JP2012068070A - 測位情報配信システム、受信装置及び測位情報配信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】双曲線航法にて測位するシステムにおいて、基地局側が互いに精密に同期した時計を必要とすることのないシステムを提供する。
【解決手段】基地局Ｓ０が周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、第１中継基地局Ｓ１は測位電波ｆ０を受信して測位電波ｆ１を再送信し、第２中継基地局Ｓ２は測位電波ｆ０を受信して測位電波ｆ２を発信する。受信装置Ｐは測位電波ｆ０、ｆ１、ｆ２を受信して各受信時刻Ｔ０、Ｔ１’、Ｔ２’を記録する。基地局Ｓ０は測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間ΔＴｄ１、測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ２受信までの期間ΔＴｄ２を算出し、また期間ΔＴｓ１、期間ΔＴｓ２を算出し（ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ、ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ、ｄ０１：Ｓ０〜Ｓ１距離、ｄ０２：Ｓ０〜Ｓ２距離、ｃ：光速）、期間ΔＴｓ１、期間ΔＴｓ２、第１中継基地局Ｓ１座標、第２中継基地局Ｓ２座標を含む測位情報を配信する。
【選択図】図４
【解決手段】基地局Ｓ０が周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、第１中継基地局Ｓ１は測位電波ｆ０を受信して測位電波ｆ１を再送信し、第２中継基地局Ｓ２は測位電波ｆ０を受信して測位電波ｆ２を発信する。受信装置Ｐは測位電波ｆ０、ｆ１、ｆ２を受信して各受信時刻Ｔ０、Ｔ１’、Ｔ２’を記録する。基地局Ｓ０は測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間ΔＴｄ１、測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ２受信までの期間ΔＴｄ２を算出し、また期間ΔＴｓ１、期間ΔＴｓ２を算出し（ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ、ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ、ｄ０１：Ｓ０〜Ｓ１距離、ｄ０２：Ｓ０〜Ｓ２距離、ｃ：光速）、期間ΔＴｓ１、期間ΔＴｓ２、第１中継基地局Ｓ１座標、第２中継基地局Ｓ２座標を含む測位情報を配信する。
【選択図】図４
Description
この発明は、測位情報を配信する測位情報配信システム、前記測位情報を用いた測位を実行する受信装置及び前記測位情報を配信する測位情報配信方法に関する。
従来では、電波を用いた１０ｍ〜１００ｍ程度の範囲における測位方法がある。
図１０はこの従来技術を示す図である。基地局Ｓ１〜Ｓ３にて測位対象Ｐから発信された電波を受信し、受信した時刻の差
｜Ｔ２−Ｔ１｜、｜Ｔ３−Ｔ１｜
を得る。この受信時刻の差に光速ｃを乗じることで測位対象Ｐと各基地局との距離の差
｜Ｐ・Ｓ２｜−｜Ｐ・Ｓ１｜、｜Ｐ・Ｓ３｜−｜Ｐ・Ｓ１｜
が得られる。なお、Ｐ・Ｓ２は測位対象Ｐと基地局Ｓ２との距離である。測位対象Ｐの位置は、双曲線航法によって、それぞれの条件を満たす双曲線の交点として求められる（例えば特許文献１）。
図１０はこの従来技術を示す図である。基地局Ｓ１〜Ｓ３にて測位対象Ｐから発信された電波を受信し、受信した時刻の差
｜Ｔ２−Ｔ１｜、｜Ｔ３−Ｔ１｜
を得る。この受信時刻の差に光速ｃを乗じることで測位対象Ｐと各基地局との距離の差
｜Ｐ・Ｓ２｜−｜Ｐ・Ｓ１｜、｜Ｐ・Ｓ３｜−｜Ｐ・Ｓ１｜
が得られる。なお、Ｐ・Ｓ２は測位対象Ｐと基地局Ｓ２との距離である。測位対象Ｐの位置は、双曲線航法によって、それぞれの条件を満たす双曲線の交点として求められる（例えば特許文献１）。
図１０に示すような従来方式では、基地局Ｓ１〜Ｓ３全てにおいて、互いに精密に同期した時計を内蔵しなければならず、構成が複雑になるという課題がある。このためシステムがコスト高になる。
この発明は、それぞれの基地局において、互いに精密に同期した時計を必要としないシステムの提供を目的とする。
この発明の測位情報配信システムは、
基地局Ｓ０と、第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを備えた測位情報配信システムにおいて、
前記基地局Ｓ０は、
周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、
前記第１中継基地局Ｓ１は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と異なる周波数ｆ１の測位電波ｆ１を発信し、
前記第２中継基地局Ｓ２は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と前記測位電波ｆ１とのいずれとも異なる周波数ｆ２の測位電波ｆ２を発信し、
前記基地局Ｓ０は、
前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ１の受信までの期間ΔＴｄ１と、前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ２の受信までの期間ΔＴｄ２とを算出すると共に、以下の式１、式２で算出される期間ΔＴｓ１と、期間ΔＴｓ２とを算出し、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
