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(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】
(24)【登録日】2024-08-15
(45)【発行日】2024-08-23
(54)【発明の名称】ワイヤレス信号による測位のための方法および装置
(51)【国際特許分類】
G01S 5/02 20100101AFI20240816BHJP
【ＦＩ】
G01S5/02 Z
【請求項の数】
26
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020089864
(22)【出願日】2020-05-22
(65)【公開番号】P2020193972
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2023-05-17
(31)【優先権主張番号】16/422,931
(32)【優先日】2019-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】510145967
【氏名又は名称】ユー－ブロックス、アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ｕ－ｂｌｏｘ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｚｕｅｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６８， ＣＨ－８８００ Ｔｈａｌｗｉｌ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100213654
【弁理士】
【氏名又は名称】成瀬 晃樹
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー、ブライアン、マーシャル
(72)【発明者】
【氏名】ジャコモ、ポヤニ
(72)【発明者】
【氏名】ファビオ、リッチャト
(72)【発明者】
【氏名】マティヤ、レザル
(72)【発明者】
【氏名】エリーク、シュトゥルムベリェ
【審査官】藤脇 昌也
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７１０２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１８１９８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２０４５７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００１－５２１１５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５２１５３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定するための方法であって、前記１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機が、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信するように構成され、前記方法が、前記１つまたは複数のターゲット受信機の各々が前記複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の到達時間を取得することと、
前記１つまたは複数の基準受信機から、前記１つまたは複数の基準受信機が前記１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された前記複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた、前記１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、前記１つまたは複数の基準受信機が複数の既知の基準位置に位置し、互いにまたは前記複数のソースと同期されていないことと、
前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の到達時間、前記複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記到達時間に基づいて、計算によって前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することと
を備え、
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、方法。
【請求項2】
前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することが、前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間、前記複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間が既知の変数である複数の方程式を構築することと、
前記複数の方程式を解くことにより前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することが、前記１つまたは複数の基準受信機の中の基準受信機の第１のグループにおける前記複数の信号の到達時間、および基準受信機の前記第１のグループの基準位置が既知の変数である方程式の第１のセットを構築することと、
方程式の前記第１のセットを解くことにより前記複数の信号が入射する方向を特定することと、
前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間、前記複数の信号の前記方向、および前記１つまたは複数の基準受信機の中の基準受信機の第２のグループにおける前記複数の信号の到達時間が既知の変数である方程式の第２のセットを構築することと、
方程式の前記第２のセットを解くことにより前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
基準受信機の前記第１のグループが基準受信機の前記第２のグループと同じかまたは異なる、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記１つまたは複数のターゲット受信機が別の特定において基準受信機として使用され得るように、前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記特定された位置を追加の基準位置として入力することをさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項6】
前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することが、前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間、前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間、および前記複数の基準位置を測位エンジンに送信することと、
前記測位エンジンによって特定された前記１つまたは複数のターゲット受信機の位置情報を受信することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することが、前記複数の基準受信機のうちの少なくとも１つおよび前記１つまたは複数のターゲット受信機のうちの少なくとも１つにより、前記計算の一部分を実行することと、
前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定するために、前記１つまたは複数の基準受信機と前記１つまたは複数のターゲット受信機との間で計算結果を通信することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記複数の方程式が、異なる時点にソースから繰り返し送信された信号に基づいて構築される、請求項２に記載の方法。
【請求項9】
曲線または直線を使用して前記１つまたは複数のターゲット受信機および前記１つまたは複数の基準受信機の近隣における１つまたは複数の信号伝搬波面を近似することをさらに備え、
前記曲線または前記直線の方位が、前記複数のソースからの前記複数の信号の各々の方向に関係し、
前記曲線または前記直線の曲率が、前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定する際に使用される、
請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記複数のソースが、１つまたは複数のワイヤレスネットワークの１つまたは複数の送信機を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を散乱させる物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記１つまたは複数の基準受信機によって受信された前記複数の信号が、前記複数のソースから送信されたダウンリンク信号を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記１つまたは複数の基準受信機によって受信された前記複数の信号が、前記１つもしくは複数のターゲット受信機から送信された少なくとも１つのアップリンク信号をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記複数のソースの相対時間が知られていないか、または前記複数のソースの相対時間が３．３ナノ秒よりも大きい精度誤差の大きさを有すると知られているとき、
前記複数のソースが互いに同期されていない、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
自分の位置または他のデバイスの位置を特定するように構成されたデバイスであって、前記デバイスが、受信機であって、
不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信することと、
前記受信機が前記複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、前記受信機における前記複数の信号の到達時間を取得することと
を行うように構成された受信機と、
前記受信機における前記複数の信号の前記到達時間、前記１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の複数の到達時間、および前記１つまたは複数の基準受信機の複数の基準位置に基づいて計算を実行することにより前記デバイスの前記位置を特定することであって
前記１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間が、前記１つまたは複数の基準受信機が前記１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された前記複数の信号の対応する部分を受信する時間であり、前記１つまたは複数の基準受信機が、既知の位置に位置し、互いにまたは前記複数のソースと同期されていないこと
を行うように構成されたプロセッサと
を備え、
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、デバイス。
【請求項16】
前記受信機が第１の受信機であり、前記複数の信号が第１の信号であり、前記デバイスが、衛星システムから第２の信号を受信するように構成された第２の受信機
をさらに備える、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項17】
前記デバイスが、前記衛星システムから受信された前記第２の信号が前記デバイスの前記位置を特定するか、または
前記デバイスの前記位置が前記計算によって特定される
