JP2004156998A

JP2004156998A - 移動体通信用の端末装置および無線伝送路の選択方法

Info

Publication number: JP2004156998A
Application number: JP2002322541A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Maeda; 利秀前田; Kazunori Takahashi; 和範高橋; Norihisa Yanagihara; 徳久柳原; Naomichi Nonaka; 尚道野中; Hideya Suzuki; 秀哉鈴木; Tsutomu Noda; 勉野田; Hitoshi Yamadera; 仁山寺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: KR20040040375A; JP3748428B2; EP1418684A2; CN1499887A; TW200412744A; TWI230523B; US20040116134A1

Abstract

【課題】人工衛星を利用する移動体通信において、移動体の場所によらずサービスの提供を受けられるようにする。
【解決手段】ＧＰＳ信号を送信する人工衛星２を用いて移動体３の現在位置を測位するにあたり、人工衛星２からの電波を直接受けることができる場合は直接人工衛星２から電波を受信して測位を行う。一方、人工衛星２からの電波を直接に受信できない場合は、擬似衛星４からの電波を受信するか、その他の移動体３との移動体間の無線ネットワーク５を利用して測位を行う。また、屋内無線ネットワーク６を利用して測位を行っても良い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の位置によらずにデータをシームレスに送受信する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人工衛星を利用した移動体通信に関する技術開発が行われている。このような技術の従来例としては、複数の人工衛星からの電波を受信し、各人工衛星と移動体との間で擬似距離を算出し、固定された基準局からの補正データで補正をかけることで地球上での絶対位置（緯度、および経度）を計測する測位システム（例えば、特許文献１参照。）や、測位システムに加えて衛星通信およびＶＩＣＳ（ＶｅｈｉｃｌｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）を利用可能な端末を車両に搭載させて道路の渋滞情報などを放送したりする番組提供システム（例えば、特許文献２参照。）があげられる。また、マルチメディア通信において移動体からのリクエストを携帯電話網などの公衆網を利用して伝え、リクエストに対応する情報を通信衛星から受信するシステム（例えば、特許文献３参照。）なども提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２７８３６０号公報（例えば、段落番号００５７から００６４、第４図）
【特許文献２】
特開平１１−３４９９６号公報（例えば、段落番号０１３２から０１３５、第１８図）
【特許文献３】
特開２００２−６４４２３号公報（例えば、段落番号００１７から００２０、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、移動体は人工衛星からの電波を受信できる環境下のみで通信サービスを利用するとは限らない。従来技術で述べた移動体通信は、一部の情報を地上波から得るようなってはいるが、主な情報は人工衛星から受信するようにシステムが構築されているので、人間が携帯端末を持って移動しながら情報を受け取る場合のように、移動体が電波の届き難いところ、例えば地下街や、建物内などを移動する際には、所望の情報を得ることができなくなってしまう。
したがって、本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、人工衛星を利用する移動体通信において、移動体の場所によらずサービスの提供を受けられるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための手段としては、異なる複数の無線伝送路から選択される少なくとも１つの無線伝送路からデータを受信可能にすることがあげられる。このようにすると、移動体が電波の受信状態の良い無線伝送路を選択することが可能になるので、場所によらずシームレスにサービスを提供することが可能になる。これを測位システムに適用し、測位結果をプロットした図表を表示する図表領域と、電波を受信している情報源の種類およびその捕捉数を表示する情報源表示領域とを有する端末装置とすると、現在利用している無線伝送経路を確認することができる。また、無線伝送路ごとに測位結果を示す表示が変化することがなくなるので、不必要な画面表示の切り替えがなくなり、ユーザにとって見やすい。
【０００６】
