JP6814752B2 - 分散された位置特定システムおよび方法ならびに自己位置特定装置 - Google Patents

分散された位置特定システムおよび方法ならびに自己位置特定装置 Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年３月７日に出願された米国仮出願第６２／１２９，７７３号および２０１５年５月２９日に出願された米国仮出願第６２／１６８，７０４号の利益を主張するものであり、これらの両方は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
本開示は、物***置特定の分野に関する。本開示はまた、超広帯域（ＵＷＢ）位置特定システムおよび方法に関する。本開示はさらに、自己位置特定受信装置に関する。
ロジスティクスおよび産業自動化は、「スマートなモノ」から効果的な追跡および補助ソリューションを通して自動搬送車両（ＡＧＶ）等のロボットに及ぶ用途において、手動および自動化プロセスをサポートならびに制御するための正確な位置特定にますます依拠している。
超広帯域（ＵＷＢ）技術が、資産追跡用途に対して好適な位置特定ソリューションとして提唱されている。そのような用途は、倉庫、病院、または工場における資産の集中データベースおよびその保管場所を保守することに関する。ＵＷＢ技術を使用するとき、パレット、機器、または人等の資産は、一定の間隔においてＵＷＢ信号を放出するタグを具備し得る。これらの信号は、次いで、倉庫、病院、または工場内に設置されたＵＷＢセンサによって検出され得る。中央サーバが、次いで、ＵＷＢセンサによって検出されたＵＷＢ信号を使用し、タグの場所を算出し、集中データベースを更新する。
移動ロボットが、消費者および産業の両方の環境における作業能力を補助するために、ますます使用されている。自律的移動ロボットが、特に、作業者を汚い、退屈な、危険な、または遠隔の作業から解放すること、高い再現性、およびますます多くの場合において、また、高性能を含む、利益を提供する。一般的な移動ロボットおよび自律的移動ロボットの開発における重要な課題は、特に、ロボット位置特定、すなわち、空間におけるロボットの位置を判定することである。現在の位置特定ソリューションは、全地球測位システム（ＧＰＳ）ベースの位置特定が、信頼性がない、または動作不能であるエリアにおいて移動ロボットが動作する用途、または人に近接した動作を要求する用途を含む、多くの移動ロボット用途に対してあまり好適ではない。
ロボット位置特定のための現在のＵＷＢ位置特定ソリューションを使用することは、移動ロボットがその独自の場所を直接判定することを可能にしないであろう。むしろ、タグを具備するロボットが、最初に、その場所からＵＷＢ信号を放出し、その近傍におけるＵＷＢセンサが、次いで、そのＵＷＢ信号を検出し、これを中央サーバに中継し、これは、次いで、移動ロボットの場所を算出し、次いで、本場所は、無線リンクを使用して、ロボットに戻るように通信される必要があるであろう。本タイプのシステムアーキテクチャは、常に、移動ロボットを制御するための有意な通信遅延（例えば、待ち持間）を導入する。本通信アーキテクチャはまた、（例えば、無線干渉に起因して）信号消失および対応してより低いシステムロバスト性の比較的に高いリスクをもたらし、これは、多くの安全重視ロボット用途（例えば、自律的移動ロボット動作）に対してこれを不適にする。さらに、本アーキテクチャでは、複数のＵＷＢ信号が重複しない場合があるため、タグの最大数およびタグ放出頻度（すなわち、位置特定システムの更新レート）は、常に、リンク付けられ、これは、比較的に低い冗長性（すなわち、利用可能なネットワークトラフィック負荷のために可能にされる限定された数のタグ）および限定されたスケーラビリティ（すなわち、本システムは、並行して限定された数のタグしかサポートすることができない）をもたらす。
図２Ａは、資産追跡における使用のための従来技術において提案されるような集中位置特定システムのブロック図概観である。本システムでは、タグ２０２が、ある環境内で移動され、種々の時点でＵＷＢ信号２０８を伝送する。本集中システムでは、移動送信機が、独立して、かつ同期することなく動作し得る。定常ＵＷＢセンサ２０４が、本環境全体を通して分散される。それらは、同期されたクロックを有する。タグ２０２によって伝送されるＵＷＢ信号２０８は、ＵＷＢセンサ２０４によって受信され、これは、次いで、信号の受信時間を集中サーバ２０６に通信する。各ＵＷＢセンサ２０４における受信時間に基づいて、集中サーバ２０６は、各タグ２０２の場所を算出する。図２Ａに示されるシステムアーキテクチャは、多くの場合、資産追跡のために進歩しており、全てのタグ２０２の場所は、集中的な場所において把握されるべきであり、タグ２０２は、その位置を把握するように要求されない。これらの特性は、本システムアーキテクチャを、追跡されている物体がその位置を把握するように要求される状況、例えば、その位置の知識に基づいて決定を行うロボットに対して不適にする。さらに、各タグ２０２は、信号２０８を伝送するように要求されるため、本システムの更新レートは、タグ２０２の数に反比例する。これは、本システムアーキテクチャを、多数の物体が高更新レートを用いて追跡される必要がある状況に対して不適にする。
図２Ｂは、それによってモバイル送受信機２５２が、ＵＷＢ信号２５８の双方向交換を通して定常送受信機２５４と通信する、従来技術において提案される別の位置特定システムのブロック図概観である。そのような定常送受信機２５４との双方向通信は、移動送信機２５２がそれ自体と定常送受信機との間の飛行時間を算出することを可能にする。本アーキテクチャでは、移動送受信機２５２と定常送受信機２５４との間の通信は、通信が干渉しないように調整されなくてはならない。３つまたはそれを上回る定常送受信機２５４への飛行時間の知識は、各移動送受信機２５２が、三辺測量を使用して、環境内のその相対的場所を算出することを可能にする。各移動送受信機２５２は、各定常送受信機２５４と通信するため、本システムの更新レートは、移動送受信機２５２の数および定常送受信機２５４の数に反比例する。本アーキテクチャは、したがって、多数の物体が高頻度で位置特定されなければならない（例えば、位置測定値がロボットの運動に影響を及ぼすためにロボットの制御ループにおいて使用される、ロボットの群を追跡する）システムに対して好適ではない。
本開示によると、位置特定するための本システムの限界は、低減または排除される。
本開示のある実施形態の技術的利点は、３次元空間における物体を位置特定することに関する。ある実施形態の技術的利点は、位置特定正確度を改良する。ある実施形態の技術的利点は、位置特定情報が取得または更新され得るレートを改良する。
ある実施形態のまたさらなる技術的利点は、例えば、その独自の場所を判定するためのデバイスによって使用される、無線信号の受信に関する。いくつかの実施形態では、位置特定信号の受信は、直接的な視通線が受信デバイスと十分に多数の信号送信機との間に確立され得ないとき、劣化しない。例えば、いくつかの実施形態は、ＧＮＳＳ衛星への良好な視通線を伴わないエリアおよび屋内における動作を可能にする。いくつかの実施形態では、信号は、マルチパスによって歪曲されない、狭帯域信号において観察されるマルチパスフェージングを被らない、または屋内環境において直接的な視通線が欠如するとき、低減された信号品質に悩まされない。例えば、いくつかの実施形態は、ＧＮＳＳ信号上にロックを留保することがより困難になるもの等、封入された環境（例えば、屋内）、森林、または密集した都市環境において、性能劣化を示さない。
いくつかの実施形態の技術的利点は、適正な時間分離を伴う受信機のアンテナにおける複数の送受信機メッセージの着信を可能にし、位置特定システムの劣化した信号検出および低減された性能を回避し得る。
いくつかの実施形態の技術的利点は、それらが、リアルタイムで使用され得る、または無制限の数の受信機によって使用され得、ＧＰＳ拒否環境またはより高い正確度もしくはシステム冗長性が所望され得る任意の環境において、その２Ｄまたは３Ｄ位置を判定するようにする。
いくつかの実施形態の技術的利点は、現在可能なものよりも高い更新レートを伴う、それよりも少ない待ち時間を伴う、またはそれよりも高い正確度を伴う位置特定を可能にすることによって、現在の移動ロボットの性能を増加させ、移動ロボットの新しい使用を可能にし、より高性能のロボット制御をもたらし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、人物、移動ロボット、または別の機械が、信号を放出する必要性なく、空間におけるその３Ｄ位置を判定し得る自己位置特定装置を具備することを可能にし得る。これは、規制上の利点を提供することによって、スケーラビリティを可能にすることによって（例えば、本システムは、並行して無制限の数の自己位置特定装置によって使用され得る）、より高い冗長性を可能にすることによって（例えば、非放出装置が、所与のネットワークトラフィック負荷に対してより多くの放出送受信機を可能にする）、より効率的な帯域幅使用を可能にすることによって（例えば、より少ない放出、より少ない干渉）、ＵＷＢ受信機のエネルギー効率を増加させることによって（例えば、伝送のためのエネルギーを要求しないことによって）、動作のプライバシーを増強することによって、およびデータをこれが必要とされる場所でローカルに利用可能にすることによって、位置特定性能を増加させ、位置特定技術の新しい使用を可能にし、増加された更新レート、速度、およびシステムロバスト性をもたらし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、ＵＷＢ信号、複数の場所からの大域的特性の読取値、およびオンボード運動センサを含む、いくつかのソースからのデータを融合することによって、改良されたシステム性能を可能にし得る。
いくつかの実施形態のさらなる技術的利点は、分散された位置特定システムを提供することに関連付けられる。そのようなシステムは、単一ソースからのセンサ信号に依拠しないため、ロボット動作のための増加されたロバスト性および安全性を提供し得る。これはまた、冗長性を提供することによって、最小限の性能劣化を提供し得、冗長データを提供することによって、データにおける不一致の識別および解消を可能にし得、個々の送受信機から受信された信号の比較に基づいて位置特定を実施することによって、より高い性能を提供し得、送受信機の追加／除去を自動的に適応させることによって、容易なスケーラビリティを可能にし得る。
いくつかの実施形態のまたさらなる技術的利点は、送受信機と自己位置特定装置との間の直接的な視通線を伴わずに位置特定を可能にする。さらに、さらなる技術的利点は、無線周波数トラフィックからの擾乱へのより低い感受性、セキュアな通信、ならびに干渉、雑音、および電場妨害への増加した耐性を可能にする。
さらなる技術的利点は、以下の説明、図面、および請求項から当業者に容易に明白となるであろう。さらに、具体的利点が上記に列挙されたが、種々の実施形態は、列挙された利点の全てを含む、いくつかを含む、またはいずれも含まない場合がある。例挙された利点は、任意の実施形態のために必要なものとして考慮されるべきではない。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
位置特定システムであって、
３つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機であって、それぞれ、ＵＷＢ信号を放出するように動作可能であり、それぞれ、
送受信機アンテナと、
送受信機クロックと、
アナログ伝送電子機器と、
上記送受信機クロックおよび上記アナログ伝送電子機器に動作上結合され、上記送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において上記ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器と、
を備える、３つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機と、
上記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能な自己位置特定装置であって、
上記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、装置アンテナと、
装置クロックと、
装置アナログ受信電子機器と、
上記装置クロックおよび上記装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、上記装置クロック信号を基準にして、上記受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、装置デジタル受信電子機器と、
上記装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、上記受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、上記３つのＵＷＢ送受信機に対する上記自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、位置特定ユニットと、
を備える、自己位置特定装置と、
を備える、システム。
（項目２）
上記３つのＵＷＢ送受信機に動作上結合され、上記３つのＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の放出をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニットをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記送受信機クロックの第１のものと第２のものとの間のクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも１つに関する補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットをさらに備え、上記送受信機クロックのうちの少なくとも２つは、それぞれ、間隔を５ｍ秒〜１０ｍ秒に平均化するために、最大（１×１０ −８ ） ２ のアラン分散を有するように構築され、上記位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、１ｍまたはそれよりも良好な正確度で算出される、項目２に記載のシステム。
（項目４）
上記自己位置特定装置はさらに、
上記自己位置特定装置の運動に影響を及ぼすように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
上記相対的場所に基づいて、上記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
を備える、項目１に記載のシステム。
（項目５）
上記自己位置特定装置は、上記相対的場所への擾乱に応答して、上記自己位置特定装置を移動させるように動作可能であり、上記移動は、上記擾乱を１秒未満で低減させる、項目４に記載のシステム。
（項目６）
補償ユニットと、
メモリユニットと、
をさらに備え、
上記位置特定ユニットはさらに、
上記補償ユニットによって算出される補償値と、
上記メモリユニットによって提供されるデータと、
に基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、項目１に記載のシステム。
（項目７）
上記同一のＵＷＢ信号に基づいて、上記３つのＵＷＢ送受信機に対するその相対的場所を算出するように動作可能である、第２の自己位置特定装置をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目８）
上記自己位置特定装置はさらに、
運動の不在を検出するように構築される、センサをさらに備え、
上記位置特定ユニットはさらに、上記運動の不在に基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、項目１に記載のシステム。
（項目９）
上記自己位置特定装置は、１０秒の時間ウィンドウ以内に上記ＵＷＢ信号のうちの２つを受信するように動作可能であり、上記２つのＵＷＢ信号のタイムスタンプ間の時間差は、上記装置クロック信号を基準にして、上記装置アンテナにおけるその受信時間間の時間差の３ナノ秒以内である、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
上記３つの送受信機クロックの第１のクロックおよび第２の異なるクロックならびに上記装置クロックは、それぞれ、間隔を５ｍ秒〜１０ｍ秒に平均化するために、最大（１ｘ１０ −８ ） ２ のアラン分散を有するように構築される、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
上記３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれさらに、上記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサを備える、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
上記自己位置特定装置はさらに、
上記装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットであって、
第１のＵＷＢ送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第１のＵＷＢ信号と、第２の異なるＵＷＢ送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第２のＵＷＢ信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
上記第１のＵＷＢ送受信機から上記自己位置特定装置に進行する第１のＵＷＢ信号のタイムスタンプに関する補償値と、
のうちの１つを算出するように動作可能である、補償ユニット
を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
上記補償ユニットはさらに、
上記装置アンテナと、
上記装置アナログ受信電子機器と、
上記装置デジタル受信電子機器と、
上記自己位置特定装置の運動と、
上記第１のＵＷＢ送受信機の送受信機アンテナと、
上記第１のＵＷＢ送受信機のアナログ伝送電子機器と、
上記第１のＵＷＢ送受信機のデジタル伝送電子機器と、
上記第２のＵＷＢ送受信機の送受信機アンテナと、
上記第２のＵＷＢ送受信機のアナログ伝送電子機器と、
上記第２のＵＷＢ送受信機のデジタル伝送電子機器と、
のうちの１つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、上記補償値を算出するように動作可能である、項目１２に記載のシステム。
（項目１４）
上記自己位置特定装置に物理的かつ動作上結合される、移動ロボットをさらに備え、
上記３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれさらに、
送受信機アナログ受信電子機器と、
上記送受信機アナログ受信電子機器および上記送受信機クロックに動作上結合される、送受信機デジタル受信電子機器と、
メモリと、
大域的特性を表す送受信機データを提供するように動作可能である、送受信機大域的特性センサと、
少なくとも１つの上記送受信機の配向および上記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサと、
上記送受信機クロックに動作上結合され、上記送受信機クロックのオフセットおよび上記送受信機クロックのレートのうちの少なくとも１つに関するクロック補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットと、
上記メモリ、上記デジタル伝送電子機器、上記送受信機デジタル受信電子機器、および上記同期ユニットに動作上結合され、上記ＵＷＢ信号の伝送時間をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニットと、
を備え、
上記自己位置特定装置はさらに、
上記大域的特性を表す装置データを提供するように動作可能である、装置大域的特性センサと、
上記自己位置特定装置の配向情報を表すデータを提供するように動作可能である、装置配向センサと、
上記自己位置特定装置の運動を表すデータを提供するように動作可能である、運動センサであって、上記位置特定ユニットは、上記３つのＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも１つの大域的特性を表すデータ、上記３つの送受信機の配向を表すデータ、上記大域的特性を表す装置データ、および上記自己位置特定装置の運動を表すデータにさらに基づいて、上記相対的場所を算出するように動作可能である、運動センサと、
上記自己位置特定装置の運動に影響を及ぼすように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
上記相対的場所に基づいて、上記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
を備える、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
上記３つの送受信機クロックの第１のクロックおよび上記装置クロックに動作上結合された同期ユニットであって、上記３つの送受信機クロックの第２の異なるクロックおよび上記装置クロックに基づいて、
上記第１のクロックのオフセットと、
上記第１のクロックのレートと、
のうちの少なくとも１つを同期させるように動作可能である、同期ユニット
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
上記位置特定システムは、屋内環境において動作可能であり、上記位置特定ユニットは、少なくとも２０センチメートルの精度で上記屋内環境における上記自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能であり、上記３つのＵＷＢ送受信機は、上記屋内環境において相互に２５メートルまたはそれを下回って動作上離間される、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
上記３つのＵＷＢ送受信機の相対的場所は、３次元座標空間内で把握され、上記自己位置特定装置の算出された相対的場所は、上記３次元座標空間内の場所を含む、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
既知の相対的場所を伴うＵＷＢ送受信機ネットワークを形成する、少なくとも４つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて、オンボード信号を生産するための方法であって、
第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のクロックを同期させるステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機を使用して、第１のスケジューリングされた伝送時間において第１のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機を使用して、第２のスケジューリングされた伝送時間において第２のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機を使用して、第３のスケジューリングされた伝送時間において第３のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第４のＵＷＢ送受信機を使用して、第４のスケジューリングされた伝送時間において第４のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ信号を受信するステップであって、上記自己位置特定装置は、クロックを備える、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記自己位置特定装置クロックの時間に基づいて、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記第１、第２、第３、および第４のスケジューリングされた伝送時間に対応する第１、第２、第３、および第４の伝送タイムスタンプを、上記自己位置特定装置上のメモリからそれらを読み出すか、または上記自己位置特定装置によって受信された１つもしくはそれを上回るＵＷＢ信号からそれらをデコードするかのいずれかによって判定するステップであって、上記第１、第２、第３、および第４の伝送タイムスタンプは、上記同期されたクロックの時間におけるものである、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、
上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所と、
上記第１、第２、第３、および第４の伝送タイムスタンプと、
上記第１、第２、第３、および第４の受信されたＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
に基づいて、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機に対する上記自己位置特定装置の位置を算出するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記算出された位置をある基準位置またはある閾値のうちの１つと比較するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記比較するステップに基づいて、上記オンボード信号を生産するステップであって、上記オンボード信号は、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する信号、オンボードディスプレイに対する信号、または無線信号のうちの１つである、ステップと、
を含む、方法。
（項目１９）
既知の相対的場所を伴うＵＷＢ送受信機ネットワークを形成する、少なくとも３つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて、オンボード信号を生産するための方法であって、
上記自己位置特定装置を使用して、少なくとも１つのＵＷＢ信号を無線で伝送するステップであって、上記自己位置特定装置は、メモリと、クロックとを備える、ステップと、
上記自己位置特定装置のメモリ内に、上記自己位置特定装置クロックの時間において、上記少なくとも１つのＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプを記憶するステップと、
第１のＵＷＢ送受信機を使用して、上記少なくとも１つのＵＷＢ信号のうちの１つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
第２のＵＷＢ送受信機を使用して、上記少なくとも１つのＵＷＢ信号のうちの１つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
第３のＵＷＢ送受信機を使用して、上記少なくとも１つのＵＷＢ信号のうちの１つを受信し、受信タイムスタンピングするステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機を使用して、第１のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機を使用して、第２のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機を使用して、第３のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記自己位置特定装置クロックの時間において、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号を受信し、タイムスタンピングするステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機における１つのＵＷＢ信号の受信と、上記第１のＵＷＢ信号の伝送との間の第１の伝送遅延、上記第２のＵＷＢ送受信機における１つのＵＷＢ信号の受信と、上記第２のＵＷＢ信号の伝送との間の第２の伝送遅延、および上記第３のＵＷＢ送受信機における１つのＵＷＢ信号の受信と、上記第３のＵＷＢ信号の伝送との間の第３の伝送遅延を判定するステップであって、上記第１、第２、および第３の伝送遅延を判定するステップは、上記自己位置特定装置メモリからそれらを読み出すか、または上記自己位置特定装置によって受信された１つもしくはそれを上回るＵＷＢ信号からそれらをデコードするかのいずれかによって達成される、ステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所と、
上記第１、第２、および第３の伝送遅延と、
上記少なくとも１つのＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプと、
に基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する上記自己位置特定装置の位置を算出するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記算出された位置をある基準位置またはある閾値のうちの１つと比較するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記比較するステップに基づいて、上記オンボード信号を生産するステップであって、上記オンボード信号は、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する入力信号、オンボードディスプレイに対する更新信号、または無線信号のうちの１つである、ステップと、
を含む、方法。
（項目２０）
既知の相対的位置を伴う、少なくとも第１のＵＷＢ送受信機、第２のＵＷＢ送受信機、および第３のＵＷＢ送受信機を備える、ＵＷＢ送受信機ネットワークの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機部分の移動の影響を軽減するための方法であって、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの１つは、ある送受信機の移動を検出するように構成されるセンサを備え、
上記センサからのセンサ信号に基づいて、１つのＵＷＢ送受信機の移動を検出するステップと、
上記移動の検出に応答して、上記１つのＵＷＢ送受信機が移動したことを示す情報を無線で伝送するステップと、
補償値を算出するステップ、位置の算出値を調節するステップ、またはアラートをトリガするステップのうちの１つもしくはそれを上回るものを実施することによって、上記移動の影響を軽減するステップと、
を含む、方法。
（項目２１）
装置位置特定のためのシステムであって、
ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、３つの超広帯域（ＵＷＢ）送信機であって、上記３つのＵＷＢ送信機のうちの１つは、大域的特性を表す第１のデータを提供するように動作可能である第１のセンサを備える、３つのＵＷＢ送信機と、
装置であって、
上記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、ＵＷＢ受信機と、
上記大域的特性を表す第２のデータを提供するように物理的に動作可能である、第２のセンサと、
上記受信されたＵＷＢ信号、上記第１のデータ、および上記第２のデータに基づいて、上記３つのＵＷＢ送受信機に対する上記装置の場所を算出するように動作可能である、中央処理電子機器と、
を備える、装置と、
を備える、システム。
（項目２２）
上記大域的特性は、
大気圧と、
磁場と、
ランドマークと、
ＧＰＳ信号と、
重力と、
のうちの１つである、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
上記中央処理電子機器は、上記第１のデータおよび上記第２のデータの比較に基づいて、上記場所を算出するように動作可能である、項目２１に記載のシステム。
（項目２４）
上記中央処理電子機器は、上記第１のデータおよび上記第２のデータを上記装置の場所、配向、または運動に関連付ける、大域的特性モデルを使用するように動作可能である、項目２１に記載のシステム。
（項目２５）
上記装置は、上記装置の配向情報を表す第３のデータを提供するように動作可能である、第３のセンサを備える、項目２１に記載のシステム。
（項目２６）
上記装置はさらに、
上記装置の運動を表す第４のデータを提供するように動作可能である、第４のセンサと、
上記装置を移動させるように動作可能である、アクチュエータと、
を備え、
上記中央処理電子機器は、
上記第３のデータと、
上記第４のデータと、
にさらに基づいて、上記装置の場所を算出するように動作可能であり、
上記中央処理電子機器はさらに、上記アクチュエータに対する制御信号を算出するように動作可能である、
項目２５に記載のシステム。
（項目２７）
上記第３のセンサは、ジャイロスコープセンサを含み、上記第４のセンサは、加速度計センサを含む、項目２６に記載のシステム。
（項目２８）
移動ロボットであって、
アンテナと、
上記アンテナに動作上結合される、アナログ受信電子機器と、
クロックと、
上記アナログ受信電子機器および上記クロックに動作上結合される、デジタル受信電子機器であって、上記クロックを基準にして、上記アンテナによって受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、デジタル受信電子機器と、
少なくとも１つのタイムスタンピングされたＵＷＢ信号と、
基準信号と、
に基づいて、上記移動ロボットの移動に影響を及ぼすように動作可能である、アクチュエータと、
を備える、移動ロボット。
（項目２９）
オンボード場所における大域的特性に基づいて、オンボードセンサ信号を生産するように動作可能である、オンボードセンサをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記オンボードセンサ信号と、遠隔の場所におけるオフボードセンサから受信され、上記遠隔の場所における大域的特性に基づいて生産されたオフボードセンサ信号との比較に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３０）
上記移動ロボットは、大域的特性モデルを使用し、上記オンボードセンサ信号を上記オフボードセンサ信号と比較するように動作可能であり、上記大域的特性モデルは、上記オンボードセンサ信号および上記オフボードセンサ信号を上記移動ロボットの場所、配向、または運動に関連付ける、項目２９に記載の移動ロボット。
（項目３１）
上記アンテナの配向を表すセンサ信号を生産するように動作可能である、センサをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記センサ信号に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３２）
上記基準信号は、上記移動ロボットの所望の位置または配向を表し、上記移動は、
上記アンテナの配向の変化と、
上記アンテナの位置の変化と、
１秒未満の上記アンテナの移動の変化と、
のうちの少なくとも１つによって引き起こされる、上記移動ロボットの所望の位置または配向に対する上記移動ロボットの実際の位置または配向への擾乱を低減させる、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３３）
上記ＵＷＢ信号に対する影響に関する補償値を算出するように動作可能である、補償ユニットをさらに備える、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３４）
上記移動ロボットは、１０秒の時間ウィンドウ以内で２つのＵＷＢ信号を受信するように動作可能であり、上記２つのＵＷＢ信号のタイムスタンプ間の時間差は、上記クロックを基準にして、上記アンテナにおけるその受信時間間の時間差の３ナノ秒以内である、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３５）
ジャイロスコープ、加速度計、オドメータ、またはエンコーダのうちの少なくとも１つをさらに備え、
上記アクチュエータはさらに、上記ジャイロスコープ、上記加速度計、上記オドメータ、または上記エンコーダのうちの少なくとも１つに基づいて、上記移動に影響を及ぼし、上記移動ロボットの場所への擾乱を１秒未満で低減させるように動作可能である、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３６）
