JP2009085780A - Mobile station positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動局が発信する電波を複数の基地局が受信し、その受信結果に基づいて移動局の位置の推定を行なう移動局測位システムに関するものであり、特に、複数の測距手段あるいは複数の測位手段を備え、該複数の測距手段あるいは複数の測位手段を切り換えて測位を行なう技術に関するものである。 The present invention relates to a mobile station positioning system in which a plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station and estimate the position of the mobile station based on the reception result, and in particular, a plurality of ranging means or The present invention relates to a technique that includes a plurality of positioning means and performs positioning by switching the plurality of distance measuring means or the plurality of positioning means.
移動局が発信する電波を複数の基地局で受信し、これらの複数の基地局のそれぞれにおいて受信した電波の受信結果に基づいて、移動局の位置の検出を行なう移動局測位システムが提案されている。例えば特許文献1に記載の技術がそれである。 A mobile station positioning system has been proposed in which radio waves transmitted by a mobile station are received by a plurality of base stations, and the position of the mobile station is detected based on the reception results of the radio waves received by each of the plurality of base stations. Yes. For example, this is the technique described in Patent Document 1.
かかる移動局測位システムにおいては、移動局の位置の算出のためには、移動局と複数の基地局との距離をそれぞれ算出する必要があり、この方法としては、移動局における電波の発信時刻と基地局における電波の受信時刻に基づいて算出した電波の伝搬時間に基づいて算出するTOA(Time of Arrival)方式や、前記移動局が発信した電波を前記複数の基地局のそれぞれが受信した際の受信時刻差に基づいて算出するTDOA(Time Difference of Arrival)方式、あるいは、前記複数の基地局のそれぞれにおいて受信した電波の強度に基づいて算出するRSSI(Received Signal Strength Indicator)方式などがある。 In such a mobile station positioning system, in order to calculate the position of the mobile station, it is necessary to calculate the distances between the mobile station and a plurality of base stations, respectively. A TOA (Time of Arrival) method that is calculated based on the propagation time of a radio wave that is calculated based on the reception time of the radio wave at the base station, or when each of the plurality of base stations receives a radio wave transmitted by the mobile station. There are a TDOA (Time Difference of Arrival) method that is calculated based on a reception time difference, or an RSSI (Received Signal Strength Indicator) method that is calculated based on the strength of radio waves received at each of the plurality of base stations.
このうち、前記TOA方式および前記TDOA方式によれば、測位に必要となる個数の基地局が移動局から発信された電波を受信することができれば、測位を行なうことが可能である一方、前記TOA方式においては、電波の正確な伝搬時間を得る必要があることから前記移動局と前記複数の基地局の全ては共通する時刻の時計を有する必要があり、また、前記TDOA方式においては、前記複数の基地局間の電波の正確な受信時刻差を得る必要があることから前記複数の基地局の全ては共通する時刻の時計を有する必要がある。また、前記TOA方式およびTDOA方式においては、例えば相関演算処理により同期検出を行なうことにより電波の受信時刻を検出することから、かかる演算処理のために消費電力が大きくなるという問題がある。 Among these, according to the TOA method and the TDOA method, if the number of base stations required for positioning can receive radio waves transmitted from a mobile station, positioning can be performed. In the system, since it is necessary to obtain an accurate propagation time of radio waves, it is necessary for all of the mobile station and the plurality of base stations to have a clock having a common time. In the TDOA system, the plurality of base stations All of the plurality of base stations need to have a clock having a common time because it is necessary to obtain an accurate difference in radio wave reception time between the base stations. Further, in the TOA method and the TDOA method, there is a problem that, for example, the reception time of the radio wave is detected by performing synchronization detection by a correlation calculation process, so that power consumption increases due to the calculation process.
一方、前記RSSI方式によれば、前述の時計や消費電力の問題は生じない一方、電波の受信強度が小さくなるほど、すなわち、移動局と基地局との距離が大きくなるほど精度よく測距を行なうことが難しくなるという問題がある。 On the other hand, according to the RSSI system, the above-mentioned clock and power consumption problems do not occur, but the accuracy of the distance measurement is increased as the radio wave reception intensity decreases, that is, the distance between the mobile station and the base station increases. There is a problem that becomes difficult.
このように、前記TOA方式、TDOA方式、RSSI方式の何れを採用する場合であっても、あらゆる条件において優位となる方式はなく、例えば、消費電力を少なくすることを第1に考え、前記RSSI方式を用いる場合には、上述のように移動局と基地局との距離が大きくなると測距の精度が悪くなるため、精度のよい測位を行なうことができるのは、移動局が測位を行なうのに必要な数の基地局の近傍に存在する場合に限られることとなる。 Thus, no matter which of the TOA method, the TDOA method, and the RSSI method is adopted, there is no method that dominates in all conditions. For example, firstly considering reducing power consumption, the RSSI method is considered. When using the method, as described above, the accuracy of ranging deteriorates when the distance between the mobile station and the base station increases. Therefore, accurate positioning can be performed because the mobile station performs positioning. It is limited to the case where it exists in the vicinity of the necessary number of base stations.
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、複数の測距方法あるいは複数の測位方法を有する移動局測位システムであって、これらを切り換えて用いることにより、消費電力が少なく移動局の測位を行なうことができる領域が広くできる移動局測位システムを提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is a mobile station positioning system having a plurality of ranging methods or a plurality of positioning methods. It is an object of the present invention to provide a mobile station positioning system that consumes less power and can widen a mobile station positioning area.
なお、特許文献1においては、各基地局における移動局からの信号の受信電力を利用して移動局と各基地局までの信号の伝搬距離の差を測定し、移動局が基地局の近傍に存在しないと判断された場合には前記伝搬距離差を用いて移動局の位置の計算を行なう技術が開示されている。しかしながら、かかる特許文献1の技術は、移動局が基地局の近傍に存在する場合においてわずかな測定誤差により前記伝搬距離差を用いた移動局の位置の計算において解が存在しなくなり、測位ができなくなる状況を回避することを目的とするものであって、前述の本発明の目的について何ら関連するものではない。 In Patent Document 1, the difference in signal propagation distance between the mobile station and each base station is measured using the received power of the signal from the mobile station in each base station, and the mobile station is located near the base station. A technique for calculating the position of a mobile station using the propagation distance difference when it is determined that it does not exist is disclosed. However, in the technique of Patent Document 1, when the mobile station exists in the vicinity of the base station, there is no solution in the calculation of the position of the mobile station using the propagation distance difference due to a slight measurement error, and positioning can be performed. It is intended to avoid the situation of disappearance, and is not related to the object of the present invention described above.
かかる課題を解決するための請求項1にかかる発明の要旨とするところは、(a)移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該複数の基地局がそれぞれ受信した電波の受信結果に基づいて算出される該複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離と該複数の基地局のそれぞれの位置とに基づいて該移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、(b)前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関連する距離関連値を算出する第1の測距手段と、(c)前記第1の測距手段とは異なる方法で、前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関連する距離関連値を算出する第2の測距手段と、(d)前記複数の基地局のそれぞれについて、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて、前記第1の測距手段と第2の測距手段とを切り換える測距手段切換手段とを有することを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 1 for solving this problem is that (a) a plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station, and each of the plurality of base stations receives radio waves A mobile station positioning system that estimates a position of a mobile station based on a distance between each of the plurality of base stations calculated based on a reception result and the position of the mobile station and a position of each of the plurality of base stations. (B) first distance measuring means for calculating a distance-related value related to the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station; and (c) a method different from the first distance measuring means. A second distance measuring means for calculating a distance-related value related to the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station, and (d) for each of the plurality of base stations, Based on information about the distance between the mobile station and the mobile station And having a distance measuring device switching means for switching between said first distance measurement means and the second distance measuring means.
また好適には、請求項2にかかる発明は、前記第1の測距手段は、前記複数の基地局のそれぞれにおいて受信した移動局からの電波の強度に基づいて該基地局と移動局との距離を算出するものであり、前記第2の測距手段は、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの電波の伝搬時間に基づいて該移動局と基地局との距離を算出するものであることを特徴とする。 Also preferably, in the invention according to claim 2, the first distance measuring means may determine whether the base station and the mobile station are based on the radio wave intensity from the mobile station received at each of the plurality of base stations. The distance is calculated, and the second distance measuring means calculates a distance between the mobile station and the base station based on a radio wave propagation time from the mobile station to each of the plurality of base stations. It is characterized by being.
また好適には、請求項3にかかる発明は、前記測距手段切換手段は、前記第1の測距手段を実行して得られる受信した電波の強度が予め定められた切換判定値を下回るあるいは該受信した電波の強度に基づいて算出された前記移動局と基地局との距離が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えることを特徴とする。 Further preferably, in the invention according to claim 3, the distance measuring means switching means is configured such that the intensity of the received radio wave obtained by executing the first distance measuring means falls below a predetermined switching determination value. When the distance between the mobile station and the base station calculated based on the intensity of the received radio wave exceeds a predetermined value, the first distance measuring means is switched to the second distance measuring means. To do.
また好適には、請求項4にかかる発明は、前記測距手段切換手段は、前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離を該移動局の移動履歴情報に基づいて算出された距離が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えることを特徴とする。 Further preferably, in the invention according to claim 4, the distance measuring means switching means is a distance calculated based on the movement history information of the mobile station, the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station. When the value exceeds a predetermined value, the first distance measuring means is switched to the second distance measuring means.
さらに好適には、請求項5にかかる発明は、前記第1の測距手段は、前記移動局と前記基地局との距離に応じた測距誤差を生ずるものであり、前記測距手段切換手段は、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測距手段における測距誤差を算出するとともに、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えることを特徴とする。
More preferably, the invention according to
また、請求項6にかかる発明の要旨とするところは、(a)移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該複数の基地局がそれぞれ受信した電波の受信結果と、前記複数の基地局のそれぞれの位置とに基づいて該移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、(b)前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度に基づいて前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離をそれぞれ算出し、算出された距離に基づいて前記移動局の位置を推定する第1の測位手段と、(c)前記複数の基地局のそれぞれが電波を受信した際の電波の受信時間から算出され距離、あるいは該電波の受信時刻の基地局ごとの時間差のいずれかに基づいて、前記移動局の位置を推定する第2の測位手段と、(d)前記複数の基地局のうち、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局が前記移動局から所定の距離内に存在する場合には前記第1の測位手段により測位を行い、存在しない場合は前記第2の測位手段により測位を行なう測位手段切換手段とを有することを特徴とする。 Further, the gist of the invention according to claim 6 is that: (a) a plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station, and the reception results of radio waves respectively received by the plurality of base stations; A mobile station positioning system that estimates the position of the mobile station based on the position of each of the plurality of base stations, (b) the plurality of base stations based on the strength of radio waves received by each of the plurality of base stations First positioning means for calculating a distance between each of the base stations and the mobile station, and estimating the position of the mobile station based on the calculated distance; and (c) each of the plurality of base stations receiving radio waves. Second positioning means for estimating the position of the mobile station based on either the distance calculated from the reception time of the radio wave when the radio wave is received or the time difference of the reception time of the radio wave for each base station, (d ) Of the plurality of base stations, When the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the first positioning means exists within a predetermined distance from the mobile station, the positioning is performed by the first positioning means, and the base station does not exist Comprises positioning means switching means for performing positioning by the second positioning means.
また好適には、請求項7にかかる発明は、前記測位手段切換手段は、前記第1の測位手段を実行して得られる前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度が予め定められた切換判定値を上回る、あるいは該受信した電波の強度に基づいて算出される前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離が予め定められた切換判定値を下回る基地局が、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局だけ存在しない場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えることを特徴とする。 Preferably, in the invention according to claim 7, the positioning means switching means has predetermined strengths of radio waves received by each of the plurality of base stations obtained by executing the first positioning means. A base station that exceeds a switching determination value, or a distance between each of the plurality of base stations calculated based on the received radio wave intensity and the mobile station is lower than a predetermined switching determination value. When the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the positioning means does not exist, the first positioning means is switched to the second positioning means.
