JP2008526146A - ワイヤレス通信ネットワークにおいてモバイル端末を突き止めるためのハイブリッド位置合わせ手法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
・サーバは、様々な要件と共に、ユーザ(たとえば、外部のサービスプロバイダ、又は端末であり得る、LCS、つまりLoCal Serviceクライアント)から位置確認要請を受信し、
・サーバは、利用可能なロケーションアルゴリズムの要件及び潜在能力、即ち、一般に、使用されるアルゴリズム及び利用可能な測度及びデータによる結果及び性能を認識しているからである。したがって、サーバは、どのデータが端末に送信されるべきであるか、サービス要件を満たすためにはどのデータ及び測度(衛星、セルラ)が端末から集められるべきであるかを判断することができ、
・さらに、サーバは、ネットワーク側(たとえば、帯域幅)及び/又は端末側(たとえば、充電レベル)の両方で利用可能なリソースを認識し得るからである。実際、端末のリソースは、要請のあり次第(又は周期的に)、サーバに通信され得る。
・たとえば10mの解像度を有する建物のデータを含むテリトリデータベースと、
・基地局7の位置、照射図のパラメータなどの、セルラネットワークのコンフィギュレーションを含むコンフィギュレーションデータベースと、
・衛星軌道のデータ及び位置合わせアルゴリズムの正しいオペレーションに必要な他のすべてのデータを含む衛星データベースとを有することが好ましい。
−支援メッセージ/データ。これは、取得された測度を送信し、信号取得の感度を向上するために端末が必要とする時間に関してNAVモジュール11の性能を向上するために、サーバ3により端末2に送信される。
−命令/コンフィギュレーションメッセージ/データ。これは、RF及びNAVモジュール10及び11の管理に関して端末を構成する/端末に指示するために、サーバ3により端末2に送信される。
−セルラ/衛星測度。これは、端末2の位置の計算を可能にするために、端末2によりサーバ3に送信される。
・観察時間tobs。これは、この間にNAVモジュール11が1つ又は複数の衛星信号を取得する、NAVモジュール11のオンの時間である。観察時間の終了後、NAVモジュール11は、オフに切り換えられ得る(たとえば、バッテリ15から切り離される)。
・位置合わせ時間。端末の位置を計算するために、位置合わせを必要とするエンティティ(たとえば、サービスプロバイダ又は端末)によって設定された時間帯。位置合わせ時間の一例は、サービスプロバイダが場所を受信することを欲する時間、たとえば1分であり得る。この非限定的な例においては、位置合わせ時間は、サービス要件と考えられる。
・応答時間。サーバ3からの命令に基づいて、サーバによって規定される又は端末2によって計算される時間。この終了により、端末は取得された測度をサーバに送信する。
・適用可能時間。この間古いデータがまだ使用できる時間遅延。
−衛星測位受信機には、一般に、信号を取得し、測度を取得するための一定の時間が必要である。
−衛星測位受信機のバッテリ消費は、比較的高い(これは、送受器には重大な態様である)。
−取得中に、受信された信号に基づいて、測度が累進的に発生する(通常、第1の時間Δt1は、第1の測度を得るのに必要であり、第2の時間Δt2は、第2の測度を得るのに必要である。以下、これに続く。)。
−異なる組のハイブリッドセルラ/衛星測度が、利用可能なアルゴリズム及び精度要件に基づいて遂行される。
・擬似距離タイプのN1 GPS測度、
・ドップラータイプのN2 GPS測度、
・他の任意の公知の衛星方法によるNn衛星測度、
・相対OTD(観察時間差)時間のM1セルラ測度、
・M2セルラ電力測度、
・絶対時間の、たとえばRTT(往復時間)のM3セルラ測度、
・他の任意の公知のセルラ方法によるMmセルラ測度である。
・観察時間tobs、
・取得すべきセルラ測度(Ml,...、Mn)及び衛星測度(N1,...、Nn)の種類及び数、
・測度の取得頻度、
