特許 5980122 電磁信号源の位置特定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5980122

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】電磁信号源の位置特定

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20160818BHJP

   H04W 64/00 20090101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/14

   H04W64/00 120

   H04W64/00 110

【請求項の数】32

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2012-545453(P2012-545453)

(86)(22)【出願日】2010年12月23日

(65)【公表番号】特表2013-515952(P2013-515952A)

(43)【公表日】2013年5月9日

(86)【国際出願番号】GB2010052206

(87)【国際公開番号】WO2011077166

(87)【国際公開日】20110630

【審査請求日】2013年12月17日

(31)【優先権主張番号】61/289,735

(32)【優先日】2009年12月23日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】12/806,213

(32)【優先日】2009年12月23日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512073552

【氏名又は名称】センスウェア・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＮＳＥＷＨＥＲＥ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アルスラン，トゥグルル・サティ

(72)【発明者】

【氏名】セバク，ザンカー・ウペンドラクマー

(72)【発明者】

【氏名】アルシェリー，フィラス

【審査官】 三田村 陽平

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５２５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１９４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０２９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００− ５／１４

Ｈ０４Ｗ ６４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電磁信号源のロケーションを推定する方法であって、
第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、信号源位置データを生成するステップを含み、前記信号源位置データは、前記信号源の１つまたは複数の位置の推定を表すステップを含み、前記第１の複数のロケーションの少なくともいくつかは、屋外にあり、
前記方法は、さらに、信号検出システムを用いて第２の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、信号検出データを生成するステップを含み、前記信号検出データは、前記第２の複数のロケーションにおいて前記信号源から受信した信号に関連し、前記第２の複数のロケーションは、屋内にあり、
前記方法は、さらに、前記信号検出データに基づいて前記信号源位置データを処理することによって、前記第２の複数のロケーションの位置を推定し、前記信号源位置データにおける推定誤差を修正するステップと、
前記処理された信号源位置データを出力するステップと、
を含む方法。

【請求項2】

前記第２の複数のロケーションに関する情報を表すロケーション情報データを受信するステップをさらに含み、前記信号源位置データを処理するステップは、前記ロケーション情報データを用いることにより、前記第２の複数のロケーションの位置を推定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ロケーション情報データは、前記第２の複数のロケーションの少なくとも１つの位置のユーザー推定を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

ユーザー入力装置を介して前記ロケーション情報データを入力するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記信号源位置データを処理するステップは、前記信号源に適用する環境要因を表す環境モデルに応じて前記信号検出データを処理するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

環境モデルの選択を表す環境モデル選択データおよび前記環境モデルの少なくとも１つのパラメーターの選択を表す環境モデルパラメーターデータの内の少なくとも１つを受信するステップと、前記環境モデル選択データおよび前記環境モデルパラメーターデータの内の前記少なくとも１つに応じて、前記信号検出データを処理するステップとをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ユーザー入力装置を介して、前記環境モデル選択データおよび環境モデルパラメーターデータの内の少なくとも１つを入力するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記信号源位置データを処理するステップが、前記信号検出データに基づいて、前記信号源の新しい推定を表すさらなる信号源位置データを生成するステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記信号源位置データおよび前記さらなる信号源位置データを処理することにより、前記信号源位置データによって表される推定の精度を向上するために当該信号源位置データに対する調整を決定するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記信号検出データを処理することにより、前記第１の複数のロケーションにおいて検出されなかった追加の信号源のロケーションを推定するステップと、追加の信号源位置データを前記信号源位置データに追加するステップとをさらに備えた、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うステップが、
前記第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、初期信号検出データを生成するステップであって、前記初期信号検出データは、前記第１の複数のロケーションにおいて前記信号源から受信した信号に関連するステップと、
前記信号源位置データを生成するために、第１のスキャニング位置データに基づいて前記初期信号検出データを処理するステップであって、前記第１のスキャニング位置データは、前記第１の複数のロケーションの各々の位置を表すステップと、
を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うステップが、前記信号検出システムを用いることにより、前記初期信号検出データを生成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の複数のロケーションの各々においてポジショニングシステムを用いることにより、前記第１のスキャニング位置データを生成するステップをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記ポジショニングシステムは、前記第２の複数のロケーションの内の少なくとも１つにおいて動作不可能である、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記信号検出システムは、前記第１の複数のロケーションの内の少なくとも１つにおいて動作不可能である、請求項１３または１４に記載の方法。

【請求項16】

信号検出システムを用いて、さらなる複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、さらなる信号検出データを生成するステップと、前記さらなる信号検出データに基づいて前記信号源位置データをさらに処理するステップとをさらに含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記信号源位置データを処理することにより、前記信号源のマップを表すマップデータを生成するステップをさらに含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記信号源が、無線通信ネットワークにおける基地局等のワイヤレスアクセスポイントである、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記信号検出データ、前記信号源位置データおよび前記処理された信号源位置データの少なくとも１つが、前記ワイヤレスアクセスポイントを介して送信される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記スキャニングの少なくとも一部が、ハンドヘルド携帯デバイスを用いて実行される、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項21】

前記スキャニングの少なくとも一部が、車両に搭載された携帯デバイスを用いて実行される、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記処理された信号源位置データを保存するステップと、
ユーザーデバイスからユーザーロケーションリクエストを受信するステップであって、前記ユーザーロケーションリクエストは、前記ユーザーデバイスに関連する信号検出システムから得られたデータを含むステップと、
前記ユーザーロケーションリクエストデータに基づいて、前記保存された信号源位置データを処理することにより、前記ユーザーデバイスのロケーションの推定を表すユーザーロケーションデータを生成するステップと、
前記ユーザーロケーションデータを出力するステップと、
をさらに含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項23】

前記スキャニングが、複数のロケーション間を移動しているユーザーによって実行される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項24】

前記第１の複数のロケーションにおけるスキャニングは、第１の装置を用い、前記第２の複数のロケーションにおけるスキャニングは、第２の装置を用いる、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項25】

前記複数の電磁信号源は、ワイヤレスアクセスポイントまたは無線ビーコンである、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項26】

ユーザーロケーションサービスが提供されない場合またはユーザーロケーションサービスの精度が閾値を下回る場合には、１以上のロケーションを特定するステップと、
さらなる１以上の電磁信号源を配置することによりユーザーロケーションサービスを提供しまたはユーザーロケーションサービスの精度を改善し、そして、さらなる第２組のロケーションにおいて新しい信号源をスキャンするステップとをさらに含む、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項27】

ユーザーによって入力された前記第２の複数のロケーションの位置の推定または自動で得られた位置の修正を、受信するステップをさらに含む、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項28】

前記環境モデルは、スキャニングロケーションが屋内にあるか屋外にあるかに基づいて適用される、請求項５に記載の方法。

【請求項29】

複数の電磁信号源のロケーションを推定する方法であって、
信号源位置データを入力するステップであって、前記信号源位置データは、第１の複数のロケーションにおけるスキャニングによって得られた前記信号源の１つまたは複数の位置の推定を表すステップを含み、前記第１の複数のロケーションの少なくともいくつかは、屋外にあり、
前記方法は、さらに、信号検出データを入力するステップであって、前記信号検出データは、第２の複数のロケーションにおいて前記信号源から受信した信号に関連するステップを含み、前記第２の複数のロケーションは、屋内にあり、
前記信号検出データに基づいて、前記信号源位置データを処理することにより、前記第２の複数のロケーションの位置を推定し、前記信号源位置データにおける推定誤差を修正するステップと、
前記処理された信号源位置データを出力するステップと、
を含む方法。

【請求項30】

請求項１〜２９のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムコードを明白に具体化するコンピュータ可読媒体。

【請求項31】

請求項１〜２９のいずれか一項に記載の方法を携帯ユニットに実行させるコンピュータプログラムコードを用いてプログラムされた携帯ユニット。

【請求項32】

請求項２９に記載の方法を携帯ユニットに実行させるコンピュータプログラムコードを用いてプログラムされたサーバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電磁信号源のロケーションを推定するための方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

電磁信号源の一例は、電波形態での電磁放射の送信および受信によってデバイスと無線通信するために使用される、Ｗｉ−Ｆｉ基地局（ワイヤレスアクセスポイント）等のワイヤレスアクセスポイントである。他の電磁信号源には、例えば、光（赤外線）通信装置および様々な種類の電磁／無線ビーコンが含まれ得る。

