JP2005086581A - 位置情報通信端末及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置情報通信端末を小型化し、ＧＰＳモジュールの制御ＣＰＵによりＧＰＳ測位
と、外部センサ入力と、インターネットプロトコル変換器とを制御可能にする。
【解決手段】本発明の位置情報通信端末は、移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位モジュールと、位置情報を送信する無線モジュールとを有している。測位モジュールは、複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の位置、速度、進行方向等の測位情報を測定する測位手段と、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換手段とを有し、測位手段とプロトコル変換手段を一体とした単一ユニットとしている。単一ユニットは測位モジュールを制御する制御部により制御され、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルで出力し、無線モジュールにより送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両、船舶、人間などの移動体に搭載又は携帯される位置情報通信端末及び通信方法に関する。

現在、ＮＴＴドコモ（株）が提供するＰＤＣ(Personal Digital Cellular)によるパケット通信サービスＤｏＰａ（登録商標）をはじめとして、無線を利用したパケット通信サービスが運用されており、既存のパケット通信網及びパケット通信サービスを基盤インフラとして利用し、移動体から特定のセンター等にデータを送信するデータ通信システムの構築が可能となっている。

移動体向けのデータ通信システムとして、各移動体の所在・挙動に関するデータをその移動体に搭載された移動無線局から送信するシステムがある。例えば、営業車両の所在をセンターで監視把握し、事故または盗難を察知して早期に対策するためのシステムを構築するには、監視対象となる各車両にＰＤＣ端末等の情報通信装置を搭載させるだけでなく、測位演算を行いその車両の位置、速度、移動方向、加速度等を自動計測する測位装置や、測位装置における測位演算の結果を含むパケットを情報通信装置から無線により送信させる必要がある。

特に、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機は、小型でかつ低価格な測位装置であり既存のパケット通信網等を利用し、測位によって得られたデータ即ち移動体の所在・挙動に関するデータを移動体から送信するシステムを実現するには、ＧＰＳ受信機を測位装置としてその移動体に搭載させることが一般的である。本願出願人が公開している特許文献１では、ＧＰＳ測位モジュールと、ＰＤＣ通信モジュールと、制御モジュールとを実装した移動体用データ通信装置が開示されている。

図５は、ＧＰＳモジュール３０とＰＤＣモジュール４０と制御ＣＰＵ１３を搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）の構成を示す模式図であり、ＧＰＳモジュール３０と制御ＣＰＵ１３とＰＤＣモジュール４０および他の機器で構成されている。同様に本願出願人がインターネットで公開している非特許文献１では、製品のカタログが公開され、モバイルロケータ（幅８８ｍｍ、高さ２４．５ｍｍ、奥行き５６．４ｍｍ）の技術が開示されている。
特開２００２−２９１０１９号公報 ＪＲＣ Ｎｅｗｓ、"ＪＲＣ日本無線 軽量・多機能 新型モバイルロケータを発売"、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年３月３１日、日本無線株式会社、（平成１５年９月９日検索）インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｒｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｐ／ｗｈａｔｓｎｅｗ／２００３０３２８／ｊｒｎ−３０．ｈｔｍｌ＞

図５に示すモバイルロケータにおいて、ＧＰＳモジュール３０とＰＤＣモジュール４０はシリアル通信を介して制御ＣＰＵ１３で制御され、各モジュールはＲＯＭ／ＲＡＭ（３，９，１４）を備え独立したＣＰＵを備えている。このため、部品コストが高くなり、これらの部品が基板スペースを占有していた。

図６は、ＧＰＳモジュール３０と制御を受け持つＰＤＣモジュール４０を搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）の構成を示す模式図である。従来、制御ＣＰＵが制御していた外部センサ入出力５と、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol/Point-to-Point Protocol）プロトコル変換器４とをＰＤＣ―ＣＰＵ７が処理することで、制御ＣＰＵを削除し、シリアル通信を２回線から１回線に削減したものが本願出願人から示されている。しかし、この構成では、ＰＤＣ方式の無線モジュールに限定されてしまい、例えばＧＳＭ(Global System for Mobile Communication)方式への対応をする場合には構成の見直しが必要になる。

