JP2006214932A - 測位システム、通信基地局、通信基地局の制御方法、通信基地局の制御プログラム、通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

測位システム、通信基地局、通信基地局の制御方法、通信基地局の制御プログラム、通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星軌道情報及び衛星時刻情報の取得を可能にする基地局間非同期方式の通信網における測位システム等を提供すること。
【解決手段】通信基地局20は、衛星信号S1等に基づいて、測位衛星12a等の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する衛星時刻情報生成手段と、測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、衛星時刻情報を生成する際に、測位衛星12a等の衛星軌道を示す衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段等を有し、端末装置50は、通信基地局20から、衛星時刻情報を取得する衛星時刻情報取得手段と、通信基地局から、測位補助情報を取得する測位補助情報取得手段と、衛星時刻情報及び衛星軌道情報を使用して、複数の測位衛星12a等からの衛星信号S1等に基づいて、端末装置50の位置を測位する測位手段等を有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、通信基地局間において同一のクロックなどの共通の基準タイミングを持たない基地局間非同期方式の通信網における測位システム、通信基地局、通信基地局の制御方法、通信基地局の制御プログラム、通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
従来、衛星航法システムである例えば、GPS(Global Positioning System)を利用してGPS受信機の現在位置を測位する測位システムが実用化されている。
GPS受信機は、例えば、3個以上のGPS衛星から信号を受信し、信号が各GPS衛星から発信された時刻とGPS受信機に到達した時刻との差(以後、遅延時間と呼ぶ)によって、各GPS衛星とGPS受信機との間の距離(以後、擬似距離と呼ぶ)を求める。そして、各GPS衛星から受信した信号に乗せられている各GPS衛星の衛星軌道情報と、上述の擬似距離を使用して、現在位置の測位演算を行うようになっている。
ここで、GPS衛星からの信号を利用して測位するためには、各GPS衛星の精密軌道を示す情報(以後、エフェメリスと呼ぶ)によって、各GPS衛星の軌道上の位置を算出する必要がある。したがって、エフェメリスを予め取得している場合には、エフェメリスを予め取得していない場合に比べて、測位に必要な時間を短縮することができる。
これに関連して、予めエフェメリスを、位置検出装置に提供する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開平10―31061号公報(図1等)
しかし、GPS受信機が、GPS衛星の時刻(以後、GPS時刻と呼ぶ)と同期していない場合には、GPS受信機の時刻誤差の算出のために、測位に必要なGPS衛星の数が1個余分に必要となるという問題がある。
また、GPS受信機が、複数の外部装置から、エフェメリスと時刻情報を別途取得するとすれば、ネットワークのトラフィック量が増加する場合があるという問題がある。
そこで、本発明は、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星時刻情報及び衛星軌道情報の取得を可能にする基地局間非同期方式の通信網における測位システム、通信基地局、通信基地局の制御方法、通信基地局の制御プログラム、通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
前記目的は、第1の発明によれば、測位衛星からの信号である衛星信号を受信することができる通信基地局と、前記通信基地局と通信可能な端末装置と、を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、前記通信基地局は、前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、前記端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信手段と、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、を有し、前記端末装置は、前記通信基地局から、前記衛星時刻情報を取得する衛星時刻情報取得手段と、前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得する測位補助情報取得手段と、前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する測位手段と、を有することを特徴とする測位システムにより達成される。
第1の発明の構成によれば、前記通信基地局は、前記衛星時刻情報生成手段を有するから、前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成することができる。
前記通信基地局は、例えば、4個以上の前記測位衛星から前記衛星信号を受信し、前記衛星信号が各前記測位衛星から発信された時刻と前記通信基地局に到達した時刻との差である遅延時間によって、各前記測位衛星と前記通信基地局との間の距離である擬似距離を求める。そして、各前記測位衛星からの前記衛星信号に含まれる各前記測位衛星の前記衛星軌道情報と、上述の擬似距離を使用して、現在位置の測位演算を行うようになっている。この測位演算において、前記通信基地局の位置を示す座標(X,Y,Z)及び、前記通信基地局の時刻誤差を算出することができ、前記衛星時刻情報を生成することができる。
このように、前記衛星時刻情報を生成するために、前記衛星信号を受信するから、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記衛星軌道情報を生成することもできる。ただし、前記衛星軌道情報である例えば、概略軌道情報(アルマナック)の有効期間は例えば、1週間であり、精密軌道情報(エフェメリス)の有効期間は例えば、4時間であるから、前記衛星時刻情報を生成する際に、常に前記衛星軌道情報を生成する必要はない。
この点、前記通信基地局は、前記衛星軌道情報生成手段を有するから、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報を生成することができる。