【0003】

電磁信号源のロケーションを推定することが望まれる場合がある。一例では、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）、携帯電話のマスト、および他の電磁信号源のロケーションおよび他の特性の詳細が決定される。次に、ユーザーが操作するデバイスによって、デバイスで検出された電磁信号（ＷＡＰ無線周波数信号等）の特性を測定することができ、ユーザーのロケーションは、以前に決定されたロケーションおよび他のデータを参照して計算することができる。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ機能を持つスマートフォンは、隣接するＷＡＰの識別および信号強度を決定することが可能であり、スマートフォン（従ってユーザー）のロケーションを決定するために、問題となっているＷＡＰの既知のロケーションに基づいて、三角測量を実行することができる。明らかに、信号源（ＷＡＰ）のロケーションの推定が優れているほど、結果的に生じるユーザーのロケーションの推定も優れたものとなる。

【0004】

ある特定の例では、車両を乗り回す範囲内で、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のロケーションを決定するために、「ウォードライビング」が用いられる。車両中のグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）または類似のユニットが、車両のロケーションを記録し、信号検出機器（例えば、高指向性アンテナおよびＷｉ−Ｆｉインターフェース回路を含む）が、ＷＡＰの相対位置および他の特性を識別する。次に、ＷＡＰの絶対位置が、２つの情報を用いて決定され得る。類似のプロセスを、同じ効果を得るために、小型機器を人が持ち歩く「ウォーウォーキング」によって達成することができる。

【0005】

ウォードライビングは、ＷＡＰおよび他の信号源の位置が決定され得る精度に限界を抱えている。信号の伝搬は、環境要因に影響を受け、マルチパス伝搬および信号減衰等の影響は、人が信号源からより遠くへ離れていくに従って、より顕著となり得る。道路上の車両とＷＡＰ基地局（通常、道路から離れた建物内に設置されている）との間の必要距離が、ＷＡＰのロケーション測定において多大な不正確さを引き起こす可能性があり、他のＷＡＰは、遠く離れていては、全く検出されない場合がある。これらの要因により、ウォードライビングから得られるデータを用いるロケーションサービスの精度が低下し得る。

【0006】

ウォーウォーキングでは、検出機器をＷＡＰにより近づけ、建物の内部にさえ持っていくことが可能であるが、建物の内部に一旦入ると、ＧＰＳ衛星との見通し線が失われるために、通常、ＧＰＳ受信機が機能しなくなる。

【0007】

従って、ウォードライビングおよびウォーウォーキングは共に、ＷＡＰのロケーションの推定精度に限界を抱えており、場合によっては、ＧＰＳまたは類似のポジショニングシステムの失敗により、ロケーションを全く決定することができない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の局面は、複数の電磁信号源（ワイヤレスアクセスポイント等）のロケーションを推定する方法であって、第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行う（例えば、携帯電話またはラップトップ等のハンドヘルドまたは他のスキャナーを用いて）ことにより、信号源位置データを生成するステップであって、信号源位置データは、１つまたは複数の前記信号源の位置の推定を表すステップと；信号検出システム（Ｗｉ−Ｆｉトランシーバー等）を用いて第２の複数のロケーション（第１の複数のロケーションとは異なる）においてスキャニングを行うことにより、信号検出データを生成するステップであって、信号検出データは、第２の複数のロケーションにおいて信号源から受信した信号に関連する（かつ、例えば、受信した信号強度およびＷＡＰ基地局の識別子に関するデータを含む）ステップと；信号検出データに基づいて信号源位置データを処理することによって、信号源位置データにおける推定誤差を修正するステップと；処理された信号源位置データを出力する（例えばデータベースに保存するために）ステップと、を含む方法を提供する。ある実施形態においては、信号源位置データは、それぞれの（各）信号源の位置の推定を表す。

【0009】

信号源位置データには、例えば、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の二次元または三次元座標およびそれらの識別子、または他の電磁信号源およびそれらの識別子が含まれ、信号強度、位置精度の推定等のさらなる情報が含まれ得る。この方法は、任意の適切なデバイスまたはロケーションにおいて、例えば、スキャニング動作を実行し得る携帯電話機または他のデバイス、および／またはリモートサーバーシステムにおいて実行され得る。具体的には、処理ステップは、同じプロセッサ、コンピュータ、マイクロコントローラまたは他のデバイスによって実行できるが、必ずしもその必要はなく、個々の処理ステップは、必要に応じて、細分化され、異なるプロセッサに分配されてもよい。

【0010】

第２組のロケーションにおいて（例えば、ウォードライビングではアクセスできないエリアにおいてＷＡＰ基地局により近接して）、Ｗｉ−Ｆｉインターフェース等の信号検出システムを用いて２回目のスキャニングを行うことにより、信号源のロケーションの推定を、第２組のロケーションにおいてＧＰＳ様の機能性を設ける必要なしに、修正することができる。この修正は、ある特定の信号源の位置推定を、あらゆる場合において向上させるわけではないかもしれないが、信号源の推定は、全体として概ね向上する。もちろん、この傾向に反し得る信号源およびスキャニングロケーションの特定の環境および構成が存在し得る（例えば、信号ブラックスポットにおけるスキャニング、マルチパス効果等の極端な伝搬効果等による）。

【0011】

好ましくは、信号検出データには、信号強度、ＭＡＣアドレス（適切であれば、ネットワークデバイスに関する）または信号源、信号品質等に関連する他の識別子の内の少なくとも１つが含まれる。好ましくは、信号源位置データを処理するステップは、到着時刻（ＴＯＡ）、到着時間差（ＴＤＯＡ）、到来角（ＡＯＡ）、および受信信号強度（ＲＳＳ）のアルゴリズムの内の少なくとも１つを信号検出データに適用するステップを含む。

【0012】

信号源位置データを処理するステップは、好ましくは、信号検出データを用いることにより、第２の複数のロケーションの位置を推定するステップをさらに含む。第２の複数のロケーション（すなわち、第２組のスキャンが行われた場所）の位置推定は、例えば、スキャニングデバイスを操作している人に提示されることが可能で、それによって、目視または他のチェックを行うことが可能となる（そして、推定されたスキャニングロケーションは、例えば、推定されたロケーションが、壁の内側にないこと、または他のアクセス不可能および明らかに不適当なロケーションではないことをチェックするために、例えば、他のデータと相互参照され得る）。

【0013】

この方法は、第２の複数のロケーションに関する情報を表すロケーション情報データを受信するステップをさらに含んでいてもよく、信号源位置データを処理するステップは、ロケーション情報データを用いることにより、第２の複数のロケーションの位置を推定するステップをさらに含んでいてもよい。例えば、ロケーション情報データは、前記第２の複数のロケーションの少なくとも１つの位置のユーザー推定を含んでいてもよい。ロケーション情報データは、電磁信号源の内の少なくとも１つの位置のユーザー推定を含んでいてもよい。好ましくは、この方法は、ハンドヘルドユニット等のユーザー入力装置を介して、ロケーション情報データを入力するステップをさらに含み得る。この方法は、第２の複数のロケーションの推定を可能にする、または向上させるデータをユーザーから受信するステップを含み得る。この方法は、動作、方向または高度に関連するパラメーターを測定する１つまたは複数の追加のセンサー、例えば、磁力計、加速度計、気圧計の１つまたは複数からデータを受信するステップを含み得る。

【0014】

ロケーション情報データは、第２の複数の位置の少なくとも１つの推定を向上し得る。一例では、ユーザーは、読み取りが不正確であると思われる場合に、隣接するＧＰＳ（もし利用可能であれば）または他のポジショニングシステムの読み取りに修正を入力できる。ユーザーはまた（あるいは代替的に）、高さ等の追加の基準データ（これは、例えば、ＧＰＳおよび類似のシステムにおいて高さの読み取りの相対的な不正確さを克服できる）を入力することができる。高さは、ユーザーが位置する建物の階層数の形態で、最も簡単に入力されてもよく、階層数は、例えば、平均／ユニバーサルな階の高さ（５メートル、１０メートル、またはそれらの間のどこか等）に階層数を乗算し、そのロケーションの高さデータに加えることにより、相対的かつ概算的に高さに変換することができる、あるいは、より正確な結果を得るために、問題の建物またはロケーションに関するより詳細な情報を用いることにより、高さに変換することができる。

