JP2010190838A - 端末位置推定システム、端末位置推定装置、無線端末装置及び端末位置推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線基地局装置A1〜AMは、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置B1からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部T1を具備する。端末位置推定装置D1は、位置を表す複数の参照ポイントごとに参照ポイントからそれぞれの無線基地局装置A1〜AMへの電波の到来方向と参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、複数の無線基地局装置A1〜AMがそれぞれ推定した電波の到来方向と記憶部から読み出した参照ポイントからそれぞれの無線基地局装置A1〜AMへの電波の到来方向との差に基づいて無線端末装置B1の位置を推定する端末位置推定部と、を具備する。
【選択図】図1
Description
この場合、各無線基地局装置A0−1〜A0−Mは、複数の受信アンテナ#1〜#Ni(i=1,2,…,M)と無線部R0と到来方向推定部T0とを装備している。各無線基地局装置A0−1〜A0−Mは、到来方向推定部T0にて、各々電波の到来方向を推定し、無線基地局装置A0−1〜A0−Mの座標から到来方向推定直線l1〜lMを決定する。そして、端末位置推定部D0が、その到来方向推定直線l1〜lMから無線端末装置B0の位置を求める。具体的には、無線基地局装置が二つの場合は各々の無線基地局装置A0−1、A0−2で算出した到来方向推定直線l1、l2の交点の座標を無線端末装置B0の位置とする。無線基地局装置が3つ以上あった場合は各々の到来方向推定直線l1〜lMの交点が複数存在することから、端末位置推定部D0は、該交点を幾何学平均した座標を無線端末装置B0の位置とする(例えば、非特許文献1参照)。もしくは、端末位置推定部D0は、到来方向推定直線の方程式をそれぞれ正規化し、擬似逆行列演算にて求めた解を無線端末装置B0の位置とする(例えば、非特許文献2参照)。
前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、備えることを特徴とする端末位置推定システムである。
また、到来方向の角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置の位置としているため、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向が優先される。つまり、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向の信頼度を高くする。これにより、推定した到来方向のうち、雑音による影響が少ないものを優先して無線端末装置の位置を推定できるため、無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による無線装置(端末位置推定システム)の構成を示すブロック図である。図1に示す無線装置は、複数の無線基地局装置A1〜AMと、各無線基地局装置A1〜AMと所定の通信回線で接続された端末位置推定装置D1と、1又は複数の無線端末装置B1(図1では1台のみ示している)とを含んで構成される。各無線基地局装置A1〜AMと無線端末装置B1とは無線通信を行う。ここで、説明の便宜を図るため、以下、i番目の無線基地局装置A1〜AMを無線基地局装置Ai(i=1,2,…,M)と記す。なお、本実施形態では、端末位置推定装置D1は、無線基地局装置A1〜AMや無線端末装置B1から独立した装置であるが、いずれかの無線基地局装置A1〜AM内にその機能が設けられてもよい。
なお、本実施形態では、到来方向推定方法としてCMAを用いているが、MMSE(Minimum Mean Square Error)やMUSIC(Multiple Signal Classification)法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法を用いてもよい。
推定到来角受信部D11は、無線基地局装置A1〜AMからそれぞれの推定到来角φiを受信し、受信した推定到来角φiを端末位置推定部D12に出力する。推定到来角φiは、無線基地局装置A1〜AMが推定した電波の到来方向のX軸方向に対する角度である。
幾何学的データベースC(記憶部)は、無線基地局装置A1〜AMと無線通信可能なエリア内の所定の位置を表す複数の参照ポイントrごとに、参照ポイントrのXY座標値と到来角θir(参照ポイントrからそれぞれの無線基地局装置A1〜AMへの電波の到来方向)を記憶する。幾何学的データベースCに記憶されているデータについては後述する。
端末位置推定部D12は、入力された推定到来角φiと幾何学的データベースCから読み出した到来角θirとの差に基づいて無線端末装置B1の位置を推定する。端末位置推定部D12の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部C1は、各無線基地局装置A1〜AMのXY座標値と参照ポイントrのXY座標値に基づいて幾何学的に到来角θirを算出し、幾何学的データベースCに格納する。なお、各無線基地局装置A1〜AMのXY座標値と参照ポイントrのXY座標値は、予め端末位置推定装置D1に設定されている。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図6は、本実施形態による無線装置(端末位置推定システム)の構成を示すブロック図である。図6に示す無線装置は、複数の無線基地局装置S1〜SMと、1又は複数の無線端末装置B2(図6では1台のみ示している)とを含んで構成される。第1の実施形態では、端末位置推定装置D1が、無線基地局装置A1〜AMが推定した推定到来角φiに基づいて無線端末装置B1の位置を推定したが、本実施形態では、無線端末装置B2が複数の受信アンテナ#1〜#L(Lは2以上の整数)を備え、自身の位置を推定する。ここで、説明の便宜を図るため、以下、i番目の無線基地局装置S1〜SMを無線基地局装置Si(i=1,2,…,M)と記す。
また、各無線基地局装置S1〜SMから送信される無線信号は、時分割により無線基地局装置S1〜SM毎に送信される時間が異なる。よって、無線端末装置B2は、無線信号の受信時間に基づいてどの無線基地局装置S1〜SMからの無線信号かを判別する。なお、本実施形態では、時分割により無線基地局装置S1〜SMを判別しているが、例えば、送信周波数による周波数分割や符号による空間分割など任意の方法を用いて各無線基地局装置S1〜SMの無線信号を判別してもよい。
端末位置推定部D2は、入力された推定到来角φ’iと幾何学的データベースC2から読み出した到来角ψirとの差に基づいて無線端末装置B2の位置を推定する。端末位置推定部D2の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部C3は、各無線基地局装置S1〜SMのXY座法値と参照ポイントrのXY座標値に基づいて幾何学的に到来角ψirを算出し、幾何学的データベースC2に格納する。なお、各無線基地局装置S1〜SMのXY座法値と参照ポイントrのXY座標値は、予め無線端末装置B2に設定されている。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
A1,A2,…,AM,S1,S2,…,SM 無線基地局装置
B1,B2 無線端末装置
C,C2 幾何学的データベース
C1,C3 幾何学的データベース作成部
D1 端末位置推定装置
D11 推定到来角受信部
D2,D12 端末位置推定部
R1,R2 無線部
T1,T2 到来方向推定部
Claims (14)
- 複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 - 複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を具備する複数の無線基地局装置と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置される端末位置測定装置と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 - 前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項2に記載の端末位置推定システム。
- 複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、
位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置と、前記推定した電波の到来方向に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 - 無線基地局装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、
前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置され、位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える端末位置測定装置が、複数の前記無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 - 前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項5に記載の端末位置推定方法。
- 複数の受信アンテナを有し、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する複数の無線基地局装置から推定した前記電波の到来方向を受信する受信部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置されることを特徴とする端末位置測定装置。 - 前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項7に記載の端末位置測定装置。
- 複数の受信アンテナを有する無線端末装置と、前記無線端末装置に無線信号を送信する複数の無線基地局装置とからなる端末位置推定システムであって、
前記無線端末装置は、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 - 前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項9に記載の端末位置推定システム。
- 位置を表す複数の参照ポイントごとに複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える無線端末装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定するステップと、
前記無線端末装置が、推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 - 前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項11に記載の端末位置推定方法。
- 複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。 - 前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項13に記載の無線端末装置。
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