JP2008002866A - Position-detecting system and position detection method - Google Patents

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Takashi Mizuta
貴士 水田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position-detecting system having a simple constitution, as well as, accurately synchronizable base stations. <P>SOLUTION: The position-detecting system comprises a reference station 101, the base stations 102-104, a position calculator 105 and a communication terminal 106. The reference station 101 is disposed at equal distance from the base stations 102-104. The base stations 102-104 are triggered by a reference signal transmitted from the reference station 101 and receive a measurement signal transmitted from the communication terminal 106. The position of the communication terminal 106 is calculated, by aggregating the arrival time differences. Since the reference station 101 is disposed at an equal distance from the base stations 102-104, the time when the base stations 102-104 receive the reference signal 110 is the same among the base stations. Thus, the arrival times for the measuring signal are measured accurately at the base stations 102-104. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、通信端末の位置を検出する位置検出システムおよび位置検出方法に関する。   The present invention relates to a position detection system and a position detection method for detecting the position of a communication terminal.

従来、人や物の空間における位置を検出し、それらを追跡することは技術的に困難であり、位置の管理不足がきたす社会的不効率や社会的損失は多大なものであった。そのため、それらの位置を正確に検出し、検出した位置情報をバリューとした制御技術や管理サービス事業が各種提案されてきている。たとえば、人や物に通信端末を貼り付け、通信端末の位置を検出することによって目的とする人や物の位置を検出する方法が主流であり、その応用例としては、子供や老人などの弱者の見守り、ライフアシストロボットの制御、医療現場での医療機器や医薬品の場所管理、倉庫内の物品管理などがある。   Conventionally, it has been technically difficult to detect the position of a person or an object in the space and track them, and social inefficiency and social loss caused by insufficient management of the position have been enormous. For this reason, various control technologies and management service businesses have been proposed that accurately detect these positions and use the detected position information as values. For example, the mainstream method is to detect the position of the target person or object by attaching the communication terminal to the person or object and detecting the position of the communication terminal. Monitoring, life assist robot control, medical equipment and medicine location management at medical sites, and article management in warehouses.

屋内で用いられる通信端末の位置検出方法としては、例えば、携帯電話の位置をセルラ基地局のサービスエリアとの関係から検出するセルID法(Cell−ID法)、通信端末と基地局の間の電界強度が両者間の距離に依存することを利用して位置を検出する電界強度検出法(RSSI法)、通信端末と基地局の間の波動到達時間が両者間の距離に依存することを利用して位置を検出する到達時間差検出法(TOA法,TDOA法)が挙げられる。この中でも、波動の到達時間差を三点測量と組み合わせて位置を検出するTDOA(Time Difference Of Arrival)法が最も高精度に位置検出ができる方法の一つとして知られている。   As a position detection method of a communication terminal used indoors, for example, a cell ID method (Cell-ID method) for detecting a position of a mobile phone from a relationship with a service area of a cellular base station, between a communication terminal and a base station Field strength detection method (RSSI method) that detects the position by using the fact that the field strength depends on the distance between the two, and the fact that the wave arrival time between the communication terminal and the base station depends on the distance between the two And arrival time difference detection method (TOA method, TDOA method) for detecting the position. Among these, the TDOA (Time Difference Of Arrival) method that detects the position by combining the arrival time difference of the wave with the three-point surveying is known as one of the methods that can detect the position with the highest accuracy.

TDOA法は、位置検出対象の通信端末が波動を発し、建物に具備された複数の基地局における波動の到達時間差を測定する方法と、基地局側が波動を発し、通信端末における波動の到達時間差を測定する方法の二種類がある。これらの方法はアプリケーションによって使い分けられるが、システムの構成が簡単なことや精度が出しやすいことなどの理由から、前者の位置検出対象の通信端末が波動を発する方法が多く用いられる。   The TDOA method is a method of measuring a wave arrival time difference in a plurality of base stations provided in a building where a communication terminal subject to position detection emits a wave, and a wave arrival time difference in a communication terminal when a base station emits a wave. There are two types of measurement methods. These methods are properly used depending on the application. However, for the reason that the configuration of the system is simple and the accuracy is easy to obtain, the former communication terminal that is the position detection target generates a wave.

この場合、複数の基地局において一つの波動の到達時間差を測定するため、各基地局間で厳密に時計の時刻合わせを行い、受信動作の同期を取る必要がある。そのため、各基地局間で動作の同期を合わせる方法が幾つか提案されている。   In this case, in order to measure the arrival time difference of one wave at a plurality of base stations, it is necessary to precisely synchronize the clocks between the base stations and synchronize the reception operation. For this reason, several methods for synchronizing operation synchronization between base stations have been proposed.

例えば、一つの信号生成装置から発生した基準信号を各基地局に光ファイバーなどで同時伝送し、各基地局は、受信した基準信号のクロックに同期して基地局動作を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、例えば、各基地局間の距離差による遅延誤差や測定時刻誤差を予め評価および記憶し、位置検出結果に対して補正を行う方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   For example, a method has been proposed in which a reference signal generated from one signal generator is simultaneously transmitted to each base station via an optical fiber or the like, and each base station performs a base station operation in synchronization with the received reference signal clock. (For example, refer to Patent Document 1). Further, for example, a method has been proposed in which a delay error and a measurement time error due to a distance difference between base stations are evaluated and stored in advance, and the position detection result is corrected (for example, see Patent Document 2).

図14は、特許文献1に記載された従来の位置検出システムの概略構成を示す模式図である。図14に示す位置検出システム1400は、通信端末1406の位置を検出するために、基準局1401と、基準局1401と光ファイバー1405で接続された複数の基地局1402〜1404とで構成されている。基準局1401は、光ファイバー1405経由で各基地局に対して基準信号1407を送信し、各基地局は、基準信号1407を受信して動作タイミングを基地局間で互いに同期させる。通信端末1406は、位置検出のための測定信号を送信するが、測定信号が各基地局に到達する時刻は、通信端末1406と各基地局との間の距離に依存して各基地局間で差異が生じる。この到達時間差からTDOA法によって通信端末1406の位置を算出する。各基地局では、測定信号の到達時間を正確に測定するために、基準信号1407によって動作タイミングを同期化することにより、各基地局での測定開始時刻の時間合わせが行われる。
特開2004−112558号公報 特開2004−221704号公報
FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional position detection system described in Patent Document 1. As shown in FIG. A position detection system 1400 shown in FIG. 14 includes a reference station 1401 and a plurality of base stations 1402 to 1404 connected to the reference station 1401 and optical fibers 1405 in order to detect the position of the communication terminal 1406. The reference station 1401 transmits a reference signal 1407 to each base station via the optical fiber 1405, and each base station receives the reference signal 1407 and synchronizes the operation timing between the base stations. The communication terminal 1406 transmits a measurement signal for position detection. The time at which the measurement signal reaches each base station depends on the distance between the communication terminal 1406 and each base station. Differences occur. From this arrival time difference, the position of the communication terminal 1406 is calculated by the TDOA method. In each base station, in order to accurately measure the arrival time of the measurement signal, the operation timing is synchronized with the reference signal 1407, thereby time adjustment of the measurement start time in each base station is performed.
JP 2004-112558 A JP 2004-221704 A

しかしながら、特許文献1に記載された従来の構成では、基準局から各基地局までの距離差や、各基地局における基準信号からクロックを再生するPLL(Phase Locked Loop)回路の構成部品の特性ばらつきにより、各基地局間で測定開始時刻に誤差が生じ、位置検出精度のキャリブレーションに処理コストがかかるという問題がある。また、基準局と各基地局間に光ファイバーなどの通信設備を敷設する必要があり、通信インフラ構築にコストがかかるので、システム全体のコストを増大させるという問題がある。   However, in the conventional configuration described in Patent Document 1, due to the difference in the distance from the reference station to each base station and the characteristic variation of the components of the PLL (Phase Locked Loop) circuit that regenerates the clock from the reference signal in each base station. There is a problem that an error occurs in the measurement start time between the base stations, and the processing cost is required for calibration of the position detection accuracy. In addition, it is necessary to lay communication equipment such as an optical fiber between the base station and each base station, and there is a problem of increasing the cost of the entire system because it takes a cost to construct a communication infrastructure.

また、特許文献2に記載された従来の構成では、位置検出に先立って測定誤差を取得する必要があり、その処理のためにシステムハードウエアのコストおよび誤差測定の時間コストを要するという問題や、測定誤差によって間接的に位置検出結果を補正するので、位置検出精度が悪くなるという問題がある。   Further, in the conventional configuration described in Patent Document 2, it is necessary to acquire a measurement error prior to position detection, and there is a problem that the cost of system hardware and the time cost of error measurement are required for the processing, Since the position detection result is indirectly corrected by the measurement error, there is a problem that the position detection accuracy is deteriorated.

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で且つ高精度に各基地局間の同期化が可能な位置検出システムおよび位置検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a position detection system and a position detection method capable of synchronizing each base station with a simple configuration and with high accuracy. Objective.

本発明に係る位置検出システムは、基準局と、通信端末と、複数の基地局と、位置計算器とを含む。基準局は、複数の基地局から等距離に配置され、基準信号を送信する基準信号送信部を有する。通信端末は、基準信号を受信する第1の基準信号受信部、および基準信号を受信した後に測定信号を送信する測定信号送信部を有する。複数の基地局は、それぞれ、基準信号を受信する第2の基準信号受信部、基準信号を受信した後に測定信号を受信する測定信号受信部、基準信号を受信してから測定信号を受信するまでの時間を計測して時間データ信号を生成する計時部、および時間データ信号を送信する時間データ信号送信部を有する。位置計算器は、複数の基地局のそれぞれから時間データ信号を受信する時間データ信号受信部、および時間データ信号に基づき通信端末の位置を計算する計算部を有する。   The position detection system according to the present invention includes a reference station, a communication terminal, a plurality of base stations, and a position calculator. The reference station is disposed equidistant from the plurality of base stations and includes a reference signal transmission unit that transmits a reference signal. The communication terminal includes a first reference signal receiving unit that receives a reference signal, and a measurement signal transmitting unit that transmits a measurement signal after receiving the reference signal. Each of the plurality of base stations includes a second reference signal receiving unit that receives the reference signal, a measurement signal receiving unit that receives the measurement signal after receiving the reference signal, and until receiving the measurement signal after receiving the reference signal And a time data signal transmitter for transmitting the time data signal. The position calculator includes a time data signal receiving unit that receives a time data signal from each of a plurality of base stations, and a calculation unit that calculates the position of the communication terminal based on the time data signal.

