JP3735534B2 - 位置算出方法、位置算出装置及びそのプログラム - Google Patents
位置算出方法、位置算出装置及びそのプログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線局が送信した信号の伝搬遅延時間に基づいて受信機の位置を測定する方法に関し、特に、移動通信基地局からの信号の伝搬遅延時間に基づいて移動通信端末の位置を精度よく測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムにおいて、基地局から送信される信号を利用して端末機の位置を検出する技術が提案されている。例えば、特開平７−１８１２４２号公報には、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムにおいて、各基地局の位置と、各基地局から端末機へ送信される信号の伝搬遅延時間とを用いて、各基地局のＰＮ符号の送信時の時間差を得て、端末機の位置を測定する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
基地局から送信される信号を利用した端末機の位置測定に伴う誤差は、各基地局からの信号の伝搬遅延時間の判定値を平均することや、伝搬遅延時間の判定に用いる信号の検出に費やす積分時間を延長することで改善することができる。しかし、平均化に用いるサンプル数の増大や、信号検出に費やす積分時間の延長は、測定誤差を低減する一方で、測定結果を取得するために要する時間を増加させ、端末機の消費電力を増大させる。従って、測位誤差を計算し、誤差の発生状況に応じて効率的に位置の算出をすることが課題となる。
【０００４】
本発明は、測位に要する時間や消費電力の増加を抑えつつ、端末機の測位誤差を低減して、正確な位置を測定することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の端末機の位置算出方法は、位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出方法であって、各無線基地局についての伝搬遅延時間を測定して、前記移動局の位置を仮に決定し、前記仮決定された移動局の位置の平面測位誤差を示す楕円を算出し、前記算出された楕円と、前記仮決定された移動局の位置と、前記仮決定された移動局の位置からみた前記各無線基地局の方向とに基づいて、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線基地局を導出し、前記追加的な伝搬遅延時間測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記移動局の位置の仮決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、前記移動局の位置を算出する。
【０００６】
また、本発明の位置算出装置は、位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出装置であって、受信した信号の遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を測定する信号伝搬遅延時間測定部と、位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部と、前記信号伝搬遅延時間測定部及び前記蓄積部を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部とを備え、前記処理部は、前記伝搬遅延時間の測定により生じる測距誤差標準偏差を推定する標準偏差計算手段と、前記各無線基地局の位置と、前記位置算出手段によって計算された前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差とにより、前記移動局の平面測位誤差を示す楕円を計算する誤差計算手段と、前記各無線基地局の位置と、前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差と、前記誤差計算手段によって計算された平面測位誤差を示す楕円とにより、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線送信局を導出する導出手段と、当該追加的な測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記位置算出装置の仮位置の決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、位置算出装置の位置を算出する位置算出手段とを備える。
