JP2008281522A

JP2008281522A - 位置検出システム

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Publication number: JP2008281522A
Application number: JP2007128099A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yamamoto; 真也山本
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】位置検出精度の高い位置検出システムを提供する。
【解決手段】無線ＬＡＮを用いたシステムにおいて位置が既知（真の位置）のリファレンス端末１０６を位置検出エリアに固定して設置し、位置を検出すべき移動端末１０７とリファレンス端末１０６の位置を、サーバ１０５は基地局１０２、１０３および１０４を介しＴＤＯＡ方式を用いて同時に検出する。そして、リファレンス端末１０６の位置検出結果と真の位置との差分を用いて移動端末１０７の位置検出結果を補正する。
【選択図】図１

Description

この発明は位置検出システムに関し、特に、無線による位置の測定に関するものであって、とりわけ無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムにおける位置測定機能が改善された位置検出システムに関する。

従来、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮを用いた無線端末の位置検出方法が提供されている。たとえば、特許文献１のＴＤＯＡ方式（Time Difference of Arrival）および特許文献２のＲＳＳＩ方式（Received Signal Strength Indicator）がある。
特開２００４−１０１２５４号公報特開平９−１５９７４６号公報

従来のＴＤＯＡ方式およびＲＳＳＩ方式のいずれにおいても、信号受信アンテナ間の時刻同期の誤差や反射波の影響などにより、３メートル程度の位置検出誤差があった。上述の特許文献１および２では、このような誤差を解消する方法が提示されるが、より精度の高い位置検出システムの提供が求められていた。

それゆえにこの発明の目的は、位置検出精度の高い位置検出システムを提供することである。

この発明のある局面に従うと、位置検出システムは、位置が検出されるべき移動端末と、移動端末の移動領域内に固定に設置された複数の基地局と、移動領域内の所定位置に固定に設置されたリファレンス端末と、通信機能を有する管理端末とを備える。

複数の基地局のそれぞれは、リファレンス端末から送信される第１信号を受信し、その受信結果を指す第１受信結果情報を、管理端末に送信する第１受信結果送信手段と、移動端末から送信される第１信号を受信し、その受信結果を指す第２受信結果情報を、管理端末に送信する第２受信結果送信手段と、を含む。

管理端末は、第１受信結果送信手段により送信された第１受信結果情報を受信し、受信した第１受信結果情報と、複数の基地局の位置情報とに基づき、リファレンス端末の位置を検出する第１位置検出手段と、第２受信結果送信手段により送信された第２受信結果情報を受信し、受信した第２受信結果情報と、複数の基地局の位置情報とに基づき、移動端末の位置を検出する第２位置検出手段と、第１位置検出手段により検出されたリファレンス端末の位置と、所定位置との差分に従い、第２位置検出手段により検出された移動端末の位置を補正する検出位置補正手段とを含む。

好ましくは、第１受信結果送信手段は、リファレンス端末から送信される信号の受信時刻を測定し、測定時刻を前記第１受信結果情報として送信し、第受信結果送信手段は、移動端末から送信される信号の受信時刻を測定し、測定時刻を第２受信結果情報として送信する。

好ましくは、リファレンス端末と移動端末は、同時に第１信号を送信する。
好ましくは、移動端末は、情報を出力する出力部を含み、管理端末から送信された補正がされた後の移動端末の位置に関する情報を受信して、出力部を介し出力する。

この発明によれば、既知である所定位置に設置されたリファレンス端末と、位置を検出すべき移動端末との位置を検出する。そして、リファレンス端末の位置検出結果と真の位置である所定位置との差分を用いて移動端末の位置検出結果を補正することにより、移動端末の検出位置の誤差を排除して精度を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。
本実施の形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮを用いたシステムにおいて位置が既知の無線端末（以下、リファレンス端末という）を位置検出エリアに固定して設置し、位置を検出すべき移動体端末（以下、移動端末という）とリファレンス端末の位置を同時に検出する。そして、リファレンス端末の位置検出結果と真の位置との差分を用いて移動端末の位置検出結果を補正することにより、移動端末の位置検出精度を向上させている。ここで位置検出エリアは、移動端末が移動する領域を指す。

