CN1815254A - 定位系统、终端装置及终端装置的控制方法 - Google Patents

定位系统、终端装置及终端装置的控制方法 Download PDF

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CN1815254A
CN1815254A CNA2006100022487A CN200610002248A CN1815254A CN 1815254 A CN1815254 A CN 1815254A CN A2006100022487 A CNA2006100022487 A CN A2006100022487A CN 200610002248 A CN200610002248 A CN 200610002248A CN 1815254 A CN1815254 A CN 1815254A
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Abstract

本发明公开了不需要基站的大幅度系统变更，就能在不能接收来自于大于等于三个的基站的信号的情况下进行定位的基站间非同步方式的通信网中的定位系统等。通信基站(20A)等包括：存储基站位置信息(152)的基站位置信息存储单元；生成表示发送时间中的发送时间和卫星时间之间的时差的时差信息(160)的时差信息生成单元；及其他，终端装置(50)包括：从通信基站等取得基站位置信息(152)和时差信息的基站信息取得单元；判断位于终端装置的上空的定位卫星(12a)等、即上空卫星的数目的上空卫星数目判断单元；根据上空卫星的数目选择卫星信号定位单元；通信用信号电波定位单元或者复合定位单元中一个的定位单元选择单元；及其他。

Description

定位系统、终端装置及终端装置的控制方法
技术领域
本发明涉及在通信基站间不具有相同的时钟脉冲等的公共的基准定时的基站间非同步方式的通信网中的定位系统、终端装置及终端装置的控制方法。
背景技术
目前有一种定位系统，在诸如CDMA(Code Devision MultipelAccess：码分多址复用)方式的所谓的数字移动通信系统中，公知这样一种方法，以确保多个基站间中的时间同步为前提，通过在多个基站和移动无线终端装置间的接收信号的到达时间差来检测位置(例如：特开平7-181242号公报)。
不过，在全国存在多个基站，为了在各个基站间构筑用于取得时间同步的系统，存在经济负担重的问题。
与此相对，研究开发出这样一种技术方案，在基站间非同步方式的通信网中，设置有用于管理多个基站相互间的时间差信息的位置管理基站，该位置管理基站对移动终端的位置进行定位(例如：专利文献1)。
专利文献1：特开平11-252632号公报(图1等)
不过，在现有技术中，用于求得各个基站所发送的定时信号和从其他基站接收的定时信号的到达时间差的系统需要基站的大幅度地系统变更，构筑其系统的经济负担重。
而且，还存在这样的问题，在不能接收大于等于3个基站的信号的时候，不能进行移动终端的位置的定位。
发明内容
本发明的目的在于提供基站间非同步方式的通信网中的定位系统、终端装置和终端装置的控制方法，其不需要通信基站的大幅度地系统变更，就可以在不能接收大于等于3个的通信基站的信号的时候也能够进行定位。
上述目的由根据第一方面的发明的通信基站间非同步的定位系统来实现。该定位系统包括多个通信基站和可与所述通信基站通信的终端装置，其中，所述通信基站包括：基站位置信息存储单元，用于存储表示所述通信基站的位置的基站位置信息；带有发送时间信息的通信用信号电波生成单元，在由所述通信基站发送的通信用电波上载入表示发送时间的发送时间信息；卫星时间信息生成单元，根据定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成卫星时间信息，所述卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；时差信息生成单元，生成时差信息，所述时差信息表示所述发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；通信用信号电波发送单元，发送载有所述发送时间信息的所述通信用信号电波；以及基站信息发送单元，发送所述基站位置信息和所述时差信息，此外，所述终端装置包括：终端侧卫星时间信息生成单元，根据所述定位卫星所发送的所述卫星信号，生成终端侧卫星时间信息，所述终端侧卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；基站信息取得单元，用于从所述通信基站取得所述基站位置信息和所述时差信息；上空卫星数目判断单元，用于判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；卫星信号定位单元，根据所述卫星信号，对所述终端装置的位置进行定位；通信用信号电波接收单元，用于从通信基站接收所述通信用信号电波；接收时间信息生成单元，用于生成表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息；通信用信号电波定位单元，用于根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；复合定位单元，用于根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；以及定位单元选择单元，根据所述上空卫星的数目，选择所述卫星信号定位单元、所述通信用信号电波定位单元、或者所述复合定位单元中的一个。
