JP2015059902A - 位置検知システム及び位置検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握できるようにする。
【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、複数の基地局２０が、移動端末１０から受信する位置標定信号８００に基づき、アンテナ群２５の矩形の中心を原点として矩形の２辺の方向に座標軸が設定された平面座標系のいずれの象限に移動体１０が存在するかを検知し、検知した象限をサーバ装置３０に送信し、サーバ装置３０が、複数の基地局２０から受信した象限と、複数の基地局２０の設置位置を示す情報とに基づき、移動体３が存在するエリアを特定するようにする。またサーバ装置３０は、例えば、複数の基地局２０から受信した象限のうち位置標定信号８００の受信電界強度が大きいものを優先して採用する。
【選択図】図１９

Description

この発明は、位置検知システム及び位置検知方法に関し、とくに移動体の位置を広範囲に亘って把握する技術に関する。

移動体の位置を把握する仕組みとして、例えば、非特許文献１には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得する位置検知システムが開示されている。

また特許文献１には、複数の無線マーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行なうシステムにおいて、第１の無線マーカのサービス提供エリアから第２の無線マーカのサービス提供エリアへのハンドオーバを制御することが記載されている。

また特許文献２には、位置が既知である複数の基地局と位置推定対象である移動局との一方向又は双方向通信により取得した所定の信号に基づき、複数の基地局と移動局との観測距離を計測し、計測された複数の基地局の観測距離に基づき、予め定められた移動局の推定初期位置の方向に各基地局の観測座標を決定し、決定された複数の基地局の観測座標から移動局の代表位置を移動局の推定位置として算出することが記載されている。

特開２００８−１９９５８９号公報 特開２０１１−２１４９２０号公報

武内 保憲，河野 公則，河野 実則、"2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発"、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会

非特許文献１に開示されている位置検知システムにおいては、一つの基地局がカバーするエリアが所定範囲に限定されるため、同システムにより広範囲に亘って位置検知対象の現在位置を把握するシステムを構築しようとすれば、カバーしようとするエリア内に多数の基地局を設置する必要があり、設備の設置やメンテナンスに要する負荷及びコストが問題となる。また位置検知システムにおいては、間接波の影響を抑えて標定精度の向上を図るべく、基地局のアンテナとして指向性アンテナを用いるが、指向性アンテナは指向角が狭いため、広範囲をカバーしようとすれば多数の基地局を設置する必要がある。

本発明は、こうした背景に鑑みてなされたものであり、移動体の位置を広範囲に亘って効率よく把握することが可能な、位置検知システム及び位置検知方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、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体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検知システムであって、前記基地局が前記移動端末から受信す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２辺の方向に座標軸が設定された平面座標系のいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知することとする。

位置標定システムは、標定可能エリア内では高い精度で移動端末の位置を検知することが可能であるが、標定可能エリア外であってもアンテナ群の矩形の中心を原点として矩形の２辺の方向に設定された座標軸の近傍では比較的高い標定精度が得られる。また移動平均法又はダイバーシティ効果等を適用して間接波の影響を抑えることで、標定可能エリア外かつ座標軸の近傍以外においても標定精度を高めることができる。本発明はこのような位置標定システムの特性に着目し、移動端末から受信する位置標定信号に基づき、移動体がアンテナ群の矩形の中心を原点として矩形の２辺の方向に設定された座標軸のいずれの象限に存在するかを検知する。本発明によれば、広範囲に亘って移動体が存在するエリアを正確に検知する仕組みを少ない基地局数で実現することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、互いに離間させて配置される複数の前記基地局と、前記複数の基地局と通信可能に接続するサーバ装置と、を含み、前記基地局は、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号を受信し、受信した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二辺の方向に座標軸を設定した平面座標系のいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知し、検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、前記複数の基地局の夫々の設置位置を示す情報を記憶し、複数の前記基地局から受信した前記象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定することとする。

本発明によれば、サーバ装置は、複数の基地局から受信した移動体が存在する象限の検知結果に基づき移動体が存在するエリアを特定するので、広範囲に亘って移動体が存在するエリアを正確に検知する仕組みを少ない基地局数で実現することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記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計測する手段を備え、前記基地局は、前記検知した象限とともに前記位置標定信号の受信電界強度を前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、複数の前記基地局から受信した前記象限のうち前記位置標定信号の前記受信電界強度が大きいものを優先して採用することにより、前記移動体が存在するエリアを特定することとする。

本発明によれば、サーバ装置は、複数の基地局から受信した象限のうち位置標定信号の受信電界強度が大きいものを優先して採用して複数の基地局から受信した移動体が存在するエリアを特定するので、不要な処理を行うことなく効率よく移動体が存在するエリアを特定することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局は、いずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法として、前記移動体の位置を複数回標定しそれら標定結果について移動平均法又はダイバーシティ効果を適用することにより間接波の影響を抑制した上でいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法を、前記移動体が存在する位置に応じて変化する前記位置標定の精度に応じて選択することとする。

このように移動体が存在する位置に応じて変化する位置標定の精度に応じて移動平均法又はダイバーシティ効果を適用して移動体が存在する象限を検知する方法を選択することで、移動体が標定エリア内や座標軸の近傍に存在するときは位置標定の仕組みにより高い精度で移動体の位置を検知することができ、移動体が標定エリア外かつ座標軸の近傍以外に存在するときは移動体が存在するエリアを正確に検知することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局は複数の前記アンテナ群を有し、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、前記基地局が、前記アンテナ群の夫々が受信する前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の夫々に対応する前記平面座標系について前記移動体が存在する象限を検知し、前記基地局は、前記平面座標系の夫々について検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、複数の前記基地局から受信した複数の前記平面座標系の夫々について検知される前記移動体が存在する象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定することとする。

