JP2014153119A - 位置検知システム及び位置検知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移動体3に設けられた移動端末10と移動体3が移動するエリアに設けられた基地局20とを含む位置標定システムを用いて構成される位置検知システム1において、基地局20が、移動端末10から送られてくる位置標定信号800に基づき、移動端末10が基地局20のアンテナ群25のアンテナ配列軸のいずれかを横断したこと、アンテナ配列軸のいずれの方向に向かって横断したのかを検知することにより、移動体3(移動端末10)が存在するエリアを検知するようにする。また複数のアンテナ群25を組み合わせるなどしてアンテナ配列軸の数を増やし、移動端末10が存在するエリアをより精度よく特定できるようにする。また移動体3が移動するエリア内に複数の基地局20を設けてハンドオーバ等で用いられる検知ゾーンを構成する。
【選択図】図5
Description
続いて、前述した位置標定システムよって行われる位置標定の仕組みについて説明する。位置標定システムは、スペクトル拡散された無線信号である位置標定信号を送信する無線装置(本実施形態では、移動端末10が備える、移動通信インタフェース13並びにアンテナ14)と、位置標定信号を受信してこれに基づき標定対象(本実施形態では移動体3(移動端末10))が存在する方向や存在する位置を標定する基地局(本実施形態では基地局20)とを含んで構成されている。
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
の関係がある。尚、上記のΔL(cm)は、アンテナ群25を構成しているアンテナ251のうち、特定の2つのアンテナ251と移動端末10との間の伝搬路長の差(以下、経路差とも称する。)である。
ΔL(cm)=Δθ/(2π/λ(cm))
の関係がある。また位置標定信号800として2.4GHz帯の電波を用いる場合はλ=12.5(cm)であるので、
α=arcSin(Δθ/π)
の関係がある。測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)内では、αはΔθ(ラジアン)から算出することができるので、上式から基地局20から見た移動端末10が存在する方向αを取得することができる。
Δd(X)=(H−h)×Tan(ΔΦ(X))
Δd(Y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(Y))
XX=X1+Δd(X)
YY=Y1+Δd(Y)
Δθ1=Δθt1+F1 ・・・式1
Δθ2=−Δθt2+F2 ・・・式2
Δθ1−Δθ2=(Δθt1−(−Δθt2))+(F1−F2) ・・・式3
θt=(Δθ1−Δθ2)/2 ・・・式4
ところで、基地局20によって行われる位置標定の精度は、標定可能エリアの全体において必ずしも一様でなく、通常は基地局20と移動端末10との距離が短い(相対位置が近い)程、標定精度が高くなる。さらに標定精度は、基地局20の各アンテナ251の配列方向、即ち図11Aに示すように、正方形状に配置された4つのアンテナ251a〜251dの中心(各アンテナ251a〜251dの夫々の中心から等距離にある点)を原点Oとして正方形の一辺の方向に設定したX軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点OとしてX軸と直角な方向(上記一辺に隣接する他の一辺の方向)に設定したY軸の方向(以下、上記X軸又はY軸のことを、アンテナ配列軸とも称する。)と、移動端末10のアンテナ14との相対的な位置関係によっても変化する。
ところで、例えば、図11Aに示した正方形状に配置された4つのアンテナ251a〜251dからなるアンテナ群25の複数個を組み合わせるようにすることで、容易にアンテナ配列軸を増やすことができる。
Δθ1=Δθt1+F1+α ・・・式5
Δθ2=−Δθt2+F2−α ・・・式6
(Δθ1−Δθ2)/2=((Δθt1+F+α)−(−Δθt2+F−α))/2
=((Δθt1+Δθt2)+2・α)/2
・・・式7
(Δθ1−Δθ2)/2=(2・Δθt+2・α)/2
=Δθt+α ・・・式8
基地局20のアンテナ配列軸の近傍では比較的高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性を利用すれば、一つの基地局20によって位置標定が可能な範囲を拡大することができる。具体的には、移動端末10が基地局20の標定可能エリア内に存在するときは、前述した通常の位置標定を行うことにより移動端末10の正確な位置を把握するようにし、移動端末10が標定可能エリア外に存在するときは、少なくとも、移動端末10が現在存在するエリアを把握できるようにする。
以上に説明した位置検知システム1の構成をベースとして、例えば、サービス提供エリアに複数の基地局20を隣接して配置するようにすれば、基地局20間で連携して移動体3の現在位置をリアルタイムに把握するハンドオーバの仕組みを実現することができる。
前述したように、本実施形態の位置検知システム1によれば、1つの基地局20で複数のエリアを区別することができるが、この特性を利用すれば、複数の道路が合流する交差点周辺の交通量を把握することができる。具体的には、例えば、交差点を往来する各車両に無線装置を設け、一方、図21に示すように、交差点の中央付近の所定高さ位置に1つの基地局20を設け、当該基地局20によって、道路単位もしくはレーン単位で車両の存在有無を把握するようにする。これによれば交差点の交通量を正確に把握する仕組みを容易に実現することができる。尚、この場合、合流する道路の数やレーンの数に応じて必要数のアンテナ配列軸を設けるようにすれば、道路の多様な形態にも柔軟に対応することができる。
3 移動体
10 移動端末
20 基地局
204 標定可能エリア内外判定部
205 位置標定部
206 位置標定結果通知部
207 アンテナ配列軸横断検知部
208 横断情報通知部
30 サーバ装置
303 位置標定結果受信部
304 横断情報受信部
305 移動体現在位置管理部
Claims (12)
- 移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを含むアンテナ群を有し、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差に基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動端末の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知システムであって、