根据第一方面的发明的构造，所述通信基站能够通过卫星时间信息生成单元生成所述卫星时间信息。并且，大家熟知，根据多个所述卫星信号，进行当前位置的定位，其结果能够在取得定位位置信息的同时，能够取得正确的所述卫星时间。
而且，所述通信基站能够通过所述时差信息生成单元生成所述时差信息。
也就是说，所述通信基站不是使所述发送时间与所述卫星时间同步，而是仅仅生成所述时差信息，所以其结构简单，不需要所述通信基站的大幅度地系统变更。
另一方面，所述终端装置能够通过所述基站信息取得单元从所述通信基站取得所述基站位置信息和所述时差信息。
此外，所述终端装置能够通过所述通信用信号电波接收单元从所述通信基站接收所述通信用信号电波。
而且，能够通过所述接收时间信息生成单元生成所述接收时间信息。在这里，所示终端装置因为能够通过所述终端侧卫星时间信息生成单元生成所述卫星时间信息，所以能够使所述接收时间信息处于与所述卫星时间没有差距的状态。
而且，能够从大于等于三个的所述通信基站接收所述基站位置信息和所述时差信息，能够从大于等于三个的所述通信基站接收所述通信用信号电波，在这种情况下，因为能够正确地计算出所述通信用信号电波从各个所述通信基站到达所述终端装置的传输时间，所以能够基于所述通信用信号电波定位单元进行定位。
不过，在只从0个到2个的所述通信基站接收所述通信用信号电波的时候，不能够基于所述通信用信号电波定位单元进行定位。
在这一点上，所述终端装置因为包括所述复合定位单元和所述卫星定位单元，所以在只从0个至2个的所述通信基站接收所述通信用信号电波的情况下，能够根据所述通信用信号电波和所述卫星信号，或者仅根据多个所述卫星信号进行定位。
因此，所述终端装置即使在不能接收大于等于三个的所述通信基站的信号也能够进行定位。
基于此，根据本发明的构造，不需要通信基站的大幅度地系统变更，即使在不能接收大于等于三个的通信基站的信号的时候也能够进行定位。
上述目的通过第二方面的本发明的终端装置来实现，该终端装置可以从通信基站间非同步的通信网中的多个通信基站接收载有表示发送时间的发送时间信息的通信用信号电波，包括：终端侧卫星时间信息生成单元，根据所述定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成终端侧卫星时间信息，所述终端侧卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；基站信息取得单元，用于从所述通信基站取得基站位置信息和时差信息，其中，所述基站位置信息表示所述通信基站的位置，所述时差信息表示所述发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；上空卫星数目判断单元，用于判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；卫星信号定位单元，用于根据所述卫星信号，对所述终端装置的位置进行定位；通信用信号电波接收单元，用于从所述通信基站接收所述通信用信号电波；接收时间信息生成单元，用于生成表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息；通信用信号电波定位单元，用于根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；复合定位单元，用于根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；以及定位单元选择单元，根据所述上空卫星的数目，选择所述卫星信号定位单元、所述通信用信号电波定位单元、或者所述复合定位单元中的一个。
根据第二方面的发明的构造，与第一方面的发明的构造相同，不需要基站的大幅度地系统变更，即使在不能够接收来自于大于等于三个的基站的信号的时候也能够进行定位。
第三方面的发明，在第二方面的发明的基础上，所述定位单元选择单元具有这样的结构：在所述上空卫星的数目大于等于三个的时候选择所述卫星信号定位单元；在所述上空卫星的数目是一个或两个的时候选择所述复合定位单元；在所述上空卫星的数目为零的时候选择所述通信用信号电波定位单元。
一般情况下，基于所述卫星信号进行定位的定位精度高于基于所述通信用信号电波进行定位的定位精度。
在这一点上，所述终端装置的所述定位单元选择单元具有这样的结构，在所述上空卫星的数目大于等于三个的时候，选择所述卫星信号定位单元，在所述上空卫星的数目为一个或两个的时候，选择所述复合定位单元，在所述上空卫星的数目为0个的时候，选择所述通信用信号电波定位单元，所以只要能够从所述定位卫星接收所述卫星信号，就能够仅根据所述卫星信号、或者根据所述卫星信号和所述通信用信号电波这两个来进行定位。
因此，所述终端装置根据所述上空卫星的数目，能够在最高精度下进行定位。
根据第四方面的发明，能够在第二方面和第三方面的发明的基础上，还包括基站转换判断单元，所述基站转换判断单元判断是否转换可通信的所述基站的全部或一部分，其中，所述基站信息取得单元具有这样的结构：根据所述基站转换判断单元的判断结果，取得所述基站位置信息和所述时差信息。
当转换可通信的所述基站的全部或一部分的时候，转换前保持的所述基站位置信息和所述时差信息的全部和一部分不能用于基于所述通信用信号电波定位单元和所述复合定位单元进行定位。
在这一点上，根据第四方面的构造，所述终端装置因为包括所述基站转换判断单元，所以能够判断是否转换可进行通信的所述基站的全部和一部分。
而且，所述基站信息取得单元具有根据所述基站转换判断单元的判断结果取得所述基站位置信息和所述时差信息的结构，所以在可进行通信的所述通信基站转换后，重新取得所述基站位置信息和所述时差信息，能够基于所述通信用信号电波定位单元和所述复合定位单元进行定位。
