JP2005181255A - 測位システム、測位方法及び測位サーバ - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出の精度を高めることのできる測位システム、測位方法及び測位サーバを提供する。
【解決手段】無線端末10と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局30がネットワークを介して測位サーバ10に接続されており、基地局30は、基地局30の何れか一つ又は無線端末10から送信された信号を受信した時刻に関する情報を測位サーバ20に送信し、測位サーバ20は、基地局30から受信した時刻に関する情報に基づいて、無線端末10の位置を測定する測位システムにおいて、基地局30は、無線端末10からの受信信号強度が最も強くなるように通信方法を選択して、無線端末10からの信号を受信し、測位サーバ20は、基地局30から受信した時刻に関する情報に基づいて、無線端末10の位置を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線送信機能を持つノードの位置を測定する測位システムに関し、特に、位置検出の精度を高めることのできる測位システム、測位方法及び測位サーバに関する。

従来の代表的なノード位置測定方法としては、ＧＰＳ等の衛星からの信号を用いて位置を測定する方法がある。

また、他のノード位置測定方法としては、複数の基地局から送信された信号をノードが受信し、その受信時刻の差から、ノードの位置を算出する方法がある。

具体的には、セルラ電話システムにおいて、基地局から移動端末に送信される信号の受信時間差（各基地局から移動端末までの信号の伝搬時間差Ｔ1−Ｔ2及びＴ3−Ｔ2）を計算し、伝搬時間差に光速を乗算することによって、移動端末から各基地局までの信号の伝搬距離の差
Ｄ1−Ｄ2＝ｃ（Ｔ1−Ｔ2）
及び
Ｄ3−Ｄ2＝ｃ（Ｔ3−Ｔ2）
を算出し、移動端末の位置を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、無線ＬＡＮシステムにおいて、ノード（端末）から送信される信号を基地局で受信した時間差（各基地局の受信時間の差Ｔi−Ｔ1）を計算し、受信時間差に光速を乗算することによって、ノードから各基地局までの信号の伝搬距離の差｛｜Ｐ−Ｐi｜−｜Ｐ−Ｐ1｜｝＝ｃ（Ｔi−Ｔ1），i＝2,...,nを算出し、ノードの位置を検出する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開平７−１８１２４２号公報 荻野敦、他５名、「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１） 位置検出システムの検討」、２００３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、Ｂ−５−２０３、ｐ．６６２

しかしながら、従来の位置検出方法は無線端末からの信号を位置検出に用いるが、位置検出に用いる信号を反射する反射体がある環境では、ノードで受信される信号は直接波の他に反射波が合成されたものとなる（図１参照）。

従来の位置検出方法では、反射波が合成された状態でも直接波を検出するために、信号の立ち上がり時間を元に測位を行っている。しかし、反射波が大きい場合は受信タイミングの測定精度の劣化の影響が無視できないため、反射波を低減する仕組みが望まれている。

本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであり、無線端末から送られる信号を、反射波の影響をできるだけ小さくすることで受信タイミングの測定誤差、ひいては位置測定の誤差を小さくする測位システム、測位方法及び測位サーバを提供することを目的とする。

本発明は、無線端末１０の位置測定のための測位信号及び測位信号応答を複数送信し、基地局３０はその複数の信号についてそれぞれ指向性を変更して受信して、複数の結果を測位サーバ２０に送る。測位サーバ２０は複数の結果のうち最良の結果となる指向性の組み合わせを算出し、その指向性を各基地局に送る。

本発明によると、建物内のような反射波の発生する環境下においても、無線端末からの測位信号の直接波をできるだけ正確に受信することができ、位置測定の精度が高まる。

本発明の第１の実施の形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の測位システムの構成図である。

位置測定の指示や演算を行う測位サーバ２０がネットワーク４０を介して複数の基地局（アクセスポイント）（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）と接続されている。無線端末１０は、複数の基地局３０と無線通信を介して接続されており、何れか一つ又は複数の基地局３０と通信可能に接続される。

