うために第1のグループ30のノード34、36、及び38を構成するのにしばらく時間を費やしている。
検出性能が満足のいくものでない場合、ユーザ26は、自身の不満足を、例えば、ノード34の通信インターフェースを介してCLシステム100に、例えば、ユーザデバイス上のアプリを使用して、この情報をノード34に送信することによって、又はタッチディスプレイ等、任意の他の利用可能なユーザインターフェースを使用することによって報告してもよい。
これに応答して、CLシステム100は、まず、検出性能に対するすべてのRFシステム構成パラメータのインパクトを調べる。その後、CLシステム100は、悪影響を受けた検出性能の根本原因が、非常にノイジーなノード34、36、及び38間の信号リンクである、すなわち、この場合、受信信号強度インディケーション(RSSI:received signal strength indication)又はチャネル状態情報(CSI:channel state information)が、例えば閾値を上回って、変動しすぎることであると決定する。その後、CLシステム100は、悪影響を受けた検出性能の根本原因、すなわち、ノード34、36、及び38間のノイジーな信号リンクを軽減するための最良の解決策は、グループ30にさらなるノードを追加することであると決定する。CLシステム100は、さらなる信号リンクからのデータを追加することにより、センシング分析アルゴリズムが、元の信号リンクによってすでに観測されているものを、より高い信頼度でさらに相関させることができることを理解する。これは、より高い信頼度でセンシングイベントを検出することを可能にする。
例えば、RFシステムは、例えば、振幅変動が履歴値、例えば、ある時間ウィンドウについて決定される履歴平均値の20%を超える信号リンクは、ノイジーと見なされると決定してもよい。代替的に、RFシステムは、振幅ピークの頻度を測定し、振幅ピークの頻度に基づいて信号リンクが現在際立って(extraordinarily)ノイジーであると決定してもよい。
図6では、CLシステム100の第5の構成が示され、ノード34、36、44、及び46が第1のグループ30に再グループ化され、ノード38、48が第2のグループ40に再グループ化されている。これは、センシングエリア32及び42も調整する。ノード34~48を再グループ化することは、例えば、十分にカバーされていないセンシングエリアの一部でセンシングイベントが発生し、センシングエリアを調整することがカバレッジを最適化するので、例えば、センシングエリアを調整することが検出性能を改善する場合、現在のコンテキストに基づいて検出性能を最適化することを可能にし得る。他の場合では、ノードは、追加的に、移動されてもよい。
さらなるシナリオ、すなわち、CLシステム100が異なる現在のコンテキストで動作することが、図面なしで以下に与えられる。
CLシステム100は、移動された場合に検出性能に最も影響を与えるノードだけでなく、このノードを移動させることが他のセンシングアプリケーションにどのように影響を与えるかも決定してもよい。例えば、センシングエリアに入るユーザの占有を検出するためのレイテンシ等、特定のセンシングアプリケーションのために特定のセンシングメトリックが最適化されるべきである場合、これは、ダブルベッドに横たわる2人のユーザのうちの1人の呼吸数の呼吸数認識等、他のセンシングアプリケーションに影響を与える可能性がある。
例えば、ベッドルームが、シーリングライト及びフロア自立ナイトライト(free-floor-standing night light)の形態の2つノードを有する場合、この構成は、ユーザが部屋に入る場合にライトをオンにするのに十分に低いレイテンシを実現するには十分でない可能性がある。CLシステム100は、ベッドルームのサイズ、ベッドルームのタイプ等に起因して、フロア自立ナイトライトの1つを部屋の入り口に30cm近づけることが、検出性能を最適化することを可能にすると決定してもよい。この場合、フロア自立ナイトライトの位置のこの調整がレイテンシを減らす一方、ノード間の信号リンクを有意に劣化させないことが、シミュレーションされ、その後、シミュレーションをチェックするためにRFベースのセンシングを行うことによって確認されてもよい。
しかしながら、フロア自立ナイトライトの1つを30cm移動させることが、ダブルベッドの第2の側に第2のユーザが横たわっている場合にダブルベッドの第1の側に横たわっている第1のユーザの呼吸数認識の検出性能に有意に影響を与える可能性がある。例えば、2.4GHz又は5GHz WiFi(登録商標)信号は低い閉じ込めを示す、すなわち、鋭いカットオフを有さないので、フロア自立ナイトライトが30cm移動された後、RF信号は、第1のユーザと相互作用するだけでなく、ダブルベッドの第2の側に横たわる第2のユーザとも相互作用する可能性がある。したがって、フロア自立ナイトライトを30cm移動させることは、呼吸数認識のためのRFセンシング分析アルゴリズムを大きく乱す可能性がある。
この場合、CLシステム100は、フロア自立ナイトライトを30cm移動させることを見送り、代わりに、代替的なRFシステム構成パラメータ、例えば、呼吸数認識の検出性能を有意に低下させない、又は改善さえする一方、占有検出の検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することを決定してもよい。例えば、新しいノードが、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うために部屋の入り口に近いグループに追加されてもよい。代替的に、例えば、メッセージングレートが増加されてもよい。
