JP2014153193A - 測位システム、屋内送信機、基準局装置及び移動端末 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動端末30が屋外測位する他に屋内測位することが可能となり、しかも、精度の高い屋内測位を可能とする。
【解決手段】屋内に複数の屋内送信機10が設置されている。屋内送信機10は、屋内における設置位置を示す情報を含みかつGPS衛星7が送信する測位用のGPS信号と互換性を有する屋内無線信号を送信する。屋内の所定位置に基準局装置20が設置され、基準局装置20は、屋内無線信号を受信すると共に、受信した屋内無線信号及び前記所定位置を示す情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成し、補正信号を送信する。移動端末30は、GPS信号、屋内無線信号及び補正信号を受信すると共に、GPS信号を用いて屋外測位が可能であり、かつ、屋内無線信号及び補正信号を用い複数の屋内送信機10それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】屋内に複数の屋内送信機10が設置されている。屋内送信機10は、屋内における設置位置を示す情報を含みかつGPS衛星7が送信する測位用のGPS信号と互換性を有する屋内無線信号を送信する。屋内の所定位置に基準局装置20が設置され、基準局装置20は、屋内無線信号を受信すると共に、受信した屋内無線信号及び前記所定位置を示す情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成し、補正信号を送信する。移動端末30は、GPS信号、屋内無線信号及び補正信号を受信すると共に、GPS信号を用いて屋外測位が可能であり、かつ、屋内無線信号及び補正信号を用い複数の屋内送信機10それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、移動端末が、人工衛星からの衛星信号に基づいて屋外測位する他に、衛星信号の届かない屋内においても測位可能となる測位システム、並びに、この測位システムに含まれる屋内送信機、基準局装置及び移動端末に関する。
移動端末が屋外測位するための技術として、GPS(Global Positioning System)が知られている。このGPSでは、地球を周回する複数のGPS衛星から所定の信号が送信されている。
地上(屋外)に存在する移動端末(例えば携帯電話)は、複数のGPS衛星から信号を受信すると、この信号に含まれている時刻情報と、移動端末における前記信号の到達時刻との差に基づいて、これらGPS衛星との距離を算出することができ、その算出結果を基に移動端末の地上における位置を推定することができる(屋外測位)。
地上(屋外)に存在する移動端末(例えば携帯電話)は、複数のGPS衛星から信号を受信すると、この信号に含まれている時刻情報と、移動端末における前記信号の到達時刻との差に基づいて、これらGPS衛星との距離を算出することができ、その算出結果を基に移動端末の地上における位置を推定することができる(屋外測位)。
これに対して、移動端末が屋内測位するための技術としてIMES(Indoor Messaging System)が知られている(非特許文献1参照)。このIMESでは、GPS衛星が送信する信号(衛星信号)と互換性を有する無線信号を送信する屋内送信機が、屋内に複数設置されている。そして、これら屋内送信機それぞれから、時刻情報を含む無線信号の代わりに、各屋内送信機が設置されている位置情報(例えば、緯度経度の情報)を含む無線信号が送信される。
移動端末は、屋内送信機からこの無線信号を受信すると、屋外測位の場合に行われる時差の計算を行わず、その無線信号をデコードして屋内送信機が設置されている位置の情報を取得し、この位置を移動端末の位置とみなしている。
移動端末は、屋内送信機からこの無線信号を受信すると、屋外測位の場合に行われる時差の計算を行わず、その無線信号をデコードして屋内送信機が設置されている位置の情報を取得し、この位置を移動端末の位置とみなしている。
「シームレス測位試作機を用いた実証実験の実施結果について」、[online]、平成19年4月3日、宇宙航空研究開発機構、[平成24年10月12日検索]、インターネット<http://www.jaxa.jp/press/2007/04/20070403_seamless_j.html>
IMESによれば、屋内に移動した移動端末は、GPS衛星からの衛星信号を受信することがでなくても、屋内送信機からの無線信号を受信することにより測位が可能となる。
しかし、このIMESでは、屋内送信機の設置位置を、移動端末の位置としてみなすことから、例えば屋内送信機の設置間隔が広い場合、測位誤差は大きくなる。つまり、移動端末による測位精度は屋内送信機の設置間隔に依存し、屋内送信機の設置間隔が広い場合(例えば10〜20m間隔の場合)、移動端末が小さく移動してもその移動を反映させた測位は不可能であり、従来の屋内測位の技術では、測位精度が低いという問題点がある。
しかし、このIMESでは、屋内送信機の設置位置を、移動端末の位置としてみなすことから、例えば屋内送信機の設置間隔が広い場合、測位誤差は大きくなる。つまり、移動端末による測位精度は屋内送信機の設置間隔に依存し、屋内送信機の設置間隔が広い場合(例えば10〜20m間隔の場合)、移動端末が小さく移動してもその移動を反映させた測位は不可能であり、従来の屋内測位の技術では、測位精度が低いという問題点がある。
そこで、本発明は、移動端末が屋外測位する他に屋内測位することが可能となり、しかも、精度の高い屋内測位が可能となる測位システム、並びに、この測位システムに含まれる屋内送信機、基準局装置及び移動端末を提供することを目的とする。
(1)本発明の測位システムは、屋内に設置されると共に、この屋内における設置位置を示す情報を含みかつ人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号を送信する複数の屋内送信機と、前記屋内の所定位置に設置され、前記無線信号を受信すると共に、受信した前記無線信号及び前記所定位置を示す情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成し、前記補正情報を含む補正信号を送信する基準局装置と、人工衛星が送信する測位用の衛星信号、前記無線信号及び前記補正信号を受信すると共に、前記衛星信号を用いて屋外測位が可能であり、かつ、前記無線信号及び前記補正信号を用い複数の前記屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う移動端末とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、移動端末は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位を可能とするが、この移動端末が屋外から屋内へ入り、衛星信号が届かなくなった場合であっても、次のようにして屋内測位を行うことができる。つまり、屋内に設置されている複数の屋内送信機から、衛星信号と互換性を有する無線信号が送信されており、また、この屋内に設置されている基準局装置から、屋内測位のための補正情報を含む補正信号が送信されている。そこで、移動端末は、屋外測位の機能を適用して、これら無線信号及び補正信号を用い屋内測位を行う。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、複数の屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、複数の屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
(2)また、前記移動端末は、前記無線信号の搬送波の位相を検出して複数の前記屋内送信機それぞれとの距離を求め屋内測位を行う干渉測位と、前記無線信号に基づいて単独測位を行って求めた位置を前記補正情報を用いて補正するディファレンシャル測位と、を選択的に実行可能な端末処理部を有しているのが好ましい。
この場合、例えば、屋内送信機と移動端末との間における無線通信環境が良い状態では、干渉測位が行われ、無線通信環境が低下すると、切り換えてディファレンシャル測位を行うことが可能となる。
この場合、例えば、屋内送信機と移動端末との間における無線通信環境が良い状態では、干渉測位が行われ、無線通信環境が低下すると、切り換えてディファレンシャル測位を行うことが可能となる。
(3)また、前記移動端末は、当該移動端末の移動動作の情報を取得可能なセンサを備え、前記無線信号を用いて行う測位においてこのセンサによる情報を併せて用いるのが好ましい。