基地局３０はそれぞれにアンテナ３１（図２参照）が接続されている。このアンテナ３１は、例えばアダプティブアレイアンテナ等によって構成されており、アンテナの指向性を変更可能に設定されている。

図２は、基地局３０の構成を示すブロック図である。

基地局３０は、アンテナ３１、無線部３２、制御部３３、通信部３４等から構成されている。

アンテナ３１は、基地局３０等から送信された電波を高周波信号に変換し無線部３２に送る又は無線部３２が生成した高周波信号を電波に変換して送信する。このアンテナ３１は、アダプティブアレイアンテナ等によって構成され、アンテナの指向性を変更することが可能である。なお、アレイアンテナではなく、アンテナの方向を物理的に制御することで指向性を変更可能なアンテナを用いてもよい。例えば、特定の指向性を持つアンテナを複数組み合わせてアンテナ部を構成し、そのうちの所望の指向性を持つアンテナを選択して使用するようにしてもよい。

無線部３２は、アンテナ３１より受信した高周波信号を制御信号（データ信号）等に変換し又は信号制御部３３の指示によって、アンテナ３１に対して高周波信号を送りアンテナ３１から無線端末１０等に電波として送信する。

また、無線部３２は、アンテナ３１の指向性、受信電力、周波数、偏波等の制御を行う。例えば、アンテナ３１に対して、所定の指向性を設定することで、所定の方向からの電波のみを受信するように制御することが可能である。

信号制御部３３は、無線端末１０の位置計測に関する制御を行う。例えば、無線端末１０が複数個存在するシステムにおいては、各無線端末１０それぞれが固有の波形の信号を送信し、該固有の波形に該当する無線端末１０の情報を信号制御部３３に予め記憶されている情報を用いて送信元の無線端末１０を特定する。

この、固有の波形と受信した信号の波形とを比較する方法としては、例えば、双方の相関値を算出し、相関値が最大となる波形を最も近い波形と判定する方法がある。

また、信号制御部３３は、測位信号の受信時刻と測位信号応答の受信時刻との差の情報、送信元の無線端末１０又は基地局３０を特定する情報、測位信号を受信した際のアンテナ３１の指向性等の情報を含む信号到達時間情報を作成する。

通信部３４は、基地局３０をネットワーク４０に接続するインターフェースとして機能し、測位サーバより要求を受信したり、信号制御部３３によって作成された信号到達時間情報を測位サーバ２０に送信する。

図３は、無線端末１０の構成を示すブロック図である。

無線端末１０は、アンテナ１１、無線部１２、信号送信制御部１３等によって構成されている。

無線部１２は、基地局３０から送信されアンテナ１１によって受信した高周波信号をデータ信号に変換し、また信号送信制御部１３からの指示に基づいて、測位信号応答を生成しアンテナ１１から高周波信号として出力して、各基地局３０に送信する。この測位信号応答は、各無線端末１０毎に固有に割り当てられた波形となっており、その無線端末１０が送信した信号であるかを識別可能となっている。

信号送信制御部１３は、無線部１２が受け取った測位信号を受信すると、その応答として測位信号応答を送信するように無線部１２に指示する。

図４は、測位サーバ２０の構成を示すブロック図である。

測位サーバ２０は、通信部２１、位置計算部２２、システム情報データベース２３等から構成されている。

通信部２１は、測位サーバ２０をネットワーク４０に接続するインターフェースとして機能し、基地局３０から送られる信号到達時間情報を受信し、これを位置計算部２２に送る。

位置計算部２２は、信号到達時間情報に含まれる各基地局３０における信号到達時刻の差の情報と、システム情報データベース２３に予め記録されている各基地局３０の位置等の情報と、に基づいて無線端末１０の位置を算出する。

