JP2015064234A - 無線通信システム及び無線通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 位置情報サービスにおいて測位を実行して得られた位置情報を平均化演算する機能を持たせ、ユーザが希望する測位精度で位置情報を得ることができる無線通信システム及び無線通信モジュールを提供する。【解決手段】 端末装置から測位要求のデータと平均化演算処理の条件のデータが送信され、本モジュールがそれらのデータを受信すると、ＧＰＳ測位処理部２で位置情報の測位を開始すると共に、受信した平均化演算処理の条件に従い、位置情報演算部４で位置情報を平均化演算して、主制御部９の制御により端末装置に位置情報の平均値と偏差の値を送信し、端末装置がそれらの値を受信して表示部に表示する無線通信システムである。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）測位を用いた位置情報サービスに対応した無線通信システムに係り、特に、ユーザが希望する測位精度の位置情報を得ることができる無線通信システム及び無線通信モジュールに関する。

［従来の技術］
従来の無線通信システムにおける移動局装置は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバから例えば通信事業者の公衆網などの通信ネットワークを経由してアシストデータを受信し、受信したＧＰＳ信号とアシストデータを用いて自局の位置を測定するものである。

近年、一般ユーザが持つ携帯電話やスマートフォンではＧＰＳ測位機能を有するものが一般的となりつつあり、ＧＰＳ測位機能を用いた位置情報サービスが普及してきている。その用途は、ユーザが自らの位置情報を調べてマップ上に表示させたり、あるいは外部から位置情報サービス機能を有する携帯端末の位置情報を取得するなど、様々である。

一方、自動販売機や各種監視装置などの遠隔管理や、タクシーやトラックなどの車両の運行管理に用いられる無線通信モジュールの分野でも、ＧＰＳ測位機能を搭載して位置情報サービスに対応したものが出てきており、設置場所固定の組み込み機器の盗難防止や車両の現在地把握などに利用されている。

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２０１３−１０１０８５号公報「移動局装置」（株式会社日立国際電気）［特許文献１］がある。
特許文献１には、移動局装置が第１の位置にいるときに、基地局からの受信レベルと送信電力値により第１の概略位置を算出すると共に、第１のアシストデータを取得して測位処理を行い、移動局装置が第２の位置に移動したときに、第１の位置と第２の位置の距離が閾値未満であれば、第２の概略位置を算出して第１のアシストデータを用いて測位処理を行い、閾値以上であれば、第２の概略位置を算出し、第２のアシストデータを取得して測位処理を行うことが示されている。

特開２０１３−１０１０８５号公報

しかしながら、上記従来の無線通信システムでは、携帯電話や無線通信モジュールで利用される位置情報サービスは、１回の測位処理（測位Fix）で、１つの緯度、経度の位置情報が得られるが、その測位精度は装置の持つ性能以外にも、ＧＰＳ信号を受信する環境に大きく影響を受け、ユーザが希望する測位精度の位置情報を得ることができない場合があるという問題点があった。

例えば、周囲を高いビルに囲まれている場所や、トンネルなど頭上に屋根がある場所など、ＧＰＳ信号を遮る障害物が多い場所では測位精度は劣化する。屋内では窓の近くでないと測位自体が困難となる。
携帯電話であれば、ＧＰＳ信号を受信しやすい場所まで移動することで精度のよい位置情報を得ることが可能だが、自動販売機や監視装置のように設置場所が固定の機器に組み込まれた無線通信モジュールの場合はそれができない。
従って、設置場所によっては毎回測位精度の悪い位置情報しか得られないケースが考えられる。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、位置情報サービスにおいて測位を実行して得られた位置情報を平均化演算する機能を持たせ、ユーザが希望する測位精度で位置情報を得ることができる無線通信システム及び無線通信モジュールを提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、ＧＰＳ信号とアシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールと、無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、無線通信モジュールの位置情報を表示する端末装置とを有する無線通信システムであって、端末装置が、無線通信モジュールにおいて測位された位置情報の平均化演算処理の条件を設定して、当該条件を無線通信モジュールに送信し、無線通信モジュールからの位置情報の平均値を受信して表示するものであり、無線通信モジュールが、端末装置から測位要求のデータを受信すると、設定された位置情報の平均化演算処理の条件に従って平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を端末装置に送信することを特徴とする。

本発明は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、ＧＰＳ信号とアシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールと、無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、無線通信モジュールの位置情報を表示する端末装置とを有する無線通信システムであって、無線通信モジュールが、固定設備となる場合に、固定設備のフラグがオンに設定されており、端末装置から測位要求のデータを受信すると、フラグがオンの場合に、測位された位置情報の平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を端末装置に送信することを特徴とする。