この場合、例えば、無線信号の遮蔽、マルチパス等により屋内送信機と移動端末との間における無線通信環境が一時的に悪化しても、センサによる情報と、無線信号を用いて行う測位処理とを併用することで、一時的な測位精度の低下を防止することができる。
この場合、例えば、無線信号の遮蔽、マルチパス等により屋内送信機と移動端末との間における無線通信環境が一時的に悪化しても、センサによる情報と、無線信号を用いて行う測位処理とを併用することで、一時的な測位精度の低下を防止することができる。
(4)また、本発明は、屋内に設置される屋内送信機であって、屋内における設置位置を示す送信機位置情報を記憶している記憶部と、人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号を送信可能であり、前記送信機位置情報を当該無線信号に含ませて送信する送信部とを備え、前記送信機位置情報は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位が可能でありかつ屋内を移動する移動端末が、屋内測位を行う際に、当該移動端末との間の距離を算出するために用いられる情報であることを特徴とする。
本発明によれば、移動端末は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位を可能とするが、この移動端末が屋外から屋内へ入り、衛星信号が届かなくなった場合であっても、次のようにして屋内測位を行わせることができる。つまり、屋内に複数の屋内送信機を設置し、これら屋内送信機が、衛星信号と互換性を有する無線信号を送信することから、移動端末は、屋外測位の機能を適用して、これら無線信号を用いて屋内測位を行う。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、屋内送信機から送信された無線信号を用い、移動端末と屋内送信機との間の距離を算出しこれに基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、屋内送信機から送信された無線信号を用い、移動端末と屋内送信機との間の距離を算出しこれに基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
(5)また、本発明は、屋内の所定位置に設置され、人工衛星が送信する測位用の衛星信号に基づいて屋外測位が可能でありかつ屋内を移動する移動端末に、屋内測位を行わせるために信号を送信する基準局装置であって、屋内における前記所定位置を示す基準局位置情報を記憶している記憶部と、前記衛星信号と互換性を有する無線信号を送信する複数の屋内送信機から当該無線信号を受信する基準局受信部と、受信した前記無線信号及び前記基準局位置情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成する基準局処理部と、前記補正情報を含む補正信号を送信する基準局送信部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、移動端末は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位を可能とするが、この移動端末が屋外から屋内へ入り、衛星信号が届かなくなった場合であっても、次のようにして屋内測位を行わせることができる。つまり、屋内に設置されている複数の屋内送信機から、衛星信号と互換性を有する無線信号が送信されており、また、この屋内に設置されている基準局装置は、屋内測位のための補正情報を含む補正信号を送信している。そこで、移動端末は、屋外測位の機能を適用して、これら無線信号及び補正信号を用いて屋内測位を行う。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、複数の屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、複数の屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
(6)また、本発明は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号であって屋内の設置位置を示す送信機位置情報を含む無線信号を送信する複数の屋内送信機から、当該無線信号を受信可能である移動端末であって、人工衛星が送信する測位用の衛星信号、前記無線信号、及び、屋内に設置された基準局装置から送信された屋内測位のための補正信号を受信する端末受信部と、受信した衛星信号を用い前記人工衛星との距離に基づいて屋外測位可能であると共に、受信した前記無線信号及び前記補正信号を用い複数の前記屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う端末処理部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、移動端末は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位を可能であるが、この移動端末が屋外から屋内へ入り、衛星信号が届かなくなった場合であっても、次のようにして屋内測位を行うことができる。つまり、複数の屋内送信機から送信されている衛星信号と互換性を有する無線信号、及び、屋内に設置されている基準局装置から送信されている屋内測位のための補正信号を、移動端末が受信すると、屋外測位の機能を適用して、これら無線信号及び補正信号を用いて屋内測位を行う。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
このように、屋内と屋外との間で移動端末が移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末は、屋内送信機から送信された無線信号及び基準局装置から送信された補正信号を用い、複数の屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内送信機が設置されている位置を移動端末の位置としてみなす従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
本発明によれば、移動端末が屋外測位する他に屋内測位することが可能となり、しかも、従来のIMESの場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔1. 測位システムの全体構成〕
図1は、本発明の測位システムを説明する説明図である。この測位システムは、複数の屋内送信機10と、基準局装置20と、移動端末30とを備えている。図1に示す実施形態では、建物1内の1つの領域K1に4台の屋内送信機10(10A,10B,10C,10D)が設置されている。また、基準局装置20もこの建物1内の領域K1に1台のみ設置されている。各屋内送信機10は屋内の天井に設置されているのに対して、基準局装置20は屋内の床上に設置されている。屋内送信機10は10〜20m程度の間隔で設置されている。
〔1. 測位システムの全体構成〕
図1は、本発明の測位システムを説明する説明図である。この測位システムは、複数の屋内送信機10と、基準局装置20と、移動端末30とを備えている。図1に示す実施形態では、建物1内の1つの領域K1に4台の屋内送信機10(10A,10B,10C,10D)が設置されている。また、基準局装置20もこの建物1内の領域K1に1台のみ設置されている。各屋内送信機10は屋内の天井に設置されているのに対して、基準局装置20は屋内の床上に設置されている。屋内送信機10は10〜20m程度の間隔で設置されている。
移動端末30は、例えば、フォークリフト等の作業用車両に搭載されており、建物1の内部(屋内)、建物1の外部(屋外)、建物1の内部から外部、及び、建物1の外部から内部へと自由に移動可能である。なお、移動端末30は、車両に搭載する場合、車両本体と別体であってもよいが、車両本体に組み込まれたものであってもよい。また、移動端末30は、車載用以外にも、ユーザーが携帯するスマートフォン(携帯電話)等であってもよい。
また、この測位システムには、宇宙空間に配置された測位用の複数の人工衛星、及び、屋外に設置されている固定局装置5が含まれる。本実施形態の人工衛星は、GPS衛星であり、地上に対して所定の周波数帯の衛星信号(GPS信号)を送信している。GPS信号はC/Aコード、Pコードであり、衛星信号には、人工衛星7の位置情報及び時刻情報が含まれている。