上記アクチュエータはさらに、上記ＵＷＢ信号を生産するＵＷＢ送信機の位置、配向、および移動のうちの少なくとも１つを示す信号に基づいて、上記移動に影響を及ぼすように動作可能である、項目２８に記載の移動ロボット。
（項目３７）
上記デジタル受信電子機器に動作上結合され、複数のタイムスタンピングされたＵＷＢ信号に基づいて、上記移動ロボットの場所を算出するように動作可能である、位置特定ユニットと、
上記場所に基づいて、制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
をさらに備え、
上記アクチュエータは、上記制御信号に応答する、項目３６に記載の移動ロボット。
（項目３８）
既知の相対的場所を伴う、少なくとも第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機を備える、能動的ＵＷＢ送受信機ネットワークに付加的無線超広帯域（ＵＷＢ）送受信機を追加するための方法であって、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の無線受信範囲内のＵＷＢ信号を受信するために、上記付加的ＵＷＢ送受信機をアクティブ化するステップであって、上記付加的ＵＷＢ送受信機は、クロックを備え、少なくとも部分的に未知の相対的位置を有する、ステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機を使用して、第１のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機を使用して、第２のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機を使用して、第３のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機において、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、上記付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
位置較正ユニットを使用して、
上記第１、第２、および第３の受信されたＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所と、
に基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
を含む、方法。
（項目３９）
上記ＵＷＢ送受信機ネットワークはさらに、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対して既知の場所を伴う第４のＵＷＢ送受信機を備え、
上記付加的ＵＷＢ送受信機は、上記第４のＵＷＢ送受信機の受信範囲内にあり、
上記方法はさらに、
上記第４のＵＷＢ送受信機を使用して、第４のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機において、上記第４のＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、上記付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第４のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含み、
上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップはさらに、
上記第４のＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第１、第２、および第３の送受信機に対する上記第４のＵＷＢ送受信機の既知の場所と、
に基づく、
項目３８に記載の方法。
（項目４０）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機は、クロックオフセットまたはクロックレートのうちの少なくとも１つにおいて同期されたクロックを有し、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプが、上記同期されたクロックの時間において把握され、
上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプに基づく、
項目３８に記載の方法。
（項目４１）
上記第１、第２、および第３の伝送タイムスタンプは、上記付加的ＵＷＢ送受信機上のメモリから読み出される、または上記付加的ＵＷＢ送受信機によって受信された１つもしくはそれを上回るＵＷＢ信号から上記付加的ＵＷＢ送受信機によってデコードされる、項目３８に記載の方法。
（項目４２）
上記能動的送受信機ネットワークはさらに、上記第１、第２、および第３の送受信機に対して既知の場所を伴う第４の送受信機を備え、上記方法は、
上記第４のＵＷＢ送受信機を使用して、第４のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機において、上記第４のＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、上記付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第４のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含み、
上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップはさらに、
上記第４の受信されたＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第４のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所と、
上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプと、
に基づき、
上記算出するステップは、暗示的または明示的に、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機と上記付加的ＵＷＢ送受信機との間のクロックオフセットまたはクロックレートのうちの少なくとも１つの算出を含む、
項目３８に記載の方法。
（項目４３）
上記付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の無線伝送に先立って、少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
メモリ内に、付加的ＵＷＢ送受信機クロックの時間において、上記少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプを記憶するステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機において、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機において、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機において、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するステップと、
をさらに含み、
上記第１のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第１の伝送遅延が、把握され、
上記第２のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第２のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第２の伝送遅延が、把握され、
上記第３のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第３のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第３の伝送遅延が、把握され、
上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記第１、第２、および第３の伝送遅延ならびに上記メモリ内に記憶された少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプに基づく、
項目３８に記載の方法。
（項目４４）
上記第１、第２、および第３の伝送遅延は、上記付加的ＵＷＢ送受信機上のメモリから読み出される、項目４３に記載の方法。
（項目４５）
上記第１、第２、および第３の伝送遅延は、上記付加的ＵＷＢ送受信機によって受信された１つまたはそれを上回るＵＷＢ信号からデコードされる、項目４３に記載の方法。
（項目４６）
上記スケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するステップは、スケジューリングユニットを使用して、上記付加的ＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号のスケジューリングされた伝送を含めるために、ＵＷＢ信号の伝送スケジュールを調節するステップを含む、項目３８に記載の方法。
（項目４７）
上記スケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するステップは、上記スケジューリングユニットを使用して、少なくとも１つの空の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）タイムスロットを上記付加的ＵＷＢ送受信機に分配するステップを含む、項目３８に記載の方法。
（項目４８）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機ならびに上記付加的ＵＷＢ送受信機から複数のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップをさらに含み、上記複数のＵＷＢ信号はそれぞれ、上記伝送するＵＷＢ送受信機の埋め込まれた相対的位置情報を備える、項目３８に記載の方法。
（項目４９）
自己位置特定装置を使用して、上記複数のＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記自己位置特定装置を使用して、上記受信された複数のＵＷＢ信号に基づいて、上記自己位置特定装置の相対的位置を算出するステップと、
をさらに含む、項目４８に記載の方法。
（項目５０）
超広帯域（ＵＷＢ）送受信機ネットワークであって、
第１のＵＷＢ信号を伝送するように構成される、第１のＵＷＢ送受信機と、
第２のＵＷＢ信号を伝送するように構成される、第２のＵＷＢ送受信機と、
第３のＵＷＢ信号を伝送するように構成される、第３のＵＷＢ送受信機と、
クロックを備える、付加的送受信機であって、上記付加的送受信機は、少なくとも部分的に未知の相対的位置を有し、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号を受信することと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成される、付加的送受信機と、
上記第１、第２、および第３の受信されたＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所と、
に基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するように構成される、位置較正ユニットと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機のためのスケジューリングされた伝送タイムスロットを判定するように構成される、スケジューリングユニットと、
を備える、ＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５１）
第４のＵＷＢ信号を伝送するように構成される、第４のＵＷＢ送受信機をさらに備え、
上記付加的ＵＷＢ送受信機は、
上記第４のＵＷＢ信号を受信することと、
上記付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第４のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記第４のＵＷＢ信号の受信タイムスタンプと、
上記第１、第２、および第３の送受信機に対する上記第４のＵＷＢ送受信機の既知の場所と、
にさらに基づいて、上記付加的ＵＷＢ送受信機場所の位置を算出するように構成される、
項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５２）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機を時間において同期させるように構成される、同期ユニットをさらに備え、上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するステップはさらに、上記同期された時間における上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプに基づく、項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５３）
上記付加的ＵＷＢ送受信機は、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の無線伝送に先立って、少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送するように構成され、上記ネットワークはさらに、
上記付加的ＵＷＢ送受信機クロック時間において、上記少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプを記憶するように構成される、メモリを備え、
上記第１のＵＷＢ送受信機は、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するように構成され、
上記第２のＵＷＢ送受信機は、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するように構成され、
上記第３のＵＷＢ送受信機は、上記付加的ＵＷＢ送受信機から付加的ＵＷＢ信号を受信するように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプと、
上記第１のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の第１の伝送遅延と、
上記第２のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第２のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の第２の伝送遅延と、
上記第３のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第３のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第３の既知の伝送遅延と、
にさらに基づいて、上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するように構成される、
項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５４）
上記スケジューリングユニットは、上記付加的ＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号のスケジューリングされた伝送を含めるために、ＵＷＢ信号の伝送スケジュールを調節することによって、上記スケジュール伝送タイムスロットを判定するように構成される、項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５５）
時間において上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機を同期させるように構成される、同期ユニットをさらに備え、
上記位置較正ユニットは、上記同期された時間における上記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプにさらに基づいて、上記付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するように構成される、項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５６）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機ならびに上記付加的ＵＷＢ送受信機は、それぞれ、
ＵＷＢ信号を伝送することと、
上記ＵＷＢ信号内に上記伝送側ＵＷＢ送受信機の相対的位置情報を埋め込むことと
を行うように構成される、項目５０に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５７）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機ならびに上記付加的ＵＷＢ送受信機からＵＷＢ信号を受信することと、
上記受信されたＵＷＢ信号に基づいて、自己位置特定装置の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、自己位置特定装置をさらに備える、項目５６に記載のＵＷＢ送受信機ネットワーク。
（項目５８）
それぞれが少なくとも部分的に未知の相対的位置を伴う、少なくとも第１のＵＷＢ送受信機、第２のＵＷＢ送受信機、および第３のＵＷＢ送受信機を備える、ＵＷＢ送受信機ネットワーク内の超広帯域（ＵＷＢ）送受信機を較正するための方法であって、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つを使用して、少なくとも２つのＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つにおいて、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するステップであって、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号の少なくとも３つの受信が存在する、ステップと、
少なくとも３つの受信タイムスタンプを生成するために、上記少なくとも３つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップと、
位置較正ユニットにおいて、上記少なくとも３つの受信タイムスタンプを受信するステップと、
上記位置較正ユニットを使用して、上記少なくとも３つの受信タイムスタンプに基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出するステップと、
を含む、方法。
（項目５９）
上記位置較正ユニットにおいて、部分的知識に基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を初期化するステップをさらに含む、項目５８に記載の方法。
（項目６０）
上記位置較正ユニットは、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置の推定値を連続的に維持し、
上記初期化するステップは、位置推定値を初期化するステップを含み、
上記算出するステップは、上記位置推定値を更新するステップを含む、
項目５９に記載の方法。
（項目６１）
上記少なくとも２つのＵＷＢ信号を無線で伝送するステップは、
上記第１のＵＷＢ送受信機を使用して、少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機を使用して、第２のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
を含み、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つにおいて、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するステップは、
上記第２のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つを受信するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つを受信するステップと、
上記第３のＵＷＢ送受信機において、上記第２のＵＷＢ信号を受信するステップと、
を含み、
少なくとも３つのタイムスタンプを生成するために、上記少なくとも３つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップは、
第１のタイムスタンプを生成するために、上記第２のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第２のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの受信をタイムスタンピングするステップと、
第２のタイムスタンプを生成するために、上記第３のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第３のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの受信をタイムスタンピングするステップと、
第３のタイムスタンプを生成するために、上記第３のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、上記第３のＵＷＢ送受信機において、上記第２のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングするステップと、
を含む、項目５８に記載の方法。
（項目６２）
上記第１のＵＷＢ送受信機は、第１のセンサを備え、上記第２のＵＷＢ送受信機は、第２のセンサを備え、上記方法はさらに、
上記第１のセンサから第１のデータ読取値を受信するステップと、
上記第２のセンサから第２のデータ読取値を受信するステップと、
上記第１のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送するステップと、
上記第２のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送するステップと、
を含み、
上記相対的位置を算出するステップはさらに、上記第１のデータ読取値および上記第２のデータ読取値に基づく、項目６１に記載の方法。
（項目６３）
上記第３のＵＷＢ送受信機を使用して、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの無線伝送に先立って、および上記第２のＵＷＢ信号に先立って、少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機を使用して、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの無線伝送に先立って、第４のＵＷＢ信号を無線で伝送するステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機において、上記第４のＵＷＢ信号を受信するステップと、
上記第１のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号のうちの１つを受信するステップと、
上記第２のＵＷＢ送受信機において、上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号のうちの１つを受信するステップと、
をさらに含み、
上記相対的位置を算出するステップはさらに、
上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプと、
上記第４のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプと、
上記第１のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
上記第２のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第２のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
に基づく、項目６１に記載の方法。
（項目６４）
上記ＵＷＢ送受信機ネットワークは、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対して少なくとも部分的に未知の相対的位置を伴う第４のＵＷＢ送受信機を備え、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つを使用して、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号を無線で伝送するステップは、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つを使用して、少なくとも３つのＵＷＢ信号を無線で伝送するステップを含み、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つにおいて、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するステップは、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つにおいて、上記少なくとも３つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するステップであって、上記少なくとも３つのＵＷＢ信号の少なくとも６つの受信が存在する、ステップを含み、
上記少なくとも３つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップは、少なくとも６つのタイムスタンプを生成するために、上記少なくとも６つの受信のそれぞれをタイムスタンピングするステップを含み、
上記少なくとも３つのタイムスタンプを受信するステップは、上記少なくとも６つのタイムスタンプを受信するステップを含み、
上記相対的位置を算出するステップは、上記少なくとも６つのタイムスタンプに基づいて、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出するステップを含む、
項目５８に記載の方法。
（項目６５）
上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出するステップは、連立双曲線方程式またはその線形化バージョンを解くステップを含む、項目６４に記載の方法。
（項目６６）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を表すデータを、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも１つの範囲内の自己位置特定装置に伝送するステップをさらに含む、項目５８に記載の方法。
（項目６７）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの１つは、移動を検出するように構成されるセンサを備え、上記方法はさらに、
上記センサからのセンサ信号に基づいて、上記１つのＵＷＢ送受信機の移動を検出するステップと、
上記移動の検出に応答して、上記１つのＵＷＢ送受信機が移動したことを示す情報を無線で伝送するステップと、
を含む、項目５８に記載の方法。
（項目６８）
上記第１のＵＷＢ送受信機は、第１のクロックを備え、上記第２のＵＷＢ送受信機は、第２のクロックを備え、上記第３のＵＷＢ送受信機は、第３のクロックを備え、上記方法はさらに、同期ユニットを使用して、上記第１、第２、および第３のクロックのタイミングオフセットまたはレート誤差を同期させるステップを含み、上記方法はさらに、
スケジューリングユニットを使用して、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の伝送をスケジューリングするステップを含む、項目５８に記載の方法。
（項目６９）
上記伝送をスケジューリングするステップは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）タイムスロットをスケジューリングするステップを含み、上記ＵＷＢ送受信機ネットワークは、付加的ＵＷＢ送受信機を備え、上記付加的ＵＷＢ送受信機の無線伝送は、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの特定の１つに干渉せず、上記ＴＤＭＡタイムスロットをスケジューリングするステップは、１つのＴＤＭＡタイムスロットを上記付加的ＵＷＢ送受信機および上記ＵＷＢ送受信機のうちの特定の１つの両方に分配するステップを含む、項目６８に記載の方法。
（項目７０）
上記位置較正ユニットを使用して、少なくとも２つの続けて伝送されたＵＷＢ信号に基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の精緻化された相対的位置を算出するステップをさらに含む、項目５８に記載の方法。
（項目７１）
超広帯域（ＵＷＢ）システムであって、
第１のクロックを備える、第１のＵＷＢ送受信機と、
第２のクロックを備える、第２のＵＷＢ送受信機と、
第３のクロックを備える、第３のＵＷＢ送受信機であって、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つは、少なくとも２つのＵＷＢ信号を伝送するように構成され、
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つは、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するように構成され、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号の少なくとも３つの受信が存在し、各受信は、上記受信するＵＷＢ送受信機のクロックに基づいてタイムスタンピングされる、第３のＵＷＢ送受信機と、
位置較正ユニットであって、
上記少なくとも３つの受信タイムスタンプを受信することと、
上記少なくとも３つの受信タイムスタンプに基づいて、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、位置較正ユニットと、
を備える、システム。
（項目７２）
上記第１のＵＷＢ送受信機は、上記少なくとも２つのＵＷＢ信号の少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号を無線で伝送するように構成され、
上記第２のＵＷＢ送受信機は、
上記少なくとも２つのＵＷＢ信号の第２のＵＷＢ信号を無線で伝送することと、
上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つを受信することと、
上記少なくとも３つのタイムスタンプの第１のタイムスタンプを生成するために、上記第２のクロックに基づいて、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成され、
上記第３のＵＷＢ送受信機は、
上記第２のＵＷＢ信号を受信することと、
上記少なくとも３つのタイムスタンプの第２のタイムスタンプを生成するために、上記第３のクロックに基づいて、上記第２のＵＷＢ信号の受信をタイムスタンピングすることと、
上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つを受信することと、
上記少なくとも３つのタイムスタンプの第３のタイムスタンプを生成するために、上記第２のクロックに基づいて、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの受信をタイムスタンピングすることと
を行うように構成される、
項目７１に記載のシステム。
（項目７３）
上記第１のＵＷＢ送受信機は、第１のセンサを備え、
上記第１のセンサから第１のデータ読取値を受信することと、
上記第１のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送することと
を行うように構成され、
上記第２のＵＷＢ送受信機は、第２のセンサを備え、
上記第２のセンサから第２のデータ読取値を受信することと、
上記第２のデータ読取値を上記位置較正ユニットに伝送することと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、上記第１のデータ読取値および上記第２のデータ読取値にさらに基づいて、上記相対的位置を算出するように構成される、
項目７２に記載のシステム。
（項目７４）
上記第１のセンサおよび上記第２のセンサは、それぞれ、重力センサ、電磁石力センサ、流体圧力センサ、気体圧力センサ、全地球測位信号センサ、および無線報時信号センサのうちの１つを含む、項目７３に記載のシステム。
（項目７５）
上記第３のＵＷＢ送受信機はさらに、上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号の伝送に先立って、および上記第２のＵＷＢ信号に先立って、少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号を無線で伝送するように構成され、
上記第２の送受信機はさらに、
上記少なくとも１つの第１のＵＷＢ信号のうちの１つの無線伝送に先立って、第４のＵＷＢ信号を無線で伝送することと、
上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号のうちの１つを受信することと
を行うように構成され、
上記第１のＵＷＢ送受信機は、
上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号のうちの１つを受信することと、
上記第４のＵＷＢ信号を受信することと
を行うように構成され、
上記位置較正ユニットは、
上記少なくとも１つの第３のＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプと、
上記第４のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプと、
上記第１のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
上記第２のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、上記第２のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の既知の伝送遅延と、
にさらに基づいて、上記相対的位置を算出するように構成される、
項目７２に記載のシステム。
（項目７６）
第４のクロックを備える、第４のＵＷＢ送受信機であって、上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対して少なくとも部分的に未知の相対的位置を有する、第４のＵＷＢ送受信機をさらに備え、
上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つは、少なくとも３つのＵＷＢ信号を伝送するように構成され、
上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つは、上記少なくとも３つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものを受信するように構成され、上記少なくとも３つのＵＷＢ信号の少なくとも６つの受信が存在し、各受信は、上記受信するＵＷＢ送受信機のクロックに基づいてタイムスタンピングされ、
上記位置較正ユニットは、上記少なくとも６つのタイムスタンプに基づいて、上記第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置を判定するように構成される、
項目７１に記載のシステム。
（項目７７）
上記第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機からＵＷＢ信号を受信することと、
上記受信されたＵＷＢ信号に基づいて、自己位置特定装置の相対的位置を算出することと
を行うように構成される、自己位置特定装置
をさらに備える、項目７１に記載のシステム。
