CN1159277A - 移动用终端机的位置显示系统 - Google Patents

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Abstract

一种移动终端机位置检测系统，包含如PHS系统等小区制通信系统50，和连接于构成该系统交换局2的中心站1。中心站一拨发待定位移动站7的电话号，该呼叫信号就经构成PHS系统50的交换局2、4、及干线3、5传给最靠近移动站7的基站6。移动站7可知最近基站6的识别号，故用中央控制局51的基站数据库查阅PHS系统50的数据库中对照该识别号，就能识别基站6的位置，并能将该位置显示在中心站1侧的CRT画面上。其结果可提供价廉、高数度位置检测的移动用终端机的位置检测装置。

Description

移动用终端机的位置显示系统
本发明涉及移动用终端机的位置显示系统、使用该显示系统的中心站及该移动用终端机，特别是涉及使用小区制通信系统的移动用终端机的位置显示装置、使用该显示装置的系统及其移动用终端机。
本发明感兴趣的移动体位置检测方法公开于例如日本专利特公平6-93650号公报。根据该公报，基站与移动装置之间利用电波进行通信的移动装置通信方式中，用移动装置分别接收来自多个基站的电波，使用预先求得的各基站的接收电场电平的等电场强度曲线，求出与各接收电平对应的、移动装置能够存在的范围，并根据各范围的重叠部分检测出移动装置的存在位置
但是，通常在移动式无线电话使用的频带区域绘制这样的等电场强度曲线图是极其困难的，这种办法可以说是不实际的。之所以这样说，是因为，例如想要在街道上的某一地点测定电场强度，也会受建筑物、道路、地形、通行中的车辆等的影响，由于多路径和衰落等，电场值随时间，测定装置的放置方法和放置方向等而变化，难以得到固定数值，通常总在数dB～数十dB(微伏特)的范围随时变动，从而，采取这种方式存在着，即使能够大致把握高速移动的车辆的位置，也不能以数十米的精度检测人、车辆、物体的位置这样的问题。
另一方面，向来有各种各样的方法可以用来确认物体的位置，在地面上，而且是在城镇中，一般经常使用的手段有MCA(即Multi-Channel Access：多频道接续)、AVM(即Automatic Vehicle Monitoring System：自动车辆监视系统)和GPS(即Global Positioning system：全球定位系统)。下面对这些加以说明。
(1)MCA
现在，以递送服务为代表的各种派送及运输车辆在城镇中来来去去。例如某一递送服务公司的派送中心收到顾客的要求，对正在进行派送的车辆发出关于递送物品或取物品的指示时，通常说来，当然是指示离该顾客最近的车辆，这样做效率最快、最有效。通常，这样的派送车辆装有MCA等无线电话机。迄今为止的做法是，找到估计可能是正在该顾客附近行驶的派送车辆，用无线电话机进行联络，如果该车辆的确在该顾客附近，就指示该车辆，如果该车辆与预期相反，处于离得很远的位置上，则再依序呼叫别的车辆，反复进行同样的确认，直到联系上符合目的的车辆，这就是迄今为止一般的做法。
(2)AVM
作为能够把握运行车辆的现在位置、活动状况等的现实系统的AVM系统是由固定站(运行管理中心)、基站(用户运用中心)、路标及移动站构成的，已使用于出租汽车等的有效调度。
(3)GPS
一般使用于确认移动中的车辆的位置，已经作为车辆导向系统付诸商用。
已有的确认移动车辆或物体的方法有上述几种。
其中，在MCA中投递人兼司机(下面间称司机)在投递目的地下车到公寓或公司大楼中的顾客处送货时，由于司机离开车辆，即使派送中心想要用无线电话机询问位置，也得不到答复。
尽管顾客着急，派送中心却难以找到正在顾客附近的派送车辆，常常被顾客嫌慢、遭受损失。
而且，这种方法必须反复一一询问移动中的车辆等的司机，要求口头说明现在的位置，中心为了经常把握车辆等的位置信息，必须频繁地用无线电话机与司机联络。这对于司机来说，是极其烦人的，而且是相当的负担，因此，实际上是中心适当寻找方向用无线电话机进行联络，反复几次错误的尝试后，好不容易联系到目标车辆，所以存在着信息确认费事的问题。
对于AVM，路标理应是提供位置信息，但是路标只设置在这些业务用车辆的服务范围。因而，在用户大范围使用方向自然存在有极限。而且路标区域过大，移动站位置的识别变得草率，存在精度下降的问题。发信机输出还高达1瓦，移站的小型轻便化方面受到限制。再者，由于必须用出租车无线电话把移动站的位置信息发送到中心站，也有繁杂的问题。而且由于需要扩充路标，还存在着设备费用大的问题。
采用GPS进行位置确认时，虽然做成移动用车辆本身能够确认自己的位置，但为了向中心发送车辆位置信息，需要别的通信手段。因此，整个终端系统与小型、轻便、价廉有相当的距离。
此外，迄今为止已有幼儿、老人、身心残疾的人携带的、发射微弱电波的位置确认装置。但是，使用电波法允许程度的微弱电波时，能够达到的矩离极有限，可以说不太实用。
本发明为解决上述问题而作，目的在于提供能廉价且高精度测出位置的移动用终端机位置显示系统。
本发明的另一目的在于提供可廉价且高精度检测位置的移动用终端机。
本发明的又一目的在于提供廉价且高精度的移动用终端机位置检测系统用的中心装置。
本发明的再一个目的在于，提供用于将例如司机等所持有的移动用终端机的位置信息发送给中心装置，即使在司机离开车辆时也能够自动发送移动用终端机的位置信息的系统。
本发明的第5个目的在于，提供不要求移动用终端机携带者做什么操作，能自动向中心的位置提供该终端机的位置的装置。
本发明的第6个目的在于，提供能够容易制定电波传播方向图的位置确定系统。
