JP3309044B2 - 位置探索システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、徘徊老人・幼児・
急患者・ペット（愛玩動物・物）・人質・被誘拐者・被
ハイジャック車両・盗難品・盗難車などの、自ら所在を
告知する能力を有しないか告知を許されない人・動物・
物や、告知可能であってもタクシ−・トラック等の様に
運転者が多忙で本来業務に集中を要し告知に配慮するこ
とが不適切である様な車両など（以上を総称して被探索
体と呼ぶ）の位置探索の分野に属し、特に携帯電話・Ｐ
ＨＳなどのセル方式の移動体通信をその探索に利用する
分野に拘る。

【０００２】

【従来の技術】

１．最も一般てきには予め被探索体に無線発信機を装着
しておき電波方向探知機で探索する方式が知られてい
る。 ２．上述例の如く常時は探索の必要はないが不時（緊
急）の時に探索が必要になる場合が多く、無線発信機の
電池寿命を延ばすために常時は無線発信機を休止してお
き電池寿命の長いペ−ジャ−を併用結合し、必要時にの
みペ−ジャ−で無線発信機を起動することが提案（特開
平１−２６８２３１）されている。

【０００３】３．上述例の大部分は、小型・軽量を必要
とするので電池は必然的に小容量になり無線送信電力を
大きくできないので、電波到達エリア即ち探索可能エリ
アは小となる。 ４．小型・軽量と広い探索エリアとを両立させるため
に、ＰＨＳの如きセル方式の移動体通信を利用し、被探
索者に端末をもたせておきその存在するセル位置から位
置を探索する方式が本発明者により提案（特開平６−１
６５２４９）された。なおその端末を常時休止しておき
必要時にのみペ−ジャ−で起動することも提案されてい
る。

【０００４】５．セル位置が判明しても、セルサイズの
小さいＰＨＳでもそのサイズは半径１００〜３００ｍ程
度であり、更にセル内での細部位置決定の必要がある。
このためには在来の電波方向探知機を用いてもよいが、
本発明者は更に被探索者に装着した被探索端末の発する
電波を用いて方向探知する方式を提案した（特開平６−
１６５２４９）。特別な被探索電波源を不要にできる利
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
第５項を実施するにあたって発生する下記の諸課題を解
決しようとするものである。 １．被探索者に装着した端末（被探索端末と呼ぶ）以外
にも多数の通話中の一般端末（以下一般端末と呼ぶ）が
あり通常の方向探知機では区別できない。

【０００６】２．被探索端末の発信中のチャンネル（Ｐ
ＨＳでは１．９ＧＨｚ付近の３００ＫＨｚ毎に割り当て
られた７７周波数の１つ）とタイムスロットを用いれば
区別可能であるが、いずれも動的に割り当てられてお
り、高度の機能のしたがって高価な方向探知機が必要と
なる。 ３．又セル基地局も同一チャンネル・同一タイムスロッ
トで被探索端末と交信中であるから方向探知の妨害とな
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、セル方式移動通信系の移動端末である被探索
端末を被探索体に装着し、該被探索端末の存在するセル
位置を知ることにより被探索体の探索を行う位置探索シ
ステムにおいて、前記被探索端末は、トランシーバー機
能と、探索側からの指令により前記被探索端末をトラン
シーバーに変換する手段と、予め定められた時間パター
ンで識別信号を送信する手段とを備え、前記被探索端末
のトランシーバー送信電波を電波方向探知機で追跡し、
前記識別信号で前記被探索端末を確認しながら位置探索
を行うことを特徴とする。本発明は、被探索端末を先ず
トランシーバ−モードとしセル基地局から切り離すこと
によりセル基地局の妨害を除くと共に、使用チャンネル
とタイムスロットを固定し、方向探知機の対応を容易に
する。更に予め定めた音響やコードで変調した識別信号
を被探索端末に送信させることにより方向探知機はその
識別信号の有無で被探索端末を判定しつつ、使用チャン
ネルとタイムスロットを確定し受信に入る。この段階で
は指向性を殺しておき、受信に入ってから指向性を生か
すことが望ましい。このようにして被探索端末をその発
する電波で方向探知することが可能になる。被探索端末
の上記制御は電話で被探索端末を接続し指令コードを送
ることで行うことができる。更に、前記被探索端末はマ
イクロコンピュータを備え、該マイクロコンピュータは
探索側からの信号を受信してセル基地局と接続手順を行
い、セル基地局の位置コードを記憶し、記憶した位置コ
ードを探索側に送信するプログラムを有することが望ま
しい。かかる構成によりセル基地局のシステムを変更す
ることなく探索側が被探索端末のセル位置を知ることが
でき、トランシーバ−モードでの探索が容易になる。

