JP2017058277A - 測位装置、測位方法、映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で基地局セルがオーバーラップしたエリアでの測位精度の改善が可能な測位装置を提供する。およびそれを使用した映像表示装置を提供する。【解決手段】プロジェクタ１１０は、測位装置１００、映像信号処理部１１１、映像表示部１１２、光源制御部１１３、光源部１１４を備える。測位装置１００は、受信部１０２で受信した電波から報知チャネル（ＢＣＣＨ）に含まれる基地局識別コードと、受信尤度を得る。判定部１０３は、受信部１０２で作成された、有効な基地局識別コードのリストと、受信尤度のリストから受信パワーの強度と受信国の度数に基づいて受信地点の測位を行う。【選択図】図２

Description

本開示は、携帯電話の基地局より発信される電波を受信して受信位置を推定する測位装置、測位方法、およびそれを使用した映像表示装置に関する。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）では、複数の衛星からの電波を受信することで、緯度経度の測位情報を得て、地図データと照合することで測位が可能となる。

また、携帯電話システムでは端末固有情報を携帯電話システムのネットワークに位置登録を行うことで、その端末が所属する国番号と事業者コードからなるＰＬＭＮ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｌａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）番号と位置登録エリアを得る。その結果、セルベースの測位が可能となる。位置登録とは、呼び出しに備えて端末の居場所を大まかに知るために、端末と基地局の間で送受信を行い、その位置登録エリアを携帯電話システムのコアネットワークに登録しておく処理である。

また、特許文献１では、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで、既設のアクセスポイントのビーコンを用いて、新設のアクセスポイントに国情報を設定する方法が述べられている。特許文献１では、周辺に存在する既設アクセスポイントからのビーコン電波の受信を試み、ビーコン電波を受信することができた場合には、新設アクセスポイントは、受信したビーコンから国情報を抽出し、この国情報を、自アクセスポイントに設定する。

特開２００５−２１０５９１号公報

ＧＰＳを用いた測位の方法では、緯度経度の測位情報から地域への変換に地図データが必要となりシステムが複雑になる問題点があった。また、ＧＰＳの電波を受信できない場所において測位を行えない問題点があった。

携帯電話システムの電波は生活圏において広く圏内となることを目的としており、建物の中でも受信できることが多い。携帯電話システムを用いた測位の方法では、位置登録を行うために、各端末に固有情報を付与するＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）を備える必要があった。

特許文献１による、無線ＬＡＮでの国の判定方法では、既設アクセスポイントのビーコン信号に含まれる国情報を抽出し、抽出した国情報を自アクセスポイントの国情報として設定することにより達成される。ここで、既設のビーコンに含まれる国情報が新設のアクセスポイントで複数受信された場合、多数決、あるいは、ビーコン電波の強度が最も大きかったビーコンから抽出した国情報を、新設のアクセスポイントに設定すべき国情報として決定してもよいことが述べられている。

しかし、携帯電話システムの基地局識別コードを用いてセルベースの測位を行う場合、国境が入り組んだ地域では、同レベルの電波強度の基地局セルが多く存在するため、多数決或いは電波強度による方法では正確に測位出来ない問題があった。

本開示では、ＵＳＩＭと位置登録のシグナリングを必要とせず、簡素な構成で、セルがオーバーラップしたエリアでの測位精度を改善することを目的とする。

また、ある国向けの機器が隣接国に持ち込まれた場合、その国向けに必要な安全認証を取得していないためにユーザーがそのまま使い続けると機器の動作寿命に影響が生じる問題があった。また、本開示では、測位した結果に基づいて、映像表示装置の最適な光源電力の制御を行うことで、当該映像表示装置の使用が想定された国で正しく動作させることを目的とする。

本開示の測位装置は、携帯電話の基地局から送信される報知情報の電波に含まれる基地局識別コードと、この基地局識別コードの受信尤度を取得する受信部と、受信部から得られる基地局識別コードと受信尤度に基づいて受信位置を推定し、測位判定を行う判定部と、を備える。

本開示における測位装置は、ＵＳＩＭを用いず、コアネットワークへの位置登録を行わずに、国境地域での測位の判定精度を高めることができる。

実施の形態１、および実施の形態２におけるシステム構成を示す図 実施の形態１のプロジェクタの概略ブロック図 実施の形態１の判定部の動作フローチャート 基地局識別コードの構成の一例を示す模式図 有効サンプルの受信度数を示す度数分布図 最終判定マトリックスを示す図 光源制御レベルを示す図 実施の形態２のプロジェクタの概略ブロック図 実施の形態２の判定部の動作フローチャート 実施の形態２の判定処理によって得られる値を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図７を用いて、実施の形態１を説明する。