固定局装置5は、GPS信号を受信し、屋外測位のための補正情報を生成し送信する機能を有している。この補正情報は、屋外に存在しているGPS測位機能を有した端末(GPS受信機)がGPS信号を受信して高精度に測位を行うために用いる情報である。固定局装置5は、時計機能を有しておりGPS衛星7と同期している。また、固定局装置5は、屋外の所定位置に設置されており、その設置位置の情報を記憶している。この設置位置の情報は、例えば基準点が設定された座標系における座標の情報や、緯度経度の情報である。固定局装置5は、従来広く用いられているものであり、ここでは、詳細な説明を省略する。
そして、移動端末30は、GPS信号を受信して屋外において測位を行う機能を有していることから、屋外に存在しているこの移動端末30は前記GPS受信機である。
そして、移動端末30は、GPS信号を受信して屋外において測位を行う機能を有していることから、屋外に存在しているこの移動端末30は前記GPS受信機である。
〔2. 屋内送信機について〕
屋内送信機10A〜10Dそれぞれは同じ構成であり同じ機能を有している。しかし、屋内送信機10A〜10Dそれぞれには識別番号が付与されており、これら屋内送信機10A〜10Dそれぞれの識別番号は異なっている。以下、屋内送信機の構成等を、屋内送信機10Aを例として説明するが、他の屋内送信機10B〜10D(及び、後に説明する屋内送信機10E〜10H)も同じ構成である。ここでは、識別番号を、屋内送信機の符号10A〜10Dと同じとする。なお、識別番号は、GPS衛星のPRN番号を採用することができる。
屋内送信機10A〜10Dそれぞれは同じ構成であり同じ機能を有している。しかし、屋内送信機10A〜10Dそれぞれには識別番号が付与されており、これら屋内送信機10A〜10Dそれぞれの識別番号は異なっている。以下、屋内送信機の構成等を、屋内送信機10Aを例として説明するが、他の屋内送信機10B〜10D(及び、後に説明する屋内送信機10E〜10H)も同じ構成である。ここでは、識別番号を、屋内送信機の符号10A〜10Dと同じとする。なお、識別番号は、GPS衛星のPRN番号を採用することができる。
屋内送信機10Aは、図2に示すように、メモリ等からなる記憶部11と、アンテナ14が接続された無線送信器からなる送信部12と、無線信号の送信制御等の処理を行うマイコンからなる制御部13とを有している。屋内送信機10Aは、建物1の内部の所定位置に設置されるが、この設置位置の情報が記憶部11に記憶されている。また、他の屋内送信機10B〜10Dそれぞれに関しても、所定位置に設置された状態で、自己の設置位置の情報を記憶している。なお、設置位置の情報(送信機位置情報)は、例えば基準点が設定された座標系における座標の情報や、緯度経度の情報であり、精度の高い情報である。
そして、屋内送信機10Aは、GPS衛星7が送信する測位用のGPS信号と互換性を有する無線信号を、送信部12によって送信する。つまり、屋内送信機10Aは、GPS衛星7が送信する無線信号と同じ電波形式からなる無線信号を送信しており、GPS受信機がこの無線信号を受信しデコードすると、この無線信号に含まれている情報を取得することが可能となる。この無線信号は、例えばC/Aコードに変調されている。屋内送信機10A〜10Dそれぞれから送信される無線信号を、以下において屋内無線信号と呼ぶ。
制御部13は、送信する屋内無線信号に、屋内における自己の設置位置を示す情報(送信機位置情報)を含ませ、送信部12により送信させる。この送信機位置情報は、移動端末30が、屋内測位を行う際に、各屋内送信機(10A)と移動端末30との間の距離を算出するために用いられる情報である。
また、屋内送信機10Aは、基準発振器15を有しており、時刻を刻み、単独で時計の機能を有しており、時刻情報を屋内無線信号に含ませてもよい。しかし、この時計精度はGPS衛星7や基準局装置20の時計精度よりも低く、また、他の屋内送信機(10B〜10D)との間で同期していないことがある。
また、屋内送信機10Aは、基準発振器15を有しており、時刻を刻み、単独で時計の機能を有しており、時刻情報を屋内無線信号に含ませてもよい。しかし、この時計精度はGPS衛星7や基準局装置20の時計精度よりも低く、また、他の屋内送信機(10B〜10D)との間で同期していないことがある。
〔3. 基準局装置20について〕
基準局装置20は、図3に示すように、メモリ等からなる記憶部21と、アンテナ(送信アンテナ28a及び受信アンテナ28b)が接続された無線送受信器からなる送受信部22と、無線信号の送受信制御等の処理を行うマイコンからなる制御部23とを有している。なお、本実施形態では、基準局装置20の送受信部22は、基準局受信部と基準局送信部とがまとめられて構成されている。基準局装置20は、建物1の内部の所定位置に設置されるが、この設置位置(前記所定位置)を示す情報が記憶部21に記憶されている。なお、設置位置の情報(基準局位置情報)は、例えば、基準点が設定された座標系における座標の情報や、緯度経度の情報であり、精度の高い情報である。
基準局装置20は、図3に示すように、メモリ等からなる記憶部21と、アンテナ(送信アンテナ28a及び受信アンテナ28b)が接続された無線送受信器からなる送受信部22と、無線信号の送受信制御等の処理を行うマイコンからなる制御部23とを有している。なお、本実施形態では、基準局装置20の送受信部22は、基準局受信部と基準局送信部とがまとめられて構成されている。基準局装置20は、建物1の内部の所定位置に設置されるが、この設置位置(前記所定位置)を示す情報が記憶部21に記憶されている。なお、設置位置の情報(基準局位置情報)は、例えば、基準点が設定された座標系における座標の情報や、緯度経度の情報であり、精度の高い情報である。
送受信部22は、屋内送信機10A〜10Dそれぞれから送信された屋内無線信号を受信する。
制御部23は、基準局処理部として、送受信部22が受信した屋内無線信号を処理するための第1処理部24と、GPS衛星7から送信されたGPS信号を処理し時刻同期を行うための第2処理部25とを有している。
制御部23は、基準局処理部として、送受信部22が受信した屋内無線信号を処理するための第1処理部24と、GPS衛星7から送信されたGPS信号を処理し時刻同期を行うための第2処理部25とを有している。
第1処理部24は、屋内送信機10A〜10Dそれぞれが送信し送受信部22が受信した屋内無線信号に基づいて、測位処理を行う。第1処理部24は、測位処理として、干渉測位(RTK測位)と、ディファレンシャル測位(DPS測位)との双方を行う。このために、第1処理部24は、屋内送信機10A〜10Dそれぞれが送信した屋内無線信号に基づいて、屋内送信機10A〜10Dそれぞれとの距離(疑似距離)を演算により求め、疑似距離情報を生成する。また、第1処理部24は、屋内送信機10A〜10Dそれぞれが送信した屋内無線信号の搬送波の受信位置における位相を演算により求め、位相情報を生成する。また、DPS測位のために、第1処理部24は、屋内送信機10A〜10Dそれぞれとの距離(疑似距離)に基づいて測位を行って自己の推定位置を求め、この推定位置と、記憶部21に記憶されている設置位置の情報(基準局位置情報)に基づく基準局装置20の設置位置と比較し、疑似距離補正用情報を生成する。
このように、第1処理部24は、疑似距離情報、位相情報、基準局位置情報、及び、疑似距離補正用情報を含む情報を、補正情報として生成する。つまり、第1処理部24は、屋内送信機10A〜10Dから送信され受信した屋内無線信号及び前記基準局位置情報を用いて、屋内測位のための補正情報を生成する。そして、この生成された補正情報を含む補正信号が、送受信部22によって送信される。
そして、基準局装置20が設置されている領域K1(図1参照)に存在している移動端末30が、この補正信号を取得し、また、屋内送信機10A〜10Dそれぞれから屋内無線信号を取得し、屋外測位の機能を適用して、これら情報に基づいて屋内測位を行う。つまり、基準局装置20は、自己(基準局装置20)が設置されている領域K1に存在している移動端末30に屋内測位を行わせるために補正信号を送信する。
ここで、屋内送信機10A〜10Dそれぞれが送信した屋内無線信号を補正して、移動端末30が屋内測位を行うためには、対応する補正情報が必要である。例えば、屋内送信機10Aが送信した屋内無線信号を補正して、移動端末30が屋内測位を行うためには、この屋内送信機10A用の補正情報が必要である。
そして、屋内送信機10A用の補正情報は、この屋内送信機10Aが送信した屋内無線信号を補正するための情報であり、屋内送信機10Aの識別番号が対応付けられている。このため、屋内送信機10A用の補正情報を取得した移動端末30は、その補正情報に付されている識別番号に基づいて、測位に使用する屋内無線信号(屋内送信機10Aが送信した屋内無線信号)を識別することができる。