本発明に係る位置検出方法は、通信端末の位置を検出する位置検出方法であって、複数の基地局から等距離に配置された基準局から基準信号を送信するステップと、通信端末により基準信号を受信するステップと、基準信号を受信した後に測定信号を送信するステップと、複数の基地局により基準信号を受信するステップと、基準信号を受信した後に測定信号を受信するステップと、基準信号を受信してから測定信号を受信するまでの時間を計測して時間データ信号を生成するステップと、複数の基地局から複数の時間データ信号を送信するステップと、位置計算器により複数の時間データ信号を受信するステップと、受信した複数の時間データ信号に基づき通信端末の位置を計算するステップとを含む。   A position detection method according to the present invention is a position detection method for detecting the position of a communication terminal, the step of transmitting a reference signal from a reference station arranged equidistant from a plurality of base stations, Receiving a reference signal after receiving the reference signal, receiving a reference signal by a plurality of base stations, receiving a measurement signal after receiving the reference signal, and receiving the reference signal Generating a time data signal by measuring the time from when the measurement signal is received, transmitting a plurality of time data signals from a plurality of base stations, and a plurality of time data signals by a position calculator Receiving, and calculating a position of the communication terminal based on the received plurality of time data signals.

これらの構成によれば、基準局が基準信号を送信し、各基地局と通信端末が基準信号を受信する。通信端末は、基準局が送信した基準信号を受信した後、測定信号を送信する。各基地局は、基準局の送信した基準信号を受信した後、通信端末の送信した測定信号を受信し、両信号間の時間間隔を測定し、時間データ信号を生成する。その後、各基地局は、時間データ信号を位置計算器に送信する。位置計算器は、各基地局の送信した時間データ信号に基づいて各基地局における測定信号の到達時間差を算出し、通信端末の位置を例えば三点測量法で計算する。   According to these configurations, the reference station transmits the reference signal, and each base station and the communication terminal receive the reference signal. The communication terminal transmits the measurement signal after receiving the reference signal transmitted by the reference station. After receiving the reference signal transmitted from the reference station, each base station receives the measurement signal transmitted from the communication terminal, measures the time interval between both signals, and generates a time data signal. Each base station then transmits a time data signal to the position calculator. The position calculator calculates the arrival time difference of the measurement signal at each base station based on the time data signal transmitted from each base station, and calculates the position of the communication terminal by, for example, a three-point survey method.

具体的には、基地局が基準局からの基準信号を受信した時点で基地局に備えた計時部による計時をスタートさせ、通信端末からの測定信号を受信した時点で計時部による計時をストップさせることにより、基準信号の受信から測定信号の受信までの時間間隔を計時することができる。また、基準局は各基地局から等しい距離に配置されているため、基準局から送信された基準信号は、各基地局において同時刻で受信される。すなわち、各基地局における計時部による計時のスタートは同時刻において実行されるため、各基地局の各計時部は相互に同じ時間を刻むことになる。よって、各基地局における計時部による計時のストップ時点の時刻を、各基地局間における測定信号の到達時間差としてみなすことができる。これらの動作により、基地局間の同期を簡単な構成で且つ高精度に行うことができる。   Specifically, when the base station receives the reference signal from the reference station, it starts timekeeping by the timekeeping unit provided in the base station, and when the measurement signal from the communication terminal is received, timekeeping by the timekeeping unit is stopped Thus, the time interval from the reception of the reference signal to the reception of the measurement signal can be measured. Further, since the reference station is arranged at an equal distance from each base station, the reference signal transmitted from the reference station is received at each base station at the same time. That is, since the timekeeping by the timekeeping unit in each base station is executed at the same time, each timekeeping unit in each base station keeps the same time. Therefore, it is possible to regard the time at which the time is stopped by the time measuring unit in each base station as the arrival time difference of the measurement signal between the base stations. With these operations, synchronization between base stations can be performed with a simple configuration and high accuracy.

また、上記の位置検出システムにおいて、基準局の基準信号送信部は、位置検出対象の通信端末を特定する端末識別符号である端末コードと、基準信号を表す信号種別符号である基準コードとを多重化して基準信号を生成する第1のデータ多重化手段を備え、通信端末の第1の基準信号受信部は、基準信号から基準コードおよび端末コードを分離する第1のデータ分離手段を備え、通信端末の測定信号送信部は、第1のデータ分離手段によって分離された端末コードが、自己の端末コードと一致した場合に測定信号を送信し、複数の基地局の第2の基準信号受信部は、基準信号から基準コードおよび端末コードを分離する第2のデータ分離手段を備え、複数の基地局の時間データ信号送信部は、第2のデータ分離手段によって分離された端末コードと、時間データ信号を表す信号種別符号である時間コードとを多重化して時間データ信号を生成する第2のデータ多重化手段を備え、位置計算器の時間データ信号受信部は、時間データ信号から時間コードおよび端末コードを分離する第3のデータ分離手段を備え、位置計算器の計算部は、第3のデータ分離手段によって分離された時間コードと端末コードとに基づき通信端末の位置を計算することが好ましい。   In the position detection system, the reference signal transmission unit of the reference station multiplexes a terminal code that is a terminal identification code that identifies a communication terminal that is a position detection target and a reference code that is a signal type code representing the reference signal. First data multiplexing means for generating a reference signal, and the first reference signal receiving unit of the communication terminal comprises first data separation means for separating the reference code and the terminal code from the reference signal, and the communication terminal The measurement signal transmission unit transmits a measurement signal when the terminal code separated by the first data separation unit matches its own terminal code, and the second reference signal reception units of the plurality of base stations A second data separation means for separating the reference code and the terminal code from the reference signal, and the time data signal transmitters of the plurality of base stations are terminals separated by the second data separation means And a second data multiplexing means for generating a time data signal by multiplexing a time code which is a signal type code representing the time data signal, and the time data signal receiving unit of the position calculator A third data separation unit for separating the time code and the terminal code from the signal, and the calculation unit of the position calculator determines the position of the communication terminal based on the time code and the terminal code separated by the third data separation unit. It is preferable to calculate.

この構成によれば、基準局は、基準コードと端末コードとを多重化して基準信号として送信するので、端末コードを含む基準信号を受信した通信端末は、自己の端末コードと一致している場合にのみ測定信号を送信することができる。したがって、複数の通信端末が存在する場合でも、特定の通信端末の位置を検出することができる。さらに、端末コードを含む基準信号を受信した基地局は、その後に続く測定信号の到達時間を測定した結果得られた時間データ信号を、端末コードと関連付けて位置計算器に送信するので、位置計算器は、特定の通信端末の位置を計算して出力することができる。   According to this configuration, since the reference station multiplexes the reference code and the terminal code and transmits it as a reference signal, the communication terminal that has received the reference signal including the terminal code matches with its own terminal code. Only the measurement signal can be transmitted. Therefore, even when there are a plurality of communication terminals, the position of a specific communication terminal can be detected. Further, the base station that has received the reference signal including the terminal code transmits the time data signal obtained as a result of measuring the arrival time of the subsequent measurement signal to the position calculator in association with the terminal code. The device can calculate and output the position of a specific communication terminal.

また、上記の位置検出システムにおいて、通信端末の測定信号送信部は、第1のデータ分離手段によって分離された端末コードと、測定信号を表す信号種別符号である測定コードとを多重化して測定信号を生成する第3のデータ多重化手段を備え、複数の基地局の測定信号受信部は、測定信号から測定コードおよび端末コードを分離する第4のデータ分離手段を備えることが好ましい。   In the above position detection system, the measurement signal transmission unit of the communication terminal multiplexes the terminal code separated by the first data separation means and the measurement code which is a signal type code representing the measurement signal, thereby measuring the measurement signal. Preferably, the measurement signal receiving units of the plurality of base stations include fourth data separation means for separating the measurement code and the terminal code from the measurement signal.

この構成によれば、通信端末は、測定信号に端末コードを含ませて送信するので、端末コードを含む測定信号を受信した基地局は、測定信号の到達時間の測定結果得られた時間データ信号を、端末コードと関連付けて位置計算器に送信することができ、位置計算器は、特定の通信端末の位置を計算して出力することができる。   According to this configuration, since the communication terminal transmits the measurement signal including the terminal code, the base station that has received the measurement signal including the terminal code can obtain the time data signal obtained from the measurement result of the arrival time of the measurement signal. Can be transmitted to the position calculator in association with the terminal code, and the position calculator can calculate and output the position of a particular communication terminal.

また、上記の位置検出システムにおいて、通信端末は、基準信号の送信要求を示す第1の測定開始信号を送信する第1の通信部をさらに備え、基準局は、第1の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、第2の通信部で第1の測定開始信号を受信した場合、基準信号送信部に基準信号を送信させることが好ましい。   In the above position detection system, the communication terminal further includes a first communication unit that transmits a first measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal, and the reference station receives the first measurement start signal. It is preferable to further include a second communication unit, and when the second communication unit receives the first measurement start signal, the reference signal transmission unit preferably transmits the reference signal.

この構成によれば、通信端末から基準局に対して基準信号の送信を要求でき、通信端末は任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、通信端末が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応することができる。   According to this configuration, the communication terminal can request the reference station to transmit a reference signal, and the communication terminal can start the operation of the position detection system at an arbitrary time. Therefore, it is possible to cope with an application in which the communication terminal is an initiator of the position detection operation.

また、上記の位置検出システムにおいて、複数の基地局は、基準信号の送信要求を示す第2の測定開始信号を送信する第3の通信部をさらに備え、基準局は、第2の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、第2の通信部で第2の測定開始信号を受信した場合、基準信号送信部に基準信号を送信させることが好ましい。   In the above position detection system, the plurality of base stations further include a third communication unit that transmits a second measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal, and the reference station transmits the second measurement start signal. It is preferable to further include a second communication unit to receive, and when the second communication unit receives the second measurement start signal, the reference signal transmission unit preferably transmits the reference signal.

この構成によれば、基地局から基準局に対して基準信号の送信を要求でき、基地局は任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、基地局が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応することができる。   According to this configuration, the base station can request the reference station to transmit a reference signal, and the base station can start the operation of the position detection system at an arbitrary time. Therefore, it is possible to cope with an application in which the base station is an initiator of the position detection operation.

また、上記の位置検出システムにおいて、位置計算器は、基準信号の送信要求を示す第3の測定開始信号を送信する第4の通信部をさらに備え、基準局は、第3の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、第2の通信部で第3の測定開始信号を受信した場合、基準信号送信部に基準信号を送信させることが好ましい。   In the above position detection system, the position calculator further includes a fourth communication unit that transmits a third measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal, and the reference station receives the third measurement start signal. It is preferable to further include a second communication unit that transmits the reference signal to the reference signal transmission unit when the second communication unit receives the third measurement start signal.

この構成によれば、位置計算器から基準局に対して基準信号の送信を要求でき、位置計算器は任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、位置計算器が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応することができる。   According to this configuration, the position calculator can request the reference station to transmit a reference signal, and the position calculator can start the operation of the position detection system at an arbitrary time. Therefore, the position calculator can cope with an application that becomes an initiator of the position detection operation.