ｄ０１：前記基地局Ｓ０と前記第１中継基地局Ｓ１との距離
ｄ０２：前記基地局Ｓ０と前記第２中継基地局Ｓ２との距離
ｃ：光速
算出した前記期間ΔＴｓ１と、前記期間ΔＴｓ２と、前記第１中継基地局Ｓ１の座標と、前記第２中継基地局Ｓ２の座標とを少なくとも含む測位情報を配信することを特徴とする。
基地局Ｓ０と、第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを備えた測位情報配信システムにおいて、
前記基地局Ｓ０は、
周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、
前記第１中継基地局Ｓ１は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と異なる周波数ｆ１の測位電波ｆ１を発信し、
前記第２中継基地局Ｓ２は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と前記測位電波ｆ１とのいずれとも異なる周波数ｆ２の測位電波ｆ２を発信し、
前記基地局Ｓ０は、
前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ１の受信までの期間ΔＴｄ１と、前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ２の受信までの期間ΔＴｄ２とを算出すると共に、以下の式１、式２で算出される期間ΔＴｓ１と、期間ΔＴｓ２とを算出し、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
ｄ０１：前記基地局Ｓ０と前記第１中継基地局Ｓ１との距離
ｄ０２：前記基地局Ｓ０と前記第２中継基地局Ｓ２との距離
ｃ：光速
算出した前記期間ΔＴｓ１と、前記期間ΔＴｓ２と、前記第１中継基地局Ｓ１の座標と、前記第２中継基地局Ｓ２の座標とを少なくとも含む測位情報を配信することを特徴とする。
本発明の測位情報配信システムにより、それぞれの基地局において、互いに精密に同期した時計を必要とすることのないシステムを提供できる。
実施の形態１．
図１〜図８を参照して実施の形態１を説明する。
図１は実施の形態１の測位情報配信システム１００のシステム構成を示す図である。測位情報配信システム１００は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２及び受信装置Ｐを備えている。後述のように、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２は、それぞれ測位電波ｆ０、ｆ１、ｆ２を発信し、さらに、基地局Ｓ０は測位情報を発信する。
以下では、測位電波に関して、
基地局Ｓ０→受信装置Ｐのルート５０、
基地局Ｓ０→第１中継基地局Ｓ１→受信装置Ｐのルート５１、
基地局Ｓ０→第２中継基地局Ｓ２→受信装置Ｐのルート５２が着目対象となる。
図１〜図８を参照して実施の形態１を説明する。
図１は実施の形態１の測位情報配信システム１００のシステム構成を示す図である。測位情報配信システム１００は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２及び受信装置Ｐを備えている。後述のように、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２は、それぞれ測位電波ｆ０、ｆ１、ｆ２を発信し、さらに、基地局Ｓ０は測位情報を発信する。
以下では、測位電波に関して、
基地局Ｓ０→受信装置Ｐのルート５０、
基地局Ｓ０→第１中継基地局Ｓ１→受信装置Ｐのルート５１、
基地局Ｓ０→第２中継基地局Ｓ２→受信装置Ｐのルート５２が着目対象となる。
図２は基地局Ｓ０の構成を示すブロック図である。基地局Ｓ０は、情報を送信する送信部１、情報を受信する受信部２、処理を実行する処理部３、時間を計測する時計部４及び情報を記憶する記憶部５を備える。これらの具体的な機能は後述の動作説明の中で述べる。
図３は第１中継基地局Ｓ１の構成を示すブロック図である。第１中継基地局Ｓ１は、情報を送信する第１送信部１１、情報を受信する第１受信部１２、処理を実行する第１処理部１３を備える。これらの具体的な機能は後述の動作説明の中で述べる。
図４は第２中継基地局Ｓ２の構成を示すブロック図である。第２中継基地局Ｓ２の構成は、第１中継基地局Ｓ１と同様である。
図５は、自身の位置を測位する受信装置Ｐのブロック図である。受信装置Ｐは、基地局Ｓ０からの測位電波ｆ０、第１中継基地局Ｓ１からの測位電波ｆ１、第２中継基地局Ｓ２からの測位電波ｆ２を受信し、また、基地局Ｓ０から後述の「測位情報」を受信する。図５に示すように、受信装置Ｐは、情報を受信する装置側受信部３１、測位電波ｆ０〜ｆ２、及び測位情報に基づき自身の位置を測位する装置側測位部３２、時刻を計測する装置側時計部３３を備える。これらの具体的な機能は後述の動作説明の中で述べる。
（動作の説明）
以下、図６〜図８を参照して、測位情報配信システム１００の動作を説明する。
図６は、後述のΔＴｓ１を説明する図である。図７は、後述の｜Ｔ１−Ｔ０｜を説明する図である。図８は、測位情報配信システム１００の動作を示すフローチャートである。図８のフローチャートを参照しながら説明する。
以下、図６〜図８を参照して、測位情報配信システム１００の動作を説明する。