上述目的通过本发明的第五方面的终端装置的控制方法来实现，该方法包括以下步骤：终端侧卫星时间信息生成步骤，可与多个通信基站通信的终端装置根据定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成卫星时间信息，所述卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；基站信息接收步骤，所述终端装置从所述通信基站接收基站位置信息和时差信息，所述基站位置信息表示所述通信基站的位置，所述时差信息表示所述通信基站发送通信用信号电波的发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；上空卫星数目判断步骤，所述终端装置判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；以及定位单元选择步骤，所述终端装置根据在所述上空卫星数目判断步骤中的判断结果，从卫星信号定位单元、通信用信号电波定位单元和复合定位单元中选择一个，其中，所述卫星信号定位单元根据所述卫星信号进行所述终端装置的定位；所述通信用信号电波定位单元根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息，进行所述终端装置的定位；所述复合定位单元根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息进行所述终端装置的定位。
根据第五方面的发明的构造，与第一方面的发明的构造相同，不需要基站的大幅度地系统变更，即使在不能够接收来自于大于等于三个的通信基站的信号的情况下也能够进行定位。
附图说明
图1是表示本发明的实施例所涉及的定位系统的概略图。
图2是基站的主要硬件构成的概略图。
图3是终端的主要硬件构成的概略图。
图4是基站的主要软件构成的概略图。
图5是表示发送帧FR等的概略图。
图6是终端的主要软件构造的概略图。
图7是基站定位方法的一例说明图。
图8是定位系统的动作例的概略流程图。
具体实施方式
以下，参照附图等详细说明本发明的优选实施例。
另外，以下描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是表示本发明的第一实施例的定位系统10等的概略图。
如图1所示，定位系统10包含基站20A、20B、20C和20D。该基站20A等是多个通信基站中的一例。
定位系统10还包括可与基站20A等进行通信的终端50。该终端50是终端装置的一例。
基站20A等包括基站GPS装置32，从作为定位卫星的诸如GPS卫星12a、12b、12c和12d接收作为卫星信号的诸如信号G1、G2、G3和G4。
基站20A包括基站通信装置34，能够向包括终端通信装置62的终端50发送通信用信号电波、即信号电波S1(以下称作信号S1)、S2、S3和S4。
基站20A等相互间不能取得时间同步，构成通信基站间非同步的通信网。
终端50包括终端GPS装置60，能够从GPS卫星12a等接收信号G1等。终端50诸如可以是便携式电话机、PHS(PersonalHandy-phone System：个人便携式电话系统)、PDA(personal DigitalAssistance：个人数字助理)等，但并不限于此。
此外，GPS卫星12a等的数目可以与本实施例不同，可以是3个，也可以大于等于5个。而且，可以与本实施例不同，基站20A等的数目可以大于等于5个，终端50的数目可以大于等于2个。
(基站20A的主要硬件构造)
图2是基站20A的主要硬件构造的概略图。
此外，基站20B、20C和20D的主要硬件结构与基站20A相同，在此省略对其的说明。
如图2所示，基站20A含有计算机，计算机含有总线22。
在该总线22上连接有CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)24、存储装置26、外部存储装置28等。存储装置26诸如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等。外部存储装置28诸如是HD(Hard Disk：硬盘)
此外，在该总线22上还连接有：用于输入各种信息等的输入装置30、基站GPS装置32、以及基站通信装置34。基站通信装置34具有用于发送用于和终端50进行通信的信号S1的结构。
此外，在该总线22上还连接有用于显示各种信息等的显示装置36，及基站时钟38。基站时钟38既不与其他的基站20B等同步，也不与GPS卫星12a等的时间(以下称作GPS时间)同步。
而且，在该总线22上还连接有基站第二时钟40。该基站第二时钟40所测量的时间能够维持在与GPS时间没有差距的状态上。
而且，在该总线22上还连接有基站第二通信装置42。如后面所述，基站第二通信装置42具有用于发送基站位置信息162和时差信息160(参照图4)的结构。
(终端50的主要硬件构造)
图3是终端50的主要硬件构造的概略图。
如图3所示，终端50包括计算机，计算机包括总线52。
在该总线52上连接有CPU 54、存储装置56、输入装置58、终端GPS装置60、终端通信装置62、显示装置64和终端时钟66等。如后所述，终端时钟66所测量的时间能够维持在与GPS时间没有差距(差别)的状态上。
(基站20A的主要软件构造)
图4是基站20A的主要软件构造的概略图。
而且，基站20B、20C和20D的主要软件构造与基站20A相同，在此省略对其的说明。
如图4所示，基站20A包括：用于控制各部的基站控制部100、与图2的基站GPS装置32对应的基站GPS部102、与图2的基站通信装置34对应的基站通信部104等。该基站通信部104是用于发送信号S1的通信用信号电波发送单元的一例。
