JP2009133649A - 無線測位システム、無線測位装置および無線測位方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基地局103a〜103dは、移動端末101が送信した測位パルスを受信すると、受信通知を計算サーバ104に送信する。計算サーバ104は、いずれかの基地局103a〜103dから受信通知を受けたことを契機として、時間基準局102に時間基準パルスの送信開始を命令する。時間基準局102は、その命令があるまでは時間基準パルスの送信をしない。
【選択図】図1
Description
図12の無線測位システム1000では、位置が未知である移動端末1001が、図12に白抜き矢印で示した電波を送信する。以下の説明では、この電波がパルス波である場合を例とし、そのパルス波を測位パルスと呼んで説明する。
常、各々が独立した水晶などのクロック(すなわち時間基準)を持っているため、時刻はばらばらである。
例えば、特許文献1に記載の測位システムでは、次のようにして無線送信機能を持つノードの位置が測定される。まず、ノードが、位置を測定するための測位信号を送信する。基準局は、測位信号を受信した後、基準時刻を確定するための基準信号を送信する。複数のアクセスポイント(AP)は、測位信号の受信時刻Tx1と基準信号の受信時刻Tx2を測定し、位置計算サーバに送信する(xは各APに対応し、x=a,b,……である)。
号を受信する。
例えば「10回」など所定の数の時間基準パルスを図12の時間基準局1002が送信し、各基地局1003b〜1003eでは、個々の時間基準パルスに対応する受信時刻を測定する。時間基準局1002における時間基準パルスの送信時刻と、各基地局1003b〜1003eにおける受信時刻と、時間基準局1002と各基地局1003b〜1003eとの距離とを用いた計算により、時刻合わせが可能となる。
S0,S1,S2,……,Sn−2,Sn−1,Sn
である。また、基地局1003bがこれら(n+1)個の時間基準パルスをそれぞれ受信した時の、基地局1003bにおける局所時刻は、
T0,T1,T2,……,Tn−2,Tn−1,Tn
である。
s=at+b
なる近似直線の係数aとbを算出することができる。すなわち、もし時間基準局1002と基地局1003bのクロック同士の原点とスケールが等しければ、Lを時間基準局1002と基地局1003bとの既知の距離、cを光速として、
s=t+L/c
となることを利用して、計算サーバ1004は、誤差の2乗和が最小となるようなaとbの値を算出する。このようにして算出された係数aとbを用いれば、時間原点、スケールの双方のずれを考慮に入れた時刻合わせが可能となる。もちろん、直線に近似する以外にも、2次曲線に近似するなど、他の方法も可能であるが、簡単のため、直線に近似する場合を例とする。
S=aT+b
なる、補正された時刻Sを算出する。
S1,S2,……,Sn−2,Sn−1,Sn,Sn+1
なる(n+1)個の送信時刻と、
T1,T2,……,Tn−2,Tn−1,Tn,Tn+1
なる(n+1)個の受信時刻とから、計算サーバ1004は上記と同様にして、係数aとbの値を計算しなおす。(n+3)個目以降の時間基準パルスについても同様である。
図15は、上記で説明した直線近似による時刻合わせの方法をまとめた図である。すなわち、図15の左側には、時間基準パルスの送信時刻S0〜Snと、それに対応する受信時刻T0〜Tnと、時間基準局と時刻合わせの対象の基地局との距離という3種類のデー
タが示されている。図15の中央列と右列には、計算サーバ1004が、これらのデータを用いて時刻合わせを行って補正に必要な係数を算出し、区間Aに受信した移動端末からの測位パルスの受信時刻を補正することが示されている。
、必要最低限にすることが望ましい。また、他の無線通信機器への与干渉を抑制するためにも、電波の無駄な送信は控えることが望ましい。よって、基地局間の時刻を精度よく補正することによって精度よく測位を行うために複数の時間基準信号(例えば時間基準パルス)を使った時刻の補正を行う場合にも、それらの時間基準信号の過剰な送信を避けることが望ましい。
図1は、第1実施形態のシステム構成図である。図1の無線測位システム100は、無線電波を送信する移動端末101の位置を測位するシステムであり、時間基準局102を兼ねた基地局103aを含めて複数の基地局103a〜103dを備え、さらに計算サーバ104を備える。基地局103a〜103d同士の相対的な位置関係は既知とする。各基地局の位置は、例えば事前にレーザ測長計などの別の手段により測定したり、予め決められた位置に各基地局を配置することで、既知となっているものとする。
無線測位システム100は以上のように動作するので、予め時間基準パルスを複数回送信したが結果的に無駄になるといった、図16で説明した事態は生じない。すなわち、上記の方法により、無駄な時間基準パルスの送信を控えることができる。