【０００８】本発明は、セル方式移動通信系の移動端末
であるトランシーバ機能を備える被探索端末を被探索体
に装着し、該被探索端末の存在するセル位置を知ること
により被探索体の探索を行う位置探索システムにおい
て、探索側の前記セル方式移動通信系の移動端末にトラ
ンシーバー機能を備え、該移動端末のアンテナ入力部に
指向性アンテナを接続し、前記被探索端末をトランシー
バー機能として、前記指向性アンテナによりアンテナ指
向角度と受信強度を検知して前記被探索端末の存在する
方向を探知することを特徴とする。以上の構成によれ
ば、方向探知機として、同一移動通信系の移動端末をト
ランシーバーモードとして利用することができる。同系
統の端末同士であるから被探索端末を選択して通話路を
確立することは自動的に行われる。従ってアンテナに指
向性をもたせればよく、指向性アンテナを通話用アンテ
ナと交換するか又は付加的に受信回路アンテナ入力部に
導体接続するか又は電磁結合等により接続すればよい。

【０００９】更に本発明の前記指向性アンテナは、前記
移動端末の通話用アンテナと、その周辺に設けられた導
波体、反射体からなる指向性付加ユニットとにより構成
されることが望ましい。この構成によれば、被探索端末
と同系の汎用移動端末を少ない改造により探索側の移動
端末として利用可能とすることができる。指向性付加ユ
ニットは通話用アンテナ／移動端末に着脱可能とし、ま
た通話用アンテナの回りに回動可能に装着してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】従来の技術の１〜５項で位置探索
における被探索者に装着する無線送信機の小型・軽量・
長電池寿命・廣探索範囲・安価に向かっての進歩を述べ
た。又セル方式の移動体通信の利用がこれら必要性能を
大きく満足することも示した。

【００１１】セル方式移動体通信にはセルサイズの半径
が１００〜３００ｍと小さなマイクロセルのＰＨＳや半
径が〜kmのマクロセルの携帯電話・自動車電話などがあ
る。セル単位での位置決定ではマイクロセルのＰＨＳの
方が精度が良いが、本発明によりセル内や近傍での方向
探知機を併用する場合にはマクロセルの携帯電話でも良
いことになる。現在携帯電話にはトランシ−バ−モ−ド
が設けられていないが技術的には可能故本発明にふくま
れる。又探索範囲は狭くなるが通常のトランシ−バ−を
利用する事もできる。以下では簡単のためにＰＨＳを代
表例として説明することにする。

【００１２】セル単位での位置決定の実施の形態につい
て先ずその概要を説明する。第１の例は本発明者による
特開平６ー１６５２４９に記載されたものである。即
ち、探索要求者Ａが被探索端末Ｅを呼ぶと、Ｅは自動的
に通話状態に入ると共に、通信サービス局Ｂに自らの位
置をＡに通報することを要求するコードを送る様にさ
れ、ＢはＥの存在するセル位置を確認しＡ通知する、と
いうものである。

【００１３】第２の例は、通信サービス局Ｂを煩わせな
いでＥのセル位置を得るものである。即ち、探索要求者
Ａが被探索端末Ｅを呼ぶと、Ｅは自動的に通話状態に入
る様にされる。公開されたＰＨＳの詳細仕様によれば通
信サービス局ＢとＥとの間で自動的にＥの存在する最新
のセル位置が確認され、Ｂ及びＥの双方に登録される。
Ｅはその登録されたセルＣの位置をＡへ通知する如くプ
ログラムされていて、その通り実行する。

