JP2011257162A - 位置推定判定装置及び位置推定判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置情報を受け付ける利用者を混乱させにくくすることができる位置推定判定装置及び位置推定判定方法を提供すること。
【解決手段】移動局の位置を推定する推定装置が、水平偏波及び垂直偏波の双方を受信可能なアンテナを有し、かかるアンテナによって受信された水平偏波の受信電界強度と垂直偏波の受信電界強度との比である偏波比を算出するとともに、偏波比の時間変動量を算出し、偏波比が大きく、かつ、偏波比の時間変動量が小さいほど、位置推定精度が高いと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置推定判定装置及び位置推定判定方法に関する。

近年、移動局の所在位置を推定する位置推定技術が知られている。位置推定技術は、例えば、現在地を表示する機能や、利用者が所望する目的地までナビゲーションするナビ機能を提供する場合などに用いられる。

位置推定技術では、例えば、移動局と受信局との間で送受される信号の受信電界強度に基づいて、移動局の位置を推定する。かかる手法を用いる場合は、予め受信電界強度と受信局から移動局までの距離との対応関係を測定しておき、かかる測定結果を受信局が保持しておく。そして、移動局の所在位置を推定する場合には、複数の受信局が、移動局から送信される信号を受信し、受信電界強度を測定する。そして、複数の受信局は、検証環境において測定済みの受信電界強度と受信局から移動局までの距離との対応関係に基づいて、受信電界強度に対応する距離を取得する。そして、複数の受信局のうち代表となる受信局や位置推定装置が、各々の受信局によって得られた距離に基づいて、移動局の所在位置を推定する。

また、位置推定技術の他の例としては、最尤推定法（Maximum Likelihood Estimation）を用いた手法がある。最尤推定法を用いた手法も、上記例と同様に、予め検証環境において、移動局と受信局との間で信号を送受することで、受信電界強度と受信局から移動局までの距離との対応関係を保持しておくことになる。

このような受信電界強度を用いた位置推定技術は、移動局と受信局との間に障害物が存在する場合であっても、移動局と受信局との間で通信が可能な環境であれば実現できる。したがって、受信電界強度を用いた位置推定技術は、移動局が建物内や地下街等に所在する場合であっても適用することができる。

特開２００８−２１６０８４号公報

しかしながら、上記の従来技術には、正確な位置情報を提供できずに、利用者を混乱させるおそれがあるという問題がある。

具体的には、検証環境と運用環境とでは、信号の伝搬環境が異なる場合があるので、検証環境において測定した受信電界強度と距離との対応関係は、運用環境における受信電界強度と距離との対応関係と異なる場合がある。例えば、検証環境においては、一般に、移動局と受信局との間に障害物が存在しない状況で受信電界強度と距離との対応関係を測定する。しかし、運用環境においては、移動局があらゆる環境下に移動するので、移動局と受信局との距離が同一であっても、受信局において検出される受信電界強度が変動する。

したがって、受信局は、位置推定処理を行う場合に、検証環境で測定した受信電界強度と距離との対応関係から、実際の移動局と受信局との正確な距離情報を取得できるとは限らない。このため、受信局は、利用者の位置情報を正確に推定することが困難であり、その結果、誤差を含む位置情報を利用者に提供するおそれがある。このようなことから、上記の従来技術を用いると、正確な位置情報を提供できずに、利用者を混乱させるという問題を招く。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、位置情報を受け付ける利用者を混乱させにくくすることができる位置推定判定装置及び位置推定判定方法を提供することを目的とする。

本願の開示する位置推定判定装置は、一つの態様において、水平偏波及び垂直偏波を含む信号を受信するアンテナと、前記アンテナによって受信された信号の受信電界強度に基づいて、該信号の送信元である移動局の所在位置を推定する位置推定部と、前記アンテナによって受信された水平偏波の受信電界強度と垂直偏波の受信電界強度との比である偏波比を算出する偏波比算出部と、前記偏波比算出部によって算出された偏波比の時間変動量を算出する偏波比変動算出部と、前記偏波比算出部によって算出された偏波比が大きく、かつ、前記偏波比変動算出部によって算出された偏波比の時間変動量が小さいほど、前記位置推定部によって推定された所在位置の精度が高いと判定する品質判定部とを有する。

本願の開示する位置推定判定装置及び位置推定判定方法の一つの態様によれば、位置情報を受け付ける利用者を混乱させにくくすることができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る位置推定判定装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施例２に係る基地局を有する測位システムの構成例を示す図である。 図３は、実施例２に係る基地局が有するアンテナを模式的に示す図である。 図４は、実施例２における携帯電話機の構成例を示すブロック図である。 図５は、実施例２に係る基地局の構成例を示すブロック図である。 図６は、相対角算出部による相対角度算出処理の一例を示す図である。 図７は、偏波比算出部による偏波比算出処理の一例を示す図である。 図８は、偏波比の時間変動の一例を示す図である。 図９は、品質判定部による品質判定結果の一例を示す図である。 図１０は、実施例２における携帯電話機による処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、実施例２に係る基地局による処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、品質判定部による品質判定処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、実施例３に係る位置推定判定装置を有する測位システムの構成例を示す図である。 図１４は、実施例３における基地局の構成例を示すブロック図である。 図１５は、実施例３に係る位置推定判定装置の構成例を示すブロック図である。 図１６は、携帯電話機が品質判定処理を行う場合における基地局及び携帯電話機による処理手順を示すシーケンス図である。 図１７は、位置推定判定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。

以下に、本願の開示する位置推定判定装置及び位置推定判定方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する位置推定判定装置及び位置推定判定方法が限定されるものではない。

まず、図１を用いて、実施例１に係る位置推定判定装置について説明する。図１は、実施例１に係る位置推定判定装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、実施例１に係る位置推定判定装置１は、アンテナ２と、位置推定部３と、偏波比算出部４と、偏波比変動算出部５と、品質判定部６とを有する。

アンテナ２は、外部から送信される信号の水平偏波及び垂直偏波の双方を受信する。すなわち、実施例１におけるアンテナ２は、水平偏波及び垂直偏波の双方を受信できるように、各偏波方向に対応したアンテナ素子を有する。

位置推定部３は、移動局から送信される信号がアンテナ２によって受信された場合に、かかる信号の受信電界強度に基づいて、移動局の位置を推定する。なお、位置推定部３は、アンテナ２によって受信された水平偏波又は垂直偏波のいずれを用いて位置推定処理を行ってもよい。

偏波比算出部４は、アンテナ２によって受信された水平偏波の受信電界強度と、垂直偏波の受信電界強度との比を算出する。なお、以下では、水平偏波の受信電界強度と、垂直偏波の受信電界強度との比を「偏波比」と表記する場合がある。

偏波比変動算出部５は、偏波比算出部４によって算出された偏波比の時間変動量を算出する。例えば、偏波比変動算出部５は、偏波比算出部４によって定期的に算出される偏波比の変動量を、偏波比算出部４によって偏波比が算出される時間間隔により除算することで、偏波比の時間変動量を算出する。

品質判定部６は、偏波比算出部４によって算出された偏波比と、偏波比変動算出部５によって算出された偏波比の時間変動量とに基づいて、位置推定部３による位置の推定精度を判定する。具体的には、品質判定部６は、偏波比算出部４によって算出された偏波比が大きいほど、位置推定部３の位置推定精度が高いと判定する。また、品質判定部６は、偏波比変動算出部５によって算出された偏波比の時間変動量が小さいほど、位置推定部３の位置推定精度が高いと判定する。

このように判定する理由を説明する。一般に、移動局は、単一偏波成分のみを送信する。したがって、仮に移動局が垂直偏波を送信している際に、移動局と位置推定判定装置１との間に障害物が存在しない場合等の理想的な環境では、位置推定判定装置１は、移動局からほぼ垂直偏波のみを受信する。しかし、移動局と位置推定判定装置１との間に障害物が存在する場合には、移動局から送信された垂直偏波が障害物に反射等することにより変化するので、位置推定判定装置１は、水平偏波も検出することになる。