図６は、後述のΔＴｓ１を説明する図である。図７は、後述の｜Ｔ１−Ｔ０｜を説明する図である。図８は、測位情報配信システム１００の動作を示すフローチャートである。図８のフローチャートを参照しながら説明する。
まず前提として、
（１）基地局Ｓ０と第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを、図１に示すように、予め測位領域５５に配置する。
（２）また、予め各基地局相互の距離を測定しておく。
すなわち、
基地局Ｓ０〜第１中継基地局Ｓ１間の距離ｄ０１、
基地局Ｓ０〜第２中継基地局Ｓ２間の距離ｄ０２、
第１中継基地局Ｓ１〜第２中継基地局Ｓ２間の距離ｄ１２、
を測定しておく。測定した基地局間の距離ｄ０１、ｄ０２、ｄ１２は、図１に示すように、基地局Ｓ０の記憶部５に登録する。なお、記憶部５は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の各座標（位置）も格納している。
（１）基地局Ｓ０と第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを、図１に示すように、予め測位領域５５に配置する。
（２）また、予め各基地局相互の距離を測定しておく。
すなわち、
基地局Ｓ０〜第１中継基地局Ｓ１間の距離ｄ０１、
基地局Ｓ０〜第２中継基地局Ｓ２間の距離ｄ０２、
第１中継基地局Ｓ１〜第２中継基地局Ｓ２間の距離ｄ１２、
を測定しておく。測定した基地局間の距離ｄ０１、ｄ０２、ｄ１２は、図１に示すように、基地局Ｓ０の記憶部５に登録する。なお、記憶部５は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の各座標（位置）も格納している。
（測位動作）
以下の動作説明では時刻と、時間差（時刻と時刻との差）が登場する。時間差（期間という場合もある）には「Δ」（デルタ）を付けて時刻と区別する。以下、システムの動作を説明する。
以下の動作説明では時刻と、時間差（時刻と時刻との差）が登場する。時間差（期間という場合もある）には「Δ」（デルタ）を付けて時刻と区別する。以下、システムの動作を説明する。
（基地局Ｓ０）
ステップＳ１０１において、基地局Ｓ０の送信部１から周波数がｆ０（Ｈｚ）の測位電波ｆ０を発信する。
ステップＳ１０１において、基地局Ｓ０の送信部１から周波数がｆ０（Ｈｚ）の測位電波ｆ０を発信する。
（第１中継基地局Ｓ１）
ステップＳ１０２において、第１中継基地局Ｓ１の第１受信部１２が測位電波ｆ０を受信する。この受信を契機に、第１送信部１１が測位電波ｆ０に対してある周波数ｆだけずらした周波数ｆ１の測位電波ｆ１を再送信する。測位電波ｆ１は周波数が異なることで、測位電波ｆ０と区別できればよい。
ステップＳ１０２において、第１中継基地局Ｓ１の第１受信部１２が測位電波ｆ０を受信する。この受信を契機に、第１送信部１１が測位電波ｆ０に対してある周波数ｆだけずらした周波数ｆ１の測位電波ｆ１を再送信する。測位電波ｆ１は周波数が異なることで、測位電波ｆ０と区別できればよい。
（第２中継基地局Ｓ２）
ステップＳ１０３において、同様に第２中継基地局Ｓ２の第２受信部２２は測位電波ｆ０を受信する。この受信を契機に、第２送信部２１が、測位電波ｆ０に対して一定周波数２ｆだけずらした周波数ｆ２の測位電波ｆ２を再送信する。なお、２ｆだけずらすのは一例である。測位電波ｆ２は、測位電波ｆ０及び側電波ｆ１と周波数が異なることで、測位電波ｆ０、ｆ１に対して区別できればよい。
ステップＳ１０３において、同様に第２中継基地局Ｓ２の第２受信部２２は測位電波ｆ０を受信する。この受信を契機に、第２送信部２１が、測位電波ｆ０に対して一定周波数２ｆだけずらした周波数ｆ２の測位電波ｆ２を再送信する。なお、２ｆだけずらすのは一例である。測位電波ｆ２は、測位電波ｆ０及び側電波ｆ１と周波数が異なることで、測位電波ｆ０、ｆ１に対して区別できればよい。
（受信装置Ｐ）
ステップＳ１０４において、測位対象の受信装置Ｐの装置側受信部３１は、測位電波ｆ０、測位電波ｆ１、測位電波ｆ２を受信する。この際、装置側時計部３３が、測位電波ｆ０、測位電波ｆ１、測位電波ｆ２のそれぞれの受信時刻Ｔ０，Ｔ１’，Ｔ２’を記録する。
ここで、受信時刻Ｔ０等は、以下の意味である。
Ｔ０：受信装置Ｐによる測位電波ｆ０の受信時刻、
Ｔ１’：受信装置Ｐによる測位電波ｆ１の受信時刻、
Ｔ２’：受信装置Ｐによる測位電波ｆ２の受信時刻。
なお、受信時刻Ｔ１’、Ｔ２’の２つには「’」を付したのは、これらは後述する遅延時間Δｔを含むからである。
ステップＳ１０４において、測位対象の受信装置Ｐの装置側受信部３１は、測位電波ｆ０、測位電波ｆ１、測位電波ｆ２を受信する。この際、装置側時計部３３が、測位電波ｆ０、測位電波ｆ１、測位電波ｆ２のそれぞれの受信時刻Ｔ０，Ｔ１’，Ｔ２’を記録する。
ここで、受信時刻Ｔ０等は、以下の意味である。
Ｔ０：受信装置Ｐによる測位電波ｆ０の受信時刻、
Ｔ１’：受信装置Ｐによる測位電波ｆ１の受信時刻、
Ｔ２’：受信装置Ｐによる測位電波ｆ２の受信時刻。
なお、受信時刻Ｔ１’、Ｔ２’の２つには「’」を付したのは、これらは後述する遅延時間Δｔを含むからである。
（基地局Ｓ０：ΔＴｄ１等の算出）
ステップＳ１０５において、基地局Ｓ０の処理部３は、受信した測位電波ｆ１、ｆ２について、基地局Ｓ０自身が測位電波ｆ０を発信してから、測位電波ｆ１、ｆ２を受信するまでの期間である時間差ΔＴｄ１、ΔＴｄ２を、時計部４を用いて計測する。
これらの記号の意味を以下に記しておく。
ΔＴｄ１：基地局Ｓ０の測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間、
