JP3731736B2 - 位置情報管理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体に収容された移動端末と通信して当該移動体の位置を管理する位置情報管理システムに係り、特に、同一移動体に収容された複数の移動端末から取得した複数種の位置情報のいずれかで当該移動体の位置を代表させる位置情報管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動端末は近年の爆発的な普及に伴い、従来の音声のみを提供する通話端末としての使用のみならず、さまざまな付加サービスを提供する手軽な情報ツールとして注目されている。その一端として、移動端末を用いた位置情報の提供サービスが普及しており、PHS端末、携帯電話端末、GPS端末、DSRC (Dedicated Short Range Communi- cations)端末等が移動端末として利用される。
【０００３】
また、一人のユーザが複数の移動端末を所有する場合には、各移動端末から収集した複数の位置情報から最適な位置情報を選択し、この位置情報で移動体の位置を代表させることが望ましい。このような要望に対して、本発明の発明者等は、複数の移動端末から得られる位置情報を統合して位置情報を提供する位置情報サーバを発明し、これを特許出願（特願平2001−140072号公報）した。
【０００４】
上記した従来技術では、同一の移動体に収容された複数の移動端末により、その位置情報が非同期に収集されてデータベースに履歴情報として繰り返し蓄積される。この履歴情報は所定の更新周期ごとに参照され、更新タイミングにおける移動体の位置およびその誤差が位置情報ごとに、その都度推定される。そして、誤差の最も小さい位置情報に基づいて推定された位置が最適な位置情報として記憶され、次の更新タイミングまでは、この位置情報が時刻とは無関係に当該移動体の推定位置として提供される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、次回の更新タイミングまでは前回の更新タイミングにおいて推定された位置情報が現在時刻における位置情報として提供される。このため、次回の参照タイミング直前では、位置情報が推定誤差のみならず、更新周期間の移動量と、この移動量に応じた誤差も含んでしまうという技術課題があった。
【０００６】
また、各移動端末により収集された位置情報の誤差は、その位置推定アルゴリズムや位置情報の収集タイミングに依存するため、各移動体ごとに求められた最適位置情報の誤差も相互に大きく異なる。にもかかわらず、上記した従来技術では、全ての最適位置情報が固定周期で一斉に更新されるため、誤差の大きな位置情報に合わせて更新周期を短くするとシステムの負荷が増大する一方、誤差の小さな位置情報に合わせて更新周期を長くすれば、誤差の大きな位置情報により推定される位置の誤差が過大になってしまうという技術課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、システムの負荷を増大させることなく、誤差の小さな位置情報を素早く提供できる位置情報管理システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、同一移動体の現在位置を複数の位置情報に基づいて推定する位置情報管理システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【０００９】
(1)移動体に収容された複数種の移動端末の過去の位置情報をそれぞれ記憶する手段と、各位置情報に基づいて所定時刻における推定位置の誤差をそれぞれ推定する手段と、推定誤差の少ない位置情報を、その移動体に関する最適位置情報として、時間関数のパラメータ形式で選択的に記憶する手段と、位置取得要求に応答して、指定時刻における移動体の位置情報を、前記記憶された最適位置情報に基づいて推定する手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