この補正においては、補正のための基地局などの新たな機器を設置する必要はなく、移動端末と同じ機能を有するリファレンス端末を位置検出エリアに設置するだけで実現することができる。また演算処理のすべてを、サーバコンピュータを用いて実行することができ、コストを抑えた精度の高い位置検出システムを提供することができる。

これにより、たとえば、発電所などの作業現場を位置検出エリアと設定した場合において、作業者が移動端末を携帯し、移動端末を介して危険箇所への接近を検出して作業者に警告表示を行なうシステムなどにおいて精度の高い動作を期待することができる。

ここでは説明を簡単にするために位置検出エリアには１個の移動端末が在ると想定するが、移動端末は複数台同時に存在してもよい。その場合には各移動端末について同様の手順が適用されて位置が検出される。勿論、複数台の移動端末が存在する場合であってもリファレンス端末は１台で済む。

なお、ここでは、特許文献１に開示のＴＤＯＡ方式を用いた位置検出を応用する。
図１は、この発明の実施の形態に係る位置検出システムの概略構成を示す図である。図１を参照し位置検出システム１００は、無線ＬＡＮシステムを構成し、具体的には、ＬＡＮ１０１、位置検出システムの全体を制御・管理する通信機能を有する情報処理端末であるサーバ（サーバコンピュータの略）１０５、通信端末装置である基地局１０２、１０３および１０４、ならびに、各基地局と通信するリファレンス端末１０６および各基地局と通信する移動端末１０７を備える。移動端末１０７は作業服のポケットなどに入る小型化された携帯可能な通信端末である。サーバ１０５、基地局１０２、１０３および１０４は、位置を固定にして設置された通信機能を有する端末であり、それぞれＬＡＮ１０１を介してサーバ１０５と相互に通信する。ここでは、基地局１０３をマスタＭ、基地局１０２と１０４をスレーブＳ１とＳ２と称する場合がある。

また、ここでは、ＬＡＮ１０１は有線であるとして想定しているが、無線であってもよい。

（端末位置検出の手順）
図１を用いてＴＤＯＡ方式を用いた端末の位置検出のための通信手順と位置算出の手順を説明する。動作において、ターゲット端末（ここでは、リファレンス端末１０６または移動端末１０７に相当する）は、基地局に対し第１の無線パケットを送信する機能を有する。基地局１０３、１０２および１０４はそれぞれ内部に有するクロック回路を用いて、ターゲット端末が送信した第１の無線パケットの受信時間を測定する機能を有する。各基地局のクロック回路で測定した該受信時間をそれぞれＲ_{ｐ１＿ｂ０}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ２}とする。ターゲット端末から送信された信号が各基地局で受信された時刻から、ターゲット端末と各基地局との距離が求まり、その距離に基づいて、ターゲット端末の座標（位置）を知ることができる。しかし、測定した受信時間Ｒ_{ｐ１＿ｂ０}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ２}は、各基地局に固有のクロック回路に基づいて測定されており、各基地局のクロック回路の同期は保証されていないため、各基地局のクロックのずれを検出して、校正を行う必要がある。この校正について説明する。

マスタＭは、スレーブＳ１とＳ２に対し第２の無線パケットを送信する機能と、該パケットの送信時間を測定する機能を有する。マスタＭのクロック回路（後述のクロック回路５３）で測定した該送信時間をＴ_{ｐ２＿ｂ０}とする。マスタＭは、ターゲット端末からの第１の無線パケットの受信時間Ｒｐ１＿ｂ０と、自局からの第２の無線パケット送信時間Ｔ_{ｐ２＿ｂ０}とをサーバ１０５に伝達する。スレーブＳ１とＳ２は、マスタＭが送信した第２の無線パケットの受信時間を測定する機能を有する。各スレーブのクロック回路（後述のクロック回路５３Ａ）で測定した該受信時間をそれぞれＲ_{ｐ２＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ２＿ｂ２}とする。また、スレーブＳ１とＳ２は、それぞれ、ターゲット端末からの第１の無線パケットの受信時間Ｒ_{ｐ１＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ２}と、マスタＭからの第２の無線パケット受信時間Ｒ_{ｐ２＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ２＿ｂ２}とをサーバ１０５に伝達する。サーバ１０５は、マスタＭおよびスレーブＳ１とＳ２それぞれの固定した所在位置（Ｘ０，Ｙ０）、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を予めメモリ７３（後述の図１２参照）に格納しており、該各所在位置と、各基地局から取得した各時間Ｒ_{ｐ１＿ｂ０}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ１＿ｂ２}、Ｔ_{ｐ２＿ｂ０}、Ｒ_{ｐ２＿ｂ１}、Ｒ_{ｐ２＿ｂ２}とからターゲット端末の位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を算出（検出）する。マスタＭとスレーブＳ１およびＳ２それぞれとの距離は予め知られているため、距離を光速で割れば基地局間のパケットの伝搬時間が求まる。よって、マスタＭからの送信時間（マスタＭのクロック回路５３に基づく）に伝搬時間を加算すれば、スレーブＳ１、Ｓ２での受信時間（マスタＭのクロック回路５３に基づく）が求まる。この受信時間と、スレーブＳ１、Ｓ２が自己のクロック回路で測定した受信時間とのずれを検出することにより、基地局相互のクロックのずれを校正することができる。