［１−１．構成］
［１−１−１．システム構成］
図１は、実施の形態１にかかる測位装置を使用したシステムの模式図を示す。図１において、国境Ｂを境にしてＸ国側地域には、Ｘ国の携帯電話の基地局５１０が設けられており、同地域には実施の形態１の測位装置１００を備えた映像表示装置であるプロジェクタ１１０が設置されている。一方、Ｘ国の隣国であるＹ国側地域には、Ｙ国の携帯電話の基地局５２０が配置されている。後程詳述するが、プロジェクタ１１０は、搭載された測位装置１００が、基地局から発信される電波を受信して測位結果を得るようになっている。なお、図１では隣国の基地局５２０が１つのシステム構成図を示しているが、本実施の形態では、隣国に配置される基地局の数には影響されない。

［１−１−２．プロジェクタの構成］
図２は、測位装置１００を備えたプロジェクタ１１０の概略ブロック図である。プロジェクタ１１０は、映像表示機器の一例であり、映像表示機器の他の例としては、液晶モニタなどを用いたフラットパネル表示機器がある。プロジェクタ１１０は、測位装置１００の他、映像信号処理部１１１、映像表示部１１２、光源制御部１１３、光源部１１４から構成される。映像表示部１１２は、たとえばＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）で構成される。光源部１１４は、ランプ光源、またはレーザダイオードなどからなる固体光源等から構成される。

光源部１１４は、光源制御部に１１３によって、明るさが制御されるようになっており、光源部１１４から得られる照明光は映像表示部１１２を照明する。映像表示部１１２は、映像信号処理部１１１からの映像信号に基づいて照明光を変調し、映像光として出射するようになっている。

測位装置１００は、アンテナ１０１、受信した基地局からの報知チャネル（ＢＣＣＨ：Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）の電波を復調しデコードして、基地局識別コードのリストと受信尤度のリストを得るための受信部１０２、基地局識別コードのリストと受信尤度のリストをもとに測位結果を得るための判定部１０３、基地局識別情報データベース１０４とから構成される。基地局識別情報データベースは、測位対象となる国のコード、通信事業者のコード、地域エリアのコードと基地局セルのインデックス番号などからなる。判定部１０３はマイクロコンピュータから構成され、基地局識別情報データベース１０４は半導体メモリから構成される。尚、本実施の形態では、光源制御部１１３は、判定部１０３とは別に設けられているが、これら判定部１０３と光源制御部１１３を一つのマイクロコンピュータとして構成することもできる。

［１−２．動作］
以上のように構成された測位装置１００を備えたプロジェクタ１１０について、その動作を図５〜図７とともに以下説明する。

プロジェクタ１１０の測位装置１００は、基地局からの報知情報の電波をアンテナ１０１で受信する。次に測位装置１００は、受信部１０２で受信した電波を復調／デコードする。その結果、ある１つの報知チャネル（ＢＣＣＨ）に含まれる基地局識別コードと、受信尤度を得る。受信尤度は、受信して得られるある１つの報知チャネル（ＢＣＣＨ）の電波の強度（受信電波強度）、および復調の際に得られる受信品質を示す２つの指標から成る。

さらに、受信周波数をスキャンして他の報知チャネルＢＣＣＨの基地局識別コードと受信尤度を得る処理を対象となる周波数帯域に亘って繰り返し行う。

受信部１０２は、対象となる周波数帯のスキャンが終了した後、得られた基地局識別コードをリスト化して基地局識別コードのリストにするとともに、それらの基地局識別コードの各々についての受信パワー（電波の強度）と受信誤り率をまとめた値を受信尤度のリストとする。かかる受信と判定動作は定期的に行う。受信の都度、受信部１０２からの基地局識別コードリストと受信尤度のリストは、判定部１０３に送られる。判定部１０３の処理動作のフローチャートを図３に示す。このフローチャートに示すステップＳ１１からＳ４１までの処理を経て測位結果を得るが、各ステップにおいて、測位は以下のような方法で行われる。
（Ｓ１１）ステップ１：有効な受信サンプルの抽出
受信尤度のリストは、上述したように、基地局識別コードリストの各サンプル（受信された各基地局識別コード）に関連づけられた受信パワーと受信誤り率からなる。有効サンプルは、予めを設定された受信パワー閾値ＴＨ＿Ａと受信誤り率閾値ＴＨ＿Ｂと比較することにより抽出する。