また好適には、請求項8にかかる発明は、前記測位手段切換手段は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて位置が予測された現在の前記移動局と前記複数の基地局のそれぞれとの距離が所定値を下回る基地局が、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局だけ存在しない場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えることを特徴とする。 Preferably, the invention according to claim 8 is characterized in that the positioning means switching means is provided between the current mobile station whose position is predicted based on movement history information of the mobile station and each of the plurality of base stations. When the base station whose distance is less than the predetermined value does not exist in the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the first positioning unit, the first positioning unit to the second positioning unit. It is characterized by switching to.
さらに好適には、請求項9にかかる発明は、前記第1の測位手段において算出される前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離は、前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に応じて測距誤差を生ずるものであり、前記測位手段切換手段は、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測位手段における測距誤差を算出するとともに、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えることを特徴とする。 More preferably, in the invention according to claim 9, the distance between each of the plurality of base stations calculated by the first positioning means and the mobile station is the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station. The positioning means switching means generates the ranging error in the first positioning means based on the information about the distance between each of the base stations and the mobile station. In addition, when the distance measurement error exceeds a predetermined value, the first positioning unit is switched to the second positioning unit.
請求項1にかかる移動局測位システムによれば、前記測距手段切換手段によって、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて、前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ前記複数の基地局のそれぞれについて切り換えられるので、前記複数の基地局ごとに、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に適応する測距手段が選択される。 According to the mobile station positioning system according to claim 1, the distance measurement means switching means performs the second distance measurement from the first distance measurement means to the second distance based on the information on the distance between each of the base stations and the mobile station. Therefore, the distance measuring means adapted to the information about the distance between each of the base stations and the mobile station is selected for each of the plurality of base stations.
また、請求項2にかかる移動局測位システムによれば、前記第1の測距手段は、前記複数の基地局のそれぞれにおいて受信した移動局からの電波の強度に基づいて該基地局と移動局との距離を算出するものであり、前記第2の測距手段は、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの電波の伝搬時間に基づいて該移動局と基地局との距離を算出するものであるので、基地局と移動局との距離に関する情報に基づいて第1の測距手段と第2の測距手段とを切り換えることができ、前述の効果と同様の効果が得られる。 Further, according to the mobile station positioning system according to claim 2, the first distance measuring means is configured so that the base station and the mobile station are based on the intensity of the radio wave from the mobile station received at each of the plurality of base stations. The second distance measuring means calculates the distance between the mobile station and the base station based on the propagation time of radio waves from the mobile station to each of the plurality of base stations. Therefore, the first distance measuring means and the second distance measuring means can be switched based on the information related to the distance between the base station and the mobile station, and the same effects as those described above can be obtained.
また、請求項3にかかる移動局測位システムによれば、前記測距手段切換手段は、前記第1の測距手段を実行して得られる受信した電波の強度が予め定められた切換判定値を下回るあるいは該受信した電波の強度に基づいて算出された前記移動局と基地局との距離が予め定められた切換判定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えるので、第1の測距手段による実行結果を利用して測距手段の切換を行なうことができる。 According to the mobile station positioning system of claim 3, the ranging means switching means uses the switching determination value in which the intensity of the received radio wave obtained by executing the first ranging means is predetermined. If the distance between the mobile station and the base station calculated below based on the received radio wave intensity exceeds a predetermined switching determination value, the first distance measuring means to the second distance measuring means. Therefore, the distance measuring means can be switched using the execution result of the first distance measuring means.
また、請求項4にかかる移動局測位システムによれば、前記測距手段切換手段は、前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離を該移動局の移動履歴情報に基づいて算出された距離が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えるので、移動局の移動履歴に基づき、第2の測距手段により測距を行なうように判断される場合には、第1の測距手段を実行する必要がない。 According to the mobile station positioning system of claim 4, the ranging means switching means calculates the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station based on the movement history information of the mobile station. When the measured distance exceeds a predetermined value, the first distance measuring means is switched to the second distance measuring means, so that the second distance measuring means performs distance measurement based on the movement history of the mobile station. When the determination is made, it is not necessary to execute the first distance measuring means.
また、請求項5にかかる移動局測位システムによれば、前記測距手段切換手段により、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測距手段における測距誤差が算出され、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えるので、基地局と移動局との距離が大きくなることにより測距の精度が悪化する第1の測距手段と、基地局と移動局との距離が直接的に測距の精度に影響を与えない第2の測距手段とを、基地局と移動局との距離に関する情報に基づいて切り換えることができ、測距の精度が所望の範囲内である場合にのみ第1の測距手段を用いることができる。
Further, according to the mobile station positioning system of
また、請求項6にかかる移動局測位システムによれば、測位手段切換手段により、前記複数の基地局のうち、少なくとも移動局の測位を行なうために必要な数の基地局が前記移動局から所定の距離内に存在する場合には、前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度に基づいて前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離をそれぞれ算出し、算出された距離に基づいて前記移動局の位置を推定する前記第1の測位手段により測位が行われ、移動局の測位を行なうために必要な数の基地局が前記移動局から所定の距離内に存在しない場合は、前記複数の基地局のそれぞれが電波を受信した際の電波の受信時間から算出された距離、あるいは該電波の受信時刻の基地局ごとの時間差のいずれかに基づいて、前記移動局の位置を推定する前記第2の測位手段により測位が行なわれるので、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局が前記移動局から所定の距離内に存在するか否かに応じて測位手段が選択される。 According to the mobile station positioning system of claim 6, the number of base stations required for positioning at least the mobile station among the plurality of base stations is determined from the mobile station by the positioning means switching means. If the distance between the plurality of base stations is within the distance, the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station is calculated based on the strength of radio waves received by each of the plurality of base stations. When the positioning is performed by the first positioning unit that estimates the position of the mobile station based on the number of base stations necessary for positioning the mobile station does not exist within a predetermined distance from the mobile station The position of the mobile station is determined based on either the distance calculated from the reception time of the radio wave when each of the plurality of base stations receives the radio wave, or the time difference for each base station of the reception time of the radio wave. Estimate Since positioning is performed by the second positioning means, whether or not the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the first positioning means exists within a predetermined distance from the mobile station. The positioning means is selected accordingly.
また、請求項7にかかる移動局測位システムによれば、前記測位手段切換手段は、前記第1の測位手段を実行して得られる前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度が予め定められた切換判定値を上回る、あるいは該受信した電波の強度に基づいて算出される前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離が予め定められた切換判定値を下回る基地局が、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局だけ存在しない場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えるので、第1の測位手段の実行により得られる値を利用して測位手段の切換を行なうことができる。 In the mobile station positioning system according to claim 7, the positioning means switching means determines in advance the strength of radio waves received by each of the plurality of base stations obtained by executing the first positioning means. A base station in which the distance between each of the plurality of base stations calculated based on the received radio wave intensity or the mobile station is lower than a predetermined switching determination value, When only the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the first positioning means does not exist, the first positioning means is switched to the second positioning means, so that the first positioning means is executed. The positioning means can be switched using the value obtained by the above.
また、請求項8にかかる移動局測位システムによれば、前記測位手段切換手段は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて位置が予測された現在の前記移動局と前記複数の基地局のそれぞれとの距離が所定値を下回る基地局が、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局だけ存在しない場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えるので、移動局の移動履歴に基づき、第2の測位手段により測位を行なうように判断される場合には、第1の測位手段を実行する必要がない。 Further, according to the mobile station positioning system according to claim 8, the positioning means switching means includes each of the current mobile station whose position is predicted based on the movement history information of the mobile station and the plurality of base stations. If there are not as many base stations as necessary for positioning the mobile station by the first positioning means, the distance from the first positioning means to the second positioning station Since switching to the positioning means is performed, it is not necessary to execute the first positioning means when the second positioning means determines to perform positioning based on the movement history of the mobile station.
また、請求項9にかかる移動局測位システムによれば、前記測位手段切換手段は、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測位手段における測距誤差を算出するとともに、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えるので、基地局と移動局との距離が大きくなることにより測位の精度が悪化する第1の測位手段と、基地局と移動局との距離が直接的に測位の精度に影響を与えない第2の測位手段とを基地局と移動局との距離に関する情報に基づいて切り換えることができ、測位の精度が所望の範囲内である場合にのみ第1の測位手段を用いることができる。 Further, according to the mobile station positioning system according to claim 9, the positioning means switching means calculates the ranging error in the first positioning means based on information on the distance between each of the base stations and the mobile station. In addition, when the distance measurement error exceeds a predetermined value, the first positioning means is switched to the second positioning means, so that the distance between the base station and the mobile station is increased, thereby improving the positioning accuracy. Switching between the first positioning means that deteriorates and the second positioning means in which the distance between the base station and the mobile station does not directly affect the positioning accuracy is based on information about the distance between the base station and the mobile station. The first positioning means can be used only when the positioning accuracy is within a desired range.
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の移動局位置推定システムの構成の一例を示した図である。図1には、平面上の任意の形状に設けられる移動局10が移動可能な領域として一辺5(m)の正方形からなる移動可能領域5が設けられている。また、前記移動可能領域5には、後述する移動局10と無線による通信を行う機能を有する基地局12として4つの基地局として、第1基地局12A、第2基地局12B、第3基地局12C、第4基地局12Dがそれぞれ設けられる。基地局12の数は後述するように、平面上を移動する移動局10の位置を電波の伝搬時間を用いて算出するためには少なくとも3個の基地局が必要である。従って、前記移動可能領域の何れの地点においても、少なくとも移動局が3個の基地局と通信可能となるように基地局が配置されている。なお、基地局の数が多いほど移動局の位置の算出は正確に行うことができる。本図1においては、正方形の移動可能領域5の4隅にそれぞれ基地局12A乃至12Dが1つずつ配置されており、この要件を満たす。また、前記移動可能領域5内には移動局10が配置され、その移動可能領域5内を移動可能とされている。なお、本実施例においては、移動局10の数は1個とされているが、移動局の個数は特に限定されない。また、基地局12と例えば有線ケーブル52により接続されることにより通信可能とされた測位サーバ14が設けられ、前記移動局10によって発信され前記基地局12によって受信された電波に基づいて、前記移動可能領域内における基地局10の位置を算出する。なお、本明細書において、特に個々の基地局12A乃至12Dを区別しない場合には基地局12と表記する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the mobile station position estimation system of the present invention. In FIG. 1, a
このとき、移動可能領域5は、便宜上図2に示す様にx軸およびy軸が定義され、移動可能領域5上の点はこの軸に基づいて座標が規定される。すなわち、第1基地局12Aは座標(0,0)上に、第2基地局12Bは座標(0,5)上に、第3基地局12Cは座標(5,5)上に、第4基地局12Dは座標(5,0)上にそれぞれ配置されている。
At this time, the x-axis and y-axis are defined for the
図3は移動局10の機能の概要を示す機能ブロック線図である。移動局10は、移動局が電波の送受信を行なうアンテナ20、無線通信部26、信号処理部28、制御部30、時計31などを有している。移動局10は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、後述する信号処理部28や制御部30などにおける処理を実行するようになっている。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the
無線通信部26は、例えばICチップなどにより実装され、移動局10の無線通信を行なうものであって、移動局10が電波を発信する際において、電波を発信する発信手段である。具体的には、後述する信号処理部28によって生成された信号を通信に適した形式に変調するとともに、所定の周波数の搬送波と合成した合成波をアンプにより増幅し、バラン(balun)などにより不平衡線路を平衡線路に変換する。このようにして生成された電波が前記アンテナ20により発信される。
The
信号処理部28は、移動局10が電波を発信する際において、例えば電波の発信時刻などの伝送したい情報を、例えばM系列符号やGPSにおいても使用されているGold系列符号(疑似雑音符号(pseudo−noise code;PN信号)ともいう。)などの拡散符号を用いて、スペクトラム拡散などの拡散処理を行ない、発信する信号を生成する。このようなスペクトラム拡散を利用すれば、ある特定の移動局と基地局との通信がある特定の拡散符号を用いて行われている場合に、同じ時刻および同じ周波数において他の移動局と基地局との通信が別の拡散符号を用いて行われる場合であっても、相互の通信が影響を受けることがない。
When the
また、時計31は、移動局10において電波の発信時刻を決定する際に参照されるほか、例えば所定間隔ごとに作動を行なう場合などに用いられる。また、移動局10が有する時計31はその時刻が基地局12のそれぞれが有する時計44の時刻と一致するように必要に応じて時計合わせがされる。
The
制御部30は前記無線通信部26、信号処理部28などの作動を制御する。例えば、移動局10の位置を測定するために基地局12に対し電波を発信する指令を受けた場合に、所定の出力で電波を発信する。あるいは、後述する基地局12から基地局12の有する時計44の時刻と移動局10の時計31の時刻とを同期させる指令を受けた場合には、指定された時刻となるように時計31の時刻を変更する。
The
また、制御部30は、移動局10が電波を発信する場合と電波を受信する場合とに応じて、前記無線通信部26、信号処理部28などの作動を切り換えて制御する。すなわち、移動局10が電波を受信する際には、無線通信部26および信号処理部28は前述の作動に代えて、次のような作動を行なう。例えば、アンテナ20によって受信された電波に対し、無線通信部26は通信方式に対応したデジタル復調などの復調処理を行う。そして、無線通信部26により復調された信号に対し、信号処理部28は発信の際に行なわれた拡散処理に対応する逆拡散処理を行い、受信した電波に含まれていた情報を取りだす。このように、移動局10の作動を無線により制御することができる。
In addition, the
図4は、基地局12の機能の概要を示す機能ブロック線図である。基地局12は無線通信部34、信号処理部36、制御部38を有し、これらはそれぞれ前述の移動局10が有する無線通信部26、信号処理部28、制御部30と同様の機能を有する、また、基地局12はこれらの無線通信部34、信号処理部36、制御部38に加え、RSSI取得部46、A/D変換部48、受信時刻測定部42などを有する。基地局12は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、基地局12の信号処理部36、制御部38、RSSI取得部46、A/D変換部48、受信時刻測定部42などにおける処理を実行するようになっている。
FIG. 4 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the base station 12. The base station 12 includes a
すなわち、無線通信部34は、基地局12の無線通信を行なうものであって、基地局12が電波を受信する際において、電波を受信する受信手段である。具体的には、前記アンテナ32によって受信された電波に対し、無線通信部34は通信方式に対応したデジタル復調などの復調処理を行う。
That is, the
また、信号処理部36は、無線通信部34により復調された信号に対し、発信の際に行なわれた拡散処理に対応する逆拡散処理を行い、受信した電波に含まれていた情報を取りだす。このとき、前記逆拡散処理においては、受信波を生成した際に移動局10が用いた拡散符号と同じ拡散符号であるレプリカ符号が用いられる。
Further, the
RSSI取得部46は、アンテナ32により受信した電波の強度であるRSSIに対応する電圧値(V)を取得する。また、A/D変換部48はRSSI取得部46においてアナログデータとして取得されるRSSIをA/D変換し、その値を制御部38などにおいて使用可能な形式とする。このようにデジタルデータとされたRSSIは、後述する制御部38により、予め算出された関係式やテーブルなどに基づいてデシベル値で表現された受信電力(dBm)に変換される。
The
ここで、前記受信電力の定義は、次式(1)により表される。
PR=−20log(4πDf/c)+GTA+GRA+PT (1)
なお、PR(dBm)は受信電力、D(m)は電波を送信したアンテナと受信したアンテナとの距離、f(Hz)は電波の周波数、GTA(dBi)は送信アンテナのゲイン、GRA(dBi)は受信アンテナのゲイン、PT(dBm)は送信パワーをデシベル単位で表したものである。なお、本明細書においては、RSSIの値のことをRSSI値とも呼ぶ。
Here, the definition of the received power is expressed by the following equation (1).