このため、前記衛星時刻情報と前記衛星軌道情報を別々に生成するのではなくて、前記衛星時刻情報の生成の際に、前記衛星軌道情報を生成することができるから、前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を効率的に生成することができる。
また、前記衛星時刻情報と前記衛星軌道情報を別個の装置によって生成するのではなくて、前記通信基地局が前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報の双方を生成するから、前記通信基地局以外に別個の装置を設ける必要がなく、前記端末装置がその別個の装置と通信する必要がないから、ネットワークにおけるトラフィック量を抑制することができる。
これにより、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星時刻情報及び衛星軌道情報の取得を可能にすることができる。
一方、前記端末装置は、前記衛星時刻情報取得手段によって、前記通信基地局から、前記衛星時刻情報を取得することができ、前記測位補助情報取得手段によって、前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得することができる。
そして、前記端末装置は、前記測位手段によって、前記衛星軌道情報及び前記現在時刻情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位することができる。
このため、前記端末装置自身の時刻と前記衛星時刻との誤差が大きい場合であっても、前記衛星時刻を現在時刻として測位することができるから、測位時間を短縮することができる。
また、上述のように、前記端末装置は、前記測位補助情報取得手段によって、予め、前記通信基地局から、前記衛星軌道情報を含む前記測位補助情報を取得することができるから、測位時間を一層短縮することができる。
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記通信基地局が送信する通信情報は、複数のフレームから構成されており、前記通信基地局の前記衛星時刻情報生成手段は、一定間隔ごとの前記フレームについて前記衛星時刻情報を生成する構成となっており、前記端末装置は、測位時の直近に受信した前記フレームの識別番号と、前記基地局が生成した前記衛星時刻情報とに基づいて、直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を推定する衛星時刻推定手段を有することを特徴とする測位システムである。
第2の発明の構成によれば、前記通信基地局の前記衛星時刻情報生成手段は、一定間隔ごとの前記フレームについて前記衛星時刻情報を生成する構成となっている。このため、前記通信基地局は、各前記フレームについて前記衛星時刻情報を生成する必要はないから、処理負担が軽減する。
一方、前記端末装置は、測位時の直近に受信した前記フレームの識別番号と、前記基地局が生成した前記衛星時刻情報とに基づいて、直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を推定する前記衛星時刻推定手段を有する。このため、各前記フレームについて前記衛星時刻情報が生成されていないとしても、前記端末装置は、測位時の直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を取得することができる。
前記目的は、第3の発明によれば、通信基地局間非同期の通信網における通信基地局であって、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信手段と、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、を有することを特徴とする通信基地局によって達成される。
第3の発明の構成によれば、第2の発明の構成と同様に、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星時刻情報及び衛星軌道情報の取得を可能にすることができる。
前記目的は、第4の発明によれば、測位衛星からの信号である衛星信号を受信することができる通信基地局と、前記通信基地局と通信可能な端末装置と、を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、前記通信基地局は、前記端末装置に対して、複数のフレームから構成される通信情報を送信する通信情報送信手段と、前記衛星信号に基づいて、前記通信情報の各前記フレームごとに、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、前記端末装置に対して、前記端末装置から要求された前記フレームについての前記衛星時刻情報を送信する要求衛星時刻情報送信手段と、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、を有し、前記端末装置は、前記通信基地局から、前記通信情報を受信する通信情報受信手段と、前記通信基地局から、測位時の直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を取得する衛星時刻情報取得手段と、前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得する測位補助情報取得手段と、前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する測位手段と、を有することを特徴とする測位システムによって達成される。
第4の発明の構成によれば、前記通信基地局は、前記通信信号送信手段によって、前記端末装置に対して、複数のフレームから構成される通信信号を送信することができる。
そして、前記通信基地局は、前記衛星時刻情報生成手段によって、前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成することができ、前記要求衛星時刻情報送信手段によって、前記端末装置から要求された前記フレームについての前記衛星時刻情報を送信することができる。
また、前記通信基地局は、前記衛星軌道情報生成手段によって、前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報を生成することができる。
前記通信基地局は、前記衛星時刻情報を生成するために、前記衛星信号を受信するから、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記衛星軌道情報を生成することができる。
