JP2004233058A - Cellular phone and positioning system - Google Patents

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JP2004233058A
JP2004233058A JP2003018161A JP2003018161A JP2004233058A JP 2004233058 A JP2004233058 A JP 2004233058A JP 2003018161 A JP2003018161 A JP 2003018161A JP 2003018161 A JP2003018161 A JP 2003018161A JP 2004233058 A JP2004233058 A JP 2004233058A
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mobile phone
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JP2003018161A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Hasegawa
Yoshiaki Umehara
義章 梅原
修 長谷川
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means capable of detecting the position even in a place to which radio waves from a GPS satellite do not reach in a cellular phone having the positioning function with a GPS receiver built therein.
SOLUTION: In a cellular phone having the position-measurement function with a GPS receiver capable of receiving GPS signals from a GPS satellite built therein, the absolute angle and distance of a place of movement calculated from each sensor are added to the last positioning result by using an azimuth sensor and an acceleration sensor capable of detecting the absolute angle.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、測位機能を有する携帯電話に関し、測位位置の精度を向上させた携帯電話及び測位システムに関する。 The present invention relates to a portable telephone having a positioning function, a portable phone and a positioning system that improves the accuracy of the determined position.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
携帯可能な機器の中で最も普及している携帯電話にナビゲーション機能を付加したサービスが開始されており、ユーザが携帯出来るようにナビゲーションシステムを小型かつ低消費電力にするための技術として、GPS衛星信号を捕捉するためのアシスト情報を前記携帯電話端末に供給し、端末から得た信号を元に位置検出の演算処理を基準GPS受信機のサーバ(基地局)で実行する技術が開発され、例えば特表平11−513787号公報に開示されている。 The most widespread service by adding a navigation function to the cellular telephones in a portable device has been started, the navigation system so that a user can portable as a technique for the small size and low power consumption, GPS satellites supplying an assist information for capturing a signal in the mobile telephone terminal, a technique for execution has been developed with reference GPS receiver server operation processing of the detected position based on a signal obtained from the terminal (the base station), for example, It disclosed in Japanese Patent Kohyo 11-513787.
【0003】 [0003]
前記位置検出の演算処理をサーバ(基地局)で実行する技術では、基地局が常時GPS衛星を観測し、GPS衛星から受けた信号の同期タイミングに同期させて、基地局から端末に対してGPSアシスト情報を送信する。 Wherein in a position to execute the operation process of the detection by the server (base station) technology, base station at all times to observe the GPS satellites, in synchronism with the synchronization timing of the signal received from the GPS satellites, GPS to the terminal from the base station to send the assist information. 本携帯電話端末では、前記GPSアシスト情報を使ってGPS衛星から受けた信号をサーチし、捕捉したGPS情報を再度基地局を介してサーバに報告し、サーバから位置検出演算結果を受け取ることによって正確な位置を取得することができる。 In this portable telephone terminal, the search signal received from the GPS satellites using the GPS assist information, captured through again the base station GPS information reported to the server, accurately by receiving position detection operation results from the server it is possible to obtain the Do position. ここで、捕捉とはGPS衛星からの信号を受信解析して、GPS衛星から端末に到達するまでの伝搬時間を検出するまでの処理を意味する場合と、受信した信号の同期タイミングを得て処理可能状態になることを意味する場合がある。 Here, capture and may receive analyzing signals from GPS satellites, and may refer to processing until detection of the propagation time from the GPS satellites to reach the terminal, the process to obtain the synchronization timing of the received signal it may refer to become ready.
【0004】 [0004]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特表平11−513787号公報【0005】 Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-513787 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、ユーザが位置検出のサービスを使用する場所が、測位するのに必要充分なGPS衛星を観測できない場合がある。 However, a place to use the service of the user position detection may not be able to observe the necessary and sufficient GPS satellites to the positioning. 例えば、GPS衛星からの信号が届かない建物内や高架下ではGPSを利用した測位は不可能となり、別の方法で測位する必要がある。 For example, the positioning becomes impossible using GPS in building and underpass does not reach the signal from the GPS satellite, it is necessary to positioning in a different way. 従来の技術では、GPS衛星からの信号が良好に受信できる場所ではGPSを利用した測位を行い、GPS衛星からの信号が届かない場所では複数の携帯電話用基地局から届く電波を利用して測位し、1、2個のGPS衛星からの信号しか届かない場合は双方を併用して測位するサービスが実施されているが、複数の携帯電話用基地局から届く電波を利用して測位する方法を用いる場合は大きな測位誤差が発生する。 In the prior art, performs positioning using GPS in a place where the signal from the GPS satellite can be received well, in place does not reach the signal from the GPS satellite by using radio waves received from a plurality of mobile phone base station positioning and, although the service to positioning in combination both if not reach only signals from one or two GPS satellites have been implemented, a method of positioning by using radio waves received from a plurality of mobile phone base station large positioning error occurs when using.
【0006】 [0006]
一方、車載用のナビゲーションシステムの場合は、GPS衛星による絶対位置の測位と各種センサーを用いた自立航法による測位を併用することでGPS衛星からの信号が届かない場所においても位置検出を継続することができる。 On the other hand, if the navigation system mounted on a car, it will continue to detect the position at a place does not reach the signal from the GPS satellite by a combination of positioning by autonomous navigation using the positioning and various sensors of the absolute position by GPS satellites can. しかし、自動車の特性上、平面すなわち2次元での移動のみしか考慮されておらず、地図上の道路を走行しているように補正がかけられるだけであるため、たとえ車載用ナビゲーションシステムをユーザが携帯できたとしても高度の測位は4つ以上のGPS衛星からの信号が届くところに限定され、自立航法用のセンサーも2次元にしか配置されていないために高さ方向の移動を補正することができない。 However, the characteristics of the motor vehicle, is not taken into consideration only a movement in a plane or two-dimensional, since the only correction is applied as traveling on a road on the map is even user-vehicle navigation system correcting the movement in the height direction for advanced positioning even be mobile is to be limited to the reach the signals from four or more GPS satellites, sensors for autonomous navigation even not arranged only in a two-dimensional can not.