【0015】

信号源位置データを処理するステップは、追加的または代替的に、信号源に適用する環境要因を表す環境モデルに応じて信号検出データを処理するステップをさらに含み得る。これにより、様々な環境要因（建物の人口密度、様々な構造上の特徴の有無、壁の厚さ、表面の反射性等）を考慮することが可能となり、それによって、推定の精度を向上させることができる。この場合、この方法は、好ましくは、環境モデルの選択を表す環境モデル選択データおよび環境モデルの少なくとも１つのパラメーターの選択を表す環境モデルパラメーターデータの内の少なくとも１つを受信するステップと、環境モデル選択データおよび環境モデルパラメーターデータの内の前記少なくとも１つに応じて、信号検出データを処理するステップとをさらに含む。

【0016】

この方法は、ユーザー入力装置を介して、環境モデル選択データおよび環境モデルパラメーターデータの内の前記少なくとも１つを入力するステップをさらに含み得る。代替的に、選択データまたはパラメーターデータは、例えば、適切な知識、経験またはトレーニングを持つ調査員またはシステムオペレーターによって調査が行われた後に、他の場所に入力されてもよい。別の実施形態では、モデルまたはモデルパラメーターは、（ある適切な程度までは）自動的に得られ得る（例えば、検出装置によって、または例えば推定されたスキャニングロケーションを関連する地理データと相互参照することによって）。

【0017】

異なる環境モデルが、特定の測定可能な要因に基づいて適用され得る。例えば、スキャニングロケーションが屋内または屋外であるかに基づいて、別の環境モデルを適用してもよい（例えば、Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｉｍ（ＳＵＩ）モデル等）。

【0018】

基本的に、本明細書に記載される処理ステップに用いられる適切なデータはどれでも、スキャニングサイトにおいて（例えばハンドヘルドデバイスを用いて）、またはリモートから（スキャニングプロセスと同時に、または後の時間／日付で）、ある適切な程度までは、ユーザーによって入力され得る。

【0019】

さらに、信号源位置データを処理するステップは、好ましくは、信号検出データに基づいて、信号源の新しい推定を表すさらなる信号源位置データを生成するステップをさらに含む。さらなる信号源データ（例えば、ＷＡＰ基地局の最新の推定座標のリスト）は、例えば、信号源のロケーションの以前および現在の推定の目視比較が可能となるように表示され得る。前述同様に、新しい推定データは、例えば、新しく推定されたロケーションが妥当であることをチェックするために、相互参照され得る。

【0020】

好ましくは、この方法は、信号源位置データおよびさらなる信号源位置データを処理することにより、信号源位置データに対する適切な調整を決定するステップをさらに含む。適切な調整を決定するために、例えば最小二乗推定方法を含む、任意の適切なプロセスを使用し得る。

【0021】

この方法はまた、信号検出データを処理することにより、第１の複数のロケーションにおいて検出されなかった追加の信号源のロケーションを推定するステップと、追加の信号源位置データを信号源位置データに追加するステップとをさらに含んでいてもよい。従って、スキャニングの第２のフェーズ（第２組のロケーションにおける）は、例えば、スキャニングの第１のフェーズにおいて（第１組のロケーションにおいて）発見されなかった信号源（ＷＡＰ基地局等）を明らかにし得る。

【0022】

第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うステップは、好ましくは、第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、初期信号検出データを生成するステップであって、初期信号検出データは、第１の複数のロケーションにおいて信号源から受信した信号に関連するステップと、位置推定データを生成するために、第１のスキャニング位置データに基づいて初期信号検出データを処理するステップであって、第１のスキャニング位置データは、第１の複数のロケーションの各々の位置を表すステップとを含む。従って、源の位置の推定を容易にするために、信号源を、両方のフェーズにおいて使用することができる。

【0023】

第１の複数のロケーションにおいてスキャニングを行うステップは、（上記の）信号検出システムを用いることにより、初期信号検出データを生成するステップを含み得る。あるいは、必要に応じて、別の信号検出システムを使用してもよい。例えば、スキャニングの第１のフェーズに関しては、より高機能の車両搭載機器を使用してもよいが、スキャニングの第２のフェーズに関しては、より低機能ではあるが、より移動性の高い機器を使用してもよい。

【0024】

この方法は、第１の複数のロケーションの各々においてポジショニングシステム（これは、例えばＧＰＳまたはＡＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｂｅｉｄｏｕ−２またはＧａｌｌｉｌｅｏ等のグローバルナビゲーション衛星システムである絶対ポジショニングシステムであり得る）を用いることにより、第１のスキャニング位置データを生成するステップをさらに含み得る。このポジショニングには、例えば、ＧＰＳ／ＡＧＰＳデバイス、セルタワーに基づく三角測量、慣性センサー、ＧＩＳ、または２つ以上のこのようなサブシステムを組み合わせたハイブリッドシステムが含まれ得る。あるいは、例えば、スキャニング機器のオペレーターによるデータ入力を用いた手作業の方法を用いてもよい。例えば、各ロケーションの位置を規定するために、従来の印刷された地図を用いてもよい。ロケーションを決定するための他のプロセスは、必要に応じて、もちろん可能である。ユーザーインターフェースを設けることにより、ユーザーが、データを入力することが可能となり、それによって、ＧＰＳ用のＧＰＳ支援データ等（推定位置、時間、天体位置表等）のポジショニングシステムの性能を有効にする、または向上させることができる。この方法は、動作、方向または高度に関連するパラメーターを測定する１つまたは複数の追加のセンサー、例えば、磁力計、加速度計、気圧計の１つまたは複数からデータを受信するステップを含み得る。

【0025】

ポジショニングシステムは、通常、第２の複数のロケーションにおいてよりも、第１の複数のロケーションにおいてより効果的であり得る。ポジショニングシステムは、さらに、第２の複数のロケーションの内の少なくとも１つにおいて動作不可能である場合がある（あるいは、実際には、第２の複数のロケーションの２５％、５０％、７５％、８０％、９０％または９５％を上回って動作不可能である場合がある）。例えば、第２の複数のロケーションは、部分的（例えば、２５％、５０％、７５％、８０％、９０％または９５％を上回って）または完全に屋内の場合があり、ＧＰＳおよび他の絶対／グローバルポジショニングシステムの効果的な動作が妨げられる。

【0026】

逆に、信号検出システムは、通常、第１の複数のロケーションにおいてよりも、第２の複数のロケーションにおいてより効果的であり得る。信号検出システムは、例えば、部分的に（２５％、５０％、７５％、８０％、９０％または９５％を上回る等）または完全に屋内または壁によって遮られていないといった、例えば、信号源に比較的近接した場合、または検出システムと信号源との間に減衰材料が存在しない場合にのみ機能する（または最も効果的に機能する）。例えば車両の通行を可能にする等の要件に拘束される第１の複数のロケーションは、一般的に、効果的な検出を可能にするには、（大部分の）信号源から離れすぎているかもしれない。

【0027】

この方法は、信号検出システムを用いて、さらなる複数のロケーションにおいてスキャニングを行うことにより、さらなる信号検出データを生成するステップと、さらなる信号検出データに基づいて信号源位置データをさらに処理するステップとをさらに含み得る。従って、位置推定の精度をさらに改善するために、スキャニングの第２のフェーズを、１回、２回、３回あるいはそれ以上の回数繰り返すことができる。

【0028】

さらなるある実施形態においては、第１または第２の（または、さらなる）複数のスキャニングロケーションにおいて、第２の（または、さらなる）信号検出システムを用いることによって、（第１の）信号検出システムを補完し、さらに、ロケーションの推定精度を向上させることができる。スキャニングの第１、第２および（任意の）さらなるフェーズは、実質的に同時期（同じ日、または同じ週等）に実施される必要は必ずしもない。

【0029】

この方法は、信号源位置データを処理することにより、信号源のマップを表すマップデータを生成するステップをさらに含み得る。「マップ」という用語は、好ましくは、少なくとも１つの地理的または他のロケーションを符号化および／または識別するデータを含むデータセットを意味する。マップは、例えば、各記録が信号源の二次元または三次元座標を提供する記録のセットでもよく、割り当てられた名称または識別子等の信号源に関するさらなるデータも含んでいてもよい。マップは、コンピュータ可読信号または媒体で具体化されてもよいし、あるいは、例えば、人間が読める形式の（例えば、従来の地理的な図面に重ね合わせられた）信号源の物理的表示でもよい。マップは、例えばＧＩＳファイル規格等の適切な任意のフォーマットで符号化され得る。