このように座標軸の数を増やすことで、移動体が存在するエリアをより正確（詳細）に特定することができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、移動体の位置を広範囲に亘り効率よく把握することができる。

位置検知システム１の概略的な構成を示す図である。 移動端末１０の主なハードウエアを示す図である。 移動端末１０が備える主な機能を示す図である。 基地局２０の主なハードウエアを示す図である。 基地局２０が備える主な機能を示す図である。 サーバ装置３０の主なハードウエアを示す図である。 サーバ装置３０が備える主な機能を示す図である。 位置標定信号８００のデータフォーマットを示す図である。 基地局２０のアンテナ群２５を構成している各アンテナ２５１と移動端末１０が備えるアンテナ１４との関係を説明する図である。 基地局２０と移動端末１０との位置の関係を説明する図である。 基地局２０のアンテナ群２５と原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸の関係を説明する図である。 比較的高い標定精度が得られるエリアを説明する図である。 アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。 アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。 基地局２０のアンテナの一態様を示す図である。 基地局側処理Ｓ１４００を説明するフローチャートである。 サーバ装置側処理Ｓ１５００を説明するフローチャートである。 位置標定結果１６００の一例である。 象限情報１７００の一例を示す図である。 移動体現在位置情報３２１の一例である。 検知した象限に基づき移動体３が存在するエリアを特定する方法を説明する図である。

図１に実施形態として説明する位置検知システム１の概略的な構成を示している。位置検知システム１は、例えば、倉庫や工場等において移動体３（商品や搬送車両等）の位置を管理するシステム、工場等において移動体３（ロボット、搬送車両等）の誘導を行うシステム、移動体３（車両や歩行者等）の現在位置の監視を行うシステム、移動体３の安全確保を行うシステム、移動体３に対して道案内や目的地までの誘導を行うシステム、移動体３に対して現在地周辺の情報等を提供するシステム、地下街やビル街等において移動体３（人）の避難誘導を行うシステムに適用される。

位置検知システム１は、当該システムが適用されるエリア（以下、サービス提供エリアと称する。）内を移動する移動体３に設けられる移動端末１０、サービス提供エリアをカバーするように設けられる複数の基地局２０、移動体３の管理や監視を行うシステムの管理センタ等に設けられるサーバ装置３０を含んで構成されている。

基地局２０と移動端末１０とは、有線もしくは無線による通信ネットワーク５（専用線、公衆回線、インターネット等）を介してサーバ装置３０と通信可能に接続している。サービス提供エリアが屋内である場合、基地局２０は、例えば、柱や建物の壁等に設けられる。またサービス提供エリアが屋外である場合、基地局２０は、例えば、電柱や鉄塔等の構造物に設けられる。基地局２０及び移動端末１０は、いずれも有線もしくは無線による通信ネットワーク５（専用線、公衆回線、インターネット等）を介してサーバ装置３０と通信可能に接続している。また基地局２０は移動端末１０と無線通信を行うことができる。

図２に移動端末１０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動端末１０は、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（半導体メモリ等）、無線通信インタフェース１３、アンテナ１４、入力装置１５（タッチパネル、操作ボタン等）、及び出力装置１６（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、スピーカ等）を備える。これらはバス１７を介して互いに通信可能に接続している。

アンテナ１４は、例えば、指向性アンテナである。サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ１４は円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。

図３に移動端末１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動端末１０は、位置標定信号送信部１０１、情報送受信部１０２、及び情報出力部１０３を備える。これらの機能は、移動端末１０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動端末１０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

このうち位置標定信号送信部１０１は、後述する位置標定の原理による移動端末１０の位置標定に用いられる無線信号（以下、位置標定信号と称する）を無線通信インタフェース１３から送信する。尚、位置標定信号送信部１０１は、例えば、予め設定されたタイミングが到来すると（例えば、（１）所定の周期で繰り返し、（２）一定時間ごと、（３）予めスケジュールされた時刻が到来した際等）、位置標定信号を送信する。

情報送受信部１０２は、無線通信インタフェース１３により基地局２０やサーバ装置３０と通信し、基地局２０やサーバ装置３０への各種情報の送信（アップロード）並びに出力装置１６に出力する各種情報の受信（ダウンロード）を行う。情報出力部１０３は、例えば、出力装置１６に人に五感を通じて（表示、音声、振動等により）情報を報知する。

図４に基地局２０が備える主なハードウエアを示している。基地局２０は、中央処理装置２１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置２２（半導体メモリ等）、基地局２０を通信ネットワーク５に接続するための通信インタフェース２３、無線通信を行う無線通信インタフェース２４、一つ以上のアンテナ群２５、アンテナ切替スイッチ２６、及びＲＳＳＩ計測部２７を備える。これらの各構成要素は、バス２８を介して通信可能に接続している。

中央処理装置２１は、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局２０が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース２４は、移動端末１０から送信される位置標定信号を受信する。

アンテナ群２５は、少なくとも４つのアンテナ２５１（指向性アンテナ、円偏波指向性アンテナ等）を含む。アンテナ切替スイッチ２６は、アンテナ群２５を構成しているいずれかのアンテナ２５１を選択して無線通信インタフェース２４に接続する。サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ２５１は円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。

ＲＳＳＩ計測部２７は、移動端末１０から受信した位置標定信号の受信電界強度（RSSI：Received Signal Strength Indication）を計測する。

