JP2001285925A - 位置探索・捕捉システムとその機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体通信システムを利用して被探索体に設
けられた被探端末の位置をセル構造等により算定し位置
探索／捕捉するシステムでその算定誤差を吸収するため
に探索端末で算定点から被探端末に通信を試みその通信
接続で指向性アンテナ等で追跡捕捉するとき、算定誤差
が大き過ぎる場合は初期接続ができない。 【解決手段】 移動体通信システムで被探端末に自己が
選定した（又は特定の）無線チャネルで送信を起動さ
せ、その無線チャネルを探索端末に該通信システムで通
知しそれに同調させた無指向性探索端末で被探端末に接
続するまで算定点付近を移動走査する。接続すれば指向
性とし追跡捕捉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】移動体通信システムを利用し
た位置探索・捕捉システムの分野に属し、特に被探索端
末を設置された被探索体と探索側の探索端末との間の通
信による追跡・捕捉を行うシステムにかかわる。

【０００２】

【従来の技術】位置探索には従来ＧＰＳ測位システムや
セルの小さいことを利用してのＰＨＳを利用した位置情
報システムで位置情報を得て探索を行う方式がしられて
いる。しかしＧＰＳは少なくとも３個の衛星を直視出来
ないビル街の谷間や屋内、地下街等では使用できない。
衛星を直視できない場合に擬似衛星スードライト（Ｐｓ
ｅｕｄｏ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）を利用する方式も工夫
されているが本質的に直視できる必要がありスード局の
配置密度は携帯電話やＰＨＳのＣＳ局に近い密度が必要
である。被探索体が活動する市街地、屋内、地下で使用
できないことには変わりはない。

【０００３】ＰＨＳはセル局（ＣＳ）が市街地、屋内、
地下等にも設置されており、ＧＰＳのかかえる使用不可
能エリアの問題は解決できる。しかしその位置誤差はセ
ル局（ＣＳ）位置で算定する方式ではセル寸法から１０
０〜５００ｍである。

【０００４】受信可能なベスト３〜５ＣＳ局位置とそれ
等からの受信電波強度から位置計算する方式でもその位
置算定誤差は平均７０ｍとされ、通常５００ｍから時と
して１０００ｍ近い誤差も観測される。この原因は主と
して受信電波強度が各種反射体からの反射波の干渉（マ
ルチパス）により刻刻変化しその変化量が１０〜２０ｄ
Ｂにも及ぶからである。

【０００５】又電波受信強度を利用する場合は後述の方
向探知を含めて強度のマルチパスによる変動を時間平均
するため測定に数秒から数１０秒程度が必要である。

【０００６】ＰＨＳや携帯電話の電波の到達時間差から
位置計算する方式も提案されているがＧＰＳと同じく本
質的にはＣＳ局と測位端末とは相互に直視可能でなけれ
ばならない。反射波、回折波しか観測されない場合は本
質的に同様な誤差を発生する。以上のごとく電波を利用
する位置算定ではその誤差と測定時間は本質的な問題で
ある。

【０００７】この問題を解決するために本発明者は先に
被探端末と探索端末とを通信で結び追跡捕捉する方式を
提案した。即ちＰＨＳで例示すると第１の方式は被探端
末を公衆・トランシーバ両モードとしておき、探索端末
を持って算定位置に行き、被探端末をトランシーバモー
ドで呼びトランシーバ通話が確立したら、探索端末のア
ンテナを指向性として方向探知しながら被探端末を追跡
捕捉する方式である。

【０００８】第２の方式は通信中の被探端末を傍受しそ
の無線チャネルを知りその無線チャネルに設定した方向
探知機で被探端末を追跡捕捉する方式である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】課題１ 第１の方式ではトランシーバの通信可能距離より位置算
定誤差が大きいと最初トランシーバ通信が確立しないの
で上記の方式は簡単には適用できない。すなわちトラン
シーバ発呼を続けながら通話が確立するまで付近を走査
移動して探索する必要がある。又第２の方式でも傍受す
るには被探端末の電波を受信可能の距離に接近せねばな
らない。即ち第１と同様に初期受信が可能でなければな
らないという問題がある。

