CN101109806B - 定位系统、定位装置、通信基站、控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信基站,包括:传播时间评价部,用于判断通信基站与定位装置之间通信电波传播的传播时间是否在预先规定的时间容许范围内;码相位计算部,用于计算出各个卫星信号的码相位;差分计算部,用于计算出通信基站所计算出的码相位与定位侧码相位之间的差分;差分评价部,判断差分是否位于受到多路径的影响时的差分范围、即多路径影响范围内;校正值发送部,当由差分评价部判断为差分位于多路径影响范围内时,将通信基站所计算出的码相位发送给定位装置,以及其他。
Description
技术领域
本发明涉及利用来自多个定位卫星的卫星信号对当前位置进行定位的定位系统。
背景技术
目前,利用使用人造卫星的卫星导航系统、即SPS(Satellite Positioning System:卫星定位系统)对定位装置的当前位置进行定位的定位系统越来越应用到实际生活中(参照日本特开平10-339772号公报等)。
不过,存在定位装置接收来自卫星的电波经建筑物等反射的间接波(以后称为“多路径”)干扰直接波状态下的电波的情况。多路径到达定位装置晚(时间延迟),该晚到时间相当于经建筑物等反射所花费的时间。该多路径作为干扰直接波的结果导致出现相关峰值偏离,定位计算产生较大的误差的问题。因此,在本说明书中,把容易产生多路径的环境称为“多路径环境”。
关于此,有这样一种技术提案,与便携式电话机为一体的定位装置,当判断通信基站的位置比利用卫星电波计算出的位置精度高时,则利用通信基站的位置(例如、专利文献1)。
另外,也可以考虑将在通信基站中计算出的C/A(Coarse and Acquisition:粗捕获码)码的码相位作为定位装置的码相位使用。
专利文献1:日本特开2006-109355号公报
不过,通信基站的位置是固定的,所以与便携式电话机为一体的定位装置处在移动中,存在利用专利文献1的技术来输出的位置不怎么正确的情况。
另外,还存在一个问题,在通信基站中计算出的C/A码的码相位与在定位装置的位置的真实的码相位不同,所以仅依据定位装置可以与通信基站通信,而一律将通信基站的码相位作为定位装置的码相位进行使用的话,往往定位位置的精度劣化。
发明内容
根据本发明,可以提供一种通信基站,通信基站只有满足使用通信基站中的码相位条件是妥当的条件时,才能够向可与通信基站通信的定位装置提供通信基站中的码相位。
此外,本发明还能够提供一种通信基站,其能够判断多路径,当存在多路径时,与利用通信基站中的码相位相比能够更高精度地进行定位。
本发明的第一方面涉及一种通信基站,位于固定位置,可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信,所述通信基站包括:传播时间计算部,用于计算出通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间;传播时间评价部,用于判断所述传播时间是否在预先规定的时间容许范围内;卫星信号接收部,用于接收所述卫星信号;码相位计算部,用于计算出各个 所述卫星信号的码相位;定位侧码相位接收部,用于接收所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位、即定位侧码相位;差分计算部,用于计算出所述码相位计算部所计算出的所述码相位与从所述定位装置接收的所述定位侧码相位之间的差分;差分评价部,用于判断所述差分是否在受到多路径影响时的差分范围、即多路径影响范围内;以及校正值发送部,当由所述差分评价部判断为所述差分位于所述多路径影响范围内时,将所述通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。
根据该构成,所述通信基站能够通过所述传播时间评价部判断所述传播时间是否在所述时间容许范围内。因此,所述通信基站不仅能够识别所述定位装置是否在所述通信基站的通信领域(单元)内,还可以识别所述定位装置是否在接近所述通信基站的位置上。
而且,所述通信基站能够通过所述差分计算部计算出所述通信基站所计算出的所述码相位和定位侧码相位之间的差分。在这里,所述通信基站与所述定位装置即使接近时,通常该真实的位置也是不同的,所以在所述差分中包含有由真实位置不同导致的差分、由除多路径以外的误差导致的差分、以及由多路径的误差导致的差分的可能性。
而且,所述通信基站能够通过所述差分评价部判断所述差分是否在多路径影响范围内。也就是说,所述通信基站不仅能够判断所述通信基站所计算出的所述码相位和定位侧码相位之间有差分,还能够判断该差分是否在所述多路径影响范围内。
而且,因为所述通信基站具有所述校正值发送部,所以通过所述差分评价部判断所述差分在所述多路径影响范围内时,能够将所述通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。
如上所述,所述通信基站能够识别所述定位装置是否位于靠近所述通信基站的位置上,所以当满足所述定位装置位于靠近所述通信基站的位置的条件、并判断所述差分在所述多路径影响范围内时,能够将所述通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。如果所述定位装置能满足极其靠近所述通信基站的位置的条件,那么所述定位侧码相位就不受多路径的影响,就会与所述通信基站所计算出的码相位大致相同。因此,所述定位装置使用所述通信基站所计算出的码相位来定位是妥当的。另外,所述定位装置不使用利用多路径的信号而计算出来的所述定位侧码相位,而是利用靠近的所述通信基站所计算出的所述码相位来定位,这是妥当的。也就是说,所述定位装置的定位精度提高的可能性大。
基于此,只有满足使用通信基站中的码相位是妥当的条件,才能够向可与通信基站通信的定位装置提供通信基站中的码相位。
另外,在本发明中,所述时间容许范围被规定为与所述通信基站接近于所述定位装置之间的位置能够视为基本相同程度时的时间范围。
此外,在本发明中,也可以考虑所述时间容许范围对应的距离与所述定位侧码相位的计算误差来规定所述多路径影响范围。
据此,所述通信基站能够准确地判断所述定位侧码相位是否受到多路径的影响。
此外,本发明第二方面涉及一种通信基站的控制方法,所述通信基站位于固定位置,可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信,所述通信基站的控制方法包括以下步骤:计算出通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间;判断所述传播时间是否在预先规定的时间容许范围内;接 收所述卫星信号;计算出各个所述卫星信号的码相位;从所述定位装置接收定位侧码相位,所述定位侧码相位是所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位;计算出本通信基站所计算出的所述码相位和从所述定位装置接收到的定位侧码相位之间的差分;判断所述差分是否在受到多路径的影响时的差分范围、即多路径影响范围内;以及当判断所述差分在所述多路径影响范围内时,将本通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。
根据上述构成,只有满足在通信基站中使用码相位为妥当的条件时,才能够向可与通信基站通信的定位装置提供通信基站中的码相位。
此外,在本发明涉及一种程序,所述程序使计算机执行上述的控制方法,所述计算机位内置于通信基站中,所述通信基站位于固定位置,可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信。
此外,本发明还涉及记录有上述程序的计算机可读存储介质。
此外,本发明的第三方面涉及一种定位装置,利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位,可与位于固定位置的通信基站进行通信,其中,所述定位装置在下列情况下接收所述通信基站所计算出的码相位,利用所述通信基站所计算出的所述码相位及定位侧码相位进行定位,该情况是指通过所述通信基站判断通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间在预先规定的时间容许范围内,而且,计算出来所述通信基站接收所述卫星信号而计算出的码相位与所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位、即所述定位侧码相位之间的差分,而且,所述差分在受到多路径影响时的差分范围、即多路径影响范围内。
