JP5524372B1 - Position detection system and position detection method - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握できるようにする。
【解決手段】移動体3に設けられた移動端末10と移動体3が移動するエリアに設けられた基地局20とを含む位置標定システムを用いて構成される位置検知システム1において、基地局20が、移動端末10から送られてくる位置標定信号800に基づき、移動端末10が基地局20のアンテナ群25のアンテナ配列軸のいずれかを横断したこと、アンテナ配列軸のいずれの方向に向かって横断したのかを検知することにより、移動体3(移動端末10)が存在するエリアを検知するようにする。また複数のアンテナ群25を組み合わせるなどしてアンテナ配列軸の数を増やし、移動端末10が存在するエリアをより精度よく特定できるようにする。また移動体3が移動するエリア内に複数の基地局20を設けてハンドオーバ等で用いられる検知ゾーンを構成する。
【選択図】図5An object of the present invention is to make it possible to efficiently grasp the position of a moving body over a wide range.
In a position detection system 1 configured using a position location system including a mobile terminal 10 provided in a mobile body 3 and a base station 20 provided in an area where the mobile body 3 moves, a base station 20 However, based on the position location signal 800 sent from the mobile terminal 10, the mobile terminal 10 has crossed any of the antenna arrangement axes of the antenna group 25 of the base station 20, and in any direction of the antenna arrangement axes. By detecting whether the vehicle has crossed, an area where the mobile body 3 (mobile terminal 10) is present is detected. Further, the number of antenna arrangement axes is increased by combining a plurality of antenna groups 25, and the area where the mobile terminal 10 exists can be specified with higher accuracy. In addition, a plurality of base stations 20 are provided in an area in which the moving body 3 moves to configure a detection zone used for handover or the like.
[Selection] Figure 5
Description
この発明は、位置検知システム及び位置検知方法に関し、とくに移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握する技術に関する。 The present invention relates to a position detection system and a position detection method, and more particularly to a technique for efficiently grasping the position of a moving body over a wide range.
移動体の位置を把握する仕組みとして、例えば、非特許文献1には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置(方向、距離)と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得する位置検知システムが開示されている。 As a mechanism for grasping the position of a moving body, for example, in Non-Patent Document 1, wireless signals are transmitted from a plurality of antennas installed in a base station to a portable terminal carried by a pedestrian and transmitted from each antenna. A position detection system is disclosed in which a relative position between a portable terminal and an antenna is obtained based on a phase difference of signals, and a current position of a pedestrian is obtained from the obtained relative position (direction, distance) and an absolute position of a base station.
また特許文献1には、上記位置検知システムを利用した技術に関し、複数の無線マーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行なうシステムにおいて、第1の無線マーカのサービス提供エリアから第2の無線マーカのサービス提供エリアへのハンドオーバを制御することが記載されている。 Patent Document 1 relates to a technique using the position detection system described above. In a system that uses a plurality of wireless markers to determine direction, distance, position, or a combination thereof, the first wireless marker service provision area To control the handover of the second wireless marker to the service providing area.
また特許文献2には、移動通信システムにおけるハンドオーバ方式とその方法に関し、第1の基地局のサービス提供エリアにある閉空間の近傍に、閉空間内方向と閉空間外方向とにサービス提供エリアを備える第2の基地局を設け、第2の基地局が第1のアンテナにより閉空間内方向に第1のサービス提供エリアを確保し、第2のアンテナにより閉空間外方向に第2のサービス提供エリアを確保することが記載されている。 Further, Patent Document 2 relates to a handover method and a method thereof in a mobile communication system, and provides service providing areas in a closed space inner direction and a closed space outer direction in the vicinity of the closed space in the service providing area of the first base station. A second base station is provided, the second base station secures a first service provision area in the closed space inward direction by the first antenna, and provides a second service in the closed space outward direction by the second antenna. It is described that an area is secured.
ところで、非特許文献1に開示されている位置検知システムにおいては、一つの基地局がカバーするエリアが所定範囲に限定されるため、同システムにより広範囲に亘り位置検知対象の現在位置を把握するシステムを構築しようとすればカバーしようとするエリア内に多数の基地局を設置する必要があり、設備の設置やメンテナンスに要する負荷及びコストが問題となる。また位置検知システムにおいては、間接波の影響を抑えて標定精度の向上を図るべく基地局のアンテナとして指向性アンテナを用いるが、指向性アンテナは指向角が狭いため、広範囲をカバーしようとすると多数の基地局を設置する必要がある。 By the way, in the position detection system disclosed in Non-Patent Document 1, since the area covered by one base station is limited to a predetermined range, a system for grasping the current position of the position detection target over a wide range by the system. If it is going to construct | assemble, it will be necessary to install many base stations in the area which it is going to cover, and the load and cost which installation and maintenance of an installation have become a problem. In a position detection system, a directional antenna is used as a base station antenna in order to suppress the influence of indirect waves and improve the positioning accuracy. It is necessary to install a base station.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握することが可能な、位置検知システム及び位置検知方法を提供することを目的としてなされたものである。 The present invention has been made in view of such a background, and has been made for the purpose of providing a position detection system and a position detection method capable of efficiently grasping the position of a moving body over a wide range. Is.
上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを含むアンテナ群を有し、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差に基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動端末の現在位置を標定する基地局と、を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知システムであって、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるX軸を含むXY平面に垂直な平面であるX軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記X軸と直角な方向に設定した座標軸であるY軸を含むXY平面に垂直な平面であるY軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することとする。 In order to achieve the above object, one of the present invention includes a mobile terminal that is provided in a mobile body and transmits a positioning signal that is a radio signal, and a first antenna pair and a second antenna pair. A path difference of the positioning signal received by each antenna of the first antenna pair and a path difference of the positioning signal received by each antenna of the second antenna pair having an antenna group match The first antenna pair and the second antenna pair are arranged so that the antennas of the first antenna pair and the second antenna pair are arranged in a rectangular shape on a plane, A direction in which the mobile terminal exists is obtained based on a phase difference of the positioning signals received by each antenna of the first antenna pair or each antenna of the second antenna pair, and based on the obtained direction A base station for locating the current location of the mobile terminal, and a position detection system using a location system comprising the antenna group based on the location signal sent from the mobile terminal X-axis direction plane that is a plane perpendicular to the XY plane including the X-axis that is the coordinate axis set in the direction of one side of the rectangle with the center of the rectangle as the origin, or the X-axis with the center of the rectangle as the origin The mobile terminal exists by detecting that the mobile terminal has crossed any one of the Y-axis direction planes that are perpendicular to the XY plane including the Y axis, which is the coordinate axis set in a perpendicular direction. The area to be detected is detected.
上記構成からなる位置標定システムにおいては、アンテナ群の上記X軸方向平面の近傍及び上記Y軸方向平面の近傍(以下、アンテナ配列軸の近傍と称する。)では比較的高い標定精度が得られ、アンテナ配列軸の近傍では基地局から離れた場所においても比較的高い標定精度が得られることが知見されている。本発明は位置標定システムのこのような特性を利用するものであり、移動端末がアンテナ配列軸の近傍を横断したことを検知することにより移動端末が存在するエリアを特定するようにしたものである。本発明によれば、移動体が基地局から離れた場所に存在する場合でも移動体が存在するエリアを特定することができ、1つの基地局により移動体の位置を把握することが可能な範囲を拡大することができる。 In the positioning system having the above configuration, relatively high positioning accuracy is obtained in the vicinity of the X-axis direction plane of the antenna group and in the vicinity of the Y-axis direction plane (hereinafter referred to as the vicinity of the antenna arrangement axis). It has been found that relatively high orientation accuracy can be obtained in the vicinity of the antenna array axis even at a location away from the base station. The present invention utilizes such characteristics of the position location system, and identifies the area where the mobile terminal exists by detecting that the mobile terminal has crossed the vicinity of the antenna arrangement axis. . Advantageous Effects of Invention According to the present invention, an area where a mobile object exists can be specified even when the mobile object exists at a location away from a base station, and the range in which the position of the mobile object can be grasped by one base station Can be enlarged.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかをいずれの方向に向かって前記移動端末が横断したかを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することとする。 Another aspect of the present invention is the above-described position detection system, in which the mobile terminal is directed in any direction on either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group. An area where the mobile terminal exists is detected by detecting whether the vehicle has crossed.
