近距離場位置測定システムおよび方法
ヌル軸が垂直であり、かつ、水平面などの対象となる平面内にヌル軸が位置するように配置された、２つの磁気アンテナを利用することによって位置を特定するために、近距離場信号特性が使用される。２つのアンテナは、送信アンテナまたは受信アンテナとして使用されてもよい。アンテナを直交方式で駆動することによって、対象となる平面内で全方向性パターンの均等物を生成するように、アンテナは駆動されてもよい。直交駆動は、時間直交または位相直交であってもよい。位置は、伝搬特性を含んでもよい近距離場応答に基づいて特定され、伝搬特性は、振幅、位相、相対的な振幅、または位相、あるいはその他の特性を含んでもよい。一実施形態では、１つの受信機の位置を特定するために、複数の送信機が利用される。別の実施形態では、１つの送信機の位置を特定するために、複数の受信機が利用される。空間効率的な磁気アンテナが開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づいて、Ｓｃｈａｎｔｚによる２００４年１２月２１日出願の「近距離場振幅測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国仮特許出願第６０／６３７，７７９号明細書の優先権の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００２】
近距離場電磁レンジングが最初に完全に記載されたのは、本出願人による、「近距離場電磁レンジングシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ）」（２００３年１月３１日出願の米国特許出願第１０／３５５，６１２号明細書、現在では、２００５年１１月８日発行の米国特許第６，９６３，３０１号明細書）においてであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００３】
電磁レンジングおよび測位に関するさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００４年１０月４日出願の「近距離場電磁測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国特許出願第１０／９５８，１６５号明細書、およびＳｃｈａｎｔｚらによる２００５年８月３０日出願の「Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｅｔ Ｔａｇ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題された米国特許出願第１１／２１５，６９９号明細書で開示されている。上記の米国特許および米国特許出願のすべては、それらの全体が、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００４】
背景
発明の分野
本発明は、一般に、電磁信号方式による位置または場所の測定に関し、特に、複数の送信機（「ビーコン」とも呼ばれる）を基準にして、受信機（「トラッカー」とも呼ばれる）の位置を評価するためのシステムおよび方法に関する。あるいは、本発明は、複数の受信機（または「トラッカー」）を基準にして、送信機（または「ビーコン」）の位置を特定する手段について記載している。本発明は、位置（レンジ（ｒａｎｇｅ）および方位（ｂｅａｒｉｎｇ））を特定するための、または、トラッキング（ほぼリアルタイムでの位置の特定）のための、より一般的なシステムの一部として有利に使用されてもよい。より具体的には、本発明は、オフィス、倉庫、工業、家庭、または居住環境において見出されるような、複雑な伝搬環境において、位置または場所を測定しようと努めるものである。
【背景技術】
【０００５】
発明の背景
磁気アンテナ、特に、ループスティックアンテナは、低周波信号の受信にしばしば使用される。図１は、先行技術のループスティックアンテナ１０４を示す回路図である。先行技術のループスティックアンテナ１０４は、一次コイル１３１と、フェライトロッド１３５と、二次コイル１３３と、同調手段１３２とを具備する。代替実施形態では、フェライトロッド１３５は、一次コイル１３１を支えるための、鉄、他の何らかの強磁性材料、または非強磁性材料でさえあってもよい。フェライトロッド１３５は、さらに、一次コイル１３１を支えるのに適した、棒、円筒、角柱、またはその他の幾何学的形であってもよい。代替実施形態では、一次コイル１３１が適切な機械的形状を維持するために十分に固い場合、フェライトロッドは全体的に省略されてもよい。二次コイル１３３は、一次コイル１３１への結合と、先行技術のループスティックアンテナ１０４をＲＦ装置にさらに連結させるための手段とを提供する。
【０００６】
図２は、先行技術のループスティックアンテナ１０４を示す概略図である。一次コイル１３１は、一般に、ループスティック軸２０５と同じ場所に配置された法線を有するターンを具備する。ループスティック軸２０５は、フェライトロッド１３５の軸であるだけでなく、先行技術のループスティックアンテナ１０４のヌル軸でもある。先行技術のループスティックアンテナ１０４のパターンは、パターン軸２０７に、概して沿って位置する。パターン軸２０７は、ループスティック軸２０５と実質的に直交する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さまざまな先行技術では、信号振幅、すなわち信号強度を使用して、位置を特定しようと努める。それらの努力は、代表的な信号強度レンジング手法を非常に不正確にするような方法で建設的および破壊的に信号を組み合わせるように働く、典型的な、マルチパスの重い環境の影響によって混乱させられる。そのような影響は、さまざまな建物タイプによって異なる。さまざまな建物タイプは、電磁信号のためのさまざまな伝搬環境をもたらし、信号強度レンジングシステムにさまざまな方法で影響を及ぼす。
【０００８】
さらに、既存の振幅または信号強度測位手法では、性能に深刻な影響を与える、最適状態に及ばないアンテナ装置を使用する傾向がある。既存のアンテナ装置は、大きくてかさばるか、または小さくて非能率である。その他の既存のアンテナ装置では、トラッキングされている移動する資産または人への、望ましくない結合が発生しやすい。
【０００９】
以上の点から、多くのさまざまなマルチパスの重い環境において、正確に動作することが可能な、位置測定システムに対する大きな必要性が存在する。さらに、位置測定システムの携帯型の移動動作を可能にする、小型のアンテナシステムに対する必要性も存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
したがって、本発明の一目的は、位置測定機能を、空間効率的なアンテナ、すなわち、位置測定されている輸送手段または人との最小の相互作用で、構成および／またはマルチパス環境とは無関係に好都合に動作する、容易に持ち運べてもよいアンテナを利用することによって提供することである。
【００１１】
これらの目的およびさらなる目的は、レンジ決定リンクの少なくとも一方の端において２つの磁気アンテナを利用する、近距離場レンジングシステムを提供することによって達成される。磁気アンテナの、対角線状の搭載、または対角線状の巻線によって、さらなるサイズの縮小が達成される。
【００１２】
ヌル軸が垂直であり、かつ、水平面などの対象となる平面内にヌル軸が位置するように配置された、２つの磁気アンテナを利用することによって位置を特定するために、近距離場信号特性が使用される。２つのアンテナは、送信アンテナまたは受信アンテナとして使用されてもよい。アンテナを直交方式で駆動することによって、対象となる平面内で全方向性パターンの均等物を生成するように、アンテナは駆動されてもよい。直交駆動は、時間直交または位相直交であってもよい。位置は、伝搬特性を含んでもよい近距離場応答に基づいて特定され、伝搬特性は、振幅、位相、相対的な振幅、または位相、あるいはその他の特性を含んでもよい。一実施形態では、１つの受信機の位置を特定するために、複数の送信機が利用される。別の実施形態では、１つの送信機の位置を特定するために、複数の受信機が利用される。空間効率的な磁気アンテナが開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい実施形態の詳細な説明
発明の要旨
本発明は、近距離場位置測定システムおよび方法に関する。ここで、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、本明細書に記載した実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、本明細書に記載した実施形態は、本開示が完全かつ完璧なものであるようにするために、そして、本開示が本発明の範囲を当業者に完全に伝えるようにするために提供されている。同じ番号は、全体を通して同じ要素を示す。
【００１４】
近距離場伝搬
近距離場位置測定システムは、近距離場電磁信号の特定の性質に依拠してもよい。図３Ａは、小さな電気送信アンテナからの電気および磁気信号の、自由空間内でのレンジ（ｒａｎｇｅ）に対する経路利得を、電気および磁気信号が近距離場から遠距離場に移行するに従ってプロットしたものである。波長の約６分の１にほぼ等しいレンジ（λ／２π）において、自由空間内における電気的小アンテナからの電磁信号は、近距離場挙動と遠距離場挙動との間で移行する。λ／２π以内の近距離場ゾーン内では、「ライク」信号は、線３０１に示すように、レンジのデケード（１０倍）の増加ごとに振幅が６０ｄＢ減少する。「ライク」信号は、同じタイプの設計のアンテナによって受信される信号、例えば、ダイポールアンテナまたはホイップアンテナなどの電場アンテナによって受信される電場、あるいは、ループまたはループスティックアンテナなどの磁気アンテナによって受信される磁場である。さらに、近距離場ゾーン内では、「アンライク」信号（磁気アンテナからの電気信号または電気アンテナからの磁気信号）は、線３０２に示すように、レンジのデケードの増加ごとに振幅が４０ｄＢ減少する。λ／２πの周囲の移行領域において、ライク信号およびアンライク信号の両方は、線３０３に示すように、レンジのデケードの増加ごとに信号の振幅が２０ｄＢ減少する、遠距離場挙動に移行する。この移行は、信号が１波長（１λ）伝搬すると本質的に完了する。したがって、信号強度測位システムは、１λのオーダーまたはそれ未満のレンジで動作させることが有利である。逆に、信号強度測位システムは、対応する波長が、関連する伝搬環境の典型的なレンジよりも長くなるように選択された周波数において動作させることが有利である。
【００１５】
典型的なオフィスまたは工業環境では、床および天井内の、補強ロッド構造、金属製パン、または金属製被服などの導電面によって信号は制約される。この「平行板」環境においては、垂直に偏光した信号が、水平に偏光した信号よりも良好に伝搬する傾向がある。代替実施形態では、いくらかのエネルギーを一方の偏光から他方の偏光にシフトさせる伝搬環境の能力を利用してもよい。例えば、水平に偏光した送信信号は、垂直偏光受信システムによって適切な垂直偏光エネルギーが検出されるという結果をもたらす伝搬環境と結び付けられてもよい。
【００１６】
図３Ｂは、自由空間内の理想的な電気的小ループについての、レンジの関数としての、電場および磁場の位相関係のグラフ図である。図３Ｂは、磁気またはＨフィールド位相曲線３９７、電気またはＥフィールド位相曲線３９８、および曲線３９７、３９８の間の差を表す、位相差またはΔφ曲線３９９を含む。曲線３９７、３９８、３９９は、考慮中の電磁信号の、波長単位で（好ましくは、メートルなどの、キログラム−メートル−秒単位で）第２軸３９６上に表されたレンジの関数として、位相（好ましくは度単位）を表す第１軸３９５に対してプロットされている。Ｈフィールド位相曲線３９７は、Ｅフィールド位相３９８を基準にした９０°の位相外れから開始される。レンジが約０．０５λから約０．５０λまで増加するに従って、Ｈフィールド位相曲線３９７は、最初は減少し、次に増加する。同様に、レンジが約０．０５λから約０．５０λまで増加するに従って、Ｅフィールド位相曲線３９８は、最初は少しずつ増加し、レンジが増加するに従って、より大きな割合で増加する。Ｅフィールド位相曲線３９８とＨフィールド位相曲線３９７との間の差は、Δφ曲線３９９によって表される。Δφ曲線３９９は、約０．０５λのレンジ以内の近距離場内において約９０°（すなわち、直角位相）で開始され、約０．５０λのレンジを通過して、遠距離場に近付くにつれて０°（すなわち、位相同期）に向かう。Δφ曲線３９９の、約０．０５λと約０．５０λとの間での、直角位相から位相同期への移行は、実質的に連続的かつ予測可能であり、本発明によってうまく使用される。より正確な測定により、０．０５λの内側、および０．５０λの外側から１．０λまたはそれ以上までのレンジにおいて、この位相の移行は有益に使用されてもよい。近距離場位置測定システム内での、位相の使用に関するさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００３年１月３１日出願の「近距離場電磁レンジングシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ）」と題された米国特許出願第１０／３５５，６１２号明細書（現在では、２００５年１１月８日発行の米国特許第６，９６３，３０１号明細書）に見出すことができ、その記載内容は参照により本明細書に組み入れられている。したがって、本発明によれば、例えば振幅または位相または相対振幅または相対位相またはその他の特徴によって明らかにされる、近距離場信号伝搬特性が、位置を特定するために使用されてもよい。位置測定システムのレンジを拡張するために、近距離場特性は、遠距離場特性と組み合わせて使用されてもよい。
【００１７】
図４は、無線周波数（ＲＦ）トラッキング装置４００の向きおよびアンテナパターンを説明する概略図である。ＲＦトラッキング装置４００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。ＲＦモジュール４１２は、送信機、受信器、または送受信機であってもよい。ＲＦモジュール４１２は、ＲＦトラッキング装置４００のために有用な追加のモジュールをさらに含んでもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のパターン軸４０７に沿って概して整列された第１のパターン４０６を有し、さらに、第１のヌル軸４０５に沿って概して整列されたヌルを有する。第２の磁気アンテナ４０８は、第２のパターン軸４１１に沿って概して整列された第２のパターン４１０を有し、さらに、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列されたヌルを有する。第１のパターン軸４０７は、第２のパターン軸４１１と実質的に直交する。同様に、第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。第１のパターン軸４０７と、第２のパターン軸４１１と、第１のヌル軸４０５と、第２のヌル軸４０９とは、実質的に方位角面または水平面内にあり、方位角面または水平面を定義する。第１のパターン４０６および第２のパターン４１０は両方とも、方位角面の付近において、実質的に、垂直に偏光したパターンである。したがって、第１のパターン４０６と第２のパターン４１０とは、合同で、方位角面の完全な垂直偏光カバレージを提供する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ４０４および第２の磁気アンテナ４０８は、ループスティックアンテナである。代替実施形態では、第１の磁気アンテナ４０４および第２の磁気アンテナ２０８は、ループアンテナまたはその他の磁気アンテナであってもよい。第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、それらの対応するヌル軸（第１のヌル軸４０５および第２のヌル軸４０９）が実質的に相互に直交するという点で、「直交」配置される。
【００１８】
図５は、平行かつ垂直な磁気アンテナを利用した、ＲＦトラッキング装置５００の第１の実施形態を説明する概略図である。図５は、図４の要素の一構成を示す。ＲＦモジュール４１２は、特徴的物理寸法の長さ、幅、および高さと、関連する軸とを有する矩形として概略的に示されている。矩形が示されているが、商業上の外観のために所望される可能性がある、または、その他の理由のために必要とされる、任意の形状が使用されてもよい。ＲＦトラッキング装置５００の第１の実施形態は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５と実質的に平行である。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、法線が垂直軸５０７である方位角面内に実質的に位置する。したがって、本明細書中でさらに開示されるように、第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、共働して、方位角面の付近において実質的な垂直偏光パターンをもたらすことが可能である。全体を通して、垂直などの用語は、限定することではなく、説明することを目的とするものであり、ＲＦトラッキング装置５００について説明される全体構成は、さまざまな向きで使用されてもよいということが理解されるべきである。
【００１９】
図６は、対角線状に向けられた磁気アンテナを利用した、ＲＦトラッキング装置６００の第２の実施形態を示す概略図である。図６は、図４の要素の代替構成を示す。ＲＦトラッキング装置６００の第２の実施形態は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５に対して約４５度の対角線角度に向けられる。そのような向きは、ＲＦトラッキング装置６００の小型の形状をもたらす。示されている４５度の角度は、例示的なものである。他の角度が使用されてもよく、選択される特定の角度は、さまざまな要因の中でも特に、ＲＦモジュール４１２の実際の形状に依存してもよい。ここでも再び、第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、共働して、方位角面の付近において実質的な垂直偏光パターンをもたらすことが可能である。
【００２０】
図７Ａは、複数の対角磁気アンテナ要素を利用した、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００を説明する概略図である。対角アンテナを使用することにより、パッケージサイズが減少する。複数の対角アンテナ要素を使用することにより、パッケージの最大寸法が減少し、突起がなくなって、パッケージサイズと形状とがさらに改良される。代替実施形態では、複数のアンテナ要素は、図５の非対角配置内で使用されてもよい。図７Ａを参照すると、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００は、第１の磁気アンテナシステム７０４と、第２の磁気アンテナシステム７０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。図７Ａのシステムは、図４のシステムに対応しており、その中で、代替アンテナシステム７０４は、図４のアンテナ４０４に対応し、アンテナシステム７０８は、図４のアンテナ４０８に対応している。第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナシステム７０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５に対して約４５度に向けられる。
【００２１】
第１の磁気アンテナシステム７０４は、さらに、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と（一括して、「磁気アンテナ構成要素の第１の組」）を具備する。磁気アンテナ構成要素の第１の組はすべて、第１のヌル軸４０５に、ヌルを概して沿わせるように、そして、第１のパターン軸４０７に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。第１の磁気アンテナシステム７０４は、限定するためではなく、説明の目的のために、４つの構成要素を有するとして図示されている。代替実施形態では、第１の磁気アンテナシステム７０４は、さらに、４つよりも多くの構成要素を、または４つよりも少ない構成要素を具備してもよい。
【００２２】
第２の磁気アンテナシステム７０８は、さらに、第５の磁気アンテナ構成要素７１７と、第６の磁気アンテナ構成要素７１８と、第７の磁気アンテナ構成要素７１９と、第８の磁気アンテナ構成要素７２０と（一括して、「磁気アンテナ構成要素の第２の組」）を具備する。磁気アンテナ構成要素の第２の組はすべて、第２のヌル軸４０９に、ヌルを概して沿わせるように、そして、第２のパターン軸４１１に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。第２の磁気アンテナシステム７０８は、限定するためではなく、説明の目的のために、４つの構成要素を有するとして図示されている。代替実施形態では、第２の磁気アンテナシステム７０８は、さらに、４つよりも多くの構成要素を、または４つよりも少ない構成要素を具備してもよい。第１の磁気アンテナシステム７０４と第２の磁気アンテナシステム７０８とは、ＲＦトラッキング装置７００の小型の形状をもたらす。
【００２３】
図７Ｂは、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００のための、磁気アンテナの第１の可能な回路実装を説明する回路図である。第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と、二次結合コイル７３３と、同調手段７３２とをさらに具備する。同調手段７３２は、可変コンデンサ、バラクタ、スイッチドキャパシタンスバンク、または、第１の磁気アンテナシステム７０４を同調させることが可能なその他の任意の手段であってもよい。二次結合コイル７３３は、磁気アンテナ構成要素７１４などの、磁気アンテナ構成要素のうちの１つと共働して、第１の磁気アンテナシステム７０４とＲＦモジュール４１２との間で信号を結合させる。結合コイル端子７３４は、ＲＦモジュール４１２と二次結合コイル７３３との中間に介在して信号を結合させることが可能な手段を提供する。
【００２４】
第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６とはすべて、第１のパターン軸４０７に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。磁気アンテナ構成要素が、他の磁気アンテナ構成要素に対して逆にされた場合、パターンの望ましくない破壊的な組み合わせが実現される可能性がある。電気的な観点からは、第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６との直列の組み合わせと考えられてもよい。代替実施形態では、並列またはその他のより複雑な組み合わせが可能である。
【００２５】
図７Ｃは、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００のための、磁気アンテナの第２の可能な回路実装を説明する回路図である。この第２の可能な回路実装では、第１の磁気アンテナシステム７０４は、同様に、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と、二次結合コイル７３３と、同調手段７３２とをさらに具備する。
【００２６】
図７Ｃでは、第２の磁気アンテナ構成要素７１４および第４の磁気アンテナ構成要素７１６の向きは、第１の磁気アンテナ構成要素７１３および第３の磁気アンテナ構成要素７１５の向きに対して逆にされている。しかし、図７Ｃに示す代替回路装置を使用することにより、望ましい建設的に重畳されたパターンが回復される。
【００２７】
図８は、傾斜ループスティックアンテナ８０４を示す概略図である。傾斜ループスティックアンテナ８０４は、傾斜一次コイル８３１と、二次結合コイル８３３と、同調手段８３２とを具備する。傾斜一次コイル８３１は、ループスティック軸８０５に、概して整列される。ループスティック軸８０５は、傾斜一次コイル８３１を形成するために使用されてもよい、巻型の回転軸である。（巻型自体は、任意選択であるか、または、コイルを形成した後に除去されてもよい。）傾斜一次コイル８３１は、ループスティック軸８０５を実質的に中心とし、しかしターン法線８３６がループスティック軸８０５に対してφの角度で整列されるように向けられた、ターンを具備する。「ターン法線８３６」は、ターンを実質的に含む平面に対して垂直な軸を意味する。ターン法線８３６を、ループスティック軸８０５に対してφの角度に向けると、ヌル軸４０９を、ループスティック軸８０５に対してφの角度のターン法線８３６と平行になるように向けるように、ヌル軸４０９はシフトされる。同様に、パターン軸４０７は、ヌル軸４０９と直交したままになる。したがって、傾斜ループスティック８０４は、ループスティック軸８０５に、もはや実質的に直交しないパターン軸４０７を有する。
【００２８】
代替実施形態では、傾斜ループスティックアンテナは、フェライトロッド（図示せず）をさらに具備してもよく、ただし、ループスティック軸８０５と同一線上のフェライトロッドは、パターン軸４０７の、ループスティック軸８０５に向けての、望ましくない可能性があるシフトを引き起こす傾向がある。フェライトロッドは、インダクタンスを増加し、近くの物体などへの望ましくない結合に対する脆弱性を減らすという、有利な可能性がある効果を有する。
【００２９】
図９は、傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置９００を説明する概略図である。傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置９００は、第１の傾斜ループスティック８０４と、第２の傾斜ループスティック９０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の傾斜ループスティック８０４は、第１のパターン軸４０７を、ＲＦモジュール４１２の法線９０５に対して、９０−φの角度で整列させるように構成される。角度φは、例えば、４５度であってもよい。第１のパターン軸４０７と第１のパターンヌル８３６とは、第１の方位角面内に実質的に位置する。第２の傾斜ループスティック９０８は、第２のパターン軸９１１を、法線９０５に対して、φの角度で整列させるように構成される。第２のパターン軸９１１と第２のパターンヌル９３６とは、第１の方位角面に平行な第２の方位角面内に実質的に位置する。２つの方位角面およびそれぞれのループスティックアンテナ８０４、９０８は、使用中の装置９００の典型的なレンジング距離に比べて小さな距離だけ隔てられるため、２つのアンテナ８０４、９０８は、本質的に、同一平面上のアンテナとして応答する。したがって、第１の傾斜ループスティック８０４と第２の傾斜ループスティック９０８とは、概して直交するパターンを有し、それらの組み合わせは、いずれの方位角面の近くの物体に対しても、完全な垂直偏光カバレージを提供することが可能である。