次にサーバ１０５における、ターゲット端末の位置の算出方法について述べる。マスタＭおよびスレーブＳ１とＳ２はそれぞれクロック回路を持っている。ターゲット端末の位置（Ｘｍ，Ｙｍ）は式１に示す連立方程式（ｉ＝１，２）を解くことによって得られる。ただし、変数Ｃは光速を示し、Ｅ_{ｂ０＿ｂｉ}（ｉ＝１，２）はそれぞれマスタに対するスレーブＳ１、Ｓ２のクロックの誤差を指す。

ここで、マスタに対するスレーブＳ１、Ｓ２のクロックの誤差Ｅ_{ｂ０＿ｂｉ}（ｉ＝１，２）が大きければターゲット端末の位置は正しく算出（検出）されない。時間にして１マイクロ秒の誤差は、距離で３００ｍの誤差を引き起こす。しかし、これらの誤差は第２の無線パケットの送受信時間の測定結果から、式２（ｉ＝１，２）により求めることができる。式２（ｉ＝１，２）において、右辺（Ｒ_{ｐ２＿ｂｉ}−Ｔ_{ｐ２＿ｂ０}）は、マスタＭにおける第２の無線パケット送信時間に対するスレーブＳｉ（ｉ＝１，２）における第２の無線パケット受信時間の差を示している。また、右辺第三項はマスタＭとスレーブＳｉ（ｉ＝１，２）との間の伝搬時間を示している。

以上から、式１と式２を解くことにより、ターゲット端末の位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を算出（検出）することができる。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態に係る位置検出システムにおけるリファレンス端末１０６を用いた位置検出精度向上の手順について概略的に示す図である。本実施の形態では、直交するＸ軸とＹ軸で規定される２次元の座標空間を位置検出エリアと想定した場合に、リファレンス端末１０６と移動端末１０７の位置は当該２次元座標における座標値として示される。

図２（Ａ）では、サーバ１０５は、位置検出エリアにおいて○で示すようなリファレンス端末１０６の位置を時間経過に従い検出すると、同時に、◇で示す移動端末１０７の位置を時間の経過に従い検出する。サーバ１０５は、図２（Ｂ）のように各時刻においてリファレンス端末１０６の検出位置と真の位置（図中の◎）との差分を算出する。ここで、真の位置とはリファレンス端末１０６が固定された位置を指し、サーバ１０５は予め真の位置を取得している。そして、サーバ１０５は、図２（Ｃ）のように移動端末１０７の各時刻の検出位置を、同時刻の図２（Ｂ）で計算した差分を用いて補正する。補正は、差分を指すベクトル＝（ｘ，ｙ）の各成分に−１を乗じた値を、図２（Ｂ）で検出した移動端末１０７の位置データ（座標（ｘ、ｙ）の成分）に加えることにより行われる。

図３を参照して、マスタ（基地局）１０３は、アンテナ５０を介して高周波（ＲＦ）信号を送受信するためのＲＦ回路５１、ＲＦ回路５１から受信信号を入力するとともに送信すべき信号を出力するベースバンド／ＭＡＣ（Media Access Control）回路５２、ＲＦ回路５１およびベースバンド／ＭＡＣ回路５２に動作の基準となるクロック信号（タイマ信号）を供給するクロック回路５３、各部に電源を供給するための電源回路５４、動作のために必要とされるデータを格納するためのＥＥＰＲＯＭ５５および５６を備える。