このようにアンテナ群のX軸方向平面もしくはY軸方向平面(以下、アンテナ配列軸と称する。)のうちのいずれかをいずれの方向に向かって移動端末が横断したことを検知することにより、基地局を中心として区画されるエリアのいずれに移動端末が存在するかを正確に把握することができる。 In this way, the base station can be detected by detecting that the mobile terminal has crossed either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane (hereinafter referred to as the antenna arrangement axis) of the antenna group in any direction. It is possible to accurately grasp in which of the areas partitioned around the station the mobile terminal exists.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局に複数の前記アンテナ群が設けられ、前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられ、前記アンテナ群の夫々の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することとする。 Another aspect of the present invention is the above-described position detection system, wherein the base station is provided with a plurality of the antenna groups, and each of the antenna groups is made to coincide with the center of the rectangle. The coordinate axes of the antenna groups are provided so as to be shifted by a predetermined angle, and it is detected that the mobile terminal has crossed either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group. Thus, the area where the mobile terminal exists is detected.
このように複数のアンテナ群を組み合わせてアンテナ配列軸の方向を増やすことで、より正確に移動体の位置を把握することができる。 Thus, by combining a plurality of antenna groups and increasing the direction of the antenna arrangement axis, the position of the moving body can be grasped more accurately.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記矩形は正方形であり、前記矩形の一の対角線の方向に設定した座標軸であるX’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるX’軸方向平面、もしくは、前記矩形の他の対角線の方向に設定した座標軸であるY’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるY’軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを更に検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することとする。 Another aspect of the present invention is the above-described position detection system, wherein the rectangle is a square, and includes an X′Y ′ plane including an X ′ axis that is a coordinate axis set in a diagonal direction of the rectangle. A plane perpendicular to the X′-axis plane, or a Y′-axis plane which is a plane perpendicular to the X′Y ′ plane including the Y′-axis which is a coordinate axis set in the other diagonal direction of the rectangle, By further detecting that the mobile terminal has crossed any of the above, an area where the mobile terminal exists is detected.
上記構成からなる位置標定システムにおいては、矩形の対角線の方向(X’軸、Y’軸)においても比較的高い標定精度が得られる領域を構成することができる。本発明はこれを利用するものであり、前述したアンテナ配列軸に加えて、X’軸方向平面及びY’軸方向平面のうちのいずれかを移動端末が横断したことを更に検知するので、より正確に移動体が存在するエリアを検知することができる。 In the position locating system having the above-described configuration, it is possible to configure a region where relatively high locating accuracy can be obtained even in the direction of a rectangular diagonal line (X ′ axis, Y ′ axis). The present invention utilizes this, and further detects that the mobile terminal has crossed either the X ′ axis direction plane or the Y ′ axis direction plane in addition to the antenna arrangement axis described above. It is possible to accurately detect an area where a moving object exists.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局は、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部を備え、前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値を超える場合は前記位相差に基づき前記移動端末の現在位置を算出し、前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値以下である場合は、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することとする。 Another aspect of the present invention is the above-described position detection system, wherein the base station includes a measurement unit that measures a received electric field strength of the position determination signal, and the base station receives from the mobile terminal. When the received electric field strength of the location signal exceeds a preset threshold, the current position of the mobile terminal is calculated based on the phase difference, and the received electric field of the location signal received from the mobile terminal by the base station When the strength is equal to or less than a preset threshold, the mobile terminal detects that the mobile terminal has crossed either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group. It is assumed that an area where is present is detected.
このように移動端末から受信した位置標定信号の受信電界強度が強い場合は、位相差に基づき正確に移動端末の現在位置を標定し、受信電界強度が弱い場合は移動端末のアンテナ配列軸の横断情報に基づき移動端末の位置を把握するので、位置標定システムを有効に利用することができ、広範囲に亘り移動体の位置を把握する仕組みを簡素な構成により実現することができる。 In this way, when the received electric field strength of the positioning signal received from the mobile terminal is strong, the current position of the mobile terminal is accurately determined based on the phase difference, and when the received electric field strength is weak, the antenna array axis of the mobile terminal is crossed. Since the position of the mobile terminal is grasped based on the information, the position locating system can be used effectively, and a mechanism for grasping the position of the moving body over a wide range can be realized with a simple configuration.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記移動体が移動するエリア内に複数の前記基地局を設け、隣接する前記基地局の夫々によって判定される前記移動端末が存在するエリアの情報に基づき、前記移動体が存在する閉領域を検知することとする。 Another one of the present invention is the position detection system, wherein the mobile terminal is provided with a plurality of the base stations in an area in which the mobile body moves, and is determined by each of the adjacent base stations. Based on the information on the area where the moving object exists, the closed area where the moving body exists is detected.
本発明によれば、移動体が移動するエリア内に検知ゾーン(閉領域)を構成することができる。これにより例えば少数の基地局でハンドオーバの仕組みを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to configure a detection zone (closed region) in an area where a moving body moves. As a result, for example, a handover mechanism can be realized with a small number of base stations.
本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局を道路交差点の中央付近に配置し、前記移動端末を搭載した車両が前記道路交差点に接続する道路のうちいずれの道路に存在するか、もしくは前記道路のいずれのレーンに存在するかを検知することとする。 Another one of the present invention is the position detection system described above, wherein the base station is arranged near the center of a road intersection, and any of the roads on which a vehicle equipped with the mobile terminal is connected to the road intersection. Or in which lane of the road is detected.
本発明によれば、1つの基地局を道路交差点の中央付近に配置するだけで、移動端末を搭載した車両が道路交差点に接続する道路のうちいずれの道路に存在するか、もしくは道路のいずれのレーンに存在するかを把握する仕組みを容易に実現することができる。 According to the present invention, only one base station is arranged near the center of the road intersection, and the vehicle on which the mobile terminal is mounted is located on which road among the roads connected to the road intersection. It is possible to easily realize a mechanism for grasping whether a lane exists.
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.
本発明によれば、移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently grasp the position of the moving body over a wide range.
図1に実施形態として説明する位置検知システム1の概略的な構成を示している。位置検知システム1は、例えば、倉庫や工場等において移動体3(商品や搬送車両等)の位置を管理するシステム、工場等において移動体3(ロボット、搬送車両等)の誘導を行うシステム、移動体3(車両や歩行者等)の現在位置の監視を行うシステム、移動体3の安全確保を行うシステム、移動体3に対して道案内や目的地までの誘導を行うシステム、移動体3に対して現在地周辺の情報等を提供するシステム、地下街やビル街等において移動体3(人)の避難誘導を行うシステムに適用される。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a position detection system 1 described as an embodiment. The position detection system 1 is, for example, a system that manages the position of a mobile body 3 (product, transport vehicle, etc.) in a warehouse, factory, etc., a system that guides the mobile body 3 (robot, transport vehicle, etc.) in a factory, etc. A system for monitoring the current position of the body 3 (vehicle, pedestrian, etc.), a system for ensuring the safety of the mobile body 3, a system for guiding the mobile body 3 to the destination and the destination, On the other hand, the present invention is applied to a system that provides information around the current location, and a system that guides evacuation of a moving body 3 (person) in an underground shopping center or a building street.
