JP2011130399A - 紛失モバイル端末機の位置推定システム、方法及びモバイル端末機 - Google Patents

Abstract

【課題】紛失された携帯電話の電源がＯＦＦになった場合、他の非常用の一時的バッテリーによって信号を送受信することで紛失された携帯電話の位置追跡を可能にする。
【解決手段】本発明の一様態に係る位置推定システムは、活性化信号を送信し、活性化信号に応答したモバイル端末機から端末機ＩＤとＧＰＳ位置情報を受信し、端末機ＩＤ及び距離情報の受信時間と端末機ＩＤ及びＧＰＳ位置情報を伝送する多数の基地局及び各基地局の位置と、各基地局から伝送された受信時間及びＧＰＳ位置情報を利用して端末機ＩＤに対応するモバイル端末機の位置を推定するコンピューティング装置を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モバイル端末機紛失時に電源が切れた場合であっても位置を推定して探せる位置推定システム及び方法に関する。

通信会社が最近サービス中の紛失携帯電話の位置追跡は、電源がＯＦＦになる前までに可能であるが、正確な位置の追跡は不可能であり、大略的な町名程度に追跡することができ、実際、紛失された位置と追跡された位置との間には、数十メートルから数百メートル以上の誤差がある。また携帯電話の電源が持続されないという点で問題がある。さらに、単なる紛失でない場合や携帯電話を盗まれた場合に携帯電話を探すということは殆ど不可能である。また現在のサービスによって追跡される位置は基地局を基準に近接する大略的な位置に過ぎず、紛失された携帯電話が室内に位置した場合にはＧＰＳデータで正確な位置を把握するのが難しいので、近所の基地局の位置程度のみを知らせる実情である。

また位置推定をする時種々の誤差要因があるが、このうち基地局中心にある時、他の基地局の信号が弱くなる可聴性(herability)、時刻同期及び相関器分解能、中継器による遅延、Non-Line of Sight(ＮＬＯＳ）、多重経路(multipath)などによる基地局と携帯電話との間の距離測定に問題があるのが実情である。

Time-Of-Arrival(ＴＯＡ)やTime-Difference-Of-Arrival(ＴＤＯＡ)、ＡＯＡ(Angle-of-Arrival)、或いはマイクロセルによる距離推定方法は依然として多くの誤差要因を抱えている。

韓国公開特許第１０‐２００５‐００４６３６２号公報

本発明の目的は、紛失された携帯電話の電源がＯＦＦになった場合、他の非常用の一時的バッテリーによって信号を送受信することで紛失された携帯電話の位置追跡を可能にする位置推定システム、方法及びモバイル端末機を提供するところにある。

本発明の目的は上述した目的に限定されず、上述されていない他の目的は以下の記載により当業者に明確に理解されるであろう。

本発明の一様態による位置推定システムは、紛失されたモバイル端末機の位置を推定するシステムであって、活性化信号を送信し、前記活性化信号に応答した前記モバイル端末機から端末機ＩＤと、ＧＰＳ位置情報を受信し、前記端末機ＩＤ及び距離情報の受信時間と前記端末機ＩＤ及びＧＰＳ位置情報を伝送する多数の基地局及び前記各基地局の位置と、前記各基地局から伝送された前記受信時間及び前記ＧＰＳ位置情報を利用して前記端末機ＩＤに対応する前記モバイル端末機の位置を推定するコンピューティング装置とを有する。

本発明の他の様態によるモバイル端末機は、紛失されたモバイル端末機の位置を推定するためのモバイル端末機であって、メイン端末機と、活性化信号に応答して前記メイン端末機に補助電源を供給し、前記メイン端末機に活性化命令を送信する補助端末機とを有しており、前記メイン端末機は前記補助電源及び前記活性化命令に応答し、端末機ＩＤとＧＰＳ位置情報を基地局に送信する。