ΔＴｄ２：基地局Ｓ０の測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間。
ステップＳ１０５において、基地局Ｓ０の処理部３は、受信した測位電波ｆ１、ｆ２について、基地局Ｓ０自身が測位電波ｆ０を発信してから、測位電波ｆ１、ｆ２を受信するまでの期間である時間差ΔＴｄ１、ΔＴｄ２を、時計部４を用いて計測する。
これらの記号の意味を以下に記しておく。
ΔＴｄ１：基地局Ｓ０の測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間、
ΔＴｄ２：基地局Ｓ０の測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１受信までの期間。
（基地局Ｓ０：ΔＴｓ１等の算出）
ステップＳ１０６において、基地局Ｓ０の処理部３は、次に以下のΔＴｓ１、ΔＴｓ２を求める。ΔＴｓ１は、測位電波ｆ０発信〜側電波ｆ１発信までの期間であり、ΔＴｓ２は、測位電波ｆ０発信〜側電波ｆ２発信までの期間である。
式としては、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
である。
ここにｃは光速である。
図６を参照して、上記（式１）のΔＴｓ１について説明する。
まず時間差ΔＴｄ１について説明する。
時間差ΔＴｄ１は、前述のように基地局Ｓ０が測位電波ｆ０を送信してから測位電波ｆ１を受信するまでの期間である。これは、図６に示すように、
ΔＴｄ１＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１＋ΔＴ１０
である。
ここで、
ΔＴ０１：、測位電波ｆ０が基地局Ｓ０から第１中継基地局Ｓ１に到達するまでの期間、
ΔｔＳ１：第１中継基地局Ｓ１が測位電波ｆ０を受信してから測位電波ｆ１を発信するまでの期間（タイムラグ）、
ΔＴ１０：測位電波ｆ１が第１中継基地局Ｓ１から基地局Ｓ０に到達するまでの期間。
なお、当然に、
ΔＴ０１＝ΔＴ１０＝ｄ０１／ｃ
である。
よって、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１＋ΔＴ１０−ｄ０１／ｃ
＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１
よって、
ΔＴｓ１＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１
である。
このΔＴｓ１は、図６に示すように、基地局Ｓ０が測位電波ｆ０を発信してから第１中継基地局Ｓ１がそ測位電波ｆ１を発信するまでの時間差（期間）である。これをΔＴｓ１とおいた。同様にして第２中継基地局Ｓ２に関する時間差ΔＴｓ２については上記（式２）により得られる。このように、基地局Ｓ０の処理部３は、（式１）、（式２）に基づき、
測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１発信までの期間ΔＴｓ１、
測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ２発信までの期間ΔＴｓ２
を算出する。
ステップＳ１０６において、基地局Ｓ０の処理部３は、次に以下のΔＴｓ１、ΔＴｓ２を求める。ΔＴｓ１は、測位電波ｆ０発信〜側電波ｆ１発信までの期間であり、ΔＴｓ２は、測位電波ｆ０発信〜側電波ｆ２発信までの期間である。
式としては、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
である。
ここにｃは光速である。
図６を参照して、上記（式１）のΔＴｓ１について説明する。
まず時間差ΔＴｄ１について説明する。
時間差ΔＴｄ１は、前述のように基地局Ｓ０が測位電波ｆ０を送信してから測位電波ｆ１を受信するまでの期間である。これは、図６に示すように、
ΔＴｄ１＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１＋ΔＴ１０
である。
ここで、
ΔＴ０１：、測位電波ｆ０が基地局Ｓ０から第１中継基地局Ｓ１に到達するまでの期間、
ΔｔＳ１：第１中継基地局Ｓ１が測位電波ｆ０を受信してから測位電波ｆ１を発信するまでの期間（タイムラグ）、
ΔＴ１０：測位電波ｆ１が第１中継基地局Ｓ１から基地局Ｓ０に到達するまでの期間。
なお、当然に、
ΔＴ０１＝ΔＴ１０＝ｄ０１／ｃ
である。
よって、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１＋ΔＴ１０−ｄ０１／ｃ
＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１
よって、
ΔＴｓ１＝ΔＴ０１＋ΔｔＳ１
である。
このΔＴｓ１は、図６に示すように、基地局Ｓ０が測位電波ｆ０を発信してから第１中継基地局Ｓ１がそ測位電波ｆ１を発信するまでの時間差（期間）である。これをΔＴｓ１とおいた。同様にして第２中継基地局Ｓ２に関する時間差ΔＴｓ２については上記（式２）により得られる。このように、基地局Ｓ０の処理部３は、（式１）、（式２）に基づき、
測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ１発信までの期間ΔＴｓ１、
測位電波ｆ０発信〜測位電波ｆ２発信までの期間ΔＴｓ２
を算出する。
（基地局Ｓ０：ΔＴｓ１等の送信）