【００１０】第１の方式ではトランシーバ通信距離を延
長し、位置算定誤差をカバーするようにすれば初期の接
続不能問題は解決されるが、これにはトランシーバモー
ド時の端末の送信電力と受信感度を増大しなければなら
ない。通常被探端末は小型でかつ電池寿命の長いことが
要求されるのでその送信電力を増大する事は望ましくな
い。従って探索端末の送信電力と受信感度の増大が必要
となる。しかしこれには法的に制限があり送信電力を増
大することは限度がある。

【００１１】課題２ 位置算定でのベストＣＳ決定や、その受信電波強度を利
用する算定や、方向探知には受信電界強度の測定が必要
である。この測定には上述のごとく時間的平均が必要で
測定時間が数秒から数１０秒かかり長大である。方向探
知で３方向測定して方向を決定すると、３０〜６０秒か
かる。被探索体が同一地点に停止しているとこの時間は
問題ないが、被探索体は一般に移動しておりその速度は
歩行でも１００ｍ／分に達するので、方向判定中に通信
可能距離を逸脱してしまうことがある。この方向判定時
間の短縮が第２の課題である。以上の問題を解決するこ
とが本発明の課題である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】手段１： 移動体通信シ
ステム（セル構造移動体通信方式、衛星通信方式、放送波
多重方式、ページャ方式等）を利用して被探索体に設け
られた該通信システムの被探端末によりその位置を探索
・捕捉する位置探索・捕捉システムにおいて、探索側
が、該移動体通信システムによりその被探端末に送呼及
び／又は指令して非公衆通信モード（トランシーバ、コ
ードレス内線電話等）の送信を起動せしめ、かつ被探端
末からの該非公衆通信電波を少なくとも受信する無指向
性及び／または指向性受信機能を備えたすくなくとも１
つ以上の探索端末を設け、該探索端末の該非公衆通信電
波受信機能により被探端末を探索・追跡・捕捉を行う。

【００１３】手段２： 手段１において探索側からの受
呼により自動的に、又は受呼に含まれる指令により、あ
らかじめ設定された非公衆通信モード送信の無線チャネ
ル情報（周波数または周波数とタイムスロット番号／拡
散符号の組み合わせ等）に設定して、または指令により
指定される該モードの無線チャネル情報に設定して被探
端末が非公衆通信モードを起動する手段を利用する。

【００１４】手段３： 手段１において探索側からの非
公衆通信モード送信を意味する送呼及び／又は指令を受
けた被探端末が周辺の他端末の通信状況を見て選択した
無線チャネル情報（周波数または周波数とタイムスロッ
ト番号／拡散符号の組み合わせ等）を探索側に報告する
と共に、その無線チャネル情報に設定されての通信待機
または呼出し状況にはいる手段を有するとともに、探索
側の探索側端末（無指向性及び／または指向性の）を被
探端末から報告された無線チャネル情報に設定し被探端
末からの信号待受け状態を継続しつつ移動して探索する
手段を有するとともに、一つの探索側端末が通信接続に
成功したら接続に成功した探索側端末及びまたは双方向
通信できないが被探端末から通知された無線チャネル情
報に設定した受信機能を有する少なくとも一台の探索側
端末により方向探知機能で該被探端末を追跡捕捉するこ
とを特徴とする位置探索・捕捉システムを利用する。

【００１５】手段４：手段１において探索側端末が非公
衆通信モードについては被探端末と同一無線チャネル情
報（周波数または周波数とタイムスロット番号／拡散符
号の組み合わせ等）に設定可能な又はあらかじめ設定さ
れた受信専用端末を用いる。