・データ伝送を起動する条件、
・端末に格納されている古いデータの管理である。
観察時間tobsは、サービス要件に基づいて及び/又はバッテリレベルに応じて、サーバ3によって設定される(以下に詳細に説明する)。実際、NAVモジュール11が測度を取得するのに必要な正確な時間は、予測不可能である。この困難を克服するために、サーバ3は、端末の位置合わせを要請するサービスに及び端末バッテリ15のチャージレベルに依存する、最大取得時間、即ち観察時間を設定することがある。
−観察時間tobsの例には、以下のものがある。即ち、
遅延に敏感なサービス(たとえば、待ち時間、つまり位置合わせ要請と応答との間の遅延が、精度に優先する情報サービス)のための小さいtobsと、
−遅延にそれ程敏感でないが一定の精度を必要とするサービス(たとえば、mコマース/料金サービス、ホームゾーン課金などであり、位置合わせの位置が、現金取引又は課金取引に影響する。このような場合には、サービスは、精度及び待ち時間についていくつかの制約を設定する。)のための中間のtobsと、
−最大の精度を必要とするサービス(たとえば道路での事故による緊急呼び出しによる、緊急又はセキュリティサービス。たとえば、位置合わせに長い観察時間が必要な場合にも、その呼び出しが最大限の精度で位置確認されるべきである場合。)のための長い/非常に長いtobsと、
−サーバ3によりそのパラメータが設定される現在の充電の関数に基づいて、充電に依存するかつ端末2によって計算されるtobsとである。これにより、取得時間と消費との間の妥協点が得られる。関数の例には、以下のものがあり得る。即ち、
tobs=A+B*batt_levelであり、
ここで、A及びBは、(たとえば、要請しているサービス又は固定値により)サーバ3によって設定され、端末2に送信されるパラメータであり、batt_levelは、現在の充電(たとえば、パーセント値)である。
A=0s、
B=60sであり、
50%の充電については、観察時間tobs=30sとなる。
サーバ3は、要請しているサービス及び/又は任意の検出された条件に従って、一般に知られている方法で、端末2によって取得されるべきかつサーバに送信されるべき測度の種類及び数を設定する。
必要な頻度は、位置合わせを要請しているサービス(たとえば、端末の追跡を必要とするサービスには、より高い頻度が必要である)及び/又は要請された精度(より多くの組の測度が利用可能である場合には、端末2の位置合わせがより高い精密度で計算される)及び/又は利用可能な帯域幅(より高い報告頻度は、より高い帯域幅を必要とする)の関数である。
サーバ3は、端末2からの測度の伝送を起動する異なる条件を規定することがある(以下、起動条件と呼ぶ)。たとえば、サーバ3は、事前設定された応答時間trespの後に、又は応答事象erespの発生後に、一定の応答頻度frespで、事前設定された数の測度#を取得した後などに、データの伝送を必要とすることがある。サーバ3は、起動条件の1つが満たされる毎に測度を伝送させる、1つ以上の起動条件を設定することがある。多くの条件がある場合には、多くの伝送が発生する。起動条件は、待ち時間、精度、帯域幅(ビット数)の要件の間で妥協点を得るよう、要請しているサービスの種類に基づいて設定される。
・tresp=tobs。サーバ3が、観察時間中に(たとえば、その精度が重大な条件であるサービスの必要に応じて)、最大数の測度を必要とする場合、
・tresp=t1<tobs。(たとえば、応答時間が、観察時間の事前設定されたパーセントに等しい、又は観察時間より低い事前設定された値に等しい。たとえば、この条件は、tobsに達する前に、サーバ3が、端末に利用可能な第1の測度又は以前に保存された測度に基づいて、第1の、列位置合わせを行う場合に使用される。この場合、多くの偶数が設定される場合(以下参照)を除いて、t1とtobsとの間に取得された測度は、サーバ3に送信されず、端末2に格納され、したがって、サーバ3が新しい測度オペレーションを必要とする場合に利用可能である。