本発明の他の様態による紛失されたモバイル端末機の位置を推定する方法は、紛失されたモバイル端末機の位置を推定する方法であって、活性化信号を送信するステップと、前記活性化信号に応答した前記モバイル端末機から端末機ＩＤと、ＧＰＳ位置情報を受信するステップ及び前記各基地局の位置と、前記ＧＰＳ位置情報を受信した受信時間及び前記ＧＰＳ位置情報を利用して前記モバイル端末機の位置を推定するステップとを有する。

その他の実施の形態の具体的な事項は、発明の詳細な説明及び図面に示されている。

本発明によると、モバイル端末機の電源が切れた場合に位置を追跡し難い従来の問題を解決し、モバイル端末機の位置を正確に推定することができる。

実施の形態に係るモバイル端末機を説明するためのブロック図である。 一実施の形態に係る紛失モバイル端末機の位置推定システムを説明するためのブロック図である。 他の実施の形態に係るモバイル端末機の位置推定システムを示すブロック図である。 図３のシステムにおいて位置を推定する方法を説明するためのブロック図である。 他の実施の形態に係る紛失モバイル端末機の位置推定方法を説明するためのシーケンス図である。

本発明の利点及び特徴、またそれを達成する方法は添付の図面とともに詳細に説明されている実施の形態を参照すると、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施の形態に限定されるのではなく、様々な形態として具現され、ただ本実施の形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者に発明の範疇を完全に知らせるために提供し、本発明は請求項の範疇によって定義されるのみである。一方、本明細書において使用された用語は、実施の形態を説明するためのものであって本発明を制限しようとするものではない。また、本明細書において１つの素子(elements)が他の素子と“連結された(connected to)”と称されるのは、他の素子と直接連結またはカップリングされた場合若しくは中間に他の素子を介した場合とも含む。本明細書において、単数形は文章で特段に言及しない限り複数形も含む。明細書において使用される“有する。(comprise)”及び／または“有する(comprising)”は、言及された構成要素は１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

図１を参照して本発明の実施の形態に係るモバイル端末機を説明する。図１は実施の形態に係るモバイル端末機を説明するためのブロック図である。図１に示されたように本発明の実施の形態に係るモバイル端末機１００は、メイン端末機１１０と補助端末機１４０とを有する。

メイン端末機１００は、従来の一般的なモバイル端末機である。即ち、メイン端末機１１０は音声データ、文字データまたは映像データなどを送受信するためのアンテナ１７０と、送受信されるデータを処理するメイン処理部１２０と、駆動するための電源を提供するメインバッテリー１３０及びＧＰＳ受信部１３５とを有する。

補助端末機１４０は、モバイル端末機１００が紛失されメインバッテリー１３０が消尽された時に作動する補助的なモジュールであって、補助バッテリー１６０と補助制御部１５０とを有する。

このような補助端末機１４０は、メインバッテリー１３０の電源が残っているとＯＦＦ状態またはスリープ状態からメインバッテリー１３０の電源が全て切れると外部から活性化信号を受信するほどの電力で作動する。このような補助端末機１４０は、メイン端末機１１０のアンテナ１７０を共用し、メインバッテリー１３０が消尽された時に作動されて基地局２００から特定のプロトコルの活性化信号を受信し、それに応答して補助バッテリー１６０を通じてメイン端末機１１０に電源(ＡＰ)を供給し、メイン端末機１１０に活性化命令(ＡＣ)を送る。活性化信号を受信し、それに応答するために、補助制御部１５０は低雑音増幅器、復調器及び信号処理器などで構成される。