また、上記の位置検出システムにおいて、第1〜第3の測定開始信号に、端末コードが含まれていることが好ましい。   In the position detection system, the first to third measurement start signals preferably include a terminal code.

この構成によれば、前記イニシエータが位置検出動作を開始する際に、位置検出対象の通信端末の端末コードを測定開始信号に含めることができるので、通信端末を個別に指定することができる。したがって、複数の通信端末の中から特定の通信端末の位置を検出するアプリケーションに対応することができる。   According to this configuration, when the initiator starts the position detection operation, the terminal code of the communication terminal targeted for position detection can be included in the measurement start signal, so that the communication terminal can be individually specified. Therefore, it is possible to deal with an application that detects the position of a specific communication terminal from among a plurality of communication terminals.

なお、本発明は、以下に記述する発明を実施するための最良の形態及び図面を用いて説明されるが、これは例示を目的としており、本発明はこれに限定されることを意図するものではない。   The present invention will be described with reference to the best mode for carrying out the invention described below and the drawings. However, this is for the purpose of illustration, and the present invention is intended to be limited thereto. is not.

本発明によれば、各基地局で受信される基準信号から各基地局で受信される測定信号までの到達時間によって通信端末の位置を計算するが、各基地局から等しい距離に配置された基準局から送信された基準信号は、各基地局で同時刻に受信されるので、各基地局における到達時間の時間測定動作を同時刻に開始することができる。したがって、基地局間の正確な同期を簡単な構成で実現することが可能であり、低コストで高精度な位置検出を行うことができる。   According to the present invention, the position of the communication terminal is calculated based on the arrival time from the reference signal received at each base station to the measurement signal received at each base station, but the reference stations arranged at equal distances from each base station Since the base signal transmitted from the base station is received at the same time by each base station, the time measurement operation of the arrival time at each base station can be started at the same time. Therefore, accurate synchronization between base stations can be realized with a simple configuration, and highly accurate position detection can be performed at low cost.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの概略構成を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a position detection system according to a first embodiment of the present invention.

図1において、位置検出システム100は、基準局101と、基地局102、103、および104と、位置計算器105と、通信端末106とから構成される。基準局101は、基地局102〜104から等しい距離(L)に配置される。位置検出システム100の機能は、通信端末106の位置を検出することにある。なお、本実施の形態における位置検出方法は、波動の伝送距離に依存する到達時間差を利用したものであり、基準局101から送信される信号をトリガとして通信端末106から送信される波動を基地局102〜104で受信し、波動の到達時間差を集計することにより、通信端末106の位置を計算する。ここでは、一例として三局の基地局102〜104を用いて、三局の基地局を測量点とする三点測量法によって通信端末106の位置を算出する。このとき、各基地局102〜104の座標と、各基地局102〜104への各波動到着時刻と、波動の速度がわかっていれば、波動を送信している通信端末106の座標が求められる。したがって、変動要素である各基地局102〜104における波動到着時刻を正確に計時すれば、正確な位置検出結果が得られる。   In FIG. 1, the position detection system 100 includes a reference station 101, base stations 102, 103, and 104, a position calculator 105, and a communication terminal 106. The reference station 101 is arranged at an equal distance (L) from the base stations 102 to 104. The function of the position detection system 100 is to detect the position of the communication terminal 106. Note that the position detection method in the present embodiment uses the arrival time difference depending on the transmission distance of the wave, and the wave transmitted from the communication terminal 106 is triggered by the signal transmitted from the reference station 101 as a base station 102. The position of the communication terminal 106 is calculated by counting the arrival time differences of the waves received at ˜104. Here, as an example, using the three base stations 102 to 104, the position of the communication terminal 106 is calculated by a three-point survey method using the three base stations as survey points. At this time, if the coordinates of the base stations 102 to 104, the arrival times of the waves at the base stations 102 to 104, and the speed of the waves are known, the coordinates of the communication terminal 106 that is transmitting the waves can be obtained. . Therefore, an accurate position detection result can be obtained by accurately measuring the wave arrival time at each of the base stations 102 to 104 which is a variable element.

なお、位置検出のために使用する波動および各構成要素間の通信のための通信媒体は、電波、音波(超音波を含む)、光波、弾性波などいずれも使用可能であり、ここでは電波の場合を一例として例示及び説明する。   The wave used for position detection and the communication medium for communication between each component can be any of radio waves, sound waves (including ultrasonic waves), light waves, elastic waves, etc. The case is illustrated and described as an example.

図2は、本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの動作を説明するための模式図である。なお、図2において、図1に示す構成要素と同じものについては同じ符号を付して、説明を省略する。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the position detection system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG.

図2において、基準局101は基準信号110を周囲に送信し、通信端末106および基地局102〜104が基準信号110を受信する。このとき、基準局101と通信端末106の位置関係は任意であるので、通信端末106が基準信号110を受信する時刻はその位置関係に依存する。さらに、基準局101は、基地局102〜104から等しい距離に位置しているため、基地局102〜104が基準信号110を受信する時刻は各基地局で同時刻である。また、基地局102〜104は位置検出システム100の測定エリアの隅に配置されているため、エリア内に位置する通信端末106における基準信号110の受信時刻は、基地局102〜104における基準信号110の受信時刻より早くなるか、等しくなる。   In FIG. 2, the reference station 101 transmits a reference signal 110 to the surroundings, and the communication terminal 106 and the base stations 102 to 104 receive the reference signal 110. At this time, since the positional relationship between the reference station 101 and the communication terminal 106 is arbitrary, the time at which the communication terminal 106 receives the reference signal 110 depends on the positional relationship. Furthermore, since the reference station 101 is located at an equal distance from the base stations 102 to 104, the time at which the base stations 102 to 104 receive the reference signal 110 is the same time at each base station. In addition, since the base stations 102 to 104 are arranged at the corners of the measurement area of the position detection system 100, the reception time of the reference signal 110 at the communication terminal 106 located in the area is the reference signal 110 at the base stations 102 to 104. It becomes earlier than or equal to the reception time of.

通信端末106は、基準信号110の受信に続いて測定信号120を送信する。基地局102〜104は、測定信号120を受信するが、通信端末106と基地局102〜104との位置関係は任意であるので、各基地局102〜104が測定信号120を受信する各時刻は、通信端末106と各基地局102〜104との位置関係に依存する。基地局102〜104は、基準信号110を受信した時刻から時間を計測しており、測定信号120を受信した時刻までを計時する。   The communication terminal 106 transmits the measurement signal 120 following the reception of the reference signal 110. Although the base stations 102 to 104 receive the measurement signal 120, the positional relationship between the communication terminal 106 and the base stations 102 to 104 is arbitrary, so that each time when each base station 102 to 104 receives the measurement signal 120 is , Depending on the positional relationship between the communication terminal 106 and each of the base stations 102 to 104. The base stations 102 to 104 measure time from the time when the reference signal 110 is received, and time until the time when the measurement signal 120 is received.

各基地局102〜104における基準信号110の受信時刻は同時刻であるので計時開始時刻が同一の時刻となり、各基地局において測定信号120を受信した各時刻により、相互に時間の長短を比較することができる。すなわち、各基地局102〜104における測定信号120の到達時間差を、各基地局における測定信号120の受信時刻の単純な差分によって求めることができる。   Since the reception time of the reference signal 110 in each of the base stations 102 to 104 is the same time, the time measurement start time is the same time, and the length of time is compared with each other according to the time at which the measurement signal 120 is received in each base station. be able to. That is, the arrival time difference of the measurement signal 120 at each base station 102 to 104 can be obtained by a simple difference in the reception time of the measurement signal 120 at each base station.

基地局102〜104は、測定信号120の受信時刻を時間データ信号130、131、および132として位置計算器105に送信する。位置計算器105は、受信した時間データ信号130〜132から各基地局102〜104における測定信号120の到達時間差を算出し、算出した到達時間差と、既知である各基地局102〜104の座標および波動の速度とを用いて、通信端末106の座標を計算して出力する。   The base stations 102 to 104 transmit the reception time of the measurement signal 120 to the position calculator 105 as time data signals 130, 131, and 132. The position calculator 105 calculates the arrival time difference of the measurement signal 120 at each of the base stations 102 to 104 from the received time data signals 130 to 132, and the calculated arrival time difference and the known coordinates of the base stations 102 to 104 and The coordinates of the communication terminal 106 are calculated and output using the wave velocity.

図3は、本発明の第1の実施の形態における基準局の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the reference station according to the first embodiment of the present invention.

図3において、基準局300は、制御部301と、基準信号送信部302とから構成される。制御部301は、基準局300内の各部の制御を行なうとともに、基準信号の元データとなる基準コードD30と、位置検出対象の通信端末を特定する端末コードD31とを出力し、基準信号送信部302は、基準信号を構成して電波として出力する。   In FIG. 3, the reference station 300 includes a control unit 301 and a reference signal transmission unit 302. The control unit 301 controls each unit in the reference station 300, outputs a reference code D30 serving as the original data of the reference signal, and a terminal code D31 that identifies a communication terminal that is a position detection target, and a reference signal transmission unit 302 Forms a reference signal and outputs it as a radio wave.

基準信号送信部302は、多重化部303(第1のデータ多重化手段)と、変調部304と、送信部305とから構成される。多重化部303は、制御部301が生成した基準コードD30と、端末コードD31とを多重化してパケットデータを生成し、変調部304は、パケットデータを変調して変調信号を生成し、送信部305は、変調信号を周波数変換および高周波増幅してアンテナから基準信号として送信する。   The reference signal transmission unit 302 includes a multiplexing unit 303 (first data multiplexing unit), a modulation unit 304, and a transmission unit 305. The multiplexing unit 303 multiplexes the reference code D30 generated by the control unit 301 and the terminal code D31 to generate packet data, the modulation unit 304 modulates the packet data to generate a modulated signal, and the transmission unit 305 frequency-converts and amplifies the modulated signal and transmits it as a reference signal from the antenna.

図4は、本発明の第1の実施の形態における通信端末の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of the communication terminal according to the first embodiment of the present invention.

図4において、通信端末400は、制御部401と、基準信号受信部402と、測定信号送信部403と、切替部410とから構成される。制御部401は、通信端末400内の各部の制御を行なうとともに、送受信信号の入出力を行う。切替部410は、アンテナからの受信信号とアンテナへの送信信号の切り替えを制御部401の指示によって行う。   In FIG. 4, the communication terminal 400 includes a control unit 401, a reference signal receiving unit 402, a measurement signal transmitting unit 403, and a switching unit 410. The control unit 401 controls each unit in the communication terminal 400 and inputs / outputs transmission / reception signals. The switching unit 410 switches between a reception signal from the antenna and a transmission signal to the antenna according to an instruction from the control unit 401.