基站20A还包括：与图2的基站时钟38对应的基站计时部106、与图2的基站第二时钟40对应的基站第二计时部108；以及与图2的基站第二通信装置42对应的基站第二通信部110等。
基站20A还包括：用于存储各种程序的基站第一存储部120、用于存储各种信息的基站第二存储部150。
如图4所示，基站20A在基站第二存储部150上存储有基站位置信息152。基站位置信息152是表示基站20A的位置的信息，诸如由纬度、经度和高度表示基站20A的位置。该基站位置信息152是基站位置信息的一例，基站第二存储部150是基站位置信息存储单元的一例。
如图4所示，基站20A在基站第二存储部150上存储有卫星轨道信息154。卫星轨道信息154包括诸如所有的GPS卫星12a等的概略轨道信息、即概略星历(Almanac)，以及各个GPS卫星12a等的精密轨道信息、即精密星历(Ephemeris)。使用卫星轨道信息154，并根据GPS卫星12a等所发送的信号G1等进行定位。
基站控制部100能够定期地通过基站GPS部102接收来自于GPS卫星12a等的信号G1等，并从信号G1等上选取(抽出)概略星历和精密星历。诸如每隔7天更新一次概略星历，诸如每隔4个小时更新一次精密星历，使概略星历和精密星历总被维持在有效状态上。
基站20A通过基站计时部106生成表示信号S1的发送时间的发送时间信息156。基站控制部100将发送时间信息存储在基站第二存储部150上。
如图4所示，基站20A在基站第一存储部120上存储有发送帧生成程序122。发送帧生成程序122是用于基站控制部100将发送时间信息156载在信号S1上的程序。也就是说，发送帧生成程序122和基站控制部100是带有发送时间信息的通信用信号电波生成单元的一例。
图5是载在基站通信部104所发送的信号S1上的发送帧FR的一例等的概略图。
如图5所示，发送帧FR诸如包括子帧SF1至SF7，各个子帧SF1等分别含有表示各个子帧SF1等的发送时间t1至t7的信息。由基站计时部106测量发送时间t1等。
基站20A通过基站通信部104连续发送含有定时信号TS1的信号S1。
如图4所示，基站20A在基站第一存储部120上存储有GPS时间生成程序124。GPS时间生成程序124是用于基站控制部100根据GPS卫星12a等所发送的信号G1等(参照图1)生成表示GPS时间的GPS时间信息158的程序。也就是说，GPS时间生成程序124和基站控制部100是卫星时间信息生成单元的一例。
基站控制部100使用卫星轨道信息154，根据由基站GPS部102接收的多个信号G1等进行当前位置的定位，而且，生成正确的GPS时间信息158，并存储在基站第二存储部150上。
如图4所示，基站20A在基站第一存储部120上存储有基站第二时钟校验程序126。基站第二时钟校验程序126是用于基站控制部100根据上述的GPS时间信息158将基站第二计时部108的时间维持在与GPS时间没有差距的状态上的程序。
基于此，基站20A将基站第二计时部108的时间维持在与GPS时间没有差距的状态上。
如图4所示，基站20A在基站第一存储部120上存储有时差信息生成程序128。时差信息生成程序128是用于基站控制部100生成时差信息160的程序，该时差信息160表示信号S1的发送时间中的、由发送时间信息156表示的发送时间和基站第二计时部108所生成的时间之间的时差。也就是说，时差信息生成程序128和基站控制部100是时差信息生成单元的一例。
具体地说，如图5所示，基站控制部100接收基站通信部104所生成的发送帧FR，生成表示与基站第二计时部108的时间tla之间的时差td的时差信息160。具体地说，通过基站计时部106所生成的、包含在信号S1中的定时信号TS1和基站第二计时部108所生成的定时信号TS2之间的定时差来测量时差td，这里，基站20A内部中的发送帧FR的传输延迟时间因为极其短暂，所以忽略不计(视为不存在)。
如上所述，基站第二计时部108的时间被维持在与GPS时间没有差别的状态上，所以时差信息160表示发送时间t1和GPS时间之间的时差。
基站控制部100将生成的时差信息160存储在基站第二存储部150中。
如图4所示，基站20A在基站第一存储部120上存储有时差信息发送程序130。时差信息发送程序130是用于基站控制部100通过基站第二通信部110将基站位置信息152和时差信息160发送给终端50的程序。也就是说，时差信息发送程序130、基站控制部100和基站第二通信部110是基站信息发送单元的一例。
具体地说，基站控制部100根据来自于终端50的请求，将基站位置信息152和时差信息160载在与上述的信号S1不同的系统的信号上，并进行发送。
如上所述，基站20A不是使通过基站计时部106测量的发送时间与GPS时间同步，而是生成时差信息160，并根据终端50的请求将时差信息载在与通信用信号S1不同的系统的信号上，并发送，所以其构成简单，不需要通信基站间非同步的普通的通信基站的大幅度地系统变更。
(终端50的主要软件构造)
图6是终端50的主要软件构造的概略图。
如图6所示，终端50包括：控制各部的终端控制部200；与图3的终端GPS装置60对应的终端GPS部202；与图3的终端通信装置62对应的终端通信部204；与图3的终端时钟66对应的终端计时部206；以及其他。
终端50还包括存储各种程序的终端第一存储部210，以及存储各种信息的终端第二存储部250。
如图6所示，终端50在终端第二存储部250上存储有终端侧卫星轨道信息252。终端侧卫星轨道信息252诸如是包括概略星历和精密星历在内的信息。
终端控制部200通过终端GPS部202定期地接收来自于GPS卫星12a等的信号G1等，从信号G1上诸如每隔7天选取概略星历，诸如每隔4个小时选取精密星历，并总维持在有效的状态上。