とき、測位システムにおける基準受信機として使用されるように構成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項18】
前記受信機が、前記受信機における前記複数の信号の前記到達時間を外部デバイスに送信するように構成されたトランシーバ・モデムの一部分である、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項19】
１つまたは複数のターゲット・デバイスの１つまたは複数の不明な位置を特定するように構成された装置であって、前記装置が、前記１つまたは複数のターゲット・デバイスから、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号の対応する部分を前記１つまたは複数のターゲット・デバイスが受信するときと関連付けられた前記複数の信号の到達時間を受信することと、
１つまたは複数の基準デバイスから、前記１つまたは複数の基準デバイスの１つまたは複数の基準位置、および前記１つまたは複数の基準デバイスのローカル・クロックに従って測定された前記複数の信号の対応する部分を前記１つまたは複数の基準デバイスが受信するときと関連付けられた前記複数の信号の到達時間を受信することであって、前記複数の基準デバイスが互いに、または前記複数のソースと同期されていないことと
を行うように構成された少なくとも１つの第１の通信インターフェースと、
前記それぞれの１つまたは複数の基準デバイスにおける前記複数の信号の到達時間、前記１つまたは複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット・デバイスにおける前記複数の信号の前記到達時間に基づいて、計算を実行することにより前記１つまたは複数のターゲット・デバイスの前記１つまたは複数の不明な位置を特定すること
を行うように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
前記１つまたは複数のターゲット・デバイスの前記特定された１つまたは複数の位置に関する情報を送信すること
を行うように構成された少なくとも１つの第２の通信インターフェースと
を備え、
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、装置。
【請求項20】
前記１つまたは複数のターゲット・デバイスおよび前記１つまたは複数の基準デバイスに入射する前記複数の信号の方向を含む測位情報を記憶するように構成されたストレージをさらに備え、前記装置が外部デバイスと前記測位情報を共有するように構成される、
請求項１９に記載の装置。
【請求項21】
前記プロセッサが、座標系の原点に対する前記複数のソースの方向を特定する
ように構成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項22】
プロセッサによって実行されると、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定するための方法を実行する命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機が、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信するように構成され、前記方法が、前記１つまたは複数のターゲット受信機の各々が前記複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の到達時間を取得することと、
前記１つまたは複数の基準受信機から、前記１つまたは複数の基準受信機が前記１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された前記複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた前記複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、前記１つまたは複数の基準受信機が複数の既知の基準位置に位置し、互いにまたは前記複数のソースと同期されていないことと、
前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間、前記複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間に基づいて、計算によって前記１つまたは複数のターゲット受信機の前記位置を特定することと
を備え、
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項23】
座標系の原点に対する複数のソースの方向を特定するための方法であって、前記複数のソースが互いに同期されておらず、前記複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号が、１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機によって受信され、前記方法が、前記１つまたは複数のターゲット受信機の各々が前記複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の到達時間を取得することであって、前記１つまたは複数のターゲット受信機が不明な位置に位置することと、
前記１つまたは複数の基準受信機から、前記１つまたは複数の基準受信機が前記１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された前記複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた前記複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、前記１つまたは複数の基準受信機が既知の基準位置に位置し、互いにまたは前記複数のソースと同期されていないことと、
前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間、前記複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間に基づいて、計算によって前記複数のソースの前記方向を特定することと
を備え、
前記複数のソースが、前記複数のソースから送信された前記複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを備える、方法。
【請求項24】
前記座標系の前記原点に対する前記複数のソースの前記方向を特定することが、前記それぞれの１つまたは複数の基準受信機における前記複数の信号の前記複数の到達時間、前記複数の基準位置、および前記１つまたは複数のターゲット受信機における前記複数の信号の前記到達時間が既知の変数である複数の方程式を構築することと、
前記複数の方程式を解くことにより前記１つまたは複数のソースの前記方向を特定することと
をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記座標系の前記原点に対する前記複数のソースの前記方向を特定することが、前記複数のソースと前記１つまたは複数のターゲット受信機との間の距離を特定すること
をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項26】
前記複数のソースと前記１つまたは複数のターゲット受信機との間の前記距離を特定することが、曲線または直線を使用して前記１つまたは複数のターゲット受信機および前記１つまたは複数の基準受信機の近隣における信号伝搬波面を近似することと、
近似された信号伝搬波面の曲率を特定することと
を備える、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示と一致する装置および方法は、一般に、測位に関し、より詳細には、ローカル環境において利用可能な信号を使用してデバイスの位置を特定するための方法、システム、およびデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
衛星測位は現代社会において広く普及している。しかしながら、衛星信号受信が弱いかまたは利用できないので、衛星測位システムが働かない多くのケース、たとえば、屋内または地下が存在する。
【0003】
そのようなケースでは、他のタイプの信号を利用することができる測位システムが使用されてよい。たとえば、セルラー基地局から送信されるワイヤレス信号が測位に使用されてよい。そのような信号は、必ずしも測位機能を提供することを対象としているとは限らず、したがって、「シグナル・オブ・オポチュニティ（Signals of Opportunity）」（「ＳｏＯｐ」）と呼ばれる場合がある。受信機の不明な位置は、受信機とシグナル・オブ・オポチュニティを送信する送信機との間の距離を特定することによって推定されてよい。しかしながら、送信機の正確な位置および送信のタイミングは利用できない可能性があり、測位システムにおいてシグナル・オブ・オポチュニティを利用する際の困難さがもたらされる。
【発明の概要】
【0004】
本開示のいくつかの実施形態によれば、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定するための方法が提供され、１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機は、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信するように構成される。方法は、１つまたは複数のターゲット受信機の各々が複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間を取得することと、１つまたは複数の基準受信機から、１つまたは複数の基準受信機が１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、１つまたは複数の基準受信機が複数の既知の基準位置に位置し、互いにまたは複数のソースと同期されていない、取得することと、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間に基づいて、計算によって１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することとを備える。１つまたは複数の基準受信機および１つまたは複数のターゲット受信機は、同じタイプのデバイスであってよい。
【0005】
方法では、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することは、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間が既知の変数である複数の方程式を構築することと、複数の方程式を解くことにより１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することとをさらに含んでよい。
【0006】
方法では、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することは、１つまたは複数の基準受信機の中の基準受信機の第１のグループにおける複数の信号の到達時間、および基準受信機の第１のグループの基準位置が既知の変数である方程式の第１のセットを構築することと、方程式の第１のセットを解くことにより複数の信号が入射する方向を特定することと、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間、複数の信号の方向、および１つまたは複数の基準受信機の中の基準受信機の第２のグループにおける複数の信号の到達時間が既知の変数である方程式の第２のセットを構築することと、方程式の第２のセットを解くことにより１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することとをさらに含んでよい。
【0007】