(2)最適位置情報に基づいて推定される位置の誤差が所定閾値Rを超える更新時刻ｔrnを移動体ごとに求める手段と、更新時刻ｔrnを迎えた移動体の最適位置情報を更新する手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記した特徴(1)によれば、同一移動体に関して得られる複数の位置情報の中から、推定誤差の最も小さい位置情報が時間関数のパラメータ形式で記憶されるので、位置情報を要求された時刻における現在位置を推定することができる。
【００１２】
上記した特徴(2)によれば、各最適位置情報の更新周期がその推定誤差に応じて動的に制御され、推定誤差が閾値Rを超えるまでは当該位置情報に関する更新が行われない。したがって、不必要な更新動作が抑制されてシステムの負荷が低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の位置情報管理システムが適用される移動体通信網の構成を示した図である。
【００１４】
本実施形態では、移動体としての同一ユーザ（または車両）が、PHS端末２１、携帯電話端末２２、DSRC端末２３およびGPS測位機能を有する端末（以下、「GPS端末」と表現する）２４などの移動端末を複数所持あるいは収容しているものとする。
各移動端末２１〜２４は、それぞれ基地局３１，３２，３３，３４およびネットワークを介して位置情報管理システム１と通信する。なお、GPS端末２４の位置情報は、PHS端末あるいは携帯電話端末などの無線通信端末を介して送信される。
【００１５】
図２は、前記位置情報管理システム１の一実施形態の構成を示したブロック図である。
【００１６】
各移動端末２１〜２４は、移動体の位置情報を固有のアルゴリズムにより非同期に検知して送信する。履歴データベース（DB）１０１には、PHS端末２１の過去の位置情報が、そのID（移動端末ID）ごとに蓄積される。履歴DB１０２には、携帯電話端末２２の過去の位置情報が移動端末IDごとに蓄積される。履歴DB１０３には、DSRC端末２３の過去の位置情報が移動端末IDごとに蓄積される。履歴DB１０４には、GPS端末２４の過去の位置情報が移動端末IDごとに蓄積される。
【００１７】
各履歴DB１０１〜１０４に蓄積される位置情報は、その取得時刻ｔ0、時刻ｔ0における緯度経度ｘ0、時刻ｔ0における移動速度ｖ0、時刻ｔ0における移動方向ｄ0および時刻ｔ0における推定誤差ｒ0の各パラメータを含み、これらの位置情報が時系列に登録されている。なお、移動端末ごとの推定誤差ｒ0の求め方は、前記特願平2001−140072号公報に詳細に開示されているので、ここではその内容を援用する。
【００１８】
推定部１１において、位置・誤差推定部１１１は、各履歴DB１０１〜１０４から取得した位置情報パラメータおよび次式(1)，(2)に基づいて、各移動体の現在時刻ｔにおける緯度経度ｘtおよび誤差ｒtを、履歴DBごとに、すなわち移動端末２１〜２４ごとに推定する。
ｘt＝ｘ0＋ｖ0＊（ｔ−ｔo）＊ｄ0 ・・・(1)
ｒt＝ｒ0＋ｖ0＊（ｔ−ｔ0） ・・・(2)
【００１９】
最適位置情報選択部１１２は、同一移動体に関して移動端末ごとに得られた推定誤差ｒtに基づいて最適位置情報を選択し、当該最適位置情報のパラメータを移動体IDと共に最適位置情報DB１２に蓄積する。図３は、前記最適位置情報DB１２の蓄積内容を模式的に表現した図であり、移動体ID（Ａ，Ｂ，Ｃ…）ごとに最適位置情報のパラメータが蓄積されている。
【００２０】
図３では、移動体Ａに関しては、DSRC端末２３により得られた位置情報の誤差が他の移動端末により得られた位置情報の誤差よりも小さかったために、DSRC端末２３により得られた位置情報の各パラメータｔ23、ｘ23、ｖ23、ｄ23、ｒ23が蓄積されている。同様に、移動体Ｂに関しては、PHS端末２１により得られた位置情報の誤差が最小であったために、PHS端末２１により得られた位置情報の各パラメータｔ21、ｘ21、ｖ21、ｄ21、ｒ21が蓄積されている。アプリケーション１４は、所定のタイミングで、移動体IDおよび位置情報要求をデータ処理部１３へ出力する。
【００２１】
データ処理部１３において、更新時刻登録部１３１は、最適位置情報DB１２に蓄積された最適位置情報のパラメータに基づいて推定される当該位置情報の誤差が所定の閾値Ｒを超える時刻を、当該位置情報の更新時刻ｔrnとして、その移動体IDと共に更新時刻登録テーブル１５に登録する。