此外，可以与本实施例不同，终端控制部200可以通过终端通信部204从基站20A取得包含概略星历和精密星历在内的卫星轨道信息154(参照图4)。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有终端侧GPS时间信息生成程序212。终端侧GPS时间信息生成程序212是用于终端控制部200根据来自于GPS卫星12a等的信号G1等(参照图1)生成表示GPS时间的终端侧GPS时间信息254的程序。该终端侧GPS时间信息254是终端侧卫星时间信息的一例，终端侧GPS时间信息生成程序212和终端控制部200是终端侧卫星时间信息生成单元的一例。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有终端时钟校验程序214。终端时钟校验程序214是用于终端控制部200根据终端侧GPS时间信息254校验终端计时部206的时间的程序。
基于此，终端50能够将终端计时部206的时间维持在与GPS时间没有差别的状态上。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有移交判断程序(hand over decision program)216。移交判断程序216是用于终端控制部200判断当前可进行通信的基站20A等(参照图1)的全部或一部分是否转换成其他的基站的程序。也就是说，移交判断程序216和终端控制部200是基站转换判断单元的一例。
所谓的移交是指转换可与终端50进行通信的基站。例如，终端50从可与基站20A、20B和20C(参照图1)进行通信的状态(称作最初状态)转换为可与基站20B、20C和20D进行通信的状态(称作转换后的状态)。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有基站信息取得程序218。基站信息取得程序218是用于终端控制部200从基站20A等取得基站位置信息152和时差信息160(参照图4)的程序。也就是说，基站信息取得程序218和终端控制部200是基站信息取得单元的一例。
终端控制部200通过上述的移交判断程序216判断发生了移交时，取得基站位置信息152和时差信息160(参照图4)。基于此，当从上述的转换前的状态转换为转换后的状态时，能够在转换后根据来自于可通信的基站20B、20C和20D的信号S2等进行定位。此外，定位方法将在后面进行描述。
终端控制部200将取得的基站位置信息152作为终端侧基站位置信息256，将时差信息160作为终端侧基站时差信息258存储在终端第二存储部250上。
而且，终端控制部200根据基站信息取得程序218，在除了发生移交之外，在接通了终端50的电源(没有图示)的时候，能够取得基站位置信息152和时差信息160。当切断终端50的电源时，因为不能判断当前的可通信的基站20A等，所以在重新接通电源时，能够从可通信基站20A等取得基站位置信息152和时差信息160。
而且，终端控制部200能够根据基站信息取得程序218从基站20A等定期地诸如每隔30分钟接收基站位置信息152和时差信息160(参照图4)。一般情况下，用于生成测量时间用的基准频率的诸如晶体振荡器随着温度的变化，其频率发生变化，所以由时差信息160表示的时差也随着温度的变化发生变化。在这一点上，通过定期接收时差信息160，从而能够取得随着温度的变化而发生变化之后的时差信息160。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有上空卫星数目判断程序220。上空卫星数目判断程序220是用于终端控制部200判断位于终端50的上空的GPS卫星12a等的数目的程序。也就是说，上空卫星数目判断程序220和终端控制部200是上空卫星数目判断单元的一例。
具体地说，终端控制部200使用包含在终端侧卫星轨道信息252中的概率星历，在由终端计时部206测量的当前时间中，判断位于终端50的上空、并可观测到的GPS卫星12a等的数目。而且，终端控制部200将表示位于上空的GPS卫星12a等的数目的上空卫星数目信息260存储在终端第二存储部250上。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有卫星定位程序222。卫星定位程序222是用于终端控制部200根据来自于大于等于3个的GPS卫星12a等的信号G1等(参照图1)，对终端50的位置进行定位的程序。也就是说，卫星定位程序222和终端控制部200是卫星信号定位单元的一例。
具体地说，终端控制部200计算出由各个GPS卫星12a等发送信号G1等的时间和接收信号G1等的时间之间的差，并根据信号G1等的速度是光速来求得各个GPS卫星12a等和终端50之间的距离(称作伪距)。另一方面，利用包含在终端侧卫星轨道信息252中的精密星历计算出由终端计时部206测量的当前时刻中(此时)的GFS卫星12a等在卫星轨道上的位置。
而且，根据上述的伪距和各个GPS卫星12a等在卫星轨道上的位置，定位当前位置。
终端控制部200将通过定位生成的卫星定位位置信息262存储在终端第二存储部250上。
此外，终端控制部200将利用卫星定位程序222进行的定位称作卫星定位。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210存储有通信信号接收程序224。通信信号接收程序224是用于终端控制部200从基站20A等接收信号S1等的程序。也就是说，通信信号接收程序224和终端控制部200是通信用信号电波接收单元的一例。
通信信号接收程序224包括发送时间信息选取程序224a。发送时间信息选取程序224a是用于终端控制部200从信号S1等选出发送时间信息156(参照图4)的程序。