このため、前記衛星時刻情報と前記衛星軌道情報を別々に生成するのではなくて、前記衛星時刻情報の生成の際に、前記衛星軌道情報を生成することができるから、前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を効率的に生成することができる。
また、前記衛星時刻情報と前記衛星軌道情報を別個の装置によって生成するのではなくて、前記通信基地局が前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報の双方を生成するから、前記通信基地局以外に別個の装置を設ける必要がなく、前記端末装置がその別個の装置と通信する必要がないから、ネットワークにおけるトラフィック量を抑制することができる。
これにより、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星軌道情報及び衛星時刻情報の取得を可能にすることができる。
一方、前記端末装置は、前記通信信号受信手段によって、前記通信基地局から、前記通信信号を受信することができる。そして、前記端末装置は、前記衛星時刻情報取得手段によって、前記通信基地局から、測位時の直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を取得することができ、前記測位補助情報取得手段によって、前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得することができる。
そして、前記端末装置は、前記測位手段によって、前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位することができる。
すなわち、前記端末装置は、前記測位時の直近に受信した前記フレームの送信時刻を示す前記衛星時刻情報を使用して測位することができる。このため、測位時間を短縮することができる。
また、上述のように、前記端末装置は、前記測位補助情報取得手段によって、予め、前記通信基地局から、前記衛星軌道情報を含む前記測位補助情報を取得することができるから、測位時間を一層短縮することができる。
前記目的は、第5の発明によれば、通信基地局間非同期の通信網における通信基地局であって、前記端末装置に対して、複数のフレームから構成される通信情報を送信する通信情報送信手段と、前記衛星信号に基づいて、前記通信情報の各前記フレームごとに、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、前記端末装置に対して、前記端末装置から要求された前記フレームについての前記衛星時刻情報を送信する要求衛星時刻情報送信手段と、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、を有することを特徴とする通信基地局によって達成される。
第5の発明の構成によれば、第4の発明の構成と同様に、これにより、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星軌道情報及び衛星時刻情報を含む測位補助情報の取得を可能にすることができる。
前記目的は、第6の発明によれば、通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、を有することを特徴とする通信基地局の制御方法によって達成される。
第6の発明の構成によれば、第3の発明の構成と同様に、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星時刻情報及び衛星軌道情報の取得を可能にすることができる。
前記目的は、第7の発明によれば、コンピュータに、通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、を実行させることを特徴とする通信基地局の制御プログラムによって達成される。
前記目的は、第8の発明によれば、コンピュータに、通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、を実行させることを特徴とする通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る測位システム10等を示す概略図である。
図1に示すように、測位システム10は、基地局20、及び、基地局20と通信可能な端末50等を有する。この基地局20は、通信基地局の一例である。端末50は、端末装置の一例である。
基地局20は、基地局GPS装置32を有し、測位衛星である例えば、GPS衛星12a,12b,12c及び12dからの信号である信号S1,S2,S3及びS4を受信することができる。この信号S1等は、衛星信号の一例である。
基地局20は基地局通信装置34を有し、端末通信装置62を有する端末50に対して、通信情報CSを送信することができる。この基地局通信装置34は、通信情報送信手段の一例である。
基地局20は、また、基地局第2通信装置40を有し、端末50に対して、後述の測位補助情報166(図4参照)を送信することができる。
なお、基地局20及び端末50は、それぞれ複数存在するが、図示を省略している。
複数の基地局20は、互いに時刻同期がとられておらず、通信基地局間非同期の通信網を構成している。
端末50は、端末GPS装置60を有し、GPS衛星12a等から信号S1等を受信することができる。端末50は例えば、携帯電話機、PHS(Personal Handy−phone System)、PDA(Personal Digital Assistance等であるが、これらに限らない。
なお、本実施の形態とは異なり、GPS衛星12a等は4個に限らず例えば、3個でもよいし、5個以上でもよい。
(基地局20の主なハードウエア構成について)
図2は基地局20の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図2に示すように、基地局20は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス22を有する。
このバス22には、CPU(Central Processing Unit)24、記憶装置26、外部記憶装置28等が接続されている。記憶装置26は例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。外部記憶装置28は例えば、HD(Hard Disk)である。