P R = −20 log (4πDf / c) + G TA + G RA + P T (1)
P R (dBm) is the received power, D (m) is the distance between the antenna that transmitted and received the radio wave, f (Hz) is the frequency of the radio wave, G TA (dBi) is the gain of the transmitting antenna, and G RA (dBi) represents the gain of the receiving antenna, and P T (dBm) represents transmission power in decibels. In the present specification, the RSSI value is also referred to as an RSSI value.
すなわち、送信アンテナのゲインGTA、受信アンテナのゲインGRAについてはこれらの値を予め測定しておき、送信パワーPTについては、移動局10が電波を発信する際にその送信電力を所定の値に制御することにより、基地局12においてRSSIの値が測定できれば、移動局10と移動局10からの電波を受信した各基地局12との距離を前記式(1)により算出することができる。なお、前記式(1)により算出されるのは、正確には、移動局10のアンテナ20とその移動局10からの電波を受信した各基地局12のアンテナ32との距離であるが、本実施例においては、これを移動局10とその移動局10からの電波を受信した各基地局12との距離であるという。
That is, these values are measured in advance for the gain G TA of the transmitting antenna and the gain G RA of the receiving antenna, and the transmission power PT is set to a predetermined transmission power when the
このようにして得られる、移動局10と基地局12との距離Dと、受信電力PRの値との関係を図示したものが図6である。このように、受信電力PRと移動局10と基地局12との距離とは、一対一に対応する関係にあるので、RSSI値は移動局10と基地局12との距離に関連する距離関連値である。従って、RSSI値を測定するRSSI取得部46は、第1の測距手段に対応する。
The thus obtained, the distance D between
受信時刻測定部42は、基地局12が受信した電波の受信時刻を測定する。具体的には例えば、前記無線通信部34によって復調処理のされた受信波と、その受信波を発信する際に行なった拡散処理に用いた拡散符号と同一の符号であるレプリカ符号との相関値を、前記受信波を微小時間ごとにずらして算出し、算出された自己相関値がピークとなった時刻を基地局12による電波の受信時刻とする。なお、このような処理を同期検出という。また、受信時刻測定部42は、例えば前記信号処理部36によって受信波が逆拡散処理されることで得られる移動局10による電波の発信時刻についての情報と測定した受信時刻とに基づいて、電波の伝搬時間を算出する。この電波の伝搬時間と移動局10と基地局12との距離とは、電波の速度を乗ずることによって変換することができる、一対一に対応する関係にあるので、電波の伝搬時間は移動局10と基地局12との距離に関連する距離関連値である。従って、受信時刻測定部42は第2の測位手段に対応する。
The reception
制御部38は前記無線通信部34、信号処理部36、サーバ通信部40などの作動を制御する。また、制御部38は複数の基地局12のそれぞれが有する時計44の時刻が同期されるように、その時刻を補正するなどの作動を行う。
The
また、制御部38は、RSSI取得部46によって得られたRSSIの値に応じて、RSSI取得部46によるRSSI値の取得の実行を、受信時刻測定部42による受信時刻の測定の実行に切り換える判定部50を有する。この判定部50が測距手段切換手段に対応する。
In addition, the
前述のように、前記式(1)により算出される移動局10と基地局12との距離Dと、受信電力PRの値との関係は図6のように表される。一方、実際に基地局12において測定されるRSSIの値は、電波のゆらぎや、ノイズなどの影響を受ける。また、RSSI取得部46によって取得されたRSSIはコンピュータで扱うためにA/D変換部48によってA/D変換がなされる必要があるが、このA/D変換の際の分解能による影響をも受ける。これらの影響を考慮すると、例えば取得されたRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値がRと測定された場合において、その上下ΔRだけの誤差を考慮する必要がある。すなわち、受信電力PRの値がRと測定された場合においては、実際の受信電力PRの値は、R1(=R+ΔR)≧PR≧R2(=R−ΔR)の範囲内の値である。従って、このとき基地局12と移動局10との距離Dは、受信電力PRの値R1に対応する距離L1と受信電力PRの値R2に対応する距離L2によって定まる範囲L2≧D≧L1の中の値となる。言い換えれば、受信電力PRがRである時の測距誤差は、受信電力PRの値Rに対応する距離Lに対し、正方向に(L2−L)、負方向に(L−L1)である。
As described above, the distance D between
ところで、移動局10と基地局12との距離Dと受信電力PRとの関係は図6の曲線によって表されるように、受信電力PRが小さくなるほど、受信電力PRの値の変化に対応する距離Dの変化が大きくなる。すなわち、取得されたRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値がR’(<R)である場合には、受信電力PRの誤差が同じΔRであっても、受信電力PRの誤差R1’(=R’+ΔR)≧PR≧R2’(=R’−ΔR)に対応する測距誤差は、受信電力PRの値R1’に対応する距離L1’と受信電力PRの値R2’に対応する距離L2’によって定まる範囲L2’≧D≧L1’の中の値となり、図6に示すように、この受信電力PRの値R’に対応する測距誤差は、受信電力PRの値R’に対応する距離L’に対し、正方向に(L2’−L’)、負方向に(L’−L1’)であり、これは、受信電力PRの値Rに対応する正方向の測位誤差(L2−L)、負方向の測距誤差(L−L1)と比べて、それぞれ大きくなっている。
Incidentally, the relationship between the distance D between
この測距誤差は測位システム8による移動局10の測位結果に直接的に影響を与えるので、測距誤差がより大きくなると測位の精度がより悪くなる。すなわち、測距精度をより小さくすれば、精度がよりよい測位が可能であり、逆にいえば、測位システム8において要求される測位精度が決定されると、測距誤差として許容できる最大値が算出される。例えば上述のように、測位システム8に要求される測位誤差に基づいて、測距誤差として許容できる最大値がα(m)と算出されると、この測距誤差の最大値を満足する移動局10と基地局12との距離Dの測距誤差となる際の受信電力PRの値としてRTHが決定する。具体的には、図6を用いて説明すると、前記受信電力PRの値RTH、RTHを測定する際に生ずる測定誤差±ΔRを考慮した際の受信電力PRの値の範囲の両端の値であるRTH2(=RTH−ΔR)およびRTH1(=RTH+ΔR)に対応する移動局10と基地局12との距離Dの値を、それぞれ、LTH、LTH2、LTH1とすると、
LTH2−LTH<α
LTH−LTH1<α
の何れをも満たす最小の受信電力PRの値がRTHである。
Since this ranging error directly affects the positioning result of the
L TH2 −L TH <α
L TH -L TH1 <α
The value of the minimum received power P R that satisfies any of is R TH.