補助バッテリー１６０から電源(ＡＰ)が供給され活性化命令(ＡＣ)を受信したメイン端末機１１０は、自身の端末機ＩＤを含む信号を基地局２００に送信する。メイン端末機１１０が基地局２００に送信する信号にはモバイル端末機１００自身の位置情報をさらに含むことができる。補助バッテリー１６０から提供される電源は、端末機ＩＤと自身の位置情報を基地局２００に送信する程度の電力であり得る。ここで位置情報は、モバイル端末機１００と基地局２００との間の距離、ＧＰＳ衛星とモバイル端末機１００との間の距離及びＧＰＳ衛星と基地局２００との間の距離のうち少なくとも１つを有するものであって、メインバッテリー１３０が全て消尽する前にＧＰＳ受信部１３５がＧＰＳ衛星から受信した最後の位置情報であり得るし、または補助バッテリー１６０から電源(ＡＰ)が供給されて活性化されたＧＰＳ受信部１３５がＧＰＳ衛星から位置情報信号を受信し、受信された位置情報信号を基地局２００に送信することができる。

このようなモバイル端末機１００は、メインバッテリー１３０が全て消尽されても、基地局２００からの活性化信号を受信して補助バッテリー１６０により動作し、活性化信号に応答して基地局２００に端末機ＩＤまたは自身の位置情報を送信することによって、紛失モバイル端末機１００の位置推定を達成できるようにする。基地局が、紛失されたモバイル端末機１００の位置を推定する方法については図２ないし図４を参照して説明する。

端末機ＩＤは各端末機毎に与えられた識別子であり、基地局２００が送信する活性化信号は端末機ＩＤと一対一で対応することができる。例えば、基地局２００は紛失申告されたモバイル端末機のＩＤに対応する活性化信号を生成及び送信することができる。また、紛失されたモバイル端末機１００は自身に該当する活性化信号に応答して端末機ＩＤと位置情報を送信する。即ち、モバイル端末機１００は自身のＩＤに対応する活性化信号のみに応答して端末機ＩＤと位置情報を送信するように生産することができる。例えば、補助端末機１４０は自身のＩＤに対応する活性化信号のみに応答して補助電源(ＡＰ)と活性化命令(ＡＣ)をメイン端末機１１０に提供する。

以下、上述したモバイル端末機１００が紛失された時に、位置を推定するシステム及び方法について説明する。

図２を参照して本発明の一実施の形態に係る紛失モバイル端末機の位置推定システム及び方法について説明する。図２は一実施の形態に係る紛失モバイル端末機の位置推定システム及び方法を説明するためのブロック図である。実施例に係る紛失モバイル端末機の位置推定システム１０は、多数の基地局２０１、２０２、２０３、２０４と、コンピューティング装置３００を有する。

紛失されたモバイル端末機１００と隣接した多数の基地局(２０１、２０２、２０３、２０４)(例えば、４つ)は、モバイル端末機１００にそれぞれ活性化信号を送信し、モバイル端末機１００が活性化信号に応答して伝送する、端末機ＩＤを含む信号をコンピューティング装置３００に送信する。また基地局２０１、２０２、２０３、２０４はそれぞれモバイル端末機１００から端末機ＩＤを受信した受信時間(ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４)をコンピューティング装置３００に伝送する。

コンピューティング装置３００は各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の位置と、各基地局２０１、２０２、２０３、２０４がモバイル端末機１００から伝送された信号の受信時間(ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４)と、端末機ＩＤを利用してモバイル端末機１００の位置を推定する。

具体的に、モバイル端末機１００が可聴性位置におらず、時刻遅延効果や多重経路誤差など観測データに関する誤差が排除された場合に対して、モバイル端末機１００のＸ、Ｙ、Ｚ、ｔからそれぞれ第１基地局の位置ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｔ１、第２基地局の位置ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｔ２、第３基地局の位置ｘ３、ｙ３、ｚ３、ｔ３及び第４基地局の位置ｘ４、ｘ４、ｚ４、ｔ４までの距離は、次の式１のように各々示される。

(ここで、ｊ＝１、２、３、４)
また、各基地局２０１、２０２、２０３、２０４に対して次のような１×４の行列が少なくとも４つ以上の観測データを有し４×４或いは４以上×４の行列を構成することができる。推定しようとするｓｔａｔｅＸはＸ＝［ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，Δｔ］である。