また、このバス22には、各種情報等を入力するための入力装置30、基地局GPS装置32、基地局通信装置34が接続されている。基地局通信装置34は、端末50と通信するための通信情報CSを送信するための構成である。
また、このバス22には、各種情報等を表示するための表示装置36、基地局時計38が接続されている。基地局時計38は、他の基地局20等と同期しておらず、GPS衛星12a等の時刻(以後、GPS時刻と呼ぶ)とも同期していない。
さらに、このバス22には、基地局第2通信装置40が接続されている。この基地局第2通信装置40は、後述のGPS時刻情報161及び測位補助情報166(図4参照)を送信するための構成である。
(端末50の主なハードウエア構成について)
図3は、端末50の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図3に示すように、端末50は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス52を有する。
このバス52には、CPU54、記憶装置56、入力装置58、端末GPS装置60、端末通信装置62、表示装置64及び端末時計66が接続されている。
端末GPS装置60は、高周波処理部(図示せず)及び、ベースバンド部(図示せず)を含む。高周波処理部は、GPS衛星12a等からのアナログ信号S1の周波数をダウンコンバージョンし、直交分離して上で、デジタル信号に変換する。ベースバンド部は、高周波処理部が生成したデジタル信号からキャリア周波数成分を除去して、ベースバンド信号を再生する。
(基地局20の主なソフトウエア構成について)
図4は、基地局20の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図4に示すように、基地局20は、各部を制御する基地局制御部100、図2の基地局GPS装置32に対応する基地局GPS部102、図2の基地局通信装置34に対応する基地局通信部104等を有する。この基地局通信部104は、通信信号送信手段の一例である。
図5は、通信情報CSの一例を示す図である。
図5に示すように、通信情報CSは、複数のフレームから構成されており、各フレームには他のフレームと識別するためのフレーム番号1等が付されている。
基地局20は、また、図2の基地局時計38に対応する基地局計時部106、図2の基地局第2通信装置40に対応する基地局第2通信部108等を有する。
基地局20は、さらに、各種プログラムを格納する基地局第1記憶部120、各種情報を格納する基地局第2記憶部150を有する。
図4に示すように、基地局20は、基地局第2記憶部150に、基地局位置情報152を格納している。基地局位置情報152は、基地局20の位置を示す情報であり、例えば、基地局20の位置が緯度、経度及び高度によって示されている。
図4に示すように、基地局20は、基地局第1記憶部120に、GPS時刻情報生成プログラム122を格納している。GPS時刻情報生成プログラム122は、基地局制御部100が、GPS衛星12a等からの信号S1等(図1参照)に基づいて、各フレームごとに、GPS時刻を示すGPS時刻情報161を生成するためのプログラムである。すなわち、GPS時刻情報生成プログラム122と基地局制御部100は、衛星時刻情報生成手段の一例である。
GPS時刻情報161に示されるGPS時刻は、ミリ秒(ms)単位のGPS基本時刻とナノ秒(ns)単位のバイアスから構成される。
具体的には、基地局制御部100は、例えば、4個以上のGPS衛星12a等から信号S1等を受信し、信号S1等が各GPS衛星12a等から発信された時刻と基地局20に到達した時刻との差である遅延時間によって、各GPS衛星12a等と基地局20との間の距離である擬似距離を求める。そして、各GPS衛星12a等からの信号S1等に含まれる各GPS衛星12a等の衛星軌道情報と、上述の擬似距離を使用して、現在位置の測位演算を行うようになっている。この測位演算において、基地局20の位置を示す座標(x,y,z)とともに、基地局20の時刻誤差を算出することができ、GPS時刻情報161を生成することができる。
基地局制御部100は、GPS時刻情報161を継続的に生成し、基地局第2記憶部150のGPS時刻情報データベース160に格納する。
図6は、GPS時刻情報データベース160のデータ構造の一例を示す図である。
図6に示すように、各GPS時刻情報161は、フレーム番号に関連付けて格納されている。
図4に示すように、基地局20は、基地局第1記憶部120に、衛星軌道情報生成プログラム124を格納している。衛星軌道情報生成プログラム124は、基地局制御部100が、GPS衛星12a等の衛星軌道を示す衛星軌道情報162を生成するためのプログラムである。すなわち、衛星軌道情報生成プログラム124と基地局制御部100は、衛星軌道情報生成手段の一例である。
上述のように、基地局20は、GPS時刻情報161を生成するために、信号S1等を受信するから、GPS時刻情報161を生成する際に、信号S1等に基づいて、衛星軌道情報162を生成することもできるのである。
このため、GPS時刻情報161と衛星軌道情報162を別々に生成するのではなくて、GPS時刻情報161の生成の際に、衛星軌道情報162を生成することができるから、GPS時刻情報161及び衛星軌道情報162を効率的に生成することができる。
また、GPS時刻情報161と衛星軌道情報162を別個の装置によって生成するのではなくて、基地局20がGPS時刻情報161及び衛星軌道情報162の双方を生成するから、基地局20以外に別個の装置を設ける必要がなく、端末50がその別個の装置と通信する必要がないから、ネットワークにおけるトラフィック量を抑制することができる。
衛星軌道情報162は例えば、すべてのGPS衛星12a等の概略軌道情報であるアルマナック(Almanac)162a及び各GPS衛星12a等の精密軌道情報であるエフェメリス(Ephemeris)162bを含む。衛星軌道情報162は、GPS衛星12a等からの信号S1等に基づく測位を行うために使用される。
ただし、基地局制御部100は、GPS時刻情報161は継続的に生成するが、衛星軌道情報162は一定間隔において生成する。すなわち、基地局制御部100は、GPS時刻情報161を生成する際に、常に衛星軌道情報162を生成するのではなくて、例えば、アルマナック162aは7日ごとに生成し、エフェメリス162bは4時間ごとに生成する。アルマナック162a及びエフェメリス162bを生成する間隔時間は、それぞれの有効期間によって規定される。このように、基地局制御部100は、衛星軌道情報162を、その有効期間によって規定される間隔時間に応じて、一定間隔において生成するから、GPS時刻情報161を生成する際に常に生成する場合に比べて、処理負担を軽減することができる。