・tresp=t2>tobs。この条件は、NAVモジュール11をオフに切り換えた後の観察時間中に取得された測度を伝送させる。この条件は、通常、サーバ3がバッテリ消費を減少することを欲する場合に使用される。たとえば、NAVモジュール11は、短い観察時間の間にオンに切り換えられ、いくつかのセルラ測度を取得する、計算を遂行するなどの、端末2でいくつかの処理を遂行した後、応答がサーバ3に送信される。
・eresp=e1。この条件は、サーバ3によって規定された事象e1が発生した場合に、応答の伝送を起動する。事象の例には、一定の数の衛星測度の取得が含まれる。この条件は、精度、待ち時間、及びビット数の要件の間の妥協点として特に好適である。
・eeresp=(e1、e2、t1、t2,...)。この条件は、事象e1及びe2が発生し、時間t1及びt2が経過する毎に、応答の伝送を起動する。一般に、サーバは、複数の事象及び/又は複数の応答時間を含むベクトルを設定することがある。このことにより、事情を考慮した、最大限の精度を得ることができる。一例として、e1は、第1の衛星に関する測度が利用可能な場合に伝送させ、e2は、2つの第1の衛星に関する測度が利用可能な場合に伝送させ、また伝送は時間t1、t2などで発生する。衛星測度は、セルラ測度と共に、更新され伝送されることがある。
端末は、各取得日付(古いデータ時間toldData)と共に、以前に取得された、少なくともいくつかのデータを格納する。たとえば、古いデータには、M>4を有する、最後の組のM GPS測度、K<4を有する、最後の組のK GPS測度、最後の組のセルラ測度が含まれることがある。したがって、本発明の別の態様によれば、サーバは、古いデータを伝送させる条件について端末に指示する。このため、サーバは、格納されているデータの適用可能時間tappl及び適用可能時間の終了前に又は後に古いデータの伝送を起動する条件(たとえば、取得された測度の数)を規定する。たとえば、サーバは、利用可能な測度の数が必要とされる数より低い場合に、かつ古いデータ時間が適用可能時間より低い(toldData<tappl)場合に、古いデータの伝送を規定することがある。
a.精度(acc)分析については、
・acc<50mが要求された場合、acc=「HIGH(高い)」
・acc<100mが要求された場合、acc=「MEDIUM(中間)」、
・acc>100mが要求された場合、acc=「LOW(低い)」、
b.位置合わせ時間(LT)分析については、
・LT<30sが要求された場合、LT=「LOW(低い)」、
・LT<60sが要求された場合、「MEDIUM(中間)」、
・LT>60sが要求された場合、LT=「HIGH(高い)」。
この決定は、位置合わせ時間要件の分析及び許容しうるリソースから直接導き出す。たとえば、決定論理は、以下であり得る。即ち、
・(acc=LOW)である場合には、支援データを送信しない。
・(acc=HIGH又はMEDIUM)かつ(LT=LOW又はMEDIUM)である場合には、支援データを送信する。
他の決定論理は、以下であり得る。即ち、
・(LT=LOW)かつ(帯域幅>閾値)である場合には、支援データを送信する。
又は、
・(LT=LOW)又は(batt_level>閾値)である場合には、支援データを送信する。
一般に、異なる位置合わせアルゴリズムが利用可能であり、異なる測度を処理し、異なる性能を有することができる。実際、異なる種類の測度を同時に処理するアルゴリズムが、より良い性能を有する。したがって、アルゴリズム(以下、目標アルゴリズムと呼ぶ)の選択は、得られるべき性能に依存する。また、この結果、少しの測度しか必要としないアルゴリズムが選択される。
・(acc=LOW)である場合には、(TA=Enhanced_Cell_ID)、即ち、アルゴリズムは、Cell_ID、タイミングアドバンス(Timing Advance)、及び隣接するサービス側のセルに対する電力測度の組合せを用いるセルラ(たとえば、GSM)測度を使用する。