位置検知システム1は、当該システムが適用されるエリア(以下、サービス提供エリアと称する。)内を移動する移動体3に設けられる移動端末10、サービス提供エリアをカバーするように設けられる複数の基地局20、移動体3の管理や監視を行うシステムの管理センタ等に設けられるサーバ装置30などを含んで構成されている。
The position detection system 1 includes a
基地局20と移動端末10とは、有線もしくは無線による通信ネットワーク5(専用線、公衆回線、インターネット等)を介してサーバ装置30と通信可能に接続している。サービス提供エリアが屋内である場合、基地局20は、例えば、柱や建物の壁等に設けられる。またサービス提供エリアが屋外である場合、基地局20は、例えば、電柱や鉄塔等の構造物に設けられる。基地局20と移動端末10は、有線もしくは無線による通信ネットワーク5(専用線、公衆回線、インターネット等)を介してサーバ装置30と通信可能に接続している。また基地局20は移動端末10と無線通信を行う。
The
図2に移動端末10の主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動端末10は、中央処理装置11(CPU、MPU等)、記憶装置12(半導体メモリ等)、無線通信インタフェース13、アンテナ14、入力装置15(タッチパネル、操作ボタン等)、及び出力装置16(液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、スピーカ等)を備える。これらはバス17を介して互いに通信可能に接続している。
FIG. 2 shows main hardware of the
アンテナ14は、例えば、指向性アンテナである。サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ14は、円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波(又は定在波)の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができるからである。
The
図3に移動端末10が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動端末10は、位置標定信号送信部101、情報送受信部102、及び情報表示部103を備える。これらの機能は、移動端末10が備えるハードウエアによって、もしくは、移動端末10の中央処理装置11が記憶装置12に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
FIG. 3 shows main functions of the
このうち位置標定信号送信部101は、後述する位置標定システムによる移動端末10の位置標定に用いられる無線信号(以下、位置標定信号と称する)を無線通信インタフェース13から送信する。尚、位置標定信号送信部101は、例えば、予め設定されたタイミング(例えば、一定時間ごと、ユーザによって登録された時間等)が到来すると位置標定信号を自動的に送信する。
Among these, the position location
情報送受信部102は、無線通信インタフェース13により基地局20やサーバ装置30と通信し、基地局20やサーバ装置30への各種情報の送信(アップロード)並びに出力装置16に出力する各種情報の受信(ダウンロード)を行う。情報出力部103は、例えば、出力装置16に人に報知するための情報を出力する。
The information transmitting / receiving
図4に基地局20の主なハードウエアを示している。基地局20は、中央処理装置21(CPU、MPU等)、記憶装置22(半導体メモリ等)、基地局20を通信ネットワーク5に接続するための通信インタフェース23、無線通信を行う無線通信インタフェース24、アンテナ群25、アンテナ切替スイッチ26、及びRSSI計測部27を備える。これらの各構成要素は、バス28を介して通信可能に接続している。
FIG. 4 shows the main hardware of the
中央処理装置21は、記憶装置22に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局20が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース24は、移動端末10から送信される位置標定信号を受信する。
The
アンテナ群25は、少なくとも4つのアンテナ251(指向性アンテナ、円偏波指向性アンテナ等)を含む。アンテナ切替スイッチ26は、アンテナ群25を構成しているいずれかのアンテナ251を選択して無線通信インタフェース24に接続する。サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ251は円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波(又は定在波)の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができるからである。
The
RSSI計測部27は、移動端末10から受信した位置標定信号の受信電界強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)を計測する。
The
図5に基地局20が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局20は、情報送受信部201、位置標定信号受信部202、情報記憶部203、標定可能エリア内外判定部204、位置標定部205、位置標定結果通知部206、アンテナ配列軸横断検知部207、及び横断情報通知部208を備える。尚、これらの機能は、基地局20が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局20の中央処理装置21が記憶装置22に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
FIG. 5 shows main functions of the
情報送受信部201は、通信インタフェース23又は無線通信インタフェース24を制御し、移動端末10又はサーバ装置30との間で各種情報の送受信を行う。
The information transmission /
位置標定信号受信部202は、無線通信インタフェース24並びにアンテナ切替スイッチ26を制御し、移動端末10から発信される位置標定信号を受信する。
The location
情報記憶部203は、当該基地局20の設置位置を示す情報(以下、設置位置情報とも称する。)を記憶する。尚、サービス提供エリアが屋内である場合、設置位置情報は、例えば、屋内に設定された座標系や、屋内の構造物(壁、柱等)からの相対距離等で表される。またサービス提供エリアが屋外である場合、設置位置情報は、例えば、緯度/経度や屋外に設定された座標系で表される。
The
標定可能エリア内外判定部204は、受信した位置標定信号のRSSIに基づき、その位置標定信号を送信した移動端末10が現在、位置標定部205によって正確に位置標定を行うことが可能なエリア(以下、標定可能エリアとも称する。)に存在するか否かを判定する。標定可能エリア内外判定部204は、例えば、受信した位置標定信号のRSSIを予め設定された閾値と比較することにより(RSSI>閾値であれば標定可能エリア内、RSSI≦閾値であれば標定可能エリア外)、移動端末10が現在、標定可能エリア内に存在するか否かを判定する。
Based on the RSSI of the received position location signal, the location determination area inside /
位置標定部205は、移動端末10から受信した位置標定信号に基づき、その移動端末10の現在位置を標定する。尚、位置標定部205による位置標定の仕組みの詳細については後述する。
The
位置標定結果通知部206は、位置標定部205によって標定された移動端末10の現在位置を示す情報(以下、位置標定結果とも称する。)をサーバ装置30に送信する。
The location determination
アンテナ配列軸横断検知部207は、移動端末10が後述するアンテナ配列軸を横断した場合にそのことを検知する。尚、この仕組みの詳細については後述する。
The antenna array axis
横断情報通知部208は、アンテナ配列軸横断検知部207により移動端末10がアンテナ配列軸を横断したことが検知されると、これに関する情報(移動端末10が横断したアンテナ配列軸を特定する情報、並びに、移動端末10がいずれの方向に向かってアンテナ配列軸を横断したのかを示す情報(以下、アンテナ配列軸横断情報とも称する。))をサーバ装置30に送信する。
When the antenna arrangement axis
図6にサーバ装置30の主なハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置30は、中央処理装置31(CPUやMPU等)、記憶装置32(半導体メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等)、入力装置33(キーボード、マウス等)、出力装置34(液晶ディスプレイ等)、及びサーバ装置30を通信ネットワーク5に接続する通信インタフェース35を備える。これらはバス38を介して互いに通信可能に接続している。出力装置34には、例えば、移動体3(移動端末10)の現在位置、移動体3が現在存在するエリア、移動体3の移動方向/移動速度などの情報が出力される。
FIG. 6 shows the main hardware of the
図7にサーバ装置30が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置30は、情報送受信部301、情報管理部302、位置標定結果受信部303、横断情報受信部304、及び移動体現在位置管理部305を備える。これらの機能は、サーバ装置30が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置30の中央処理装置11が記憶装置12に格納されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。
FIG. 7 shows main functions of the
情報送受信部301は、基地局20や移動端末10との間で各種の情報、例えば、サービス提供エリアに存在する移動体3(移動端末10)に関する情報(例えば、移動体3の現在位置、移動体3が現在存在するエリア、移動体3の移動速度や移動方向等)を送受信する。
The information transmission /
情報管理部302は、各種の情報、例えば、各基地局20の設置位置情報を管理する。
The
位置標定結果受信部303は、移動端末10から送られてくる位置標定結果を受信する。
The location determination
横断情報受信部304は、移動端末10から送られてくる横断情報を受信する。
The crossing
移動体現在位置管理部305は、移動端末10から受信した位置標定結果並びに横断情報に基づき、サービス提供エリア内に存在する移動体3(移動端末10)の現在位置を示す情報(以下、現在位置情報とも称する。)を管理する。
The mobile body current
<位置標定システム>