【００１６】手段５： 移動体通信システム（セル構造
移動体通信方式、衛星通信方式、放送波多重方式、ページ
ャ方式等）を利用して被探索体に設けられた該通信シス
テムの被探端末によりその位置を探索・捕捉する位置探
索・捕捉システムにおいて、下記の手段を有する事を特
徴とする位置探索・捕捉システム。 １．探索側が、該移動体通信システムの通信端末を有
し、その探索側通信端末により被探端末に接続通信し、
指令して、又は接続により自動的に、該通信システムで
接続使用中の無線チャネル情報を探索側に返送せしめる
手段を設け 、 ２．該接続通信中探索側端末のほかに、少なくとも一つ
以上の探索専用端末を設け、該探索専用端末は返送を受
けた該無線チャネル情報に合わせて自らの無線チャネル
を設定し被探端末からの接続中通信電波を受信する手段
を有するとともに無指向性及び／または指向性受信機能
を備え、 ３．探索側は接続通信中の被探端末からの電波を探索専
用端末により受信しつつ被探端末を探索・追跡・捕捉を
行う。

【００１７】手段６： 手段１または手段５の探索側探
索専用端末が下記のいずれかである事を特徴とする位置
探索・捕捉システムを用いる。 １．無指向性端末と指向性端末との併用であるか、 ２．一台で両指向性を切り替え可能とされているか、 ３．一台で複数の指向性アンテナと夫々に接続された複
数の受信部、または切り替えスイッチを介して接続され
た一つの受信部、 及び一つの無指向性アンテナとこれ
に接続される一つの送受信部を有し、無指向性アンテナ
とその送受信部で通信を保持しつつ、複数の指向性アン
テナと受信部を用いて複数方向の受信信号強度を同時
に、または時分割測定し、同時または見かけ上同時に表
示可能とされる手段を有する。

【００１８】

【発明の実施の形態】先ず本発明明細書に使用している
用語について定義する。移動体通信システムとは従来の
ＰＨＳ・携帯電話・ＷＣＤＭＡ携帯電話等のセル構造を
利用した移動体通信方式、衛星通信方式、放送波多重方
式、ページャ（ポケットベル（登録商標））方式等を総
括したものであり本発明が適用される範囲である。以下
例としてＰＨＳシステムにより説明するがこれに限定さ
れるものでない。

【００１９】又公衆通信モードとは移動体通信が主目的
とする不特定多数者間（公衆）の通信モードである。非
公衆通信モードとはそれ以外の特定者間の通信モード
で、例えばＰＨＳに併設されているトランシーバ通信や
コードレス内線通信等がこれにあたる。

【００２０】無指向性受信機能とは上記移動体通信シス
テム端末に設けられているアンテナ系のように水平面内
ではほとんど方向に関係なく同一受信感度（勿論送信も
同一となる）を有する機能を言う。通常半波長のダイポ
ールアンテナ又は５／８波長のホイップアンテナ等が使
用される。

【００２１】指向性受信アンテナ機能とは特定方向に対
して高感度を有するアンテナで実現される。例えば多素
子の八木アンテナや、適当な波長により定まる形状、寸
法の金属平板を適当な間隔で配列した平面アンテナ等が
用いられる。複数素子を配列して相互の受信又は送信時
間差を適宜設定して合成し指向性を制御できるアダプテ
ィブ・アレイアンテナ等も利用できる。

【００２２】探索側とは探索を実施する個人でも探索を
代行する探索プロバイダでもよい。ＰＨＳでは個人又は
プロバイダは一般に位置算定を位置算定業者（ＮＴＴド
コモや東芝）の位置位情報サービスに依頼する。何れも
１００〜５００ｍ時には１０００ｍの位置算定誤差があ
る。

【００２３】以下実施態様について説明する。本発明は
被探索体に被探端末を携行させ、先ず誤差が大きくても
位置算定サービスによりその被探端末の大約の位置を知
り、ついでその算定位置に探索端末を携行して行き、被
探端末に通信を試みつつ被探端末を追跡捕捉しようとす
るものである。

【００２４】手段１によりＰＨＳシステムのような公衆
通信システムにより探索側は固定された探索側通信端末
又は探索時に移動して使用する探索端末で被探端末を呼
ぶのでそのサービスエリア内ならいかなる位置に被探端
末があっても通信接続は成立する。

【００２５】被探端末はこの受呼により自動的にまたは
接続後送信される指令により非公衆通信モード（例えば
ＰＨＳでのトランシーバモード）での発呼を行う。探索
端末と接続不能でも適宜な時間（例えば５〜１０秒）間
隔で連続的に繰り返し発呼する。