【0030】

信号源は、無線通信ネットワークにおける基地局等のワイヤレスアクセスポイントであり得る。信号源は、Ｗｉ−ＦｉまたはＷｉ−Ｍａｘ基地局、ＧＳＭ（登録商標）または他のセルラー通信タワー、無線送信機またはビーコン、または他の任意の適切な電磁信号源であり得る。信号源は、例えば、一方向（単純な送信機等）または双方向（ネットワークノード等）通信を促進し得る。

【0031】

信号検出データ、信号源位置データおよび処理された信号源位置データの内の少なくとも１つが、ワイヤレスアクセスポイントを介して送信され得る。これにより、例えば、計算能力および記憶が限られたハンドヘルドデバイスと、リモートサーバーおよびデータベースとのデータ処理の分配を容易にすることができる。あるいは、全ての処理およびスキャニングの機能を、同じデバイスを用いて実行してもよい。

【0032】

スキャニングの少なくとも一部は、通常、ハンドヘルド携帯デバイスを用いて実行される。例えば、スキャニングの第２のフェーズ（第２の複数のロケーションにおける）、および任意でスキャニングの第１のフェーズ（第１の複数のロケーションにおける）もまた、特定の適用を目的にカスタマイズされた、適切に構成された携帯電話、ラップトップまたはハンドヘルドデバイス等の適切に装備されたハンドヘルドデバイスを用いて実行してもよい。

【0033】

追加的または代替的に、スキャニングの少なくとも一部は、車両に搭載された携帯デバイスを用いて実行されてもよい。例えば、少なくともスキャニングの第１のフェーズは、ハンドヘルドデバイスと比較して向上した能力および選択性を有する可能性のある車両搭載デバイスを用いて（例えば、方向アンテナを用いて）、実行されてもよい。

【0034】

この方法は、処理された信号源位置データを保存するステップと；ユーザーデバイス（携帯電話または他の携帯デバイス等）からユーザーロケーションリクエストを受信するステップであって、ユーザーロケーションリクエストは、ユーザーデバイスに関連した信号検出システム（Ｗｉ−Ｆｉ受信機等）から得られたデータを含むステップと；ユーザーロケーションリクエストデータに基づいて、保存された信号源位置データを処理することにより、ユーザーデバイスのロケーションの推定を表すユーザーロケーションデータを生成するステップと；ユーザーロケーションデータを出力するステップとをさらに含み得る。

【0035】

従って、上記の方法は、ユーザーロケーションサービスと一体化することができる。ユーザーロケーション方法は、ユーザーデバイスのロケーションを推定する際の支援を行うために、ユーザーデバイスまたはリモートサーバー（あるいは、例えばインターネットを介して）において、追加のシステムを使用してもよい。例えば、ユーザーデバイスにおける内蔵ＧＰＳ受信機を使用してもよい。

【0036】

この方法は、ユーザーロケーションサービスを提供できない、またはユーザーロケーションサービスの精度が閾値を下回る１つまたは複数のロケーションを識別するステップと、前記識別されたロケーションにおいてユーザーロケーションサービスを提供する、またはその精度を向上させるために、１つまたは複数のさらなる電磁信号源の位置特定を行うステップとを含み得る。新しい信号源は、次に、さらなる第２組のロケーションにおいてスキャンされる。

【0037】

上記の方法のいずれにおいても、スキャニングは、例えば、徒歩で、車両を用いて、またはその両者によって、複数のロケーション間（第１の複数のロケーション間、および／または第２の複数のロケーション間等）を移動しているユーザーによって実行され得る。ユーザーは、いかなるタイプのハードウェアともやり取りを行うことにより、上記（または以下）の他の方法ステップのいずれをも容易にし得る。

【0038】

本発明の別の局面においては、複数の電磁信号源のロケーションを推定する方法であって、信号源位置データを入力するステップであって、信号源位置データは、第１の複数のロケーションにおけるスキャニングによって得られた前記信号源の１つまたは複数の位置の推定を表すステップと；信号検出データを入力するステップであって、信号検出データは、第２の複数のロケーションにおいて信号源から受信した信号に関連するステップと；信号検出データに基づいて、信号源位置データを処理することにより、信号源位置データにおける推定誤差を修正するステップと；処理された信号源位置データを出力するステップとを含む方法が提供される。この方法は、例えば、ネットワークまたは他の通信リンクを介して、スキャニングロケーションにおけるユーザーデバイスと通信するために動作可能なサーバー用のコンピュータコードに関連した特定の適用を見いだし得る。

【0039】

本発明のさらなる局面においては、前述のような方法を携帯ユニットに実行させるコンピュータプログラムコードを用いてプログラムされた携帯ユニットが提供される。

【0040】

本発明のさらに別の局面においては、上述のような方法を携帯ユニットに実行させるコンピュータプログラムコードを用いてプログラムされたサーバーが提供される。

【0041】

図面を参照して上に記載した本発明の実施形態は、コンピュータ機器によって行われる方法、およびコンピュータ機器も含むが、本発明は、プログラム命令、特に、キャリア上またはキャリア中の、本発明のプロセスを実行するために適合している、またはコンピュータを本発明のコンピュータ機器として動作させる、プログラム命令にも拡大適用される。プログラムは、部分的にコンパイルされた形式または本発明によるプロセスの実施での使用に適した他の任意の形式等の、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソースの形式でもよい。キャリアは、プログラム命令を携行可能などのような構成要素またはデバイスでもよい。

【0042】

例えば、キャリアは、例えばＣＤ−ＲＯＭまたは半導体ＲＯＭであるＲＯＭ、または例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、またはフラッシュメモリである磁気記録媒体、光学メモリ等の記憶媒体を含み得る。さらに、キャリアは、電気または光ケーブルを介して、あるいは、無線で、または他の手段を用いて運搬され得る電気または光信号等の伝達可能なキャリアでもよい。ケーブルによって直接運搬され得る信号においてプログラムが具体化される場合には、キャリアは、このようなケーブル、あるいは他のデバイスまたは手段によって構成され得る。

【0043】

本発明の様々な局面および実施形態を別々に上に記載したが、本発明の局面および特徴のいずれも、適切であれば、他のどのような局面、実施形態または特徴とも併せて用いることができる。例えば、機器の特徴は、適切であれば、方法の特徴と置き換えることができる。

【0044】

本発明の実施形態例を、以下の図面を参照して以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】Ｗｉ−Ｆｉワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）信号源を用いた、ユーザーデバイスの位置特定を行うためのシステムの概略図である。

【図2】図１のシステムで使用するための、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の位置の位置特定を行うためのプロセスを示すフローチャートである。

【図3】図２のプロセスに従った、建物内の１組のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のスキャニングの第１のフェーズの図である。

【図4】図２のプロセスにおけるスキャニングの第１のフェーズ後の、図３のＷＡＰの推定位置の図である。

【図5】図３の建物内の１組のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のスキャニングの第２のフェーズの図である。

【図6】図５に示したスキャニングの第２のフェーズ中のスキャナーの推定位置の図である。

【図7】図５のプロセスにおけるスキャニングの第２のフェーズ後の、図３のＷＡＰの推定位置の図である。

【図8】ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の位置を三角測量するプロセスの図である。

【図9】少なくとも図２のプロセスの第１のフェーズでの使用に適した専用スキャナーシステムの模式図である。

【図10】図２のプロセスの第１および第２のフェーズでの使用に適したハンドヘルドユニットの模式図である。

【図11】図２のプロセスによって生成されたデータを用いた、ユーザーデバイスの位置特定を行うためのシステムの概略である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

電磁信号源を位置特定するための方法およびシステムを、ユーザーデバイスで受信した信号を上記の方法およびシステムを用いて以前に収集したデータと相互参照することによってユーザーデバイスの位置特定を行うシステムに対するある特定の（ただし、排他的ではない）適用と共に記載する。従って、固定の電磁信号源のロケーションが推定される。固定の電磁信号源のロケーション推定の誤差が修正される。その結果得られる固定の電磁信号源のロケーションは、後に、（通常移動性の）ユーザーデバイスを位置特定するための基準点として使用される。

【0047】

ある特定の実施形態では、無線技術に基づくポジショニングシステムにおけるワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）またはワイヤレスビーコンのロケーション（位置座標等）を動的に決定することに関連する方法が記載される。主に、本明細書に記載される無線規格は、Ｗｉ−Ｆｉであり、ポジショニングシステムは、Ｗｉ−Ｆｉに基づいたシステムであるが、この方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および無線周波数（ＲＦ）等の他の関連規格および他のシステムに、同様に適用することができる。さらに、この方法は、モバイル通信（例えば、ＧＳＭおよびＣＤＭＡ等）、Ｗｉ−Ｍａｘ等の他の通信技術において、基地局のロケーションの決定に適用することもできる。