终端控制部200将抽出的发送时间信息156作为终端侧发送时间信息264存储在终端第二存储部250上。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有接收时间信息生成程序226。接收时间信息生成程序226是用于终端控制部200生成表示接收信号S1等的时间的接收时间信息266的程序。该接收时间信息266是接收时间信息的一例，接收时间信息生成程序226和终端控制部200是接收时间信息生成单元的一例。
具体地说，终端控制部200通过终端计时部206测量接收信号S1的时间，生成接收时间信息266。
终端控制部200将生成的接收时间信息266存储在终端第二存储部250上。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210存储有基站定位程序228。基站定位程序228是用于终端控制部200根据终端侧基站位置信息256、终端侧基站时差信息258、终端侧发送时间信息264和接收时间信息266定位终端50的位置的程序。也就是说，基站定位程序228和终端控制部200是通信用信号电波定位单元的一例。
以后，将终端控制部200通过基站定位程序228进行的定位称作基站定位。
图7是基站定位方法的一例的说明图。
图7(a)是表示各个基站20A等的位置的示意图。根据终端侧基站位置信息256已经知道(既知)基站20A等的位置。
图7(b)是表示来自于各个基站20A等的信号S1等的传输时间tb01等的示意图。传输时间tb01等是未知数。
图7(c)是表示各个信号S1等的发送时间t1等的示意图。根据终端侧发送时间信息264已经知道发送时间t1等。这里，在基站20A等之间，因为时间不同步，所以t1、t2和t3不是相同时间。
图7(d)是表示各个基站20A等的时差ta1等的示意图。根据终端侧基站时差信息258已经知道时差ta1等。
图7(e)是信号S1等的传输速度的示意图。信号S1等因为载在电波上，所以其传输速度是光速C。
图7(f)是信号S1等的发送时间t1等和终端50接收信号S1等的时间之间的时间差td01等的示意图。如图7(g)所示，将终端50接收信号S1等的时间作为t0。
图7(h)所示的终端50的位置(X，Y，Z)是未知数。
以上面所述为前提，对图7(i)至图7(k)所示的公式(1)至(9)进行说明。
首先，各个基站20A等和终端50之间的距离相当于信号S1等的传输时间和电波的速度(光速C)的乘积，所以图7(i)的公式(1)至公式(3)成立。
接着，因为发送时间t1含有与GPS时间的时差ta1，所以图7(j)的公式(4)至公式(6)成立。
而且，关于图7(f)的时间差td01等，根据图7(c)的发送时间t1等、图7(b)的传输时间tb01和图7(g)的时间t0，图7(k)的公式(7)至公式(9)成立。
这里，未知数表示终端50的位置，有6个未知数：X、Y、Z、传输时间tb01、tb02和tb03，所以联立公式(1)、(2)、(3)、(7)、(8)和(9)进行计算，从而能够计算出所有的未知数。
终端控制部200将这样生成的基站定位位置信息268存储在终端第二存储部250上。
此外，上述的基站定位因为以终端50可以与基站20A等进行通信为前提，所以终端50位于基站20A等的通信区域内。因此，终端50所位于的区域起伏小，基站20A等的位置高度Z1等(参照图7(a))几乎相等，在这种情况下，诸如能够将高度Z1、Z2和Z3的平均值作为终端50的位置高度Z，并进行上述基站定位。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有混合定位程序230。混合定位程序(hybrid positioning program)230是用于终端控制部200根据信号G1等、终端侧基站位置信息卫星256、终端侧基站时差信息258、终端侧发送时间信息264和接收时间信息266，定位终端50的位置的程序。也就是说，混合定位程序230和终端控制部200是复合定位单元的一例。
终端控制部200根据混合定位程序230进行的定位，在使用图7说明的、根据上述的基站定位程序228进行的定位方法中，将一个或两个的基站20A替换为GPS卫星12a等进行。
此外，一般情况下，在基于人造卫星进行的定位、基于运动物体通信信息进行的定位、基于陀螺仪(gyro)等的加速度传感器和车速脉冲等的传感器等中组合两个或大于两个的定位方法称作混合定位方法，在本实施例中，将组合基站20A等的信息和GPS卫星12a等的信息、以及终端控制部200根据混合定位程序230进行的定位称作混合定位。
终端控制部200将通过混合定位生成的混合定位位置信息270存储在终端第二存储部250中。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储由定位方法选择程序232。定位方法选择程序232是用于终端控制部200根据由上空卫星数目信息260所表示的GPS卫星12a等的数目，选择卫星定位、基站定位或者混合定位中的一个的程序。也就是说，定位方法选择程序232和终端控制部200是定位单元选择单元的一例。
具体地说，终端控制部200在由上空卫星数目信息260所表示的GPS卫星12a等的数目大于等于三个的时候选择定位卫星。而且，终端控制部200在由上空卫星数目信息260所表示的GPS卫星12a等的数目为一个或两个的时候选择混合定位。而且，终端控制部200在由上空卫星数目信息260所表示的GPS卫星12a等的数目为零个的时候选择基站定位，
一般情况下，基于来自于GPS卫星12a等的信号G1等进行定位的定位精度高于基于通信用信号S1等进行定位的定位精度。例如，在基于卫星定位的时候，定位误差是0米(m)到20米(m)，与之相对，在基于基站定位的时候，定位误差是5米(m)到400米(m)。