すなわち、位置推定判定装置１は、移動局から垂直偏波が送信された場合に、例えば、受信した垂直偏波を水平偏波により除算した偏波比が大きいほど、移動局と位置推定判定装置１との間に存在する障害物が少ないと判定できる。移動局と位置推定判定装置１との間に障害物が存在しない環境は、上述した受信電界強度と距離との対応関係を測定する検証環境に近い環境であるといえる。このようなことから、品質判定部６は、偏波比算出部４によって算出された偏波比が大きいほど、位置推定部３の位置推定精度が高いと判定することができる。

一方、位置推定判定装置１は、垂直偏波と水平偏波との比率が小さいほど、移動局と位置推定判定装置１との間に多くの障害物が存在すると判定できる。これは、移動局と位置推定判定装置１との間に多くの障害物が存在する場合には、例えば、移動局から送信された垂直偏波が障害物に反射することで変化して位置推定判定装置１に届いたと考えられるからである。

また、偏波比の時間変動量が大きい場合には、移動局が所在する環境の変化が激しいことを意味する。言い換えれば、偏波比の時間変動量が大きい場合には、移動局が高速に移動していることを意味する。移動局が高速に移動している場合には、一般に、位置推定部３の位置推定精度が下がる。一方、偏波比の時間変動量が小さい場合には、移動局が停止しているか、又は、低速で移動していることを意味する。移動局が停止又は低速移動している場合には、一般に、位置推定部３の位置推定精度は高くなる。このようなことから、品質判定部６は、偏波比変動算出部５によって算出された偏波比の時間変動量が小さいほど、位置推定部３の位置推定精度が高いと判定することができる。

このように、実施例１に係る位置推定判定装置１は、受信した水平偏波の受信電界強度と垂直偏波の受信電界強度との偏波比に基づいて、位置推定部３の位置推定精度を判定する。また、位置推定判定装置１は、偏波比の時間変動量に基づいて、位置推定部３の位置推定精度を判定する。これにより、位置推定判定装置１は、移動局と位置推定判定装置１との伝搬状態を判定し、位置推定部３の位置推定精度を判定することができる。

例えば、位置推定判定装置１は、位置推定部３によって推定された位置情報とともに、位置推定部３の位置推定精度を移動局等に送信することで、移動局の利用者を混乱させにくくすることができる。具体的には、利用者は、位置推定精度に基づいて、位置推定判定装置１から受信した位置情報の信頼度を認識することができるので、仮に位置情報に誤りがあっても混乱することがない。

なお、位置推定判定装置１は、移動局から水平偏波が送信される場合には、受信した水平偏波を垂直偏波により除算した偏波比を算出し、算出した偏波比を用いて、移動局と位置推定判定装置１との伝搬状態を判定し、位置推定部３の位置推定精度を判定することができる。

次に、実施例２では、上記実施例１において説明した位置推定判定装置１を有する測位システムについて説明する。なお、実施例２では、実施例１に係る位置推定判定装置１を基地局に適用し、実施例１における移動局を携帯電話機に適用する場合について説明する。

［実施例２における測位システムの構成］
まず、図２を用いて、実施例２に係る基地局を有する測位システムについて説明する。図２は、実施例２に係る基地局を有する測位システムの構成例を示す図である。図２に示すように、実施例２における測位システムＳＹ１は、携帯電話機１０と、基地局１００ａ〜１００ｄを有する。

携帯電話機１０は、実施例１において説明した移動局に対応し、基地局１００ａ〜１００ｄに対して、垂直偏波又は水平偏波のいずれか一方を送信する。なお、実施例２における携帯電話機１０は、垂直偏波を送信するものとする。

基地局１００ａ〜１００ｄは、携帯電話機１０から送信される垂直偏波の受信電界強度を計測する。そして、基地局１００ａ〜１００ｄのうち代表となる基地局は、基地局１００ａ〜１００ｄによって計測された受信電界強度に基づいて、携帯電話機１０の所在位置を推定する。図２に示した例では、基地局１００ａが、代表の基地局であり、携帯電話機１０の所在位置を推定するものとする。すなわち、基地局１００ａは、実施例１において説明した位置推定判定装置１に対応する。

ここで、基地局１００ａは、水平偏波及び垂直偏波の双方を受信できるアンテナを有する。図３に、実施例２に係る基地局１００ａが有するアンテナを模式的に示す。図３に示すように、基地局１００は、アンテナ１１０を有する。アンテナ１１０は、水平偏波を受信できるように、水平偏波方向に水平偏波成分受信用の偏波面を有するとともに、垂直偏波を受信できるように、垂直偏波方向に垂直偏波成分受信用の偏波面を有する。これにより、アンテナ１１０は、図３に示すように、垂直偏波Ｅ_Ｖと、水平偏波Ｅ_Ｈとを受信することができる。

そして、基地局１００ａは、携帯電話機１０から送信された信号がアンテナ１１０によって受信された場合に、アンテナ１１０によって受信された水平偏波の受信電界強度と、垂直偏波の受信電界強度との比である偏波比を算出する。また、基地局１００ａは、偏波比の時間変動量を算出する。そして、基地局１００ａは、偏波比と、かかる偏波比の時間変動量とに基づいて、位置推定精度を判定し、判定結果を携帯電話機１０に送信する。これにより、携帯電話機１０の利用者は、基地局１００ａから送信される推定位置情報の精度を認識することができる。

以下に、図２に示した携帯電話機１０及び基地局１００ａの構成及び処理手順等を説明する。なお、以下の説明では、所在位置を推定する処理等を行う代表の基地局１００ａを単に「基地局１００」と表記する場合がある。

［実施例２における携帯電話機の構成］
次に、図４を用いて、図２に示した携帯電話機１０の構成について説明する。図４は、実施例２における携帯電話機１０の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、実施例２における携帯電話機１０は、アンテナ１１と、傾度測定部１２と、送信部１３と、受信部１４と、表示部１５とを有する。なお、図４に示した例では、主に、実施例２に係る基地局１００による位置推定判定処理と関連する処理部を図示している。

アンテナ１１は、各種信号を空中へ発射することで基地局１００ａ〜１００ｄ等の外部装置に各種信号を送信する。また、アンテナ１１は、基地局１００ａ〜１００ｄ等の外部装置から送信される信号を受信する。

傾度測定部１２は、所定の基準方向に対する携帯電話機１０の傾き角度を測定する。実施例２における傾度測定部１２は、例えば磁気センサや加速度センサ等であり、鉛直方向を所定の基準方位とし、鉛直方向と携帯電話機１０とのなす角度を測定するものとする。以下では、鉛直方向と携帯電話機１０とのなす角度を「傾度」と表記する場合がある。なお、傾度測定部１２は、後述する基地局１００から、傾度測定要求を受け付けた場合に、傾度を測定する。傾度測定部１２が傾度を測定する理由は、基地局１００とともに説明する。

送信部１３は、アンテナ１１を介して、外部に信号を送信する。例えば、送信部１３は、アンテナ１１を介して垂直偏波を定期的に送信する。また、例えば、送信部１３は、傾度測定部１２によって測定された携帯電話機１０の傾度を基地局１００へ送信する。

受信部１４は、アンテナ１１を介して、基地局１００等の外部装置から信号を受信する。例えば、受信部１４は、基地局１００から、携帯電話機１０の所在位置を示す位置情報や、かかる位置情報の精度を示す品質判定情報を受信する。

表示部１５は、各種情報を表示する表示デバイスであり、例えば、液晶ディスプレイやスピーカ等である。例えば、表示部１５は、受信部１４によって受信された位置情報や、かかる位置情報の精度を示す品質判定情報を表示する。

［実施例２に係る基地局の構成］
次に、図５を用いて、実施例２に係る基地局１００の構成について説明する。図５は、実施例２に係る基地局１００の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、実施例２に係る基地局１００は、アンテナ１１０と、受信電界強度計測部１２０と、サンプリング周波数算出部１３０と、受信制御部１４０と、位置推定部１５０とを有する。