続いて、前述した位置標定システムよって行われる位置標定の仕組みについて説明する。位置標定システムは、スペクトル拡散された無線信号である位置標定信号を送信する無線装置(本実施形態では、移動端末10が備える、移動通信インタフェース13並びにアンテナ14)と、位置標定信号を受信してこれに基づき標定対象(本実施形態では移動体3(移動端末10))が存在する方向や存在する位置を標定する基地局(本実施形態では基地局20)とを含んで構成されている。
<Positioning system>
Next, the position location mechanism performed by the above-described position location system will be described. The position location system receives a position location signal, a wireless device (in this embodiment, the
位置標定システムによる位置標定に際しては、無線装置が位置標定信号を送信する。一方、基地局は、アンテナ群(本実施形態ではアンテナ群25)を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えつつ、無線装置から送られてくる位置標定信号を受信する。
When the position is determined by the position determination system, the wireless device transmits a position determination signal. On the other hand, the base station receives a position location signal transmitted from the wireless device while periodically switching a plurality of antennas constituting the antenna group (
図8に、無線装置から送信される位置標定信号800のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号800は、制御信号811、測定信号812、及び端末情報813を含む。
FIG. 8 shows the data format of the
このうち制御信号811には、変調波や各種の制御信号が含まれる。測定信号812には、数m秒程度の無変調波(例えば、基地局に対する標定対象の存在する方向や基地局から標定対象までの相対距離の検出に用いる信号(例えば2048チップの拡散符号))が含まれる。端末情報813には、その位置標定信号800を送信した無線装置の識別子(以下、端末IDと称する。)が含まれる。
Among these, the
図9に基地局20のアンテナ群25を構成している複数のアンテナ251と移動端末10との関係を示している。同図に示すように、アンテナ群25は、位置標定信号800の1波長(例えば、位置標定信号800として2.4GHz帯の電波を用いた場合は波長λ=12.5cm)以下の間隔をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された4つの円偏波指向性アンテナ(以下、アンテナ251a〜251dと称する。)を含んで構成されている。尚、各アンテナ251a〜251dは、例えば、いずれも指向方向を斜め下方向に向けて設置されている。
FIG. 9 shows the relationship between the plurality of antennas 251 constituting the
同図において、アンテナ群25の高さ位置における水平方向とアンテナ群25に対する移動端末10の方向とのなす角をαとすると、
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
の関係がある。尚、上記のΔL(cm)は、アンテナ群25を構成しているアンテナ251のうち、特定の2つのアンテナ251と移動端末10との間の伝搬路長の差(以下、経路差とも称する。)である。
In the figure, if the angle formed by the horizontal direction at the height of the
α = arcTan (D (m) / L (m)) = arcSin (ΔL (cm) / 3 (cm))
There is a relationship. Note that ΔL (cm) is a difference in propagation path length between two specific antennas 251 and the
ここでアンテナ群25を構成している特定の2つのアンテナ251の夫々が受信する位置標定信号800の位相差をΔθとすれば、
ΔL(cm)=Δθ/(2π/λ(cm))
の関係がある。また位置標定信号800として2.4GHz帯の電波を用いる場合はλ=12.5(cm)であるので、
α=arcSin(Δθ/π)
の関係がある。測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)内では、αはΔθ(ラジアン)から算出することができるので、上式から基地局20から見た移動端末10が存在する方向αを取得することができる。
Here, if the phase difference of the
ΔL (cm) = Δθ / (2π / λ (cm))
There is a relationship. Further, when a 2.4 GHz band radio wave is used as the
α = arcSin (Δθ / π)
There is a relationship. Since α can be calculated from Δθ (radian) within the measurable range (−π / 2 <Δθ <π / 2), the direction α in which the
図10に示すように、基地局20アンテナ群25の地上高をH(m)、移動端末10のアンテナ14の地上高をh(m)、基地局20のアンテナ群25から下ろした垂線と移動体3(移動端末10)が移動する平面との交点を原点として直交座標系(X、Y、Z)を設定した場合における、方向αのXZ平面への射影をΔΦ(X)、方向αのYZ平面への射影をΔΦ(Y)とすれば、原点に対する移動端末10の相対座標は次式から求めることができる。
Δd(X)=(H−h)×Tan(ΔΦ(X))
Δd(Y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(Y))
As shown in FIG. 10, the ground height of the
Δd (X) = (H−h) × Tan (ΔΦ (X))
Δd (Y) = (H−h) × Tan (ΔΦ (Y))
そして原点の絶対座標を(X1,Y1,0)とすれば、移動端末10の絶対座標(XX,YY,0)は次式から求めることができる。
XX=X1+Δd(X)
YY=Y1+Δd(Y)
If the absolute coordinates of the origin are (X1, Y1, 0), the absolute coordinates (XX, YY, 0) of the
XX = X1 + Δd (X)
YY = Y1 + Δd (Y)
尚、以上に説明した位置標定の基本原理については、例えば、特開2004−184078号公報、特開2005−351877号公報、特開2005−351878号公報、特開2006−23261号公報などにも詳述されている。 Note that the basic principle of the positioning described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-184078, 2005-351877, 2005-351878, and 2006-23261. It has been detailed.
ところで、以上のようにして行われる位置標定に際しては、無線装置や基地局が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±0.5ppmである場合、無線装置と基地局との間には最大1ppmの周波数偏差(2400Hz)が生じ、基地局のアンテナ切替スイッチ26の切替周期を32μsとすると2400Hz×32μs×360°=27.65°の位相差(誤差)が生じることになる。そこで本実施形態の位置標定システムは、周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより、測定精度の向上を図るようにしている。
By the way, in the position determination performed as described above, an error due to a frequency deviation generated in a crystal oscillator included in a wireless device or a base station becomes a problem. For example, when the frequency stability of the crystal oscillator is ± 0.5 ppm, a maximum frequency deviation (2400 Hz) of 1 ppm occurs between the wireless device and the base station, and the switching period of the
まず基地局20のアンテナ群25の第1のアンテナ対(第1アンテナ251a及び第2アンテナ251b)が受信する位置標定信号800の位相差Δθ1(第1アンテナ251aを基準として第2アンテナ251bの位相を測定した結果(=測定値))は、移動端末10のアンテナ14から第1アンテナ251aまでの位置標定信号800の伝搬経路と、移動端末10のアンテナ14から第2アンテナ251bまでの位置標定信号800の伝搬経路との差(経路差)によって生じる位相差の真値をΔθt1とし、上述の測定誤差をF1とすれば、次式で表すことができる。
Δθ1=Δθt1+F1 ・・・式1
First, the phase difference Δθ1 of the
Δθ1 = Δθt1 + F1 Equation 1
一方、基地局20のアンテナ群25の第2のアンテナ対(第3アンテナ251c及び第4アンテナ251d)が受信する位置標定信号800の位相差Δθ2(第3アンテナ251cを基準として第4アンテナ251dの位相を測定した結果(=測定値))は、移動端末10のアンテナ14から第3アンテナ251cまでの位置標定信号800の伝搬経路と、移動端末10のアンテナ14から第4アンテナ251dまでの位置標定信号800の伝搬経路との差(経路差)によって生じる位相差の真値をΔθt2とし、測定誤差をF2とすれば、次式で表すことができる。
Δθ2=−Δθt2+F2 ・・・式2
On the other hand, the phase difference Δθ2 of the
Δθ2 = −Δθt2 + F2 Equation 2
また式1と式2の両辺の差を取ると、次のようになる。
Δθ1−Δθ2=(Δθt1−(−Δθt2))+(F1−F2) ・・・式3
Further, taking the difference between both sides of Equation 1 and Equation 2, the following is obtained.