【００３０】
図１０Ａは、身体装着型電場アンテナの第１の構成を示す概略図である。測位システムのアンテナは、近くの物体への望ましくない結合の影響を受け、その結果として、望ましくない振幅および／または位相の信号測定がもたらされ、さらにその結果として、位置測定エラーがもたらされる場合がある。人をトラッキングするための身体装着型システムでは、身体結合が重大なエラーをもたらす可能性がある。本発明によるアンテナを含めることによって、身体結合を最小にすることが可能である。
【００３１】
身体装着型電場アンテナの第１の構成は、ヘルメットカウンターポイズ１０２１に対して駆動されるモノポール要素１０２２を具備する。あるいは、この配置は、モノポール要素１０２２を１つの要素として含み、ヘルメットカウンターポイズ１０２１を別の要素として含む、ダイポールとして考えられてもよい。身体装着型電場アンテナの第１の構成は、モノポール要素１０２２とヘルメットカウンターポイズ１０２１とを人体１０２３から比較的遠くに配置することによって、人体１０２３への望ましくない結合を回避する。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。
【００３２】
図１０Ｂは、身体装着型電場アンテナの第２の構成を示す概略図である。身体装着型電場アンテナの第２の構成は、第２のダイポール要素１０２５に対して駆動される第１のダイポール要素１０２４を含む。身体装着型電場アンテナの第２の構成は、第１のダイポール要素１０２４および第２のダイポール要素１０２５の実質的に内部に人体１０２３を囲むことによって、人体１０２３への望ましくない結合を回避する。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。第１のダイポール要素１０２４および第２のダイポール要素１０２５は、シャツまたはコートなどの衣類の中に組み込まれてもよい。代替実施形態では、第１のダイポール要素１０２４はズボンの中に組み込まれてもよく、第２のダイポール要素１０２５はシャツまたはコートの中に組み込まれてもよい。
【００３３】
図１０Ｃは、身体装着型磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。身体装着型磁場アンテナシステムは、第１の磁気アンテナ１００４と第２の磁気アンテナ１００８とを具備する。第１の磁気アンテナ１００４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ１００８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、共通の方位角面内に実質的に位置する。身体装着型磁場アンテナシステムは、方位角面全体にわたる全方向性垂直偏光カバレージを提供する。磁場アンテナの利点は、磁場アンテナは、望ましくない身体結合を有する可能性がより小さいということである。身体装着型磁場アンテナの好ましい位置は、装着者の肩の近くの、あらゆる強磁性材料（消防士または危険物作業員によって一般に装着されるエアータンクのような、鋼鉄製タンクなど）から実際的な限り離れた位置である。
【００３４】
垂直に偏光した信号を受け入れるように配置された単一の磁場アンテナは、水平面内で全方向性とはならない。全方向性カバレージは、本発明による複数の垂直偏光磁気アンテナを利用することによって達成されてもよい。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。
【００３５】
図１１は、イヌ磁場アンテナシステム１１００の可能な構成を説明する概略図である。イヌ磁場アンテナシステム１１００は、第１の磁気アンテナ４０４と、首輪１１２７の中に組み込まれた第２の磁気アンテナ４０８とを具備する。代替実施形態では、首輪１１２７は、イヌ１１２６またはその他の動物に固定される、装着帯またはその他の構造であってもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿ったヌルと概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。さらなる実施形態では、イヌ磁場アンテナシステム１１００は、ヌルを第３のヌル軸１１２９と整列させるように概して向けられた、第３の磁気アンテナ１１２８によって補完されてもよい。第３のヌル軸１１２９は、第１のヌル軸４０５および第２のヌル軸４０９の両方と相互に直交するように、概して整列される。ＲＦモジュール４１２と連携して、イヌ磁場アンテナシステム１１００は、イヌ１１２６の居場所をトラッキングおよび監視するためのシステムに寄与する。好ましい実施形態では、イヌ磁場アンテナシステム１１００はイヌ１１２６に装着されるが、代替実施形態では、イヌ磁場アンテナシステムは、居場所が関心を持たれる、猫、馬、牛、あるいはその他の家畜または野生動物とともに使用されてもよい。イヌ磁場アンテナシステム１１００は、動物の位置を監視して、動物が、定められた安全区域を離れようとした場合、または定められた禁止区域に入ろうとした場合に、引き止めるものとして、ノイズまたは電気ショックを発するシステムの一部であってもよい。一実施形態では、禁止区域は、別の移動トラッキングユニットを使用して定められてもよい。したがって、禁止区域は、動的に変化していてもよい。例えば、第１のイヌにとっての禁止区域は、人からの、事前定義された２メートルの半径であるとして、または、第２のイヌからの１メートルの半径であるとして定義されてもよい。実施の際、第１のイヌは、人または第２のイヌが動きまわっているとしても、その人または第２のイヌから、事前定義された半径よりも近くに来ることを禁止されてもよい。イヌ磁場アンテナシステム１１００の３アンテナ構成は、タグの向きが任意であってもよい任意の状況において、有利に利用されてもよい。
【００３６】
図１２は、フォークリフトを含む測位システムの一実施形態を示す。フォークリフト測位システム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４、第２の磁気４０８、および／または電気アンテナ１２２２のうちの、１つまたは複数を含んでもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。電気アンテナ１２２２は、ダイポールであってもよいが、好ましくは、図示されているように、フォークリフト１２２７の最上部であってもよいカウンターポイズ１２２１に対して駆動される、モノポール要素である。ＲＦモジュール４１２は、好都合な任意の場所に搭載されてもよい。一実施形態では、フォークリフト測位システム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８とを具備してもよい。別の実施形態では、フォークリフトアンテナシステム１２００は、電気アンテナ１２２２を具備してもよい。さらなる実施形態では、フォークリフトアンテナシステム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、電気アンテナ１２２２とを具備してもよい。
【００３７】
図１３は、パレット磁場アンテナシステム１３００の可能な構成を示す概略図である。パレット磁場アンテナシステム１３００は、パレット１３２７内に組み込まれた、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８とを具備する。代替実施形態では、パレット１３２７は、位置が関心を持たれる、資産１３２６などの資産の、ボックス、ビン、カートン、またはその他のコンテナであってもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。
【００３８】
図１４は、本発明によるデュアル磁気送信アンテナ構成を使用した測位システムの、プロセスフロー図である。磁気アンテナシステムの送信プロセス１４００は、「開始」位置１４３７において開始される。
【００３９】
デュアル磁気送信アンテナ測位プロセス１４００は、（１）ブロック１４４１に示す、第１の送信機が第１の信号を生成するステップと、ブロック１４３９に示す、第１の磁気アンテナが第１の信号を放射するステップ、および（２）ブロック１４４２に示す、第２の送信機が第２の信号を生成するステップと、ブロック１４４０に示す、第２の磁気アンテナが第２の信号を放射するステップに、順不同で継続される。
【００４０】
好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナと第２の磁気とは、実質的に直交するパターンを有するように位置を調節される。さらに、好ましい実施形態では、第１の信号（Ｉ）と第２の信号（Ｑ）とは、直角位相（すなわち、相互に９０度の位相シフト）になっている。代替実施形態では、第１の信号と第２の信号は、所定の速度で、または所定のパターンに従って、一度に１つずつ、交互に送信される。第１の信号と第２の信号が、受信機の応答時間スケールを基準にして短い時間スケールで交替するならば（すなわち、受信機が複数の送信を平均するならば）、磁気アンテナシステムの送信プロセス１４００は、実効的に全方向性の垂直偏光放射パターンを実現できる、すなわち、システム応答は、任意の方位角について実質的に同じになる。したがって、デュアル磁気アンテナ構成は、本発明に従って駆動される場合、実質的に全方向性の応答パターンの均等物をもたらすことが可能である。
【００４１】
デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、ブロック１４４３に示す、受信機が少なくとも１つの信号特性を測定するステップに継続される。少なくとも１つの信号特性は、信号の振幅または信号の位相を含んでもよい。代替実施形態では、少なくとも１つの信号特性は、電気信号または磁気信号の、振幅または位相を含んでもよい。電気信号は、モノポール、ダイポール、またはホイップのような電気アンテナによって受信される信号であるのに対して、磁気信号は、ループまたはループスティックのような磁気アンテナによって受信される信号である。
【００４２】
デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、ブロック１４４６に示す、マイクロプロセッサが少なくとも１つの信号特性を使用して送信機の位置を特定するステップに継続される。デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、「終了」位置１４４７において終了する。
【００４３】
図１５は、デュアル受信アンテナ測位プロセスの、プロセスフロー図である。プロセス１５００は、「開始」位置１５３７において開始され、ブロック１５３８に示す、送信機が送信信号を送信するステップに継続される。
【００４４】
プロセス１５００は、（１）ブロック１５３９に示す、第１の磁気アンテナが送信信号を受信して、第１の受信信号を生成するステップ、および（２）ブロック１５４０に示す、第２の磁気アンテナが送信信号を受信して、第２の受信信号を生成するステップに、順不同で継続される。プロセス１５００は、ブロック１５４３に示す、受信機が少なくとも１つの信号特性を、第１および第２の受信信号から判定するステップに継続される。
【００４５】
デュアル受信アンテナ測位プロセス１５００は、マイクロプロセッサが信号特性を使用して送信機の位置を特定するステップに継続される。信号特性は、信号の振幅または信号の位相を含んでもよい。代替実施形態では、信号特性は、電気信号または磁気信号の、振幅または位相を含んでもよい。電気信号は、モノポール、ダイポール、またはホイップのような電気アンテナによって受信される信号であるのに対して、磁気信号は、ループまたはループスティックのような磁気アンテナによって受信される信号である。プロセス１５００は、「終了」位置１５４７において終了する。
【００４６】
図１６は、測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００を示すブロック図である。磁気アンテナ送信システム１６００は、発振器１６４９と、２分周器１６５０と、ＸＯＲゲート１６５１と、第１の電力増幅器１６５２と、第２の電力増幅器１６５３と、第１の磁気アンテナ１６０４と、第２の磁気アンテナ１６０８とを具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１６０４と第２の磁気アンテナ１６０８とは直交配置される。送信機システム１６４８は、発振器１６４９と、２分周器１６５０と、ＸＯＲゲート１６５１と、第１の電力増幅器１６５２と、第２の電力増幅器１６５３とを具備する。送信機システム１６４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００４７】
発振器１６４９は、所望の周波数ｆの２倍で動作して、クロック信号Ｃをもたらす。２分周期１６５０は、周波数２ｆのクロック信号Ｃを取り込み、それを２分周して、周波数ｆの同相信号Ｉをもたらす。ＸＯＲゲート１６５１は、第１の入力としてクロック信号Ｃを、第２の入力として同相信号Ｉを受け入れる。ＸＯＲゲート１６５１は、直角位相出力信号Ｑをもたらす。直角位相出力信号Ｑは、同相信号Ｉに対して９０度シフトされている。第１の電力増幅器１６５２は、同相信号Ｉを増幅して、第１の磁気アンテナ１６０４に伝える。第２の電力増幅器１６５３は、直角位相信号Ｑを増幅して、第２の磁気アンテナ１６０８に伝える。第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１６０４に供給し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１６０８に供給することによって、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００は、実質的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射することが可能になる。
【００４８】
第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３は、フィルタ手段、整合手段、または電力制御手段をさらに含んでもよい。フィルタ手段は、ＲＦ分野の当業者によって一般に理解されるような、ハイパス、ローパス、バンドパス、またはバンドノッチフィルタを含む。フィルタ手段は、第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３が、適切な周波数成分を、第１の磁気アンテナ１６０４および第２の磁気アンテナ１６０８に送り出すことを可能にする。整合手段は、インピーダンス変換およびバラン変成を含む。電力制御手段は、第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３の出力電力が、規制限度によって課されるものなどの、所望の電力仕様を満たすように調整されることを可能にする。
【００４９】
好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００は、２ＭＨｚ未満などの比較的低い周波数で動作する測位システムのために、特に有用である。比較的低い周波数においては、目的の周波数の２倍のクロック信号を生成することは比較的容易である。本発明者らは、直接デジタル合成を使用して成功が得られた。その他のデジタル技術、水晶発振器、マルチバイブレータ、シンセサイザ、ＬＣ発振器、およびその他の発振器を含む、さまざまなその他の技術が可能である。より高い周波数においては、目的の周波数の２倍のクロック信号を生成することは、より困難になる。そのようなより高い周波数については、目的の周波数において動作するクロックまたは発振器を使用する代替実施形態が、より魅力的になる。
【００５０】
図１７Ａは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的なクロック信号１６５４を示すタイミング図である。周波数ｆにおける送信が所望される磁気アンテナ送信システム１６００の場合、クロック信号１６５４は周波数２ｆでトグルする。例示的システムでは、２分周器１６５０が、立ち下がり１６５５などの、立ち下がりエッジにおいてトリガされる。
【００５１】
図１７Ｂは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００内の代表的な同相（Ｉ）信号１６５６を示すタイミング図である。同相（Ｉ）信号１６５６は、周波数ｆでトグルする。
【００５２】
図１７Ｃは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００内の代表的な直角位相（Ｑ）信号１６５７を示すタイミング図である。直角位相（Ｑ）信号１６５７は、周波数ｆでトグルし、同相（Ｉ）信号１６５６を基準にして４分の１周期だけ時間がシフトされている。
【００５３】
図１８は、測位システム内で使用するための、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００を示すブロック図である。第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、発振器１８４９と、直角位相スプリッタ１８５８と、第１の電力増幅器１８５２と、第２の電力増幅器１８５３と、第１の磁気アンテナ１８０４と、第２の磁気アンテナ１８０８とを具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１８０４と第２の磁気アンテナ１８０８とは直交配置される。送信機システム１８４８は、発振器１８４９と、直角位相スプリッタ１８５８と、第１の電力増幅器１８５２と、第２の電力増幅器１８５３とを具備する。送信機システム１８４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００５４】
発振器１８４９は、周波数ｆの正弦波信号を生成し、正弦波信号を直角位相スプリッタ１８５８に伝える。直角位相スプリッタ１８５８は、第１の同相信号Ｉと第２の直角位相信号Ｑとをもたらす。第１の電力増幅器１８５２は、第１の同相信号Ｉを増幅し、第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１８０４に送り出す。第２の電力増幅器１８５３は、第２の直角位相信号Ｑを増幅し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１８０８に送り出す。第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１８０４に供給し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１８０８に供給することによって、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、実質的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射することが可能になる。
【００５５】
第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００の主な利点は、好ましい周波数ｆよりも高い周波数におけるいかなる動作も必要としないということである。これにより、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００のデジタルアプローチを実装することがより困難となる、１３．５６ＭＨｚなどのより高い周波数における使用のために適切なものとなる。
【００５６】
図１９は、測位システム内で使用するための、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００を示すブロック図である。第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、発振器１９４９と、スイッチ１９５９と、第１の電力増幅器１９５２と、第２の電力増幅器１９５３と、第１の磁気アンテナ１９０４と、第２の磁気アンテナ１９０８とを具備する。送信機システム１９４８は、発振器１９４９と、スイッチ１９５９と、第１の電力増幅器１９５２と、第２の電力増幅器１９５３とを具備する。送信機システム１９４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００５７】
スイッチ１９５９は、受信機の平均応答時間スケールを基準にして短い時間スケールで、交互にトグルする。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１９０４と第２の磁気アンテナ１９０８とは直交配置される。したがって、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、実効的に全方向性の垂直偏光放射パターンを実現できる。したがって、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、実効的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射する。代替実施形態では、スイッチ１９５９は、受信機の平均応答時間スケールよりも長い速度などの、別の所定の速度またはパターンで切り換えてもよい。
【００５８】
したがって、２つの磁気アンテナは、アンテナを直交方式で駆動することによって、全方向性パターンの均等物を送信するために使用されてもよい。直交駆動は、例えば、スイッチドアンテナの例に示した時間直交、または直角位相の例に示した位相直交であってもよい。その他の直交スイッチングパターンまたは信号が使用されてもよい。直交信号方式の１つの目的は、一方のアンテナのヌル内のカバレージを提供することなので、厳密な直交性は必要とされなくてもよく、一方のアンテナの深いヌルを克服するための、直交性の適切な構成部分で十分な可能性がある。
【００５９】
直交駆動は、２つのアンテナのヌルパターンの直交配置に追加されてもよい。駆動についてと同様に、アンテナヌルパターンの厳密な直交性は、すべての適用例について必要とはされなくてもよい。パッケージングの制約またはその他の考慮事項により、不完全な実装が必要とされる場合がある。したがって、さらなる実施形態では、ヌル軸は６０度分離して配置される。さらなる実施形態では、０度、６０度、および１２０度のヌルを有する３つのアンテナが配置されて、時間直交信号を使用して、または実質的に０度、１２０度、および２４０度の位相角における３相信号を使用して駆動されてもよい。複数のアンテナの追加のアレイが、この教示から推定されてもよい。
【００６０】
図２０は、測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ受信システム２０００を示すブロック図である。磁気アンテナ受信システム２０００は、第１の磁気アンテナ２００４と、第２の磁気アンテナ２００８と、第１の受信機２０６１と、第２の受信機２０６２と、第１の信号強度検出器２０６３と、第２の信号強度検出器２０６５と、マイクロプロセッサ２０６６とを具備し、一部の実施形態では、位相比較器２０６４をさらに具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２００４と第２の磁気アンテナ２００８とは直交配置される。受信機システム２０１２は、第１の受信機２０６１と、第２の受信機２０６２と、第１の信号強度検出器２０６３と、第２の信号強度検出器２０６５とを具備し、一部の実施形態では、位相比較器２０６４をさらに具備する。受信機システム２０１２は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００６１】
マイクロプロセッサ２０６６は、一般に、第１の磁気アンテナ２００４および第２の磁気アンテナ２００８からの受信電力情報を組み合わせることによって、受信電力を判定する。一実施形態では、２つのアンテナ２００４、２００８で検出された電力レベルが合計される。別の実施形態では、アンテナ受信パターンに基づく電力乗数を決定するために、電力レベルの比が使用される。電力乗数は、次に、２つのうちのより大きな電力に適用されて、実際の受信電力が決定される。
【００６２】
図２１は、測位システム内で使用するための、移動ロケータタグ２１８０を示すブロック図である。移動ロケータタグ２１８０は、第１の磁気アンテナ２１０４と、第２の磁気アンテナ２１０８と、ＲＦモジュール２１１２と、電気アンテナ２１６７と、送受信機２１７０と、マイクロプロセッサ２１６６と、代替トラッキングインタフェース２１７２と、ユーザインタフェース２１７１と、センサインタフェース２１７３と、第１のセンサ２１７６と、第２のセンサ２１７７と、第３のセンサ２１７８と、第ｎのセンサ２１７９と、通信インタフェース２１７４とを具備する。センサ２１７３、２１７６、２１７７、および２１７９は、一括して、センサネットと呼ばれてもよい。移動ロケータタグ２１８０は、固定ビーコン送信機２２８１のような固定ビーコン送信機からの信号を受信し、ローカルデータセンター２１７５と通信する。
【００６３】
ＲＦモジュール２１１２は、第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とを具備する、近距離場受信機である。第１の受信機２１６９は、第１の磁気アンテナ２１０４からの信号を検出し、第２の受信機２１６８は、第２の磁気アンテナ２１０８からの信号を検出する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２１０４と第２の磁気アンテナ２１０８とは直交配置される。第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とは、ＲＳＳＩなどの信号特性を判定するために、アナログまたはデジタル技術を使用してもよい。例えば、第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とは、さまざまな周波数における複数の近距離場信号の振幅および位相特性を同時に識別するために、受信時間領域波形に対して、ＦＦＴのようなフーリエ変換操作を実行してもよい。ＲＦモジュール２１１２は、信号特性をマイクロプロセッサ２１６６に通信する。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドおよび制御信号をＲＦモジュール２１１２に伝える。
【００６４】
近距離場送受信機２１７０は、電場アンテナ２１６７から信号を受信する。電場アンテナは、固定ビーコン送信機２２８１からの電場信号を検出する。代替実施形態では、近距離場送受信機２１７０は、さらに、電場アンテナ２１６７を介して、固定ビーコン送信機２２８１にデータ信号を送信してもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドと制御信号、およびデータ信号を、近距離場送受信機２１７０に伝える。
【００６５】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２１７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドおよび制御信号を代替トラッキングインタフェース２１７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００６６】