【００１４】いずれの場合もＥにペ−ジャ−を複合して
ペ−ジャ−の呼でＰＨＳ回路を起動するようにしておけ
ば待機中の電池消費を節約できる。ペ−ジャ−を複合し
ないで電源を節約するには、ＰＨＳ回路が１日の特定の
時点で（例えば８時・１２時・１６時等）、特定の時間
（例えば１０分）のみ電源がＯＮとされ、その他の時間
はＯＦＦとされている様にし、その有効な時間帯でのみ
探索を行なえばよい。緊急を要しない場合はこの断続時
間帯方式で十分である。

【００１５】上記のペ−ジャ−複合方式にしろ、断続時
間帯方式にしろ、或いは電池寿命を無視してＰＨＳのみ
で連続待機するにしろ、探索のために被探索端末Ｅを呼
んだ時に、ＥがＰＨＳサ−ビスエリア外に出てしまって
いたら探索は不能となる。この場合はＥがＰＨＳサ−ビ
スエリアを最後に出た時のセル位置を知ることが重要に
なる。その最後に出たセル位置を手掛かりに人力により
探索する事ができるからである。この最後に出た時のセ
ル位置はセル方式移動体通信サ−ビス局の位置登録デ−
タには残っているから探索要求者の要請に応じ移動体通
信サ−ビス局が報知できる体制を整備して頂くことが望
ましい。局の位置登録デ−タを常に更新しておくために
は、ペ−ジャ−複合方式でも断続時間帯方式の如く適当
な時間間隔（例えば３時間おき）で数十秒程度ＰＨＳ電
源をＯＮとし、位置登録を更新しておくことが望まし
い。

【００１６】さてＥの存在するセルＣの位置が判明すれ
ば更にその内部での細部位置を知る必要がある場合が多
い。この場合はＡ又はその代理人（以下まとめてＡとす
る）は、そのセルＣへ出かけて行きＥの発する電波を利
用して方向探知機で細部位置を決定する。Ａの移動中に
Ｅも移動している可能性もあるのでセルに到着後再度Ｅ
のセル位置を上記手順で確認することが望ましい。

【００１７】先に被探索端末Ｅとして小型・軽量・長電
池寿命・廣探索範囲・安価であることが要求されること
を述べたが、先ずこれら要求を満足する例を示す。図１
はその例のブロック図である。１はペ−ジャ−回路部で
ある。１−１はペ−ジャ−の受呼時の出力で、一般のペ
−ジャ−ではＬＥＤ発光や鳴音、振動発生に相当するが
本例では電気信号のみでよく対人インタ−フェ−スは必
ずしも必要ではない。１−２はメッセ−ジ電気出力でＬ
ＣＤ表示は必ずしも必要でない。３はＰＨＳ回路部で制
御用にマイクロコンピュ−タ−３−１が内臓されてい
る。４は半導体スイッチなどで構成された電源スイッチ
リレ−で、１−１の信号でＯＮとされ、マイコン３−１
の信号でＯＦＦとされる。２は電池でリチウム電池のよ
うな小型軽量のものが望ましい。１−２はマイコン３−
１につながれているが、ペ−ジャ−１をＰＨＳの起動に
のみ使う場合は１−２は不要で、１−１をマイコン３−
１につなげば良い。１−２はペ−ジャ−の誤呼を防ぐた
めの暗証コ−ドや他の機能コ−ドをマイコン３−１に伝
える場合に使用される。

【００１８】マイコン３−１は、４から電源を供給され
ると内臓されたプログラムにより、下記の動作を遂行す
る。先ず１−２または１−１の信号によりＰＨＳ３は予
め記憶された探索要求者の電話へ通話するべくセル基地
局Ｃと接続手順に入る。この接続手順の中には、この被
探索端末Ｅの存在するセルがＣであることを確認・更新
し、Ｃの位置コ−ドが局Ｂに位置登録されると共にマイ
コン３−１にも記憶される手順が含まれている。接続手
順が完了したら３−１はその位置コ−ドを接続中の探索
要求者の電話へ音声又はコ−ドで通知する。通知は複数
回繰り返すことが望ましい。音声による場合も、その内
容は定型文的で、位置コ−ドも例えば０〜９の数字のみ
で表せるので、それらの音声をＰＨＳのＡＤ変換／信号
圧縮法によりディジタル化して３−１のメモリ−に記憶
させておき、定型文音声と数字音声とを編集して送信す
ることが容易にできる。