アンテナ１１０は、各種信号を空中へ発射することで携帯電話機１０等の外部装置に各種信号を送信する。また、アンテナ１１０は、携帯電話機１０等の外部装置から送信される信号を受信する。

実施例２におけるアンテナ１１０は、図３に示したように、水平偏波及び垂直偏波の双方を受信できるように、各偏波方向に対応した素子を有する。具体的には、アンテナ１１０は、ＲＦ（Radio Frequency）スイッチを有し、後述する受信制御部１４０によってＲＦスイッチが切り替えられることにより、水平偏波用給電点と垂直偏波用給電点とが切り替えられる。これにより、アンテナ１１０は、携帯電話機１０から送信される信号の垂直偏波成分を受信することができる。さらに、アンテナ１１０は、携帯電話機１０から送信される信号の水平偏波成分を受信することができる。

受信電界強度計測部１２０は、アンテナ１１０によって受信された信号の受信電界強度を測定する。具体的には、受信電界強度計測部１２０は、アンテナ１１０において水平偏波素子が選択された場合には、水平偏波の受信電界強度を測定する。また、受信電界強度計測部１２０は、アンテナ１１０において垂直偏波素子が選択された場合には、垂直偏波の受信電界強度を測定する。

ここで、受信電界強度計測部１２０は、アンテナ１１０が水平偏波を受信するように切り替えられている間に、アンテナ１１０によって受信される水平偏波を所定のサンプリング数だけサンプリングして、水平偏波の受信電界強度を計測する。そして、受信電界強度計測部１２０は、サンプリング数分の受信電界強度の平均値を算出し、算出した平均値を水平偏波の受信電界強度とする。同様に、受信電界強度計測部１２０は、アンテナ１１０が垂直偏波を受信するように切り替えられている間に、アンテナ１１０によって受信される垂直偏波を所定のサンプリング数だけサンプリングして、サンプリング数分の受信電界強度の平均値を算出することで、垂直偏波の受信電界強度を計測する。

以下では、受信電界強度計測部１２０によって水平偏波がサンプリングされるサンプリング数と、垂直偏波がサンプリングされるサンプリング数との合計のサンプリング数を「Ｎ」とする。なお、受信電界強度計測部１２０によって水平偏波及び垂直偏波がサンプリングされる際のサンプリング周波数は、後述するサンプリング周波数算出部１３０によって算出される。すなわち、受信電界強度計測部１２０は、後述するサンプリング周波数算出部１３０によって算出されるサンプリング周波数に従って、水平偏波及び垂直偏波をサンプリングする。

サンプリング周波数算出部１３０は、受信電界強度計測部１２０によって水平偏波及び垂直偏波がサンプリングされる際に用いられるサンプリング周波数を算出する。以下に、サンプリング周波数の望ましい値について説明する。

携帯電話機１０や基地局１００や障害物等の反射体がマルチパス空間を移動すると、ドップラ偏移の影響を受けて、携帯電話機１０や基地局１００が受信する信号の振幅や位相は時間変動する。ただし、かかる時間変動の周期よりも非常に短い時間内であれば、チャネルのインパルス応答に相関が存在し、チャネルがほぼ変化していないとみなせる。以下では、かかる時間変動の周期を「コヒーレンス時間」と呼ぶこととする。したがって、アンテナ１１０の水平偏波用給電点と垂直偏波用給電点とが切り替わる間隔は、「コヒーレンス時間」よりも短い間隔であることが望ましい。そして、受信電界強度計測部１２０による水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングは、「コヒーレンス時間」よりも短い時間内に行われることが望ましい。

そこで、サンプリング周波数算出部１３０は、上記の条件を十分に満たすサンプリング周波数を算出する。具体的には、サンプリング周波数算出部１３０は、受信電界強度計測部１２０によって測定された受信電界の水平偏波成分の時間波形及び垂直偏波成分の時間波形を取得する。そして、サンプリング周波数算出部１３０は、取得した水平偏波成分の時間波形と、垂直偏波成分の時間波形とをフーリエ変換してドップラ周波数「ｆ_Ｄ」を取得する。ここで、コヒーレンス時間「Ｔ_Ｃ」は、最大ドップラ周波数「ｆ_Ｄ」の逆数とほぼ等しい。したがって、コヒーレンス時間「Ｔ_Ｃ」よりも短い時間内に、水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングを完了させるためには、サンプリング周期＝「１／ｆ_Ｄ×Ｎ」よりも短いサンプリング周期であることを要する。

実施例２におけるサンプリング周波数算出部１３０は、コヒーレンス時間「Ｔ_Ｃ」の「１／１０」の時間内に、水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングを完了させるサンプリング周期を算出するものとする。したがって、サンプリング周波数算出部１３０は、以下の式（１）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出する。

そして、サンプリング周波数算出部１３０は、上記式（１）の逆数を求めることにより、サンプリング周波数を算出する。

なお、サンプリング周波数算出部１３０は、携帯電話機１０の利用者が低速でのみ移動する場合には、上記式（１）に示したサンプリング周期を算出しなくてもよい。例えば、携帯電話機１０の利用者が歩行している場合には、携帯電話機１０の移動速度は時速４［ｋｍ］程度であり、最大ドップラ周波数「ｆ_Ｄ」は約１０［Ｈｚ］となる。したがって、サンプリング周波数算出部１３０は、携帯電話機１０の利用者が歩行していることが予め通知されている場合には、以下の式（２）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出してもよい。

サンプリング周波数算出部１３０は、上記式（２）を用いてサンプリング周期を算出する場合には、受信電界の時間波形をフーリエ変換しなくてよいので、処理負荷を低減することができる。なお、基地局１００は、例えば、自装置が地下などに設置されている場合には、利用者が高速で移動する可能性が低いと判定し、上記式（２）を用いてサンプリング周期を算出するようにしてもよい。また、基地局１００は、携帯電話機１０から移動速度を取得し、移動速度が低速であり、かつ、一定時間変化がない場合には、上記式（２）を用いてサンプリング周期を算出するようにしてもよい。

このように、サンプリング周波数算出部１３０は、受信電界強度計測部１２０によって計測される受信電界強度を用いて、リアルタイムにコヒーレンス時間を測定する。そして、サンプリング周波数算出部１３０は、コヒーレンス時間よりも十分に短い時間内に、受信電界強度計測部１２０による水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングが完了できるように適応的にサンプリング周波数を算出する。これにより、受信電界強度計測部１２０は、利用者の移動速度が変動する場合であっても、ドップラ偏移の影響をほぼ受けていない水平偏波及び垂直偏波を計測することができる。

受信制御部１４０は、アンテナ１１０のＲＦスイッチを切り替えることにより、アンテナ１１０が受信する偏波を水平偏波又は垂直偏波のいずれかに切り替える。具体的には、受信制御部１４０は、サンプリング周波数算出部１３０によって算出されたサンプリング周波数に基づいて、アンテナ１１０のＲＦスイッチを切り替える。すなわち、受信制御部１４０は、受信電界強度計測部１２０による水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングは、「コヒーレンス時間」よりも短い時間内に完了するように、アンテナ１１０のＲＦスイッチを切り替える。

位置推定部１５０は、受信電界強度計測部１２０によって測定された受信電界強度に基づいて、基地局１００と携帯電話機１０との距離を推定する。なお、位置推定部１５０は、基地局１００と携帯電話機１０との距離を推定する場合には、受信電界強度計測部１２０によって測定された水平偏波の受信電界強度又は垂直偏波の受信電界強度のいずれを用いてもよい。例えば、位置推定部１５０は、携帯電話機１０が垂直偏波を送信することが決められている場合には、受信電界強度計測部１２０によって測定された垂直偏波の受信電界強度を用いて、基地局１００と携帯電話機１０との距離を推定してもよい。また、例えば、位置推定部１５０は、携帯電話機１０が水平偏波を送信することが決められている場合には、受信電界強度計測部１２０によって測定された水平偏波の受信電界強度を用いて、基地局１００と携帯電話機１０との距離を推定してもよい。