特に有用な代替トラッキングシステムは、波長（λ＝２２ｍ）を使用して、１３．５６ＭＨｚの付近の周波数で動作する、近距離場振幅測位システムである。そのような周波数は、３〜１０ｍのレンジまでの、高精度近距離場振幅測位に適している。１３．５６ＭＨｚにおける近距離場振幅測位システムは、小さな単位または集団の人々を監視するために、特に適している。１３．５６ＭＨｚの付近の周波数において動作する近距離場振幅測位システムは、さらに、居住環境またはオフィス環境内の人々の間の社会的相互作用および接触を監視するための、独立型システムとしても適している。そのような適用例では、移動ロケータ受信機タグと同じ場所に配置された移動送信機タグが、相互のレンジングおよび測位を容易にする。
【００６７】
任意選択のユーザインタフェース２１７１は、移動ロケータタグ２１８０を制御し、移動ロケータタグ２１８０から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２１７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２１６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２１６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２１７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２１７１は、ユーザが移動ロケータタグを制御するための手段、またはマイクロプロセッサに関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００６８】
マイクロプロセッサ２１６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２１６６は、センサインタフェース２１７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２１７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２１６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２１７４を介して、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。一部の実施形態では、マイクロプロセッサ２１６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００６９】
センサインタフェース２１７３は、制御およびデータ信号を、センサネットと交換してもよい。センサインタフェース２１７３は、センサネットへの有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２１７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２１７３は、センサネット２１７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、コンテナのセキュリティ、コンテナの監視、コンテナの完全性、およびコンテナの安全性を含む、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００７０】
センサインタフェース２１７３は、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２１７６は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２１７６は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２１７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動ロケータタグ２１８０が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２１７８は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２１７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２１７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人々または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２１７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００７１】
ローカルデータセンター２１７５（ＬＤＣ）は、移動受信機ロケータタグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグからのデータを受信して処理する。このデータは、信号強度（ＲＳＳＩ）、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター２１７５は、移動ロケータタグ２１８０からのデータを使用して、移動ロケータタグ２１８０の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって、またはその他の手法によって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、移動ロケータタグ２１８０は、特定の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。
【００７２】
本明細書内のいかなる記載も、図２１内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、代替トラッキングインタフェース２１７２、ユーザインタフェース２１７１、センサインタフェース２１７３、第１のセンサ２１７６、第２のセンサ２１７７、第３のセンサ２１７８、第ｎのセンサ２１７９、または通信インタフェース２１７４を省略してもよい。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００７３】
図２２は、測位システム内で使用するための、固定ビーコン送信機２２８１を示すブロック図である。固定ビーコン送信機２２８１は、電場アンテナ２２６７と、近距離場送受信機２２７０と、ユーザインタフェース２２７１と、測位システム２２８２と、マイクロプロセッサ２２６６と、センサインタフェース２２７３と、第１のセンサ２２７６と、第２のセンサ２２７７と、第３のセンサ２２７８と、第ｎのセンサ２２７９と、通信インタフェース２２７４とを具備する。固定ビーコン送信機２２８１は、（移動受信機タグ２１８０のような）移動ロケータ受信機タグに信号を送信する。固定ビーコン送信機２２８１は、ローカルデータセンター２１７５と通信する。
【００７４】
近距離場送受信機２２７０は、移動ロケータ受信機タグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグに、電場アンテナ２２６７を介して信号を送信する。代替実施形態では、近距離場送受信機２２７０は、さらに、電場アンテナ２２６７を介して、移動ロケータ受信機タグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグからデータ信号を受信してもよい。マイクロプロセッサ２２６６は、近距離場送受信機２２７０にコマンドと制御信号を伝え、さらに、近距離場送受信機２２７０からデータ信号を受信する可能性もある。
【００７５】
代替実施形態では、近距離場送受信機２２７０は、レンジングアルゴリズム内で使用するための適切なレンジングパラメータを測定するために、既知の位置における他のビーコン送信機装置２２７０への伝搬環境を通して、近距離場信号を送信および受信するための手段を含んでもよい。
【００７６】
任意選択の測位システム２２８２は、あらかじめ測量された地標、ＧＰＳ、ＵＷＢ、レーザー距離測定、または近距離場電磁レンジングの使用を、固定ビーコン送信機の位置を確定するために含んでもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、任意選択の測位システム２２８２にコマンドと制御信号を伝え、場所と位置に関するデータを受信する。
【００７７】
任意選択のユーザインタフェース２２７１は、固定ビーコン送信機２２８１を制御し、固定ビーコン送信機２２８１から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２２７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２２６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２２６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２２７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２２７１は、ユーザが固定ビーコン送信機２２８１を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００７８】
マイクロプロセッサ２２６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２２６６は、センサインタフェース２２７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２２７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２２６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２２７４を介して、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２２６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００７９】
センサインタフェース２２７３は、（センサ２２７６などの）センサとマイクロプロセッサ２２６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２２７３は、センサネット（図示せず）への有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２２７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２２７３は、センサネットへのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００８０】
センサネットは、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２２７６は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２２７６は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２２７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動ロケータタグ２２８０が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２２７８は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２２７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２２７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２２７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００８１】
ローカルデータセンター２１７５（ＬＤＣ）は、固定ビーコン送信機２２８１のような、固定ビーコン送信機からのデータを受信して処理する。ローカルデータセンター２１７５は、さらに、コマンドおよび制御信号を、固定ビーコン送信機２２８１に伝えてもよい。
【００８２】
本明細書内のいかなる記載も、図２２内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、固定ビーコン送信機２２８１は、測位システム２２８２、センサインタフェース２２７３、第１のセンサ２２７６、第２のセンサ２２７７、第３のセンサ２２７８、第ｎのセンサ２２７９、または通信インタフェース２１７４を省略してもよい。固定ビーコン送信機２２８１は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００８３】
図２３は、測位システム内で使用するための、固定ロケータ受信機２３８３を説明するブロック図である。固定ロケータ受信機２３８３は、第１の磁気アンテナ２３０４と、第２の磁気アンテナ２３０８と、ＲＦモジュール２３１２と、電気アンテナ２３６７と、送受信機２３７０と、マイクロプロセッサ２３６６と、代替トラッキングインタフェース２３７２と、ユーザインタフェース２３７１と、センサインタフェース２３７３と、第１のセンサ２３７６と、第２のセンサ２３７７と、第３のセンサ２３７８と、第ｎのセンサ２３７９と、通信インタフェース２３７４とを具備する。移動ロケータタグ２３８３は、移動送信機タグ２４８４のような移動送信機タグからの信号を受信し、ローカルデータセンター２３７５と通信する。
【００８４】
ＲＦモジュール２３１２は、第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とを具備する、近距離場受信機である。第１の受信機２３６９は、第１の磁気アンテナ２３０４からの信号を検出し、第２の受信機２３６８は、第２の磁気アンテナ２３０８からの信号を検出する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２３０４と第２の磁気アンテナ２３０８とは直交配置される。第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とは、信号強度（ＲＳＳＩ）などの信号特性を判定するために、アナログまたはデジタル技術を使用してもよい。例えば、第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とは、さまざまな周波数における複数の近距離場信号の振幅および位相特性を同時に識別するために、受信時間領域波形に対して、ＦＦＴのようなフーリエ変換操作を実行してもよい。ＲＦモジュール２３１２は、信号特性をマイクロプロセッサ２３６６に通信する。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドおよび制御信号をＲＦモジュール２３１２に伝える。
【００８５】
近距離場送受信機２３７０は、電場アンテナ２３６７から信号を受信する。電場アンテナ２３６７は、移動送信機タグ２４８４からの電場信号を検出する。代替実施形態では、近距離場送受信機２３７０は、さらに、電場アンテナ２３６７を介して、移動送信機タグ２４８４にデータ信号を送信してもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドと制御信号、およびデータ信号を、近距離場送受信機２３７０に伝える。
【００８６】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２３７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドおよび制御信号を、代替トラッキングインタフェース２３７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００８７】
任意選択のユーザインタフェース２３７１は、固定ロケータ受信機２３８３を制御し、固定ロケータ受信機２３８３から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２３７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２３６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２３６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２３７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２３７１は、ユーザが固定ロケータ受信機２３８３を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００８８】
マイクロプロセッサ２３６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２３６６は、センサインタフェース２３７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２３７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２３６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２３７４を介して、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００８９】
センサインタフェース２３７３は、（センサ２３７６などの）センサとマイクロプロセッサ２３６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２３７３は、センサネット（図示せず）への有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２３７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２３７３は、センサネット２３７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００９０】
ローカルデータセンター２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３のような、固定ロケータ受信機からのデータを受信して処理する。このデータは、信号強度（ＲＳＳＩ）、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３からのデータを使用して、移動送信機タグ２４８４の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって、またはその他の手法によって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、固定ロケータ受信機２３８３は、特定の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。
【００９１】
本明細書内のいかなる記載も、図２３内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、固定ロケータ受信機２３８３は、代替トラッキングインタフェース２３７２、ユーザインタフェース２３７１、センサインタフェース２３７３、第１のセンサ２３７６、第２のセンサ２３７７、第３のセンサ２３７８、第ｎのセンサ２３７９、または通信インタフェース２３７４を省略してもよい。移動ロケータ受信機タグ２３８０は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００９２】
図２４は、測位システム内で使用するための、移動送信機タグ２４８４の配置を示すブロック図である。移動送信機タグ２４８４は、第１の磁場アンテナ２４０４と、第２の磁場アンテナ２４０８と、ＲＦモジュール２４１２と、ユーザインタフェース２４７１と、代替トラッキングインタフェース２４７２と、マイクロプロセッサ２４６６と、センサインタフェース２４７３と、第１のセンサ２４７６と、第２のセンサ２４７７と、第３のセンサ２４７８と、第ｎのセンサ２４７９と、通信インタフェース２４７４とを具備する。移動送信機タグ２４８４は、（固定ロケータ受信機２３８３のような）固定ロケータ受信機に信号を送信する。移動送信機タグ２４８４は、さらに、ローカルデータセンター２３７５と通信を行う。
【００９３】
ＲＦモジュール２４１２は、送信機２４４８と、第１の電力増幅器２４５２と、第２の電力増幅器２４５３とを具備する。好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００、および第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、ＲＦモジュール２４１２の可能な実装である。ＲＦモジュール２４１２は、第１の磁気アンテナ１８０４，および第２の磁気アンテナ１８０８に信号を伝える。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１８０４と第２の磁気アンテナ１８０８とは直交配置される。
【００９４】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２４７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２４６６は、コマンドおよび制御信号を、代替トラッキングインタフェース２４７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００９５】
マイクロプロセッサ２４６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２４６６は、センサインタフェース２４７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２４７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２４６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２４７４を介して、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２４６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００９６】
センサインタフェース２４７３は、（センサ２４７６などの）センサとマイクロプロセッサ２４６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２４７３は、センサネットへの有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２４７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２４７３は、センサネット２４７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００９７】
センサインタフェース２４７３は、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２４７６は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２４７６は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２４７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動送信機タグ２４８４が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２４７８は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２４７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２４７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２４７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００９８】
任意選択のユーザインタフェース２４７１は、移動送信機タグ２４８４を制御し、移動送信機タグ２４８４から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２４７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２３６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２３６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２４７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２４７１は、ユーザが移動送信機タグ２４８４を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００９９】
ローカルデータセンター２３７５は、任意選択で、移動送信機タグ２４８４のような、移動送信機タグからのデータを受信して処理する。ローカルデータセンター２３７５は、さらに、コマンドおよび制御信号を、移動送信機タグ２４８４に伝えてもよい。
【０１００】
本明細書内のいかなる記載も、図２４内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、移動送信機タグ２４８４は、ユーザインタフェース２４７１、代替トラッキングインタフェース２４７２、センサインタフェース２４７３、第１のセンサ２４７６、第２のセンサ２４７７、第３のセンサ２４７８、第ｎのセンサ２４７９、および通信インタフェース２４７４を省略してもよい。移動送信機タグ２４８４は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【０１０１】
図１６〜図２４を参照して説明した磁気アンテナ、および本開示内で一般に説明されている磁気アンテナは、任意の適切な設計の磁気アンテナであってもよい。特に、図４〜図８の磁気アンテナは、図１６〜図２０の適用例によく適合される。
【０１０２】
図２５は、固定ロケータ受信機と移動送信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。複数の移動ビーコン送信機２４８４が、人々６２３、固定資産２５８７、移動資産２５８８、または、位置が知られることが所望されるその他の物体に取り付けられる。固定ロケータ受信機２３８３は、建物２５８５内のさまざまな既知の位置に配置される。
【０１０３】