と判明すると、すなわち、現在時刻と最終通知受信時刻との差が閾値以上であると判明すると、計算サーバ104は、時間基準パルスの送信を中止すべきことを決定する。したがって、もし、その時点において時間基準局102が時間基準パルスの送信を続けていれば、計算サーバ104は時間基準局102に時間基準パルスの送信中止を命令する。
無線測位システム100が稼動を開始した時点では、時間基準パルスは送信されていない。その状態で、移動端末101が無線測位システム100の測定範囲内に入ってきて最初の測位パルスを送信すると、上記で説明したとおり、時間基準局102が時間基準パルスを送信し始める。それと並行して、ネットワークを介して各基地局103a〜103dが、測位パルスの受信時刻を計算サーバ104に送信し、計算サーバ104はそれらの受信時刻のデータをバッファリングする。ここでバッファリングされる時刻は局所時刻で表されている。
4C2=6通り
である。つまり、計算サーバ104は6つのTDOAを計算する。
のみを図示し、基地局103dと計算サーバ104の図示を省略して、図を簡略化してある。図2(a)には、上記で説明したように、移動端末101が送信した測位パルスが基地局103a〜103cで受信されることと、基地局103aでもある時間基準局102が送信した時間基準パルスが他の基地局103bと103cで受信されることが示されている。
ところが、上記のとおり、最初の測位パルスP0がいずれかの基地局103a〜103dで受信され、その受信通知が計算サーバ104に届き、計算サーバ104が時間基準局102に時間基準パルスの送信開始を命令するまでは、図3(c)に示すように、時間基準パルスの送信は行われていない。したがって、基地局103bが測位パルスP0を受信した時点では、その受信時刻を局所時刻から基準時刻に補正することができない。そこで、基地局103bは、基地局103bの局所時刻で表した測位パルスP0の受信時刻のデータを、計算サーバ104へ送る。計算サーバ104は、受け取ったデータをバッファリングする。
基準パルスの個数すなわち(n+1)が決められている。よって、時間基準局102は、時間基準パルスQ0の送信に続いて、適当な間隔で時間基準パルスQ1〜Qnの送信を続ける。また、第1実施形態では、時間基準局102は、明示的に計算サーバ104から停止を命令されない限り、時間基準パルスの送信をさらに続ける。
前述のとおり、第1実施形態で利用される電波はUWBのインパルス電波(UWB−IR:UWB Impulse Radio)である。UWBの定義はいくつかあるが、ここでは、500MHz前後の帯域幅を有する無線通信、または、中心周波数に対する帯域幅の比である比帯域幅が20%以上の無線通信を指すものとする。インパルスの時間幅は、例えば、2〜3ns程度のものが使われる。また、第1実施形態における無線通信の変調方式はPPM(Pulse-Position Modulation;パルス位置変調)である。
測位パルスタイミング生成部201は、PPM変調による送信パルス列を作成するためのタイミングパルスを生成し、送信部202に出力する。測位パルスタイミング生成部201は、タイミングパルスの生成のために、例えばPN(Pseudorandom Noise;擬似ランダム雑音)系列の符号列を生成してもよい。
を規定する特定の位置の1つのインパルス、すなわち測位パルスのみを抜粋して、矩形形状で模式的に図示したものである。つまり、測位データの1回の送信に対応するパルス群を代表する1つのパルスとして、測位パルスのみを抜粋したのが図3(a)である。
受信時刻測定部214は、受信部212でデジタル化された受信パルス列と、タイマ213で管理される局所時刻とに基づいて、タイミング同期を取り、受信時刻を決定し、データを復調する。
また、基地局103aは時間基準局102を兼ねるので時間基準パルスを送信する側だが、他の基地局103b〜103dは時間基準パルスを受信する側である。そして、前記のように第1実施形態では、すべての基地局103a〜103dが同一構成なので、基地局103aも時間基準パルスを受信するための構成を備える。
したがって、本実施形態において受信時刻測定部214が処理すべきデータには、少なくとも、測位データと、時間基準データとがある。データの種類は、例えば無線送信の際に付けられるプリアンブルのパルス列のパターンの違いにより表してもよい。あるいは、送信されるデータ自体が、データの種類を表すID等の項目を含んでもよい。
計算サーバ104は、測位計算部231、時間基準局制御部232、時刻補正部233、移動端末受信時刻バッファ234を備える。また、本実施形態の計算サーバ104は、有線LANによってすべての基地局103a〜103dと接続されており、有線LANを介して各基地局103a〜103dとデータ通信を行うことが可能である。