基準信号受信部402は、受信部404と、復調部405と、分離部406(第1のデータ分離手段)とから構成される。受信部404は、アンテナから切替部410経由で入力された基準信号を高周波増幅および周波数変換して変調信号を再生し、復調部405は、変調信号を復調してパケットデータを再生し、分離部406は、パケットデータから基準コードD40および端末コードD41を分離して再生する。再生された基準コードD40および端末コードD41は、制御部401へ入力される。   The reference signal reception unit 402 includes a reception unit 404, a demodulation unit 405, and a separation unit 406 (first data separation unit). The receiving unit 404 reproduces the modulated signal by performing high frequency amplification and frequency conversion on the reference signal input from the antenna via the switching unit 410, and the demodulating unit 405 regenerates the packet data by demodulating the modulated signal. 406 separates and reproduces the reference code D40 and the terminal code D41 from the packet data. The reproduced reference code D40 and terminal code D41 are input to the control unit 401.

測定信号送信部403は、多重化部407(第3のデータ多重化手段)と、変調部408と、送信部409とから構成される。多重化部407は、制御部401が生成した基準コードD42と端末コードD43を多重化してパケットデータを生成し、変調部408は、パケットデータを変調して変調信号を生成し、送信部409は、変調信号を周波数変換および高周波増幅して切替部410経由でアンテナから測定信号として送信する。   The measurement signal transmission unit 403 includes a multiplexing unit 407 (third data multiplexing unit), a modulation unit 408, and a transmission unit 409. The multiplexing unit 407 multiplexes the reference code D42 and the terminal code D43 generated by the control unit 401 to generate packet data, the modulation unit 408 modulates the packet data to generate a modulated signal, and the transmission unit 409 Then, the modulation signal is subjected to frequency conversion and high frequency amplification, and is transmitted as a measurement signal from the antenna via the switching unit 410.

図5は、本発明の第1の実施の形態における基地局の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of the base station according to the first embodiment of the present invention.

図5において、基地局500は、制御部501と、基準信号受信部502と、測定信号受信部503と、時間データ信号送信部504と、計時部505と、切替部515とから構成される。制御部501は、基地局500内の各部の制御を行なうとともに、送受信信号の入出力を行う。切替部515は、アンテナからの受信信号とアンテナへの送信信号の切り替えを制御部501の指示によって行う。   In FIG. 5, the base station 500 includes a control unit 501, a reference signal receiving unit 502, a measurement signal receiving unit 503, a time data signal transmitting unit 504, a time measuring unit 505, and a switching unit 515. The control unit 501 controls each unit in the base station 500 and inputs / outputs transmission / reception signals. The switching unit 515 performs switching between a reception signal from the antenna and a transmission signal to the antenna according to an instruction from the control unit 501.

基準信号受信部502は、受信部506と、復調部507と、分離部508(第2のデータ分離手段)とから構成される。受信部506は、アンテナから切替部515経由で入力された基準信号を高周波増幅および周波数変換して変調信号を再生し、復調部507は、変調信号を復調してパケットデータを再生し、分離部508は、パケットデータから基準コードD50および端末コードD51を分離して再生する。再生された基準コードD50および端末コードD51は、制御部501へ入力される。   The reference signal reception unit 502 includes a reception unit 506, a demodulation unit 507, and a separation unit 508 (second data separation unit). The receiving unit 506 reproduces the modulated signal by performing high frequency amplification and frequency conversion on the reference signal input from the antenna via the switching unit 515, and the demodulating unit 507 demodulates the modulated signal to reproduce packet data, and the separating unit 508 separates and reproduces the reference code D50 and the terminal code D51 from the packet data. The reproduced reference code D50 and terminal code D51 are input to the control unit 501.

測定信号受信部503は、受信部509と、復調部510と、分離部511(第4のデータ分離手段)とから構成される。受信部509は、アンテナから切替部515経由で入力された測定信号を高周波増幅および周波数変換して変調信号を再生し、復調部510は、変調信号を復調してパケットデータを再生し、分離部511は、パケットデータから測定コードD52および端末コードD53を分離して再生する。再生された測定コードD52および端末コードD53は、制御部501へ入力される。   The measurement signal reception unit 503 includes a reception unit 509, a demodulation unit 510, and a separation unit 511 (fourth data separation unit). The receiving unit 509 performs high frequency amplification and frequency conversion on the measurement signal input from the antenna via the switching unit 515 to reproduce the modulation signal, and the demodulation unit 510 demodulates the modulation signal to reproduce packet data, and the separation unit 511 separates and reproduces the measurement code D52 and the terminal code D53 from the packet data. The reproduced measurement code D52 and terminal code D53 are input to the control unit 501.

時間データ信号送信部504は、多重化部512(第2のデータ多重化手段)と、変調部513と、送信部514とから構成される。多重化部512は、制御部501が生成した時間コードD54と、基地コードD55と、端末コードD56を多重化してパケットデータを生成し、変調部513は、パケットデータを変調して変調信号を生成し、送信部514は、変調信号を周波数変換および高周波増幅して切替部515経由でアンテナから測定信号として送信する。   The time data signal transmission unit 504 includes a multiplexing unit 512 (second data multiplexing unit), a modulation unit 513, and a transmission unit 514. The multiplexing unit 512 generates packet data by multiplexing the time code D54 generated by the control unit 501, the base code D55, and the terminal code D56, and the modulation unit 513 generates a modulated signal by modulating the packet data. Then, the transmission unit 514 performs frequency conversion and high-frequency amplification on the modulated signal and transmits the measurement signal as a measurement signal from the antenna via the switching unit 515.

計時部505は、たとえば水晶発振器を内蔵した自走式のクロックカウンタなどで構成され、制御部501からのリセット信号S50がアサートされるとカウンタ値をゼロにリセットし、リセット信号S50がネゲートされると計時を開始して、カウンタ値を計時結果S51として制御部501へ出力する。   The timer unit 505 is composed of, for example, a self-running clock counter with a built-in crystal oscillator. When the reset signal S50 from the control unit 501 is asserted, the counter value is reset to zero, and the reset signal S50 is negated. And the counter value is output to the control unit 501 as a time measurement result S51.

図6は、本発明の第1の実施の形態における位置計算器の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of the position calculator according to the first embodiment of the present invention.

図6において、位置計算器600は、制御部601と、時間データ信号受信部602と、計算部603と、入出力部607とから構成される。制御部601は、位置計算器600内の各部の制御を行なうとともに、受信信号の入力、通信端末の位置計算、およびユーザーを含む上位制御系との入出力制御を行う。   In FIG. 6, the position calculator 600 includes a control unit 601, a time data signal reception unit 602, a calculation unit 603, and an input / output unit 607. The control unit 601 controls each unit in the position calculator 600, and performs input of received signals, position calculation of a communication terminal, and input / output control with a host control system including a user.

時間データ信号受信部602は、受信部604と、復調部605と、分離部606(第3のデータ分離手段)とから構成される。受信部604は、アンテナから入力された時間データ信号を高周波増幅および周波数変換して変調信号を再生し、復調部605は、変調信号を復調してパケットデータを再生し、分離部606は、パケットデータから時間コードD60と、基地コードD61と、端末コードD62を分離して再生する。再生された時間コードD60と、基地コードD61と、端末コードD62は、制御部601へ入力される。   The time data signal reception unit 602 includes a reception unit 604, a demodulation unit 605, and a separation unit 606 (third data separation unit). The receiving unit 604 amplifies and frequency converts the time data signal input from the antenna to reproduce the modulation signal, the demodulation unit 605 demodulates the modulation signal to reproduce packet data, and the separation unit 606 The time code D60, base code D61, and terminal code D62 are separated from the data and reproduced. The reproduced time code D60, base code D61, and terminal code D62 are input to the control unit 601.

計算部603は、位置計算のための数値演算を含む位置計算アルゴリズムを実行する演算ユニットであり、制御部601から位置計算のための時間データと必要なパラメータを受け取り、位置計算処理後、位置計算結果を制御部601に戻す。   The calculation unit 603 is a calculation unit that executes a position calculation algorithm including numerical calculation for position calculation. The calculation unit 603 receives time data for position calculation and necessary parameters from the control unit 601, and after position calculation processing, position calculation is performed. The result is returned to the control unit 601.

入出力部607は、上位制御系やユーザーからの制御コマンドを受けて、制御部601へ渡す入力処理と、制御部601からの位置検出結果を上位制御系やユーザーへ渡す出力処理を行う。   The input / output unit 607 receives input control commands from the host control system and the user, and performs input processing to pass to the control unit 601 and output processing to pass the position detection result from the control unit 601 to the host control system and user.

図7(A)は、本発明の第1の実施の形態における基準信号のフォーマット図である。   FIG. 7A is a format diagram of a reference signal in the first embodiment of the present invention.

図7(A)において、基準信号700はデータパケットとして構成され、同期符号701と、信号種別符号702と、端末コード703と、誤り訂正符号704とから構成される。   In FIG. 7A, the reference signal 700 is configured as a data packet, and includes a synchronization code 701, a signal type code 702, a terminal code 703, and an error correction code 704.

同期符号701は、基準信号700のパケット先頭を示すデータ列であり、受信側のPLLを引き込むためのプリアンブルビットと、データのバイトアライン先頭を示す同期コードから構成される。   The synchronization code 701 is a data string indicating the packet head of the reference signal 700, and is composed of a preamble bit for pulling in the PLL on the receiving side and a synchronization code indicating the byte alignment head of the data.

信号種別符号702は、当該データパケットの種類(基準信号、測定信号、時間データ信号のいずれかで、図7(A)では基準信号)を示す識別符号である。   The signal type code 702 is an identification code indicating the type of the data packet (a reference signal in FIG. 7A, which is a reference signal, a measurement signal, or a time data signal).

端末コード703は、位置検出対象の通信端末を特定するための通信端末に固有の識別符号である。   The terminal code 703 is an identification code unique to the communication terminal for specifying the communication terminal that is the position detection target.

誤り訂正符号704は、当該データパケットの伝送誤りを検出および訂正するための検査符号であり、たとえばリードソロモン符号などである。   The error correction code 704 is a check code for detecting and correcting a transmission error of the data packet, such as a Reed-Solomon code.

図7(B)は、本発明の第1の実施の形態における測定信号のフォーマット図である。   FIG. 7B is a format diagram of a measurement signal according to the first embodiment of the present invention.

図7(B)において、測定信号710はデータパケットとして構成され、同期符号711と、信号種別符号712と、端末コード713と、誤り訂正符号714とから構成される。それぞれの構成要素の機能は、基準信号700の構成要素と同様である。   In FIG. 7B, the measurement signal 710 is configured as a data packet, and includes a synchronization code 711, a signal type code 712, a terminal code 713, and an error correction code 714. The function of each component is the same as that of the reference signal 700.

図7(C)は、本発明の第1の実施の形態における時間データ信号のフォーマット図である。   FIG. 7C is a format diagram of a time data signal according to the first embodiment of the present invention.