据此,所述定位装置只有满足使用通信基站中的码相位是妥当的条件时,才能够接收通信基站中的码相位,用于定位。
此外,本发明的第四方面涉及一种定位系统,所述定位系统包括定位装置和通信基站,所述定位装置利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位,所述通信基站可与所述定位装置进行通信,其中,所述通信基站包括:初始位置计算部,用于计算出所述定位装置的初始位置;码相位计算部,用于计算出所述卫星信号在所述通信基站的位置的码相位;推定差分计算部,将通过所述码相位计算部计算出的码相位与假定位于所述初始位置时的所述卫星信号的码相位之间的差分推定为推定差分;推定码相位计算部,基于通过所述码相位计算部计算出的码相位和所述推定差分,将假定位于所述初始位置时的码相位推定为推定码相位;以及辅助信息发送部,用于向所述定位装置发送所述初始位置和所述推定码相位,所述定位装置包括:终端码相位计算部,基于所述卫星信号,计算出在所述定位装置的位置的码相位,作为终端码相位;码相位差分计算部,用于计算出所述推定码相位和所述终端码相位之间的码相位差分;以及定位部,根据所述码相位差分,利用所述推定码相位或所述终端码相位进行定位。
据此,所述通信基站既能够计算出所述定位装置的初始位置,又能够计算出所述推定差分。
而且,所述通信基站能够基于接收所述卫星信号计算出的码相位与所述推定差分,计算出在所述初始位置的推定码相位。另一方面,所述定位装置能够计算出所述推定码相位与所述终端码相位之间的码相位差分。在这里,所述定位装置能够利用所述初始位置,预测出载有所述卫星信号的载波的多普勒偏移,所以既能够有效地接收所述卫星信号,又能够迅速地计算出码相位。
而且,所述定位装置能够根据所述码相位差分,利用所述推定码相位或所述终端码相位进行定位。
诸如,当所述码相位差分大到表示多路径时,所述定位装置能够利用所述推定码相位进行定位。所述推定码相位不是所述通信基站中的码相位,而是被推定为在所述定位装置的所述初始位置的码相位的码相位。因此,比所述通信基站中的码相位更接近所述定位装置的真实的码相位。
基于此,所述定位系统判断多路径,在为多路径时,与使用通信基站中的码相位相比能够高精度地进行定位。
此外,在本发明中,所述通信基站的所述初始位置计算部基于所述通信基站的位置、通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间以及所述通信电波的发送方向,计算出所述定位装置的初始位置。
此外,本发明的第五方面涉及一种定位装置,利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位,包括:基站位置信息取得部,用于从可与所述定位装置进行通信的通信基站取得表示所述通信基站的位置的基站位置信息;发送方向信息取得部,用于取得发送方向信息,所述发送方向信息表示正在从所述通信基站发送给所述定位装置的通信电波的发送方向;基站码相位取得部,用于从所述通信基站取得基站码相位,其中,所述通信基站基于所述卫星信号计算出在所述通信基站的位置的码相位,作为所述基站码相位;传播时间计算部,用于计算出通信电波在所述定位装置与所述通信基站之间传播的传播时间;初始位置计算部,基于所述通信基站的位置、所述发送方向及所述传播时间,计算出所述定位装置的初始位置;推定差分计算部,将在所述通信基站的位置的码相位和所述初始位置的所述卫星信号的码相位之间的差分推定为推定差分;推定码相位 计算部,基于所述基站码相位与所述推定差分,将在所述初始位置的码相位推定为推定码相位;终端码相位计算部,基于所述卫星信号,计算出在所述定位装置的位置的码相位,作为终端码相位;码相位差分计算部,用于计算出所述推定码相位与所述终端码相位之间的码相位差分;以及定位部,根据所述码相位差分,利用所述推定码相位或所述终端码相位进行定位。
根据该结构,所述定位装置能够计算出所述初始位置。因此,能够利用所述初始位置预测搭载所述卫星信号的载波多普勒偏移,所以能够有效地接收所述卫星信号。此外,所述定位装置能够计算出所述推定差分。所述定位装置还能够计算出所述推定码相位。定位装置能够计算出所述推定码相位与所述终端码相位之间的码相位差分。
而且,所述定位装置能够根据所述码相位差分,利用所述推定码相位或所述终端码相位进行定位。
诸如,当所述码相位差分大到表示多路径时,所述定位装置能够利用所述推定码相位进行定位。所述推定码相位不是所述通信基站的码相位,而是被推定为在所述定位装置的初始位置的码相位的码相位。因此,所述定位装置的真实的码相位比所述通信基站中的码相位更靠近。基于此,能够根据所述定位装置判断多路径,并在多路径时比利用通信基站的码相位更高精度地进行定位。
此外,本发明的第六方面还涉及一种定位装置,利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位,包括:基站位置信息取得部,从可与所述定位装置进行通信的通信基站取得表示所述通信基站的位置的基站位置信息;基站码相位取得部,从所述通信基站取得基站码相位,其中,可与所述定位装置进行通信的通信基站根据所述卫星信号,将在所述通信基站的位置的码相位作为所述基站码相位计 算出来;初始位置计算部,利用多个所述通信基站发送的通信电波,计算出初始位置;推定差分计算部,将在所述通信基站的位置的码相位与在所述初始位置的所述卫星信号的码相位之间的差分,推定为推定差分;推定码相位计算部,基于所述基站码相位与所述推定差分,将在所述初始位置的码相位推定为推定码相位;终端码相位计算部,基于所述卫星信号,将在所述定位装置的位置的码相位作为终端码相位计算出来;码相位差分计算部,用于计算出所述推定码相位和所述终端码相位之间的码相位差分;以及定位部,对应所述码相位差分,利用所述推定码相位或所述终端码相位进行定位。
根据该结构,所述定位装置能够利用来自多个所述通信基站的通信电波,计算出所述初始位置,与第四方面的发明的构造相同,当判断多路径、并为多路径时,比利用通信基站的码相位能够更高精度高地进行定位。
此外,本发明的第七方面还涉及一种通信基站的控制方法,所述通信基站可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信,所述通信基站的控制方法包括以下步骤:计算出所述定位装置的初始位置;计算出所述卫星信号的码相位;将所述计算出的码相位与假定位于所述初始位置时的所述卫星信号的码相位之间的差分推定为推定差分的步骤;基于所述计算出的码相位与所述推定差分,将假定位于所述初始位置时的所述卫星信号的码相位推定为推定码相位;以及向所述定位装置,发送所述初始位置和所述推定码相位。
根据该结构,所述通信基站能够向所述定位装置发送所述初始位置和所述推定码相位。因此,所述定位装置能够计算出接收所述卫星信号而计算出的终端码相位与所述推定码相位之间的码相位 差分,根据该码相位差分,利用所述推定码相位或终端码相位来进行定位。
基于此,当判断多路径、并为多路径时能够比利用通信基站的码相位更高精度地进行定位。
此外,在本发明还涉及一种程序,所述程序用于使计算机执行上述的控制方法,所述计算机被内置在可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信的通信基站中。另外,本发明还涉及一种记录有该程序的计算机可读存储介质。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的定位系统的概况图。
图2是表示定位方法概念图。
图3是表示终端的主要硬件结构概况图。
图4是表示基站的主要硬件结构的概况图。
图5是表示终端的主要软件结构概况图。
图6是定位程序的说明图。
图7是表示基站的主要软件构成概况图。
图8是根据码相位差分计算程序进行处理的说明图。
图9是表示定位系统的动作例的概略流程图。
图10是表示基站的主要硬件构成的概况图。
图11是表示终端的主要硬件构成的概况图。
图12是表示基站的主要软件构成的概况图。
图13是根据初始位置程序进行处理的说明图。
图14是根据推定差分计算程序进行处理的说明图。
图15是根据推定码相位计算程序进行处理的说明图。
图16是表示终端的主要软件构成的概况图。
图17是根据码相位差分计算程序进行处理的说明图。
图18是根据定位程序进行处理的说明图。
图19是表示定位系统的动作例的概略流程图。
图20是表示定位系统的动作例的概略流程图。
图21是表示基站的主要软件构成的概况图。
图22是表示终端的主要软件构成的概况图。
具体实施方式
以下,参照附图等对本发明的优选实施例进行详细的说明。
另外,以下所述的实施例是本发明的优选的具体实施例,因此,在技术上施加了各种优选的限定,在以下的说明中,只要没有用于旨在特别限定本发明的描述,则本发明的范围并不限于这些方式。