り可能な可搬型記憶媒体等に格納されたプログラムを、計算サーバ104のCPUがRAMにロードして実行することにより、実現される。
時間基準局制御部232は、無線測位システム100に含まれる複数の基地局103a〜103dの中から時間基準局102として基地局103aを選択し、選択した基地局103aを時間基準局102として動作させるための制御を行う。
時刻補正部233は、時間基準局102が時間基準パルスを送信した時の送信時刻と、時間基準局102である基地局103a以外の基地局103b〜103dが時間基準パルスを受信した時の受信時刻とに基づいて、時間基準局102以外の基地局ごとに、それぞれ時刻の補正計算を行う。
移動端末受信時刻保存部234は、移動端末101から各基地局103a〜103dが受信した測位パルスの受信時刻を保存する(すなわちバッファリングする)。移動端末受信時刻保存部234に保存されるデータの具体例は図8に示す。
図5は、時間基準パルスの送信通知のデータ形式の一例である。つまり、時間基準局102が、時間基準パルスを送信すると計算サーバ104にネットワークを介して送るデー
タの形式を、図5は表している。図5の例では、時間基準パルスの送信通知は、「基地局ID」、「種類」、「送信/受信時刻」、「送信ID」、および「移動端末ID」という項目からなる。
「種類」は、計算サーバ104が受け取った通知の種類を識別するための項目である。図5は時間基準パルスの送信通知のデータ形式の例であるから、「種類」は、時間基準パルスの送信通知であることを示すIDである。図5では、図を分かりやすくするために、実際のIDの代わりに「時間基準パルス送信」という文字列で「種類」を表した。
また、「送信ID」は、何回目に送信された時間基準パルスについての送信通知なのかを示す。
図6は、測位パルスの受信通知のデータ形式の一例である。つまり、各基地局103a〜103dが、測位パルスを受信するとそれぞれにネットワークを介して計算サーバ104に送るデータの形式を、図6は表している。図6の例では、測位パルスの受信通知は図5と同じく、「基地局ID」、「種類」、「送信/受信時刻」、「送信ID」、および「移動端末ID」という項目からなる。
「種類」はデータの種類を示す。図6は測位パルスの受信通知のデータ形式の例であるから、「種類」は、測位パルスの受信通知であることを示すIDである。図6では、図を分かりやすくするために、実際のIDの代わりに「測位パルス受信」という文字列で「種類」を表した。
図4に関して移動端末101の動作の詳細を説明したときに述べたように、本実施形態では、移動端末101が測位データを送信する際のインパルス列のうち特定の位置のインパルスが測位パルスである。測位パルスの受信時刻は、受信時刻測定部214により検出され、移動端末受信時刻保持部215に保持されている。
とき、その受信時刻を計算サーバ104に通知する時間基準パルスの受信通知も、図5や図6と類似の形式である。すなわち、本実施形態では時間基準パルスの受信通知も、「基地局ID」、「種類」、「送信/受信時刻」、「送信ID」、および「移動端末ID」という項目からなる。
図5〜図7に関して説明したように、ネットワークを介して計算サーバ104に送られてくる各種の通知は、本実施形態においては共通の形式である。この共通の形式が、データ301の各項目として図9にも表されている。
、計算サーバ104は、どの基地局に対応して時間基準パルス受信時刻バッファ237を設けるべきかを認識することができ、その認識にしたがって、バッファを実現するRAM等のハードウェアを、それぞれの基地局に対応する時間基準パルス受信時刻バッファ237として予め割り当てる。
いずれかの基地局からデータ301を受信すると、計算サーバ104は、データ301の「種類」という項目の値を調べる。
そして、計算サーバ104は、「基地局ID」の値に応じて、いずれかの時間基準パルス受信時刻バッファ237に、データ301を割り振る。すなわち、データ301の「送信/受信時刻」の値と「送信ID」の値を、データ301の送信元に基地局に対応する時間基準パルス受信時刻バッファ237の「受信時刻」と「送信ID」の格納領域にそれぞれ格納する。
本実施形態において、図4の時刻補正部233が基地局103bの局所時刻を基準時刻に補正するための係数を算出する時刻合わせは、次のように行われる。
S0,S1,S2,……,Sn
とする。これらの送信時刻は基準時刻により表されている。
T0,T1,T2,……,Tn
とする。これらの受信時刻は基地局103bの局所時刻により表されている。
時刻補正部233は、時間基準パルス送信時刻バッファ236に蓄積された直近の(n+1)個の時間基準パルスの送信時刻を、
S0,S1,S2,……,Sn
として読み出す。