図7(C)において、時間データ信号720はデータパケットとして構成され、同期符号721と、信号種別符号722と、基地コード723と、端末コード724と、誤り訂正符号725とから構成される。基地コード723は、時間データ信号720を送信した基地局を特定するための基地局に固有の識別符号である。他の構成要素の機能は、基準信号700の構成要素と同様である。   In FIG. 7C, the time data signal 720 is configured as a data packet, and includes a synchronization code 721, a signal type code 722, a base code 723, a terminal code 724, and an error correction code 725. Base code 723 is an identification code unique to the base station for identifying the base station that transmitted time data signal 720. The functions of the other components are the same as those of the reference signal 700.

図8は、本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの動作タイミング図である。   FIG. 8 is an operation timing chart of the position detection system according to the first embodiment of the present invention.

図8において、基準局101、通信端末106、基地局102〜104、および位置計算器105の各構成要素の送受信タイミングを、横軸を時間軸として示す。   In FIG. 8, the transmission / reception timing of each component of the reference station 101, the communication terminal 106, the base stations 102 to 104, and the position calculator 105 is shown with the horizontal axis as the time axis.

基準局101は、基準信号S800を送信する(時刻T0)。通信端末106は基準信号S800を受信する(時刻T1)。その後、基地局102〜104が基準信号S800を受信する(時刻T2)。ここで、時刻T1は基準局101と通信端末106との距離に依存するため、時刻T1と時刻T2の時間関係は、T1<T2、T1=T2、T1>T2のいずれの関係もとり得る。ただし、基準局101は各基地局102〜104に対して等距離に配置されているため、各基地局102〜104が基準局101の送信した基準信号S800を受信する時刻は同時刻(時刻T2)である。   The reference station 101 transmits a reference signal S800 (time T0). The communication terminal 106 receives the reference signal S800 (time T1). Thereafter, the base stations 102 to 104 receive the reference signal S800 (time T2). Here, since the time T1 depends on the distance between the reference station 101 and the communication terminal 106, the time relationship between the time T1 and the time T2 can be any relationship of T1 <T2, T1 = T2, and T1> T2. However, since the reference station 101 is equidistant from the base stations 102 to 104, the time at which the base stations 102 to 104 receive the reference signal S800 transmitted from the reference station 101 is the same time (time T2). is there.

通信端末106は、基準信号S800を受信すると(時刻T1)、所定の時間Tm後に測定信号S810を送信する(時刻T3)。基地局102は、通信端末106との距離に依存した遅延を含む時間Tm+Δt1後に測定信号S810を受信する(時刻T4)。ここで、時間Δt1は、通信端末106から基地局102までの電波伝達時間である。   When receiving the reference signal S800 (time T1), the communication terminal 106 transmits the measurement signal S810 after a predetermined time Tm (time T3). The base station 102 receives the measurement signal S810 after time Tm + Δt1 including a delay depending on the distance to the communication terminal 106 (time T4). Here, the time Δt1 is a radio wave transmission time from the communication terminal 106 to the base station 102.

基地局103は、通信端末106との距離に依存した遅延を含む時間Tm+Δt2後に測定信号S810を受信する(時刻T5)。ここで、時間Δt2は、通信端末106から基地局103までの電波伝達時間である。   The base station 103 receives the measurement signal S810 after time Tm + Δt2 including a delay depending on the distance to the communication terminal 106 (time T5). Here, the time Δt2 is a radio wave transmission time from the communication terminal 106 to the base station 103.

基地局104は、通信端末106との距離に依存した遅延を含む時間Tm+Δt3後に測定信号S810を受信する(時刻T6)。ここで、時間Δt3は、通信端末106から基地局104までの電波伝達時間である。   The base station 104 receives the measurement signal S810 after time Tm + Δt3 including a delay depending on the distance from the communication terminal 106 (time T6). Here, the time Δt3 is a radio wave transmission time from the communication terminal 106 to the base station 104.

このとき、Δt1〜Δt3の時間関係は、通信端末106と各基地局102〜104との位置関係に依存し、図8に示すΔt1〜Δt3の時間関係は、例えば図2に示す通信端末106と基地局102〜106との位置関係を元にした一例である。   At this time, the time relationship between Δt1 to Δt3 depends on the positional relationship between the communication terminal 106 and each base station 102 to 104, and the time relationship between Δt1 to Δt3 shown in FIG. This is an example based on the positional relationship with the base stations 102 to 106.

基地局102は、基準信号S800を受信した時刻T2から計時部(図5の計時部505に相当)に計時動作を開始させ、測定信号S810を受信した時刻T4で計時部の計時動作を停止させて、時間Tm+Δt1(図5の計時結果S51に相当)を得る。   The base station 102 starts the time measuring operation at the time measuring unit (corresponding to the time measuring unit 505 in FIG. 5) from the time T2 when the reference signal S800 is received, and stops the time measuring operation at the time T4 when the measurement signal S810 is received. Thus, the time Tm + Δt1 (corresponding to the time measurement result S51 in FIG. 5) is obtained.

基地局103は、基準信号S800を受信した時刻T2から計時部に計時動作を開始させ、測定信号S810を受信した時刻T5で計時部の計時動作を停止させて、時間Tm+Δt2を得る。   The base station 103 starts the time measuring operation at the time measuring unit from the time T2 when the reference signal S800 is received, and stops the time measuring operation at the time T5 when the measurement signal S810 is received, thereby obtaining the time Tm + Δt2.

基地局104は、基準信号S800を受信した時刻T2から計時部に計時動作を開始させ、測定信号S810を受信した時刻T6で計時部の計時動作を停止させて、時間Tm+Δt3を得る。   The base station 104 starts the time measuring operation at the time measuring unit from the time T2 at which the reference signal S800 is received, and stops the time measuring operation at the time T6 at which the measurement signal S810 is received to obtain the time Tm + Δt3.

次に、基地局102は、計時したTm+Δt1を示す時間コード(図5の時間コードD54に相当)、基地局102に固有の基地コード(図5の基地コードD55に相当)、端末コードなどから時間データを生成し、時間データ信号S820を送信する。位置計算器105は、時間データ信号S820を受信し、基地コードと時間データを抽出して基地局102における時間データを位置計算データの一部として記憶する。   Next, the base station 102 determines the time from the time code (corresponding to the time code D54 in FIG. 5) indicating the measured Tm + Δt1, the base code unique to the base station 102 (corresponding to the base code D55 in FIG. 5), the terminal code, and the like. Data is generated and a time data signal S820 is transmitted. The position calculator 105 receives the time data signal S820, extracts the base code and the time data, and stores the time data in the base station 102 as a part of the position calculation data.

基地局103は、計時したTm+Δt2を示す時間コード、基地局103に固有の基地コード、端末コードなどから時間データを生成し、時間データ信号S821を送信する。位置計算器105は、時間データ信号S821を受信し、基地コードと時間データを抽出して基地局103における時間データを位置計算データの一部として記憶する。   The base station 103 generates time data from a time code indicating the measured Tm + Δt2, a base code unique to the base station 103, a terminal code, and the like, and transmits a time data signal S821. The position calculator 105 receives the time data signal S821, extracts the base code and the time data, and stores the time data in the base station 103 as a part of the position calculation data.

基地局104は、計時したTm+Δt3を示す時間コード、基地局104に固有の基地コード、端末コードなどから時間データを生成し、時間データ信号S822を送信する。位置計算器105は、時間データ信号S822を受信し、基地コードと時間データを抽出して基地局104における時間データを位置計算データの一部として記憶する。   The base station 104 generates time data from the time code indicating the measured Tm + Δt3, the base code unique to the base station 104, the terminal code, and the like, and transmits the time data signal S822. The position calculator 105 receives the time data signal S822, extracts the base code and time data, and stores the time data in the base station 104 as part of the position calculation data.

位置計算器105は、以下のような計算によって通信端末106の位置を計算する。   The position calculator 105 calculates the position of the communication terminal 106 by the following calculation.

空間座標Pを(x,y,z)と表記し、通信端末の座標P0は、P0=(x0,y0,z0)、基地局102の座標P1は、P1=(x1,y1,z1)、基地局103の座標P2は、P2=(x2,y2,z2)、基地局104の座標P3は、P3=(x3,y3,z3)とする。   The spatial coordinate P is expressed as (x, y, z), the coordinate P0 of the communication terminal is P0 = (x0, y0, z0), the coordinate P1 of the base station 102 is P1 = (x1, y1, z1), The coordinate P2 of the base station 103 is P2 = (x2, y2, z2), and the coordinate P3 of the base station 104 is P3 = (x3, y3, z3).

ここで、基地局102への測定信号S810の到着時刻はT4、基地局103への測定信号S810の到着時刻はT5、基地局104への測定信号S810の到着時刻はT6であるので、波動の速度をvとすれば、通信端末の位置は、以下の連立方程式の解P0となる。   Here, the arrival time of the measurement signal S810 to the base station 102 is T4, the arrival time of the measurement signal S810 to the base station 103 is T5, and the arrival time of the measurement signal S810 to the base station 104 is T6. If the speed is v, the position of the communication terminal is a solution P0 of the following simultaneous equations.

|P0−P2|−|P0−P1|=v(T5−T4)
|P0−P3|−|P0−P1|=v(T6−T4)
以上、本実施の形態の構成によれば、基準局が基準信号を送信し、各基地局と通信端末が基準信号を受信する。通信端末は、基準局が送信した基準信号を受信した後、測定信号を送信する。各基地局は、基準局の送信した基準信号を受信した後、通信端末の送信した測定信号を受信し、両信号間の時間間隔を測定し、時間データ信号を生成する。その後、各基地局は、時間データ信号を位置計算器に送信する。位置計算器は、各基地局の送信した時間データ信号に基づいて各基地局における測定信号の到達時間差を算出し、通信端末の位置を三点測量法で計算する。
| P0-P2 |-| P0-P1 | = v (T5-T4)
| P0-P3 |-| P0-P1 | = v (T6-T4)
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the reference station transmits the reference signal, and each base station and the communication terminal receive the reference signal. The communication terminal transmits the measurement signal after receiving the reference signal transmitted by the reference station. After receiving the reference signal transmitted from the reference station, each base station receives the measurement signal transmitted from the communication terminal, measures the time interval between both signals, and generates a time data signal. Each base station then transmits a time data signal to the position calculator. The position calculator calculates the arrival time difference of the measurement signal at each base station based on the time data signal transmitted from each base station, and calculates the position of the communication terminal by the three-point survey method.