方法では、基準受信機の第１のグループは、基準受信機の第２のグループと異なっていてよい。方法は、１つまたは複数のターゲット受信機が別の特定において基準受信機として使用され得るように、１つまたは複数のターゲット受信機の特定された位置を追加の基準位置として入力することをさらに含んでよい。
【0008】
方法では、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することは、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、および複数の基準位置を測位エンジンに送信することと、測位エンジンによって特定された１つまたは複数のターゲット受信機の位置情報を受信することとをさらに含んでよい。
【0009】
方法では、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することは、１つまたは複数の基準受信機のうちの少なくとも１つおよび１つまたは複数のターゲット受信機のうちの少なくとも１つにより、計算の一部分を実行することと、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定するために１つまたは複数の基準受信機と１つまたは複数のターゲット受信機との間で計算結果を通信することとをさらに含んでよい。方法では、複数の方程式は、異なる時点に送信機から繰り返し送信された信号に基づいて構築されてよい。
【0010】
方法は、曲線または直線を使用して１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機の近隣における信号伝搬波面を近似することをさらに含み、曲線または直線の方位は複数のソースからの複数の信号の方向に関係し、曲線の曲率は受信機の位置を特定する際に使用される。
【0011】
方法では、複数のソースは、１つまたは複数のワイヤレスネットワークの１つまたは複数の送信機を含んでよい。複数のソースは、複数のソースから送信された複数の信号を反射する物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを含んでよい。複数のソースは、複数のソースから送信された複数の信号を散乱させる物体から発生する１つまたは複数の仮想ソースを含んでよい。
【0012】
方法では、１つまたは複数の基準受信機によって受信された複数の信号は、複数のソースから送信されたダウンリンク信号であってよい。１つまたは複数の基準受信機によって受信された複数の信号は、１つもしくは複数のターゲット受信機または１つもしくは複数の基準受信機から送信された少なくとも１つのアップリンク信号をさらに含んでよい。複数のソースの相対時間が知られていないか、または複数のソースの相対時間が３．３ナノ秒よりも大きい精度誤差の大きさを有すると知られているとき、複数のソースは互いに同期されていない場合がある。
【0013】
自分の位置または他のデバイスの位置を特定するように構成されたデバイスも提供される。デバイスは、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信し、受信機が複数の信号の少なくとも一部分を受信する、受信機における複数の信号の到達時間を取得するように構成された受信機と、受信機における複数の信号の到達時間、１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、および１つまたは複数の基準受信機の複数の基準位置に基づいて計算を実行することにより、デバイスの位置を特定するように構成されたプロセッサとを含み、１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間は、１つまたは複数の基準受信機が１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された複数の信号の対応する部分を受信する時間であり、１つまたは複数の基準受信機は、既知の位置に位置し、互いに同期されていない。
【0014】
デバイスは、衛星システムから第２の信号を受信するように構成された第２の受信機をさらに含んでよい。衛星システムから受信された第２の信号がデバイスの位置を特定するか、またはデバイスの位置が計算によって特定されるとき、デバイスは測位システムにおいて基準受信機として使用されるように構成されてよい。受信機は、受信機における複数の信号の到達時間を外部デバイスに送信するように構成されたトランシーバ・モデムの一部分であってよい。
【0015】
１つまたは複数のターゲット・デバイスの１つまたは複数の不明な位置を特定するように構成された装置がさらに提供される。装置は、１つまたは複数のターゲット・デバイスから、不明な位置に位置し互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号の対応する部分を１つまたは複数のターゲット・デバイスが受信するときと関連付けられた複数の信号の１つまたは複数の到達時間を受信することと、１つまたは複数の基準デバイスから、１つまたは複数の基準デバイスの１つまたは複数の基準位置、および複数の基準デバイスのローカル・クロックに従って測定された複数の信号の対応する部分を１つまたは複数の基準デバイスが受信するときと関連付けられた複数の信号の到達時間を受信することであって、１つまたは複数の基準デバイスが互いにまたは複数のソースと同期されていない、受信することとを行うように構成された少なくとも１つの第１の通信インターフェースと、それぞれの１つまたは複数の基準デバイスにおける複数の信号の到達時間、１つまたは複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット・デバイスにおける複数の信号の到達時間に基づいて計算を実行することにより、１つまたは複数の基準デバイスの１つまたは複数の不明な位置を特定するように構成された少なくとも１つのプロセッサと、１つまたは複数のターゲット・デバイスの特定された１つまたは複数の位置に関する情報を送信するように構成された少なくとも１つの第２の通信インターフェースとを含む。
【0016】
装置は、１つまたは複数のターゲット・デバイスおよび１つまたは複数の基準デバイスに入射する複数の信号の方向を含む測位情報を記憶するように構成されたストレージをさらに含んでよく、装置は、外部デバイスと測位情報を共有するように構成されてよい。
【0017】
プロセッサによって実行されると、１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定するための方法を実行する命令を記憶した非一時的コンピュータ可読媒体がさらに提供され、１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機は、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信するように構成される。方法は、１つまたは複数のターゲット受信機の各々が複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間を取得することと、１つまたは複数の基準受信機から、１つまたは複数の基準受信機が１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、１つまたは複数の基準受信機が複数の既知の基準位置に位置し、互いにまたは複数のソースと同期されていない、取得することと、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間に基づいて、計算によって１つまたは複数のターゲット受信機の位置を特定することとを含んでよい。
【0018】
座標系の原点に対する複数のソースの方向を特定するための方法がさらに提供され、複数のソースは互いに同期されておらず、複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号は、１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機によって受信される。方法は、１つまたは複数のターゲット受信機の各々が複数のソースの各々から送信された信号の少なくとも一部分を受信する、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間を取得することであって、１つまたは複数のターゲット受信機が不明な位置に位置する、取得することと、１つまたは複数の基準受信機から、１つまたは複数の基準受信機が１つまたは複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された１つまたは複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた複数の信号の複数の到達時間を取得することであって、１つまたは複数の基準受信機が既知の基準位置に位置し、互いにまたは複数のソースと同期されていない、取得することと、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間に基づいて、計算によって座標系の原点に対する複数のソースの方向を特定することとを含んでよい。
【0019】
座標系の原点に対する複数のソースの方向を特定することは、それぞれの１つまたは複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間が既知の変数である複数の方程式を構築することと、複数の方程式を解くことにより１つまたは複数のソースの方向を特定することとをさらに含んでよい。
【0020】
座標系の原点に対する１つまたは複数のソースの方向を特定することは、複数のソースと１つまたは複数のターゲット受信機との間の距離を特定することをさらに含んでよい。複数のソースと１つまたは複数のターゲット受信機との間の距離を特定することは、曲線または直線を使用して１つまたは複数のターゲット受信機および１つまたは複数の基準受信機の近隣における信号伝搬波面を近似することと、近似された信号伝搬波面の曲率を特定することとを含んでよい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本開示のいくつかの実施形態と一致する、受信機の位置を特定するための例示的な測位システムを示す概略図である。
【図2A】本開示のいくつかの実施形態と一致する、ターゲット受信機の位置を特定するために１ステップ計算を実行する例示的な方法を示す概略図である。
【図2B】本開示のいくつかの実施形態と一致する、ターゲット受信機の位置を特定するために２ステップ計算を実行する例示的な方法を示す概略図である。
【図3A】本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システムの分散計算方式を示す概略図である。
【図3B】本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システムの中央計算方式を示す概略図である。
【図4A】本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システム内の座標系の原点に対する信号源の方向を示す概略図である。
【図4B】本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システム内の信号波面近似を示す概略図である。
【図4C】本開示のいくつかの実施形態と一致する、信号波面近似の誤差を示す概略図である。
【図5A】本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システム内のソースの凸包および基準受信機の凸包を示す概略図である。
【図5B】本開示のいくつかの実施形態と一致する、空間次元の関数として幾何学的精度低下率を示す概略図である。
【図6】本開示のいくつかの実施形態と一致する、見掛けの信号源を含む測位システムを示す概略図である。