以下に従来のモバイルロケータが抱えていた３つの課題について説明する。

第１の課題として、モバイルロケータの運用において携帯電話機のサービスエリア外では、位置情報を送信できず、内部のメモリに記憶し、サービスエリア内に入った時にまとめて送信する為、データの転送速度を上げて短時間で転送する必要がある。さらに、モバイルロケータに対する機能追加要求に対応して、機器を引き取ること無しにソフトウエアのアップデートを携帯電話機を使用して行いたいという要求がある。しかし、モジュール間のシリアル通信部の通信能力が低いため、アップデートや大量のデータ転送を短時間で行うことができないという課題がある。

第２の課題として、自動車の限られたスペースにモバイルロケータを搭載する為には、小型であることが要求される。さらに車両の所在をセンターで監視把握し、事故または盗難を察知して早期に対策するためのシステムを構築するには、取付けが簡単で、盗難時に装着していることを察知されない為により一層の小型化が要求される。しかし、さらなる小型化ではＧＰＳと無線通信の相互干渉対策やノイズ対策が難しいという問題と、複数の携帯電話機に対応し自由に交換出来るようにインターフェースを拡充したいという要求により回路規模が増加し、小型化しにくいという課題があった。

第３の課題として、現在の構成ではＰＤＣの携帯電話機に限られてしまい、ＧＳＭやＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)等への対応が困難であるという課題があった。

前記課題を解決する為に、本発明の位置情報通信端末は以下の手段を備えている。

移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位モジュールと、無線モジュールに位置情報を送信する位置情報通信端末において、測位モジュールは、複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位手段と、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換手段と、を有し、測位手段とプロトコル変換手段を一体とした単一ユニットとし、単一ユニットは測位モジュールを制御する制御部により制御され、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルで出力する。

さらに、移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位モジュールと、位置情報を送信する無線モジュールとを有する位置情報通信端末において、測位モジュールは、複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位手段と、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換手段と、移動体の状態情報を検出する状態検出手段と、を有し、測位手段とプロトコル変換手段と状態検出手段とを一体とした単一ユニットとし、単一ユニットは、測位モジュールを制御する制御部により制御され、測位情報と状態情報を送信する無線モジュールを備えている。

これらの位置情報通信端末において、測位モジュールと無線モジュールは、インターネットプロトコルを無線モジュールの信号に変換する少なくとも１つのインターフェース変換ケーブルにより接続され、少なくとも１つの無線モジュールと接続されている。

これらの位置情報通信端末において、無線モジュールは少なくともＰＤＣ方式、ＧＳＭ方式、ＣＤＭＡ方式であり、電源供給が途切れた場合でも作動可能な電池を有する。

さらに、移動体の位置を測定する測位工程と、無線通信工程に位置情報を送信する位置情報通信方法において、測位工程は、複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位工程と、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換工程と、を有し、一定繰り返し時間内で処理が終了する為に処理時間を短縮された測位工程とプロトコル変換工程とは、測位モジュールを制御する制御工程により制御され、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルで出力する。

さらに、移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位工程と、位置情報を送信する無線工程とを有する位置情報通信方法において、測位工程は、複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位工程と、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換工程と、移動体の状態情報を検出する状態検出工程と、を有し、一定繰り返し時間内で処理が終了する為に処理時間を短縮された測位工程と、状態検出工程と、プロトコル変換工程とは、測位モジュールを制御する制御工程により制御され、少なくとも測位情報と状態情報とをインターネットプロトコルで出力し、無線通信工程で送信する。

本発明による一実施形態によれば、第１の効果として、各モジュール間シリアル通信が見直され、通信速度が向上することで、データの転送時間が短縮され、ユーザの待ち時間を減らすことができる。

さらに、第２の効果として、ＧＰＳモジュール３０とＰＤＣモジュール４０をＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４により遠ざけることで、ノイズ対策がしやすくなると共に小型化が可能となり、前記プロトコル変換器またはインターフェース変換ケーブルを各携帯電話機用に用意することで、任意の携帯電話機を選ぶことができる。