图1表示本实施例的定位系统10的概况图。
如图1所示,定位系统10包括GPS(Global Positioning System:全球卫星定位系统)卫星12a、12b、12c、12d、12e以及12f。GPS卫星12a等能够分别发送电波S1、S2、S3、S4、S5以及G6。GPS卫星12a等是定位卫星的一例。
定位卫星不限于GPS卫星,也可以利用广义上的SPS卫星。SPS除GPS以外诸如还包含有Galileo(导航卫星)、准天顶卫星等。
在电波S 1等上搭载各种码(代码)。其中的一个为C/A码。该C/A码是1.023Mbps位率、1023bit(=1msec)位长的信号。C/A码由1023片(chip:码片、码元)构成。C/A码是卫星信号的一例。
定位系统10还包括终端20A及终端20B。将终端20A及终端20B通称为终端20。
终端20为具有定位功能的便携式电话机,能够利用C/A码对当前位置进行定位。终端20是定位装置的一例。
终端20能够规定诸如来自大于等于3个的不同的GPS卫星12a等的C/A码的码相位(码位),计算出各个GPS卫星12a等与终端20之间的伪距,利用该伪距对当前位置进行定位。
图2表示定位方法的一例的概念图。
如图2所示,例如、在GPS卫星12a和终端20之间,可以理解为C/A码连续排列。而且,GPS卫星12a和终端20之间的距离不限于C/A码长度(约300千米(km))的整数倍,所以存在码余数部分C/Aa。换句话说,在GPS卫星12a和终端20之间,存在C/A码的整数倍部分和余数部分。C/A码的整数倍的部分和余数部 分的合计的长度为伪距。终端20利用大于等于3个GPS卫星12a等的伪距进行定位。
在本说明书中,将C/A码的余数部分C/Aa称为“码相位(码位)”。码相位诸如即能用C/A码1023的第某片来表示,又能够换算为距离表示。
利用精密星历可以计算出GPS卫星12a在轨道上的位置。精密星历是载于电波S1等上表示各个GPS卫星12a等的精密轨道的信息。而且,诸如计算出GPS卫星12a在轨道上的位置和初始位置Q0(未图示)之间的距离时,能够确定C/A码的整数倍的部分。另外,C/A码的长度约为300千米(km),所以需要初始位置Q0的位置误差在150千米(km)以内。
终端20进行由相干处理及非相干处理构成的相关处理。
在相干处理中,如相干时间为5msec,则终端20计算出在5msec的时间中同步累计(积分)的C/A码和复制C/A码之间的相关值等。作为相干处理的结果输出取得相关时的码相位和相关值。
在非相干处理中,终端20通过累计相干结果的相关值计算出相关累计值(非相干值)。
相干累计值为最大值的码相位是码余数C/Aa。
定位系统10还包括基站40。基站40可与终端20通信。基站40是便携式电话系统中的通信基站,位于固定位置。该固定位置的座标为已知。基站40位于的固定位置是周边没有障碍物的开放式空间(Opensky)的环境。因此,作为直接波r1,基站40能够接收诸如来自GPS卫星12c的电波S3。基站40是通信基站的一例。
基站40能够通过专用线路65进行终端20和其他终端通信的居间调停。
基站40包括GPS接收机42,能够接收来自GPS卫星12a等的电波S1等。
而且,基站40能够计算出C/A码的码相位。基站40诸如利用4个天线54a、54b、54c及54d接收发送通信电波。4个天线54a等诸如分别向东西南北4个不同的方向发送通信电波,接收来自终端20的通信电波。将通信电波的发送方向称为“扇区(cell sector)”。
而且,基站40能够识别从哪个方向的基站40的天线向通信中的终端20发送通信电波。
在这里,当终端20A的位置周边没有障碍物时,诸如电波S3作为直接波r2到达终端20A。
针对于此,当终端20B的位置周边存在大型建筑物13A及13B时,电波S3诸如经大型建筑物13B反射,作为间接波(多路径)r3到达终端20B。
在多路径r3的情况下,因比直接波传播路径长,所以终端20B计算出码相位比直接波时长。其结果是定位位置的精度劣化。
针对于此,只有当基站40满足接收直接波r1而计算出的码相位和通信电波往返基站40与终端20之间所用的时间(RTT(RoundTrip Time:往返时间))规定的条件时,为了校正终端20B受到多路径的影响而计算出的码相位,基站40能够通过发送计算出的码相位,用于终端20B进行高精度定位的辅助。
因通信电波的传播速度为已知、即为(光速),所以基站40能够利用RTT计算出基站40和终端20B之间的距离d。
另外,基站40利用4个天线(未图示)接收发送通信电波。4个天线诸如分别向东西南北4个不同方向发送通信电波,接收来自终端20的通信电波。而且,基站40能够识别通信中的终端20从哪个方向的基站40的天线接收通信电波。
下面,对涉及上述的概略构成的两个实施例进行说明。第一实施例的定位系统“1010”及第二实施例的定位系统“2010”相当于上述的概略构成的定位系统“10”。第一实施例的终端“1020”及第二实施例的终端“2020”相当于上述的概略构成的终端“20”。第一实施例的基站“1040”及第二实施例的基站“2040”相当于上述的概略构成的基站“40”。
第一实施例
首先,对第一实施例进行说明。
(终端1020的主要硬件结构)
图3是终端1020的主要硬件结构的概况图。
如图3所示,终端1020包含有总线1022。
在该总线1022上连接有CPU(Centrsl Processing Unit:中央处理装置)1024、存储装置1026等。存储装置1026诸如是RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、或ROM(Read Only Memory:只读存储器)等。
此外,在该总线1022上连接有用于输入各种信息等的输入装置1028、电源装置1030、通信装置1032、以及GPS装置1034。终端1020能够通过GPS装置1034接收电波S1等。
在该总线1022上还连接有用于显示各种信息的显示装置1036。
(基站1040的主要硬件结构)
图4是基站1040的主要硬件结构的概况图。
如图4所示,基站1040包含有总线1042。
在该总线1042上连接有CPU 1044、存储装置1046、外部存储装置1048等。外部存储装置1048诸如是HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等。
另外,在该总线1042上连接有用于输入各种信息等的输入装置1050、电源装置1052、通信装置1054、GPS装置1056、显示装置1058及时钟1060。
基站1040能够识别指定的终端1020利用在4个天线中的某个天线接收发送通信电波。
基站1040能够根据时钟1060对RTT进行计量。
(终端1020的主要软件结构)
图5是终端1020的主要软件结构的概况图。
如图5所示,终端1020包括:控制各部的终端控制部1100、与图3的通信装置1032对应的通信部1102、与GPS装置1034对应的GPS部1104、以及与显示装置1036对应的显示部1106等。
终端1020还包含有存储各种程序的第一存储部1110及存储各种信息的第二存储部1150。
如图5所示,终端1020在第二存储部1150中存储有卫星轨道信息1152。卫星轨道信息1152包含有概略星历1152a及精密星历1152b。
概略星历1152a是表示全部的GPS卫星12a等(参照图1)的概略轨道的信息。概略星历1152a能够从任意一个GPS卫星12a等的电波S1等上译码取得。
精密星历1152b是表示各个GPS卫星12a等(参照图1)的精密轨道的信息。诸如为了接收GPS卫星12a的精密星历1152b,需接收GPS卫星发送的电波S1,并译码取得。
终端1020利用卫星轨道信息1152进行定位。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有卫星信号接收程序1112。卫星信号接收程序1112是控制部1100用于从GPS卫星12a等接收电波S1的程序。
具体地说,控制部1100参照概略星历1152a判断在当前时刻可观测到的GPS卫星12a等,接收来自可观测到的GPS卫星12a等的电波S1。这时,作为基准的本装置诸如利用基站1040的位置。终端1020能够从通信中的基站1040取得表示基站1040的位置的信息。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有码相位计算程序1114。码相位计算程序1114是终端控制部1100用于计算出每个GPS卫星12a等的C/A码的码相位的程序。