このように、測距誤差として許容される最大値αが設定されると、その測距誤差の範囲内で測距を行うことのできる最小の受信電力PRの値であるRTH、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離Dの最大のLTHの値が算出される。そこで、判定部50は、RSSI取得部46によって取得されたRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離Dに基づいて、RSSI取得部46の実行から受信時刻測定部42の実行に切り換える。これは、後述する測位部56によって用いられる距離関連値を、RSSI取得部46によって取得されるRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値から、受信時刻測定部42によって測定される受信時刻に切り換えることに対応する。具体的には、判定部50は、RSSI取得部46によって算出されたRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値が設定された測距誤差として許容される最大値αによって決定される受信電力PRの値RTHを下回っているか、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離DがLTHを上回っている場合には、RSSI取得部46の実行から受信時刻測定部42の実行に切り換える。すなわち、前記受信電力の値RTH、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離Dの最大のLTHの値は、判定部50における切換判定値に対応する。
Thus, the maximum value α is set to be acceptable as the distance measurement error, R TH, or which is the value of the minimum received power P R capable of measuring a distance within the range of the distance measurement error The maximum L TH value of the distance D between the
制御部38は、このように判定部50によって切り換えて実行されるRSSI取得部46および受信時刻測定部42においてそれぞれ算出されるRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値あるいは移動局10と基地局12との距離の値が、その値がRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値であるかあるいは距離であるかの情報とともに、サーバ通信部40、ケーブル52を介して測位サーバ14に送信する。
このとき、複数の基地局12を有する移動局測位システム8において、複数基地局12のそれぞれにおいては、そのRSSI取得部46によって算出されるRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値もしくはこれに対応する移動局10と基地局12との距離に応じて判定部50の判定が異なるので、基地局12から測位サーバ14に距離関連値として送信される情報は、RSSI値から変換して得られる受信電力PRの値あるいは移動局10と基地局12との電波の伝搬時間の値とのいずれかでそれぞれの基地局12ごとに異なりうる。
In this case, the mobile station positioning system 8 having a plurality of base stations 12, in each of the plurality of base stations 12, the value of the received power P R obtained by converting the RSSI values that are calculated by the
図7は、移動可能領域5における移動局10の位置と、各基地局12ごとの判定部50の判断を説明する図である。図7において、曲線6A乃至6Dは、それぞれ第1基地局12A乃至第4基地局12Dのそれぞれからの前記切換判定値である距離LTH(例えばLTH=5(m))を表す曲線であり、それぞれ第1基地局12A乃至第4基地局12Dの位置を中心とする半径LTH(=5(m))の円の一部である。移動局10がこれらの円の内側にある場合には、その円の中心に位置する基地局12においては、判定部50により移動局10からの電波を受信し際のRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が距離関連値とされ、円の外側にある場合には、前記電波の伝搬時間が距離関連値とされる。具体的には、図7において移動局10が点Aの位置にある場合には、第1基地局12A、第3基地局12C、第4基地局12DにおいてはRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が距離関連値とされ、第2基地局12Bにおいては電波の伝搬時間が距離関連値とされる。一方、移動局10が点Bの位置にある場合には、第3基地局12C、第4基地局12DにおいてはRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が距離関連値とされ、第1基地局12A、第2基地局12Bにおいては電波の伝搬時間が距離関連値とされる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the position of the
図4に戻って、サーバ通信部40は、有線ケーブル52を介して接続された後述する測位サーバ14との通信を必要に応じて行なうものであり、例えば、測位サーバ14に対し測定した受信時刻を発信したり、あるいは基地局12に対する指令や移動局10に対し無線で行なう制御作動の指令を測位サーバ14から受信するなどの作動を行う。
Returning to FIG. 4, the
また、時計44は、基地局12において電波の発信時刻や受信時刻を決定する際に参照されるほか、例えば所定間隔ごとに作動を行なう場合などに用いられる。また、基地局12のそれぞれが有する時計44は予めその時刻が一致するように時計合わせがされている。
The
なお、制御部38は移動局10の制御部30が移動局における電波の発信する状態と受信する状態を切り換えたの同様に、基地局12の制御部38は、基地局12が電波を発信する状態と電波を受信する状態とを切り換えることができ、これらの状態に応じて、前記無線通信部34、信号処理部36などの作動を切り換えて制御する。
Note that the
すなわち、基地局12が電波を発信する際には、無線通信部34および信号処理部36は前述の作動に代えて、次のような作動を行なう。例えば、信号処理部36は、基地局12が電波を発信する際において、例えば移動局10に対する制御作動の指令などの伝送したい情報を、例えばM系列符号やGPSにおいても使用されているGold系列符号(疑似雑音符号(pseudo−noise code;PN信号)ともいう。)などの拡散符号を用いて、スペクトラム拡散などの拡散処理を行ない、発信する信号を生成する。
That is, when the base station 12 transmits radio waves, the
また、無線通信部34は、信号処理部36によって生成された信号を通信に適した形式に変調するとともに、所定の周波数の搬送波と合成した合成波をアンプにより増幅し、バランなどにより不平衡線路を平衡線路に変換する。このようにして生成された電波がアンテナ32により発信される。このように、基地局12は電波を受信することに加え、発信することも可能である。一方、前述のように移動局10は電波を発信することに加え受信することも可能であることから、基地局12は移動局10に対し無線によりその作動を制御することが可能である。
The
なお、図2および図3に示した移動局10および基地局12においては、本発明における制御作動に直接関与しない機能に対応する機能ブロックは省略されている。例えば、移動局10および基地局12においては、図示しない電源などが含まれている。この電源は、移動局10、基地局および測位サーバ14のそれぞれに必要な電力を供給するものである。
In the
図5は測位サーバ14の機能の概要を示す機能ブロック線図である。測位サーバ14は、ケーブル52を介して各基地局12と接続されており、基地局通信部54、測位部56、制御部60、出力部62などを有する。このうち、基地局通信部54は、有線ケーブル(通信ケーブル)52を介して接続された前記基地局12のサーバ通信部40との間で必要な通信、例えば測定データの送受信や、基地局12や移動局10の作動を制御する指令の送信などを行なう。測位サーバ14は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、測位サーバ14の測位部56、制御部60、出力部62などにおける処理を実行するようになっている。
FIG. 5 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the positioning server 14. The positioning server 14 is connected to each base station 12 via a
移動局10の位置の算出、すなわち測位を行う測位部56は、通信ケーブル52および基地局通信部54を介して基地局12から得られた距離関連値に基づいて、移動局10の測位を行う。この距離関連値は、本実施例においては前述のように、RSSI取得部46によって算出されたRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値もしくは受信時刻測定部42によって測定された電波の受信時刻などに基づいて算出された電波の伝搬時間のいずれかであって、前述のように、複数の基地局12のそれぞれによって異なり得る。まず、測位部56は、各基地局12から送信される距離関連値のそれぞれを、この距離関連値がRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値であるかあるいは電波の伝搬時間であるかを考慮して、移動局10と基地局12との距離に換算する。具体的には前記距離関連値がRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値である場合には、前記式(1)あるいは図6に示す関係を用いてRSSIの値から変換して得られる受信電力PRの値に対応する移動局10と基地局12との距離を算出する。また、距離関連値が電波の伝搬時間である場合には、この伝搬時間に電波の速度c(=2.997×108(m/s))を乗ずることにより、移動局10と基地局12との距離を算出する。このようにして、移動局10が発信した電波を受信した各基地局12と移動局10との距離が算出される。
The
測位部56は、算出された基地局12のそれぞれと移動局10との距離と、既知である基地局12のそれぞれの位置とに基づいて、移動局10の位置の算出を行う。図8はこの位置の算出の概要を説明する図である。図8において、移動局10からの電波を3つの基地局である第1基地局12A、第2基地局12B、第3基地局12Cが受信し、各基地局12において受信した電波のRSSIの値もしくは各基地局12において受信した電波の伝搬時間に基づいて、第1基地局12Aと移動局10との距離がr1’、第2基地局12Bと移動局10との距離がr2’、第3基地局12Cと移動局10との距離がr3’と算出されている。また、各基地局12の位置は既知であって、その位置を示す座標は、第1基地局12Aは(x1,y1)、第2基地局12Bは(x2,y2)、第3基地局12Cは(x3,y3)である。このとき、測位の対象である移動局10の位置を示す座標を(x,y)とすると、次式(2)の関係が成り立つ。
(x−x1)2+(y−y1)2=r1’2,
(x−x2)2+(y−y2)2=r2’2, (2)
(x−x3)2+(y−y3)2=r3’2
測位部56は、前記式(2)を解くことにより移動局10の位置(x,y)を得ることができる。なお、RSSI取得部46によるRSSIの取得などの際に誤差が生ずると、前記式(2)は解が定まらない可能性があるが、式(2)に誤差に対応する項を設け、例えば最小二乗法などを用いて近似解を算出することができる。
The
(X-x 1) 2 + (y-y 1) 2 = r 1 '2,
(X−x 2 ) 2 + (y−y 2 ) 2 = r 2 ′ 2 , (2)
(X−x 3 ) 2 + (y−y 3 ) 2 = r 3 ′ 2
The
制御部60は、基地局通信部54、測位部56などの作動を制御するものである。また出力部62は、測位部56によって算出された移動局10の位置についての情報などを所定の方法、例えば図示しない出力装置として設けられたディスプレイ装置に表示するなどによって出力する。なお、移動局位置記憶部92及び移動局位置推定部94は後述する別の実施例で用いられる。
The
図9は、本実施例における移動局測位システム8の制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ(以下「ステップ」を省略する。)SA0においては、各基地局12の有する時計44と移動局10の有する時計31との時刻合わせが行なわれる。これは、後述するSA9乃至11において移動局10から発した電波が各基地局12に到達するのに要した時間を測定し、この電波の伝搬時間に基づいて移動局10と基地局12との距離を算出する場合があり、この際、電波の伝搬時間を正確に算出するためには、移動局10の時計31と基地局12の時計44とが一致している必要があるためである。本ステップの時刻合わせは、例えば次のように行なわれる。既知の所定位置に移動局10が移動し基地局12に対して電波を発信し、その電波の伝搬時間を測定すると共に、前記所定の位置にある移動局10と基地局12との距離から算出される電波の伝搬時間の理論値を算出する。そして、この電波の伝搬時間の理論値と実際の伝搬時間とを比較し、これらのずれを移動局10の時計31と基地局12の時計44とのずれであるとして、いずれかの時計を補正し、これらの時計の時刻を同期させる。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the outline of the control operation of the mobile station positioning system 8 in the present embodiment. First, in step (hereinafter, “step” is omitted) SA0, the
続いて、SA1においては、測位サーバ14から各基地局12に対し、RSSI値を測定する指令が通信ケーブル52を介して行われる。一方各基地局12では、SA2において測位サーバ14からの指令の待機が行われる。
Subsequently, in SA 1, a command for measuring the RSSI value is issued from the positioning server 14 to each base station 12 via the
続くSA3乃至SA6はRSSI取得部46に対応する。まず、SA3においては、移動局10に対しRSSI値を測定するための電波を発信させる指令が、SA2において測位サーバ14か指令を受けたいずれかの基地局12によって移動局10に対して無線により発信される。また、測位サーバ14からRSSI値を測定する指令を受けた各基地局12においては、RSSI値測定のための準備、すなわち移動局10から発信される電波の受信準備が行われる。
Subsequent SA 3 to SA 6 correspond to the
SA4においては、SA3でいずれかの基地局12から発信された電波発信指令を受け、移動局10から所定の出力により電波が発信される。一方各基地局12では、SA5において移動局10からSA4で発信される電波の受信が行われ、SA6において、SA5で受信された移動局10からの電波の強度であるRSSIの値が測定される。また測定されたRSSI値はA/D変換などの処理が行なわれた後、予め算出された関係式やテーブル等の関係を用いて、デシベル単位で表現される受信電力PRの値に変換される。
In SA4, a radio wave transmission command transmitted from one of the base stations 12 in SA3 is received, and a radio wave is transmitted from the