また、無線伝送路の選択方法としては、最も位置精度が高くなる人工衛星もしくは擬似衛星からの情報を優先し、以下、固定された無線中継局、移動体の順番に電波送信源を探すようにして測位の精度を高めることがあげられる。また、無線中継局や移動体などの中継手段を介して電波を受信するときは、中継手段との間の距離を推定することになるので、介在する中継手段の数が増えると測位の精度が下がる可能性がある。このため、中継手段の数が少なくなるような電波（無線伝送路）を選択しても良い。なお、測位システムに適用する場合の電波送信源（または受信する電波）の数は３または４となる。また、人工衛星と擬似衛星とを異なる無線伝送路として取り扱っても良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態は、人工衛星を利用した移動体通信を行うにあたって、移動体（移動局ともいう）と人工衛星との間で直接にデータの送受信ができないときに、建物などに設置された固定局や、その他の移動体を利用することでシームレスにデータを送受信する移動体通信システムに関するものである。ここで、移動体とは、ノート型のパーソナルコンピュータや、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯型の端末装置や、車載のオーディオ機器やナビゲーションシステムなどがあげられる。固定局は、無線伝送技術を用いてデータの送受信を行い、移動体からみるとアクセスポイントとなる無線基地局や擬似衛星があげられ、これに無線基地局に有線もしくは無線で接続されて特定のデータ処理を行うようなサーバなどの機器を含んでも良い。人工衛星は、静止衛星や、周回衛星があげられる。周回衛星としては、仰角が大きい準天頂人工衛星である高軌道人工衛星（ＨＥＯ）や、その他の周回衛星を用いることも可能である。なお、準天頂人工衛星については本願の出願人による出願である特開平１１−３４９９６号公報に詳細に開示されている。また、前記した移動体や固定局などの呼称は、人工衛星に対して地上局と呼ばれることもある。
【０００８】
このような移動体通信システムは、サービスの提供を受ける移動体からみると人工衛星、固定局、その他の移動体が情報源（情報ソース）となるもので、その具体例としては、人工衛星を利用した放送とその中継や、移動体におけるメールの送受信、または通話などがあげられるが、以下においては図１などに示すような移動体の測位を行う測位システムを例にしてシームレスにデータを送受信する移動体通信システムを説明する。
【０００９】
図１に示す測位システム１は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）信号を送信する人工衛星２などを用いて移動体３の現在位置を測位するにあたり、人工衛星２からの電波を直接受けることができる場合は直接に人工衛星２から電波を受信して測位を行う。一方、人工衛星２からの電波を直接に受信できない場合は、移動体３が屋外にあれば、擬似的な人工衛星として機能する固定局である擬似衛星４からの電波を受信するか、その他の移動体３との移動体間の無線ネットワーク５を利用して測位を行う。また、移動体３が屋内にあれば、屋内に構築された屋内無線ネットワーク６を利用して測位を行うものである。なお、これらの場合に受信する電波を切り替える処理の詳細については後に説明する。
【００１０】
測位システム１に用いられる人工衛星２は、一般にＧＰＳ衛星とよばれる周回人工衛星である。この人工衛星は、擬似雑音符号信号、衛星軌道情報及び時刻情報からなるＧＰＳ信号（測位情報）を出力するように構成されており、移動体３は３つの人工衛星２からのＧＰＳ信号を受信すると自己の現在の緯度および経度を測定することができる。また、４つの人工衛星２からのＧＰＳ信号を受信すれば海抜を加えた３次元の測位を行うことができる。人工衛星２の軌道は任意のものを用いることができるが、準天頂人工衛星を用いると、都市部においても移動体３が信号（ＧＰＳ信号）を受けやすくなるという利点がある。
【００１１】
ＧＰＳ衛星（人工衛星２ａに相当）は軌道傾斜角５５度、軌道周期１２時間の円軌道（軌道周期が地球の自転周期と１／２同期）を採っている。緯度が５５度以下の場所では、仰角は最大９０度までであるが、軌道周期が１２時間であるため、準天頂人工衛星（人工衛星２ｂに相当、詳細後述）と比べて高仰角に見える時間長は短くなる。ＧＰＳ衛星では、軌道高度が１９，０００〜２５，０００ｋｍ（いわゆるＭＥＯ軌道）を周回し、移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群、および静止軌道を利用し移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群である。例えば、ＧＰＳ／ＮＡＶＳＴＡＲ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ／ＮＡＶｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＴｉｍｉｎｇａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）、Ｇａｌｉｌｅｏ（欧州提案の全地球的航法システム）、運輸多目的衛星を含む。軌道高度が１９，０００〜２５，０００ｋｍのＭＥＯ軌道を周回し、移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群の場合、ＭＥＯを利用しているため日本での衛星仰角は９０度以下に広く分布するが、高仰角に見える時間長は準天頂人工衛星に比べて短い。静止軌道を利用し移動体向けに測位信号を放送している衛星または衛星群の場合、日本からの仰角は場所によって変わるが最大５０度程度（東京の場合）であり、時間によって変化しない。