・(acc=MEDIUM)である場合には、(TA=Enhanced_Cell_ID+GPSハイブリッドアルゴリズム)
・(acc=HIGH)である場合には、(TA=GPS)。
この目的は、要件、リソース、及び目標アルゴリズムに応じて、端末2のオペレーションを最小限に抑えることである。通常、命令は、観察時間、とるべき測度(どの、いくつ)、及び集められたデータの伝送を起動する条件を含む。
・(AT=Enhanced_Cell_ID)である場合には、NMR(ネットワーク測度結果)タイプのセルラ測度のみを傍受する。
・(AT=Enhanced_Cell_ID+GPSハイブリッドアルゴリズム)である場合には、NMR測度に加えて、少なくとも2つのGPS測度を傍受する。
・tobs=LT*batt_level
これにより、たとえば、batt_level=60%及びLT=100sである場合には、tobs=60s)であり、一方、起動条件についての命令は、以下であり得る。即ち、
・eresp=(e2)
ここで、応答事象は、第1の2つのGPS測度の時間に設定される(つまり、第1の2つの擬似距離測度が得られると直ぐに、端末は応答を送信すべきである)。
・(AT=GPS)である場合には、NMR測度に加えて、4つのGPS測度を傍受し送信する。
・tobs=LT*batt_level
・eresp=(e4)
Claims (19)
- 少なくとも第1の及び第2の位置合わせモードに従って動作する衛星受信区間(11)とワイヤレス受信区間(10)との両方を有する端末(2)と、位置計算モジュール(20)を備える位置合わせセンター(3)と、前記端末と前記位置合わせセンターとの間のワイヤレス通信チャネル(4)とを含む、ワイヤレスシステム(1)におけるハイブリッド位置合わせ手法であって、
前記サーバが、
位置合わせ要請を受信する(50)ステップと、
利用可能なリソース及び前記位置合わせ要請に関連する位置合わせ要件を分析する(60)ステップと、
前記位置合わせ要件及び前記利用可能なリソースに従って、少なくとも1つの位置合わせモードを選択する(65b)ステップと、
取得されるべき位置合わせ測度と応答起動条件とを含む命令を設定する(65c)ステップと、
前記ワイヤレス通信チャネル(4)を通じて前記命令を前記端末(2)に送信する(70)ステップと、
前記端末(2)から、取得された位置合わせ測度を受信する(75)ステップと、
前記位置合わせ測度からの位置情報を計算する(85)ステップとを遂行する手法。 - 前記応答起動条件が、事前設定された応答時間の終了、測度を取得するために事前設定された時間の終了、周期的時間帯の終了、事前設定された事象の発生、事前設定された種類の事前設定された数の測度の取得の少なくとも1つを含む請求項1に記載の手法。
- 前記応答起動条件が、前記起動条件の2つ以上を含む請求項2に記載の手法。
- 命令を設定すること(65c)が、前記衛星受信区間(11)のオンの時間を規定する観察時間を判断することを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の手法。
- 前記観察時間が、位置合わせ要件に従って、少なくとも2つの範囲の間で選択される請求項4に記載の手法。
- 前記観察時間が、応答遅延に敏感な要請のための第1の範囲、応答遅延にそれ程敏感でなく、事前設定された精度を必要とする要請のための、前記第1の範囲より高い第2の範囲、緊急又はセキュリティに関連する要請のための、前記第2の範囲より高い第3の範囲の間で選択される請求項5に記載の手法。
- 前記端末が、チャージレベルを有する電源装置(15)を備え、前記観察時間が、前記チャージレベルの関数である請求項4に記載の手法。
- 前記関数が、tobs=A+B*batt_levelの種類であり、ここで、tobsが、観察時間であり、A+Bが、前記位置合わせセンター(3)によって設定されたパラメータである請求項7に記載の手法。