终端控制部1100诸如计算出关于GPS卫星12a的码相位CPm1、关于GPS卫星12b的码相位CPm2、关于GPS卫星12c的码相位CPm3及关于GPS 12d的码相位CPm4。
终端控制部1100将表示码相位CPm1等的码相位信息1154存储到第二存储部1150中。即,将码相位CPm1等总称为终端码相位CPm。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有码相位发送程序1116。码相位发送程序1116是终端控制部1100用于向基站1040发送码相位信息1154的程序。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有校正信息接收程序1118。校正信息接收程序1118是终端控制部1100用于从基站1040接收基站码相位CPb的程序。
基站码相位CPb是当终端1020正在接收的电波为多路径的情况下,由基站1040提供的信息。
终端控制部1100将表示基站码相位CPb的校正信息1156存储到第二存储部1150中。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有定位程序1120。定位程序1120是终端控制部1100用于利用码相位信息1154及校正信息1156对当前位置进行定位的程序。
图6是根据定位程序1120进行处理的说明图。
如图6所示,终端控制部1100诸如在只对于GPS卫星12c接收基站码相位CPb3的情况下,关于GPS卫星12a、12b及12d利用终端1020所计算出的码相位CPm1、CPm2及CPm4。而且,关于GPS卫星12c,代替码相位CPm3利用基站码相位CPb3。
终端控制部1100利用码相位CPm1、CPm2、CPm4及CPb3对当前位置进行定位,计算出定位位置P。
终端控制部1100将表示计算出的定位位置P的定位位置信息1158存储到第二存储部1150中。
如图5所示,终端1020在第一存储部1110中存储有定位位置输出程序1122。定位位置输出程序1122是终端控制部1100用于将定位位置P显示在显示装置1036(参照图3)的程序。
(基站1040的主要软件结构)
图7是表示基站1040的主要软件结构的概况图。
如图7所示,基站1040包括:控制各部的控制部1200、与图4的通信装置1054对应的通信部1202、与GPS装置1056对应的GPS部1204、与显示装置1058对应的显示部1206以及与时钟1060对应的计时部1208等。
基站1040还包括存储各种程序的第一存储部1210及存储各种信息的第二存储部1250。
如图7所示,基站1040在第二存储部1250中存储有卫星轨道信息1252。卫星轨道信息1252包含有概略星历1252a及精密星历1252b。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有RTT计算程序1212。RTT计算程序1212是控制部1200用于计算出通信电波在基站1040与终端1020之间的传播时间RTT的程序。RTT计算程序1212和控制部1200是传播时间计算部的一例。
具体地说,控制部1200向终端1020发送规定的帧(称为“基站帧”),对应该基站帧接收终端1020所发送的帧(称为“终端帧”)。而且,根据计时部1208对指定的基站帧的发送时间和对应该基站帧的终端帧的接收时间进行计量,计算出RTT。
这样,控制部1200计算出通信电波在基站1040与终端1020之间往返的往返时间(RTT)。
控制部1200将表示计算出的RTT的RTT信息1254存储到第二存储部1250中。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有RTT评价程序1214。RTT评价程序1214是控制部1200用于判断RTT是否在预先规定的时间阈值α以下的程序。时间阈值α诸如为0.7微妙(μs)。小于等于时间阈值α的时间范围是时间容许范围的一例。RTT评价程序1214和控制部1200是传播时间评价部的一例。
时间阈值α是被规定为控制部1200位于基站1040的可通信区域(也称为“单元”)内、且终端1020与基站1040的距离能够视为充分地靠近的时间。换句话说,由时间阈值α规定的时间范围,被规定为接近于基站1040与终端1020的位置基本相同程度时的时间范围。
如果RTT为0.7微秒(μs),那么通信电波从基站1040到达终端1020所用的时间是其二分之一、为0.35微秒(μs)。而且, 因为通信电波以光速(大约299792.456(m/ms))传播,所以基站1040与终端1020之间的距离约为105米(m)。如后面所述,比较基站1040计算出的码相位与终端1020计算出的码相位,当判断为终端1020计算出的码相位受到多路径的影响时,将基站1040计算出的码相位发送给终端1020,终端1020使用基站1040所计算出的码相位用于定位,该距离被规定为终端1020使用基站1040所计算出的码相位用于定位是妥当的距离。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有卫星信号接收程序1216。卫星信号接收程序1216是控制部1200用于从GPS卫星12a等接收电波S1等的程序。卫星信号接收程序1216和控制部1200是卫星信号接收部的一例。
卫星信号接收程序1216的内容与上述的终端1020的卫星信号接收程序1112(参照图5)相同。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有码相位计算程序1218。码相位计算程序1218是控制部1200用于计算出每个GPS卫星12a等的C/A码的码相位的程序。码相位计算程序1218与控制部1200是码相位计算部的一例。
控制部1200诸如计算出关于GPS卫星12a中的码相位CPb1、关于GPS卫星12b的码相位CPb2、关于GPS卫星12c的码相位CPb3、以及关于GPS卫星12d的码相位CPb4。
如果RTT小于等于预先规定的时间阈值α,那么基站1040与终端1020之间的距离极短,所以基站1040能够接收来自与终端1020用于码相位计算的GPS卫星12a等大致相同的GPS卫星12a等的电波S1等,计算出码相位。
在这里,基站1040的电波S 1等的接收环境是开放式空间,电波S1等的接收状态良好,所以码相位CPb1等不受多路径的影响精度极高。即、将码相位CPb1等总称为码相位CPb。
控制部1200将表示码相位CPb1等的终端码相位信息1258存储在第二存储部1250中。
如图7所示,基站1040在第一存储1210中存储有终端码相位接收程序1220。终端码相位接收程序1220是控制部1200用于从终端1020接收终端码相位信息1154(参照图5)的程序。终端码相位接收程序1220与控制部1200是定位侧码相位接收部的一例。
控制部1200将接收的终端码相位信息1154作为终端码相位信息1258,存储在第二存储部1250中。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有码相位差分计算程序1222。码相位差分计算程序1222是控制部1200用于计算出基站码相位CPb1等与终端码相位CPm1等之间的差分CPdif的程序。差分CPdif是差分的一例。码相位差分计算程序1222与控制部1200是差分计算部的一例。
图8是根据码相位差分计算程序1222进行处理的说明图。
图8表示码相位比较的概念图。
控制部1200计算出每个GPS卫星12a等的差分CPdif。诸如,用于计算出关于GPS卫星12a的基站码相位CPb1与关于GPS卫星12a的终端码相位CPm1之间的差分。而且,如图8所示,将差分CPdif例如以c1片、c2片等片单位计算出。该片是构成C/A码的基础单位。
控制部1200将表示计算出的差分CPdif的码相位差分信息1260存储在第二存储部1250中。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有码相位差分评价程序1224。码相位差分评价程序1224是控制部1200用于判断差分CPdif是否大于等于阈值β的程序。诸如,阈值β为一片。当差分CPdif大于等于阈值β时,能够判断出用于该差分CPdif计算的终端侧码相位正在受到多路径的影响。换句话说,关于阈值β,大于等于阈值β的差分范围被规定为终端码相位正在受到多路径的影响时的差分范围。
大于等于阈值β是差分范围的一例。码相位差分评价程序1224与控制部1200是差分评价部的一例。
控制部1200根据上述的RTT评价程序,当判断RTT小于等于时间阈值α时,基于上述的卫星信号接收程序1216、码相位计算程序1218、终端码相位接收程序1220、码相位差分计算程序1222以及码相位差分评价程序1224,进行动作。