本発明によれば、レンジングは、図３に示す、自由空間の式を使用して決定されてもよい。式は、接地平面効果について調整されてもよく、また潜在的には、不完全な接地平面導電性について調整されてもよい。さらなる実施形態では、建物、市街地、森林地帯などの複雑な構造が、あるいは、木造枠組み、コンクリートブロック、スチールスタッドなどの特定の建物タイプ、またはその他の代表的な建物タイプさえもが、典型的な減衰または位相シフト特性を判定するために、経験的試験を通して評価されてもよい。平均特性を確定するために、同じタイプの建物にわたって特性が評価されてもよい。平均特性は、標準化された式または標準化されたアルゴリズムの形式で表されてもよく、それにより、特定の状況についてのレンジモデルを確立するために、指数関数的崩壊率などの少数のパラメータのみが指定される必要があるようにされてもよい。
【０１０４】
別の実施形態では、所定の位置において送信機および受信機を使用することによって、特定のロケールのマップが作成されてもよく、そのために、ロケール内の多数の位置において送信および受信が行われてもよい。マップは、次に、データベース内に記憶されてもよい。使用の際には、信号特性の読み取り値が取り込まれて、データベースマップと比較され、信号読み取り値によって示される正確な位置が、照合および／または補間によって決定される。信号マッピング技術のさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００４年１０月４日出願の「近距離場電磁測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国特許出願第１０／９５８，１６５号明細書で開示されており、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０１０５】
ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５は、移動ビーコン送信機２４８４および固定ロケータ受信機２３８３からのデータを受信して処理する。このデータは、ＲＳＳＩ、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３からのデータを使用して、移動ビーコン送信機２４８４の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、固定ロケータ受信機２３８３は、レンジおよび／または位置の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５に伝えてもよい。
【０１０６】
図２６は、固定ビーコン送信機と移動ロケータ受信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。移動ロケータ受信機２１８０が、人々６２３、貴重な資産２５８７、移動資産２５８８、または、位置が知られることが所望されるその他の物体に取り付けられる。固定ビーコン送信機２２８１は、建物２５８５内のさまざまな既知の位置に配置される。ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２１７５は、信号特性またはレンジに関するデータを、移動ロケータ受信機２１８０から受信する。一実施形態では、ローカルデータセンター２１７５が、移動ロケータ受信機２１８０によって受信された信号特性データに基づいてレンジを計算する。代替実施形態では、移動ロケータ受信機２１８０が、レンジの計算を実行して、ローカルデータセンター２１７５にレンジ情報を渡す。
【０１０７】
図２７は、軍事または緊急時対応要員によって使用されてもよい、固定ビーコン送信機と、事故現場における移動ロケータ受信機タグとを含む、例示的測位システムを示す。
【０１０８】
事故現場は、警察、火災、救急医療、救助、危険物、軍事などの緊急時対応要員、またはその他のそのような個人からの、緊急対応を必要とする、建物、施設、またはその他の環境である。ユーザは、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４を、事故現場の周囲に、または全域にわたって配備する。
【０１０９】
ユーザは、さらに、事故現場の性質に基づいて、伝搬アルゴリズムのための複数の適切なレンジングパラメータを選択する。例えば、事故現場が複数居住者住宅である場合、ユーザは、複数居住者住宅のための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。事故現場が倉庫である場合、ユーザは、倉庫のための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。事故現場がオフィスビルである場合、ユーザは、オフィスビルのための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。伝搬アルゴリズムのための、複数の任意選択のレンジングパラメータを選択することを可能にする、選択肢のメニューがユーザに提供されてもよい。複数のレンジングパラメータは、線形レンジ対ＲＳＳＩの関係の勾配および切片を含んでもよいが、必ずしもそれに限定されない。
【０１１０】
図２７は、説明の目的のために、４つのビーコン送信機２２８１１〜２２８１４を示す。追加のビーコン送信機が、より大きなカバレージ区域、および／または、より正確なソリューションをもたらしてもよい。より少ないビーコン送信機が、精度は劣るが、やはり有用な可能性がある位置ソリューションをもたらしてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、単独型ユニットであってもよく、または、輸送手段２７８９上に搭載されてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、それらの位置を、代替測位システムを介して確定するために、あらかじめ測量された地標、ＧＰＳ、ＵＷＢ、レーザー距離測定、または近距離場電磁レンジングのような、代替測位システム２２８２を使用してもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、移動ロケータ受信機タグ２１８０とローカルデータセンター（ＬＤＣ）２１７５との中間に介在してデータを伝えるための、送受信機機能をさらに含んでもよい。
【０１１１】
好ましくは、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、一定電力の近距離場信号を放射すべできある。調整送信電力制御（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）手段が、一定の送信電力を保証するために役立つ可能性がある。電力レベルは、別法として、移動ユニットの向きの変動を含んでもよい、通路減衰の変動に対応して、一定の受信電力を維持するように調整されてもよい。
【０１１２】
別法として、受信電力ＲＳＳＩの測定値は、バッテリレベルおよびその他の要因の関数として変動してもよい、送信電力の変動を補償するように調整されてもよい。
【０１１３】
システムの一実施形態の動作を、次に、図２７を参照して詳細に説明する。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４の位置が、測量によって、またはＧＰＳによって、または、建物の外部での使用に適していてもよいが、建物の内部での使用には適していなくてもよいその他の方法によって決定されてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４の位置が既知の場合、システムは動作を開始してもよい。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第１のビーコン送信機２２８１１から第１の信号を受信して、第１のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第２のビーコン送信機２２８１２から第２の信号を受信して、第２のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第３のビーコン送信機２２８１３から第３の信号を受信して、第３のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第４のビーコン送信機２２８１４から第４の信号を受信して、第４のＲＳＳＩを判定する。事故現場に適した複数のレンジングパラメータを使用して、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、各それぞれのビーコン送信機へのレンジ（Ｒ１〜Ｒ４）を判定する。レンジＲ１〜Ｒ４は、マルチラテレーションまたはその他の技術を使用して位置を特定するために、移動ロケータ受信機タグ２１８０によって使用されてもよい。あるいは、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、レンジＲ１〜Ｒ４をローカルデータセンター２１７５に伝えてもよく、ローカルデータセンター２１７５で位置が特定されてもよい。
【０１１４】
ローカルデータセンター２１７５は、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４および移動ロケータ受信機タグ２１８０からのデータを受信して処理する。このデータは、ＲＳＳＩ、または、位相特性を含むその他の信号特性を含む。ローカルデータセンター２１７５は、移動ロケータ受信機タグ２１８０からのデータを使用して、移動ロケータ受信機タグ２１８０の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、レンジおよび／または位置計算の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。
【０１１５】
代替実施形態では、所与の伝搬環境についての適切なレンジングパラメータは、例えば他のビーコン送信機２２８１１〜２２８１４と同じ場所に配置された、既知の位置（図示せず）におけるロケータ受信機２１８０に、事故現場の伝搬環境を通して信号を送信している複数のビーコン送信機２２８１１〜２２８１４によって、特定の事故現場について決定されてもよい。
【０１１６】
各ビーコン送信機が受信機ロケータ機能２１８０（図示せず）をさらに含む、さらなる代替実施形態では、ビーコン送信機の位置は、利用可能な送受信機間のレンジＲ１〜Ｒ４の組を判定し、レンジＲ１〜Ｒ４の組から三角測量によって位置を判定することによって特定されてもよい。
【０１１７】
図２８は、近距離場信号強度を使用する、固定ビーコン送信機と移動ロケータタグとを含む測位システムの、プロセスフロー図である。図２８の測位システムは、軍事または緊急時対応要員の適用例を含むが、これに限定されない、さまざまな適用例に使用されてもよい。近距離場信号強度測位のための好ましい実施形態の方法は、開始ブロック２８３７において開始され、（以下のステップについては順不同で）（ブロック２８９０に示す）ユーザがレンジングノードを配備するステップと、（ブロック２８８６に示す）ユーザが建物タイプを選択するステップとに継続される。ユーザが選択する建物タイプは、ブロック２８９１に示すように、さまざまな建物について記憶されているレンジングパラメータ２８９２からの、レンジングアルゴリズムのための適切なレンジングパラメータ２８９２の選択に影響を及ぼす。あるいは、（ブロック２８８６に示す）ユーザが建物タイプを選択するステップにより、特定の建物タイプのために最適化されたレンジングアルゴリズムが選択されてもよく、それにより、ブロック２８９１に示すプロセスステップがもたらされてもよい。レンジングパラメータ２８９２は、特定の構造クラスに関係していてもよく、または、特定の構造に最適化されていてもよい。レンジングパラメータ２８９２または（ブロック２８９１に示す）レンジングアルゴリズムの選択は、データリンクを使用することによって、移動ロケータタグに伝えられてもよい。あるいは、レンジングパラメータ２８９２または（ブロック２８９１に示す）レンジングアルゴリズムの選択は、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）に伝えられてもよく、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）でレンジングの計算が実行されてもよい。
【０１１８】
代替実施形態では、所与の伝搬環境についての適切なレンジングパラメータ２８９２は、例えば他のビーコン送信機と同じ場所に配置された、既知の位置におけるロケータ受信機に、所与の伝搬環境を通して信号を送信している複数のビーコン送信機によって、特定の事故現場について決定されてもよい。
【０１１９】
近距離場信号強度測位のための、図２８の好ましい実施形態の方法は、ｉ＝１から開始される第ｉのレンジング周波数に移動ロケータタグが同調する、プロセスブロック２８９３に継続される。本方法は、以下のステップについては順不同で、（ブロック２８４４に示す）第ｉのレンジング周波数で動作しているビーコン送信機からの信号強度を移動ロケータタグが測定するステップと、任意選択で、（ブロック２８４５に示す）第ｉのレンジング周波数で動作しているビーコン送信機からの信号の信号強度比または位相特性などのその他の信号パラメータを移動ロケータタグが測定するステップとに継続される。（ブロック２８９４に示すように）移動ロケータタグは、信号振幅またはＲＳＳＩを用い、ブロック２８９１で選択されたレンジングアルゴリズムを使用してレンジを計算する。（ブロック２８９５に示すように）移動ロケータタグは、さらに、信号強度比または信号の位相特性などのその他の信号特性を用いて、方位（ｂｅａｒｉｎｇ）またはその他の位置関連情報を判定する。
【０１２０】
図２８の方法は、第（ｉ＋１）のレンジング周波数に進むかどうかの決定ブロック２８９６に継続される。はいの場合、プロセスは、ブロック２８９３に示す、移動ロケータタグが第（ｉ＋１）のレンジング周波数に同調するステップに継続される。いいえの場合、プロセスは、ブロック２８９７に示す、移動タグがレンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）をローカルデータセンター（ＬＤＣ）に伝えるステップに継続される。ブロック２８９８に示すように、ローカルデータセンターは、レンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）を用いて、位置を検出してもよい。代替実施形態では、移動ロケータタグが、レンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）を用いて、位置を検出し、位置情報をローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に、データリンクを使用することによって伝えてもよい。さらに他の代替実施形態では、移動ロケータタグは、レンジングアルゴリズムを使用したレンジの計算のために、信号振幅またはＲＳＳＩをローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に伝えてもよい。移動ロケータタグは、さらに、方位またはその他の位置関連情報の判定のために、信号強度比または信号の位相特性などのその他の信号特性を、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に伝えてもよい。
【０１２１】
近距離場信号強度測位のための好ましい実施形態の方法は、ユーザ入力またはその他の情報に基づいてトラッキングを継続するかどうかを評価する、決定ブロック２８９９に継続される。はいの場合、プロセスは、ブロック２９９３に示す、ｉ＝１から開始される第ｉのレンジング周波数に移動ロケータタグが同調するステップに継続され、繰り返される。いいえの場合、プロセスは、終了ブロック２８４７において終了する。
【０１２２】
特定の適用例は、本発明が有用であることが判明する非常に多くの状況のうちのいくつかを理解する上で読者に役立つように、説明のみを目的として示されたものである。さらに、示された詳細な図面および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を説明するものではあるが、それらは説明のみを目的とするものであるということと、本発明のシステムおよび方法は、開示された正確な詳細および条件に限定されるものではないということと、本発明の精神を逸脱することなく、その中でさまざまな変更が行われてもよいということとが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
図面の簡単な説明
【図１】先行技術のループスティックアンテナの構成を示す回路図である。
【図２】先行技術のループスティックアンテナ装置を示す概略図である。
【図３Ａ】小さな電気送信アンテナからの電気および磁気信号の、自由空間内でのレンジに対する経路利得を、電気および磁気信号が近距離場から遠距離場に移行するに従ってプロットしたものである。
【図３Ｂ】自由空間内の理想的な電気的小ループについての、レンジの関数としての、電場および磁場の位相関係のグラフ図である。
【図４】無線周波数（ＲＦ）トラッキング装置の向きおよびアンテナパターンを説明する概略図である。
【図５】ＲＦトラッキング装置の第１の実施形態を説明する概略図である。
【図６】ＲＦトラッキング装置の第２の実施形態を説明する概略図である。
【図７Ａ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置を説明する概略図である。
【図７Ｂ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置のための、磁気アンテナの第１の可能な回路実装を説明する回路図である。
【図７Ｃ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置のための、磁気アンテナの第２の可能な回路実装を説明する回路図である。
【図８】傾斜ループスティックアンテナを示す概略図である。
【図９】傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置を説明する概略図である。
【図１０Ａ】身体装着型電場アンテナの第１の構成を示す概略図である。
【図１０Ｂ】身体装着型電場アンテナの第２の構成を示す概略図である。
【図１０Ｃ】身体装着型磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。
【図１１】イヌ磁場アンテナシステムの可能な構成を説明する概略図である。
【図１２】フォークリフトを含む測位システムの一実施形態を示す。
【図１３】パレット磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。
【図１４】本発明によるデュアル磁気送信アンテナ構成を使用した測位システムの、プロセスフロー図である。
【図１５】本発明によるデュアル受信アンテナ測位プロセスの、プロセスフロー図である。
【図１６】測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図１７Ａ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的なクロック（Ｃ）信号を示すタイミング図である。
【図１７Ｂ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的な同相（Ｉ）信号を示すタイミング図である。
【図１７Ｃ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的な直角位相（Ｑ）信号を示すタイミング図である。
【図１８】測位システム内で使用するための、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図１９】測位システム内で使用するための、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図２０】測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ受信システムを示すブロック図である。
【図２１】測位システム内で使用するための、移動ロケータタグを示すブロック図である。
【図２２】測位システム内で使用するための、固定ビーコン送信機を示すブロック図である。
【図２３】測位システム内で使用するための、固定ロケータ受信機を説明するブロック図である。
【図２４】測位システム内で使用するための、移動送信機タグの配置を示すブロック図である。
【図２５】固定ロケータ受信機と移動送信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。
【図２６】固定ビーコン送信機と移動ロケータ受信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。
【図２７】固定ビーコン送信機と、事故現場における移動ロケータ受信機タグとを含む、例示的測位システムを示す。
【図２８】近距離場信号強度を使用する、固定ビーコン送信機と移動ロケータタグとを含む測位システムの、プロセスフロー図である。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づいて、Ｓｃｈａｎｔｚによる２００４年１２月２１日出願の「近距離場振幅測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国仮特許出願第６０／６３７，７７９号明細書の優先権の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００２】
近距離場電磁レンジングが最初に完全に記載されたのは、本出願人による、「近距離場電磁レンジングシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ）」（２００３年１月３１日出願の米国特許出願第１０／３５５，６１２号明細書、現在では、２００５年１１月８日発行の米国特許第６，９６３，３０１号明細書）においてであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００３】
電磁レンジングおよび測位に関するさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００４年１０月４日出願の「近距離場電磁測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国特許出願第１０／９５８，１６５号明細書、およびＳｃｈａｎｔｚらによる２００５年８月３０日出願の「Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｅｔ Ｔａｇ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題された米国特許出願第１１／２１５，６９９号明細書で開示されている。上記の米国特許および米国特許出願のすべては、それらの全体が、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０００４】
背景
発明の分野
本発明は、一般に、電磁信号方式による位置または場所の測定に関し、特に、複数の送信機（「ビーコン」とも呼ばれる）を基準にして、受信機（「トラッカー」とも呼ばれる）の位置を評価するためのシステムおよび方法に関する。あるいは、本発明は、複数の受信機（または「トラッカー」）を基準にして、送信機（または「ビーコン」）の位置を特定する手段について記載している。本発明は、位置（レンジ（ｒａｎｇｅ）および方位（ｂｅａｒｉｎｇ））を特定するための、または、トラッキング（ほぼリアルタイムでの位置の特定）のための、より一般的なシステムの一部として有利に使用されてもよい。より具体的には、本発明は、オフィス、倉庫、工業、家庭、または居住環境において見出されるような、複雑な伝搬環境において、位置または場所を測定しようと努めるものである。
【背景技術】
【０００５】
発明の背景
磁気アンテナ、特に、ループスティックアンテナは、低周波信号の受信にしばしば使用される。図１は、先行技術のループスティックアンテナ１０４を示す回路図である。先行技術のループスティックアンテナ１０４は、一次コイル１３１と、フェライトロッド１３５と、二次コイル１３３と、同調手段１３２とを具備する。代替実施形態では、フェライトロッド１３５は、一次コイル１３１を支えるための、鉄、他の何らかの強磁性材料、または非強磁性材料でさえあってもよい。フェライトロッド１３５は、さらに、一次コイル１３１を支えるのに適した、棒、円筒、角柱、またはその他の幾何学的形であってもよい。代替実施形態では、一次コイル１３１が適切な機械的形状を維持するために十分に固い場合、フェライトロッドは全体的に省略されてもよい。二次コイル１３３は、一次コイル１３１への結合と、先行技術のループスティックアンテナ１０４をＲＦ装置にさらに連結させるための手段とを提供する。
【０００６】
図２は、先行技術のループスティックアンテナ１０４を示す概略図である。一次コイル１３１は、一般に、ループスティック軸２０５と同じ場所に配置された法線を有するターンを具備する。ループスティック軸２０５は、フェライトロッド１３５の軸であるだけでなく、先行技術のループスティックアンテナ１０４のヌル軸でもある。先行技術のループスティックアンテナ１０４のパターンは、パターン軸２０７に、概して沿って位置する。パターン軸２０７は、ループスティック軸２０５と実質的に直交する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さまざまな先行技術では、信号振幅、すなわち信号強度を使用して、位置を特定しようと努める。それらの努力は、代表的な信号強度レンジング手法を非常に不正確にするような方法で建設的および破壊的に信号を組み合わせるように働く、典型的な、マルチパスの重い環境の影響によって混乱させられる。そのような影響は、さまざまな建物タイプによって異なる。さまざまな建物タイプは、電磁信号のためのさまざまな伝搬環境をもたらし、信号強度レンジングシステムにさまざまな方法で影響を及ぼす。
【０００８】
さらに、既存の振幅または信号強度測位手法では、性能に深刻な影響を与える、最適状態に及ばないアンテナ装置を使用する傾向がある。既存のアンテナ装置は、大きくてかさばるか、または小さくて非能率である。その他の既存のアンテナ装置では、トラッキングされている移動する資産または人への、望ましくない結合が発生しやすい。
【０００９】
以上の点から、多くのさまざまなマルチパスの重い環境において、正確に動作することが可能な、位置測定システムに対する大きな必要性が存在する。さらに、位置測定システムの携帯型の移動動作を可能にする、小型のアンテナシステムに対する必要性も存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
したがって、本発明の一目的は、位置測定機能を、空間効率的なアンテナ、すなわち、位置測定されている輸送手段または人との最小の相互作用で、構成および／またはマルチパス環境とは無関係に好都合に動作する、容易に持ち運べてもよいアンテナを利用することによって提供することである。
【００１１】
これらの目的およびさらなる目的は、レンジ決定リンクの少なくとも一方の端において２つの磁気アンテナを利用する、近距離場レンジングシステムを提供することによって達成される。磁気アンテナの、対角線状の搭載、または対角線状の巻線によって、さらなるサイズの縮小が達成される。