【００２６】この非公衆通信モード例えばトランシーバ
モードの無線チャネル（キャリヤ周波数、タイムスロッ
ト番号等）はあらかじめ固定的に設定してあって受呼で
そのチャネルで動作してもよいし、固定されていないで
受呼時その都度指定されて、指定されたチャネルで動作
してもよい。（手段２）

【００２７】一般にはＰＨＳではトランシーバ・モード
以外の通信開始手順として近辺の他の端末との混信を避
けるためにＣＳは無線チャネル（割り当てられているキ
ャリア周波数とタイムスロット番号）群をサーチして空
き無線チャネルを探しその情報を保持している。ＰＳが
サービスチャネルを必要（ＰＳからの発呼またはＣＳか
らの呼出に応答する場合など）とする場合は、特定され
ている無線チャネルである制御チャネルを用いＣＳにリ
ンクチャネル確立要求を出し、これに続くサービスチャ
ネル確立フェーズでＣＳが保持する空きチャネル情報を
用いてサービスチャネルが確立する。

【００２８】ＰＨＳのトランシーバ・モードでは発呼側
の端末が近辺の他の端末との混信を避けるためにトラン
シーバ用として割り当てられているキャリア周波数とタ
イムスロット番号からなる無線チャネル群をサーチして
空き無線チャネルを探し、その無線チャネルの下りスロ
ットで呼出メッセージを最大１０秒間送出する。一方ト
ランシーバ・モードで待機している端末はトランシーバ
用として割り当てられている無線チャネルを間歇的にで
はあるが常時サーチしているので発呼側からの呼出メッ
セージを受信することができ、このメッセージに含まれ
るＰＳＩＤが自己のものであれば同一の無線チャネルの
上りスロットで同期メッセージを返送する、これに対し
て発呼側は同期メッセージを返す、受呼側でオフフック
・ボタンを押下するか自動応答機能により応答メッセー
ジを送出し通話状態が確立する。公衆(自営)／トランシ
ーバ両待ちモードで待機している端末の場合も上記に公
衆(自営)用制御チャネル受信が付加される以外は同じで
ある。

【００２９】手段３ではこの場合に両者の距離が離れて
いて非公衆通信モードで接続可能でない場合も被探端末
非公衆通信モードで選択されたチャネル情報を公衆通信
システムで探索側に通知し、探索端末はそのチャネルに
自ら同調して非公衆通信モードで被探端末の発呼を待
つ。両者が非公衆通信モードの通信可能距離に入ったら
接続される。

【００３０】手段１、２、３、何れも被探端末と接続不
能でも被探端末の送信無線チャネルに同調しているので
探索端末は走査移動して追跡捕捉に入れる。当初の接続
までは探索端末は無指向性アンテナを使用するのがよ
い。それは被探端末がどの方向にいるか分からないから
である。接続に成功して十分通信可能距離に入ったら探
索端末はアンテナを指向性として方向探知しながら被探
端末を追跡捕捉する。（手段６）

【００３１】この場合探索端末として送信できないので
双方向通信手順を実行できないが被探端末から通知され
た無線チャネル又はあらかじめ設定された無線チャネル
で受信のみ可能な受信専用端末を更に１台以上設けるこ
とができる。

【００３２】この端末は送信しないからアンテナ利得
（感度）を高くしても法的規制を受けないので通信（受
信）可能距離を伸ばす事ができる（手段４）。ちなみに
送信ができる場合はアンテナ利得の増大は受信感度のみ
でなく送信輻射電力を増大し法的規制を超える場合が出
るが受信専用であればその虞はない。

【００３３】又受信専用であるから相互の干渉がなく１
台以上複数の受信専用端末を使用しそれらを例えば指向
性アンテナ付きとし被探端末を包囲して各方面から追跡
捕捉することもできる。

【００３４】手段６の３項に述べたごとく探索側の探索
端末として無指向性端末と複数の指向性の受信専用端末
とを用いると、無指向性アンテナとその送受信部で通信
を保持しつつ、複数の方向（例えば交差点で前右左の３
方向）の受信強度を同時に測定できる。