本发明所涉及的移动用终端机的位置显示系统是使用小区制通信系统的系统，在分成多个小区的区域内分别设置基站。移动用终端机的位置显示系统包括：以基站为基础进行通信的移动用终端机、对多个基站的通信数据进行处理的中央控制局，连接中央控制局且能访问中央控制局内的通信数据的中心站，该中心站包含根据通信数据检测移动用终端机的位置的检测手段。
移动用终端机以设置在多个小区内的基站为基础进行通信，中心站对处理该通信数据的中央控制局进行访问，根据通信数据检测移动用终端机的位置。因此。中心站可以很容易知道移动用终端机处在多个小区内的什么位置上。
最好小区制通信系统是PHS系统。作为小区制通信系统，它利用已有的PHS系统，因此，没有必要重新构筑小区制通信系统。
最好是，中央控制局包含识别多个小区的数据库，而且将移动用终端机与基站进行通信时作为通信对象的基站的名称存储于数据库，位置检测器根据数据库中存储的作为通信对象的基站名称检测移动用终端机的位置。
为了检测移动用终端机的位置，使用了中央控制局具有的数据库，因此能够方便地认识作为移动用终端机的通信对象的基站的名称。
最好是在位置显示系统中，移动用终端机包含与中心站进行无线电通信的无线电通信装置，移动用终端机在与基站进行通信时输入识别基站的信号，检测移动用终端机位置的检测器根据来自移动用终端机的、表示基站的信号检测移动用终端机的位置。
移动用终端机在与基站进行通信时输入识别基站的信号，用无线电通信对中心局传达该输入的基站信号，中心站根据表示基站的信号检测移动用终端机的位置。因此，可以不使用PHS系统的数据库，而对移动用终端机的位置进行检测。
还有，最好是移动用终端机包含：监视多个基站的电场强度的监视器，以及将监视器监视所得的基站的电场强度向中心局发送的发送器，位置检测手段根据发送来的多个基站的电场强度识别移动用终端机的位置。
移动用终端机监视多个基站的电场强度，并根据接受该监控的多个基站来的电场强度表明该移动用终端机的位置，因此，可以不使用中央控制局的数据、识别移动用终端机的位置。
最好，移动用终端机包含：用于与基站进行通信的天线、检测识别作为通信对象的基站的识别号的检测器，以及将检测出的识别号对中心站输出的输出器。
由于移动用终端机只包含上述要素，可以提供结构简单的移动用终端机。
又，最好是中心站包含：连接到小区制通信系统的连接器、请求移动用终端机进行通信的基站的识别号的单元、接收识别号，并依据识别号检测移动用终端机的位置的检测器、显示基站附近环境的地图的显示器、在地图上以规定的标记显示移动用终端机的位置的显示器。
中心站接收与移动用终端机进行通信的基站的识别号，依据该号测出移动用终端机的位置在地图上显示，因此能够提供使用于廉价且高精度的移动用终端机位置检测系统的中心站装置。
在本发明的又一状态中，使用小区制通信系统的移动用终端机的位置显示系统包含：分别设置于分为多个小区的区域内的基站，以及以基站为基础进行通信的移动用终端机。基站在与移动用终端机进行通信时把指明基站特性的信息给予移动用终端机。移动用终端机的位置显示系统还包含能与移动用终端机进行通信的中心站，中心站根据基站识别信息检测移动用终端机的位置。以分割成多个小区的基站为基础，移动用终端机在与基站进行通信时接收基站的识别信息，根据该终端机的识别数据，检测移动用终端的位置，因此，不使用中央控制局的信息就能够很容易在中心站了解到移动用终端机存在于多个小区的哪一个位置。
最好是，移动用终端机包含：监视多个基站的电场强度的监视器和将用监视器监视所得的多个基站的电场强度发送给中心站的发送装置，位置检测器具有与移动用终端机的位置相对应的电波传播方向图信息，位置检测器根据该电波传播方向图信息和来自多个基站的电场强度识别移动用终端机的位置。
由于移动用终端机的位置是根据多个基站的电场强度和与移动用终端机的位置相对应的电波传播方向图信息识别的，因此能够以极高的精度识别移动用终端机的位置。
根据本发明的其他形态，位置确定系统包含：分别在各个电场强度上求出以电波发生源为中心的电波的最大传播距离，据此作出第1电波传播方向图的第1方向图制作单元、依据电子地图检测电波发生源周围的建筑物的配置及轮廓的检测器、求第1电波传播方向图与建筑物的轮廓的交点的单元，以及根据第1电波传播方向图与建筑物的轮廓的交点自动制作考虑上述建筑物的影响的第2电波传播方向图的制作装置。
按各电场强度分别求出以电波发生源为中心的最长电波传播距离，根据以此为依据作成的第1电波传播方向图与的电子地图为依据求得的电波发生源周围的建筑物的轮廓的交点，自动制成考虑建筑物轮廓的第2电波传播方向图，因此没有必要一一决定电波传播方向图并据此进行计算。其结果是，可以容易地决定电波的传播方向图。
最好是有多个电波发生源，由以多个电波发生源为中心的第1电波传播方向图和建筑物的轮廓形成多种第2电波传播方向图。借助于检测出所形成的多个多边形的重叠部分进行定位。
由于求多个第2电波传播方向图的重叠部分，用该重叠部分进行定位，能够提供易于定位的位置确定系统。
图1是表示本发明涉及移动用终端机位置显示系统的总体结构的方框图。
图2是表示本发明所涉及中心站的结构的方框图。
图3表示本发明所使用的专用终端机(移动站)的具体结构的方框图。
图4表示移动站的移动轨迹。
图5表示独立经营用系统中基站与移动站之间通信的发识别码与收识别码的构成例。
图6表示公用系统中基站与移动站之间通信的发识别码与收识别码的构成例。
图7表示专用终端机(移动站)的电路结构。
图8是中心站的位置检索作业的流程图。
图9是移动站的位置操作原理图。
图10表示中心站的控制电路例。
图11是表示第1实施例中的中心站的结构的方框图。
图12是表示中央控制局内部结构的模式图。
图13是第2实施例中的基站、移动站及中心站之间收、发信息的图解。
图14是表示第2实施例的中心站的结构的方框图。
图15是第2实施例的的变形例的图解。
图16a～16c是表示立体地图与由该地图得到的电波传播方向图的模式图。