具体的には、基地局が基準局からの基準信号を受信した時点で基地局に備えた計時部による計時をスタートさせ、通信端末からの測定信号を受信した時点で計時部による計時をストップさせることにより、基準信号の受信から測定信号の受信までの時間間隔を計時することができる。また、基準局は各基地局から等しい距離に配置されているため、基準局から送信された基準信号は、各基地局において同時刻で受信される。すなわち、各基地局における計時部による計時のスタートは同時刻において実行されるため、各基地局の各計時部は相互に同じ時間を刻むことになる。よって、各基地局における計時部による計時のストップ時点の時刻を、各基地局間における測定信号の到達時間差としてみなすことができる。これらの動作により、基地局間の同期を簡単な構成で且つ高精度に行うことができる。   Specifically, when the base station receives the reference signal from the reference station, it starts timekeeping by the timekeeping unit provided in the base station, and when the measurement signal from the communication terminal is received, timekeeping by the timekeeping unit is stopped Thus, the time interval from the reception of the reference signal to the reception of the measurement signal can be measured. Further, since the reference station is arranged at an equal distance from each base station, the reference signal transmitted from the reference station is received at each base station at the same time. That is, since the timekeeping by the timekeeping unit in each base station is executed at the same time, each timekeeping unit in each base station keeps the same time. Therefore, it is possible to regard the time at which the time is stopped by the time measuring unit in each base station as the arrival time difference of the measurement signal between the base stations. With these operations, synchronization between base stations can be performed with a simple configuration and high accuracy.

また、基準局300(図3)は、基準信号に端末コードD31(図3)を含ませて送信するので、端末コード31が含まれた基準信号を受信した通信端末400(図4)は、端末コードD31と同内容の端末コードD41(図4)を再生し、自己の端末コードと一致している場合にのみ測定信号を送信することができる。したがって、複数の通信端末が存在しても、特定の通信端末の位置を検出することができる。   Since the reference station 300 (FIG. 3) transmits the reference signal including the terminal code D31 (FIG. 3), the communication terminal 400 (FIG. 4) that has received the reference signal including the terminal code 31 The terminal code D41 (FIG. 4) having the same content as the code D31 is reproduced, and the measurement signal can be transmitted only when it matches the terminal code of its own. Therefore, even if there are a plurality of communication terminals, the position of a specific communication terminal can be detected.

さらに、端末コードD31が含まれた基準信号を受信した基地局500(図5)は、その後に続く測定信号の到達時間を測定した結果得られた時間コードD54(図5)を、基地コードD55と、端末コードD31と同内容の端末コードD56(図5)とに関連付けて位置計算器600(図6)に送信するので、位置計算器600は、再生した時間コードD60、基地コードD61、および端末コードD62に基づいて、特定の通信端末400の位置を計算して出力することができる。   Further, the base station 500 (FIG. 5) that has received the reference signal including the terminal code D31 uses the time code D54 (FIG. 5) obtained as a result of measuring the arrival time of the subsequent measurement signal as the base code D55. Is transmitted to the position calculator 600 (FIG. 6) in association with the terminal code D56 (FIG. 5) having the same contents as the terminal code D31, so that the position calculator 600 reproduces the reproduced time code D60, base code D61, and Based on the terminal code D62, the position of the specific communication terminal 400 can be calculated and output.

また、通信端末400は、測定信号に自己の端末コードである端末コードD43を含ませて送信するので、端末コードD43が含まれた測定信号を受信した基地局500は、測定信号の到達時間を測定した結果得られた時間コードD54を、基地コードD55と、端末コードD43と同内容の端末コードD56と、基地コードD55と関連付けて位置計算器600に送信することができ、位置計算器600は、再生した時間コードD60、基地コードD61、および端末コードD62に基づいて、特定の通信端末400の位置を計算して出力することができる。   Also, since the communication terminal 400 transmits the measurement signal including the terminal code D43 that is its own terminal code, the base station 500 that has received the measurement signal including the terminal code D43 determines the arrival time of the measurement signal. The time code D54 obtained as a result of the measurement can be transmitted to the position calculator 600 in association with the base code D55, the terminal code D56 having the same contents as the terminal code D43, and the base code D55. Based on the reproduced time code D60, base code D61, and terminal code D62, the position of a specific communication terminal 400 can be calculated and output.

(第2の実施の形態)
図9は、本発明の第2の実施の形態における基準局の内部構成を示すブロック図である。なお、図9において、図3に示す構成要素と同じものについては同じ符号を付して、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing an internal configuration of the reference station according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図9において、基準局900は、図3に示す構成に加えて、通信部902(第2の通信部)を備える。なお、制御部901は、図3に示す制御部301の機能に加えて、通信部902との間で通信データD90の送受を行う機能を有する。通信部902は、変復調部903と送受信部904とから構成され、制御部901との間で送受される通信データD90を変復調部903で変復調し、送受信部904で通信信号(第1の測定開始信号、第2の測定開始信号(第3の実施の形態で説明)、および第3の測定開始信号(第4の実施の形態で説明))をアンテナ経由で送受信する。   9, the reference station 900 includes a communication unit 902 (second communication unit) in addition to the configuration shown in FIG. Note that the control unit 901 has a function of transmitting and receiving communication data D90 to and from the communication unit 902 in addition to the function of the control unit 301 shown in FIG. The communication unit 902 includes a modulation / demodulation unit 903 and a transmission / reception unit 904. The modulation / demodulation unit 903 modulates / demodulates communication data D90 transmitted / received to / from the control unit 901, and the transmission / reception unit 904 transmits a communication signal (first measurement start). A signal, a second measurement start signal (described in the third embodiment), and a third measurement start signal (described in the fourth embodiment) are transmitted and received via the antenna.

図10は、本発明の第2の実施の形態における通信端末の内部構成を示すブロック図である。なお、図10において、図4に示す構成要素と同じものについては同じ符号を付して、説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of a communication terminal according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same components as those shown in FIG.

図10において、通信端末1000は、図4に示す構成に加えて、通信部1002(第1の通信部)を備える。なお、制御部1001は、図4に示す制御部401の機能に加えて、通信部1002との間で通信データD100の送受を行う機能を有する。通信部1002は、変復調部1003と送受信部1004とから構成され、制御部1001との間で送受される通信データD100を変復調部1003で変復調し、送受信部1004により通信信号(第1の測定開始信号)をアンテナ経由で送受信する。   10, the communication terminal 1000 includes a communication unit 1002 (first communication unit) in addition to the configuration shown in FIG. Note that the control unit 1001 has a function of transmitting / receiving the communication data D100 to / from the communication unit 1002, in addition to the function of the control unit 401 shown in FIG. The communication unit 1002 includes a modulation / demodulation unit 1003 and a transmission / reception unit 1004. The modulation / demodulation unit 1003 modulates / demodulates communication data D100 transmitted / received to / from the control unit 1001, and the transmission / reception unit 1004 transmits a communication signal (first measurement start). Signal) via the antenna.

この構成によれば、通信端末1000から基準局900に対して基準信号の送信要求を出したい、すなわち通信端末の位置検出動作を行いたい場合、通信端末1000が、通信信号として第1の測定開始信号を基準局900に送信することにより、通信端末1000の任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、通信端末1000が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応できる。   According to this configuration, when it is desired to issue a reference signal transmission request from the communication terminal 1000 to the reference station 900, that is, to perform a position detection operation of the communication terminal, the communication terminal 1000 uses the first measurement start signal as a communication signal. Is transmitted to the reference station 900, the operation of the position detection system can be started at an arbitrary time of the communication terminal 1000. Therefore, the communication terminal 1000 can cope with an application that becomes an initiator of the position detection operation.

また、この構成において、制御部1001が位置検出対象の通信端末の端末コードD43を含んだ通信データD100を生成することにより、端末コードD43が含まれた第1の測定開始信号を送信させることもできる。また、基準局900の制御部901は端末コードを通信データD90から分離し、端末コードD31を生成して基準コードD30と多重化することができる。すなわち、位置検出動作を要求した通信端末は、自己の端末コードを基準信号に含ませることができる。これにより、基準信号で通信端末を個別に指定することができる。したがって、複数の通信端末の中から特定の通信端末の位置を検出するアプリケーションに対応できる。   In this configuration, the control unit 1001 may generate the communication data D100 including the terminal code D43 of the position detection target communication terminal, thereby transmitting the first measurement start signal including the terminal code D43. it can. Further, the control unit 901 of the reference station 900 can separate the terminal code from the communication data D90, generate the terminal code D31, and multiplex it with the reference code D30. That is, the communication terminal that has requested the position detection operation can include its own terminal code in the reference signal. Thereby, a communication terminal can be individually designated with a reference signal. Therefore, it is possible to deal with an application that detects the position of a specific communication terminal from among a plurality of communication terminals.

なお、通信信号に対するアンテナおよび送受信系は他の部分と独立した構成として例示および説明したが、基準信号および測定信号に対するアンテナおよび送受信系と共通にすることもできる。   Although the antenna and the transmission / reception system for the communication signal have been illustrated and described as configurations independent of the other parts, the antenna and the transmission / reception system for the reference signal and the measurement signal may be shared.

(第3の実施の形態)
図11は、本発明の第3の実施の形態における基地局の内部構成を示すブロック図である。なお、図11において、図5に示す構成要素と同じものについては同じ符号を付して、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing an internal configuration of the base station according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG.

図11において、基地局1100は、図5に示す構成に加えて、通信部1102(第3の通信部)を備える。なお、制御部1101は、図5に示す制御部501の機能に加えて、通信部1102との間で通信データD110の送受を行う機能を有する。通信部1102は、変復調部1103と送受信部1104とから構成され、制御部1101との間で送受される通信データD110を変復調部1103で変復調し、送受信部1104により通信信号(第2の測定開始信号)をアンテナ経由で送受信する。   In FIG. 11, a base station 1100 includes a communication unit 1102 (third communication unit) in addition to the configuration shown in FIG. Note that the control unit 1101 has a function of transmitting / receiving communication data D110 to / from the communication unit 1102 in addition to the function of the control unit 501 shown in FIG. The communication unit 1102 includes a modulation / demodulation unit 1103 and a transmission / reception unit 1104. The modulation / demodulation unit 1103 modulates / demodulates the communication data D110 transmitted / received to / from the control unit 1101, and the transmission / reception unit 1104 transmits a communication signal (second measurement start). Signal) via the antenna.

この構成によれば、基地局1100から基準局900に対して基準信号の送信要求を出したい、すなわち通信端末の位置検出動作を行いたい場合、基地局1100が、通信信号として第2の測定開始信号を基準局900に送信することにより、基地局1100の任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、基地局1100が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応できる。   According to this configuration, when it is desired to issue a reference signal transmission request from the base station 1100 to the reference station 900, that is, to perform a position detection operation of the communication terminal, the base station 1100 transmits the second measurement start signal as a communication signal. Is transmitted to the reference station 900, the operation of the position detection system can be started at an arbitrary time of the base station 1100. Therefore, the base station 1100 can cope with an application that becomes an initiator of the position detection operation.