【００１２】
一方、準天頂人工衛星は、軌道周期が２４時間で（あるいは、軌道周期が地球の自転周期と同期しており）、日本から見て高仰角に長い時間滞空して見える衛星（長楕円軌道衛星、８の字軌道衛星を含む）全般を準天頂人工衛星と呼ぶ。例えば、ＨＥＯ（長楕円（ＨｉｇｈｌｙＥｌｌｉｐｔｉｃＯｒｂｉｔ）の略）を含んでおり、人工衛星３機でコンステレーションを構成した場合、日本本土四島及び沖縄から見て運用中の衛星はほぼ仰角７０度以上に常時見える軌道を想定する。日本の端部（最北端など）を考えると、運用衛星の最低仰角は６５度程度になる。また、準天頂人工衛星は、いわゆる８の字軌道衛星でも良く、この場合は、衛星３機でコンステレーションを構成すると、日本本土四島及び沖縄から見て運用中の衛星はほぼ仰角６０度以上に常時見える軌道を想定する。同様に日本の端部（最北端など）を考えると、運用衛星の最低仰角は５０度程度になる。測位用の信号の種類としては、ＧＰＳ信号と同一のもの、ならびにＤ−ＧＰＳ信号の二種類が想定される。
【００１３】
したがって、準順天頂衛星とは、日本本土４島及び沖縄をサービスエリアとした場合、例えば３機（あるいいは、４機）の人工衛星が代わる代わるサービスエリア近傍上空に可視となるものであり（まず、１機目の人工衛星２ｂがサービスエリア近傍上空で可視となり、１機目の人工衛星２ｂがサービスエリア上空から離れていくと２機目の人工衛星２ｂがサービスエリア近傍上空で可視となり、２機目の人工衛星２ｂがサービスエリア上空から離れていくと３機目の人工衛星２ｂがサービスエリア近傍上空で可視となり、３機目の人工衛星２ｂがサービスエリア上空から離れていくと再び１機目の人工衛星２ｂがサービスエリア近傍上空で可視となる。なお、４機の人工衛星で構成されても、同様である）、２４時間、好ましくは、仰角が７０度以上、少なくとも、仰角が略５０度以上（４５度以上）の人工衛星群を意味する。
【００１４】
また、本実施形態では電離層を電波が通過する際に発生する誤差などを除去して位置精度を向上するために、ＧＰＳ信号を補正データ（ディファレンシャルデータ）で補正するディファレンシャル方式のＧＰＳ（Ｄ−ＧＰＳ）を採用している。補正データは、人工衛星２ａからのＧＰＳ信号を用いて電子基準局７の位置を測位し、測位結果と実際の電子基準局７の位置との誤差を補正データ算出部８で計算することにより得られる。補正データは、ＦＭ放送などの地上波を用いて移動体３に送信しても良いが、図１に示すように人工衛星２ｂから多重放送することもできる。このように衛星波を用いることの効果としては、地上波よりも広い領域をカバーできることがあげられる。ここで、人工衛星２ｂを前記した準天頂人工衛星２ａとすると、さらにカバー率を向上できる。ＧＰＳ信号を送信する人工衛星２ａと補正データを送信する人工衛星２ｂとは同一であっても良いし、別の人工衛星２であっても良い。
【００１５】
擬似衛星４は、都市部など、人工衛星２からの電波を受け難い環境下において、あたかも人工衛星２が存在するかのように振る舞い、人工衛星２の電波に類似する電波を送信する固定局で、屋外に固定されている。この擬似衛星４は、図２に示すようにＣＰＵや時計などからなる信号生成手段４１と、送信手段４２とを備えている。この信号生成手段４１は、ＧＰＳ信号の形式に準拠した擬似衛星信号を生成する。この擬似衛星信号には、少なくとも擬似衛星４の識別コードと、位置情報と、電波を発信した時刻情報とが含まれる。なお、本実施形態では、擬似衛星４の位置や時刻を補正するための情報や、補正データを人工衛星２ｂから取得するための受信手段４３を設けている。補正データを抽出する処理としては、信号生成手段４１が擬似衛星４の位置で補正データを抽出することがあげられる。
【００１６】
移動体３は、図２のブロック図に示すように、電波を送受信するアンテナ３１ａおよび送受信機３１ｂとからなる送受信手段３１と、受信した電波に基づいて自己の位置を測位する測位手段３２と、ユーザの操作を受け付ける操作部３３と、操作結果などが表示される表示部３４と、所定の情報やアプリケーションが記憶される記憶手段３５と、全体を制御する制御手段３６とを含んで構成される端末装置である。図２においてアンテナ３１ａと、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）、フィルタ，Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータおよびＤ／Ａコンバータなどからなる送受信機３１ｂとは一つずつ図示されているが、人工衛星２用、擬似衛星４用、移動体間の通信用、屋内無線ネットワーク６用のそれぞれのアンテナおよび送受信機を有しても良い。なお、人工衛星２としてＧＰＳ衛星（人工衛星２ａに相当）と準天頂人工衛星２ｂとを併用する場合には、さらにアンテナおよび送受信機の数が増えることもある。
【００１７】
このような移動体３で行われる測位処理を簡単に説明する。