本開示の実施形態は、同様の参照記号が類似する要素を示す、付随の図面の図において、限定としてではなく、実施例として図示される。
図１Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、例証的位置特定システムのブロック図である。 図１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例証的送受信機のブロック図である。 図２Ａおよび２Ｂは、従来技術において公知の２つの位置特定システムのブロック図である。 図２Ａおよび２Ｂは、従来技術において公知の２つの位置特定システムのブロック図である。 図３および４は、本開示のいくつかの実施形態による、送受信機相互接続のための異なるシステムアーキテクチャを図示する、ブロック図である。 図３および４は、本開示のいくつかの実施形態による、送受信機相互接続のための異なるシステムアーキテクチャを図示する、ブロック図である。 図５は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的自己位置特定装置のブロック図である。 図６は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的タイミング図である。 図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、チャネルのチャネルインパルス応答の例証的プロットを示す。 図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、ＵＷＢ信号の例証的構造の図である。 図８は、本開示のいくつかの実施形態による、場所更新プロセスを含む、例証的位置特定ユニット１５２のブロック図である。 図９Ａおよび９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、相対的位置、配向、および障害物がＵＷＢ信号の受信タイムスタンプに対して有し得る可能性として考えられる影響を例示する、例証的プロットを示す。 図９Ａおよび９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、相対的位置、配向、および障害物がＵＷＢ信号の受信タイムスタンプに対して有し得る可能性として考えられる影響を例示する、例証的プロットを示す。 図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、作動が可能な例証的自己位置特定装置のブロック図である。 図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置を備える例証的移動ロボットを示す。 図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、例えば、図１１の移動ロボットと併用され得る、例証的制御ユニットのブロック図である。 図１３Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、自律的飛行ロボットとの例証的システム使用を示す。 図１３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、４つの送受信機によって伝送され、自己位置特定装置またはある送受信機によって受信される、ＵＷＢ信号の例証的伝送および受信時間のプロットを示す。 図１４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、多数の送受信機を伴う例証的送受信機ネットワークを示す。 図１４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例証的簡略化送受信機ネットワークを示す。 図１５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、データアクセスポイントを使用する例証的位置特定システムのブロック図である。 図１５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置がデータ送受信機を具備し、自己位置特定装置がデータ送受信機を使用して相互に通信することが可能である、例証的位置特定システムのブロック図である。
本開示は、タイムスタンプ可能な信号を使用する。タイムスタンプ可能な信号は、無線周波数（ＲＦ）信号であり、各信号は、検出され得、かつ精密にタイムスタンピングされ得る特徴を有する。特徴の実施例は、信号ピーク、信号の立ち上がり、および信号プリアンブルを含む。タイムスタンプ可能な信号の実施例は、固有の、明確に定義される、かつ繰り返し可能な経時的周波数増加または周波数減少を伴うＲＦ信号を含む。タイムスタンプ可能な信号のさらなる実施例は、信号バースト、信号チャープ、または信号パルスを含む。タイムスタンプ可能な信号のさらなる実施例は、位相相関または振幅相関技法に対して好適な特徴を伴う信号（例えば、低自己相関値を有するコードを伴う信号）を含む。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、「開ループ」であり、一方向ＲＦ信号が、受信エリアを経由して伝送される。実施例は、ＤＣＦ７７タイムコード信号、ＧＰＳ Ｐ−コード信号、および地上基盤無線信号を含む。いくつかの実施形態では、本装置は、非放出装置である。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、狭周波数帯域を使用する。いくつかの実施形態では、ＩＳＭ帯域内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、１〜４８ＧＨｚの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、２．４〜１２ＧＨｚの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、３．１〜１０．６ＧＨｚの範囲内の中心または搬送周波数が、使用される。いくつかの実施形態では、より高い周波数が、使用される。狭帯域信号は、広帯域信号（例えば、超広帯域（ＵＷＢ）信号）よりもマルチパスフェージングに悩まされる傾向にある。狭帯域信号では、信号持続時間は、典型的には、チャネルの遅延分散よりも長い。逆に、ＵＷＢ信号では、信号持続時間は、典型的には、チャネルの遅延分散よりも少ない。例えば、２ナノ秒パルス持続時間を伴うＵＷＢシステムの場合では、パルス持続時間は、チャネル遅延分散よりも明確にはるかに少ない。したがって、信号成分は、容易に分解されることができ、ＵＷＢ信号は、マルチパスフェージングに対してロバストである。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号は、ＵＷＢ信号である。ＵＷＢ信号は、広帯域幅にわたって拡散される。本明細書で使用されるように、ＵＷＢ信号は、１２５ＭＨｚまたは動作中心周波数の５％の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号は、２５０ＭＨｚまたは動作中心周波数の１０％の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号は、３７５ＭＨｚまたは動作中心周波数の１５％の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号は、５００ＭＨｚまたは動作中心周波数の２０％の小さい方を超える帯域幅にわたって拡散される信号である。いくつかの実施形態では、４００〜１，２００ＭＨｚの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、１０〜５，０００ＭＨｚの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、５０〜２，０００ＭＨｚの範囲内の帯域幅が、使用される。いくつかの実施形態では、８０〜１，０００ＭＨｚの範囲内の帯域幅が、使用される。超広帯域技術は、初期無線周波数（ＲＦ）信号が、周波数領域内で拡散されることを可能にし、通常、初期信号の周波数コンテンツよりも広い、より広い帯域幅を伴う信号をもたらす。ＵＷＢ技術は、信号の着信時間を非常に正確に測定し、したがって、測距用途を可能にするために使用され得る、非常に短い持続時間のパルスを伝送し得るため、位置特定システムにおける使用のために好適である。ＵＷＢ信号は、障害物を貫通し、同一の周波数帯域において使用される従来の狭帯域および搬送波に干渉しないまま数百メートルにわたる測距を可能にするその能力のため、位置特定システムにおける使用のために有利であり得る。
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号の着信時間は、クロックに対して０．６ナノ秒以内に測定されることができる。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ可能な信号の着信時間は、クロックに対して１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５ナノ秒以内に測定されることができる。
いくつかの実施形態では、２つの後続タイムスタンプ可能な信号の伝送時間は、１〜５００マイクロ秒だけ分離される。いくつかの実施形態では、２つの後続タイムスタンプ可能な信号の伝送時間は、４００〜２，０００マイクロ秒だけ分離される。いくつかの実施形態では、２つの後続タイムスタンプ可能な信号の伝送時間は、１〜１，０００ミリ秒だけ分離される。いくつかの実施形態では、時間分離の組み合わせが、使用される。いくつかの実施形態では、いかなる時間分離も、使用されない。
いくつかの実施形態では、信号の平均等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）密度は、全ての周波数において−４０ｄＢｍ／ＭＨｚよりも小さい。いくつかの実施形態では、信号の平均ＥＩＲＰ密度は、全ての周波数において−８０、−７０、−６０、−５０、−３０、−２０、または−１０ｄＢｍ／ＭＨｚよりも小さい。
いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり０．１ｍＷよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり１．０ｍＷよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり１００ｍＷよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり５００ｍＷよりも小さい。いくつかの実施形態では、伝送される信号の最大電力は、チャネルあたり１０Ｗよりも小さい。
いくつかの実施形態では、信号のＥＩＲＰ密度および信号の最大電力のより少ない限界が、適用される。いくつかの実施形態では、信号のＥＩＲＰ密度および信号の最大電力のより多くの限界が、適用される。いくつかの実施形態では、信号のＥＩＲＰ密度に対する限界および信号の最大電力に対する限界のうちの１つが、適用される。いくつかの実施形態では、信号のＥＩＲＰ密度に対する限界および信号の最大電力に対する限界の両方が、適用される。いくつかの実施形態では、限界が、狭帯域信号に適用される。いくつかの実施形態では、限界が、広帯域信号に適用される。
いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、１ｍ〜５０ｍである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、１ｍ〜１００ｍである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、１ｍ〜５００ｍである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、１ｍ〜１，０００ｍである。いくつかの実施形態では、送受信機の典型的な有効範囲は、１ｍ〜５，０００ｍである。いくつかの実施形態では、本装置は、送受信機のサブセットからのＵＷＢ信号のみを受信し得る。
いくつかの実施形態では、５０Ｍｂｐｓの最大データレートが、使用される。いくつかの実施形態では、５Ｍｂｐｓの最大データレートが、使用される。いくつかの実施形態では、１Ｍｂｐｓの最大データレートが、使用される。
いくつかの実施形態では、チャープ拡散スペクトル（ＣＳＳ）信号が、使用される。いくつかの実施形態では、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）信号が、使用される。
いくつかの実施形態は、位置特定ユニットを含む。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置の（ｉ）配向もしくは配向情報、（ｉｉ）位置、または（ｉｉｉ）運動のうちの少なくとも１つを算出することができる。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、ＵＷＢ信号の受信時間および送受信機の既知の場所に基づいて、自己位置特定装置の場所を算出する。いくつかの実施形態では、着信時間スキームが、使用される。いくつかの実施形態では、着信時間差スキームが、使用される。多辺測量は、位置特定ユニットが２つのＵＷＢ信号の受信時間間の時間差を算出することを要求する。信号の伝送時間の既知の時間差をその受信時間における差異から減算することによって（「ＴＤＯＡ測定」とも称される）、位置特定ユニットは、それから信号が伝送された２つの送受信機への距離における差異を算出し得る（例えば、送受信機２からの信号の受信は、送受信機１からの信号と比較して、１ｎ秒だけ遅延されたため、送受信機２は、送受信機１よりも３０ｃｍ遠くに離れている）。複数の送受信機間の距離における差異を算出することによって、位置特定ユニットは、連立双曲線方程式またはその線形化バージョンを解くことによって、自己位置特定装置の場所を算出することが可能であり得る。本連立方程式を解く方法は、当業者に周知であり、非線形最小二乗、最小二乗、ニュートン反復、勾配降下等を含み得る。多辺測量の方法は、信号の伝送時間の時間差が把握されることを要求する。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置の位置特定ユニットは、反復的に場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号が全ての送受信機から受信されることを待機するのではなく、位置特定ユニットは、ＵＷＢ信号が受信されるときは常に、場所推定値を反復的に更新する。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号が受信されると、現在の場所推定値への調節が、その受信時間と以前に受信されたＵＷＢ信号の受信時間との間の差異に依存して算出される。いくつかの実施形態では、公知のフィルタ処理方法（例えば、カルマンフィルタ処理、パーティクルフィルタ処理）が、本更新を算出または適用するために使用される。いくつかの実施形態では、本調節は、現在の場所推定値の分散に基づいて算出される（例えば、現在の推定値が非常に正確である場合、より少ない調節が、適用されるであろう）。いくつかの実施形態では、本調節は、それからＵＷＢ信号が伝送された２つの送受信機の場所に基づいて算出される。いくつかの実施形態では、本調節は、現在の場所推定値および２つの送受信機の場所に基づいて、ＴＤＯＡ測定値の確率分布を記述する測定モデルに基づいて算出される。いくつかの実施形態では、これは、ＴＤＯＡ測定値がどの程度正確であるか判定されることに応じて、多少なりとも調節が適用されることを可能にする（例えば、第１の送受信機が、現在の位置推定値を第２の送受信機と接続する線上に位置する場合、２つの送受信機からもたらされるＴＤＯＡ測定値は、信頼性がないと見なされ、したがって、より少ない調節が、適用され得る）。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置の場所の確率分布を記述するシステムモデルに基づいて、場所推定値を更新する。いくつかの実施形態では、本システムモデルは、他の推定された状態（例えば、自己位置特定装置の速度または進行方向）に基づき得る。いくつかの実施形態では、本システムモデルは、入力履歴に基づき得る（例えば、入力コマンドが、システム動力学に従って、正のｘ方向における運動をもたらすはずである場合、新しい場所推定値は、負のｘ方向よりも正のｘ方向に位置する可能性が高い）。
いくつかの実施形態では、本システムモデルは、センサまたは大域的特性からの測定値に基づき得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、大域的特性に基づいて、自己位置特定装置の場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、自己位置特定装置によって測定された大域的特性と、送受信機のうちの１つまたはそれを上回るものによって測定された大域的特性との間の差異に基づいて、自己位置特定装置の場所を算出し得る（例えば、自己位置特定装置および送受信機の両方が空気圧を測定する場合、２つの間の相対的高度差が、高度と空気圧との間の既知の関係に従って算出されることができる）。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットは、本体のさらなる動的状態、例えば、速度または進行方向を算出するために、場所推定値の履歴およびシステムモデルを使用し得る。例えば、場所推定値の履歴が、運動を示す場合、速度が、推定されることができる。さらなる実施例では、場所推定値の履歴が、正のｙ方向における運動を示し、システムモデルが、前方運動のみが可能である（例えば、スキッドステアカー）ことを示す場合、配向は、正のｙ方向において配向されるものとして判定されることができる。
いくつかの実施形態では、場所は、１Ｄ場所、２Ｄ場所、３Ｄ場所、または６Ｄ場所（すなわち、位置および配向を含む）である。
いくつかの実施形態では、位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、１ｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍ、または１ｃｍの正確度で算出される。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号の受信と、位置特定ユニットによって提供される更新された位置推定値の算出値との間の時間遅延は、５０ｍ秒、２５ｍ秒、１０ｍ秒、５ｍ秒、２ｍ秒、または１ｍ秒未満である。いくつかの実施形態では、全位置更新に対する、または部分的位置更新に対する本システムの更新レートは、１Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚ、５０Ｈｚ、２５０Ｈｚ、４００Ｈｚ、８００Ｈｚ、１，０００Ｈｚ、または２，０００Ｈｚを上回る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、少なくとも１、２、３、５、７、１０、２５、５０、１００、または２５０個のアンカを備える。いくつかの実施形態では、位置特定システムは、１、２、３、５、１０、２０、４０、１００、２００、５００、１，０００、５，０００、または１０，０００個を上回る自己位置特定装置をサポートする。
本明細書で使用されるようなクロックは、時間の測度を提供することが可能な回路、構造、またはデバイスを指す。時間の測度は、任意の好適な時間単位であり得る。例えば、時間の測度は、１秒の基本単位に基づき得る。別の実施例として、時間の測度は、特定のレートにおいて増分するカウンタに基づき得る。いくつかの実施形態では、クロックは、時間の測度を判定するために使用される内部発振器を備える。いくつかの実施形態では、クロックは、受信された信号（例えば、外部発振器から）に基づいて、時間の測度を判定する。
いくつかの実施形態では、各送受信機は、その独自のオンボードクロックを使用し得る。いくつかの実施形態では、単一のクロックが、ケーブルを介して、または無線で各送受信機に伝送されるクロック信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、クロック信号は、無線送信機によって伝送される少なくとも１つのタイムコードまたは地上無線クロック信号、ＧＰＳクロック信号、および時間標準のうちの少なくとも１つに依存し得る。いくつかの実施形態では、クロック信号は、クロック信号の正確度または長期安定性を改良するために、ＧＰＳ統御された発振器、送信機、または少なくとも２つのクロックから算出された時間推定値に基づき得る。
クロックは、例えば、水晶発振器または温度補償型水晶を使用し得る。いくつかの実施形態では、増強されたクロック正確度は、水晶槽（ＯＣＸＯ）を介した、またはアナログ（ＴＣＸＯ）補償を介した、またはデジタル／マイクロコントローラ（ＭＣＸＯ）補償を介した温度安定化を通して取得され得る。いくつかの実施形態では、集中同期ユニットが、使用される。いくつかの実施形態では、原子発振器（例えば、ルビジウム）が、クロックとして使用される。
いくつかの実施形態では、クロックは、間隔を５ミリ秒〜１０ミリ秒に平均化するために、または間隔を５ミリ秒〜１００ミリ秒に平均化するために、または間隔を１ミリ秒〜１秒に平均化するために、最大（１×１０−８）２または（１×１０−９）２または（５×１０−１０）２のアラン分散を有するように構築および配列される。
本装置または送受信機は、アナログおよびデジタル受信電子機器を具備し得る。受信電子機器は、受信された信号を増幅し、これをベース信号に変換し得、これは、次いで、復調され、中央処理電子機器上に渡され得る。受信機の重要な設計側面は、雑音および歪みを最小限にすることである。これは、受信電子機器のコンポーネントを注意深く選択し（特に、増幅器のもの）、適宜、受信機の回路設計を最適化することによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、または自己位置特定装置のアンテナ、アナログ受信電子機器、およびデジタル受信電子機器は、２、１０、または５０秒の時間ウィンドウ以内で２つのＵＷＢ信号を受信するように構築および配列され、２つのＵＷＢ信号のタイムスタンプ間の時間差は、本装置のクロックを基準にして、本装置のアンテナにおけるその受信時間間の時間差の０．６、３、または１５ナノ秒以内である。
いくつかの実施形態では、本装置のデジタル受信電子機器はさらに、本装置のクロックを基準にして、受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンピングを１ミリ秒、１００マイクロ秒、または１０マイクロ秒未満で実施するように動作可能である。
本装置または送受信機は、アナログおよびデジタル伝送電子機器を具備し得る。
いくつかの実施形態では、送受信機は、または送受信機のデジタル伝送電子機器、アナログ伝送電子機器、およびアンテナは、２、１０、または５０秒の時間ウィンドウ以内で２つのＵＷＢ信号を伝送するように構成される、または送受信機のアンテナからの２つのＵＷＢ信号の伝送間の時間差が、送受信機のクロックを基準にして、そのスケジューリングされた伝送時間間の時間差の０．６、３、または１５ナノ秒以内であるように構成される。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットが、ＵＷＢ信号伝送時間をスケジューリングするために使用される。本伝送スケジュールに従う際の送受信機による任意の誤差が、位置特定ユニットによって算出される場所の正確度に影響を及ぼし得ることが、当業者に明白となるであろう。
いくつかの実施形態では、スケジューリングされた時間は、信号の第１のパルスが送受信機のアンテナを離れる時間を指す。いくつかの実施形態では、スケジューリングされた時間は、フレーム開始デリミタの開始（すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点）を指す。いくつかの実施形態では、本装置は、同一の送受信機によって伝送された２つのＵＷＢ信号を比較するように構築および配列される。
いくつかの実施形態では、送受信機は、パケットレベルにおいてその伝送を調整する。いくつかの実施形態では、パケット放出重複が、回避される。いくつかの実施形態では、パケットは、ラウンドロビン方式で、一定の間隔で、具体的時間シーケンスで、または順番に放出される。いくつかの実施形態では、送受信機は、パケットを同時に伝送する。
いくつかの実施形態では、３つまたはそれを上回る送受信機はそれぞれ、スケジューリングユニットを含む。いくつかの実施形態では、単一のスケジューリングユニットが、３つまたはそれを上回る送受信機に動作上結合される。いくつかの実施形態では、本動作結合は、有線接続である。いくつかの実施形態では、本動作結合は、無線接続である。いくつかの実施形態では、本無線動作結合は、ＵＷＢ信号を使用して実装される。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、ＵＷＢ信号レートよりも低い更新レートを使用する。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、その伝送を終了する１つの送受信機とその伝送を開始する異なる送受信機との間に少なくとも５マイクロ秒、１０マイクロ秒、または５０マイクロ秒の時間分離を確実にするように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、ＵＷＢ信号を監視するように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、改良されたスケジューリングを算出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、同一の送受信機によって放出された１つのＵＷＢ信号の終了と第２のＵＷＢ信号の開始との間に少なくとも１マイクロ秒、５マイクロ秒、または１０マイクロ秒の時間分離を確実にするように動作可能である。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットは、メディアアクセス制御アドレスおよびスケジューリングされた伝送時間の割当のメモリを維持するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、３つまたはそれを上回る送受信機はそれぞれ、センサを備える。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機に物理的かつ動作上結合される。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機の配向、位置、または移動を表すデータを提供するように動作可能である。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される。
いくつかの実施形態では、本装置は、本装置に物理的かつ動作上結合され、本装置の配向を表すデータを提供するように動作可能である、センサを備える。いくつかの実施形態では、センサは、本装置の配向、位置、または移動を表すデータを提供するように動作可能である。いくつかの実施形態では、センサは、自己位置特定装置のアンテナの配向を表すデータを提供するように構築および配列される。
センサからのデータは、位置特定ユニットによって、または位置較正ユニットによって処理され得る。例えば、ランドマークに関連するデータが、位置推定値または位置較正ユニットを改良するために、他のデータ（例えば、別のランドマークに関連するデータ、メモリからのデータ、センサデータ、場所を表すデータ）と比較され得る。別の実施例として、第１のカメラによって検出される送受信機に対するランドマークの位置および第２のカメラによって検出される自己位置特定装置に対する同一のランドマークの位置の比較は、位置特定ユニットが位置特定推定値を改良することを可能にし得る。比較が、１つまたはそれを上回るランドマークに関連するデータを使用し得る。比較が、１つまたはそれを上回る視覚センサによる観察に関連するデータを使用し得る。
本開示の一部として有用に採用され得るセンサの典型的な実施例は、光学センサ、加速度計、磁気計、およびジャイロスコープを含む。
いくつかの実施形態では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）または圧電システムが、本開示に概説される動作特性を達成することを可能にするために使用され得る。本開示とともに有用に採用され得るそのような微小センサの実施例は、ＭＥＭＳジャイロスコープ、ＭＥＭＳ加速度計、圧電ジャイロスコープ、および圧電加速度計を含む。いくつかの実施形態では、微小センサの使用は、１つまたはそれを上回る慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を使用することを可能にし、これは、それぞれ、各サブシステムにおいて、複数のジャイロスコープもしくは加速度計を組み合わせる、または多軸ジャイロスコープもしくは加速度計を使用し得る。いくつかの実施形態では、そのような微小センサの選択は、高性能にもかかわらず、低重量および低電力消費を要求する非常に動的な移動に対して好適な自己位置特定装置を作成または使用することを可能にする。例えば、３軸ＭＥＭＳジャイロスコープが、自己位置特定装置の姿勢を監視し、姿勢閾値を超ええた場合、信号をトリガすることを可能にするために使用され得る。別の実施例として、ＭＥＭＳジャイロスコープが、その低い時定数にもかかわらず、ホバーの周囲に自己位置特定装置を具備する小型飛行ロボットを制御するために使用され得る。光学センサの実施例は、とりわけ、赤外線センサ、線形カメラ、光学流量センサ、および撮像センサを含む。
いくつかの実施形態は、大域的特性センサ、すなわち、大域的特性を表すデータを提供するように動作可能であるセンサを備える。
大域的特性の実施例は、重力、電磁力、流体圧力、および気体圧力等、ある領域における複数または全ての点において判定可能な値を有するフィールドを含む。大域的特性のさらなる実施例は、ＲＦ信号強度、ＧＰＳ信号、地球の磁場、地球の重力場、大気圧、ランドマーク、および無線時間信号（例えば、ＤＣＦ７７タイムコード送信機によって送信されるもの）を含む。ランドマークの実施例は、地平線、太陽、月または星、山、建物、および顕著な環境特徴を含む。顕著な環境特徴は、山等の特色のある自然特徴、記念碑等の特色のある建物、および同時位置特定ならびにマッピング（ＳＬＡＭ）において使用されるもの等のその他を含み得る。ランドマークに関するさらなる実施例は、スケール不変特徴変換（ＳＩＦＴ）および高速化ロバスト特徴（ＳＵＲＦ）において使用されるものを含む。本開示では、ＧＰＳまたはＧＮＳＳは、例えば、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＩＲＮＳＳ、またはＢｅｉＤｏｕ−２等の他の全地球的航法衛星システムならびにリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）ＧＰＳまたはＤＧＰＳ等のその改良されたバージョンによる任意の類似する信号を説明するために、代替物として使用され得ることに留意されたい。
いくつかの実施形態では、装置および送受信機の両方が、同一の大域的特性を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、送受信機は、その場所における大域的特性を表すデータをある装置または別の送受信機に通信するように構成され、その装置またはその別の送受信機は、そのデータを、その装置またはその別の送受信機の場所における同一の大域的特性を表すデータと比較するように構成される。いくつかの実施形態では、大域的特性は、大域的特性モデルと関連付けられることができる。
いくつかの実施形態では、大域的特性センサは、配向センサである。配向センサは、送受信機が、送受信機および自己位置特定装置に共通の基準フレームに対するその配向を測定することを可能にし得る。送受信機は、次いで、ＵＷＢ信号内にデータ（ペイロード）として含まれるその配向を表す信号を伝送し得る。いくつかの実施形態では、送受信機は、その配向を測定し、本配向をＵＷＢ信号のペイロードとして伝送することが可能である。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットが、送受信機の位置に関する推定値を算出し得る。いくつかの実施形態では、送受信機位置は、一度（例えば、位置特定システムの設定中に較正ルーチンの一部として）算出される。いくつかの実施形態では、送受信機位置は、連続的に（例えば、送受信機の位置に関連する新しいデータが利用可能になる度に）算出される。いくつかの実施形態では、送受信機位置ユニットは、既知の、部分的に既知の、推定された、または部分的に推定された位置情報を用いて初期化される（例えば、初期送受信機距離、位置、または配向が、測定または手動で入力され得る）。
位置較正が、種々の方法で達成され得る。例えば、位置較正ユニットは、既知の場所を伴う他の送受信機から受信されたタイムスタンピングされたＵＷＢ信号に基づいて、送受信機の位置を算出し得る。これは、例えば、既存の送受信機のネットワークへの付加的送受信機の追加を可能にし得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、位置特定ユニットと同様に動作し、逆もまた同様である。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、補償ユニットに動作上結合される。
いくつかの実施形態では、単一の位置較正ユニットが、相互に対する複数の送受信機の場所を算出するために使用され得る。これは、例えば、まだ場所を把握していない送受信機のネットワークの初期化を可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数の位置較正ユニットが、（例えば、送受信機毎に１つ）使用される。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、送受信機にオフボードで実装される。例えば、位置較正ユニットは、ケーブルを使用して送受信機に接続されるラップトップコンピュータ上で実装され得る。これは、例えば、オペレータのためのより便宜的なインターフェースを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、第２のクロックに基づいて、（ｉ）第１のクロックのオフセットおよび（ｉｉ）第１のクロックのレートのうちの少なくとも１つを同期させるように動作可能である。いくつかの実施形態では、多数の位置特定システムのクロックの平均値、中央値、および統計的特性のうちの少なくとも１つに基づいて、補正値が、算出される、または同期が、実施される。いくつかの実施形態では、また、ＧＰＳ、ＤＣＦ７７、およびさらなるシステムによって提供されるもの等のタイミング情報も提供する大域的特性が、使用される。いくつかの実施形態では、同期ユニットは、また、タイミング情報も提供する大域的特性を使用する。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、（ｉ）本装置のクロックのレートと第１の通信する送受信機のクロックのレートとの間の第１の差異および（ｉｉ）本装置のクロックのレートと第２の異なる通信する送受信機のクロックのレートとの間の第２の差異のうちの少なくとも１つによって導入される、タイミング誤差を暗示的または明示的に考慮するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、補償ユニットによって算出される補償値またはメモリ内に記憶されるデータに基づいて、同期を実施する、またはクロック補正値を算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、同期ユニットは、オンボードクロックのレートを同期させるように動作可能であり、したがって、オンボードクロックのレートと２つの他の送受信機のオンボードクロックのレートの中央値との間の統計的平均誤差は、１０百万分率または１百万分率もしくは１００十億分率未満である。いくつかの実施形態では、同期ユニットは、オンボードクロックのオフセットを同期させるように動作可能であり、したがって、オンボードクロックのオフセットと２つの他の送受信機のオンボードクロックのオフセットの中央値との間の統計的平均誤差は、１０ナノ秒または５ナノ秒もしくは１ナノ秒未満である。いくつかの実施形態では、これは、送受信機のアンテナならびに送受信機のアナログおよびデジタル伝送電子機器のうちの１つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的もしくは明示的に考慮することによって、またはタイムスタンピングされたＵＷＢクロック同期信号および送受信機のメモリユニットによって提供されるデータに依存してオンボードクロックのオフセットへのクロック補正値を算出することによって、またはクロックレートを改変する（例えば、但し、クロックの電圧、温度、または水晶トリムを改変する）ことによって達成される。