図５は、本発明の第１の実施の形態の測位システムの、位置を測定する手順を示すシーケンス図である。

まず、無線端末１０が何れかの基地局３０を経由して、測位サーバ２０に対して自端末の位置計測を要求するための位置要求を送信する。測位サーバ２０は、位置要求を受信すると、まず、各基地局３０に対して測位準備要求を送信する。この測位準備要求は、例えば、各基地局３０のアンテナ３１の指向性に関する情報、使用する周波数に関する情報等を含むことができる。各基地局３０は、測位準備要求を受信すると、アンテナ３１の指向性の設定等の準備を行い、準備が完了すると、測位サーバに対して測位準備完了を送信する。

測位サーバ２０は、全ての基地局３０から測位準備完了を受信すると、まず、基地局３０ａ対して測位信号を送信するよう指示を送る。基地局３０ａはこの指示を受けて測位信号を他の基地局（３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）及び無線端末１０に対して送信する。基地局３０ａは測位信号を送信した時刻を、基地局３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは測位信号を受信した時刻を、それぞれ記憶する。なお、この測位信号は、複数の信号を所定回数送信する。各基地局３０は、複数の信号それぞれについてアンテナ３１の指向性を変更して受信し、その受信時刻を記憶する。例えば、３回の測位信号を送信する場合は、３回の信号それぞれに対して指向性を変更し、受信する。

無線端末１０は、この測位信号を受信すると、測位信号応答を各基地局３０に対して送信する。各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、この測位信号応答を受信した時刻を、それぞれ記憶する。この測位信号応答も測位信号と同様に、複数の信号を所定回数送信する。各基地局３０は、複数の信号それぞれについてアンテナ３１の指向性を変更して受信し、その時刻を記憶する。この指向性の変更は、測位信号を受信したときと同じ指向性とする。

次に、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、それぞれ、測位信号の受信時刻と測位信号応答の受信時刻との差から、信号到達時間の差やその他の情報から信号到達時間情報を作成し、測位サーバ２０に対して送信する。この信号到達時間情報は、各基地局３０ごとに、複数回受信した測位信号及び測位信号応答の受信時刻及びそれぞれについてのアンテナ３１の指向性に関する情報、受信した基地局３０を示す情報が含まれる。

測位サーバ２０は、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの信号到達時間情報をそれぞれ受信すると、この情報を元に無線端末１０の位置計算処理を行う。この位置計算処理の詳細は後述する。

次に、位置計算処理によって確定した無線端末の位置情報を、無線端末１０に対して送信する。

以上の一連の処理によって、無線端末１０の位置情報の計測が完了する。

なお、無線端末１０から位置要求によって位置計測を行うのではなく、測位サーバ２０が自主的に位置計測を行ってもよいし、各基地局３０からの要求によって位置計測を行ってもよい。

また、アンテナ３１をアダプティブアレイアンテナによって構成した場合は、必ずしも複数の測位信号及び測位信号応答を送信する必要はなく、一度の信号によって複数の指向性の結果を各基地局３０が得ることができる。

図６は、測位サーバ２０における、位置計算処理の詳細を示すフローチャートである。

測位サーバ２０の位置計算部２２は、ネットワーク４０及び通信部２１を介して送信された、各基地局３０からの信号到達時間情報を受信する（ステップ１００１）。

次に、受信した各基地局３０の信号到達時間情報から、無線端末１０の位置計算を行う（ステップ１００２）。

無線端末１０の位置を算出する方法としては、例えば、二つの基地局３０が測位信号を受信した時刻の差から、無線端末１０とそれらの基地局３０との距離の差を算出し、その距離差の条件を満たす点を結んで描いた少なくとも二つの双曲線の交点から測位対象無線端末１０の位置を特定する双曲線交会法がある。また、基準信号送信時刻と測位信号受信時刻との差と用いた位置算出の際に、基地局３０が受信した測位信号の受信強度に基づいて重み付けを行った双曲線交会法を用いてもよい。