本実施の形態では、サンプルの受信パワーが受信パワー閾値ＴＨ＿Ａ以上で、かつ受信誤り率が受信誤り率閾値ＴＨ＿Ｂ以下の場合を有効サンプルとし、有効サンプルの基地局識別コードのリストと受信尤度のリストとして抽出する。
（Ｓ２１）ステップ２：最大パワーによる判定
Ｓ１１で抽出された有効サンプルの基地局識別コードのリストと受信尤度のリストから、最大の受信パワーをもつ基地局識別コードを探索する。

本実施の形態では、受信パワーが最大の基地局識別コードから得られる国コード（ＭＣＣ）を第一の判定候補値とする。

図４は３ＧＰＰ ＴＳ２３．００３に示されたＧＳＭ（登録商標）の基地局識別コードの構成を示す図である。この基地局識別コードは、ＭＣＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｕｎｔｒｙ Ｃｏｄｅ）、ＭＮＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｄｅ）、ＬＡＣ（Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｒｅａ Ｃｏｄｅ）、ＣＩ（Ｃｅｌｌ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）から成り、この中から国コード（ＭＣＣ）を取得する。
（Ｓ３１）ステップ３：度数分布による判定
Ｓ１１で抽出された有効サンプルの基地局識別コードリストと受信尤度のリストから、受信地域の度数分布を作成する。本実施の形態では、基地局識別コードのリストに含まれる国コード（ＭＣＣ）の括りで度数分布を作成する。図５は、有効サンプルの受信度数を示す度数分布図の例である。

度数の多い順に２つの国コード（ＭＣＣ＿１とＭＣＣ＿２）を抽出する。図５の例において、Ｎ１は第一国（ＭＣＣ＿１）の度数、Ｎ２は第二国（ＭＣＣ＿２）の度数とする。

本実施の形態では、下記の関係式（１）
Ｎ１×（ＴＨ＿Ｃ）＞Ｎ２ ・・・（１）
が真の場合は（成立する場合）、第一国ＭＣＣ＿１を第二の判定候補値とするが、真でない場合（不成立の場合）は、第二国ＭＣＣ＿２を第二の判定候補値とする。上記関係式において、（ＴＨ＿Ｃ）は、第一国の誤検出を防ぐ目的で使用される０〜１までの間の値を採る判定係数である。この判定係数は、予め決められた値として判定部１０３を構成するマイクロコンピュータのメモリに格納されている。

図５では、この計算によってＮ１が最も高く、ＭＣＣ＿１が判定されたことを示す。
（Ｓ４１）ステップ４：判定
ステップＳ４１では、ステップＳ２１から得られる第一の判定候補値と、ステップＳ３１から得られる第二の判定候補値をもとに最終判定を行う。本実施の形態では、図６に示す最終判定マトリックスを参照して国の判定を行う。

本実施の形態では、ステップＳ２１で得られる第一の判定候補値と、ステップＳ３１で得られる第二の判定候補値が異なる場合は、ステップＳ３１の判定候補値を優先的に採用している。尚、電波が受信できず圏外になる場合は、判定は無効となる。
（Ｓ５１）ステップ５：光源設定
図７は、ある国、及びその国の中の地域によって規定された光源制御レベルを示す表である。

ステップＳ４１の判定結果と予め格納した図７に示す機器設定値の照合を行い、光源制御の上限レベルを設定する。

本実施の形態では、ステップＳ４１で判定された国データにもとづいて光源出力の上限レベルを切り換える。例えば、ステップＳ４１で、プロジェクタ１１０が、国Ａの地域Ｂに設置されていると判断されると、光源部へ供給する電力の最大レベルの値はＰｏｗｅｒＢとなるように制御される。このようにして、予め定められた光源レベルとなるように光源部の発光上限レベルが光源制御部によって制御される。

［１−３．効果等］
本実施の形態によれば、ＵＳＩＭを具備して位置登録を行わず、端末からの送信を必要としないため、簡易な構成で基地局セルがオーバーラップしたエリアでの測位精度の改善が可能となる。