図５に基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、情報送受信部２０１、位置標定信号受信部２０２、情報記憶部２０３、標定可能エリア内外判定部２０４、位置標定部２０５、位置標定結果通知部２０６、象限検知部２０７、及び象限情報通知部２０８を備える。尚、これらの機能は、基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

情報送受信部２０１は、通信インタフェース２３又は無線通信インタフェース２４を制御し、移動端末１０又はサーバ装置３０との間で各種情報の送受信を行う。

位置標定信号受信部２０２は、無線通信インタフェース２４並びにアンテナ切替スイッチ２６を制御し、移動端末１０から発信される位置標定信号を受信する。

情報記憶部２０３は、当該基地局２０の設置位置を示す情報（以下、設置位置情報とも称する。）を記憶する。尚、サービス提供エリアが屋内である場合、設置位置情報は、例えば、屋内に設定された座標系や、屋内の構造物（壁、柱等）からの相対距離等で表される。またサービス提供エリアが屋外である場合、設置位置情報は、例えば、緯度／経度や屋外に設定された座標系で表される。

標定可能エリア内外判定部２０４は、受信した位置標定信号のＲＳＳＩに基づき、その位置標定信号を送信した移動端末１０が現在、位置標定部２０５によって正確に位置標定を行うことが可能なエリア（以下、標定可能エリアとも称する。）に存在するか否かを判定する。標定可能エリア内外判定部２０４は、例えば、移動端末１０から受信した位置標定信号のＲＳＳＩを予め設定された閾値と比較することにより、その移動端末１０が現在、標定可能エリア内に存在するか否かを判定する。例えば、標定可能エリア内外判定部２０４は、ＲＳＳＩ＞閾値であれば標定可能エリア内と判定し、ＲＳＳＩ≦閾値であれば標定可能エリア外と判定する。

位置標定部２０５は、移動端末１０から受信した位置標定信号に基づき、その移動端末１０の現在位置を標定する。尚、位置標定部２０５による位置標定の仕組みの詳細については後述する。

位置標定結果通知部２０６は、位置標定部２０５によって標定された移動端末１０の現在位置を示す情報（以下、位置標定結果とも称する。）をサーバ装置３０に送信する。

象限検知部２０７は、受信した位置標定信号を送信してきた移動端末１０が現在、いずれの象限（後述）に所属しているのか（いずれの象限に居るのか）を検知（特定）する。象限検知部２０７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、位置標定部２０５による後述する位置標定の原理に基づき、高い標定精度で当該移動端末１０の現在位置を検知する。また移動端末１０が基地局２０の標定可能エリア外に存在するときは、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ことを（詳細は後述）、アンテナ配列軸の近傍以外では移動平均法やダイバーシティ効果を利用した方法によって間接波（マルチパス、反射波等）の影響を抑制できること（詳細は後述）を利用して標定精度を確保しつつ、移動端末１０が現在所属している象限を検知する。

象限情報通知部２０８は、象限検知部２０７によって検知された、当該移動端末１０が現在所属している象限を示す情報（以下、象限情報と称する。）をサーバ装置３０に送信する。

図６にサーバ装置３０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、中央処理装置３１（ＣＰＵやＭＰＵ等）、記憶装置３２（半導体メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）、入力装置３３（キーボード、マウス等）、出力装置３４（液晶ディスプレイ等）、及びサーバ装置３０を通信ネットワーク５に接続する通信インタフェース３５を備える。これらはバス３８を介して互いに通信可能に接続している。出力装置３４には、例えば、移動体３（移動端末１０）の現在位置、移動体３が現在存在するエリア、移動体３の移動方向／移動速度などの情報が出力される。

図７にサーバ装置３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、情報送受信部３０１、情報管理部３０２、位置標定結果受信部３０３、象限情報受信部３０４、及び移動体現在位置管理部３０５を備える。これらの機能は、サーバ装置３０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置３０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

情報送受信部３０１は、基地局２０や移動端末１０との間で各種の情報、例えば、サービス提供エリアに存在する移動体３（移動端末１０）に関する情報（例えば、移動体３の現在位置、移動体３が現在存在するエリア、移動体３の移動速度や移動方向等）を送受信する。

情報管理部３０２は、各種の情報、例えば、各基地局２０の設置位置情報を記憶する。

位置標定結果受信部３０３は、移動端末１０から送られてくる位置標定結果を受信する。

象限情報受信部３０４は、移動端末１０から送られてくる象限情報を受信する。

移動体現在位置管理部３０５は、移動端末１０から受信した位置標定結果並びに象限情報に基づき、サービス提供エリア内に存在する移動体３（移動端末１０）の現在位置を示す情報を移動体現在位置情報３２１として管理する。

＜位置標定の原理＞
続いて、前述した位置標定部２０５によって行われる位置標定の原理について説明する。位置標定は、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るシステム（以下、位置標定システムと称する。）をベースとして実現される。位置標定システムにおける無線装置は位置標定信号を送信し、基地局はアンテナ群（本実施形態ではアンテナ群２５）を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えつつ無線装置から送られてくる位置標定信号を受信する。

図８に、無線装置から送信される位置標定信号８００のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号８００は、制御信号８１１、測定信号８１２、及び端末情報８１３を含む。このうち制御信号８１１には、変調波並びに各種の制御信号が含まれる。測定信号８１２には、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局に対する標定対象の存在する方向や基地局から標定対象までの相対距離の検出に用いる信号（例えば２０４８チップの拡散符号））が含まれる。端末情報８１３には、その位置標定信号８００を送信した無線装置の識別子（以下、端末ＩＤと称する。）が含まれる。