なお、本実施の形態とは異なり、基地局制御部100は、1個のGPS衛星12a等から信号S1等を受信して、GPS時刻情報161を生成するようにしてもよい。基地局20の位置を示す座標が正確にわかっていれば、例えば、1個のGPS衛星12aから信号S1を受信して、GPS時刻情報161を生成することができる。この場合、基地局制御部100が生成することができるエフェメリスは1個のGPS衛星12aについてのものだけであるから、GPS時刻情報161を生成するために使用するGPS衛星12aを定期的に他のGPS衛星12b等に変更することによって、すべてのGPS衛星12a等について、エフェメリスを生成するようにする。
図4に示すように、基地局20は、基地局第2記憶部150に、サービス対象端末データベース164を格納しており、サービス対象端末データベース164には、サービス対象端末識別情報165が格納されている。サービス対象端末識別情報165は、例えば、端末50を他の端末と識別するための識別番号を示す情報である。
図4に示すように、基地局20は、基地局第1記憶部120に、サービス開始認証プログラム126を格納している。サービス開始認証プログラム126は、基地局制御部100が、基地局第2記憶部150のサービス対象端末データベース164に格納しているサービス対象端末識別情報165と、端末50の端末識別情報252(図8参照)に基づいて、端末50が基地局20による測位サービスの対象であるか否かを判断するためのプログラムである。
具体的には、基地局制御部100は、端末50の端末識別情報252に示される識別番号と、サービス対象端末識別情報165に示されるいずれかの識別番号が一致すれば、端末50が、測位サービスの対象であると判断する。
図4に示すように、基地局20は、基地局第1記憶部120に、GPS時刻情報送信プログラム128を格納している。GPS時刻情報送信プログラム128は、基地局制御部100が、端末50からの要求に応じて、基地局第2通信部108によって、GPS時刻情報161を送信するためのプログラムである。すなわち、GPS時刻情報送信プログラム128と基地局制御部100及び基地局第2通信部108は、衛星時刻情報送信手段の一例である。
図7は、基地局20が送信するGPS時刻情報161の一例を示す図である。
図7に示すように、基地局制御部100は、最新のフレーム番号である例えば、フレーム番号2についてのGPS時刻を示すGPS時刻情報161のみを送信する。
図4に示すように、基地局20は、基地局第1記憶部120に、測位補助情報送信プログラム130を格納している。測位補助情報送信プログラム130は、基地局制御部100が、端末50からの要求に応じて、基地局第2通信部108によって衛星軌道情報162を含む測位補助情報166を送信するためのプログラムである。すなわち、測位補助情報送信プログラム130と基地局制御部100及び基地局第2通信部108は、測位補助情報送信手段の一例である。
図4に示すように、測位補助情報166には、基地局位置情報166a、アルマナック166b及びエフェメリス166cを含む。このうち、基地局位置情報166aは、端末50の現在位置の測位の初期位置として使用される。
上述の構成によって、基地局20がGPS時刻情報161及び測位補助情報166の双方を生成し、端末50へ送信するから、基地局20以外に別個の装置を設ける必要がなく、端末50がその別個の装置と通信する必要がないから、ネットワークにおけるトラフィック量を抑制することができる。
これにより、ネットワークにおけるトラフィック量を抑制しつつ、アルマナック166b及びエフェメリス166cを含む測位補助情報166及び、GPS時刻情報161の取得を可能にすることができる。
(端末50の主なソフトウエア構成について)
図8は、端末50の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図8に示すように端末50は、各部を制御する端末制御部200、図3の端末GPS装置60に対応する端末GPS部202、図3の端末通信装置62に対応する端末通信部204、図3の端末時計66に対応する端末計時部206等を有する。
端末50は、また、各種プログラムを格納する端末第1記憶部210、各種情報を格納する端末第2記憶部250を有する。
図8に示すように、端末50は、端末第2記憶部250に、端末識別情報252を格納している。端末識別情報252は、端末50を他の端末と識別するための例えば、識別番号である。
図8に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位サービス要求プログラム212を格納している。測位サービス要求プログラム212は、端末制御部200が、基地局20に対して、測位サービスの開始を要求するためのプログラムである。ここで、測位サービスとは、GPS時刻情報161及び測位補助情報166の提供を意味する。
図8に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、端末側GPS時刻情報取得プログラム214を格納している。端末側GPS時刻情報取得プログラム214は、端末制御部200が端末通信部204によって、基地局20から、GPS時刻情報161(図4参照)を取得するためのプログラムである。すなわち、端末側GPS時刻情報取得プログラム214、端末制御部200及び端末通信部204は、衛星時刻情報取得手段の一例である。
端末制御部200は、取得したGPS時刻情報161を、端末側GPS時刻情報254として端末第2記憶部250に格納する。
図8に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位補助情報取得プログラム216を格納している。測位補助情報取得プログラム216は、端末制御部200が端末通信部204によって、基地局20から、測位補助情報166(図4参照)を取得するためのプログラムである。すなわち、測位補助情報取得プログラム216、端末制御部200及び端末通信部204は、測位補助情報取得手段の一例である。
端末制御部200は、取得した測位補助情報166を、端末側測位補助情報256として、端末第2記憶部250に格納する。
図8に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位プログラム218を格納している。測位プログラム218は、端末制御部200が、端末側GPS時刻情報254及び端末側測位補助情報256を使用して、複数のGPS衛星12a等からの信号S1等に基づいて、端末50の位置を測位するためのプログラムである。すなわち、測位プログラム218と端末制御部200は、測位手段の一例である。
