JP2007218651A - Retransmission device for positioning signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、GPSなどの測位用信号を、通常、GPS測位機能を備えた移動端末による測位不可能な、あるいは測位が困難な屋内や地下などへ再送信する測位用信号の再送信装置に関する。 The present invention relates to a positioning signal retransmitting apparatus that retransmits a positioning signal such as a GPS signal to a room or basement where positioning by a mobile terminal equipped with a GPS positioning function is usually impossible or difficult.
人や物の場所を検出する方法として、前記GPSを始めとする衛星測位システムが広く用いられている。これらの測位システムには、通常数GHzといった高周波が用いられ、かつ受信電波電力が低いため、障害物があると測位できないという問題がある。近年は、これらを解決するために、高感度GPSあるいはネットワーク支援型GPSといった技術が開発され、携帯電話等の機器に使用されている。 As a method for detecting the location of a person or an object, a satellite positioning system such as the GPS is widely used. In these positioning systems, a high frequency such as several GHz is usually used, and the received radio wave power is low, so that there is a problem that positioning cannot be performed if there is an obstacle. In recent years, in order to solve these problems, technologies such as high-sensitivity GPS or network-assisted GPS have been developed and used in devices such as mobile phones.
前記高感度GPSでは、デジタル信号処理によってノイズを除去することで、微弱なGPS信号であっても信号を検出することが可能となっている。また、前記ネットワーク支援型GPSでは、信号検出に必要な情報をネットワークを介してサーバからGPS受信機側へ送信したり、あるいはGPS受信機側で検出した信号をサーバへ送信し、サーバ側で測位演算を行うなどの方法がとられている。これらの技術によって、微弱なGPS信号を受信できるものの、木造の住宅や、あるいは市街地の細い道路などで利用できるようになったのみであり、通常、人が社会生活を行う状況において多くの時間を割くビル等のコンクリートの建物の中や、地下街などでは、依然としてGPSによる測位が不可能な場所が数多くある。 In the high-sensitivity GPS, it is possible to detect even a weak GPS signal by removing noise by digital signal processing. In the network-assisted GPS, information necessary for signal detection is transmitted from the server to the GPS receiver side via the network, or a signal detected on the GPS receiver side is transmitted to the server, and positioning is performed on the server side. Methods such as performing calculations are taken. Although these technologies can receive weak GPS signals, they can only be used in wooden houses or narrow roads in urban areas, and usually spend a lot of time in situations where people live socially. There are still many places where positioning by GPS is still impossible in concrete buildings such as split buildings and underground malls.
したがって、GPSを利用したシステムとして、たとえば子供や老人などの所在を確認するために利用されるヒューマンロケーションシステムでは、GPS受信機を所持している子供や老人が学校や病院などの建物内にいる場合には、居場所を確認できないなど、大きな問題がある。また、我が国では、2007年から、110番通報などで発信位置を特定できるように携帯電話の端末装置にはGPS受信機を搭載することが義務付けられており、測位不能な場所を減少することが望まれる。 Therefore, as a system using GPS, for example, in a human location system used for confirming the location of a child or an elderly person, a child or an elderly person who has a GPS receiver is in a building such as a school or a hospital. In some cases, there is a big problem, such as being unable to confirm the whereabouts. In Japan, since 2007, mobile phone terminal devices have been required to be equipped with a GPS receiver so that the location of the call can be identified by calling 110, etc. desired.
そこで、このような問題を解決するための従来技術が、特許文献1で提案されている。その従来技術によれば、図13で示すように、シールドされた環境内に複数の疑似衛星となるGPS信号の送信装置11を設け、コンピュータ処理装置から成るGPSシミュレータ12によって作成したその環境内で受信されるであろうGPS信号を各送信装置11へ配信することで、屋外と同様の環境で移動端末が使用可能となっている。
Therefore,
しかしながら、上述の従来技術では、GPSシミュレータ12は、元々GPS受信機の開発に使用されるもので、数百〜数千万円もする程高価であるという問題がある。そこで、もっと簡単には、図14で示すように、GPS衛星21からの信号を屋上に設置したGPSアンテナ22で受信し、屋内に適宜設置したGPSアンテナa1〜a3から再送信するようにした構成が従来から用いられている。具体的には、前記GPSアンテナ22で受信した信号は、伝送路長や分配数などに応じて、アンプ23において、適宜増幅された後、同軸ケーブル24によって屋内や地下へ引き込まれ、分岐・分配器b1,b2によって適宜分配されて前記GPSアンテナa1〜a3に与えられる。
However, in the above-described conventional technology, the
このように構成することで、移動端末での測位結果としては、ビル屋上に設置したGPSアンテナ22の位置が得られることになり、多少の誤差はあるものの、安価な構成で、GPS測位が不可能であった場所においても測位を可能とすることができる。
上述の従来技術は、比較的規模が小さい場合は、安価に構成することができる。しかしながら、分岐・分配数が増えると、高価な高周波の部品が増加し、施工費用が増加するとともに、高周波信号を扱う専門知識が必要となり、設計も高価になる。また、一旦施工した後に、GPSアンテナa1〜a3を増設するなどの変更を行う場合、変更箇所以外の部分に影響が生じる可能性があり、変更のための設計が煩雑で、柔軟性に乏しいという問題もある。 The above-described conventional technology can be configured at low cost when the scale is relatively small. However, when the number of branches / distributions increases, expensive high-frequency components increase, construction costs increase, and specialist knowledge for handling high-frequency signals is required, resulting in expensive design. In addition, when making changes such as adding the GPS antennas a1 to a3 after construction once, there is a possibility that the part other than the changed part may be affected, and the design for the change is complicated and lacks flexibility. There is also a problem.