如图7所示,基站1040在第一存储部1210中存储有校正值发送程序1226。校正值发送程序1226是控制部1200用于判断差分CPdif大于等于阈值β时,将对应的GPS卫星12a等的基站码相位CPb1等发送给终端1020的程序。校正值发送程序1226与控制部1200是校正值发送部的一例。
定位系统1010如上所述构成。
如上所述,基站1040能够判断RTT是否为阈值α以下。因此,终端1020不只能够识别是否在基站1040的通信领域(单元)内,基站1040还能够识别是否在接近基站1040的位置。
而且,基站1040能够计算出基站1040所计算出的码相位CPb与终端码相位CPm之间的差分CPdif。在此,即使在基站1040与终端1020接近的情况下,通常双方的真实的位置也不同,所以在差分CPdif中,包含有因真实的位置的不同而导致的差分、因多路径以外误差而导致的差分以及因基于多路径的误差而导致的差分。
而且,基站1040当判断差分CPdif是否大于等于阈值β时,能够将基站1040计算出的码相位CPb发送给终端1020。
如上所述,基站1040能够识别终端1020是否在接近基站1040的位置,所以能够判断当满足终端1020极其接近基站1040的位置的条件、且差分CPdif大于等于阈值β时,将基站码相位CPb1等发送给终端1020。假如终端1020满足极其接近基站1040的位置的条件、且终端码相位CPm不受多路径的影响,则应该与基站码相位CPb基本相同。因此,终端1020将基站码相位CPb用于定位是妥当的。此外,终端1020不使用通过多路径的信号而计算出来的终端码相位CPm,而是将接近的基站1040所计算出的基站码相位CPb用于定位,这是妥当的。也就是说,提高终端1020的定位精度的可能性大。
基于此,只有满足使用基站码相位CPb为妥当的条件时,基站1040才能够向可与基站1040通信的终端1020提供基站码相位CPb。
以上为本发明的定位系统1010的构成,但下面利用图9主要对其动作例进行说明。
图9是表示定位系统1010的动作例的概略流程图。
首先,基站1040计算出与终端1020之间的RTT(图9的步骤STA1)。该步骤STA1是传播时间计算步骤的一例。
接着,基站1040判断RTT是否在时间阈值以下(步骤STA2)。该步骤STA2是传播时间评价步骤的一例。
基站1040如判断RTT在时间阈值以下(小于等于时间阈值),就能接收电波S1等(步骤STA3)。该步骤STA3是卫星信号接收步骤的一例。
接着,基站1040计算出码相位CPb(步骤ST4)。该步骤STA4是码相位计算步骤的一例。
接着,基站1040接收从终端1020发送的终端码相位CPm(步骤STA5)。该步骤STA5是定位侧码相位接收步骤的一例。
接着,基站1040计算出码相位差分CPdif(步骤STA6)。该步骤STA6是差分计算步骤的一例。
接着,基站1040判断至少一个的码相位差分CPdif是否大于等于阈值β(步骤STA7)。该步骤STA7是差分评价步骤的一例。
基站1040当判断至少一个的码相位差分CPdif大于等于阈值β时,将对应的GPS卫星12a等中的基站码相位CPb1等发送给终端1020(STA8)。该步骤STA8是校正值发送步骤的一例。
接着,终端将对应基站码相位CPb1等的GPS卫星12a等的终端码相位CPm1等校正为基站码相位CPb1(步骤STA9)。
接着,终端1020进行定位(步骤STA10)。在步骤STA10中,终端1020关于接收基站码相位CPb的GPS卫星,利用基站码相位 CPb,关于不接收基站码相位CPb的GPS卫星,利用终端码相位CPm进行定位。
接着,终端1020输出定位位置P(步骤STA11)。
在上述的步骤STA2中,当判断RTT比时间阈值α大时,基站1040向终端1020告知不发送基站码相位CPb。
而且,在步骤STA7中,当不存在大于等于阈值β的码相位差分CPdif时,基站1040向终端1020告知不发送基站码相位CPb。
只有满足使用基站码相位CPb为妥当的条件时,基站1040才能够向可与基站1040通信的终端1020提供基站码相位CPb。
而且,终端1020能够通过关于接收基站码相位CPb的GPS卫星利用基站码相位CPb,关于不接收基站码相位CPb的GPS卫星利用终端码相位CPm,从而高精度地进行定位。
(程序及计算机可读存储介质)
本发明能够提供一种通信基站的控制程序,用于使计算机执行上述动作例的传播时间计算步骤、传播时间评价步骤、卫星信号接收步骤、码相位计算步骤、定位侧码相位接收步骤、差分计算步骤、差分评价步骤、以及校正值装置步骤等。
此外,还可以提供记录有这种通信基站的控制程序等的计算机可读存储介质等。
通过存储介质将这些通信基站的控制程序等安装在计算机上,并通过计算机使这些程序处于可执行状态,程序存储介质不仅包括:例如象软盘(注册商标)这样的软磁盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory:光盘驱动器)、CD-R(Compact Disc Recordable:可记录光盘驱动器)、CD-RW(Compact Disc-Rewritable:可重写光盘驱动器)、DVD(Digital Versatile Disc:数字化视频光盘驱动器)等的包式介质,还可以通过暂时或永久存储程序的半导体存储器、磁盘存储器、或光盘存储器等来实现。
以上,对本发明的第一实施例进行了说明,但也可以不同于本发明的实施例,通过基站1040将RTT信息1254(参照图7)和码相位信息1256发送给终端1020,终端1020计算出码相位差分CPdif。
第二实施例
接着,对本发明的第二实施例进行说明。
(基站2040的主要硬件结构)
图10是基站2040的主要硬件结构的概况图。
如图10所示,基站2040包含有总线2042。
在该总线2042上连接有CPU(Centrsl Processing Unit:中央处理装置)2044、存储装置2046、及外部存储装置2048等。存储装置2046诸如是RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、或ROM(Read Only Memory:只读存储器)等。外部存储装置2048诸如是HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等。
此外,在该总线2042上连接有用于输入各种信息等的输入装置2050、电源装置2052、通信装置2054、GPS装置2056、显示装置2058及时钟2060。
基站2040能够通过时钟2060对RTT(Round Trip Time:)(参照图1)进行计时。RTT是通信电波在基站2040与终端2020之间往返所需的时间。而且,RTT的二分之一时间为通信电波在基站2040和终端2020之间传播的传播时间。
(基站2020的主要硬件结构)
图11是终端2020的主要硬件结构的概况图。
如图11所示,终端2020包含有总线2022。
在该总线2022上连接有CPU 2024及存储装置2026等。
此外,在该总线2022上连接有用于输入各种信息等的输入装置2028、电源装置2030、通信装置2032、及GPS装置2034。终端2020能够通过GPS装置2034接收电波S1等。
在该总线2022上还连接有用于显示各种信息的显示装置2036。
(基站2040的主要软件结构)
图12是基站2040的主要软件结构的概况图。
如图12所示,基站2040包括:控制各部的控制部2200、与图10的通信装置2054对应的通信部2202、与GPS装置2056对应的GPS部2204、与显示装置2058对应的显示部2206、及与时钟2060对应的计时部2208等。
基站2040还包含有存储各种程序的第一存储部2210及存储各种信息的第二存储部2250。
如图12所示,基站2040在第二存储部2250中存储有卫星轨道信息2252。卫星轨道信息2252包含有概略星历2252a及精密星历2252b。概略星历2252a是表示全部的GPS卫星12a等(参照图1)的概略轨道的信息。概略星历2252a载于在任意一个GPS卫星12a等的电波S1等上的信号,所以能够译码取得。
精密星历2252b是表示各个GPS卫星12a等(参照图1)的精密轨道的信息。例如、为了取得GPS卫星12a的精密星历2252b,需接收GPS卫星12a发送的电波S1译码取得。