ベースバンド／ＭＡＣ回路５２は、マスタ１０３自体の動作を集中的に制御および監視するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）５７、ＲＦ（Radio Frequency）回路５１から入力した受信信号をデジタル信号に変換するためのＡＤＣ（アナログ／デジタルコンバータ）５８、与えられるデジタル信号をアナログ信号に変換してＲＦ回路５１に出力するためのＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）５９、ＡＤＣ５８およびＤＡＣ５９を介した信号の入出力を制御するためのコントロールＭＡＣ部６０、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）５６、コントロールＭＡＣ部６０、プログラムメモリ６２およびバス６４間の信号の入出力を制御するためのバスコントローラ６１、ＬＡＮ１０１との入出力を制御するためのＬＡＮＩ／Ｆ（インターフェイスの略）６３を含む。

図４と図５には、スレーブＳ１とＳ２（基地局１０２と１０４）とサーバ１０５の内部構成が示される。図４のスレーブの内部構成は、マスタ１０２の内部構成と同様である。図４の各部の符号には、対応する図３の同一部分の符号に“Ａ”を付加して示し、各部の詳細な説明は略す。

図５を参照し、サーバ１０５は、コンピュータとしての構成を有し、ＣＰＵ７０、ＬＡＮ１０１と接続するためのインターフェイス７１、記憶部としてのＨＤＤ（ハードディスクドライブ）７２およびＲＡＭ（Random Access memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）からなるメモリ７３、表示部としてのディスプレイ７４および音出力部としてのスピーカ７５、ならびに外部から指示を入力するために操作されるキーなどからなる操作部７６を含む。

本実施の形態では、リファレンス端末１０６と移動端末１０７は同様な構成を有し、その構成の一例が図６と図７に示される。図６と図７を参照して、リファレンス端末１０６および移動端末１０７の内部構成は、図３のマスタ１０３の内部構成とほぼ同様である。図６と図７の各部の符号には、対応する図３の同一部分の符号に“Ｂ”を付加して示し、各部の詳細な説明は略す。

ただし、図７の移動端末１０７は、図３の構成に追加して、バス６４Ｂに接続されたＩ／Ｆ６５Ｂ、スピーカ６６Ｂおよびディスプレイ６７Ｂを備える。スピーカ６６Ｂおよびディスプレイ６７Ｂは、Ｉ／Ｆ６５Ｂを介して与えられたデータに従う音声または画像を、または両方を出力する。

図８には、本実施の形態に係る移動端末１０７の位置検出のためのサーバ１０５における処理手順が示される。図８の処理手順は、予めプログラムとしてサーバ１０５のメモリ７３に記憶されており、ＣＰＵ７０が当該プログラムをメモリ７３から読出し実行することにより、処理手順が実現される。図８のステップＳ３〜Ｓ１３の処理手順で示される端末の位置検出は上述の特許文献１に開示の手順を応用しているが、ステップＳ１５〜Ｓ１９の処理は、本発明に固有の手順を示す。図９〜図１１には、図８の位置検出処理のために行なわれる通信手順が模式的に示される。

図１２には、サーバ１０５における、通信制御および位置検出のために参照されるメモリ７３のデータの一例が示される。図１２を参照してメモリ７３は領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４を含む。領域Ｅ１には検出エリアの各基地局に対応して、当該基地局の情報を登録したレコードＲが予め格納される。レコードＲは、当該レコードＲを一意に識別するための識別番号データ１１、対応する基地局の所在位置データ１２、および無線ＣＨ（チャネル）番号データ１３を含む。識別番号データ１１により対応する基地局を一意に識別（特定）することができる。また、所在位置データ１２は、識別番号データ１１によって特定される基地局の位置を座標値によって示すものである。無線ＣＨ番号データ１３は対応する識別番号データ１１によって識別される基地局に割当てられた無線チャネルの番号を示す。

領域Ｅ２は、リファレンス端末１０６が固定設置された位置を指す真の位置データ２００が予め格納される。ここでは、たとえば真の位置データ２００は（Ｘ_真，Ｙ_真）＝（２．０，５．０）を指すと想定する。