【0048】

Ｗｉ−Ｆｉに基づいたポジショニングシステムにおいては、ＷＡＰの座標／ロケーションが、他の信号処理アルゴリズムと共に用いられ、それによって、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるユーザーのロケーションが推定される。ここで、ユーザーは、ＷＬＡＮ内で移動してもよいし、あるいは不動でもよく、内蔵式または外部のＷｉ−Ｆｉ機能を備えた任意のデバイスを有し得る。このデバイスは、セントラルサーバーと、例えばＭａｃアドレス、信号強度、それらの座標等のＷｉ−Ｆｉシステムパラメーターなどのパラメーターとを交換するためにインターネットに接続する機能も有し得る。一例は、インターネットに接続するために内蔵Ｗｉ−Ｆｉを用いる携帯電話を持つユーザーである。従って、このポジショニング方法では、ユーザーのロケーションの精度は、それぞれのＷＬＡＮにおけるＷＡＰの既知の位置精度に大きく依存する。

【0049】

上記のウォードライビングおよびウォーウォーキングは、ＷＡＰの位置を決定および／またはマッピングするためのある技術である。

【0050】

図１は、Ｗｉ−Ｆｉワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）信号源を用いた、ユーザーデバイスの位置特定を行うためのシステム例の概略図である。ユーザーデバイス１０２は、ユーザー（図示せず）によって操作され、Ｗｉ−Ｆｉアダプター（これも図示せず）を含む。複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は、２つの建物１１４、１１６内のユーザーのすぐ近くの場所に位置する。信号減衰、送信能力の限界および他の要因ゆえに、ＷＡＰ１０４、１０６、１１０、１１２のみが、ユーザーデバイス１０２のＷｉ−Ｆｉアダプターによって検出され得る。ＷＡＰ１０８は、ユーザーデバイス１０２によって検出されない。ＧＳＭ（携帯電話）マスト１１８および他のものもまた、存在する場合があり、これらおよび他の電磁信号源の特性もまた、測定され、ロケーション発見システムにおいて使用され得る。

【0051】

ユーザーデバイス１０２は、信号強度、入射角等の信号品質の観点から、またはＭＡＣアドレスまたはＷＡＰの送信に関連する他の識別子等の信号によって運ばれるデータの観点から、信号の特定の特性を測定できる。

【0052】

このシステムは、様々な信号特性を処理し、それらの特性をデータベース中のデータと比較する。より詳細に以下に記載するように、ロケーションシステムは、関連性のあるＷＡＰ１０４、１０６、１１０、１１２の一部または全てに関連する保存データを用いて、ユーザーデバイス１０２および結果的にユーザーの位置をも三角測量（または別の方法で決定）できる。

【0053】

ウォードライビングおよびウォーウォーキング両方の方法の欠点を、マルチフェーズのプロセスを用い、かつ建物の内部および困難な（例えば、多くの障害物がある）環境において、ＷＡＰのロケーション座標を正確に決定するための動的かつ自己修正式の再帰的手法を用いて、実質的に克服することができる方法およびシステムを以下に記載する。ＷＡＰのロケーション座標のサーチおよび決定は、以降、それぞれ「スキャニング」および「マッピング」と呼ぶ。

【0054】

図２は、図１のシステムで使用するための、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の位置の位置特定を行うためのプロセスを示すフローチャートである。

【0055】

プロセスの最初のフェーズであるステップＳ２００において、信号源（ＷＡＰからの信号）が、第１組のロケーションにおいて、スキャンされる。例えば、携帯電話、スマートフォンまたは他のデバイス等のハンドヘルドデバイスを用いて、建物の外または内側（本実施形態では）で、様々なスキャニングプロセスを用いることができる。代替のある実施形態では、ウォードライビングの手順を実行する車両の経路から第１組のロケーションが形成される。上記および以下に（例えば、図７に関連して）説明するように、スキャニングプロセス中に収集されたデータを用いて、信号源（ＷＡＰ）の位置の推定が生成される。これらの推定位置は、次に、保存（ステップＳ２０２において）される。スキャニングの第１のフェーズにおいては、ＷＡＰの位置は、通常（ただし、必ずではない）、ＧＰＳまたはＡＧＰＳ等のグローバルまたは絶対ポジショニングシステムの出力を、ＷＡＰ信号強度（再度、より詳細に以下に記載する）を用いて、三角測量等の相対ポジショニングシステムの結果と組み合わせることによって推定される。別の実施形態においては、第１組の推定位置は、例えば、スキャニングが行われ、デバイスのユーザーインターフェースを直接用いて処理ソフトウェアへとユーザーによって入力された建物またはエリアのマップまたは設計図から単に集めてもよい。従って、このような場合、「スキャニング」という用語は、かなり広義に解釈され得る。

【0056】

プロセスの第２のフェーズであるステップＳ２０４においては、信号源（ＷＡＰ信号）が、第２組のロケーションで再びスキャンされる。ある好適な実施形態では、第２組のロケーションは、フェーズ１においてウォードライビングによって少し離れてスキャンされた建物の概ね内部またはそれらの間で作用するスキャニングの経路である。他の実施形態では、スキャニングは自動化され、同じまたは異なるように構成されたウォードライビング機構によって実行され得る。スキャニングロケーションは、「現場の」オペレーターによって選択されてもよく、あるいはフェーズ１で収集された結果の分析結果として（例えば、スキャニング環境と、建物およびそれらの内部の他の構造とに関連する地理的および／または商業的データに関連して、リアルタイムで、またはスキャニング操作前に決定されてもよい。スキャニング結果は、ステップＳ２０６において記録される。

【0057】

より詳細に以下に記載するように、ユーザーは、第２組のロケーションの位置の自身の推定も記録してもよいし、あるいは、自動で得られた（例えばＧＰＳによって）位置の推定に修正（適切である場合は）を入力してもよく、適用する環境モデルの選択および／またはそのようなモデルに使用するパラメーターも入力してもよい（より詳細に以下に説明するように）。ユーザーは、データを入力することにより、ＧＰＳ用のＧＰＳ支援データ等（推定位置、時間、天体位置表等）の基準ポジショニングシステムの性能を有効にする、または向上させることもできる。ユーザーは、第２組のロケーションの一部または全ての位置をマップから入力し得る。第２組のロケーションの一部または全ての位置を入力する能力は、第１の複数のロケーションの推定ロケーションの誤差から生じた誤差を修正し得る点で特に有用となり得る。

【0058】

ステップＳ２０８において、第１組の推定ＷＡＰロケーション（または携帯電話マスト等の他の信号源のロケーション）は、スキャニングプロセスの第２のフェーズの結果を用いて処理および修正される。このプロセスを、より詳細に以下に記載する。修正された推定は、次に、ステップＳ２１０において出力される。

【0059】

第１の実施形態では、マッピングプロセスを実行するユーザーまたはユーザーのグループが、Ｗｉ−Ｆｉ機能、および好ましくは、ＧＰＳ／ＡＧＰＳ、セルタワーに基づくポジショニング等の他のポジショニングシステム機能を備えた小型の消費者デバイス（携帯スマートフォン、ラップトップ等）または高度な電子機器（カスタマイズされたコンピュータデバイス、増幅器、アンテナ等）を有する。これらのデバイスは、例えば、加速度計、磁力計等の、ポジショニングにおいて助けとなり得る追加のセンサーを有していてもよい。これらのデバイスは、モバイルインターネットサービスプロバイダーゲートウェイによるなどの、Ｗｉ−Ｆｉ以外のインターネット接続機能も有していてもよい。

【0060】

ユーザーは、例えば、何らかのオペレーティングシステムを持つ、または持たず、マイクロコントローラ、ＧＰＳ／ＡＧＰＳおよびＷｉ−Ｆｉハードウェア機能を有する消費者モバイル機器で実行されるＳａｔｓｉｓ独占的ソフトウェアを装備していてもよい。基本的に、スキャニングの複数のフェーズを含む、本明細書に記載されるスキャニングおよびマッピングプロセスの全ては、必要に応じて上記のハードウェアを用いた、このようなソフトウェアを用いて実行できる。選択されたソフトウェアは、必要に応じて、位置座標、建物のタイプ、スキャニングを行う階などの高さ情報、都市または地方の場所のタイプ等の、スキャニング／マッピングが行われているエリア／場所に関する情報を記録するために、ユーザーの入力を用いることも可能であり得る。