【００２２】
図４は、前記更新時刻登録テーブル１５の一例を模式的に表現した図であり、更新時刻ｔrnごとに、当該更新時刻において最適位置情報を更新すべき移動体のIDが登録されている。
【００２３】
更新対象選択部１３２は、更新時刻ｔrnが現在時刻ｔよりも前すなわち更新時刻を経過した移動体IDを更新対象として選択し、前記推定部１１に当該移動体IDを通知して、その位置情報の更新を指示する。推定部１１は前記と同様に、各履歴DB１０１〜１０４から当該移動体に関する最新の位置情報を読み出して誤差を推定し、誤差のもっとも小さい位置情報のパラメータを、当該移動体に関する最新の最適位置情報として前記最適位置情報DBへ上書きする。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、最適位置情報DB１２に蓄積された位置情報の更新は、その位置情報に基づいて推定される現在位置の誤差が所定の閾値Ｒを超えた場合に行われるので、不必要な更新が防止されるのみならず、最適位置情報DB１２に蓄積された位置情報に基づく推定結果の誤差を閾値Ｒ以上に保つことができる。
【００２５】
位置情報選択部１３３は、アプリケーション１４からの位置情報要求に応答して、指定された移動体IDに関する位置情報パラメータを前記最適位置情報DB１２から読み出して前記推定部１１へ通知する。推定部１１は、通知された位置情報パラメータおよび現在時刻ｔを時間関数式に導入して現在位置を推定し、これをアプリケーション１４へ返す。
【００２６】
次いで、上記した本実施形態の動作を、図５、６のフローチャートを参照して説明する。図５のフローチャートは、最適位置情報DB１２に登録される最適位置情報の更新動作を示し、図６は、アプリケーション１４からの位置情報要求に応答して最新の位置情報を返答する動作を示している。
【００２７】
図５のステップＳ１１において、更新時刻登録テーブル１５を参照する周期として予め設定された参照周期Ｔsが経過したと判定されると、ステップＳ１２では、前記データ処理部１３の更新対象選択部１３２より更新時刻登録テーブル１５が参照される。ステップＳ１３では、更新時刻ｔrnが現在時刻ｔよりも前である移動体の有無が判別される。該当する移動体が存在すれば、ステップＳ１４において、その移動体のIDおよび更新要求が、更新対象として推定部１１へ通知される。
【００２８】
ステップＳ１５では、前記推定部１１の位置・誤差推定部１１１が、前記各履歴DB１０１〜１０４に蓄積された位置情報のうち、通知された移動体IDに対応した位置情報に基づいて、それぞれ現在時刻ｔにおける誤差ｒt21（PHS端末）、ｒt22（携帯電話端末）、ｒt23 （DSRC端末）、ｒt24（GPS端末）を推定する。ステップＳ１６では、算出された各誤差ｒt21〜ｒt24 が最小の位置情報が最適位置情報選択部１１２により選択される。例えば、誤差ｒt21 が最小値であれば、PHS端末２１の位置情報が最適位置情報として選択される。ステップＳ１７では、前記選択された最適位置情報の各パラメータが、前記移動体IDに対応した最新の最適位置情報として前記最適位置情報DB１２に蓄積される。
【００２９】
ステップＳ１８では、更新された最適位置情報に基づく推定誤差が閾値Ｒを超える時刻が、更新時刻登録部１３１において更新時刻ｔrnとして求められる。ステップＳ１９では、この更新時刻ｔrnが移動体IDと共に更新時刻テーブル１５に登録される。
【００３０】
次いで、アプリケーション１４からの位置情報要求に応答して位置情報を返答する動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
ステップＳ２１において、アプリケーション１４からの位置情報の要求が検知されると、ステップＳ２２では、同じくアプリケーション１４から指定された移動体ＩＤに基づいて、データ処理部１３の位置情報選択部１３３より最適位置情報DB１２が検索され、当該体移動体IDに対応した最適位置情報のパラメータが読み出されて推定部１１へ通知される。ステップＳ２３では、推定部１１において、前記通知された最適位置情報のパラメータおよび現在時刻ｔが前記式(1)に代入されて現在位置が推定される。この推定結果は、ステップＳ２４においてアプリケーション１４へ返答される。