【0007】 [0007]
また、GPS衛星信号を用いた測位機能を持つ携帯電話端末に車載用ナビゲーションシステムに利用されている自立航法による測位機能を組込み、GPS衛星からの信号が届かない場所での測位を可能とする端末も考えられるが、この場合ユーザは端末を進行方向に対し定められた姿勢で保持する必要があり、端末の姿勢を意識せずにポケットに入れたり、カバンに入れたりして保持するという自由な使い方が損なわれるという問題がある。 The terminal that enables positioning of a mobile telephone terminal in autonomous navigation, which is used in vehicle navigation systems incorporate positioning function by, do not receive signals from GPS satellites place with a positioning function using GPS satellite signals it is conceivable, in this case the user must be held in a posture that is determined to the traveling direction of the terminal, or placed in a pocket without being aware of the attitude of the terminal, free of holds or put in a bag there is a problem that how to use is impaired.
【0008】 [0008]
本発明の目的は、GPS衛星信号を受信して得られる測位情報と各種センサーから得られる測位情報を状況に応じて互いに補正することにより測位位置検出精度を向上させた携帯電話を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a portable telephone with improved positioning accuracy of position detection by correcting each other in accordance with the positioning information obtained from the positioning information and various sensors obtained by receiving the GPS satellite signal to the situation is there. また、もうひとつの目的は、GPS衛星からの信号が届かない場所に移動した場合、端末をどのような姿勢にしても継続して位置検出可能な携帯電話を提供することにある。 Further, another object is if you move it away signals from GPS satellites is to provide a locatable mobile phone to continue even if in any posture terminal.
【0009】 [0009]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記課題を解決するため、人工衛星からの信号を受信することで受信している場所の測位ができ、少なくとも2軸の磁気方位センサーと、少なくとも2軸の加速度センサーと、前記2つのセンサーから得られる情報を用いて、前記人工衛星からの信号を受信することで得られた第1の位置情報を補正する位置情報補正手段と、を備えることを特徴とする携帯電話を提供する。 To solve the above problems, it is the positioning location being received by receiving signals from a satellite, a magnetic azimuth sensor at least two axes, an acceleration sensor at least two axes, obtained from the two sensors using the information to be, to provide a mobile telephone, characterized in that it comprises, a position information correcting means for correcting the first position information obtained by receiving the signal from the satellite.
【0010】 [0010]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明による第1の実施の形態について図1を用いて説明する。 A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 図1はGPS受信機を内蔵し測位機能を有する携帯電話21の構成を示す。 Figure 1 shows the configuration of mobile phone 21 having a built-positioning function of the GPS receiver. 端末21はGPSによる位置測位部分と携帯電話網を介して通信をする通信部分とGPS衛星からの信号が受信できない場合に自立測位をするための各種センサーにより構成される。 Terminal 21 is composed of various sensors for the self-contained positioning when the signal from the communication part and the GPS satellite for communication via a mobile telephone network and positioning portion by GPS can not be received. GPSによる位置測位部分はGPS用アンテナ111、GPS信号受信部112、制御部113、表示部114、地図情報を保存しておく記憶部115、信号処理部121、位置測位の開始と終了を指示するキースイッチ122から成っている。 GPS antenna 111 positioning portion by the GPS, GPS signal receiving unit 112, the control unit 113, a display unit 114, and instructs the storage unit 115 to store the map information, the signal processing unit 121, the start of the positioning completion It is made from the key switch 122. 携帯電話網を介した通信は携帯電話用アンテナ116と携帯電話送受信部117により行われる。 Communication via the mobile telephone network is performed by the portable telephone antenna 116 and cellular transceiver 117. 次に、自立測位をするための各種センサーについて説明する。 Next, a description will be given of various types of sensors for the self-contained positioning. 方位センサー118は地磁気を検出するセンサーで、トロイダル状のフェライトコアに励磁コイルと直交する1組の検出コイルを設け、励磁コイルによる磁束の外部磁界による変化分を検出コイルで取り出す事により方位が検出される。 Orientation sensor 118 is a sensor that detects the geomagnetism, provided a set of detection coil is perpendicular to the exciting coils in a toroidal shape of the ferrite core, orientation detected by taking out the change due to an external magnetic field of the magnetic flux by the exciting coil in the detection coil It is. 加速度センサー119は加速度をピエゾ抵抗素子等の圧電素子により取り出す。 Accelerometer 119 retrieves the acceleration by the piezoelectric element, such as a piezoresistive element. 重力や加速度を感じると圧電素子が変形する。 The piezoelectric element is deformed feel gravity and acceleration. この変形に応じたピエゾ抵抗効果を利用して電圧を生じるものである。 It is caused a voltage using the piezoresistive effect in accordance with this variant. 方位センサー118と加速度センサー119は信号処理部121に接続し、GPSによる測位の補正、若しくは補完を行う。 Orientation sensor 118 and the acceleration sensor 119 is connected to the signal processing unit 121 performs the correction of the determination by the GPS, or complementary. 角速度センサー120は軸の回転角を検出するセンサーであり、センサーによる自立測位をより確実にする。 The angular velocity sensor 120 is a sensor for detecting the rotation angle of the shaft, to secure the self-contained positioning by the sensor.
【0011】 [0011]
次に、図2を用いてGPSによる位置測位の全体構成について説明する。 It will now be described the overall structure of a position measurement by GPS with reference to FIG. 21は携帯電話であり位置測位機能を有する、22はサーバであり内部に基準GPS受信機を備えており、GPS衛星を受信する際のアシスト情報を端末21に供給する、23は交換機であり基地局を経由し端末21とサーバ22の通信経路を確立する、24は基地局であり通信エリア内の端末と無線通信により交信する、25はGPS衛星であり各衛星毎の固有の測位情報を地上の端末21、基地局24およびサーバ22に供給する。 21 has a cellular phone positioning function, 22 is provided with a reference GPS receiver within a server, supplies the assist information in receiving GPS satellite to the terminal 21, 23 is a switch base via the station establishing the communication path of the terminal 21 and the server 22, 24 communicate with the terminal and the wireless communication is the communication area at the base station, 25 the ground unique positioning information for each satellite has the GPS satellites of the terminal 21, and supplies to the base station 24 and the server 22.