【0061】

図３は、図２のプロセスに従った、建物内の１組のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のスキャニングの第１のフェーズの図である。

【0062】

図３において、建物３００は、６つのＷＡＰ３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２を含む。９つのスキャニングサイト３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３３０、３３２、３３４、３３６は、建物の周囲を囲むように選択されるが、実際には、これは、全ての辺よりも少ない数の辺の周囲にあってもよく、例えば、建物の一つまたは二つの辺に沿ってのみ存在してもよい（例えば、アクセスのしやすさに応じて）。例えば、建物のサイズおよび環境の複雑性に応じて、より多くの、またはより少ないＷＡＰを見つけることができ、より多くの、およびより少ないスキャン（および対応するスキャニングロケーション）を用い得ることが分かるであろう。

【0063】

ＷＡＰ（円で示される）は、典型的な建物内の異なる場所に配置される。本実施形態では、Ｗｉ−ＦｉおよびＧＰＳ／ＡＧＰＳ機能を有するスマートフォン等の消費者デバイスを持つ上記のユーザーは、建物の周囲全体にわたる外側の異なる場所（長方形の箱で示される）からこの建物をスキャンできる。各場所で、ユーザーは、信号強度、可視ＷＡＰのＭＡＣアドレス、信号品質等のＷｉ−ＦｉスキャニングパラメーターおよびＧＰＳ／ＡＧＰＳによるユーザー自身の位置を記録する。ユーザーは、建物の高さおよびタイプ、スキャニング場所に近い物理的な信号障害物の数およびタイプ等の、観察および／または予備的知識による他の有用な環境固有データも記録し得る。ユーザーは、利用可能であれば、ポジショニングを補助するために、デバイス上または内部の追加のセンサーからデータを記録してもよい。例えば、彼らは、磁力計から受信したヘディングデータ、気圧計からの高さ情報等を記録し得る。

【0064】

前述のように、セルタワーに基づく三角測量、慣性センサー、ユーザー位置入力、ＧＩＳ等、またはこれらの技術を組み合わせた任意のハイブリッドシステム等の、ＧＰＳおよびその変形型を除く他のいかなる位置システムまたは方法を用いることよっても、ユーザーの位置を位置特定し得る。

【0065】

図３から分かるように、多数のＷＡＰが、外側の２つ以上の場所からスキャンされ得る。例えば、ＷＡＰ３０２、３０４は、３つのロケーションからスキャンされ、ＷＡＰ３１０、３１２は、２つのロケーションからスキャンされ、ＷＡＰ３０８は、１つのロケーションからスキャンされている。ＷＡＰ３０６は、建物内の中心のロケーションであること、および外側のスキャニングロケーションからの信号の可視性に欠けることから、いずれのロケーションからもスキャンされない。

【0066】

スキャニングプロセスからの記録は、様々な信号処理アルゴリズムを用いて、デバイスにインストールされたソフトウェアによって共に処理され、それによって、異なる場所におけるユーザーロケーションと、可視ワイヤレスアクセスポイントとの距離の決定と、その後の、これらのＷＡＰのマップの作成とが行われる。

【0067】

Ｗｉ−Ｆｉまたは他の同等のシステムを用いたポジショニングを可能にする距離測定アルゴリズムが複数存在する。例えば、アルゴリズムには、到着時刻（ＴＯＡ）、到着時間差（ＴＤＯＡ）、到来角（ＡＯＡ）、受信信号強度（ＲＳＳ）等が含まれる。ソフトウェア、モバイル機器およびＷＡＰの技術的能力に応じて、ＲＳＳに基づく距離測定アルゴリズムが通常用いられるが、必要に応じて、他のアルゴリズムも用いることができる。

【0068】

ＲＳＳアルゴリズムにおいて、受信機（ユーザー）におけるＷｉ−Ｆｉ信号の強度（電力）が、電波源（ＷＡＰ）からの信号の送信強度との比較で測定され、自由空間における以下の数学的方程式によって得られる：

【0069】

【数1】

【0070】

式中、Ｐ_ｒは受信電力であり、Ｐ_ｔは送信電力であり、Ｇ_ｒおよびＧ_ｔは、それぞれ、受信機および送信機アンテナ利得であり、λは信号波長であり、ｄは、源と受信機との距離である。この方程式は、伝搬利得（ＰＧ）に関しては、

【0071】

【数2】

【0072】

として、そして、デシベル形式では、

【0073】

【数3】

【0074】

として表すことも可能である。
自由空間モデル（方程式）は、信号伝搬の不確実性ゆえに、変更を行うことなく現実世界の環境に簡単に適用することはできない。Ｗｉ−Ｆｉ信号伝搬は、信号減衰および表面反射（マルチパス効果）、建物のタイプ、移動物体および人々、送信周波数、アンテナの高さおよび偏波等の多くの要因に影響を受け得る。

【0075】

しかしながら、異なる環境および信号伝搬挙動のモデル化を試みる様々なモデルが存在し、それらによって、受信機と源との距離が決定される。例えば、異なる屋内環境に関する信号挙動を予測するために利用可能なモデルがある。屋内モデルの１つは、以下の方程式によって表現される：

【0076】

【数4】

【0077】

式中、Ｘ、ｎおよびｄ_０は、異なる屋内環境で異なり、経験的に決定され得るパラメーターである。例えば、典型的なハード分割されたオフィス環境に関する、Ｘ、ｎおよびｄ_０の値は、それぞれ、７．０、３．０および１００である。

【0078】

ユーザー入力は、環境のタイプを選択し、次に、メモリに保存された上記のパラメーターの特定の値（例えば、ユーザーまたは他のオペレーターによる以前の入力）を使用するために提供され得る。あるいは、ユーザー入力が利用可能でなければ、デフォルト値をソフトウェア構成から選択できる。

【0079】

例えば屋外環境に対して利用可能なモデルもある。Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｉｍ（ＳＵＩ）モデルと呼ばれる、そのようなモデルの１つは、以下の方程式によって表現される：

【0080】

【数5】

【0081】

ＰＬは、経路損失として記載され、他のパラメーターは、屋内モデルに関して説明したのと同様に、すなわち（例えば）、ユーザー入力によって、またはソフトウェア構成から処理され得る。

【0082】

利用可能なモデルのいずれかを用いて全ての距離が一旦決定されると、可視ＷＡＰを一つずつマッピングするために、そこからユーザーがスキャンを行った場所の基準ロケーション座標と共にそれらの処理が行われる。ある特定のＷＡＰに関する測定（記録）の数に応じて、これらのＷＡＰをマッピングするための様々な方法が利用可能である。１つの方法である三角測量を、図８に関連して以下に記載する。

【0083】

図４は、図２のプロセスにおけるスキャニングの第１のフェーズ後の、図３のＷＡＰの推定位置の図である。

【0084】

図４では、ＷＡＰ４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２の実際のロケーションが、実線の円で示され、推定ロケーションＷＡＰ’は、ＷＡＰ４０２、４０４、４０８、４１０、４１２にそれぞれ対応する、重ね合わせられた、点線の円４５２、４５４、４５８、４６０、４６２によって示される。スキャニングの第１のフェーズでは対応する実際のＷＡＰ４０６は見つからなかったので、ＷＡＰ’推定４５６は存在しない。

【0085】

ＷＡＰ４０６は、建物の外側の９つのスキャニングロケーションのいずれにおいても、その信号可視性ゆえにマッピングされないことが再度分かる。マッピングされたＷＡＰの精度は、スキャニング距離、環境のモデリング、ユーザー位置の精度、１つのＷＡＰに関する建物の外側からのスキャン（測定）数、並びに各ＷＡＰに関連したそれらの場所の配置等の多くの要因に左右される。

【0086】

図５は、図３の建物内の１組のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のスキャニングの第２のフェーズの図である。建物５００において、６つのＷＡＰ５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２が再度示されている。５つの新しいスキャンサイト５２０、５２２、５２４、５２６、５２８が、建物の内部で、ＷＡＰ間に散在（可能であれば）するように選択されている。