ステップＳ１０７において、基地局Ｓ０は、ΔＴｓ１、ΔＴｓ２および基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の座標（位置）を無線通信により発信し、受信装置Ｐに伝達する。この場合、基地局Ｓ０の座標を原点とする場合には、基地局Ｓ０の座標の送信は不要である。逆にいえば、基地局Ｓ０の座標を座標系の原点としない場合は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の各座標を送信する。
ステップＳ１０７において、基地局Ｓ０は、ΔＴｓ１、ΔＴｓ２および基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の座標（位置）を無線通信により発信し、受信装置Ｐに伝達する。この場合、基地局Ｓ０の座標を原点とする場合には、基地局Ｓ０の座標の送信は不要である。逆にいえば、基地局Ｓ０の座標を座標系の原点としない場合は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、第２中継基地局Ｓ２の各座標を送信する。
（受信装置Ｐによる自己測位）
受信装置Ｐは、ステップＳ１０８において、
Ｔ１’−ΔＴｓ１−Ｔ０ （式３）
の計算により、第１中継基地局Ｓ１と基地局Ｓ０とからの電波の真の受信時刻差
｜Ｔ１−Ｔ０｜ （式４）
を得る。なお、
Ｔ１＝Ｔ１’−ΔＴｓ１
とおいた。
同様にして、受信装置Ｐは、
Ｔ２’−ΔＴｓ２−Ｔ０ （式５）
の計算により、第２中継基地局Ｓ２と基地局Ｓ０からの電波の真の受信時刻差
｜Ｔ２−Ｔ０｜ （式６）
を得る。
なお、
Ｔ２＝Ｔ２’−ΔＴｓ２
とおいた。図７を参照して（式３）、（式４）の意味を説明する。
図７は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、受信装置Ｐの関係を示している。
時刻Ｔ０は、受信装置Ｐが、ルート５０で測位電波ｆ０を受信した時刻である。
時刻Ｔ１’は、受信装置Ｐが、ルート５１で測位電波（ｆ０、ｆ１）を受信した時刻である。以下では理解の容易のため具体的な時刻を用いているが例示であり現実的な数値ではない。受信装置Ｐの測位電波ｆ０の受信時刻Ｔ０を１５：００：１０（１５時０分１０秒）とする。
すなわち、
Ｔ０＝１５：００：１０。
受信装置Ｐの装置側受信部３１による測位電波ｆ１の受信時刻Ｔ１’を１５：００：３０とする。
すなわち、
Ｔ１’＝１５：００：３０。
また、
ΔＴｓ１＝１２秒
とする。
この前提で、
図７のように、Ｓ０→Ｓ１→Ｐのルート５１での所要時間、
ΔＴ０１＋Δｔｓ１＋ΔＴ１Ｐを考える。
ΔＴ０１：Ｓ０〜Ｓ１間の電波到達時間、
ΔＴ１Ｐ：Ｐ〜Ｓ１間の電波到達時間
この所要時間を、基地局Ｓ０を起点として、ΔＴ０Ｐ（Ｓ０〜Ｐ間の電波到達時間）に平行に、ΔＴ１Ｐ、Δｔｓ１、ΔＴ０１の順に並べかえると考える（ポイント１）。この並べかえに加え、Ｓ０→Ｐのルート５０、Ｓ０→Ｓ１→Ｐのルート５１において、「測位電波ｆ０の発信時刻が共通」（ポイント２）という条件がある。よって図７により、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１＝時刻」
であるが、この時刻はΔＴ１Ｐに相当する。この時刻を（式４）ではＴ１とおいた。つまり、基準を同じくする「ΔＴ１Ｐに相当する時刻」（１５：００：１８）から、時刻Ｔ０（１５：００：１０，これはＳ０〜Ｐ間の電波到達期間ΔＴ０Ｐに相当する時刻）を引いてやれば、Ｐ〜Ｓ０間の距離と、Ｐ〜Ｓ１間の距離との差に相当する時間差が得れる。つまり、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１」−Ｔ０＝Ｔ１−Ｔ０＝８秒が得られる。
つまり、
「１５：００：１８」−「１５：００：１０」＝８秒
が得られる。そしてこの８秒に光速ｃを乗じることで、Ｐ〜Ｓ０間の距離と、Ｐ〜Ｓ１間の距離との距離差を得ることができる。従って、受信装置Ｐは測位電波ｆ０の発信時刻を知る必要はない。以上のように上記（式３）については時刻Ｔ０、Ｔ１’の先後により、絶対値で評価すればよい。
よって、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１−Ｔ０」は、
｜Ｔ１−Ｔ０｜として評価すればよい。
（式５）、（式６）についても同様である。
受信装置Ｐは、上記（式４）、（式６）の、
｜Ｔ１−Ｔ０｜、
｜Ｔ２−Ｔ０｜
を得る。これら時刻差に光速ｃを乗ずることで、「受信装置Ｐ〜第１中継基地局Ｓ１」と「受信装置Ｐ〜基地局Ｓ０」との距離の差、及び「受信装置Ｐ〜第２中継基地局Ｓ２」と「受信装置Ｐ〜基地局Ｓ０」との距離の差を得る。
すなわち、
｜Ｐ・Ｓ１−Ｐ・Ｓ０｜＝距離差Ｌ１ （式７）
｜Ｐ・Ｓ２−Ｐ・Ｓ０｜＝距離差Ｌ２ （式８）
を得る。なおＰ・Ｓ１は「受信装置Ｐ〜第１中継基地局Ｓ１」の距離を示す。
これらの式は、背景技術で述べた、
｜Ｐ・Ｓ２｜−｜Ｐ・Ｓ１｜、｜Ｐ・Ｓ３｜−｜Ｐ・Ｓ１｜
に対応する。よって受信装置Ｐは、自己位置を、双曲線航法に基づき、上記（式７）、（式８）を満たす双曲線の交点として求めることができる。
受信装置Ｐは、ステップＳ１０８において、
Ｔ１’−ΔＴｓ１−Ｔ０ （式３）
の計算により、第１中継基地局Ｓ１と基地局Ｓ０とからの電波の真の受信時刻差
｜Ｔ１−Ｔ０｜ （式４）
を得る。なお、
Ｔ１＝Ｔ１’−ΔＴｓ１
とおいた。
同様にして、受信装置Ｐは、
Ｔ２’−ΔＴｓ２−Ｔ０ （式５）
の計算により、第２中継基地局Ｓ２と基地局Ｓ０からの電波の真の受信時刻差
｜Ｔ２−Ｔ０｜ （式６）
を得る。
なお、
Ｔ２＝Ｔ２’−ΔＴｓ２
とおいた。図７を参照して（式３）、（式４）の意味を説明する。
図７は、基地局Ｓ０、第１中継基地局Ｓ１、受信装置Ｐの関係を示している。