【0012】 [0012]
以下に測位の全体的な動作について図1及び図2を用いて説明する。 It will be described with reference to FIGS. 1 and 2 for the overall operation of positioning below. 携帯電話21がGPS衛星25からの電波を遮る障害物が無い場所にいた場合において、測位の開始指令を受けると少なくとも4個以上のGPS衛星25を捕捉し、各GPS衛星からの電波の遅延量とGPS衛星の位置から受信位置の測位が行われる。 In the case where the cellular phone 21 were in place obstacle is not blocking the radio waves from the GPS satellites 25 receives a start command for positioning capturing at least four or more GPS satellites 25, the delay amount of the radio waves from the GPS satellites positioning of the receiver position is performed from the position of the GPS satellite and the. 信号処理部121は、得られた測位結果である座標を元に記憶部115より、若しくは携帯電話送受信部117を通じてサーバ22より周辺の地図情報を入手し、地図情報内に得られた測位位置の印を付けると共に表示部114に表示させる。 The signal processing unit 121 from the storage unit 115 based on a positioning result obtained coordinates, or cellular telephone transceiver 117 to obtain the map information around from the server 22 through, the positioning location obtained in the map information on the display unit 114 together with the mark. 以上はGPS衛星受信による測位の基本的な動作である。 The above is the basic operation of positioning by a GPS satellite receiver. ユーザが移動することで各GPS衛星からの電波が受信出来なくなると、もはや上記手段で受信位置の測位をすることは不可能となる。 When radio waves from the GPS satellites can not be received by the user is moving, no longer be the positioning of the receiving position by the means is impossible. GPS衛星25からの電波が届かない環境においても引き続いて位置を測位し続けるには、GPSとは異なる別の測位手段を用いることで実現できる。 To continue measures the position subsequently also in the radio wave does not reach the environment from the GPS satellites 25 can be realized by using different alternative positioning means and GPS. 方位センサー118は端末21の向いている絶対方位を、加速度センサー119は姿勢角(傾斜角)、及び加速度を検出する。 The absolute azimuth orientation sensor 118 is facing the terminal 21, the acceleration sensor 119 is an attitude angle (inclination angle), and detects the acceleration. 角速度センサー120は方位センサー及び加速度センサーを補間するためのセンサーで、端末21が移動しているときの絶対方位からの回転角、水平面からの姿勢角を相対的に検出する。 The angular velocity sensor 120 is a sensor for interpolating direction sensor and an acceleration sensor, the rotation angle from the absolute direction when the terminal 21 is moving, relatively detects the posture angle from the horizontal plane. 信号処理部121は、加速度を時間で積分することにより速度を、さらに時間で積分することにより距離を算出できる。 The signal processing unit 121, the speed by integrating the acceleration with time, can calculate the distance by integrating with further time. この算出した距離と方位センサーからの絶対方位、加速度センサーからの移動した向きと距離、さらに前記GPS信号受信により得られた絶対位置を合成することによりユーザの相対位置を求めることが出来る。 Absolute direction from the calculated distance and direction sensors, moved direction and distance from the acceleration sensor, further wherein it is possible to determine the relative position of the user by synthesizing the obtained absolute position by GPS signal reception.
【0013】 [0013]
次に図3を用いて加速度センサー119の配置と加速度センサーによる移動距離と方角の算出について説明する。 It will be described next calculation of the moving distance and direction by the placement and the acceleration sensor of the acceleration sensor 119 with reference to FIG. 本発明では、図3のようにx成分、y成分、z成分を検出できるように加速度センサーを互いに直交するように配置しており、前後、左右、上下のあらゆる方向に働く加速度を検出することが出来る。 In the present invention, x-component as in FIG. 3, y components, have been arranged so as to be perpendicular to each other the acceleration sensor so as to detect the z-component, longitudinal, lateral, detecting the acceleration acting in all directions of the upper and lower It can be. 例えば、端末21の表示部114と同一平面になるようにX軸成分とY軸成分の加速度を検出する2軸の加速度センサーが備えられており、Y方向が北、X方向が東と仮定する。 For example suppose is provided with a two-axis acceleration sensor for detecting an acceleration in the X-axis component and Y axis component so as to be flush with the display unit 114 of the terminal 21, Y-direction is north, X direction east . 絶対的な方位が確定されているので、ここではこれを絶対座標と定義する。 Since absolute orientation has been determined, herein defined to as absolute coordinates. ユーザがXY平面上をa方向に移動するとX成分、Y成分を検出する加速度センサーの出力にそれぞれxa、yaが出力される。 User X component when moving on the XY plane in a direction, to the output of the acceleration sensor which detects the Y component xa, ya is output. 信号処理部121は入力されたxa及びyaを二重積分することで距離に変換し、X成分、Y成分の比と大きさから移動した方角と距離を特定することが出来る。 The signal processing unit 121 is converted into a distance by double integrating the input xa and ya, X component, it is possible to identify the direction and distance traveled from the ratio and size of the Y component. 当然Z成分を検出するセンサーを設置し、Z成分も加味することで高さ方向の移動距離も算出できるようになる。 Naturally it installed a sensor for detecting a Z component, the movement distance in the height direction by considering also Z component also becomes possible to calculate. 例えばビルの1階から6階までエレベータで移動したとしてもZ成分を検出する加速度センサー119により検出出来る。 For example it can be detected by the acceleration sensor 119 for detecting the Z component even if moved by the elevator from the first floor of the building up to the 6th floor. 以上の説明ではY方向が北、X方向が東と仮定したが、実際にユーザが前記仮定の条件に合わせて利用するわけではなく、相対座標x、y、z上での運用となる。 In the above description the Y direction is north, the X direction is assumed to east, not the user actually uses to fit the assumption of conditions, become relative coordinates x, y, and operations on z. 相対座標から絶対座標へ変換するためには、端末21の絶対方位と水平面からのずれ量としての姿勢角を検出しなければならない。 To convert the relative coordinates into absolute coordinates, it must detect the attitude angle as a deviation amount from an absolute direction and the horizontal plane of the terminal 21.