【００１９】又マイコン３−１のプログラムは、ＰＨＳ
回路部が被探索者から呼ばれてトランシバ−モ−ド移行
の指令コ−ドを受信したら、それを解読して自らを通話
モ−ドからトランシバ−モ−ドに切り換える。トランシ
バ−モ−ドでは、予め記憶しておいた音響のディジタル
化デ−タやコ−ドの識別信号のパタ−ンを繰り返し送信
する。被探索者とのトランシバ−交信が切れたら通話モ
−ドに戻す。

【００２０】書き換えの必要な自らの位置コ−ド等の記
憶用メモリ−には不揮発性が望ましいがコストなどから
揮発性のＤＲＡＭなどを使用する場合は、４を経由しな
い電源をその部のみに供給すれば良い。

【００２１】被探索端末Ｅとしては、必要な機能以外は
なるべく除去し簡化することが望ましい。例えばペ−ジ
ャ−回路部ではＬＣＤ，鳴音部、振動部など、ＰＨＳ回
路部ではＬＣＤ，キ−、マイク、スピ−カ−部、不要な
ソフト、メモリ−量、などを除き、電池容量もペ−ジャ
−の数か月の待機用とＰＨＳの１０時間程度の方向探知
所要時間用との必要最低量に止め小型軽量とする。ただ
し量産されているペ−ジャ−やＰＨＳのＬＳＩや回路ブ
ロックの方が不要部を含んでいてもより小型安価となる
場合はこれらを使用した方が良い。場合によっては在来
のペ−ジャ−やＰＨＳを用いその内臓マイコンのプログ
ラムを一部変更して使用することもできる。

【００２２】上記の如き被探索端末Ｅを用いれば探索要
求者Ａはその存在するセルＣの位置コードを知る事がで
きるので、予めそれぞれのセル位置にそのコードを記入
されている地図により実際の地名を知ることができる。
ページャーサービス社・ＰＨＳサービス社・探索を業と
する第３のサービス社などが介入する場合は探索依頼者
に代わって上記作業を代行し、最終の地名を依頼者に報
知することもできる。

【００２３】さて被探索端末の存在するセル位置が判明
すれば更にその内部での細部位置を決定することにな
る。従来の予め被探索体に無線発信機を装着しておき電
波方向探知機で探索する方式の併用やさらに待機中の電
源消費をさけるためのペ−ジャ−の併用も、ＰＨＳシス
テムの利用により探索範囲がセル内に限定できることか
ら、無線発信機の送信電力を小とする事ができる利点を
生じる。

【００２４】本発明の如く被探索端末を被探索電波源に
共用すれば新たな無線発信機を必要とせず小型軽量安価
化に役立つ。このためには被探索端末の存在するセルに
行ってからその被探索端末を電話で呼びトランシ−バ−
移行の指令コ−ドを送り、請求項１の如く、被探索端末
を先ずトランシ−バ−モ−ドとする。こうして被探索端
末をセル基地局から切り離すことによりセル基地局電波
の妨害を除くと共に、使用チャンネルとタイムスロット
を固定し、方向探知機の対応を容易にする。更に予め定
めた音響やコ−ドで変調した識別信号を被探索端末に送
信させることにより方向探知機はその識別信号の有無で
被探索端末であるか否かをを判定しつつ、使用チャンネ
ルとタイムスロットを確定し受信に入る。この段階では
指向性を殺しておき、受信にはいってから指向性を生か
すことが望ましい。

【００２５】ただし使用チャンネルを正確に同調してお
き、タイムスロットを無視する方式もあり得る。この場
合混信はあっても確率は少ないので識別信号を利用して
いれば実用上差支え無いとおもはれる。このようにして
被探索端末をその発する電波で方向探知することが可能
になる。方向探知機の受信接続回路には市販のＰＨＳ用
技術を流用でき、又その部品を利用することもできるの
で、容易に実現できかつ小型安価化ができる。