続くSA7、SA8は判定部50に対応する。まず、SA7においては、例えば測位システム8の精度から決定される前記測位誤差の最大許容量であるαと、前記RSSIの測定誤差によって生ずる受信電力PRの誤差ΔRとに基づいて、RSSI値から変換して得られる受信電力PRの切換判定値RTHが算出される。続いてSA8においては、SA6において測定されたRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値がSA7において算出された切換判定値RTHを上回っているか否かが判断される。そして、RSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHを上回っている場合には本ステップの判断が肯定され、SA13において、SA6で測定したRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が距離関連値として採用される。一方、RSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHと等しいもしくは切換判定値RTHを下回っている場合には本ステップの判断が否定され、SA6で測定したRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値は測距誤差が大きいため距離関連値として採用されず、別の測距手段、すなわちSA9以降が実行される。
Subsequent SA7 and SA8 correspond to the
SA9乃至SA12は受信時刻測定部42に対応する。まず、SA9においては、前記複数の基地局12のいずれかから移動局10に対し、受信時刻を測定するための電波を発信する指令を無線により行うとともに、SA8の判断が否定された、すなわちSA6において測定されたRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHと等しいもしくは切換判定値RTHを下回った基地局12は移動局10からの電波の受信のために待機させられる。
SA9 to SA12 correspond to the reception
SA10においては、SA9において行われた電波の発信指令を受けた移動局10により、受信時刻測定のための電波が発信される。このとき発信される電波は、例えば発信時刻に関する情報を含んだものとされ、この電波を受信した基地局12はその電波の発信時刻を知ることができるようにされる。
In SA10, the
SA11においては、SA10において移動局10から発信された電波が、SA8の判断が否定された基地局12において受信される。そして、受信された電波に含まれる拡散符号とレプリカ符号との同期検出をおこなうことにより、受信時刻を算出する。さらに、受信波に含まれる発信時刻に関する情報を取り出し、算出した受信時刻と受信波から取りだされた発信時刻とから、電波が移動局10により発信されてから基地局12により受信されるまでに要した伝搬時間が距離関連値として算出される。
In SA11, the radio wave transmitted from the
SA12においては、各基地局12から測位サーバ14に対し、通信ケーブル52を介して測定された距離関連値が送信される。このとき、送信される距離関連値は、SA8の判断が否定された基地局12においては、SA6において測定されたRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値であり、また、SA8の判断が肯定された基地局においては、SA13において算出された電波の伝搬時間である。
In SA12, the distance-related values measured via the
測位サーバ14の測位部56に対応するSA14においては、SA12において各基地局12から送信された距離関連値と、各基地局12に位置についての情報に基づいて移動局10の測位を行う。具体的には、SA12においてRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値として送信された距離関連値については前記式(1)もしくは図6の関係により移動局10と基地局12との距離に換算され、また、電波の伝搬時間として送信された距離関連値については電波の速度cを乗ずることにより移動局10と基地局12との距離に換算される。そして換算された移動局10と各基地局12との距離と、各基地局の位置を表す座標に基づいて、前記式(2)を解き、移動局10の位置を解として得る。
In SA14 corresponding to the
前述の実施例によれば、測距手段切換手段に対応する判定部50によって、基地局12のそれぞれと移動局10との距離に関する情報であるRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値に基づいて、第1の測距手段に対応するRSSI取得部46から第2の測距手段に対応する受信時刻測定部42へ複数の基地局12のそれぞれについて切り換えられるので、複数の基地局12ごとに、基地局12のそれぞれと移動局10との距離に関する情報に適応する測距手段が選択される。
According to the embodiment, the distance measuring means by judging
また、前述の実施例によれば、第1の測距手段に対応するRSSI取得部46は、複数の基地局12のそれぞれにおいて受信した移動局10からの電波の強度に基づいて基地局12と移動局10との距離を算出するものであり、第2の測距手段に対応する受信時刻測定部42は、移動局10から複数の基地局12のそれぞれへの電波の伝搬時間に基づいて移動局10と基地局12との距離を算出するものであるので、基地局12と移動局10との距離に関する情報に基づいて第1の測距手段と第2の測距手段とを切り換えることができる。また、同期検出を行う点において第1の測距手段よりも消費電力の大きい第2の測距手段は、前記測距手段切換手段に対応する判定部50により切り換られた場合にのみ実行されるので、基地局12の消費電力を抑えることができる。
In addition, according to the above-described embodiment, the
また、前述の実施例によれば、測距手段切換手段に対応する判定部50は、第1の測距手段に対応するRSSI取得部46により得られる受信した電波の強度から変換して得られる受信電力PRの値が予め定められた切換判定値RTHを下回る場合には第1の測距手段に対応するRSSI取得部46から第2の測距手段に対応する受信時刻測定部42へ切り換えるので、第1の測距手段であるRSSI取得部46で取得されたRSSI値としての受信電波の信号強度(電圧)を変換して得られるデシベル単位で表現された受信電力PRの値を利用して測距手段の切換を行なうことができる。
Further, according to the above-described embodiment, the
また、前述の実施例によれば、測距手段切換手段に対応する判定部50により、基地局12のそれぞれと移動局10との距離に関する情報であるRSSI値に基づいて第1の測距手段であるRSSI取得部46におけるRSSI値の取得誤差に伴う測距誤差(図6の(L−L1)および(L2−L))が算出され、この測距誤差が所定値αを上回る場合には第1の測距手段であるRSSI取得部46から第2の測距手段である受信時刻測定部42へ切り換えるので、基地局12と移動局10との距離が大きくなることにより測距の精度が悪化する第1の測距手段であるRSSI取得部46と、基地局12と移動局10との距離が直接的に測距の精度に影響を与えない第2の測距手段である受信時刻測定部42とを、基地局12と移動局10との距離に関する情報であるRSSI値から変換して得られる受信電力PRの値に基づいて切り換えることができ、測距の精度が所望の範囲内である場合にのみ第1の測距手段であるRSSI取得部46を用いることができる。
Further, according to the above-described embodiment, the first distance measuring unit based on the RSSI value that is information on the distance between each of the base stations 12 and the
続いて、本発明の別の実施例について図10乃至図14で説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, portions common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施例においては、測位サーバ14は図5に示すように、移動局位置記憶部92および移動局位置推定部94を更に有する。移動局位置記憶部92は、移動局測位システム8がくり返し移動局10の測位を行う場合に、過去に測位部56によって行われた測位の結果に関する情報、すなわち移動局10の移動履歴情報を記憶する。
In the present embodiment, the positioning server 14 further includes a mobile station
また、移動局位置推定部94は、前記移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づき、移動局10の現在の位置を推定する。この移動局の位置の推定は、例えば、過去所定回数の測位結果と測位の実行間隔とに基づいて移動局10の移動速度を算出し、この移動速度と最後に行われた測位の際の移動局10の位置と、この最後に行われた測位からの経過時間とに基づいて算出することにより行うことができる。また、測位が反復して行われる間隔が短い場合には一回前の測位における測位結果をそのまま現在の移動局10の現在の位置と推定してもよい。移動局位置推定部94は、この推定した移動局10の現在の位置を各基地局12の判定部50に送信する。
In addition, the mobile station
また、判定部50は、前述の実施例1における作動に加えて、本実施例2においては次のような作動を行う。すなわち、判定部50は前記移動局位置推定部94によって推定された現在の移動局10の推定位置と自身の基地局12の位置とに基づいて、現在の移動局10と基地局12との推定距離を算出する。そして、前述の実施例1と同様に、RSSI取得部46によって算出されるRSSI値に基づいて行われる測距の測距誤差の最大許容量αに基づいてRSSIの切換判定値RTHを算出する。更に、前記式(1)あるいは図6の関係に基づいて前記切換判定値RTHに対応する移動局10と基地局12との距離の切換判定値LTHを算出する。そして、算出された前記推定距離と、距離の切換判定値LTHとに基づいて、RSSI取得部46によってRSSI値を取得するか、受信時刻測定部42により受信時刻を測定するかを判定する。具体的には、前記推定距離が切換判定値LTHを下回る場合にはRSSI取得部46によってRSSI値を取得し、取得されたRSSI値を変換して受信電力PRの値を得る一方、前記推定距離が前記切換判定値LTHと等しいもしくは前記切換判定値LTHを上回る場合には、受信時刻測定部42により受信時刻の測定を行う。
In addition to the operation in the first embodiment, the
なお、その他の点、例えば図1、図2に示す移動局測位システム8の構成や、図3に示す移動局10の有する機能などは前述の実施例と共通するので、説明を省略する。
Other points such as the configuration of the mobile station positioning system 8 shown in FIGS. 1 and 2 and the functions of the
図10は、本実施例の制御作動の概要を説明するフローチャートであって、図9のフローチャートと組み合わせて実行されるものである。具体的には図10のフローチャートは図9に先立って実行され、その後、図10のフローチャートによって指示されたステップから図9のフローチャートが実行される。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the outline of the control operation of this embodiment, and is executed in combination with the flowchart of FIG. Specifically, the flowchart of FIG. 10 is executed prior to FIG. 9, and thereafter, the flowchart of FIG. 9 is executed from the step indicated by the flowchart of FIG.
まず、移動局位置推定部94に対応するSB1においては、移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づいて、現在の移動局10の位置が推定される。そして、推定された現在の移動局の推定位置が各基地局12に送信される。
First, in SB 1 corresponding to the mobile station
続くSB2およびSB3は判定部50に対応する。まず、SB2においては、それぞれの基地局12において、SB1において推定された現在の移動局10の推定位置に基づいて、自身の基地局12と前記現在の移動局10の推定位置との推定距離が算出される。そして、SB3においては、前記RSSI値の切換判定値RTHに対応する距離の切換判定値LTHが算出されるとともに、SB2において算出された推定距離が距離の切換判定値LTHを下回るか否かが判断される。そして、推定距離が距離の切換判定値LTHを下回る場合には、本ステップの判断が肯定され、RSSI取得部46により取得したRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値に基づいて行われる測距における測位誤差が許容される最大値より小さくなる可能性が高いとして、その基地局については、RSSI取得部46によるRSSI値の取得が行われるべく図9のフローチャートのSA1以降が実行される。一方、推定距離が距離の切換判定値LTHと等しいもしくは距離の切換判定値LTHを上回る場合には、本ステップの判断が否定され、RSSI取得部46により算出したRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値に基づいて行われる測距における測位誤差が許容される最大値を超える可能性が高いとして、その基地局については、RSSI取得部46によるRSSIの取得を行うことなく受信時刻測定部42による受信時刻の測定を行うこととして、その基地局については図9のフローチャートのSA9以降が実行される。
Subsequent SB2 and SB3 correspond to the
なお、本実施例2においては、図9のフローチャートの実行に際しては、SA14は測位部56および移動局位置記憶部92に対応するものであって、前述の実施例1におけるSA14と同様に移動局10の位置を測定するとともに、測定した移動局10の位置が測位サーバ14の図示されない記憶手段などに記憶される。
In the second embodiment, when executing the flowchart of FIG. 9, SA14 corresponds to the
前述の実施例によれば、測距手段切換手段に対応する判定部50は、複数の基地局12のそれぞれと移動局10との距離を移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づいて移動局位置推定部94により算出された推定距離が距離の切換判定値LTHを上回る場合には前記第1の測距手段であるRSSI取得部46から前記第2の測距手段である受信時刻測定部42へ切り換えるので、移動局10の移動履歴に基づき、第2の測距手段である受信時刻測定部42により測距を行なうように判断される場合には、第1の測距手段であるRSSI取得部46を実行する必要がない。
According to the above-described embodiment, the
図11は本実施例における基地局12の機能の概要を示す機能ブロック図であって、前述の実施例における図4に対応する図である。図4と図11とを比較すると、図11に示す本実施例における基地局12は判定部50を有さない点において異なる。すなわち、前述の実施例1および2においては、制御部38は判定部50を有し、この判定部50における判定に基づいてRSSI取得部46の実行と受信時刻測定部42の実行とをを切り換えた。一方本実施例においては、制御部38は、後述する測位サーバ14の測位部56が有する測位方法切換部72による測位方法の切換に伴って、RSSI取得部46によるRSSI値の取得と、受信時刻測定部42による電波の受信時刻の測定とを切り換える。
FIG. 11 is a functional block diagram showing an outline of the functions of the base station 12 in this embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the above-described embodiment. Comparing FIG. 4 with FIG. 11, the base station 12 in the present embodiment shown in FIG. 11 is different in that it does not have the
その他の点においては、基地局12の有する機能は図4に示す先の実施例の基地局12と同様である。 In other respects, the function of the base station 12 is the same as that of the base station 12 of the previous embodiment shown in FIG.