そして、屋内送信機10A用の補正情報は、この屋内送信機10Aが送信した屋内無線信号を補正するための情報であり、屋内送信機10Aの識別番号が対応付けられている。このため、屋内送信機10A用の補正情報を取得した移動端末30は、その補正情報に付されている識別番号に基づいて、測位に使用する屋内無線信号(屋内送信機10Aが送信した屋内無線信号)を識別することができる。
このように、各種情報を含む補正情報は、屋内送信機10A〜10D毎に生成されており、これら補正情報には、屋内送信機10A〜10Dそれぞれの識別情報が含まれている。つまり、補正情報毎に、屋内送信機10A〜10Dそれぞれ識別番号が対応付けられている。例えば、屋内送信機10Aから送信された無線信号を補正するための補正情報には、この屋内送信機10Aの識別情報が含まれている(屋内送信機10Aの識別番号が対応付けられている)。なお、屋内送信機10A〜10D毎に生成された補正情報は、補正信号にまとめられて送信される。
また、補正情報には、この補正情報の送信元である基準局装置20の識別番号の情報も含まれている。
また、補正情報には、この補正情報の送信元である基準局装置20の識別番号の情報も含まれている。
第2処理部25は、GPS衛星7との間で正確な時刻同期を行うための処理、及び、同じ建物1内に設置されている他の基準局装置20(図10参照)との間においても正確な時刻同期を行うための処理を行う。
移動端末30は、前記のとおり、屋外のみならず屋内においても移動可能であるが、図10に示すように、移動端末30が移動可能となる屋内の範囲が複数の領域K1,K2,K3,K4に区画されている場合、これら領域K1,K2,K3,K4それぞれに複数の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)及び一つの基準局装置20が設置されている。そこで、屋内に設置されている複数の基準局装置20(20−1〜20−4)のうちの少なくとも一つの基準局装置(20−1)が有する第2処理部25は、他の基準局装置(20−2〜20−4)と時刻同期させるための処理を行う。
移動端末30は、前記のとおり、屋外のみならず屋内においても移動可能であるが、図10に示すように、移動端末30が移動可能となる屋内の範囲が複数の領域K1,K2,K3,K4に区画されている場合、これら領域K1,K2,K3,K4それぞれに複数の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)及び一つの基準局装置20が設置されている。そこで、屋内に設置されている複数の基準局装置20(20−1〜20−4)のうちの少なくとも一つの基準局装置(20−1)が有する第2処理部25は、他の基準局装置(20−2〜20−4)と時刻同期させるための処理を行う。
具体的に説明すると、第2処理部25は、図3に示すように、高精度な時刻保持のためにルビジウム発振器等の高精度な基準発振器26と、GPS信号を受信する受信回路部及びCPU等を有し所定のプログラムによって所定の同期処理を実行する演算処理部27とを有している。演算処理部27は、受信アンテナ28bを通じてGPS衛星7からのGPS信号を受信すると、GPS衛星7と高精度な時刻同期を行う機能を有している。
なお、GPS衛星7と時刻同期を行おうとする基準局装置(20−1)は、屋内に設置されていることから、GPS信号は減衰され微弱であり、一般的には解読困難とされている。しかし、本実施形態に係る基準局装置(20−1)の第2処理部25によれば、このような微弱なGPS信号であってもその解読が可能であり、高精度な時刻同期が可能となる。このような高精度の時刻同期の手段は、本発明の発明者達が既に提案した特願2008−268819、特願2003−140251によって実現することができる。
この結果、基準局装置(20−1)は、GPS衛星7と時刻同期することができ、正確な時刻を刻むことが可能となり、また、屋内送信機それぞれの周波数誤差及び時計誤差を逆算するための絶対時刻を取得することができる。
この結果、基準局装置(20−1)は、GPS衛星7と時刻同期することができ、正確な時刻を刻むことが可能となり、また、屋内送信機それぞれの周波数誤差及び時計誤差を逆算するための絶対時刻を取得することができる。
そして、第2処理部25は、高精度な1PPS信号を第1処理部24へ与え、これに基づいて、第1処理部24は測位処理及び補正情報の生成処理等を行うことができ、また、他の基地局装置(20−2〜20−4)へ時刻同期のための情報を送信する。なお、この時刻同期のための情報の送信は、無線であってもよく有線であってもよい。この情報を受信した他の基準局装置(20−2〜20−4)は、基準局装置(20−1)と同期処理を行う。
以上のように、複数の領域K1〜K4それぞれに設置されている基準局装置20−1〜20−4は、相互で時刻同期する機能を有している。このため、基準局装置20−1〜20−4それぞれは、GPS衛星7と時刻同期することができ、正確な補正情報を生成することが可能となる。
以上のように、複数の領域K1〜K4それぞれに設置されている基準局装置20−1〜20−4は、相互で時刻同期する機能を有している。このため、基準局装置20−1〜20−4それぞれは、GPS衛星7と時刻同期することができ、正確な補正情報を生成することが可能となる。
なお、図10に示すように、同じ建物1内に複数の領域K1〜K4・・・が含まれる場合、これら領域K1〜K4・・・それぞれに一つの基準局装置20が設置されている。そして、基準局装置(20−1)の設置されている領域(K1)が、当該基準局装置(20−1)の管理領域となり、この管理領域(K1)に対して、基準局装置(20−1)が補正信号(補正情報)を送信し、移動端末30に管理領域(K1)内での屋内測位を行わせる。
〔4. 移動端末30について〕
移動端末30は、図4に示すように、メモリ等からなる記憶部31と、アンテナ34が接続された無線受信器からなる受信部32と、無線信号の受信制御等の処理を行うマイコンからなる制御部33とを有している。制御部33は、屋外においてGPS信号を受信して測位し、また、屋内において屋内無線信号を受信して測位し、自己の位置を推定することができる。なお、推定する位置は、例えば基準点が設定された座標系における座標や緯度経度である。
移動端末30は、図4に示すように、メモリ等からなる記憶部31と、アンテナ34が接続された無線受信器からなる受信部32と、無線信号の受信制御等の処理を行うマイコンからなる制御部33とを有している。制御部33は、屋外においてGPS信号を受信して測位し、また、屋内において屋内無線信号を受信して測位し、自己の位置を推定することができる。なお、推定する位置は、例えば基準点が設定された座標系における座標や緯度経度である。
受信部(端末受信部)32は、GPS衛星7が送信するGPS信号(測位用の衛星信号)、複数の屋内送信機10それぞれが送信した屋内無線信号、及び、基準局装置20が送信した補正信号を受信する。
そして、制御部33は、受信した信号に基づいて屋内測位又は屋外測位の処理を行う。
そして、制御部33は、受信した信号に基づいて屋内測位又は屋外測位の処理を行う。
制御部33は、GPS信号を用いて屋外測位が可能であり、屋外では、測位方式として、固定局装置5から送信される補正情報を用い、ディファレンシャル測位(DPS測位)と干渉測位(RTK測位)との双方をそれぞれ実行可能であり、また、これらDPS測位とRTK測位とを選択的に実行可能である。
このために、各測位のためのコンピュータプログラムが記憶部31に格納されており、制御部33がこのプログラムを実行することで各測位処理が行われる。なお、これら測位方式それぞれは従来知られている方法による。
このために、各測位のためのコンピュータプログラムが記憶部31に格納されており、制御部33がこのプログラムを実行することで各測位処理が行われる。なお、これら測位方式それぞれは従来知られている方法による。
また、屋内では、制御部33は、前記のように屋外で行う測位と同じ処理により(同じプログラムを用いて)、屋内無線信号を用いて測位が可能である。つまり、測位方式として、基準局装置20から送信される補正情報を用い、DPS測位とRTK測位との双方を実行可能であり、また、これらDPS測位とRTK測位とを選択的に実行可能である。
さらに、制御部33は、屋内測位において、補正情報を取得できなかった場合に、次の測位(IMES測位)を実行可能である。すなわち、制御部33は、屋内送信機(10A〜10D)それぞれとの間の距離を求めるためにこれらから送信された屋内無線信号の時差を計算処理することなく、受信した屋内無線信号に含まれている屋内送信機の位置情報(送信機位置情報)をそのまま自己の位置とみなす処理を実行可能である。
さらに、制御部33は、屋外測位において、補正情報を取得できなかった場合に、複数のGPS衛星7からのGPS信号に基づいて行うコード測位(C/Aコード測位)による単独測位を実行可能である。