【0014】 [0014]
次に、実際の姿勢角検出方法について図4及び図5を使い説明する。 Next, the actual attitude-angle detecting method using the FIGS. 4 and 5 described. 端末21が静止状態にあるときを考える。 Consider the case where the terminal 21 is at rest. 端末21には、いかなるときも一定の重力(G)がかかっており、x成分、y成分、z成分を検出できるように加速度センサー119が互いに直交するように配置されているため、ベクトルGはx成分、y成分、z成分に分けてベクトルxG、ベクトルyG、ベクトルzGと表すことが出来る。 The terminal 21, any time also takes a certain gravity (G), since the x component, y component, the acceleration sensor 119 so as to detect the z-component is disposed so as to be perpendicular to each other, the vector G x component, y component, vector xG is divided into z-component vector yG, can be represented as a vector zG. 前記の通り、加速度センサー119は重力や加速度を感じると内部の圧電素子が変形し、この変形に応じたピエゾ抵抗効果を利用して電圧を生じるものである。 As described above, the acceleration sensor 119 is deformed inside of the piezoelectric element feel gravity and acceleration, is caused a voltage by utilizing the piezoresistive effect in accordance with this variant. xG、yG、zGの比と正負から重力の向きがわかるため、端末21は姿勢角を検出することが出来る。 xG, yG, because you know the direction of gravity from the ratio and the positive and negative of zG, the terminal 21 is able to detect the attitude angle. 重力Gをx、y、zの各成分毎に分けて考えると図5の様になる。 Gravity G x, y, becomes as in FIG. 5 when considered separately for each component of z. X−Y面が水平面でX軸、Y軸は互いに直交しており、Z軸がX−Y面に垂直な軸である。 X-axis X-Y plane is a horizontal plane, Y-axis are orthogonal to each other, Z axis is an axis perpendicular an X-Y plane. 前記の通り加速度センサー119は互いに直交するようにx軸、y軸、z軸に配置されているため、端末21が傾くとX−x、Y−y、Z−z各軸間の角度θx、θy、θzはθx=sin−1(xG/G) x-axis as as accelerometer 119 of said mutually orthogonal, y-axis, since it is arranged in z-axis, the terminal 21 is tilted when X-x, Y-y, the angle θx between Z-z axes, θy, θz is θx = sin-1 (xG / G)
θy=sin−1(yG/G) θy = sin-1 (yG / G)
θz=cos−1(zG/G) θz = cos-1 (zG / G)
で表される。 In represented.
【0015】 [0015]
なお、加速度センサーは物理量の基本の一つである加速度を検出できるセンサーで重力を測定できるため加減速状態にあるとき、加速度センサーの出力する加速度信号は、「加減速による運動加速度成分」と、「傾斜によって発生する重力加速度成分」とが混合した信号として出力される。 Incidentally, when the acceleration sensor is in a deceleration state since it measures the gravity sensor that can detect the basic is one acceleration of the physical quantity, the acceleration signal output from the acceleration sensor, the "motion acceleration component due to acceleration and deceleration", and "gravitational acceleration component generated by the gradient" is output as the signal mixing. 運動加速度成分は周波数領域的には高周波成分に位置し、重力加速度成分は低周波成分に位置しているため、姿勢角を算出するには、得られた加速度信号から低周波成分を抽出し、抽出した低周波成分から算出できる。 Motion acceleration component is located in the high-frequency components in the frequency domain, the gravitational acceleration component because it has located the low-frequency component, in order to calculate the attitude angle, extracts a low-frequency component from the obtained acceleration signal, extracted can be calculated from the low-frequency component. 同様に移動距離を算出するには得られた加速度信号から高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分を二重積分することで算出する。 Similarly from the acceleration signal obtained to calculate the distance traveled by extracting a high frequency component, the extracted high-frequency component is calculated by double integration.
【0016】 [0016]
絶対方位に関しても、加速度センサ−119と同様に地磁気の向きをx成分、y成分、z成分に分けて出力する方位センサー118により検出できる。 Regard absolute direction can be detected faces x-component of the geomagnetic like the acceleration sensor -119, y component, the direction sensor 118 to be output is divided into z component.
【0017】 [0017]
したがって、図3及び図4のように地磁気の向きをx成分、y成分、z成分に3軸に分けて出力する方位センサー118と、加速度センサーを3軸に配置することで端末21の姿勢角がいかなる状態であってもX、Y、Z各軸成分毎の積算距離がわかり、すなわち移動した方角、及び距離を求めることが出来る。 Accordingly, the geomagnetic direction x component as in FIGS. 3 and 4, y component, a direction sensor 118 for outputting in three axes z components, the attitude angle of the terminal 21 by placing the acceleration sensor 3 axes there X be any state, Y, reveals the total distance for each Z axes components, i.e. moved direction, and the distance can be obtained. さらに、センサーによる測位をより確実なものとするために、角速度センサー120の併用も考えられる。 Furthermore, in order to make more reliable positioning by the sensor, the combination of the angular velocity sensor 120 is also conceivable. 角速度センサー120は物体の回転角を検出するセンサーで運動している(ある速度をもっている)物体が回転すると、その速度方向と垂直に“コリオリの力”が働くという物理現象を利用している。 The angular velocity sensor 120 utilizes the physical phenomenon is detected to (have a certain speed) the movement to which the sensor body the rotation angle of the object is rotated, acts that rate and vertically "Coriolis force". 角速度センサー120は前記の通り軸の回転角を検出するセンサーのため、3個のセンサーを互いに直交するように3軸に配置する必要がある。 Since the angular velocity sensor 120 is a sensor for detecting the rotation angle of the street axis, it is necessary to arrange the three axes perpendicular to each other three sensors. 角速度センサー120は一般的に応答性が良く早い動きに追従できるが、軸の回転角である相対角度しか検出できない。 Although the angular velocity sensor 120 can generally follow the rapid movements good responsiveness, it can not be relative angle only detecting a rotation angle of the shaft. 一方方位センサー118及び加速度センサー119はそれぞれ方位、姿勢角という絶対角度を検出することができ、これらを組み合わせることでより精度の高い検出が可能となる。 Meanwhile each orientation sensor 118 and the acceleration sensor 119 orientation, can detect the absolute angle of orientation angles, thereby enabling more accurate detection by combining these.