图17是表示立体地图与由该立体地图得到的电波传播方向的模式图。
图18表示根据多个电波传播方向图识别移动站的位置的方法。
图19表示在实际测试时移动用终端机的存在范围。
图20表示改变时间跟踪移动用终端机的移动的状态。
图21是表示本发明所涉及位置确定系统的中心站的构成的方框图。
图22是表示求基站电波传播方向图的步骤的流程图。
图23表示求基站的电波传播方向图时的具体工作内容。
图24表示求基站的电波传播方向图时的具体工作内容。
图25表示精度和每一字节的距离范围。
图26表示电波传播方向图的坐标点阵的角度间隔和数据长度。
图27是表示任意电场强度电波传播方向图的计算步骤的流程图。
图28是电场强度与距离的实测值数据。
图29a、29b表示计算任意电场强度电波传播方向图时的具体工作内容。
图30是用于求电波传播方向图重叠部分的流程图。
图31表示求电波传播方向图重叠部分时的具体工作内容。
(A)第1实施例
下面参照附图对本发明的实施形态加以说明。在第1实施例中，对利用PHS(Personal handiphone System、简易型携带电话)那样的小区制无线电通信系统的情况加以说明。
PHS携带式终端机(下称移动站)在家庭内作为无绳电话使用，但是可以就这样带出去，通过室内公众基站或室外公众基站等连接于公用网或数字网，即可以名副其实的作为简易携带式电话使用。PHS与现有的蜂窝区式携带电话(在这里将已有的携带电话的方式总称为蜂窝区式)很不同的一点是，PHS是小区制的。蜂窝区式携带式电话的移动站的输出为600毫瓦以上，在都市中每二、三千米半径设置一个基站。基站的输出为25～40瓦。而在郊外，也有复盖距离达10公里的情况。反之，PHS式的移动站的输出为10毫瓦左右的微弱输出信号，基站的输出在都市为20毫瓦，在郊外也不过100毫瓦，因此，基站与移动站间的可通信距离在都市约为100米，在郊外也只有约500米。但即使是PHS，也有采用中区制的电话公司，但是不适于位置检索。在PHS那样的小区制系统中，存在着如下所述的许多有利之处。
(1)由于基站小型、轻量，可以设置在电线杆上或公用电话亭上。
(2)由于移动站也是发送输出小，可以做成小型、轻量、廉价的。
(3)由于发送输出小，移动站只要用小容量的电池就够了。
(4)由于蜂窝区小，对于一定的频道数目，可供更多的用户使用。
另一方面，也存在着由于蜂窝区小，在都市中不适合高速行驶的车辆等使用的缺点，但是，在郊外的蜂窝区大，因而高速行驶的车辆也可使用。
本发明的使用PHS那样的小区制无线电通信网络的。图1简单表示出小区制的无线电网络。
在图1中，固定的或可移动的中心站1在与移动中的移动站7通话时，中心站，由连接着的交换局2通过干线3、另一交换局4以及另一干线5，与进入基站6的大约100米半径的峰窝区8内的移动站7通话。而干线3、5上连接着中央控制局51。
在PHS系统中，存在着PHS的数据，一旦中央站1与移动站7通话，移动站7处于基站局6的蜂窝区8内的事实即被存储于设在中央控制局51的基站数据库38中。或者，移动站7甚至还没有与基站6通话，在进入该蜂窝区内的瞬间即同样被存储于数据库。当然，由于基站6的位置预先了解，利用该位置信息可以了解到，在以该基站16为中心的大约100米半径的圆内存在着移动站7。因而，可以识别该移动站7的所在处。
由于PHS的数据库掌握着识别在某一时刻蜂窝区8内具有移动站7的基站的信息，纯粹从技术上说，中心站1能够接受该信息的提供。
另一方面，在中心局1保持着显示器上显示地图信息的系统。如所周知，今日在显示器上显示地图信息的系统，如同在车辆的导航系统例上所见到的那样，很容易作为CD-ROM弄到手。
在中心站显示器屏幕的地图上显示出从PHS的数据库得到的蜂窝区8内具有移动站7的基站6的位置信息。基站6用标记等表示，以该标记为中心显示半径100米的圆。在该情况下当然意味着移动站存在于该圆内。
该圆的中心是，如下面所述，根据求多个基站的电波传播方向图的重叠部分，由求得的图形的重心，中心或包围所求图形的矩形的中心等求其位置。
图2表示中心站1的构成例。如图2所示，本发明涉及的中心站1包含个人电脑或工作站12、个人电脑或工作站12上连接的显示器61及键盘11。在个人电脑或工作站12上连接着中心用的调制解调器13，通过中心用的调制解调器13连接于图1所示的电话局的交换局2。
中心站1在个人电脑或工作站12的显示器屏幕上映出的地图10中显示出表示蜂窝区8内部具有移动站7的基站6的标记9，以及以此标记为中心的半径约100米的圆(但是有时候也可以不是圆)。在这种情况下，显示出作为对象的移动站7处于该圆内的信息。当然移动站7本身无法显示。鼠标器被省略，但是在操作中当然要使用。
图11是表示中心站1的具体构成的方框图。如图11所示，中心站1包含：控制构成中心站1的全体装置的CPU60、连接于CPU60，将移动站7的位置显示于地图上的显示器61、将规定中心站1的动作的程序等加以存储的ROM62和RAM63，以及作为与外部装置的接口的I/O接口64。
通过I/O接口64，连接着显示地图数据用的CD-ROM驱动装置65、连接PHS系统交换局2用的自动呼叫装置66、根据需要在自动呼叫装置66进行呼叫，并在得到存在移动站7的基地站6的数据后立即切断线路的线路切断单元68。线路切断单元68通过中心站用的调制解调器13，如上所述，连接电话局的交换局2。
而且，除从中心站1通过键盘11直接指定移动站7的情况外，询问移动站7的位置信息的用户71的线路也通过I/O接口64输入，所输入的用户是否规定的正规用户，使用同样连接在I/O接口64上的用户数据库69核对。