時刻Ｔ０は、受信装置Ｐが、ルート５０で測位電波ｆ０を受信した時刻である。
時刻Ｔ１’は、受信装置Ｐが、ルート５１で測位電波（ｆ０、ｆ１）を受信した時刻である。以下では理解の容易のため具体的な時刻を用いているが例示であり現実的な数値ではない。受信装置Ｐの測位電波ｆ０の受信時刻Ｔ０を１５：００：１０（１５時０分１０秒）とする。
すなわち、
Ｔ０＝１５：００：１０。
受信装置Ｐの装置側受信部３１による測位電波ｆ１の受信時刻Ｔ１’を１５：００：３０とする。
すなわち、
Ｔ１’＝１５：００：３０。
また、
ΔＴｓ１＝１２秒
とする。
この前提で、
図７のように、Ｓ０→Ｓ１→Ｐのルート５１での所要時間、
ΔＴ０１＋Δｔｓ１＋ΔＴ１Ｐを考える。
ΔＴ０１：Ｓ０〜Ｓ１間の電波到達時間、
ΔＴ１Ｐ：Ｐ〜Ｓ１間の電波到達時間
この所要時間を、基地局Ｓ０を起点として、ΔＴ０Ｐ（Ｓ０〜Ｐ間の電波到達時間）に平行に、ΔＴ１Ｐ、Δｔｓ１、ΔＴ０１の順に並べかえると考える（ポイント１）。この並べかえに加え、Ｓ０→Ｐのルート５０、Ｓ０→Ｓ１→Ｐのルート５１において、「測位電波ｆ０の発信時刻が共通」（ポイント２）という条件がある。よって図７により、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１＝時刻」
であるが、この時刻はΔＴ１Ｐに相当する。この時刻を（式４）ではＴ１とおいた。つまり、基準を同じくする「ΔＴ１Ｐに相当する時刻」（１５：００：１８）から、時刻Ｔ０（１５：００：１０，これはＳ０〜Ｐ間の電波到達期間ΔＴ０Ｐに相当する時刻）を引いてやれば、Ｐ〜Ｓ０間の距離と、Ｐ〜Ｓ１間の距離との差に相当する時間差が得れる。つまり、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１」−Ｔ０＝Ｔ１−Ｔ０＝８秒が得られる。
つまり、
「１５：００：１８」−「１５：００：１０」＝８秒
が得られる。そしてこの８秒に光速ｃを乗じることで、Ｐ〜Ｓ０間の距離と、Ｐ〜Ｓ１間の距離との距離差を得ることができる。従って、受信装置Ｐは測位電波ｆ０の発信時刻を知る必要はない。以上のように上記（式３）については時刻Ｔ０、Ｔ１’の先後により、絶対値で評価すればよい。
よって、
「Ｔ１’−ΔＴｓ１−Ｔ０」は、
｜Ｔ１−Ｔ０｜として評価すればよい。
（式５）、（式６）についても同様である。
受信装置Ｐは、上記（式４）、（式６）の、
｜Ｔ１−Ｔ０｜、
｜Ｔ２−Ｔ０｜
を得る。これら時刻差に光速ｃを乗ずることで、「受信装置Ｐ〜第１中継基地局Ｓ１」と「受信装置Ｐ〜基地局Ｓ０」との距離の差、及び「受信装置Ｐ〜第２中継基地局Ｓ２」と「受信装置Ｐ〜基地局Ｓ０」との距離の差を得る。
すなわち、
｜Ｐ・Ｓ１−Ｐ・Ｓ０｜＝距離差Ｌ１ （式７）
｜Ｐ・Ｓ２−Ｐ・Ｓ０｜＝距離差Ｌ２ （式８）
を得る。なおＰ・Ｓ１は「受信装置Ｐ〜第１中継基地局Ｓ１」の距離を示す。
これらの式は、背景技術で述べた、
｜Ｐ・Ｓ２｜−｜Ｐ・Ｓ１｜、｜Ｐ・Ｓ３｜−｜Ｐ・Ｓ１｜
に対応する。よって受信装置Ｐは、自己位置を、双曲線航法に基づき、上記（式７）、（式８）を満たす双曲線の交点として求めることができる。
なお、中継基地局は２以上の任意の個数で構わない。
以上に説明した実施の形態１の測位情報配信装置によれば、基地局間での精密な時刻同期が不要となる。よって簡易な構成で測位が可能となる。このため、低コストでの基地局の構成が可能となる。監視対象の受信装置Ｐをパーソナルコンピュータの周辺装置とすれば、必要な演算はパーソナルコンピュータで行うことができ、装置の小型化、低価格化に寄与する。またパーソナルコンピュータにおいて自己位置の把握が出来るため、可搬パーソナルコンピュータの設置場所によってセキュリティ機能をパーソナルコンピュータ自身で変更したり、あるいは、物品管理分野において、パーソナルコンピュータの正確な設置位置を容易に管理することが可能となる。
実施の形態２．
実施の形態２は、基地局Ｓ０、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐのハードウェア構成を説明する。基地局Ｓ０、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐは、いずれも同様の構成のコンピュータであるので、基地局Ｓ０を例に説明する。基地局Ｓ０についての以下の説明は、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐについてもあてはまる。
実施の形態２は、基地局Ｓ０、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐのハードウェア構成を説明する。基地局Ｓ０、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐは、いずれも同様の構成のコンピュータであるので、基地局Ｓ０を例に説明する。基地局Ｓ０についての以下の説明は、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐについてもあてはまる。
図９は、基地局Ｓ０のハードウェア構成を示す。基地局Ｓ０は、プログラムを実行するＣＰＵ８１０（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８１２、表示装置８１３、操作キー８１４、通信ボード８１６、磁気ディスク装置８２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置８２０の代わりに、光ディスク装置、フラッシュメモリなどの記憶装置でもよい。