領域Ｅ３にはアドレス変換テーブル２０１が予め格納される。アドレス変換テーブル２０１は、各移動端末１０７のＭＡＣアドレスと、それに対応して当該ＭＡＣアドレスが割当てされた移動端末１０７を携帯する作業者の名前などの識別データとが格納される。

領域Ｅ４には測定結果２０２が格納される。測定結果２０２の詳細は後述する。
なお、少なくとも領域Ｅ１〜Ｅ３は、サーバ１０５の電源が遮断しても記憶したデータが消去されないようなメモリ７３の領域に相当する。

図１３（Ａ）〜（Ｇ）には、本実施の形態で送受信されるパケット（フレーム）の一例が示される。パケットはマックヘッダ部２１、ボディ部２２およびＦＣＳ（Frame Check Sequence）部２３を含む。マックヘッダ部２１は、当該パケットの送信先を指すデータＤＡおよび送信元を指すデータＳＡを含む。データＳＡとＤＡは各基地局および端末に予め個別に割当されたＭＡＣアドレスまたはサーバの識別データ（アドレス）に相当する。ＭＡＣアドレスは、ＥＥＰＲＯＭ（５５、５５Ａ、５５Ｂ）に格納されている。ボディ部２２には通信するべきデータ・指示そのものが格納される。ＦＣＳ部２３はマックヘッダ部２１とボディ部２２の誤り検出符号が格納されるが、ここでは誤り検出符号および誤り検出についての説明を略す。

パケットを送信するとき、ＣＰＵ（５７、５７Ａ、５７Ｂ）は送信すべきデータ・指示とデータＤＡを、バスコントローラ（６１、６１Ａ、６１Ｂ）を介してコントロールＭＡＣ部（６０、６０Ａ、６０Ｂ）に与えるので、コントロールＭＡＣ部は、ＣＰＵから入力したデータ・指示をボディ部２２に、データＤＡをＭＡＣヘッダ部２１にそれぞれ格納し、さらに、ＥＥＰＲＯＭから読出した自己のＭＡＣアドレスをデータＳＡとしてＭＡＣヘッダ部２１に格納したパケットを生成し、生成したパケットをＤＡＣ（５９、５９Ａ、５９Ｂ）に出力する。ＤＡＣは入力したパケットを変換し出力する。出力されたパケットは、ＲＦ回路（５１、５１Ａ、５１Ｂ）およびアンテナ（５０、５０Ａ、５０Ｂ）を介して送信される。

リファレンス端末１０６および移動端末１０７のそれぞれは、各基地局のＭＡＣアドレスおよびサーバ１０５の識別データ（アドレス）をＥＥＰＲＯＭ５６Ｂに予め格納しているので、データＤＡとしてＥＥＰＲＯＭ５６Ｂから読出すアドレスをあてることができる。基地局のそれぞれは、少なくともサーバ１０５の識別データ（アドレス）をＥＥＰＲＯＭ５６（５６Ａ）に予め格納しているので、データＤＡとしてＥＥＰＲＯＭ５６（５６Ａ）から読出すアドレスをあてることができる。

パケットを受信するとき、アンテナ、ＲＦ回路およびコントロールＭＡＣ部を介しパケットを受信する。受信したパケットはバスコントローラを介してＣＰＵに与えられる。ＣＰＵは受信パケットが与えられると、バスコントローラおよびコントロールＭＡＣ部６０を介してＥＥＰＲＯＭ（５５、５５Ａ、５５Ｂ）から読出した自己のＭＡＣアドレスと、受信パケットのデータＤＡが指すＭＡＣアドレスとを比較して、比較結果に基づき一致していると検出すると、受信パケットは自己宛であると検出して、受信パケットを入力して、当該パケットについて処理を行う。一方、比較結果に基づき不一致であると検出すると、受信パケットは自己宛ではないと検出して、受信パケットを破棄する。

次に、図８を参照し、位置検出システムの位置検出手順の概略を説明する。
まず、サーバ１０５は、移動端末１０７から自己の位置を検出するための位置検出要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ３）。位置検出要求を受信しない間は、ステップＳ３の処理が繰返されるが、当該要求を受信すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、今後の通信に用いるチャネル（ＣＨと略す）に関する指示を送信する（ステップＳ５）。そして、各基地局１０２、１０３および１０４のそれぞれに、ステップＳ５で指示したチャネルのデータ送受信を監視するよう指示する（ステップＳ７）。