Δθ1−Δθ2 = (Δθt1 − (− Δθt2)) + (F1−F2) Equation 3
ここで第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とは、第1のアンテナ対の各アンテナ251a,251bによって受信される位置標定信号800の経路差と第2のアンテナ対の各アンテナ251c,251dによって受信される位置標定信号800の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθt1と位相差Δθt2とが一致するように設けられており、この一致する値をθt=Δθt1=Δθt2とおけば、右辺の(Δθt1−(−Δθt2))の値は2θtとなる。
Here, the first antenna pair and the second antenna pair are the path difference of the
一方、誤差F1,F2は、第1のアンテナ対の測定時と第2のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の(F1−F2)の値は限りなく0に近くなる。以上より、式3は次のようになる。
θt=(Δθ1−Δθ2)/2 ・・・式4
On the other hand, the errors F1 and F2 are generally almost the same between the measurement of the first antenna pair and the measurement of the second antenna pair, and the value of (F1-F2) on the right side is as close to 0 as possible. Become. From the above, Equation 3 is as follows.
θt = (Δθ1-Δθ2) / 2 Formula 4
式4から理解されるように、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式1、式2における測定誤差F1,F2を相殺することができる。このため、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θtを高い精度で取得することができる。 As understood from Equation 4, the measurement errors F1 and F2 in Equations 1 and 2 can be canceled by measuring the phase difference with each of the first antenna pair and the second antenna pair. Therefore, the phase difference θt can be obtained with high accuracy by measuring the phase difference using the first antenna pair and the second antenna pair.
尚、位相を測定する側(本実施形態では基地局20側)に、例えば、AGC(Automatic Gain Controller)を設けて周波数偏差を減少させるようにすれば、右辺の(F1−F2)の値をさらに0に近づけることができ、位相差θtの測定精度を更に向上させることができる。
For example, if the AGC (Automatic Gain Controller) is provided on the phase measurement side (
<標定精度>
ところで、基地局20によって行われる位置標定の精度は、標定可能エリアの全体において必ずしも一様でなく、通常は基地局20と移動端末10との距離が短い(相対位置が近い)程、標定精度が高くなる。さらに標定精度は、基地局20の各アンテナ251の配列方向、即ち図11Aに示すように、正方形状に配置された4つのアンテナ251a〜251dの中心(各アンテナ251a〜251dの夫々の中心から等距離にある点)を原点Oとして正方形の一辺の方向に設定したX軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点OとしてX軸と直角な方向(上記一辺に隣接する他の一辺の方向)に設定したY軸の方向(以下、上記X軸又はY軸のことを、アンテナ配列軸とも称する。)と、移動端末10のアンテナ14との相対的な位置関係によっても変化する。
<Positioning accuracy>
By the way, the accuracy of the position determination performed by the
例えば、基地局20のアンテナ群25が図11Aに示すような状態で配列している場合には、図11Bに示すように、アンテナ配列軸の近傍(上記X軸を含むXY平面に垂直な平面の近傍、もしくは上記Y軸を含むXY平面に垂直な平面の近傍)に移動端末10のアンテナ14が存在するときに、比較的高い標定精度が得られることが知見されている。またアンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局20から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られることが知見されている。ここでこのような特性になることは、例えば、次のように理解することができる。
For example, when the
今、基地局20の各アンテナ251a〜251dと移動端末10のアンテナ14とが図12Aに示す位置関係にある場合を考える。同図において、移動端末10のアンテナ14は、X軸を含むXY平面に垂直な平面の方向に存在する。同図中、一点鎖線で示す弧線77,78は、移動端末10のアンテナ14から送信された位置標定信号800の波面を表す。
Consider a case where the
同図から理解されるように、アンテナ251bとアンテナ251cとの間では、移動端末10のアンテナ14から送信された位置標定信号800の到達時間に差がなく、またアンテナ251aとアンテナ251dとの間でも、位置標定信号800の到達時間に差がなく、従って、アンテナ251bとアンテナ251cとの間、及びアンテナ251aとアンテナ251dとの間では、Y軸方向の位相差は0である。
As understood from the figure, there is no difference in the arrival time of the
一方、アンテナ251aとアンテナ251bとの間では、移動端末10のアンテナ14から送信された位置標定信号800の到達時間に差があり、またアンテナ251cとアンテナ251dとの間でも、位置標定信号800の到達時間に差がある。
On the other hand, there is a difference in the arrival time of the
図12Bは、基地局20のアンテナ群25と移動端末10のアンテナ14とが図12Aの位置関係にあるときに、これらをY軸の負の方向から眺めた図である。同図において、符号81、82で示す実線は、夫々、移動端末10のアンテナ14から送信される位置標定信号800のうち、直接波として基地局20のアンテナ群25に到達する位置標定信号800である。また符号91、92で示す破線は、夫々、移動端末10のアンテナ14から送信される位置標定信号800のうち、間接波(マルチパス、反射波等)として基地局20のアンテナ群25に到達する位置標定信号800である。このように、基地局20のアンテナ群25には、移動端末10のアンテナ14から送信された位置標定信号800が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。
12B is a diagram of the
ここで間接波91及び間接波92に着目すれば、これらはアンテナ251b及びアンテナ251cへの到達時間とアンテナ251a及びアンテナ251dへの到達時間との間に差がある。従って、間接波91がアンテナ251b及びアンテナ251cが受信する位置標定信号800に与える影響(アンテナ251b及びアンテナ251cが受信する直接波に与える影響)と、間接波92がアンテナ251a及びアンテナ251dが受信する位置標定信号800に与える影響(アンテナ251a及びアンテナ251dが受信する直接波に与える影響)とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、X軸方向の位相差の測定精度に影響が生じることになる。
If attention is paid to the indirect wave 91 and the
一方、アンテナ251bとアンテナ251cとの間では、間接波91と間接波92との間で到達時間に差がなく、間接波91及び間接波92がアンテナ251bとアンテナ251cの夫々が受信する位置標定信号800に与える影響(直接波に与える影響)は同じである。またアンテナ251aとアンテナ251dとの間でも、間接波91と間接波92との間で到達時間に差がなく、間接波91及び間接波92がアンテナ251aとアンテナ251dの夫々が受信する位置標定信号800に与える影響(直接波に与える影響)は同じである。従ってY軸方向の位相差の測定精度に与える影響は小さくなる。
On the other hand, there is no difference in arrival time between the indirect wave 91 and the
アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることは、以上のように理解することができる。尚、このように基地局20のアンテナ配列軸の近傍で比較的高い標定精度が得られ、また標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局20から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られるため、アンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアを超えたより広い範囲を対象として標定対象の位置(標定対象が存在する方向)を検知することができる。このため、移動端末10がアンテナ配列軸の一つを横断した場合、基地局20はそのことを検知することができる。またアンテナ配列軸の近傍で比較的高い標定精度が得られるため、基地局20は移動端末10がいずれの方向に向かってアンテナ配列軸を横断したのかについても検知することができる。尚、以上によれば、間接波のみが到達するような状況においても、アンテナ配列軸の近傍では方向について比較的高い標定精度が得られることがわかる。
It can be understood as described above that the orientation accuracy increases in the vicinity of the antenna array axis. In addition, relatively high positioning accuracy is obtained in the vicinity of the antenna arrangement axis of the
<アンテナ配列軸>
ところで、例えば、図11Aに示した正方形状に配置された4つのアンテナ251a〜251dからなるアンテナ群25の複数個を組み合わせるようにすることで、容易にアンテナ配列軸を増やすことができる。
<Antenna array axis>
By the way, for example, by combining a plurality of
図13にその一態様を示す。同図に示すように、この例では、4つのアンテナ251a〜251dからなるアンテナ群25(以下、第1のアンテナ群とも称する。)と、4つのアンテナ251a’〜251d’からなるアンテナ群25(以下、第2のアンテナ群とも称する。)とを、2つのアンテナ群25の夫々の正方形の中心を原点Oに一致させて組み合わせることにより、原点から45°ずつ8方向(+X,+Y,−X,−Y,+X’,+Y’,−X’,−Y’)に延びるアンテナ配列軸が構成されるようにしている。尚、同様にして3つ以上のアンテナ群25を組み合わせることでアンテナ配列軸の数をさらに増やすこともできる。
FIG. 13 shows one mode. As shown in the figure, in this example, an
一方、アンテナ群25の正方形の対角に位置する2つのアンテナ(図11Aに示したアンテナ群25の場合はアンテナ251aとアンテナ251c、アンテナ251bとアンテナ215d)を組み合わせて周波数偏差に起因する誤差を相殺するようにしても、アンテナ配列軸を増設することができる。この場合、アンテナ配列軸は、前述した4つの方向(+X,+Y,−X,−Y)に加えて、アンテナ251aとアンテナ251cとを結ぶ直線の方向、及びアンテナ251bとアンテナ215dとを結ぶ直線の方向にも形成される。
On the other hand, two antennas located at the diagonal of the square of the antenna group 25 (in the case of the