【0018】 [0018]
次に、携帯電話21の測位処理の流れを図6のフローチャートにて説明する。 Next, the flow of the positioning process of the mobile phone 21 in the flowchart of FIG. ステップ41でユーザがキースイッチ122を操作し測位の開始を指示する。 User instructs the start of operation by positioning the key switch 122 in step 41. ステップ42でGPSを利用した初期測位を行い、スタート地点の場所を測位する。 It performs the initial positioning using GPS in step 42, for positioning the location of the starting point. なお、GPSによる初期測位がGPS信号を受信できない等により不可能な場合は、表示部114には「測位不可」と表示されユーザはキースイッチ122を操作して測位を停止する。 Incidentally, if the initial positioning by GPS is impossible by such can not receive GPS signals, the user is displayed as "positioning impossible" on the display unit 114 stops the positioning by operating the key switch 122. ステップ43でステップ42で行った測位結果を表示し、測位した座標を記憶部115に書き込む。 Display positioning result performed in step 42 in step 43, it writes the positioning coordinates in the storage unit 115. キースイッチ122から測位停止の指示が無ければ制御部113より一定時間毎(ここでは10秒毎)に測位の指示が出力され連続して測位を行う(ステップ44:NO)。 Key switch 122 every fixed time from the control unit 113 if there is no indication of the positioning stop from performing positioning is output instruction of positioning the continuous (every 10 seconds in this case) (step 44: NO). ステップ45でGPS測位を行い、測位出来たかを判断する。 Performs a GPS positioning at step 45, it is determined or not positioning. 測位が出来れば(ステップ45:YES)ステップ43に戻り、測位不可の場合(ステップ45:NO)はステップ46で各種センサーを用いた自立測位が行われ前回測位場所からの移動方角と積算距離を算出する。 If it is the positioning (step 45: YES) the process returns to step 43, if the positioning impossible (step 45: NO) is a moving direction and total distance from self-contained positioning is performed last positioning location using various sensors in step 46 calculate. ステップ47で記憶部115に書き込まれた前回測位場所を元にステップ46で求めた方角と積算距離から新しい測位座標を算出しステップ43に戻る。 Calculating a new positioning coordinates from direction a total distance calculated in step 46 based on the previous positioning location written in the storage unit 115 at step 47 returns to step 43. ユーザがキースイッチ122を操作し測位の停止を指示するとステップ44で測位の継続を停止と判定され(ステップ44:YES)測位は終了する。 User at step 44 to instruct the stop of the positioning by operating the key switch 122 is determined to continue positioning and stopping (step 44: YES) positioning ends. このようにGPSでの測位が不可能になっても、各種センサーによる相対的な測位で補完する処理を入れることで継続して測位でき、地図上に軌跡を残すことも可能となる。 Be thus becomes impossible positioning in GPS, can positioning continue by placing a process to complement a relative positioning with various sensors, it is also possible to leave a trace on the map.
【0019】 [0019]
本発明のもう一つの実施の形態である携帯電話21の位置情報をサーバで処理する測位システムにおいて、前記各種センサーを用いて位置測位を補完する測位システムを図1及び図2を用いて説明する。 In the positioning system for processing another embodiment positional information of the mobile phone 21 is the present invention in the server, will be described with reference to FIGS. 1 and 2 the positioning system to complement the positioning by using the various sensors . なお、携帯電話21の携帯電話機としての処理は一般的なものであり、説明は省略する。 The processing of the portable telephone of the cellular phone 21 is general, explanation is omitted. また、各種センサーの詳細な説明に関しては、既に説明した実施の形態と同じであるため省略する。 Also omitted since For a detailed description of the various sensors, the same as the embodiment already described.
【0020】 [0020]
測位の開始指令はキースイッチ122により入力され、制御部113はそれを受けて、測位開始要求信号を発し、それを携帯電話送受信部117によって無線送信用信号に変換、増幅してアンテナ116から、無線信号として最寄りの基準GPS受信機を備えたサーバ22に送る。 Start command of the positioning is input by the key switch 122, the control unit 113 receives it, issues a positioning start request signal, convert it to the cellular transceiver 117 to the radio transmission signal, after amplification antenna 116, send to the server 22 with the nearest reference GPS receiver as a radio signal. 無線信号の送信に先だって、端末21は最寄りの基地局24と同期を取り、相互のID(Identification)を確認するなどにより無線交信が可能な状態にする。 Prior to transmission of the wireless signal, the terminal 21 is synchronized with the nearest base station 24 to the wireless communication that is ready due to confirm the mutual ID (Identification). 基地局24と交信状態にあるときに、GPS信号との同期を取り、基地局24からの基準信号と、GPS信号の中の基準信号との時間ずれを信号処理部121によって検出することが測位の場合の同期捕捉である。 When in communication state with the base station 24 synchronizes with the GPS signal, the reference signal from the base station 24, to detect the time difference between the reference signal in the GPS signal by the signal processing unit 121 positioning it is a synchronous capture of the case of. 検出された基準信号の時間差は記憶部115に格納され、対象のGPS衛星すべての同期捕捉結果が得られた後、制御部113からの指令により基地局24を介してサーバ22に送信される。 The time difference of the detected reference signal is stored in the storage unit 115, after all the synchronization acquisition result target GPS satellite is obtained, it is transmitted to the server 22 via the base station 24 in response to a command from the control unit 113.