具体的には、GPSアンテナ22の近傍に設置されるアンプ23に対して、最上階に設置された直流電源p1から、バイアスターミナルと呼ばれる直流電源重畳器t1を介して前記同軸ケーブル24に電源供給を行い、前記アンプ23およびGPSアンテナ22のコンバータに電源供給を行う。一方、この直流電流が各GPSアンテナa1〜a3に漏れないように、分岐・分配器b1,b2の下流側に、各GPSアンテナa1〜a3に対応した直流電源カッターc1〜c3が設けられる。また、伝送路長が長くなると必要に応じてアンプ25が設けられ、そのアンプ25への電源供給を行う直流電源p2および直流電源重畳器t2が設けられる。
Specifically, power is supplied to the
これらの分岐・分配器b1,b2、直流電源重畳器t1,t2および直流電源カッターc1〜c3などの各種機器を接続するためには高周波用コネクタが必要となり、これらの高周波用の機器・部品は非常に高価である。また、アンプ24やそれに付随する直流電源p2ならびに直流電源重畳器t1,t2および直流電源カッターc1〜c3の配線・機器設計には、高周波信号を扱う専門知識が必要となり、設計も高価になる。
In order to connect various devices such as the branch / distributors b1 and b2, the DC power supply superimposing devices t1 and t2, and the DC power supply cutters c1 to c3, a high frequency connector is required. It is very expensive. In addition, the wiring and device design of the
本発明の目的は、低コストであるとともに、変更が容易な測位用信号の再送信装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a positioning signal retransmission apparatus that is low in cost and easy to change.
本発明の測位用信号の再送信装置は、測位用の信号を第1のアンテナで受信し、伝送路を介して、第2のアンテナから再送信することで、前記測位用の信号を受信し難い環境においても、測位機能を備えた移動端末による測位を可能にする測位用信号の再送信装置において、前記伝送路は汎用のデジタル伝送路から成り、前記第1のアンテナの受信信号をデジタル信号へ変換し、前記デジタル伝送路へ送信する信号変換部と、前記デジタル伝送路からのデジタル信号を受信し、そのデジタル信号から前記測位用の信号を復元し、前記第2のアンテナから放射させる信号復元部とを含むことを特徴とする。 The positioning signal retransmission apparatus of the present invention receives the positioning signal by receiving the positioning signal with the first antenna and retransmitting the signal from the second antenna via the transmission path. In a positioning signal retransmitting apparatus that enables positioning by a mobile terminal having a positioning function even in difficult environments, the transmission path is a general-purpose digital transmission path, and the received signal of the first antenna is a digital signal. A signal conversion unit that converts the signal into the digital transmission path, receives the digital signal from the digital transmission path, restores the positioning signal from the digital signal, and radiates the signal from the second antenna And a restoration unit.
上記の構成によれば、屋内や地下などのGPS衛星からの信号など測位用の信号が届きにくい環境において、測位機能を備えた移動端末による測位を可能にするために前記測位用の信号を再送信するにあたって、第1のアンテナで受信した前記測位用の信号をアンプで増幅して同軸ケーブル等で前記屋内や地下などに伝送するのではなく、受信した信号を信号変換部にて一旦デジタル信号に変換し、LANなどの汎用のデジタル伝送路を介して伝送する。このデジタル信号を受信した信号復元部は、そのデジタル信号から前記測位用の信号を復元し、1または複数の前記第2のアンテナから放射させる。 According to the above configuration, in order to enable positioning by a mobile terminal equipped with a positioning function in an environment where positioning signals such as signals from GPS satellites such as indoors and underground are difficult to reach, the positioning signals are re-transmitted. In transmitting, the signal for positioning received by the first antenna is not amplified by an amplifier and transmitted to the indoor or underground using a coaxial cable or the like. And transmitted through a general-purpose digital transmission line such as a LAN. The signal restoration unit that has received the digital signal restores the positioning signal from the digital signal and radiates the signal from one or more second antennas.
したがって、前記測位用の信号を屋内や地下などに再送信するにあたって、同軸ケーブルによる接続を、アンテナと、その近くに設けられる信号変換部または信号復元部との間だけとし、設計および施工の手間を削減でき、かつ材料費も削減することができ、低コストであるとともに、変更が容易な再送信装置を実現することができる。 Therefore, when retransmitting the positioning signal indoors or underground, the connection by the coaxial cable is made only between the antenna and the signal conversion unit or the signal restoration unit provided in the vicinity thereof. And a material cost can be reduced, and a re-transmission apparatus that is low in cost and easy to change can be realized.