尚、この場合における上記誤差の相殺は例えば次のようにして行う。ここでは図11Aに示したアンテナ群25において、対角に位置している第2アンテナ251bと第4アンテナ251dの組み合わせを例として説明する。
In this case, for example, the error is canceled as follows. Here, the combination of the
まず第2アンテナ251bと第4アンテナ251dの夫々が受信する位置標定信号800の位相差Δθ1(第2アンテナ251bを基準として第4アンテナ251dの位相を測定した結果(=測定値))は、位置標定信号800を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ(第2アンテナ251b及び第4アンテナ251d)までの位置標定信号800の伝搬経路の差(経路差)によって生じる位相差の真値をΔθt1とし、上述の測定誤差をF1とし、間接波(マルチパス、反射波等)の影響をαとすれば、次式で表すことができる。
Δθ1=Δθt1+F1+α ・・・式5
First, the phase difference Δθ1 of the
Δθ1 = Δθt1 + F1 + α Equation 5
一方、第4アンテナ251dを基準として第2アンテナ251bの位相を測定した場合の位相差Δθ2は、位置標定信号800を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ(第2アンテナ251b及び第4アンテナ251d)までの位置標定信号800の伝搬経路の差(経路差)によって生じる位相差の真値をΔθt2とし、上述の測定誤差をF2とすれば、次式で表すことができる。
Δθ2=−Δθt2+F2−α ・・・式6
On the other hand, the phase difference Δθ2 when the phase of the
Δθ2 = −Δθt2 + F2-α Equation 6
式5と式6の両辺の差を取れば次のようになる。
(Δθ1−Δθ2)/2=((Δθt1+F+α)−(−Δθt2+F−α))/2
=((Δθt1+Δθt2)+2・α)/2
・・・式7
Taking the difference between both sides of Equation 5 and Equation 6 gives the following.
(Δθ1−Δθ2) / 2 = ((Δθt1 + F + α) − (− Δθt2 + F−α)) / 2
= ((Δθt1 + Δθt2) + 2 · α) / 2
...
ここでΔθt1とΔθt2とが等しくなるように第2アンテナ251bと第4アンテナ251dとが設けられているとすれば、θt=Δθt1=Δθt2となり、式7の右辺の(Δθt1−(−Δθt2))の値は2θtとなり、式7は次のようになる。
(Δθ1−Δθ2)/2=(2・Δθt+2・α)/2
=Δθt+α ・・・式8
If the
(Δθ1−Δθ2) / 2 = (2 · Δθt + 2 · α) / 2
= Δθt + α Equation 8
尚、上式には間接波の間接波の影響αが残るが、位置標定の目的が限定される場合(例えば、Δθt=0か否か(移動端末10が基地局20のアンテナ配列軸の近傍に存在するか否か))、図12A及び図12Bとともに説明したように、間接波の影響はとくに問題にならない。
In addition, although the influence α of the indirect wave of the indirect wave remains in the above equation, if the purpose of the positioning is limited (for example, whether Δθt = 0 or not (the
<位置検知の実際>
基地局20のアンテナ配列軸の近傍では比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性を利用すれば、一つの基地局20によって位置標定が可能な範囲を拡大することができる。具体的には、移動端末10が基地局20の標定可能エリア内に存在するときは、前述した通常の位置標定を行うことにより移動端末10の正確な位置を把握するようにし、移動端末10が標定可能エリア外に存在するときは、少なくとも、移動端末10が現在存在するエリアを把握できるようにする。
<The actual position detection>
By utilizing the characteristics of the positioning system that a relatively high positioning accuracy can be obtained in the vicinity of the antenna arrangement axis of the
図14及び図15はこの仕組みを説明するフローチャートである。このうち図15は基地局20が行う処理(以下、この処理を基地局側処理S1400と称する。)であり、図15はサーバ30が行う処理(以下、この処理をサーバ装置側処理S1500と称する。)である。 14 and 15 are flowcharts for explaining this mechanism. Of these, FIG. 15 shows processing performed by the base station 20 (hereinafter this processing is referred to as base station side processing S1400), and FIG. 15 shows processing performed by the server 30 (hereinafter referred to as server device side processing S1500). .)
図14に示すように、基地局20は、サービス提供エリア内を移動する移動端末10から送られてくる位置標定信号800の受信有無をリアルタイムに監視している(S1411)。
As shown in FIG. 14, the
基地局20は、移動端末10から位置標定信号800を受信すると(S1411:YES)、その受信電界強度に基づき、移動端末10が自身の標定可能エリア内に存在するか否かを判定する(S1412)。移動端末10が自身の標定可能エリア内に存在すると判定した場合は(S1412:YES)S1413に進み、移動端末10が自身の標定可能エリア内に存在しないと判定した場合は(S1412:NO)S1421に進む。
When the
S1413では、基地局20は、受信した位置標定信号800に基づき位置標定を行うことにより、移動端末10の現在位置を標定し、その結果(位置標定結果)をサーバ装置30に送信する。その後、処理はS1411に戻る。
In S <b> 1413, the
一方、S1421では、基地局20は、移動端末10がアンテナ配列軸を横断したか否かを判定する。ここで前述したように、基地局20はこの判定をアンテナ配列軸の近傍では移動端末10が標定可能エリア外に存在する場合でも比較的高い標定精度が得られることを利用して行う。尚、基地局20は、基地局側処理S1400を、移動端末10の移動速度に比べて十分な速度で繰り返し実行する。従って、移動端末10について十分な標定精度が得られている限り、基地局20は移動端末10がアンテナ配列軸を横断したか否かを確実に判定することができる。
On the other hand, in S1421, the
移動端末10がアンテナ配列軸を横断したと判定した場合(S1421:YES)、基地局20はサーバ装置30にアンテナ配列軸横断情報を送信する(S1422)。その後、処理はS1411に戻る。
When it is determined that the
図16に基地局20がサーバ装置30に送信するアンテナ配列軸横断情報の一例を示す。同図に示すように、アンテナ配列軸横断情報1600には、端末ID1611、基地局ID1612、軸ID1613、及び横断方向1614などの情報が含まれている。このうち端末ID1611には、アンテナ配列軸を横断した移動端末10(位置標定信号800を送信してきた移動端末10)の端末IDが設定される。また基地局ID1612には、当該基地局20に付与されている識別子(以下、基地局IDと称する。)が設定される。また軸ID1613には、移動端末10が横断したアンテナ配列軸の識別子(以下、軸IDと称する。)が設定される。尚、本実施形態では、基地局20のアンテナ群25は、図17に示す構成であるものとし、基地局20は、「+X」、「−X」、「+Y」、「−Y」、「+X’」、「−X’」、「+Y’」、「−Y’」のいずれかを軸ID1613としてアンテナ配列軸横断情報1600に設定するものとする。
FIG. 16 shows an example of antenna array axis crossing information transmitted from the
横断方向1614には、移動端末10がいずれの方向からいずれの方向に向かってアンテナ配列軸を横断したのかを示す情報が設定される。本実施形態では、例えば、「+X’から+Y’の方向に横断」、「−Yから−Xの方向に横断」といった情報が設定される。
In the
図15に示すように、サーバ装置30は、基地局20から送られてくる位置標定結果の受信有無を判定する(S1511)。サーバ装置30は、位置標定結果を受信したことを検知すると(S1511:YES)、受信した位置標定結果に基づき、該当の移動端末10の端末現在位置情報を更新する(S1512)。その後、処理はS1521に進む。
As illustrated in FIG. 15, the
S1521では、サーバ装置30は、アンテナ配列軸横断情報1600の受信有無を判定する。基地局20からアンテナ配列軸横断情報1600を受信したことを検知すると(S1521:YES)、サーバ装置30は、受信したアンテナ配列軸横断情報1600に基づき、該当の移動端末10の現在位置情報を更新する(S1522)。その後、処理はS1511に戻る。
In S1521, the
図18に現在位置情報の一例を示す。同図に示すように、現在位置情報1800には、移動端末10の端末ID1811に対応づけて、移動端末10の現在位置1812(但しこの欄には移動端末10が標定可能エリア内に存在する場合のみ内容が設定される)、移動端末10が現在存在するエリア1813、最新の位置標定結果もしくはアンテナ配列軸横断情報を送信した基地局20の基地局IDである最終通知基地局ID1814、当該現在位置情報1800の最終更新日時1815などの情報が含まれている。
FIG. 18 shows an example of the current position information. As shown in the figure, in the current position information 1800, the
以上のように、本実施形態の位置検知システム1は、基地局20のアンテナ配列軸の近傍では比較的高い標定精度が得られ、アンテナ配列軸の近傍では基地局20から離れた場所においても比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性を利用して移動体3が存在するエリアを検知する。このため、1つの基地局20によって移動体3の位置を広範囲に亘り把握することができる。
As described above, the position detection system 1 according to the present embodiment can obtain relatively high positioning accuracy in the vicinity of the antenna arrangement axis of the
また位置検知システム1は、移動端末10が基地局20の標定可能エリア内に存在するときは位置標定を直接行うことにより移動端末10の位置を正確に把握し、移動端末10が標定可能エリア外に存在するときは少なくとも移動端末10が現在存在するエリアを把握するので、位置標定システムの特性を利用して広範囲に亘り移動体3の位置を把握する仕組みを簡素な構成にて実現することができる。
In addition, when the
<応用例1>
以上に説明した位置検知システム1の構成をベースとして、例えば、サービス提供エリアに複数の基地局20を隣接して配置するようにすれば、基地局20間で連携して移動体3の現在位置をリアルタイムに把握するハンドオーバの仕組みを実現することができる。
<Application example 1>
Based on the configuration of the position detection system 1 described above, for example, if a plurality of
図19にその一例を示す。同図に示すように、この例では、サービス提供エリアの平面内に複数の基地局を等間隔で格子状に設置している。同図において、各基地局20の8つのアンテナ配列軸(+X,+Y,−X,−Y,+X’,+Y’,−X’,−Y’)の方向は、隣接する基地局20のいずれかのアンテナ配列軸の方向に一致させてある。基地局20をこのような形態で配設することで、同図に符号191で示す直角三角形状の多数の検知ゾーン(閉領域)をサービス提供エリアに容易に構成することができる。