下面参照图1、2及图11，发送用于检索移动站7的位置信息的信号，接收位置信息用的程序如下所示。首先在中心站1操作键盘11，控制个人电脑或工作站12，自动拨打作为对象的移动站7的PHS电话号码。于是，如图1所示，电话线路经过交换局2等，再通过其蜂窝区8内具有移动站7的基站6连接到移动站7。一旦中心站1与移动站7之间建立线路连接，该基站6的代码即被识别并存储于PHS的数据库中。由于这识别、存储是在瞬间进行的，中心站1与移动站7的线路可以立即切断。该基站6的位置信息用基站6的代码或基站6的经纬度表示，立即从PHS的数据库送往中心站1的调制解码器13，再传到个人电脑或工作站12。
在个人电脑或工作站12，内装的CD-ROM驱动器65预先送出地图信息，该信息作为地图在显示器61的屏幕上映出。如果使基站6的代码或经纬度表达的位置信息重叠在该地图10上，就可以如图2所示，以标记9表示基站6。以基站的标识9为中心的半径约100米的圆得以显示，这样显示圆或与圆相近的图形在程序上是容易的。图2表示本发明的系统的一个例子，本发明不对图2的结构作任何限定。
如前所述，移动站7只要进入基站6的蜂窝区8内，即被识别并存储于数据库，该信息被提供给中心站1，从而判明移动站7存在于以基站6为中心的半径大约100米的圆内。
又。也可有从中心站1向移动站7打电话，以从数据库得到移动站7的位置信息的方式。这种方式在通话的情况下振铃，而在求询位置的情况下没有必要振铃。倒是不振铃较好，因为不会打扰司机。又，最好是具有在中心站1与移动站7之间接通线路，并在PHS的数据库将蜂窝区8内具有移动站7的基站的代码与中心站1联络后立即切断该线路的功能。因此，在求询位置信息的情况下，通信程序(规约)与通话时有些不同，但在这技术上没有任何问题。
因而，在本发明的情况下，移动站7不必一定是正规的电话机。这是因为基本上只要具有与基站6的通信功能即可。或者，在从中心站1向移动站7打电话的方式中，也可以是在从中心站1打来电话时，首先自动接收，保持一定的时间后，再自动切断线路的、本发明用的专用移动站。
这样的专用移动站，不需要通常的通话功能。因而，只要具有与基站6通信的功能，或是具有自动接收与应答功能以及在保持一定时间后切断通信联系的功能即可。在这种情况下，识别蜂窝区8内具有移动站7的基站6主要使用PHS的控制频道进行，因此，可以根据省略各种按钮、液晶显示器、送话器，受话器及与这些东西相关的电子电路元件等。但是，如安装在移动站一方发生异常事态的情况下能发出呼叫通知紧急事态发生用的应急按钮，则会感到方便。这样做可以使专用移动站远比通常的PHS电话机便宜且重量轻。当然也可以有不带应急按钮的专用移动站。
作为本发明的移动站，也可以是PHS的标准携带式电话机。然而，当然是上述省略各种按钮、液晶显示、受话器、送话器及与这些相关的电子电路元件等的专用移动站(专用移动式终端机)方便。该专用移动站由于如上所述省略了电子电路元件等，明显变得小型、轻量且价廉。而且，采用本发明，则中心站1由于得到电话局的数据库提供的该数据，能够掌握移动站7的位置信息。
图3表示专用移动终端机(移动站)的概要。15是移动站主体，16是天线，17表示紧急用按钮，14表示发光二极管指示灯。作为本发明的移动站，也可以使用PHS的标准式电话机。本发明的移动站7不限于该图3的结构。这只是一个例子而已。
现在由中心站1对移动站7，通过PHS进行呼叫，检索移动站7的位置信息。于是，从中心站1通过苦干交换局以及在蜂窝区8内有移动站7的PHS基站6向移动站7打电话。但是，如果在通常的情况下，这一阶段移动站7的电话铃会响，但是在本发明中，只要识别移动站7的位置信息，即识别在蜂窝区8内有移动站7的基站6即可，因此不使电话铃响，在一瞬间PHS的数据库即识别出移动站7处于基站6的蜂窝区8内的情况并存储该信息。此后立即切断连接于中心站1和移动站7之间的线路。当然有时候为此需要修改部分标准的PHS通信规约和移动站的电路，但是在技术上这时不成问题的。当然，如果用户不认为是个问题，则让铃晌也无妨。
图12是表示中央控制局51的内部结构的模式图。从图12可以看出，在中央控制局51连接着控制部52，和连接控制部52且用识别PHS基站6的基站识别数据库54。在控制部52还设置控制移动站7是否振铃的振铃控制部53。移动站7振铃与否由通过干线及控制部53输入的通话信号控制振铃控制部53进行。
这样得到的移动站7的位置信息传给中心站1。在中央控制局51，基站数据库52预先准备有以正确的经纬度表达的各基站位置信息。将该基站6的代码或经纬度与中心站1联络。在中心站1，个人电脑和工作站12等各种电脑的显示器61屏幕上显示出地图10，热机待用。该地图显示系统现在已经是车辆等的导向系统中通常使用的系统的一部分。该地图信息完全伴随经纬度信息显示，因而可以将电话局向中心站1送来的基站6的经纬度信息作为表示基站6的标记，如图2所示在上述电脑显示屏面的地图上真正存在该基站6的地方显示。
据此可了解到，装载着移动站7的车辆的位置等处于显示器61的地图10上所示的基站6作为中心的半径100米的圆当中。在这种情况下，用只让该基站6的标记闪光等以引入注目的办法容易使人看到。
中心站1依序向各移动站7查询下去，据此，各移动站的位置通过各自的基站位置信息分别作为半径约100米的圆在显示器的地图上依序显示。当然，在各移动站7，预先标以1号、2号、3号……，就能够一目了然地知道几号车在什么地方。
从中心站1收集各移动站7的位置信息时，如果是递送服务公司的系统，当然是对正在接收和递送的专递车辆的司机不增加任何负担，又完全不使司机感到烦地收集其位置信息。又如前面所述，由于不是以通话为目的的查询，而只是为了识别基站6的位置，因此，线路使用时间只是很短的瞬间就够了。为收集位置信息而进行的查询的电话费用只要通常的基本通话费就够了，因而是经济的，而且也不会浪费PHS频道的使用时间。或者如果PHS运营公司与用户订有包租制(每月付一定的费用)的合同，则即使询问次数增加也不会怎么增加使用者的经费负担。