さらに代替的に、CLシステム100は、フロア自立ナイトライトを水平面内で移動させる又はその高さを調整することが、新しいノードを追加することよりも好ましくあり得ることを決定してもよい。新しいノードを追加することは、例えば、より多くのノードが追跡される必要があり、ノード間のデータトラフィックの量が増加するので、RFベースのセンシングを行うグループの各ノードによって必要とされるリソースを増加させる可能性がある。したがって、新しいノードを追加することは、例えば、データトラフィック、ワイヤレス干渉、及びエネルギ消費が増加するため、検出性能に逆効果になる可能性がある。
それゆえ、CLシステム100は、あるセンシングメトリックを改善することによって検出性能が改善される一方、別のセンシングメトリックが低下する、例えば、データトラフィックを増加させるどうかを判断してもよい。例えば、CLシステム100は、センシングエリア内のデータトラフィックが、例えば、成功したメッセージ受信のためのネットワーククロッギング閾値に既に近いと判断する可能性がある。それゆえ、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うグループにさらに別の新しいノードを追加することは、このすでに弱いセンシングメトリックをさらに劣化させ、RFメッセージが見逃されるようにデータトラフィックがネットワーククロッギング閾値を超える結果になる可能性さえある。この現在のコンテキストに基づいて、CLシステム100は、新しいノードを追加する又はメッセージングレートを増加させることよりも、別のRFシステム構成パラメータを調整すること、例えば、フロア自立ナイトライトを水平面又は垂直面で移動させることが好ましいと決定してもよい。
要約すると、RFシステムは、自動的に、特定のセンシングエリアにおける検出性能を改善する又は特定のセンシングエリアにおける検出性能を改善するためのフィードバックをユーザに提供してもよい。RFシステムは、ユーザがRFベースのセンシングが最適でないと知覚する、悪影響を受けた検出性能の根本原因を特定することができる。根本原因に基づいて、RFシステムは、1つ以上のRFシステム構成パラメータ、とりわけ、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整することによって、検出性能を改善するための提案を提供することができる。検出性能を改善するための提案は、例えば、それぞれ、優先度によってランク付けされる、センシングアプリケーション又は所望のセンシング機能性、センシングエリアにおける優勢なアクティビティタイプ、誤検出に対する許容度、レイテンシ要件、レイテンシ期待(latency expectation)、又は任意の他のコンテキストを含む、現在のコンテキストも考慮に入れてもよい。例えば、異なるコンテキストは、RFシステムが、例えば、ノードを追加する、又は既存のノードの空間的ロケーションを変更することによって、(複数の)RFシステム構成パラメータを調整する、又はどの(複数の)RFシステム構成パラメータが調整されるべきかを提案することを引き起こす。また、現在のコンテキストは、異なるセンシングメトリックの性能を含む検出性能を改善するために、RFシステムが、同じRFシステムによって同時に従事される異なるセンシングメトリックの性能間で、例えば、センシングエリアにおけるスナッピーなモーションセンシング対呼吸検出対隣接するセンシングエリアにおける転倒検出をどのように意識的にトレードオフするかを判断することも可能にし得る。
RFシステムの全体的な目標は、例えば、従来技術の単に感度レベルを調整する以上の、RFシステム構成パラメータを調整するためのより関連する提案又はオプションをユーザに提供することによって、検出性能を向上させることである。RFシステム構成パラメータの調整は、非常にコンテキストアウェア(highly context-aware)、とりわけ、センシングアプリケーションアウェア(sensing application-aware)な、RFベースのセンシングのファインチューニング(finetuning)を可能にする。
RFシステムは、とりわけ、ユーザが検出性能低下の根本原因及び/又は検出性能を最適化するやり方を知らない場合に、検出性能を最適化するためにユーザをガイドすることを可能にし得る。RFシステムは、RFシステム自体によって取得される現在のコンテキストに関する情報だけでなく、現在のコンテキストに関してユーザによって提供される情報に応答してユーザをガイドしてもよい。例えば、ユーザは、ユーザがフロントドアからセンシングエリアに入るときは常に、レイテンシが高すぎる、すなわち、RFベースのセンシングに時間がかかりすぎるが、ユーザが別のドアから入る場合そうではないことを示してもよい。この場合、ユーザは、RFベースのセンシングを行うノードが多すぎる又は少なすぎる、サンプリングレートが不十分である、送信パワーが低すぎる等、検出性能低下の根本原因を知ることなくなぜ検出性能が不十分であるかRFシステムに現在のコンテキストを提供してもよい。しかしながら、ユーザによって提供される現在のコンテキストに関する情報とRFシステムの現在のコンテキストに関する情報とを組み合わせることは、根本原因を見出し、その後、検出性能をどのように最適化するか決定することを可能にし得る。
図7は、RFシステム構成パラメータに基づいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法700の一実施形態を示している。方法は、例えば、図2~図6に関して提示されるCLシステム100等、RFシステムによって実行されてもよい。