【図7】本開示のいくつかの実施形態と一致する、アップリンク信号およびダウンリンク信号を利用する測位システムを示す概略図である。
【図8】本開示のいくつかの実施形態と一致する、自分の位置または他のデバイスの位置を特定するように構成されたデバイスのブロック図である。
【図9】本開示のいくつかの実施形態と一致する、デバイスの位置を特定する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
次に、例示的な実施形態に対して詳細に参照が行われ、それらの例が添付図面に示される。以下の説明は添付図面を参照し、添付図面では、特に表されない限り、異なる図面の同じ番号は同じまたは同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明に記載される実装形態は、本開示と一致するすべての実装形態を表すとは限らない。代わりに、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙された本開示に関係する態様と一致する、システム、装置、および方法の例にすぎない。
【0023】
測位システムでは、不明な位置に配置された送信機から不明な時間に送信されるシグナル・オブ・オポチュニティを使用するために、信号を受信する複数の基準受信機を使用して、送信時間および送信機の位置が推定されてよい。送信時間および送信機の位置の推定は、通常、複数の基準受信機がナノ秒オーダーの精度で同期されることを必要とする。しかしながら、基準受信機に対するそのような厳密な同期要件は困難かつ高価であり、したがって、測位システムにおけるシグナル・オブ・オポチュニティの実際の応用が制限される。
【0024】
たとえば、厳密な同期要件を満たすために、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）、原子時計、メッセージ交換プロトコル、またはパルス結合を使用する方法が使用されてよい。これらの方法は、しかしながら、専用ハードウェア、ならびに／または価値のある帯域幅およびエネルギーの利用を必要とし、受信機のコスト、電力消費、サイズ、および重量の増加につながる。また、これらの方法の使用は、いくつかの制限も課される。第１の例として、ＧＮＳＳ信号はスペクトル拡散技法を用いて衛星から送信されるので、それらの電力レベルは地上では低い可能性があり、したがって、ＧＮＳＳ信号の受信は、屋内ならびにいくつかの他の厳しい伝搬環境では困難または不可能のいずれかである。同じ理由で、ＧＮＳＳ信号はまた、受信機の周囲のいかなる干渉電力にも脆弱である。第２の例として、メッセージ交換プロトコルまたはパケット結合方法は、受信機間で常にタイムスタンプを渡す。これらの交換の強度のせいで、チャネル容量およびエネルギーの効率的な使用は行われるべきであり、メッセージ衝突を回避する能力に依存する。代替は、効率的でないことが知られているチャネルのランダム・アクセスを中心にして構築されたプロトコルを使用することである。第３の例として、パルス結合方法は、受信機が同期に特有の周期信号をブロードキャストする２次ソースとしても動作することを必要とする。これらのパルスは、（ソース間の距離およびその結果生じる伝搬遅延が知られている、制御された環境内で達成され得る）無視できるかまたは既知の伝搬遅延で他の受信機に到達し、チャネル内のいかなる相互干渉も回避するはずである。これらの要件は、特に、劣悪な伝搬環境および乏しい電力または帯域幅の可用性では、満たすことが困難である。
【0025】
本開示の実施形態は、１つまたは複数のターゲット受信機の不明な位置を特定するための方法、デバイス、およびシステムを提供し、１つまたは複数のターゲット受信機および複数の基準受信機は、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された複数の信号を受信するように構成される。方法では、１つまたは複数のターゲット受信機は、１つまたは複数のターゲット受信機の各々が複数の信号の少なくとも一部分を受信する、１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間を受信し、複数の基準受信機は、複数の基準受信機が複数の基準受信機のローカル・クロックに従って測定された複数の信号の対応する部分を受信するときと関連付けられた複数の信号の複数の到達時間を取得し、複数の基準受信機は、複数の既知の基準位置に位置し、互いにまたは複数のソースと同期されておらず、ターゲット受信機の不明な位置は、それぞれの複数の基準受信機における複数の信号の複数の到達時間、複数の基準位置、および１つまたは複数のターゲット受信機における複数の信号の到達時間に基づいて、計算によって特定される。
【0026】
本開示に開示された実施形態は、１つまたは複数の技術的効果を有する。いくつかの実施形態では、方法、デバイス、およびシステムは、不明な位置に位置し、互いに同期されていない複数のソースから不明な時間に送信された信号を利用することにより、ターゲット受信機の不明な位置を特定することができる。これにより、複数のソースの事業者に依存することなく、世界中で自由にターゲット受信機の不明な位置の特定が可能になる。いくつかの実施形態では、方法、デバイス、およびシステムは、いかなる追加のハードウェアも必要とせずに、１組の方程式を使用して測位システムにおいてすべての不明なパラメータ（たとえば、送信時間および複数のソースの位置、時間オフセット、ターゲット受信機の不明な位置など）を一緒に解くことができる。これにより、同期されていない信号および同期されていない基準受信機の効率的で柔軟性がある利用が可能になり、コスト有効性、多用性、実行可能性、および可搬性の向上につながる。いくつかの実施形態では、複数のソースからの信号に対する追加または代替として、方法、デバイス、およびシステムはさらに、見掛けの信号源による反射または散乱から発生する信号を利用することができる。見掛けのソースを利用することにより、受信機は反射または散乱した信号を測位のために捕捉することができるので、困難な伝搬条件下（たとえば、屋内）であっても、どこでも測位が実行されてよい。いくつかの実施形態では、１組の方程式を解く際に、方法、デバイス、およびシステムは、平面波面近似、固定曲率波面近似、または空間内のソース・ポイントの推定値から評価された波面曲線のうちの少なくとも１つに対応する、信号の異なる程度の角度多様性を識別することができる。信号の入射方向を推定し、波面の適切なローカル近似を選択することにより、信号源からの距離または信号源の実際の位置を特定する必要性が排除されてよく、したがって、未知数の数（したがって、必要な測定値の数）および結果として生じる方程式の解の空間が削減され、測位用のカバレージエリアの増大、ならびにコスト、電力消費、およびターゲット受信機の位置の測定値を通信するトラフィックの削減につながる。いくつかの実施形態では、ダウンリンク信号に加えて、方法、デバイス、およびシステムは、測位システムにおいてアップリンク信号も利用することができる。これにより、測位システムによって使用される信号源の地理空間トポロジーおよびシグナル・オブ・オポチュニティの測距情報の内容の強化が可能になり、ターゲット受信機の位置の推定精度の向上につながる。
【0027】
図１は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な測位システムを示す概略図である。図１を参照すると、例示的な測位システム１００は、複数の信号源（ソース１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、および１１４）、複数の基準受信機（基準１１６、１１８、および１２０）、ならびに複数のターゲット受信機（ターゲット１２２および１２４）を備える。複数の信号源の中で、ソース１０２～１１０は、ワイヤレス信号を生成し送信する信号送信機であってよい。ソース１１２および１１４は、図６に関して説明されるように、ソース１０２～１１０から送信されたワイヤレス信号を反射するかまたは散乱させる物体から発生する見掛けの（仮想）ソースであってよい。ソース１１２および１１４は、信号測位プロセスの間、固定位置に配置されるか、または移動可能であってよい。いくつかの実施形態では、信号送信機はセルラー基地局であってよく、信号はワイヤレス・セルラー信号であってよい。しかしながら、信号はそのように限定されず、任意のソースから送信される任意の電磁波が測位システムにおいて使用されてよい。
【0028】
いくつかの実施形態では、複数の信号源は、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機に不明な位置に配置される場合がある。いくつかの実施形態では、複数の信号源は、アクティブにも故意にも測位システムに参加しない場合があり、信号が複数の信号源から送信された時間（「送信時間」）は、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機に不明な場合がある。いくつかの実施形態では、複数の信号源は異なるネットワークに属する場合があり、したがって、互いに気付かない場合がある。
【0029】
いくつかの実施形態では、複数の信号源は、互いに同期されていない場合があり、それらの相対タイミングは十分な精度で知られていない。いくつかの実施形態では、ソース１０２～１１０は、互いに完全に同期されておらず、それらの相対タイミングは完全に不明である。別の実施形態では、ソース１０２～１１０の相対タイミングに関する何らかの知識があり得るが、これは、測位の目的に必要な性能を提供するには不十分または不正確であり得る。一実施形態では、信号源の同期の精度誤差の大きさは、３．３ナノ秒（ｎｓ）以下であり得る。別の実施形態では、信号源の同期の精度誤差の大きさは、１ナノ秒（ｎｓ）以下であり得る。いくつかの実施形態では、複数の信号源は、測位動作の存続期間にわたって同じかまたは同様のクロック周波数を有することができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、複数のターゲット受信機（ターゲット１２２および１２４）は不明な位置に配置される場合があり、それらの位置は測位システム１００によって推定されるべきである。図１は２つのターゲット受信機を示すが、ターゲット受信機の数はそのように限定されず、測位プロセスにおいて任意の数のターゲット受信機が位置特定されてよい。ターゲット受信機の各々は、複数の信号源から信号の少なくとも一部分を受信するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、複数のターゲット受信機のうちの少なくとも１つは、信号送信機を含むトランシーバ・モデムの一部分であってよい。
【0031】
いくつかの実施形態では、複数の基準受信機（基準１１６、１１８、および１２０）は、複数の既知の位置に配置され、複数の信号源から信号を受信するように構成されてよい。図１は３つの基準受信機を示すが、基準受信機の数はそのように限定されず、測位プロセスにおいて任意の数の基準受信機が使用されてよい。一実施形態では、少なくとも３つの基準受信機が存在する。一実施形態では、複数の基準受信機は固定された位置に配置されてよい。別の実施形態では、複数の基準受信機は移動中であってよいが、それらの移動経路は、それらの位置が測位プロセスの間知られるように追跡されてよい。複数の基準受信機は、ランダムに、またはアレイとして配置されてよい。いくつかの実施形態では、複数の基準受信機のうちの少なくとも１つは、信号送信機を含むトランシーバ・モデムの一部分であってよい。一実施形態では、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機は、同じタイプのデバイスであってよい。別の実施形態では、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機は、異なるタイプのデバイスであってよい。いくつかの実施形態では、基準受信機およびターゲット受信機は、同じ物理デバイスであってよい。たとえば、単一のデバイスは、あるときは、既知の位置において測定値を収集することにより基準受信機の役割を演じ、（通常だが、必ずしも後ではない）別のときは、不明な位置にあるターゲット受信機の役割を演じることができる。