本発明は、上記無線通信システムにおいて、無線通信モジュールが、平均化演算処理において偏差の値を算出し、偏差の値を端末装置に送信することを特徴とする。

本発明は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、ＧＰＳ信号とアシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールであって、ＧＰＳ信号を受信する第１の無線部と、受信したＧＰＳ信号とアシストデータとを用いて位置を測定し、位置情報を取得するＧＰＳ測位処理部と、測位された位置情報について平均化演算処理を行う位置情報演算部と、ＧＰＳ測位処理部に測位を指示し、平均化演算処理の条件に従って位置情報演算部に平均化演算処理を行わせるＧＰＳ測位制御部と、基地局装置との通信を行う第２の無線部と、ベースバンド復調／変調、データ復号／符号化を行うベースバンド送受信部と、端末装置とパケットデータの送受信を制御するパケット通信制御部と、端末装置からの測位要求のデータによりＧＰＳ測位制御部に測位命令と平均化演算処理の条件を出力し、ＧＰＳ測位制御部から位置情報の平均値と偏差の値を取得してパケット通信制御部に出力する主制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、端末装置が、無線通信モジュールにおいて測位された位置情報の平均化演算処理の条件を設定して、当該条件を無線通信モジュールに送信し、無線通信モジュールからの位置情報の平均値を受信して表示するものであり、無線通信モジュールが、端末装置から測位要求のデータを受信すると、設定された位置情報の平均化演算処理の条件に従って平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を端末装置に送信する無線通信システムとしているので、ユーザの希望する精度の位置情報を得ることができる効果がある。

本発明によれば、無線通信モジュールが、固定設備となる場合に、固定設備のフラグがオンに設定されており、端末装置から測位要求のデータを受信すると、フラグがオンの場合に、測位された位置情報の平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を端末装置に送信する無線通信モジュールとしているので、固定設備についてユーザの希望する精度の位置情報を容易に得ることができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る無線通信モジュールの構成ブロック図である。 測位結果の二次元座標上でのプロット図である。 平均化による測位結果の精度向上のイメージ図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、端末装置が、無線通信モジュールにおいて測位された位置情報の平均化演算処理の条件を設定して、当該条件を無線通信モジュールに送信し、無線通信モジュールからの位置情報の平均値を受信して表示するものであり、無線通信モジュールが、端末装置から測位要求のデータを受信すると、設定された位置情報の平均化演算処理の条件に従って平均化演算処理を行い、位置情報の平均値と偏差の値を端末装置に送信するものとしているので、ユーザの希望する精度の位置情報を得ることができるものである。

また、別の実施の形態に掛かる無線通信システムは、無線通信モジュールが、固定設備となる場合に、固定設備のフラグがオンに設定されており、端末装置から測位要求のデータを受信すると、フラグがオンの場合に、測位された位置情報の平均化演算処理を行い、位置情報の平均値と偏差の値を端末装置に送信するものとしているので、固定設備についてユーザの希望する精度の位置情報を容易に得ることができるものである。

［本システム］
本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）について説明する。
本システムは、位置情報サービスに対応した無線通信モジュールと、当該無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、測位結果を受信して表示する端末装置とを備える。

無線通信モジュールは、移動機器又は固定機器に取り付けられ、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバから例えば通信事業者の公衆網などの通信ネットワークを経由してアシストデータを受信して、自局（移動局装置）の位置を測定する。
端末装置は、無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、更に測位された位置情報の平均化演算処理の条件を設定して送信し、無線通信モジュールからの位置情報の平均値を受信して表示する。

［本モジュール：図１］
本発明の実施の形態に係る無線通信モジュール（本モジュール）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信モジュールの構成ブロック図である。
本モジュールは、図１に示すように、無線部（１）１と、ＧＰＳ測位処理部２と、ＧＰＳ測位制御部３と、位置情報演算部４と、無線部（２）５と、ベースバンド送受信部６と、パケット通信制御部７と、各種機能制御部８と、主制御部９と備えている。

無線部（１）１は、ＧＰＳの無線周波数帯域の信号を受信し、ベースバンド帯域に変換する。
ＧＰＳ測位処理部２は、ＧＰＳ測位制御部３から指定されるアシストデータとＧＰＳ信号を用いて移動局装置の位置情報を取得する。
ＧＰＳ測位制御部３は、ＧＰＳ測位処理部２に測位処理を指示し、測位結果の位置情報を取得し、朱主制御部９に出力する。