また、位置計算は、受信した信号到達時間情報に含まれるアンテナ３１の指向性を示す情報を参照して、基地局毎に、複数の指向性で受信した到達時間差それぞれについて計算を行う。たとえば、前述したように３回の測位信号及び測位信号応答によって、３回それぞれ指向性を変更して受信した場合、それぞれの基地局の３回の受信結果の全ての組み合わせを計算し、結果として、２７通りの計算結果が得られる。

次に、この複数の指向性に対応した計算結果から、最も誤差の少ない結果のものを選択する（ステップ１００３）。位置計測結果は、それぞれの基地局３０からの距離を描いた双曲線の交点から得られるので、複数の基地局３０の結果による交点の位置が近似していれば誤差は少なく、分散していれば誤差が大きい。この最も近似する組み合わせを、それぞれの基地局３０のそれぞれの指向性による受信結果の計算結果から割り出す。結果として、例えば基地局３０ａは指向性がＡ、基地局３０ｂは指向性がＢ、基地局３０ｃは指向性がＣ、基地局３０ｄは指向性がＤ、の組み合わせが、最も誤差が少ない計算結果であると割り出される。すなわち、このステップ１００３において、位置計算部２１が最も誤差の少ない無線基地局の通信方法（例えば、指向性）を選択することで、状態選択部が構成される。

以上のようにして、無線端末１０から送信される信号を基地局３０ｂ〜ｄで受信する際の指向性を制御する。基地局３０ａから送信される信号を基地局３０ｂ〜ｄで受信するために最適な指向性は、あらかじめ設定しておくことができる。基地局の設置場所が決まれば、それぞれの位置や周囲の遮蔽物・反射体などの環境から、各基地局において他の基地局からの信号を受信するために最適な指向性が決まる。したがって、基地局ごとに他基地局に適した指向性をあらかじめ登録しておき、測位準備要求信号を送る際に測位信号を送信する基地局３０ａを特定する情報を通知すれば、通知を受けた基地局３０ｂ〜ｄが基地局３０ａに合わせた指向性で受信する準備をすることができる。測位信号の受信後は、上述の方法で決められる指向性にアンテナを設定し、測位応答信号の受信の待ち受け状態になる。

測位サーバ２０は、最も誤差の少ない結果となるそれぞれの基地局３０の指向性に関する情報を一旦記憶し、次回の位置要求があったときに、各基地局３０に送信する測位準備要求にこの指向性に関する情報を含めて送信する。各基地局３０は、この受信した測位準備要求に含まれる指向性を優先的に使用し、その指向性を中心として複数の指向性による測位信号及び測位信号応答を受信する。

以上のよう構成された本発明の第１の実施の形態の測位システムでは、無線端末１０の位置測定のための測位信号及び測位信号応答を複数送信し、基地局３０はその複数の信号についてそれぞれ指向性を変更して受信して、複数の結果を測位サーバ２０に送る。測位サーバ２０は複数の結果のうち最良の結果となる指向性の組み合わせを算出し、その指向性を各基地局に送る。こうすることで、例えば、建物が密集している屋外や建物の内部など、測位信号に反射波が付加されたとしても、反射波の影響が最も少なくなるように直接波を受信できる方向に指向性を設定する、いわゆる指向性ダイバーシチを行うことで、位置測定の誤差を少なくすることができる。

なお、第１の実施の形態では、指向性を変更して複数の信号を受信するように構成したが、これを送信／受信周波数を変更して複数の信号を受信するようにしてもよいし（周波数ダイバーシチ）、偏波を変更して複数の信号を受信してもよい（偏波ダイバーシチ）。

信号の周波数を変更するときは、予め測位サーバ２０によって送信する周波数を決定し、測位準備要求にその周波数に関する情報を含めて送信する。各基地局３０は、複数の周波数で送信される信号をそれぞれ受信し、結果を測位サーバ２０に送信する。