つまり、関数F(T)は、基地局103bの局所時刻により表されている時刻Tが、時間基準局102の局所時刻でもある基準時刻で表すといつになるか、という計算を行うための関数である。関数F(T)は、例えばTの1次関数でもよく、2次関数など他の関数でもよい。第1実施形態では、式(2)のように仮定する。
一般的には、各種の誤差の影響で式(1)の等号は成立しない。そこで、時刻補正部233は最小2乗法を使って、式(3)のEが最小となるような式(2)のaとbの値を計算する。
つまり、測位計算の対象である特定の移動端末101が送信した特定の測位パルスを使って、当該測位パルスの送信時の移動端末101の位置を計算する準備として、次の作業が行われる。まず、当該測位パルスを示す送信IDと移動端末101の移動端末IDとに関連づけられた、受信時刻および基地局IDを、測位計算部231が移動端末受信時刻バッファ234から読み出す。そして、測位計算部231は、読み出した受信時刻を、基地局103bの基地局IDとあわせて時刻補正部233に出力し、基準時刻に補正させる。測位計算部231は、こうして補正された時刻に基づいて、移動端末101の位置の測位計算を行う。
以下、測位の対象は、ある特定の送信IDにより表される特定の測位パルスを送信した時点での移動端末101の位置であるとし、計算すべき当該時点での移動端末101の位置の座標を(X,Y)とする。移動端末101は、特定の移動端末IDにより識別される移動端末である。
ここで、移動端末101は座標(X,Y)に位置し、基地局Biは座標(Xi,Yi)に位置し、基地局Bjは座標(Xj,Yj)に位置する。よって、この位置関係から求められる基地局Biと基地局Bjとの間の測位パルスの到達時間差(TDOA)であるfij(X,Y)は、光速をCとすると、式(5)のとおりである。
ガウス・ニュートン法では、測位計算部231が移動端末101の座標を繰り返し改良しながら推定する。誤差を含む推定値である移動端末101の座標を(Xe,Ye)とすると、この推定値を使って式(5)から得られる計算値と式(6)に示される観測値との残差が、式(7)のように定義される。
また、ガウス・ニュートン法による反復計算での収束値は真値と見なすことができる。真値として得られる移動端末101の座標を(Xr,Yr)とすると、1回の反復計算でのX座標の修正値は式(8)であり、Y座標の修正値は式(9)である。
ΔY=Yr−Ye (9)
ここで、(Xe,Ye)のまわりでのテイラー展開から、式(5)の非線形な関数fij(X,Y)を線形近似すると、式(7)のΔRijは、式(10)のように近似される。
ここで、行列Aの型はM行2列であるとし、ΔRijがΔRの第m要素であるとき、行列Aのm行1列の要素を式(12)で定義し、m行2列の要素を式(13)で定義する。すなわち、行列Aはヤコビアン行列である。
例えば、図1の無線測位システム100には4つの基地局があるので、(N+1)=4である。この場合、列ベクトルΔRと行列Aは次の式(16)と(17)のとおりである。
したがって、測位計算部231は、まず、移動端末101の座標(X,Y)として適当な初期値(X(0),Y(0))を推定し、Xe=X(0),Ye=Y(0)とおいて式(7)を使って列ベクトルΔRを求める。また、測位計算部231は、初期値(X(0),Y(0))のときの式(12)と式(13)の偏微分係数を計算することにより、行列Aを求める。そして、測位計算部231は、求めた列ベクトルΔRと行列Aから、式(18)を使って修正値ベクトルΔPを算出する。
Y(1)=Y(0)+ΔY (20)
そして、測位計算部231は、次に、Xe=X(1),Ye=Y(1)とおいて上記と同様に列ベクトルΔRと行列Aを求め、修正値ベクトルΔPを求める。以後、修正値が十分に小さくなるまで、測位計算部231は、式(21)と(22)によって、k次推定値から(k+1)次推定値を算出することを繰り返す。
Y(k+1)=Y(k)+ΔY (22)
例えば、測位計算部231は、予め決められた正の閾値εを用いた式(23)が成立すれば、修正値が十分に小さくなったと判断してもよい。
なお、初期値(X(0),Y(0))を測位計算部231が推定する方法は任意である。例えば、既知である複数の基地局の座標の重心(X、Y座標の各平均値)とおけばよい
。
上記のとおり、本実施形態の時間基準局102は、時刻合わせに必要な(n+1)個の時間基準パルスを送信した後も、計算サーバ104から明示的に送信中止を命令されるまでは、時間基準パルスの送信を続ける。そして、その送信にあわせて、直近の(n+1)個の時間基準パルスの送信時刻と受信時刻の組による時刻合わせが、繰り返し行われる。
「初回」の時刻合わせとは、繰り返し行われる時刻合わせのうちの初回の時刻合わせことであり、図3(c)の例では時間基準パルスQ0〜Qnを使った時刻合わせを指す。