中心局1由于能够在显示器61的地图10上经常掌握所有移动站7的位置，所以根据需要可以预先了解到各移动站7中最接近顾客的专递车辆，可以无误地用电话向作为目标的专递车辆下达指示，因而效率很高。指示所使用的电话是蜂窝区式电话、PHS式电话或是MCA式电话，还是其他通信系统都无妨，本发明的巨大优点之一是，位置信息的收集、传达与常规通话可用同一PHS移动站，因此，几乎所有的场合下都可以用PHS进行电话联络。
而且，如前文所述，PHS系统由于特性上的原因，在市内蜂窝区小，不适合与高速运动中的车辆通信。因而，严格说来要实时地掌握高速行驶中的车辆的位置信息是有困难的，但是由于在交叉路口和其他地方车辆停驶或减速，这时进行通信是可能的，在实用上几乎没有问题。另一方面，由于在郊外蜂窝区大，对高速行驶的车辆收集位置信息不存在任何问题。
此外还有，在中心站1预先将时刻变化的移动站7的位置信息数据存储于个人电脑或工作站12的硬盘70中，以后依序将这些位置信息数据取出再现，以此在显示于显示器61的地图10上一边搜索移动站7的位置轨迹，一边如图4所示将该轨迹与时间同时显示。或者也可以将时刻与位置信息列成对应表显示。
上面叙述了位置信息搜索的步骤，而在常规通话和数据传送的呼叫中，当然以通常的规约进行呼叫，响起铃声并且保持着线路。
上面叙述了以电话公司一方的数据库中记录的关于移动站7处于哪一个基站6的蜂窝区内的数据为依据把握位置信息的方式，而在下面将对不利用该数据也能够知道移动站7的位置信息的方式加以叙述。
(B)第2实施例
在第二实施例中，也利用图1所示PHS的小区制无线通信系统(包括无线电话)。不管是由中心站1，公用网和数据网等的交换局2、4，基站6及移动站7构成的公用系统，或是自用系统，在基站6与移动站7的交互通信中，相互发送接收图5及图6所示的发识别码(CS-ID)、收识别码(PS-ID)。
图5为自用系统中基站(CS)6与移动站(PS)7间通信中的发识别码和收识别码的构成例示意图。参看图5，识别基站的发识别码由42比特构成，包含代表自用系统呼叫码的系统呼叫码29比特和代表自用系统中基站ID码的附加ID的13比特。识别移动站的收识别码由28比特组成。
图6为公用系统中基站6与移动站间7通信的发识别码和收识别码构成例示意图。参看图6，发识别码由42比特组成，包含作为区分电话公司用的9比特公司识别码和识别室外公用基站的33比特室外公用附加ID码。室外公用附加ID码包含同时呼叫某区内多个基站，以呼叫识别终端机的同时呼叫区号和附加ID号。识别移动站的收识别码由28比特组成。
基站6发送出来的表示基站6代码号的附加信息(数据)在移动站7侧分离取入，若移动站7具有将该附加ID信息(数据)通过所述无线通信系统(包括无线电话)发送给中心站75的功能，则中心站1即使不依靠上面所述电话公司中数据库，也能把握移动站7在基站6的哪个蜂窝区内。
图13为第二实施例中基站6，移动站7及中心站1之间进行信息收发的模式图。参看图13，在第二实施例中，通过构成PHS系统的基站6发出的呼叫，呼叫移动站7，但通过这种呼叫一旦获得识别包含移动站7的基站6的识别码，就经无线将该信号发送给中心站。图14为第二实施例中中心站75的构成框图，与第一实施例的图11相对应。参看图14，中心站75对第一实施例的中心站1增加了基站数据库38，移动站数据库39及无线接收单元72。除此以外的组成与图11的相同，故省略其说明。无线接收单元72接收移动站7无线发送的基站6的发识别码。接收到的发识别码参照基站数据库38及移动站数据库39，识别存在移动站7的基站6，然后在显示器61上显示已识别的基站。
表示基站6的代码号的附加ID信息存储在移动站7侧的存储器中，根据中心站1侧的请求，可经所述无线通信系统将附加ID的数据发送给中心站1侧。
在上述实施例中，移动站7通过基站6的呼叫，识别基站6，但经无线系统进行请求命令的发送和接收，从而输出识别移动站自身存在区的基站数据(附加ID)，与PHS系统的电话网无关。因此，在中心站侧也可识别移动站7的位置。图15表示对应于图13中这种情况下的模式图。
图7为专用终端机(移动站7)的电路构成框图。因为是专用终端机，故可不用话音电路、显示电路和键操作电路。参看图7，作为专用终端机的移动站7包含：收发信用天线19，对天线19接收到的信号放大、解调用的接收放大电路20及解调电路21，根据解调后的信号检测识别基站6用的附加ID的附加ID检测电路22，根据接收放大电路放大后的信号测定电场强度的场强测定电路23。移动站7还进一步包含：连接于ID检测电路22、场强测定电路23、控制整个移动站7的控制电路24，以及连接于控制电路24的存储电路25。检测基站后，为了向中心站75发送该基站的附加ID及电场强度，经发送信号生成电路26、调制电路27、发送放大电路28及天线19对中心站75进行发送。下面说明其动作。
即，在图7中，根据中心站75来的请求命令，存储电路25将存储在其中的一个或多个基站6的ID及电场强度(简称为“场强”)送出给控制电路24，从而加给发送信号生成电路26。
此时，若整理一下位置检索作业，就如图8所示。图8为第二实施例中位置检索作业程序的流程图。若定约的位置信息用户对中心站75请求位置信息(步骤S11。步骤S，以下简称为“S”)，则中心站75用通行字等确认定约者(S12)，若正确，就对作为对象的检索终端机请求基站6的信息(S13)。如果从移动站7接收到的基站6的信息(S14、S15)。就对其进行分析，并与基站数据库38核对，进行位置的识别(S16、S17)。基站数据库38中存储着基站6的信息，即对应于基站6的KD码的基站6地点或纬度。经度及基站6的发送功率等其它信息。所获得的位置信息提供给询问的位置信息用户71后，作业结束。若使用上述方式，则中心站75连移动站7的场强都能掌握，所以不是只作离基站半径约100m以内这样不明确的识别，而是能进行远比该识别准确度高的定位。也即，按照式(1)所示的弗里斯(Friis)传输公式，接收功率与收发信机间的天线距离的二次方成反比，故根据图7中场强测定电路23获得的接收功率的大小能计算基站6与移动站7间的距离。图9表示其基本原理。