如图12所示,基站2040在第二存储部2250中存储有基站位置信息2254。基站位置信息2254是将位于固定位置的基站2040的位置以纬度、经度及高度表示的信息。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有RTT计算程序2212。RTT计算程序2212是控制部2200用于计算出通信电波在基站2040与终端2020之间传播的传播时间RTT的程序。RTT计算程序2212和控制部2200是传播时间计算部的一例。
具体地说,控制部2200向终端2020发送指定的帧(基站帧),对应该基站帧接收终端2020所发送的帧(终端帧)。而且,根据计时部2208对指定的基站帧的发送时间与对应该基站帧终端帧的接收时间进行计量,计算出RTT。
这样,控制部2200计算出通信电波在基站2040和终端2020之间往返的往返时间(RTT)。
控制部2200将表示计算出的RTT的RTT信息2256存储到第二存储部2250中。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有发送方向信息取得程序2214。发送方向信息取得程序2214是控制部2200用于取得表示向通信中的终端2020发送通信电波的发送方向的信息的程序。
具体地说,控制部2200通过指定用于向终端2020发送通信电波的天线54a等任意一个来确定发送方向。发送方向以北作为0度,东为90度、南为180度、西为270度表示。
控制部2200将表示发送方向的发送方向信息2258存储第二存储部2250中。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有卫星信号接收程序2216。卫星信号接收程序2216是控制部2200用于接收来自GPS卫星12a等的电波S1的程序。
具体的说,控制部2200参照概略星历2252a判断在当前时刻可观测到的GPS卫星12a等,接收来自可观测到的GPS卫星12a等的电波S1等。这时,作为基准的本身位置利用基站位置Pb。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储码相位计算程序2218。码相位计算程序2218是控制部2200用于计算出每个GPS卫星12a等的C/A码的码相位的程序。
控制部2200诸如计算出短于GPS卫星12a的码相位CPb1、关于GPS卫星12b的码相位CPb2、关于GPS卫星12c的码相位CPb3、以及关于GPS卫星12d的码相位CPb4。
在这里,基站2040的电波S1等的接收环境是开放式空间,电波S1等的接收状态良好,所以码相位CPb1等不受多路径的影响,精度极高。即、将码相位CPb1等总称为码相位CPb。
控制部2200将表示码相位CPb1等的码相位信息2260存储在第二存储部2250中。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有初始位置计算程序2220。初始位置计算程序2220是控制部2200用于计算出终端2020的初始位置Pip的程序。初始位置计算程序2220和控制部2200是初始位置计算部的一例。
初始位置Pip是终端2020用于作为定位中的初始推定位置使用的位置。终端2020利用初始位置Pip计算出的可观测到的GPS卫星12a等,或者计算出来自GPS卫星12a等的电波S1等的多普勒偏移等。
图13是根据初始位置计算程序2220进行处理的说明图。
首先,控制部2200根据图13的公式1计算出基站与终端2020之间的距离d。通信电波从基站2040到向终端2020传播的传播时间是RTT的二分之一,所以能够通过RTT的二分之一的时间乘以通信电波的传播速度(光速),计算出距离d。
而且,控制部2200以基站位置Pb为基点,将计算出向发送方向θ偏离了距离d的位置,作为初始位置Pip。发送方向θ是二维的,所以初始位置Pip的高度视为基站位置Pb的高度zb。
控制部2200将表示计算出的初始位置Pip(Xip Yip Zip)的初始位置信息2262存储在第二存储部2250。如上所述,高度Zip等于基站位置Pb的高度zb。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有推定差分计算程序2222。推定差分计算程序2222是控制部2200用于计算出在基站2040指定的GSP卫星的码相位与在终端2020的初始位置Pip的码相位之间的推定差分CPdif的程序。推定差分计算程序2222和控制部2200是推定差分计算部的一例。
图14是根据推定差分计算程序2222进行处理的说明图。
控制部2200根据图14的公式计算出迟延时间的预测差、即Timedif。控制部2200参照精密星历2252b计算出在当前时刻诸如GPS卫星12a的轨道上在卫星位置Ps(Xs,Ys,Zs)。而且,计算出卫星位置Ps和基站位置Pb之间距离与卫星位置Ps和终端2020的初始位置Pip之间距离的距离差分。通过将该距离差分除以电波S1等的传播速度(光速),计算出延迟时间的预测差Timedif。预测差Timedif的单位为毫秒(msec)。
如上所述,C/A码是1.023Mbps位率、1023bit(=1msec)位长的信号。因此,能够根据Timedif乘以1023计算出推定差分CPdif。
控制部2200将表示计算出的推定差分CPdif的推定差分信息2264存储在第二存储部2250中。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有推定码相位计算程序2224。推定码相位计算程序2224是用于控制部2200基于接收电波S1而计算出的基站码相位CPb等和推定差分CPdif,计算出推定码相位的程序。推定码相位CPip是推定码相位的一例。
图15是根据推定码相位计算程序2224进行处理的说明图。
控制部2200对指定的GPS卫星,当在基站位置Pb的仰角ELVb比在初始位置Pip的仰角ELVip大的情况下,使用基站码相位CPb加上推定差分CPdif的公式4A,来计算出推定码相位CPip。就是说仰角ELVb比仰角ELVip大意味着指定的卫星与基站2040的距离比该卫星与终端2020的距离短。因此,推定差分CPdif的符号是正号。
针对于此,控制部2200对指定的GPS卫星,当在基站位置Pb的仰角ELVb比在初始位置Pip的仰角ELVip小的情况下,使用基站码相位CPb减去推定差分CPdif的公式4B,来计算出推定码相位CPip。就是说仰角ELVb比仰角ELvip小意味着指定的卫星与基站2040的距离比该卫星与终端2020的距离长。因此,推定差分CPdif的符号是负号。
控制部2200将计算出的推定码相位CPip存储在第二存储部2250中。但也可以与本发明实施例不同,在图14的公式2的计算过程中可以判断推定差分CPdif的符号。也就是说,在图14的公式2的计算过程中,能够计算出指定的GPS卫星与基站位置Pb的距离和该GPS卫星与终端2020的距离之间的差分,所以能够比较双方的距离。而且,当指定的GPS卫星与基站位置Pb的距离比该GPS卫星与终端2020的距离长的情况下,则推定差分CPdif的符号为负号。反之,当指定的GPS卫星与基站位置Pb的距离比该GPS卫星与终端2020的距离短的情况下,则推定差分CPdif为正号。
如图12所示,基站2040在第一存储部2210中存储有辅助信息发送程序2226。辅助信息发送程序2226是控制部2200用于向终端2020发送初始位置信息2262和推定码相位信息2266的程序。辅助信息发送程序2226与控制部2200是辅助信息发送部的一例。
以上是基站2040的主要的软件构成。
接着,对终端2020的主要的软件构成进行说明。
(终端2020的主要的软件构成)
图16是表示终端2020的主要的软件构成的概况图。
如图16所示,终端2020包括:控制各个部的终端控制部2100、与图1的通信装置2032对应的通信部2102、与GPS装置2034对应的GPS部2104、以及与显示装置2036对应的显示部2106等。
终端2020还包括:存储各种程序的第一存储部2110及存储各种信息的第二存储部2150。
如图16所示,终端2020在第二存储部2150中存储有卫星轨道信息2152。卫星轨道信息2152包含有概略星历2152a及精密星历2152b。
终端2020利用卫星轨道信息2152用于定位。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有卫星信号接收程序2112。卫星信号接收程序2112是终端控制部2100用于接收来自GPS卫星12a等的电波S 1等的程序。