【０００７】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、測位に要する時間や、消費電力の増大を抑えつつ、端末機の正確な位置を測定することができる。また、本発明による位置情報提供装置及び位置情報提供システムは、測位誤差を認識するのに役立ち、位置算出を継続するか、終了するかの判断に役立てることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００１０】
受信部１は、処理部５からの制御により基地局（図示省略）からの信号を受信し、ベースバンドフィルタ処理した信号を遅延プロファイル作成部２へ出力する。また、受信部１は雑音電力を測定し処理部５へ出力する。
【００１１】
遅延プロファイル作成部２は、受信部１からの信号に基づいて、処理部５から指示された基地局に関する遅延プロファイルを作成し、信号伝搬遅延時間測定部３と、処理部５とに出力する。
【００１２】
信号伝搬遅延時間測定部３は、処理部５からの制御により遅延プロファイル作成部２から出力である遅延プロファイルを解析して、基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、この伝搬遅延時間を処理部５に出力する。
【００１３】
蓄積部４は、基地局情報と、ＳＮＲ−σテーブルとを記憶、蓄積する。蓄積部４に蓄積されているこれらの情報は処理部５によって読み出される。基地局情報は、各基地局の識別番号に対応して、各基地局の位置、各基地局からの信号を受信するために必要な周波数（チャネル）、各基地局の送信タイミング（ＰＮ符号）の情報を含む。また、ＳＮＲ−σテーブルは、信号伝搬遅延時間測定部３において、信号伝搬遅延時間を判定することに伴う測距誤差標準偏差（σ）を、測定に使われる信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）から求めるための、ＳＮＲとσとの対応表である。なお、図４に示す位置算出方法では、ＳＮＲ−σテーブルを一定の値と仮定して測位誤差を算出する。
【００１４】
また、蓄積部４は、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）、各基地局に関する信号伝搬遅延時間の判定値（ｔｉ）、判定に伴う測距誤差標準偏差の計算値（σ）の逆数（ｗｉ）、誤差改善見込みの大きい基地局の順番（ｏｒｄ（ｉ））、推定測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）とその中間値（ａｉ，ｂｉ）および所要再検出回数を示すカウンタ（ＣＮＴ）を一時的に蓄積する。これら一時的に蓄積されている情報は、処理部５によって読み書きされる。
【００１５】
処理部５は、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４を制御し、各種パラメタを用いて、測位演算を行う。この処理部５プロセッサとメモリとにより構成され、このメモリに、後述する手順を実行し、後述する手段を機能させるためのプログラムを記憶・保持し、プロセッサはメモリからこのプログラムを読み出して、実行する。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法のフローチャートである。
【００１７】
まず、位置算出装置の位置算出演算の実行回数を示すカウンタをリセットする（Ｓ１０１）。このカウンタは、当該位置算出演算（Ｓ１０５〜Ｓ１１２）が無限ループとなることを避けるために設けられるものであり、予め”０”に初期化したカウンタを用意し（Ｓ１０１）、位置算出演算を実行する毎にカウンタを加算し（Ｓ１０８）、位置算出演算が規定回数に達しているか否かを判断して（Ｓ１０７）、位置算出演算を終了させるものである。
【００１８】
次に、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４において位置算出装置の概略位置を求める。まず、位置算出装置は、各基地局からの信号を受信（検出）して、送信元の基地局を特定する（Ｓ１０２）。
【００１９】
そして、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）を判定し、各基地局ＢＳｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を、特定した基地局の識別番号に基づいて蓄積部４から読み出し、伝搬遅延時間判定により生じる測距誤差標準偏差（σ）を計算する（Ｓ１０３）。測距誤差標準偏差（σ）の計算は、例えば、判定される信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づいて行う。具体的には、伝搬遅延時間の判定装置について予め実験で求めたＳＮＲとσの対応表（ＳＮＲ−σテーブル）を蓄積部４に記憶してこれを用いる。また、ＳＮＲとσの関係式を蓄積部４に記憶させて用いてもよい。また、判定装置によっては、ＳＮＲが変化してもσが変化しにくい場合もあり、σを一定の値と仮定して測位誤差を算出してもよい（図４参照）。その後、測距誤差標準偏差の逆数ｗｉを算出し、蓄積部４に蓄積する。