An example is shown in FIG. As shown in the figure, in this example, a plurality of base stations are installed in a lattice pattern at equal intervals in the plane of the service providing area. In the figure, the directions of the eight antenna array axes (+ X, + Y, −X, −Y, + X ′, + Y ′, −X ′, −Y ′) of each
尚、図19に示す検知ゾーンは、4つの(+X,−X,+Y,−Y)のアンテナ配列軸を有する基地局20を、隣接する基地局20間で夫々のアンテナ配列軸を45°ずつ回転させて配置することによっても(正方形の各辺に垂直な方向に隣接する基地局20間のアンテナ配列軸の方向のみを45°ずつ回転させ、正方形の対角線方向に隣接する基地局20間ではアンテナ配列軸の方向は一致させる)構成することができる。
In the detection zone shown in FIG. 19, the
図20は比較のために示した図であり、IMES(Indoor Messaging System)等による検知ゾーンの一例である。同図に示すように、この例では基地局と検知ゾーンとが一対一に対応している。また各検知ゾーンの面積は、隣接する基地局間の距離を√2・Rとすればπ・R2/2である。 FIG. 20 is a diagram for comparison, and is an example of a detection zone based on IMES (Indoor Messaging System) or the like. As shown in the figure, in this example, the base station and the detection zone have a one-to-one correspondence. The area of each detection zone is the distance a √2 · if R π · R 2/2 between neighboring base stations.
一方、本実施形態の位置検知システム1の場合には、図19に示すように、隣接する基地局間20の距離を√2・Rとすると検知ゾーンの面積はR2/2(<π・R2/2)となり、本実施形態の位置検知システム1の場合は、IMES(Indoor Messaging System)等による場合に比べて検知ゾーンの面積を小さくすることができる。これは従来構成に比べて検知精度を向上させることができることを意味している。 On the other hand, if the position detection system 1 of this embodiment, as shown in FIG. 19, the area of the distance between adjacent base stations between 20 and the √2 · R detection zone R 2/2 (<π · R 2/2), and when the position detecting system 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the area of the detection zone in comparison with the case of the IMES (Indoor Messaging system) and the like. This means that the detection accuracy can be improved as compared with the conventional configuration.
また隣接する基地局間の距離は、図19及び図20のいずれも√2・Rであるので、本実施形態の位置検知システム1により検知ゾーンを構成した場合には、従来構成と基地局の数が同じであるにも拘わらず高い検知精度が得られることがわかる。これは逆にいえば少ない基地局数で従来構成と同程度の精度の検知ゾーンを構成できることを意味しており、本実施形態の位置検知システム1によれば少ない基地局数で広範囲のエリアをカバーすることができることが理解される。 Since the distance between adjacent base stations is √2 · R in both FIG. 19 and FIG. 20, when the detection zone is configured by the position detection system 1 of the present embodiment, the conventional configuration and the base station It can be seen that even though the numbers are the same, high detection accuracy can be obtained. In other words, this means that a detection zone with the same degree of accuracy as the conventional configuration can be configured with a small number of base stations. According to the position detection system 1 of the present embodiment, a wide area can be formed with a small number of base stations. It is understood that it can be covered.
<応用例2>
前述したように、本実施形態の位置検知システム1によれば、1つの基地局20で複数のエリアを区別することができるが、この特性を利用すれば、複数の道路が合流する交差点周辺の交通量を把握することができる。具体的には、例えば、交差点を往来する各車両に無線装置を設け、一方、図21に示すように、交差点の中央付近の所定高さ位置に1つの基地局20を設け、当該基地局20によって、道路単位もしくはレーン単位で車両の存在有無を把握するようにする。これによれば交差点の交通量を正確に把握する仕組みを容易に実現することができる。尚、この場合、合流する道路の数やレーンの数に応じて必要数のアンテナ配列軸を設けるようにすれば、道路の多様な形態にも柔軟に対応することができる。
<Application example 2>
As described above, according to the position detection system 1 of the present embodiment, a
ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 By the way, the above description is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
例えば、以上の実施形態では、アンテナ群25の各アンテナ251a〜251dが正方形状に配列している場合を例として説明したが、各アンテナ251a〜251dが長方形(矩形)状に配列している場合でも同様の仕組みを構成することができ、また同様の効果を得ることができる。
For example, in the above embodiment, the case where the
サーバ装置30の全部又は一部の機能を移動体3や基地局20にて実現するようにしてもよい。また基地局20の全部又は一部の機能をサーバ装置30や移動体3にて実現するようにしてもよい。
You may make it implement | achieve all or one part function of the
1 位置検知システム
3 移動体
10 移動端末
20 基地局
204 標定可能エリア内外判定部
205 位置標定部
206 位置標定結果通知部
207 アンテナ配列軸横断検知部
208 横断情報通知部
30 サーバ装置
303 位置標定結果受信部
304 横断情報受信部
305 移動体現在位置管理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position detection system 3
Claims (12)
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを含むアンテナ群を有し、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差に基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動端末の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知システムであって、
前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるX軸を含むXY平面に垂直な平面であるX軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記X軸と直角な方向に設定した座標軸であるY軸を含むXY平面に垂直な平面であるY軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 A mobile terminal that is provided in the mobile body and transmits a location signal that is a radio signal;
The antenna group includes a first antenna pair and a second antenna pair, and a path difference between the positioning signals received by each antenna of the first antenna pair and each antenna of the second antenna pair And the first antenna pair and the second antenna pair are respectively connected to each of the first antenna pair and the second antenna pair. The mobile terminal is arranged so that antennas are arranged in a rectangular shape on a plane, and the mobile terminal is based on a phase difference of the positioning signal received by each antenna of the first antenna pair or each antenna of the second antenna pair. A base station for determining a direction in which the mobile terminal is located and locating a current position of the mobile terminal based on the determined direction;
A position detection system using a position locating system comprising:
A plane perpendicular to the XY plane including the X axis which is a coordinate axis set in the direction of one side of the rectangle with the center of the rectangle of the antenna group as an origin based on the position determination signal sent from the mobile terminal Either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane that is a plane perpendicular to the XY plane including the Y-axis that is the coordinate axis set in the direction perpendicular to the X-axis with the center of the rectangle as the origin An area in which the mobile terminal exists is detected by detecting that the mobile terminal has crossed.