ＲＡＭ８１２は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ８１１、磁気ディスク装置８２０等の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、「記憶装置」あるいは記憶部、格納部、バッファの一例である。通信ボード８１６、操作キー８１４などは、入力部、入力装置の一例である。また、通信ボード８１６、表示装置８１３、などは、出力部、出力装置の一例である。
通信ボード８１６は、ネットワークに接続されている。通信ボード８１６は、中継基地局Ｓ１、Ｓ２及び受信装置Ｐと通信可能である。
磁気ディスク装置８２０には、オペレーティングシステム８２１（ＯＳ）、プログラム群８２３、ファイル群８２４が記憶されている。プログラム群８２３のプログラムは、ＣＰＵ８１０、ウィンドウシステム８２２により実行される。
上記プログラム群８２３には、以上の実施の形態１の説明において「〜部」として説明した機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。
ファイル群８２４には、以上の実施の形態１の説明において、「〜の判定結果」、「〜の算出結果」、「〜の抽出結果」、「〜の生成結果」、「〜の処理結果」として説明した情報や、データや信号値や変数値やパラメータなどが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ８１０によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、以上に述べた実施の形態１の説明において、データや信号値は、ＲＡＭ８１２のメモリ、磁気ディスク装置８２０の磁気ディスク等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス８２５や信号線によりオンライン伝送される。
また、以上の実施の形態の説明において、「〜部」として説明したものは、「〜手段」、「〜回路」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明したものは、ＲＯＭ８１１に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ８１０により読み出され、ＣＰＵ８１０により実行される。すなわち、プログラムは、以上に述べた「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以上に述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
以上の実施の形態では、測位情報配信システム、基地局Ｓ０、中継基地局Ｓ１，Ｓ２，受信装置等を説明したが、これらの動作をコンピュータに実行させるためのプログラムとして把握することも可能である。あるいは、運転情報収集プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として把握することも可能である。また、測位情報配信システムの動作を、測位情報配信方法として把握することも可能である。
Ｓ０ 基地局、Ｓ１ 第１中継基地局、Ｓ２ 第２中継基地局、Ｐ 受信装置、１ 送信部、２ 受信部、３ 処理部、４ 時計部、５ 記憶部、１１ 第１送信部、１２ 第１受信部、１３ 第１処理部、２１ 第２送信部、２２ 第２受信部、２３ 第２処理部、３１ 装置側受信部、３２ 装置側測位部、３３ 装置側時計部、５０，５１，５２ ルート、５５ 測位領域、１００ 測位情報配信システム。
Claims (4)
- 基地局Ｓ０と、第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを備えた測位情報配信システムにおいて、
前記基地局Ｓ０は、
周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、
前記第１中継基地局Ｓ１は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と異なる周波数ｆ１の測位電波ｆ１を発信し、
前記第２中継基地局Ｓ２は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と前記測位電波ｆ１とのいずれとも異なる周波数ｆ２の測位電波ｆ２を発信し、
前記基地局Ｓ０は、
前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ１の受信までの期間ΔＴｄ１と、前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ２の受信までの期間ΔＴｄ２とを算出すると共に、以下の式１、式２で算出される期間ΔＴｓ１と、期間ΔＴｓ２とを算出し、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
ｄ０１：前記基地局Ｓ０と前記第１中継基地局Ｓ１との距離
ｄ０２：前記基地局Ｓ０と前記第２中継基地局Ｓ２との距離
ｃ：光速
算出した前記期間ΔＴｓ１と、前記期間ΔＴｓ２と、前記第１中継基地局Ｓ１の座標と、前記第２中継基地局Ｓ２の座標とを少なくとも含む測位情報を配信することを特徴とする測位情報配信システム。 - 前記測位情報配信システムは、さらに、