【0087】

上記のように、マッピングの第２のフェーズにおいて、スキャニングポイントは、マッピングを行っているユーザーが、通常ＧＰＳ／ＡＧＰＳの可用性を持たない建物内部に位置している。この場合、これらの５つの場所におけるユーザーの座標は、Ｗｉ−Ｆｉポジショニング技術を用いて得られる。Ｗｉ−Ｆｉポジショニングは、建物内のそれぞれの場所におけるマッピングされた（上記のようなスキャニングの第１のフェーズを用いて）、および他の利用可能なＷＡＰの座標を使用する。例えば、場所５２４にいるユーザーは、ＷＡＰ５０４、５０８、５１２を用いることによって、フェーズ１に関連して上記に記載したような、Ｗｉ−Ｆｉ信号強度を用いた距離測定、ユーザー入力および三角測量による等の環境モデリング等の他の信号処理アルゴリズムと共に、フェーズ１でマッピングされたＷＡＰ座標を使用することによって自身の位置特定を行う。

【0088】

ユーザー（または例えば中心のロケーションで受信した調査データを処理している他のオペレーター）は、第２組のロケーションの位置の自身の推定を入力するため、または位置の自動で得られた推定に修正（適切な場合には）を入力するため（例えば、利用可能で、かつ使用されている場合には、明らかに間違った、または過度に不正確なＧＰＳの読み取りを修正するため）の設備を持つ。ユーザーは、データを入力することにより、利用可能で、かつ使用されている場合には、ＧＰＳ用のＧＰＳ支援データ等（推定位置、時間、天体位置表等）の基準ポジショニングシステムの性能を有効にし得る、または向上し得る。ユーザーは、具体的には、高さ、または他の寸法をより正確に推定できるように、認識された高さ、または他の測定（建物における階層数等）を記録し得る。ある特定のロケーションに関してベースライン高さｈ_ｂが利用可能である場合には（例えば、地形図から得られたデータを用いて）、高さ推定ｈは、ｈ_ｂ＋ｈ_ｓ×ｓとして計算することができ、式中、ｈ_ｓは、階ごとの推定高さ（例えば、全体的または局所的平均に基づいて、またはスキャニングロケーションにおける建物に関する特定の知識を利用して）であり、ｓは、階層数（イギリスの用語で、０は地上階であり、１は１階である等）である。例えば、慣性（またはディファレンシャル）ポジショニングを用いたある実施形態では、ユーザーは、必要に応じて、慣性ポジショニングシステムの校正を可能にするために、データ（または絶対）値を入力できる。

【0089】

ユーザーは、具体的には、適用する環境モデルおよび／またはそのようなモデルと共に使用するパラメーターの選択も入力し得る（一部の可能な環境モデルおよびそれらのパラメーターの説明は以下を参照）。環境（および他のデータ）の選択は、例えば、ドロップダウンメニューまたはユーザーインターフェースにおける他の入力装置（ユーザーが携行するハンドヘルドデバイスで実行される対話型アプリケーション等）を用いて行われ得る。

【0090】

例えば、三角測量を可能にする十分なポイントまたはユーザーによって提供される位置推定がない場合は、加重平均等の他の可能な方法を用いて（必要であれば、後の段階でデータを処理するスキャナーユーザーまたはオペレーターによる手動入力を含む）、スキャニングロケーションの「最も妥当な推測」を得ることができる。

【0091】

スキャニングの第２のフェーズ中に、６つのＷＡＰ５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２の全てが、スキャニングを行っているユーザーに近いこと、および信号を減衰させる厚みのある構造壁が一般的に存在しないこと（例えば）を理由に、建物の内部からスキャンされる。多くのＷＡＰが２つ以上の場所からスキャンされ得ることが分かる。例えば、ＷＡＰ５０８は、ロケーション５２２、５２４、５２６、５２８からスキャンされる。フェーズ１に類似して、各場所において、ユーザーは、信号強度、可視ＷＡＰのＭＡＣアドレス、信号品質等のＷｉ−Ｆｉスキャニングパラメーター、およびユーザー自身の位置を再度記録する。ユーザーはまた、建物の高さおよびタイプ、スキャニング場所に近い物理的信号障害物の数およびタイプ等の、他の有用な環境固有データを、観察および／または予備知識から記録してもよい。ユーザーはまた、利用可能であれば、ヘディングを提供できる磁力計、高さ情報を提供できる気圧計等のポジショニングを補助するためのデバイス上の追加のセンサーからデータを記録してもよい。

【0092】

図６は、上記のプロセスに従った、図５に示したスキャニングの第２のフェーズ中のスキャナーの推定位置の図である。前述同様に、建物６００内の６つのＷＡＰ６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２が示されている。例えば信号伝搬に影響を与える上記の要因に基づいて様々な度合で実際のスキャンサイトとは異なるスキャンサイト’６２０、６２２、６２４、６２６、６２８におけるスキャナーの推定位置も示されている。

【0093】

デバイスがインターネット接続を有するさらなるある実施形態では、ユーザーの座標は、セントラルウェブサーバーを用いて、Ｗｉ−Ｆｉパラメーターをそれと交換することによっても獲得できる。この場合、セントラルウェブサーバーは、内部データベースによって、または他のインターネットリソースからユーザーのロケーションを提供するように動作可能である。場合によっては、ユーザーは、ＧＰＳ／ＡＧＰＳ座標、並びにもし利用可能であれば他の任意のポジショニング技術も用いることができる。ユーザーは、マッピングプロセスを支援するために、座標、環境タイプ等（フェーズＩに関して上記に説明したように）の情報も処理ソフトウェアに入力することができる。

【0094】

５つのスキャニングロケーションの全てからのスキャニングによって形成された記録は、Ｗｉ−Ｆｉ信号強度を用いた距離測定、ユーザー入力を用いた環境モデリング、三角測量等の異なる信号処理アルゴリズムを用いて、デバイスのソフトウェアで共に処理され、それによって、建物内部のＷＡＰが（通常、より正確に）マッピングされる。

【0095】

図７は、図５のプロセスにおけるスキャニングの第２のフェーズ後の、図３のＷＡＰの推定位置の模式図である。図７では、ＷＡＰ７０２、７０４、７０６、７０８、７１０、７１２の実際のロケーションが、実線の円で示されており、推定ロケーションＷＡＰ’は、それぞれＷＡＰ７０２、７０４、７０６、７０８、７１０、７１２に対応する、重ね合わせられた、点線の円７５２、７５４、７５６、７５８、７６０、７６２によって示されている。

【0096】

この仮定例では、ＷＡＰの位置の推定は、ＷＡＰ７０４（および推定ＷＡＰ’７５４）に関する等の個々のケースにおいては、第１のフェーズ（図４に示されるような）に関しては、推定の精度が劣り得るものの、概して向上することが言える。フェーズＩＩは、フェーズＩではマッピングされなかった、マッピングされたＷＡＰも有する（例えばＷＡＰ７０６）。

【0097】

スキャニングポイントにおけるユーザーの座標（フェーズＩ後に、Ｗｉ−Ｆｉポジショニングから内部で得られた）は、ユーザーの座標（ＧＰＳ／ＡＧＰＳを用いて外部で得られた）と比較して、正確ではない場合があるが、マッピング精度およびマッピングされたＷＡＰの対象範囲の全体的な向上は、ＷＡＰに対するスキャニング／マッピングを行っているユーザーの近さと、その結果、フェーズＩに関して上に説明した屋内信号伝搬モデルを適用することによって信号伝搬経路をより正確に予測することによってユーザーとＷＡＰとの距離を測定できることとによって、マッピングの第２のフェーズ後に増加する。

【0098】

このマッピングプロセス全体は、ＷＡＰのマッピングされた座標において改善が見られ得る限り何度でも、対象範囲およびある程度の精度の向上のために、後続のフェーズまで延長することができる。このプロセスは、基本的にフェーズＩＩのものと同じであり、例えば、ある特定のサイトが特に困難な環境にあると見なされる場合（例えば、最初のスキャニングデータの検討後）には、建物の内部または外側で、以前のサイトをより多くのスキャニングロケーションを用いて再スキャンするために、反復することができる。

【0099】

図８は、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の位置を三角測量（二次元で）するプロセスの図である。これは、ＷＡＰの位置を推定するための可能な方法の一つである。図８では、３つのスキャニングサイト８０２、８０４、８０６が示されており、各々が、隣接領域８０８において、ＷＡＰからの信号を検出している。ＷＡＰ／領域８０８は、各々のスキャニングサイト８０２、８０４、８０６から距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３だけ離れた場所にある。各サイト８０２、８０４、８０６は、距離ｄ_ｎに位置する全ての点の軌跡を表す円によって囲まれている。