（実施の形態２）
以下、図８〜図１０を用いて、実施の形態２を説明する。尚、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して、重複する箇所はその説明を省略する。

［２−１．構成］
［２−１−１．システム構成］システム構成は、プロジェクタの構成を除き、実施の形態１と同じである。

［２−１−２．プロジェクタの構成］
図８は、実施の形態２のプロジェクタ１１０ａの構成を示すブロック図であり、実施の形態１と同一構成部には同一の符号を付している。

この実施の形態２では、測位装置１００ａの受信部１０２ａは、受信した基地局からの報知チャネルＢＣＣＨの電波を復調しデコードして、基地局識別コードリストと、受信尤度のリストと、更に基地局の送信パワークラスを得るようになっている。マイクロコンピュータで構成される判定部１０３ａは基地局識別コードリストと受信尤度のリストと基地局の送信パワークラスをもとに測位処理を行う。

［２−２．動作］
以上のように構成された実施の形態２のプロジェクタ１１０ａについて、その動作を以下説明する。

プロジェクタ１１０ａの測位装置は、基地局からの報知情報の電波をアンテナ１０１で受信する。次に受信部１０２ａで受信した電波を復調／デコードする。その結果、ある報知チャネル（ＢＣＣＨ）の基地局識別コードと受信尤度と基地局の送信パワークラスを得る。受信尤度は、実施の形態１と同様、すなわち、受信部１０２ａが受信している電波の強度（受信パワー）と受信誤り率としている。また、基地局の送信パワークラスは、その基地局の送信最大電力を示しており、基地局から報知情報の一つとして送信される。

報知チャネルをスキャンすることで、受信地点の周囲の基地局から送信される報知チャネルを順次受信する。周波数のスキャンが終了した後、得られた基地局識別コードをリスト化して基地局識別コードのリストにする。また、基地局識別コードの各々についての受信パワーと受信誤り率をまとめた値を受信尤度のリストとする。また、同様に、基地局識別コードの各々について基地局の送信パワークラスもリスト化する。報知チャネルのスキャン動作は定期的に行う。スキャン動作が終わる度に、受信部１０２ａからの基地局識別コードリストと受信尤度のリストと基地局の送信パワークラスが判定部１０３ａに送られる。判定部１０３ａのフローチャートを図９に示す。ステップＳ６１からＳ８１までの処理を経て測位結果を得るが、各ステップにおいて、測位は以下のような方法で行われる。
（Ｓ６１）ステップ１：有効な受信サンプルの抽出
有効な受信尤度のリストは、実施の形態１のステップ１（Ｓ１１）と同様の処理動作で行われる。これによって、有効サンプルの基地局識別コードのリストと受信尤度のリストとが抽出されるが、更に、基地局識別コードのリストの各有効サンプルに対応するように基地局の送信パワークラスのリストもリスト化される。
（Ｓ７１）ステップ２：判定処理
Ｓ６１で抽出された有効な受信尤度のリスト及び基地局の送信パワークラスのリストから、電波伝搬上の損失（パスロス）、すなわち送信パワークラスと受信電力レベルの差（パスロス）が最小となる基地局識別コードを探索する。パスロスは、送信基地局と端末間の距離を示す指標となる。基地局ｎの送信パワークラスをＴｘ（ｎ）、基地局ｎからの受信電力レベルの受信値をＲｘ（ｎ）とすると、パスロスは（Ｔｘ（ｎ）−Ｒｘ（ｎ））で求められる。

次に計算したパスロスを基地局識別コードの括りごとに振り分けて、パスロスの逆数の累積値を計算する。その結果Ｓｉが最大となる国コードを判定値とする。これを式で示すと次式（２）のようになる。

Ｓｉ＝Σ（１／（Ｔｘ（ｎ）−Ｒｘ（ｎ）））、ｎ＝１〜ｉ ・・・（２）
ここで、ｉは受信した国コードのインデックス番号、Ｔｘ（ｎ）は基地局ｎの送信パワークラス、Ｒｘ（ｎ）は基地局ｎからの受信電力レベルの受信値を示す。この式（２）は、パスロスが小さくかつ端末周辺に基地局数が多い状況で得られた結果を判定国とする考え方に基づいている。図１０は、この計算によって求められた国コードごとの値のグラフを示しており、この場合、Ｓ１が最も高く、ＭＣＣ＿１と判定されて、当該プロジェクタ１１０ａが、国コード１の国に設置されていると推測することになる。
（Ｓ８１）ステップ３：光源設定
実施の形態１と同様に、ステップＳ７１の判定結果と予め格納した図７に示す機器設定値の照合を行い、光源制御の上限レベルを設定する。本実施の形態では、ステップＳ７１で判定された国データにもとづいて光源出力の上限レベルを切り換える。このようにして、予め定められた光源レベルとなるように光源部の発光上限レベルが光源制御部によって制御される。