【００１２】
ヌル軸が垂直であり、かつ、水平面などの対象となる平面内にヌル軸が位置するように配置された、２つの磁気アンテナを利用することによって位置を特定するために、近距離場信号特性が使用される。２つのアンテナは、送信アンテナまたは受信アンテナとして使用されてもよい。アンテナを直交方式で駆動することによって、対象となる平面内で全方向性パターンの均等物を生成するように、アンテナは駆動されてもよい。直交駆動は、時間直交または位相直交であってもよい。位置は、伝搬特性を含んでもよい近距離場応答に基づいて特定され、伝搬特性は、振幅、位相、相対的な振幅、または位相、あるいはその他の特性を含んでもよい。一実施形態では、１つの受信機の位置を特定するために、複数の送信機が利用される。別の実施形態では、１つの送信機の位置を特定するために、複数の受信機が利用される。空間効率的な磁気アンテナが開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい実施形態の詳細な説明
発明の要旨
本発明は、近距離場位置測定システムおよび方法に関する。ここで、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、本明細書に記載した実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、本明細書に記載した実施形態は、本開示が完全かつ完璧なものであるようにするために、そして、本開示が本発明の範囲を当業者に完全に伝えるようにするために提供されている。同じ番号は、全体を通して同じ要素を示す。
【００１４】
近距離場伝搬
近距離場位置測定システムは、近距離場電磁信号の特定の性質に依拠してもよい。図３Ａは、小さな電気送信アンテナからの電気および磁気信号の、自由空間内でのレンジ（ｒａｎｇｅ）に対する経路利得を、電気および磁気信号が近距離場から遠距離場に移行するに従ってプロットしたものである。波長の約６分の１にほぼ等しいレンジ（λ／２π）において、自由空間内における電気的小アンテナからの電磁信号は、近距離場挙動と遠距離場挙動との間で移行する。λ／２π以内の近距離場ゾーン内では、「ライク」信号は、線３０１に示すように、レンジのデケード（１０倍）の増加ごとに振幅が６０ｄＢ減少する。「ライク」信号は、同じタイプの設計のアンテナによって受信される信号、例えば、ダイポールアンテナまたはホイップアンテナなどの電場アンテナによって受信される電場、あるいは、ループまたはループスティックアンテナなどの磁気アンテナによって受信される磁場である。さらに、近距離場ゾーン内では、「アンライク」信号（磁気アンテナからの電気信号または電気アンテナからの磁気信号）は、線３０２に示すように、レンジのデケードの増加ごとに振幅が４０ｄＢ減少する。λ／２πの周囲の移行領域において、ライク信号およびアンライク信号の両方は、線３０３に示すように、レンジのデケードの増加ごとに信号の振幅が２０ｄＢ減少する、遠距離場挙動に移行する。この移行は、信号が１波長（１λ）伝搬すると本質的に完了する。したがって、信号強度測位システムは、１λのオーダーまたはそれ未満のレンジで動作させることが有利である。逆に、信号強度測位システムは、対応する波長が、関連する伝搬環境の典型的なレンジよりも長くなるように選択された周波数において動作させることが有利である。
【００１５】
典型的なオフィスまたは工業環境では、床および天井内の、補強ロッド構造、金属製パン、または金属製被服などの導電面によって信号は制約される。この「平行板」環境においては、垂直に偏光した信号が、水平に偏光した信号よりも良好に伝搬する傾向がある。代替実施形態では、いくらかのエネルギーを一方の偏光から他方の偏光にシフトさせる伝搬環境の能力を利用してもよい。例えば、水平に偏光した送信信号は、垂直偏光受信システムによって適切な垂直偏光エネルギーが検出されるという結果をもたらす伝搬環境と結び付けられてもよい。
【００１６】
図３Ｂは、自由空間内の理想的な電気的小ループについての、レンジの関数としての、電場および磁場の位相関係のグラフ図である。図３Ｂは、磁気またはＨフィールド位相曲線３９７、電気またはＥフィールド位相曲線３９８、および曲線３９７、３９８の間の差を表す、位相差またはΔφ曲線３９９を含む。曲線３９７、３９８、３９９は、考慮中の電磁信号の、波長単位で（好ましくは、メートルなどの、キログラム−メートル−秒単位で）第２軸３９６上に表されたレンジの関数として、位相（好ましくは度単位）を表す第１軸３９５に対してプロットされている。Ｈフィールド位相曲線３９７は、Ｅフィールド位相３９８を基準にした９０°の位相外れから開始される。レンジが約０．０５λから約０．５０λまで増加するに従って、Ｈフィールド位相曲線３９７は、最初は減少し、次に増加する。同様に、レンジが約０．０５λから約０．５０λまで増加するに従って、Ｅフィールド位相曲線３９８は、最初は少しずつ増加し、レンジが増加するに従って、より大きな割合で増加する。Ｅフィールド位相曲線３９８とＨフィールド位相曲線３９７との間の差は、Δφ曲線３９９によって表される。Δφ曲線３９９は、約０．０５λのレンジ以内の近距離場内において約９０°（すなわち、直角位相）で開始され、約０．５０λのレンジを通過して、遠距離場に近付くにつれて０°（すなわち、位相同期）に向かう。Δφ曲線３９９の、約０．０５λと約０．５０λとの間での、直角位相から位相同期への移行は、実質的に連続的かつ予測可能であり、本発明によってうまく使用される。より正確な測定により、０．０５λの内側、および０．５０λの外側から１．０λまたはそれ以上までのレンジにおいて、この位相の移行は有益に使用されてもよい。近距離場位置測定システム内での、位相の使用に関するさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００３年１月３１日出願の「近距離場電磁レンジングシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｇｉｎｇ）」と題された米国特許出願第１０／３５５，６１２号明細書（現在では、２００５年１１月８日発行の米国特許第６，９６３，３０１号明細書）に見出すことができ、その記載内容は参照により本明細書に組み入れられている。したがって、本発明によれば、例えば振幅または位相または相対振幅または相対位相またはその他の特徴によって明らかにされる、近距離場信号伝搬特性が、位置を特定するために使用されてもよい。位置測定システムのレンジを拡張するために、近距離場特性は、遠距離場特性と組み合わせて使用されてもよい。
【００１７】
図４は、無線周波数（ＲＦ）トラッキング装置４００の向きおよびアンテナパターンを説明する概略図である。ＲＦトラッキング装置４００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。ＲＦモジュール４１２は、送信機、受信器、または送受信機であってもよい。ＲＦモジュール４１２は、ＲＦトラッキング装置４００のために有用な追加のモジュールをさらに含んでもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のパターン軸４０７に沿って概して整列された第１のパターン４０６を有し、さらに、第１のヌル軸４０５に沿って概して整列されたヌルを有する。第２の磁気アンテナ４０８は、第２のパターン軸４１１に沿って概して整列された第２のパターン４１０を有し、さらに、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列されたヌルを有する。第１のパターン軸４０７は、第２のパターン軸４１１と実質的に直交する。同様に、第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。第１のパターン軸４０７と、第２のパターン軸４１１と、第１のヌル軸４０５と、第２のヌル軸４０９とは、実質的に方位角面または水平面内にあり、方位角面または水平面を定義する。第１のパターン４０６および第２のパターン４１０は両方とも、方位角面の付近において、実質的に、垂直に偏光したパターンである。したがって、第１のパターン４０６と第２のパターン４１０とは、合同で、方位角面の完全な垂直偏光カバレージを提供する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ４０４および第２の磁気アンテナ４０８は、ループスティックアンテナである。代替実施形態では、第１の磁気アンテナ４０４および第２の磁気アンテナ２０８は、ループアンテナまたはその他の磁気アンテナであってもよい。第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、それらの対応するヌル軸（第１のヌル軸４０５および第２のヌル軸４０９）が実質的に相互に直交するという点で、「直交」配置される。
【００１８】
図５は、平行かつ垂直な磁気アンテナを利用した、ＲＦトラッキング装置５００の第１の実施形態を説明する概略図である。図５は、図４の要素の一構成を示す。ＲＦモジュール４１２は、特徴的物理寸法の長さ、幅、および高さと、関連する軸とを有する矩形として概略的に示されている。矩形が示されているが、商業上の外観のために所望される可能性がある、または、その他の理由のために必要とされる、任意の形状が使用されてもよい。ＲＦトラッキング装置５００の第１の実施形態は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５と実質的に平行である。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、法線が垂直軸５０７である方位角面内に実質的に位置する。したがって、本明細書中でさらに開示されるように、第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、共働して、方位角面の付近において実質的な垂直偏光パターンをもたらすことが可能である。全体を通して、垂直などの用語は、限定することではなく、説明することを目的とするものであり、ＲＦトラッキング装置５００について説明される全体構成は、さまざまな向きで使用されてもよいということが理解されるべきである。
【００１９】
図６は、対角線状に向けられた磁気アンテナを利用した、ＲＦトラッキング装置６００の第２の実施形態を示す概略図である。図６は、図４の要素の代替構成を示す。ＲＦトラッキング装置６００の第２の実施形態は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５に対して約４５度の対角線角度に向けられる。そのような向きは、ＲＦトラッキング装置６００の小型の形状をもたらす。示されている４５度の角度は、例示的なものである。他の角度が使用されてもよく、選択される特定の角度は、さまざまな要因の中でも特に、ＲＦモジュール４１２の実際の形状に依存してもよい。ここでも再び、第１の磁気アンテナ４０４と第２の磁気アンテナ４０８とは、共働して、方位角面の付近において実質的な垂直偏光パターンをもたらすことが可能である。
【００２０】
図７Ａは、複数の対角磁気アンテナ要素を利用した、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００を説明する概略図である。対角アンテナを使用することにより、パッケージサイズが減少する。複数の対角アンテナ要素を使用することにより、パッケージの最大寸法が減少し、突起がなくなって、パッケージサイズと形状とがさらに改良される。代替実施形態では、複数のアンテナ要素は、図５の非対角配置内で使用されてもよい。図７Ａを参照すると、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００は、第１の磁気アンテナシステム７０４と、第２の磁気アンテナシステム７０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。図７Ａのシステムは、図４のシステムに対応しており、その中で、代替アンテナシステム７０４は、図４のアンテナ４０４に対応し、アンテナシステム７０８は、図４のアンテナ４０８に対応している。第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナシステム７０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、相互に実質的に直交する。第１のヌル軸４０５は、さらに、ＲＦモジュール４１２の法線５０５に対して約４５度に向けられる。
【００２１】
第１の磁気アンテナシステム７０４は、さらに、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と（一括して、「磁気アンテナ構成要素の第１の組」）を具備する。磁気アンテナ構成要素の第１の組はすべて、第１のヌル軸４０５に、ヌルを概して沿わせるように、そして、第１のパターン軸４０７に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。第１の磁気アンテナシステム７０４は、限定するためではなく、説明の目的のために、４つの構成要素を有するとして図示されている。代替実施形態では、第１の磁気アンテナシステム７０４は、さらに、４つよりも多くの構成要素を、または４つよりも少ない構成要素を具備してもよい。
【００２２】
第２の磁気アンテナシステム７０８は、さらに、第５の磁気アンテナ構成要素７１７と、第６の磁気アンテナ構成要素７１８と、第７の磁気アンテナ構成要素７１９と、第８の磁気アンテナ構成要素７２０と（一括して、「磁気アンテナ構成要素の第２の組」）を具備する。磁気アンテナ構成要素の第２の組はすべて、第２のヌル軸４０９に、ヌルを概して沿わせるように、そして、第２のパターン軸４１１に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。第２の磁気アンテナシステム７０８は、限定するためではなく、説明の目的のために、４つの構成要素を有するとして図示されている。代替実施形態では、第２の磁気アンテナシステム７０８は、さらに、４つよりも多くの構成要素を、または４つよりも少ない構成要素を具備してもよい。第１の磁気アンテナシステム７０４と第２の磁気アンテナシステム７０８とは、ＲＦトラッキング装置７００の小型の形状をもたらす。
【００２３】
図７Ｂは、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００のための、磁気アンテナの第１の可能な回路実装を説明する回路図である。第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と、二次結合コイル７３３と、同調手段７３２とをさらに具備する。同調手段７３２は、可変コンデンサ、バラクタ、スイッチドキャパシタンスバンク、または、第１の磁気アンテナシステム７０４を同調させることが可能なその他の任意の手段であってもよい。二次結合コイル７３３は、磁気アンテナ構成要素７１４などの、磁気アンテナ構成要素のうちの１つと共働して、第１の磁気アンテナシステム７０４とＲＦモジュール４１２との間で信号を結合させる。結合コイル端子７３４は、ＲＦモジュール４１２と二次結合コイル７３３との中間に介在して信号を結合させることが可能な手段を提供する。
【００２４】
第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６とはすべて、第１のパターン軸４０７に、建設的に加算されたパターンを概して沿わせるように、概して整列される。磁気アンテナ構成要素が、他の磁気アンテナ構成要素に対して逆にされた場合、パターンの望ましくない破壊的な組み合わせが実現される可能性がある。電気的な観点からは、第１の磁気アンテナシステム７０４は、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６との直列の組み合わせと考えられてもよい。代替実施形態では、並列またはその他のより複雑な組み合わせが可能である。
【００２５】
図７Ｃは、好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置７００のための、磁気アンテナの第２の可能な回路実装を説明する回路図である。この第２の可能な回路実装では、第１の磁気アンテナシステム７０４は、同様に、第１の磁気アンテナ構成要素７１３と、第２の磁気アンテナ構成要素７１４と、第３の磁気アンテナ構成要素７１５と、第４の磁気アンテナ構成要素７１６と、二次結合コイル７３３と、同調手段７３２とをさらに具備する。
【００２６】
図７Ｃでは、第２の磁気アンテナ構成要素７１４および第４の磁気アンテナ構成要素７１６の向きは、第１の磁気アンテナ構成要素７１３および第３の磁気アンテナ構成要素７１５の向きに対して逆にされている。しかし、図７Ｃに示す代替回路装置を使用することにより、望ましい建設的に重畳されたパターンが回復される。
【００２７】
図８は、傾斜ループスティックアンテナ８０４を示す概略図である。傾斜ループスティックアンテナ８０４は、傾斜一次コイル８３１と、二次結合コイル８３３と、同調手段８３２とを具備する。傾斜一次コイル８３１は、ループスティック軸８０５に、概して整列される。ループスティック軸８０５は、傾斜一次コイル８３１を形成するために使用されてもよい、巻型の回転軸である。（巻型自体は、任意選択であるか、または、コイルを形成した後に除去されてもよい。）傾斜一次コイル８３１は、ループスティック軸８０５を実質的に中心とし、しかしターン法線８３６がループスティック軸８０５に対してφの角度で整列されるように向けられた、ターンを具備する。「ターン法線８３６」は、ターンを実質的に含む平面に対して垂直な軸を意味する。ターン法線８３６を、ループスティック軸８０５に対してφの角度に向けると、ヌル軸４０９を、ループスティック軸８０５に対してφの角度のターン法線８３６と平行になるように向けるように、ヌル軸４０９はシフトされる。同様に、パターン軸４０７は、ヌル軸４０９と直交したままになる。したがって、傾斜ループスティック８０４は、ループスティック軸８０５に、もはや実質的に直交しないパターン軸４０７を有する。
【００２８】
代替実施形態では、傾斜ループスティックアンテナは、フェライトロッド（図示せず）をさらに具備してもよく、ただし、ループスティック軸８０５と同一線上のフェライトロッドは、パターン軸４０７の、ループスティック軸８０５に向けての、望ましくない可能性があるシフトを引き起こす傾向がある。フェライトロッドは、インダクタンスを増加し、近くの物体などへの望ましくない結合に対する脆弱性を減らすという、有利な可能性がある効果を有する。
【００２９】
図９は、傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置９００を説明する概略図である。傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置９００は、第１の傾斜ループスティック８０４と、第２の傾斜ループスティック９０８と、ＲＦモジュール４１２とを具備する。第１の傾斜ループスティック８０４は、第１のパターン軸４０７を、ＲＦモジュール４１２の法線９０５に対して、９０−φの角度で整列させるように構成される。角度φは、例えば、４５度であってもよい。第１のパターン軸４０７と第１のパターンヌル８３６とは、第１の方位角面内に実質的に位置する。第２の傾斜ループスティック９０８は、第２のパターン軸９１１を、法線９０５に対して、φの角度で整列させるように構成される。第２のパターン軸９１１と第２のパターンヌル９３６とは、第１の方位角面に平行な第２の方位角面内に実質的に位置する。２つの方位角面およびそれぞれのループスティックアンテナ８０４、９０８は、使用中の装置９００の典型的なレンジング距離に比べて小さな距離だけ隔てられるため、２つのアンテナ８０４、９０８は、本質的に、同一平面上のアンテナとして応答する。したがって、第１の傾斜ループスティック８０４と第２の傾斜ループスティック９０８とは、概して直交するパターンを有し、それらの組み合わせは、いずれの方位角面の近くの物体に対しても、完全な垂直偏光カバレージを提供することが可能である。
【００３０】
図１０Ａは、身体装着型電場アンテナの第１の構成を示す概略図である。測位システムのアンテナは、近くの物体への望ましくない結合の影響を受け、その結果として、望ましくない振幅および／または位相の信号測定がもたらされ、さらにその結果として、位置測定エラーがもたらされる場合がある。人をトラッキングするための身体装着型システムでは、身体結合が重大なエラーをもたらす可能性がある。本発明によるアンテナを含めることによって、身体結合を最小にすることが可能である。
【００３１】
身体装着型電場アンテナの第１の構成は、ヘルメットカウンターポイズ１０２１に対して駆動されるモノポール要素１０２２を具備する。あるいは、この配置は、モノポール要素１０２２を１つの要素として含み、ヘルメットカウンターポイズ１０２１を別の要素として含む、ダイポールとして考えられてもよい。身体装着型電場アンテナの第１の構成は、モノポール要素１０２２とヘルメットカウンターポイズ１０２１とを人体１０２３から比較的遠くに配置することによって、人体１０２３への望ましくない結合を回避する。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。
【００３２】
図１０Ｂは、身体装着型電場アンテナの第２の構成を示す概略図である。身体装着型電場アンテナの第２の構成は、第２のダイポール要素１０２５に対して駆動される第１のダイポール要素１０２４を含む。身体装着型電場アンテナの第２の構成は、第１のダイポール要素１０２４および第２のダイポール要素１０２５の実質的に内部に人体１０２３を囲むことによって、人体１０２３への望ましくない結合を回避する。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。第１のダイポール要素１０２４および第２のダイポール要素１０２５は、シャツまたはコートなどの衣類の中に組み込まれてもよい。代替実施形態では、第１のダイポール要素１０２４はズボンの中に組み込まれてもよく、第２のダイポール要素１０２５はシャツまたはコートの中に組み込まれてもよい。
【００３３】
図１０Ｃは、身体装着型磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。身体装着型磁場アンテナシステムは、第１の磁気アンテナ１００４と第２の磁気アンテナ１００８とを具備する。第１の磁気アンテナ１００４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ１００８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。第１のヌル軸４０５と第２のヌル軸４０９とは、共通の方位角面内に実質的に位置する。身体装着型磁場アンテナシステムは、方位角面全体にわたる全方向性垂直偏光カバレージを提供する。磁場アンテナの利点は、磁場アンテナは、望ましくない身体結合を有する可能性がより小さいということである。身体装着型磁場アンテナの好ましい位置は、装着者の肩の近くの、あらゆる強磁性材料（消防士または危険物作業員によって一般に装着されるエアータンクのような、鋼鉄製タンクなど）から実際的な限り離れた位置である。
【００３４】
垂直に偏光した信号を受け入れるように配置された単一の磁場アンテナは、水平面内で全方向性とはならない。全方向性カバレージは、本発明による複数の垂直偏光磁気アンテナを利用することによって達成されてもよい。ＲＦモジュール４１２は、人体１０２３上の好都合な任意の場所に保持されてもよい。
【００３５】
図１１は、イヌ磁場アンテナシステム１１００の可能な構成を説明する概略図である。イヌ磁場アンテナシステム１１００は、第１の磁気アンテナ４０４と、首輪１１２７の中に組み込まれた第２の磁気アンテナ４０８とを具備する。代替実施形態では、首輪１１２７は、イヌ１１２６またはその他の動物に固定される、装着帯またはその他の構造であってもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿ったヌルと概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。さらなる実施形態では、イヌ磁場アンテナシステム１１００は、ヌルを第３のヌル軸１１２９と整列させるように概して向けられた、第３の磁気アンテナ１１２８によって補完されてもよい。第３のヌル軸１１２９は、第１のヌル軸４０５および第２のヌル軸４０９の両方と相互に直交するように、概して整列される。ＲＦモジュール４１２と連携して、イヌ磁場アンテナシステム１１００は、イヌ１１２６の居場所をトラッキングおよび監視するためのシステムに寄与する。好ましい実施形態では、イヌ磁場アンテナシステム１１００はイヌ１１２６に装着されるが、代替実施形態では、イヌ磁場アンテナシステムは、居場所が関心を持たれる、猫、馬、牛、あるいはその他の家畜または野生動物とともに使用されてもよい。イヌ磁場アンテナシステム１１００は、動物の位置を監視して、動物が、定められた安全区域を離れようとした場合、または定められた禁止区域に入ろうとした場合に、引き止めるものとして、ノイズまたは電気ショックを発するシステムの一部であってもよい。一実施形態では、禁止区域は、別の移動トラッキングユニットを使用して定められてもよい。したがって、禁止区域は、動的に変化していてもよい。例えば、第１のイヌにとっての禁止区域は、人からの、事前定義された２メートルの半径であるとして、または、第２のイヌからの１メートルの半径であるとして定義されてもよい。実施の際、第１のイヌは、人または第２のイヌが動きまわっているとしても、その人または第２のイヌから、事前定義された半径よりも近くに来ることを禁止されてもよい。イヌ磁場アンテナシステム１１００の３アンテナ構成は、タグの向きが任意であってもよい任意の状況において、有利に利用されてもよい。
【００３６】
図１２は、フォークリフトを含む測位システムの一実施形態を示す。フォークリフト測位システム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４、第２の磁気４０８、および／または電気アンテナ１２２２のうちの、１つまたは複数を含んでもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。電気アンテナ１２２２は、ダイポールであってもよいが、好ましくは、図示されているように、フォークリフト１２２７の最上部であってもよいカウンターポイズ１２２１に対して駆動される、モノポール要素である。ＲＦモジュール４１２は、好都合な任意の場所に搭載されてもよい。一実施形態では、フォークリフト測位システム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８とを具備してもよい。別の実施形態では、フォークリフトアンテナシステム１２００は、電気アンテナ１２２２を具備してもよい。さらなる実施形態では、フォークリフトアンテナシステム１２００は、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８と、電気アンテナ１２２２とを具備してもよい。