本実施形態においては、以下の手法のいずれか、もしくは組み合わせにより複数（３つ以上の）の擬似距離を算出し、それらから求められる位置の差の絶対値が最小となる位置を計算する。（１）位置を特定できる人工衛星２から送信されるＧＰＳ信号および補正データを受信して擬似距離を算出する。（２）擬似衛星４から擬似衛星信号や、補正データを受信して擬似衛星４の位置と補正データから移動体３と擬似衛星４との擬似距離を算出する。（３）ＧＰＳ信号もしくは擬似衛星信号や、補正データを受信して自己の位置を測位可能な屋内無線ネットワーク６の電波送信源であるアクセスポイント（無線基地局６１）、もしくはその他の移動体３との間の相対位置を推定して、両者の距離を擬似距離とする。
【００１８】
前記（１）のように人工衛星２との擬似距離を算出する際には、移動体３の送受信手段３１が電波を受信し、電波の受信帯域以外の除去やデジタル化などを行ない（ＧＰＳの通信方式はスペクトル拡散方式を用いており、信号は雑音に埋もれ、帯域の雑音を除去すると信号が検出できなくなるので、受信帯域以外の除去やデジタル化を行う）、この電波を信号化し、電波に含まれている人工衛星２からの識別コード（あるいは、疑似雑音符号信号）、電波が送られた時刻情報、人工衛星２の位置を計算するための情報を検出し、測位手段３２にこれらの情報を送る。測位手段３２は、人工衛星２の位置を計算するための情報をもとに人工衛星２の位置を計算し、人工衛星２の軌道情報と、電波が送られた時刻情報とに基づいて、人工衛星２からの擬似距離（見かけの電波の伝送時間×光速）を算出する。
【００１９】
前記（２）のように擬似衛星４との擬似距離を算出する際には、擬似衛星４の識別コード（あるいは、擬似衛星４の識別コードは擬似雑音符号で表わしても良い。）、電波が送られた時刻情報、擬似衛星４の位置情報（擬似衛星信号）を送受信手段３１で検出し、測位手段３２にこれらの情報を送る。測位手段３２は、擬似衛星４の識別コード、位置情報と電波が送られた時刻情報をもとに、擬似衛星４からの擬似距離を算出する。
【００２０】
前記（３）のように屋内無線ネットワーク６の無線基地局６１との擬似距離を算出する場合は、無線基地局６１の位置情報と、電波が送られた時刻情報とから擬似距離を算出する。無線基地局６１の位置情報は、前もって測定されて無線基地局６１のメモリなどに記憶されているものを使うか、人工衛星２から受信するＧＰＳ信号に基づいて算出した位置を用いる。この際に、少なくとも１つの無線基地局６１の位置をメモリしておくか、測位し、その他の無線基地局６１はその位置を基準にして算出しても良い。また、移動体間の無線ネットワーク５を用いて他の移動体３との擬似距離を算出する場合は、他の移動体３の位置情報と、電波が送られた時刻情報とから擬似距離を算出する。他の移動体３の位置情報は、人工衛星２、擬似衛星４、無線基地局６１のいずれかを用いて、その移動体３について測位した位置情報を用いる。
【００２１】
ちなみに、屋内無線ネットワーク６は、建物内などの有線ネットワーク基盤（インフラストラクチャ）を利用したインフラストラクチャ型ネットワークと捉えることができるので、このようなネットワークを利用した測位は、インフラストラクチャ型ネットワークを利用した測位であるといえる。なお、このように捉えると、無線基地局６１は必ずしも屋内に設置されている必要はないことは明らかである。また、移動体間の無線ネットワーク５を利用した測位は、移動体３どうしをピアツーピア接続して一時的なネットワークを構築する無線アドホックネットワーク（マルチホッピングワイヤレスネットワーク）を利用した測位であるといえる。両者のネットワークは、例えば標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠してデータ通信を行う通信制御装置を移動体３に搭載することにより実現することができる。
【００２２】
さらに屋内無線ネットワーク６を利用した測位について図３を参照して説明する。図３は、３階立ての建物内に敷設された屋内無線ネットワーク６を図示したもので、各階にその構造に応じて複数配設された無線基地局６１と、これらを繋ぐ通信線６２と、コンピュータサーバ（以下、サーバとする）６３とからなる。
ここで、無線基地局６１は、所定の範囲内でデータを重畳した電波を送受信する送受信手段と、有線ネットワークを利用してサーバ６３や他の無線基地局６１などとデータの送受信をする通信制御手段とを備え、ＣＰＵや時計などからなる制御手段により制御される構成になっている。
【００２３】
各無線基地局６１の位置はあらかじめ計測しておくか、ＧＰＳ信号を受信できる固定局（不図示）からの擬似距離を算出することで既知になる。このような固定局と各無線基地局６１との擬似距離の算出方法としては、各無線基地局６１が測位手段を備えて独自で行うか、サーバ６３が測位手段を備え、測位結果を各無線基地局６１に通知することがあげられる。
図３に略三角形状で示す移動体３は、現在は３階に居るので、３階の無線基地局６１を利用して測位を行う。通常、無線基地局６１がカバーするエリアは他の階には及ばないので、例えば、３階に設置された無線基地局６１を利用した際には、緯度、経度のほかに移動体３が３階にいることがわかる。図中に破線で示すように移動体３が２階に移ったときには、２階の無線基地局６１を利用して測位をすることになるので、移動体３が２階にいることがすぐにわかる。そして、図中に二点鎖線で示すように移動体３が１階に移ったときには、１階の無線基地局６１を利用して測位をする。このため、３つの無線基地局６１からの電波を受信できれば移動体３の緯度および経度と、移動体３がいる階がわかる。