いくつかの実施形態では、補償ユニットが、信号遅延を補正するために使用される。いくつかの実施形態では、補償値が、一度（例えば、較正ルーチンの一部として）算出され、メモリ内に記憶される。いくつかの実施形態では、補償値が、動作中に動的または連続的に算出される。
補償ユニットは、送受信機におけるＵＷＢ信号の伝送時間をスケジューリングする瞬間から、送受信機のまたは本装置の受信電子機器においてＵＷＢ信号をタイムスタンピングする瞬間までのＵＷＢ信号に対する影響に関する補償値を算出する。これらは、自己位置特定装置または送受信機にオンボードの影響、ならびに伝送アンテナから受信アンテナまでの飛行中の影響を含む。影響のいくつかの実施例は、（１）直接信号経路内またはそれに近接する障害物（例えば、電磁波のローブ内の障害物はまた、スペクトル形状の変化を引き起こすであろう）、（２）伝送媒体（例えば、信号内に含有される異なる周波数の伝送は、全ての媒体に対して同一ではない）、（３）信号利得の変動（例えば、較正は、具体的利得に対して実行され得るが、使用事例の具体的要件を満たすように利得を改変することが好ましくあり得る）、（４）信号電力の変動（例えば、実践では、実際の伝送電力は、信号利得のみによってではなく、また、送信機の電子機器とアンテナとの間の損失によっても影響を受ける）、（５）発振器トリム（例えば、その水晶発振器クロックの動作周波数を微調整するために使用されるコンデンサ）、（６）システムコンポーネントの改変（例えば、較正は、アンテナケーブルおよびコネクタを含むコンポーネントの特定の組み合わせに特有である）、（７）腐食（例えば、信号は、システムのコンポーネント、特に、アンテナ、ケーブル、またはコネクタの劣化によって経時的に影響を受け得る）、（８）外部干渉源（例えば、さらなる受信機および送信機アンテナならびにデジタル機器、ＡＣ電力機器等が、干渉を引き起こし得る）、（９）動作環境（例えば、温度、湿度、磁場、およびさらなる要因の変化は、電子機器の動作に影響を及ぼし、したがって、スペクトル形状またはその検出に影響を及ぼし得る）、（１０）電力供給源（例えば、電圧供給源の変化は、電子機器の動作に影響を及ぼし得る）、（１１）搭載点（例えば、アンテナに近接する金属物体および構造は、干渉を引き起こし得、アンテナは、金属物体および構造から少なくとも４分の１波長に（例えば、１ＧＨｚ信号に対して７．５ｃｍを上回って）位置付けられるべきである）、（１２）スペクトル帯域幅（例えば、較正は、使用される帯域幅に特有であり、これは、例えば、規制スペクトルマスクと適合させるために、異なる領域における使用のために改変される必要があり得る）、（１３）マルチパス干渉（例えば、わずかに異なる時間および強度において受信機に着信する、異なる表面から反射された信号）、ならびに（１４）システムのコンポーネントの経年劣化がまた、特に、クロックに関する測定された遅延に影響を及ぼし得、これは、その動作の最初の数週間後であっても経年劣化し続け、最高品質水晶クロックに関して１日あたり０．１ＰＰＢの経年劣化レートを伴うことを含む。
補償は、典型的には、例えば、信号品質または群遅延に基づいて、受信タイムスタンプを補正することによって、または伝送時間情報（例えば、ペイロードとしてＵＷＢデータ内に含まれる伝送タイムスタンプ）を補正することによって達成される。本補正値は、直ちに（例えば、個々のタイムスタンプに関する補正値を算出する、またはそれを修正することによって）またはバッチで（例えば、バッチでタイムスタンプに関する補正値を算出する、またはそれを修正することによって）算出および適用され得る。補償値は、要求される補正値を判定するために、いくつかのデータソースを使用し得、実施例は、（ｉ）送受信機および本装置の場所および配向を表すデータ、（ｉｉ）オンボードセンサによって提供されるデータ、（ｉｉｉ）メモリ内に記憶されるデータ、（ｉｖ）同期ユニットによって提供されるデータ、および（ｖ）デジタル受信電子機器によって提供される品質メトリックを含む。
いくつかの実施形態では、補償ユニットは、送受信機のアンテナに対する本装置のアンテナの位置、配向、または移動の影響を補償する。いくつかの実施形態では、補償ユニットは、障害物の影響を補償する。いくつかの実施形態では、補償は、（ｉ）距離、時間、もしくは持続時間に関する補正値を表すデータ、（ｉｉ）第１および第２の距離、時間、もしくは持続時間の比較に関する補正値を表すデータ、または（ｉｉｉ）多数の距離、時間、もしくは持続時間の比較に関する補正値を表すデータを算出することによって実施される。いくつかの実施形態では、補正値を表すデータは、位置特定ユニットに提供される。
いくつかの実施形態では、補償ユニットは、本装置のアンテナと送信機のアンテナとの間のＵＷＢ信号によって横断される障害物を考慮し得る。送受信機に対するそのような障害物およびその場所、その特性等は、青写真またはオンサイト測定から把握され得る。障害物はまた、較正ルーチンの一部として、動作中に、手動で入力されて、またはそれらの組み合わせ（例えば、手動で入力され、動作中に調節される）で判定され得る。
動作中に障害物を判定することは、例えば、受信された信号に関連する品質メトリックを使用して達成され得る。ＵＷＢ信号は、広い範囲の周波数を網羅し、電磁波の伝送は、その波の周波数およびそれらが通過する材料の両方に依存するため、受信側装置におけるＵＷＢ信号のスペクトルの差異が、信号の経路内またはそれに近接した障害物の存在を示すために使用され得る。例えば、受信されたスペクトルにおけるある周波数範囲の減衰または完全な不在は、送受信機と受信機との間の経路におけるその具体的周波数を吸収する障害物の存在を示し得る。逆に、ある周波数の増加は、受信機に向かってある周波数を反射する、信号の直接経路に近接する障害物を示し得る。しかしながら、経時的なＵＷＢ信号のスペクトル形状の単純な変化を監視することでも、有用な情報を提供し得、例えば、位置特定ユニットによって、または補償ユニットによって、複数の測定値からのデータを推定量に融合するとき、測距測定値のための信頼性の測度として使用され得る。これは、特に、送受信機／装置自体の電子機器および筐体ならびにその搭載点を含む、伝送側アンテナまたは受信側アンテナに近接する障害物に対して重要である。これはまた、例えば、ＵＷＢ信号の進行時間から算出されるある送受信機とある装置との間の相対的距離を、位置特定ユニットによって、かつ品質メトリック（例えば、測定雑音、すなわち、リアルタイムで、またはメモリから受信電子機器、同期ユニット、補償ユニット、もしくは位置特定ユニットによって提供され得るもの等、異なる装置による／異なる相対的配向における／異なる距離における／異なる方向における／経時的な複数の測定値）を使用して算出されるような、その送受信機とその装置との間の相対的距離と比較し、補償値を算出することによって達成され得る。これはまた、いくつかの実施形態では、複数の測距測定値からのデータを組み合わせることによる、障害物の３次元再構築（例えば、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）を使用する）によって達成され得る。例えば、長い時間周期にわたって複数の自己位置特定装置および送受信機を動作させることからの大量の測距データが、使用され得る。再構築はさらに、障害物に対する仮定（例えば、そのサイズ、その空間における配向、その表面特性（例えば、平面）、その材料（例えば、均質な障害物）等に関する制約を仮定すること）によって、または（例えば、候補ライブラリから既知の障害物を検出するために）ポイントクラウドマッチングのための方法を使用することによって補助され得る。障害物に関する補償はまた、ピーク／スペクトル形状に対する障害物または伝送媒体の影響に関するモデルとの組み合わせにおいて使用される受信電子機器からのデータ（例えば、ピーク形状／スペクトル形状）によって補助され得る。障害物に関連するデータ、ＵＷＢ信号に対するその影響、または補償値の算出に関連するデータは、例えば、空間の異なる領域に対する補償値のルックアップテーブルとして、補償ユニットによる将来の使用のためにメモリ内に記憶され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、その算出値の一部として、受信電子機器（例えば、品質メトリック、ＵＷＢ信号の群遅延）、位置特定ユニット（例えば、障害物、本装置の場所および配向の事前推定値）、同期ユニット（例えば、ローカルクロックの挙動についての情報）、またはメモリからのデータ（例えば、同一の送受信機からの以前のＵＷＢ信号に関連するデータ、位置特定システムまたはそのコンポーネントの特性もしくは設定に関連するデータ、通信アーキテクチャに関連するデータ、空間におけるその位置、配向、および搭載を含む、送受信機の設定に関連するデータ）等のさらなるシステムコンポーネントによって提供される情報を使用し得る。着目すべき組み合わせが、ＳＬＡＭの使用からもたらされ得、これは、位置特定ユニットによって実施される推定の一部として使用され得、環境の再構築から障害物を判定することに役立ち得、これは、次いで、補償ユニットによって使用されることができる。別の着目すべき組み合わせが、移動の不在を検出するためのセンサの使用からもたらされ得る。例えば、センサが、いくつかの実施形態では、自己位置特定装置が移動していないことを（例えば、加速度計センサの出力が、ある時間量にわたってある閾値を下回ったままであることを判定することによって）検出するために使用され得る。補償ユニットは、検出された本装置の移動の不在を使用し、移動の不在の持続時間にわたるＵＷＢ信号を平均化することによって、改良された補償値を算出し得る。同様に、位置特定ユニットは、検出された移動の不在を使用し、その位置特定推定値を改良し得る。別の実施例として、中央処理電子機器が、いくつかの実施形態では、検出された移動の不在を使用し、ＭＥＭＳジャイロスコープを較正し得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、送受信機のアンテナに対する本装置のアンテナの相対的配向、方向、および距離の影響を考慮し得る。これは、ＵＷＢのための無指向性アンテナを作成する際の困難に起因して重要である。これはまた、いくつかの装置が、送受信機に対する空間におけるその場所または使用される通信アーキテクチャに応じて、その他よりも多数の送受信機から信号を受信する、高い更新レートにおいて信号を受信する、または高い品質を伴う信号を受信し得るため、重要である。補償値の算出に関連する対応するデータが、（例えば、オペレータによって提供される）較正ルーチンの一部として、または使用中に判定され、仮定（例えば、放射対称）を使用して、または上記に概説されるような他のシステムコンポーネントからのデータを使用して改良され得る。それらは、次いで、例えば、相対的アンテナ配向、方向、および距離の異なる対毎の組み合わせに対する補償値のルックアップテーブルとして、使用のためにメモリ内に記憶され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、コンポーネントの経年劣化（例えば、腐食）または他の時間依存性変化（例えば、加熱／冷却）の影響を考慮し得る。補償値の算出に関連する対応するデータが、較正ルーチンの一部として、または使用中に判定され、仮定（例えば、アンテナの放射パターンのモデル等のモデル）を使用して、または上記に概説されるような他のシステムコンポーネントからのデータを使用して改良され得る。それらは、次いで、例えば、時間の関数として、またはセンサデータの関数としての異なる変化に対する補償値のルックアップテーブルとして、使用のためにメモリユニット内に記憶され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、電子機器の動作ならびにＵＷＢ信号の伝搬特性の両方に影響を及ぼし得、センサによって判定され得る、動作環境（周囲温度、湿度、空気圧）の変化等の外部干渉源の影響を考慮し得る。外部源のさらなる実施例は、マルチパス干渉等の動作環境または障害物の間接的な結果を含む。補償値の算出に関連する対応するデータが、較正ルーチンの一部として、または使用中に判定され、仮定（例えば、ＵＷＢ信号伝搬に対する湿度の影響に関するモデル）を使用して、または上記に概説されるようなさらなるシステムコンポーネントからのデータを使用して改良され得る。それらは、次いで、例えば、補償ユニットに（例えば、オンボードまたはオフボードの測候所から）、または本装置のオンボードセンサから通信される環境データの関数としての異なる変化に対する補償値のルックアップテーブルとして、使用のためにメモリ内に記憶され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、信号利得、信号電力、発振器トリム、電力供給源電圧、スペクトル帯域幅、または改変されたシステムコンポーネントの変動等のシステム設定もしくは特性の影響を考慮し得る。再び、補償値の算出に関連する対応するデータが、較正ルーチンの一部として、または使用中に判定され、仮定（例えば、モデル）を使用して、または上記に概説されるようなさらなるシステムコンポーネントからのデータを使用して改良され得る。補償ユニットの性能は、対応するシステムデータ、および利用可能である場合、（例えば、オンボードで検出され、またはオフボードで検出され、補償ユニットに通信されるような）センサ読取値への補償ユニットのアクセスを可能にすることによって、さらに改良され得る。それらは、次いで、例えば、特性のシステム設定の多項式関数として、または設定／特性に対するルックアップテーブルとして、使用のためにメモリユニット内に記憶され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットはまた、システムコンポーネントの影響を考慮し得る。特に、増幅器、アナログ受信および伝送電子機器、アンテナ、ならびに電力供給源を含む、他の電子コンポーネントもまた、タイミング誤差、信号品質、または群遅延に対して重要な影響を及ぼす。誤差は、適切な回路設計を通して、特に、送信機のスペクトル幅の自由な構成可能性および送信機の伝送電力の自由な構成可能性のために最適化することによって低減され得るが、補償ユニットは、依然として、回路設計を最適化する代わりに、またはそれに加えて使用され得る。伝送のスペクトル形状は、受信機の回路基板のレイアウトならびに近傍の外部コンポーネントに依存するため、調節可能な伝送スペクトル形状は、送信機のスペクトルマスクの最適化を可能にするための別の考慮事項である。信号の電力に加えて、位置特定システムの性能はまた、信号の品質によって、および信号の群遅延によって影響を受ける。これは、ＵＷＢアンテナを最適化し、伝送される信号の完全性を保存し、特に、データを伝送するために使用される急峻なパルスプロファイルを維持することによって改良され得る。本設計は、異なるアンテナ選択肢の容易な評価を可能にするオンボードアンテナ接続を選定し、伝送範囲を増加させるために、分散されたアンテナを作成し、処理量および受信信頼性を増加させるために、複数のアンテナを伴うシステムを設計し、システムの電力消費を低減させるために、電磁波を電流に変換する（逆もまた同様である）際のアンテナの効率を最適化し、広い範囲の設計選択肢の評価を可能にする、低コスト製造（例えば、印刷）のために最適化し、具体的使用事例のために最適化するために、指向性および無指向性アンテナの性能を比較することによって、具体的用途のためにさらに最適化され得る。さらに、本設計は、低雑音ならびに高熱安定性のために最適化される増幅器およびさらなるコンポーネントを選択することによって、改良され得る。補償値の算出に関連する対応するデータが、例えば、構成ルーチンの一部として、または使用中、上記のシステムコンポーネントの特性の関数として判定され、仮定（例えば、モデル、仕様書からのデータ）を使用して、または上記に概説されるようなさらなるシステムコンポーネントからのデータ（例えば、メモリ内に記憶される較正データ）を使用して改良され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニットは、メモリからのデータを使用し得る、または過去の観察から補償値に関連するデータを推測し得る。例えば、補償ユニットは、自己位置特定装置と第１の送受信機との間を進行するＵＷＢ信号に関連するデータを、自己位置特定装置と第２の送受信機との間を進行するＵＷＢ信号に関連するデータと比較し、自己位置特定装置と関連付けられるアンテナ遅延を算出し得る。別の実施例として、補償ユニットは、複数の送受信機間を進行する複数のＵＷＢ信号に関連するデータを比較し、送受信機毎に特有の遅延を算出し得る。別の実施例として、補償ユニットは、自己位置特定装置と複数の送受信機との間を進行するＵＷＢ信号に関連するデータを、位置特定ユニットからのデータと比較し、特有の遅延を算出し得る。別の実施例として、補償ユニットは、第１の時点または第１の場所において、自己位置特定装置と送受信機との間を進行するＵＷＢ信号に関連するデータを、第２の時点または第２の場所において、自己位置特定装置と送受信機との間を進行するＵＷＢ信号に関連するデータと比較し、特有の遅延を算出し得る。いくつかの実施形態では、類似する比較が、補償ユニットが、先の実施例において列挙されるものを含む、他の補償値を算出することを可能にするために使用され得る。
補償ユニットおよびＵＷＢ信号に関して上記に概説されるものに類似する方略もまた、同期ユニットによって、またはＵＷＢクロック同期信号のために使用され得る。
補償およびその種々の側面が、時として、装置と送受信機との間を進行する信号に関して説明されているが、説明は、２つの装置または２つの送受信機間を進行する信号に関しても等しく有効であり、同様に使用され得ることを理解されたい。
制御ユニットが、位置特定ユニットから受信された（例えば、位置推定値）、またはセンサ（例えば、オンボードセンサ）の、または大域的特性（例えば、大気圧）のデータに依存して、アクチュエータに対する制御信号を生成するために使用される。
制御ユニットは、従来技術において明確に確立されている、または広く使用されている制御法則を実装することができる。そのような制御法則の実施例は、ＰＩＤ制御、モデル予測制御、スライディングモード制御、完全状態フィードバック、およびバックステッピング制御を含む。制御法則に応じて、制御ユニットは、位置特定ユニットによって提供される状態推定値を使用し得る。
制御ユニットは、単一のアクチュエータに対する制御信号を算出し得る。いくつかの実施形態では、制御ユニットは、アクチュエータの異なるセットに対する制御信号の異なるセットを算出する。例えば、制御ユニットは、ロボットの第１のモジュールまたは軸の２つのアクチュエータに対する制御信号の第１のセットおよびロボットの第２のモジュールまたは軸に対する制御信号の第２のセットを算出し得る。
アクチュエータは、機構またはシステムを移動させる、もしくは制御する、電気的、磁気的、および機械的モータの群に属し得る。実施例は、圧電アクチュエータ、ブラシレス電気モータ、およびサーボモータを含む。
いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置をその３平行移動自由度で移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、本装置をその３回転自由度で移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、アンテナまたはエフェクタ等、本装置の一部を移動させるように構築および配列される。いくつかの実施形態では、複数のアクチュエータが、併用される。
いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の位置を少なくとも３０ｃｍだけ移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の位置を少なくとも１００ｃｍだけ移動させるように構築および配列される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の回転を少なくとも３０度だけ移動させるように構築および配列される。いくつかの実施形態では、本装置のアクチュエータは、本装置の回転を少なくとも９０度だけ移動させるように構築および配列される。
図１Ａは、３つの送受信機１１０および２つの自己位置特定装置１３０を含む、例証的位置特定システム１００（時として、本明細書ででは、「ネットワーク」と称される）のブロック図を示す。３つの送受信機１１０はそれぞれ、タイムスタンプ可能な位置特定信号１０２を伝送する。いくつかの実施形態では、３つの定常送受信機１１０は、相互に対する相対的場所を把握している。いくつかの実施形態では、３つの送受信機１１０は、同期されたクロック３００を有する。送受信機は、時として、本明細書では、「アンカ」または「ビーコン」と称される。３つの送受信機および２つの自己位置特定装置が、図１Ａに例証されているが、任意の好適な数の送受信機および自己位置特定装置が、位置特定システム１００において使用され得ることを理解されたい。
２つの移動自己位置特定装置１３０が、タイムスタンプ可能な信号１０２を受信する。各移動自己位置特定装置１３０は、信号１０２を使用し、送受信機１１０に対するその場所を算出し得る。いくつかの実施形態では、これは、信号１０２をタイムスタンピングし、タイムスタンプを距離に変換し、これらの距離を使用し、相対的場所を算出することによって達成される。本変換は、伝送媒体中の信号１０２の速度（例えば、空気中の光の速度）の推定値を使用することができる。本変換は、位置特定ユニット１５２を使用して遂行され得る。位置特定ユニット１５２は、三辺測量または多辺測量によって、送受信機１１０の既知の場所に対する自己位置特定装置の場所を算出し得る。十分に正確なタイムスタンピングが、デジタル受信電子機器１４８およびクロック３００によって提供され得る。
図１Ａの各送受信機１１０は、アナログ電子コンポーネントと、デジタル電子コンポーネントとを備える。アンテナ１１２が、アナログ伝送電子機器１１６に結合される。アナログ伝送電子機器１１６は、少なくとも１つのデジタルデータパケットからアナログ伝送信号を生成し得る。デジタルデータパケットは、デジタル伝送電子機器１１８によって提供される。アナログ伝送信号は、アナログパルス発生器を使用して生成されることができる。アナログ伝送信号はまた、伝送のためにアンテナ１１２に渡される前に、増幅器によって増幅され得る。
図１Ａでは、伝送電子機器１１６、１１８は、ペイロードデータ（時として、「ペイロード」と呼ばれる）を信号１０２に変換するために使用され、これは、次いで、送信機１１０によって伝送され得る。ここでは、ＵＷＢ信号１０２が、使用される。単一の送受信機１１０によって伝送される単一のＵＷＢ信号１０２が、複数の装置１３０によって受信されることができる。各装置は、複数の信号１０２から取得された情報を使用し、その独自の信号を放出することなくその場所を算出し得る。
クロック３００が、伝送電子機器１１６、１１８に結合され、ＵＷＢ信号１０２を伝送するためのタイミング情報を提供する。クロック３００は、オンボードクロックを含み得る、または、例えば、遠隔の場所におけるオフボードクロック（図示せず）から時間情報を受信する無線もしくは有線接続（図示せず）を有し得る。
３つの送受信機１１０からの伝送（例えば、ＵＷＢ信号１０２）は、ＵＷＢ信号１０２の伝送をスケジューリングするように動作可能である、スケジューリングユニット１５０を使用して調整され得る。スケジューリングユニット１５０は、劣化した信号検出、したがって、位置特定システム１００の低減された性能をもたらし得る、適正な時間分離を伴わずに送受信機メッセージが受信機のアンテナ１３２に着信することを防止するために、十分な時間分離をＵＷＢ信号間に提供し得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニット１５０は、ＡＬＯＨＡプロトコルを実装し、不十分な時間分離の影響を低減または防止し得る。いくつかの実施形態では、信号伝送は、事前プログラムされたシーケンスに従い得る、またはスケジューリングは、一元的に実施され、スケジュールが、各送受信機に通信され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングは、各送受信機によって実施され得る。例えば、送受信機に関するスケジューリングは、送受信機によって記憶される他の送受信機についての情報（例えば、範囲内の他の送受信機の順序リストまたはブロードキャストスケジュール）に基づき得る。
アナログ伝送電子機器１１６は、デジタル伝送電子機器１１８に結合され、それらはともに、ＵＷＢ信号１０２の伝送を可能にする。そのような伝送は、アンテナ１１２からの信号１０２の伝送が、クロック３００に対して規定された伝送時間において正確に起こるように実施され得る。これは、デジタル伝送電子機器１１８を使用して達成されることができる。デジタル伝送電子機器１１８は、その動作をスケジューリングユニット１５０と調整し得る。規定された時間における信号の伝送は、好ましくは、具体的シンボルが規定された時間にアンテナ１１２から放出されるように実施される。ＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格に従う伝送に関して、その時間に伝送されるべきシンボルに関する一般的な選定は、フレーム開始デリミタの開始、すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点である。デジタル伝送電子機器１１８は、クロック３００によって提供される信号を、該規定された時間における本伝送の基準として使用し得、伝送時間は、したがって、本クロックに対して表されることができる。
図１Ａに示される２つの自己位置特定装置１３０は、それぞれ、送受信機１１０によって、アンテナ１３２、アナログ受信電子機器１３６、およびデジタル受信電子機器１４８を通して伝送されるＵＷＢ無線信号１０２を受信するように構成される。受信電子機器１３６、１４８は、伝送された信号がアンテナ１３２に到達する受信時間を正確に判定し得る。信号の受信時間を判定すること（「タイムスタンピング」）は、シンボルが検出される時間を判定することによって実行され得る。ＩＥＥＥ ８０２．１５．４規格に従う伝送に関して、タイムスタンピングされるべきシンボルに関する一般的な選定は、フレーム開始デリミタの開始（すなわち、伝送された信号が、プリアンブルコードの繰り返された伝送からフレーム開始デリミタの伝送に変化する点）である。デジタル受信電子機器１４８は、本装置のクロック３００によって提供される信号を、本タイムスタンピングプロセスにおける基準として使用する。タイムスタンプは、したがって、本クロックに対して表され得る。いくつかの実施形態では、クロック３００は、オンボードクロックを含む。受信電子機器１３６、１４８はまた、受信された信号１０２に関連する付加的メトリックを提供し得る。品質メトリックは、例えば、信号強度、受信時間標準偏差、または信号の雑音特性を含み得る。品質メトリックは、絶対値（例えば、絶対的信号強度）に基づいて、または相対値（例えば、信号強度の差異）に基づいて算出され得る。品質メトリックはまた、信号を比較することによって算出され得る。例えば、品質メトリックは、経時的な信号の比較、異なる送受信機からの信号間の比較、異なる方向から受信された信号の比較、閾値を伴う信号の比較、その予期される特性を伴う信号の比較、およびその他に基づいて算出され得る。比較は、個々の信号特性（例えば、ピーク電力）または信号全体（例えば、信号のスペクトル形状）を使用し得る。品質メトリックは、例えば、信号１０２が視通線内を進行したかどうか、またはこれがどの材料を横断し得たか、またはこれがどのように反射され得たかを判定するために使用され得る。
各装置１３０はさらに、大域的特性センサ１５８を備え得る。大域的特性は、基準点（例えば、送受信機または座標系）に関する付加的基準データを提供することによって、自己位置特定装置１３０の相対的場所のより正確な算出を可能にし得る。これは、少なくとも１つの送受信機１１０および自己位置特定装置１３０を具備し、大域的特性を検出することによって達成されることができる。位置特定システムの正確度は、（ｉ）送受信機の大域的特性読取値を装置に伝送するステップと、（ｉｉ）その場所における大域的特性の送受信機の読取値およびその場所における大域的特性の本装置の読取値を比較するステップと、（ｉｉｉ）その比較を配向、位置、または移動に関連するデータに変換するために、大域的特性のモデル（「大域的特性モデル」）を使用するステップと、（ｉｖ）推定量を使用することによって、そのデータを他のセンサデータと適切に融合するステップとを含む方法によって改良され得る。ステップ（ｉｉ）および（ｉｉｉ）は、図１Ａに装置１３０の一部として示されるもの等の位置特定ユニット１５２を使用して遂行され得る。大域的特性モデルは、大域的特性の１つまたはそれを上回る読取値の、位置特定システムによって処理され得るデータへの変換を可能にする（例えば、高度／高さの関数としての大気圧を記述する方程式）。モデルは、関数またはルックアップテーブル等の種々の形態をとることができる。
ローカルのオンボードセンサ１５５からのデータ等、位置特定システム１００によって提供される他のデータに加えて、１つまたはそれを上回る大域的特性センサ１５６、１５８からのデータの使用は、特に、系統的センサ誤差または高雑音レートを伴うセンサの存在において有用であり得る。例えば、屋外設置のための例示的実施形態では、装置および複数の送受信機が、ＵＷＢ信号１０２に加えて、ＧＰＳ信号を受信するように具備され得る。これは、本装置が、位置特定ユニット１５２を使用して、送受信機に対するその位置だけではなく、また、大域的基準フレームに対するその位置を判定することを可能にし得る。加えて、本位置特定モダリティの組み合わせは、２つの独立した測定システムからの読取値を比較することによって、誤データの検出を可能にし得る。位置特定システムは、送受信機および本装置に、気圧計等の大域的特性を検出するための付加的センサ１５６、１５８を具備することによって、さらに改良され得る。これは、特に、ＵＷＢ送受信機（多くの場合、全て大地面上、装置の下方）およびＧＰＳ衛星（はるか上空、典型的には、装置の上方高く）の好ましくない位置付けのため、ＧＰＳおよびＵＷＢの両方がより不良な情報を提供し得る垂直方向において、位置特定ユニット１５２が、より正確な、より信頼性のある、またはより速い位置特定を達成することを可能にするために有用であり得る。
大域的信号はまた、通信する送受信機のアンテナ１１２および受信機のアンテナ１３２の相対的配向を判定するために使用され得、これは、信号品質または群遅延に対して、したがって、その算出される相対的場所に対して重要な影響を及ぼし得る。配向を判定することは、例えば、送受信機の重力ベクトルを検出し（例えば、加速度計を使用して）、本情報を本装置に通信し（例えば、ＵＷＢ信号のペイロードの一部として）、その加速度計に対する送受信機および本装置のアンテナ配向のそれぞれに関するモデルを使用して、これを本装置によって検出された（場合によっては装置の運動の影響を補正された）重力ベクトルと比較することによって達成されることができる。本比較は、補償ユニットによって実施されることができる。
上記に概説されるような大域的特性のためのセンサ１５８を使用することに加えて、各自己位置特定装置はまた、オンボードセンサ１５５を具備し得る。
位置特定ユニット１５２は、データを使用し、場所推定値を算出する。データは、ＵＷＢ信号１０２、１つもしくそれを上回るオンボードセンサ１５５からのデータ、１つもしくはそれを上回るオフボードセンサ１５６からのデータ、１つもしくはそれを上回る大域的特性センサ１５６、１５８からのデータ、または他のデータを含み得る。ＵＷＢ信号１０２に関連するデータは、ペイロード、タイムスタンプ、信号特性（例えば、信号強度、ピーク形状等）、またはその他を含み得る。これは、推定量を使用して、データおよび他の情報（例えば、入力履歴の知識、本装置の動的モデル）の溶断電流値に基づいて、装置１３０の位置（および場合によっては配向または運動）の推定値を算出することによって達成され得る。
各個々の受信されたＵＷＢ信号１０２は、これを以前の（事前）推定値と併合することによって、更新された（事後）位置推定値を提供するために再帰的に使用され得る。いくつかの実施形態では、（拡張）カルマンフィルタ、相補フィルタ、パーティクルフィルタ、ルーエンバーガ観測器、または任意の他の好適な技法が、推定値を再帰的に算出するために使用されることができる。
位置特定ユニット１５２は、いくつかのＵＷＢ信号受信をメモリ内に記憶し、それらをバッチ処理する（事前定義された数の信号の受信後、または一定の間隔においてのいずれか）ことによって、それらを収集し得る。バッチ処理方法は、装置１３０の場所に関する着信時間差（ＴＤＯＡ）測定値を求めることによる、多辺測量技法に基づき得る。
いくつかの実施形態では、再帰的およびバッチ処理の組み合わせが、使用され得る。
メモリユニット（図１Ａに図示せず）が、バッチ処理のために受信されたＵＷＢ信号１０２、現在の場所推定値、または再帰的算出およびセンサ融合のためのパラメータ等の情報を記憶するために使用され得る。位置特定ユニット１５２はまた、補償ユニット（図１Ａに図示せず）からのデータ（例えば、補償値）またはデジタル受信電子機器１４８によって生成される受信されたＵＷＢ信号１０２についての情報（例えば、品質メトリック）を使用し得る。
信号品質または群遅延の変動の理由は、送受信機および装置が小さく、相互に対して相対的に近接して動作し得ることであり得る。これは、平面の上方もしくは下方で動作する装置を伴う平面上に置かれる複数の送受信機または体積の凸多面体の内側で動作する装置を伴う体積の周囲に置かれる複数の送受信機等、典型的な用途において使用され、典型的な使用中に遭遇される、受信機アンテナ１３２に対する送信機アンテナ１１２の多種多様な相対的配向、相対的距離、および相対的方向をもたらし得る。
他の位置特定システムとは異なり、ここでは、本装置に着信する信号１０２は、可変品質であり得る、または異なる群遅延を有し得る。いくつかの実施形態では、位置特定ユニット１５２は、ＵＷＢ信号の仕様ならびに受信コンポーネントによって提供されるもの等の受信されたＵＷＢ信号に関連する品質メトリック（例えば、ＵＷＢピーク信号強度、ＵＷＢピーク形状）を使用することによって、従来の位置特定システムに優るように場所推定値を改良するために使用され得る。これは、例えば、測定分散を信号メトリックに関連付けることによって達成され得、したがって、より高い分散を伴う測定値は、位置特定ユニットの状態推定値に対してより少ない影響を及ぼす。別の実施例として、位置特定ユニットは、ＵＷＢ信号とは無関係のデータ（例えば、慣性センサ、大域的特性）により重点を置き得る。別の実施例として、位置特定ユニットは、最小信号品質または群遅延等の品質メトリックを満たさないある送受信機からの測定値を完全に破棄し得る。
従来のシステムとは異なり、位置特定ユニット１５２は、ここでは、送受信機から本装置に進行するＵＷＢ信号が、本装置が自己位置特定することを可能にするために十分な情報を含有し得るため、装置１３０上に置かれ得る。例えば、送受信機は、同期され得、その場所は、本装置に把握され得る。
送受信機の位置、配向、または運動は、使用中に変化し得る。位置特定ユニット１５２は、そのような変化を考慮し得る。上記に概説されるように、いくつかの実施形態では、ネットワーク内の送受信機は、既知の場所を有すると仮定される。単一の送受信機の偶発的移動によって引き起こされるもの等、これらの場所の変化は、位置特定性能を低減させ得る。これは、送受信機１１０に、加速度計等のそのような偶発的移動を検出するように動作可能であるセンサ（図示せず）を具備することによって回避され得る。送受信機は、次いで、センサ読取値を監視し、これがある閾値を過ぎる場合、これを位置特定ユニットに（例えば、対応する情報を送受信機のＵＷＢ信号１０２の一部として伝送することによって）通信させ得る。位置特定ユニットは、次いで、例えば、ある時間周期にわたって関与する送受信機の測定値を破棄することによって、または上記に説明されるようにそれらにあまり重点を置かないことによって、送受信機の位置、配向、または運動における本変化を補正することができる。位置特定システムはまた、送受信機をその独自の場所を監視するように具備することによって（例えば、その場所をメモリ内に記録し、定期的にその場所を再評価することによって、例えば、送受信機位置較正を再実行することによって）、本タイプの擾乱を検出し得る。