図９に基地局２０のアンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１と移動端末１０との関係を示している。同図に示すように、アンテナ群２５は、位置標定信号８００の１波長（例えば、位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナ（以下、アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと称する。）を含んで構成されている。尚、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄは、例えば、いずれも指向方向を斜め下方向に向けて設置されている。

同図において、アンテナ群２５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２５に対する移動端末１０の方向とのなす角をαとすると、
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。

ここでアンテナ群２５を構成している特定の２つのアンテナ２５１の夫々が受信する位置標定信号８００の位相差をΔθとすれば、
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。

図１０に示すように、基地局２０アンテナ群２５の地上高をＨ（ｍ）、移動端末１０のアンテナ１４の地上高をｈ（ｍ）、基地局２０のアンテナ群２５から下ろした垂線と移動体３（移動端末１０）が移動する平面との交点を原点として直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を設定した場合における、方向αのＸＺ平面への射影（方向αのＸ軸方向成分）をΔΦ（Ｘ）、方向αのＹＺ平面への射影（方向αのＹ軸方向成分）をΔΦ（Ｙ）とすれば、原点に対する移動端末１０の相対座標は次式から求めることができる。
Δｄ（Ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｘ））
Δｄ（Ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｙ））

そして原点の絶対座標を（Ｘ１，Ｙ１，０）とすれば、移動端末１０の絶対座標（ＸＸ，ＹＹ，０）は次式から求めることができる。
ＸＸ＝Ｘ１＋Δｄ（Ｘ）
ＹＹ＝Ｙ１＋Δｄ（Ｙ）

尚、以上に説明した位置標定の基本原理については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報などにも詳述されている。

ところで、以上のようにして行われる位置標定に際しては、無線装置や基地局が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍである場合、無線装置と基地局との間には最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、基地局のアンテナ切替スイッチ２６の切替周期を３２μｓとすると２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じることになる。そこで本実施形態の位置標定システムは、周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより、測定精度の向上を図っている。

まず基地局２０のアンテナ群２５の第１のアンテナ対（第１アンテナ２５１ａ及び第２アンテナ２５１ｂ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５１ａを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した結果（＝測定値））は、移動端末１０のアンテナ１４から第１アンテナ２５１ａまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末１０のアンテナ１４から第２アンテナ２５１ｂまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１ ・・・式１

一方、基地局２０のアンテナ群２５の第２のアンテナ対（第３アンテナ２５１ｃ及び第４アンテナ２５１ｄ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５１ｃを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、移動端末１０のアンテナ１４から第３アンテナ２５１ｃまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末１０のアンテナ１４から第４アンテナ２５１ｄまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２ ・・・式２

式１と式２の両辺の差を取れば次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２） ・・・式３

ここで第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とは、第１のアンテナ対の各アンテナ２５１ａ，２５１ｂによって受信される位置標定信号８００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５１ｃ，２５１ｄによって受信される位置標定信号８００の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθｔ１と位相差Δθｔ２とが一致するように設けられており、この一致する値をθｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２とおけば、右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。

一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。以上より、式３は次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２ ・・・式４

式４から理解されるように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式１、式２における測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺することができる。このため、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θｔを高い精度で取得することができる。

尚、位相を測定する側（本実施形態では基地局２０側）に、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Controller）を設けて周波数偏差を減少させるようにすれば、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位相差θｔの測定精度を更に向上させることができる。

＜標定精度＞
（１）アンテナ配列軸の近傍での標定精度
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はなく、通常は基地局２０と移動端末１０との距離が短い程（相対位置が近い程）、標定精度は高くなる。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の対角線中心（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、上記正方形の対角線中心を原点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。

例えば、基地局２０のアンテナ群２５が図１１Ａに示すような状態で配列している場合には、図１１Ｂに示すように、アンテナ配列軸の近傍（上記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍）に移動端末１０のアンテナ１４が存在するときに比較的高い標定精度が得られることが知見されている。またアンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局２０から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られることが知見されている。ここでこのような特性になることは、例えば次のように理解することができる。

今、基地局２０の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと移動端末１０のアンテナ１４とが図１２Ａに示す位置関係にある場合を考える。同図において、移動端末１０のアンテナ１４は、Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の方向に存在する。同図中、一点鎖線で示す弧線７７，７８は、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の波面を表す。

同図から理解されるように、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の到達時間に差がなく、またアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号８００の到達時間に差がなく、従って、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間、及びアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間では、Ｙ軸方向の位相差は０である。

一方、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｂとの間では、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の到達時間に差があり、またアンテナ２５１ｃとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号８００の到達時間に差がある。

図１２Ｂは、基地局２０のアンテナ群２５と移動端末１０のアンテナ１４とが図１２Ａの位置関係にあるときに、これらをＹ軸の負の方向から眺めた図である。同図において、符号８１、８２で示す実線は、夫々、移動端末１０のアンテナ１４から送信される位置標定信号８００のうち、直接波として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。また符号９１、９２で示す破線は、夫々、移動端末１０のアンテナ１４から送信される位置標定信号８００のうち、間接波（マルチパス、反射波等）として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。このように、基地局２０のアンテナ群２５には、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。

ここで間接波９１並びに間接波９２に着目すれば、これらはアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃへの到達時間とアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄへの到達時間との間に差がある。従って、間接波９１がアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する直接波に与える影響）と、間接波９２がアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する直接波に与える影響）とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、Ｘ軸方向の位相差の測定精度に影響が生じることになる。