【0032】
いくつかの実施形態では、複数の基準受信機は、互いに同期されていない場合があり、それらの相対タイミングは十分な精度で知られていない。一実施形態では、基準１１６、１１８、および１２０は、互いに完全に同期されておらず、それらの相対タイミングは完全に不明である。別の実施形態では、基準１１６、１１８、および１２０の相対タイミングに関する何らかの知識があり得るが、これは、測位の目的に必要な性能を提供するには不十分または不正確であり得る。一実施形態では、複数の基準受信機の同期の精度誤差の大きさは、１ナノ秒（ｎｓ）以下であり得る。いくつかの実施形態では、複数の基準受信機は、測位プロセスの存続期間にわたって同じかまたは同様のクロック周波数を有することができる。
【0033】
いくつかの実施形態では、複数の信号源の位置および送信時間は複数の基準受信機に不明であり、したがって、複数の信号源からの信号は、不明な位置から不明な時間に送信される任意のシグナル・オブ・オポチュニティである。複数の信号源と複数の基準受信機との間の相互作用は受動的であってよく、たとえば、それらの間の測距情報のアクティブな交換は存在しなくてよい。
【0034】
複数の信号源からの信号を受信すると、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機は、受信機における信号の到達時間を取得する。いくつかの実施形態では、信号を受信すると、複数の基準受信機および複数のターゲット受信機は、タイムスタンプ付き波形、予想される信号に対する相関関係に従うチャネルインパルス応答、それらの信号レベルを有する一組の測定された経路到達時間、または到達時間推定値などの、様々な形態で入る場合がある時間情報を取得することができる。時間情報は、信号の到達時間を抽出するためにさらに処理されてよい。信号がマルチパスを通って到達するケースでは、時間情報はさらに、信号の一組の可能な到達時間を抽出するために処理されてよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、基準受信機は、コンピューティングシステムによる計算用の基準受信機の位置情報とともに、基準受信機における信号の到達時間をコンピューティングシステム（たとえば、測位エンジン）に送信することができる。同様に、ターゲット受信機も、ターゲット受信機における信号の到達時間を計算用にコンピューティングシステムに送信することができる。基準受信機における信号の到達時間、基準受信機の位置情報、およびターゲット受信機における信号の到達時間は、次いで、位置およびタイミングの方程式において使用される。ターゲット受信機の不明な位置は、方程式を解くことによって特定されてよい。一実施形態では、計算はコンピューティングシステムによって実行されてよい。別の実施形態では、計算の負担は、基準受信機およびターゲット受信機の間で分散される。
【0036】
いくつかの実施形態では、測位システムは、基準受信機の位置（ｐｍ）、基準受信機における信号の到達時間（Ｔ’ｉ，ｍ）、およびターゲット受信機における信号の到達時間（Ｔ’ｉ，ｎ）を入力として取り、信号源の不明な位置（ｐｉ）を介して推論された隠れ変数であるターゲット受信機の位置（ｐｎ）を出力として返す。いくつかの実施形態では、信号源の位置に加えて、基準受信機の時間オフセットおよびターゲット受信機の時間オフセット（δｍおよびδｎ）も、測位プロセスにおいて推論されてよい。たとえば、変数ｔによって識別されるある時点におけるＮＳ個の信号源、ＮＲ個の基準受信機、およびＮＴ個のターゲット受信機の場合、ターゲット受信機の位置は、
によって特定されてよく、ここで、ｉ＝１，…，ＮＳ、ｍ＝１，…，ＮＲ、およびｎ＝１，…，ＮＴであり、δｉ（ｔ）はソースの時間オフセットを表記し、Ｔは共通時間スケールにおける信号送信または信号の到達時間を表記し、Ｔ’は、たとえば、デバイス内のローカル・クロックによって測定された時間オフセットによって影響を受けた信号送信または信号の到達時間を表記する。方程式の第２のセットは、あらゆるターゲット位置が他の受信機とは別に特定され得るように構築され、解かれてよい。これらの変数は、スカラー変数、または決定（たとえば、幾何学）変数および確率変数のベクトル関数であってよい。
【数1】
【0037】
いくつかの実施形態では、時間オフセット（たとえば、δｍおよびδｎ）は、観測量のセットから差分方程式により前もって相殺されてよい。同じ信号送信に関係する時間オフセットは、異なる受信機にわたって各信号源の観測量を減算することによって相殺されてよい。同様に、同じ基準受信機に関係する時間オフセットは、各受信機において複数のソースの観測量を減算することによって相殺されてよい。時間オフセットの絶対値を知ることは必要でない場合があるが、それらの相対値は共通および仮想の時間基準に収束するように推定されてよい。ソースが従う時間スケール（Ｔｉ）は不明な可能性があるので、それは、それぞれのオフセット：
Ｔ’（ｔ）＝Ｔｉ（ｔ）＋δｉ（ｔ） （方程式３）
と合体されてよい。
Ｔ’（ｔ）＝Ｔｉ（ｔ）＋δｉ（ｔ） （方程式３）
と合体されてよい。
【0038】
したがって、一組のＮＳ（ＮＲ＋ＮＴ）個の方程式は、
のように公式化される。いくつかの実施形態では、測位システムにおいて少なくとも２つのソースが使用されてよい。いくつかの実施形態では、方程式４および方程式５によって定義された一組のＮＳ（ＮＲ＋ＮＴ）個の方程式を解くことは、信号源の位置の方向および範囲の推定を必要としてよい。これらの位置は、観測された信号のみを介して基準受信機およびターゲット受信機から推論されてよく、したがって、それらの距離および角度は、それぞれ、異なる受信機の位置において異なる時間オフセットで到達する入射球面波の曲率および角度に対応する。そのような推論問題は、次いで、受信された信号の観測値に波面を適合させることと考えらえてよい。いくつかの実施形態では、基準受信機およびターゲット受信機の絶対時間も、方程式の中の不明項として含まれてよい。これらの不明項は、方程式を解くことによって推定されてよいか、または方程式の操作によって取り除かれてよい。基準受信機およびターゲット受信機の絶対時間は、基準受信機またはターゲット受信機に含まれるローカル・クロックから取得されてよい。
【数2】
【0039】
一実施形態では、基準受信機における信号の一組の到達時間は、信号源からの繰り返し信号送信から累積されてよい。この実施形態では、基準受信機は、信号源とのいかなる相互作用もなしに、繰り返し信号送信の期間の知識を取得することができる。たとえば、基準受信機は、近隣エリアの以前の測位に使用され、システムに記憶された信号源から知識を取得することができる。繰り返し信号送信から取得された信号の一組の到達時間は、一組の方程式を公式化するために使用されてよく、いくつかの未知数は方程式を解くことによって推定されてよい。
【0040】
測位システムに内在する推定問題は非線形および非凸であってよく、その結果、観測量と伝搬チャネルの時間ベースの特性の公式化との間の差として定義されるコスト関数は、最小化される必要がある。いくつかの実施形態では、解は、大域的最適化のための決定論的、統計的、および発見的な方法を用いて計算されてよい。たとえば、ローカル信号波面曲率に関する先験的な仮説を活用してベイズ統計が使用されてよい。また、低複雑性解または代数学的解を行使するために、問題は凸緩和を介して単純化されてよい。
【0041】
特殊なハードウェアを利用せずに、一組の方程式を使用して測位システムにおいてすべての未知数（たとえば、ソースの送信時間および位置、時間オフセット、ターゲット受信機の不明な位置など）について一緒に解くことにより、測位方法は、同期されていない信号および同期されていない基準受信機の自由な利用を可能にし、コスト有効性、多用性、実行可能性、および可搬性の向上につながる。さらに、測位方法は、低電力で安価なハードウェア上でも実行され、デバイス・オブ・オポチュニティ（Devices of Opportunity）（たとえば、セルラー・モデムまたはワイヤレス・アクセス・ポイント）内で実施されてよく、接続性の向上につながる。その上、シグナル・オブ・オポチュニティのソースは、すぐ近くにあり、通常、通信目的で動作する、普及している地上送信機であるので、それらのカバレージは屋外環境および屋内環境を貫通することができ、測位エリアの増大につながる。
【0042】
図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、１ステップ計算を実行する例示的な方法を示す概略図である。図２Ａを参照すると、測位システムは、複数の基準受信機の基準位置ｐｍ、基準受信機における信号の到達時間Ｔ’ｉ，ｍ、および複数のターゲット受信機における信号の到達時間Ｔ’ｉ，ｎを入力として受信し、１ステップ推定２１０を実行することができる。信号源の位置ｐｉおよび時間オフセットは、基準受信機の時間オフセットδｍならびにターゲット受信機の位置ｐｎおよび時間オフセットδｎと一緒に推定されてよい。測位システムは、ターゲット受信機の推定された位置ｐｎを出力として返すことができる。いくつかの実施形態では、基準受信機およびターゲット受信機の絶対時間も、方程式の中の未知項として含まれてよい。これらの未知項は、方程式を解くことによって推定されてよいか、または方程式の操作によって取り除かれてよい。一実施形態では、ソースの位置ｐｉを推定する代わりに、図４Ａに示され、以下でより完全に記載されるように、測位システム内の座標系の原点に対するソースの方向が推定される。ソースの範囲および位置を推定することなく、ソースの方向を推定すると、測位用の測定値の数の削減が可能になり、測位のカバレージエリアの拡大、ならびにコストおよび電力消費の削減につながる。
【0043】
図２Ｂは、２ステップ計算を実行する例示的な方法を示す概略図である。いくつかの実施形態では、図２Ｂに示されたように、推定は２つの別々の連続する推定、すなわち、推定２２０および推定２３０として分割されてよい。推定２２０はソースの位置特定の推定であってよく、推定２３０はターゲット測位の推定であってよい。推定２２０の間に、ソースに関係する不明なパラメータ、たとえば、ソースの送信時間Ｔ’ｉおよびソースの位置ｐｉを推定するために、基準受信機における信号の到達時間Ｔ’ｉ，ｍ、および基準受信機の基準位置ｐｍが使用されてよい。ソースに関係する推定された不明なパラメータ（Ｔ’ｉおよびｐｉ）は、次いで、ターゲット受信機の位置を推定するための推定２３０に使用される。
【0044】
一実施形態では、基準受信機における信号の到達時間の第２のセットが推定２３０において使用されてよい。基準受信機における信号の到達時間の第２のセットは、推定２２０において使用された基準受信機における信号の到達時間と同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、基準受信機の時間オフセットδｍも推定２３０において使用されてよい。ターゲット受信機の推定された位置は、繰り返し再使用するために推定２２０にフィードバックされてよい。
【0045】
いくつかの実施形態では、推定された時間オフセット、信号源の位置、および信号の情報（たとえば、周波数）は、記憶され、たとえば、近隣エリアにおける測位において、または他のシステムによる他の目的に再使用されてよい。いくつかの実施形態では、ターゲット受信機の位置が推定されると、ターゲット受信機は新しい基準受信機として使用されてよく、位置推定値は、その推定信頼性とともに、基準として入力においてフィードバックされてよい。いくつかの実施形態では、基準受信機およびターゲット受信機の絶対時間も、方程式の中の未知項として含まれてよい。これらの未知項は、方程式を解くことによって推定されてよいか、または方程式の操作によって取り除かれてよい。
【0046】
このようにして、測位システムは、信号源の同期または基準受信機の同期を必要とすることなく、不明な時間に不明な信号源から送信されたシグナル・オブ・オポチュニティを利用することにより、複数のターゲット受信器の位置を特定することができ、測位においてシグナル・オブ・オポチュニティを利用する際の効率の向上およびコストの削減につながる。