典型的な使用中、装置１３０は、空間内の障害物に近接して動作し、その周囲を移動し得る。位置特定ユニット１５２は、それを考慮し、個々の送受信機によって供給される情報の品質に影響を及ぼす他の既知の要因を考慮し得る。例えば、位置特定ユニット１５２は、送受信機および障害物の相対的場所のマップならびに空間内の本装置の場所の推定値を使用し、ある送受信機から本装置に進行するＵＷＢ信号が、障害物を通過した可能性が高いか、または反射された可能性が高いかを判定し得る。これは、次いで、本情報を使用し、場合によっては障害物の特性（例えば、障害物の厚さ、材料、または形状）等のさらなる情報を考慮して、上記に説明されるようにその場所の推定値を補正し得る。
位置特定システムは、多辺測量または三辺測量のようなアプローチを使用し得、これは、送受信機の空間的分布および本装置の場所に基づいて、測定雑音への異なる感度をもたらす。位置特定ユニット１５２は、個々の送受信機によって供給される情報の品質の変動を、その空間的分布を考慮することによって考慮し、（例えば、位置較正中、メモリ内に記憶される）送受信機または本装置の相対的場所もしくは配向の既知の形態を考慮することによって、上記に概説されるようにその場所の推定値を補正し得る。（例えば、送受信機のセンサによって判定され、位置特定ユニット１５２に通信されるような）送受信機のサブセットのアンテナ配向等の部分的知識であっても、有益であり得、推定値を改良するために使用され得る。さらに、全ての送受信機が平面内に位置付けられる、または全ての送受信機が定常であると仮定する等の仮定が、データ処理のための付加的制約を提供することによって、位置特定正確度を有意に改良し得る。そのような事前知識は、部分的または非常に大まかである場合であっても、（例えば、位置特定ユニットの初期位置推定値のための事前知識を提供するために）位置特定ユニットを初期化するために使用され得る。さらに、複数の送受信機１１０上の大域的特性センサ１５６によって検出される大域的特性が、データ処理のための付加的情報を提供することによって、位置特定正確度を改良するために使用され得る。
加えて、位置特定ユニット１５２によって算出される推定値の正確度は、複数の送信機または装置間で情報を共有することによって、有意に改良され得る。例えば、自己位置特定装置において４つを上回る送受信機から測距推定値を取得することは、優決定系をもたらし、これは、自己位置特定装置が、例えば、最小二乗解を解くことによって、位置特定誤差を有意に低減させることを可能にする。別の実施例として、複数の装置が、そのデータを交換またはプールし、空間の具体的領域における、またはその動作中の具体的時間におけるその推定値を改良し得る。
大域的特性センサ１５６、１５８は、送受信機１１０および装置１３０の両方において利用可能な付加的データを提供することによって、位置特定ユニット１５２の性能をさらに改良し得る。
位置特定ユニット１５２は、種々のフォーマットにおける種々の出力（例えば、位置、速度）を提供し得る。いくつかの実施形態では、これは、ＮＭＥＡ ０１８３フォーマット（ＧＰＳ受信機のために使用される標準フォーマット）において位置および進行方向情報を出力する。
図１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例証的送受信機１１０のブロック図である。送受信機１１０はそれぞれ、アナログ伝送電子機器１１６およびアナログ受信電子機器１６０の両方に結合されるアンテナ１１２を含み得る。いくつかの実施形態では、ＴＸ／ＲＸスイッチが、アンテナを電子機器１１６、１６０の一方または他方に接続するために使用される。いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、図１Ａの位置特定システム１００において使用され得る。
アナログ受信電子機器１６０は、デジタル受信電子機器１６４に結合され、それらはともに、他の送受信機１１０によって伝送されるＵＷＢ信号１０２の受信を可能にする。アナログおよびデジタル受信電子機器１６０、１６４は、図１Ａの自己位置特定装置１３０上のものと類似する能力を有し得る。例えば、アナログおよびデジタル受信電子機器１６０、１６４は、ＵＷＢ信号１０２をデータ（ペイロード）に変換し得、伝送された信号がアンテナ１３２に到達した時間を正確に判定し、とりわけ、信号強度、受信時間標準偏差、および信号が視通線内を進行したかどうかを判定するためのメトリック等、受信された信号１０２に関連する付加的品質メトリックを提供し得る。
デジタル受信電子機器１６４は、同期ユニット１７４に動作上結合され、これは、他の送受信機のクロックと完全に同期して起動していない任意の１つの送受信機のクロック３００を識別および補償するために使用され得る。ＵＷＢ無線信号の受信に応じて、受信されたデータ、タイムスタンプ、および品質メトリックが、同期ユニット１７４に送信される。同期ユニット１７４は、受信タイムスタンプを、以前の受信タイムスタンプ、ＵＷＢ伝送１０２のデータ（ペイロード）内に含まれる伝送時間情報、および以前のＵＷＢ伝送１０２内に含まれる伝送時間情報と比較し得る。本情報から、同期ユニット１７４は、例えば、その現在のクロックレートまたはクロックレートの現在の変化レート等のクロック３００の現在の挙動を算出し得る。加えて、同期ユニット１７４は、ローカルに測定された受信タイムスタンプと、ローカルに設定された伝送時間と、他の送受信機から報告された測定された受信タイムスタンプと、他の送受信機の設定された伝送時間との間の不一致を評価することによって、定常送受信機間のＵＷＢ信号の飛行時間を判定し得る。異なるクロックオフセット、クロックレート、および信号伝搬時間等の誤差に関する注意深い補正を通して、同期ユニット１７４は、送受信機が共通の同期された基準時間を取得することを可能にするための補正値を算出し得る。いくつかの実施形態では、同期は、ＵＷＢ信号１０４を使用する。
送受信機タイミングにおける任意のオフセットが、自己位置特定装置の位置特定における誤差に変換され得るため、送受信機間の時間同期は、有益である。
図１Ｂの送受信機１１０はまた、センサ１５４と、大域的特性センサ１５６とを含み得る。これらのセンサの両方が、デジタル伝送電子機器１１８に結合される。これは、センサ１５４および大域的特性センサ１５６によって取得された測定値を表す信号が、ＵＷＢ信号１０２の形態において、デジタル伝送電子機器１１８、アナログ伝送電子機器１１６、およびアンテナ１１２によって伝送されるデータ内に含まれることを可能にする。
いくつかの実施形態では、センサ１５４または大域的特性センサ１５６は、送受信機の配向を感知するために使用され得る。送受信機の配向の知識を用いて、その送受信機からＵＷＢ信号を受信する自己位置特定装置（例えば、装置１３０）は、自己位置特定装置のアンテナ（例えば、アンテナ１３２）に対する送受信機のアンテナ１１２の相対的配向によって導入される信号遅延を補償することが可能であり得る。これは、例えば、その伝送されるＵＷＢ信号の一部として、送受信機の検出される配向を通信することによって達成され得る。図６ならびに図９Ａおよび９Ｂでは、アンテナ１１２および１３２の相対的配向によって導入される遅延が、さらに説明され、これらの遅延を補償するための方法が、説明される。
各送受信機１１０は、メモリ１７０を具備し得、これは、構成データ、所望の信号増幅、同期データ（例えば、クロックに関するオフセットまたはレート補正値）、または測距正確度較正データ等のデータを記憶するために使用され得る。メモリ１７０はまた、受信後および伝送前にデータをバッファするために使用され得る。いくつかの実施形態では、メモリ１７０は、複数回書き換えられることができる、または非揮発性メモリである。
図１Ｂに示される例証的送受信機はまた、位置較正ユニット１８０を含み得る。位置較正ユニット１８０は、送受信機１１０の位置に関する推定値（例えば、他の送受信機に対する送受信機の場所）を算出するために使用され得る。これは、例えば、位置特定ユニット１５２によって使用され得るものに類似する技法を使用して達成され得る。例えば、位置較正ユニット１８０は、オンボードセンサ１５４およびオンボード大域的特性センサ１５６（接続は図１Ｂに図示せず）からのデータを、そのメモリ１７０からのデータと、デジタル受信電子機器１６４を介して受信される他の送受信機からのデータと融合し、位置推定値を取得し得る。算出された位置推定値は、次いで、メモリ１７０内に記憶され得る。これはまた、例えば、デジタル伝送電子機器１１８を通して送信される信号の一部として、他の送受信機１１０または自己位置特定装置（例えば、図１Ａの装置１３０）に通信され得る。
図１Ｂは、他の送受信機からの無線信号１０４を受信および処理する例証的送受信機（時として、本明細書では、「無線送受信機」または「無線ＵＷＢ送受信機」と称される）を示す。これは、他の送受信機１１０によって伝送される信号１０４を受信するように動作可能である、アナログ受信電子機器１６０およびデジタル受信電子機器１６４を有する送受信機１１０によって可能にされる。
第１の送受信機１１０が、第２の送受信機１１０からの、または複数の他の送受信機１１０からの１つもしくはそれを上回る信号１０４を使用し、例えば、伝送間により良好な時間分離を提供するために、その伝送スケジュールを調節し得る。これは、例えば、信号１０４がネットワーク（例えば、図１Ａのネットワーク１００）内の他の送受信機１１０から受信された時間をメモリ１７０内に記憶し、続けて、これらの時間に基づいて、ローカル伝送スケジュールを調節するスケジューリングユニット１５０によって達成され得る。いくつかの実施形態では、伝送間のより良好な時間分離は、信号１０２または１０４間の低減された干渉をもたらす。いくつかの実施形態では、信号１０２間の時間分離の測定値は、位置特定ネットワーク１００の性能を評価するために、またはそれを改良するときに使用されるメトリックであり得る。
いくつかの実施形態では、信号１０４は、あるイベントの発生を示すために、送受信機１１０によって使用され得る。いくつかの実施形態では、信号１０４は、他の送受信機１１０による措置をトリガするために、送受信機１１０によって使用され得る。いくつかの実施形態では、措置は、信号１０２のスケジューリングをもたらす。いくつかの実施形態では、動的伝送スケジューリングが、以下にさらに説明されるように、本システムからの送受信機の追加または除去に反応するために使用され得る。いくつかの実施形態では、送受信機の追加または除去（例えば、欠陥に起因して）に対する位置特定ネットワーク（例えば、図１Ａのネットワーク１００）の反応は、ネットワークのロバスト性を評価するためのメトリックとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、他の送受信機から信号１０４を受信する送受信機１１０の能力は、送受信機の位置較正ユニット１８０が、送受信機１１０間の距離を算出することを可能にする。いくつかの実施形態では、これは、座標系および本座標系に対する送受信機場所を定義するために使用され得る。いくつかの実施形態では、座標系は、手動で定義され得る。例えば、オペレータが、送受信機ネットワークの既知の相対的場所の視覚化のために、原点、正のｘ軸の方向、および正のｙ軸の方向を選択し得る。いくつかの実施形態では、座標系は、送受信機の場所に基づいて定義され得る。例えば、第１の送受信機が、原点を定義し、第２の送受信機が、正のｘ軸の方向を定義し、第３の送受信機が、正のｙ方向の方向を定義し得る。いくつかの実施形態では、座標系は、メモリ内に記憶するために、送受信機の（ｘ，ｙ，ｚ）位置を入力することによって定義され得る。いくつかの実施形態では、送受信機ネットワークがアンカ間の距離を算出し得る正確度は、ネットワークの性能を評価するためのメトリックとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、信号１０４は、自己位置特定装置によって使用されるものと同一の信号（例えば、信号１０２）であり得る。いくつかの実施形態では、信号１０４は、信号１０２とある意味では異なり得る。例えば、信号１０２および信号１０４は、異なるペイロードを有し得る。いくつかの実施形態では、信号１０４は、信号１０２と異なる時間に伝送され得る。例えば、信号１０４は、位置特定システムの設置中、またはその較正フェーズ中に伝送され得、信号１０２は、本システムが動作しているときに放出され得る。信号１０４および１０２はまた、さらに別の意味で異なり得る（例えば、その信号強度、プリアンブル等）。いくつかの実施形態では、信号１０２および信号１０４の使用は、異なり得る。例えば、送受信機は、信号１０４と使用されるものとは異なる更新レートにおいて信号１０２を放出し得る、または信号伝送は、異なるスケジュールに従い得る。
図３および４は、本開示のいくつかの実施形態による、送受信機がそのＵＷＢ信号１０２の伝送を同期させることを可能にする異なるシステムアーキテクチャを例証する、ブロック図である。図３および４のシステムアーキテクチャは、例えば、図１Ａのシステム１００において使用され得る。
図３は、単一の共有クロック３００を使用し、それぞれ、その独自のスケジューリングユニット１５０を具備する、送受信機１１０を示す。代替として、送受信機１１０は、単一のクロック３００および単一のスケジューリングユニット１５０（図示せず）を共有するように構成されてもよい。これは、単一のクロックおよびスケジューリングユニットを各送受信機のデジタル伝送電子機器１１８に接続することによって達成され得る。
図４は、送受信機１１０がそれぞれ、その独自のクロック３００およびスケジューリングユニット１５０を使用する、異なる形態を示す。ここでは、各送受信機の同期ユニット１７４によって受信される外部同期信号３０４が、送受信機のＵＷＢ信号の伝送時間を同期させるために使用される。
スケジューリングユニット１５０は、ＵＷＢ信号がデジタル伝送電子機器１１８、アナログ伝送電子機器１１６、およびアンテナ１１２によって伝送される時間を判定する。スケジューリングユニット１５０の目的は、異なる定常送受信機１１０からの信号間の衝突が可能な限り回避されるような方式で、信号伝送をスケジューリングすることである。本目的のために、スケジューリングユニット１５０は、同期ユニット１７４と情報を交換し得る。本情報は、典型的には、２つある。第１に、スケジューリングユニット１５０は、メッセージが同期ユニット１７４に伝送されている時間を報告し得る。第２に、スケジューリングユニット１５０は、同期ユニット１７４からの同期された基準時間についての情報に依拠し得る。加えて、スケジューリングユニット１５０は、メモリ（例えば、図１Ｂに描写されるメモリ１７０）に動作上接続され得、これは、スケジューリングユニットが伝送時間を判定するために要求するスケジューリングスキームおよびパラメータについての情報を提供し得る。スケジューリングユニット１５０が実装し得るスケジューリングスキームの実施例は、伝送時間が一定の配分から無作為に選定される、ランダムアクセスＲＡスキーム、および個々の送受信機がある伝送時間を分配される、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スキームである。伝送時間が他の送受信機からの信号に依存するスキームでは、スケジューリングユニット１５０はまた、典型的には、他の送受信機のＵＷＢ伝送からデータを受信するために、デジタル受信電子機器（例えば、図１Ｂに描写されるデジタル受信電子機器１６４）に接続されるであろう。
いくつかの実施形態では、全送受信機がクロックと、同期ユニットと、スケジューリングユニットとを含有する、完全に分散された形態が、使用される。いくつかの実施形態では、他の形態も、使用される。いくつかの実施形態では、集中形態が、使用される。例えば、図３に示される形態は、単一のクロック３００を共有するいくつかの送受信機を描写する。そのような構成では、本システムは、同期ユニットを伴わずに動作され得る。送受信機は、同一の単一のクロックを共有するため、それらは、例えば、クロック信号が進行する、個々の送受信機までのケーブル長が同じである、またはそのクロックレートが同じであるように与えられることを確実にすることによって、物理的に同期され得る。同様に、各送信機がクロックを含むとき、クロック同期はまた、図４に示されるように、例えば、全ての同期ユニットへの低周波数パルス信号等の同期基準を提供する、中央同期信号３０４に同期ユニット１７４を結合することによって達成され得る。加えて、送受信機の個々のスケジューリングユニットは、上記に説明されるように、いくつかのアンカに関する伝送時間を一元的に判定する、単一の中央スケジューリングユニットによって置換され得る。形態のいくつかでは、送受信機は、他の送受信機から伝送される情報を要求しないため、受信電子機器を含まない場合がある。
いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、当分野において公知の種々の有線または無線通信形態（メッシュ、Ｐ２Ｐ等）において接続され得る。いくつかの実施形態では、送受信機は、位置、クロックレート、クロックオフセット、信号形状、信号強度、同期、または較正メッセージ等の本システムの動作に関連する情報を相互に、または受信側装置に通信し得る。
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的自己位置特定装置１３０のブロック図である。自己位置特定装置１３０は、ＵＷＢ信号１０２を受信するためのアンテナ１３２を備える。アンテナ１３２は、アナログ受信電子機器１３６に動作上結合され、これは、信号を増幅し得る。デジタル受信電子機器１４８が、次いで、クロック３００を基準にして信号にタイムスタンピングするために使用され得る。同期ユニット１７４が、クロック３００からの入力を（例えば、位置特定システムの別の部分から同期信号またはメッセージの一部として受信され、かつデジタル受信電子機器１４８によって受信された）他のクロックからの入力と比較し得る。同期ユニット１７４は、本情報を使用し、クロックレートまたはクロックオフセットに関するクロック補正値を算出し得、これは、位置特定ユニット１５２もしくは補償ユニット５００に通信される、またはメモリ１７１内に記憶され得る。加えて、補償ユニット５００からの情報が、使用され得る。
図６は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置のアンテナ１３２、アナログ受信電子機器１３６、およびデジタル受信電子機器１４８を通して受信されるＵＷＢ信号の伝搬を描写する、例証的タイミング図である。これらのコンポーネントの相互接続は、受信パイプラインと称されるであろう。これらのコンポーネントはそれぞれ、受信された信号の伝搬に遅延を導入する。時間が、垂直軸上に示され、表記Ａｔは、時間ｔが自己位置特定装置Ａのクロックを基準にして測定されていることを示すために使用される。
自己位置特定装置のアンテナ１３２に時間Ａｔ０ Ｒｘ６０２において着信する信号を検討すると、信号は、その着信がデジタル受信電子機器１４８によって時間Ａｔ０６０６においてタイムスタンピングされる前に、受信パイプラインを通して伝搬する。パイプラインによって導入される遅延（Ａｔ０６０６とＡｔ０ Ｒｘ６０２）との間の差異によって与えられる）は、Ａδ０６０４と表され、パイプライン遅延と称される。ここで、自己位置特定装置のアンテナ１３２に時間Ａｔ１ Ｒｘ６１２において着信し、受信パイプラインを通したＡδ１６１４のパイプライン遅延後、時間Ａｔ１６１６においてタイムスタンピングされる、第２の信号を検討する。２つの信号間のパイプライン遅延の変動は、｜Ａδ１−Ａδ０｜として与えられる。本測定値は、自己位置特定装置１３０のクロックに対してであり、したがって、クロックレートオフセットとは無関係であることに留意されたい。
いくつかの実施形態では、パイプライン遅延６０４および６１４間の差異は、０．０１、０．６、３、または１５ナノ秒未満であり、これは、より正確な位置特定が達成されることを可能にする。
パイプライン遅延の変動は、自己位置特定装置のアンテナ１３２の周波数応答、内部増幅、ならびにデジタル受信電子機器１４８によるタイムスタンプの生成における正確度および変動を含む、物理的な測定可能な要因によって影響を受ける。アンテナは、非理想的電磁デバイスであるため、その周波数応答は、どの程度の無線信号がアンテナによって増幅または減衰されるかに対応する、受信角度依存性大きさ応答、ならびに、どの程度無線信号がアンテナによって遅延されるかに対応する、受信角度依存性位相応答によって説明される。これらの応答は、信号が受信され、これがアンテナ１３２を通過する際に信号の電気的遅延をもたらす角度の確定関数である。いくつかの実施形態では、アナログ受信電子機器１３６およびデジタル受信電子機器１４８を通した信号の伝搬は、受信される信号強度に関係なく、一貫した信号レベルを達成するために、信号の内部増幅によってさらに遅延され得る。さらに、ＵＷＢ信号の着信を一貫して正確にタイムスタンピングするデジタル受信電子機器１４８の能力は、これが信号の「第１の経路」を一貫して正確に識別することを要求する。以下に議論され、図７Ａにさらに例証される本識別の誤差は、タイムスタンピングプロセスにおいて非一定の誤差をもたらし、したがって、受信パイプラインを通した信号の伝搬時間において感知される遅延をもたらす。系統的パイプライン遅延に加えて、いくつかの実施形態では、ランダム、外部、または非モデル化プロセスもまた、パイプライン遅延に影響を及ぼし、受信パイプラインにおいて非系統的遅延を導入し得る。いくつかの実施形態では、温度が、そのようなプロセスの実施例であり、それによって、温度の変化は、デジタル受信電子機器１４８によって要求される処置時間に影響を及ぼし得る。
非一定のパイプライン遅延の影響は、任意のＵＷＢ信号１０２の受信時間における非一定の誤差の導入である。したがって、非一定のパイプライン遅延が、図６に例証されるように、任意のＵＷＢ信号１０２の受信時間から導出される任意の着信時間または着信時間距離測定値における非一定の誤差に対応し得ることが、当業者に明白となるであろう。補償ユニット５００が、いくつかの実施形態では、図９および９Ｂに例証され、以下に議論されるように、本系統的であるが非一定の誤差を補償し得る。
図７Ａは、それを通してＵＷＢ信号１０２が受信され、信号電力Ｅが信号時間遅延ｔに対してプロットされるチャネルのチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）の例証的プロットを示す。チャネル（時として、伝送チャネルと称される）は、周波数および帯域幅の具体的組み合わせである。ＵＷＢ信号１０２に関して、周波数は、典型的には、中心または搬送周波数である。図７Ａの上側プロットでは、ＣＩＲ７００が、明確に定義され、幅が狭い。さらに、伝送チャネルの特性である雑音フロア７０２は、ＣＩＲ７００のピークと比較して低い。これらの特徴は、デジタル受信電子機器（例えば、デジタル受信電子機器１４８、１６４）が第１の経路を正確かつ精密に検出することを可能にする。
図７Ａの下側プロットでは、ＣＩＲ７００は、「広く」、明確に定義されていない。さらに、ＣＩＲ７００は、雑音フロア７０２とはあまり区別されない。これらの特徴は、デジタル受信電子機器（例えば、デジタル受信電子機器１４８、１６４）によって実施されるようなタイムスタンピングプロセスの正確度を低減させる。そのようなＣＩＲは、障害物を通過した、または擾乱を受けたＵＷＢ信号に対して典型的である。障害物の実施例は、信号を吸収する、歪曲する、分散させる、または屈折させる任意の媒体を含む。擾乱の実施例は、ＵＷＢ信号１０２に干渉する任意の他の信号を含む。いくつかの実施形態では、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）は、受信された信号の特性に起因して、障害物または擾乱を部分的もしくは完全に補償し得る。
ＵＷＢ信号を一貫して正確にタイムスタンピングするデジタル受信電子機器（例えば、デジタル受信電子機器１４８、１６４）の能力は、これが、受信された信号の「第１の経路」が起こる時間を一貫して正確に識別することを要求する。本目的のための複数のアルゴリズム、例えば、「立ち上がり検出」または「サーチバック」が、公知である。
いくつかの実施形態では、本「第１の経路」を識別する正確度、したがって、タイムスタンピングプロセスの正確度は、アンテナ（例えば、アンテナ１１２、１３２）において受信された信号の強度に依存し得る。タイムスタンピングの正確度は、時として、信号対雑音比と呼ばれる、信号の強度と雑音フロア７０２のレベルとの間の比率によって影響を受け得る。より低い信号対雑音比は、ＣＩＲ７００のあまり明確に定義されないピークをもたらし得る。いくつかの場合では、受信タイムスタンプは、幾何学的移動誤差によって影響を受け得、それによって、より弱い信号のタイムスタンプは、より強い信号のタイムスタンプと比較して遅延される。さらに、タイムスタンピングの正確度は、受信された信号のＣＩＲの形状に依存し得る。
図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、ＵＷＢ信号１０２の例証的構造を示す。いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号１０２の構造は、ＩＥＥＥ規格８０２．１５．４において定義されるものと類似する。同一の規格は、信号伝送プロセス等のＵＷＢシステムの他の側面を説明する。ＵＷＢ信号１０２の伝送は、プリアンブルシーケンス７１０の伝送とともに時間ｔｓｔａｒｔ７２２を開始する。本シーケンスは、典型的には、事前定義され、ＵＷＢ信号１０２の送信機（例えば、送受信機１１０）および受信機（例えば、自己位置特定装置１３０）の両方に把握される。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス７１０は、メモリ内に記憶され得る。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス７１０は、システム動作中に構成可能であり得る。いくつかの実施形態では、プリアンブルシーケンス７１０は、デジタルまたはアナログ電子コンポーネントの相互接続によってエンコードされ得る。
いくつかの実施形態では、プリアンブル７１０は、ＵＷＢ無線パルスが具体的伝送チャネル上で具体的レートで伝送されるシーケンスを定義する。本レートは、時として、パルス繰り返し周波数と称され得る。パルス繰り返し周波数は、典型的には、ＵＷＢ信号１０２の送信機および受信機の両方に把握される。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、メモリ内に記憶され得る。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、システム動作中に構成可能であり得る。いくつかの実施形態では、パルス繰り返し周波数は、デジタルまたはアナログコンポーネントの相互接続によってエンコードされ得る。
受信機は、典型的には、該ＵＷＢ信号１０２の送信機と同一のチャネル上で、同一のプリアンブルシーケンス７１０とともに、かつ同一のパルス繰り返し周波数で動作するように構成される場合、ＵＷＢ信号１０２を受信することが可能である。いくつかの実施形態では、これは、受信機のアナログ受信電子機器（例えば、アナログ受信電子機器１３６）もしくはデジタル受信電子機器（例えば、デジタル受信電子機器１４８）または送信機のアナログ伝送電子機器（例えば、送信機のアナログ伝送電子機器１１６）もしくはデジタル伝送電子機器（例えば、デジタル伝送電子機器１１８）の適切な構成を通して達成され得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル７１０またはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、受信機が、送信機の具体的サブセットからＵＷＢ信号１０２を受信することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル７１０もしくはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、送信機が、受信機の具体的サブセットにＵＷＢ信号１０２を伝送することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、チャネルまたはプリアンブル７１０もしくはパルス繰り返し周波数の適切な選択は、複数のＵＷＢ信号１０２が、低減された干渉とともに、またはいかなる干渉も伴わずに、同時に伝送されることを可能にし得る。
プリアンブル７１０の伝送後、送信機は、フレーム開始デリミタ７１２を伝送し、ＵＷＢ信号のデータ部分の開始を示す。フレーム開始デリミタ７１２の伝送後、送信機は、ＵＷＢ信号のペイロード７１６（例えば、データレート）のエンコードに関連する情報を含有する物理層ヘッダ（ＰＨＲ）７１４を伝送する。物理ヘッダ７１４の伝送後、ＵＷＢ信号のペイロード７１６は、伝送される。いくつかの実施形態では、ペイロードは、空である。いくつかの実施形態では、ペイロードは、大域的特性センサ１５６からの情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、位置較正ユニット１８０からの情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、同期ユニット（例えば、同期ユニット１７４）による同期を促進するための情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、スケジューリングユニット（例えば、スケジューリングユニット１５０）による未来の伝送のスケジューリングを可能にするための情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、事前に伝送または受信されたＵＷＢ信号（例えば、ＵＷＢ信号１０２または１０４）に関連する情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、他の情報を含有する。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、複数の情報の断片を含有し得る。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、受信されたペイロード７１６の完全性を評価するために使用され得る誤差チェック情報を含有する。ＵＷＢ信号１０２の伝送は、ペイロード７１６の伝送後、時間ｔｅｎｄ７２４において終了する。
ＵＷＢ信号のプリアンブル７１０の検出および受信を通して、受信機は、フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）７１２の伝送を検出することが可能である。いくつかの実施形態では、フレーム開始デリミタ７１２が検出される時間は、受信機のデジタル受信電子機器（例えば、デジタル受信電子機器１４８）によってタイムスタンピングされる。フレーム開始デリミタ７１２の検出後、受信機は、物理ヘッダ７１４を検出することが可能である。物理ヘッダ７１４内にエンコードされる情報が、受信機によって、ＵＷＢ信号のペイロード７１６内にエンコードされる情報をデコードするために使用され得る。
いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、誤差に関してチェックされ得る。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、受信機の他のユニット内で使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、時間差を計算するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、距離を計算するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ペイロード７１６は、受信機の大域的特性センサ（例えば、大域的特性センサ１５８）からの測定値と比較され得る。いくつかの実施形態では、ペイロードは、メモリ（例えば、メモリ１７０、１７１）内に記憶され得る。
当業者に明白となるであろうように、本実施形態は、ＩＥＥＥ規格８０２．１５．４において定義されるものと類似する具体的信号の構造を開示するが、多くの他の信号構造も、等しく有効であり、本開示と併用され得る。
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、場所更新プロセスを含む、例証的位置特定ユニット１５２のブロック図である。図８に描写される位置特定アルゴリズムは、拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）の形態をとる。位置特定ユニット１５２は、本開示の任意の好適な装置１３０と併用され得る。サイクルの開始時、位置特定ユニット１５２は、プロセス更新ステップ８２０を実施し、これは、本装置の以前に推定された状態、および利用可能である場合、１つまたはそれを上回るアクチュエータ（例えば、図１０のアクチュエータ１００４）に送信された信号を示す制御ユニット８４０からのデータを使用する。本ステップの結果は、事前推定値８２２（例えば、任意の新しく取得された測定値を考慮しない、装置１３０の現在の状態の推定値）である。本事前推定値は、次いで、利用可能な測定値と融合される。事前推定値、測定値、および位置特定ユニット１５２によって使用される他のデータは、メモリ（図８に図示せず）内に一時的に記憶され得る。
第１の種類の測定値は、ＵＷＢ信号１０２の受信である。本場合では、受信された信号のタイムスタンプ８００は、最初に、（同期ユニット１７４からのデータを使用して）クロック補正８０２および（補償ユニット５００からのデータを使用して）影響補償８０４によって処理される。結果として生じる補正された着信時間８０６は、ＵＷＢ信号が装置のアンテナ１３２に到着した時間の推定値を表し、これは、次いで、ＥＫＦ測定値更新ステップにおいて事前推定値と融合され得る。
上記に記載されるように、結果として生じる補正された着信時間８０６は、ＵＷＢ信号１０２が本装置のアンテナ１３２に到着した時間の推定値を表す。いくつかの実施形態では、伝送情報が、受信されたＵＷＢ信号のペイロード内に含まれ、これは、信号が伝送された時間およびどの送受信機１１０によるものかを表す。伝送情報は、補正された着信時間とともに、装置１３０と送受信機１１０との間の距離のための測度である。位置特定ユニット１５２では、補正された着信時間および伝送情報は、次いで、ＥＫＦ測定値更新ステップ８２４において事前推定値と融合され得る。
第２の種類の測定値は、新しいデータが利用可能である場合、（例えば、大域的特性センサ１５８からの）大域的特性のローカルの測定値を表すデータである。本データは、次いで、（例えば、大域的特性センサ１５８からの）その大域的特性の（デジタル受信電子機器１４８によって提供される）遠隔の測定値を表すデータと比較され、大域的特性モデル８１４が、どのように本比較が装置１３０の場所、配向、または運動に関連するかに関する情報を提供する。本情報は、次いで、ＥＫＦ測定値更新ステップ８２４において状態推定値に融合され得る。大域的特性の実施例は、無線信号の信号強度である。距離ｄにわたって伝送される周波数ｆの無線周波数信号の自由空間経路損失は、
ＦＳＰＬ（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ１０（ｄ）＋２０ｌｏｇ１０（ｆ）＋Ｋ
であり、Ｋは、ｄおよびｆのために使用される単位に依存する定数である。本方程式を通して、自己位置特定装置の無線信号源までの距離は、送受信機１１０の同一の源までの距離に関連し得る。
第３の種類の測定値は、新しいデータが利用可能である場合、センサ１５４、１５５等のセンサからのものである。そのような測定値もまた、ＥＫＦ測定値更新ステップ８２４において状態推定値に融合され得る。
同期ユニット１７４のローカルクロック挙動の推定値および補償ユニット（図示せず）の補償値の推定値は、位置特定ユニット１５２によって算出された推定された場所に依存し得る。本依存性は、最初に、クロック挙動および補償値を算出するように事前場所推定値を使用し、次いで、新しい事後場所推定値を算出することによって解決され得る。本依存性はまた、クロック挙動もしくはクロック補正値、補償値、および場所を並行して推定することによって、または算出された値が実質的に収束するまで、１）現在の場所推定値を使用する新しいクロック挙動もしくはクロック補正値および補償値算出値の算出と、２）現在のクロックおよび補償値を使用する場所推定との間を反復的に交互に行うことによって、解決され得る。
図９Ａおよび９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、ＵＷＢ範囲測定値の正確度に影響を及ぼし得る例証的現象を示す。いくつかの実施形態では、これらの現象は、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）によって部分的または完全に補償される。
図９Ａは、可変受信角度９００に対する補償を例証する。物理的アンテナは、非理想的電磁デバイスであるため、その周波数応答は、アンテナ利得（すなわち、どの程度無線信号が増幅または減衰されるか）ならびにアンテナ位相応答（すなわち、どの程度無線信号が遅延されるか）の両方によって影響を受ける。本周波数応答は、無線信号が受信される角度９００とともに変動する。したがって、角度θ０ ９００ａにおいて受信されたＵＷＢ信号は、角度θ１９００ｂにおいて受信されたＵＷＢ信号とは異なるように増幅および遅延されるであろう。