さらに、第３の効果として、ＧＰＳモジュール３０の情報をＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコルのような一般的なプロトコルにすることで、従来の独自プロトコルのシリアル通信に比べてデータの扱い方が容易となるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの構成を示す概要図である。本発明の一実施形態のモバイルロケータは、位置情報端末機１０とインターフェース変換ケーブル１１によって接続された移動体通信機２０から構成されている。移動体通信機２０は複数の携帯電話機に対応したインターフェース変換ケーブルを介して位置情報端末機のＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４に接続されている。

位置情報端末機１０は、ＲＯＭ／ＲＡＭ３を有したＧＰＳ―ＣＰＵ２と、モバイルロケータを搭載した車両の位置を測位衛星の送信源から発信される信号をＧＰＳアンテナで受信し、ＲＦ回路１を介してＧＰＳ−ＣＰＵ２で測位情報を演算し、ＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。

さらにＧＰＳ−ＣＰＵ２には外部センサ入出力５が接続されておいり、この外部センサ入出力５を介し、車速パルス、ドアセンサ、エアバックセンサ、加速度センサ、イグニッション・キー、非常ボタン、その他の信号が供給される。ここで、各種のセンサからの信号が外部センサ入出力に供給され、所定のデジタルデータに変換されて、ＧＰＳ−ＣＰＵ２に供給され、ＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。また、ＧＰＳ−ＣＰＵ２により各種情報を操作パネル６に対して入出力することで、操作パネル６を介して操作者に情報を提供して操作させることが出来る。

ＲＡＭの記憶領域に一時記憶された測位情報と外部センサ情報をＧＰＳ−ＣＰＵ２がＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４へ送り、インターフェース変換ケーブル１１を経て、移動機通信機２０のデジタル携帯電話機であるＰＤＣの端末機及びアンテナを介して基地局に送信される。なお、移動機通信機２０は、ＧＳＭ方式、ＣＤＭＡ方式、ＭＣＡ(Multi-Channel Access Radio System)方式などの携帯電話機または無線機を用いても良い。さらに、モバイルロケータは図示しない内蔵バッテリにより、車両のバッテリが外された場合でも作動することができ、事故または盗難時に状態情報を送信することが可能である。

図２は、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの全体動作を示すフローチャートである。さらに、図３は、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの車両データの取得サブルーチンを示すフローチャートであり、図４は、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータのＧＰＳ測位データの取得サブルーチンを示すフローチャートである。以下、図２から図４を用いて一実施形態の処理の流れを説明する。

最初に、図２の全体動作を示すフローチャートを用いて、全体動作を説明する。図２のフローチャートの初期化（ステップＳ１）は、ＲＯＭに記録されたプログラムをＧＰＳ−ＣＰＵ２が読み出し、ＧＰＳアンテナが接続されたＲＦ回路１、外部センサ入出力５、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４に対して初期化を行う。次に、車両データの取得（ステップＳ２）サブルーチンを実行して外部センサ入出力５から車両の状況を取得する。その次に、ＧＰＳ測位データの取得（ステップＳ３）を行い、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換（ステップＳ４）によりインターネットプロトコルに変換して、通信処理（ステップＳ５）で基地局に測位情報と共に車両状況を送信して最初に戻る。

次に、図３に示される車両データの取得（ステップＳ２）サブルーチンを説明する。このサブルーチンでは、外部センサ入出力取得（ステップＳ７）で車速パルス、ドアセンサ、エアバックセンサ、加速度センサ、イグニッション・キー、非常ボタンまたはその他の信号を取得し、ＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。これらの記憶から、車速パルス、加速度センサの情報をＧＰＳ−ＣＰＵ２が読み出し、前回の一時記憶と比較して車両位置の変化を判定する（ステップＳ８）。車両位置が変化していることは車両が走行中であるので、収集した外部センサ入出力取得結果をＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。

もし、車両位置が変化していない、つまり停車中であれば記憶領域の節約の為に、１０秒毎のデータをＲＡＭの記憶領域に上書き記憶する。１０秒の設定時間が経過していない時に車両位置が変化した場合は、外部センサ入出力取得（ステップＳ７）を再度実行し、外部センサ入出力取得結果をＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。