また、ＧＰＳ測位制御部３は、測位精度向上モードの場合、位置情報演算部４に個々の位置情報を出力し、平均化演算処理された結果の位置情報の平均値を受け取る。
測位精度向上モードとは、端末装置からの平均化演算処理の条件として、位置情報の平均化の精度が設定されている状態をいう。

位置情報演算部４は、ＧＰＳ測位制御部３からの個々の位置情報を入力し、平均化演算処理を行って、ＧＰＳ測位制御部３に位置情報の平均値を出力する。
また、位置情報演算部４は、ＧＰＳ測位制御部３からの偏差演算の指示により位置情報の偏差の値を演算し、位置情報の偏差の値をＧＰＳ測位制御部３に出力する。

無線部（２）５は、本システムの基地局装置と移動局装置との間で通信される無線周波数帯域の信号からベースバンド帯域の信号へと帯域変換し、また、ベースバンド帯域の信号から無線周波数帯域への信号へ帯域変換を行う。
ベースバンド送受信部６は、ベースバンド帯域に変換された信号のベースバンド復調処理やデータ復号処理、無線部５を経由してネットワークに対してデータを送信するためのデータ符号化処理、ベースバンド変調処理を行う。

パケット通信制御部７は、本モジュールを遠隔操作する外部の端末装置とパケットデータの送受信を制御する。
各種機能制御部８は、ＧＰＳ測位制御部３及びパケット通信制御部７以外の機能について制御を行う。
主制御部９は、端末装置からの測位要求のデータと平均化演算処理の条件をパケット通信制御部７から入力すると、ＧＰＳ測位制御部３に対して測位命令と平均化演算処理の条件を送信する。
主制御部９は、位置情報の平均値と偏差の値をＧＰＳ測位制御部３から入力し、それらの情報をパケット通信制御部７に出力する。

［端末装置の構成］
端末装置は、基本的には、制御部と、通信部と、表示部と、入力部とを備えている。
通信部は、本モジュールの無線部５と通信を行うもので、パケットデータを生成して送信し、受信したパケットデータからデータを抽出する。
入力部は、平均化演算処理の条件の設定を行い、データの送信を指示し、表示部への表示指示を行う。
表示部は、位置情報の平均値、偏差の値を表示する。
制御部は、各部の全体の制御を行う。また、制御部は、メモリを備え、必要なデータを記憶する。

端末装置は、本モジュールを遠隔操作するために、本モジュールに対する位置情報の平均化演算処理の条件を入力部から設定し、本モジュールに測位要求のデータと位置情報の平均化演算処理の条件を通信部から送信する。
また、端末装置は、本モジュールから送信された位置情報の平均値と偏差の値を通信部で受信し、表示部に表示する。

［本システムでの処理］
まず、端末装置において、入力部から位置情報の平均化演算処理の条件が設定され、本モジュールに対して測位要求のデータと平均化演算処理の条件のデータが通信部から送信される。
本モジュールでは、無線部５で端末装置から送信された信号を受信してベースバンド帯域に変換し、ベースバンド送受信部６でベースバンド復調処理、データ復号処理を行い、パケット通信制御部７で復号されたデータを主制御部９に出力する。

主制御部９は、パケット通信制御部７から入力されるデータ（端末装置からの測位要求データと平均化演算処理の条件データ）を読み込み、ＧＰＳ測位制御部３に測位命令データと平均化演算処理の条件データを出力する。
そして、ＧＰＳ測位制御部３は、位置情報演算部４に対して平均化演算処理の条件データを出力し、位置情報演算部４では、当該条件に従って測位した位置情報の平均化演算処理を行い、平均化演算結果の平均値と偏差の値をＧＰＳ測位制御部３に出力する。

ＧＰＳ測位制御部３は、取得した平均値と偏差の値をパケット通信制御部７に出力し、パケット通信制御部７でパケットを生成して、ベースバンド送受信部６、無線部５を介して端末装置に送信する。
端末装置は、本モジュールから送信された信号を通信部で受信し、位置情報の平均値と偏差の値を制御部で取得し、メモリに記憶すると共に表示部に表示する。

［位置情報の表示例：図２，３］
次に、端末装置における表示部での表示例について図２，３を参照しながら説明する。図２は、測位結果の二次元座標上でのプロット図であり、図３は、平均化による測位結果の精度向上のイメージ図である。
図２では、平面マップに見立てた二次元座標上に１回毎の測位結果を星印でプロットしたものである。座標の中心点が、実際に無線通信モジュールが位置する地点である。１回毎の試行では中心点からランダムな方角、距離の誤差を持ち、ランダムにばらつきを持っている。この場合、点線で囲った円の範囲内で測位結果がばらついていると言える。
尚、ここでは測位Fixして位置情報を決定する測位アルゴリズムが、測位誤差が一定方角に偏らないものであるものと考える。