【００２６】更に方向探知機の別の態様では、被探索端
末と同一移動通信系の端末を方向探知機として利用す
る。被探索端末も方向探知機に利用する端末も同系統の
端末同士であるから、被探索端末を選択して通話路を確
立することは自動的に行われる。従って、アンテナに指
向性をもたせればよく、指向性アンテナを別途準備し、
受信回路アンテナ入力部に、通話用アンテナと交換可能
に又は付加的に、導体接続又は電磁結合などにより接続
し、アンテナ指向角度を受信強度との関係から被探索端
末の方向を探知すればよい。アンテナを指向性とすると
利得が上昇し、従来セル半径程度であった通話距離を直
径程度まで延ばすことができ、方向探知に好都合とな
る。

【００２７】図２に指向性アンテナとして３素子八木・
宇田アンテナ９と通話用アンテナ８とを交換使用できる
様にした方向探知用端末５を示す。６、７はコネクタ−
である。１０は把手、１１はケ−ブルである。６は、５
を改造し通話用アンテナを取り除いて設けられている。
ＰＨＳでは９の寸法は８×８cm程度で携行に便である５
のアンテナを改造せずに通話用アンテナ８をそのままと
し、ケ−ブル１１のコネクタ７部を電磁結合部に交換し
８に結合することもできる。

【００２８】方向探知用の受信強度にはアンテナ出力の
キャリヤ−（ＰＨＳでは１．９ＧＨｚ）ＲＦに比例した
量を用いるのが望ましい。しかし一般にアナログ方式の
電話では自動感度調整が行なわれ、強度変化範囲を圧縮
する場合が多く、ディジタル方式ではディジタルに復調
された後では受信ＲＦ強度に関係なくその信号強度は一
定になるという問題がある。

【００２９】したがって改造が許されるならば、ＲＦ，
中間周波（ＩＦ）回路で、強度変化範囲の大きく、なる
べく周波数の低い部分からＲＦに比例する信号を取り出
しタイムスロットで時間ゲ−トし、必要に応じて検波す
るなどしてメ−タ−やＬＣＤの棒グラフ．ＬＥＤの列な
どで表示するのが望ましい。又、ＲＦ即ちチャンネルの
同調さえすれば、タイムスロットでの選別を省略できる
場合もあり得る。この様にしても、混信端末は少なく識
別信号も利用しているので、実用上問題は無いと推定さ
れる。

【００３０】この様な回路の改造をさける簡単な方法に
は、次の方法がある。上記識別信号が例えば音響の場合
ではその音量をイヤホ−ンで聞きながら指向性アンテナ
を回転すると、ＰＨＳの如きディジタル方式では、一つ
の角度範囲は一定音量の有感領域となり、残りの角度範
囲は無音量の無感領域となる。有感領域の中央方向又は
無感領域の中央方向の反対方向が電波源の方向である。
狭い方の領域を使用すると角度精度が良い。被探索端末
から遠い時は有感領域が狭く、近い時は無感領域が狭く
なる。更に近いと無感領域が消失する場合があるが、こ
の場合はアンテナに電波吸収体を併用するか回路的にＲ
Ｆを減衰させれば良い。

【００３１】指向性アンテナの他の実施の態様を図３に
示す。通話用アンテナを改造すること無く指向性を付与
するために、指向性付加ユニットを付加する。５は端
末、８は通話用アンテナ、１２はアレイアンテナを構成
する場合の付加ユニットで１２−１は導波体パラスチッ
ク、１２−２は反射体パラスチックである。８は穴１２
−３を通り上部に突出し、５は１２−４に挟まれて固定
される。１２−１、８、と１２−２とは３素子の八木ア
レイアンテナを構成する。

【００３２】１３はコ−ナ−リフレクタ−型指向性付加
ユニットの例である。１３−１と１３−２は金属板リフ
レクタ−でヒンジ１３−３で回転可能とされる。１３−
１と１３−２とはスペ−サ−１４−１、１４−２で一例
として６０°の角度に開かれている。１４−１、１４−
２には１３−１と１３−２のなす角の２等分線上に８を
挿入する穴が設けられている。１４−３は５を挟み固定
するためのものである。８が５から突出せず５の内部に
内臓される場合も５と付加体との固定位置をずらせば良
い。