端末制御部200は、測位によって生成した測位位置情報258を、端末第2記憶部250に格納する。
図8に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位位置情報表示プログラム220を格納している。測位位置情報表示プログラム220は、端末制御部200が、測位位置情報258を、表示装置64(図3参照)に表示するためのプログラムである。
上述のように、端末50は、基地局20から、GPS時刻情報161及び測位補助情報166を受信することができる。
そして、端末50は、GPS時刻情報161及び測位補助情報166を使用して、複数のGPS衛星12a等からの信号S1等に基づいて、端末50の位置を測位することができる。
端末50は、GPS時刻情報161のGPS時刻を現在時刻として測位することによって、測位時間を短縮することができる。
また、上述のように、端末50は、予め、基地局20から、測位補助情報166を取得することができるから、測位時間を一層短縮することができる。
以上が本実施の形態に係る測位システム10の構成であるが、以下、その動作例を主に図9を使用して説明する。
図9は本実施の形態に係る測位システム10の動作例を示す概略フローチャートである。
基地局20は、継続的に、GPS時刻情報161を生成し、定期的に、衛星軌道情報162を生成する(図9のステップST1)。このステップST1は、衛星時刻情報生成ステップの一例であり、衛星軌道情報生成ステップの一例でもある。
続いて、端末50が、基地局20に対して、測位サービスの開始を要求する(ステップST2)。
これに対して、基地局20は、端末50に対して、測位サービス開始の承認の通知をする(ステップST3)。
続いて、端末50は、基地局20に対して、GPS時刻情報161及び測位補助情報166の要求をする(ステップST4)。
これに対して、基地局20は、端末50に対して、GPS時刻情報161及び測位補助情報166を送信する(ステップST5)。このステップST5は、衛星時刻情報送信ステップの一例であり、補助情報送信ステップの一例でもある。
続いて、端末50は、基地局20からGPS時刻情報161及び測位補助情報166を受信する(ステップST6)。
続いて、端末50は、端末側GPS時刻情報254及び端末側測位補助情報256を使用して、GPS衛星12a等からの信号S1等に基づく測位を行い、測位位置情報258を生成する(ステップST7)。
続いて、端末50は、測位位置情報258を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST8)。
以上で説明したように、測位システム10によれば、ネットワークのトラフィック量を抑制しつつ、衛星軌道情報及び衛星時刻情報の取得を可能にすることができる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について、説明する。
第2の実施の形態における測位システム10A(図1参照)の構成は、上記第1の実施の形態の測位システム10と多くの構成が共通するため共通する部分は同一の符号等とし、説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
第2の実施形態の測位システム10Aにおいては、第1の実施の形態とは異なり、基地局20Aは、各フレームごとにGPS時刻情報161を生成するのではなくて、一定間隔のフレームごとにGPS時刻情報161を生成する。
図10は、基地局20Aの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図10に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、GPS時刻情報生成プログラム122Aを格納している。GPS時刻情報生成プログラム122Aは、基地局制御部100が、一定間隔ごとのフレームについてGPS時刻情報161を生成するためのプログラムである。
図11は、GPS時刻情報データベース160Aのデータ構造の一例を示す図である。
図11に示すように、GPS時刻情報161は、例えば、連続する10フレームに1回の割合で生成されている。
このため、基地局20Aは、各フレームについてGPS時刻情報161を生成する必要はないから、処理負担が軽減する。
図12は、基地局20Aが、端末50に対して送信する送信対象GPS時刻情報168の一例を示す図である。
図12に示すように、基地局20Aは、例えば、直近に生成したフレーム番号20のGPS時刻情報161及び、その前に生成したフレーム番号10のGPS時刻情報161を、送信対象GPS時刻情報168として、端末50に送信する。
図13は、端末50Aの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図13に示すように、端末50Aは、基地局20Aから取得した送信対象GPS時刻情報168を、端末側送信対象GPS時刻情報260として、端末第2記憶部250に格納している。
図13に示すように、端末50Aは、端末第1記憶部210に、GPS時刻推定プログラム222を格納している。GPS時刻推測プログラム222は、端末制御部200が、
測位時の直近に受信した通信情報CSのフレーム(図5参照)の識別番号と、端末側送信対象GPS時刻情報260とに基づいて、測位時の直近に受信したフレームのGPS時刻を推定するためのプログラムである。すなわち、GPS時刻推測プログラム222と端末制御部200は、衛星時刻推定手段の一例である。
端末制御部200は、例えば、端末側送信対象GPS時刻情報260に基づいて、GPS時刻が20ミリ秒(ms)単位であること、及び10フレームごとにGPS時刻が計測されていることを認識し、測位時の直近に受信したフレームのフレーム番号が19であれば、GPS時刻はフレーム番号20よりも20ミリ秒(ms)早い、23456380ミリ秒(ms)であると推定する。
このため、各フレームについてGPS時刻情報161が生成されていないとしても、端末50は、測位時の直近に受信したフレームのGPS時刻情報を取得することができる。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について、説明する。
第3の実施の形態における測位システム10B(図1参照)の構成は、上記第1の実施の形態の測位システム10と多くの構成が共通するため共通する部分は同一の符号等とし、説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