図３では、プロットした１０個の星印のサンプルを平均化した場合に、平均化の結果として得られる位置情報が座標の中心の点線で囲った円の範囲内に入ってくることをイメージしたものである。
平均化により、ユーザは図２の測位結果の二次元座標上での各々の位置情報と比較して真値に近い位置情報（図３において点線の円内の少し大きい星印）が得られる。
平均化の母数が大きい程、この点線の円は小さくなり、平均化の母数が小さい程、この点線の円は大きくなる。
尚、端末装置の表示部では、位置情報の平均値と偏差の値が表示されるので、点線の円とその円内の大きめの星印が実際に表示されることになる。

［平均化演算処理の条件設定］
次に、ユーザによる平均化演算処理の条件設定について説明する。
［平均化演算処理１］
まず、第１の平均化演算処理（平均化演算処理１）の条件設定について説明する。
平均化演算処理１の条件設定では、ユーザが平均化の測位回数を設定できるようにしたものである。現在位置の測位を、例えばコマンド「GPS_START」で開始するものとした場合、その引数にて平均化の測位回数を設定できるようにする。

［平均化演算処理１のコマンド設定例］
GPS_START ：引数なし、つまり平均化なしの設定でＧＰＳ測位開始。
GPS_START,1 ：測位１回で平均化演算処理、つまり平均化なしの設定でＧＰＳ測位開始。
GPS_START,10 ：測位１０回で平均化演算処理を行う設定でＧＰＳ測位開始。

［平均化演算処理２］
次に、第２の平均化演算処理（平均化演算処理２）の条件設定について説明する。
平均化演算処理２の条件設定では、事前に平均化の測位回数を設定しておいて、以降の測位は全てその平均化の測位回数が適用されることとしてもよい。

［平均化演算処理２のコマンド設定例］
GPS_AVERAGE,10 ：測位１０回の平均適用の設定。
GPS_START ：引数なし、つまり測位１０回で平均化演算処理を行う設定でＧＰＳ測位開始。

ここで注意が必要なのは、環境によっては一定時間内で測位Fixできず、タイムアウトによる測位失敗が発生し、平均化の計算に適用するのに有効なサンプルが得られなかった場合の扱いである。例えば、ユーザ設定が測位１０回で平均化演算処理を行う場合で、１０回のＧＰＳ測位試行の内、２回が測位失敗した場合、ユーザには平均化演算の母数が８回であることを通知するのがよい。

［平均化演算処理３］
次に、第３の平均化演算処理（平均化演算処理３）の条件設定について説明する。
平均化演算処理３の条件設定では、ユーザが測位を継続する時間を設定できるようにしたものである。無線通信モジュールはユーザが設定した時間内で可能な限り測位を繰り返し実行し、得られた有効な測位結果を使って平均化の計算を行う。

［平均化演算処理３のコマンド設定例］
GPS_START ：引数なし、つまり平均化なしの設定でＧＰＳ測位開始。
GPS_START,2,60 ：測位時間６０秒（１分）の設定でＧＰＳ測位開始。
GPS_START,2,300 ：測位時間３００秒（５分）の設定でＧＰＳ測位開始。

上記２行目、３行目の「GPS_START,2」の「２」は、それに続く数値が時間（秒）を意味することを定義するパラメータであり、その時間内での繰り返し測位された位置情報を平均化するものである。

平均化演算処理３の場合、ユーザは、平均化された位置情報を得られるまでの時間が予め分かっているため、設定時間が長くても結果を待つストレスを与えずに済む利点がある。
但し、同じ設定時間であってもＧＰＳ信号を受信する環境によって平均化の母数には大きく差がでるため、やはりユーザには平均化演算の母数を通知するのがよい。

［本システムの効果］
本システムによれば、端末装置から測位要求のデータと平均化演算処理の条件のデータが送信され、本モジュールがそれらのデータを受信すると、位置情報の測位を開始すると共に、受信した平均化演算処理の条件に従い、位置情報を平均化演算して、端末装置に位置情報の平均値と偏差の値を送信し、端末装置がそれらの値を受信して表示部に表示するようにしているので、ユーザの希望する精度の位置情報を得ることができる効果がある。

［別のシステム］
次に、本発明の実施の形態に係る別の無線通信システム（別のシステム）について説明する。
別のシステムでは、無線通信モジュールが固定設備になる場合に、当該モジュールの主制御部に固定設備のフラグがオンに設定されており、端末装置から測位要求のデータを受信すると、当該モジュールはフラグを参照し、オンになっている場合に、予め設定されていた平均化演算処理の条件に従って平均化演算し、端末装置に位置情報の平均値と偏差の値を送信し、端末装置がそれらの値を受信して表示部に表示するものである。