また、位置推定部１５０は、例えば、測位システムＳＹ１に含まれる他の基地局によって推定された距離を用いて、携帯電話機１０の所在位置を推定する。例えば、図２に示した例において、基地局１００ａ〜１００ｄは、自装置と携帯電話機１０との距離を推定する。ここでは、基地局１００が基地局１００ａであるので、基地局１００ｂ〜１００ｄは、推定した距離を示す距離情報を基地局１００に送信する。そして、基地局１００の位置推定部１５０は、基地局１００ｂ〜１００ｄから受信した距離情報と、自身が推定した距離情報とを用いて、携帯電話機１０の所在位置を推定する。そして、位置推定部１５０は、推定した所在位置を示す推定位置情報を携帯電話機１０へ送信する。なお、位置推定部１５０による位置推定手法については、後に詳述する。

また、基地局１００は、図５に示すように、傾度測定部１６０と、相対角算出部１７０と、偏波比算出部１８０と、品質判定部１９０とを有する。これらの傾度測定部１６０等は、位置推定部１５０によって算出される推定位置情報の精度を判定する処理を行う。以下に、各処理部について具体的に説明する。

傾度測定部１６０は、所定の基準方向に対する基地局１００の傾き角度を測定する。実施例２における傾度測定部１６０は、上記の傾度測定部１２と同様に、鉛直方向を所定の基準方位とし、鉛直方向と基地局１００とのなす角度を測定するものとする。

相対角算出部１７０は、基地局１００と携帯電話機１０との相対角度を算出する。具体的には、相対角算出部１７０は、相対角度を算出する場合に、携帯電話機１０に対して傾度測定要求を送信する。これにより、相対角算出部１７０は、かかる傾度測定要求に応答した携帯電話機１０から携帯電話機１０の傾度を受信する。そして、相対角算出部１７０は、傾度測定部１６０によって算出された基地局１００の傾度から、携帯電話機１０の傾度を減算することにより、基地局１００と携帯電話機１０との相対角度を算出する。

図６を用いて、相対角算出部１７０による相対角度算出処理について説明する。図６は、相対角算出部１７０による相対角度算出処理の一例を示す図である。図６に示した例では、Ｚ方向が鉛直方向であるものとする。図６に示すように、基地局１００は、鉛直方向Ｚに対して角度「θ１」だけ傾いている。すなわち、図６に示した例では、基地局１００の傾度は「θ１」である。また、図６に示すように、携帯電話機１０は、鉛直方向Ｚに対して角度「θ２」だけ傾いている。すなわち、図６に示した例では、携帯電話機１０の傾度は「θ２」である。

なお、図６に示した例において、鉛直方向Ｚよりも右側（東方向）に傾いている場合には傾度が「＋（プラス）」であり、鉛直方向Ｚよりも左側（西方向）に傾いている場合には傾度が「−（マイナス）」であるものとする。したがって、基地局１００の傾度は「−θ１」であり、携帯電話機１０の傾度は「θ２」である。

相対角算出部１７０は、図６に示した例において、携帯電話機１０の傾度「θ２」から、基地局１００の傾度「−θ１」を減算することで「θ２−（−θ１）」を得る。そして、相対角算出部１７０は、かかる減算結果の絶対値を基地局１００と携帯電話機１０との相対角度とする。

偏波比算出部１８０は、受信電界強度計測部１２０によって計測された水平偏波及び垂直偏波の受信電界強度と、相対角算出部１７０によって算出された相対角度を用いて、偏波比を算出する。具体的には、基地局１００と携帯電話機１０の傾度の減算結果がプラスであった場合は、偏波比算出部１８０は、以下の式（３）により表される偏波比Ｒ_Ｐを算出する。一方、基地局１００と携帯電話機１０の傾度の減算結果がマイナスであった場合は、偏波比算出部１８０は、式（４）により表される偏波比Ｒ_Ｐを算出する。

上記式（３）及び（４）のうち、「Ｅ_Ｈ」は、受信電界強度計測部１２０によって計測された水平偏波の受信電界強度の絶対値を示す。また、「Ｅ_Ｖ」は、受信電界強度計測部１２０によって計測された垂直偏波の受信電界強度の絶対値を示す。また、「Δθ」は、相対角算出部１７０によって算出された相対角度を示す。

ここで、図７を用いて、偏波比算出部１８０が上記（３）又は（４）に表される偏波比を算出する理由について説明する。図７は、偏波比算出部１８０による偏波比算出処理の一例を示す図である。

図７に示した例において、「水平偏波軸」は、基地局１００が有するアンテナ１１０における水平偏波方向に対応する。また、「垂直偏波軸」は、アンテナ１１０における垂直偏波方向に対応する。また、アンテナ１１０は、受信電界強度の絶対値が「Ｅ_Ｖ」である垂直偏波を受信し、受信電界強度の絶対値が「Ｅ_Ｈ」である水平偏波を受信しているものとする。また、相対角算出部１７０によって算出された相対角度は「Δθ」であるものとする。

図７に示した例のように、基地局１００の垂直偏波軸方向に対して、垂直偏波を送信する携帯電話機１０のアンテナの向きが傾いている場合がある。図７に示した例では、相対角算出部１７０によって算出された相対角度が「Δθ」であるので、携帯電話機１０から送信された垂直偏波は、本来、図７に示したＸ方向の偏波である。このように、基地局１００及び携帯電話機１０の垂直偏波成分受信用アンテナの偏波面が一致していない場合には、仮に伝搬状況が良好であっても、携帯電話機１０から送信された垂直偏波は、基地局１００によって全ての成分を受信されない場合がある。このことは、水平偏波成分受信用アンテナの偏波面が一致していない場合にも同様のことがいえる。

基地局１００によって計測される垂直偏波や水平偏波の受信電界強度が伝搬状況以外の要因で変動してしまうと、位置推定精度の判定がやや不正確になるおそれがある。これは、上述したように、偏波比が低下した場合には、携帯電話機１０と基地局１００との間に障害物等の反射体が存在すると判定するからである。すなわち、携帯電話機１０が傾いていることが原因で偏波比が低下してしまうと、実際には位置推定精度が「良好」であるにもかかわらず、基地局１００は、例えば「やや良好」と判定してしまうおそれがある。

そこで、実施例２における偏波比算出部１８０は、アンテナ１１０によって受信された水平偏波及び垂直偏波の受信電界強度を相対角度「Δθ」によって補正する。これにより、偏波比算出部１８０は、基地局１００及び携帯電話機１０における各偏波成分受信用アンテナの偏波面が一致している状態と同様の状態にする。

図７に示した例では、偏波比算出部１８０は、垂直偏波の受信電界強度「Ｅ_Ｖ」に「ｃｏｓ（Δθ）」を乗算することにより、基地局１００の垂直偏波成分受信用アンテナの偏波面と、携帯電話機１０の垂直偏波成分受信用アンテナの偏波面とが一致している状態と同様の状態にする。また、偏波比算出部１８０は、垂直偏波の受信電界強度「Ｅ_Ｖ」に「ｓｉｎ（Δθ）」を乗算することにより、基地局１００の水平偏波成分受信用アンテナの偏波面と、携帯電話機１０の水平偏波成分受信用アンテナの偏波面とが一致している状態と同様の状態にする。

偏波比算出部１８０は、水平偏波についても同様の処理を行う。すなわち、偏波比算出部１８０は、図７に示した例のように、水平偏波の受信電界強度「Ｅ_Ｈ」に「ｃｏｓ（Δθ）」を乗算し、水平偏波の受信電界強度「Ｅ_Ｖ」に「ｓｉｎ（Δθ）」を乗算する。

このように処理することで、偏波比算出部１８０は、基地局１００の傾度と携帯電話機１０の傾度との減算結果がプラスであることから、携帯電話機１０から送信された垂直偏波として「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）＋Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」を算出することができる。また、偏波比算出部１８０は、携帯電話機１０から送信された水平偏波として「−Ｅ_Ｖ・ｓｉｎ（Δθ）＋Ｅ_Ｈ・ｃｏｓ（Δθ）」を算出することができる。そして、偏波比算出部１８０は、このように相対角度「Δθ」によって補正した垂直偏波及び水平偏波を用いて、上記式（３）に示した偏波比を算出する。