そして、制御部33は、屋内又は屋外及び通信環境等の条件(優劣)に応じて、DPS測位とRTK測位とIMES測位と単独測位とを選択的に実行可能である。
そして、制御部33は、屋内又は屋外及び通信環境等の条件(優劣)に応じて、DPS測位とRTK測位とIMES測位と単独測位とを選択的に実行可能である。
このように、屋内に設置されている複数の屋内送信機(10A〜10D、10E〜10H)それぞれから送信される屋内無線信号は、GPS衛星7が送信する測位用のGPS信号と互換性を有する信号であるため、GPS信号を用いた屋外測位を行うことが可能である移動端末30が、屋内においても、屋外測位のためのプログラムを用いて、各種の測位が可能となる。
特に、移動端末30の制御部33は、屋内において、IMES測位が可能とであると共に、屋外測位の機能を適用して、RTK測位及びDPS測位のような屋内無線信号及び補正信号を用い屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うことができる。
特に、移動端末30の制御部33は、屋内において、IMES測位が可能とであると共に、屋外測位の機能を適用して、RTK測位及びDPS測位のような屋内無線信号及び補正信号を用い屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うことができる。
また、屋内及び屋外において、特にRTK測位を行う場合、測位処理は、障害物による信号の遮蔽やマルチパスによる影響を受けやすく、一時的に測位精度が低下する場合がある。そこで、本実施形態に係る移動端末30は、自己の移動動作の情報を取得可能なセンサ35を備えており(図4参照)、屋内無線信号を用いて行う測位においてこのセンサ35による情報を併せて用いる。センサ35としては、加速度センサや方位角センサ等であり、制御部33は、これらセンサ35によって取得された情報と、屋内無線信号に基づく測位結果とを併用して複合的に測位計算を行い、一時的な測位精度の低下を抑制している。
本実施形態では、通信環境がマルチパス等の悪影響を受けており、RTK測位による測位精度が低くなると制御部33によって判定された場合、センサ35によって取得された情報と、屋内無線信号に基づくDPS測位による結果とに基づいて複合的な測位が行われる。
本実施形態では、通信環境がマルチパス等の悪影響を受けており、RTK測位による測位精度が低くなると制御部33によって判定された場合、センサ35によって取得された情報と、屋内無線信号に基づくDPS測位による結果とに基づいて複合的な測位が行われる。
また、移動端末30はRTK測位を行うために整数値バイアスを取得する必要がある。そこで、本実施形態の測位システムでは、シームレスのみならずスムーズな屋外測位及び屋内測位、つまり、位置的及び時間的に連続した屋外測位及び屋内測位を、移動端末30に実行させるために、屋外及び屋内それぞれに情報発信用の送信機が更に設置されている。この送信機は、例えばRFIDタグからなる情報タグ36,37であり(図1、図10参照)、例えば、屋内と屋外との境界部、及び、屋内において隣り合う領域の境界部に設置されている。この情報タグ36,37それぞれには、予め求められているその設置地点における整数値バイアスの情報、及び、情報タグ37が設置されている領域Ki(K1)に設置されている基準局装置20(20−1)の識別番号の情報、情報タグ37の設置位置(座標又は緯度経度)の情報が記憶されており、これら情報を発信し、移動端末30は受信することができる。
これにより、移動端末30は、情報タグ36,37の通過時に整数値バイアスを取得し、初期化処理を行うことが可能となる。このため、移動端末30は、屋外から屋内、又は、屋内から屋外へとスムーズかつシームレスな測位が可能となる。なお、整数値バイアスの取得方法は、このような情報タグを用いる方法以外であってもよい。
これにより、移動端末30は、情報タグ36,37の通過時に整数値バイアスを取得し、初期化処理を行うことが可能となる。このため、移動端末30は、屋外から屋内、又は、屋内から屋外へとスムーズかつシームレスな測位が可能となる。なお、整数値バイアスの取得方法は、このような情報タグを用いる方法以外であってもよい。
〔5. 他の実施形態〕
図10は、移動端末30が移動可能となる建物1内の範囲が、複数の領域に区画されている場合の測位システムを示している。この実施形態では、複数の領域それぞれに、複数の屋内送信機及び一つの基準局装置が設置されている。図10の場合、建物1内の範囲が、4つの領域K1,K2,K3,K4に区画されており、第1領域K1と第2領域K2とは、壁を挟んで同じ高さで隣り合う領域であり、第1領域K1と第3領域K3とは、上下で隣り合う領域であり、第2領域K2と第4領域K4とは、上下で隣り合う領域である。
図10は、移動端末30が移動可能となる建物1内の範囲が、複数の領域に区画されている場合の測位システムを示している。この実施形態では、複数の領域それぞれに、複数の屋内送信機及び一つの基準局装置が設置されている。図10の場合、建物1内の範囲が、4つの領域K1,K2,K3,K4に区画されており、第1領域K1と第2領域K2とは、壁を挟んで同じ高さで隣り合う領域であり、第1領域K1と第3領域K3とは、上下で隣り合う領域であり、第2領域K2と第4領域K4とは、上下で隣り合う領域である。
この測位システムには、8種類の8台で一組を構成する屋内送信機10A〜10Hが、二組含まれている。そして、これら二組で合計16台の屋内送信機は、複数の領域K1〜K4と同数(4つ)のグループに分けられている。つまり、領域K1には第1グループに属する屋内送信機10A〜10Dが設けられ、領域K2には第2グループに属する屋内送信機10E〜10Hが設けられ、領域K3には第3グループに属する屋内送信機10A〜10Dが設けられ、領域K4には第4グループに属する屋内送信機10E〜10Hが設けられている。
そして、隣り合う二つの領域(例えばK1とK2)のうち、一方の領域(K1)に設置されている各屋内送信機と、他方の領域(K2)に設置されている各屋内送信機とで識別番号が異なるようにして、複数の屋内送信機10A〜10Hは屋内に配置されている。
さらに、隣り合う二つのグループのうち、一方のグループに含まれる屋内送信機10A〜10Dそれぞれの識別番号(10A〜10D)は、相互で異なっており、また、他方のグループに含まれる屋内送信機10E〜10Hそれぞれとも異なっている。ここでは、識別番号を、屋内送信機の符号10A〜10Hと同じとしている。
さらに、隣り合う二つのグループのうち、一方のグループに含まれる屋内送信機10A〜10Dそれぞれの識別番号(10A〜10D)は、相互で異なっており、また、他方のグループに含まれる屋内送信機10E〜10Hそれぞれとも異なっている。ここでは、識別番号を、屋内送信機の符号10A〜10Hと同じとしている。
そして、領域K1には、一つの基準局装置20−1が設置され、領域K2には、一つの基準局装置20−2が設置されている。領域K3とK4についても同様であり、図10に示すとおりである。また、隣り合う領域の境界部には、情報タグ37が設置されている。
領域K1(及び領域K4)の基準局装置20−1(20−4)は、測位システムを構成する16台の屋内送信機の内の一部の屋内送信機10A〜10Dが送信する屋内無線信号用の補正情報のみを生成し、この補正情報含む補正信号を送信する。つまり、領域K1(及び領域K4)の基準局装置20−1(20−4)が送信する補正情報には、その領域K1(及び領域K4)に設置されている屋内送信機10A〜10Dが送信する屋内無線信号を補正するための情報のみが含まれており、領域K1(及び領域K4)に設置されていない屋内送信機10E〜10Hが送信する屋内無線信号用の補正情報は含まれていない。
また、これと同様に、領域K2(及び領域K3)の基準局装置20−2(20−3)は、測位システムを構成する16台の屋内送信機の内の一部の屋内送信機10E〜10Hが送信する屋内無線信号用の補正情報のみを生成し、この補正情報を含む補正信号を送信する。つまり、領域K2(及び領域K3)の基準局装置20−2(20−3)が送信する補正情報には、その領域K2(及び領域K3)に設置されている屋内送信機10E〜10Hが送信する屋内無線信号を補正するための情報のみが含まれており、領域K2(及び領域K3)に設置されていない屋内送信機10A〜10Dが送信する屋内無線信号用の補正情報は含まれない。
このように、複数の領域Ki(i=1〜4)それぞれに設置されている基準局装置20は、自己の管理領域Ki(i=1〜4)に設置されている屋内送信機10が送信する無線信号用の補正情報のみを含む補正信号を送信する。
また、各領域Ki(i=1〜4)に設置されている基準局装置20から送信される補正情報には、その補正情報を用いて補正する対象となる屋内無線信号を送信する屋内送信機の識別情報が含まれている。