【0021】 [0021]
端末21あるいはサーバ22は、GPS衛星25からのGPS信号と同期をとる際に、GPS信号に使用されている擬似ランダム信号を少しずつタイミングずらしながら出力し、GPS信号と重なった時に出力される信号を検出して、以後その状態を保つように制御する。 Terminal 21 or the server 22, when taking GPS signals and synchronization from GPS satellites 25, a pseudo-random signal used in GPS signal output while shifting the timing slightly, signals output when overlapping the GPS signal by detecting, it controls to hereinafter maintain that state. このような同期捕捉の方法はCDMA方式の携帯電話と基本的には同じである。 Such a method of synchronization acquisition is the same for the mobile phone basically a CDMA. GPS衛星の予定軌道や前記擬似ランダム信号は公開されているが、GPS信号は雑音に隠れているため、一般的なGPS受信機においては同期を取るための基準タイミングの範囲が予測できないことから同期を取るために10分以上の時間を必要とする。 A proposed trajectory and said pseudo-random signal of GPS satellites have been published, for GPS signal is hidden by noise, in a general GPS receiver synchronization since the range of the reference timing for synchronization can not be predicted It requires more than 10 minutes of time to take. 本実施の形態はCDMA方式の携帯電話を前提にして、以下において測位の全体的な動作を説明する。 This embodiment assumes the mobile telephone of the CDMA system, it will be described the overall operation of positioning below.
【0022】 [0022]
携帯電話21は、測位の開始指令を受けると、サーバ22と通信経路を確立し、測位開始を要求する。 Mobile phone 21 receives the start command of positioning, establishes a communication path with the server 22, requests the positioning start. GPS衛星25からのGPS信号26を常時受信するサーバ22は、GPSアシスト情報27を作成し、交換機23を介してGPS信号26の同期タイミングに応じて基地局24から端末21に向けて送信する。 Server 22 that receives constantly GPS signals 26 from GPS satellites 25 creates GPS assist information 27 is transmitted from the base station 24 to the terminal 21 in accordance with the synchronization timing of the GPS signal 26 via the switch 23. GPSアシスト情報27は受信可能な複数のGPS衛星25の信号に関する情報であり、端末21が同期を取るためのタイミング情報と、GPS衛星25をサーバから見たときの地表面からの角度などの情報を含んでいる。 GPS assist information 27 is information about the signals of the plurality of GPS satellites 25 can be received, information such as the angle of the ground surface when viewed with timing information for the terminal 21 is synchronized, the GPS satellite 25 from the server It contains. 端末21は受信したGPSアシスト情報27を用いて個々のGPS信号に対して同期を取り、基地局24との間の同期タイミングとの時間を検出し、基地局24を介してサーバ22に報告する。 Terminal 21 by using GPS assist information 27 received synchronization for individual GPS signal, and detects the time of the synchronization timing between the base station 24 reports to the server 22 via the base station 24 . これを擬似距離と呼ぶ。 This is referred to as pseudo-distance. 個々のGPS衛星に関する検出時間を捕捉結果と呼ぶことにする。 It is referred to as capture results detection time for the individual GPS satellites. サーバ22は基地局24と端末21との間の伝搬遅延情報を保持しており、前記擬似距離との差を求め、これと既に検出しているGPS衛星と基地局24の基準GPS受信機との間の伝搬時間に加えることにより、端末21とGPS衛星25の間の伝搬時間を求めることができる。 Server 22 holds the propagation delay information between the base station 24 and the terminal 21 obtains the difference between the pseudorange, which and the previously detected and that the reference GPS receiver of the GPS satellite and the base station 24 by adding a propagation time between, it is possible to determine the propagation time between the terminal 21 and the GPS satellite 25.
【0023】 [0023]
また、携帯電話用基地局から届く電波を利用して測位する方法を図7および図8を用いて説明する。 Further, a method of positioning by using radio waves received from the mobile phone base station will be described with reference to FIGS. 基地局24はGPS受信機を備えており、それぞれが同じ時間すなわちGPS基準時間で動作している。 The base station 24 is equipped with a GPS receiver, each operating at the same time or GPS reference time. 携帯電話21から見て基地局を識別できるように擬似ランダム(PN)符号を用いている。 And using a pseudo-random (PN) code so as to identify the base station viewed from the mobile phone 21. 基地局は全て同じ符号を用いるが、個々の基地局毎にPN符号がスタートするタイミングが変えられている。 All base stations use the same reference numerals, but the timing of the PN code is started every individual base stations are varied. 端末21が最も近い基地局24aからのPN符号で拡散された信号51を受信し同期しているとき、基地局24aは周辺の基地局情報である個々のPNオフセット情報を端末21に通知する。 When the terminal 21 is receiving a signal 51 which is spread by the PN code from the nearest base station 24a synchronization, the base station 24a notifies the individual PN offset information is a base station information near to the terminal 21. 端末21は通知されたPNオフセット周辺でタイミングを少しずつずらしながら基地局24b、24c、24dと同期を取る。 The terminal 21 base station 24b while shifting the PN offsets around notified timing gradually, 24c, 24d and synchronization. 実際に同期が取れたタイミングと理論上のタイミングの差は端末21と各基地局との伝搬遅延であり、この遅延時間が判れば電波の伝搬速度から距離を算出できる。 Indeed the difference in timing of the synchronized timing and theory is the propagation delay between the terminal 21 and each base station can calculate the distance from the radio wave propagation speed if this delay time knowing. 端末21は基地局24b、24c、24dとの伝搬遅延時間情報52をサーバ22に送信する。 Terminal 21 transmits the base station 24b, 24c, the propagation delay time information 52 and 24d in the server 22. サーバ22はあらかじめ登録されている基地局24b、24c、24dの絶対座標を元に各遅延量から端末21の位置を算出することができる。 Server 22 can calculate in advance that are registered base station 24b, 24c, the location of the terminal 21 from the delay amount based on the absolute coordinates of 24d. このような基地局を利用した測位は条件の良いところでも40から50m程度の測位誤差がある。 Such a base station positioning using there is a 50m about the positioning error from the 40 in the best of conditions.