また、本発明の測位用信号の再送信装置では、前記測位用の信号はGPS衛星からの信号であり、前記信号変換部は、前記第1のアンテナの受信信号をデジタル信号へ変換するアナログ/デジタル変換部および変換されたデジタル信号を前記デジタル伝送路へ送信する通信インタフェイス部を備えるとともに、前記第1のアンテナの受信信号を予め定める周波数帯域にダウンコンバートした後、前記アナログ/デジタル変換部に与えるダウンコンバート部を備え、前記信号復元部は、前記デジタル伝送路からのデジタル信号を受信する通信インタフェイス部および受信されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部を備えるとともに、復元されたアナログ信号を前記測位用の信号と同じ周波数へアップコンバートし、前記第2のアンテナに与えるアップコンバート部を備えて構成されることを特徴とする。 In the positioning signal retransmission apparatus of the present invention, the positioning signal is a signal from a GPS satellite, and the signal conversion unit converts the received signal of the first antenna into a digital signal. A digital conversion unit and a communication interface unit for transmitting the converted digital signal to the digital transmission line, and after down-converting the reception signal of the first antenna to a predetermined frequency band, the analog / digital conversion unit The signal restoration unit includes a communication interface unit that receives a digital signal from the digital transmission path and a digital / analog conversion unit that converts the received digital signal into an analog signal, Up-convert the restored analog signal to the same frequency as the positioning signal. Characterized in that it is configured with an up-converter to be supplied to the second antenna.
上記の構成によれば、LANなどの汎用のデジタル伝送路で、GPS衛星からの高いキャリア周波数の信号をそのままデジタル変換した信号を伝送するのではなく、ダウンコンバート部で、ベースバンド成分を損なうことのないキャリア周波数に一旦ダウンコンバートして伝送し、アップコンバート部において、本来のGPS衛星からの高いキャリア周波数に復元する。 According to the above configuration, the baseband component is impaired in the down-converter unit instead of transmitting a signal obtained by directly converting a signal with a high carrier frequency from a GPS satellite through a general-purpose digital transmission line such as a LAN. After down-converting to a carrier frequency with no signal, the up-convert unit restores the original carrier frequency to a higher carrier frequency.
したがって、ダウンコンバート部およびアップコンバート部が必要になるけれども、前記デジタル伝送路で伝送される信号のビットレートを低く抑えることができ、該デジタル伝送路、アナログ/デジタル変換部およびデジタル/アナログ変換部に低級なものを使用することができ、トータルコストを抑えることができる。 Therefore, although a down-conversion unit and an up-conversion unit are required, the bit rate of a signal transmitted through the digital transmission path can be suppressed to a low level, and the digital transmission path, analog / digital conversion unit, and digital / analog conversion unit The lower cost can be used and the total cost can be reduced.
さらにまた、本発明の測位用信号の再送信装置は、前記第1のアンテナを複数備えるとともに、前記信号変換部、信号復元部および第2のアンテナは、それに対応して複数系統設けられ、前記複数系統の信号変換部および信号復元部は、共通のデジタル伝送路に接続されることを特徴とする。 Furthermore, the positioning signal retransmission apparatus of the present invention includes a plurality of the first antennas, and the signal conversion unit, the signal restoration unit, and the second antenna are provided in a plurality of systems corresponding thereto, The signal conversion units and signal restoration units of a plurality of systems are connected to a common digital transmission path.
上記の構成によれば、移動端末による測位結果は第1のアンテナの位置となるので、その位置精度を高めるために、相互に対応付けられた再送信のための構成が複数系統設けられる場合、それら複数系統の信号変換部および信号復元部で共通のデジタル伝送路を使用することで、低コストにシステムを構築することができる。また、必要に応じて、適宜系統を増減することができ、柔軟にシステムを構築することができる。 According to the above configuration, since the positioning result by the mobile terminal is the position of the first antenna, in order to improve the positional accuracy, when a plurality of configurations for re-transmission associated with each other is provided, A system can be constructed at low cost by using a common digital transmission line for the signal conversion units and the signal restoration units of the multiple systems. In addition, the number of systems can be increased or decreased as necessary, and the system can be flexibly constructed.
また、本発明の測位用信号の再送信装置では、前記第2のアンテナがエレベータ内に設置されることを特徴とする。 In the positioning signal retransmission apparatus of the present invention, the second antenna is installed in an elevator.
上記の構成によれば、エレベータは、緯度、経度が一定で、高度だけが変化するので、そのエレベータの直上に第1のアンテナを設置することで、平面上の正確な位置を知ることができ、本発明が特に好適である。 According to the above configuration, the elevator has a constant latitude and longitude, and only the altitude changes. Therefore, by installing the first antenna directly above the elevator, the exact position on the plane can be known. The present invention is particularly suitable.