その後は、最初の測位パルスを契機として既に時間基準パルスの送信が開始されているので、待受状態の基地局が時間基準パルスを受信することがある。時間基準パルスを受信した場合も、上記と同様にステップS101からステップS102へと処理が進む。そして、時間基準パルスを受信した基地局は、時間基準パルスの受信通知を計算サーバ104に送信する。
合わせに関して1つ目の基地局から測位パルスの受信通知を受けた時点から所定の時間が経過した時点で測位計算を行うように、ステップS108の実行後、測位計算部231は割り込みの設定だけをするのでもよい。すると、仮にすべての基地局から測位パルスの受信通知が届くことがなくても、ある時点で割り込みが発生し、測位計算部231が、その時点でRAMに揃っている補正済みの受信時刻だけを用いて測位計算を行うことができる。
bにおける受信時刻とのデータが計算サーバ104に揃った段階で、計算サーバ104の時刻補正部233が時刻合わせの計算を行い、補正係数として式(2)のaとbを算出する。
、図10中に「初回係数で時刻補正(1)」と示した部分である。すなわち、移動端末受信時刻バッファ234にバッファリングしたデータを後から補正する点が、図14にはなく、本実施形態に独自の点である。
第1実施形態の図3と同様に、図11でも、移動端末101が最初の測位パルスP0を送信し、基地局103a〜103dがそれぞれ測位パルスP0を受信し、計算サーバ104へと受信通知をそれぞれ送信する。そして、それら受信通知のうち最も早く計算サーバ104に到着したものを契機として、計算サーバ104が時間基準パルスの送信開始を時間基準局102に命令し、時間基準局102が最初の時間基準パルスQ0を送信する。
第2実施形態において第1実施形態と異なる点は、図4の計算サーバ104の時間基準局制御部232と、時間基準局102である基地局103aの時間基準パルスタイミング生成部219の動作である。本実施形態では、最初の測位パルスP0から次の測位パルスP1までの送信間隔が送信間隔D0であることを時間基準局制御部232が認識しており、時間基準局制御部232が指定する可変の送信間隔で、時間基準局102が時間基準パルスを送信する。
合わせが完了するように定められる。送信間隔D2は2回目以降の時刻合わせのための送信間隔である。
D1<D0/n (24)
例えば、実験等から予め定められた適切なマージンDmを用いて、式(25)により送信間隔D1を時間基準局制御部232が計算して定めてもよい。
もし、送信間隔D0が予め固定されているなら、式(25)により予め計算した送信間隔D1の値を不図示のハードディスク装置等に記憶しておき、時間基準局制御部232がその値を読み出して、時間基準局102に指示してもよい。あるいは、時間基準局102の時間基準パルスタイミング生成部219が、予め、定数である送信間隔D1とD2の値を記憶する構成を採用することもできる。
例えば、移動端末101が一定の送信間隔D0で測位パルスを送信する場合に、測位のたびに時刻の補正の仕方が最新の状態を反映したものとなるように、時間基準局制御部232は送信間隔D2を送信間隔D0以下の定数に設定してもよい。
移動端末101はRFIDタグでなくてもよく、例えば、携帯電話やパームトップ型のコンピュータ端末などでもよい。
Keying)などでもよい。
0,1,2,……
である時間基準データが順次送信されるとする。
、
0,1,2,3,4,6,7,8,9,10,11
なる送信IDと対応づけられて記憶されているものを時間基準パルス送信時刻バッファ236から読み出し、時間基準パルス受信時刻バッファ237dから、同じく
0,1,2,3,4,6,7,8,9,10,11
なる送信IDと対応づけられて記憶されている受信時刻を読み出して、(n+1)=11組のデータに基づく時刻合わせの計算を行うからである。
・基地局103aは時間基準局102なのでもともと時刻合わせの計算をする必要がなく、
・基地局103bと103cは初回の時刻合わせが完了しており、
・基地局103dだけ、初回の時刻合わせが完了していないので、
・無線測位システム100全体としては、初回の時刻合わせが完了していない状態である、
と判断する。
サーバ104を兼ねていてもよい。例えば、時間基準局102が計算サーバ104を兼ねてもよい。
例えば、図4の時間基準局制御部232は、測位信号を受信したという通知を複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、時間基準信号を無線通信により複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段の一例であるが、時間基準制御手段に相当する物理的実体は、基地局のうちの1つにあってもよく、基地局とは
別の計算サーバ104にあってもよい。
(付記1)