【００３５】１台の探索端末に複数の指向性アンテナと
受信部を備え複数方向の受信信号強度を同時に（または
時分割）測定し、同時（または見かけ上同時）に表示可
能とする手段を設ければ各方向を同時に測定できる。測
定値の時間平均計算回路までは各方向それぞれに並列し
て設けることが望ましい。スイッチで切り替えて又は回
路で自動的に順次切り替えて各方向の受信強度を表示で
きる。課題２の測定時間が長大で測定時間中に被探端末
が通信可能範囲から逸脱するのを防ぐ事ができる。

【００３６】以上は被探端末と探索端末とは非公衆通信
モードで探索追跡捕捉する方式を説明した。これは公衆
通信でないから通信料金は一般に不用である利点があ
る。しかし必ずしも非公衆通信機能を併設された通信方
式が利用できるとは限らない。手段５は通信料金がかか
るが公衆通信モードを利用した追跡捕捉方式を提案す
る。以下トランシーバを併設されていない携帯電話を利
用する例で説明する。

【００３７】探索側は固定又は移動する通信端末から被
探端末を呼ぶ。携帯電話の例でもこれ等はそれぞれのＣ
Ｓ局と有線の電話回線網経由で接続される。ＰＨＳに比
してセル半径は数ｋｍと大きく当然端末の送信電力と受
信感度はその距離をカバーできる様にされている。

【００３８】被探端末はこの被呼により自動的に近接の
ＣＳ局と適切な無線チャネルを選び接続される。この接
続は公衆通信モードであるから両端末がサービス圏内に
ある限り必ず接続される。ついで被探端末はその選択し
た無線チャネル情報を探索側に送る。送信電力が可変の
ＷＣＤＭＡ等では被探端末の送信電力は許容範囲の最大
とするのが望ましい。

【００３９】探索側では該通信端末とは別に少なくとも
一つの受信専用の探索端末を設けその無線チャネルを被
探端末からの通知チャネルに同調する。又この受信専用
探索端末に無指向性及び／又は指向性アンテナをつけ
る。無指向性アンテナと指向性アンテナとは別の端末に
設けられてもよいし同一の端末に設けられてもよく又複
数の指向性アンテナを設けてよいことも上述の非公衆通
信モードを利用する場合の手段６と全く同じである。

【００４０】追跡捕捉にあたっては、位置算定点に行
き、先ず被探端末と探索端末と通信接続状態とする。被
探端末からの使用無線チャネルの通知を待って探索端末
をそのチャネルに同調する。両者の通信を保持しつづけ
る。

【００４１】次に、無指向性アンテナの受信専用の探索
端末を持ち位置算定点付近で被探端末の電波を受信す
る。もし受信可能ならば指向性アンテナとして方向探知
しつつ追跡捕捉する。又受信不能ならば受信待機とされ
た無指向性アンテナの探索端末を持って算定点近傍を移
動走査して受信可能となるのをまつ。走査によりいずれ
受信可能距離内となるので受信可能となれば指向性アン
テナとして追跡捕捉する。（手段６）