ここでｃは光の速度であり、ｔはモバイル端末機１００が各基地局２０１、２０２、２０３、２０４に端末機ＩＤ及び位置情報を送信した時間であり、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は各基地局２０１、２０２、２０３、２０４から端末機ＩＤ及び位置情報を受信した時間である。

各基地局２０１、２０２、２０３、２０４とモバイル端末機１００までの距離に対する観測データＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４から、モバイル端末機１００の位置Ｘ、Ｙ、Ｚ、ｔは最小自乗法(least square)またはカルマンフィルタ(Kalman filter)により推定される。ここで距離に対する観測データＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、各基地局２０１、２０２、２０３、２０４が端末機ＩＤを受信した時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とモバイル端末機１００が送信した時間ｔの差異に光の速度をかけて計算されるデータであり得るし、このような場合、モバイル端末機１００は端末機ＩＤを送信する時に、送信する時間ｔを端末機ＩＤと共に基地局２０１、２０２、２０３、２０４に送信することもできる。

モバイル端末機１００の位置Ｘ，Ｙ、Ｚ、ｔは、例えば下記の式３を利用して推定することができる。

ここでＷはモバイル端末機１００から伝送された信号の強度に応じて加重値を与えるための加重値の行列である。またＬｊはＲ_j−Ｒ_j０−ｃ＊ｄｔ_jであり、ｄｔ_jはｔ_j−ｔであり、Ｒ_j０は初期値にした大略的に知るモバイル端末機１００の位置情報である。大略的なモバイル端末機１００の位置を知るのであれば、推定されたＸ＝［ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，Δｔ］と任意の初期値（Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）を足してモバイル端末機１００の位置を知ることができ、その位置はＸ＝Ｘ₀＋ΔＸ，Ｙ＝Ｙ₀＋ΔＹ，Ｚ＝Ｚ₀＋ΔＺとなる。

反面、モバイル端末機１００の位置を知ることができなければ、絶対値のＸ、Ｙ、Ｚ、ｔに対して最小自乗法(least square)によって求めることができる。知らないのが４つで、観測データが４つ以上であれば、求めようとするＸ、Ｙ、Ｚ、ｔを計算することができる。

ここで、コンピューティング装置３００は各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の位置を正確に知っているのが望ましく、各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の時間とコンピューティング装置３００の時間は同期化されるのが望ましい。但し、モバイル端末機１００の時間と各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の時間が同期化されている必要はない。またモバイル端末機１００の時間とコンピューティング装置３００の時間が同期化されている必要はない。但し、本発明はモバイル１００の時間と各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の時間及びモバイル端末機１００の時間とコンピューティング装置３００の時間が同期化された場合を排除はしない。このコンピュータ２０５時刻と各基地局２０１、２０２、２０３、２０４の時間、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の同期化は携帯電話の位置推定時に正確な値を使用するようにして正確な位置推定が可能になる。受信した時刻が正確であれば、送った正確な時刻を推定することができる。この方法は既存のＴＯＡと類似するが携帯電話の時刻は同期化時刻させる必要はないという利点を持っている。

上述した位置推定方法は、基地局間の距離が近く、ＮＬＯＳやその他の誤差の問題が解決されたり或いは微々たる時に適用されるのが望ましい。但し、多重経路誤差やＮＬＯＳ、可聴性問題、信号中継器による遅延などの問題がある場合には、観測データの代わりにＧＰＳ衛星から得るデータを利用することができる。

以下、図３及び図４を参照して本発明の他の実施例に係るモバイル端末機の位置推定システム及び方法を説明する。図３は他の実施例に係るモバイル端末機の位置推定システムを示すブロック図であり、図４は図３のシステムにおいて位置を推定する方法を説明するためのブロック図である。