続いて、サーバ１０５のＣＰＵ７０は、各基地局からリファレンス端末１０６の位置を検出するための信号を受信する（ステップＳ９）。続いて、各基地局から移動端末１０７の位置を検出するための信号を受信する（ステップＳ１１）。その後、受信した結果に基づき、リファレンス端末１０６と移動端末１０７それぞれについての位置を所定演算式により算出する（ステップＳ１３）。

その後、リファレンス端末１０６の真の位置データ２００と、算出された位置情報との差分を算出する。これを、補正のために用いる補正値と称する（ステップＳ１５）。そして、算出された補正値を用いて、ステップＳ１３で予め算出された移動端末１０７の位置を補正処理する（Ｓ１５）。

その後、ＣＰＵ７０は、補正後の検出結果を、移動端末１０７に宛てて送信する。その後、移動端末１０７においては、サーバ１０５から受信した位置検出結果をディスプレイ６７Ｂまたはスピーカ６６Ｂを介して画像または音声にて出力する。これに並行してサーバ１０５においては、ＣＰＵ７０は、移動端末１０７の位置検出結果を、ディスプレイ７４にて画像で、またはスピーカ７５にて音声にてそれぞれ出力する（ステップＳ１９）。

図９を参照して、移動端末１０７の位置を検出する際のシステムのフローの実施例について説明する。図９の右端においては、各フローが、図８のいずれのステップに相当するかが対応付けて示されている。

まず、リファレンス端末１０６は接続可能な基地局１０３を介してサーバ１０５に自機の位置検出を要求する位置検出要求を送信し、同時に移動端末１０７も、接続可能な基地局１０３を介してサーバ１０５に自機の位置検出要求を送信する。位置検出要求を送信するためのパケットＰＡ１は図１３（Ａ）に示される。図１３（Ａ）において送信先のデータＤＡはサーバ１０５を指し、送信元データＳＡはリファレンス端末１０６または移動端末１０７を指す。ＥＥＰＲＯＭ５６Ｂにはサーバ１０５を識別するデータが格納されており、ＣＰＵ５７ＢはＥＥＰＲＯＭ５６Ｂから読出したサーバ１０５の識別データをデータＤＡとして格納し、ボディ部２２に位置検出要求を格納したパケットＰＡ１を送信する。通常は、基地局１０３は、リファレンス端末１０６と移動端末１０７それぞれの最寄りの基地局となる。リファレンス端末１０６と移動端末１０７がそれぞれ５００ｍｓｅｃ毎に位置検出要求を繰返し送信するようにすれば、両者の位置検出要求は実質的に同時に発信されて、両者の位置は実質的に同時に検出されているとみなすことができる。

サーバ１０５は、位置検出要求のパケットＰＡ１を受信し、無線チャネルの変更が必要と判定すれば、リファレンス端末１０６および移動端末１０７のそれぞれに、基地局１０３を介しその変更を指示する図１３（Ｂ）のパケットＰＡ２を送信する。パケットＰＡ２のデータＤＡは直前に受信したパケットＰＡ１のデータＳＡがあてられる。リファレンス端末１０６と移動端末１０７は、無線チャネルの変更の指示のパケットＰＡ２を受理すると、応答信号（ＣＨ応答）のパケットをサーバ１０５に宛てて送信する。

続いて、サーバ１０５は、ＣＨ応答を受信したことに応じて、位置検出に用いる無線チャネルの監視の指示をボディ部２２に格納したパケットＰＡ３を、上述の位置検出要求を転送した基地局１０３、１０４および１０２に対し送信する。基地局１０３、１０４および１０２それぞれ宛てのパケットＰＡ３のデータＤＡには、メモリ７３の各レコードＲから読出した識別番号のデータ１１があてられる。

各基地局は、自己宛のチャネル監視指示のパケットＰＡ３を受信したことに応じて、チャネル監視の処理を開始し、それとともに、応答信号のパケットをサーバ１０５に返信する。