【００２４】
また、移動体間の無線ネットワーク５を利用した測位について説明を加える。
このようなネットワークは１対多数を含むローカルなワイヤレスネットワークでり、これを利用することで人工衛星２や、擬似衛星４、あるいは無線基地局６１からの電波を受信できない場所でもデータの送受信が可能になる。例えば、図４（ａ）に示すように、ＧＰＳ信号（擬似衛星信号の場合もある）や、補正データを受信して位置を特定できている３つの移動体３ａ，３ｂ，３ｃと、ＧＰＳ信号などを直接受信することはできないが自己の位置を特定したい移動体３ｄとがある場合に、位置が特定できている移動体３ａ，３ｂ，３ｃから出力される電波を移動体３ｄで受信し、そのときの電波の強度から移動体間の距離を推定する。この際に移動体３ａ，３ｂ，３ｃの位置についての情報も取得することで、移動体３ａ，３ｂ，３ｃの位置と、移動体間の距離とから移動体３ｄの位置を推定する。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、移動体３ｄは、ＧＰＳ信号を受信できる２つの移動体３ｂ，３ｃからの電波は受信できるが、他にＧＰＳ信号を受信できる移動体からの電波を直接受信できないときは、測位に必要な情報が足りなくなる。この場合は、ＧＰＳ信号を受信できないが、他の移動体（例えば、移動体３ａ，３ｂ，３ｃ）を用いて位置を特定できる移動体３ｅを用いて、移動体３ｂおよび移動体３ｃとから位置を特定する。この処理は図４（ａ）を用いて説明した処理と同じである。しかしながら、位置を推定により定めた移動体３ｅを用いて位置を推定するので、ＧＰＳ信号を受信できる移動体３ａ，３ｂ，３ｃのみから位置を推定した場合に比べて誤差が発生する可能性がある。なお、この場合は、人工衛星２の電波で測位する移動体３ａから移動体３ｅを中継して移動体３ｄの測位を行う、つまり人工衛星２と移動体３ｄとの間に中継手段が２つあることになるので、ホップ数＝２とする。このホップ数を移動体３ｄで数えるようにすると後に説明する電波の選択が行えるようになる。
【００２６】
次に、移動体３の操作部３３と表示部３４の詳細について具体例をあげて説明する。
操作部３３は、図５において移動体３の下方に配置された複数のボタン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと、表示部３４に表示される地図やカーソルなどを上下左右の４方向に移動させるための４方向キー３３ｅとからなる。４方向キー３３ｅは横方向の略中央に配置されており、その両脇に二つずつのボタン、電源ボタン３３ａおよびキャンセルボタン３３ｂと、アプリケーションに用意されている便利なツールを選択するためのツールボタン３３ｃおよびメニューボタン３３ｄとが配置されている。なお、移動体３の側面や上面にボタンを配置したり、ダイヤル式に選択手段を設けても良い。また、表示部３４の画面をタッチパネル式にして表示部３４が操作部３３を兼ねても良い。
【００２７】
表示部３４は、操作部３３よりも上側の領域に配置された液晶画面などにより実現されており、図５においては、屋外の例として、阿佐ヶ谷駅に向かうまでの情報が現在位置と共に地図などにより表示されている。この図において表示部３４は、以下に説明する４つの領域に分割することができる。
【００２８】
第一の領域３４ａは、最上部に位置し、現在画面表示されている情報を処理しているアプリケーションの操作メニュー５１と、複数のアプリケーションを切り替えて使うための切替用メニュー５２とが表示される。
【００２９】
第一の領域３４ａの下部に位置する第二の領域３４ｂには、移動体３の測位を行うにあたって利用する電波送信源の種類を示す位置情報ソースと、そのような位置情報ソースからの電波の捕捉数とが表示される（この領域を情報源表示領域とする）。図５には、位置情報ソースとして、ＧＰＳ衛星、準天頂人工衛星、無線基地局６１、および擬似衛星４が略図５４ａ、略図５４ｂ、略図５４ｃ、および略図５４ｄで示されており、その各々の横の数字は、電波の捕捉数を示している。つまり、この移動体３は、２個のＧＰＳ衛星と、１個の準天頂衛星と、１個の無線基地局６１と（０個の擬似衛星４と）の合計４つの電波から測位を行っていることがわかる。なお、第二の領域３４ｂは捕捉数の多い位置情報ソースが左から順番に並ぶようにしている。また、最も捕捉数の多い位置情報ソースを強調表示している。また、移動体間の通信が位置情報ソースとして用いられる場合の略図をこれに加えても良い。
【００３０】
第三の領域３４ｃは、現在地と目的地の情報が表示される領域で、第二の領域３４ｂの下側に表示される。図５には現在地および目的地と、目的地までの時間や距離が文字情報として表示される。
【００３１】
最も下側で、かつ最も表示領域の大きい第四の領域３４ｄは、地図や移動経路が現在位置と共に表示される領域（図表表示領域）である。図５には自分の現在位置を示す表示５５が移動体３の上側に向くように、つまり、自己の移動方向が移動体３の上側になるように表示される。地図は、平面図であるが、移動体３の表示部３４の下側から上側に向かって遠近法を用いて立体的に表示しても良い。