信号の周波数や偏波を変更すると信号の反射波の影響が変わるので、最も誤差の少ない、すなわち最も反射波の影響が少ない周波数又は偏波を選択する。このためには、測位サーバから、無線端末１０を管理下においている基地局３０ａを介して、周波数または偏波を指定する信号を無線端末に送信するとよい。

また、測位に必要最小限となる送信電力となるように、基地局３０ａが送信する測位信号及び無線端末１０の送信する測位信号応答の電力を変更してもよい。

無線端末１０の送信電力は、位置検出誤差が大きい場合に下げるように測位サーバが指示を送り、また、下げすぎることによって無線端末１０が送信する電波が拾えなくなる基地局３０が多くなった場合、測位サーバ２０の指示によって無線端末１０の送信電力を上げるように制御する。このためには、測位サーバから、無線端末を管理下においている基地局３０ａを介して、送信電力制御信号を無線端末１０に送信するとよい。

さらに、測位サーバ２０で、無線端末１０の送信電力、無線端末１０の位置測定結果、及び検出誤差の対応関係を位置計算部２２の記録部に記録し、記録された情報から最適な電力を無線端末１０に指示してもよい。また、基地局３０で直接波を検出できる最低の受信電力を求め、実際の受信電力の差分を測位サーバ２０に通知し、測位サーバ２０がこれを満たす無線端末１０の送信電力を演算し、送信電力の下げ幅を決定して無線端末１０に通知してもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態の測位システムについて説明する。

第１の実施の形態では、指向性を変更した複数の信号の受信結果によって誤差の小さくなる指向性を割り出すよう構成したが、第２の実施の形態では、測位サーバ２０の測位結果から、無線端末１０の推定位置の方向に各基地局３０のアンテナ３１の指向性を変更するように設定した。

なお、第１の実施の形態と同一の作用を行う構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２の実施の形態の測位システムのシーケンスは前述した図５とほぼ同一である。

すなわち、まず、無線端末１０が測位サーバ２０に対して、自端末の位置計測を要求するための位置要求を送信する。測位サーバ２０は、位置要求を受信すると、まず、各基地局３０に対して測位準備要求を送信する。この測位準備要求は、例えば、各基地局３０のアンテナ３１の指向性に関する情報、使用する周波数に関する情報等を含むことができる。
各基地局３０は、測位準備要求を受信すると、アンテナ３１の指向性の設定等の準備を行い、準備が完了すると、測位サーバに対して測位準備完了を送信する。

測位サーバ２０は、全ての基地局３０から測位準備完了を受信すると、まず、基地局３０ａ対して測位信号を送信するよう指示を送る。基地局３０ａはこの指示を受けて測位信号を他の基地局（３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）及び無線端末１０に対して送信する。基地局３０ａは測位信号を送信した時刻を、基地局３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは測位信号を受信した時刻を、それぞれ記憶する。

無線端末１０は、この測位信号を受信すると、測位信号応答を各基地局３０に対して送信する。各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、この測位信号応答を受信した時刻を、それぞれ記憶する。

次に、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、それぞれ、測位信号の受信時刻と測位信号応答の受信時刻との差から、信号到達時間の差やその他の情報から信号到達時間情報を作成し、測位サーバ２０に対して送信する。この信号到達時間情報は、各基地局３０ごとに、アンテナ３１の指向性に関する情報、受信した基地局３０を示す情報が含まれる。

測位サーバ２０は、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの信号到達時間情報をそれぞれ受信すると、この情報を元に無線端末１０の位置計算処理を行う。この位置計算処理の詳細は後述する。

次に、位置計算処理によって確定した無線端末の位置情報を、無線端末１０に対して送信する。

以上の一連の処理によって、無線端末１０の位置情報の計測が完了する。

なお、無線端末１０から位置要求によって位置計測を行うのではなく、測位サーバ２０が自主的に位置計測を行ってもよいし、各基地局３０からの要求によって位置計測を行ってもよい。