卫星信号接收程序2112的内容与上述的基站2040的卫星信号接收程序2216是一样的,但终端控制部2100使用初始位置Pip,作为用于接收电波S1等的初始位置,。也就是说,使用初始位置Pip,作为用于计算出可以观测到的GPS卫星12a等的基准位置,并且,通过使用初始位置Pip,也能用于计算出来自GPS卫星12a等的接收频率。在该接收频率中包含有多普勒偏移。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有码相位计算程序2114。码相位计算程序2114是终端控制部2100用于接收电波S1等并计算出每个GPS卫星12a等的C/A码的码相位的程序。码相位计算程序2114与终端控制部2100是终端码相位计算部的一例。
终端控制部2100诸如计算出关于GPS卫星12a的码相位CPm1、关于GPS卫星12b的码相位CPm2、关于GPS卫星12c的码相位CPm3以及关于GPS卫星12d的码相位CPm4。
终端控制部2100将表示码相位CPm1等的码相位信息2154存储在第二存储部中。即将码相位CPm1等总称为终端码相位CPm。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有辅助信息接收程序2116。辅助信息接收程序2116是终端控制部2100用于接收来自基站2040的初始位置信息2262(参照图12)和推定码相位信息2266(参照图12)的程序。
终端控制部2100将接收的初始位置信息2262作为初始位置信息2156存储在第二存储部2150中。另外,终端控制部2100将接收的推定码相位信息2266作为推定码相位信息2158存储在第二存储部2150中。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有码相位差分计算程序2118。码相位差分计算程序2118是终端控制部2100用于计算出推定码相位CPip与终端码相位CPm之间的码相位差分CPer的程序。码相位差分CPer是码相位差分的一例。码相位差分计算程序2118与终端控制部2100是码相位差分计算部的一例。
图17是根据码相位差分计算程序2118进行处理的说明图。
如图17a所示,终端控制部2100计算出推定码相位CPip与终端码相位CPm的差分,并根据取得该绝对值的公式5,从而计算出码相位差分CPer。
如图17b所示,终端控制部2100计算出每个GPS卫星12a等的码相位差分CPer。诸如,关于GPS卫星12a的码相位差分Cpera是1片,关于GPS卫星12b的码相位差分Cperb是2片。
终端控制部2100将表示计算出的码相位差分CPer的码相位差分信息2160存储在第二存储部2150中。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有定位程序2120。定位程序2120是终端控制部2100用于根据码相位差分CPer,使用推定码相位CPip或终端码相位CPm进行定位的程序。定位程序2120与终端控制部2100是定位部的一例。
图18是根据定位程序2120进行处理的说明图。
如图18a所示,终端控制部2100关于码相位差分Cper小于阈值α的卫星,使用终端码相位CPm。如果码相位差分Cper小于阈值α,就可以认为来自该GPS卫星的电波S1等没有多路径,所以终端控制部2100就能利用实际接收的信号S1等计算出终端码相位CPm。阈值α被规定为能够根据初始位置Pip的精度来判断多路径的值。
本实施例中的阈值α诸如是2片(chip)。C/A码是由1023片构成,但当判断推定码相位CPip与终端码相位CPm偏离2片以上的情况下,则根据多路径的信号来计算出终端码相位CPm。
即,初始位置Pip的精度越高,阈值α能够设置得越小。而且,初始位置Pip由RTT和通信电波的发送方向来规定,所以,诸如越能详细地判明通信电波的发送方向,就越能使初始位置Pip的精度变高。因此,与本实施例不同,如果发送方向为八个方向(北、东北、东、东南、南、西南、西、西北),那么可以把阈值α设为1.5片,如果发送方向为十六个方向,则可以把阈值α设为1。初始位置Pip的精度越高,将阈值α设置得越小,能够高精度地判断终端码相位CPm是否受到多路径的影响。
针对于此,终端控制部2100关于码相位差分CPer大于等于阈值α的卫星,使用推定码相位Cpip。如果码相位差分Cper大于等于阈值α,那么就能认为来自该GPS卫星的电波S1等是多路径,从而终端控制部2100使用推定码相位CPip。
诸如,终端控制部2100利用GPS卫星12a,12b,12c以及12d进行定位时,当只对应于GPS卫星12c的码相位差分CPer大于等于阈值α时,如图18b所示,则利用终端码相位CPma、CPmb、CPmd以及推定码相位CPipc进行定位。
终端控制部2100将表示计算出的定位位置P1的定位位置信息2162存储在第二存储部2150中。
如图16所示,终端2020在第一存储部2110中存储有定位位置输出程序2122。定位位置输出程序2122是控制部2100用于将定位位置P1显示在显示装置2036中(参照图11)的程序。
定位系统2010如上述构成。
如上所述,基站2040能够计算出终端2020的初始位置Pip。
而且,基站2040能够计算出推定差分CPdif。基站2040还能够根据基于电波S1等计算出的码相位CPb和推定差分CPdif,计算出在终端2020的初始位置Pip的推定码相位CPip。
另一方面,终端2020能够计算出推定码相位CPip和终端码相位CPm之间的码相位差分Cper。在这里,终端2020能够利用初始位置Pip预测载有C/A码的电波S1等的多普勒偏移,所以能够有效地接收C/A码,迅速地计算出终端码相位CPm。
而且,终端2020能够根据码相位差分CPer,利用推定码相位CPip或终端码相位CPm进行定位。
例如、当码相位差分CPer表示多路径越大时,终端2020能够利用推定码相位CPip进行定位。推定码相位CPip不是在基站2040的码相位,而是在终端2020的初始位置Pip的码相位、即推定码相位。也就是说,初始位置Pip比基站2040的位置更接近终端2020的真实位置。
因此,推定码相位CPip比基站码相位CPb更接近终端2020的真实码相位。
基于此,根据定位系统2020对多路径进行判断,当为多路径的情况下,能够比利用通信基站的码相位精度高地进行定位。此外,初始位置Pip比基站2040的位置更接近终端2020的真实位置,所以在定位计算的过程中能更早结束计算结果。也就是说,TTFF(Time To First Fix:首次定位时间)短。
以上为本实施例的定位系统2010的结构,下面利用图19及图20主要对其动作例进行说明。
图19及图20是定位系统2010的动作例的概略流程图。
首先,基站2040计算出与终端2020之间的RTT(图19中的步骤STB1),接着,基站2040取得发送方向信息(步骤STB2)。
接着,基站2040接收电波S1等计算出码相位CPb(步骤STB3)。
接着,基站2040基于基站位置Pb、RTT及发送方向,计算出终端2020的初始位置Pip(步骤STB4)。该步骤STB4是初始位置计算步骤的一例。
接着,基站2040计算出在基站位置Pb的码相位和在初始位置Pip的码相位的推定差分CPdif(步骤STB5)。该步骤STB5是推定差分计算步骤的一例。
接着,基站2040基于基站码相位CPb和推定差分CPdif,计算出在初始位置Pip的码相位CPip(步骤STB6)。该步骤STB6是推定码相位计算步骤的一例。
接着,基站2040向终端2020发送初始位置信息2262(参照图12)和推定码相位信息2266(参照图12)(步骤STB7)。该步骤STB7是校正信息发送步骤的一例。
另一方面,终端2020接收来自基站2040的初始位置信息2262和推定码相位信息2266(图20中的步骤STB8)。终端2020将初始位置信息2262作为初始位置信息2156、将推定码相位信息2266作为推定码相位信息2158存储到第二存储部2150中。
接着,终端2020利用初始位置Pip接收载于电波S1等的C/A码(步骤STB9)。
接着,终端2020计算出终端码相位CPm(步骤STB10)。
接着,终端2020计算出推定码相位CPip与终端码相位CPm之间的码相位差分CPer(步骤STB11)。
接着,终端2020对码相位差分CPer大于等于阈值α的卫星使用推定码相位CPip,对码相位差分CPer小于阈值α的卫星使用终端码相位CPm进行定位(步骤STB12)。
接着,终端2020输出定位位置P1(步骤STB13)。
根据以上步骤判断多路径,当为多路径的情况下,能够比使用在通信基站的码相位精度高地进行定位。
(第二实施例的变形例)
接着,对第二实施例的变形例进行说明。
第二实施例的变形例中的终端2020X及基站2040X的结构分别与上述的第二实施例的终端2020及基站2040有很多结构是相同的,所以对公共部分标注相同的附图标记,在此省略对其说明,下面将以不同点为中心对其进行说明。