【００３７】
図１３は、パレット磁場アンテナシステム１３００の可能な構成を示す概略図である。パレット磁場アンテナシステム１３００は、パレット１３２７内に組み込まれた、第１の磁気アンテナ４０４と、第２の磁気アンテナ４０８とを具備する。代替実施形態では、パレット１３２７は、位置が関心を持たれる、資産１３２６などの資産の、ボックス、ビン、カートン、またはその他のコンテナであってもよい。第１の磁気アンテナ４０４は、第１のヌル軸４０５に沿ったヌルと概して整列され、第２の磁気アンテナ４０８は、第２のヌル軸４０９に沿って概して整列される。第１のヌル軸４０５は、第２のヌル軸４０９と実質的に直交する。
【００３８】
図１４は、本発明によるデュアル磁気送信アンテナ構成を使用した測位システムの、プロセスフロー図である。磁気アンテナシステムの送信プロセス１４００は、「開始」位置１４３７において開始される。
【００３９】
デュアル磁気送信アンテナ測位プロセス１４００は、（１）ブロック１４４１に示す、第１の送信機が第１の信号を生成するステップと、ブロック１４３９に示す、第１の磁気アンテナが第１の信号を放射するステップ、および（２）ブロック１４４２に示す、第２の送信機が第２の信号を生成するステップと、ブロック１４４０に示す、第２の磁気アンテナが第２の信号を放射するステップに、順不同で継続される。
【００４０】
好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナと第２の磁気とは、実質的に直交するパターンを有するように位置を調節される。さらに、好ましい実施形態では、第１の信号（Ｉ）と第２の信号（Ｑ）とは、直角位相（すなわち、相互に９０度の位相シフト）になっている。代替実施形態では、第１の信号と第２の信号は、所定の速度で、または所定のパターンに従って、一度に１つずつ、交互に送信される。第１の信号と第２の信号が、受信機の応答時間スケールを基準にして短い時間スケールで交替するならば（すなわち、受信機が複数の送信を平均するならば）、磁気アンテナシステムの送信プロセス１４００は、実効的に全方向性の垂直偏光放射パターンを実現できる、すなわち、システム応答は、任意の方位角について実質的に同じになる。したがって、デュアル磁気アンテナ構成は、本発明に従って駆動される場合、実質的に全方向性の応答パターンの均等物をもたらすことが可能である。
【００４１】
デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、ブロック１４４３に示す、受信機が少なくとも１つの信号特性を測定するステップに継続される。少なくとも１つの信号特性は、信号の振幅または信号の位相を含んでもよい。代替実施形態では、少なくとも１つの信号特性は、電気信号または磁気信号の、振幅または位相を含んでもよい。電気信号は、モノポール、ダイポール、またはホイップのような電気アンテナによって受信される信号であるのに対して、磁気信号は、ループまたはループスティックのような磁気アンテナによって受信される信号である。
【００４２】
デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、ブロック１４４６に示す、マイクロプロセッサが少なくとも１つの信号特性を使用して送信機の位置を特定するステップに継続される。デュアル送信アンテナ測位プロセス１４００は、「終了」位置１４４７において終了する。
【００４３】
図１５は、デュアル受信アンテナ測位プロセスの、プロセスフロー図である。プロセス１５００は、「開始」位置１５３７において開始され、ブロック１５３８に示す、送信機が送信信号を送信するステップに継続される。
【００４４】
プロセス１５００は、（１）ブロック１５３９に示す、第１の磁気アンテナが送信信号を受信して、第１の受信信号を生成するステップ、および（２）ブロック１５４０に示す、第２の磁気アンテナが送信信号を受信して、第２の受信信号を生成するステップに、順不同で継続される。プロセス１５００は、ブロック１５４３に示す、受信機が少なくとも１つの信号特性を、第１および第２の受信信号から判定するステップに継続される。
【００４５】
デュアル受信アンテナ測位プロセス１５００は、マイクロプロセッサが信号特性を使用して送信機の位置を特定するステップに継続される。信号特性は、信号の振幅または信号の位相を含んでもよい。代替実施形態では、信号特性は、電気信号または磁気信号の、振幅または位相を含んでもよい。電気信号は、モノポール、ダイポール、またはホイップのような電気アンテナによって受信される信号であるのに対して、磁気信号は、ループまたはループスティックのような磁気アンテナによって受信される信号である。プロセス１５００は、「終了」位置１５４７において終了する。
【００４６】
図１６は、測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００を示すブロック図である。磁気アンテナ送信システム１６００は、発振器１６４９と、２分周器１６５０と、ＸＯＲゲート１６５１と、第１の電力増幅器１６５２と、第２の電力増幅器１６５３と、第１の磁気アンテナ１６０４と、第２の磁気アンテナ１６０８とを具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１６０４と第２の磁気アンテナ１６０８とは直交配置される。送信機システム１６４８は、発振器１６４９と、２分周器１６５０と、ＸＯＲゲート１６５１と、第１の電力増幅器１６５２と、第２の電力増幅器１６５３とを具備する。送信機システム１６４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００４７】
発振器１６４９は、所望の周波数ｆの２倍で動作して、クロック信号Ｃをもたらす。２分周期１６５０は、周波数２ｆのクロック信号Ｃを取り込み、それを２分周して、周波数ｆの同相信号Ｉをもたらす。ＸＯＲゲート１６５１は、第１の入力としてクロック信号Ｃを、第２の入力として同相信号Ｉを受け入れる。ＸＯＲゲート１６５１は、直角位相出力信号Ｑをもたらす。直角位相出力信号Ｑは、同相信号Ｉに対して９０度シフトされている。第１の電力増幅器１６５２は、同相信号Ｉを増幅して、第１の磁気アンテナ１６０４に伝える。第２の電力増幅器１６５３は、直角位相信号Ｑを増幅して、第２の磁気アンテナ１６０８に伝える。第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１６０４に供給し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１６０８に供給することによって、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００は、実質的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射することが可能になる。
【００４８】
第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３は、フィルタ手段、整合手段、または電力制御手段をさらに含んでもよい。フィルタ手段は、ＲＦ分野の当業者によって一般に理解されるような、ハイパス、ローパス、バンドパス、またはバンドノッチフィルタを含む。フィルタ手段は、第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３が、適切な周波数成分を、第１の磁気アンテナ１６０４および第２の磁気アンテナ１６０８に送り出すことを可能にする。整合手段は、インピーダンス変換およびバラン変成を含む。電力制御手段は、第１の電力増幅器１６５２および第２の電力増幅器１６５３の出力電力が、規制限度によって課されるものなどの、所望の電力仕様を満たすように調整されることを可能にする。
【００４９】
好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００は、２ＭＨｚ未満などの比較的低い周波数で動作する測位システムのために、特に有用である。比較的低い周波数においては、目的の周波数の２倍のクロック信号を生成することは比較的容易である。本発明者らは、直接デジタル合成を使用して成功が得られた。その他のデジタル技術、水晶発振器、マルチバイブレータ、シンセサイザ、ＬＣ発振器、およびその他の発振器を含む、さまざまなその他の技術が可能である。より高い周波数においては、目的の周波数の２倍のクロック信号を生成することは、より困難になる。そのようなより高い周波数については、目的の周波数において動作するクロックまたは発振器を使用する代替実施形態が、より魅力的になる。
【００５０】
図１７Ａは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的なクロック信号１６５４を示すタイミング図である。周波数ｆにおける送信が所望される磁気アンテナ送信システム１６００の場合、クロック信号１６５４は周波数２ｆでトグルする。例示的システムでは、２分周器１６５０が、立ち下がり１６５５などの、立ち下がりエッジにおいてトリガされる。
【００５１】
図１７Ｂは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００内の代表的な同相（Ｉ）信号１６５６を示すタイミング図である。同相（Ｉ）信号１６５６は、周波数ｆでトグルする。
【００５２】
図１７Ｃは、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００内の代表的な直角位相（Ｑ）信号１６５７を示すタイミング図である。直角位相（Ｑ）信号１６５７は、周波数ｆでトグルし、同相（Ｉ）信号１６５６を基準にして４分の１周期だけ時間がシフトされている。
【００５３】
図１８は、測位システム内で使用するための、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００を示すブロック図である。第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、発振器１８４９と、直角位相スプリッタ１８５８と、第１の電力増幅器１８５２と、第２の電力増幅器１８５３と、第１の磁気アンテナ１８０４と、第２の磁気アンテナ１８０８とを具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１８０４と第２の磁気アンテナ１８０８とは直交配置される。送信機システム１８４８は、発振器１８４９と、直角位相スプリッタ１８５８と、第１の電力増幅器１８５２と、第２の電力増幅器１８５３とを具備する。送信機システム１８４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００５４】
発振器１８４９は、周波数ｆの正弦波信号を生成し、正弦波信号を直角位相スプリッタ１８５８に伝える。直角位相スプリッタ１８５８は、第１の同相信号Ｉと第２の直角位相信号Ｑとをもたらす。第１の電力増幅器１８５２は、第１の同相信号Ｉを増幅し、第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１８０４に送り出す。第２の電力増幅器１８５３は、第２の直角位相信号Ｑを増幅し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１８０８に送り出す。第１の同相信号Ｉを第１の磁気アンテナ１８０４に供給し、第２の直角位相信号Ｑを第２の磁気アンテナ１８０８に供給することによって、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、実質的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射することが可能になる。
【００５５】
第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００の主な利点は、好ましい周波数ｆよりも高い周波数におけるいかなる動作も必要としないということである。これにより、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００は、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００のデジタルアプローチを実装することがより困難となる、１３．５６ＭＨｚなどのより高い周波数における使用のために適切なものとなる。
【００５６】
図１９は、測位システム内で使用するための、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００を示すブロック図である。第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、発振器１９４９と、スイッチ１９５９と、第１の電力増幅器１９５２と、第２の電力増幅器１９５３と、第１の磁気アンテナ１９０４と、第２の磁気アンテナ１９０８とを具備する。送信機システム１９４８は、発振器１９４９と、スイッチ１９５９と、第１の電力増幅器１９５２と、第２の電力増幅器１９５３とを具備する。送信機システム１９４８は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００５７】
スイッチ１９５９は、受信機の平均応答時間スケールを基準にして短い時間スケールで、交互にトグルする。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１９０４と第２の磁気アンテナ１９０８とは直交配置される。したがって、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、実効的に全方向性の垂直偏光放射パターンを実現できる。したがって、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、実効的に全方向性の垂直偏光電磁波を放射する。代替実施形態では、スイッチ１９５９は、受信機の平均応答時間スケールよりも長い速度などの、別の所定の速度またはパターンで切り換えてもよい。
【００５８】
したがって、２つの磁気アンテナは、アンテナを直交方式で駆動することによって、全方向性パターンの均等物を送信するために使用されてもよい。直交駆動は、例えば、スイッチドアンテナの例に示した時間直交、または直角位相の例に示した位相直交であってもよい。その他の直交スイッチングパターンまたは信号が使用されてもよい。直交信号方式の１つの目的は、一方のアンテナのヌル内のカバレージを提供することなので、厳密な直交性は必要とされなくてもよく、一方のアンテナの深いヌルを克服するための、直交性の適切な構成部分で十分な可能性がある。
【００５９】
直交駆動は、２つのアンテナのヌルパターンの直交配置に追加されてもよい。駆動についてと同様に、アンテナヌルパターンの厳密な直交性は、すべての適用例について必要とはされなくてもよい。パッケージングの制約またはその他の考慮事項により、不完全な実装が必要とされる場合がある。したがって、さらなる実施形態では、ヌル軸は６０度分離して配置される。さらなる実施形態では、０度、６０度、および１２０度のヌルを有する３つのアンテナが配置されて、時間直交信号を使用して、または実質的に０度、１２０度、および２４０度の位相角における３相信号を使用して駆動されてもよい。複数のアンテナの追加のアレイが、この教示から推定されてもよい。
【００６０】
図２０は、測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ受信システム２０００を示すブロック図である。磁気アンテナ受信システム２０００は、第１の磁気アンテナ２００４と、第２の磁気アンテナ２００８と、第１の受信機２０６１と、第２の受信機２０６２と、第１の信号強度検出器２０６３と、第２の信号強度検出器２０６５と、マイクロプロセッサ２０６６とを具備し、一部の実施形態では、位相比較器２０６４をさらに具備する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２００４と第２の磁気アンテナ２００８とは直交配置される。受信機システム２０１２は、第１の受信機２０６１と、第２の受信機２０６２と、第１の信号強度検出器２０６３と、第２の信号強度検出器２０６５とを具備し、一部の実施形態では、位相比較器２０６４をさらに具備する。受信機システム２０１２は、ＲＦモジュール４１２などの、ＲＦモジュールの一例である。
【００６１】
マイクロプロセッサ２０６６は、一般に、第１の磁気アンテナ２００４および第２の磁気アンテナ２００８からの受信電力情報を組み合わせることによって、受信電力を判定する。一実施形態では、２つのアンテナ２００４、２００８で検出された電力レベルが合計される。別の実施形態では、アンテナ受信パターンに基づく電力乗数を決定するために、電力レベルの比が使用される。電力乗数は、次に、２つのうちのより大きな電力に適用されて、実際の受信電力が決定される。
【００６２】
図２１は、測位システム内で使用するための、移動ロケータタグ２１８０を示すブロック図である。移動ロケータタグ２１８０は、第１の磁気アンテナ２１０４と、第２の磁気アンテナ２１０８と、ＲＦモジュール２１１２と、電気アンテナ２１６７と、送受信機２１７０と、マイクロプロセッサ２１６６と、代替トラッキングインタフェース２１７２と、ユーザインタフェース２１７１と、センサインタフェース２１７３と、第１のセンサ２１７６と、第２のセンサ２１７７と、第３のセンサ２１７８と、第ｎのセンサ２１７９と、通信インタフェース２１７４とを具備する。センサ２１７３、２１７６、２１７７、および２１７９は、一括して、センサネットと呼ばれてもよい。移動ロケータタグ２１８０は、固定ビーコン送信機２２８１のような固定ビーコン送信機からの信号を受信し、ローカルデータセンター２１７５と通信する。
【００６３】
ＲＦモジュール２１１２は、第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とを具備する、近距離場受信機である。第１の受信機２１６９は、第１の磁気アンテナ２１０４からの信号を検出し、第２の受信機２１６８は、第２の磁気アンテナ２１０８からの信号を検出する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２１０４と第２の磁気アンテナ２１０８とは直交配置される。第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とは、ＲＳＳＩなどの信号特性を判定するために、アナログまたはデジタル技術を使用してもよい。例えば、第１の受信機２１６９と第２の受信機２１６８とは、さまざまな周波数における複数の近距離場信号の振幅および位相特性を同時に識別するために、受信時間領域波形に対して、ＦＦＴのようなフーリエ変換操作を実行してもよい。ＲＦモジュール２１１２は、信号特性をマイクロプロセッサ２１６６に通信する。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドおよび制御信号をＲＦモジュール２１１２に伝える。
【００６４】
近距離場送受信機２１７０は、電場アンテナ２１６７から信号を受信する。電場アンテナは、固定ビーコン送信機２２８１からの電場信号を検出する。代替実施形態では、近距離場送受信機２１７０は、さらに、電場アンテナ２１６７を介して、固定ビーコン送信機２２８１にデータ信号を送信してもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドと制御信号、およびデータ信号を、近距離場送受信機２１７０に伝える。
【００６５】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２１７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、コマンドおよび制御信号を代替トラッキングインタフェース２１７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００６６】
特に有用な代替トラッキングシステムは、波長（λ＝２２ｍ）を使用して、１３．５６ＭＨｚの付近の周波数で動作する、近距離場振幅測位システムである。そのような周波数は、３〜１０ｍのレンジまでの、高精度近距離場振幅測位に適している。１３．５６ＭＨｚにおける近距離場振幅測位システムは、小さな単位または集団の人々を監視するために、特に適している。１３．５６ＭＨｚの付近の周波数において動作する近距離場振幅測位システムは、さらに、居住環境またはオフィス環境内の人々の間の社会的相互作用および接触を監視するための、独立型システムとしても適している。そのような適用例では、移動ロケータ受信機タグと同じ場所に配置された移動送信機タグが、相互のレンジングおよび測位を容易にする。
【００６７】
任意選択のユーザインタフェース２１７１は、移動ロケータタグ２１８０を制御し、移動ロケータタグ２１８０から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２１７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２１６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２１６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２１７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２１７１は、ユーザが移動ロケータタグを制御するための手段、またはマイクロプロセッサに関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００６８】
マイクロプロセッサ２１６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２１６６は、センサインタフェース２１７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２１７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２１６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２１７４を介して、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。一部の実施形態では、マイクロプロセッサ２１６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００６９】
センサインタフェース２１７３は、制御およびデータ信号を、センサネットと交換してもよい。センサインタフェース２１７３は、センサネットへの有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２１７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２１７３は、センサネット２１７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、コンテナのセキュリティ、コンテナの監視、コンテナの完全性、およびコンテナの安全性を含む、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００７０】
センサインタフェース２１７３は、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２１７６は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２１７６は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２１７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動ロケータタグ２１８０が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２１７８は、移動ロケータタグ２１８０に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２１７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２１７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人々または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２１７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００７１】
ローカルデータセンター２１７５（ＬＤＣ）は、移動受信機ロケータタグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグからのデータを受信して処理する。このデータは、信号強度（ＲＳＳＩ）、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター２１７５は、移動ロケータタグ２１８０からのデータを使用して、移動ロケータタグ２１８０の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって、またはその他の手法によって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、移動ロケータタグ２１８０は、特定の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。
【００７２】
本明細書内のいかなる記載も、図２１内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、代替トラッキングインタフェース２１７２、ユーザインタフェース２１７１、センサインタフェース２１７３、第１のセンサ２１７６、第２のセンサ２１７７、第３のセンサ２１７８、第ｎのセンサ２１７９、または通信インタフェース２１７４を省略してもよい。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００７３】
図２２は、測位システム内で使用するための、固定ビーコン送信機２２８１を示すブロック図である。固定ビーコン送信機２２８１は、電場アンテナ２２６７と、近距離場送受信機２２７０と、ユーザインタフェース２２７１と、測位システム２２８２と、マイクロプロセッサ２２６６と、センサインタフェース２２７３と、第１のセンサ２２７６と、第２のセンサ２２７７と、第３のセンサ２２７８と、第ｎのセンサ２２７９と、通信インタフェース２２７４とを具備する。固定ビーコン送信機２２８１は、（移動受信機タグ２１８０のような）移動ロケータ受信機タグに信号を送信する。固定ビーコン送信機２２８１は、ローカルデータセンター２１７５と通信する。
【００７４】
近距離場送受信機２２７０は、移動ロケータ受信機タグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグに、電場アンテナ２２６７を介して信号を送信する。代替実施形態では、近距離場送受信機２２７０は、さらに、電場アンテナ２２６７を介して、移動ロケータ受信機タグ２１８０のような、移動ロケータ受信機タグからデータ信号を受信してもよい。マイクロプロセッサ２２６６は、近距離場送受信機２２７０にコマンドと制御信号を伝え、さらに、近距離場送受信機２２７０からデータ信号を受信する可能性もある。