第3の実施形態の測位システム10Aにおいては、第1の実施の形態とは異なり、端末50Bは、基地局20から取得したGPS時刻情報161を現在時刻として測位するのではなくて、測位時の直近に基地局20から受信した通信情報CSのフレーム番号に対応するGPS時刻情報161を基地局20Bから取得し、測位時の直近に基地局20Bから受信した通信情報CSのフレーム番号を受信した時刻を算出する。
図14は、基地局20Bの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図14に示すように、基地局20Bは、基地局第1記憶部120に、GPS時刻情報送信プログラム128Aを格納している。GPS時刻情報送信プログラム128Aは、基地局制御部100が、端末50から要求されたフレームについてのGPS時刻情報161を送信するためのプログラムである。すなわち、GPS時刻情報送信プログラム128Aと基地局制御部100は、要求衛星時刻情報送信手段の一例である。
図15は、端末50Bの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図15に示すように、端末50Bは、端末第1記憶部210に、測位時フレーム番号判断プログラム224を格納している。測位時フレーム番号判断プログラム224は、端末制御部200が、測位時の直近の通信情報CS(図5参照)のフレーム番号を判断するためのプログラムである。
図15に示すように、端末50Bは、端末第1記憶部210に、端末側GPS時刻情報取得プログラム214Aを格納している。端末側GPS時刻情報取得プログラム214Aは、端末制御部200が、基地局20Bから、上述の測位時フレーム番号判断プログラム224によって判断したフレーム番号に対応するGPS時刻情報161を取得するためのプログラムである。
端末制御部200は、基地局20Bから取得したGPS時刻情報161を、端末側GPS時刻情報254Aとして、端末第2記憶部250に格納する。
上述のように、端末50Bは、基地局20Bから、測位時の直近に端末通信部204によって受信した通信情報CSのフレームのGPS時刻情報161を取得することができ、また、基地局20Bから、測位補助情報166を取得することができる。
そして、端末50Bは、端末側GPS時刻情報254A及び端末側測位補助情報256を使用して、複数のGPS衛星12a等からの信号S1等に基づいて、端末50の位置を測位することができる。
すなわち、端末50Bは、測位時の直近に受信したフレームの送信時刻を示す端末側GPS時刻情報254Aを使用して測位することができる。このため、測位時間を短縮することができる。
また、上述のように、端末50Bは、予め、基地局20Bから、測位補助情報166を受信することができるから、測位時間を一層短縮することができる。
(プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等について)
コンピュータに上述の動作例の衛星時刻情報生成ステップと、衛星軌道情報生成ステップと、衛星時刻情報送信ステップと、測位補助情報送信ステップ等を実行させるための通信基地局の制御プログラムとすることができる。
また、このような通信基地局の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
これら通信基地局の制御プログラム等をコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体は、例えばフロッピー(登録商標)のようなフレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc−Recordable)、CD−RW(Compact Disc−Rewritable)、DVD(Digital Versatile Disc)などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリ、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどで実現することができる。
本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。
本発明の実施の形態に係る測位システムを示す概略図である。 基地局の主なハードウエア構成を示す概略図である。 端末の主なハードウエア構成を示す概略図である。 基地局の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 通信情報の一例を示す概略図である。 GPS時刻情報データベースのデータ構造の一例を示す図である。 送信するGPS時刻情報の一例の説明図である。 端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 測位システムの動作例を示す概略フローチャートである。 基地局の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 GPS時刻情報データベースのデータ構造の一例を示す図である。 送信対象GPS時刻情報の一例の説明図である。 端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 基地局の主なソフトウエア構成を示す概略図である。 端末の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
符号の説明
10,10A,10B・・・測位システム、12a,12b,12c,12d・・・GPS衛星、20,20A,20B・・・基地局、122,122A・・GPS時刻情報生成プログラム、124・・・衛星軌道情報生成プログラム、126・・・サービス開始認証プログラム、128,128A・・・GPS時刻情報送信プログラム、130・・・測位補助情報送信プログラム、212・・・測位サービス要求プログラム、214、214A・・・端末側GPS時刻情報取得プログラム、216・・・測位補助情報取得プログラム、218・・・測位プログラム、220・・・測位位置情報表示プログラム、222・・・GPS時刻推定プログラム、224・・・測位時フレーム番号判断プログラム

Claims (8)

  1. 測位衛星からの信号である衛星信号を受信することができる通信基地局と、
    前記通信基地局と通信可能な端末装置と、
    を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、
    前記通信基地局は、
    前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、