在第二实施例的变形例中,终端2020X具有第二实施例的基站2040有的很多功能。基于此,不必对通信基站施加大幅度的改变,就能够判断多路径,当为多路径的情况下,能够比使用通信基站的码相位精度高地进行定位。
图21是基站2040X的主要软件结构的概况图。
如图21所示,基站2040X不同于第二实施例的基站2040(参照图12),不包括:RTT计算程序2212、初始位置计算程序2220、推定差分计算程序2222、推定码相位计算程序2224及校正信息发送程序2226。
而且,基站2040X在第一存储部2150中存储有基础信息发送程序2228。基础信息发送程序2228是控制部2200用于向终端2020X发送基站位置信息2254、发送方向信息2258及码相位信息2260的程序。
图22是终端2020X的主要软件结构的概况图。
如图22所示,终端2020X不同于第二实施例的终端2020(参照图16),不包括校正信息接收程序2116。
而且,终端2020X在第一存储部2150中存储有基础信息接收程序2124。基础信息接收程序2124是终端控制部2100用于接收来自基站2040X的基站位置信息2254、发送方向信息2258及码相位信息2260的程序。基础信息接收程序2124和终端控制部2100是基站位置信息取得部的一例、发送方向取得部的一例、基站码相位取得部的一例。
终端控制部2100将包含在基站位置信息2254中的基站位置Pb、包含在发送方向信息2258中的发送方向、及包含在码相位信息2260中的基站码相位CPb作为基础信息2164存储到第二存储部2150中。
如图22所示,终端2020X在第一存储部2150中存储有RTT计算程序2126。RTT计算程序2126的内容与基站2040的RTT计 算程序2212(参照图12)相同。RTT计算程序2126和终端控制部2100是传播时间计算部的一例。
具体地说,终端控制部2100向基站2040X发送指定的帧(称为:终端帧),对应该终端帧接收基站2040X所发送的帧(称为:基站帧)。而且,对指定的终端帧的发送时刻和对应该终端帧的基站帧的接收时刻进行计量,计算出RTT。
如图22所示,终端2020X在第一存储部2150中存储有初始位置计算程序2128。初始位置计算程序2128的内容与基站2040的初始位置计算程序2220(参照图112)相同。初始位置计算程序2128和终端控制部2100是初始位置计算部的一例。
终端控制部2100将表示计算出的初始位置Pip的初始位置信息2166存储到第二存储部2150中。
可以不同于本变形例,终端控制部2100接收来自多个基站2040X的信号,基于该信号计算出初始位置Pip。
如图22所示,终端2020X在第一存储部2150中存储有推定差分计算程序2130。推定差分计算程序2130的内容与基站2040的推定差分计算程序2222(参照图12)相同。推定差分计算程序2130和终端控制部2100是推定差分计算部的一例。
终端控制部2100将表示计算出的推定差分CPdif的推定差分信息2168存储到第二存储部2150中。
如图22所示,终端2020X在第一存储部2150中存储有推定码相位计算程序2132。推定码相位计算程序2132的内容与基站2040 的推定码相位程序2224(参照图12)相同。推定码相位计算程序2132和终端控制部2100是推定码相位计算部的一例。
终端控制部2100将表示计算出的推定码相位CPip的推定码相位信息2170存储到第二存储部2150中。
这样,在第二实施例的变形例中,终端2020X能够计算出初始位置Pip及推定码相位CPip。
(程序及计算机可读存储介质等)
本发明还可以提供通信基站的控制程序,可使计算机执行上述动作例的初始位置计算步骤、推定差分计算步骤、推定码相位计算步骤和校正信息发送步骤等。
本发明还可以提供记录有这种通信基站的控制程序等的计算机可读存储介质等。
通过存储介质将这些通信基站的控制程序等安装在计算机上,并通过计算机使这些程序处于可执行状态,程序存储介质不仅包括:例如象软盘(注册商标)这样的软磁盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory:光盘驱动器)、CD-R(Compact Disc Recordable:可记录光盘驱动器)、CD-RW(Compact Disc-Rewritable:可重写光盘驱动器)、DVD(Digital Versatile Disc:数字化视频光盘驱动器)等的包式介质,还可以通过暂时或永久存储程序的半导体存储器、磁盘存储器、或光盘存储器等来实现。
以上,对第二实施例进行了说明,但当然可以有各种的变形实施例。
例如、也可以不同于本发明的第二实施例,基站2040从终端2020接收码相位CPm并计算出码相位差分CPer,且将该码相位差分CPer与阈值α进行比较。而且,也可以向终端2020发送用于定位的终端码相位CPm或推定码相位CPip。
以上,对本发明的两个实施例进行了说明,但本发明并不限定上述的两个实施例。而且,也可以是上述的各实施例相互组合而构成的。
如上所述,对本发明的实施例进行详细说明,只要实质上不脱离本发明的发明点和效果可以进行很多的变形,这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此,这种变形例也包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种通信基站,位于固定位置,可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信,所述通信基站包括:
传播时间计算部,用于计算出通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间;
传播时间评价部,用于判断所述传播时间是否在预先规定的时间容许范围内;
卫星信号接收部,用于接收所述卫星信号;
码相位计算部,用于计算出各个所述卫星信号的码相位;
定位侧码相位接收部,用于接收所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位、即定位侧码相位;
差分计算部,用于计算出所述码相位计算部所计算出的所述码相位与从所述定位装置接收的所述定位侧码相位之间的差分;
差分评价部,用于判断所述差分是否在受到多路径影响时的差分范围、即多路径影响范围内;以及
校正值发送部,当由所述差分评价部判断为所述差分在所述多路径影响范围内时,将所述通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。
2.根据权利要求1所述的通信基站,其中,所述时间容许范围被规定为接近于所述通信基站与所述定位装置之间的位置能够视为基本相同程度时的时间范围。
3.根据权利要求1或2所述的通信基站,其中,考虑所述时间容许范围对应的距离与所述定位侧码相位的计算误差来规定所述多路径影响范围。
4.一种通信基站的控制方法,所述通信基站位于固定位置,可与利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位的定位装置进行通信,所述通信基站的控制方法包括以下步骤:
计算出通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间;
判断所述传播时间是否在预先规定的时间容许范围内;
接收所述卫星信号;
计算出各个所述卫星信号的码相位;
从所述定位装置接收定位侧码相位,所述定位侧码相位是所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位;
计算出本通信基站所计算出的所述码相位和从所述定位装置接收到的定位侧码相位之间的差分;
判断所述差分是否在受到多路径的影响时的差分范围、即多路径影响范围内;以及
当判断所述差分在所述多路径影响范围内时,将本通信基站所计算出的所述码相位发送给所述定位装置。
5.一种定位装置,利用来自多个定位卫星的卫星信号进行定位,可与位于固定位置的通信基站进行通信,其中,所述定位装置在下列情况下接收所述通信基站所计算出的码相位,利用所述通信基站所计算出的所述码相位及定位侧码相位进行定位,该情况是指通过所述通信基站判断通信电波在所述通信基站与所述定位装置之间传播的传播时间在预先规定的时间容许范围内,而且,计算出来所述通信基站接收所述卫星信号而计算出的码相位与所述定位装置所计算出的各个所述卫星信号的码相位、即所述定位侧码相位之间的差分,而且,所述差分在受到多路径影响时的差分范围、即多路径影响范围内。
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