【0047】
図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システムの分散計算方式を示す概略図である。図３Ａを参照すると、測位システム３１０は、複数の信号源（ソース３１２、３１４、および３１６）、複数の基準受信機（たとえば、少なくとも３つ）、ならびに複数のターゲット受信機を備える場合がある。簡単にするために、図３Ａはいくつかの受信機を省略し、３つ（受信機３１８、３２０、および３２２）のみを示す。しかしながら、信号源、ターゲット受信機、および基準受信機の数は、そのように限定されなくてよい。複数のターゲット受信機はそれらが未知数を生成するよりも多くの方程式を生成することができるので、それは２つ以上のターゲット受信機を位置特定する際により有益であってよく、それにより、特定の効率が向上する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の受信機は、１つまたは複数の送信機を含む１つまたは複数のトランシーバ・モデムの一部であってよい。いくつかの実施形態では、信号源は受信機にワイヤレス信号を送信し、受信機は信号の複数の到達時間を取得することができる。信号の複数の到達時間、基準受信機の基準位置、およびターゲット受信機における信号の到達時間を使用して、一組の方程式が公式化されてよい。この方式では、一組の方程式を解く負担は、基準受信機およびターゲット受信機によって分担されてよく、図３Ａの点線矢印によって示されたように、受信機の各々は他の受信機と通信して、測定されたパラメータおよび推定されたパラメータを共有することができる。たとえば、受信機３１８は、受信機３２０および受信機３２２と通信して、一緒に計算を実行することができる。
【0048】
図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システムの中央計算方式を示す概略図である。図３Ｂを参照すると、測位システム３３０は、複数の信号源（ソース３３２、３３４、および３３６）、複数の受信機（受信機３３８、３４０、および３４２）、ならびに中央ユニット３４４を備える場合がある。受信機３３８、３４０、および３４２は、その位置が特定されるべき１つのターゲット受信機および既知の基準位置に配置された２つの基準受信機を備える場合がある。しかしながら、信号源、ターゲット受信機、および基準受信機の数は、そのように限定されなくてよい。複数のターゲットの受信機はそれらが未知数を生成するよりも多くの方程式を生成することができるので、それは２つ以上のターゲット受信機を位置特定する際により有益であってよく、それにより、特定の効率が向上する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の受信機は、１つまたは複数の送信機を含む１つまたは複数のトランシーバ・モデムの一部であってよい。いくつかの実施形態では、ソース３３２、３３４、および３３６は受信機にワイヤレス信号を送信することができ、受信機はワイヤレス信号の複数の到達時間を取得することができる。基準受信機は、信号の到達時間および基準位置を中央ユニット３４４に送信することができる。同様に、ターゲット受信機も、ターゲット受信機における信号の到達時間を中央ユニット３４４に送信することができる。中央ユニット３４４は、信号の複数の到達時間および基準位置を使用して一組の方程式を公式化することができる。中央ユニット３４４は、ローカル・コンピュータ、サーバ・コンピュータ、クラウド・コンピュータ、または計算を実行することができる任意のデバイスであってよい。一実施形態では、中央ユニット３４４は、ターゲット受信機が計算全体を実行することができるように、ターゲット受信機内で動作する測位エンジンであってよい。別の実施形態では、中央ユニット３４４は、基準受信機が計算全体を実行することができるように、基準受信機のうちの１つの中で動作する測位エンジンであってよい。
【0049】
図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システム内の座標系の原点に対する信号源の方向を示す概略図である。いくつかの実施形態では、方程式（たとえば、上記の方程式１～７）を解いてターゲット受信機の位置を特定する際に、ソースの位置および信号の送信時間ではなく、ソースの方向が推定されてよい。図４Ａを参照すると、測位システム４００は、複数の信号源（ソース４０２、４０４、および４０６）、ならびに複数の基準受信機（基準４０８、４１０、および４１２）を備える。測位システム４００は、複数のターゲット受信機（図示せず）も備えてよい。図４Ａに示されたように、ソース４０２、４０４、および４０６の方向は、ｘ－ｙ座標系の原点Ｏに対して表現されてよい。たとえば、ソース４０４の方向は、原点Ｏとソース４０４を接続する線（ＯＢ）とＸ軸との間の角度θａとして表現されてよい。同様に、ソース４０２の方向は、原点Ｏとソース４０２を接続する線（ＯＡ）とＸ軸との間の角度（π－θｂ）として表現されてよい。方程式を解くことにより、ソース４０４および４０２の方向（θａ，θｂ）が特定されてよい。座標系の原点は、測位システム内の点に設定されてよい。一実施形態では、座標系の原点は、基準受信機を接続する基準４０８、４１０、および４１２によって形成されたエリアの中心として設定されてよい。いくつかの実施形態では、測位システム４００は、球面座標系を使用し、ソースおよび受信機の位置の高度における差を考慮に入れるために、極角と座角の両方を使用してソースの方向を表現することができる。
【0050】
図４Ｂを参照すると、測位システム４５０は、複数の信号源（ソース４０２、４０４、および４０６）、ならびに複数の基準受信機（基準４０８、４１０、および４１２）を備える場合がある。測位システム４５０は、複数のターゲット受信機（図示せず）も備えてよい。図４Ｂに示されたように、ソース４０６から送信された信号は、基準４０８および４１２に入射する。ソース４０６は基準４０８および４１２の近傍にいるので、基準４０８における信号波面Ｗ１および基準４１２における信号波面Ｗ２は、近似なしの実際の信号波面であってよい。
【0051】
いくつかの実施形態では、ソース４０２から送信された信号も、基準４０８および４１２に入射する。しかしながら、ソース４０２は基準４０８および４１２の近傍に位置しておらず、したがって、ソース４０２からの信号の波面Ｗ３は、曲線として近似されてよい。伝搬波面（たとえば、Ｗ３）の曲率は、ソースと受信機との間の距離（たとえば、ソース４０２と基準４１２との間の距離）に反比例する。それらの曲率が非ゼロ値として近似されるかまたは推定される波面の場合、ソースの方向とソースと受信機との間の距離の両方が取得されてよく、（方向および範囲として、または代替として緯度および経度としてのいずれかで表現される）空間内の点が識別される。一実施形態では、ソース４０２の範囲は、（基準４０８と基準４１２との間の矢印として示された）値に固定されてよく、波面Ｗ３の曲率は固定されてよい。そのため、近似は固定曲率波面近似と呼ばれる場合がある。
【0052】
いくつかの実施形態では、ソース４０４から送信された信号は、基準４１０および４１２に入射する。ソース４０４は基準４１０および４１２から遠く離れて位置するので、ソース４０４からの信号の波面Ｗ４は２次元の平面または直線（たとえば、Ｗ４）として近似されてよく、信号は無限に遠いソースから来るものとして考えられてよい。この近似は平面波面近似と呼ばれる場合がある。
【0053】
固定曲率波面近似および平面波面近似によってもたらされる誤差が推定されてよい。図４Ｃを参照すると、測位システムは、信号源（ソース４２２）、基準受信機（基準４２４）、およびターゲット受信機（ターゲット４２６）を備える。ソース４２２から送信された信号は基準４２４およびターゲット４２６に入射し、信号の実際の波面は曲線４２８として示され、固定曲率波面近似は曲線４３０として示され、平面波面近似は線４３２として示される。ソース４２２と基準４２４との間の距離は、ソース４２２とターゲット４２６との間の距離よりもかなり大きい。図４Ｃに示されたように、ターゲット４２６において近似を使用することによってもたらされる誤差は、基準４２４において近似を使用することによってもたらされる誤差と比較して無視できる。
【0054】
いくつかの実施形態では、曲率は先験情報によって推定されてよい。そのような先験情報は、ローカル観測、統計分析、またはワイヤレス基盤の構成内の通常の設計慣行に基づいて、確率論的であってよい。いくつかの実施形態では、曲率は受信された信号の電力レベルに基づいて推定されてよい（より強い信号はより近いソースから発生する可能性がある）。これらの推定は、入射信号の最も起こりそうな方向を推定する際に使用されてよい。いくつかの実施形態では、入射信号の方向の確率分布が推定される。いくつかの実施形態では、任意のソースから２つの受信機への信号波面の曲率を近似する際に、２次テイラー展開が使用されてよい。すなわち、
【数3】
【0055】
ここで、以下の２次項によって最大近似誤差が与えられてよい。
【数4】
【0056】
最大近似誤差は、受信機の相互距離とソースの範囲との間の比、したがって波面のローカル平面度に比例する。したがって、それらの曲率がローカルに同等な遠く離れて送信された信号用の曲率を想定することが比較的安全であり得るが、それらの曲率が非常に多様であり得る近くの送信機を扱うときに多くのリスクを伴う可能性がある。
【0057】
いくつかの実施形態では、単純化の利点がもたらされる誤差よりも重要であるとき、測位システムは、信号波面を記述するための１つまたは両方の近似を採用することができる。いくつかの実施形態では、それらのソース位置が方向に関してのみ推定される信号の場合、ターゲット受信機の位置を推定するためのそれらの使用は、角度推定に依存してよく、ターゲット受信機におけるそれらの波面は近似される必要があってよい。たとえば、図２に示された２ステップ方式を使用する場合、ターゲット受信機の位置の推定は、ソースの位置特定の間に識別された信号波面の方向および曲率を用いて実行されてよい。
【0058】
信号源の方向を推定し、波面のローカル近似を選択することにより、信号源からの距離または信号源の実際の位置を特定する必要性が排除されてよく、したがって、未知数および結果として生じる解の空間が削減され、コストの削減、およびターゲット受信機の位置の効率的で正確な特定につながる。
【0059】
図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、測位システム内の信号源の凸包および基準受信機の凸包を示す概略図である。図５Ａを参照すると、測位システム５００は、複数の信号源（ソース５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４）、複数の基準受信機（基準５１６、５１８、および５２０）、ならびに複数のターゲット受信機（ターゲット５２２および５２４）を備える場合がある。ソース５０２、５０４、５０６、および５０８によって囲まれたエリア５３０は、ソースの凸包を形成することができ、基準５１６、５１８、および５２０によって囲まれたエリア５４０は、基準の凸包を形成することができる。いくつかの実施形態では、測位システム５００のカバレージは、ターゲット受信機の位置が妥当な信頼性および精度で見つけられ得るエリアによって識別されてよい。一実施形態では、精度は、ノイズおよび他の信号関連特徴を考慮することなく、ソース－受信機トポロジーの純粋幾何関数として定義されてよい。この実施形態では、測位システム５００のカバレージは、信号の幾何学的精度低下率（ＧＤＯＰ）がターゲットの位置推定に適切な空間の領域であってよい。
【0060】
図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、空間次元の関数として幾何学的精度低下率を示す概略図である。図５Ｂに示されたように、信号の幾何学的精度低下率５５０は、ソース５６０および５６２を含む３次元空間内の次元の関数である。ＧＤＯＰ５５０は、ソース５６０および５６２の凸包内部では平坦および線形になる傾向があるが、ソース５６０および５６２の凸包の外部ではそれは著しく増大する。