これは、ある環境内の２つの定常送受信機１１０ａ、１１０ｂおよび自己位置特定装置１３０を示す、図９Ａに例証される。送受信機０ １１０ａからのＵＷＢ信号１０２が、自己位置特定装置１３０に角度θ０ ９００ａで着信する一方、送受信機１ １１０ｂからの信号１０２が、自己位置特定装置１３０に角度θ１ ９００ｂで着信する。先に議論されるように、アンテナの周波数応答は、受信角度９００の関数であり、したがって、送受信機０ １１０ａからの信号が、送受信機１ １１０ｂから受信された信号とは異なる遅延を有することをもたらす。本可変信号遅延は、信号タイムスタンプにおける可変遅延および推定される各送受信機までの距離における誤差を引き起こす。受信角度の関数であるため、これらの遅延は、確定的である。いくつかの実施形態では、補償ユニットが、推定される距離に対する受信角度の影響を低減または除去するために利用され得る。
例証的補償値が、ｘ軸上に受信角度θ９００およびｙ軸上に遅延δ９０２を示す、図９Ａのプロット１に示される。本マッピングは、信号遅延が、既知の受信角度θに基づいて算出され、したがって、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）を使用して、その影響を生成された受信タイムスタンプから減算することによって補償されることを可能にする。いくつかの実施形態では、本関数は、遅延δが恣意的な受信角度θに関して算出されることを可能にする、数式表現である。いくつかの実施形態では、本補償値は、ルックアップテーブルを用いて算出され得、受信角度θおよび遅延δの既知の値が、データ構造内に（例えば、メモリ１７１を使用して）記憶され、補間が、（例えば、補償ユニット５００を使用して）恣意的な受信角度θに関する遅延δを推定するために使用される。
いくつかの実施形態では、定常送受信機１１０によって網羅される環境内に自己位置特定装置１３０を位置付け、次いで、その本体座標系の原点の周囲に自己位置特定装置を回転させ、定常送受信機１１０のそれぞれまでの推定される距離の変化を観察することによって、アンテナの周波数応答の影響を観察し得る。これらの観察は、装置１３０によって測定され、信号遅延を補償するために使用され得る。
図９Ｂは、推定される距離の正確度に影響を及ぼし得るさらなる影響を例証する。３つの定常送受信機１１０および自己位置特定装置１３０が、ある環境内に位置する。送受信機０ １１０ａからの信号１０２が、角度θ０ ９００ａで自己位置特定装置１３０に着信し、進行距離Ｒ０ ９０４ａを有する一方、送受信機１ １１０ｂからの信号１０２が、角度θ１ ９００ｂで自己位置特定装置１３０に着信し、進行距離Ｒ１ ９０４ｂを有する。ここでは、図９Ａに提示されるような相対的配向に起因する遅延に加えて、各信号１０２の強度は、進行した距離の二乗に反比例する。図９Ｂでは、距離Ｒ０ ９０４ａは、距離Ｒ１ ９０４ｂよりも大きい。したがって、送受信機０ １１０ａからの信号１０２は、自己位置特定装置１３０によって受信されるときにより弱くなり得る。信号１０２は、したがって、より低い信号対雑音比を有し得る。いくつかの実施形態では、信号１０２は、タイムスタンピングに先立って増幅を要求するであろう。増幅は、信号タイムスタンピングを遅延させ得る（「増幅遅延」）。いくつかの実施形態では、増幅遅延は、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）によって補償され得る。いくつかの実施形態では、他の匹敵する遅延もまた、補償ユニットによって補償され得る。これは、例えば、受信された信号強度が（例えば、低伝送電力に起因して、先に説明された可変アンテナ利得に起因して、障害物等に起因して）低減される場合に使用され得る。
いくつかの実施形態では、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）は、ｘ軸上に距離Ｒ ９０４およびｙ軸上に遅延δ９０６を示す、図９Ｂのプロット２に示されるようなこれらの遅延を補償し得る。本マッピングは、信号遅延が、既知の距離Ｒに基づいて算出され、したがって、その影響を生成された受信タイムスタンプから減算することによって補償されることを可能にする。いくつかの実施形態では、本関数は、遅延δが、補償ユニットによって恣意的な距離Ｒに関して算出されることを可能にする、数式表現である。いくつかの実施形態では、本補償値は、ルックアップテーブルを用いて算出され得、距離Ｒおよび遅延δの既知の値が、データ構造内に（例えば、メモリ１７１を使用して）記憶され、補間が、（例えば、補償ユニット５００を使用して）恣意的な距離Ｒに関する遅延δを推定するために使用される。
受信された信号強度が自己位置特定装置によって測定され得る実施形態では、本マッピングは、受信された信号強度（逆二乗則を通した距離および受信角度θにおけるアンテナ利得に関連する）から遅延δへのマッピングと置換され得る。マッピングは、例えば、メモリ（例えば、メモリ１７１）内に記憶され得る。いくつかの実施形態では、本補償値マッピングはまた、受信角度θにおけるアンテナ位相応答に起因して導入される遅延を考慮し得る。
増加された距離Ｒに起因する遅延の例証に加えて、図９Ｂはさらに、送受信機２ １１０ｃからの信号１０２が、自己位置特定装置１３０に到着することに先立って、ある障害物を通して伝搬しなければならないように位置付けられる送受信機２ １１０ｃを示す。本障害物を通した伝搬は、その幅ｗ２ ９０８ｃに基づいて、信号１０２に確定的遅延を導入する。これは、それを通して信号が伝搬している媒体に応じて変動する光の速度（したがって、ＵＷＢ信号１０２の速度）に起因する。さらに、障害物の構造（例えば、それからこれが作製される材料）に応じて、障害物は、自己位置特定装置１３０によって受信された信号１０２の強度を低減させる、または受信された波形を歪曲し得る。いくつかの実施形態では、補償ユニット５００は、例えば、環境の事前知識を使用することによって、信号強度、雑音フロア、またはＣＩＲ形状を含む、受信された信号１０２の特性を解釈する（例えば、図７Ａ参照）こと等によって、これらの影響を補償することができる。
例えば、信号１０２が送受信機２ １１０ｃによって伝送され、自己位置特定装置１３０のアンテナ１３２において受信される前に、厚さｗ２＝１ｃｍの固体ガラス窓を通して進行する場合を検討する。その密度に起因して、光の速度は、空気中よりもガラス中で約３３％遅くなり、したがって、信号１０２は、ガラスを通してより遅く進行し、自己位置特定装置１３０のアンテナ１３２においてわずかに遅延された着信をもたらす。本遅延された遅延は、距離測定値における誤差に変換される。先の実施例では、ガラス１ｃｍ毎に、約５ｍｍの距離誤差が、生じる。
いくつかの実施形態では、補償ユニット（例えば、補償ユニット５００）が、確定的距離誤差、例えば、図９Ａおよび９Ｂに例示されるものを補償する。
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、作動が可能な例証的自己位置特定装置１３０のブロック図である。いくつかの実施形態では、装置１３０は、移動ロボット（例えば、図１１の移動ロボット１１００）と統合され得る。位置特定ユニット１５２と、補償ユニット５００と、スケジューリングユニット１５０と、同期ユニット１７４と、受信電子機器１３６、１４８と、伝送電子機器１１６、１１８と、制御ユニット８４０とを含む、種々のシステムコンポーネントが、図１０の装置１３０と併用されることができる。加えて、データ送受信機またはデータアクセスポイント等の他のシステムコンポーネントも、使用され得る（図１５参照）。制御ユニット８４０は、（例えば、移動ロボットに対する（図１１参照））アクチュエータコマンドを算出する。これは、種々のコントローラを実装し得る（図１２参照）。
図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置１３０を含む例証的移動ロボット１１００を示す。移動ロボット１１００はまた、１つまたはそれを上回るセンサ（例えば、ＭＥＭＳセンサおよびセンサ１５５）を含み得る。いくつかの実施形態では、移動ロボット１１００は、加速度計１１０６と、ジャイロスコープ１１０４とを含む。いくつかの実施形態では、移動ロボット１１００は、加えて、磁気計、気圧計、ＧＰＳ受信機、および固有受容センサ（例えば、バッテリレベルおよびモータ電流を監視するためのセンサ）のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。例証されるような移動ロボット１１００はまた、移動ロボットが、空中に留まり、空間を通してその移動を制御することを可能にする、４つのプロペラ１１１０を回転させるために使用される、アクチュエータ１００４（例えば、４つのモータ）を含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１００４は、バッテリによって給電される。いくつかの実施形態では、送受信機または装置は、バッテリによって給電される。
図１１の自己位置特定装置１３０は、移動ロボット１１００の電子機器と統合され得る。例えば、装置１３０が、移動ロボット１１００のセンサ（例えば、センサ１５５、加速度計１１０６、およびジャイロスコープ１１０４）へのアクセスを有し得る。これは、例えば、飛行ロボット上のある重量分布を達成し、より良好なアンテナ受信を可能にする、または関連する電子コンポーネントを共同設置するために有用または便宜的であり得る。
用途に応じて、飛行用電子機器は、ここで説明される実施形態よりも複雑であり得、例えば、複数の電子処理ユニット、複数のアンテナ、または複数の自己位置特定装置を備え得る。
図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、例えば、図１１の移動ロボット１１００と併用され得る、例証的制御ユニット８４０のブロック図である。制御ユニット８４０は、階層式コントローラ（水平コントローラ１２０２、垂直コントローラ１２１０、低減姿勢コントローラ１２２０、ヨーコントローラ１２３０、および本体レートコントローラ１２４２、基準信号／フィードバック信号フローは、明確化のために省略される）を使用する。
制御ユニット８４０において描写される制御スキームは、所望の車両位置およびヨー軌跡に従うように使用される。オンボード制御は、４つの別個のループ、すなわち、水平位置制御１２０２ループと、垂直位置制御１２１０ループと、低減姿勢制御１２２０ループと、ヨー制御１２３０ループとを備える。図１２の制御ユニット８４０内のコントローラのために使用される参照番号もまた、コントローラと関連付けられる制御ループを指すように使用されることを理解されたい。４つの制御ループの出力は、図１１に示される飛行移動ロボット１１００への３つの本体レートコマンドおよび移動ロボットの４つのプロペラ１１１０によって生産される集合的推力である。
図１２に示される制御方略は、階層式ループ成形設計方略に基づく。コントローラ設計は、したがって、低次の動的系のいくつかのコントローラの設計に分割される。垂直制御ループ１２１０は、これが集合的推力ｃを用いて二次系のような高度誤差に応答するように成形される。垂直制御ループ１２１０と同様に、２つの水平制御ループ１２０２は、二次系の様式において挙動するように成形される。しかしながら、いかなる制御入力も、直接計算されないが、命令された加速度ａ（ｘ）およびａ（ｙ）が、高度コントローラ１２２０への設定点として与えられる。姿勢コントローラ１２２０は、命令された加速度ａ（ｘ）およびａ（ｙ）が満たされるように、移動ロボットの低減された姿勢を制御する。命令された加速度は、次いで、命令された回転行列エントリに変換される。移動ロボットの回転運動を使用して、行列エントリの変化レートが、所望の車両本体レートｐおよびｑを算出するために使用されることができる。上記に説明されるコントローラは、移動ロボットの平行移動挙動を完全に定義する。ヨーコントローラ１２３０が、次いで、（例えば、移動ロボット１１００上のセンサ１５５によって測定されるような）測定されたヨー角度からの比例コントローラとして実装され得る。
図１３Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、自律的飛行ロボット１１００と併用するための例証的システムを示す。自律的飛行ロボット１１００は、その近傍に配置される４つのＵＷＢ送受信機１１０によって伝送されるＵＷＢ信号１０２ａ−ｄを受信する。飛行ロボット１１００は、ロボットのシャーシに堅く取り付けられる、自己位置特定装置（明確化のために図示せず）を具備する。
図１３Ｂは、４つの送受信機１１０によって放出され、移動ロボットによって受信されるＵＷＢ信号１０２のＵＷＢパケットの例証的伝送および受信時間のプロットを示す。いくつかの実施形態では、図１３Ｂのプロットは、図１３Ａに描写されるＵＷＢ信号の伝送および受信時間に対応する。いくつかの実施形態では、それに従ってＵＷＢ信号１０２が伝送されるスケジュールが、送受信機１１０によって自律的に判定される。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、事前判定される。いくつかの実施形態では、伝送スケジュールは、動作中に更新される。いくつかの実施形態では、ＴＤＭＡ技法が、図１４を参照して以下にさらに議論されるように、伝送スケジュールを生成するために使用される。
図１３Ｂの例証的プロットでは、時間Ｔ１において、第１のＵＷＢパケット１０２ａが、第１の送受信機１１０のアンテナを離れる。他の３つの送受信機１１０の後続ＵＷＢパケット１０２ｂ、１０２ｃ、および１０２ｄが、それぞれ、時間Ｔ２、Ｔ３、ならびにＴ４において、その個別の送受信機のアンテナを離れる。本スキームでは、送受信機は、ラウンドロビン方式において、かつ一定の間隔１３１０において、すなわち、以下のようにパケットを放出する。
Ｔ２−Ｔ１＝Ｔ３−Ｔ２＝Ｔ４−Ｔ３
４つの放出されるＵＷＢパケット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、および１０２ｄが、受信時間Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、ならびにＲ４において、移動ロボット１１００に接続される自己位置特定装置のアンテナに受信される。これらの測定される受信時間に基づいて、自己位置特定装置は、以下の着信時間差１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｃ、すなわち、以下を算出する。
Ｒ２−Ｒ１；Ｒ３−Ｒ２；Ｒ４−Ｒ３
本スキームでは、自己位置特定装置は、送受信機に対するその場所を算出することができる。これは、着信時間差１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｃを正確に測定し、これらの時間差を推定された信号１０２の速度を使用して距離に変換し、送受信機の既知の場所に対するロボットの場所を算出するように多辺測量を使用することによって達成される。
図１４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、複数の送受信機１１０を含む例証的送受信機ネットワークを示す。そのような送受信機ネットワークは、多数の送受信機の同時使用を可能にすることによって、広い地理的エリア内の自己位置特定装置１３０の使用を可能にし得る。図１４Ａに示されるように、２つの送受信機の伝送範囲１４００が重複する場合では、両方の送受信機によるＵＷＢ信号１０２の同時伝送が、ＵＷＢ信号１０２の干渉をもたらし得るため、送受信機は、「干渉している」と称されるであろう。信号干渉を回避するために、特定のエリア内の送受信機の信号放出は、典型的には、調整される。いくつかの実施形態では、これは、（例えば、スケジューリングユニットを使用して、例えば、２つの信号の放出間の十分な時間を通して）時間において、（例えば、送受信機の十分な地理的分離を通して）空間において、または（例えば、ＵＷＢ信号の伝送搬送周波数の十分な分離を通して）周波数において信号の適正な分離を確実にすることによって達成され得る。
時間における十分な信号分離のために要求される時間量は、多くの要因（例えば、信号の強度、信号パケットのサイズ、信号のパルス／ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所（その地理的分離を含む）、障害物、背景雑音等）に依存し得る。信号の時間分離を確実にすることは、任意の特定の送受信機からの後続信号間の持続時間が、送受信機の数が増えるにつれて増加することを意味し得る。これは、特に、動的自律的移動ロボットに対して問題であり得、更新レートの比較的に小さい低減であっても、位置特定性能において有意な劣化をもたらし得る。時間分離を確実にする公知の方法が、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）である。Ａｌｏｈａ方法もまた、随時の信号干渉が許容可能であり、信号タイミングが重要ではない実施形態において利用され得る。
各送受信機の伝送範囲に関連する、空間における十分な分離は、多くの要因（例えば、信号の強度、信号の周波数、信号の帯域幅、信号のパルス／ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所（その地理的分離を含む）、障害物、背景雑音等）に依存し得る。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、１〜１００メートルである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、１０〜５００メートルである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、２００〜２，０００ｍである。いくつかの実施形態では、典型的な空間的分離は、約数キロメートルである。いくつかの実施形態では、２つの送受信機が、共同設置され得る。いくつかの実施形態では、空間的分離の組み合わせが、使用される。図１４Ａでは、伝送範囲１４００は、簡易化するために円としてグラフで表されるが、しかしながら、伝送範囲１４００は、より複雑な形状であり得ることが、当業者に明白となるであろう。伝送の空間分離を確実にするとき、自己位置特定装置１３０が、定義された地理的エリア内の全ての点において、事前判定された数の送受信機１１０から伝送を受信することが可能であろうように送受信機１１０を配置することが、望ましくあり得る。本送受信機１１０の数は、多くの要因（例えば、所望の更新レート、所望のシステムロバスト性、伝送の時間分離、伝送の周波数分離、背景雑音、障害物等）に依存し得る。
空間における十分な分離を達成することは、好適なアンテナの選択によってさらに補助され得る。いくつかの実施形態は、指向性アンテナを使用する。いくつかの実施形態は、無指向性アンテナを使用する。いくつかの実施形態では、指向性アンテナは、ＵＷＢ信号の空間分離を確実にすることに役立つように使用される。いくつかの実施形態では、指向性アンテナを使用して、送受信機１１０の伝送を指向させることによって、どの送受信機１１０が定義された空間のどの領域に伝送するかをより正確に制御し、したがって、ＵＷＢ信号１０２の空間分離をより正確に制御することが、可能であり得る。いくつかの実施形態では、指向性アンテナを使用して、送受信機１１０の伝送を指向させることによって、所望の方向におけるより長い伝送範囲を達成することが、可能であり得る。空間的分離を補助し得る他の方法は、遮断、配置（例えば、雑音源から離れて）、放射パターンの最適化、および上記の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置１３０に指向性アンテナを具備することによって、配向情報が、どの信号が受信されるかと送受信機１１０の既知の場所との比較に基づいて推定されることができる。
いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、所望の動作エリアのカバレッジがあるメトリックに関して最適化されるように配列される。いくつかの実施形態では、送受信機１１０の動作は、あるメトリックに関して最適化される。好適なメトリックは、範囲内の送受信機の数、信号強度、送受信機の具体的組み合わせからの更新レート、マルチパス効果、または組み合わせられたメトリックを含むその他を含み得る。送受信機配列は、送受信機の場所、送受信機のアンテナ配向、送受信機の動作周波数、送受信機の帯域幅、または他の要因を含み得る。動作エリアは、地理的エリア、飛行ロボット１１００に関する飛行空間、事前定義された動作空間、または別のエリアであり得る。最適化は、物理パラメータ（例えば、送受信機の地理的配置、アンテナ配向等）または動作パラメータ（例えば、スケジューリングユニット１５０の動作）に関し得る。
伝送周波数における十分な分離は、多くの要因（例えば、信号の強度、信号の周波数、信号の帯域幅、信号のパルス／ピーク形状、送受信機のアンテナ、受信機のアンテナ、送受信機の地理的場所（その地理的分離を含む）、障害物、背景雑音等）に依存し得る。いくつかの実施形態では、分離は、１〜５０ＭＨｚの範囲内である。いくつかの実施形態では、分離は、１００〜５００ＭＨｚの範囲内である。いくつかの実施形態では、分離は、２００〜１，０００ＭＨｚの範囲内である。いくつかの実施形態では、重複する伝送周波数が、使用される。信号の周波数分離に関して設計するとき、自己位置特定装置１３０は、周波数分離されたＵＷＢ信号１０２を受信するために、その受信周波数を変化させる必要があり得ることを考慮することが、重要であり得る。周波数分離を確実にする公知の方法が、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）である。いくつかの実施形態では、種々の周波数分離の組み合わせが、使用される。
いくつかの実施形態では、ＴＤＭＡは、ＵＷＢ信号１０２の時間分離を確実にするために採用され得る。いくつかの実施形態では、単純なアプローチが、採用され得、それによって、送受信機ネットワークがＮ個の送受信機を含む場合、Ｎ個のタイムスロットが、送受信機１１０毎に１つずつ分配されるであろう。全てのタイムスロットを通してサイクルする時間は、時として、ＴＤＯＡサイクル時間と称される。ネットワーク内の全ての送受信機が干渉している場合では、Ｎ個の送受信機のＮ個のタイムスロットへの本分配が、最適である。しかしながら、図１４Ａに例証されるような、全ての送受信機が干渉するわけではない場合では、より最適なＴＤＭＡ分配が、可能であり、これは、Ｎ個よりも少ないタイムスロットを使用し、したがって、ＴＤＯＡサイクル時間を減少させ、自己位置特定装置１３０がＵＷＢ信号１０２を受信するであろう平均レートを増加させる。
図１４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例証的簡略化送受信機ネットワークを示す。図１４Ｂでは、送受信機１１０ａおよび１１０ｅは、干渉しない。本場合では、その空間における分離のため、自己位置特定装置は、両方の送受信機から信号を同時に受信することが不可能であり、したがって、同時伝送は、干渉しないであろうため、両方の送受信機１１０ａおよび１１０ｅは、同一のＴＤＭＡタイムスロットを利用し得ることが、当業者に明白となるであろう。これは、同一の陰影を有する送受信機１１０ａおよび１１０ｅによって図１４Ｂに例証される。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニット１５０が、ＴＤＭＡタイムスロットのスケジューリングを調整し得る。一貫した時間スケジュールを達成するための複数の送受信機１１０の同期は、いくつかの実施形態では、同期ユニット１７４によって可能にされ得る、または共通のクロック３００を共有する送受信機１１０によって可能にされ得る。いくつかの実施形態では、タイムスロット分配は、手動で判定される、または送受信機のメモリ（例えば、メモリ１７０）にプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、タイムスロット分配は、スケジューリングユニット１５０によって自律的に実施され得る。
タイムスロットを自律的に選択するために、送受信機は、最初に、（エッジ１４１０を接続することによって図１４Ｂに例証されるような）近傍の送受信機のグラフを構築し得る。いくつかの実施形態では、これは、ＵＷＢ信号１０４のペイロード７１６としてその接続情報を共有する送受信機１１０によって達成され得る。いくつかの実施形態では、本接続情報は、事前プログラムされ得る。いったんネットワークのグラフが構築されると、自律的タイムスロット分配の問題は、分散されたグラフ彩色問題（多数の公知のアルゴリズム的ソリューションが存在する問題）に簡略化され得る。本グラフ彩色問題への例示的ソリューションが、図１４Ｂに例証され、これは、可変陰影を伴う送受信機１１０を描写し、それらが伝送中のタイムスロットを例証する。
いくつかの実施形態では、グラフ構築およびタイムスロット分配のプロセスは、周期的に起こり得る、または適切なＵＷＢ信号１０４の伝送を通して送受信機１１０によってトリガされ得る。いくつかの実施形態では、本信号１０４は、あるイベントに応答して伝送される。いくつかの実施形態では、付加的ＴＤＭＡタイムスロットが、恣意的なＵＷＢ信号１０４の伝送のために分配される。いくつかの実施形態では、本ＴＤＭＡタイムスロットの使用は、ＡＬＯＨＡによって調整される。いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、本ＴＤＭＡタイムスロットを使用し、他の送受信機１１０にあるイベントの発生をアラートする。いくつかの実施形態では、本タイムスロットは、ＴＤＭＡタイムスロットの再分配をトリガするために送受信機１１０によって使用される。
いくつかの実施形態では、周期的またはトリガされる再分配は、送受信機が送受信機ネットワークに参加すること、またはそれから離れることを補償するために、ネットワークが、ＴＤＭＡタイムスロットの分配を適合させることを可能にする。ネットワークへの送受信機１１０の追加は、いくつかの実施形態では、新しい送受信機１１０が、ネットワークへのその追加を告知し、ＴＤＭＡタイムスロットの再分配をトリガすることを可能にするために、１つのＴＤＭＡスロットを未分配のままにしておくことによって達成され得る。ネットワークからの送受信機１１０の除去は、いくつかの実施形態では、送受信機が送受信機１１０の非伝送を監視し、送受信機１１０が事前判定された数のそのＴＤＭＡタイムスロットを伝送しなかった場合、ＴＤＭＡタイムスロットの再分配をトリガすることを可能にすることによって達成され得る。
いくつかの実施形態では、０．１ｍ秒、０．５ｍ秒、１ｍ秒、２ｍ秒、２．５ｍ秒、５ｍ秒、１０ｍ秒、または５０ｍ秒未満のＴＤＭＡタイムスロット長が、使用される。
いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、そのＵＷＢ信号１０２または１０４のペイロード７１６内にその推定された場所またはタイミング情報を含み得る。いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、これらの伝送されたＵＷＢ信号１０４を受信するように動作可能である。いくつかの実施形態では、受信側送受信機１１０は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、受信側送受信機の時間スケジュールを伝送側送受信機の時間スケジュールと同期させるように作用する、同期ユニット１７４を含み得る。いくつかの実施形態では、受信側送受信機１１０は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、ローカル伝送スケジュールを適合させるスケジューリングユニット１５０を含み得る。いくつかの実施形態では、本スケジューリングユニット１５０は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、ネットワークグラフを更新する。いくつかの実施形態では、本スケジューリングユニット１５０は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、受信側送受信機１１０にＴＤＯＡ再分配をトリガさせる。いくつかの実施形態では、受信側送受信機１１０は、受信されたタイミングまたは場所情報に基づいて、受信または伝送側送受信機１１０の場所推定値を精緻化する位置較正ユニット１８０を含み得る。座標系が送受信機１１０によって推定されるいくつかの実施形態では、単一の送受信機１１０の場所推定値を精緻化することは、座標系が精緻化されるようにする。
いくつかの実施形態では、送受信機１１０は、１つを上回るＴＤＭＡタイムスロットを分配され、それらが１回のＴＤＭＡサイクル以内により多く伝送することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数のタイムスロットの分配は、例えば、送受信機１１０によって追加される、フィッシャ情報量（送受信機の相対的位置に基づいて計算され得る、当業者に公知の発見的問題解決法）に基づいて決定され得る。
いくつかの実施形態では、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）が、送受信機干渉を軽減するために使用され、それによって、干渉している送受信機は、それらがもはや干渉しないように異なる伝送周波数を分配され得る。いくつかの実施形態では、干渉している送受信機は、類似する効果を達成するために、異なるプリアンブルまたはパルス繰り返し周波数を分配され得る。
図１５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、データアクセスポイント１５１０を使用する例証的位置特定システムのブロック図である。位置特定システムはまた、３つの送受信機１１０と、２つの自己位置特定装置１３０とを含む。本例証的システムでは、各自己位置特定装置１３０は、データ送受信機１５００を備える。各自己位置特定装置１３０は、送受信機１１０からＵＷＢ信号１０２を受信する。送受信機１１０は、ＵＷＢ信号１０４を使用し、データを交換する。自己位置特定装置１３０は、第２の異なるタイプの信号１５２０を使用して、データアクセスポイント１５１０とデータを交換する。これは、自己位置特定装置に動作上結合されるデータ送受信機１５００を使用して遂行される。信号１５２０は、例えば、異なる技術（例えば、８０２．１１ Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）を使用し得る。別の実施例として、信号１５２０は、異なるセットのＵＷＢ信号（例えば、異なる周波数、異なるプリアンブル、異なるタイミング等）を使用し得る。信号１５２０およびＵＷＢ信号１０２は、干渉しないように設計され得る。
図１５Ａでは、各自己位置特定装置は、データアクセスポイント１５１０と通信するためのアンテナ１５０５を備える。アンテナ１５０５は、データ送受信機１５００に動作上結合される。各送受信機１３０は、送受信機１１０から信号を受信するためのアンテナ１３２（明確化のために省略される）を備える。
図１５Ａに示されるように、送受信機の信号１０２および自己位置特定装置の信号１５２０に対して異なる信号タイプを使用することで、技術的利点を有することができる。例えば、図１５Ａに示されるアーキテクチャは、位置特定システムの性能を自己位置特定装置１３０の数から切り離す。原則として、本システムの送受信機１１０は、したがって、依然として、無限の数の自己位置特定装置１３０をサポートすることができる。位置特定システムの更新レートおよび待ち時間は、依然として、送受信機の信号１０２を使用する自己位置特定装置１３０の数によって影響を受けない。別の実施例として、図１５Ａに示されるアーキテクチャは、依然として、自己位置特定装置上で場所情報を利用可能にする。これは、依然として、ローカルセンサ融合（例えば、ＩＭＵからのデータと）の使用が、付加的ネットワーク負荷を生成することなく、自己位置特定装置の位置特定推定値を改良することを可能にする。同時に、信号１５２０は、自己位置特定装置からデータアクセスポイント１５１０への一方向通信を可能にし得る。これは、例えば、アクセスポイント１５１０における人間の、または自動化されたオペレータが、（例えば、追跡用途のために）自己位置特定装置を監視することを可能にし得る。図１５Ａに示されるように、信号１５２０は、双方向通信を可能にし得る。これは、例えば、自己位置特定装置１３０からデータアクセスポイント１５１０に監視データを送信し、データアクセスポイント１５１０から自己位置特定装置１３０に制御データを送信する、交通管理システムの実装を可能にし得る。
より一般的には、本分離は、具体的使用事例の要件を満たすために、送受信機１１０およびデータアクセスポイント１５１０のネットワーク特性（例えば、スケーラビリティ、更新レート、待ち時間、帯域幅、送受信機配置、送受信機密度、アンテナ設計、アンテナ配向、および他多数）の別個の最適化を可能にし得る。例えば、位置特定データ信号１０２が、リアルタイムで提供され得る一方、追跡信号１５２０が、はるかに低いレートで送信され得る。
図１５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、自己位置特定装置１３０がデータ送受信機１５００を具備する、例証的位置特定システムのブロック図である。位置特定システムはまた、３つの送受信機１１０を含む。いくつかの実施形態では、図１５Ｂの位置特定システムは、データアクセスポイント１５１０を使用しない。
図１５Ｂに示されるアーキテクチャでは、自己位置特定装置１３０は、信号１５３０を直接交換することができる。いくつかの実施形態では、信号１５３０は、信号である。これは、例えば、本システムが拡張可能なままであることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、信号１５３０は、信号１５２０と同一であり得る。これは、例えば、先の節に列挙されるものと同一の技術的利点を可能にし得る。さらなる実施例として、本アーキテクチャはまた、アドホックネットワークの実装を可能にし得る。種々のネットワーク形態（例えば、メッシュ、バス、スター等）が、使用され得る。動的プロトコル（例えば、ＤＨＣＰ）を含む、種々の通信プロコトルが、使用され得る。そのようなローカルネットワークは、例えば、データ送受信機１５００のサブセットへの通信を制限することによって、ネットワーク負荷を低減させる、またはスケーラビリティを維持し得る。
図１５Ｂに示されるアーキテクチャはまた、自己位置特定装置１３０のうちの１つをデータアクセスポイント１５１０として作用させることによって実装され得る。本役割は、具体的データ送受信機１５００に静的に割り当てられ得る。本役割はまた、例えば、その場所、そのコネクティビティ等に応じて、データ送受信機１５００に動的に割り当てられ得る。