また、地図はあらかじめ移動体３の記憶手段３５（図２参照）に記憶させておいても良いし、測位に使用している無線伝送路（衛星通信、無線基地局もしくは移動体間の無線通信）を利用して現在位置に合わせた地図をダウンロードするようにしても良い。
【００３２】
図６（ａ）は、建物内を徒歩で移動する際の道案内の表示例として、駅構内の道案内が表示部３４に表示されている例である。第一の領域３４ａのアプリケーションの切替用メニュー５２が、道案内のアプリケーションが起動していることを示している。また、第二の領域３４ｂは、３つの無線基地局６１と、１つの擬似衛星４とから測位が行われていることを示す。第三の領域３４ｃは、「発：阿佐ヶ谷駅→着：表参道駅」などの出発地（現在地）と到着地（目的地）とが簡略化して表示されている。この場合は有料の交通機関を使用するルートであるので、到着までにかかる時間の予測値と、必要な金額も表示される。第四の領域３４ｄは、駅構内の簡略化した図と、現在位置を示す表示５５と、進むべき順路を示す矢印５７とが表示されている。この図では、階段を使用する例であるので、他の階に移動したときは、移動した階の表示に切り替わる。表示が駅のホームであるときは、どこから乗れば便利であるかを示す表示なども行われる。なお、この図は「改札」、「トイレ」、「階段」など表示５８ａ，５８ｂ，５８ｃを加えることで、ユーザの理解を助けている。また、このような表示はユーザが使用する可能性がある施設の案内も兼ねている。
【００３３】
図６（ｂ）は、交通機関を利用して移動する際の道案内の表示例として、電車で移動中の案内について表示した例を示している。ここでは第四の領域３４ｄには、図ではなく、乗車駅、乗り換え駅、目的の駅などが順番に一覧となった表が表示され、それぞれの所要時間と予定時刻、ならびに乗り換える電車名、乗り換えの方法（徒歩など）が表示される。現在位置の表示５５は、横向きに表示され、移動に伴って表の上から下に向かって移動する。このように、現在位置の表示５５を同じ表示形態にすることは、ユーザにとって自分の位置を確認しやすくなるという効果を奏する。
【００３４】
ここで、本実施形態は、前記したように複数種類の位置情報ソースを用いて測位を行い画面表示させるために、採用する位置情報ソースの切り替えを制御する必要がある。例えば、図５の例は屋外であるために人工衛星２を主体として測位するが、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように屋内に入ったときには、人工衛星２からの電波は受け難いので、無線基地局６１や移動体間の通信を主体に測位することになる。一方、屋内から屋外に移動するときにはその逆の切り替えを行う必要がある。そのようなときに位置情報ソース、つまり無線伝送路を選択する処理について図７などを参照して以下に説明する。
【００３５】
図７は、電波強度に着目して位置情報ソースの選択を行う処理を示している。
まず、ステップＳ１０１で必要な位置情報ソースの数Ｎを４に定義する。緯度、経度のみで高さを考慮しない場合は、位置情報ソースの数Ｎを３にしても良い。
ステップＳ１０２では図２に示す制御手段３６の指示により送受信手段３１が人工衛星２の電波強度を調べて、所定強度以上の人工衛星２の数をｎ１として保持する。そして、ステップＳ１０３で人工衛星２の数ｎ１が必要な位置情報ソース数Ｎ以上であれば、処理を終了して、人工衛星２からの電波を利用して測位手段３２が測位を行う。なお、準天頂人工衛星とＧＰＳ衛星とを区別する場合にはステップＳ１０２とステップＳ１０３とをそれぞれの人工衛星２について行う。
【００３６】
人工衛星２からの電波だけでは位置情報ソースの数Ｎが足りない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）は、ステップＳ１０４に進んで制御手段３６の指示により送受信手段３１が擬似衛星４の電波強度を調べて、所定強度以上の擬似衛星４の数をｎ２として保持する。そして、ステップＳ１０５で人工衛星２の数ｎ１と擬似衛星４の数ｎ２との和が、必要な位置情報ソース数Ｎ以上であれば、処理を終了して、擬似衛星４のみ、もしくは擬似衛星４および人工衛星２からの電波を利用して測位手段３２が測位を行う。
【００３７】
擬似衛星４までを考慮しても位置情報ソースの数Ｎが足りない場合（ステップＳ１０５でＮｏ）は、ステップＳ１０６に進んで制御手段３６の指示により送受信手段３１が無線基地局６１の電波強度を調べて、所定強度以上の無線基地局６１の数をｎ３として保持する。そして、ステップＳ１０７で人工衛星２の数ｎ１と、擬似衛星４の数ｎ２と、無線基地局６１の数ｎ３との和が、必要な位置情報ソース数Ｎ以上であれば、処理を終了して、無線基地局６１を少なくとも１つ含む位置情報ソースを利用して測位手段３２が測位を行う。
【００３８】
無線基地局６１までを考慮しても位置情報ソースの数Ｎが足りない場合（ステップＳ１０７でＮｏ）は、ステップＳ１０８に進んで送受信手段３１が、位置が特定できている他の移動体３の電波強度を調べて、所定強度以上の移動体３の数をｎ４として保持する。そして、ステップＳ１０９で人工衛星２の数ｎ１と、擬似衛星２の数ｎ２と、無線基地局６１の数ｎ３と、他の移動体３の数ｎ４との和が必要な位置情報ソース数Ｎ以上であれば、処理を終了して、移動体３を少なくとも１つ含む位置情報ソースを利用して測位手段３２が測位を行う。一方、ステップＳ１０９までの処理でも必要な位置情報ソースの数Ｎが満たされない場合には、ステップＳ１１０でエラー信号を出力して処理を終了する。この場合は、表示部３４に「電波が受信できません」などの表示が行われ、測位ができないことをユーザに知らせる。