また、この構成において、制御部1101が位置検出対象の通信端末の端末コードD56を含んだ通信データD110を生成することにより、端末コードD56が含まれた第2の測定開始信号を送信させることもできる。また、基準局900の制御部901は端末コードを通信データD90から分離し、端末コードD31を生成して基準コードD30と多重化することができる。すなわち、基準信号で通信端末を個別に指定することができる。したがって、複数の通信端末の中から特定の通信端末の位置を検出するアプリケーションに対応できる。   In this configuration, the control unit 1101 may generate the communication data D110 including the terminal code D56 of the position detection target communication terminal, thereby transmitting the second measurement start signal including the terminal code D56. it can. Further, the control unit 901 of the reference station 900 can separate the terminal code from the communication data D90, generate the terminal code D31, and multiplex it with the reference code D30. That is, the communication terminal can be individually specified by the reference signal. Therefore, it is possible to deal with an application that detects the position of a specific communication terminal from among a plurality of communication terminals.

なお、通信信号に対するアンテナおよび送受信系は他の部分と独立した構成として例示および説明したが、基準信号および測定信号に対するアンテナおよび送受信系と共通にすることもできる。   Although the antenna and the transmission / reception system for the communication signal have been illustrated and described as configurations independent of the other parts, the antenna and the transmission / reception system for the reference signal and the measurement signal may be shared.

(第4の実施の形態)
図12は、本発明の第4の実施の形態における位置計算器の内部構成を示すブロック図である。図12において、図6に示す構成要素と同じものについては同じ符号を付して、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing the internal configuration of the position calculator in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG.

図12において、位置計算器1200は、図6に示す構成に加えて、通信部1202(第4の通信部)を備える。通信部1202は、変復調部1203と送受信部1204とから構成され、制御部1201との間で送受される通信データD120を変復調部1203で変復調し、送受信部1204により通信信号(第3の測定開始信号)をアンテナ経由で送受信する。   In FIG. 12, a position calculator 1200 includes a communication unit 1202 (fourth communication unit) in addition to the configuration shown in FIG. The communication unit 1202 includes a modulation / demodulation unit 1203 and a transmission / reception unit 1204. The modulation / demodulation unit 1203 modulates / demodulates the communication data D120 transmitted / received to / from the control unit 1201, and the transmission / reception unit 1204 transmits a communication signal (third measurement start). Signal) via the antenna.

この構成によれば、位置計算器1200から基準局900に対して基準信号の送信要求を出したい、すなわち通信端末の位置検出動作を行いたい場合、位置計算器1200が、通信信号として第3の測定開始信号を基準局900に送信することにより、位置計算器1200の任意の時間で位置検出システムの動作を開始することができる。したがって、位置計算器1200が位置検出動作のイニシエータとなるアプリケーションに対応できる。   According to this configuration, when it is desired to issue a reference signal transmission request from the position calculator 1200 to the reference station 900, that is, to perform a position detection operation of the communication terminal, the position calculator 1200 uses the third measurement as a communication signal. By transmitting the start signal to the reference station 900, the position calculator 1200 can start operating the position detection system at an arbitrary time. Therefore, the position calculator 1200 can cope with an application that becomes an initiator of the position detection operation.

また、この構成において、上位制御系またはユーザーによって入出力部607から位置検出対象の通信端末を指定する情報が入力され、制御部1201が位置検出対象の通信端末の端末コードD62を含んだ通信データD120を生成することにより、端末コードD62が含まれた第3の測定開始信号を送信させることもできる。すなわち、基準信号で通信端末を個別に指定することができる。したがって、複数の通信端末の中から特定の通信端末の位置を検出するアプリケーションに対応できる。   Further, in this configuration, information specifying the position detection target communication terminal is input from the input / output unit 607 by the host control system or the user, and the control unit 1201 includes communication data including the terminal code D62 of the position detection target communication terminal. By generating D120, the third measurement start signal including the terminal code D62 can be transmitted. That is, the communication terminal can be individually specified by the reference signal. Therefore, it is possible to deal with an application that detects the position of a specific communication terminal from among a plurality of communication terminals.

なお、通信信号に対するアンテナおよび送受信系は他の部分と独立した構成として例示および説明したが、基準信号、測定信号、および時間データ信号に対するアンテナおよび送受信系と共通にすることもできる。   Although the antenna and the transmission / reception system for the communication signal have been illustrated and described as configurations independent of other parts, the antenna and the transmission / reception system for the reference signal, the measurement signal, and the time data signal may be shared.

(第5の実施の形態)
以下、本発明の第5の実施の形態について、図13に加えて図8を参照して説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 in addition to FIG.

図13は、本発明の第5の実施の形態にかかる位置検出方法における各工程を示すフローチャートである。   FIG. 13: is a flowchart which shows each process in the position detection method concerning the 5th Embodiment of this invention.

図13において、通信端末106、基地局102〜104、または位置計算器105から、通信端末106の位置検出動作の開始要求(第1、第2、または第3の測定開始信号)が出されると、基準局101は時刻T0で基準信号S800(図8)を送信する(ステップS1301)。各基地局は位置検出エリアの周囲に配置されているので、位置検出エリア内にある通信端末106が各基地局に先んじて時刻T1で基準信号を受信する(ステップS1302)。   In FIG. 13, when a request for starting the position detection operation of the communication terminal 106 (first, second, or third measurement start signal) is issued from the communication terminal 106, the base stations 102 to 104, or the position calculator 105. The reference station 101 transmits a reference signal S800 (FIG. 8) at time T0 (step S1301). Since each base station is arranged around the position detection area, the communication terminal 106 in the position detection area receives the reference signal at time T1 prior to each base station (step S1302).

通信端末106が基準信号を受信してから所定の時間Tmが経過したか否かを通信端末106(300)の制御部301(図3)が判断し(ステップS1303)、所定の時間Tmが経過したとき(ステップS1303でYES)、通信端末106は時刻T3で測定信号S810を送信する(ステップ1304)。   The control unit 301 (FIG. 3) of the communication terminal 106 (300) determines whether or not the predetermined time Tm has elapsed since the communication terminal 106 received the reference signal (step S1303), and the predetermined time Tm has elapsed. If so (YES in step S1303), the communication terminal 106 transmits a measurement signal S810 at time T3 (step 1304).

基準局は各基地局から等距離に配置されているので、全ての基地局が同時刻T2で基準信号を受信する(ステップS1305)。基準信号を同時に受信した各基地局は計時部(図5の505)において計時を開始させる。   Since the reference stations are arranged equidistant from each base station, all base stations receive the reference signal at the same time T2 (step S1305). Each base station that has received the reference signal at the same time starts timing in the timing unit (505 in FIG. 5).

次に、通信端末106の位置に応じて、基地局102が時刻T4で測定信号を受信して計時部における計時を終了させ、基地局103が時刻T5で測定信号を受信して計時部における計時を終了させ、基地局104が時刻T6で測定信号を受信して計時部における計時を終了させる(ステップS1306)。   Next, according to the position of the communication terminal 106, the base station 102 receives the measurement signal at time T4 and ends the time measurement in the time measurement unit, and the base station 103 receives the measurement signal at time T5 and measures the time in the time measurement unit. And the base station 104 receives the measurement signal at time T6 and ends the time measurement in the time measuring unit (step S1306).

基地局102は、時刻T2での基準信号の受信から時刻T4での測定信号の受信までの時間(T4−T2)をTm+Δt1として計測し、基地局103は、時刻T2での基準信号の受信から時刻T5での測定信号の受信までの時間(T5−T2)をTm+Δt2として計測し、基地局104は、時刻T2での基準信号の受信から時刻T6での測定信号の受信までの時間(T6−T2)をTm+Δt3として計測する(ステップS1307)。   The base station 102 measures the time (T4−T2) from reception of the reference signal at time T2 to reception of the measurement signal at time T4 as Tm + Δt1, and the base station 103 starts from reception of the reference signal at time T2. The time until reception of the measurement signal at time T5 (T5-T2) is measured as Tm + Δt2, and the base station 104 measures the time from reception of the reference signal at time T2 to reception of the measurement signal at time T6 (T6- T2) is measured as Tm + Δt3 (step S1307).

次いで、基地局102は、計時したTm+Δt1を示す時間コードを含む時間データ信号S820を位置計算器105に送信し、基地局103は、計時したTm+Δt2を示す時間コードを含む時間データ信号S821を位置計算器105に送信し、基地局104は、計時したTm+Δt3を示す時間コードを含む時間データ信号S822を位置計算器105に送信する(ステップS1308)。   Next, the base station 102 transmits a time data signal S820 including a time code indicating the timed Tm + Δt1 to the position calculator 105, and the base station 103 calculates a position of the time data signal S821 including a time code indicating the timed Tm + Δt2. The base station 104 transmits a time data signal S822 including a time code indicating the measured Tm + Δt3 to the position calculator 105 (step S1308).

位置計算器105は、全ての時間データ信号S820、S821、S822を受信すると(ステップS1309)、全ての時間データ信号に基づいて各基地局における測定信号の到達時間差を算出し、通信端末の位置を第1の実施の形態で説明した三点測量法で計算する(ステップS1310)。   When position calculator 105 receives all the time data signals S820, S821, and S822 (step S1309), it calculates the arrival time difference of the measurement signal at each base station based on all the time data signals, and determines the position of the communication terminal. Calculation is performed by the three-point survey method described in the first embodiment (step S1310).

なお、本実施の形態の位置検出方法は、基準局、基地局、通信端末、および位置計算器において上記位置検出方法を実行するためのプログラムおよび該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も適用することができる。この記録媒体に記録されたプログラムが、CPU、メモリなどを含む装置上で実行されることにより、基準局、基地局、通信端末、および位置計算器を構成することができる。   The position detection method of the present embodiment is also applied to a program for executing the position detection method in the reference station, base station, communication terminal, and position calculator, and a computer-readable recording medium storing the program. can do. A program recorded on the recording medium is executed on an apparatus including a CPU, a memory, and the like, so that a reference station, a base station, a communication terminal, and a position calculator can be configured.

本発明にかかる位置検出システムおよび位置検出方法は、低コストで高精度に通信端末の位置を検出することができるという利点を有し、例えば、家庭用途における、個人ごとの家電快適制御や、子供や老人など弱者の見守りシステムや、ライフアシストロボット制御などに適用可能であり、また、ビジネス用途における、物品管理システムや、施設管理システムなどに適用可能である。   The position detection system and position detection method according to the present invention have the advantage that the position of the communication terminal can be detected with high accuracy at low cost. It can be applied to a monitoring system for weak people such as the elderly and life assist robot control, and can also be applied to an article management system, a facility management system, etc. for business use.