【００７５】
代替実施形態では、近距離場送受信機２２７０は、レンジングアルゴリズム内で使用するための適切なレンジングパラメータを測定するために、既知の位置における他のビーコン送信機装置２２７０への伝搬環境を通して、近距離場信号を送信および受信するための手段を含んでもよい。
【００７６】
任意選択の測位システム２２８２は、あらかじめ測量された地標、ＧＰＳ、ＵＷＢ、レーザー距離測定、または近距離場電磁レンジングの使用を、固定ビーコン送信機の位置を確定するために含んでもよい。マイクロプロセッサ２１６６は、任意選択の測位システム２２８２にコマンドと制御信号を伝え、場所と位置に関するデータを受信する。
【００７７】
任意選択のユーザインタフェース２２７１は、固定ビーコン送信機２２８１を制御し、固定ビーコン送信機２２８１から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２２７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２２６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２２６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２２７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２２７１は、ユーザが固定ビーコン送信機２２８１を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００７８】
マイクロプロセッサ２２６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２２６６は、センサインタフェース２２７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２２７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２２６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２２７４を介して、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２２６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００７９】
センサインタフェース２２７３は、（センサ２２７６などの）センサとマイクロプロセッサ２２６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２２７３は、センサネット（図示せず）への有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２２７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２２７３は、センサネットへのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００８０】
センサネットは、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２２７６は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２２７６は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２２７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動ロケータタグ２２８０が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２２７８は、移動ロケータタグ２２８０に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２２７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２２７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２２７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００８１】
ローカルデータセンター２１７５（ＬＤＣ）は、固定ビーコン送信機２２８１のような、固定ビーコン送信機からのデータを受信して処理する。ローカルデータセンター２１７５は、さらに、コマンドおよび制御信号を、固定ビーコン送信機２２８１に伝えてもよい。
【００８２】
本明細書内のいかなる記載も、図２２内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、固定ビーコン送信機２２８１は、測位システム２２８２、センサインタフェース２２７３、第１のセンサ２２７６、第２のセンサ２２７７、第３のセンサ２２７８、第ｎのセンサ２２７９、または通信インタフェース２１７４を省略してもよい。固定ビーコン送信機２２８１は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００８３】
図２３は、測位システム内で使用するための、固定ロケータ受信機２３８３を説明するブロック図である。固定ロケータ受信機２３８３は、第１の磁気アンテナ２３０４と、第２の磁気アンテナ２３０８と、ＲＦモジュール２３１２と、電気アンテナ２３６７と、送受信機２３７０と、マイクロプロセッサ２３６６と、代替トラッキングインタフェース２３７２と、ユーザインタフェース２３７１と、センサインタフェース２３７３と、第１のセンサ２３７６と、第２のセンサ２３７７と、第３のセンサ２３７８と、第ｎのセンサ２３７９と、通信インタフェース２３７４とを具備する。移動ロケータタグ２３８３は、移動送信機タグ２４８４のような移動送信機タグからの信号を受信し、ローカルデータセンター２３７５と通信する。
【００８４】
ＲＦモジュール２３１２は、第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とを具備する、近距離場受信機である。第１の受信機２３６９は、第１の磁気アンテナ２３０４からの信号を検出し、第２の受信機２３６８は、第２の磁気アンテナ２３０８からの信号を検出する。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ２３０４と第２の磁気アンテナ２３０８とは直交配置される。第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とは、信号強度（ＲＳＳＩ）などの信号特性を判定するために、アナログまたはデジタル技術を使用してもよい。例えば、第１の受信機２３６９と第２の受信機２３６８とは、さまざまな周波数における複数の近距離場信号の振幅および位相特性を同時に識別するために、受信時間領域波形に対して、ＦＦＴのようなフーリエ変換操作を実行してもよい。ＲＦモジュール２３１２は、信号特性をマイクロプロセッサ２３６６に通信する。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドおよび制御信号をＲＦモジュール２３１２に伝える。
【００８５】
近距離場送受信機２３７０は、電場アンテナ２３６７から信号を受信する。電場アンテナ２３６７は、移動送信機タグ２４８４からの電場信号を検出する。代替実施形態では、近距離場送受信機２３７０は、さらに、電場アンテナ２３６７を介して、移動送信機タグ２４８４にデータ信号を送信してもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドと制御信号、およびデータ信号を、近距離場送受信機２３７０に伝える。
【００８６】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２３７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、コマンドおよび制御信号を、代替トラッキングインタフェース２３７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００８７】
任意選択のユーザインタフェース２３７１は、固定ロケータ受信機２３８３を制御し、固定ロケータ受信機２３８３から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２３７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２３６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２３６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２３７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２３７１は、ユーザが固定ロケータ受信機２３８３を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００８８】
マイクロプロセッサ２３６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２３６６は、センサインタフェース２３７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２３７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２３６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２３７４を介して、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２３６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００８９】
センサインタフェース２３７３は、（センサ２３７６などの）センサとマイクロプロセッサ２３６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２３７３は、センサネット（図示せず）への有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２３７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２３７３は、センサネット２３７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００９０】
ローカルデータセンター２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３のような、固定ロケータ受信機からのデータを受信して処理する。このデータは、信号強度（ＲＳＳＩ）、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３からのデータを使用して、移動送信機タグ２４８４の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって、またはその他の手法によって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、固定ロケータ受信機２３８３は、特定の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。
【００９１】
本明細書内のいかなる記載も、図２３内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、固定ロケータ受信機２３８３は、代替トラッキングインタフェース２３７２、ユーザインタフェース２３７１、センサインタフェース２３７３、第１のセンサ２３７６、第２のセンサ２３７７、第３のセンサ２３７８、第ｎのセンサ２３７９、または通信インタフェース２３７４を省略してもよい。移動ロケータ受信機タグ２３８０は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【００９２】
図２４は、測位システム内で使用するための、移動送信機タグ２４８４の配置を示すブロック図である。移動送信機タグ２４８４は、第１の磁場アンテナ２４０４と、第２の磁場アンテナ２４０８と、ＲＦモジュール２４１２と、ユーザインタフェース２４７１と、代替トラッキングインタフェース２４７２と、マイクロプロセッサ２４６６と、センサインタフェース２４７３と、第１のセンサ２４７６と、第２のセンサ２４７７と、第３のセンサ２４７８と、第ｎのセンサ２４７９と、通信インタフェース２４７４とを具備する。移動送信機タグ２４８４は、（固定ロケータ受信機２３８３のような）固定ロケータ受信機に信号を送信する。移動送信機タグ２４８４は、さらに、ローカルデータセンター２３７５と通信を行う。
【００９３】
ＲＦモジュール２４１２は、送信機２４４８と、第１の電力増幅器２４５２と、第２の電力増幅器２４５３とを具備する。好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム１６００、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１８００、および第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システム１９００は、ＲＦモジュール２４１２の可能な実装である。ＲＦモジュール２４１２は、第１の磁気アンテナ１８０４，および第２の磁気アンテナ１８０８に信号を伝える。好ましい実施形態では、第１の磁気アンテナ１８０４と第２の磁気アンテナ１８０８とは直交配置される。
【００９４】
任意選択の代替トラッキングインタフェース２４７２は、マイクロプロセッサと代替トラッキングシステムとの中間に介在してデータを伝える。例えば、ＵＷＢ、ＩＲ、アコースティックなどのショートレンジ高精度トラッキングシステムが、あるいは、ショートレンジ近距離場電磁測位システムが、すぐ近くの他の移動ロケータ受信機の、補足的な、または補助的な測位およびトラッキングを実行するために使用されてもよい。マイクロプロセッサ２４６６は、コマンドおよび制御信号を、代替トラッキングインタフェース２４７２に伝えて、場所および位置に関するデータを受信する。
【００９５】
マイクロプロセッサ２４６６は、入力／出力機能と、メモリおよび／またはデータ記憶機能と、処理機能とを含む。優先的には、マイクロプロセッサ２４６６は、センサインタフェース２４７３からのデータを監視し、規則を適用して、センサインタフェース２４７３からのデータに対応する機能をさらに含む。マイクロプロセッサ２４６６は、データ、警告、警報、またはステータス情報を、通信インタフェース２４７４を介して、ローカルデータセンター２３７５に伝えてもよい。マイクロプロセッサ２４６６は、例えば、インボイス、積荷証券、製品安全データ、およびセンサログを含む、その他の情報を記憶して、それらの情報の検索を可能にしてもよい。
【００９６】
センサインタフェース２４７３は、（センサ２４７６などの）センサとマイクロプロセッサ２４６６との中間に介在して、制御およびデータ信号を交換する。センサインタフェース２４７３は、センサネットへの有線または無線リンクを含んでもよい。センサインタフェース２４７３は、優先的には、ＩＥＥＥ １４５１．２、またはデータ交換のための類似したそのようなプロトコルと互換性がある。優先的には、センサインタフェース２４７３は、センサネット２４７３へのモジュール的接近法を可能にし、それにより、さまざまな所望の任務を実行する広範なセンサが選択されてもよい。
【００９７】
センサインタフェース２４７３は、さまざまなセンサに接続されてもよい。限定ではなく説明の目的のために示すと、第１のセンサ２４７６は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた個人の、心拍数、体温、呼吸、またはその他の動態統計を検出してもよい。あるいは、第１のセンサ２４７６は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた個人の、酸素タンクのレベル、バッテリの状態、または弾薬レベルの状態を検出してもよい。第２のセンサ２４７７は、動きを検出してもよく、したがって、移動送信機タグ２４８４が移動し、最新情報を送信すべきである場合を判定することが可能であってもよい。そのような動作検出器は、正確な位置ソリューションに役立つ貴重な情報を提供することが可能な、より包括的な慣性トラッキングシステムの一部であってもよい。第３のセンサ２４７８は、移動送信機タグ２４８４に関連付けられた人または資産にとって危険な環境災害を示す可能性がある、温度、湿度、危険な化学薬品または生物学的作用物質の存在、あるいは電離放射線の存在を検出してもよい。貴重な資産の付近における不正変更または望ましくない活動の存在を検出してもよい、第ｎのセンサ２４７９までの、所望される可能性がある任意の数の追加のセンサが、追加されてもよい。資産のための測位システムにおいては、センサインタフェース２４７３は、資産の完全性およびセキュリティが維持されることを可能にし、さらに、潜在的な危険またはその他の異常の早期検出も可能にする。人または動物のための測位システムにおいては、センサインタフェース２４７３は、健康および安全が監視されることを可能にし、有害または危険な可能性がある状況の迅速な検出を提供する。特定のセンサについての議論は、限定ではなく説明を目的としている。
【００９８】
任意選択のユーザインタフェース２４７１は、移動送信機タグ２４８４を制御し、移動送信機タグ２４８４から情報を取得するための手段を提供する。ユーザインタフェース２４７１は、コマンドおよび制御信号をマイクロプロセッサ２３６６に伝え、さらに、マイクロプロセッサ２３６６内に記憶された情報にアクセスするための手段を提供する。任意選択のユーザインタフェース２４７１は、ユーザにデータを伝える、視覚、音声、または触覚による手段を使用してもよい。任意選択のユーザインタフェース２４７１は、ユーザが移動送信機タグ２４８４を制御するための手段、またはマイクロプロセッサ２２６６に関連データを入力するための手段をさらに具備してもよい。
【００９９】
ローカルデータセンター２３７５は、任意選択で、移動送信機タグ２４８４のような、移動送信機タグからのデータを受信して処理する。ローカルデータセンター２３７５は、さらに、コマンドおよび制御信号を、移動送信機タグ２４８４に伝えてもよい。
【０１００】
本明細書内のいかなる記載も、図２４内に示されたすべての要素が必要とされるように解釈されるべきではない。例えば、代替実施形態では、移動送信機タグ２４８４は、ユーザインタフェース２４７１、代替トラッキングインタフェース２４７２、センサインタフェース２４７３、第１のセンサ２４７６、第２のセンサ２４７７、第３のセンサ２４７８、第ｎのセンサ２４７９、および通信インタフェース２４７４を省略してもよい。移動送信機タグ２４８４は、特定の適用例に必要とされる要素のみを必要とする。
【０１０１】
図１６〜図２４を参照して説明した磁気アンテナ、および本開示内で一般に説明されている磁気アンテナは、任意の適切な設計の磁気アンテナであってもよい。特に、図４〜図８の磁気アンテナは、図１６〜図２０の適用例によく適合される。
【０１０２】
図２５は、固定ロケータ受信機と移動送信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。複数の移動ビーコン送信機２４８４が、人々６２３、固定資産２５８７、移動資産２５８８、または、位置が知られることが所望されるその他の物体に取り付けられる。固定ロケータ受信機２３８３は、建物２５８５内のさまざまな既知の位置に配置される。
【０１０３】
本発明によれば、レンジングは、図３に示す、自由空間の式を使用して決定されてもよい。式は、接地平面効果について調整されてもよく、また潜在的には、不完全な接地平面導電性について調整されてもよい。さらなる実施形態では、建物、市街地、森林地帯などの複雑な構造が、あるいは、木造枠組み、コンクリートブロック、スチールスタッドなどの特定の建物タイプ、またはその他の代表的な建物タイプさえもが、典型的な減衰または位相シフト特性を判定するために、経験的試験を通して評価されてもよい。平均特性を確定するために、同じタイプの建物にわたって特性が評価されてもよい。平均特性は、標準化された式または標準化されたアルゴリズムの形式で表されてもよく、それにより、特定の状況についてのレンジモデルを確立するために、指数関数的崩壊率などの少数のパラメータのみが指定される必要があるようにされてもよい。
【０１０４】
別の実施形態では、所定の位置において送信機および受信機を使用することによって、特定のロケールのマップが作成されてもよく、そのために、ロケール内の多数の位置において送信および受信が行われてもよい。マップは、次に、データベース内に記憶されてもよい。使用の際には、信号特性の読み取り値が取り込まれて、データベースマップと比較され、信号読み取り値によって示される正確な位置が、照合および／または補間によって決定される。信号マッピング技術のさらなる詳細は、Ｓｃｈａｎｔｚらによる２００４年１０月４日出願の「近距離場電磁測位システムおよび方法（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国特許出願第１０／９５８，１６５号明細書で開示されており、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【０１０５】
ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５は、移動ビーコン送信機２４８４および固定ロケータ受信機２３８３からのデータを受信して処理する。このデータは、ＲＳＳＩ、または、位相特性を含むその他の信号特性を含んでもよい。ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５は、固定ロケータ受信機２３８３からのデータを使用して、移動ビーコン送信機２４８４の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、固定ロケータ受信機２３８３は、レンジおよび／または位置の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２３７５に伝えてもよい。
【０１０６】
図２６は、固定ビーコン送信機と移動ロケータ受信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。移動ロケータ受信機２１８０が、人々６２３、貴重な資産２５８７、移動資産２５８８、または、位置が知られることが所望されるその他の物体に取り付けられる。固定ビーコン送信機２２８１は、建物２５８５内のさまざまな既知の位置に配置される。ローカルデータセンター（ＬＤＣ）２１７５は、信号特性またはレンジに関するデータを、移動ロケータ受信機２１８０から受信する。一実施形態では、ローカルデータセンター２１７５が、移動ロケータ受信機２１８０によって受信された信号特性データに基づいてレンジを計算する。代替実施形態では、移動ロケータ受信機２１８０が、レンジの計算を実行して、ローカルデータセンター２１７５にレンジ情報を渡す。
【０１０７】
図２７は、軍事または緊急時対応要員によって使用されてもよい、固定ビーコン送信機と、事故現場における移動ロケータ受信機タグとを含む、例示的測位システムを示す。
【０１０８】
事故現場は、警察、火災、救急医療、救助、危険物、軍事などの緊急時対応要員、またはその他のそのような個人からの、緊急対応を必要とする、建物、施設、またはその他の環境である。ユーザは、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４を、事故現場の周囲に、または全域にわたって配備する。
【０１０９】
ユーザは、さらに、事故現場の性質に基づいて、伝搬アルゴリズムのための複数の適切なレンジングパラメータを選択する。例えば、事故現場が複数居住者住宅である場合、ユーザは、複数居住者住宅のための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。事故現場が倉庫である場合、ユーザは、倉庫のための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。事故現場がオフィスビルである場合、ユーザは、オフィスビルのための複数の適切なレンジングパラメータを選択してもよい。伝搬アルゴリズムのための、複数の任意選択のレンジングパラメータを選択することを可能にする、選択肢のメニューがユーザに提供されてもよい。複数のレンジングパラメータは、線形レンジ対ＲＳＳＩの関係の勾配および切片を含んでもよいが、必ずしもそれに限定されない。
【０１１０】
図２７は、説明の目的のために、４つのビーコン送信機２２８１１〜２２８１４を示す。追加のビーコン送信機が、より大きなカバレージ区域、および／または、より正確なソリューションをもたらしてもよい。より少ないビーコン送信機が、精度は劣るが、やはり有用な可能性がある位置ソリューションをもたらしてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、単独型ユニットであってもよく、または、輸送手段２７８９上に搭載されてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、それらの位置を、代替測位システムを介して確定するために、あらかじめ測量された地標、ＧＰＳ、ＵＷＢ、レーザー距離測定、または近距離場電磁レンジングのような、代替測位システム２２８２を使用してもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、移動ロケータ受信機タグ２１８０とローカルデータセンター（ＬＤＣ）２１７５との中間に介在してデータを伝えるための、送受信機機能をさらに含んでもよい。
【０１１１】
好ましくは、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４は、一定電力の近距離場信号を放射すべできある。調整送信電力制御（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）手段が、一定の送信電力を保証するために役立つ可能性がある。電力レベルは、別法として、移動ユニットの向きの変動を含んでもよい、通路減衰の変動に対応して、一定の受信電力を維持するように調整されてもよい。
【０１１２】
別法として、受信電力ＲＳＳＩの測定値は、バッテリレベルおよびその他の要因の関数として変動してもよい、送信電力の変動を補償するように調整されてもよい。
【０１１３】