【0024】 [0024]
本実施の形態では、携帯電話21は遮蔽物53等によりGPS衛星を補足できない際に各種センサーを用いて位置測位を補完することが特徴である。 In the present embodiment, mobile phone 21 is characterized to complement positioning using various sensors when that is not caught GPS satellites by such shield 53. 位置測位はサーバで行われるため端末21内部ではセンサーからの情報を処理して位置測位を補完することができないが、センサーからの情報を処理して図3のX、Y、Z軸成分、すなわち東西、南北、上下成分の移動距離、若しくは東西、南北成分のみ移動距離を地球中心からの角度に変換した数値を携帯電話送受信部117を用いてサーバ22に送信し、サーバ22が送られてきた移動距離情報を前回の測位結果に加味して測位結果を算出することができる。 Positioning is not able to complement the positioning and processing information from the sensor at the internal terminal 21 to be done by the server, X in FIG. 3 to process the information from the sensor, Y, Z-axis component, i.e. east and west, north and south, the moving distance of the upper and lower components, or east-west, the only movement distance north-south component of the numerical values ​​obtained by converting the angle from the center of the earth by using a portable telephone transmitting and receiving unit 117 transmits to the server 22, the server 22 is sent it is possible to calculate the positioning results in consideration of the moving distance information to the previous measured result. サーバ22はこの算出された測位結果を地図情報に盛り込み端末21に送信することで、端末21の表示部114に測位結果を表示することが可能となる。 Server 22 by sending the calculated positioning result to Incorporating terminal 21 in the map information, it is possible to display the positioning result to the display unit 114 of the terminal 21.
【0025】 [0025]
次に本実施の形態による具体的な利用例を説明する。 Next will be described a concrete use example of the present embodiment. 街を歩いていたユーザがデパートに入ったとすると、建物にはいることによりGPS受信電界強度は弱くなり衛星の捕捉が不可能となる。 If a user who was walking the town and entered the department store, GPS reception electric field strength due to enter the building becomes impossible to capture the weakened satellite. GPS衛星の捕捉が不可能になると各種センサーからの情報により自立測位に切り替わり、デパートの内部に入っても継続して測位が可能である。 When acquisition of the GPS satellites is not possible to switch to autonomous positioning the information from various sensors, even get inside the department store is possible positioning continues. 地図情報としてデパート内部の売場配置が準備されていれば地図を自動的に切り換えることでユーザは迷うことなく目的の売場に行くことができる。 If it is ready shop located in department stores therein a map information can go to the desired department without the user getting lost by switching the map automatically. さらに、高さ方向の移動距離も検出できるので、ユーザが別の階に移動した際はその階の地図に自動的に切り換えることができる。 Further, since the height direction of the moving distance can be detected, when the user moves to another floor it can be automatically switched to the floor map. また、大きな都市の駅の周辺等には大規模な地下街が造られており、買い物客等で賑わっている。 In addition, large in the surrounding area, such as the city of the station has been built massive underground shopping center, is crowded with shoppers and the like. 地下街は地上と異なり閉ざされた空間であるので目印となる建造物や樹木等が存在せず、方向感覚を失い迷うことが良くある。 Underground mall is because it is a closed unlike geospatial not present structures, trees, etc. as a landmark, there often get lost lose sense of direction. このような場合、本発明による自立測位機能を利用すると端末の表示部に地下街の地図と現在地を表示できるので便利である。 In such a case, it is convenient because when utilizing self-contained positioning function according to the present invention can display the underground mall maps and current location on a display unit of the terminal. また、地下街が一層だけでなくニ層、三相と発展しているところもあり、このような場合は地表からの深さの情報を得ることもできるので地下街のどの層にいるのかも分かり更に便利である。 Also, underground mall is two layer not only more, there is also the place where has developed a three-phase, further understand be that are in any layer of underground mall since such a case can also be obtained depth information from the surface it is convenient. また、セキュリティーサービスを利用しているユーザが緊急通報を行った際、従来は建物を特定できたとしてもユーザの所在する階までは判らなかった。 In addition, when the user performs an emergency call you are using the security services, the prior art did not know until the story to be the location of the user even able to identify the building. ユーザの所在する建物が高層ビルであれば、それだけユーザを捜すのに時間を要することになる。 If building skyscrapers located user, it takes time to look for much user. 本発明を利用すれば高層ビルの階まで特定できるため、短時間でユーザを捜すことができる。 Since it specifically identifies the floor of a tall building by utilizing the present invention, it is possible to search for the user in a short time.
【0026】 [0026]
なお、携帯電話21内で位置情報を補正する際、制御部113で補正してもよく、信号処理部121で補正してもよい。 Note that when correcting the position information in the mobile phone within 21, may be corrected by the control unit 113 may correct the signal processing unit 121.
【0027】 [0027]
以上の実施の形態により、GPS受信機を内蔵し測位機能を有する携帯電話に方位センサー、加速度センサー、さらに角速度センサーを装備し測位を補完することで、GPS衛星の電波が届かない場所においても良好な位置情報を提供できる。 By the above embodiment, the direction sensor in a mobile phone with a built-positioning function of the GPS receiver, an acceleration sensor, by further complements equipped positioning the angular velocity sensor, even better at a location wave of the GPS satellites can not reach It can provide Do not position information.
【0028】 [0028]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、良好に位置情報を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a good position information.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本実施の形態による携帯電話の構成例を示すブロック図である。 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile phone according to this embodiment.
【図2】本実施の形態による携帯電話を用いた測位システムの構成要素説明図である。 Figure 2 is a component diagram of a positioning system using a mobile phone according to this embodiment.
【図3】加速度センサーの配置と加速度センサーによる加速度検出の説明図である。 3 is an explanatory view of an acceleration detection by arrangement and accelerometer accelerometer.
【図4】任意の姿勢角における加速度センサーによる加速度検出説明図である。 4 is an acceleration detecting illustration by the acceleration sensor at any attitude angle.
【図5】任意の姿勢角における各軸に配置された加速度センサーによる検出説明図である。 5 is a detected diagram by the acceleration sensor disposed on each axis at any orientation angle.
【図6】本実施の形態による測位のフローチャートである。 6 is a flow chart of positioning according to this embodiment.