図12は本実施例における測位サーバ14の機能の概要を示す機能ブロック図であって、前述の実施例における図5に対応する図である。図5と図12とを比較すると、測位部56は、RSSI測位部68、測位方法切換部72と、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71の少なくとも1つとを有する点において異なる。
FIG. 12 is a functional block diagram showing an outline of functions of the positioning server 14 in the present embodiment, and corresponds to FIG. 5 in the above-described embodiment. 5 and FIG. 12, the
基地局12のそれぞれから通信ケーブル52を介して送信された情報に基づいて移動局10の測位を行う測位部56は、前述のように、RSSI測位部68、および測位方法切換部72と、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71の少なくとも1つとを有する。このうち、RSSI測位部68は、各基地局12のRSSI取得部46によって取得されるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値に基づいて、移動局10の測位を行う。具体的には、各基地局12のRSSI取得部46によって取得されるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値のそれぞれについて、前記式(1)あるいは図6に示す関係に基づいて対応する移動局10と各基地局12との距離に換算する。そして、換算により得られた移動局10と各基地局12との距離を用いて式(2)を解き、その解として移動局10の位置を表す座標を得る。すなわち、RSSI測位部68は第1の測位手段に対応する。
As described above, the
TDOA測位部70は、移動局10が発信した電波を複数の基地局12で受信した際に、各基地局12における受信時刻測定部42において測定される受信時刻の差である受信時刻差と、基地局12の位置とに基づいて、移動局10の測位を行う。
When the
具体的には、まず、前提として各基地局12の有する時計44の時刻が同期されており、かつ、その同期された各基地局12の時計44と移動局10の時計31との時刻のずれがΔt、すなわち移動局10の時計31の時刻に対し基地局12の時計44の時刻がΔtだけ進んでいたとする。ただし、このΔtの値は未知の値である。そして、移動局10が発信した電波が各基地局12によって受信されると、例えば、電波に含まれていた移動局10の送信時刻情報と、基地局12の受信時刻測定部42によって同期検出により測定される受信時刻とに基づいて、電波の伝搬時間が算出される。
Specifically, first, as a premise, the time of the
例えば、図8において、時刻t0において移動局10から電波が発信され、3つの基地局である第1基地局12A、第2基地局12B、第3基地局12Cにおいてそれぞれ受信時刻測定部42によりt1、t2、t3において移動局からの電波が受信されたとする。このとき、実際の電波の伝搬時間は、基地局12の時計44によって測定される受信時刻と移動局10の時計31によって測定される発信時刻との差に前記基地局12の時計44と移動局10の時計31との時刻のずれΔtを考慮したものとなる。具体的には、移動局10から第1基地局12Aへの電波の伝搬時間は(t1−t0+Δt)、移動局10から第2基地局12Bへの電波の伝搬時間は(t2−t0+Δt)、移動局10から第3基地局12Cへの電波の伝搬時間は(t3−t0+Δt)となる。前述のように、図8において各基地局12の位置は既知であって、その位置を示す座標は、第1基地局12Aは(x1,y1)、第2基地局12Bは(x2,y2)、第3基地局12Cは(x3,y3)であり、測位の対象である移動局10の位置を示す座標を(x,y)とすると、電波の速度をc(m/s)を用いて、
(x−x1)2+(y−y1)2=(c×(t1−t0)+s)2,
(x−x2)2+(y−y2)2=(c×(t2−t0)+s)2, (3)
(x−x3)2+(y−y3)2=(c×(t3−t0)+s)2
となる。ただしs=Δt×cである。また、図8におけるr1’、r2’、r3’はそれぞれ、r1’=c×(t1−t0)、r2’=c×(t2−t0)、r3’=c×(t3−t0)を表している。ここで、式(3)の第2式および第3式のそれぞれの両辺の平方根をとり、更にその両辺から、第1式の両辺の平方根をとったものを引いて導出される式、
(X−x 1 ) 2 + (y−y 1 ) 2 = (c × (t 1 −t 0 ) + s) 2 ,
(X−x 2 ) 2 + (y−y 2 ) 2 = (c × (t 2 −t 0 ) + s) 2 , (3)
(X−x 3 ) 2 + (y−y 3 ) 2 = (c × (t 3 −t 0 ) + s) 2
It becomes. However, s = Δt × c. In addition, r 1 ′, r 2 ′, and r 3 ′ in FIG. 8 are r 1 ′ = c × (t 1 −t 0 ), r 2 ′ = c × (t 2 −t 0 ), and r 3 ′, respectively. = C × (t 3 −t 0 ). Here, an equation derived by taking the square roots of both sides of the second and third formulas of the formula (3) and further subtracting the square root of both sides of the first formula from both sides,
TOA測位部71は、移動局10の時計31の時刻と基地局12の時計44の時刻とが同期されていることにより電波の伝搬時間が正確に算出される場合に、移動局10が発信した電波を複数の基地局12で受信した際に、移動局10による発信時刻と各基地局における電波の受信時刻とに基づいて電波の伝搬時間を算出し、さらにこの伝搬時間に基づいて移動局10と各基地局12との距離を算出し、算出された移動局10と各基地局12との距離と基地局12の位置とに基づいて、移動局10の測位を行う。
The
具体的には、移動局10から発信され基地局12によって受信される電波に含まれる送信時刻に関する情報を基地局12の信号処理部36が逆拡散処理などによって取りだすとともに、各基地局12の受信時刻測定部42は前記同期検出により電波の受信時刻を測定する。TOA測位部71は、このようにして基地局12から得られた電波の送信時刻と受信時刻とに基づいて電波の伝搬時間を算出する。
Specifically, the
すなわち、TOA測位部71は、式(3)において時計ずれΔtをΔt=0、すなわちs=0とした式を解くことによって移動局10の位置を算出する。この式は前記式(2)と同じものであって、前述のように受信時刻などに誤差が生ずることにより、解が生じないことがあるが、誤差に対応する項を設け、これを最小2乗法などにより最小化するように解くことにより近似解を得ることができる。このように、TDOA測位部70およびTOA測位部71は電波の受信時間あるいは受信時刻差のいずれかに基づいて移動局10の測位を行う第2の測位手段に対応する。
That is, the
ところで、RSSI測位部68による測位と、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71による測位とを比較すると、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71による測位は、基地局12の受信時刻測定部42による基地局12における電波の受信時刻の算出が必要である。この受信時刻の算出は前記同期検出処理、具体的には例えば、遅延回路およびマッチドフィルタによって行われるので、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位を行う場合、RSSI測位部68により測位を行う場合に比べ、基地局12における電力の消費が大きくなる。すなわち、RSSI測位部68により測位が可能な場合においてはRSSI測位部68により測位を行った方が、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位を行う場合に比べて基地局12の測位に要する電力を低減することが可能となる。
By the way, when the positioning by the
RSSI測位部68により移動局10の測位を行う場合、RSSI測位部68は、基地局12のRSSI取得部46によって算出されるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値をこれに対応する距離に換算して用いる。ところが、前述のように、受信した電波のRSSI値に基づいて電波の発信地点である移動局10と受信地点である基地局12との距離を算出する場合、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が小さくなるほど、あるいは移動局10と基地局12との距離が長くなるほど電波のゆらぎやノイズ、RSSI値の取得誤差、あるいはA/D変換部48における分解能などの影響による移動局10と基地局12との距離に生ずる誤差が大きくなる。そして、距離に大きな誤差を生ずるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値を用いてRSSI測位部68が測位を行う場合、測位結果も大きな誤差を含む恐れがある。逆に言えば、測位システム8において要求される測位精度が決定されると、移動局10と基地局12との距離に生ずる誤差として許容できる最大値が算出される。
When performing positioning of the
例えば測位システム8に要求される測位誤差に基づいて、測距誤差として許容できる最大値がα(m)と算出されると、前述の実施例1において説明したように、測距誤差の最大値αを満足する最小の受信電力PRの値としてRTHが算出され、また、これに対応する移動局10と基地局12との距離Dの最大のLTHの値が算出される。そこで、図12に戻って、測位方法切換部72は、RSSI取得部46によって取得されたRSSIの値を変換して得られる受信電力PRの値が前記測距誤差の最大値αを満足する最小の受信電力PRの値RTHを上回る、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離Dが測距誤差の最大値αを満足する最大のLTHを下回る基地局12の数に基づいて、RSSI測位部68の実行からTDOA測位部70あるいはTOA測位部71の実行に切り換える。すなわち、測位方法切換部72は測位手段切換手段に対応する。
For example, when the maximum value allowable as the distance measurement error is calculated as α (m) based on the position error required for the position measurement system 8, as described in the first embodiment, the maximum value of the distance measurement error. R TH as the minimum value of the received power P R which satisfies α is calculated, and the value of the maximum of L TH of the distance D between
具体的には、測位方法切換部72は、基地局12のRSSI取得部46によって取得されたRSSIの値を変換して得られる受信電力PRの値が設定された測距誤差として許容される最大値αによって決定される受信電力PRの値RTHを上回っているか、あるいはこれに対応する移動局10と基地局12との距離DがLTHを下回っている基地局の数がRSSI測位部68によって測位を行うために必要な基地局の数以上存在しない場合には、RSSI測位部68の実行からTDOA測位部70あるいはTOA測位部71の実行に切り換える。なお、移動局10が移動可能な移動可能領域5が2次元平面として設定される場合、前記式(2)の解が一意に求まるために3本の式が必要となることから、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な基地局の数は3つである。同様に移動局10が3次元空間を移動する場合には、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な基地局の数は4つである。
Specifically, the positioning
例えば、前述の図7の例においては、曲線点Aの位置に移動局10がある場合には、第1基地局12A、第3基地局12C、第4基地局12DにおいてはRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判断値RTHよりも大きくなる一方、第2基地局12BにおいてはRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判断値RTHよりも小さくなる。すなわち、RSSI値RTHを上回っている基地局の数がRSSI測位部68によって測位を行うために必要な3局だけ存在しているので、RSSI測位部68による測位が行われる。一方、移動局10が点Bの位置にある場合には、第3基地局12C、第4基地局12DにおいてはにおいてはRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判断値RTHよりも大きくなる一方、第1基地局12A、第2基地局12BにおいてはRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判断値RTHよりも小さくなる。すなわち、RSSI値RTHを上回っている基地局の数がRSSI測位部68によって測位を行うために必要な3局以上存在しないので、測位方法切換部72によりRSSI測位部68からTDOA測位部70あるいはTOA測位部71による測位に切り換えられる。
For example, in the example of FIG. 7 described above, when the
なお、その他の点においては、測位サーバ14の有する機能は図5に示す先の実施例の測位サーバ14と同様である。また、その他の点、例えば図1、図2に示す移動局測位システム8の構成や、図3に示す移動局10の有する機能などは前述の実施例と共通するので、説明を省略する。
In other respects, the positioning server 14 has the same function as the positioning server 14 of the previous embodiment shown in FIG. Other points such as the configuration of the mobile station positioning system 8 shown in FIGS. 1 and 2 and the functions of the
図13は、本実施例2における移動局測位システム8の制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ(以下「ステップ」を省略する。)SC1においては、測位サーバ14から各基地局12に対し、RSSI値を取得する指令が通信ケーブル52を介して行われる。一方各基地局12では、SC2において測位サーバ14からの指令の待機が行われる。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an outline of the control operation of the mobile station positioning system 8 according to the second embodiment. First, in step (hereinafter, “step” is omitted) SC <b> 1, an instruction to acquire an RSSI value is issued from the positioning server 14 to each base station 12 via the