ステップ702において、ユーザは、ノードのグループによってセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うための現在のコンテキスト、及びユーザが満足していないセンシングメトリックに関する情報を提供する。例えば、ユーザは、RFシステムが占有検出のために使用されること、及び、ユーザがセンシングエリアに入る場合に照明をオンにする等、RFシステムの高速反応を可能にするために、検出が終了するまでに0.2秒のレイテンシ要件が定められることを提供する。ユーザはさらに、例えば、レイテンシが0.2秒を上回る、例えば0.4秒であるため、レイテンシに満足していないことを提供してもよい。
ステップ704において、グループによってセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うための現在のコンテキストが、ユーザによって提供される情報、並びに、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うためのグループ内のノード数、及びノードの現在の空間的配置を含むRFシステム構成パラメータの現在の設定等、ノードによって取得される情報に基づいて決定される。ユーザによって提供される及びノードによって取得される情報は分析される。
ステップ706において、RFベースのセンシングが、RFシステムのノードのグループによってセンシングエリアにおいて行われる。
ステップ708において、RFベースのセンシングの現在の検出性能レベルが、行われたRFベースのセンシングに基づいて決定される。この場合、現在の検出性能レベルは、占有を検出するための現在のレイテンシに依存する。検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回る場合、現在のRFシステム構成パラメータが、センシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うために使用される、すなわち、RFベースセンシングの現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回る限り、ステップ706が実行される。現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを下回る場合、ステップ710が、RFベースセンシングの検出性能を最適化するために実行される。この場合、レイテンシは0.2秒のレイテンシ要件よりも高く、その結果、現在の検出性能レベルは、閾値検出性能レベルを下回り、ステップ710が実行される。
ステップ710において、RFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが、現在のコンテキスト及び検出性能に含まれるセンシングメトリックの現在のセンシングメトリックレベルに基づいて決定される。それゆえ、検出性能に含まれるセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルが、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを下回るかどうかが判断される。この場合、レイテンシは、センシングメトリックレベルが閾値センシングメトリックレベルを下回ることに対応するレイテンシ要件を上回ると決定される。これに応答して、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを下回るセンシングメトリックレベルを有するそれぞれのセンシングメトリックに影響を与えるRFシステム構成パラメータが、どのRFシステム構成パラメータがどのセンシングメトリックに最も影響を与えるかに関連する情報を含むLUTから決定される。この場合、レイテンシは、グループ内のノードの制限された処理ケイパビリティに起因して生じる。
ステップ712において、どのRFシステム構成パラメータがRFベースセンシングの検出性能に最も影響を与えるかという情報が、ユーザに提供される。この場合、より低いレイテンシでRFベースのセンシングを行うにはノードの処理ケイパビリティ(processing capability)が低すぎるため、グループ内のノードのケイパビリティが検出性能に最も影響を与えるという情報がユーザに提供される。
追加的に、検出性能を最適化するためにRFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかの情報がユーザに提供される。この場合、処理能力(processing power)の低いノードが処理能力の高いノードに置き換えられてもよい、又は処理能力の高いノードがグループに追加されてもよいという情報がユーザに提供される。他の実施形態では、これらの情報は、検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを最適化するRFシステムのノードに提供されてもよい。例えば、送信パワーが検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータである場合、それぞれの(複数の)ノードは、検出性能を最適化するために自身の送信パワーを調整してもよい。
ステップ714において、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにユーザによって調整される。この場合、処理能力が高い追加のノードが、レイテンシを短縮するためにグループに追加される。