さらにまた、本発明の測位用信号の再送信装置は、前記第2のアンテナが地下街に設置されることを特徴とする。 Furthermore, the positioning signal retransmission apparatus according to the present invention is characterized in that the second antenna is installed in an underground mall.
上記の構成によれば、地下街ではGPS信号を受信することは不可能であり、かつ、一般にかなり広いエリアに広がっているので、多くの受信用の第1のアンテナと、対応した再送信用の第2のアンテナを配置するにあたって、各系統の第1のアンテナに対応する信号変換部および信号復元部を共通のデジタル伝送路に接続することで、柔軟にシステム構成を行うことができる。 According to the above configuration, it is impossible to receive a GPS signal in an underground shopping street, and since it is generally spread over a considerably large area, a number of first antennas for reception and the corresponding number of retransmission credits can be obtained. In arranging the two antennas, the system configuration can be flexibly performed by connecting the signal conversion unit and the signal restoration unit corresponding to the first antenna of each system to a common digital transmission path.
本発明の測位用信号の再送信装置は、以上のように、屋内や地下などのGPS衛星からの信号など測位用の信号が届きにくい環境において、測位機能を備えた移動端末による測位を可能にするために前記測位用の信号を再送信するにあたって、第1のアンテナで受信した前記測位用の信号をアンプで増幅して同軸ケーブル等で前記屋内や地下などに伝送するのではなく、受信した信号を信号変換部にて一旦デジタル信号に変換し、LANなどの汎用のデジタル伝送路を介して伝送し、このデジタル信号を受信した信号復元部が前記測位用の信号を復元し、1または複数の前記第2のアンテナから放射させる。 As described above, the positioning signal retransmission apparatus of the present invention enables positioning by a mobile terminal equipped with a positioning function in an environment where positioning signals such as signals from GPS satellites such as indoors and underground are difficult to reach. Therefore, when retransmitting the positioning signal, the positioning signal received by the first antenna is amplified by an amplifier and is not transmitted to the indoor or underground using a coaxial cable or the like. The signal is once converted into a digital signal by the signal conversion unit and transmitted through a general-purpose digital transmission line such as a LAN, and the signal restoration unit that receives the digital signal restores the positioning signal, and one or more Radiation from the second antenna.
それゆえ、前記測位用の信号を屋内や地下などに再送信するにあたって、同軸ケーブルによる接続を、アンテナと、その近くに設けられる信号変換部または信号復元部との間だけとし、設計および施工の手間を削減でき、かつ材料費も削減することができ、低コストであるとともに、変更が容易な再送信装置を実現することができる。 Therefore, when retransmitting the positioning signal indoors, underground, etc., the connection by the coaxial cable is made only between the antenna and the signal conversion unit or the signal restoration unit provided in the vicinity thereof, and the design and construction are performed. It is possible to reduce a labor and a material cost, and it is possible to realize a re-transmission apparatus that is low in cost and easy to change.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の一形態に係る測位用信号の再送信装置の概略的構成を示す図である。本再送信装置では、測位用信号として、GPS衛星31からの信号を用いるものとする。本再送信装置は、大略的に、前記GPS衛星31からの信号を第1のアンテナであるGPSアンテナ32で受信し、その受信信号を信号変換部33において一旦デジタル信号に変換して汎用のデジタル伝送路34へ送信することで任意に分配可能とし、前記GPS衛星31からの信号を受信できないビル35内の各フロアなどで、前記デジタル伝送路34に1または複数の信号復元部36をそれぞれ接続し、復元されたGPS信号を、同軸ケーブル37を介して、近接配置される第2のアンテナであるGPSアンテナ38から放射することで、GPS信号を受信し難い屋内に再送信し、GPS受信機を備えた移動端末による測位を可能にするものである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a positioning signal retransmission apparatus according to an embodiment of the present invention. In this retransmission apparatus, a signal from the