続くSC3乃至SC6はRSSI取得部46、A/D変換部48、制御部38などに対応する。まず、SC3においては、移動局10に対しRSSI値を取得するための電波を発信させる指令が、SC2において測位サーバ14か指令を受けたいずれかの基地局12によって移動局10に対して無線により発信される。また、測位サーバ14からRSSI値を取得する指令を受けた各基地局12においては、RSSI値の取得のための準備、すなわち移動局10から発信される電波の受信準備が行われる。
Subsequent SC3 to SC6 correspond to the
SC4においては、SC3でいずれかの基地局12から発信された電波発信指令を受け、移動局10から所定の出力により電波が発信される。一方各基地局12では、SC5において移動局10からSC4で発信される電波の受信が行われ、SC6において、SC5で受信された移動局10からの電波の強度であるRSSIの値が取得されるとともに取得されたRSSI値を受信電力PRの値に変換し、変換された受信電力PRの値がそれぞれサーバ14に送信される。
In SC4, a radio wave transmission command transmitted from one of the base stations 12 in SC3 is received, and a radio wave is transmitted from the
続くSC7乃至SC9は測位方法切換部72に対応する。まず、SC7においては、各基地局12のRSSI取得部46によって取得されたRSSIの値を変換して得られる受信電力PRの値がサーバ14によって受信される。続くSC8においては、例えば測位システム8の精度から決定される前記測位誤差の最大許容量であるαと、前記RSSIの測定誤差によって生ずる受信電力PRの誤差ΔRとに基づいて、受信電力PRの切換判定値RTHが算出される。続いてSC9においては、SC7において測位サーバ14に受信されたRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値がSC8において算出された切換判定値RTHを上回っている基地局12の数が、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な数以上、すなわち3つ以上存在するか否かが判断される。そして、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHを上回っている基地局12が3つ以上存在する場合には、SC7で受信されたRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値を用いてRSSI測位部68により測位を行うとしてSC19に移る。一方、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHと等しいもしくは切換判定値RTHを下回っている場合には、SC7で受信されたRSSI測位手段68によるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値を用いた測位は実行されず、別の測位手段、すなわちSC10以降が実行される。
Subsequent SC7 to SC9 correspond to the positioning
SC10至SC15は受信時刻測定部42に対応する。まず、SC10においては、測位サーバ14から各基地局12に対し、移動局10からの発信される電波の受信時刻を測定する指令がなされる。SC11においてはSC10において測位サーバ14から送信された指令を受信すべく、各基地局12において待機がされる。そして、SC10において測位サーバ14から送信された指令を受信すると、続くSC12が実行される。SC12においては、後述するSC18においてTDOA測位部70による測位が行われる場合には各基地局12の時計の時刻が、また、SC18においてTOA測位部71による測位が行われる場合には移動局10の時計31の時刻と基地局12の時計44の時刻とが同期させられる。なお、各基地局12において、所定の時間内に測位サーバ14からの指令を受信しなかった場合には、前記SC9における判断が肯定され、RSSI測位部68による測位が行われるものと判断して、基地局12の制御作動は終了させられる。
SC10 to SC15 correspond to the reception
SC13においては、前記複数の基地局12のいずれかから移動局10に対し、受信時刻を測定するための電波を発信する指令を無線により行うとともに、各基地局12は移動局10からの電波の受信のために待機させられる。
In SC13, a command to transmit a radio wave for measuring the reception time is transmitted from any of the plurality of base stations 12 to the
SC14においては、SC13において行われた電波の発信指令を受けた移動局10により、受信時刻測定のための電波が発信される。なお、また、SC18においてTOA測位部71による測位が行われる場合には、本ステップで発信される電波は、例えば発信時刻に関する情報を含んだものとされ、この電波を受信した基地局12はその電波の発信時刻を知ることができるようにされる。
In SC14, the
SC15においては、SC14において移動局10から発信された電波が、各基地局12において受信される。そして、SC16においては、SC15で受信された電波に含まれる拡散符号とレプリカ符号との同期検出をおこなうことにより、受信時刻を算出する。さらに、SC14において移動局10から発信された電波に発信時刻に関する情報が含められている場合には、例えば逆拡散処理などを行うことにより受信波に含まれる情報を取りだし、電波の発信時刻を得る。そしてこのようにして得られた電波の発信時刻と受信時刻とを測位サーバ14に送信する。
In SC15, the radio wave transmitted from
SC17及びSC18はTDOA測位部70もしくはTOA測位部71に対応する。まずSC17においては、続くSC18で実行されるTDOA測位部70もしくはTOA測位部71によって測位を行うのに必要な数の基地局12から、それらの基地局12における電波の受信時刻および発信時刻が受信される。ここで、本実施例においては、移動局10の移動可能領域5は平面として設けられていることから、少なくとも3つの基地局12から受信時刻を受信するように待機させられる。なお、TDOA測位部70もしくはTOA測位部71によって行われる測位においては、前記式(3)に対応する式の数、すなわち移動局10からの電波の受信時刻を得た基地局12の数が多いほど正確な測位が可能となることから、本ステップにおいて少なくとも3つの基地局12から受信時刻が得られた場合に続くSC18が実行されるのではなく、所定時間待機することにより多くの基地局12から受信時刻を得るようにしてもよい。
SC17 and SC18 correspond to the
SC18においては、SC17で受信された各基地局12における電波の受信時刻と発信時刻の情報に基づいて、移動局10の測位が行われる。すなわち、各基地局12における電波の受信時刻と電波の発信時刻、および各基地局12の位置を表す座標に基づいて前記式(3)または(4)を解き、移動局10の位置を解として得る(TDOA方式)。なお、SC12における時刻の同期の際に、各基地局12の時計44の時刻に加え、移動局10の時計31の時刻についても同期されていれば、移動局10の時計31によって測定される電波の発信時刻と、各基地局12の時計44の時計によって測定される電波の受信時刻によって算出される電波の伝搬時間は正確なものとなり、式(3)においてs=0として解を得ることができる(TOA方式)。
In SC18, positioning of the
前述の実施例によれば、測位手段切換手段に対応する測位方法切換部72により、複数の基地局12のうち、少なくとも移動局10の測位を行なうために必要な数である3つの基地局12が移動局10から所定の距離LTH内に存在する場合には、前記複数の基地局12のそれぞれが受信した電波の強度に基づいて前記複数の基地局12のそれぞれと前記移動局10との距離をそれぞれ算出し、算出された距離に基づいて前記移動局10の位置を推定する前記第1の測位手段に対応するRSSI測位部68により測位が行われ、移動局10の測位を行なうために必要な数の基地局12が前記移動局10から所定の距離内に存在しない場合は、前記複数の基地局12のそれぞれが電波を受信した際の電波の受信時間から算出された距離、あるいは該電波の受信時刻の基地局12ごとの時間差のいずれかに基づいて、前記移動局10の位置を推定する前記第2の測位手段に対応するTDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位が行なわれるので、前記第1の測位手段であるRSSI測位部68により移動局10の測位を行なうために必要な数の基地局12が前記移動局10から所定の距離内に存在するか否かに応じて測位手段が選択される。
According to the above-described embodiment, the positioning
また、前述の実施例によれば、測位方法切換手段に対応する測位手段切換部72は、前記第1の測位手段であるRSSI測位部68を実行して得られる前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度であるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が予め定められた切換判定値RTHを上回る、あるいは該受信した電波の強度に基づいて算出される前記複数の基地局12のそれぞれと前記移動局10との距離が予め定められた切換判定値LTHを下回る基地局12が、第1の測位手段であるRSSI測位部68により移動局10の測位を行なうために必要な基地局の数である3つ以上存在しない場合には前記第1の測位手段であるRSSI測位部68から前記第2の測位手段であるTDOA測位部70あるいはTOA測位部71へ切り換えるので、第1の測位手段であるRSSI測位部68の実行により得られるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値を利用して測位手段の切換を行なうことができる。
Further, according to the above-described embodiment, the positioning means switching
また、前述の実施例によれば、測位方法切換手段に対応する測位手段切換部72は、基地局12のそれぞれと移動局10との距離に関する情報に基づいて前記第1の測位手段であるRSSI測位部68における測距誤差を算出するとともに、その測距誤差が所定値RTHを上回る場合には前記第1の測位手段であるRSSI測位部68から前記第2の測位手段であるTDOA測位部70あるいはTOA測位部71へ切り換えるので、基地局12と移動局10との距離が大きくなることにより測位の精度が悪化する第1の測位手段であるRSSI測位部68と、基地局と移動局との距離が直接的に測位の精度に影響を与えない第2の測位手段であるTDOA測位部70あるいはTOA71とを基地局12と移動局10との距離に関する情報に基づいて切り換えることができ、測位の精度が所望の範囲内である場合にのみ第1の測位手段であるRSSI測位部68を用いることができる。
Further, according to the above-described embodiment, the positioning means switching
本実施例においては、測位サーバ14は前述の実施例2と同様に、移動局位置記憶部92および移動局位置推定部94を更に有する。移動局位置記憶部92は、移動局測位システム8がくり返し移動局10の測位を行う場合に、過去に測位部56によって行われた測位の結果に関する情報、すなわち移動局10の移動履歴情報を記憶する。
In the present embodiment, the positioning server 14 further includes a mobile station
また、移動局位置推定部94は、前記移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づき、移動局10の現在の位置を推定する。この移動局の位置の推定は、例えば、過去所定回数の測位結果と測位の実行間隔とに基づいて移動局10の移動速度を算出し、この移動速度と最後に行われた測位の際の移動局10の位置と、この最後に行われた測位からの経過時間とに基づいて算出することにより行うことができる。また、測位が反復して行われる間隔が短い場合には一回前の測位における測位結果をそのまま現在の移動局10の現在の位置と推定してもよい。移動局位置推定部94は、この推定した移動局10の現在の位置を測位サーバ14の測位方法切換部72に送信する。
In addition, the mobile station
測位方法切換部72は、前述の実施例3における作動に加えて、本実施例4においては次のような作動を行う。すなわち、測位方法切換部72は前記移動局位置推定部94によって推定された現在の移動局10の推定位置と各基地局12の位置とに基づいて、現在の移動局10と各基地局12との推定距離Dpをそれぞれ算出する。
The positioning
また、測位方法切換部72は、前述の実施例1と同様に、RSSI取得部46によって算出されるRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値に基づいて行われる測距の測距誤差の最大許容量αに基づいて受信電力PRの切換判定値RTHを算出する。更に、前記式(1)あるいは図6の関係に基づいて前記切換判定値RTHに対応する移動局10と基地局12との距離の切換判定値LTHを算出する。そして、各基地局12ごとに算出された前記推定距離Dpと、距離の切換判定値LTHとを比較し、各基地局12ごとに、推定距離Dpが切換判定値LTHを上回っているか否かを判断し、この判断に基づいてRSSI測位部68により移動局10の測位を行うか、TDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位を行うかを切り換える。具体的には、推定距離Dpが切換判定値LTHを下回っている基地局12の数が、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な数以上あったか否かを判断し、推定距離Dpが切換判定値LTHを下回っている基地局12の数が、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な数以上あった場合にはRSSI測位部68による測位を実行し、そうでない場合にはTDOA測位部70あるいはTOA測位部71による測位に切り換えて実行する。
Further, the positioning
なお、その他の点、例えば図1、図2に示す移動局測位システム8の構成や、図3に示す移動局10の有する機能などは前述の実施例と共通するので、説明を省略する。
Other points such as the configuration of the mobile station positioning system 8 shown in FIGS. 1 and 2 and the functions of the
図14は、本実施例の制御作動の概要を説明するフローチャートであって、図13のフローチャートと組み合わせて実行されるものである。具体的には図14のフローチャートは図13に先立って実行され、その後、図14のフローチャートによって指示されたステップから図13のフローチャートが実行される。 FIG. 14 is a flowchart for explaining the outline of the control operation of this embodiment, and is executed in combination with the flowchart of FIG. Specifically, the flowchart of FIG. 14 is executed prior to FIG. 13, and thereafter, the flowchart of FIG. 13 is executed from the step indicated by the flowchart of FIG.