在这一点上，终端50只要能够从GPS卫星12a等接收信号G1等，就可以仅使用信号G1等，或者使用与信号G1等通信用的信号S1等就进行定位。
因此，终端50能够根据可观测到的GPS卫星12a等的数目，按照最高的定位精度进行定位。
与此相对，能够诸如在屋内等不能观测到大于等于三个GPS卫星12a等的环境中，使用即使在屋内也能接收的通信用的信号S1等进行混合定位或基站定位。
如图6所示，终端50在终端第一存储部210上存储有定位位置信息显示程序234。定位位置信息显示程序234是用于终端控制部200将卫星定位位置信息262、基站定位位置信息268、或者混合定位位置信息270中的一个显示在显示装置64(参照图3)上的程序。
以上描述了本实施例所涉及的定位系统10的结构，下面使用图8就其动作例进行描述。
图8是本实施例所涉及的定位系统10的动作例的概略流程图。
终端50从不可与基站20A、20B和20C进行通信的状态转换为可通信的状态，以此为前提进行以下说明。
首先，终端50生成终端侧GPS时间信息254(参照图6)(图8的步骤ST1)。该步骤ST1是终端侧卫星时间信息生成步骤的一例。通过利用终端侧GPS时间信息254校验终端计时部206(参照图6)的时间，从而能够使该时间处于与GPS时间没有差别的状态。
另一方面，基站20A等连续生成时差信息160(参照图4)。(图8的步骤ST1A)。
接着，终端50判断是否发生移交(步骤ST2)。
当终端50判断发生了移交的时候，向可通信的基站20A等请求基站位置信息152和时差信息160(参照图4)(步骤ST3)。
接收了来自于终端50的请求的基站20A等向终端50发送基站位置信息152和时差信息160(步骤ST4)。
接着，终端50从基站20A等接收基站位置信息152和时差信息160(步骤ST5)，该步骤ST5是基站信息接收步骤的一例。
接着，终端50判断位于终端50的上空、并可观测到的GPS卫星12a等的数目(步骤ST6)。该步骤ST6是上空卫星数目判断步骤的一例。
当终端50判断可观测到的GPS卫星12a等的数目大于等于三个的时候，进行卫星定位(步骤ST101)，生成卫星定位位置信息262(参照图6)。该步骤ST101是定位单元选择步骤的一例。
而且，终端50将卫星定位位置信息262显示在显示装置64(参照图3)上(步骤ST102)。
在步骤ST6中，当终端50判断可观测到的GPS卫星12a等的数目为一个或两个的时候，进行混合定位(步骤ST201)，生成混合定位位置信息270(参照图6)。该步骤ST201也是定位单元选择步骤的一例。
而且，终端50将混合定位位置信息270显示在显示装置64(参照图3)上(步骤ST202)。
在步骤ST6中，当终端50判断可观测到的GPS卫星12a等的数目为零个的时候，进行基站定位(步骤ST301)，生成基站定位位置信息268(参照图6)。该步骤ST301也是定位单元选择步骤的一例。
而且，终端50将基站定位位置信息268显示在显示装置64(参照图3)上(步骤ST302)。
正如上述说明的那样，根据定位系统10，不需要基站的大幅度地系统变更，即使不能接收到来自于大于等于三个的基站的信号也能进行定位。
(程序和计算机可读存储介质等)
本发明还可以提供终端装置的控制程序，可使计算机执行上述的动作例的终端侧卫星时间信息生成步骤、基站信息接收步骤、上空卫星数目判断步骤和定位单元选择步骤等。
而且，还可以提供记录有这种终端装置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终端装置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 DiscRead 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、或光磁盘存储器等来实现。
本发明不限于上述的各实施例。而且，也可以是上述各实施例相互组合而构成的。
附图标记说明
10  定位系统
12a、12b、12c和12d  GPS卫星
20A、20B、20C、20D  基站
104  基站通信部                    106  基站计时部
108  基站第二计时部                110  基站第二通信部
122  发送帧生成程序                124  GPS时间生成程序
126  基站第二时钟校验程序          128  时差信息生成程序
130  时差信息发送程序
212  终端侧GPS时间信息生成程序
214  终端时钟校验程序              216  移交判断程序
218  基站信息取得程序              220  上空卫星数目判断程序
222  卫星定位程序                  224  通信信号接收程序
226  接收时间信息生成程序          228  基站定位程序
230  混合定位程序                  232  定位方法选择程序
234  定位位置信息显示程序。

Claims (5)

1.一种通信基站间非同步的定位系统，包括多个通信基站和可与所述通信基站通信的终端装置，其特征在于：
所述通信基站包括：
基站位置信息存储单元，用于存储表示所述通信基站的位置的基站位置信息；
带有发送时间信息的通信用信号电波生成单元，用于在由所述通信基站发送的通信用电波上载入表示发送时间的发送时间信息；