【0061】
図５Ａに戻ると、測位システム５００のカバレージは、ソース５０２～５０８の凸包５３０を囲むことができ、それは信号のＧＤＯＰが最も低い値を有する場合がある空間の領域である。結果として、すべての基準受信機およびターゲット受信機から比較的遠く離れているソースは、それらがそれらの位置によって区切られた凸包を拡張するので、カバレージの観点から最も便利であってよく、基準受信機の位置をはるかに超えてターゲットの測位を拡大する結果となる。一実施形態では、測位システム５００のカバレージは、他のパラメータ、たとえば、ソースの電力、チャネルの伝搬現象、および受信機の放射パターンに基づいて調整されてよい。
【0062】
いくつかの実施形態では、ソース５０２～５０８の方向は、基準受信機の凸包５４０の中心からのそれらの距離にかかわらず、ライン上でソースを位置特定する角度成分を含んでよい。簡単にするために、凸包５４０の中心は、測位座標系の原点として考えられてよい。いくつかの実施形態では、ソースの方向は、受信機に到達する信号の測距情報から取得されてよい。一実施形態では、３次元空間において、角度成分は座標系の３軸と原点から位置点まで行く距離ベクトルとの間の２つの角度であってよい。球面座標系では、それらは座角および仰角として知られている。別の実施形態では、２次元空間において、これらの２つの角度は相補的であってよいので、ソースの方向は１つの角度のみによって識別されてよい。
【0063】
いくつかの実施形態では、最も低い精度低下率は基準受信機の凸包５４０内部であってよい。このエリア内では、ソースは受信機の間にあり、信号は対頂角から受信される。ソースが凸包５４０から遠ざかるにつれて、角度は１つに収束する傾向があり、信号波面の曲率は受信機においてそれほど明確ではなくなる。したがって、比較的遠く離れたソースの場合、それらの位置推定の信頼領域は、主として径方向に伸びる楕円体の形状を有する。
【0064】
いくつかの実施形態では、ソースが受信機よりも空間内でさらにいっそう広がる場合があるトポロジーに対処するために、測位システム５００は、ソースの方向の推定に依存してよく、距離の推定は十分に正確な場合にのみ使用される。いくつかの実施形態では、測位システムは、受信における波面のローカル曲率の３つの異なるモデルに対応する信号の３つの異なる程度の角度多様性を識別することができる：（１）十分に遠い位置から到達する信号は無限に離れていると想定されてよく、その結果、位置は平面波面近似を適用することにより受信機に対するそれらの方向によって一意に識別される。（２）基準受信機の凸包５４０外部の比較的近い位置から送信された信号は、想定によりそれらに割り当てられた適切な距離を有することができ、その結果、それらの波面は固定曲率で近似される。（３）基準受信機の凸包５４０内部、またはその近傍から送信された信号は、それらの位置からの距離が正確に、それらの波面を近似することなく推定されてよいので、想定から免れる。
【0065】
図６は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、見掛けの信号源を含む測位システムを示す概略図である。図６に示されたように、測位システムは、複数の基準受信機（基準６０６および６０８）によって受信される場合がある信号を送信する信号源６０２を備える。信号は、見掛けの（仮想）ソース６０４の表面に到達する場合もある。一実施形態では、見掛けのソース６０４は、入射信号を反射する任意の物体であってよく、その結果、反射された信号は、（見掛けのソース６０４から基準６０６および６０８への点線矢印によって示されたように）基準６０６および６０８によって受信される。この実施形態では、反射ソースはある時間オフセットでソース６０２と同期される。時間オフセットの値は不明であり、推定される必要がある。別の実施形態では、見掛けのソース６０４は、入射信号を散乱させる任意の物体であってよく、その結果、散乱した信号は、（見掛けのソース６０４から基準６０６および６０８への点線矢印によって示されたように）基準６０６および６０８によって受信される。この実施形態では、散乱ソースもある時間オフセットでソース６０２と同期される。時間オフセットの値は不明であり、推定される必要がある。
【0066】
いくつかの実施形態では、見掛けの信号の方向および信号が到達するように見える距離は、見通し外およびマルチパスの伝搬に起因して、ソース６０２の物理的な位置と一致しない場合がある。たとえば、見通し内の直接経路がブロックされた場合、反射現象は、受信機に移動する信号を散乱させる伝搬環境の要素の位置特定につながる可能性がある。間接経路上で散乱する信号が測位エリア全体にわたって空間的に均一である場合、それを引き起こす要素は、信号の見掛けのソースとして見なされてよい。結果として、シグナル・オブ・オポチュニティのソースは送信機に厳密に関係するが、それらはそれらの実際の位置に束縛されない。
【0067】
見掛けのソースを利用することにより、受信機は反射または散乱した信号を測位のために捕捉することができるので、困難な伝搬条件下（たとえば、屋内）であっても、どこでも自由に測位の方法が実行されてよい。
【0068】
図７は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、アップリンク信号およびダウンリンク信号を利用する測位システムを示す概略図である。図７を参照すると、測位システム７００は、図１に示されたように、不明な信号源から受信機へのすべての信号送信、すなわち、ダウンリンク信号送信を含んでよい。簡単にするために、ダウンリンク信号の利用の説明はここでは省略される。図１と比較して、図７の測位システム７００はアップリンク信号をさらに含み、それにより双方向送信が利用され、その中で、受信機は送信機の役割も演じることができる。たとえば、図７では、基準１２０はソース１０８、１１０、１１２、および１０４からダウンリンク信号を受信し、同時にまた、基準１１８によって傍受されるアップリンク信号を送信する。この２重の役割は、測位以外の目的で送信機とアクティブに通信するデバイスにとって可能である。いくつかの実施形態では、アップリンク信号を使用する測位はオプションであってよい。
【0069】
アップリンク・チャネルを利用すると、信号源の地理空間トポロジーおよび測位システムによって使用されるシグナル・オブ・オポチュニティの測距情報の内容を強化することができ、それにより、観測量の数、品質、カバレージおよび幾何学的精度低下率が向上し、ターゲット位置の推定精度の向上につながる。
【0070】
図８は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、自分の位置または他のデバイスの位置を特定するように構成された例示的なデバイスのブロック図である。図８を参照すると、デバイス８００は、ラップトップ、全地球測位システム（ＧＰＳ）、モバイルフォン、ワイヤレス・ハンドヘルド、もしくはワイヤレス・パーソナル・デバイスを含むワイヤレス端末、または任意の他の形態を含むが、それらに限定されない任意の形態を取ることができる。デバイス８００は、ＳｏＯｐ受信機８１０、ＳｏＯｐ受信機８１０と結合されたアンテナ８１５、ＧＮＳＳ受信機８３０、ＧＮＳＳ受信機８３０と結合されたアンテナ８３５、処理ユニット８２０、メモリ８４０、クロック８２５、および出力デバイス８５０を含んでよい。一実施形態では、デバイス８００は、ＧＮＳＳ受信機８３０およびアンテナ８３５を含まない場合がある。
【0071】
アンテナ８１５と結合されたＳｏＯｐ受信機８１０は、シグナル・オブ・オポチュニティを受信するように構成されてよい。一実施形態では、ＳｏＯｐ受信機８１０は、外部デバイスにデータを送信するように構成された送信機を含むトランシーバ・モデムの一部であってよい。アンテナ８３５と結合されたＧＮＳＳ受信機８３０は、衛星測位信号を受信するように構成されてよい。一実施形態では、ＧＮＳＳ受信機８３０は、外部デバイスにデータを送信するように構成された送信機を含むトランシーバ・モデムの一部であってよい。ローカル・クロック８２５は、デバイス８００が配置されたローカルな場所の時間を提供するように構成されてよい。
【0072】
いくつかの実施形態では、ＧＮＳＳ受信機８３０がデバイス８００の位置を識別するのに十分な衛星測位信号を受信すると、デバイス８００は、図１の基準１１６、１１８、および１２０などの測位システムにおける基準受信機として機能して、別のデバイスの不明な位置を特定することができる。たとえば、デバイス８００は、ＧＮＳＳ受信機８３０を介して自分の位置を識別し、ＳｏＯｐ受信機８１０を介してシグナル・オブ・オポチュニティの到達時間を取得することができる。デバイス８００はさらに、別のデバイスの位置を特定するための計算の少なくとも一部分を実行することができる。あるいは、デバイス８００は、外部デバイスにおける計算のために、自分の位置および信号の到達時間の情報を外部デバイスに送信することができる。
【0073】
いくつかの実施形態では、ＧＮＳＳ受信機８３０が衛星測位信号を受信しないか、またはデバイス８００の位置を識別するのに不十分な衛星測位信号を受信すると、デバイス８００は、図１のターゲット１２２および１２４などの測位システムにおけるターゲット受信機として機能して、それ自体の位置を特定するための情報を取得することができる。たとえば、デバイス８００は、ＳｏＯｐ受信機８１０を介してシグナル・オブ・オポチュニティの到達時間を取得することができる。デバイス８００はさらに、信号の到達時間ならびに他の基準受信機から受信された情報（たとえば、基準位置および信号の到達時間）を使用して、それ自体の位置を特定するための計算の少なくとも一部分を実行することができる。あるいは、デバイス８００は、外部デバイスにおける計算のために、信号の到達時間のデータを外部デバイスに送信することができる。識別された位置情報は、デバイス８００が基準受信機として使用され得るデバイス８００の近隣の測位システムにおいて使用されてよい。
【0074】
処理ユニット８２０には、１つまたは複数の専用処理ユニット、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または様々なタイプのプロセッサもしくは処理ユニットが含まれてよい。処理ユニット８２０は、デバイス８００の位置または別のデバイスの位置を特定するための計算の少なくとも一部分を実行するように構成されてよい。
【0075】
メモリ８４０は、揮発性メモリもしくは不揮発性メモリまたはそれらの組合せを含む、任意のタイプのコンピュータ可読記憶媒体であってよい。メモリ８４０は、デバイス８００の識別情報および位置に関係する情報を記憶するように構成されてよい。メモリ８４０はまた、コンピュータ可読プログラム命令、およびデバイスの位置を特定するための方程式（たとえば、方程式１～７）を解く際に使用される数学モデルを記憶することができる。コンピュータ可読プログラム命令は、計算および必要な演算を実行してデバイスの位置を特定することを、処理ユニット８２０または任意の他のプロセッサに行わせることができる。メモリ８４０はまた、ＳｏＯｐ受信機８１０およびＧＮＳＳ受信機８３０によって受信された信号に関係する情報を記憶することができる。メモリ８４０はまた、１つまたは複数の地理的エリア用のローカル波伝搬モデルを記憶することができる。ローカル波伝搬モデルは、シグナル・オブ・オポチュニティの方向および信号の波面近似を備えてよいが、それらに限定されない。メモリにモデルを記憶すると、それらが再使用されることが可能になり、その結果、モデルは位置の確定が必要とされるたびに取得または計算される必要がなく、したがって、デバイス８００における計算の負担および電力消費が削減される。
【0076】