図2は、前記信号変換部33および信号復元部36の機能ブロック図である。ビル35の屋上の見晴らしの良い場所に設置されるGPSアンテナ32は、GPS衛星からの信号を受信し、その受信信号は信号変換部33に入力される。本実施の形態では、前記GPSアンテナ32は、民生用機器で広く利用されているL1波(1.57542GHz)を使用するものとする。これらGPSアンテナ32と信号変換部33とは、同一筐体で一体化されてもよく、あるいはコネクタを設けケーブルで接続される構成でもよい。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
信号変換部33に入力された受信信号は、必要に応じてアンプなどで適宜増幅が行われた後、ダウンコンバート部41によって中間周波信号へダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた信号は、アナログ/デジタル変換部42においてデジタル信号に変換され、通信インタフェイス部43から前記デジタル伝送路34へ送出される。
The received signal input to the
図3は、前記ダウンコンバート部41の具体的構成を示すブロック図である。前記L1波には1.023MHzのCAコードが含まれるので、中間周波数はこれ以上の周波数に設定され、本実施の形態では、3.48MHzを用いる。このため、前記L1波は、先ず第1段目の混合器44において、局部発振器45からの1st LO(1533.6MHz)によって1st IF(41.82MHz)にダウンコンバートされ、中間周波フィルタ46を介して混合器47に入力される。続いて、第2段目の混合器47において、前記1st IFは、局部発振器48からの2nd LO(38.34MHz)によって2nd IF(前記3.48MHz)にダウンコンバートされ、中間周波フィルタ49を介して前記アナログ/デジタル変換部42へ出力される。これらは、一般にGPS受信機で利用されている構成と同一であり、市販のGPS受信機用RFICを使用して構成されてもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the down-
前記アナログ/デジタル変換部42は、前記3.48MHzの2nd IFを、2倍以上の周波数、たとえば7MHz、量子化ビット数が1ビットまたは2ビットでサンプリングして、デジタル信号に変換する。前記の2つのIF周波数やサンプリング周波数は、GPS信号(前記1.023MHzのL1波)を再生できる範囲で、適宜選択されればよい。
The analog /
一方、前記信号復元部36は、デジタル伝送路34からのデジタル信号を、通信インタフェイス部51で受信し、デジタル/アナログ変換部52においてアナログ信号に復元した後、さらにアップコンバート部53でアップコンバードして、L1波(前記1.57542GHz)を復元する。
On the other hand, the
図4は、前記アップコンバード部53の具体的構成を示すブロック図である。前記デジタル伝送路34からのデジタル信号は、第1段目の混合器54において、局部発振器55からの1st LO(38.34MHz)によって1st IF(41.82MHz)にアップコンバートされ、中間周波フィルタ56を介して混合器57に入力される。続いて、第2段目の混合器57において、前記1st IFは、局部発振器58からの2nd LO(1533.6MHz)によってRF信号L1波(前記1.57542GHz)にアップコンバートされ、中間周波フィルタ59を介してGPSアンテナ38から放射される。これらは、一般的な送信機の構成と同一である。前記信号復元部36とGPSアンテナ38とは、同一筐体とされてもよく、コネクタを設け、前述のように同軸ケーブル37で接続される構成でもよい。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the up-converting
図5および図6は、前記デジタル伝送路34の具体的な構成例を示す図である。前記デジタル伝送路34としては、信号変換部33で変換されたデジタル信号を、遅滞なく、かつ途切れることなく伝送するものであればよく、これにはたとえば、専用の2線または3線の信号線などが利用可能である。あるいは、RS485などのシリアル通信規格を用いてもよい。
5 and 6 are diagrams showing a specific configuration example of the
しかしながら、最近では、ビル35内にはコンピュータネットワーク用のLANが敷設されることが多く、これを利用することによって、GPS信号の伝送用にデジタル配線を専用に敷設することなく、安価で容易にシステムを構築することができる。そこで、図5の例は有線LAN34aを使用しており、図6の例は無線LAN34bを使用している。
However, recently, a LAN for a computer network is often laid in the
また、無線LAN34bを用いる場合には、各部屋への信号復元部36およびGPSアンテナ38の設置がさらに容易となる。すなわち、LANターミナルは壁面や床面に設置されることが多く、部屋内で人が保持するGPS受信機40に対し、障害物を避けるためには、GPSアンテナ38は天井に設置されることが望ましい。そこで無線LAN34bを用いることで、アクセスポイント34cが前記壁面や床面などの任意の箇所に設置されても、そのアクセスポイント34cと無線通信機能を有する信号復元部36cは、GPSアンテナ38に近い前記天井に設置することができる。
In addition, when the
さらにまた、ビル35の屋上にアクセスポイント34cが設置されている場合には、GPSアンテナ32で受信された信号をデジタル変換する信号変換部33cも無線通信機能を有するものとすることで、該信号変換部33cへは、電源線だけ敷設すればよい。また、前記デジタル伝送路34としては、前記の周波数帯のデジタル信号を伝送可能で、トランスなどの障害が考慮されていれば、電力線が用いられてもよい。このように構成した場合、デジタル伝送路34において、各GPS衛星31からの信号は同じだけ遅延するので、測位結果に影響を与えることはない。
Furthermore, when the
ここで、アナログ/デジタル変換部42でデジタル化した信号を、デジタル/アナログ変換部52においてアナログ化して復元する際に、アナログ/デジタル変換部42での変換クロック速度と、デジタル/アナログ変換部52での変換クロック速度とを同一にする必要がある。伝送路として専用の線を用いる場合には、そのクロックをデータと共に転送することで容易に実現可能である。
Here, when the signal digitized by the analog /
これに対して、伝送路として前記LANなどを用いる場合には、図15で示すように、前記通信インタフェイス部51に相当するLAN受信部101で受信したデータを一旦バッファ102に蓄積した後、前記デジタル/アナログ変換部52に入力するようにし、そのバッファ102でのデータ蓄積量を一定にするようにデジタル/アナログ変換のクロック103を制御することによって、前述のように復元速度を変換速度と同一にすることが可能となる。
On the other hand, when the LAN or the like is used as a transmission path, after the data received by the
通常、民生用に使用されるGPS受信機では、数ppm(10−6)程度の精度のTCXO(温度補償型水晶発振器)が使用されており、このクロック自体のずれや、衛星および自身の移動によって発生するドップラーの影響などに対応できるように、数10kHz程度の周波数幅の変化に追従して動作するようになっている。したがって、デジタル/アナログ変換部52において使用するクロック103の精度は、10−7程度以下であればよく、一般のVCTCXO(電圧制御型温度補償型水晶発振器)またはVCOCXO(電圧制御型オーブン型水晶発振器)などを使用することができる。これらの電圧制御型水晶発振器を、前述のバッファ102によるクロック制御機構によって、数Hzから数100Hz程度以内の変動に抑えるように制御すればよい。なお、このデジタル/アナログ変換部52のクロック103は、アップコンバート部53のクロックと共用するようにしてもよい。