なお、基地局１００の傾度と携帯電話機１０の傾度との減算結果がマイナスである場合には、偏波比算出部１８０は、携帯電話機１０から送信された垂直偏波として「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）−Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」を算出する。また、偏波比算出部１８０は、携帯電話機１０から送信された水平偏波として「Ｅ_Ｖ・ｓｉｎ（Δθ）＋Ｅ_Ｈ・ｃｏｓ（Δθ）」を算出する。そして、偏波比算出部１８０は、このように相対角度「Δθ」によって補正した垂直偏波及び水平偏波を用いて、上記式（４）に示した偏波比を算出する。

また、偏波比算出部１８０は、時間微分値を用いて偏波比の時間変動量を算出する。例えば、偏波比算出部１８０は、「（Ｒ_Ｐｎ＋１−Ｒ_Ｐｎ）／（ｔ_ｎ＋１−ｔ_ｎ）」を演算することにより、偏波比の時間変動量を算出する。なお、「Δｔ＝（ｔ_ｎ＋１−ｔ_ｎ）」は、コヒーレンス時間よりも十分に短い時間に設定される。これにより、偏波比算出部１８０は、偏波比の時間変動量を正確に算出することができる。

品質判定部１９０は、偏波比算出部１８０によって算出された偏波比と、偏波比の時間変動量に基づいて、位置推定部１５０による位置推定精度を判定する。具体的には、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が所定の閾値「δ」よりも大きいか否かを判定する。また、偏波比算出部１８０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が所定の閾値「ζ_１」〜「ζ_２」の範囲内に含まれるか否かを判定する。なお、「ζ_１」＜「ζ_２」である。

そして、品質判定部１９０は、位置推定部１５０による位置推定精度について、指標値を割り当てる。例えば、品質判定部１９０は、位置推定精度の指標値として、位置推定品質「良」、「中」、「悪」のいずれかを割り当てる。

ここで、図８及び図９を用いて、品質判定部１９０による品質判定処理の一例について説明する。図８は、偏波比の時間変動の一例を示す図である。図９は、品質判定部１９０による品質判定結果の一例を示す図である。なお、図８の縦軸は偏波比「Ｒ_Ｐ」を示し、図８の横軸は時間を示す。また、図９に示した「伝搬状態」の「ＬＯＳ」は、携帯電話機１０と基地局１００との間に存在する障害物が少なく、見通し状態（Line Of Sight）であることを示す。また、図９に示した「伝搬状態」の「ＮＬＯＳ」は、携帯電話機１０と基地局１００との間に存在する障害物が多く、見通し外状態（Non Line Of Sight）であることを示す。

図８に例示した区間Ｃ１において、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」よりも大きく、かつ、偏波比が変動していないと判定する。かかる場合には、品質判定部１９０は、携帯電話機１０と基地局１００との間には障害物がほとんどない状態であり、携帯電話機１０から送信された垂直偏波が基地局１００にほぼ変化なく届いたと判定する。したがって、品質判定部１９０は、例えば、図９に示した例のように、位置推定部１５０による位置推定品質が「良」であると判定する。

また、図８に例示した区間Ｃ２において、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」よりも大きく、かつ、偏波比がゆるやかに変動していると判定する。かかる場合には、品質判定部１９０は、例えば、図９に示した例のように、位置推定部１５０による位置推定品質が「中」であると判定する。

また、図８に例示した区間Ｃ３において、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」以下であり、かつ、偏波比がゆるやかに変動していると判定する。かかる場合には、品質判定部１９０は、例えば、図９に示した例のように、位置推定部１５０による位置推定品質が「悪」であると判定する。

また、図８に例示した区間Ｃ４において、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」以下であり、かつ、偏波比が変動していないと判定する。かかる場合には、品質判定部１９０は、例えば、図９に示した例のように、位置推定部１５０による位置推定品質が「中」であると判定する。

また、図８に例示した区間Ｃ５において、品質判定部１９０は、偏波比がすばやく変動していると判定する。かかる場合には、品質判定部１９０は、例えば、図９に示した例のように、位置推定部１５０による位置推定品質が「悪」であると判定する。

品質判定部１９０は、このようにして判定した位置推定品質を携帯電話機１０へ送信する。携帯電話機１０は、例えば、位置推定品質が「良」である場合には「○」を表示したり、位置推定品質が「中」である場合には「△」を表示したり、位置推定品質が「悪」である場合には「×」を表示したりする。これにより、携帯電話機１０の利用者は、視覚的に位置推定品質を把握することができる。

［実施例２における携帯電話機による処理手順］
次に、図１０を用いて、実施例２における携帯電話機１０による処理の手順について説明する。図１０は、実施例２における携帯電話機１０による処理手順を示すフローチャートである。

図１０に示すように、携帯電話機１０の送信部１３は、垂直偏波を送信する（ステップＳ１０１）。そして、携帯電話機１０の傾度測定部１２は、基地局１００から傾度測定要求を受け付けた場合に（ステップＳ１０２肯定）、携帯電話機１０の傾度を測定する（ステップＳ１０３）。そして、傾度測定部１２は、携帯電話機１０の傾度を基地局１００に送信する（ステップＳ１０４）。

［実施例２に係る基地局による処理手順］
次に、図１１を用いて、実施例２に係る基地局１００による処理の手順について説明する。図１１は、実施例２に係る基地局１００による処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、基地局１００の受信電界強度計測部１２０は、携帯電話機１０から送信された信号のうち、アンテナ１１０によって受信された垂直偏波成分の受信電界強度を計測する（ステップＳ２０１）。また、受信電界強度計測部１２０は、携帯電話機１０から送信された信号のうち、アンテナ１１０によって受信された水平偏波成分の受信電界強度を計測する（ステップＳ２０２）。

続いて、サンプリング周波数算出部１３０は、ドップラ周波数の測定を要する環境である場合には（ステップＳ２０３肯定）、ドップラ周波数を測定し、上記式（１）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出する（ステップＳ２０４）。一方、サンプリング周波数算出部１３０は、ドップラ周波数の測定を要する環境でない場合には（ステップＳ２０３否定）、ドップラ周波数を測定せずに、上記式（２）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出する（ステップＳ２０５）。その後、受信電界強度計測部１２０は、サンプリング周波数算出部１３０によって算出されたサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」に従って、アンテナ１１０によって受信される垂直偏波の受信電界強度及び水平偏波の受信電界強度を計測する。

続いて、傾度測定部１６０は、自装置の傾度を測定する（ステップＳ２０６）。そして、相対角算出部１７０は、携帯電話機１０に対して傾度測定要求を送信する（ステップＳ２０７）。そして、相対角算出部１７０は、傾度測定部１６０によって算出された基地局１００の傾度から、携帯電話機１０の傾度を減算することにより、基地局１００と携帯電話機１０との相対角度を算出する（ステップＳ２０８）。

続いて、偏波比算出部１８０は、受信電界強度計測部１２０によって計測された垂直偏波の受信電界強度と、水平偏波の受信電界強度と、相対角算出部１７０により算出された相対角度とを用いて、偏波比Ｒ_Ｐを算出する（ステップＳ２０９）。具体的には、偏波比算出部１８０は、上記式（３）又は式（４）に各種値を代入することにより、偏波比Ｒ_Ｐを算出する。また、偏波比算出部１８０は、偏波比Ｒ_Ｐの時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」を算出する（ステップＳ２１０）。

続いて、品質判定部１９０は、偏波比算出部１８０によって算出された偏波比と、偏波比の時間変動量に基づいて、位置推定部１５０による位置推定処理に対する品質を判定する品質判定処理を行う（ステップＳ２１１）。なお、品質判定部１９０による品質判定処理手順については、図１２を用いて後述する。