【００２０】
ステップＳ１０２で検出されたｎ台の基地局を、それぞれＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎとし、各基地局の位置をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、…、（ｘｎ，ｙｎ）とする。また、各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数をそれぞれｗ１、ｗ２、…、ｗｎとし、各基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔ１、ｔ２、…、ｔｎとする。
【００２１】
次に、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）とに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する（Ｓ１０４）。位置算出装置の位置は、例えば、特開平７−１８１２４２号公報に記載された方法を利用して算出できる。
【００２２】
ステップＳ１０５では、測位誤差（平面測位誤差を示す等確率楕円の特性値：Ａ、Ｂ、θ）を計算する。測位誤差の推定値は、例えば、東西方向で東向きを正とするｘ軸及び南北方向で北向きを正とするｙ軸に対して、ｘ軸の正方向を基準として反時計回りにθの角度をなすｘ’軸と、ｘ’軸に直交するｙ’軸を設定する。このとき、測位誤差の推定値のｘ’軸方向の成分をＡ、ｙ’軸方向の成分をＢとし、推定誤差をＡ、Ｂ、θで表す。これらＡ、Ｂ、θは、各々数式１、数式２、数式３により求める。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
【数３】
ここで、数式１、数式２で用るＤは、
【００２６】
【数４】
により与えられ、ａｉ、ｂｉは
【００２７】
【数５】
により与えられる。また、数式５で用いられるｕｉ、ｖｉは、
【００２８】
【数６】
【００２９】
【数７】
により与えられる。
また、数式３で用いられるφは、
【００３０】
【数８】
により与えられ、数式８で用いられるαは、
【００３１】
【数９】
の解である。これらの演算によりｘ’軸方向又はｙ’軸方向が測位誤差が最大となる方向となり、θにより誤差が最大となる方向が与えられる。
【００３２】
また、
【００３３】
【数１０】
は位置算出装置の座標であり、ステップＳ１０４にて算出される。また、
【００３４】
【数１１】
位置算出装置が検出した基地局ＢＳｉの座標であり、ステップＳ１０３にて蓄積部４から読み出される。さらに、
【００３５】
【数１２】
は各基地局ＢＳｉからの信号の伝搬遅延時間を判定する際に生じる測距誤差標準偏差の逆数であり、ステップＳ１０３にてＳＮＲ−σテーブルから算出される。また、検出した基地局の台数ｎはステップＳ１０２にて受信できた基地局の数である。
【００３６】
ステップＳ１０６では位置算出の終了を判定する。ステップＳ１０５で算出した推定測位誤差Ａ、Ｂともに予め定めた閾値以下にあれば（Ｓ１０６で”Ｙｅｓ”）、当該位置算出を終了し、その時点で得られている（ｘ０，ｙ０）を位置算出装置の位置として出力する。
【００３７】
一方、Ａ、Ｂのいずれかが予め定めた閾値を越えている場合には（Ｓ１０６で”Ｎｏ”）、測位演算回数を示すカウンタ値を判断した（Ｓ１０７）後、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０６において、測位誤差Ａ、Ｂ各々と閾値とを比較するのではなく、Ａ2＋Ｂ2、もしくは（Ａ2＋Ｂ2）の平方根と予め定めた閾値とを比較するようにしてもよい。
【００３８】
そして、位置算出演算回数を示すカウンタが所定値に達しているかを判定する（Ｓ１０７）。このカウンタは、ステップＳ１０５〜Ｓ１１２による位置算出によっても、測位誤差（Ａ、Ｂ）が閾値より低下せず、位置算出演算が無限ループとなることを避けるために、当該ステップを予め定めた規定回数実行した場合には、当該位置算出を終了させるために設けられているものである。そして、ステップＳ１０８で、当該位置算出演算を１回行う毎に、位置算出演算実行回数を示すカウンタに”１”を加算する。
【００３９】
そして ステップＳ１０５において計算した測位誤差に対し、誤差改善の見込みの大きい基地局の順番｛ｏｒｄ（ｉ）｝を導出する（Ｓ１０９）。このステップＳ１０９の詳細な動作は図３にて後述する。