図７は、第２の実施の形態の、測位サーバ２０における、位置計算処理の詳細を示すフローチャートである。

測位サーバ２０の位置計算部２２は、ネットワーク４０及び通信部２１を介して送信された、各基地局３０からの信号到達時間情報を受信する（ステップ２００１）。

次に、受信した各基地局３０の信号到達時間情報から、前述したように無線端末１０の位置計算を行う（ステップ２００２）。

次に、位置計算によって算出された無線端末１０の位置情報と、システム情報データベース２３に記録されている各基地局３０の位置の情報から、それぞれの基地局３０のアンテナ３１の指向性を決定する（ステップ２００３）。すなわち、各基地局３０のアンテナの指向性を、無線端末１０が存在する方向に設定する。この決定した指向性は、位置計算部２２に備えられている記憶部に保持し、次回の位置要求があったときに、各基地局３０に送信する測位準備要求にこの指向性に関する情報を含めて送信する。各基地局３０は、この受信した測位準備要求に含まれる指向性を用いて信号を受信する。

このようにすることで、測位サーバ２０によって算出された無線端末１０の推定位置に指向性を予め設定して、次回の測位を実行する。

なお、測位サーバ２０は、複数の位置計測の結果を、時間を示す情報と共に順次記録し、無線端末１０が移動しているか否かを判定し、その結果から、基地局３０に指示する指向性の情報を設定してもよい。すなわち、無線端末１０が移動していることが明らかである場合は、位置計算部２２は、移動速度、移動方向等の情報を算出し、次回の位置測定を行う時刻に推定される無線端末１０の位置に、各基地局３０の指向性を設定し、測位サーバ２０は、その指向性の情報を測位準備要求に含めて送信する。

このとき、移動速度が大きく、次回の位置測定を行う時刻に無線端末１０の位置を推定することが困難であると判定した場合は、記録部に保持した指向性に関する情報を一旦破棄し、新たに位置測定を行うよう構成してもよい。また、無線端末１０の移動速度に応じて忘却係数を設定し、移動速度が小さい場合は記録部に保持されている情報を多く用い、移動速度が大きい場合は、記録部に保持されている情報のうち、最新の情報に近い情報のみを用いるように構成してもよい。

以上のように構成された本発明の第２の実施の形態の測位システムでは、測位サーバ２０は、位置測定結果に基づいて、無線端末１０の推定位置に対応する指向性を設定し、各基地局に指向性に関する情報を指示するよう構成したので、無線端末１０の移動している場合にも、複数回の位置計測の結果によって位置計測精度がより高まる。

次に、第３の実施の形態の測位システムについて説明する。

第１及び第２の実施の形態では、測位サーバ２０の無線端末１０の位置測定結果の誤差が小さくなるように各基地局３０にフィードバックを行っていたが、第３の実施の形態では、各基地局３０が各々、指向性、周波数等を変更して受信信号が最良となるものを設定するよう構成した。なお第１又は第２の実施の形態と同一の作用を行う構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８に、第３の実施の形態の測位システムのシーケンスを示す。

各々の位置測定のプロセスは前述した図５の手順とほぼ同様である。

すなわち、まず、無線端末１０が測位サーバ２０に対して、自端末の位置計測を要求するための位置要求を送信する。測位サーバ２０は、位置要求を受信すると、まず、各基地局３０に対して測位準備要求を送信する。この際に、必要ならば、測位サーバが送信する信号の周波数等の情報を含めてもよい。

各基地局３０は、測位準備要求を受信すると、アンテナ３１の指向性の設定等の準備を行い、準備が完了すると、測位サーバに対して測位準備完了を送信する。

測位サーバ２０は、全ての基地局３０から測位準備完了を受信すると、まず、基地局３０ａ対して測位信号を送信するよう指示を送る。基地局３０ａはこの指示を受けて測位信号を他の基地局（３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）及び無線端末１０に対して送信する。基地局３０ａは測位信号を送信した時刻を、基地局３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは測位信号を受信した時刻を、それぞれ記憶する。