まず、移動局位置推定部94に対応するSD1においては、移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づいて、現在の移動局10の位置が推定される。そして、推定された現在の移動局の推定位置が各基地局12に送信される。
First, in SD1 corresponding to the mobile station
続くSD2およびSD3は測位方法切換部72に対応する。まず、SD2においては、それぞれの基地局12において、SD1において送信された現在の移動局10の推定位置に基づいて、自身の基地局12と前記現在の移動局10の推定位置との推定距離Dpが算出される。そして、SD3においては、前記RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値の切換判定値RTHに対応する距離の切換判定値LTHが算出されるとともに、SD2で各基地局12ごとに算出された推定距離Dpが距離の切換判定値LTHを下回るか否かが判断される。そして、推定距離Dpが距離の切換判定値LTHを下回る基地局が、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な数以上、すなわち3つ以上存在する場合には、本ステップの判断が肯定され、RSSI測位部68により移動局10の測位を行った場合に所望の測位誤差の範囲内で測距を行うことができる可能性が高いとして、RSSI測位部68による測距を行うべく、各基地局12のRSSI取得部46によるRSSI値の取得、および取得されたRSSI値から受信電力PRへの変換が行われるべく図13のフローチャートのSC1以降が実行される。一方、推定距離Dpが距離の切換判定値LTHを下回る基地局が、RSSI測位部68によって測位を行うために必要な数以上、すなわち3つ以上存在しない場合には、本ステップの判断が否定され、RSSI測位部68による測距では誤差が大きくなる恐れがあるとして、RSSI測位部68による測位を行うことなくTDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位が行われるべく、受信時刻測定部42による受信時刻の測定を行うこととして、その基地局については図13のフローチャートのSC10以降が実行される。
The subsequent SD2 and SD3 correspond to the positioning
なお、本実施例4においては、図13のフローチャートの実行に際しては、SC18およびSC19は測位部56に対応するものであって、前述の実施例1におけるSC18およびSC19と同様に移動局10の位置を測定するとともに、測定した移動局10の位置が測位サーバ14の図示されない記憶手段などに記憶される。
In the fourth embodiment, when the flowchart of FIG. 13 is executed, SC18 and SC19 correspond to the
前述の実施例によれば、測位手段切換手段に対応する測位方法切換部72は、移動局位置記憶部92に記憶された移動局10の移動履歴情報に基づいて移動局位置推定部94により位置が予測された現在の移動局10の位置と複数の基地局12のそれぞれとの推定距離Dpが所定値LTHを下回る基地局が、第1の測位手段であるRSSI測位部68により移動局10の測位を行なうために必要な基地局数である3つだけ存在しない場合には第1の測位手段であるRSSI測位部68から第2の測位手段であるTDOA測位部70あるいはTOA測位部71へ切り換えるので、移動局10の移動履歴に基づき、第2の測位手段であるTDOA測位部70あるいはTOA測位部71により測位を行なうように判断される場合には、第1の測位手段RSSI測位部68を実行する必要がない。
According to the above-described embodiment, the positioning
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、図9のSA3、SA10あるいは図13のSC3、SC13においては基地局12のいずれかが移動局10に対し電波発信のための指令を無線により行ったが、このような態様に限られない。すなわち、サーバ14が何れの基地局12が行うかを指定してもよい。
For example, in SA3, SA10 in FIG. 9 or SC3, SC13 in FIG. 13, one of the base stations 12 has issued a command for radio wave transmission to the
前述の実施例1および3においては、それぞれ判定部50および測位方法切換部72はRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値の切換判断値RTHに基づいて判断を行い、また、前述の実施例2および4においてはそれぞれ判定部50および測位方法切換部72は移動局10と各基地局12との距離の切換判断値LTHに基づいて判断を行ったが、それぞれ、このような態様に限られない。すなわち、RSSI値と移動局10と各基地局12との距離とは、前述の式(1)あるいは図6に示すように一対一に対応する関係であるので、これらを変換することにより、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値あるいは移動局10と各基地局12との距離の何れを用いて判断することができる。
In Examples 1 and 3 above, respectively
また、判定部50および測位方法切換部72は予め算出されたRSSIを変換して得られる受信電力PRの値の切換判断値RTHあるいは距離の切換判断値LTHに基づいて判断を行った。すなわち、前述の実施例においては、測距誤差として許容できる最大値αが算出された場合に、これを満たす最大の距離Lあるいはこれに対応するRSSI値Rが算出され、それぞれ距離の切換判断値LTHあるいはRSSIの切換判断値RTHとされ、これらの切換判断値と実際のRSSI値あるいは移動局10と基地局12との間の距離とを比べることにより、判定部50による判定や測位方法切換部72による切換が行なわれた。しかしながら、判定部50による判定や測位方法切換部72による切換はこのような態様に限られず、例えば、実際のRSSI値を変換して得られる受信電力PRの値あるいは移動局10と基地局12との間の距離における測距誤差を算出し、算出された測距誤差が前記測距誤差として許容できる最大値αを下回っているか否かによって判断されてもよい。
The
また、前述の実施例においては、各基地局12と測位サーバ14とは有線ケーブル52により接続され、データの交換や指令の受け渡しなどが行われたが、これに限られず、例えば赤外線や電波、超音波等を用いて通信が行われてもよい。すなわち、各基地局12と測位サーバ14とは、何らかの手段により通信可能に接続されていればよく、その接続は無線であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, each base station 12 and the positioning server 14 are connected by the wired
前述の実施例において、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値の切換判定値RTH、あるいはこれに対応する距離の切換判定値LTHはその都度算出されてもよいし、予め定められてもよい。また、この切換判定値の算出は、前述の実施例1および2においては、基地局12の判定部50が、また、実施例3および4においては測位サーバ14の測位方法切換部72において行われたが、このような態様に限られない。すなわち、前述の実施例1および2において測位サーバ14において算出されてもよく、実施例3および4において基地局12のいずれかにおいて算出されてもよい。
In the foregoing embodiments, switching threshold value R TH values of the received power P R obtained by converting the RSSI value or the switching threshold value L TH distance corresponding thereto may be calculated each time, advance It may be determined. The calculation of the switching determination value is performed by the
前述の実施例において、RSSI値を変換して得られる受信電力PRの値が切換判定値RTHを下回っているか否かの判断は、移動局10と基地局12との距離が切換判定値LTHを上回っているか否かにより判定されてもよいとされたが、このRSSI値と移動局10と基地局12との距離とは、前記式(1)の関係あるいは図6の関係に基づいて換算されるのに限られず、その他の補正や誤差等を考慮した換算であってもよい。
In the foregoing embodiment, whether or not the value of the received power P R obtained by converting the RSSI value is below the switching threshold value R TH determines the distance between the
前述の実施例3および実施例4においては、測位サーバ14の測位部56は、第2の測位手段に対応するTDOA測位部70およびTOA測位部71を有し、測位方法切換部72により第1の測位手段に対応するRSSI測位部68と切り換えられることによりTDOA測位部70あるいはTOA測位部71いずれかにより測位を行ったが、このとき、何れが用いられるかは任意に決定し得る。例えば、図13のSC12において移動局10の時計31の時刻と基地局12の時計44の時刻とを同期させることができた場合にはTOA測位部71による測位を行い、同期させることができなかった場合にはTDOA測位部70による測位が行うようにしてもよい。また、測位サーバ14の測位部56は、必ずしもTDOA測位部70およびTOA測位部71の両方を備える必要はなく、少なくともいずれか一方を備えればよい。
In the above-described third and fourth embodiments, the
なお、前述の実施例3および4においては、移動局の移動可能領域5において、少なくとも3つの基地局からの距離が、距離の切換判定値LTHよりも短くなる領域、例えば図7の例においては斜線を付した領域が存在しなければ効果を生じないが、逆に言えば、この要件を満たすように基地局12を配置することが本発明の要件であるともいえる。
In the above-described third and fourth embodiments, in the
また、前述の実施例3および4において、RSSI測位部68により移動局10の測位を行なうことができない場合、すなわちSC9の判断が否定される場合において、TDOA測位部70による測位を行なうようにされたが(SC10以降)、これに限られず、RSSI測位部68により移動局10の測位を行なうことができない場合において(SC9の判断が否定された場合)、前述の実施例1および2を実施する(図9のSA8以降を実行する)ことも可能である。このようにすれば、少なくとも2以下の基地局12が移動局10から距離の切換判定値LTH内の位置に存在する場合には、それらの基地局12についてはRSSI値に基づいて移動局10と基地局12との距離を算出することができる。
In the third and fourth embodiments described above, when the positioning of the
なお、前述の実施例においては、移動局10は平面として設けられた移動可能領域を移動するものとされたが、これに限られず、移動局10が空間として設けられた移動可能領域を移動する場合であっても同様に適用可能である。
In the above-described embodiment, the
8:移動局測位システム
10:移動局
12:基地局
14:測位サーバ
46:RSSI取得部(第1の測距手段)
42:受信時刻測定部(第2の測距手段)
50:判定部(測距手段切換手段)
68:RSSI測位部(第1の測位手段)
70:TDOA測位部(第2の測距手段)
71:TOA測位部(第2の測距手段)
72:測位方法切換部(測位方法切換手段)
8: Mobile station positioning system 10: Mobile station 12: Base station 14: Positioning server 46: RSSI acquisition unit (first ranging means)
42: Reception time measuring unit (second distance measuring means)
50: Determination unit (ranging means switching means)
68: RSSI positioning unit (first positioning means)
70: TDOA positioning unit (second ranging means)
71: TOA positioning unit (second ranging means)
72: Positioning method switching unit (positioning method switching means)
Claims (9)
前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関連する距離関連値を算出する第1の測距手段と、
前記第1の測距手段とは異なる方法で、前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関連する距離関連値を算出する第2の測距手段と、
前記複数の基地局のそれぞれについて、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて、前記第1の測距手段から第2の測距手段へ切り換える測距手段切換手段と
を有することを特徴とする移動局測位システム。 A plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station, and the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station calculated based on reception results of radio waves received by the plurality of base stations, respectively A mobile station positioning system that estimates the position of the mobile station based on the position of each of the plurality of base stations,
First distance measuring means for calculating a distance related value related to the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station;
Second distance measuring means for calculating a distance-related value related to the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station in a method different from the first distance measuring means;
For each of the plurality of base stations, ranging means switching means for switching from the first ranging means to the second ranging means based on information on the distance between each of the base stations and the mobile station; A mobile station positioning system comprising:
前記第2の測距手段は、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの電波の伝搬時間に基づいて該移動局と基地局との距離を算出するものであること
を特徴とする請求項1に記載の移動局測位システム。 The first ranging means calculates the distance between the base station and the mobile station based on the radio wave intensity from the mobile station received at each of the plurality of base stations,
The second distance measuring unit is configured to calculate a distance between the mobile station and the base station based on a propagation time of a radio wave from the mobile station to each of the plurality of base stations. Item 4. The mobile station positioning system according to Item 1.
を特徴とする請求項1または2に記載の移動局測位システム。 The ranging means switching means is configured to calculate the received radio wave intensity obtained by executing the first ranging means below a predetermined switching determination value or based on the received radio wave intensity. The switching from the first distance measuring means to the second distance measuring means when the distance between the mobile station and the base station exceeds a predetermined switching determination value. Mobile station positioning system.
を特徴とする請求項1または2に記載の移動局測位システム。 The distance measuring means switching means, when the distance calculated based on the movement history information of each of the plurality of base stations and the mobile station exceeds a predetermined switching determination value The mobile station positioning system according to claim 1 or 2, wherein the first ranging means is switched to the second ranging means.
前記測距手段切換手段は、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測距手段における測距誤差を算出するとともに、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測距手段から前記第2の測距手段へ切り換えること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の移動局測位システム。 The first ranging means generates a ranging error according to the distance between the mobile station and the base station,
The ranging means switching means calculates a ranging error in the first ranging means based on information on the distance between each of the base stations and the mobile station, and the ranging error exceeds a predetermined value. In this case, the mobile station positioning system according to any one of claims 1 to 4, wherein the first ranging means is switched to the second ranging means.
前記複数の基地局のそれぞれが受信した電波の強度に基づいて前記複数の基地局のそれぞれと前記移動局との距離をそれぞれ算出し、算出された距離に基づいて前記移動局の位置を推定する第1の測位手段と、
前記複数の基地局のそれぞれが電波を受信した際の電波の受信時間から算出された距離、あるいは該電波の受信時刻の基地局ごとの時間差のいずれかに基づいて、前記移動局の位置を推定する第2の測位手段と、
前記複数の基地局のうち、前記第1の測位手段により移動局の測位を行なうために必要な数の基地局が前記移動局から所定の距離内に存在する場合には前記第1の測位手段により測位を行い、存在しない場合は前記第2の測位手段により測位を行なう測位手段切換手段とを有すること
を特徴とする移動局測位システム。 A plurality of base stations receive radio waves transmitted from the mobile station, and the positions of the mobile stations are determined based on reception results of the radio waves respectively received by the plurality of base stations and positions of the plurality of base stations. A mobile station positioning system to estimate,
The distance between each of the plurality of base stations and the mobile station is calculated based on the strength of radio waves received by each of the plurality of base stations, and the position of the mobile station is estimated based on the calculated distance. A first positioning means;
The position of the mobile station is estimated based on either the distance calculated from the reception time of the radio wave when each of the plurality of base stations receives the radio wave or the time difference for each base station of the reception time of the radio wave A second positioning means for
Of the plurality of base stations, when the number of base stations necessary for positioning the mobile station by the first positioning means is within a predetermined distance from the mobile station, the first positioning means And a positioning means switching means for performing positioning by the second positioning means when there is no position, and a mobile station positioning system.
を特徴とする請求項6に記載の移動局測位システム。 The positioning means switching means is configured such that the intensity of radio waves received by each of the plurality of base stations obtained by executing the first positioning means exceeds a predetermined switching determination value or the intensity of the received radio waves Necessary for positioning the mobile station by the first positioning means such that the distance between each of the plurality of base stations calculated based on the mobile station and the mobile station is less than a predetermined switching determination value 7. The mobile station positioning system according to claim 6, wherein when there are only a small number of base stations, switching is performed from the first positioning means to the second positioning means.
を特徴とする請求項6に記載の移動局測位システム。 The positioning means switching means is configured such that a base station whose distance between the current mobile station whose position is predicted based on movement history information of the mobile station and each of the plurality of base stations is less than a predetermined value is the first base station. The switching from the first positioning means to the second positioning means when there are not as many base stations as necessary to perform positioning of the mobile station by the positioning means. Mobile station positioning system.
前記測位手段切換手段は、該基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する情報に基づいて前記第1の測位手段における測距誤差を算出するとともに、該測距誤差が所定値を上回る場合には前記第1の測位手段から前記第2の測位手段へ切り換えること
を特徴とする請求項6に記載の移動局測位システム。 The distance between each of the plurality of base stations calculated by the first positioning means and the mobile station causes a ranging error corresponding to the distance between each of the plurality of base stations and the mobile station. Yes,
The positioning means switching means calculates a ranging error in the first positioning means based on information on the distance between each of the base stations and the mobile station, and when the ranging error exceeds a predetermined value 7. The mobile station positioning system according to claim 6, wherein the switching from the first positioning means to the second positioning means is performed.
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