【図7】基地局を利用した測位システムの構成要素説明図である。 7 is a component diagram of a positioning system using a base station.
【図8】基地局との同期説明図である。 8 is a synchronous illustration of a base station.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
111・・・GPS用アンテナ、112・・・GPS信号受信部、113・・・制御部、114・・・表示部、115・・・記憶部、116・・・携帯電話用アンテナ、117・・・携帯電話送受信部、118・・・方位センサー、119・・・加速度センサー、120・・・角速度センサー、121・・・信号処理部、122・・・キースイッチ、21・・・携帯電話、22・・・サーバ、23・・・交換機、24・・・基地局、25・・・GPS衛星、26・・・GPS信号、27・・・GPSアシスト情報、51・・・PN符号で拡散された信号、52・・・周辺基地局の伝搬遅延時間情報、53・・・GPS信号の遮蔽物 111 ... GPS antenna, 112 ... GPS signal receiving unit, 113 ... controller, 114 ... display unit, 115 ... storage unit, 116 ... mobile phone antenna, 117 ... - cellular transceiver unit, 118 ... orientation sensor, 119 ... acceleration sensor, 120 ... angular velocity sensor, 121 ... signal processing unit, 122 ... key switch, 21 ... mobile phone, 22 ... server, 23 ... switch, 24 ... base station, 25 ... GPS satellite, 26 ... GPS signals, 27 ... GPS assist information, spread by 51 ... PN code signal propagation delay time information 52 ... peripheral base stations, covering of 53 ... GPS signal

Claims (6)

  1. 人工衛星からの信号を受信することで受信している場所の測位ができる携帯電話において、 In a mobile phone can positioning locations being received by receiving signals from a satellite,
    少なくとも2軸の磁気方位センサーと、 A magnetic azimuth sensor at least two axes,
    少なくとも2軸の加速度センサーと、 An acceleration sensor at least two axes,
    前記2つのセンサーから得られる情報を用いて、前記人工衛星からの信号を受信することで得られた第1の位置情報を補正する位置情報補正手段と、 Using information obtained from the two sensors, the position information correcting means for correcting the first position information obtained by receiving the signal from the satellite,
    を備えることを特徴とする携帯電話。 Mobile phone, characterized in that it comprises a.
  2. 請求項1に記載の携帯電話において、 In the mobile phone according to claim 1,
    携帯電話網を通して地図情報を受信する地図情報受信手段と、 And map information receiving means for receiving the map information through a mobile telephone network,
    前記地図情報受信手段で受信した地図情報を表示する表示手段と、を備え、 And a display means for displaying the map information received by the map information receiving means,
    前記位置情報補正手段で補正された位置情報を、前記表示手段に表示された地図情報上に表示することを特徴とする携帯電話。 Wherein the position information corrected by the position information correcting unit, and displaying on said display means displayed on the map information the mobile phone.
  3. 請求項1に記載の携帯電話において、 In the mobile phone according to claim 1,
    人工衛星からの信号を受信し、第1の位置情報を取得した後、さらに現在の第2の位置情報を取得しようとする際、前記人工衛星からの信号を受信できず、人工衛星による第2の位置情報の取得ができない場合に、前記位置情報補正手段は、前記2つのセンサーから得られる情報を用いて、前記第1の位置情報を補正することを特徴とする携帯電話。 Receiving a signal from a satellite, after obtaining the first position information, further when trying to get the current second position information, can not receive a signal from the satellite, the second by satellite of the case can not be acquired position information, the position information correcting means uses the information obtained from the two sensors, a mobile phone and corrects said first position information.
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の携帯電話において、 The portable telephone as claimed in any one of claims 1 to 3,
    少なくとも2軸の角速度センサーを有し、 Has an angular velocity sensor of at least two axes,
    前記位置補正手段は、前記角速度センサーから得られる情報に基づき、前記第1の位置情報を補正することを特徴とする携帯電話。 It said position correcting means, based on information obtained from the angular velocity sensor, a mobile phone and corrects said first position information.
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の携帯電話において、 The portable telephone as claimed in any one of claims 1 to 4,
    3軸の加速度センサーを有し、 Having an acceleration sensor 3 axes,
    前記位置情報補正手段は、前記3軸の加速度センサーにより検出された重力加速度に基づき、前記端末の姿勢を認識し、前記端末の姿勢に関わらず前記磁気方位センサー又は加速度センサーによる測位することを特徴とする携帯電話。 The position information correcting means, characterized in that on the basis of the gravitational acceleration detected by the acceleration sensor of the three axes, recognizes the posture of the terminal, to the positioning by the magnetic direction sensor or an acceleration sensor regardless of the attitude of the terminal to the mobile phone.
  6. 携帯電話と、基地局と、サーバと、を有する測位システムにおいて、 In the positioning system having a mobile phone and a base station, a server, a,
    前記携帯端末は、 The portable terminal,
    人工衛星からの信号を受信する衛星信号受信手段と、 And satellite signal receiving means for receiving signals from a satellite,
    少なくとも2軸の磁気方位センサーと、 A magnetic azimuth sensor at least two axes,
    少なくとも2軸の加速度センサーと、 An acceleration sensor at least two axes,
    前記衛星信号受信手段から得られる情報及び2つのセンサーから得られる情報を、前記基地局を介して前記サーバに送信する送信手段と、を有し、 The information obtained from the information and the two sensors obtained from the satellite signal receiving means, anda transmitting means for transmitting to the server via the base station,
    前記サーバは、 The server,
    前記送信手段から送信された人工衛星から得られた情報に基づき第1の位置情報を算出し、 Calculating a first position information based on the information obtained from the satellite which are transmitted from said transmitting means,
    前記2つのセンサーから得られる情報を用いて、前記人工衛星からの信号を受信することで得られた第1の位置情報を補正する位置情報補正手段と、 Using information obtained from the two sensors, the position information correcting means for correcting the first position information obtained by receiving the signal from the satellite,
    を備えることを特徴とする測位システム。 Positioning system, characterized in that it comprises a.
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