Normally, a GPS receiver used for consumer use uses a TCXO (temperature compensated crystal oscillator) with an accuracy of about several ppm (10 −6 ). In order to cope with the influence of Doppler generated by the above, the operation is performed following the change in the frequency width of about several tens of kHz. Therefore, the accuracy of the
これによって、測位用のGPS信号を再送信するにあたって、同軸ケーブルによる接続を、GPSアンテナ32,38と、その近くに設けられる信号変換部33または信号復元部36との間だけとし、設計および施工の手間を削減でき、かつ材料費も削減することができ、低コストであるとともに、変更が容易な再送信装置を実現することができる。
Thus, when retransmitting the positioning GPS signal, the coaxial cable is connected only between the
また、デジタル伝送路34で、GPS衛星からの高いキャリア周波数の信号をそのままデジタル変換した信号を伝送するのではなく、信号変換部33のダウンコンバート41でベースバンド成分を損なうことのないキャリア周波数に一旦ダウンコンバートし、信号復元部36のアップコンバート部53において、本来のGPS衛星からの高いキャリア周波数に復元することで、これらダウンコンバート部41およびアップコンバート部53が必要になるけれども、前記デジタル伝送路34で伝送される信号のビットレートを低く抑えることができ、該デジタル伝送路34、アナログ/デジタル変換部42およびデジタル/アナログ変換部52に低級なものを使用することができ、トータルコストを抑えることができる。
In addition, the
[実施の形態2]
図7は本発明の実施の他の形態に係る測位用信号の再送信装置の概略的構成を示す図であり、図8はその機能ブロック図である。これらの図7および図8の構成は、前述の図1および図2の構成にそれぞれ類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、1台の信号復元部36において復元されたGPS信号は、分配器61を介して、隣接する別々の部屋62−1,62−2,・・・(総称するときは、以下参照符号62で示す)に設置されたGPSアンテナ38−1,38−2,・・・(総称するときは、以下参照符号38で示す)に送るような構成となっていることである。これによって、ビル35内の複数の部屋62に容易にGPS信号の受信エリアを拡張してゆくことが可能となる。
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a positioning signal retransmission apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a functional block diagram thereof. 7 and FIG. 8 are similar to the configurations of FIG. 1 and FIG. 2 described above, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. It should be noted that in the present embodiment, the GPS signal restored in one
この場合、信号復元部36からの同軸ケーブル37に前記分配器61が介在されるけれども、単純に部屋62の数だけ分配するのであれば、設計も容易であり、特に上述のように隣接する部屋62間であれば、各部屋62の条件は略等しく、複雑な利得の計算なども不要である。また、各部屋62間で、分配器61からGPSアンテナ38の距離に大きな差があったり、部屋62の広さの違いに対応して、GPSアンテナ38からの放射強度に差を持たせるときには、たとえば分配器61に近いGPSアンテナ、あるいは狭い部屋に設けられるGPSアンテナへの同軸ケーブルに、適宜減衰器を設けるようにすればよい。
In this case, although the
[実施の形態3]
図9は本発明の実施のさらに他の形態に係る測位用信号の再送信装置の概略的構成を示す図であり、図10はその機能ブロック図である。これらの図9および図10の構成は、前述の図7および図8の構成に類似している。注目すべきは、本実施の形態では、GPS衛星31からの信号を受信するGPSアンテナ32−1,32−2・・・(総称するときは、以下参照符号32で示す)は、ビル3の屋上に相互に離間して複数台設置されており、それに対応する信号変換部33−1,33−2,・・・(総称するときは、以下参照符号33で示す)は、デジタル伝送路34として、共通に有線LAN34aに接続されていることである。そして、各フロアの各部屋62−11,62−12,・・・,62−21,62−22,・・・(総称するときは、以下参照符号62で示す)に設置された信号復元部36−11,36−12,・・・,36−21,36−22,・・・(総称するときは、以下参照符号36で示す)は、対を成すGPSアンテナ38−11,38−12,・・・,38−21,38−22,・・・(総称するときは、以下参照符号38で示す)と共に、上下の部屋(たとえば、62−11,62−21,62−31)が同一の系統となって、対応するGPSアンテナ(たとえば、38−11)での受信信号を再送信することである。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a positioning signal retransmission apparatus according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a functional block diagram thereof. These configurations in FIGS. 9 and 10 are similar to the configurations in FIGS. 7 and 8 described above. It should be noted that in the present embodiment, the GPS antennas 32-1, 32-2,... That receive signals from the GPS satellite 31 (hereinafter collectively referred to as reference numeral 32) A plurality of units are installed on the roof so as to be spaced apart from each other, and the corresponding signal conversion units 33-1, 33-2,... Is connected to the wired