別のシステムでは、端末装置と無線通信モジュールの各構成部分は本システムとほぼ同様であり、相違する点は、端末装置から位置情報の平均化演算処理の条件が設定されず、その条件が測位要求のデータと共に無線通信モジュールに送信されない点である。

また、別のシステムの無線通信モジュールでは、主制御部に固定設備のフラグが設けられており、端末装置からの測位要求のデータを受信すると、そのフラグを参照し、固定設備のフラグがオンとなっている場合に、ユーザが希望する精度に予め設定された平均化演算処理の条件で平均化演算処理を行い、位置情報の平均値と偏差の値を端末装置に送信する点でも、本システムの無線通信モジュールとは異なっている。
尚、予め設定された平均化演算処理の条件は、本システムで説明したような平均化演算処理の条件と同様のものとなる。

［別のシステムの効果］
別のシステムによれば、端末装置から測位要求のデータが送信され、無線通信モジュールがそのデータを受信すると、位置情報の測位を開始すると共に、固定設備のフラグを参照し、フラグがオンとなっている場合に、予め設定された平均化演算処理の条件に従い、位置情報を平均化演算して、端末装置に位置情報の平均値と偏差の値を送信し、端末装置がそれらの値を受信して表示部に表示するようにしているので、固定設備についてユーザの希望する精度の位置情報を容易に得ることができる効果がある。

本発明は、位置情報サービスにおいて測位を実行して得られた位置情報を平均化演算する機能を持たせ、ユーザが希望する測位精度で位置情報を得ることができる無線通信システム及び無線通信モジュールに好適である。

１...無線部（１）、 ２...ＧＰＳ測位処理部、 ３...ＧＰＳ測位制御部、 ４...位置情報演算部、 ５...無線部（２）、 ６...ベースバンド送受信部、 ７...パケット通信制御部、 ８...各種機能制御部、 ９...主制御部

Claims (4)

1. ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、前記ＧＰＳ信号と前記アシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールと、
   前記無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、前記無線通信モジュールの位置情報を表示する端末装置とを有する無線通信システムであって、
   前記端末装置は、前記無線通信モジュールにおいて測位された位置情報の平均化演算処理の条件を設定して、当該条件を前記無線通信モジュールに送信し、前記無線通信モジュールからの位置情報の平均値を受信して表示するものであり、
   前記無線通信モジュールは、前記端末装置から測位要求のデータを受信すると、前記設定された位置情報の平均化演算処理の条件に従って平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を前記端末装置に送信することを特徴とする無線通信システム。
2. ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、前記ＧＰＳ信号と前記アシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールと、
   前記無線通信モジュールに対して測位要求のデータを送信し、前記無線通信モジュールの位置情報を表示する端末装置とを有する無線通信システムであって、
   前記無線通信モジュールは、固定設備となる場合に、固定設備のフラグがオンに設定されており、前記端末装置から測位要求のデータを受信すると、前記フラグがオンの場合に、測位された位置情報の平均化演算処理を行い、位置情報の平均値を前記端末装置に送信することを特徴とする無線通信システム。
3. 無線通信モジュールは、平均化演算処理において偏差の値を算出し、前記偏差の値を端末装置に送信することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
4. ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、測位サーバからネットワークを経由してアシストデータを受信して、前記ＧＰＳ信号と前記アシストデータを用いて自局の位置を測定する無線通信モジュールであって、
   ＧＰＳ信号を受信する第１の無線部と、
   前記受信したＧＰＳ信号とアシストデータとを用いて位置を測定し、位置情報を取得するＧＰＳ測位処理部と、
   測位された位置情報について平均化演算処理を行う位置情報演算部と、
   前記ＧＰＳ測位処理部に測位を指示し、平均化演算処理の条件に従って前記位置情報演算部に平均化演算処理を行わせるＧＰＳ測位制御部と、
   基地局装置との通信を行う第２の無線部と、
   ベースバンド復調／変調、データ復号／符号化を行うベースバンド送受信部と、
   端末装置とパケットデータの送受信を制御するパケット通信制御部と、
   前記端末装置からの測位要求のデータにより前記ＧＰＳ測位制御部に測位命令と平均化演算処理の条件を出力し、前記ＧＰＳ測位制御部から位置情報の平均値と偏差の値を取得して前記パケット通信制御部に出力する主制御部とを有することを特徴とする無線通信モジュール。

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