出力デバイス８５０は、ユーザまたは別のデバイスに位置情報を報告するために使用されてよい。出力デバイス８５０は、処理ユニット８２０にユーザコマンドを送信するために、ディスプレイおよび入力デバイスを含むユーザ・インターフェースを備えてよい。ディスプレイは、デバイス８００における信号受信のステータス、メモリ８４０に記憶されたデータ、および計算のステータスなどを表示するように構成されてよい。ディスプレイには、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、気体プラズマ、タッチスクリーン、またはユーザに情報を表示するための他の画像投影デバイスが含まれてよいが、それらに限定されない。入力デバイスは、ユーザからのデータおよび制御信号を提供するために使用される任意のタイプのコンピュータ・ハードウェア機器であってよい。入力デバイスには、キーボード、マウス、スキャナ、デジタルカメラ、ジョイスティック、トラックボール、カーソル方向キー、タッチスクリーン・モニタ、またはオーディオ／ビデオ・コマンダなどが含まれてよいが、それらに限定されない。出力デバイス８５０はさらに、電子バス接続またはワイヤレス通信リンクなどの機械インターフェースを備えてよい。
【0077】
図９は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、デバイスの位置を特定する例示的な方法を示すフローチャートである。方法は、図１のシステム１００などの測位システムにおけるターゲット受信機として機能する、図８のデバイス８００などのデバイスの不明な位置を特定するために実行されてよい。図９を参照すると、方法９００は、ターゲット受信機における信号の到達時間を取得するステップＳ９１０を含んでよい。たとえば、デバイス８００は、ＳｏＯｐ受信機８１０およびアンテナ８１５を介して、不明な位置に配置された複数の信号源から不明な時間にシグナル・オブ・オポチュニティを受信することができる。デバイス８００は、タイムスタンプ付き波形、予想される信号に対する相関関係に従うチャネルインパルス応答、それらの信号レベルを有する一組の測定された経路到達時間、または到達時間推定値などの、様々な形態で入る場合がある時間情報を取得することができる。デバイス８００はさらに、時間情報を処理して信号の到達時間を抽出することができる。デバイス８００は、計算のために外部デバイスに信号の到達時間を送信することができる。あるいは、デバイス８００は計算の少なくとも一部分を実行することができる。
【0078】
方法９００は、図１の基準１１６、１１８、および１２０などの複数の基準受信機の信号の到達時間および基準位置を取得するステップ９２０を含んでよい。基準１１６、１１８、および１２０は、図８のデバイス８００の構成要素に類似する構成要素を有してよい。たとえば、基準１１６、１１８、および１２０の各々は、ＧＮＳＳ受信機によって受信された衛星信号を介してそれ自体の位置を識別し、その位置を基準位置として提供することができる。あるいは、基準１１６、１１８、および１２０の各々は、基準１１６、１１８、および１２０がターゲット受信機であり得る以前の測位プロセスを介して、それ自体の位置を取得することができる。基準１１６、１１８、および１２０の各々はまた、基準受信機における信号の到達時間を取得することができる。基準位置および基準受信機における信号の到達時間は、ターゲット受信機の計算用に外部デバイスに送信されてよい。あるいは、基準１１６、１１８、および１２０の各々は、計算の少なくとも一部分を実行することができる。
【0079】
方法９００は、ターゲット受信機における信号の到達時間、基準位置、および基準受信機における信号の到達時間を使用して計算を実行するステップ９３０を含んでよい。計算は、その位置が特定される必要がある単一のデバイスによって全面的に実行されてよい。あるいは、計算は、測位システム内の複数のデバイスによって分担されてよい。あるいは、計算は、外部デバイスによって全面的に実行されてよい。
【0080】
方法９００は、ターゲット受信機の位置を特定し、ターゲット受信機の情報を別の処理プロセスに供給するステップ９４０を含んでよい。たとえば、ステップ９３０における計算によってデバイス８００の位置が特定されると、デバイス８００の位置情報はフィードバックとして提供されてよく、その結果、デバイス８００は、デバイス８００における信号の到達時間を取得すると、別の測位プロセスにおいて基準受信機として使用されてよい。デバイス８００はまた、デバイス８００に隣接する別の測位システムにおいて基準受信機として使用されてよい。
【0081】
本開示のコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスが使用するための命令を記憶することができる有形デバイスであってよい。コンピュータ可読記憶媒体は、たとえば、電子ストレージデバイス、磁気ストレージデバイス、光ストレージデバイス、電磁ストレージデバイス、半導体ストレージデバイス、または前述の任意の適切な組合せであってよいが、それらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、以下のポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピー・ディスク、パンチ・カードなどの機械的符号化デバイス、またはそこに記録された命令を有する溝の中の隆起構造、および前述の任意の適切な組合せを含む。
【0082】
本開示のコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、または、オブジェクト指向プログラミング言語および従来の手続き型プログラミング言語を含む１つもしくは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれたソースコードもしくはオブジェクトコードであってよい。コンピュータ可読プログラム命令は、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとしてコンピューティング・デバイス上で全面的に、または第１のコンピューティング・デバイス上で部分的に、かつ第１のコンピューティング・デバイスから離れた第２のコンピューティング・デバイス上で部分的に実行することができる。後者のシナリオでは、第２のリモート・コンピューティング・デバイスは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介して、第１のコンピューティング・デバイスに接続されてよい。
【0083】
図の中のフローチャートおよびブロック図は、様々な実施形態によるシステム、方法、およびデバイスの可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作の例を示す。いくつかの代替の実装形態では、ブロック内に示された機能は図の中で示された順序以外で起こる場合があることに留意されたい。たとえば、連続して示された２つのブロックは、実際には、関与する機能に応じて、実質的に並行して実行されてよく、またはブロックは時々逆の順序で実行されてよい。
【0084】
記載された実施形態は相互に排他的ではなく、１つの例示的な実施形態とともに記載された要素、構成要素、材料、またはステップは、所望の設計目的を達成するために適切な方法で他の実施形態と組み合わされてもよく、他の実施形態から除去されてもよいことを理解されたい。
【0085】
本明細書における「いくつかの実施形態」または「いくつかの例示的な実施形態」への参照は、その実施形態とともに記載される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実装形態に含まれてよいことを意味する。本開示内の様々な場所における「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、または「別の実施形態」というフレーズの出現は、すべてが必ずしも同じ実施形態を指すとは限らず、別個または代替の実施形態が必ずしも他の実施形態と相互に排他的であるとも限らない。
【0086】
本明細書に記載された例示的な方法のステップは、必ずしも記載された順序で実行される必要があるとは限らず、そのような方法のステップの順序は単なる例であると理解されるべきである。たとえば、連続して示された２つのブロックは、実際には、関与する機能に応じて、実質的に並行して実行されてよく、またはブロックは時々逆の順序で実行されてよい。同様に、そのような方法に追加のステップが含まれてよく、様々な実施形態と一致する方法では、いくつかのステップは省略されるか、または組み合わされてよい。
【0087】
本開示において使用されたように、「例示的」という単語は、代表例、実例、または例証として働くことを意味するように本明細書において使用される。「例示的」として本明細書に記載された任意の態様または設計は、必ずしも他の態様または設計より好ましいかまたは有利であると解釈されるべきではない。むしろ、その単語の使用は具体的な方式で概念を提示するものである。
【0088】
本開示において使用されたように、特に具体的に提示されない限り、「または」という用語は、実行不可能な場合を除き、すべての可能な組合せを包含する。たとえば、データベースがＡまたはＢを含んでよいと提示された場合、特に具体的に提示されない限り、または実行不可能でない限り、データベースは、Ａ、もしくはＢ、またはＡおよびＢを含んでよい。第２の例として、データベースがＡ、Ｂ、またはＣを含んでよいと提示された場合、特に具体的に提示されない限り、または実行不可能でない限り、データベースは、Ａ、もしくはＢ、もしくＣ、またはＡおよびＢ、もしくはＡおよびＣ、もしくはＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣを含んでよい。
【0089】
さらに、本開示および添付の特許請求の範囲において使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、一般に、特に指定のない限り、または単数形を対象とするように内容から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである。
【0090】
特に明確に提示されない限り、各数値および範囲は、「約」または「おおよそ」という単語が値の値または範囲に先行するかのように、近似であると解釈されるべきである。
【0091】
もしあれば、特許請求の範囲における図の番号または図の参照ラベルの使用は、特許請求の範囲の解釈を容易にするために、特許請求された主題の１つまたは複数の可能な実施形態を識別するものである。そのような使用は、必ずしもそれらの特許請求の範囲を対応する図に示された実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。
【0092】
以下の方法クレームにおける要素は、もしあれば、対応するラベル付けとともに特定の順番で列挙されるが、請求項の列挙がそれらの要素の一部またはすべてを実施するための特定の順番を意味しない限り、それらの要素は、必ずしもその特定の順番で実施されるように限定されるものではない。
【0093】
明確にするために別々の実施形態との関連で記載された本開示のいくつかの特徴は、単一の実施形態の中の組合せで提供されてもよいことを諒解されたい。反対に、簡潔にするために単一の実施形態との関連で記載された本明細書の様々な特徴は、別々に、または任意の適切な部分的組合せで、または本明細書の任意の他の記載された実施形態に適したものとして提供されてもよい。様々な実施形態との関連で記載されたいくつかの特徴は、そのように示されていない限り、それらの実施形態の不可欠な特徴ではない。
【0094】
記載された実施形態の本質を説明するために記載され例示された部分の詳細、材料、および配置における様々な修正、代替、および変形は、範囲から逸脱することなく当業者によって行われてよいことをさらに理解されたい。したがって、以下の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の項目に入るすべてのそのような代替、修正、および変形を包含する。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