図１５Ａおよび１５Ｂに示されるアーキテクチャは、例えば、自己位置特定装置１３０によって、データ送受信機１５００によって、またはデータアクセスポイント１５１０によって制御、実装、もしくは仲介される挙動を実装するために使用され得る。例えば、自己位置特定装置１３０は、別の装置１３０へのその距離の関数として光を制御し得る。別の実施例として、自己位置特定装置１３０は、別の自己位置特定装置に依存する移動ロボットの運動挙動（例えば、群飛、集群、群行動、群列、カメラ追跡等）を実装し得る。別の実施例として、２つの自己位置特定装置１３０が、協働のために（例えば、その運動を同期させるために、ペイロードを搬送するために、あるエリアのカメラカバレッジを調整するために、または相互の運動に対するフィードバックを提供するために）データを交換し得る。さらに別の実施例として、自己位置特定装置は、移動ロボットにおける障害物回避挙動を仲介または実装し得る。さらに別の実施例として、２つの飛行ロボットが、それぞれ、データ送受信機を備える自己位置特定装置を具備し得る。本実施例では、各データ送受信機は、ロボットの場所に関連するデータを、データアクセスポイント１５１０を備える中央サーバに送信し得る。中央サーバは、次いで、航空交通制御サービス（例えば、衝突防止に関連するサービス、交通整理に関連するサービス、飛行経路予約に関連するサービス）を提供し得る。中央サーバは、そのサービスに関連するデータを具体的ロボットに送信し得る、またはデータをブロードキャストし得る、またはパブリッシャ−サブスクライバモデルを介してデータを利用可能にし得る。別の実施例として、データ送受信機１５００を具備した自己位置特定装置１３０は、位置特定ユニット１５２を使用して、ＵＷＢ位置特定信号１０２、ローカルセンサ１５５、および大域的特性センサ１５６、１５８からのデータを融合し、メモリ１７１を使用して、その場所に関連するデータを記録し、制御ユニット８４０を使用して、トリガイベントに関するデータを監視し、トリガイベントの検出に応じて、データ送受信機１５００を使用し、メッセージをデータアクセスポイント１５１０に送信し得る。これは、例えば、病院の医師が、自己位置特定装置を装着する患者が地面に倒れると、アラートメッセージを受信し、倒れた患者の場所を判定することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、図１５Ａおよび１５Ｂのアーキテクチャは、クラウドインフラストラクチャと併用され得る。いくつかの実施形態では、第１および第２の飛行ロボットが、それぞれ、自己位置特定装置を具備する。各自己位置特定装置は、ロボットの動作環境の周囲に位置付けられた多数の送受信機１１０からＵＷＢ信号１０２を受信する。各自己位置特定装置は、オンボードカメラから画像を受信する。各自己位置特定装置は、データ送受信機を使用し、カメラデータに関連するデータ（例えば、カメラフィードから抽出されたキーフレーム）をデータアクセスポイントに伝送する。データアクセスポイントは、データをクラウドロボットインフラストラクチャに伝送し、これは、集中コンピュータインフラストラクチャ（例えば、データセンター）を使用し、データを処理する（例えば、クラウドベースの協調マッピングを実施する）。データアクセスポイントは、（例えば、マップにおけるロボットの場所を含有する）処理されたデータをロボットのそれぞれに返送し、これは、それぞれ、その位置特定ユニットを使用し、処理されたデータをＵＷＢ信号１０２からの位置特定データと融合することによって、その場所推定値を改良する。本アーキテクチャは、自己位置特定装置が、大量の算出を要求するタスク（例えば、計画、確率推測、マッピング、ループ閉鎖（例えば、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）に関するアルゴリズムの一部として）等）を実施することを可能にする。本アーキテクチャはまた、自己位置特定装置が、協働を要求するタスク（例えば、協調マッピング、協調タスク計画、一貫した世界状態推定値の生成および維持等）を実施することを可能にする。
いくつかの実施形態では、データアクセスポイント１５１０は、大域的特性センサ（図示せず）を備える。これは、例えば、データアクセスポイント１５１０が、データを自己位置特定装置１３０に提供することを可能にし得、これは、改良された場所推定値を算出するために有用であり得る。
いくつかの実施形態では、データアクセスポイント１５１０は、メモリ（図示せず）または処理ユニット（図示せず）を備える。これは、例えば、データアクセスポイント１５１０がサービスを提供することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、データアクセスポイント１５１０は、プッシュサービスを実装する。いくつかの実施形態では、データアクセスポイント１５１０は、プルサービスを実装する。
いくつかの実施形態では、データアクセスポイント１５１０は、２つの自己位置特定装置１３０間に通信リンクを提供する。これは、２つの自己位置特定装置１３０が、センサデータ（例えば、大域的特性センサからのデータ、ビジョンセンサからのデータ）を交換することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、データを交換することは、自己位置特定装置１３０が、位置特定ユニットを使用して、その場所の改良された推定値を算出することに役立ち得る。
本開示の第１の側面によると、それぞれ、送受信機のクロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間においてＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、３つのＵＷＢ送受信機と、本装置のクロックを基準にして、ＵＷＢ信号を受信およびタイムスタンピングするように動作可能である、自己位置特定装置と、受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、３つのＵＷＢ送受信機に対する自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、位置特定ユニットとを備える、位置特定システムが、提供される。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、少なくとも１つ、２つ、または３つの送受信機によってブロードキャストされる信号からその場所を判定し得る。これは、自己位置特定装置の（１）少なくとも１つ、２つ、または３つの送受信機のそれぞれの場所、（２）１つ、２つ、または３つの送受信機のそれぞれの少なくとも１つの信号の精密な伝送時間、（３）少なくとも１つ、２つ、または３つの送受信機の伝送時間間の正確な時間間隔、および（４）少なくとも１つ、２つ、または３つの送受信機のそれぞれの少なくとも２つの後続信号の伝送時間間の正確な時間間隔の知識に基づいて達成され得る。いくつかの実施形態では、把握される場所（１）、精密に把握される伝送時間（２）、異なる送受信機の信号間の正確に把握される時間間隔（３）、または単一の送受信機の信号間の正確に把握される時間間隔（４）が、事前定義される（例えば、それらが、自己位置特定装置のメモリ内に記憶され得る）、または信号を用いて（例えば、ペイロードとして）伝送される。
いくつかの実施形態では、送受信機は、有線接続され、有線接続を通して通信することができる。いくつかの実施形態では、送受信機は、無線接続を通して通信する。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置の位置特定を可能にする同一の信号が、送受信機間の通信のために使用される。いくつかの実施形態では、送受信機は、ＵＷＢ信号を使用して通信する。いくつかの実施形態では、送受信機の通信は、（時として、「ペイロード」と呼ばれる）ＵＷＢ信号内に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、送受信機は、そのクロックを同期させるために通信する。
いくつかの実施形態では、通信チャネルが、誤差チェック機能（例えば、ＣＲＣ生成およびチェック）を実装する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの集積回路間バス（Ｉ２Ｃ）またはシリアル周辺インターフェースバス（ＳＰＩ）システムが、使用される。
送受信機からの信号は、ケーブル（すなわち、有線設定）を通して、または無線接続を通して受信され得る。有線接続を使用するとき、送受信機は、デジタル伝送およびデジタル受信電子機器を使用して、送受信機に通信信号を送信し、それから通信信号を受信し得る。交換された信号は、主として、送受信機のクロックを同期させるために使用され得る。これは、クロックが時間をカウントするレートが、クロック間で一定ではなく、時間とともに変動し（「クロックドリフト」）、全ての送受信機のクロックが最初に正確に設定された場合であっても、送受信機間に時間差をもたらすため、重要である。さらに、異なるクロックが、クロックオフセットを有し得る。さらに、異なるクロックのレートが、経時的に異なるように発展し得る。そのような差異は、信号のタイムスタンピングに影響を及ぼし、したがって、低減された位置特定性能をもたらし得る。そのような差異は、送受信機が単一のクロックによってサービス提供される、有線設定を使用して回避されることができる。いくつかの実施形態では、配線設定は、送受信機をクロックに接続するケーブル毎に同じ長さを使用し、クロックから各送受信機への同じ信号進行時間を確実にする。
いくつかの実施形態では、送受信機は、無線信号を受信するように構築および配列される。いくつかの実施形態では、送受信機は、タイムスタンプ可能な信号を受信するように構築および配列される。いくつかの実施形態では、送受信機は、ＵＷＢ信号を受信するように構築および配列される。
いくつかの実施形態では、無線信号の受信は、送受信機性能を改良し得る。例えば、第１の送受信機が、第２の送受信機から受信された無線信号を使用し、その内部クロックを調節し得る。これは、例えば、無線信号がネットワーク内の他の送受信機から受信された時間をメモリ内に記憶し、続けて、これらの時間に基づいて、ローカルクロックを調節する同期ユニットによって達成され得る。いくつかの実施形態では、改良されたクロック同期は、異なる送受信機が信号を伝送するレート間により少ない変動をもたらす。いくつかの実施形態では、伝送レート間の変動の測定値は、位置特定ネットワークの性能を評価するために使用されるメトリックであり得る。
いくつかの実施形態では、位置特定システムはさらに、３つの送受信機に動作上結合される、スケジューリングユニットを備える。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、本装置の運動に影響を及ぼすように動作可能である、オンボードアクチュエータと、相対的場所に依存して、本装置のオンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットとを備える。いくつかの実施形態では、制御ユニットはさらに、相対的場所を表すデータの受信から０．１、０．２、０．５、１、または５秒未満で制御信号を算出するように動作可能であり、オンボードアクチュエータはさらに、制御信号の受信から０．１、０．２、０．５、１、または５秒未満で本装置の運動に影響を及ぼすように構築および配列され、したがって、本装置は、リアルタイムで制御されることができる。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、相対的場所への擾乱に応答して本装置を移動させるように構築および配列され、移動は、擾乱を５、１、または０．２秒未満で低減させる。いくつかの実施形態では、擾乱は、瞬間的事象である。
いくつかの実施形態では、擾乱は、本装置またはロボットの実際の位置を少なくとも１ｍだけ、または１０ｃｍだけ変化させる。いくつかの実施形態では、擾乱は、本装置またはロボットの実際の配向を少なくとも４５度だけ、または１０度だけ変化させる。
いくつかの実施形態では、装置位置特定のためのシステムは、擾乱を０．１、０．２、０．５、１、または５秒未満で低減させるように本装置を移動させることによって、３つの送受信機の位置への擾乱に反応するように動作可能である。いくつかの実施形態では、擾乱は、３つの送受信機の実際の位置を１ｍ、５０ｃｍ、３０ｃｍ、または１０ｃｍだけ変化させる。いくつかの実施形態では、擾乱は、３つの送受信機の全ての位置における同時、突然、線形偏移である。
いくつかの実施形態では、位置特定システムは、補償ユニットと、メモリユニットとを備え、位置特定ユニットはさらに、補償ユニットによって算出される補償値およびメモリユニットによって提供されるデータに依存して、相対的場所を算出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、相対的場所は、着信時間差（ＴＤＯＡ）技法を使用して算出される。いくつかの実施形態では、メモリユニットは、３つのＵＷＢ送受信機毎に位置および識別子を記憶するように動作可能である。いくつかの実施形態では、メモリユニットは、着信時間差を記憶するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置１３０はさらに、センサを備え、これは、運動の不在を検出するように構築および配列され、自己位置特定装置の位置特定ユニットはさらに、運動の不在に依存して、相対的場所を算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれさらに、ＵＷＢ送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築および配列されるセンサを備える。いくつかの実施形態では、擾乱は、配向または位置における変化のうちの１つである。いくつかの実施形態では、擾乱は、振動である。いくつかの実施形態では、センサは、加速度計である。いくつかの実施形態では、センサは、送受信機のデジタル伝送電子機器に動作上結合され、送受信機のデジタル伝送電子機器は、自己位置特定装置への擾乱を表すデータを伝送するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置はさらに、補償ユニットを備える。いくつかの実施形態では、補償ユニットは、本装置のデジタル受信電子機器またはメモリユニットに動作上結合され、（ｉ）第１の送受信機から本装置に進行する第１のＵＷＢ信号と第２の異なる送受信機から本装置に進行する第２のＵＷＢ信号との間の着信時間差に関する補償値および（ｉｉ）第１の送受信機から本装置に進行する第１のＵＷＢ信号のタイムスタンプに関する補償値のうちの１つを算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、装置位置特定のためのシステムは、アンテナの軸のいずれかにおける本装置のアンテナの配向への擾乱にもかかわらず、３つの送受信機に対する本装置の位置を維持するように動作可能である。いくつかの実施形態では、擾乱は、本装置のアンテナの配向を１０度、３０度、または６０度を上回って変化させる。いくつかの実施形態では、擾乱は、本装置のアンテナの配向をその３つの軸のいずれかにおいて変化させる。
いくつかの実施形態では、装置位置特定のためのシステムはさらに、本装置の移動のモデルに依存して、補償値を算出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、装置位置特定のためのシステムはさらに、本装置の運動のモデルに依存して、補償値を算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、装置位置特定のためのシステムはさらに、０．６、３、または１５ナノ秒以内に補償値を算出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、補償ユニットはさらに、実際の着信時間差または実際の着信時間および算出された補償値の統計的平均誤差が０．６、３、または１５ナノ秒よりも小さいように補償値を算出するように動作可能である。
いくつかの実施形態では、集中クロックが、有線送受信機を同期させるために使用される。いくつかの実施形態では、クロック同期ＵＷＢ信号は、ＵＷＢ信号である。
いくつかの実施形態では、送受信機のアンテナは、（ｉ）ＵＷＢ信号を送信し、（ｉｉ）ＵＷＢクロック同期信号を受信するように構築および配列される。いくつかの実施形態では、別個のアンテナが、ＵＷＢ信号およびＵＷＢクロック同期信号のために使用される。いくつかの実施形態では、少なくとも３つのＵＷＢ送受信機のアンテナがそれぞれ、ＵＷＢクロック同期信号を伝送および受信するように構築ならびに配列される。
いくつかの実施形態では、センサは、カメラ、加速度計、磁気計、およびジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、センサは、加速度計、ジャイロスコープ、磁気計、カメラ、光学流量センサ、気圧計、エンコーダ、および赤外線センサの群に属する。いくつかの実施形態では、センサは、加速度計、ジャイロスコープ、磁気計、カメラ、光学流量センサ、レーザまたはソナーレンジファインダ、レーダ、気圧計、温度計、湿度計、緩衝器、化学センサ、電磁センサ、空気流量センサおよび相対対気速度センサ、超音波センサ、マイクロフォン、無線センサ、ならびに他の高さ、距離、および範囲センサ、ならびに赤外線センサ、飛行時間センサ、ならびにエンコーダのより大きい群に属する。いくつかの実施形態では、配向センサは、磁気計または加速度計のうちの１つである。いくつかの実施形態では、本装置は、本装置の移動のために使用されるアクチュエータのうちの少なくとも１つの配向を表すデータを検出するように構築および配列されるセンサを備える。
本開示の別の側面によると、ＵＷＢ信号、オンボードセンサ信号、ならびに第１および第２の場所における大域的特性の比較に依存して移動するように動作可能である、移動ロボットが、提供される。
いくつかの実施形態では、移動ロボットの基準信号は、移動ロボット（または移動ロボットのアンテナ）の所望の位置または配向を表し、移動は、移動ロボットの（またはアンテナの）配向、位置、または移動の変化のうちの少なくとも１つによって引き起こされる、移動ロボットの（またはそのアンテナの）所望の位置または配向に対する移動ロボットの（またはそのアンテナの）実際の位置または配向への擾乱を低減させる。
本開示の別の側面によると、オンボード信号が、既知の相対的場所を伴う少なくとも４つのＵＷＢ送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて生産され得る。いくつかの実施形態では、送受信機のクロックは、同期され得、４つの送受信機はそれぞれ、スケジューリングされた伝送時間においてＵＷＢ信号を伝送し得る。自己位置特定装置は、そのクロックを使用して信号を受信およびタイムスタンピングし、（例えば、メモリからそれらを読み出すことによって、またはＵＷＢ信号からそれらをデコードすることによって）同期された送受信機クロックの時間において各信号の伝送タイムスタンプを読み出し得る。送受信機に対する自己位置特定装置の位置は、次いで、既知の相対的場所、４つの伝送タイムスタンプ、および４つの受信タイムスタンプに基づいて算出され、基準位置またはある閾値と比較され得る。自己位置特定装置は、次いで、比較に基づいて、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する信号、オンボードディスプレイに対する信号、または無線信号を生産し得る。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、ウェアラブルである。いくつかの実施形態では、自己位置特定装置は、ユーザフィードバックを提供する（例えば、スピーカを介してオーディオを提供する、ディスプレイを介して画像またはビデオを提供する）ように動作可能である。
本開示の別の側面によると、オンボード信号が、既知の相対的場所を伴う少なくとも３つのＵＷＢ送受信機に対する自己位置特定装置の位置に基づいて生産され得る。自己位置特定装置は、少なくとも１つのＵＷＢ信号を伝送し、自己位置特定装置クロックの時間における少なくとも１つのＵＷＢ信号の少なくとも１つの伝送タイムスタンプをメモリ内に記憶し得る。３つのＵＷＢ送受信機は、次いで、それぞれ、受信時間において少なくとも１つのＵＷＢ信号のうちの１つを受信し、それぞれ、ＵＷＢ信号を伝送し得る。これらの伝送された信号は、次いで、自己位置特定装置によってそのクロックの時間において受信およびタイムスタンピングされ得る。第１、第２、および第３の送受信機の受信と伝送との間の第１、第２、および第３の伝送遅延が、次いで、メモリから読み出される、またはＵＷＢ信号からデコードされ得、送受信機に対する自己位置特定装置の位置が、次いで、既知の場所、受信タイムスタンプ、遅延、および少なくとも１つの伝送タイムスタンプに基づいて算出され、基準位置またはある閾値と比較され得る。自己位置特定装置は、次いで、比較に基づいて、オンボードアクチュエータに対する制御信号、オンボードスピーカに対する信号、オンボードディスプレイに対する信号、または無線信号を生産し得る。
本開示の別の側面によると、既知の相対的位置を伴うＵＷＢ送受信機ネットワークの一部であり、それぞれ、センサを備えるＵＷＢ送受信機の移動の影響は、センサを使用して移動を検出し、移動を示す情報を無線で伝送し、補償値の算出、位置の算出値の調節、またはアラートのトリガのうちの１つもしくはそれを上回るものを実施することによって軽減され得る。
本開示の別の側面によると、３つのＵＷＢ送信機と、自己位置特定装置とを備える、装置位置特定のためのシステムが、提供され、ＵＷＢ送信機のうちの１つおよび本装置は、それぞれ、大域的特性センサを備え、自己位置特定装置はさらに、受信されたＵＷＢ信号および２つの大域的特性センサからのセンサデータに基づいて、３つのＵＷＢ送受信機に対する本装置の場所を算出するように動作可能である、中央処理電子機器を備える。いくつかの実施形態では、感知される大域的特性は、大気圧、磁場、ランドマーク、ＧＰＳ信号、および重力のうちの１つであり得る。いくつかの実施形態では、算出はさらに、センサデータの比較に基づく、またはセンサセータに関する大域的特性モデルを使用する、または本装置の配向もしくは運動を表すデータを使用し得る。いくつかの実施形態では、中央処理電子機器はさらに、比較、大域的特性モデルの使用、または本装置の配向もしくは運動を表すデータの使用に基づいて、アクチュエータに対する制御信号を算出するように動作可能である。
本開示の別の側面によると、少なくとも１つのタイムスタンピングされたＵＷＢ信号および基準信号に基づいて、移動ロボットの移動に影響を及ぼすように動作可能であるアクチュエータを備える、移動ロボットが、提供される。いくつかの実施形態では、アクチュエータはさらに、オンボードセンサ信号と、遠隔の場所におけるオフボードセンサから受信され、遠隔の場所における大域的特性に基づいて生産されたオフボードセンサ信号との比較に基づいて、移動に影響を及ぼすように動作可能である。いくつかの実施形態では、移動ロボットは、大域的特性モデルを使用し、オンボードセンサ信号をオフボードセンサ信号と比較するように動作可能である。いくつかの実施形態では、アクチュエータはさらに、ＵＷＢ信号を生産するＵＷＢ送信機の位置、配向、および移動のうちの少なくとも１つを示す信号に基づいて、移動に影響を及ぼすように動作可能である。いくつかの実施形態では、移動ロボットは、位置特定ユニットと、アクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である制御ユニットとを備える。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機が、ＵＷＢ送受信機ネットワークに追加され得る。ＵＷＢネットワークは、相互に対して既知の相対的位置を伴う少なくとも第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機を備え得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のそれぞれならびに付加的無線ＵＷＢ送受信機は、クロックを備え得る。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の無線受信範囲内でアクティブ化され得る。付加的ＵＷＢ送受信機は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対して部分的または完全に未知の相対的位置を有し得る。
いくつかの実施形態では、３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれ、ＵＷＢ信号を無線で伝送するように構成され得る。３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれ、ＵＷＢ信号がそのＵＷＢ送受信機によって伝送されるときは常に、タイムスタンプを生成するように構成され得る。付加的ＵＷＢ送受信機は、他のＵＷＢ送受信機のいずれかによって伝送されたＵＷＢ信号を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢは、他のＵＷＢ送受信機のいずれかから受信された任意のＵＷＢ信号の受信時間をタイムスタンピングするように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＵＷＢ信号が第１のＵＷＢ送受信機によって伝送されると、第１のＵＷＢ送受信機は、伝送タイムスタンプを生成し得る一方、付加的ＵＷＢ送受信機は、ＵＷＢ信号を受信すると、受信タイムスタンプを生成し得る。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機は、第１のＵＷＢ信号を伝送し、第１のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第１の伝送タイムスタンプを生成し得る。第２のＵＷＢ送受信機は、第２のＵＷＢ信号を伝送し、第２のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第２の伝送タイムスタンプを生成し得る。第３のＵＷＢ送受信機は、第３のＵＷＢ信号を伝送し、第３のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第３の伝送タイムスタンプを生成し得る。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機は、第１のＵＷＢ信号を受信し、付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第１の受信タイムスタンプを生成し得る。付加的ＵＷＢ送受信機はまた、第２のＵＷＢ信号を受信し、付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第２の受信タイムスタンプを生成し得る。付加的ＵＷＢ送受信機はまた、第３のＵＷＢ信号を受信し、付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第３の受信タイムスタンプを生成し得る。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットが、第１、第２、および第３の受信されたＵＷＢ信号の受信ならびに第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所に基づいて、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出し得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、第１、第２、および第３の受信タイムスタンプならびに第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の既知の相対的場所に基づいて、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出し得る。
いくつかの実施形態では、ＵＷＢネットワークは、第４のＵＷＢ送受信機を備え得る。第４のＵＷＢ送受信機は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する既知の場所を有し、クロックを備え得る。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機は、第４のＵＷＢ送受信機の受信範囲内にあり得る。第４のＵＷＢ送受信機は、第４のＵＷＢ信号を伝送し、第４のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第４の伝送タイムスタンプを生成し得る。付加的ＵＷＢ送受信機はまた、第４のＵＷＢ信号を受信し、付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第４の受信タイムスタンプを生成し得る。いくつかの実施形態では、第４の受信タイムスタンプはまた、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のクロックは、同期され得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送タイムスタンプは、同期されたクロックの時間において把握され得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送タイムスタンプは、付加的ＵＷＢ送受信機のメモリから読み出され得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送タイムスタンプは、ＵＷＢ信号からデコードされ得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送タイムスタンプはまた、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機は、第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の無線伝送に先立って、少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送し得る。付加的ＵＷＢ送受信機は、付加的ＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、付加的伝送タイムスタンプを生成し、それをメモリ内に記憶し得る。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機は、付加的ＵＷＢ信号を受信し、第１のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第１の付加的受信タイムスタンプを生成し得る。第２のＵＷＢ送受信機は、付加的ＵＷＢ信号を受信し、第２のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第２の付加的受信タイムスタンプを生成し得る。第３のＵＷＢ送受信機は、付加的ＵＷＢ信号を受信し、第３のＵＷＢ送受信機のクロックに基づいて、第３の付加的受信タイムスタンプを生成し得る。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第１の伝送遅延が、把握される。いくつかの実施形態では、第２のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、第２のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第２の伝送遅延が、把握される。いくつかの実施形態では、第３のＵＷＢ送受信機におけるＵＷＢ信号の受信と、第３のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の対応する伝送との間の第３の伝送遅延が、把握される。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送遅延は、付加的ＵＷＢ送受信機上のメモリから読み出され得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送遅延は、付加的ＵＷＢ送受信機によって受信される１つまたはそれを上回るＵＷＢ信号からデコードされ得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の伝送遅延ならびに記憶された付加的伝送タイムスタンプは、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置を算出するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットが、ＵＷＢ信号の伝送スケジュールを調節し、付加的ＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号のスケジューリングされた伝送を含めるために使用され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）スロットを分配することを妥協し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのＴＤＭＡタイムスロットが、付加的ＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の伝送のために分配され得る。
いくつかの実施形態では、複数のＵＷＢ信号が、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機ならびに付加的ＵＷＢ送受信機から無線で伝送され得、したがって、複数のＵＷＢ信号はそれぞれ、伝送側ＵＷＢ送受信機の埋め込まれた相対的位置情報を備える。
いくつかの実施形態では、自己位置特定装置が、複数のＵＷＢ信号を受信し、受信された複数のＵＷＢ信号に基づいて、自己位置特定装置の相対的位置を算出し得る。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットによる第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機に対する付加的ＵＷＢ送受信機の位置の算出は、第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプに基づき得る。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプは、メモリから読み出されるか、または少なくとも１つのＵＷＢ信号のペイロードとして受信され、それからデコードされるかのいずれかであり得る。
いくつかの実施形態では、いつ少なくとも１つの付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送するかを判定するステップは、（１）１つもしくはそれを上回る事前判定されたルールまたは（２）付加的ＵＷＢ送受信機によって受信されたデータに基づき得る。いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機に対してスケジューリングされる伝送タイムスロットの判定は、スケジューリングユニットを使用して実施される、または（ｉ）第１、第２、および第３の伝送時間のスケジューリング、（ｉｉ）第１、第２、もしくは第３の送受信機のＵＷＢ信号と付加的送受信機のＵＷＢ信号との間の所望の時間分離、もしくは（ｉｉｉ）スケジューリングプロトコルのうちの少なくとも１つに基づいて実施され得る。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、付加的ＵＷＢ送受信機に対してスケジューリングされる伝送タイムスロットを判定するステップを含み得、付加的ＵＷＢ送受信機を使用して、付加的ＵＷＢ信号を無線で伝送するステップは、スケジューリングされた伝送タイムスロットに基づき得る。
いくつかの実施形態では、付加的ＵＷＢ送受信機の位置の算出はさらに、第４のＵＷＢ信号の伝送タイムスタンプに基づき得る。
いくつかの実施形態では、ＵＷＢ送受信機ネットワーク内のＵＷＢ送受信機を較正するための方法が、使用される。ＵＷＢネットワークは、少なくとも第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機を備え得る。最初に、３つの送受信機の相対的位置は、相互に関連して完全または部分的に未知であり得る。較正の１つの目標は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出することであり得る。
いくつかの実施形態では、３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれ、ＵＷＢ信号を無線で伝送するように構成され得る。３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれまた、他のＵＷＢ送受信機のいずれかによって伝送されたＵＷＢ信号を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれ、これが伝送する任意のＵＷＢ信号の伝送時間をタイムスタンピングし、他のＵＷＢ送受信機のいずれかから受信された任意のＵＷＢ信号の受信時間をタイムスタンピングするように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機によって伝送されたＵＷＢ信号は、第２のＵＷＢ送受信機および第３のＵＷＢ送受信機の両方によって受信され得る。第２および第３のＵＷＢ送受信機はそれぞれ、次いで、第１のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号が受信されたときの時間を示す受信タイムスタンプを生成し得る。
いくつかの実施形態では、３つのＵＷＢ送受信機の相対的位置は、３つのＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つによって生成された受信タイムスタンプに基づいて判定され得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも３つの受信タイムスタンプが、３つのＵＷＢ送受信機の相対的位置を判定するために使用され得る。例えば、第１のＵＷＢ送受信機は、第２および第３のＵＷＢ送受信機によって受信され得る第１のＵＷＢ信号を伝送し得、第２および第３のＵＷＢ送受信機はそれぞれ、第１のＵＷＢ信号の受信の時間に個別の受信タイムスタンプを生成する。第２のＵＷＢ送受信機もまた、少なくとも第３のＵＷＢ送受信機によって受信され得る第２のＵＷＢ信号を伝送し得、第３のＵＷＢ送受信機は、第２のＵＷＢ信号の受信の時間に受信タイムスタンプを生成する。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機は、第２のＵＷＢ送受信機によって受信およびタイムスタンピングされ得る第１のＵＷＢ信号を伝送し得る。第２のＵＷＢ送受信機は、第３のＵＷＢ送受信機によって受信およびタイムスタンピングされ得る第２のＵＷＢ信号を伝送し得る。第３のＵＷＢ送受信機は、第１のＵＷＢ送受信機によって受信およびタイムスタンピングされ得る第３のＵＷＢ信号を伝送し得る。