続いて、品質判定部１９０は、品質判定結果を携帯電話機１０に通知する（ステップＳ２１２）。そして、位置推定部１５０は、受信電界強度計測部１２０によって計測された受信電界強度に基づいて、携帯電話機１０の所在位置を推定する位置推定処理を行う（ステップＳ２１３）。

ここで、基地局による位置推定処理について具体的に説明する。まず、前提条件として、事前に、基地局と携帯電話機との距離ｒが既知である状態で、基地局と携帯電話機との間における受信電力が何点か測定される。そして、受信電力と距離ｒとの対応をグラフにプロットし、最小自乗近似によってアンサンブル平均受信電力Ｐと距離ｒとの関係が、以下の式（５）によって示されるものとする。

なお、上記式（５）のうち、Ｃ、αは伝搬パラメータである。

続いて、運用環境においても、携帯電話機から送信される信号が基地局に受信された際の受信電力を測定する。ここで、例えば、携帯電話機から送信して、１、、２、・・・、ｎ番目の基地局に受信された電力をＰ_１、Ｐ_２、・・・、Ｐ_ｎとすると、測定場所においてレイリィ（Rayleigh）変動する伝搬環境である場合には、受信電力の確率密度関数ｐ（Ｐ_ｉ｜θ）は、以下の式（６）によって表される。

ここで、各基地局における受信電力値Ｐ_ｎによる携帯電話機の推定位置θに関する結合確立密度関数は、上記式（６）の積により、以下の式（７）によって表される。

上記式（７）に上記式（５）を代入し、両辺の対数を取ると、以下の式（８）によって表される。

上記（８）で表される対数尤度関数Ｌの合計値が一番大きくなるように、各ｒ_ｉを求めた結果が、携帯電話機の位置推定結果となる。したがって、位置推定部１５０は、対数尤度関数Ｌの合計値が一番大きくなるように、各ｒ_ｉを求める処理を行うことで、携帯電話機１０の所在位置を推定する。ここでは、携帯電話機１０が垂直偏波を送信することが前提となっているので、位置推定部１５０は、上記式（８）のＰに、以下の式（９）を代入して、携帯電話機１０の所在位置を推定する。

なお、上記式（９）のうち、Ｚ_０は波動インピーダンスであり、λは使用周波数における波長であり、Ｇ_ｒは受信アンテナのゲインである。また、上記式（９）のうち、「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）±Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」は、基地局１００の傾度と携帯電話機１０の傾度との減算結果がプラスである場合には、「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）＋Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」となる。また、上記式（９）のうち、「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）±Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」は、基地局１００の傾度と携帯電話機１０の傾度との減算結果がマイナスである場合には、「Ｅ_Ｖ・ｃｏｓ（Δθ）−Ｅ_Ｈ・ｓｉｎ（Δθ）」となる。

なお、基地局１００は、図１１に示した順に処理を行わなくてもよい。例えば、基地局１００は、ステップＳ２０４又はＳ２０５の後に、ステップＳ２１３における処理を行ってもよい。

［品質判定処理手順］
次に、図１２を用いて、図１１のステップＳ２１１に示した品質判定処理の手順について説明する。図１２は、品質判定部１９０による品質判定処理手順を示すフローチャートである。

図１２に示すように、品質判定部１９０は、まず、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０１）。そして、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」よりも大きい場合に（ステップＳ３０１肯定）、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

そして、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」よりも小さい場合には（ステップＳ３０２肯定）、位置推定部１５０の位置推定品質が「良」であると判定する（ステップＳ３０３）。

また、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」以上である場合には（ステップＳ３０２否定）、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」〜「ζ_２」の範囲内に含まれるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。そして、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」〜「ζ_２」の範囲に含まれる場合には（ステップＳ３０４肯定）、位置推定部１５０の位置推定品質が「中」であると判定する（ステップＳ３０５）。

また、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」〜「ζ_２」の範囲に含まれない場合には（ステップＳ３０４否定）、位置推定部１５０の位置推定品質が「悪」であると判定する（ステップＳ３０６）。

また、品質判定部１９０は、偏波比「Ｒ_Ｐ」が閾値「δ」以下である場合には（ステップＳ３０１否定）、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

そして、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」よりも小さい場合には（ステップＳ３０７肯定）、位置推定部１５０の位置推定品質が「中」であると判定する（ステップＳ３０８）。一方、品質判定部１９０は、偏波比の時間変動量「ｄＲ_Ｐ／ｄｔ」が閾値「ζ_１」以上である場合には（ステップＳ３０７否定）、位置推定部１５０の位置推定品質が「悪」であると判定する（ステップＳ３０６）。

［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係る基地局１００は、携帯電話機１０から送信された信号のうち、アンテナ１１０によって垂直偏波成分及び水平偏波成分を受信する。そして、基地局１００は、垂直偏波成分及び水平偏波成分の受信電界強度の比である偏波比と、かかる偏波比の時間変動量とに基づいて、位置推定部１５０による位置推定処理の品質を判定する。これにより、実施例２に係る基地局１００は、携帯電話機１０と基地局１００との伝搬状況に基づいて、位置推定部１５０による位置推定処理の品質を判定することができる。

そして、実施例２に係る基地局１００は、位置推定部１５０による位置推定とともに品質判定情報を携帯電話機１０に送信する。これにより、実施例２に係る基地局１００は、携帯電話機１０の利用者を混乱させにくくすることができる。

また、実施例１に係る基地局１００は、ドップラ周波数を算出し、かかるドップラ周波数の逆数により得られるコヒーレンス時間よりも短いサンプリング周期を算出する。そして、基地局１００は、かかるサンプリング周期に従って、水平偏波及び垂直偏波をサンプリングする。これにより、実施例１に係る基地局１００は、ドップラ偏移の影響をほぼ受けていない水平偏波及び垂直偏波を用いて、偏波比を正確に算出することができるので、位置推定部１５０による位置推定処理の品質を正確に判定することができる。

また、実施例１に係る基地局１００は、携帯電話機１０との相対角度を用いて偏波比を算出し、品質判定処理を行う。これにより、実施例１に係る基地局１００は、携帯電話機１０の姿勢に影響を受けずに、偏波比を算出することができる。その結果、基地局１００は、位置推定部１５０による位置推定処理の品質を正確に判定することができる。

なお、上記実施例２では、携帯電話機１０が垂直偏波を送信することを前提として、基地局１００の偏波比算出部１８０が、上記式（３）又は（４）に示すように、受信信号の垂直偏波を水平偏波により除算することで偏波比を算出する例を示した。しかし、携帯電話機１０が水平偏波を送信することが前提である場合には、基地局１００の偏波比算出部１８０は、上記式（３）又は（４）の分子と分母と入れ替えて、受信信号の水平偏波を垂直偏波により除算することで偏波比を算出してもよい。これにより、基地局１００は、携帯電話機１０が水平偏波を送信する場合であっても、位置推定部１５０による位置推定処理の品質を判定することができる。

上記実施例２では、基地局１００が携帯電話機１０の所在位置を推定する場合を例に挙げて説明した。しかし、本願の開示する技術は、位置推定処理を行う専用の位置推定判定装置が携帯電話機の所在位置を推定する場合にも適用することができる。そこで、実施例３では、測位システムに配置される位置推定判定装置が携帯電話機の所在位置を推定する場合を例に挙げて説明する。

［実施例３における測位システムの構成］
まず、図１３を用いて、実施例３に係る位置推定判定装置を有する測位システムについて説明する。図１３は、実施例３に係る位置推定判定装置を有する測位システムの構成例を示す図である。図１３に示すように、実施例３における測位システムＳＹ２は、携帯電話機２０と、基地局２００ａ〜２００ｄと、位置推定判定装置３００とを有する。

基地局２００ａ〜２００ｄと、位置推定判定装置３００とは、有線又は無線によって相互に通信可能である。なお、実施例３では、位置推定判定装置３００と基地局２００ａ〜２００ｄとは、有線によって接続されているものとする。