［２−３．効果等］
本実施の形態によれば、ＵＳＩＭを具備して位置登録を行わず、端末からの送信を必要としないため、簡易な構成で基地局セルがオーバーラップしたエリアでの測位精度の改善が可能となる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

また、機器のパワーオン中にステップＳ６１とＳ７１を回繰り返すことによって平均化を行えば、電波の受信レベルの時間変動を抑え、判定の精度を向上させるのに有効である。

なお、判定部１０３または１０３ａにおいて、基地局識別コードの各要素の情報（国コード、通信事業者コード、ロケーションエリアコード、セル識別コード）を予め格納した半導体メモリの代わりに、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を通して得られる基地局識別データと参照することで測位結果を得てもよい。

実施の形態１〜２では、第二世代携帯電話規格のＧＳＭシステム（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）の基地局識別コードを基地局の識別に用いる例を示した。しかし、第三世代携帯電話規格ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）や第四世代携帯電話規格ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＢＣＣＨの報知情報に含まれる基地局識別コードを用いても同様に実現可能である。

本開示による測位を用いることで、国ごと、またはその国の地域単位の、様々なサービスを提供することが可能となる。具体的には、携帯電話システムの電波を受信することが可能なモジュールを備えるパーソナルコンピュータやプロジェクタ等の映像装置、または遠隔監視装置などにおいて、本開示の適用は可能である。

１００、１００ａ 測位装置
１０１ アンテナ
１０２、１０２ａ 受信部
１０３、１０３ａ 判定部
１０４ 基地局識別情報データベース
１１０、１１０ａ プロジェクタ
１１１ 映像信号処理部
１１２ 映像表示部
１１３ 光源制御部
１１４ 光源部
５１０、５２０ 基地局

Claims (6)

1. 携帯電話の基地局から送信される報知情報の電波に含まれる基地局識別コードと、この基地局識別コードの受信尤度を取得する受信部と、
   前記受信部から得られる基地局識別コードと受信尤度に基づいて受信位置を推定し、測位判定を行う判定部と、を備える測位装置。
2. 前記判定部は、前記受信部から得られる受信尤度をもとに有効な国コード、及び基地局識別コードを抽出し、前記国コードごとの受信度数と、最大パワーの基地局識別コードに基づいて測位判定を行う、請求項１に記載の測位装置。
3. 前記判定部は、
   前記受信部から得られた、前記受信部から得られる受信尤度をもとに有効な国コード、及び基地局識別コードを抽出し、
   前記報知情報に含まれる基地局の送信電力情報から、各基地局識別コードに対する前記報知情報の電波のパスロスを求め、
   前記国コードごとの前記パスロスに基づいた累積値によって測位判定を行う、請求項１に記載の測位装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の測位装置と、
   映像信号処理部から入力される映像信号を表示する映像表示部と、
   前記映像表示部を照明する光源と、
   前記測位装置の判定部の判定結果に基づいて、予め定められた光源レベルとなるように前記光源の発光上限レベルを制御する光源制御部と、を備える映像表示装置。
5. 携帯電話の基地局から送信される報知情報の電波に含まれる基地局識別コードと、この基地局識別コードの受信尤度を取得し、
   取得した受信尤度をもとに有効な国コード、及び基地局識別コードを抽出し、
   国コードごとの受信度数と、最大パワーの基地局識別コードに基づいて測位判定処理を行う、測位方法。
6. 携帯電話の基地局から送信される報知情報の電波に含まれる基地局識別コードと、この基地局識別コードの受信尤度を取得し、
   取得した受信尤度をもとに有効な国コード、及び基地局識別コードを抽出し、
   前記報知情報に含まれる基地局の送信電力情報から、各基地局識別コードに対する前記報知情報の電波のパスロスを求め、
   前記国コードごとの前記パスロスに基づいた累積値から測位判定を行う、測位方法。