また、各領域Ki(i=1〜4)に設置されている基準局装置20から送信される補正情報には、その補正情報を用いて補正する対象となる屋内無線信号を送信する屋内送信機の識別情報が含まれている。
そして、各領域Ki(i=1〜4)において補正信号を受信し補正情報を取得した移動端末30は、一部の屋内送信機が送信した無線信号を用いて屋内測位を行う。つまり、移動端末30は、領域K1(又はK4)に存在している場合、一部である屋内送信機10A〜10Dが送信する屋内無線信号を用いて屋内測位を行い、領域K2(又はK3)に存在している場合、一部である屋内送信機10E〜10Hが送信する屋内無線信号を用いて屋内測位を行う。
なお、補正情報を取得した移動端末30が、受信した多くの屋内無線信号の中から、補正の対象とする屋内無線信号を判別するために、各補正情報には、その補正情報を用いて補正を行う対象とする屋内無線信号を送信する屋内送信機の識別番号の情報が含まれている。
したがって、移動端末30は、補正情報を取得すると、その補正情報に対応付けられている識別番号と一致する屋内無線信号を用いて補正を伴う屋内測位を行うことができる。
このように、移動端末30は、補正信号を受信すると、その補正信号に含まれている補正情報の識別情報(識別番号)に基づいて、一部の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)を判別し、これら一部の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)が送信した無線信号を用いて屋内測位を行う。
したがって、移動端末30は、補正情報を取得すると、その補正情報に対応付けられている識別番号と一致する屋内無線信号を用いて補正を伴う屋内測位を行うことができる。
このように、移動端末30は、補正信号を受信すると、その補正信号に含まれている補正情報の識別情報(識別番号)に基づいて、一部の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)を判別し、これら一部の屋内送信機(10A〜10D又は10E〜10H)が送信した無線信号を用いて屋内測位を行う。
以上の本実施形態(図10参照)では、例えば、移動端末30が領域K1に存在していても、隣りの領域K2に設置されている屋内送信機10E等から送信された屋内無線信号を受信する場合ある。
このように、移動端末30は、建物1内の多くの屋内送信機10A〜10Hから、補正信号により補正可能とならない屋内無線信号を、受信部(端末受信部)32が受信したとしても、その屋内無線信号を用いない。そして、移動端末30は、これら多くの屋内送信機10A〜10Hから送信され受信部(端末受信部)32が受信した屋内無線信号の中から、補正信号により補正可能となる屋内無線信号のみを用いて屋内測位を行うことができる。
このように、移動端末30は、建物1内の多くの屋内送信機10A〜10Hから、補正信号により補正可能とならない屋内無線信号を、受信部(端末受信部)32が受信したとしても、その屋内無線信号を用いない。そして、移動端末30は、これら多くの屋内送信機10A〜10Hから送信され受信部(端末受信部)32が受信した屋内無線信号の中から、補正信号により補正可能となる屋内無線信号のみを用いて屋内測位を行うことができる。
〔6. 移動端末30における測位方法について〕
以上の構成を備えている測位システムにおいて、移動端末30が行う測位について説明する。なお、移動端末30が行う各種処理は、特に説明が無い限り制御部33(図4参照)によって行われる。なお、移動端末30は、図10に示すように、建物1内の複数の領域K1〜K4を移動可能である。そして、これら領域Ki(i=1〜4)それぞれにおいて行われる屋内測位のための処理方法は同じである。
以上の構成を備えている測位システムにおいて、移動端末30が行う測位について説明する。なお、移動端末30が行う各種処理は、特に説明が無い限り制御部33(図4参照)によって行われる。なお、移動端末30は、図10に示すように、建物1内の複数の領域K1〜K4を移動可能である。そして、これら領域Ki(i=1〜4)それぞれにおいて行われる屋内測位のための処理方法は同じである。
固定局装置5及び基準局装置20(20−1〜20−4)が行う処理について説明する。固定局装置5は、複数のGPS衛星7からのGPS信号を受信すると(図5のステップSt1)、各GPS信号(航法メッセージ)をデコードし(ステップSt2)、固定局装置5の設置位置の計算を行う(ステップSt3)。この設置位置を計算する測位処理は、各GPS衛星7との間の距離を求めて行う単独測位による。
また、整数値バイアスの計算を行い(ステップSt4)、整数値バイアスの情報を記憶する。また、固定局装置5の記憶部には、自己の設置位置を示す情報(座標又は緯度経度の情報)が記憶されている。
また、整数値バイアスの計算を行い(ステップSt4)、整数値バイアスの情報を記憶する。また、固定局装置5の記憶部には、自己の設置位置を示す情報(座標又は緯度経度の情報)が記憶されている。
そして、これらの情報に基づいて補正情報を生成する(ステップSt5)。この補正情報には、DPS測位用の補正情報と、RTK測位用の補正情報とが含まれている。そして、この補正情報(RTCMデータ)を補正信号に含めて周囲に送信する(ステップSt6)。
なお、この補正情報には、移動端末30が屋外測位を行うために用いるGPS衛星7が送信したGPS信号を補正するための情報が含まれている。図1のように、移動端末30に屋外測位を行わせるために、4つのGPS衛星7A,7B,7C,7DからのGPS信号を使用させる場合、補正情報には、4つのGPS衛星7A,7B,7C,7Dそれぞれ用の補正情報のみが含まれており、図外の他のGPS衛星用の補正情報は含まれていない。
屋内の基準局装置20−1,20−4(20−2,20−3)それぞれは、複数の屋内送信機10A〜10Dそれぞれからの屋内無線信号を受信すると(図6のステップSt11)、各屋内無線信号(航法メッセージ)をデコードし(ステップSt12)、自己の設置位置の計算を行う(ステップSt13)。この設置位置を計算する測位処理は、各屋内送信機との間の距離を求めて行う単独測位による。
また、基準局装置20−1,20−4(20−2,20−3)それぞれは、整数値バイアスの計算を行うと共に、各屋内送信機における時刻誤差を検出し(ステップSt14)、整数値バイアス及び時刻誤差の情報を記憶する。なお、各基準局装置の記憶部31には、自己の設置位置を示す情報(座標又は緯度経度の情報)が記憶されている。
そして、これらの情報に基づいて補正情報を生成する(ステップSt15)。この補正情報には、DPS測位用の補正情報と、RTK測位用の補正情報とが含まれている。そして、この補正情報(RTCMデータ)を補正信号に含めて周囲に送信する(ステップSt16)。
そして、これらの情報に基づいて補正情報を生成する(ステップSt15)。この補正情報には、DPS測位用の補正情報と、RTK測位用の補正情報とが含まれている。そして、この補正情報(RTCMデータ)を補正信号に含めて周囲に送信する(ステップSt16)。
なお、前記のとおり、基準局装置20が生成する補正情報には、屋内測位を行うために用いる屋内無線信号を補正するための情報のみが含まれている。つまり、例えば、1つの領域K1内において移動端末30に屋内測位を行わせるために、この領域K1に4つの屋内送信機10A〜10Dのみが設置されており、これら送信機10A〜10Dから送信される屋内無線信号を屋内測位に使用させる。
そこで、この領域K1に設置されている基準局装置20−1から送信される補正情報には、領域K1に設置されている4つの屋内送信機10A〜10D用の補正情報のみが含まれており、他の屋内送信機10E〜10H用の補正情報は含まれていない。
そこで、この領域K1に設置されている基準局装置20−1から送信される補正情報には、領域K1に設置されている4つの屋内送信機10A〜10D用の補正情報のみが含まれており、他の屋内送信機10E〜10H用の補正情報は含まれていない。
なお、各屋内送信機用の補正情報(補正信号)と、その屋内送信機から送信された屋内無線信号との対応付けは、それぞれに付されている識別番号により行われる。つまり、移動端末30が補正情報を受信すると、その補正情報に対応付けられている識別番号を参照し、さらに、屋内無線信号にはその送信元である屋内送信機の識別番号が対応付けられていることから、移動端末30は、屋内無線信号を受信することにより、補正の対象となる屋内送信機が送信した屋内無線信号を判別することが可能となる。
このような図5及び図6に示す処理は、固定局装置5及び基準局装置20それぞれにおいて、移動端末30が測位を行うまでに実行されている。