    前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、
    前記端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信手段と、
    前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、
    を有し、
    前記端末装置は、
    前記通信基地局から、前記衛星時刻情報を取得する衛星時刻情報取得手段と、
    前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得する測位補助情報取得手段と、
    前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する測位手段と、
    を有することを特徴とする測位システム。
  2. 前記通信基地局が送信する通信情報は、複数のフレームから構成されており、
    前記通信基地局の前記衛星時刻情報生成手段は、一定間隔ごとの前記フレームについて前記衛星時刻情報を生成する構成となっており、
    前記端末装置は、測位時の直近に受信した前記フレームの識別番号と、前記基地局が生成した前記衛星時刻情報とに基づいて、直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を推定する衛星時刻推定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
  3. 通信基地局間非同期の通信網における通信基地局であって、
    測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、
    前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、
    端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信手段と、
    前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、
    を有することを特徴とする通信基地局。
  4. 測位衛星からの信号である衛星信号を受信することができる通信基地局と、
    前記通信基地局と通信可能な端末装置と、
    を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、
    前記通信基地局は、
    前記端末装置に対して、複数のフレームから構成される通信情報を送信する通信情報送信手段と、
    前記衛星信号に基づいて、前記通信情報の各前記フレームごとに、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、
    前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、
    前記端末装置に対して、前記端末装置から要求された前記フレームについての前記衛星時刻情報を送信する要求衛星時刻情報送信手段と、
    前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、
    を有し、
    前記端末装置は、
    前記通信基地局から、前記通信情報を受信する通信情報受信手段と、
    前記通信基地局から、測位時の直近に受信した前記フレームの前記衛星時刻情報を取得する衛星時刻情報取得手段と、
    前記通信基地局から、前記測位補助情報を取得する測位補助情報取得手段と、
    前記衛星時刻情報及び前記衛星軌道情報を使用して、複数の前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する測位手段と、
    を有することを特徴とする測位システム。
  5. 通信基地局間非同期の通信網における通信基地局であって、
    前記端末装置に対して、複数のフレームから構成される通信情報を送信する通信情報送信手段と、
    前記衛星信号に基づいて、前記通信情報の各前記フレームごとに、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成手段と、
    前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成手段と、
    前記端末装置に対して、前記端末装置から要求された前記フレームについての前記衛星時刻情報を送信する要求衛星時刻情報送信手段と、
    前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信手段と、
    を有することを特徴とする通信基地局。
  6. 通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、
    前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、
    を有することを特徴とする通信基地局の制御方法。
  7. コンピュータに、
    通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、
    前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、
    を実行させることを特徴とする通信基地局の制御プログラム。
  8. コンピュータに、
    通信基地局間非同期の通信網における通信基地局が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を継続的に生成する衛星時刻情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、前記衛星時刻情報を生成する際に、前記測位衛星の衛星軌道を示す衛星軌道情報の有効期間によって規定される間隔時間において、前記衛星軌道情報を生成する衛星軌道情報生成ステップと、
    前記通信基地局が、端末装置に対して、前記衛星時刻情報を送信する衛星時刻情報送信ステップと、
    前記通信基地局が、前記端末装置に対して、前記衛星軌道情報を含む測位補助情報を送信する測位補助情報送信ステップと、
    を実行させることを特徴とする通信基地局の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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