一方、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。またアンテナ２５１aとアンテナ２５１ｄとの間でも、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。従ってＹ軸方向の位相差の測定精度に与える影響は小さくなる。

アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることは、以上のように理解することができる。尚、このように基地局２０のアンテナ配列軸の近傍で比較的高い標定精度が得られ、また標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局２０から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られるため、アンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアを超えたより広い範囲を対象として標定対象の位置（標定対象が存在する方向や象限）を検知することができる。尚、以上によれば、間接波のみが到達するような状況においても、アンテナ配列軸の近傍では方向や象限について比較的高い標定精度が得られることがわかる。
（２）標定可能エリア外かつアンテナ配列軸の近傍以外での標定精度
以上のように、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が、標定可能エリア外かつアンテナ配列軸の近傍以外であっても、移動体３が基地局２０から所定範囲内に存在するときは、例えば、移動平均法やダイバーシティ効果を利用して間接波（マルチパス、反射波等）の影響を抑制することで、移動体３（移動端末１０）がアンテナ配列軸のいずれの象限に存在するかを検知できる程度の標定精度を得ることができる。具体的には、上記象限の特定は、例えば、基地局２０が、短い時間間隔（移動端末１０の位置の変化が無視できる程度の時間間隔）で複数回に亘って移動端末１０から位置標定信号８００を受信して、受信した位置標定信号８００の夫々に基づき前述した位置標定の原理により位置標定を行い、それらの結果を入力として移動平均法やダイバーシティ効果を適用することにより行う。

＜アンテナ配列軸の増設＞
一つの基地局２０が備えるアンテナ配列軸の数は、例えば、次のようにして増やすことができる。アンテナ配列軸を増やすことで、移動体３の標定精度を高めることができる。

（１）アンテナ群を組み合わせる方法
アンテナ配列軸は、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ことでその数を容易に増やすことができる。アンテナ配列軸を増やすことで、移動端末１０が存在するエリアをより正確に特定することが可能になる。

図１３に一例を示す。同図に示すように、この例では、４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄからなるアンテナ群２５（以下、第１のアンテナ群とも称する。）と、４つのアンテナ２５１ａ’〜２５１ｄ’からなるアンテナ群２５（以下、第２のアンテナ群とも称する。）とを、２つのアンテナ群２５の夫々の正方形の対角線中心を原点Ｏに一致させて組み合わせることにより、原点Ｏから４５°ずつ８方向（＋Ｘ，＋Ｙ，−Ｘ，−Ｙ，＋Ｘ’，＋Ｙ’，−Ｘ’，−Ｙ’）に延びるアンテナ配列軸が構成されるようにしている。尚、同様の方法で３つ以上のアンテナ群２５を組み合わせればアンテナ配列軸の数をさらに増やすこともできる。

（２）対角に位置する２つのアンテナを組み合わせる方法
一方、アンテナ群２５の正方形の対角に位置する２つのアンテナ（図１１Ａに示したアンテナ群２５の場合はアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｃ、アンテナ２５１ｂとアンテナ２１５ｄ）を組み合わせて周波数偏差に起因する誤差を相殺するようにしても、アンテナ配列軸を増設することができる。この場合、アンテナ配列軸は、前述した４つの方向（＋Ｘ，＋Ｙ，−Ｘ，−Ｙ）に加えて、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｃとを結ぶ直線の方向、及びアンテナ２５１ｂとアンテナ２１５ｄとを結ぶ直線の方向にも形成される。

尚、この場合における上記誤差の相殺は、例えば次のようにして行う。ここでは図１１Ａに示したアンテナ群２５において、対角に位置している第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄの組み合わせを例として説明する。

まず第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第２アンテナ２５１ｂを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、位置標定信号８００を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ（第２アンテナ２５１ｂ及び第４アンテナ２５１ｄ）までの位置標定信号８００の伝搬経路の差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とし、間接波（マルチパス、反射波等）の影響をαとすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１＋α ・・・式５

一方、第４アンテナ２５１ｄを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した場合の位相差Δθ２は、位置標定信号８００を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ（第２アンテナ２５１ｂ及び第４アンテナ２５１ｄ）までの位置標定信号８００の伝搬経路の差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、上述の測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２−α ・・・式６

式５と式６の両辺の差を取れば次のようになる。
（Δθ１−Δθ２）／２＝（（Δθｔ１＋Ｆ＋α）−（−Δθｔ２＋Ｆ−α））／２
＝（（Δθｔ１＋Δθｔ２）＋２・α）／２
・・・式７

ここでΔθｔ１とΔθｔ２とが等しくなるように第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄとが設けられているとすれば、θｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２となり、式７の右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなり、式７は次のようになる。
（Δθ１−Δθ２）／２＝（２・Δθｔ＋２・α）／２
＝Δθｔ＋α ・・・式８

尚、上式には間接波の間接波の影響αが残るが、位置標定の目的が限定される場合（例えば、Δθｔ＝０か否か（移動端末１０が基地局２０のアンテナ配列軸の近傍に存在するか否か））、図１２Ａ及び図１２Ｂとともに説明したように、間接波の影響はとくに問題にならない。

＜位置検知の実際＞
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。具体的には次のようにする。まず移動端末１０が基地局２０の標定可能エリア内に存在するときは、前述した位置標定の原理に基づき移動端末１０の正確な位置を把握するようにする。また移動端末１０が基地局２０の標定可能エリア外に存在するときは、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ことを、アンテナ配列軸の近傍以外では移動平均法やダイバーシティ効果を利用した方法によって間接波（マルチパス、反射波等）の影響を抑制できること（詳細は後述）を利用して標定精度を確保しつつ、移動端末１０が現在所属している象限（移動端末１０が図１１Ｂにおける第１乃至第４象限のいずれに所属しているのか）を検知し、少なくとも移動端末１０が存在するエリアを特定するようにする。