無線端末１０は、この測位信号を受信すると、測位信号応答を各基地局３０に対して送信する。各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、この測位信号応答を受信した時刻を、それぞれ記憶する。

次に、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、それぞれ、測位信号の受信時刻と測位信号応答の受信時刻との差から、信号到達時間の差やその他の情報から信号到達時間情報を作成し、測位サーバ２０に対して送信する。この信号到達時間情報は、各基地局３０ごとに、アンテナ３１の指向性に関する情報、受信した基地局３０を示す情報が含まれる。

このとき、各基地局３０は、それぞれが独自に信号の受信強度が最も高い測位応答信号の受信時刻と、その測位応答信号に対応する測位信号の受信時刻とを測位サーバ２０に送信する。そのために、測位信号と測位応答信号の送信を複数回行って基地局３０においてそれぞれを異なる指向性に設定されたアンテナで受信して受信電力強度および受信時刻を測定する。なお、基地局３０がアレイアンテナを具備する場合は、測位応答信号を一回受信して複数の指向性についての受信電力強度および受信時刻を測定すればよい。

測位サーバ２０は、各基地局３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの信号到達時間情報をそれぞれ受信すると、この情報を元に無線端末１０の位置計算処理を行う。この位置計算処理の詳細は後述する。

次に、位置計算処理によって確定した無線端末の位置情報を、無線端末１０に対して送信する。

以上の一連の処理によって、無線端末１０の位置情報の計測が完了する。この一連の測位手順を繰り返し実行する。

そして、次の位置計測プロセスの前に、各基地局３０は、それぞれ指向性を変更する。なお、アンテナ３１をアダプティブアレイアンテナによって構成した場合は、１度の信号の受信で最も受信信号強度が強くなる指向性が判明するので、その指向性を用いた結果を測位サーバに送信する。そうでない場合は、測位手順が実行される毎に（又は、所定回数の位置測定プロセス毎に）、指向性を変更して、信号を受信する。無線端末１０が移動していない場合や、移動速度が小さい場合は、指向性を変更した結果、最も受信信号強度の大きい指向性が判明するので、各基地局３０はその指向性を使用して測位信号の受信を行う。

図８の例では、基地局３０ａは毎回指向性を変更し、基地局３０ｂは奇数回目の位置計測プロセス前に、基地局３０ｃは偶数回の位置計測プロセス前に、基地局３０ｄは、指向性の変更を行わないように、それぞれ設定されている例を示す。

なお、この第３の実施の形態においても、第１の実施の形態において前述したように、周波数又は偏波を変更するように構成してもよい。すなわち、測位手順が実施されるたびに周波数又は偏波を変更し、最も受信信号強度の強い周波数又は偏波を用いる。周波数を変更する場合は、予め測位サーバ２０が周波数を決定しておき、測位準備要求に周波数を含めて基地局３０に送信する。

以上のように構成された第３の実施の形態の測位システムでは、基地局３０側で最も受信信号強度が大きくなるような指向性、偏波、周波数等を選択することで、無線端末１０の意思測定誤差を小さくすることができると共に、測位サーバ２０の位置計算の際の負荷を低減することが出来る。

なお、指向性、偏波、周波数の変更は、受信信号強度が最も高くなるように変更するのではなく、任意の指向性、偏波、周波数を、位置測定プロセスごとに（または所定の回数の測位手順が実施されるごとに）変更するように設定してもよい。