【００３２】
なお、上記した実施形態では、アプリケーション１４からの現在位置の要求に対して、最適位置情報DB１２に蓄積されている最適位置情報に基づいて現在位置を推定し、その推定結果を返すものとして説明したが、アプリケーション１４が、より高精度な位置情報を要求している場合には、推定部１１が履歴DB１０１〜１０４に蓄積されている履歴データに基づいて前記と同様に当該時点での最適位置情報を推定し、これをアプリケーション１４へ返すようにしても良い。
【００３３】
本実施形態によれば、同一移動体に関して得られる複数の位置情報の中から、もっとも誤差の小さい位置情報が時間関数のパラメータ形式で記憶されるので、位置情報を要求された時刻における現在位置を高い精度で推定できるようになる。また、本実施形態によれば、各位置情報の更新周期がその推定誤差に応じて動的に制御され、推定誤差が閾値を超えるまでは当該位置情報に関する更新が行われない。したがって、不必要な更新動作が抑制されてシステムの負荷が低減される。
【００３４】
図７は、本発明を適用した位置情報管理システムの第２実施形態のブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００３５】
第１実施形態では、アプリケーション１４から移動体IDが指定され、その位置情報を返答していたが、本実施形態では、アプリケーション１４により地理的な範囲が指定され、当該範囲内に存在する全ての移動体の位置情報を返答できるようにしている。図２の第１実施形態と比較すれば明らかなように、本実施形態ではデータ処理部１３に特徴がある。
【００３６】
図７のデータ処理部１３おいて、予備検索部１３５は、アプリケーションにより指定された範囲に属すると予測される移動体を、前記最適位置情報DB１２に蓄積されたパラメータから簡易的に検索し、検索結果を本検索部１３６へ提供する。本検索部１３６は、予備検索結果のみを対象に、前記指定された範囲に属すると予測される移動体を正確に検索し、その移動体IDの位置情報を推定部１１へ通知する。推定部１１は、通知された全ての位置情報パラメータおよび現在時刻ｔを所定の関数式に導入して全ての現在位置を推定し、これをアプリケーション１４へ返す。
【００３７】
次いで、本実施形態において、アプリケーション１４からの範囲指定を伴う位置情報要求に応答して位置情報を返答する動作を、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
Ｓ３１において、アプリケーション１４からの範囲指定を伴う位置情報の要求が検知されると、ステップＳ３２では、指定された範囲内に存在する移動体が、最適位置情報DB１２に蓄積されている位置情報パラメータに基づいて予備的に検索される。
【００３９】
図９は、前記予備検索部１３５による予備検索方法を模式的に表現した図であり、ここでは、アプリケーション１４による範囲指定が、範囲の中心緯度経度Ｘsおよび半径Dの指定であるものとして説明する。
【００４０】
指定範囲内に属する移動体を検索しようとする場合、本来であれば、最適位置情報DB１２に蓄積されている全ての位置情報パラメータおよび現在時刻ｔを関数式に代入して位置情報を推定し、推定結果が前記範囲内であるか否かの判別を、全ての位置情報に対して実行する必要がある。
【００４１】
しかしながら、本実施形態では推定位置DB１２に位置情報が時間関数のパラメータ形式で登録されていること、および推定位置DB１２に蓄積されている位置情報の誤差が前記閾値Ｒ未満であること（閾値Ｒを超えると更新されるため）に着目し、図９に示したように、次式(3)を満足する移動体を、前記指定範囲内に属すると予測される移動体として予備検索し、検索対象を絞り込む。
ｘj0∈（中心Ｘs，半径Ｄ＋２Ｒ−ｒj0の範囲） ・・・(3)
但し、ｊ∈全移動体
【００４２】