携帯電話機２０は、実施例１において説明した携帯電話機１０に対応し、基地局２００ａ〜２００ｄに対して、垂直偏波又は水平偏波のいずれか一方を送信する。基地局２００ａ〜２００ｄは、携帯電話機２０から送信される垂直偏波の受信電界強度を計測し、計測した受信電界強度を位置推定判定装置３００に送信する。

位置推定判定装置３００は、基地局２００ａ〜２００ｄから受信する受信電界強度を用いて、携帯電話機２０の所在位置を推定する。また、位置推定判定装置３００は、基地局２００ａ〜２００ｄから受信する受信電界強度を用いて、偏波比と偏波比の時間変動量とを算出し、位置推定精度を判定する。すなわち、位置推定判定装置３００は、図２に示した基地局１００ａと同様の処理を行う。

［実施例３における基地局の構成］
次に、図１４を用いて、実施例３における基地局の構成について説明する。図１４は、実施例３における基地局の構成例を示すブロック図である。なお、以下では、既に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。図１４に示した基地局２００は、図１３に示した基地局２００ａ〜２００ｄに対応する。

図１４に示すように、実施例３における基地局２００は、アンテナ１１０と、ＩＦ（Interface）部２１０と、受信電界強度計測部２２０と、受信制御部２４０と、傾度測定部２６０とを有する。

ＩＦ部２１０は、位置推定判定装置３００と接続され、位置推定判定装置３００との間で各種データを送受する。受信電界強度計測部２２０は、図５に示した受信電界強度計測部１２０に対応し、アンテナ１１０によって受信された水平偏波及び垂直偏波の受信電界強度を測定する。そして、実施例３における受信電界強度計測部２２０は、測定した受信電界強度を、ＩＦ部２１０を介して位置推定判定装置３００に送信する。これは、位置推定判定装置３００によって位置推定処理が行われるからである。

また、受信電界強度計測部２２０及び受信制御部２４０は、位置推定判定装置３００から送信されるサンプリング周波数に従って処理を行う。傾度測定部２６０は、位置推定判定装置３００から傾度測定要求を受け付けた場合に、基地局２００の傾度を測定し、測定結果を位置推定判定装置３００に送信する。

このように、実施例３における基地局２００は、位置推定判定装置３００によって位置推定処理や品質判定処理が行われる際に用いられる各種情報を取得して、取得した各種情報を位置推定判定装置３００に送信する。

［実施例３に係る位置推定判定装置の構成］
次に、図１５を用いて、実施例３に係る位置推定判定装置３００の構成について説明する。図１５は、実施例３に係る位置推定判定装置３００の構成例を示すブロック図である。図１５に示すように、位置推定判定装置３００は、ＩＦ部３１０と、サンプリング周波数算出部３３０と、受信タイミング生成部３４０と、位置推定部３５０と、相対角算出部３７０と、偏波比算出部３８０と、品質判定部３９０とを有する。

ＩＦ部３１０は、基地局２００ａ〜２００ｄと接続され、基地局２００ａ〜２００ｄとの間で各種データを送受する。サンプリング周波数算出部３３０は、図５に示したサンプリング周波数算出部１３０に対応し、基地局２００ａ〜２００ｄから受信した水平偏波及び垂直偏波の受信電界強度に基づいて、サンプリング周波数を算出する。

受信タイミング生成部３４０は、サンプリング周波数算出部３３０によって算出されたサンプリング周波数に基づいて、基地局２００が有するアンテナ１１０の切り替えタイミングを生成する。すなわち、コヒーレンス時間「Ｔ_Ｃ」よりも十分に短い時間内に、水平偏波及び垂直偏波に対する「Ｎ」回のサンプリングが完了できるように、アンテナ１１０の切り替えタイミングを生成する。そして、受信タイミング生成部３４０は、生成したタイミング情報を基地局２００ａ〜２００ｄに送信する。

位置推定部３５０は、図５に示した位置推定部１５０に対応する。相対角算出部３７０は、図５に示した相対角算出部１７０に対応する。偏波比算出部３８０は、図５に示した偏波比算出部１８０に対応する。品質判定部３９０は、図５に示した品質判定部１９０に対応する。

これらの位置推定部３５０、相対角算出部３７０、偏波比算出部３８０、品質判定部３９０等は、基地局２００ａ〜２００ｄから送信される各偏波の受信電界強度を用いて各種処理を行う。すなわち、位置推定判定装置３００は、実施例２に係る基地局２００によって行われていた位置推定処理や品質判定処理を行う。

このように、本願の開示する位置推定判定装置は、図１３に例示した測位システムＳＹ２にも適用することができる。

また、本願の開示する位置推定判定装置は、携帯電話機が位置推定処理や品質判定処理を行う測位システムにも適用することができる。以下に、図１６を用いて、携帯電話機が品質判定処理を行う場合における基地局及び携帯電話機による処理について説明する。図１６は、携帯電話機が品質判定処理を行う場合における基地局及び携帯電話機による処理手順を示すシーケンス図である。なお、図１６に示す測位システムには、携帯電話機３０と基地局４００とが含まれるものとする。

図１６に示すように、基地局４００は、携帯電話機３０に対して垂直偏波を送信する（ステップＳ４０１）。携帯電話機３０は、基地局４００から送信された信号を受信して、垂直偏波及び水平偏波の受信電界強度を計測する（ステップＳ４０２）。そして、携帯電話機３０は、垂直偏波及び水平偏波の受信電界強度を基地局４００に送信する（ステップＳ４０３）。

基地局４００は、ドップラ周波数の測定を要する環境である場合には（ステップＳ４０４肯定）、ドップラ周波数を測定するための信号を送信するように携帯電話機３０に要求する（ステップＳ４０５）。携帯電話機３０は、かかる要求に応答して、ドップラ周波数測定用の信号を基地局４００に送信する（ステップＳ４０６）。そして、基地局４００は、携帯電話機３０から送信される信号に基づいて、ドップラ周波数を測定し、上記式（１）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出する（ステップＳ４０７）。

一方、基地局４００は、ドップラ周波数の測定を要する環境でない場合には（ステップＳ４０４否定）、ドップラ周波数を測定せずに、上記式（２）により表されるサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を算出する（ステップＳ４０８）。そして、基地局４００は、算出したサンプリング周期「Ｔ_Ｓ」を携帯電話機３０に送信する（ステップＳ４０９）。

続いて、携帯電話機３０は、基地局４００に傾度測定要求を送信する（ステップＳ４１０）。基地局４００は、かかる傾度測定要求に応答して、自装置の傾度を測定し、測定結果を携帯電話機３０に送信する（ステップＳ４１１）。携帯電話機３０は、自装置の傾度と、基地局４００の傾度を用いて、基地局４００と携帯電話機３０との相対角度を算出する（ステップＳ４１２）。

そして、携帯電話機３０は、基地局４００から送信される信号の垂直偏波成分の受信電界強度及び水平偏波成分の受信電界強度と、相対角度とを用いて、偏波比Ｒ_Ｐを算出する（ステップＳ４１３）。具体的には、携帯電話機３０は、上記式（３）又は（４）に各種値を代入することにより、偏波比Ｒ_Ｐを算出する。また、携帯電話機３０は、偏波比Ｒ_Ｐの時間変動量を算出する。

そして、携帯電話機３０は、偏波比と、かかる偏波比の時間変動量とに基づいて、位置推定処理に対する品質を判定する品質判定処理を行う（ステップＳ４１４）。なお、かかる品質判定処理手順については、図１２に示した処理手順と同様である。

続いて、携帯電話機３０は、自装置の所在位置を推定する位置推定処理を行う（ステップＳ４１５）。そして、携帯電話機３０は、例えば、自装置の所在位置や、位置推定処理に対する品質判定の結果等を表示部に表示したりする（ステップＳ４１６）。