【0100】

ここでは、ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３は、上記の利用可能な距離測定モデルのいずれかから得られ、以下の方程式において、サイト８０２、８０４、８０６のロケーション座標と共に使用される：

【0101】

【数6】

【0102】

式中、ｄ_ｉは距離であり、ｘ_ｒおよびｙ_ｒは、ＷＡＰ７のｘおよびｙ座標であり、ｘ_ｓｉおよびｙ_ｓｉは、ｉが、１、２、・・・、ｎである、場所のｘおよびｙ座標である。３つの方程式が形成され、領域８０８におけるＷＡＰのｘおよびｙ座標について解かれる。これらの方程式は、最小二乗法等の任意の利用可能な方法を用いて解くことができる。

【0103】

図８に示されるように、領域８０８におけるＷＡＰのマッピングされた座標は、３つの円（サイトとＷＡＰとの間の推定距離の軌跡）が重なり合う場所である。円同士は、距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３の測定／推定における誤差、およびスキャニングサイト８０２、８０４、８０６の基準（または推定）座標において起こり得る誤差が原因で、一点において重なり合わない。

【0104】

上記の二次元例は、必要に応じて、三次元へと拡大され得ることが理解されるであろう。通常、ＷＡＰの三次元位置を記録することは必要とされないが（単に、２次元位置のみ）、３次元のロケーションが必要であれば、関連の変更を行うことが可能であることが理解されるであろう。

【0105】

図９は、少なくとも図２のプロセスの第１のフェーズでの使用に適した専用スキャナーシステムの模式図である。このスキャナーは、ハンドヘルドユニット（これは、図１０に関連して以下に記載するユニットと同じユニットでもよいし、そうでなくともよい）に優先して、上記の実施形態の一部または全てにおいて使用され得る。

【0106】

図９において、専用スキャナーシステム（ウォードライビング装備等）には、指向性アンテナ９０２（方向Ｗｉ−Ｆｉアンテナ等）、アンテナからの信号を増幅するための増幅器９０４、スキャナーシステム９００の基準座標を提供するためのＧＰＳ（またはＡＧＰＳまたは他の類似のユニット）９０６、アンテナ９０２、増幅器９０４、ＧＰＳユニット９０６のいずれかまたは全てからのデータの制御および／または処理および／または受信を行うためのコンピュータ９０８、スキャナーシステムの制御、関連データの入力および結果の表示を行うためのユーザーインターフェース９１０、およびスキャニングプロセスによって作成された記録を保存するためのデータ記憶装置９１２が含まれる。代替のある実施形態においては、ネットワークインターフェースユニット（図示せず）が設けられることにより、通信ネットワークを介してデータを送信および／または受信することが可能となり、それによって、例えば記憶装置９１２の必要性を除去し得る遠隔制御および／またはデータ収集が例えば可能となる。

【0107】

図１０は、図２のプロセスの第１および第２のフェーズでの使用に適したハンドヘルドユニットの模式図である。

【0108】

ハンドヘルドユニットには、Ｗｉ−Ｆｉインターフェース１００２、ＧＰＳまたはＡＧＰＳユニット１００４、ネットワークインターフェース１００６（これは、スキャナーの完全に局所的な操作に関しては、場合により存在しなくともよい）、プロセッサ（またはマイクロコントローラまたは他のコンピュータ化されたデバイス）１００８、ユーザーインターフェース１０１０およびデータ記憶装置１０１２が含まれる。このユニットは、図９に関連して上に記載したデバイスと比較して、選択性、信号増幅および／または処理能力または記憶容量が少ないが、一方で、よりポータブルで、その結果、スキャニングを必要とするいずれのＷＡＰに対してもより近く接触することがより簡単な場合がある。さらなるある実施形態においては、ハンドヘルドユニットは、例えばスキャニングの第２のフェーズの間のみ使用される場合には、ＧＰＳ／ＡＧＰＳユニット１００４の省略または動作の停止を行ってもよい。

【0109】

さらなるある実施形態では、図９に関連して上に記載したスキャナーシステム９００と図１０に関連して上に記載したハンドヘルドユニット１０００との両方の特徴を混合させたスキャナーユニットが設けられてもよい。

【0110】

図１１は、図２のプロセスによって生成されたデータを用いた、ユーザーデバイスの位置特定を行うためのシステムの概略である。

【0111】

図１１では、ユーザーデバイス１１００（例えば、上記のハンドヘルドデバイス１０００または他の任意のデバイス等）、電気通信網（携帯電話ネットワーク等）１１０２、ロケーションサーバー１１０４およびＷＡＰロケーションデータベース１１０６（これは、ロケーションサーバー１１０４と一体化され得る）が示されている。

【0112】

使用する際は、ユーザーが、ユーザーデバイス１１０にロケーションリクエスト１１５０を電気通信網１１０２へと送信させる（例えば、携帯電話のサービスを利用して）。リクエスト１１５０には、通常、付近のＷＡＰから検出された信号の特性等（上記のフェーズＩおよびＩＩに関して上に記載したようなもの等）の、ユーザーデバイス１１００で受信されたデータが含まれ得る。従って、リクエスト１１５０には、例えば、付近のＷＡＰの信号強度およびＭＡＣアドレス（および／またはセルタワー信号等）の詳細が含まれ得る。

【0113】

リクエスト１１５２（通常、最初のリクエスト１１５０と同じ）は、ネットワーク１１０２からロケーションサーバー１１０４へと渡される。ロケーションサーバー１１０４は、次に、リクエスト１１５２を処理し、その際に、ＷＡＰルックアップリクエスト１１５４を用いて、ロケーションデータベース１１０６に問い合わせを行い、それによって、ロケーションリクエスト１１５２に関連するＷＡＰデータを指定する。次に、データベース１１０６は、リクエストされたデータ１１５６をサーバー１１０４へと戻す。サーバーは、受信したリクエストデータ１１５２と併せてデータ１１５６の処理を完了し、それによって、ロケーションデータ１１５８の形態でユーザーデバイス１１００に送り返されるロケーション推定が生成される。ネットワークは、ロケーションデータ１１６０（通常、データ１１５８と同じ）をユーザーデバイス１１００へと転送する。ユーザーデバイスは、次に、ロケーションデータ１１６０を処理することにより、ロケーション推定の読み出し（そして、例えば表示）を行うことができる。

【0114】

図１１に関して上に記載したシステムは、例えば上記のフェーズＩおよびＩＩと併せて、最初の「発見」フェーズにおいて使用することもできる。サーバー１１０４は、例えば、追加的または代替的にソフトウェアを作動させることによって、スキャニングデータを処理して上記の様々な推定を生成し得る。

【0115】

幾つかの応用では、さらなる電磁信号源（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈビーコン）の位置特定を行うことによって、１つまたは複数のロケーションにおいてユーザーデバイスに提供されるロケーションデータの精度を向上させることが有利である場合には、スキャニングの第２のフェーズ中に得られたデータを用いることにより、１つまたは複数のロケーションを決定し得る。さらなる電磁信号源は、次に、それによって決定されたロケーションにおいて提供され得る。本発明によるスキャニングのさらなるフェーズは、次に、新しく配置された電磁信号源の周囲の複数のロケーションにおいて行われ得る。

【0116】

例えば、ユーザーデバイスに対して完全にローカル接続であるロケーションシステム（例えば、ユーザーデバイスにおける全ての関連データおよび処理能力を含む）、および種類の豊富な様々な異なるネットワーク（例えば、１つまたは電気通信網に限定されない）を介して通信するデバイスを含む、上記の位置ロケーションシステムの他の適用がもちろん可能であることが理解されるであろう。

【0117】

要約すれば、マルチフェーズの自己修正式マッピングプロセスを用いて、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）の位置座標を決定する方法を記載した。ＷＡＰは、通常、各ＷＬＡＮにおけるＷｉ−Ｆｉアクセスポイントであるが、別のＷｉ−Ｆｉに基づいた位置システムの他のＷＡＰでもよい。この方法およびシステムは、例えば消費者モバイル機器において完全に実現され得る、または同じ目的を達成するために、リモートコンポーネントおよびソフトウェア（Ｗｉ−Ｆｉ、携帯電話または他のネットワーク等の何らかの通信ネットワークの形態を介して接続されたセントラルサーバー等）に依存し得る。

【0118】

本発明を特定の実施形態に関連して上に記載したが、変更形態が本発明の精神および範囲内に存在することが当業者には明らかであろう。

【図8】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図9】

【図10】

【図11】