図１４並びに図１５はこの仕組みを説明するフローチャートである。このうち図１４は基地局２０が行う処理（以下、この処理を基地局側処理Ｓ１４００と称する。）を説明するフローチャートであり、図１５はサーバ装置３０が行う処理（以下、この処理をサーバ装置側処理Ｓ１５００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、これらの図とともに説明する。

基地局２０は、図１４に示す基地局側処理Ｓ１４００を、移動端末１０の移動速度に比べて十分に短い時間間隔で繰り返し実行する。同図に示すように、基地局２０は、サービス提供エリア内を移動する移動端末１０から送られてくる位置標定信号８００の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ１４１１）。

基地局２０は、移動端末１０から位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１４１１：ＹＥＳ）、その受信電界強度に基づき、移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在するか否かを判定する（Ｓ１４１２）。基地局２０が、移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在すると判定した場合（Ｓ１４１２：ＹＥＳ）、処理はＳ１４１３に進み、移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在しないと判定した場合（Ｓ１４１２：ＮＯ）、処理はＳ１４２１に進む。

Ｓ１４１３では、基地局２０は、受信した位置標定信号８００に基づき位置標定を行うことにより移動端末１０の現在位置を高精度で標定し、その結果（位置標定結果）をサーバ装置３０に送信する。その後、処理はＳ１４１１に戻る。

Ｓ１４２１では、基地局２０は、移動端末１０が存在する象限を検知する。具体的には、基地局２０は次のようにして象限の検知を行う。まず移動端末１０が基地局２０のアンテナ群２５のアンテナ配列軸の近傍に存在する場合には比較的高い標定精度が得られるので、移動端末１０から受信した位置標定信号８００に基づき前述した位置標定の原理で位置標定を行うことにより移動端末１０が存在する象限を検知する。また移動端末１０がアンテナ配列軸の近傍以外に存在する場合には、短い時間間隔（移動端末１０の位置の変化が無視できる程度の短い時間間隔）で複数回に亘って移動端末１０から位置標定信号８００を受信し、受信した複数の位置標定信号８００の夫々に基づき前述した位置標定の原理によって位置標定を行い、それらの複数回の結果について移動平均法やダイバーシティ効果を適用することにより間接波（マルチパス、反射波等）の影響を抑制して移動端末１０が現在所属している象限を検知する。

続いて移動端末１０は、Ｓ１４２１で検知した移動端末１０が存在する象限を設定した情報（象限情報）をサーバ装置３０に送信する（Ｓ１４２２）。その後、処理はＳ１４１１に戻る。

図１６は、Ｓ１４１３の処理で基地局２０がサーバ装置３０に送信する位置標定結果１６００の一例である。同図に示すように、位置標定結果１６００には、端末ＩＤ１６１１、基地局ＩＤ１６１２、現在位置１６１３等の情報が含まれる。このうち端末ＩＤ１６１１には、移動端末１０（位置標定信号８００を送信してきた移動端末１０）の端末ＩＤが設定される。基地局ＩＤ１６１２には、当該基地局２０に付与されている識別子（以下、基地局ＩＤと称する。）が設定される。現在位置１６１３には、前述した位置標定の原理によって高精度で標定された移動端末１０の現在位置を示す情報（例えば、所定の座標系で表される）が設定される。

図１７にＳ１４２１にて基地局２０からサーバ装置３０に送信される象限情報１７００の一例を示している。同図に示すように、象限情報１７００には、端末ＩＤ１７１１、基地局ＩＤ１７１２、象限１７１３、受信電界強度１７１４等の情報が含まれる。このうち端末ＩＤ１７１１には、移動端末１０（位置標定信号８００を送信してきた移動端末１０）の端末ＩＤが設定される。また基地局ＩＤ１７１２には、当該基地局２０の基地局ＩＤが設定される。また象限１７１３には、移動端末１０が現在存在する象限を示す情報（本実施形態では、「第１象限」、「第２象限」、「第３象限」、「第４象限」のいずれかの情報）が設定される。受信電界強度１７１４には、この象限情報１７００の生成に際して用いた位置標定信号８００の、当該基地局２０にて測定された受信電界強度（複数の位置標定信号８００を用いて象限情報１７００を生成した場合は例えば各位置標定信号８００の受信電界強度の平均値）が設定される。

続いて図１５のサーバ装置側処理Ｓ１５００について説明する。同図に示すように、サーバ装置３０は、基地局２０から送られてくる位置標定結果１６００の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ１５１１）。サーバ装置３０は、位置標定結果１６００を受信したことを検知すると（Ｓ１５１１：ＹＥＳ）、受信した位置標定結果１６００に基づき、移動体現在位置情報３２１に管理されている該当の移動体３（移動端末１０）の情報を更新する（Ｓ１５１２）。その後、処理はＳ１５２１に進む。

Ｓ１５２１では、サーバ装置３０は、複数の基地局２０から象限情報１７００を受信しているか否かを判定する。複数の基地局２０から象限情報１７００を受信していることを検知すると（Ｓ１５２１：ＹＥＳ）、サーバ装置３０は、複数の基地局２０から受信した象限情報１７００に基づき移動端末１０が現在所属しているエリアを特定し、移動体現在位置情報３２１に管理されている該当の移動体３（移動端末１０）の情報を、上記特定した内容に更新する（Ｓ１５２２）。その後、処理はＳ１５１１に戻る。