接收功率＝发射机的天线增益×接收机的天线增益×发射功率÷(4π×发射、接收机间的距离/电波波长)2                  ……(1)
参看图9，若取式(1)逆算获得的收发信机有关的距离为r米，则显然移动站7的位置处于离对移动站7电场强度最强的基站A的半径约为r米的圆周附近。从场强次于A基站的B基站或C基站向该半径r米的圆引切线，分割上述半径r米圆，形成圆弧，移动站7存在于该圆弧33上。其结果，可准确度更高地识别移动站7的位置。
图10为中心站75侧系统组成例，它用对上述移动站7的位置检测进行计算并将获得的位置表示在地图上。图10中，34为电话线，35为信号解调电路，36为移动站的位置检测运算电路，37为显示器，38为基站6的数据库，39为移动站7的位置数据库，40为地图数据库，41为向移动站7的始呼电路。
重要的是，仅靠移动站7所发送的多个基站的ID码等数据，不能弄清基站的位置。为了能弄清，必须预先对各基站6的ID码准备基站6的位置(所处地址或纬度与经度)及基站6的发射功率、天线高度等的基站信息作为基站数据库38。同时还必须准备电子地图的数据库40。在上述环境下，用移动站7已发送的多个基站数据，按式(1)计算场强最强的基站A至移动站的距离r，以基站A为中心画半径为r的圆，从场强依次为第二、第三……的基站B、C、……的位置作半径r圆的切线，形成圆弧33，另一方面，参照基站位置信息，参看地图数据库40，在地图上表示移动站，这些工作由移动站7的位置检测运算电路36来实现的，移动站7的数据库39存储这些数据。
(C)第3实施例
下面，说明本发明第三实施例。在第三实施例中，也使用与第一、第二实施例相同的PHS的小区制无线通信系统。
图16a～16c为第三实施例中中心站1具有的电波传播方向的图解。左侧表示地图10中出现的立体图，右侧表示该场合中电波传播方向图。图16a表示基站6设于十字路旁边的场合，图16b表示基站6设于一主道的场合，图16c表示基站6设于T字路旁的状态，图17为一主道其一侧设有大楼、另一侧为公园场合下的电波传播方向图。
第三实施例中，上述信息存储在中心站1的CD-ROM65或基站DB38中。中心站1根据上述信息和第二实施例所示多个基站来的电场信息，进行仿真，识别移动站7的具体位置。
下面，说明用于这种仿真的距离与场强的关系。基站6与移动站7间距离和场强表述为下面的关系式。
D＝f(E)                                ……(2)
一主道长度方向的一次近似式表述为
D＝-16E+1100                           ……(3)
宽度方向的一次近似式表述为D＝30(m)。
这里，D表示对基站的距离，E表示场强(dBμV/m)。
采用上述经验公式可计算基站6与移动站7间的距离。
图18为进行仿真识别移动站7位置的图解。参看图18，根据3个基站6来的电场信息和电波传播方向，假定获得方向图1～方向图3等3种方向图信息。于是，移动站7处在这三个方向图的重叠部分。
图19为实际使用该实施例识别移动站7位置的状态图。图中斜线部分表示移动站所在部分。
下面，说明随时间变化采集如上识别的移动站7多个位置的情况。图20为随时间变化寻求移动站7多个位置的状态图。如图20所示，可获得移动站7的移动轨迹，能实现跟踪移动站。
在上述实施例中，虽以立体地图为例，但不限于此，也可为一般的平面地图，能具体说明大楼等的形状的地图，都同样可制成电波传播方向图加以利用。
本发明可用于各种领域，但如上所述，对递送服务机构经常把握各车辆的位置信息尤其有效，而且收集位置信息时需驾驶员任何负担，也无电话呼叫烦扰，倒是服务中心在驾驶员全不知的情况下当然把握运输车辆的位置，因而能按递送服务机构的客户要求，迅速执行货物的收集、运送。而且，也能快速查找和确认派送方向不明的货物。
作为另一应用例，某公司营业部的销售人员乘车或徒步外出销售期间，公司中显示屏上的地图中会显示各车辆或销售员的位置，故不仅可与销售员连络，还能对其进行周密的管理。
本发明还可用于警察的巡逻车的位置显示，若将本发明专用终端机携带或装载于警备保障公司或银行等的现金运输车等，或将专用终端机装入现金箱内，那么中心站1、75能始终对该车辆或现金箱的位置进行监视。在发生意外事件时，若按紧急用按钮由本发明专用移动站7呼发紧急信号，中心站1、75的显示器上进行紧急插入，表示该车辆附近的基站的标记闪烁，将紧急事态告知中心站1、75中的操作员。若操作员立即通知警察，则能有助于事件早期解决。
作为另一实施例，本发明的专用终端机可做到手握盒那么大小，具有小型、轻量、价廉、等特点，使痴呆性老人、幼儿、或身心受伤者等可携带作为移动站7，在家庭个人计算机等上显示地图信息，其中，移动站(即佩载本发明终端机的老人等)的位置信息指明处于显示器上半径约100m的地域内的情况。由于在家里可进行监控，故发生意外，具有安全和保护作用。老人等因紧急与家庭连络时，按动紧急按钮，家庭里的监视器上表示基站6的标记就会闪烁，报知有紧急情况，便于早期保护。
作为上述以外的应用有，安装于宠物或家畜等的项圈等上，即使在行向不明的情况下，也能知道下落，故比较容易获得保护。