前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるX軸を含むXY平面に垂直な平面であるX軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記X軸と直角な方向に設定した座標軸であるY軸を含むXY平面に垂直な平面であるY軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1に記載の位置検知システムであって、
前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかをいずれの方向に向かって前記移動端末が横断したかを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1又は2に記載の位置検知システムであって、
前記基地局に複数の前記アンテナ群が設けられ、
前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられ、
前記アンテナ群の夫々の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1又は2に記載の位置検知システムであって、
前記矩形は正方形であり、前記矩形の一の対角線の方向に設定した座標軸であるX’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるX’軸方向平面、もしくは、前記矩形の他の対角線の方向に設定した座標軸であるY’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるY’軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを更に検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1又は2に記載の位置検知システムであって、
前記基地局は、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部を備え、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値を超える場合は前記位相差に基づき前記移動端末の現在位置を算出し、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値以下である場合は、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の位置検知システムであって、
前記移動体が移動するエリア内に複数の前記基地局を設け、隣接する前記基地局の夫々によって判定される前記移動端末が存在するエリアの情報に基づき、前記移動体が存在する閉領域を検知することを特徴とする位置検知システム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の位置検知システムであって、
前記基地局を道路交差点の中央付近に配置し、前記移動端末を搭載した車両が前記道路交差点に接続する道路のうちいずれの道路に存在するか、もしくは前記道路のいずれのレーンに存在するかを検知することを特徴とする位置検知システム。 - 移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを含むアンテナ群を有し、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差に基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動端末の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知方法であって、
前記位置標定システムが、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるX軸を含むXY平面に垂直な平面であるX軸方向平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記X軸と直角な方向に設定した座標軸であるY軸を含むXY平面に垂直な平面であるY軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。 - 請求項8に記載の位置検知方法であって、
前記位置標定システムが、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかをいずれの方向に向かって前記移動端末が横断したかを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知方法。 - 請求項8又は9に記載の位置検知方法であって、
前記基地局に複数の前記アンテナ群を設け、
前記アンテナ群の夫々を、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設け、
前記位置標定システムが、前記アンテナ群の夫々の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。 - 請求項8又は9に記載の位置検知方法であって、
前記矩形は正方形であり、前記矩形の一の対角線の方向に設定した座標軸であるX’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるX’軸方向平面、もしくは、前記矩形の他の対角線の方向に設定した座標軸であるY’軸を含むX’Y’平面に垂直な平面であるY’軸方向平面、のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを更に検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知することを特徴とする位置検知方法。 - 請求項8又は9に記載の位置検知方法であって、
前記基地局は、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部を備え、
前記位置標定システムは、
前記基地局が移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値を超える場合は前記位相差に基づき前記移動端末の現在位置を算出し、
前記基地局が前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された閾値以下である場合は、前記アンテナ群の前記X軸方向平面もしくは前記Y軸方向平面のうちのいずれかを前記移動端末が横断したことを検知することにより、前記移動端末が存在するエリアを検知する
ことを特徴とする位置検知方法。
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CN110764052A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-02-07 | 清研讯科(北京)科技有限公司 | 基于超宽带的定位方法及装置、系统 |
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