［実施例３の効果］
このように、本願の開示する位置推定判定装置は、位置推定判定装置３００が位置推定処理を行う測位システムや、携帯電話機３０が位置推定処理を行う測位システムにも適用することができる。なお、上述してきたサンプリング周波数算出処理、位置推定処理、偏波比算出処理、品質判定処理等は、携帯電話機、基地局または位置推定判定装置のいずれで行ってもよく、上述してきた例に限られない。このような各処理を行う主体は、消費電力等を考慮することが考えられる。例えば、サンプリング周波数算出処理を行う場合には、フーリエ変換等を行ってドップラ周波数を測定する処理が含まれる。このような負荷が高い処理については、図１６に示した例のように、携帯電話機ではなく、バッテリが備えられる基地局等によって行われることが望ましい。

ところで、本願の開示する位置推定判定装置及び位置推定判定方法は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例４では、本願の開示する位置推定判定装置及び位置推定判定方法の他の実施例について説明する。

［アンテナ］
上記実施例１に示したアンテナ２や、上記実施例２に示したアンテナ１１０は、水平偏波と、垂直偏波とを同時に受信できるアンテナであってもよい。例えば、アンテナ２やアンテナ１１０は、水平偏波素子と垂直偏波素子との間におけるアイソレーションが十分に高いアンテナが適用されることで、水平偏波と垂直偏波とを同時に受信できる。このとき、水平偏波と垂直偏波の２系統の受信電界強度値を測定する処理部を設ける。これにより、両偏波間をＲＦスイッチによって切替えて、各々の偏波を独立に測定することなく、同時に測定することができ、さらに、サンプリングに要する時間をスイッチ切り換え時と比較して半分にすることができる。

［推定誤差通知］
上記実施例２では、基地局１００が、位置推定品質に「良」、「中」、「悪」のいずれかを割り当て、かかる位置推定品質を携帯電話機１０に送信する例を示した。しかし、基地局１００は、各位置推定品質について、推定誤差の範囲を割り当てて、携帯電話機１０に送信してもよい。例えば、位置推定品質が「良」である場合には、位置推定部１５０による位置推定の誤差が「１〜５メートル」であることが分かっている場合には、基地局１００は、位置推定の誤差「１〜５メートル」を携帯電話機１０に送信してもよい。これにより、携帯電話機１０は、利用者に対して、例えば、「現在の位置推定品質は○、位置推定誤差は約１メートル〜５メートルです。」といった情報を表示部に表示することができる。

［プログラム］
また、上記実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１７を用いて、図１に示した位置推定判定装置１と同様の機能を有する位置推定判定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。

図１７は、位置推定判定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図１７に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１０と、キャッシュ１０２０と、ＨＤＤ１０３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５０、バス１０６０とを有する。ＲＡＭ１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０、ＲＯＭ１０４０、ＣＰＵ１０５０は、バス１０６０によって接続されている。

ＲＯＭ１０４０には、図１に示した位置推定判定装置１と同様の機能を発揮する位置推定判定プログラムが予め記憶されている。具体的には、ＲＯＭ１０４０には、位置推定プログラム１０４１と、偏波比算出プログラム１０４２と、品質判定プログラム１０４３とが記憶されている。そして、ＣＰＵ１０５０は、ＲＯＭ１０４０から、位置推定プログラム１０４１、偏波比算出プログラム１０４２、品質判定プログラム１０４３を読み出して実行する。

これにより、図１７に示すように、位置推定プログラム１０４１は、位置推定プロセス１０５１になる。また、偏波比算出プログラム１０４２は、偏波比算出プロセス１０５２になる。また、品質判定プログラム１０４３は、品質判定プロセス１０５３になる。なお、位置推定プロセス１０５１は、図１に示した位置推定部３に対応する。また、偏波比算出プロセス１０５２は、図１に示した偏波比算出部４及び偏波比変動算出部５に対応する。また、品質判定プロセス１０５３は、図１に示した品質判定部６に対応する。

なお、上記した各プログラム１０４１〜１０４３については、必ずしもＲＯＭ１０４０に記憶させなくてもよい。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」にプログラム１０４１〜１０４３を記憶させてもよい。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」にプログラム１０４１〜１０４３を記憶させてもよい。または、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」にプログラム１０４１〜１０４３を記憶させてもよい。そして、コンピュータ１０００は、上述したフレキシブルディスク等から各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

［システム構成等］
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、図５に示したサンプリング周波数算出部１３０と受信制御部１４０とは統合されてもよい。

ＳＹ１、ＳＹ２ 測位システム
１ 位置推定判定装置
２ アンテナ
３ 位置推定部
４ 偏波比算出部
５ 偏波比変動算出部
６ 品質判定部
１０、２０、３０ 携帯電話機
１１ アンテナ
１２ 傾度測定部
１３ 送信部
１４ 受信部
１５ 表示部
１００、１００ａ〜１００ｄ、２００、２００ａ〜２００ｄ、４００ 基地局
１１０ アンテナ
１２０ 受信電界強度計測部
１３０ サンプリング周波数算出部
１４０ 受信制御部
１５０ 位置推定部
１６０ 傾度測定部
１７０ 相対角算出部
１８０ 偏波比算出部
１９０ 品質判定部
２１０ ＩＦ部
２２０ 受信電界強度計測部
２４０ 受信制御部
２６０ 傾度測定部
３００ 位置推定判定装置
３１０ ＩＦ部
３３０ サンプリング周波数算出部
３４０ 受信タイミング生成部
３５０ 位置推定部
３７０ 相対角算出部
３８０ 偏波比算出部
３９０ 品質判定部

Claims (6)

1. 水平偏波及び垂直偏波を含む信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された信号の受信電界強度に基づいて、該信号の送信元である移動局の所在位置を推定する位置推定部と、
   前記アンテナによって受信された水平偏波の受信電界強度と垂直偏波の受信電界強度との比である偏波比を算出する偏波比算出部と、
   前記偏波比算出部によって算出された偏波比の時間変動量を算出する偏波比変動算出部と、
   前記偏波比算出部によって算出された偏波比が大きく、かつ、前記偏波比変動算出部によって算出された偏波比の時間変動量が小さいほど、前記位置推定部によって推定された所在位置の精度が高いと判定する品質判定部と
   を有することを特徴とする位置推定判定装置。
2. 前記アンテナによって受信された水平偏波と垂直偏波とに基づいて、前記移動局との間におけるドップラ周波数を算出し、該ドップラ周波数の逆数に相当する時間よりも短い時間内に、前記アンテナによって水平偏波と垂直偏波とが少なくとも１回ずつ受信されるように制御する受信制御部
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の位置推定判定装置。
3. 所定の基準方向に対する自装置の角度を測定する傾度測定部と、
   前記傾度測定部によって測定された角度と、前記移動局から送信される前記基準方向に対する該移動局の角度とに基づいて、自装置と該移動局との相対角度を算出する相対角算出部をさらに有し、
   前記偏波比算出部は、
   前記相対角算出部によって算出された相対角度を用いて、前記アンテナによって受信された水平偏波又は垂直偏波を、前記移動局によって送信された水平偏波又は垂直偏波の方向の成分に補正した上で偏波比を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置推定判定装置。
4. 前記品質判定部は、
   前記位置推定部によって推定された所在位置の精度に対応する推定誤差を前記移動局に通知する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の位置推定判定装置。
5. 前記アンテナは、
   水平偏波素子と垂直偏波素子との間に、水平偏波及び垂直偏波を同時に受信できる程度に高いアイソレーションが形成される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位置推定判定装置。
6. 位置推定判定装置で実行される位置推定判定方法であって、
   水平偏波及び垂直偏波を含む信号を受信するアンテナによって受信された信号の受信電界強度に基づいて、該信号の送信元である移動局の所在位置を推定し、
   前記アンテナによって受信された水平偏波の受信電界強度と垂直偏波の受信電界強度との比である偏波比を算出し、
   前記偏波比算出ステップによって算出された偏波比の時間変動量を算出し、
   前記偏波比算出ステップによって算出された偏波比が大きく、かつ、前記偏波比変動算出ステップによって算出された偏波比の時間変動量が小さいほど、前記位置推定ステップによって推定された所在位置の精度が高いと判定することを特徴とする位置推定判定方法。

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