ステップＳ３３では、前記予備検索された移動体のみを対象に、本検索部１３６において、その位置情報パラメータに基づいて現在時刻における位置が推定される。ステップＳ３４では、前記推定位置が前記指定範囲内に属する移動体が判定され、指定範囲内に属する移動体のIDおよび推定位置が、ステップＳ３５において記憶される。ステップＳ３６では、前記予備検索により絞り込まれた全ての移動体に対する判別が終了したか否かが判別され、終了するまで前記ステップＳ３４，Ｓ３５の各処理が繰り返される。予備検索された全ての移動体に対する判別が終了すると、ステップＳ３７では、前記記憶された全ての移動体に関する識別情報がアプリケーション１４へ返送される。
【００４３】
本実施形態によれば、位置情報の要求が範囲指定を伴うものであると、初めに位置情報パラメータに基づいて簡易的な予備検索を行って検索対象を絞り込み、その後、位置情報の推定結果に基づく本検索を行うので、システムの負荷が軽減されてアプリケーション１４への応答時間が短縮される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)同一移動体に関して得られる複数の位置情報の中から、推定誤差の最も小さい位置情報が時間関数のパラメータ形式で記憶されるので、位置情報を要求された時刻における移動体の現在位置を推定できるようになる。
(2)各位置情報の更新周期がその誤差に応じて動的に制御され、推定誤差が閾値Rを超えるまでは当該位置情報に関する更新が行われない。したがって、不必要な更新動作が抑制されてシステムの負荷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の位置情報管理システムが適用される移動体通信網の構成を示した図である。
【図２】 位置情報管理システムの一実施形態の構成を示したブロック図である。
【図３】 最適位置情報DBの蓄積内容を模式的に表現した図である。
【図４】 更新時刻登録テーブルの内容を模式的に表現した図である。
【図５】 位置情報の更新動作を示したフローチャートである。
【図６】 位置情報の返答動作を示したフローチャートである。
【図７】 本発明を適用した位置情報管理システムの第２実施形態のブロック図である。
【図８】 第２実施形態における位置情報の返答動作を示したフローチャートである。
【図９】 予備検索方法を模式的に表現した図である。
【符号の説明】
１０１〜１０４…履歴データベース，１１…推定部，１２…最適位置情報データベース，１３…データ処理部，１５…更新時刻登録テーブル，２１…PHS端末，２２…携帯電話端末，２３…DSRC端末，２４…GPS端末，１１１…位置・誤差推定部，１１２…最適位置情報選択部，１３１…更新時刻登録部，１３２…更新対象選択部，１３３…位置情報選択部

Claims (2)

1. 同一移動体の現在位置を複数の位置情報に基づいて推定する位置情報管理システムにおいて、
   移動体に収容された複数種の移動端末の過去の位置情報をそれぞれ記憶する位置情報履歴記憶手段と、
   前記各位置情報に基づいて所定時刻における推定位置の誤差をそれぞれ推定する誤差推定手段と、
   前記推定誤差の少ない位置情報を、その移動体に関する最適位置情報として、時間関数のパラメータ形式で選択的に記憶する手段と、
   前記最適位置情報に基づいて推定された位置の誤差が所定閾値Rを超える更新時刻ｔrnを移動体ごとに求める手段と、
   更新時刻ｔrnを迎えた移動体の最適位置情報を更新する手段と、
   位置取得要求に応答して、指定時刻における移動体の位置情報を、前記記憶された最適位置情報に基づいて算出する位置推定手段とを含むことを特徴とする位置情報管理システム。
2. 指定時刻ｔにおいて指定範囲内に属する移動体を前記最適位置情報および所定閾値Rに基づいて簡易的に求める予備検索手段と、
   前記予備検索結果を対象に、前記指定時刻ｔにおいて指定範囲内に属する移動体を、前記位置推定手段による推定結果に基づいて検索する本検索手段と、
   前記本検索により検索された移動体の識別情報を提供する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置情報管理システム。

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