したがって、いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つが、少なくとも２つのＵＷＢ信号を伝送するために使用される。少なくとも２つのＵＷＢ信号のうちの１つまたはそれを上回るものが、次いで、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つによって受信され、少なくとも２つのＵＷＢ信号の少なくとも３つの受信をもたらす。少なくとも３つの受信はそれぞれ、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つによってタイムスタンピングされ、少なくとも３つの受信タイムスタンプの生成をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも３つの受信タイムスタンプは、次いで、位置較正ユニットにおいて受信され得る。位置較正ユニットは、次いで、少なくとも３つの受信タイムスタンプに基づいて、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出し得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、連立双曲線方程式または連立双曲線方程式の線形化バージョンを解き、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出し得る。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットはまた、少なくとも２つのＵＷＢ信号の少なくとも２つの伝送タイムスタンプを受信し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの伝送タイムスタンプは、メモリから受信されたものか、またはペイロードとして受信され、少なくとも２つのＵＷＢ信号もしくは他のＵＷＢ信号からデコードされたものかのいずれかであり得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットは、次いで、少なくとも３つの受信タイムスタンプおよび少なくとも２つの伝送タイムスタンプに基づいて、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出し得る。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機は、第１のクロックを備え、第２のＵＷＢ送受信機は、第２のクロックを備え、第３のＵＷＢ送受信機は、第３のクロックを備える。いくつかの実施形態では、同期ユニットが、第１、第２、および第３のクロックを同期させ、タイミングオフセットまたはレートの差異を低減させるために使用され得る。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のいくつかは、センサを備え得る。いくつかの実施形態では、センサはそれぞれ、重力、電磁力、流体圧力、気体圧力、全地球測位信号、または無線報時信号等の少なくとも１つの共通大域的特性を測定するように構成され得る。例えば、第１のＵＷＢ送受信機が、第１の重力センサを備え得、第２のＵＷＢ送受信機が、第２の重力センサを備え得る。
いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機は、第１のセンサから第１のデータを受信し得、第２のＵＷＢ送受信機は、第２のセンサから第２のデータを受信し得、第３のＵＷＢ送受信機は、第３のセンサから第３のデータを受信し得る。いくつかの実施形態では、第１のＵＷＢ送受信機によって生成されるＵＷＢ信号は、第１のデータを表すペイロードデータを備え得、第２のＵＷＢ送受信機によって生成されるＵＷＢ信号は、第２のデータを表すペイロードデータを備え得、第３のＵＷＢ送受信機によって生成されるＵＷＢ信号は、第３のデータを表すペイロードデータを備え得る。いくつかの実施形態では、相対的位置の算出はさらに、第１のデータ、第２のデータ、および第３のデータのうちの少なくとも２つに基づき得る。
いくつかの実施形態では、ＵＷＢ送受信機ネットワークは、第４のＵＷＢ送受信機を備え得る。いくつかの実施形態では、第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の位置に関連して完全または部分的に未知であり得る。いくつかの実施形態では、第４のＵＷＢ送受信機は、同様に無線で、ＵＷＢ信号を伝送し、他のＵＷＢ送受信機によって伝送されたＵＷＢ信号を受信およびタイムスタンピングし得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも６つの受信タイムスタンプが、４つのＵＷＢ送受信機の相対的位置を判定するために使用され得る。したがって、いくつかの実施形態では、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つが、少なくとも３つのＵＷＢ信号を伝送するために使用される。少なくとも３つのＵＷＢ信号のうちの２つまたはそれを上回るものが、次いで、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つによって受信され、少なくとも３つのＵＷＢ信号の少なくとも６つの受信をもたらす。少なくとも６つの受信はそれぞれ、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも３つによってタイムスタンピングされ、少なくとも６つの受信タイムスタンプの生成をもたらし得る。
いくつかの実施形態では、少なくとも６つの受信タイムスタンプは、次いで、位置較正ユニットにおいて受信され得る。位置較正ユニットは、次いで、少なくとも６つの受信タイムスタンプに基づいて、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置を算出し得る。
いくつかの実施形態では、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機の相対的位置を表すデータが、第１、第２、第３、および第４のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも１つの範囲内の自己位置特定装置に送信され得る。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも１つは、そのＵＷＢ送受信機の移動を検出するように構成されるセンサを備え得る。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも１つは、移動の検出に応答して、その移動を示す情報を無線で伝送し得る。
いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットが、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機からのＵＷＢ信号の伝送をスケジューリングし得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングは、時分割多元接続スロット分配をスケジューリングすることを妥協し得る。
いくつかの実施形態では、ＵＷＢ送受信機ネットワークは、付加的ＵＷＢ送受信機を備え得る。付加的ＵＷＢ送受信機の伝送は、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの特定の１つの伝送に干渉しないように構成され得る。いくつかの実施形態では、スケジューリングユニットが、１つのＴＤＭＡタイムスロットを、付加的ＵＷＢ送受信機ならびに第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機のうちの特定の１つの両方に分配し得る。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットが、少なくとも２つの続けて伝送されたＵＷＢ信号に基づいて、第１、第２、および第３のＵＷＢ送受信機の相対的位置を精緻化するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、位置較正ユニットにおけるＵＷＢ送受信機の初期相対的位置は、部分的知識に基づいて初期化され得る。初期化するステップは、位置推定値を初期化するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、位置較正ユニットが、ＵＷＢ送受信機の相対的位置の推定値を連続的に維持し得る。維持するステップは、更新された位置推定値を算出するステップを含み得る。
本発明のある側面が、その例示的実施形態を参照して特に示され、説明されたが、形態および詳細における種々の変更が、以下の請求項によって定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それにおいて成され得ることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、タイムスタンプ可能な信号に適用される本開示の具体的側面は、ＵＷＢ信号にも等しく明確に適用され得、逆もまた同様である。さらなる実施例として、信号１０２に適用される本開示の具体的側面は、信号１０４にも等しく明確に適用され得、逆もまた同様である。さらなる実施例として、信号１０４に適用される本開示の具体的側面は、信号１５３０にも等しく明確に適用され得、逆もまた同様である。さらなる実施例として、位置特定ユニット１５２に適用される本開示の具体的側面は、位置較正ユニット１８０にも等しく明確に適用され得、逆もまた同様である。
また、本開示の送受信機、装置、およびコンポーネントは、ハードウェアコンポーネントまたはハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントの組み合わせを含み得ることを理解されたい。ハードウェアコンポーネントは、本明細書に説明されるように動作するように構築または配列される任意の好適な有形コンポーネントを含み得る。ハードウェアコンポーネントのいくつか（例えば、スケジューリングユニット、同期ユニット、スケジューリングユニット、位置特定ユニット、補償ユニット、制御ユニット等）は、本明細書に説明される動作を実施するための処理回路（例えば、プロセッサまたはプロセッサの群）を備え得る。ソフトウェアコンポーネントは、有形コンピュータ可読媒体上に記録されるコードを備え得る。処理回路は、ソフトウェアコンポーネントによって、説明される動作を実施するように構成され得る。
したがって、本実施形態は、あらゆる点で例証的であって、制限的ではないと見なされることが望ましい。
図の番号
１００ 位置特定システム
１０２ タイムスタンプ可能な信号
１０４ 送受信機間のタイムスタンプ可能な信号
１１０ 送受信機
１１０ａ 送受信機０
１１０ｂ 送受信機１
１１０ｃ 送受信機２
１１２ 送受信機のアンテナ
１１６ 送受信機のアナログ伝送電子機器
１１８ 送受信機のデジタル伝送電子機器
１３０ 自己位置特定装置
１３２ 自己位置特定装置のアンテナ
１３６ 自己位置特定装置のアナログ受信電子機器
１４８ 自己位置特定装置のデジタル受信電子機器
１５０ スケジューリングユニット
１５２ 位置特定ユニット
１５４ 送受信機のセンサ
１５５ 自己位置特定装置のセンサ
１５６ 送受信機の大域的特性
１５８ 自己位置特定装置の大域的特性
１６０ 送受信機のアナログ受信電子機器
１６４ 送受信機のデジタル受信電子機器
１７０ 送受信機のメモリ
１７１ 自己位置特定装置のメモリ
１７４ 同期ユニット
１８０ 位置較正ユニット

２０２ 移動送信機
２０４ 定常受信機
２０６ 集中位置特定システム
２０８ 移動送信機から送信された信号
２５２ 移動送受信機
２５４ 定常送受信機
２５８ 定常送受信機と移動送受信機との間で送信された双方向信号

３００ クロック
３０４ 同期信号

５００ 補償ユニット

６００ 自己位置特定装置Ａのクロックにおいて測定されるような時間の進行
６０２ 自己位置特定装置Ａのアンテナにおける第１のメッセージの着信時間
６０４ 自己位置特定装置Ａのデジタル受信電子機器による第１のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Ａのアンテナにおける第１のメッセージの着信時間との間の差異
６０６ 自己位置特定装置Ａのデジタル受信電子機器による第１のメッセージのタイムスタンプ
６１２ 自己位置特定装置Ａのアンテナにおける第２のメッセージの着信時間
６１４ 自己位置特定装置Ａのデジタル受信電子機器による第２のメッセージのタイムスタンプと自己位置特定装置Ａのアンテナにおける第２のメッセージの着信時間との間の差異
６１６ 自己位置特定装置Ａのデジタル受信電子機器による第２のメッセージのタイムスタンプ

７００ チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）
７０２ ＵＷＢ信号雑音フロアレベル
７１０ ＵＷＢ信号プリアンブル
７１２ ＵＷＢ信号フレーム開始デリミタ（ＳＦＤ）
７１４ ＵＷＢ信号パケットヘッダ
７１６ ＵＷＢ信号ペイロード
７２０ ＵＷＢ信号伝送中の時間の進行
７２２ ＵＷＢ信号伝送が開始する時間
７２４ ＵＷＢ信号伝送が終了する時間
８００ 受信タイムスタンプ
８０２ クロック補正
８０４ 影響補償
８０６ 補正された着信時間
８１０ 遠隔の大域的特性
８１２ 比較
８１４ 大域的特性モデル
８２０ 拡張カルマンフィルタプロセス更新
８２２ 事前
８２４ 拡張カルマンフィルタ測定値更新
８２６ 事後
８３０ 場所
８４０ 制御ユニット

９００ 自己位置特定装置と送受信機との間の相対的角度
９００ａ 自己位置特定装置と送受信機０との間の相対的角度
９００ｂ 自己位置特定装置と送受信機１との間の相対的角度
９０２ 自己位置特定装置と送受信機との間の相対的角度によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０２ａ 自己位置特定装置と送受信機０との間の相対的角度によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０２ｂ 自己位置特定装置と送受信機１との間の相対的角度によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０３ 座標系
９０４ 自己位置特定装置と送受信機との間の距離
９０４ａ 自己位置特定装置と送受信機０との間の距離
９０４ｂ 自己位置特定装置と送受信機１との間の距離
９０６ 自己位置特定装置と送受信機との間の距離によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０６ａ 自己位置特定装置と送受信機０との間の距離によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０６ｂ 自己位置特定装置と送受信機１との間の距離によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９０８ 自己位置特定装置と送受信機との間の等価障害物幅
９０８ｃ 自己位置特定装置と送受信機２との間の等価障害物幅
９１０ 自己位置特定装置と送受信機との間の等価障害物幅によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９１０ａ 自己位置特定装置と送受信機０との間の等価障害物幅によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９１０ｂ 自己位置特定装置と送受信機１との間の等価障害物幅によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
９１０ｃ 自己位置特定装置と送受信機２との間の等価障害物幅によって引き起こされるＵＷＢ信号の受信遅延
１００４ オンボードアクチュエータ
１００６ 移動
１００８ 基準信号

１１００ 移動ロボット
１１０２ 中央処理電子機器
１１０４ ジャイロスコープ
１１０６ 加速度計
１１１０ プロペラ
１１１２ オフボードコントローラ
１１１４ オフボードセンサ

１２０２ 水平コントローラ
１２０４ ｘ方向における車両加速度を規定するコマンド
１２０６ ｙ方向における車両加速度を規定するコマンド
１２１０ 垂直コントローラ
１２１２ ｚ方向における車両加速度を規定するコマンド
１２２０ 低減姿勢コントローラ
１２２２ 車両ピッチレートを規定するコマンド
１２２４ 車両ロールレートを規定するコマンド
１２３０ ヨーコントローラ
１２３２ 車両ヨーレートを規定するコマンド
１２４２ 本体レートコントローラ
１２４４ アクチュエータコマンド

１３００ａ 時間Ｒ１におけるパケット１２０ａの受信と時間Ｒ２におけるパケット１２０ｂの受信との間の着信時間差（ＴＤＯＡ）
１３００ｂ 時間Ｒ２におけるパケット１２０ｂの受信と時間Ｒ３におけるパケット１２０ｃの受信との間の着信時間差（ＴＤＯＡ）
１３００ｃ 時間Ｒ３におけるパケット１２０ｃの受信と時間Ｒ４におけるパケット１２０ｄの受信との間の着信時間差（ＴＤＯＡ）
１３１０ ラウンドロビン方式で送信される伝送パケット間の規則的な時間間隔（Ｔ２−Ｔ１＝Ｔ３−Ｔ２＝Ｔ４−Ｔ３）

１４００ 送受信機信号の半径方向カバレッジ
１４１０ ２つの範囲内送受信機間の無線通信
１４２０ １つのセル内の複数の送受信機によって重複する空間的カバレッジ
１４４０ 複数の送受信機セルによって重複する空間的カバレッジ

１５００ データ送受信機
１５０５ データ送受信機アンテナ
１５１０ データアクセスポイント
１５２０ データ送受信機とデータアクセスポイントとの間の双方向信号伝達
１５３０ ２つのデータ送受信機間の双方向信号伝達

Claims (9)

  1. 位置特定システムであって、
    ３つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機であって、それぞれ、ＵＷＢ信号を放出するように動作可能であり、それぞれ、
    送受信機アンテナと、
    送受信機クロックと、
    アナログ伝送電子機器と、
    前記送受信機クロックおよび前記アナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、デジタル伝送電子機器と、
    を備える、３つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機と、
    前記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能な第１の自己位置特定装置であって、
    前記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、第１の装置アンテナであって、前記第１の装置アンテナは、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第１のものからの第１のＵＷＢ信号と、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第２のものからの第２のＵＷＢ信号と、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第３のものからの第３のＵＷＢ信号と、
    を受信するように動作可能である、第１の装置アンテナと、
    第１の装置クロックと、
    第１の装置アナログ受信電子機器と、
    前記第１の装置クロックおよび前記第１の装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第１の装置クロックを基準にして、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第１の装置デジタル受信電子機器と、
    前記装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットであって、前記補償ユニットは、
    第１のＵＷＢ送受信機から前記第１の自己位置特定装置に進行する第１のＵＷＢ信号と、第２の異なるＵＷＢ送受信機から前記第１の自己位置特定装置に進行する第２のＵＷＢ信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機から前記第１の自己位置特定装置に進行する第１のＵＷＢ信号のタイムスタンプに関する補償値と、
    のうちの１つを算出するように動作可能であり、前記補償ユニットは、
    前記第１の装置アンテナと、
    前記第１の装置アナログ受信電子機器と、
    前記第１の装置デジタル受信電子機器と、
    前記第１の自己位置特定装置の運動と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機の送受信機アンテナと、
    前記第１のＵＷＢ送受信機のアナログ伝送電子機器と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機のデジタル伝送電子機器と、
    前記第２のＵＷＢ送受信機の送受信機アンテナと、
    前記第２のＵＷＢ送受信機のアナログ伝送電子機器と、
    前記第２のＵＷＢ送受信機のデジタル伝送電子機器と、
    のうちの１つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、前記補償値を算出するように動作可能である、補償ユニットと、
    前記第１の装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記３つのＵＷＢ送受信機に対する第１の自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、第１の位置特定ユニットと、
    を備える、第１の自己位置特定装置と、
    前記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能な第２の自己位置特定装置であって、
    前記ＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、第２の装置アンテナであって、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第１のものからの第１のＵＷＢ信号と、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第２のものからの第２のＵＷＢ信号と、
    前記３つのＵＷＢ送受信機の第３のものからの第３のＵＷＢ信号と、
    を受信するように動作可能である、第２の装置アンテナと、
    第２の装置クロックと、
    第２の装置アナログ受信電子機器と、
    前記第２の装置クロックおよび前記第２の装置アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第２の装置クロックを基準にして、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第２の装置デジタル受信電子機器と、
    前記第２の装置デジタル受信電子機器に動作上結合され、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記３つのＵＷＢ送受信機に対する第２の自己位置特定装置の相対的場所を算出するように動作可能である、第２の位置特定ユニットと、
    を備える、第２の自己位置特定装置と、
    を備える、システム。
  2. 前記送受信機クロックの第１のものと第２のものとの間のクロックオフセットおよびクロックレートのうちの少なくとも１つに関する補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットをさらに備え、前記送受信機クロックのうちの少なくとも２つは、それぞれ、間隔を５ｍ秒〜１０ｍ秒に平均化するために、最大（１×１０−８）２のアラン分散を有するように構築され、前記第１の位置特定ユニットによって算出される相対的場所は、１ｍまたはそれよりも良好な正確度で算出される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記第１の自己位置特定装置に物理的かつ動作上結合される、移動ロボットをさらに備え、前記第１の自己位置特定装置はさらに、
    空間を通した前記移動ロボットの移動を制御するように動作可能である、オンボードアクチュエータと、
    前記相対的場所に基づいて、前記オンボードアクチュエータに対する制御信号を生産するように動作可能である、制御ユニットと、
    を備える、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１の自己位置特定装置は、１０秒の時間ウィンドウ以内で前記ＵＷＢ信号のうちの２つを受信するように動作可能であり、前記２つのＵＷＢ信号のタイムスタンプ間の時間差は、前記第１の装置クロックを基準にして、前記第１の装置アンテナにおけるその受信時間間の時間差の３ナノ秒以内である、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記３つのＵＷＢ送受信機はそれぞれさらに、前記送受信機の位置または配向への擾乱を検出するように構築される、センサを備える、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記３つのＵＷＢ送受信機の第１のＵＷＢ送受信機の送受信機アンテナは、前記３つのＵＷＢ送受信機の第２のＵＷＢ送受信機のＵＷＢ信号を受信するように動作可能であり、前記第１のＵＷＢ送受信機は、
    送受信機アナログ受信電子機器と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機の送受信機クロックおよび前記送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第１のＵＷＢ送受信機の送受信機クロックを基準にして、前記第２のＵＷＢ送受信機の受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、送受信機デジタル受信電子機器と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機と前記第２のＵＷＢ送受信機との間の共通の同期された基準時間を取得するために、前記第２のＵＷＢ送受信機の受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記第１のＵＷＢ送受信機の送受信機クロックへの補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットと、
    を備える、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記３つのＵＷＢ送受信機は、第１のＵＷＢ送受信機と、第２のＵＷＢ送受信機と、第３のＵＷＢ送受信機とを備え、
    前記第１のＵＷＢ送受信機は、
    前記第２のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号および前記第３のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、第１の送受信機アンテナと、
    第１の送受信機クロックと、
    第１の送受信機アナログ受信電子機器と、
    前記第１の送受信機クロックおよび前記第１の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第１の送受信機クロックを基準にして、前記第２のＵＷＢ送受信機および前記第３のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第１の送受信機デジタル受信電子機器と、
    前記第２のＵＷＢ送受信機および前記第３のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第１の同期ユニットと、
    第１のアナログ伝送電子機器と、
    前記第１の送受信機クロックおよび前記第１のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第１の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、第１のデジタル伝送電子機器と、
    を備え、
    前記第２のＵＷＢ送受信機は、
    前記第１のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号および前記第３のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、第２の送受信機アンテナと、
    第２の送受信機クロックと、
    第２の送受信機アナログ受信電子機器と、
    前記第２の送受信機クロックおよび前記第２の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第２の送受信機クロックを基準にして、前記第１のＵＷＢ送受信機および前記第３のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第２の送受信機デジタル受信電子機器と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機および前記第３のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第２の同期ユニットと、
    第２のアナログ伝送電子機器と、
    前記第２の送受信機クロックおよび前記第２のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第２の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、第２のデジタル伝送電子機器と、
    を備え、
    前記第３のＵＷＢ送受信機は、
    前記第１のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号および前記第２のＵＷＢ送受信機によって放出されるＵＷＢ信号を受信するように動作可能である、第３の送受信機アンテナと、
    第３の送受信機クロックと、
    第３の送受信機アナログ受信電子機器と、
    前記第３の送受信機クロックおよび前記第３の送受信機アナログ受信電子機器に動作上結合され、前記第３の送受信機クロックを基準にして、前記第１のＵＷＢ送受信機および前記第２のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号をタイムスタンピングするように動作可能である、第３の送受信機デジタル受信電子機器と、
    前記第１のＵＷＢ送受信機および前記第２のＵＷＢ送受信機から受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、クロック補正値を算出するように動作可能である、第３の同期ユニットと、
    第３のアナログ伝送電子機器と、
    前記第３の送受信機クロックおよび前記第３のアナログ伝送電子機器に動作上結合され、前記第３の送受信機クロックを基準にして、スケジューリングされた伝送時間において前記ＵＷＢ信号を放出するように動作可能である、第３のデジタル伝送電子機器と、
    を備え、
    前記第１の同期ユニット、前記第２の同期ユニット、および前記第３の同期ユニットは、前記第１のＵＷＢ送受信機、前記第２のＵＷＢ送受信機、および前記第３のＵＷＢ送受信機が共通の同期された基準時間を取得するために、その個別のクロック補正値を算出する、
    請求項１に記載のシステム。
  8. 前記第１の自己位置特定装置はさらに、前記３つのＵＷＢ送受信機のうちの少なくとも２つから受信されたＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記第１の装置クロックに関するクロック補正値を算出するように動作可能である、同期ユニットを備える、請求項１に記載のシステム。
  9. 自己位置特定装置の相対的場所を判定するための方法であって、
    第１の送受信機アンテナと、第１の送受信機クロックと、第１のアナログ伝送電子機器と、第１のデジタル伝送電子機器とを備える、第１の超広帯域（ＵＷＢ）送受信機を使用して、前記第１の送受信機クロックを基準にして、第１のスケジューリングされた伝送時間において、第１のＵＷＢ信号を放出することと、
    第２の送受信機アンテナと、第２の送受信機クロックと、第２のアナログ伝送電子機器と、第２のデジタル伝送電子機器とを備える、第２のＵＷＢ送受信機を使用して、前記第２の送受信機クロックを基準にして、第２のスケジューリングされた伝送時間において、第２のＵＷＢ信号を放出することと、
    第３の送受信機アンテナと、第３の送受信機クロックと、第３のアナログ伝送電子機器と、第３のデジタル伝送電子機器とを備える、第３のＵＷＢ送受信機を使用して、前記第３の送受信機クロックを基準にして、第３のスケジューリングされた伝送時間において、第３のＵＷＢ信号を放出することと、
    第１の自己位置特定装置を使用して、前記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号を受信することであって、前記第１の自己位置特定装置は、第１の装置アンテナと、第１の装置クロックと、第１の装置アナログ受信電子機器と、前記第１の装置クロックおよび前記第１の装置アナログ受信電子機器に動作上結合される、第１の装置デジタル受信電子機器と、前記第１の装置デジタル受信電子機器に動作上結合された補償ユニットとを備える、ことと、
    前記第１の自己位置特定装置の第１の装置デジタル受信電子機器を使用して、前記第１の装置クロックを基準にして、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号をタイムスタンピングすることと、
    前記第１の装置デジタル受信電子機器に動作上結合される第１の位置特定ユニットを使用して、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記第１の自己位置特定装置の相対的場所を算出することと、
    第２の自己位置特定装置を使用して、前記第１、第２、および第３のＵＷＢ信号を受信することであって、前記第２の自己位置特定装置は、第２の装置アンテナと、第２の装置クロックと、第２の装置アナログ受信電子機器と、前記第２の装置クロックおよび前記第２の装置アナログ受信電子機器に動作上結合される、第２の装置デジタル受信電子機器とを備える、ことと、
    前記第２の自己位置特定装置の第２の装置デジタル受信電子機器を使用して、前記第２の装置クロックを基準にして、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号をタイムスタンピングすることと、
    前記第２の装置デジタル受信電子機器に動作上結合される第２の位置特定ユニットを使用して、前記受信された第１、第２、および第３のＵＷＢ信号のタイムスタンプに基づいて、前記第２の自己位置特定装置の相対的場所を算出することと、
    前記第１の自己位置特定装置の前記補償ユニットを使用して、
    前記第１のＵＷＢ信号と前記第２のＵＷＢ信号との間の着信の時間差に関する補償値と、
    前記第１のＵＷＢ信号の前記タイムスタンプに関する補償値と、
    のうちの１つを算出することと
    を含み、
    前記補償ユニットは、
    前記第１の装置アンテナと、
    前記第１の装置アナログ受信電子機器と、
    前記第１の装置デジタル受信電子機器と、
    前記第１の自己位置特定装置の運動と、
    前記第１の送受信機アンテナと、
    前記第１のアナログ伝送電子機器と、
    前記第１のデジタル伝送電子機器と、
    前記第２の送受信機アンテナと、
    前記第２のアナログ伝送電子機器と、
    前記第２のデジタル伝送電子機器と、
    のうちの１つまたはそれを上回るものによって導入されるタイミング誤差を暗示的または明示的に考慮することによって、前記補償値を算出するように動作可能である、方法。
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