システムの一実施形態の動作を、次に、図２７を参照して詳細に説明する。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４の位置が、測量によって、またはＧＰＳによって、または、建物の外部での使用に適していてもよいが、建物の内部での使用には適していなくてもよいその他の方法によって決定されてもよい。ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４の位置が既知の場合、システムは動作を開始してもよい。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第１のビーコン送信機２２８１１から第１の信号を受信して、第１のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第２のビーコン送信機２２８１２から第２の信号を受信して、第２のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第３のビーコン送信機２２８１３から第３の信号を受信して、第３のＲＳＳＩを判定する。移動ロケータ受信機タグ２１８０は、第４のビーコン送信機２２８１４から第４の信号を受信して、第４のＲＳＳＩを判定する。事故現場に適した複数のレンジングパラメータを使用して、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、各それぞれのビーコン送信機へのレンジ（Ｒ１〜Ｒ４）を判定する。レンジＲ１〜Ｒ４は、マルチラテレーションまたはその他の技術を使用して位置を特定するために、移動ロケータ受信機タグ２１８０によって使用されてもよい。あるいは、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、レンジＲ１〜Ｒ４をローカルデータセンター２１７５に伝えてもよく、ローカルデータセンター２１７５で位置が特定されてもよい。
【０１１４】
ローカルデータセンター２１７５は、ビーコン送信機２２８１１〜２２８１４および移動ロケータ受信機タグ２１８０からのデータを受信して処理する。このデータは、ＲＳＳＩ、または、位相特性を含むその他の信号特性を含む。ローカルデータセンター２１７５は、移動ロケータ受信機タグ２１８０からのデータを使用して、移動ロケータ受信機タグ２１８０の位置を特定することが可能であり、そのためには、ユーザによって選択された、所与の伝搬環境についての複数の適切なレンジングパラメータとともに、レンジングアルゴリズムを使用する。あるいは、移動ロケータ受信機タグ２１８０は、レンジおよび／または位置計算の処理をローカルに実行して、レンジまたは計算された位置を、ローカルデータセンター２１７５に伝えてもよい。
【０１１５】
代替実施形態では、所与の伝搬環境についての適切なレンジングパラメータは、例えば他のビーコン送信機２２８１１〜２２８１４と同じ場所に配置された、既知の位置（図示せず）におけるロケータ受信機２１８０に、事故現場の伝搬環境を通して信号を送信している複数のビーコン送信機２２８１１〜２２８１４によって、特定の事故現場について決定されてもよい。
【０１１６】
各ビーコン送信機が受信機ロケータ機能２１８０（図示せず）をさらに含む、さらなる代替実施形態では、ビーコン送信機の位置は、利用可能な送受信機間のレンジＲ１〜Ｒ４の組を判定し、レンジＲ１〜Ｒ４の組から三角測量によって位置を判定することによって特定されてもよい。
【０１１７】
図２８は、近距離場信号強度を使用する、固定ビーコン送信機と移動ロケータタグとを含む測位システムの、プロセスフロー図である。図２８の測位システムは、軍事または緊急時対応要員の適用例を含むが、これに限定されない、さまざまな適用例に使用されてもよい。近距離場信号強度測位のための好ましい実施形態の方法は、開始ブロック２８３７において開始され、（以下のステップについては順不同で）（ブロック２８９０に示す）ユーザがレンジングノードを配備するステップと、（ブロック２８８６に示す）ユーザが建物タイプを選択するステップとに継続される。ユーザが選択する建物タイプは、ブロック２８９１に示すように、さまざまな建物について記憶されているレンジングパラメータ２８９２からの、レンジングアルゴリズムのための適切なレンジングパラメータ２８９２の選択に影響を及ぼす。あるいは、（ブロック２８８６に示す）ユーザが建物タイプを選択するステップにより、特定の建物タイプのために最適化されたレンジングアルゴリズムが選択されてもよく、それにより、ブロック２８９１に示すプロセスステップがもたらされてもよい。レンジングパラメータ２８９２は、特定の構造クラスに関係していてもよく、または、特定の構造に最適化されていてもよい。レンジングパラメータ２８９２または（ブロック２８９１に示す）レンジングアルゴリズムの選択は、データリンクを使用することによって、移動ロケータタグに伝えられてもよい。あるいは、レンジングパラメータ２８９２または（ブロック２８９１に示す）レンジングアルゴリズムの選択は、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）に伝えられてもよく、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）でレンジングの計算が実行されてもよい。
【０１１８】
代替実施形態では、所与の伝搬環境についての適切なレンジングパラメータ２８９２は、例えば他のビーコン送信機と同じ場所に配置された、既知の位置におけるロケータ受信機に、所与の伝搬環境を通して信号を送信している複数のビーコン送信機によって、特定の事故現場について決定されてもよい。
【０１１９】
近距離場信号強度測位のための、図２８の好ましい実施形態の方法は、ｉ＝１から開始される第ｉのレンジング周波数に移動ロケータタグが同調する、プロセスブロック２８９３に継続される。本方法は、以下のステップについては順不同で、（ブロック２８４４に示す）第ｉのレンジング周波数で動作しているビーコン送信機からの信号強度を移動ロケータタグが測定するステップと、任意選択で、（ブロック２８４５に示す）第ｉのレンジング周波数で動作しているビーコン送信機からの信号の信号強度比または位相特性などのその他の信号パラメータを移動ロケータタグが測定するステップとに継続される。（ブロック２８９４に示すように）移動ロケータタグは、信号振幅またはＲＳＳＩを用い、ブロック２８９１で選択されたレンジングアルゴリズムを使用してレンジを計算する。（ブロック２８９５に示すように）移動ロケータタグは、さらに、信号強度比または信号の位相特性などのその他の信号特性を用いて、方位（ｂｅａｒｉｎｇ）またはその他の位置関連情報を判定する。
【０１２０】
図２８の方法は、第（ｉ＋１）のレンジング周波数に進むかどうかの決定ブロック２８９６に継続される。はいの場合、プロセスは、ブロック２８９３に示す、移動ロケータタグが第（ｉ＋１）のレンジング周波数に同調するステップに継続される。いいえの場合、プロセスは、ブロック２８９７に示す、移動タグがレンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）をローカルデータセンター（ＬＤＣ）に伝えるステップに継続される。ブロック２８９８に示すように、ローカルデータセンターは、レンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）を用いて、位置を検出してもよい。代替実施形態では、移動ロケータタグが、レンジおよびその他の有用な情報（方位を含むが、これに限定されない）を用いて、位置を検出し、位置情報をローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に、データリンクを使用することによって伝えてもよい。さらに他の代替実施形態では、移動ロケータタグは、レンジングアルゴリズムを使用したレンジの計算のために、信号振幅またはＲＳＳＩをローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に伝えてもよい。移動ロケータタグは、さらに、方位またはその他の位置関連情報の判定のために、信号強度比または信号の位相特性などのその他の信号特性を、ローカルデータセンター（ＬＤＣ）またはその他の場所に伝えてもよい。
【０１２１】
近距離場信号強度測位のための好ましい実施形態の方法は、ユーザ入力またはその他の情報に基づいてトラッキングを継続するかどうかを評価する、決定ブロック２８９９に継続される。はいの場合、プロセスは、ブロック２９９３に示す、ｉ＝１から開始される第ｉのレンジング周波数に移動ロケータタグが同調するステップに継続され、繰り返される。いいえの場合、プロセスは、終了ブロック２８４７において終了する。
【０１２２】
特定の適用例は、本発明が有用であることが判明する非常に多くの状況のうちのいくつかを理解する上で読者に役立つように、説明のみを目的として示されたものである。さらに、示された詳細な図面および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を説明するものではあるが、それらは説明のみを目的とするものであるということと、本発明のシステムおよび方法は、開示された正確な詳細および条件に限定されるものではないということと、本発明の精神を逸脱することなく、その中でさまざまな変更が行われてもよいということとが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
図面の簡単な説明
【図１】先行技術のループスティックアンテナの構成を示す回路図である。
【図２】先行技術のループスティックアンテナ装置を示す概略図である。
【図３Ａ】小さな電気送信アンテナからの電気および磁気信号の、自由空間内でのレンジに対する経路利得を、電気および磁気信号が近距離場から遠距離場に移行するに従ってプロットしたものである。
【図３Ｂ】自由空間内の理想的な電気的小ループについての、レンジの関数としての、電場および磁場の位相関係のグラフ図である。
【図４】無線周波数（ＲＦ）トラッキング装置の向きおよびアンテナパターンを説明する概略図である。
【図５】ＲＦトラッキング装置の第１の実施形態を説明する概略図である。
【図６】ＲＦトラッキング装置の第２の実施形態を説明する概略図である。
【図７Ａ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置を説明する概略図である。
【図７Ｂ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置のための、磁気アンテナの第１の可能な回路実装を説明する回路図である。
【図７Ｃ】好ましい実施形態のＲＦトラッキング装置のための、磁気アンテナの第２の可能な回路実装を説明する回路図である。
【図８】傾斜ループスティックアンテナを示す概略図である。
【図９】傾斜ループスティックＲＦトラッキング装置を説明する概略図である。
【図１０Ａ】身体装着型電場アンテナの第１の構成を示す概略図である。
【図１０Ｂ】身体装着型電場アンテナの第２の構成を示す概略図である。
【図１０Ｃ】身体装着型磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。
【図１１】イヌ磁場アンテナシステムの可能な構成を説明する概略図である。
【図１２】フォークリフトを含む測位システムの一実施形態を示す。
【図１３】パレット磁場アンテナシステムの可能な構成を示す概略図である。
【図１４】本発明によるデュアル磁気送信アンテナ構成を使用した測位システムの、プロセスフロー図である。
【図１５】本発明によるデュアル受信アンテナ測位プロセスの、プロセスフロー図である。
【図１６】測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図１７Ａ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的なクロック（Ｃ）信号を示すタイミング図である。
【図１７Ｂ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的な同相（Ｉ）信号を示すタイミング図である。
【図１７Ｃ】好ましい実施形態の磁気アンテナ送信システム内の代表的な直角位相（Ｑ）信号を示すタイミング図である。
【図１８】測位システム内で使用するための、第１の代替実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図１９】測位システム内で使用するための、第２の代替実施形態の磁気アンテナ送信システムを示すブロック図である。
【図２０】測位システム内で使用するための、好ましい実施形態の磁気アンテナ受信システムを示すブロック図である。
【図２１】測位システム内で使用するための、移動ロケータタグを示すブロック図である。
【図２２】測位システム内で使用するための、固定ビーコン送信機を示すブロック図である。
【図２３】測位システム内で使用するための、固定ロケータ受信機を説明するブロック図である。
【図２４】測位システム内で使用するための、移動送信機タグの配置を示すブロック図である。
【図２５】固定ロケータ受信機と移動送信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。
【図２６】固定ビーコン送信機と移動ロケータ受信機タグとを含む測位システムの例示的屋内配備を示す。
【図２７】固定ビーコン送信機と、事故現場における移動ロケータ受信機タグとを含む、例示的測位システムを示す。
【図２８】近距離場信号強度を使用する、固定ビーコン送信機と移動ロケータタグとを含む測位システムの、プロセスフロー図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置を特定するための近距離場方法であって、
所定の平面内で位置を調節されたヌル軸を有する、第１の磁気アンテナを提供し、
前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に直交するように位置を調節され、前記所定の平面内でさらに位置を調節された、ヌル軸を有する、第２の磁気アンテナを提供し、
送信機から信号を送信し、
前記信号を受信機によって受信し、
ここで、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用するものであり、
前記信号の近距離場信号特性に基づいて前記位置を特定する、方法。
【請求項２】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナは、前記送信に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナは、前記受信に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位置は、前記送信機の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記位置は、前記受信機の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記信号特性は、信号振幅である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記特定される位置は、前記送信機から、前記信号の１波長以内である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の磁気アンテナは、複数の相互接続された磁気アンテナ要素をさらに具備し、それぞれの前記磁気アンテナ要素は、前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に平行なヌル軸を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの特徴的物理寸法を有するＲＦモジュールをさらに含み、前記第１の磁気アンテナは、前記少なくとも１つの特徴的物理寸法を基準にして実質的に対角線角度で、電気的ヌル軸を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの特徴的物理寸法は、全長、全幅、および全高からなる群のうちの１つである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の磁気アンテナは、ループスティック軸の周囲に巻かれたコイルを具備し、前記コイルは、平面に平行に位置するターンを有し、前記平面は、前記ループスティック軸を基準にして実質的に対角線角度にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
動物の首輪をさらに含み、前記特定するステップの前記位置は、前記動物の首輪の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の磁気アンテナおよび第２の磁気アンテナは、衣類の中に組み込まれ、前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸は、前記第２の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に垂直であり、前記複数のヌル軸は方位角面内に実質的に位置する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、前記信号を送信するために交互に利用される、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、複数の切り換え周期にわたって交互に切り換えられ、前記切り換えは、前記複数の切り換え周期にわたって受信機の応答を平均するために、受信機の応答時間よりも速い速度で行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、直角位相で駆動される、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
位置を特定するためのシステムであって、
所定の平面内で位置を調節されたヌル軸を有する、第１の磁気アンテナと、
前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に直交するように位置を調節され、前記所定の平面内でさらに位置を調節された、ヌル軸を有する、第２の磁気アンテナと、
信号を送信する送信機と、
前記信号を受信する受信機と、
ここで、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用するものであり、
前記信号の近距離場信号特性に基づいて前記位置を特定するプロセッサと、
を具備するシステム。
【請求項１８】
前記送信機に関連付けられた電場アンテナをさらに含み、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは前記受信機に関連付けられ、
前記信号は、前記電場アンテナを利用して送信され、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用して受信される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記送信機は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用して前記信号を送信する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２の磁気アンテナは、前記第１の磁気アンテナに対して直角位相で駆動される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記受信機と前記プロセッサとの間の通信リンクをさらに含み、前記受信機は前記信号の受信特性を判定し、前記受信特性は前記通信リンクを介して前記プロセッサに通信され、前記受信特性は前記位置を特定するために利用される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１】
位置を特定するための近距離場方法であって、
所定の平面内で位置を調節されたヌル軸を有する、第１の磁気アンテナを提供し、
前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に直交するように位置を調節され、前記所定の平面内でさらに位置を調節された、ヌル軸を有する、第２の磁気アンテナを提供し、
送信機から信号を送信し、
前記信号を受信機によって受信し、
ここで、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用するものであり、
前記信号の近距離場信号特性に基づいて前記位置を特定する、方法。
【請求項２】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナは、前記送信に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナは、前記受信に使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位置は、前記送信機の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記位置は、前記受信機の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記信号特性は、信号振幅である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記特定される位置は、前記送信機から、前記信号の１波長以内である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の磁気アンテナは、複数の相互接続された磁気アンテナ要素をさらに具備し、それぞれの前記磁気アンテナ要素は、前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に平行なヌル軸を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの特徴的物理寸法を有するＲＦモジュールをさらに含み、前記第１の磁気アンテナは、前記少なくとも１つの特徴的物理寸法を基準にして実質的に対角線角度で、電気的ヌル軸を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの特徴的物理寸法は、全長、全幅、および全高からなる群のうちの１つである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の磁気アンテナは、ループスティック軸の周囲に巻かれたコイルを具備し、前記コイルは、平面に平行に位置するターンを有し、前記平面は、前記ループスティック軸を基準にして実質的に対角線角度にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
動物の首輪をさらに含み、前記特定するステップの前記位置は、前記動物の首輪の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の磁気アンテナおよび第２の磁気アンテナは、衣類の中に組み込まれ、前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸は、前記第２の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に垂直であり、前記複数のヌル軸は方位角面内に実質的に位置する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、前記信号を送信するために交互に利用される、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、複数の切り換え周期にわたって交互に切り換えられ、前記切り換えは、前記複数の切り換え周期にわたって受信機の応答を平均するために、受信機の応答時間よりも速い速度で行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは、直角位相で駆動される、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
位置を特定するためのシステムであって、
所定の平面内で位置を調節されたヌル軸を有する、第１の磁気アンテナと、
前記第１の磁気アンテナの前記ヌル軸に実質的に直交するように位置を調節され、前記所定の平面内でさらに位置を調節された、ヌル軸を有する、第２の磁気アンテナと、
信号を送信する送信機と、
前記信号を受信する受信機と、
ここで、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用するものであり、
前記信号の近距離場信号特性に基づいて前記位置を特定するプロセッサと、
を具備するシステム。
【請求項１８】
前記送信機に関連付けられた電場アンテナをさらに含み、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとは前記受信機に関連付けられ、
前記信号は、前記電場アンテナを利用して送信され、前記信号は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用して受信される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記送信機は、前記第１の磁気アンテナと前記第２の磁気アンテナとを利用して前記信号を送信する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２の磁気アンテナは、前記第１の磁気アンテナに対して直角位相で駆動される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記受信機と前記プロセッサとの間の通信リンクをさらに含み、前記受信機は前記信号の受信特性を判定し、前記受信特性は前記通信リンクを介して前記プロセッサに通信され、前記受信特性は前記位置を特定するために利用される、請求項１７に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公表番号】特表２００８−５２４５８８（Ｐ２００８−５２４５８８Ａ）
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４６７５５（Ｐ２００７−５４６７５５）
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４４３１８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８０９８３
【国際公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５０７２０３４８９）キュー−トラック，コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４４３１８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８０９８３
【国際公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５０７２０３４８９）キュー−トラック，コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]