在都市，PHS基站取半径100m为覆盖区，在郊外，出于经济上的考虑，一个基站可设计为取半径2～3Km为覆盖区，因此可认为移动站7的携带者位置识别，在郊外比市内困难。
但是，郊外建筑物的居民少，故半径约2～3Km的区域内，足以确认其下落，考虑到经济性，也不得不作某种程度的折衷。
以上，以PHS为例对本发明进行了说明，但不限于PHS，只要是小区制的无线通信系统，基本上都适用。
(D)第4实施例
下面，参照附图说明本发明第四实施例。图21为构成第四实施例的位置确定系统的中心站91的框图。与第一实施例的图1相比，和第一实施例的中心站1的不同点在于，设有将电子地图81a、基站数据库81b和下面要说明的存储归一化电波传播方向图的归一化方向图数据库81c构成一体的电波传播方向图数据库81。其它部分与第一实施例的相同，故赋予相同部分同一标号，并省略其说明。
(1)基站电波传播方向图数据的定义
下面，说明基站6怎样求出电波传播方向图。
图22为求基站6电波传播方向图时的流程图，图23及图24为基站6电波传播方向图算求程序的图解。参看图21至图23，说明求基站6电波传播方向图的方向。首先，用实际实测值求出基站6的电波最长传播距离R(步骤S111，下面省略“步骤”)。接着如图23所示，求出连接基站6的中心点O与最长传播距离上的点的线段。此时，求出以水平方向(角度A＝0)为基准逆时针方向旋转等角度间隔处所得各点的连接线段。这里，角度间隔取1°至120°范围，任意选择(S112～S114)。
下面，求表示距离R的线段L与电子地图中建筑物数据11的交点，再求得交点包围的区域(平面多边形)。例如，在基站6处于交叉点的当中，而且其3个角有建筑物的情况下，自动求得图24所示区域作为电波传播方向图(S115～S117)。
将如上求得的电波传播方向图Ma的坐标点阵变换为对基站6中心的距离，保存在数据库81中(S118)。这里，距离以任意精度归一化值进行保存。如，电波最长传播距离为800m，精度为4m，则归一化为800/4＝200进行保存。由于变换为归一化值保存，故电波传播方向图的数据长度短，可缩短检索时间。
图25为精度与每一字节距离范围的关系图，图26为电波传播方向图中坐标点阵的角度间隔与数据长度(用1字节表示距离时)的关系图。参看图25及图26，在精度为4m且坐标点阵的角度间隔设定为5°时，用坐标点阵(浮动小数点为8字节)定义基站6的电波传播方向图，情况如下。即，X、Y坐标各取8个字节，8×2＝16字节。角度间隔取5°，360/5＝72。16×72＝1152字节。另一方向，如第四实施例，若用对基站6中心的距离定义，则72字节就够了，因此可用1/16定义基站6的电波传播方向图。若用少的数据表示基站6的电波传播方向图，则数据库中记录的数据也少，从数据库81检索任何基站6的电波传播方向图时，能缩短检索时间。
(2)算出任意场强的电波传播方向图
下面，说明任意电场强度(场强)电波传播方向图的算出方法。图27为这种情况处理内容的流程图，图28为场强与电波传播距离的关系图，图29a～29b为具体作业内容图。
首先，根据实测值获得的经验公式求任意场强的电波传播距离N(S121)。
参看图28，根据多次实测结果求得场强与电波最大传播距离的关系。例如，从图28获得下式。
传播距离N＝-(场强-82)/0.056
根据该式求电波传播距离。按照保存在数据库中的基站6的电波传播方向图Ma的精度对该传播距离进行归一化(S122)。例如，检测到的电波传播距离为400m，精度若为4m，就获得400/4＝100。
检索数据库81，读出基站6的电波传播方向图(S123)。将任意场强的电波传播距离N(上例中为100)与基站6电波传播方向图Ma中的距离R(上例中为200)进行比较，基站6的电波传播方向图的距离大时，置换为任意电场强度的电波传播距离Mb(S124)。基站6电波传播方向图Ma的距离R是最大传播距离，故电波传播距离N不会大于距离R。因此，只要比较数值，就可算出任意场强的电波传播方向图。图29a画出记录于数据库中的电波传播方向图Ma，图29b为任意场强的电波传播方向图。
因此，当求任意场强的电波传播方向图Mb时，只要比较记录于数据库81中基站6电波传播方向图Ma的距离与任意场强的距离N，即使不求出与电子地图中每个建筑物的交点，也能求出任意场强电波传播方向图。
由于不求与每幅电子地图中建筑物的交点，故缩短了求任意场强电波传播方向图的运算时间。
(3)电波传播方向图重叠部分的运算
下面，参看图30及图31，说明(2)中说明的电波传播方向图重叠部分的运算。图30为计算电波传播方向图重叠部分的处理程序的流程图，图31为具体作业内容图。
首先，根据设定的精度，在预定地图21上包含求重叠部分的电波传播方向图Mc、Md的范围内，定义任意大小的网格22(S131)。检查各网格22的中心是否落在电波传播方向图Mc、Md中(S132)。取各电波传播方向图Mc、Md中都包含的网格的集合为电波传播方向图的重叠部分(S133)。这里，不是运算多边形与多边形，而是通过运算多边形与点，来求得重叠部分，故能缩短运算时间。
图31为具体求得重叠的状态图。首先，通过一个平面多边形规定一个传播方向图Mc，其后用另一个平面多边形求得电波传播方向图Md。通过求出它们的重叠部分Me，就可确定位置。
这里，可简单地将假设定义的网格的面积取大(精度低)或取小(精度高)。若取低精度，检查网格中心是否落在多边形中的次数就少，故可缩短运算时间。
工业上的应用性
如上所述，通过装载、携带或安装作为本发明系统中一构成部分的移动站，就能通过PHS等的交换局等将这些车辆或人、物等的位置信息传送给中心站，并在显示于中心站的显示器上的地图信息中，将上述车辆或人、物的位置(下落)显示在以各个标记等为中心所描绘的圆内(在都市，半径约为100m的圆内，或在效外，半径约为2～3Km的圆内)。结果是，车辆或人、物的下落一目了然，同时能实时显示移动站移动的轨迹，故有助于对移动站的管理和分析。