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムであって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する補正時刻取得手段と、
前記補正時刻取得手段が取得した前記時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段とを備える、
ことを特徴とする無線測位システム。
(付記2)
n≧1として、前記時間基準制御手段が、前記契機の後に(n+1)回以上、前記時間基準信号を送信する制御をし、
前記補正時刻取得手段は、(n+1)組の、前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻との組に基づいて補正された時刻を取得する、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記3)
(n+1)個の前記時間基準信号を受信する前に前記基地局が前記測位信号を受信した時の前記局所時刻を保存する保存手段をさらに備え、
前記基地局が(n+1)個目の前記時間基準信号を受信した後に、前記保存手段が保存する前記局所時刻が補正されて前記補正時刻取得手段に取得され、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする付記2に記載の無線測位システム。
(付記4)
前記移動端末は複数回前記測位信号を送信し、
前記時間基準制御手段は、(n+1)個の前記時間基準信号の送信間隔を、前記測位信号の送信間隔に基づいて設定する、
ことを特徴とする付記2に記載の無線測位システム。
(付記5)
前記測位信号は、複数回送信される前記測位信号同士の送信間隔に関する間隔情報を含み、
前記時間基準制御手段は、前記複数の基地局のうちの1つである時間基準局に備えられ、該時間基準局が受信した前記測位信号に含まれる前記間隔情報に基づいて、(n+1)個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする付記4に記載の無線測位システム。
(付記6)
前記時間基準信号の送信を開始する契機をもたらした第1の測位信号と、該第1の測位信号の次に送信される第2の測位信号との送信間隔以下の時間で、(n+1)回の前記時間基準信号の送信が終了するように、前記時間基準制御手段は(n+1)個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする付記4に記載の無線測位システム。
(付記7)
前記時間基準制御手段は、前記測位信号の前記送信間隔に基づいて設定した前記送信間隔で(n+1)個の前記時間基準信号を送信する制御をした後、設定した前記送信間隔よりも長い送信間隔で、(n+2)個目以降の前記時間基準信号の送信を続ける制御を行う、
ことを特徴とする付記4に記載の無線測位システム。
(付記8)
前記時間基準制御手段は前記複数の基地局のうちの1つである時間基準局に備えられ、
前記時間基準局の前記局所時刻が前記基準時刻として使われる、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記9)
前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記10)
前記測位信号は、超広帯域無線パルスを用いたものである、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記11)
前記基地局が、前記局所時刻から前記基準時刻への補正を行い、
前記補正時刻取得手段が、前記基準時刻に補正された前記時刻を前記基地局から受信する、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記12)
前記補正時刻取得手段は、前記基地局から前記局所時刻を受信し、受信した前記局所時刻を前記基準時刻に補正する計算を行う、
ことを特徴とする付記1に記載の無線測位システム。
(付記13)
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、前記複数の基地局と接続された無線測位装置であって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段と、
を備える無線測位装置。
(付記14)
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を、前記複数の基地局への前記測位信号の伝搬時間差に基づいて測位する無線測位システムにおいて前記複数の基地局それぞれの局所時刻を1つの基準時刻に補正するために用いられる時間基準装置であって、
前記複数の基地局のうちのいずれかが前記測位信号を受信したことを認識する第1の認識手段と、