そして、屋内送信機10A〜10Hそれぞれは、GPS信号と互換性のある所定の周波数(例えば、1.57542GHz)の屋内無線信号を送信する。この屋内無線信号には、送信機情報として、それぞれの設置位置を示す位置情報(送信機位置情報)、時刻の情報、及び、屋内送信機の識別番号の情報が含まれている。
そして、屋内送信機10A〜10Hそれぞれは、GPS信号と互換性のある所定の周波数(例えば、1.57542GHz)の屋内無線信号を送信する。この屋内無線信号には、送信機情報として、それぞれの設置位置を示す位置情報(送信機位置情報)、時刻の情報、及び、屋内送信機の識別番号の情報が含まれている。
〔6.1 屋外測位〕
移動端末30が屋外に存在している場合、屋外測位を行う。移動端末30が複数のGPS衛星7からのGPS信号を受信すると(図7のステップSt31)、各GPS信号(航法メッセージ)をデコードする(ステップSt32)。そして、固定局装置5が送信する補正情報(RTCMデータ)を受信することができた場合(ステップSt33でYes)、GPS衛星7との間の通信環境が判定される(ステップSt34)。例えば、受信信号の混信の程度やマルチパスの発生率等に基づいて通信環境が判定される。
移動端末30が屋外に存在している場合、屋外測位を行う。移動端末30が複数のGPS衛星7からのGPS信号を受信すると(図7のステップSt31)、各GPS信号(航法メッセージ)をデコードする(ステップSt32)。そして、固定局装置5が送信する補正情報(RTCMデータ)を受信することができた場合(ステップSt33でYes)、GPS衛星7との間の通信環境が判定される(ステップSt34)。例えば、受信信号の混信の程度やマルチパスの発生率等に基づいて通信環境が判定される。
通信環境が良いと判定された場合(ステップSt34でYes)、移動端末30は、整数値バイアスの計算を行うと共に、取得した補正情報を用いて干渉測位(RTK測位)による位置計算を行い(ステップSt35)、数ミリ精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt36)。
これに対して、通信環境が悪いと判定された場合(ステップSt34でNo)、移動端末30は、補正情報を用いてディファレンシャル測位(DPS測位)による位置計算を行い(ステップSt37)、数m精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt38)。
これに対して、通信環境が悪いと判定された場合(ステップSt34でNo)、移動端末30は、補正情報を用いてディファレンシャル測位(DPS測位)による位置計算を行い(ステップSt37)、数m精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt38)。
また、ステップSt33において、補正情報を受信できなかった場合、移動端末30はコード測位による単独測位を行い(ステップSt39)、数m精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt40)。
〔6.2 屋内測位〕
屋外測位をしていた移動端末30が屋外から屋内へ移動した場合、屋外測位から屋内測位へと切り換えて行い、また、移動端末30が屋内を移動している間、屋内測位を行う。ここでは、図10の領域K1において屋内測位が行われる場合について説明する。
移動端末30が複数の屋内送信機10A〜10Dからの屋内無線信号を受信すると(図8のステップSt41)、各屋内無線信号(航法メッセージ)をデコードする(ステップSt42)。そして、基準局装置20−1が送信する補正情報(RTCMデータ)を受信することができた場合(ステップSt43でYes)、次の処理(ステップSt44)が行われる。
屋外測位をしていた移動端末30が屋外から屋内へ移動した場合、屋外測位から屋内測位へと切り換えて行い、また、移動端末30が屋内を移動している間、屋内測位を行う。ここでは、図10の領域K1において屋内測位が行われる場合について説明する。
移動端末30が複数の屋内送信機10A〜10Dからの屋内無線信号を受信すると(図8のステップSt41)、各屋内無線信号(航法メッセージ)をデコードする(ステップSt42)。そして、基準局装置20−1が送信する補正情報(RTCMデータ)を受信することができた場合(ステップSt43でYes)、次の処理(ステップSt44)が行われる。
受信できた補正情報が一つである場合(ステップSt44でNo)、移動端末30は、整数値バイアスの計算を行うと共に、取得した補正情報を用いて干渉測位による位置計算を行い(ステップSt45)、数ミリ精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt46)。なお、この場合、移動端末30が受信した補正情報は、この移動端末30が存在している領域K1に設置された基準局装置20−1が送信した補正信号に含まれる情報であり、しかもこの補正信号には、この領域K1に設置されている屋内送信機10A〜10D用の補正情報しか含まれていない。
このため、ステップSt45において行われる干渉測位では、受信することのできた補正信号に含まれている屋内送信機10A〜10D用の補正情報(識別番号付きの補正情報)と、この補正情報と識別番号が一致する屋内送信機10A〜10Dから送信された屋内無線信号とに基づいて干渉測位を行う。
このため、ステップSt45において行われる干渉測位では、受信することのできた補正信号に含まれている屋内送信機10A〜10D用の補正情報(識別番号付きの補正情報)と、この補正情報と識別番号が一致する屋内送信機10A〜10Dから送信された屋内無線信号とに基づいて干渉測位を行う。
また、受信できた補正情報が複数である場合(ステップSt44でNo)、移動端末30は、存在している領域K1に設置されている基準局装置20−1を選択する処理を行う(ステップSt47)。この選択は、次のようにして行われる。
移動端末30が、屋外から屋内へ進入し、屋内の領域K1に設置されている情報タグ37の近傍を通過した際に、この情報タグ37から領域K1に設置されている基準局装置20−1の識別番号を受信する。これにより、領域K1に移動した移動端末30は、基準局装置20−1からの補正情報を利用すればよいことを認識することが可能となる。
そして、補正情報には、送信元の基準局装置20−1の識別番号が付されていることから、移動端末30は、情報タグ37から取得した識別番号と一致する補正情報を、この領域K1における屋内測位で用いる補正情報と認識する。以上より、移動端末30は、屋内測位で用いる基準局装置20−1を選択することができる。
移動端末30が、屋外から屋内へ進入し、屋内の領域K1に設置されている情報タグ37の近傍を通過した際に、この情報タグ37から領域K1に設置されている基準局装置20−1の識別番号を受信する。これにより、領域K1に移動した移動端末30は、基準局装置20−1からの補正情報を利用すればよいことを認識することが可能となる。
そして、補正情報には、送信元の基準局装置20−1の識別番号が付されていることから、移動端末30は、情報タグ37から取得した識別番号と一致する補正情報を、この領域K1における屋内測位で用いる補正情報と認識する。以上より、移動端末30は、屋内測位で用いる基準局装置20−1を選択することができる。
そして、移動端末30は、一つ選択した基準局装置20−1から送信された補正情報を用いて、整数値バイアスの計算を行うと共に、取得した補正情報を用いて干渉測位による位置計算を行う(ステップSt45)。
また、ステップSt43において、補正データを一つも受信できなかった場合(Noの場合)、移動端末30はIMES測位を行う(ステップSt48)。つまり、屋内送信機10A〜10Dのうちの一つの屋内送信機から送信された屋内無線信号に含まれている位置情報を自己の位置とみなす測位を行う。なお、領域K1内には、複数の屋内送信機10A〜10Dが設置されており、これら屋内送信機10A〜10Dそれぞれから屋内無線信号を受信するが、最も信号強度の高い屋内無線信号に含まれている位置情報を自己の位置とみなす。これにより、10〜20m精度での位置決定処理が可能となる(ステップSt49)。
なお、補正データを一つも受信できなかった場合、屋外では(図7のステップSt33でNoの場合)、単独測位による位置計算を行ったが(St39)、屋内では(図8のSt43でNoの場合)、IMES測位(St48)を行う。これは、屋外では、移動端末30は、GPS信号を受信でき、この信号に含まれている時刻情報は比較的高精度であるため、単独測位が可能である。これに対して、屋内では、移動端末30は、屋内無線信号を受信できるが、前記のとおり、この信号に含まれている時刻情報は精度が低く、また、他の屋内送信機と時刻同期がされていないおそれがあるため、正確な単独測位が不可能となるためである。