こうすることで、例えば、基地局３０側で最も良い指向性と判断したものが実際の無線端末１０の方向とは全く異なるものであった場合に、位置計測の誤差が大きくなってしまう可能性があるが、任意の指向性に変更して測位を行うことで、基地局３０の判断の間違いによる誤差の発生を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態の、測位システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の、基地局３０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の、無線端末１０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の、測位サーバ２０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の、測位システムの位置を測定する手順を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の、測位サーバ２０における、位置計算処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の、測位サーバ２０における、位置計算処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態の、測位システムの位置を測定する手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１０ 無線端末
２０ 測位サーバ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 基地局
４０ ネットワーク

Claims (11)

1. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
   前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムにおいて、
   前記基地局は、前記無線端末からの受信信号強度が最も強くなるように通信方法を選択して、前記無線端末からの信号を受信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定することを特徴とする測位システム。
2. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
   前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムにおいて、
   前記基地局は、前記無線端末からの信号を受信する通信方法を、前記信号を受信する所定の回数毎に変更し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定することを特徴とする測位システム。
3. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
   前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムにおいて、
   前記基地局は、
   前記無線端末から送信される複数の信号をそれぞれ複数の通信方法で受信し、該複数の通信方法で受信した複数の時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、
   前記基地局から受信した複数の通信方法で受信した複数の時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定し、
   前記測位結果に基づいて、前記複数の信号のうちもっとも位置測定誤差が少ない通信方法を選択し、
   該選択結果を前記基地局に送信し、
   さらに前記基地局は、受信した前記選択結果に基づいて、前記複数の通信方法に関する設定を行うことを特徴とする測位システム。
4. 前記通信方法は、前記基地局に備えられるアンテナの指向性であることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の測位システム。
5. 前記通信方法は、前記基地局が受信する信号の偏波であることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の測位システム。
6. 前記通信方法は、前記基地局が受信する信号の前記無線端末における送信電力であることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の測位システム。
7. 前記通信方法は、前記基地局が受信する信号の周波数であることを特徴とする請求項３に記載の測位システム。
8. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
   前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムに用いられる測位方法であって、
   前記無線端末からの受信信号強度が最も強くなるように通信方法を選択して、前記無線端末からの信号を受信する第１のステップと、
   前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する第２のステップと、
   を実行することを特徴とする測位方法。
9. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
   前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
   前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムに用いられる測位方法であって、
   前記無線端末からの信号を受信する通信方法を、前記信号を受信する所定の回数毎に変更する第１のステップと、
   前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する第２のステップと、
   を実行することを特徴とする測位方法。
10. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局がネットワークを介して測位サーバに接続されており、
    前記基地局は、前記基地局の何れか一つ又は前記無線端末から送信された信号を受信した時刻に関する情報を前記測位サーバに送信し、
    前記測位サーバは、前記基地局から受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位システムに用いられる測位方法であって、
    前記無線端末から送信される複数の信号をそれぞれ複数の通信方法で受信し、該複数の通信方法で受信した複数の時刻に関する情報を前記測位サーバに送信する第１のステップと、
    前記基地局から受信した複数の通信方法で受信した複数の時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する第２のステップと、
    前記測位結果に基づいて、前記複数の信号のうちもっとも位置測定誤差が少ない通信方法を選択する第３のステップと、
    該選択結果を前記基地局に送信する第４のステップと、
    受信した前記選択結果に基づいて、前記複数の通信方法に関する設定を行う第５のステップと、
    前記第１から前記第５のステップを繰り返し実行する第６のステップと、
    を実行することを特徴とする測位方法。
11. 無線端末と無線通信によって接続される少なくとも３つ以上の基地局に接続され、
    前記基地局から送信された、信号を受信した時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する測位サーバにおいて、
    前記基地局から受信した複数の通信方法で受信した複数の時刻に関する情報に基づいて、前記無線端末の位置を測定する計算を行う位置計算部と、
    前記位置計算部の計算結果に基づいて、前記複数の信号のうちもっとも位置測定誤差が少ない通信方法を選択する状態選択部と、
    前記情報選択部の選択結果を前記基地局に送信する送信部と、
    を備えたことを特徴とする測位サーバ。

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