各信号変換部33は前述の図2と同様の構成であり、各信号復元部36も前述の図2と同様の構成であり、図10では、部屋番号に対応する添え数字をそれぞれ付している。このように構成される再送信装置において、たとえばGPSアンテナ32−1で受信された信号は、信号変換部33−1においてデジタル信号に変換され、有線LAN34aを介して、同じ系統の各信号復元部36−11,36−21,36−31がアドレス指定されて同じデータが共通に伝送され、GPSアンテナ38−11,38−21,38−31から部屋62−11,62−21,62−31内に放射される。あるいは、各信号変換部33が送信する信号に、たとえば “A”,“B”,“C”,・・・のIDを付与して送信し、各部屋に設置された信号復元部36が、対応する系統のIDが付与された信号のみを選択して受信するようにしてもよい。
Each
このように構成することで、GPS受信機40による測位結果は、所在の部屋(図9では62−21)の直上のGPSアンテナ(図9では32−1)の位置となるので、同じビル35内にあっても、GPSアンテナ32の台数分、位置精度を高めることができ、比較的大きなビルの場合に好適である。また、各信号変換部33および各信号復元部36は、デジタル伝送路として有線LAN34aを共用するので、低コストにシステムを構築することができる。また、必要に応じて、適宜系統を増減することができ、柔軟にシステムを構築することができる。
With this configuration, the positioning result by the GPS receiver 40 is the position of the GPS antenna (32-1 in FIG. 9) immediately above the room (62-21 in FIG. 9). Even if it is inside, the position accuracy can be increased by the number of
また、これら図9および図10で示す構成は、エレベータや地下街で特に好適に実施することができる。すなわち、エレベータは、緯度、経度が一定で、高度だけが変化するので、そのエレベータの直上にGPSアンテナ32を設置することで平面上の正確な位置を知ることができ、また閉じ込めなどの緊急事態発生の時に位置情報は有用であり、本発明が特に好適である。さらにまた、地下街は、一般にかなり広いエリアに広がっているので、多くの受信用のGPSアンテナ32と、対応した再送信用のGPSアンテナ38とを配置することで、精度の高い測位を行うことができ、目印の少ない地下において、使用者を正確に誘導することができる。
Moreover, the structure shown in these FIG. 9 and FIG. 10 can be particularly suitably implemented in an elevator or an underground mall. In other words, since the latitude and longitude of the elevator are constant and only the altitude changes, it is possible to know the exact position on the plane by installing the
また、前記図9および図10で示す構成は、電車内で実施されてもよい。電車内は、金属製の車体に元々遮蔽されており、さらに車内にはGPSなどの高周波信号が影響を受け易い人が多数存在するので、好適である。 Moreover, the structure shown in the said FIG. 9 and FIG. 10 may be implemented in a train. The train is originally shielded by a metal vehicle body, and there are many people who are easily affected by high-frequency signals such as GPS.
[実施の形態4]
図11は、本発明の実施の他の形態に係る測位用信号の再送信装置の概略的構成を示す図である。本実施の形態は、上述の各実施の形態に類似している。上述の各実施の形態では、信号復元部36において、GPS信号と同じ1.57542GHzにアップコンバートした信号を再送信しているのに対して、注目すべきは、本実施の形態では、信号復元部36’は、GPSアンテナ32で受信した信号とは別の周波数へアップコンバートし、GPSアンテナ38から再送信することである。
[Embodiment 4]
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a positioning signal retransmission apparatus according to another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the above-described embodiments. In each of the above-described embodiments, the
この場合、端末側は、一般に使用される汎用GPS受信機では測位は不可能であるので、別のRF周波数で受信可能なGPS受信機70を用意しなければならない。しかしながら、たとえば前記信号復元部36’を実GPS衛星31からの信号が受信できるような場所に設置した場合にも、混信をなくすることが可能になるというメリットがある。
In this case, since it is impossible for the terminal side to perform positioning using a general-purpose GPS receiver that is generally used, a
さらに、図12で示すように、GPS受信機70に、1.57542GHzのRFを受信する通常のGPSアンテナ71およびRF部72と、本特定の別の周波数を受信する別のGPSアンテナ73およびRF部74を設けるようにすることも可能である。各RF部72,74で増幅などが行われた受信信号は、ベースバンドチップ75に入力されて前記CAコードなどのベースバンド成分が抽出され、CPU76に入力されて測位演算に使用される。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the
このように構成されるGPS受信機70は、実GPS衛星31からの信号を受信して測位できる場所では、1.57542GHz対応のGPSアンテナ71およびRF部72で受信した信号で測位するようにし、そうでない場合には、別の周波数を受信する別のGPSアンテナ73およびRF部74で受信した信号で測位を行う。これによって、図11に示すように、本GPS受信機70が実GPS衛星31からの信号を受信でき、かつ信号復元部36’からの信号も受信できるようなエリアにおかれた場合でも、混信することなく受信し、測位が可能となる。
The
更なる別の実施の形態として、このような2つのRF部72,74を有するGPS受信機70を内蔵する端末が、どちらの信号で測位したのかを明示的に出力するようにする機能を設けるようにしてもよい。このように構成することで、たとえば図示されていない管理センターから、当該端末を所持する人の場所を検索した場合に、当該端末は実GPS衛星31からの信号で測位したのか、それとも信号復元部36’からの信号で測位したのかを管理センターに伝えることができる。管理センターでは、実GPS衛星31での測位であれば、該当する人は屋外におり、かつ測位データの精度は高く、また信号復元部36’からの信号での測位であれば、該当する人物は屋内におり、また測位結果にもある程度の誤差(GPSアンテナ32の位置とずれている可能性がある為)が含まれているといったことを知ることができる。これによって、該当人物を探し出すときなどに、適切な対応が可能となる。