【００３９】
このような処理順番は、位置情報ソースとして最も精度の高い人工衛星２を最優先し、次に精度の高いか、同程度の精度を実現できる擬似衛星４を二番目に優先して活用する例を示している。すなわち、同じ電波強度であれば優先順位が高い位置情報ソースが利用され、そのような位置情報ソースとの間の無線伝送を利用して測位を行う。例えば、ユーザが屋外にいるときは優先的に人工衛星２を中心とする測位を行い、擬似衛星４を補助として用いる。さらに擬似衛星４の電波も充分でないときは、移動体間の通信（無線アドホックネットワーク）を活用して測位を行う。もちろん、通常は屋内に設置されている無線中継局６１からの電波を受信できれば、これを利用しても良い。一方、屋内では、人工衛星２や擬似衛星４からの電波は受け難いので、主に無線中継局６１や移動体間の通信を用いて測位が行われることになる。そして、屋内から屋外、もしくは屋外から屋内に移動する際には、その過程において電波強度を調べて、人工衛星２を優先しつつ、電波強度の高い位置情報ソースを利用する。なお、図７のフローチャートに示される優先順位はこれに限定されるものではない。
【００４０】
また、位置情報ソース、つまり無線伝送路の選択方法の他の例としては、前記のような優先順位に従うのではなく、位置情報ソースの種類とその配置に応じて重み付けを行う方法があげられる。すなわち、人工衛星２を位置情報ソースとする場合には、一番精度が高く、かつダイレクトに電波を受信する場合であるので、重みとして最低の値（例えばホップ数＝０とする）を与え、人工衛星２から移動体３までの間に介在する中継手段の数が増えるに従って、重みを増やす（例えば重みとしてホップ数＝中継手段の数とする）。そして、重みが少ない方から３つもしくは４つの電波を利用して測位を行うようにし、そのような電波を与える位置情報ソースからの電波を受信する。ここで、すべての位置情報ソースからの電波が受けられる場合は、人工衛星２のみを用いた方が重みを小さくできる。また、移動体３がホップ数４の無線基地局６１からの電波と、ホップ数が２の移動体３からの電波とを受信した場合には、ホップ数の少ない移動体３を位置情報ソースとして採用する。このような選択方法は、図７を用いて説明した選択方法において、同じ位置情報ソースから複数の電波を受信したときに、測位に利用する電波を選択する際にも使用できる。
【００４１】
さらに、操作部３３の操作によりアプリケーションを操作することで、ユーザが位置情報ソースを選択しても良い。屋内であれば人工衛星２や移動体３よりも無線基地局６１を積極的に活用した方が良いとか、屋外であれば無線基地局６１はなるべく使わないようにするなどのユーザの意思を反映させることが可能になる。
【００４２】
これらの場合において、表示部３４を制御する手段としても機能する制御手段３６は、地図のデータに測位結果を重ねるようにして表示させる処理を行うので、表示部３４の表示は位置情報ソースの種類によらず同じものとなる。このようにすると、例えば、位置情報ソースを切り替えたり、同じ位置情報ソースでも無線伝送路を切り替えたりする場合に、これに連動して画面が切り替わったり、地図のスケールが変化したりすることがなくなるので、位置情報ソース、無線伝送路の変更をユーザが意識することはない。ただし、第二の領域３４ｂを参照すれば、現在利用している位置情報ソースを確認することができる。また、ホップ数を考慮する場合においては、移動体３および無線基地局６１は自己のホップ数を位置情報や時刻情報などと共に、測位を要求する移動体３などに送信すると良い。そのような電波を受信した移動体３は、制御手段３６がホップ数を取得して、他の無線伝送路のホップ数と比較する。また、自己が電波を送信する際には、制御手段３６が測位に使用した無線伝送路のホップ数を１つインクリメントした値を発生させ、その値を送信するようにする。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、人工衛星２からの情報を直接に、または間接的に伝達することで、移動体３の現在位置を場所によらず測位することができようになる。しかも、間接的に情報を伝達する場合であっても、他の移動体３や、無線ネットワーク環境を仲介させて、人工衛星２からの情報により絶対位置が既知となっている電波送信源であるアクセスポイントからの距離を推定することで自己の現在位置を測位できるようにしたので、新たに専用のインフラストラクチャを設置する必要はなく、システムの構築に要するコストも低減できる。また、情報の伝送路（位置情報ソース）が切り替わっても、移動体３の画面上ではユーザはそのような変化を意識することなく使用することが可能である。これにより、ショッピングセンタなどの大型店舗内や、美術館や展示会場の内部といった複雑な内部構造を有する建物内においても現在位置を知ることができ、自己の目的地に速やかに到達することが可能になる。また、コンサートホールなどにおいて自分の予約した席を探したり、自分の席に近い入口を確認したりすることにも使える。この際に、情報の伝達経路を自動的に切り替えることで、屋内から屋外、またはその逆の場合などのように、自分の現在位置や、目的地を見失いやすい環境下においても、情報が途絶えることはない。また、消防車などから、消防隊員の携帯端末を移動体とすることで、火災が発生した建物内での消防隊員の活動を支援することができる。