次に、ＰＤＣからの命令を読み出す為に、通信処理（ステップＳ１０）を行い、移動通信機２０のＰＤＣが無線通信したデータをＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換（ステップＳ１１）する。データを受信した後は、ＰＤＣが受信した命令があるか判断し（ステップＳ１２）、命令がある場合は、ＧＰＳ−ＣＰＵが命令を処理（ステップＳ１３）して車両データ取得サブルーチンが終了する。

以下、ＧＰＳ測位データの取得（ステップＳ３）サブルーチンを説明する。ステップＳ３は、図４のＧＰＳ測位データの取得サブルーチンであり、ＧＰＳ−ＣＰＵはＧＰＳ信号が受信できているかを判断する（ステップＳ２１）。もし、高層ビルに阻まれて測位衛星の信号が受信出来ないと判断すると、前記車両データの取得（ステップＳ２）で一時記憶した車速パルスと加速度センサの情報を使用して推定位置情報を演算し、ＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。ステップＳ２１でＧＰＳ信号が受信出来ている場合は、車両位置の変化を前回の一時記憶の情報と比較して車両が走行したかを判定して、ＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。

もし、１０秒経過しても車両位置が変化していない、つまり停車中であれば記憶領域の節約の為に、１０秒毎のデータをＲＡＭの記憶領域に上書き記憶する。１０秒の設定時間が経過していない時に車両位置が変化した場合はＧＰＳ受信（ステップＳ２１）を再度実行し、ＧＰＳ受信情報である速度、緯度、経度、高度、方向、時刻をＲＡＭの記憶領域に一時記憶する。なお、本実施携帯では待ち時間を１０秒としたが、メモリ容量に応じて可変しても好適に処理されるのは明らかである。

その後、図２のメインプログラムに戻り、ＧＰＳの取得結果をＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換（ステップＳ４）に渡し、ＰＤＣによる通信処理（ステップＳ５）を行う。ステップＳ５の通信処理は、ＰＤＣの通信圏外になった場合のバッファリング処理を行い、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰによる再送信を試み、所定データ数を一時記憶することが可能であり、通信再会後は、送信できなかったデータを送信することが可能である。ステップＳ５の処理が終わると最初のステップである車両データの取得（ステップＳ２）に戻る。

図７は、ＧＰＳモジュールと制御を受け持つＰＤＣモジュールを搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）と、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータとの処理プロセス・タイムチャートである。以下、本発明の一実施形態の処理プロセス・タイムチャートについて説明する。

従来は、ＧＰＳ−ＣＰＵ２とＰＤＣ−ＣＰＵ７で処理を分担していた為、ＧＰＳ―ＣＰＵ２は１秒毎に測位処理と測位データ送信を行い、ＰＤＣ−ＣＰＵ７は車両データ取得と、測位データの受信と、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰ変換とを余裕を持って処理することが可能である。このうちＧＰＳ―ＣＰＵ２は約７００ｍＳｅｃ程度を測位処理に要していた。

これに対し、本発明の一実施形態の処理プロセスでは、ＧＰＳ−ＣＰＵ２が測位処理と車両データ取得およびＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰ変換までも行うため、従来のような測位処理では間に合わず、従来１６機の測位衛星を捕捉していた測位衛星を半分の８機までに処理時間の余裕度を判定しながら減少させたり、測位データの精度を低下せずに、測位処理ができるように処理を簡略化して処理時間を短縮したり、ＣＰＵ能力を高める等で、ＰＤＣ―ＣＰＵ７を使用せずに位置情報通信が処理可能とした。