図１８に移動体現在位置情報３２１の一例を示している。同図に示すように、移動体現在位置情報３２１には、端末ＩＤ１８１１、現在位置１８１２、エリア１８１３、最終通知基地局ＩＤ１８１４、及び最終更新日時１８１５の各項目を有する一つ以上のレコードが登録されている。

このうち端末ＩＤ１８１１には、移動端末１０の端末ＩＤが設定される。現在位置１８１２には、サーバ装置３０が基地局２０から受信した位置標定結果１６００の現在位置１６１３の内容が設定される。エリア１８１３には、サーバ装置３０が複数の基地局２０から受信した象限情報１７００に基づき特定した、移動端末１０が現在所属しているエリアを示す情報（例えば、「エリアＡ」、「エリアＢ」、「エリアＣ」等）が設定される。最終通知基地局ＩＤ１８１４には、位置標定結果１６００もしくはアンテナ配列軸横断情報を直近に送信してきた基地局２０の基地局ＩＤが設定される。最終更新日時１８１５にはそのレコードの最終更新日時が設定される。

ここでサーバ装置１０は、エリア１８１３に設定する内容を、複数の基地局２０から受信した象限情報１７００に基づき、例えば、次のようにして特定する。尚、以下の説明の前提として、図１９に示すように、正方格子の交点に一つ飛びで基地局２０ａ〜２０ｆが設けられ、正方格子を単位とするエリアＡ〜Ｆが設定されているものとする。また各基地局２０のアンテナ群２５のアンテナ配列軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の方向は、いずれも同図に併記しているＸ軸，Ｙ軸の方向を向いているものとする。

以上の環境において、例えば、位置検知対象である移動体３がエリアＢに所属している場合、基地局２０ａは移動体３が第３象限に存在すると検知し、基地局２０ｂは移動体３が第４象限に存在すると検知し、基地局２０ｃは移動体３が第２象限に存在すると検知し、基地局２０ｄは移動体３が第３象限に存在すると検知し、基地局２０ｅは移動体３が第１象限に存在すると検知し、基地局２０ｆは移動体３が第２象限に存在すると検知する。サーバ装置３０は、以上の検知結果と各基地局２０ａ〜２０ｆの設置位置（尚、各基地局２０ａ〜２０ｆの設置位置はサーバ装置３０の情報管理部３０２が記憶している。）とを総合し、移動体３がエリアＢに存在することを特定する。

また例えば、位置検知対象である移動体３がエリアＢから移動してエリアＣに所属している場合には、基地局２０ａは移動体３が第４象限に存在すると検知し、基地局２０ｂは移動体３が第４象限に存在すると検知し、基地局２０ｃは移動体３が第１象限に存在すると検知し、基地局２０ｄは移動体３が第３象限に存在すると検知し、基地局２０ｅは移動体３が第１象限に存在すると検知し、基地局２０ｆは移動体３が第２象限に存在すると検知する。サーバ装置３０は、以上の検知結果と各基地局２０ａ〜２０ｆの設置位置とを総合し、移動体３がエリアＢに存在することを特定する。

尚、例えば、移動体３がエリアＢに存在することは、基地局２０ｂと基地局２０ｃの象限の検知結果と、基地局２０ｂと基地局２０ｃの設置位置がわかれば特定することができ、他の基地局２０の検知結果は必ずしも必要でない。また例えば、移動体３がエリアＣに存在することは、基地局２０ｃと基地局２０ｄの夫々による象限の検知結果と、基地局２０ｃと基地局２０ｄの設置位置がわかれば特定することができ、他の基地局２０の検知結果は必ずしも必要でない（但し検知精度を高める目的で他の基地局２０の検知結果を利用してもよい）。ここで移動体３が存在するエリアを特定するのに必要十分な基地局２０の選出は、各基地局２０が受信した位置標定信号８００の受信電界強度を比較し、受信電界強度の大きい基地局２０を優先して選択することで容易に行うことができる。そこでサーバ装置３０が、複数の基地局２０の夫々が移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度を比較することにより移動体３が存在するエリアを特定するのに必要十分な数の基地局２０を選出し、選出した基地局２０の象限の検知結果のみを用いて移動体３が現在所属しているエリアを効率よく特定するようにしてもよい。

ところで、例えば、移動体３がエリアＢに存在している場合に基地局２０ｃに障害が発生すると移動体３がエリアＢに存在することを特定することができなくなるが、基地局２０ｂ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆによる象限の検知結果と基地局２０ｂ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの設置位置を総合すれば、少なくとも移動体３がエリアＢ，エリアＣ，エリアＥ，エリアＦのいずれかに存在することを特定することができる。つまりこの位置検知システム１によれば、基地局２０の一つに障害が発生した場合でも、精度は低下するものの移動体３が存在する大凡のエリアを特定することができる。

以上に説明したように、本実施形態の位置検知システム１によれば、移動体３（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位置標定の原理によって移動体３の位置を正確に把握することができ、移動体３が基地局２０の標定可能エリア外に存在しているときは、移動体３が現在所属しているエリアを正確に特定することができる。またこのように移動体３が基地局２０の標定可能エリア外に存在している場合でも移動体３が存在するエリアを特定することができるので、移動体３の位置を広範囲に亘って把握する仕組みを少数の基地局２０で実現することができる。また位置検知システム１を利用すれば、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少ない設備投資で容易に実現することもできる。

ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

以上の実施形態では、４つのアンテナ配列軸（＋Ｘ，−Ｘ，＋Ｙ,−Ｙ）によって形成される平面座標系の４つの象限（第１乃至第４象限）が形成される場合について説明したが、例えば、前述した方法によりアンテナ配列軸の数を増設し、基地局２０に各アンテナ配列軸によって形成される複数の平面座標系の夫々の象限のいずれに移動端末１０が所属しているかを検知させ、基地局２０がその結果を総合して移動体３が存在するエリアを特定するようにしてもよい。そのようにすれば、より狭いエリアを単位として移動体３の位置をより詳細に特定することができる。

また以上の実施形態では、アンテナ群２５の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが正方形状に配列している場合を例として説明したが、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが長方形（矩形）状に配列している場合でも同様の仕組みを構成することができ、また同様の効果を得ることができる。

サーバ装置３０の全部又は一部の機能を移動体３や基地局２０にて実現するようにしてもよい。また基地局２０の全部又は一部の機能をサーバ装置３０や移動体３にて実現するようにしてもよい。

１ 位置検知システム
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 象限検知部
２０８ 象限情報通知部
３０ サーバ装置
３０３ 位置標定結果受信部
３０４ 象限情報受信部
３０５ 移動体現在位置管理部
３２１ 移動体現在位置情報
１６００ 位置標定結果
１７００ 象限情報
Ｓ１４００ 基地局側処理
Ｓ１５００ サーバ装置側処理

Claims (10)

1. 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体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検知システムであって、
   前記基地局が前記移動端末から受信す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２辺の方向に座標軸が設定された平面座標系のいずれの象限に前記移動体が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。
2. 請求項１に記載の位置検知システムであって、
   互いに離間させて配置される複数の前記基地局と、
   前記複数の基地局と通信可能に接続するサーバ装置と、
   を含み、
   前記基地局は、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号を受信し、受信した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二辺の方向に座標軸を設定した平面座標系のいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知し、検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、
   前記複数の基地局の夫々の設置位置を示す情報を記憶し、
   複数の前記基地局から受信した前記象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定する
   ことを特徴とする位置検知システム。
3. 請求項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計測する手段を備え、
   前記基地局は、前記検知した象限とともに前記位置標定信号の受信電界強度を前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、複数の前記基地局から受信した前記象限のうち前記位置標定信号の前記受信電界強度が大きいものを優先して採用することにより、前記移動体が存在するエリアを特定する
   ことを特徴とする位置検知システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置検知システムであって、
   前記基地局は、いずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法として、前記移動体の位置を複数回標定しそれら標定結果について移動平均法又はダイバーシティ効果を適用することにより間接波の影響を抑制した上でいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法を、前記移動体が存在する位置に応じて変化する前記位置標定の精度に応じて選択する
   ことを特徴とする位置検知システム。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の位置検知システムであって、
   前記基地局は複数の前記アンテナ群を有し、
   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、
   前記基地局が、前記アンテナ群の夫々が受信する前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の夫々に対応する前記平面座標系について前記移動体が存在する象限を検知し、
   前記基地局は、前記平面座標系の夫々について検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、複数の前記基地局から受信した複数の前記平面座標系の夫々について検知される前記移動体が存在する象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定する
   ことを特徴とする位置検知システム。
6. 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体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検知システムを用いた位置検知方法であって、
   前記基地局が、前記移動端末から受信す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２辺の方向に座標軸が設定された平面座標系のいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する
   ことを特徴とする位置検知方法。
7. 請求項６に記載の位置検知方法であって、
   前記位置検知システムは、
   互いに離間させて配置される複数の前記基地局と、
   前記複数の基地局と通信可能に接続するサーバ装置と、
   を含み、
   前記基地局が、前記移動端末から送られてくる前記位置標定信号を受信し、受信した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二辺の方向に座標軸を設定した平面座標系のいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知し、検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置が、
   前記複数の基地局の夫々の設置位置を示す情報を記憶し、
   複数の前記基地局から受信した前記象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定する
   ことを特徴とする位置検知方法。
8. 請求項７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計測する手段を備え、
   前記基地局が、前記検知した象限とともに前記位置標定信号の受信電界強度を前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置が、複数の前記基地局から受信した前記象限のうち前記位置標定信号の前記受信電界強度が大きいものを優先して採用することにより、前記移動体が存在するエリアを特定する
   ことを特徴とする位置検知方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか一項に記載の位置検知方法であって、
   前記基地局が、いずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法として、前記移動体の位置を複数回標定しそれら標定結果について移動平均法又はダイバーシティ効果を適用することにより間接波の影響を抑制した上でいずれの象限に前記移動体が存在するかを検知する方法を、前記移動体が存在する位置に応じて変化する前記位置標定の精度に応じて選択する
   ことを特徴とする位置検知方法。
10. 請求項７乃至９のいずれか一項に記載の位置検知方法であって、
    前記基地局は複数の前記アンテナ群を有し、
    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、
    前記基地局が、前記アンテナ群の夫々が受信する前記位置標定信号に基づき、前記アンテナ群の夫々に対応する前記平面座標系について前記移動体が存在する象限を検知し、
    前記基地局が、前記平面座標系の夫々について検知した前記象限を前記サーバ装置に送信し、
    前記サーバ装置が、複数の前記基地局から受信した複数の前記平面座標系の夫々について検知される前記移動体が存在する象限と、前記複数の基地局の前記設置位置を示す情報とに基づき、前記移動体が存在するエリアを特定する
    ことを特徴とする位置検知方法。