予め決められた長さの期間に渡って前記測位信号が前記複数の基地局に受信されないことを認識する第2の認識手段と、
前記局所時刻を前記基準時刻に補正するための時間基準信号の送信を、前記第1の認識手段による認識を契機として開始し、前記第2の認識手段による認識を契機として停止するよう、前記時間基準信号を前記複数の基地局に送信する送信装置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする時間基準装置。
(付記15)
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を、時間基準制御手段が行い、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を、測位計算手段が計算し、
前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする無線測位方法。
101、1001 移動端末
102、1002 時間基準局
103a〜103x、1003a〜1003e 基地局
104、1004 計算サーバ
201 測位パルスタイミング生成部
202 送信部
203 送信アンテナ
211 受信アンテナ
212 受信部
213 タイマ
214 受信時刻測定部
215 移動端末受信時刻保持部
216 時間基準パルス受信時刻保持部
219 時間基準パルスタイミング生成部
220 送信部
221 送信アンテナ
231 測位計算部
232 時間基準局制御部
233 時刻補正部
234 移動端末受信時刻保存部、移動端末受信時刻バッファ
236 時間基準パルス送信時刻バッファ
237b、237c 時間基準パルス受信時刻バッファ
301 データ
Claims (7)
- 複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムであって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する補正時刻取得手段と、
前記補正時刻取得手段が取得した前記時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段とを備える、
ことを特徴とする無線測位システム。 - n≧1として、前記時間基準制御手段が、前記契機の後に(n+1)回以上、前記時間基準信号を送信する制御をし、
前記補正時刻取得手段は、(n+1)組の、前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻との組に基づいて補正された時刻を取得する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 - (n+1)個の前記時間基準信号を受信する前に前記基地局が前記測位信号を受信した時の前記局所時刻を保存する保存手段をさらに備え、
前記基地局が(n+1)個目の前記時間基準信号を受信した後に、前記保存手段が保存する前記局所時刻が補正されて前記補正時刻取得手段に取得され、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線測位システム。 - 前記移動端末は複数回前記測位信号を送信し、
前記時間基準制御手段は、(n+1)個の前記時間基準信号の送信間隔を、前記測位信号の送信間隔に基づいて設定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線測位システム。 - 前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 - 複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、前記複数の基地局と接続された無線測位装置であって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前
記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段と、
を備える無線測位装置。 - 複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の1つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を、時間基準制御手段が行い、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を、測位計算手段が計算し、
前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする無線測位方法。
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