【００４２】

【発明の効果】以上に説明したごとく位置算定誤差が位
置探索端末と被探端末との通信可能距離以上でも追跡捕
捉できる方式を提供するので位置探索追跡捕捉が確実に
できる。又移動する被探端末も捕捉が容易になる。電波
を利用した位置算定サービスの本質的問題である誤差問
題を解決できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J062 AA08 AA09 AA11 BB05 CC11 CC18 FF01 GG02 5K067 AA21 AA33 BB04 BB36 DD23 DD24 DD34 EE02 GG01 GG11 HH21 JJ51 JJ54 KK01 KK02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体通信システム（セル構造移動体通
   信方式、衛星通信方式、放送波多重方式、ページャ方式
   等）を利用して被探索体に設けられた該通信システムの
   被探端末によりその位置を探索・捕捉する位置探索・捕
   捉システムにおいて、探索側が、該移動体通信システム
   によりその被探端末に送呼及び／又は指令して非公衆通
   信モード（トランシーバ、コードレス内線電話等）の送
   信を起動せしめ、かつ被探端末からの該非公衆通信電波
   を少なくとも受信する無指向性及び／または指向性受信
   機能を備えたすくなくとも１つ以上の探索端末を設け、
   該探索端末の該非公衆通信電波受信機能により被探端末
   を探索・追跡・捕捉を行う事を特徴とする位置探索・捕
   捉システム。
2. 【請求項２】 請求項１において探索側からの受呼によ
   り自動的に、又は受呼に含まれる指令により、あらかじ
   め設定された非公衆通信モード送信の無線チャネル情報
   （周波数または周波数とタイムスロット番号／拡散符号
   の組み合わせ等）に設定して、または指令により指定さ
   れる該モードの無線チャネル情報に設定して被探端末が
   非公衆通信モードを起動する手段を有することを特徴と
   する位置探索・捕捉システム。
3. 【請求項３】 請求項１において探索側からの非公衆通
   信モード送信を意味する送呼及び／又は指令を受けた被
   探端末が周辺の他端末の通信状況を見て選択した無線チ
   ャネル情報（周波数または周波数とタイムスロット番号
   ／拡散符号の組み合わせ等）を探索側に報告すると共
   に、その無線チャネル情報に設定されての通信待機また
   は呼出し状況にはいる手段を有するとともに、探索側の
   探索端末（無指向性及び／または指向性の）を被探端末
   から報告された無線チャネル情報に設定し被探端末から
   の信号待受け状態を継続しつつ移動して探索する手段を
   有するとともに、 一つの探索側端末が通信接続に成功したら接続に成功し
   た探索端末及び／またはその他の双方向通信できないが
   被探端末から通知された無線チャネル情報に設定した受
   信機能を有する少なくとも一台の探索側端末により方向
   探知機能で該被探端末を追跡捕捉することを特徴とする
   位置探索・捕捉システム。
4. 【請求項４】 請求項１において探索側端末が非公衆通
   信モードについては被探端末と同一無線チャネル情報
   （周波数または周波数とタイムスロット番号／拡散符号
   の組み合わせ等）に設定可能な又はあらかじめ設定され
   た受信専用端末である事を特徴とする位置探索・捕捉シ
   ステム。
5. 【請求項５】 移動体通信システム（セル構造移動体通
   信方式、衛星通信方式、放送波多重方式、ページャ方式
   等）を利用して被探索体に設けられた該通信システムの
   被探端末によりその位置を探索・捕捉する位置探索・捕
   捉システムにおいて、下記の手段を有する事を特徴とす
   る位置探索・捕捉システム。 １．探索側が、該移動体通信システムの通信端末を有
   し、その探索側通信端末により被探端末に接続通信し、
   指令して又は接続により自動的に、該通信システムで接
   続使用中の無線チャネル情報を探索側に返送せしめる手
   段を設け、 ２．該接続通信中探索側端末のほかに、少なくとも一つ
   以上の探索専用端末を設け、該探索専用端末は返送を受
   けた該無線チャネル情報に合わせて自らの無線チャネル
   を設定し被探端末からの接続中通信電波を受信する手段
   を有するとともに無指向性及び／または指向性受信機能
   を備え、 ３．探索側は接続通信中の被探端末からの電波を少なく
   とも一つ以上の探索専用端末により受信しつつ被探端末
   を探索・追跡・捕捉を行う。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項５の探索側探索専
   用端末が下記のいずれかである事を特徴とする位置探索
   ・捕捉システム。 １．無指向性端末と指向性端末との併用であるか、 ２．一台で両指向性を切り替え可能とされているか、 ３．一台で複数の指向性アンテナと夫々に接続された複
   数の受信部、または切替スイッチを介して接続された一
   つの受信部、 及び一つの無指向性アンテナとこれに接
   続される一つの送受信部を有し、無指向性アンテナとそ
   の送受信部で通信を保持しつつ、複数の指向性アンテナ
   と受信部を用いて複数方向の受信信号強度を同時に、ま
   たは時分割測定し、同時または見かけ上同時に表示可能
   とされる手段を有する。