As yet another embodiment, there is provided a function of explicitly outputting which signal the terminal incorporating the
31 GPS衛星
32;32−1,32−2・・・ GPSアンテナ
33;33c;33−1,33−2,・・・ 信号変換部
34 デジタル伝送路
34a 有線LAN
34b 無線LAN
34c アクセスポイント
35 ビル
36;36c;36’ 信号復元部
36−11,36−12,・・・,36−21,36−22,・・・ 信号復元部
37 同軸ケーブル
38;38−1,38−2,・・・ GPSアンテナ
38−11,38−12,・・・,38−21,38−22,・・・ GPSアンテナ
41 ダウンコンバート部
42 アナログ/デジタル変換部
43,51 通信インタフェイス部
44,47;54,57 混合器
45,48;55,58 局部発振器
46,49;56,59 中間周波フィルタ
52 デジタル/アナログ変換部
53 アップコンバート部
40,70 GPS受信機
61 分配器
62;62−1,62−2,・・・ 部屋
62−11,62−12,・・・,62−21,62−22,・・・ 部屋
71,73 GPSアンテナ
72,74 RF部
75 ベースバンドチップ
76 CPU
101 LAN受信部
102 バッファ
103 クロック
31
34b Wireless LAN
101
Claims (5)
前記伝送路は汎用のデジタル伝送路から成り、
前記第1のアンテナの受信信号をデジタル信号へ変換し、前記デジタル伝送路へ送信する信号変換部と、
前記デジタル伝送路からのデジタル信号を受信し、そのデジタル信号から前記測位用の信号を復元し、前記第2のアンテナから放射させる信号復元部とを含むことを特徴とする測位用信号の再送信装置。 A mobile terminal having a positioning function even in an environment where it is difficult to receive the positioning signal by receiving the positioning signal with the first antenna and retransmitting the positioning signal through the transmission path from the second antenna. In the positioning signal re-transmission device that enables positioning by
The transmission path comprises a general-purpose digital transmission path,
A signal converter for converting the received signal of the first antenna into a digital signal and transmitting the digital signal to the digital transmission path;
A re-transmission of positioning signal, comprising: a signal restoring unit that receives a digital signal from the digital transmission path, restores the positioning signal from the digital signal, and radiates the signal from the second antenna. apparatus.
前記信号変換部は、前記第1のアンテナの受信信号をデジタル信号へ変換するアナログ/デジタル変換部および変換されたデジタル信号を前記デジタル伝送路へ送信する通信インタフェイス部を備えるとともに、前記第1のアンテナの受信信号を予め定める周波数帯域にダウンコンバートした後、前記アナログ/デジタル変換部に与えるダウンコンバート部を備え、
前記信号復元部は、前記デジタル伝送路からのデジタル信号を受信する通信インタフェイス部および受信されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル/アナログ変換部を備えるとともに、復元されたアナログ信号を前記測位用の信号と同じ周波数へアップコンバートし、前記第2のアンテナに与えるアップコンバート部を備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の測位用信号の再送信装置。 The positioning signal is a signal from a GPS satellite,
The signal conversion unit includes an analog / digital conversion unit that converts a reception signal of the first antenna into a digital signal, and a communication interface unit that transmits the converted digital signal to the digital transmission path. A down-converting unit for down-converting the received signal of the antenna to a predetermined frequency band and then supplying the signal to the analog / digital conversion unit,
The signal restoration unit includes a communication interface unit that receives a digital signal from the digital transmission path and a digital / analog conversion unit that converts the received digital signal into an analog signal, and the restored analog signal is measured by the positioning method. 2. The positioning signal retransmission apparatus according to claim 1, further comprising an up-conversion unit configured to up-convert the signal to the same frequency as that of the signal for use and to supply the second antenna.
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