【００４４】
なお、本発明は、前記の実施形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、美術館や展示会場で、無線ネットワークを使って展示品の情報を送信できるようにし、移動体３が、その展示品に近づいたときに、ユーザがその展示品の情報を閲覧できるようにしても良い。
また、位置情報と併用して、または単独で音楽や映像などのマルチメディアコンテンツを配信しても良い。この場合は、屋外などでは人工衛星２から直接に配信を受け、人工衛星２からの電波を直接に受信できない環境下では無線ネットワークを仲介させてマルチメディアコンテンツを配信することができる。
【００４５】
また、前記したインフラストラクチャネット型のワークを用いる場合には、移動体３が測位手段３２を備えない場合であっても移動体３の測位を行うことができる。この場合は、各無線基地局６１は、自己が保有する時計からデータを受信した時刻を知ることができるようにし、各無線基地局６１が移動体３からデータを受信する時間差から移動体３の位置をサーバ６３において計測し、計測した結果を移動体３に送信する。各無線基地局６１の時計はあらかじめ同期させておいても良いし、同期がとれるように校正しても良い。校正する方法の一例としては、特定の無線基地局６１が送信時刻をタイムスタンプとして付加したパケットを他の無線基地局６１に送信し、これを受信した無線基地局６１が自己の時計に基づく受信時刻から、パケットの伝送に要する時間（例えば、光ファイバで直結されている場合には、伝送経路の距離と光速の商）を差し引いた時刻と、データに付加されている送信時刻とを比較し、差分がなくなるように校正することがあげられる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、人工衛星からの情報を直接に、または無線ネットワーク環境を仲介させて間接的に伝達することで、移動体は場所によらずサービスの提供を受けることが可能になる。また、このような仕組みを測位システムに適用すると、場所によらずに、移動体が自己の現在位置を測位できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態としてあげられる測位システムの全体構成図である。
【図２】擬似衛星の構成と、移動体の構成とをそれぞれ示すブロック図である。
【図３】無線ネットワークを説明する図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は無線ネットワークを説明する図である。
【図５】移動体の表示例を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は移動体の表示例を示す図である。
【図７】位置情報ソースの選択処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１測位システム（移動体通信システム）
２人工衛星
３移動体
４擬似衛星
５移動体間の無線ネットワーク
６屋内無線ネットワーク
３２測位手段
３４表示部
３４ａ第一の領域
３４ｂ第二の領域（情報源表示領域）
３４ｃ第三の領域
３４ｄ第四の領域（図表領域）
６１無線基地局

Claims

複数種類の情報源から出力される電波を３つ以上受信することで測位を行う測位手段と、前記測位結果を表示する表示部と、前記表示を制御する手段とを備え、前記表示部には、測位結果を示す図表が表示され、電波を受信している前記情報源の種類が表示されると共にその情報源からの電波の捕捉数を表示されることを特徴とする移動体通信用の端末装置。
前記表示を制御する手段は、前記情報源の種類を切り替えた場合に、切り替え後の測位結果を切り替え前の図表として表示させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信用の端末装置。
人工衛星あるいは該人工衛星の電波に類似する電波を送信する固定局からの電波を受信する第一の無線伝送路と、無線基地局からの電波を受信する第二の無線伝送路と、移動体からの電波を受信する第三の無線伝送路とを利用してサービスの提供を受けるものであって、提供を受ける前記サービスに必要とされる電波送信源の数に達するまで、前記第一の無線伝送路、前記第二の無線伝送路、前記第三の無線伝送路、の順番に電波を受けられる電波送信源の数を調べ、そのような電波送信源からサービスの提供を受けることを特徴とする移動体通信用の無線伝送路の選択方法。
前記電波送信源の数は３または４であり、前記サービスは自己の位置を算出して表示させる測位サービスであることを特徴とする請求項３に記載の移動体通信用の無線伝送路の選択方法。
人工衛星から直接に、もしくは少なくとも１つの中継手段を介して受信した電波に基づいて自己の位置を特定するものであって、介在する中継手段の数が少なくなるように選択し、そのようにして選択した３つ、４つあるいはそれ以上の電波に基づいて測位を行うことを特徴とする移動体通信用の無線伝送路の選択方法。