図３を参照すると、各基地局２０１、２０２、２０３、２０４はＧＰＳ衛星から、モバイル端末機１００とＧＰＳ衛星との間の距離及び基地局とＧＰＳ衛星との間の距離を受信する。また基地局はＧＰＳ衛星に対する各基地局２０１、２０２、２０３、２０４での高度角と、モバイル端末機１００とＧＰＳ衛星との間の距離及び基地局とＧＰＳ衛星との間の距離をコンピューティング装置３００に伝送する。コンピューティング装置３００は伝送された情報を利用してモバイル端末機１００の位置を推定する。

具体的に図４に示されたように、コンピューティング３００は、ＧＰＳ衛星に対する第１基地局での高度角と、モバイル端末機１００とＧＰＳ衛星との間の距離及び第１基地局とＧＰＳ衛星との間の距離を利用して、三角関数の公式を通じて第１基地局とモバイル端末機１００との間の距離を計算することができる。ここで第１基地局は数基地局のうちモバイル端末機１００と最も近い基地局でないこともあり得るし、遠くにある基地局であるほど高度角の正確度が高まる。

上記の式４のように三角関数の公式を利用して、コンピューティング装置３００は各基地局２０１、２０２、２０３、２０４とモバイル端末機１００との間の距離を算出することができる。

正確度を高めるために、コンピューティング装置３００は上記の数式から算出された多数のＲ₁の平均値を算出することもできる。このように、コンピューティング装置３００はモバイル端末機１００とＧＰＳ衛星との間の距離及び基地局とＧＰＳ衛星との間の距離を有するＧＰＳデータを収集して基地局と携帯電話との間の距離を算出し、そこから式１ないし式３に代入すれば、モバイル端末機１００の位置を正確に計算することができる。ここで、正確度をさらに高めるために、コンピューティング装置３００は差分方法を使用してモバイル端末機１００とＧＰＳ衛星との間の距離及び基地局とＧＰＳ衛星との間の距離に含まれた誤差値を無くすことができる。

さらに図５を参照して本発明のまた他の実施例に係る紛失端末機の位置推定方法について説明する。図５は本発明のまた他の実施例に係る紛失端末機の位置推定方法を説明するためのシーケンス図である。

まず、多数の基地局２０１、２０２、２０３、２０４は、モバイル端末機１００にそれぞれ活性化信号を送信する(Ｓ５１０)。

また多数の基地局２０１、２０２、２０３、２０４はモバイル端末機１００から端末機ＩＤを受信し(Ｓ５２０)、受信された端末機ＩＤと、端末機ＩＤを受信した受信時間をコンピューティング装置３００に送信する。コンピューティング装置３００は多数の基地局２０１、２０２、２０３、２０４から端末機ＩＤと、端末機ＩＤを受信した受信時間からモバイル端末機１００の位置を推定する(Ｓ５３０)。

ステップＳ５３０においてコンピューティング装置３００が位置を推定する具体的な方法は、上述した実施例で説明した通りである。

本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更されずに他の具体的な形態で実施することができるということを理解できるであろう。よって、上述した実施例は全ての面において例示的なものであって限定的なものでないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその均等概念から導出される全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

Claims (15)