【００３３】１２−５は不使用時に１２−１、１２−２
を折り畳む回転軸である。１３−３も１４−１、１４−
２を取り外して１３−３を軸として折り畳むことがで
き、携行に便とされている。図示例はいずれも付加体は
５に固定されているが、８の回りに回転可能な構造とで
きることは容易に理解できよう。

【００３４】汎用ＰＨＳ端末を利用しないで、ＰＨＳ系
の専用方向探知機を作成して用いても良い。上述の中で
最善の機能と組み合わせ、かつ不要な機能や部品を除去
できることはいうまでもない。ＰＨＳ用のＬＳＩや部品
を流用でき小形・軽量・安価にできる。

【００３５】上記識別信号の少なくとも一部に被探索端
末の周辺状況をセンサ−で検出した情報を乗せれば、よ
り早くより安全な被探索体の発見・救出が可能になる。

【００３６】

【発明の効果】セル方式の移動体通信を利用すれば、被
探索端末の所在をセル単位で位置決定できるが、更にそ
のセル内細部位置を該被探索端末の発信する電波を方向
探知することで求められる。方向探知を併用すればマク
ロセル方式移動体通信でも利用できる様になる。

【００３７】又セル単位での位置決定に使用した被探索
端末を電波方向探知用電波源に兼用でき、被探索端末を
小型・軽量・安価・簡便とできる効果を有する。

【００３８】又電波方向探知機も被探索端末と同系の端
末を利用する事により、容易に小型・軽量・安価・簡便
とできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】被探索端末のブロック図

【図２】ＰＨＳを利用した方向探知機の外観図

【図３】指向性付加体の概念図

【符号の説明】

１ ペ−ジャ−回路部、１−１受呼信号、１−２メッセ
−ジ信号、２ 電源部 ３ ＰＨＳ回路部、３−１ マイクロコンピュ−タ、４
電源スイッチリレ− ５ ＰＨＳ本体 ６、７ コネクタ− ８ 通話用アンテナ ９ 指向性アンテナ １０ 把手 １１ ケ−ブル １２ アレイ型指向性付加体 １３ コ−ナ−リフレクタ−型指向性付加体 １４ スペ−サ−

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セル方式移動通信系の移動端末である被
   探索端末を被探索体に装着し、該被探索端末の存在する
   セル位置を知ることにより被探索体の探索を行う位置探
   索システムにおいて、 前記被探索端末は、トランシーバー機能と、探索側から
   の指令により前記被探索端末をトランシーバーに変換す
   る手段と、予め定められた時間パターンで識別信号を送
   信する手段とを備え、 前記被探索端末のトランシーバー送信電波を電波方向探
   知機で追跡し、前記識別信号で前記被探索端末を確認し
   ながら位置探索を行うことを特徴とする位置探索システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記被探索端末はマイクロコンピュータ
   を備え、該マイクロコンピュータは探索側からの信号を
   受信してセル基地局と接続手順を行い、セル基地局の位
   置コードを記憶し、記憶した位置コードを探索側に送信
   するプログラムを有することを特徴とする請求項１に記
   載の位置探索システム。
3. 【請求項３】 セル方式移動通信系の移動端末であるト
   ランシーバ機能を備える被探索端末を被探索体に装着
   し、該被探索端末の存在するセル位置を知ることにより
   被探索体の探索を行う位置探索システムにおいて、 探索側の前記セル方式移動通信系の移動端末にトランシ
   ーバー機能を備え、該移動端末のアンテナ入力部に指向
   性アンテナを接続し、前記被探索端末をトランシーバー
   機能として、前記指向性アンテナによりアンテナ指向角
   度と受信強度を検知して前記被探索端末の存在する方向
   を探知することを特徴とする位置探索システム。
4. 【請求項４】 前記指向性アンテナは、前記移動端末の
   通話用アンテナと、その周辺に設けられた導波体、反射
   体からなる指向性付加ユニットとにより構成されたこと
   を特徴とする請求項３に記載の位置探索システム。