- 前記命令が、測度の数及び種類、古いデータの適用可能時間、古いデータの伝送を起動する事象の、データの少なくとも1つを含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の手法。
- 前記命令を送信する前記ステップが、支援データを送信することを含む請求項1〜9のいずれか一項に記載の手法。
- 取得された位置合わせ測度を受信(75)した後に、
前記取得された位置合わせ測度が前記命令に適合しているかどうかを検査することを含む、データ適合を検査する(80)ことと、
適合している場合には、位置情報を計算する(85)前記ステップを遂行することと、
適合していない場合には、反復の可能性を検査する(95〜110)こととを含む請求項1〜10のいずれか一項に記載の手法。 - 反復の可能性を検査する前記ステップが、
前記取得された位置合わせ測度が前記位置情報を計算するのに十分であるかどうかを検査することを含む、データの十分性を検査する(95)ステップと、
十分である場合には、前記位置情報を計算(100)し、精度情報を含む位置結果を生成する(105)ステップと、
十分でない場合には、前記ワイヤレスシステム((1))がさらなる反復を行い得るかどうかを検査する(110)ステップと、
前記ワイヤレスシステム(1)がさらなる反復を行い得る場合には、データ適合を選択する、設定する、送信する、受信する、及び検査する前記ステップを繰り返すステップと、
前記ワイヤレスシステム(1)がさらなる反復を行い得ない場合には、故障結果を生成する(115)ステップとを含む請求項11に記載の手法。 - データの十分性を検査することが、前記位置合わせ要件が必須であるかどうかを検査することを含む請求項12に記載の手法。
- 前記衛星受信区間(11)がGPS受信機であり、前記セルラ受信区間(10)がRFモジュールである請求項1〜13のいずれか一項に記載の手法。
- 少なくとも第1の及び第2の位置合わせモードに従って動作する衛星受信区間(11)とセルラ受信区間(10)との両方を有する端末(2)と、位置計算モジュール(20)を備える位置合わせセンター(3)とを備える、ワイヤレスハイブリッド位置合わせシステム(1)であって、前記位置計算モジュールが、
位置合わせ要請を受信するための手段(50)と、
前記位置合わせ要請及び利用可能なリソースに関連する位置合わせ要件を分析するための手段(60)と、
前記位置合わせ要請及び前記利用可能なリソースに従って、少なくとも1つの位置合わせモードを選択するための手段(65b)と、
取得されるべき位置合わせ測度と応答起動条件とを含む命令を設定するための手段(65c)と、
前記命令を前記端末に送信するための手段(70)と、
前記端末から、取得された位置合わせ測度を受信するための手段(75)と、
前記位置合わせ測度から位置情報を計算するための手段(85)とを含むワイヤレスハイブリッド位置合わせシステム(1)。 - 請求項1〜14のいずれか一項に記載の手法を実施するソフトウェアプログラム。
- 位置計算モジュール(20)を備える位置合わせセンター(3)と、前記端末と前記位置合わせセンターとの間のワイヤレス通信チャネル(4)とを含む、ワイヤレスシステム(1)における端末の位置合わせを必要とするサービスであって、前記端末(2)が、少なくとも第1の及び第2の位置合わせモードに従って動作する衛星受信区間(11)とワイヤレス受信区間(10)との両方を有し、前記サービスが、請求項1〜14のいずれか一項に記載の手法に従って、前記端末から測度を効率的に傍受するためのハイブリッド位置合わせを必要とするサービス。
- 前記サービスが、位置合わせ要請を、要請された位置合わせ精度を規定する前記位置合わせセンター(3)に送信する請求項17に記載のサービス。
- 前記サービスが、位置合わせ要請を、前記位置情報を受信している間に位置合わせ時間を規定する前記位置合わせセンター(3)に送信する請求項17又は18に記載のサービス。
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