前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかをいずれの方向に向かって前記移動端末が横断したかを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to claim 1,
An area where the mobile terminal exists is detected by detecting in which direction the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group has crossed the mobile terminal. A position detection system characterized by that.
前記基地局に複数の前記アンテナ群が設けられ、
前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられ、
前記アンテナ群の夫々の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to claim 1 or 2,
A plurality of the antenna groups are provided in the base station,
Each of the antenna groups is provided so that the centers of the rectangles coincide with each other so that the coordinate axes are shifted by a predetermined angle,
An area where the mobile terminal exists is detected by detecting that the mobile terminal crosses either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of each of the antenna groups. Position detection system.
前記矩形は正方形であり、前記矩形の一の対角線の方向に設定した座標軸であるX’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるX’軸方向平面、もしくは、前記矩形の他の対角線の方向に設定した座標軸であるY’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるY’軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを更に検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to claim 1 or 2,
The rectangle is a square, an X ′ axial plane that is a plane perpendicular to the X′Y ′ plane including the X ′ axis that is a coordinate axis set in the diagonal direction of the rectangle, or another rectangle By further detecting that the mobile terminal has crossed any one of the Y′-axis direction planes that are perpendicular to the X′Y ′ plane including the Y′-axis that is the coordinate axis set in the diagonal direction A position detection system for detecting an area where the mobile terminal exists.
前記基地局は、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部を備え、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値を超える場合は前記位相差に基づき前記移動端末の現在位置を算出し、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値以下である場合は、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to claim 1 or 2,
The base station includes a measurement unit that measures the received electric field strength of the position location signal,
If the received electric field strength of the positioning signal received from the mobile terminal by the base station exceeds a preset threshold, the current position of the mobile terminal is calculated based on the phase difference,
When the received electric field strength of the positioning signal received by the base station from the mobile terminal is equal to or lower than a preset threshold, either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group An area where the mobile terminal exists is detected by detecting that the mobile terminal has crossed the position detection system.
前記移動体が移動するエリア内に複数の前記基地局を設け、隣接する前記基地局の夫々によって判定される前記移動端末が存在するエリアの情報に基づき、前記移動体が存在する閉領域を検知することを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of base stations are provided in an area where the mobile body moves, and a closed region where the mobile body exists is detected based on information on an area where the mobile terminal exists, which is determined by each of the adjacent base stations. A position detection system characterized by:
前記基地局を道路交差点の中央付近に配置し、前記移動端末を搭載した車両が前記道路交差点に接続する道路のうちいずれの道路に存在するか、もしくは前記道路のいずれのレーンに存在するかを検知することを特徴とする位置検知システム。 The position detection system according to any one of claims 1 to 5,
The base station is arranged near the center of a road intersection, and on which road of the road connected to the road intersection the vehicle on which the mobile terminal is mounted is located, or on which lane of the road A position detection system characterized by detecting.
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを含むアンテナ群を有し、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差に基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動端末の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知方法であって、
前記位置標定システムが、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるX軸を含むXY平面に垂直な平面であるX軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記X軸と直角な方向に設定した座標軸であるY軸を含むXY平面に垂直な平面であるY軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。 A mobile terminal that is provided in the mobile body and transmits a location signal that is a radio signal;
The antenna group includes a first antenna pair and a second antenna pair, and a path difference between the positioning signals received by each antenna of the first antenna pair and each antenna of the second antenna pair And the first antenna pair and the second antenna pair are respectively connected to each of the first antenna pair and the second antenna pair. The mobile terminal is arranged so that antennas are arranged in a rectangular shape on a plane, and the mobile terminal is based on a phase difference of the positioning signal received by each antenna of the first antenna pair or each antenna of the second antenna pair. A base station for determining a direction in which the mobile terminal is located and locating a current position of the mobile terminal based on the determined direction;
A position detection method using a position location system comprising:
An XY plane including an X axis that is a coordinate axis set in the direction of one side of the rectangle with the center of the rectangle of the antenna group as an origin based on the position determination signal sent from the mobile terminal by the position location system An X-axis direction plane that is a plane perpendicular to the X-axis, or a Y-axis direction plane that is a plane perpendicular to the XY plane including the Y-axis that is a coordinate axis set in a direction perpendicular to the X-axis with the center of the rectangle as the origin, An area where the mobile terminal exists is detected by detecting that the mobile terminal has crossed any of the above.
前記位置標定システムが、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかをいずれの方向に向かって前記移動端末が横断したかを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知方法。 The position detection method according to claim 8,
The location system detects whether the mobile terminal has crossed the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group in which direction, so that the mobile terminal A position detection method characterized by detecting an existing area.
前記基地局に複数の前記アンテナ群を設け、
前記アンテナ群の夫々を、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設け、
前記位置標定システムが、前記アンテナ群の夫々の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。 The position detection method according to claim 8 or 9,
A plurality of the antenna groups are provided in the base station,
Each of the antenna groups is provided so that the centers of the rectangles coincide with each other and the coordinate axes are shifted by a predetermined angle,
The location system detects an area where the mobile terminal exists by detecting that the mobile terminal crosses either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of each of the antenna groups. A position detection method characterized by detecting.
前記矩形は正方形であり、前記矩形の一の対角線の方向に設定した座標軸であるX’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるX’軸方向平面、もしくは、前記矩形の他の対角線の方向に設定した座標軸であるY’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるY’軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを更に検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知方法。 The position detection method according to claim 8 or 9,
The rectangle is a square, an X ′ axial plane that is a plane perpendicular to the X′Y ′ plane including the X ′ axis that is a coordinate axis set in the diagonal direction of the rectangle, or another rectangle By further detecting that the mobile terminal has crossed any one of the Y′-axis direction planes that are perpendicular to the X′Y ′ plane including the Y′-axis that is the coordinate axis set in the diagonal direction Detecting an area where the mobile terminal is present, a position detection method.
前記基地局は、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部を備え、
前記位置標定システムは、
前記基地局が移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値を超える場合は前記位相差に基づき前記移動端末の現在位置を算出し、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値以下である場合は、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。 The position detection method according to claim 8 or 9,
The base station includes a measurement unit that measures the received electric field strength of the position location signal,
The location system is
If the received electric field strength of the location signal received by the base station from the mobile terminal exceeds a preset threshold, the current position of the mobile terminal is calculated based on the phase difference,
When the received electric field strength of the positioning signal received by the base station from the mobile terminal is equal to or lower than a preset threshold, either the X-axis direction plane or the Y-axis direction plane of the antenna group An area where the mobile terminal exists is detected by detecting that the mobile terminal has crossed the position.
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