ここで、ステップSt45における干渉測位について説明する。図9に示すように、移動端末30が、領域K1の情報タグ37を通過すると(ステップSt51)、この領域K1に設置されている基準局装置20−1の識別番号の情報、情報タグ37の設置位置の情報、情報タグ37の位置と各屋内送信機との整数値バイアスの情報を取得することができる(ステップSt52)。そして、移動端末30はこれら情報に基づいて初期化処理を行う(ステップSt53)。つまり、自己の位置の情報をタグ37の位置に設定し、整数値バイアスを設定し、基準局装置20を選択し設定する。そして、移動端末30は、選択した基準局装置20−1の識別番号と一致する識別番号が付された補正情報を用いて、干渉測位(RTK測位)を行う(ステップSt54)。
〔7. その他〕
以上のように本実施形態に係る測位システムによれば、移動端末30は、GPS信号を用いて屋外測位を可能とするが、この移動端末30が屋外から屋内へ入り、GPS信号が届かなくなった場合であっても、屋内測位を行うことができる。
すなわち、屋内に設置されている複数の屋内送信機10A〜10Dから、GPS信号と互換性を有する屋内無線信号が送信されており、また、この屋内に設置されている基準局装置20から、屋内測位のための補正情報を含む補正信号が送信されている。そこで、移動端末30は、これら無線信号及び補正信号を用い屋内測位を行う。このように、移動端末30が屋内と屋外との間で移動しても、シームレスな測位が可能となる。
以上のように本実施形態に係る測位システムによれば、移動端末30は、GPS信号を用いて屋外測位を可能とするが、この移動端末30が屋外から屋内へ入り、GPS信号が届かなくなった場合であっても、屋内測位を行うことができる。
すなわち、屋内に設置されている複数の屋内送信機10A〜10Dから、GPS信号と互換性を有する屋内無線信号が送信されており、また、この屋内に設置されている基準局装置20から、屋内測位のための補正情報を含む補正信号が送信されている。そこで、移動端末30は、これら無線信号及び補正信号を用い屋内測位を行う。このように、移動端末30が屋内と屋外との間で移動しても、シームレスな測位が可能となる。
しかも、移動端末30は、複数の屋内送信機10A〜10Dから送信された無線信号及び基準局装置20から送信された補正信号を用い、屋内送信機10A〜10D)それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行うため、屋内においてIMES測位しか行うことのできない場合よりも、精度の高い屋内測位が可能となる。
さらに、基準局装置20が送信する補正情報には、干渉測位用の補正情報とディファレンシャル測位用の補正情報とが含まれている。そして、屋内において、移動端末30は、屋内無線信号の搬送波の位相を検出して複数の屋内送信機10A〜10Dそれぞれとの距離を求め屋内測位を行う干渉測位と、屋内無線信号に基づいて複数の屋内送信機10A〜10Dそれぞれとの距離を求め単独測位(コード測位)を行って求めた位置を、補正情報を用いて補正するディファレンシャル測位とを選択的に実行可能である。
このため、例えば、屋内送信機10A〜10Dと移動端末30との間における無線通信環境が良い状態では、測位精度の高い干渉測位が行われ、無線通信環境が低下すると、測位精度はやや低下するがIMES測位よりも精度の高いディファレンシャル測位に切り換えることが可能となる。
このため、例えば、屋内送信機10A〜10Dと移動端末30との間における無線通信環境が良い状態では、測位精度の高い干渉測位が行われ、無線通信環境が低下すると、測位精度はやや低下するがIMES測位よりも精度の高いディファレンシャル測位に切り換えることが可能となる。
今回開示した実施形態(上述の各変形例を含む。)はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、屋内送信機10は、新設であってもよいが、IMESシステムのために既に設置されている送信機であってもよい。
例えば、屋内送信機10は、新設であってもよいが、IMESシステムのために既に設置されている送信機であってもよい。
また、基準局装置20において、微弱なGPS信号を解読しGPS衛星7と高精度な時刻同期を行うために、第2処理部25を機能させる場合について説明したが、受信アンテナを屋外設置した場合、このような機能を不要とすることができる。
7:GPS衛星(人工衛星) 10:屋内送信機 10A〜10H:屋内送信機
11:記憶部 12:送信部 13:制御部
20:基準局装置 20−1〜20−4:基準局装置 21:記憶部
22:送受信部(基準局受信部、基準局送信部) 23:制御部
24:第1処理部(基準局処理部) 30:移動端末
32:受信部(端末受信部) 33:制御部(端末処理部) 35:センサ
K:領域 K1〜K4:領域
11:記憶部 12:送信部 13:制御部
20:基準局装置 20−1〜20−4:基準局装置 21:記憶部
22:送受信部(基準局受信部、基準局送信部) 23:制御部
24:第1処理部(基準局処理部) 30:移動端末
32:受信部(端末受信部) 33:制御部(端末処理部) 35:センサ
K:領域 K1〜K4:領域
Claims (6)
- 屋内に設置されると共に、この屋内における設置位置を示す情報を含みかつ人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号を送信する複数の屋内送信機と、
前記屋内の所定位置に設置され、前記無線信号を受信すると共に、受信した前記無線信号及び前記所定位置を示す情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成し、前記補正情報を含む補正信号を送信する基準局装置と、
人工衛星が送信する測位用の衛星信号、前記無線信号及び前記補正信号を受信すると共に、前記衛星信号を用いて屋外測位が可能であり、かつ、前記無線信号及び前記補正信号を用い複数の前記屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う移動端末と、
を備えていることを特徴とする測位システム。 - 前記移動端末は、前記無線信号の搬送波の位相を検出して複数の前記屋内送信機それぞれとの距離を求め屋内測位を行う干渉測位と、前記無線信号に基づいて単独測位を行って求めた位置を前記補正情報を用いて補正するディファレンシャル測位と、を選択的に実行可能な端末処理部を有している請求項1に記載の測位システム。
- 前記移動端末は、当該移動端末の移動動作の情報を取得可能なセンサを備え、前記無線信号を用いて行う測位においてこのセンサによる情報を併せて用いる請求項1又は2に記載の測位システム。
- 屋内に設置される屋内送信機であって、
屋内における設置位置を示す送信機位置情報を記憶している記憶部と、
人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号を送信可能であり、前記送信機位置情報を当該無線信号に含ませて送信する送信部と、を備え、
前記送信機位置情報は、人工衛星が送信する測位用の衛星信号を用いて屋外測位が可能でありかつ屋内を移動する移動端末が、屋内測位を行う際に、当該移動端末との間の距離を算出するために用いられる情報であることを特徴とする屋内送信機。 - 屋内の所定位置に設置され、人工衛星が送信する測位用の衛星信号に基づいて屋外測位が可能でありかつ屋内を移動する移動端末に、屋内測位を行わせるために信号を送信する基準局装置であって、
屋内における前記所定位置を示す基準局位置情報を記憶している記憶部と、
前記衛星信号と互換性を有する無線信号を送信する複数の屋内送信機から当該無線信号を受信する基準局受信部と、
受信した前記無線信号及び前記基準局位置情報を用いて屋内測位のための補正情報を生成する基準局処理部と、
前記補正情報を含む補正信号を送信する基準局送信部と、
を備えていることを特徴とする基準局装置。 - 人工衛星が送信する測位用の衛星信号と互換性を有する無線信号であって屋内の設置位置を示す送信機位置情報を含む無線信号を送信する複数の屋内送信機から、当該無線信号を受信可能である移動端末であって、
人工衛星が送信する測位用の衛星信号、前記無線信号、及び、屋内に設置された基準局装置から送信された屋内測位のための補正信号を受信する端末受信部と、
受信した衛星信号を用い前記人工衛星との距離に基づいて屋外測位可能であると共に、受信した前記無線信号及び前記補正信号を用い複数の前記屋内送信機それぞれとの距離に基づいて屋内測位を行う端末処理部と、
を備えていることを特徴とする移動端末。
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