他の実施形態では、RFシステムのノードは、検出性能を最適化するために検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータがどのように調整されるべきかの情報に基づいて、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを自動的に調整する、例えば、送信パワーを増加させてもよい。
他の実施形態では、1つ以上のRFシステム構成パラメータが、RFベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、1つ以上のRFシステム構成パラメータのランキングが決定されてもよく、RFシステム構成パラメータは、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するためにランキングに基づいて調整されてもよい。
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、図的又は例示的であって、限定的なものではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。例えば、RFシステムが、暖房換気空調(HVAC:heating ventilation air-conditioning)システム又は任意の他のスマートホームシステムである実施形態において本発明を動作させることが可能である。また、RFシステムは、BMS環境、スマートホーム環境、オフィス環境、又は住環境のコンテキストにおいて動作されてもよい。
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。
請求項では、単語「含む」は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数を排除するものではない。
単一のユニット、プロセッサ、又はデバイスが、請求項において列挙されるいくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。
1つ又は複数のユニット又はデバイスによって実行される、複数のノードを含むRFシステムの少なくとも2つのノードのグループによってセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行う、1つ以上のRFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを決定する、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するために検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータを調整する等のオペレーションは、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実行されることができる。これらのオペレーション及び/又は方法は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び/又は専用ハードウェアとして実装されることができる。
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学記憶媒体又は固体媒体等の、好適な媒体において記憶/頒布されてもよいが、インターネット、Ethernet(登録商標)、又は他の有線若しくは無線の電気通信システム等を介して、他の形態で頒布されてもよい。
請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
本発明は、複数のノードを含むRFシステム及びRFシステム構成パラメータに基づいてセンシングエリアにおいてRFベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法に関する。RFシステム構成パラメータのうち、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータが決定される。その後、RFベースのセンシングの検出性能に最も影響を与えるRFシステム構成パラメータは、RFベースのセンシングの検出性能を最適化するために調整される。検出性能の低下の根本原因及びこれを軽減するためのそれぞれのRFシステム構成パラメータは、現在のコンテキストに基づいて決定されてもよい。検出性能を最適化するために、例えば、ノードのセンシングパラメータの設定が調整されてもよく、又は、ノードが移動、削除、追加、若しくは交換されてもよい。

Claims (15)

  1. 無線周波数システム構成パラメータに基づいて無線周波数ベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する無線周波数システムであって、当該無線周波数システムは、複数のノードを含み、前記複数のノードのうちの少なくとも2つのノードのグループは、センシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うように構成され、前記少なくとも2つのノードの第1のノードは、無線周波数信号を送信するように構成され、前記少なくとも2つのノードの第2のノードは、前記送信された無線周波数信号を受信するように構成され、前記無線周波数ベースのセンシングは、前記無線周波数信号と、前記少なくとも2つのノード間の伝送路上の1つ以上の物体又は人との相互作用によって引き起こされる前記無線周波数信号への外乱を分析することによって行われ、