さらに、プログラムのアップデートもＰＤＣやＣＤＭＡ等の携帯端末を使用して実施する他に、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４に図示しないＲＪ４５インターフェースを介して、直接ＲＪ４５のインターネットのケーブルまたは無線ＬＡＮを接続してインターネットから直接アップデートできるなど、拡張性に富んでいる。また、ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器４から出力される測位情報または車両情報などを他の車載ナビゲーションに提供できるので、ＧＰＳモジュールの重複を防ぐことができるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの構成を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの全体動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータの車両データの取得サブルーチンを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータのＧＰＳ測位データの取得サブルーチンを示すフローチャートである。 ＧＰＳモジュールとＰＤＣモジュールと制御ＣＰＵを搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）の構成を示す模式図である。 ＧＰＳモジュールと制御を受け持つＰＤＣモジュールを搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）の構成を示す模式図である。 ＧＰＳモジュールと制御を受け持つＰＤＣモジュールを搭載した既知の位置情報通信端末（モバイルロケータ）と、本発明の一実施形態に係る位置情報通信端末であるモバイルロケータとの処理プロセス・タイムチャートである。

符号の説明

１ ＲＦ回路、２ ＧＰＳ−ＣＰＵ、３ ＲＯＭ／ＲＡＭ、４ ＴＣＰ／ＩＰ／ＰＰＰプロトコル変換器、５ 外部センサ入出力、６ 操作パネル、７ ＰＤＣ−ＣＰＵ、８ ＲＦ回路、９ ＲＯＭ／ＲＡＭ、１０ 位置情報端末機、１１ インターフェース変換ケーブル、１２ 無線ＬＡＮ、１３ 制御ＣＰＵ、２０ 移動体通信機、３０ ＧＰＳモジュール、４０ ＰＤＣモジュール。

Claims (7)

1. 移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位モジュールと、無線モジュールに位置情報を送信する位置情報通信端末において、
   測位モジュールは、
   複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位手段と、
   少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換手段と、
   を有し、
   測位手段とプロトコル変換手段を一体とした単一ユニットとし、単一ユニットは測位モジュールを制御する制御部により制御され、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルで出力することを特徴とする位置情報通信端末。
2. 移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位モジュールと、位置情報を送信する無線モジュールとを有する位置情報通信端末において、
   測位モジュールは、
   複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位手段と、
   少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換手段と、
   移動体の状態情報を検出する状態検出手段と、
   を有し、
   測位手段とプロトコル変換手段と状態検出手段とを一体とした単一ユニットとし、
   単一ユニットは、測位モジュールを制御する制御部により制御され、測位情報と状態情報を送信する無線モジュールを備えたことを特徴とする位置情報通信端末。
3. 請求項１または２に記載の位置情報通信端末において、
   測位モジュールと無線モジュールは、インターネットプロトコルを無線モジュールの信号に変換する少なくとも１つのインターフェース変換ケーブルにより接続され、少なくとも１つの無線モジュールと接続されることを特徴とする位置情報通信端末。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の位置情報通信端末において、
   無線モジュールは少なくともＰＤＣ方式、ＧＳＭ方式、ＣＤＭＡ方式であることを特徴とする位置情報通信端末。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の位置情報通信端末において、
   電源供給が途切れた場合でも作動可能な電池を有することを特徴とする位置情報通信端末。
6. 移動体の位置を測定する測位工程と、無線通信工程に位置情報を送信する位置情報通信方法において、
   測位工程は、
   複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位工程と、
   少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換工程と、
   を有し、
   一定繰り返し時間内で処理が終了する為に処理時間を短縮された測位工程とプロトコル変換工程とは、測位モジュールを制御する制御工程により制御され、少なくとも測位情報をインターネットプロトコルで出力することを特徴とする位置情報通信方法。
7. 移動体の位置を測位衛星の送信源から測定する測位工程と、位置情報を送信する無線通信工程とを有する位置情報通信方法において、
   測位工程は、
   複数の測位衛星からの信号を受信して移動体の測位情報を測定する測位工程と、
   少なくとも測位情報をインターネットプロトコルに変換するプロトコル変換工程と、
   移動体の状態情報を検出する状態検出工程と、
   を有し、
   一定繰り返し時間内で処理が終了する為に処理時間を短縮された測位工程と、状態検出工程と、プロトコル変換工程とは、測位モジュールを制御する制御工程により制御され、少なくとも測位情報と状態情報とをインターネットプロトコルで出力し、無線通信工程で送信することを特徴とする位置情報通信方法。
   
   

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