前記基地局Ｓ０によって発信された前記測位情報を受信すると共に、前記測位電波ｆ０、前記測位電波ｆ１、前記測位電波ｆ２を受信すると前記測位電波ｆ０の受信時刻Ｔ０、前記測位電波ｆ１の受信時刻Ｔ１’、前記測位電波ｆ２の各受信時刻Ｔ２’を記録し、記録した各受信時刻Ｔ０，Ｔ１’、Ｔ２’と、受信した前記測位情報とを用いた双曲線航法によって、自身の位置を算出する受信装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の測位情報配信システム。 - 請求項１記載の測位情報配信システムの前記基地局Ｓ０の発信する前記測位情報と、前記測位電波ｆ０、前記測位電波ｆ１、前記測位電波ｆ２を受信する装置側受信部と、
前記測位電波ｆ０、前記測位電波ｆ１、前記測位電波ｆ２の各受信時刻である受信時刻Ｔ０、Ｔ１’、Ｔ２’を記録する装置側時計部と、
前記装置側時計部が記録した各受信時刻Ｔ０，Ｔ１’、Ｔ２’と、前記装置側受信部が受信した前記測位情報とを用いた双曲線航法によって、自身の位置を算出する装置側測位部と
を備えたことを特徴とする受信装置。 - 基地局Ｓ０と、第１中継基地局Ｓ１と、第２中継基地局Ｓ２とを備えた測位情報配信システムが行う測位情報配信方法であって、
前記基地局Ｓ０は、
周波数ｆ０の測位電波ｆ０を発信し、
前記第１中継基地局Ｓ１は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と異なる周波数ｆ１の測位電波ｆ１を発信し、
前記第２中継基地局Ｓ２は、
前記測位電波ｆ０を受信すると、前記測位電波ｆ０と前記測位電波ｆ１とのいずれとも異なる周波数ｆ２の測位電波ｆ２を発信し、
前記基地局Ｓ０は、
前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ１の受信までの期間ΔＴｄ１と、前記測位電波ｆ０の発信から前記測位電波ｆ２の受信までの期間ΔＴｄ２とを算出すると共に、以下の式１、式２で算出される期間ΔＴｓ１と、期間ΔＴｓ２とを算出し、
ΔＴｓ１＝ΔＴｄ１−ｄ０１／ｃ （式１）
ΔＴｓ２＝ΔＴｄ２−ｄ０２／ｃ （式２）
ｄ０１：前記基地局Ｓ０と前記第１中継基地局Ｓ１との距離
ｄ０２：前記基地局Ｓ０と前記第２中継基地局Ｓ２との距離
ｃ：光速
算出した前記期間ΔＴｓ１と、前記期間ΔＴｓ２と、前記第１中継基地局Ｓ１の座標と、前記第２中継基地局Ｓ２の座標とを少なくとも含む測位情報を配信することを特徴とする測位情報配信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010211609A JP2012068070A (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 測位情報配信システム、受信装置及び測位情報配信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010211609A JP2012068070A (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 測位情報配信システム、受信装置及び測位情報配信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012068070A true JP2012068070A (ja) | 2012-04-05 |
Family
ID=46165528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010211609A Pending JP2012068070A (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | 測位情報配信システム、受信装置及び測位情報配信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012068070A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150107802A (ko) * | 2013-01-15 | 2015-09-23 | 퀄컴 인코포레이티드 | 관찰된 도착 시간 차이에 기초하여 포지셔닝하기 위한 방법들 및 시스템들 |
-
2010
- 2010-09-22 JP JP2010211609A patent/JP2012068070A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20150107802A (ko) * | 2013-01-15 | 2015-09-23 | 퀄컴 인코포레이티드 | 관찰된 도착 시간 차이에 기초하여 포지셔닝하기 위한 방법들 및 시스템들 |
| JP2016510402A (ja) * | 2013-01-15 | 2016-04-07 | クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 到着時間の観測差に基づく測位のための方法およびシステム |
| JP2019203898A (ja) * | 2013-01-15 | 2019-11-28 | クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 到着時間の観測差に基づく測位のための方法およびシステム |
| KR102223671B1 (ko) * | 2013-01-15 | 2021-03-04 | 퀄컴 인코포레이티드 | 관찰된 도착 시간 차이에 기초하여 포지셔닝하기 위한 방법들 및 시스템들 |
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