図９に戻り、サーバ１０５は、パケットＰＡ３を送信したすべての基地局から、応答を受信すると、応じてリファレンス端末１０６に宛てて位置測定のための信号の送信を行わせるための送信要求の図１３（Ｄ）のパケットＰＡ４を送信する。パケットＰＡ４を受信したリファレンス端末１０６は、図１３（Ｅ）のパケットＰＡ５を、前述した第１の無線パケットとして送信する。その後、後述するリファレンス端末１０６の位置測定が行なわれる。

続いて、サーバ１０５は、移動端末１０７に宛てて位置測定のための信号の送信を行わせるための送信要求の図１３（Ｄ）のパケットＰＡ４を送信する。パケットＰＡ４を受信した移動端末１０７は、図１３（Ｅ）のパケットＰＡ５を、前述した第１の無線パケットとして送信する。その後、後述する移動端末１０７の位置測定が行なわれる。

その後、サーバ１０５においては、リファレンス端末位置測定および移動端末位置測定によるリファレンス端末１０６と移動端末１０７の位置の測定結果に基づき、所定の演算式を適用して両者の位置を算出（検出）する（ステップＳ１３）。その後、算出されたリファレンス端末１０６の位置に基づき補正値を算出し、検出した移動端末１０７の位置を、算出した補正値を用いて補正する（ステップＳ１５）。

サーバ１０５は、その補正結果が示す移動端末１０７の位置を指す位置算出結果をボディ部２２に格納した移動端末１０７に宛ての図１３（Ｆ）のパケットＰＡ６を、基地局１０３を介し送信する。移動端末１０７は、これを受信し、受信した内容を、スピーカ６６Ｂまたはディスプレイ６７Ｂを介して外部に出力する。また、サーバ１０５においても、位置算出結果を、ディスプレ７４またはスピーカ７５を介して外部に出力する。

図１０と図１１には、図９の‘リファレンス端末位置測定’と‘移動端末位置測定’の通信手順が示される。これらの通信手順を経て、サーバ１０５は、既に述べた式１と式２を用いた算出方法により移動端末１０７の位置を算出する。図１０と図１１の通信手順および式１と２を用いた算出手順は、前述した（端末位置検出の手順）に相当するので、ここではその説明は繰返さない。

図１４には、測定結果データ２０２の一例が示される。記録領域Ｅ４には測定結果データ２０２として、リファレンス端末１０６と移動端末１０７のそれぞれに対応して、位置検出が行なわれた時間のデータと検出位置のデータとを対応付けて格納している。ここでは、０．５秒周期で、両者の端末の位置検出が行なわれていると想定している。両者の位置検出時間の差は０．１秒と想定する。これは発信周期のずれに相当する。検出位置のデータと対応付けて格納される時間データは、サーバ１０５の図示のないタイマによって計時された時間データを指し、この時間データは、サーバ１０５が、図１０または図１１の測定結果を各基地局から受信した時間を指す。

補正値が算出されると、図１５に示すように、記録領域Ｅ４には図１４の測定結果データ２０２に補正値のデータが追加して格納される。補正値のデータは、リファレンス端末１０６の各検出位置データ毎に算出されて、当該検出位置データに対応付けて格納される。

そして、移動端末１０７の各検出位置データを、当該検出位置データに対応するリファレンス端末１０６の検出位置データに対応して格納された補正値のデータを用いて補正する。その補正結果は、図１６に示すように移動端末の検出位置データに対応付けて格納される。

図１７と図１８は、移動端末１０７の位置の計測が継続した場合の測定結果データ２０２の変化の様子を示している。

このように、リファレンス端末１０６と移動端末１０７との位置検出要求の発信周期はずれているが、そのずれは、サーバ１０５において最小になるように処理されて、移動端末１０７の位置が補正される。

サーバ１０５における位置検出結果の出力例としては、位置検出エリアに相当する地図画面データをメモリ７３に予め格納しておき、これをＣＰＵ７０が読出し、ディスプレイ７４上に表示し、さらに表示された地図画像上に、検出した移動端末１０７の位置（座標）を時間を追うようにプロットする。これにより、最寄りの目標となるポイント（機械、器具、建物など）と移動端末１０７を携帯する作業者の位置との相対関係が確認できるので、サーバ１０５のオペレータは、危険箇所に接近している場合には、操作部７６を操作してＬＡＮ１０１および各基地局を介して、移動端末１０７に危険報知の信号を送信する。そして、移動端末１０７では、受信した危険報知の信号を、ディスプレイ６７Ｂでメッセージ出力するか、またはスピーカ６６Ｂを介してブザー音などで出力する。これにより、作業者は、自分が危険箇所に接近していることを確認できる。