    当該無線周波数システムは、無線周波数システム構成パラメータのうち、別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを決定する、及び、無線周波数ベースのセンシングの検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを調整するように構成される、無線周波数システム。
  2. 前記無線周波数システム構成パラメータは、
    前記グループの前記少なくとも2つのノードの空間的配置、
    前記グループへの前記複数のノードのグルーピング、
    前記グループ内のノードの数、
    前記グループ内のノードのケイパビリティ、及び
    無線周波数ベースのセンシングを行うための1つ以上のセンシングパラメータ、
    のうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の無線周波数システム。
  3. 当該無線周波数システムは、現在のコンテキストに基づいて前記無線周波数ベースのセンシングの検出性能に最も影響を与える無線周波数システム構成パラメータを決定するように構成される、請求項1又は2に記載の無線周波数システム。
  4. 前記現在のコンテキストは、
    前記無線周波数システム構成パラメータのうちの1つ以上の無線周波数システム構成パラメータの設定、
    センシングアプリケーション、
    レイテンシ要件、
    前記センシングエリアで予想されるセンシングイベント、
    プライバシ要件、
    無線パワー消費要件、
    無線送信パワー要件、
    無線ビーム形状要件、
    無線受信ビームフォーミング要件、
    当該無線周波数システムの現在のロケーション、
    前記少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のロケーション、
    前記センシングエリア内の有体物の現在のロケーション、
    現在の日付、
    前記少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在の動作モード、
    環境影響、
    当該無線周波数システムで現在利用可能な帯域幅、
    前記少なくとも2つのノードのうちの少なくとも1つのノードの現在のケイパビリティ、
    前記センシングエリアの現在の特性、
    誤イベント検出率要件、及び
    見逃されイベント検出要件、
    のうちの1つ以上を含む、請求項3に記載の無線周波数システム。
  5. 前記検出性能は、
    レイテンシ、
    正確さ、
    空間分解能、
    フォールスポジティブ検出率、
    フォールスネガティブ検出率、
    センシングイベントを検出する信頼度、
    センシングイベントの検出におけるノイズ、
    生成されるデータトラフィック、
    エネルギ消費、及び
    無線周波数ベースのセンシングを行うために使用される無線周波数信号の空間的閉じ込め、
    のうちの1つ以上を含む1つ以上のセンシングメトリックを含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の無線周波数システム。
  6. 当該無線周波数システムは、前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックに基づいて前記無線周波数ベースのセンシングの検出性能に最も影響を与える無線周波数システム構成パラメータを決定するように構成される、請求項5に記載の無線周波数システム。
  7. 当該無線周波数システムは、
    前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルが、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかを決定する、及び
    前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルのどれがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかに基づいて前記無線周波数ベースのセンシングの検出性能に最も影響を与える無線周波数システム構成パラメータを決定する、
    ように構成される、請求項5又は6に記載の無線周波数システム。
  8. 当該無線周波数システムは、
    無線周波数ベースのセンシングの現在の検出性能レベルを決定する、及び
    前記現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回るか下回るかに基づいて検出性能を最適化する、
    ように構成される、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の無線周波数システム。
  9. 当該無線周波数システムは、
    1つ以上の無線周波数システム構成パラメータが、無線周波数ベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、1つ以上の無線周波数システム構成パラメータのランキングを決定する、及び
    無線周波数ベースのセンシングの検出性能を最適化するために前記ランキングに基づいて無線周波数システム構成パラメータを調整する、
    ように構成される、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の無線周波数システム。
  10. 当該無線周波数システムは、