Claims (24)

1.一种移动用终端机的位置显示系统，使用小区制通信系统，其特征在于，
所述小区制通信系统包含：
分别设于划分为多个小区的区域内的基站，
以所述基站为基础进行通信的移动用终端机，
处理与多个所述基站通信的数据的中央控制局，和
可访问所述中央控制局的通信数据的中心站；
所述中心站包含，根据所述通信数据检测所述移动用终端机的位置的检测手段。
2.如权利要求1所述的移动用终端机的位置显示系统，其特征在于，所述小区制通信系统是PHS系统。
3.如权利要求2所述的位置显示系统，其特征在于，所述中央控制局包含指明所述多个小区的特性的数据库，所述移动用终端机与所述基站通信时，所述通信对象的基站名存储在所述数据库中，
所述位置检测手段根据存储在所述数据库中的所述通信对象的基站名检测所述移动用终端机的位置。
4.如权利要求1所述的位置显示系统，其特征在于，所述移动用终端机包含与所述中心站进行无线通信的无线通信手段，
所述移动用终端机与所述基站通信时输入识别所述基站的信号，
所述检测移动用终端机位置的手段根据所述移动用终端机来的指示所述基站的信号检测所述移动用终端机的位置。
5.如权利要求1所述的位置显示系统，其特征在于，所述移动用终端机包含：监视多个所述基站电场强度的监测手段，和将所述监测手段监测到的多个基站的电场强度发送给所述中心站的手段；
所述位置检测手段根据所述发送的多个基站的电场强度，识别所述移动用终端机的位置。
6.如权利要求1所述的位置显示系统，其特征在于，所述位置检测手段包含：显示所述移动用终端机位置附近环境的地图的手段，和在所述地图上按预定形状显示所述移动用终端机位置的手段。
7.如权利要求4所述的位置显示系统，其特征在于，所述中心站包含为使所述位置检测手段动作而呼叫所述移动用终端机的手段。
8.如权利要求7所述的位置显示系统，其特征在于，所述移动用终端机的位置显示系统按常规模式和位置检测模式工作，在所述位置检测模式下控制使所述移动用终端机不发振铃音。
9.如权利要求8所述的移动用终端机的位置显示系统，其特征在于，所述中心站包含存储手段，
所述位置检测手段随时间变化多次检测所述移动用终端机的位置，所述多次位置检测结果存储在所述存储手段中。
10.如权利要求8所述的位置显示系统，其特征在于，所述中心站包含在所述位置检测模式下所述移动用终端机与所述基站进行通信，并且所述移动用终端机输入识别所述基站的数据后，切断所述中心站与所述移动站的线路的切断手段。
11.一种移动用终端机，用作权利要求1中所述移动用终端机，其特征在于，它包含：
与所述基站通信用的天线；
检测识别所述通信对象的基站的识别号的手段；
对所述中心站输出所述检测得到的识别号的手段。
12.如权利要求11所述的移动用终端机，其特征在于，可进一步包含存储所述识别号的手段。
13.如权利要求12所述的移动用终端机，其特征在于，可进一步包含声音输入手段及声音输出手段。
14.如权利要求11所述的移动用终端机，其特征在于，对所述中心站输出识别号的所述手段响应所述中心站来的呼叫，输出识别号。
15.如权利要求14所述的移动用终端机，其特征在于，可进一步包含紧急用联络手段，所述紧急用联络手段一旦动作，将该告急信息和所述基站识别号一起输出给所述中心装置。
16.如权利要求14所述的移动用终端机，其特征在于，进一步包含响应所述中心站来的呼叫，向所述中心站输出所述识别号后，自动切断与所述中心站的线路连接的手段。
17.一种中心站，用于权利要求1中所述的中心站，其特征在于，它包含：
接入所述小区制通信系统的手段；
请求与所述移动用终端机通信的基站识别号的手段；
接收所述识别号，并根据所述识别号检测所述移动用终端机位置的手段；
显示所述基站附近环境的地图的手段；
在所述地图上以规定的标记显示所述移动用终端机位置的手段。
18.如权利要求17所述的中心站，其特征在于，所述识别号接收手段通过所述小区制通信系统进行接收。
19.如权利要求17所述的中心站，其特征在于，所述识别号接收手段直接从所述移动用终端机接收识别号。
20.如权利要求17所述的中心站，其特征在于，可进一步包含存储所述检测检测到的移动用终端机位置的手段。
21.一种移动用终端机的位置显示系统，使用小区制通信系统，其特征在于，
所述小区制通信系统包含：分别设于划分为多个小区的区域内的基站，和以所述基站为基础进行通信的移动用终端机；
所述基站含有与所述移动用终端机通信时将识别所述基站的信息加给所述移动用终端机，并能与所述移动用终端机通信的中心站；
所述中心站包含根据所述基站识别信息检测所述移动用终端机位置的检测手段。
22.如权利要求21所述的位置显示系统，其特征在于，所述移动用终端机包含：监测多个所述基站电场强度的检测手段，和将所述监测手段监测到的多个基站的电场强度发送给所述中心站的手段；
所述位置检测手段根据与所述发送的多个基站的电场强度和所述移动用终端机的位置相对应的电波传播方向图信息识别所述移动用终端机的位置。
23.一种位置确定系统，其特征在于，包含：
以各个不同电场强度求出以电波发生源为中心的电波最长传播距离，并以此为基础制成第一电波传播方向图的手段；
以电子地图为基础检测所述电波发生源周围建筑物的配置及轮廓的手段；
求取所述第一电波传播方向图与所述建筑物轮廓的交点的手段；
根据所述第一电波传播方向图与所述建筑物轮廓的交点，自动生成考虑所述建筑物轮廓的第二电波传播方向图的手段。
24.如权利要求23所述的位置确定系统，其特征在于，可进一步包含检测所述多个第二电波传播方向图的重叠部分的手段。
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