卫星时间信息生成单元，用于根据定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成卫星时间信息，所述卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；
时差信息生成单元，用于生成时差信息，所述时差信息表示所述发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；
通信用信号电波发送单元，用于发送载有所述发送时间信息的所述通信用信号电波；以及
基站信息发送单元，用于发送所述基站位置信息和所述时差信息，
所述终端装置包括：
终端侧卫星时间信息生成单元，用于根据所述定位卫星所发送的所述卫星信号，生成终端侧卫星时间信息，所述终端侧卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；
基站信息取得单元，用于从所述通信基站取得所述基站位置信息和所述时差信息；
上空卫星数目判断单元，用于判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；
卫星信号定位单元，用于根据所述卫星信号，对所述终端装置的位置进行定位；
通信用信号电波接收单元，用于从所述通信基站接收所述通信用信号电波；
接收时间信息生成单元，用于生成表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息；
通信用信号电波定位单元，用于根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；
复合定位单元，用于根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；以及
定位单元选择单元，用于根据所述上空卫星的数目，选择所述卫星信号定位单元、所述通信用信号电波定位单元、或者所述复合定位单元中的一个。
2.一种终端装置，可以从通信基站间非同步的通信网中的多个通信基站接收载有表示发送时间的发送时间信息的通信用信号电波，其特征在于，包括：
终端侧卫星时间信息生成单元，用于根据所述定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成终端侧卫星时间信息，所述终端侧卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；
基站信息取得单元，用于从所述通信基站取得基站位置信息和时差信息，其中，所述基站位置信息表示所述通信基站的位置，所述时差信息表示所述发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；
上空卫星数目判断单元，用于判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；
卫星信号定位单元，用于根据所述卫星信号，对所述终端装置的位置进行定位；
通信用信号电波接收单元，用于从所述通信基站接收所述通信用信号电波；
接收时间信息生成单元，用于生成表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息；
通信用信号电波定位单元，用于根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；
复合定位单元，用于根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息，对所述终端装置的位置进行定位；以及
定位单元选择单元，用于根据所述上空卫星的数目，选择所述卫星信号定位单元、所述通信用信号电波定位单元、或者所述复合定位单元中的一个。
3.根据权利要求2所述的终端装置，其特征在于：
所述定位单元选择单元具有这样的结构：在所述上空卫星的数目大于等于三个的时候选择所述卫星信号定位单元；在所述上空卫星的数目是一个或两个的时候选择所述复合定位单元；在所述上空卫星的数目为零的时候选择所述通信用信号电波定位单元。
4.根据权利要求2或3所述的终端装置，其特征在于：
还包括基站转换判断单元，所述基站转换判断单元用于判断是否转换可通信的所述基站的全部或一部分，
其中，所述基站信息取得单元具有这样的结构：根据所述基站转换判断单元的判断结果，取得所述基站位置信息和所述时差信息。
5.一种终端装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
终端侧卫星时间信息生成步骤，可与多个通信基站通信的终端装置根据定位卫星所发送的信号、即卫星信号，生成卫星时间信息，所述卫星时间信息表示所述定位卫星的时间、即卫星时间；
基站信息接收步骤，所述终端装置从所述通信基站接收基站位置信息和时差信息，所述基站位置信息表示所述通信基站的位置，所述时差信息表示所述通信基站发送通信用信号电波的发送时间中的所述发送时间和所述卫星时间之间的时差；
上空卫星数目判断步骤，所述终端装置判断位于所述终端装置的上空的所述定位卫星、即上空卫星的数目；以及
定位单元选择步骤，所述终端装置根据所述上空卫星数目判断步骤中的判断结果，从卫星信号定位单元、通信用信号电波定位单元和复合定位单元中选择一个，其中，所述卫星信号定位单元根据所述卫星信号进行所述终端装置的定位；所述通信用信号电波定位单元根据所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和表示接收所述通信用信号电波的时间的接收时间信息，进行所述终端装置的定位；所述复合定位单元根据所述卫星信号、所述基站位置信息、所述时差信息、所述发送时间信息和所述接收时间信息进行所述终端装置的定位。
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