    前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを提供する、及び/又は
    検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータがどのように調整されるべきかを提供する、
    ように構成される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の無線周波数システム。
  11. 当該無線周波数システムは、
    前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータをユーザに提供する、及び/又は
    検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータがどのように調整されるべきかをユーザに提供する、
    ための通信インターフェースを含む、請求項10に記載の無線周波数システム。
  12. 無線周波数システム構成パラメータに基づいて無線周波数ベースのセンシングを行うための検出性能を最適化する方法であって、当該方法は、
    複数のノードを含む無線周波数システムの少なくとも2つのノードのグループによってセンシングエリアにおいて無線周波数ベースのセンシングを行うステップであって、前記少なくとも2つのノードの第1のノードは、無線周波数信号を送信するように構成され、前記少なくとも2つのノードの第2のノードは、前記送信された無線周波数信号を受信するように構成され、前記無線周波数ベースのセンシングは、前記無線周波数信号と、前記少なくとも2つのノード間の伝送路上の1つ以上の物体又は人との相互作用によって引き起こされる前記無線周波数信号への外乱を分析することによって行われる、ステップと、
    無線周波数システム構成パラメータのうち、別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを決定するステップと、
    無線周波数ベースのセンシングの検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを調整するステップと、
    を含む、方法。
  13. 当該方法は、
    前記センシングエリア内の前記グループによって無線周波数ベースのセンシングを行うための現在のコンテキストを決定するステップ、
    前記現在のコンテキストに基づいて前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを決定するステップ、
    前記検出性能に含まれる1つ以上のセンシングメトリックに基づいて前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを決定するステップ、
    前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルが、それぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかを決定するステップ、
    前記検出性能に含まれる前記1つ以上のセンシングメトリックのそれぞれの現在のセンシングメトリックレベルのどれがそれぞれの閾値センシングメトリックレベルを上回るか下回るかに基づいて前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを決定するステップ、
    無線周波数ベースのセンシングの現在の検出性能レベルを決定するステップ、
    前記現在の検出性能レベルが閾値検出性能レベルを上回るか下回るかに基づいて検出性能を最適化するステップ、
    1つ以上の無線周波数システム構成パラメータが、無線周波数ベースのセンシングの検出性能にそれぞれどの程度影響を与えるかに応じてランク付けされる、1つ以上の無線周波数システム構成パラメータのランキングを決定するステップ、
    無線周波数ベースのセンシングの検出性能を最適化するために前記ランキングに基づいて無線周波数システム構成パラメータを調整するステップ、
    前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータを提供するステップ、
    検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータがどのように調整されるべきかを提供するステップ、
    前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータをユーザに提供するステップ、及び
    検出性能を最適化するために前記別の無線周波数システム構成パラメータの対応する調整よりも無線周波数ベースのセンシングの検出性能に大きな影響を有する無線周波数システム構成パラメータがどのように調整されるべきかをユーザに提供するステップ、
    のうちの1つ以上を含む、請求項12に記載の方法。
  14. 無線周波数ベースのセンシングの検出性能を最適化するためのコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムがプロセッサで実行された場合、前記プロセッサに請求項12又は13に記載の方法を実行させるためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
  15. 請求項14に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体。
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