本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the position detection system concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの動作を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating operation | movement of the position detection system concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における基準局の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the reference station in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における通信端末の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the communication terminal in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における基地局の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the base station in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における位置計算器の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the position calculator in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における基準信号(A)、測定信号(B)、および時間データ信号(C)のフォーマット図。The format figure of the reference signal (A) in the 1st Embodiment of this invention, the measurement signal (B), and the time data signal (C). 本発明の第1の実施の形態にかかる位置検出システムの動作タイミング図。The operation | movement timing diagram of the position detection system concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における基準局の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the reference station in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における通信端末の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the communication terminal in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における基地局の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the base station in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態における位置計算器の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the position calculator in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態にかかる位置検出方法における各工程を示すフローチャート。The flowchart which shows each process in the position detection method concerning the 5th Embodiment of this invention. 特許文献1に記載された従来の位置検出システムの概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the conventional position detection system described in patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100 位置検出システム
101、300、900 基準局
102、103、104、500、1100 基地局
105、600、1200 位置計算器
106、400、1000 通信端末
110 基準信号
120 測定信号
130、131、132 時間データ信号
302 基準局300の基準信号送信部
303 多重化部(第1のデータ多重化手段)
402 通信端末400の基準信号受信部
403 通信端末400の測定信号送信部
406 分離部(第1のデータ分離手段)
407 多重化部(第3のデータ多重化手段)
502 基地局500の基準信号受信部
503 基地局500の測定信号受信部
504 基地局500の時間データ送信部
508 分離部(第2のデータ分離手段)
511 分離部(第4のデータ分離手段)
512 多重化部(第2のデータ多重化手段)
602 位置計算器600の時間データ受信部
606 分離部(第3のデータ分離手段)
902 通信部(第2の通信部)
1002 通信部(第1の通信部)
1102 通信部(第3の通信部)
1202 通信部(第4の通信部)
100 Position detection system 101, 300, 900 Reference station 102, 103, 104, 500, 1100 Base station 105, 600, 1200 Position calculator 106, 400, 1000 Communication terminal 110 Reference signal 120 Measurement signal 130, 131, 132 Time data signal 302 Reference signal transmission unit of reference station 300 303 Multiplexing unit (first data multiplexing unit)
402 Reference signal reception unit of communication terminal 400 403 Measurement signal transmission unit of communication terminal 400 406 Separation unit (first data separation unit)
407 Multiplexer (third data multiplexing means)
502 Reference signal reception unit of base station 500 503 Measurement signal reception unit of base station 500 504 Time data transmission unit of base station 500 508 Separation unit (second data separation unit)
511 Separation unit (fourth data separation means)
512 Multiplexer (second data multiplexing means)
602 Time data reception unit of position calculator 600 606 separation unit (third data separation unit)
902 Communication unit (second communication unit)
1002 Communication unit (first communication unit)
1102 Communication unit (third communication unit)
1202 Communication unit (fourth communication unit)

Claims (10)

基準信号を送信する基準信号送信部を有する基準局と、
前記基準信号を受信する第1の基準信号受信部、および前記基準信号を受信した後に測定信号を送信する測定信号送信部を有する通信端末と、
前記基準信号を受信する第2の基準信号受信部、前記基準信号を受信した後に前記測定信号を受信する測定信号受信部、前記基準信号を受信してから前記測定信号を受信するまでの時間を計測して時間データ信号を生成する計時部、および前記時間データ信号を送信する時間データ信号送信部をそれぞれ有し、前記基準局からの距離がそれぞれ等しい複数の基地局と、
前記複数の基地局のそれぞれから前記時間データ信号を受信する時間データ信号受信部、および前記時間データ信号に基づき前記通信端末の位置を計算する計算部を有する位置計算器とを備えることを特徴とする位置検出システム。
A reference station having a reference signal transmitter for transmitting the reference signal;
A communication terminal having a first reference signal receiving unit that receives the reference signal, and a measurement signal transmitting unit that transmits a measurement signal after receiving the reference signal;
A second reference signal receiving unit for receiving the reference signal; a measurement signal receiving unit for receiving the measurement signal after receiving the reference signal; and a time from receiving the reference signal to receiving the measurement signal. A time measuring unit that generates a time data signal by measuring, and a time data signal transmitting unit that transmits the time data signal, respectively, and a plurality of base stations each having an equal distance from the reference station,
A time data signal receiving unit for receiving the time data signal from each of the plurality of base stations, and a position calculator having a calculating unit for calculating the position of the communication terminal based on the time data signal. Position detection system.
前記基準局の基準信号送信部は、位置検出対象の通信端末を特定する端末識別符号である端末コードと、基準信号を表す信号種別符号である基準コードとを多重化して前記基準信号を生成する第1のデータ多重化手段を備え、
前記通信端末の第1の基準信号受信部は、前記基準信号から基準コードおよび端末コードを分離する第1のデータ分離手段を備え、前記通信端末の測定信号送信部は、前記第1のデータ分離手段によって分離された端末コードが、自己の端末コードと一致した場合に前記測定信号を送信し、
前記複数の基地局の第2の基準信号受信部は、前記基準信号から基準コードおよび端末コードを分離する第2のデータ分離手段を備え、前記複数の基地局の時間データ信号送信部は、前記第2のデータ分離手段によって分離された端末コードと、時間データ信号を表す信号種別符号である時間コードとを多重化して前記時間データ信号を生成する第2のデータ多重化手段を備え、
前記位置計算器の時間データ信号受信部は、前記時間データ信号から時間コードおよび端末コードを分離する第3のデータ分離手段を備え、前記位置計算器の計算部は、前記第3のデータ分離手段によって分離された時間コードと端末コードとに基づき前記通信端末の位置を計算することを特徴とする請求項1記載の位置検出システム。
The reference signal transmission unit of the reference station multiplexes a terminal code that is a terminal identification code that identifies a communication terminal that is a position detection target and a reference code that is a signal type code representing a reference signal to generate the reference signal. 1 data multiplexing means,
The first reference signal receiving unit of the communication terminal includes first data separation means for separating a reference code and a terminal code from the reference signal, and the measurement signal transmission unit of the communication terminal includes the first data separation When the terminal code separated by the means matches with its own terminal code, the measurement signal is transmitted,
The second reference signal receiving unit of the plurality of base stations includes second data separation means for separating a reference code and a terminal code from the reference signal, and the time data signal transmission unit of the plurality of base stations includes the A second data multiplexing means for multiplexing the terminal code separated by the second data separation means and a time code that is a signal type code representing the time data signal to generate the time data signal;
The time data signal receiving unit of the position calculator includes third data separation means for separating a time code and a terminal code from the time data signal, and the calculation unit of the position calculator includes the third data separation means. The position detection system according to claim 1, wherein the position of the communication terminal is calculated based on the time code and the terminal code separated by.
前記通信端末の測定信号送信部は、前記第1のデータ分離手段によって分離された端末コードと、測定信号を表す信号種別符号である測定コードとを多重化して前記測定信号を生成する第3のデータ多重化手段を備え、
前記複数の基地局の測定信号受信部は、前記測定信号から測定コードおよび端末コードを分離する第4のデータ分離手段を備えることを特徴とする請求項2記載の位置検出システム。
The measurement signal transmission unit of the communication terminal generates a measurement signal by multiplexing the terminal code separated by the first data separation unit and a measurement code that is a signal type code representing the measurement signal. Data multiplexing means,
The position detection system according to claim 2, wherein the measurement signal receiving units of the plurality of base stations include fourth data separation means for separating a measurement code and a terminal code from the measurement signal.
前記通信端末は、前記基準信号の送信要求を示す第1の測定開始信号を送信する第1の通信部をさらに備え、
前記基準局は、前記第1の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、前記第2の通信部で前記第1の測定開始信号を受信した場合、前記基準信号送信部に前記基準信号を送信させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の位置検出システム。
The communication terminal further includes a first communication unit that transmits a first measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal,
The reference station further includes a second communication unit that receives the first measurement start signal. When the second communication unit receives the first measurement start signal, the reference station transmits the reference signal to the reference signal transmission unit. 4. The position detection system according to claim 1, wherein a signal is transmitted.
前記複数の基地局は、前記基準信号の送信要求を示す第2の測定開始信号を送信する第3の通信部をさらに備え、
前記基準局は、前記第2の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、前記第2の通信部で前記第2の測定開始信号を受信した場合、前記基準信号送信部に前記基準信号を送信させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の位置検出システム。
The plurality of base stations further includes a third communication unit that transmits a second measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal,
The reference station further includes a second communication unit that receives the second measurement start signal. When the second communication start unit receives the second measurement start signal, the reference station transmits the reference signal to the reference signal transmission unit. 4. The position detection system according to claim 1, wherein a signal is transmitted.
前記位置計算器は、前記基準信号の送信要求を示す第3の測定開始信号を送信する第4の通信部をさらに備え、
前記基準局は、前記第3の測定開始信号を受信する第2の通信部をさらに備え、前記第2の通信部で前記第3の測定開始信号を受信した場合、前記基準信号送信部に前記基準信号を送信させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の位置検出システム。
The position calculator further includes a fourth communication unit that transmits a third measurement start signal indicating a transmission request for the reference signal,
The reference station further includes a second communication unit that receives the third measurement start signal. When the second communication unit receives the third measurement start signal, the reference station transmits the reference signal to the reference signal transmission unit. 4. The position detection system according to claim 1, wherein a signal is transmitted.
前記第1の測定開始信号に、前記端末コードが含まれていることを特徴とする請求項4記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 4, wherein the terminal code is included in the first measurement start signal. 前記第2の測定開始信号に、前記端末コードが含まれていることを特徴とする請求項5記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 5, wherein the terminal code is included in the second measurement start signal. 前記第3の測定開始信号に、前記端末コードが含まれていることを特徴とする請求項6記載の位置検出システム。   The position detection system according to claim 6, wherein the terminal code is included in the third measurement start signal. 通信端末の位置を検出する位置検出方法であって、
複数の基地局から等距離に配置された基準局から基準信号を送信するステップと、
前記通信端末により前記基準信号を受信するステップと、
前記基準信号を受信した後に測定信号を送信するステップと、
前記複数の基地局により前記基準信号を受信するステップと、
前記基準信号を受信した後に前記測定信号を受信するステップと、
前記基準信号を受信してから前記測定信号を受信するまでの時間を計測して時間データ信号を生成するステップと、
前記複数の基地局から複数の時間データ信号を送信するステップと、
位置計算器により前記複数の時間データ信号を受信するステップと、
受信した複数の時間データ信号に基づき前記通信端末の位置を計算するステップとを含むことを特徴とする位置検出方法。
A position detection method for detecting the position of a communication terminal,
Transmitting a reference signal from a reference station located equidistant from a plurality of base stations;
Receiving the reference signal by the communication terminal;
Transmitting a measurement signal after receiving the reference signal;
Receiving the reference signal by the plurality of base stations;
Receiving the measurement signal after receiving the reference signal;
Measuring a time from receiving the reference signal to receiving the measurement signal to generate a time data signal;
Transmitting a plurality of time data signals from the plurality of base stations;
Receiving the plurality of temporal data signals by a position calculator;
Calculating the position of the communication terminal based on a plurality of received time data signals.
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