1. 紛失されたモバイル端末機の位置を推定するシステムにおいて、
   活性化信号を送信し、前記活性化信号に応答した前記モバイル端末機から端末機ＩＤを受信し、前記端末機ＩＤの受信時間及び前記端末機ＩＤを伝送する多数の基地局と、
   前記各基地局の位置と、前記受信時間を利用して前記端末機ＩＤに対応する前記モバイル端末機の位置を推定するコンピューティング装置と
   を有する紛失モバイル端末機の位置推定システム。
2. 前記コンピューティング装置は、カルマンフィルタ(Kalman filter)または最小自乗法により、前記各基地局の位置と前記受信時間から前記モバイル端末機の位置を推定する請求項１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定システム。
3. 前記各基地局の時間と前記コンピューティング装置の時間は同期化されており、前記モバイル端末機の時間と前記各基地局の時間または前記モバイル端末機の時間と前記コンピューティング装置の時間は同期化されていない請求項１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定システム。
4. 前記コンピューティング装置は、前記各基地局から前記ＧＰＳ衛星に対する前記各基地局での高度角と、前記各基地局と前記ＧＰＳ衛星との間の第１距離情報及び前記モバイル端末機と前記ＧＰＳ衛星との間の第２距離情報を受信し、前記高度角と、前記第１及び第２距離情報を利用して前記各基地局と前記端末機までの距離を算出して、カルマンフィルタまたは最小自乗法により、算出された前記各基地局と前記端末機までの距離から前記モバイル端末機の位置を推定する請求項１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定システム。
5. 前記基地局は、紛失申告された前記端末機ＩＤに対応する前記活性化信号を生成して送信する請求項１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定システム。
6. 紛失されたモバイル端末機の位置を推定するためのモバイル端末機において、
   メイン端末機と、
   活性化信号に応答して前記メイン端末機に補助電源を供給し、前記メイン端末機に活性化命令を送信する補助端末機とを有し、
   前記メイン端末機は前記補助電源及び前記活性化命令に応答して、端末機ＩＤを基地局に送信するモバイル端末機。
7. 前記補助端末機は、前記メイン端末機のメイン電源が全て切れた場合に前記補助電源を供給する請求項６に記載のモバイル端末機。
8. 前記メイン端末機は、前記メイン電源を供給するメインバッテリーと、前記端末機ＩＤを送信するアンテナとを有し、
   前記補助端末機は、前記補助電源を供給する補助バッテリーと、前記アンテナから受信された前記活性化信号に応答して前記活性化命令を前記メイン端末機に送信する補助制御部とを有する請求項７に記載のモバイル端末機。
9. 前記メイン端末機は、ＧＰＳ位置情報を受信するＧＰＳ受信部をさらに有し、
   前記基地局に前記ＧＰＳ位置情報をさらに送信し、
   前記ＧＰＳ位置情報は、前記モバイル端末機と衛星ＧＰＳとの間の距離情報を有する請求項６に記載のモバイル端末機。
10. 前記活性化信号は、前記端末機ＩＤに対応されて基地局から生成及び伝送されたものであり、
    前記補助端末機は、前記端末機ＩＤに対応する前記活性化信号に応答して前記活性化命令及び補助電源を提供する請求項６に記載のモバイル端末機。
11. 紛失されたモバイル端末機の位置を推定する方法において、
    活性化信号を送信するステップと、
    前記活性化信号に応答した前記モバイル端末機から端末機ＩＤを受信するステップと、 前記各基地局の位置と、前記端末機ＩＤを受信した受信時間を利用して前記モバイル端末機の位置を推定するステップと
    を有する紛失モバイル端末機の位置推定方法。
12. 前記活性化信号を送信するステップは、紛失申告された前記モバイル端末機の端末機ＩＤに対応する活性化信号を生成して送信するステップを有する請求項１１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定方法。
13. 前記推定するステップは、カルマンフィルタまたは最小自乗法により、前記各基地局の位置と前記受信時間から前記モバイル端末機の位置を推定するステップを有する請求項１１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定方法。
14. 前記推定するステップは、
    前記各基地局と前記ＧＰＳ衛星との間の第１距離情報及び前記モバイル端末機と前記ＧＰＳ衛星との間の第２距離情報を受信するステップと、
    前記各基地局から前記ＧＰＳ衛星に対する前記各基地局での高度角と、前記第１及び第２距離情報を利用して前記各基地局と前記端末機までの距離を算出するステップと、
    カルマンフィルタまたは最小自乗法により、算出された前記各基地局と前記端末機までの距離から前記モバイル端末機の位置を推定するステップと
    を有する請求項１１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定方法。
15. 前記各基地局の時間と前記コンピューティング装置の時間は同期化されており、前記モバイル端末機の時間と前記各基地局の時間または前記モバイル端末機の時間と前記コンピューティング装置の時間は同期化されていない請求項１１に記載の紛失モバイル端末機の位置推定方法。

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