また、サーバ１０５は、移動端末１０７から受信したパケットＰＡ１のデータＳＡに基づきテーブル２０１を検索し、当該移動端末１０７を携帯する作業員の名前などを読出し、読出した名前を、地図画像上にプロットされた検出位置付近に表示するようにしてもよい。

本実施の形態では、ＴＤＯＡ方式を用いた位置検出を応用しているが、特許文献２に開示のＲＳＳＩ方式であってもよく、さらに他の方法であってもよい。

本実施の形態によれば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星の電波が届かない発電所などの現場作業において、作業者が移動端末１０７を携帯し、作業者の危険箇所への接近を検出して警告表示を行なうシステムにおいて、精度の高い作業者の位置検出が可能となり、精度の高い警告表示が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に係る位置検出システムの概略構成を示す図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態に係る位置検出精度向上の手順を概略的に示す図である。この発明の実施の形態に係る基地局（マスタ）の機能構成図である。この発明の実施の形態に係る基地局（スレーブ）の機能構成図である。この発明の実施の形態に係るサーバの機能構成図である。この発明の実施の形態に係るリファレンス端末の機能構成図である。この発明の実施の形態に係る移動端末の機能構成図である。この実施の形態に係る位置検出のためのサーバにおける処理手順を示すフローチャートである。図８の位置検出処理のために行なわれる通信手順を模式的に示す図である。図８の位置検出処理のために行なわれる通信手順を模式的に示す図である。図８の位置検出処理のために行なわれる通信手順を模式的に示す図である。この実施の形態に係る通信制御および位置検出のために参照されるメモリ内のデータの一例を示す図である。（Ａ）〜（Ｇ）には、この実施の形態で送受信されるパケット（フレーム）の一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る測定結果データの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る測定結果データの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る測定結果データの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る測定結果データの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る測定結果データの一例を示す図である。

符号の説明

１００位置検出システム、１０１ＬＡＮ、１０２，１０３，１０４基地局、１０５サーバ、１０６リファレンス端末、１０７移動端末。

Claims

位置が検出されるべき移動端末と、
前記移動端末の移動領域内に固定に設置された複数の基地局と、
前記移動領域内の所定位置に固定に設置されたリファレンス端末と、
通信機能を有する管理端末とを備え、
前記複数の基地局のそれぞれは、
前記リファレンス端末から送信される第１信号を受信し、その受信結果を指す第１受信結果情報を、前記管理端末に送信する第１受信結果送信手段と、
前記移動端末から送信される第１信号を受信し、その受信結果を指す第２受信結果情報を、前記管理端末に送信する第２受信結果送信手段と、を含み、
前記管理端末は、
前記第１受信結果送信手段により送信された前記第１受信結果情報を受信し、受信した前記第１受信結果情報と、前記複数の基地局の位置情報とに基づき、前記リファレンス端末の位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２受信結果送信手段により送信された前記第２受信結果情報を受信し、受信した前記第２受信結果情報と、前記複数の基地局の位置情報とに基づき、前記移動端末の位置を検出する第２位置検出手段と、
前記第１位置検出手段により検出された前記リファレンス端末の位置と、前記所定位置との差分に従い、前記第２位置検出手段により検出された前記移動端末の位置を補正する検出位置補正手段とを含む、位置検出システム。
前記第１受信結果送信手段は、
前記リファレンス端末から送信される信号の受信時刻を測定し、測定時刻を前記第１受信結果情報として送信し、
前記第受信結果送信手段は、
前記移動端末から送信される信号の受信時刻を測定し、測定時刻を前記第２受信結果情報として送信する、請求項１に記載の位置検出システム。
前記リファレンス端末と前記移動端末は、同時に前記第１信号を送信する、請求項１または２に記載の位置検出システム。
前記移動端末は、
情報を出力する出力部を含み、
前記管理端末から送信された前記補正がされた後の前記移動端末の位置に関する情報を受信して、前記出力部を介し出力する、請求項１から３のいずれか１項に記載の位置検出システム。