【００４０】
その後、ステップＳ１０９で求めた順番に含まれる各基地局ＢＳord(i)からの信号を再度検出し（Ｓ１１０）、再検出した信号を用いて各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔord(i)を再判定し、信号を再検出した基地局に関する測距誤差標準偏差を再度計算して、この標準偏差の逆数ｗord(i)を更新する（Ｓ１１１）。
【００４１】
当該ステップにおいて信号の再検出の対象となった基地局をＢＳｉとする。直前のステップまでに測定され、取得している該基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔｉ、上記信号の伝搬遅延時間判定に伴う測距誤差標準偏差の逆数をｗｉ、再検出により測定した信号の伝搬遅延時間をｔｉ’、当該信号の伝搬遅延時間の判定に伴う測距誤差標準偏差の逆数をｗｉ’とすれば、
【００４２】
【数１３】
により、該基地局についての伝搬遅延時間ｔｉを求めて、更新し、
【００４３】
【数１４】
により、該基地局の再検出に伴う測距誤差標準偏差の逆数をｗｉを更新する。このｔｉ、ｗｉは、ｔｉ（数式１３）、ｗｉ（数式１４）の順に更新する。
【００４４】
そして、各基地局の座標（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉとに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し（Ｓ１１２）、ステップＳ１０５に戻り、再度測位誤差を算出し（Ｓ１０５）、測位誤差が閾値以下かを判定する（Ｓ１０６）。
【００４５】
ステップＳ１１０〜Ｓ１１２において、複数測定した伝搬遅延時間判定値の平均化によって、再検出対象となる基地局に関する測距誤差の低減を図ることもできる。一般に、個々の測定が独立事象であれば、Ｍ回の測定値のの平均化によって、一回の測定における誤差を繰返回数（Ｍ）の平方根の逆数倍に低減することができる。
【００４６】
また、受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の改善によっても、再検出対象となる基地局に関する測距誤差の低減を図ることもできる。この具体例として、同相加算の回数増加があげられる。一般にｍ倍の同相加算によって、ＳＮＲをｍ倍に改善することができる。
【００４７】
上記ステップＳ１０３又はステップＳ１１１において、伝搬遅延時間ｔｉ、ｔord(i)を判定する際の基準時間は絶対的に正確な時間でなくても、相対的に正確な時間であればよい。ただし、ステップＳ１０３及びステップＳ１１１では同一の基準時間を使用しなければならない。例えば、ステップＳ１０３において特定した基地局の一つが送信するパイロット信号を基準時間に用いると、基準とした基地局をステップＳ１１１において再検出の対象に含め、この基地局から送信されるパイロット信号を基準に用いる必要がある。
【００４８】
誤差改善見込みの大きい基地局は、図３において説明する方法により、測位誤差の最も大きい方向に最も近い方向にある基地局又は近い方向から上位の数局の基地局を選択することにより求める。
【００４９】
図３は、図２に示す位置算出方法における、改善見込みの大きい基地局を求める方法を示すフローチャートである。
【００５０】
まず、最近検出したｎ台の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎの添字（サフィックス）からなる集合をＮ＝｛１，２，…，ｎ｝とする（Ｓ１２１）。Ｎの任意の要素ｉと予め定めた値ｓｕｐ＿ｗに対し、ｗｉ＜ｓｕｐ＿ｗを満たすようなｉからなる集合をＭとする（Ｓ１２２）。ここで、ｗｉは各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数であり、ｓｕｐ＿ｗは測距誤差標準偏差の逆数に対する閾値である。ステップＳ１２２で作成した集合Ｍは、検出した全基地局のうち、測距誤差標準偏差が所定の閾値より大きい（測距誤差標準偏差の逆数が所定の閾値より小さい）基地局について得られる基地局の添字の集合である。なお、計算した測距誤差標準偏差に閾値を設ける必要がない場合には、Ｍ＝Ｎとしてもよい。
【００５１】
そして、Ｍに含まれる要素の数と、予め定めた再測する基地局の最大数（ｓｕｐ＿ｏｒｄ）との小さい値をｍとする（Ｓ１２３）。
【００５２】
その後、ｘ’軸方向の推定誤差Ａと、ｙ’軸方向の推定誤差Ｂとを比較する。Ａ≧Ｂならば（Ｓ１２４で”Ｙｅｓ”）、集合Ｍに含まれる要素ｉに対応するｘ’軸方向の誤差からなる集合｛ａｉ｝から、ａｉの絶対値の大きい順にｍ個取り出してａord(1)，ａord(2)，…，ａord(m)とする（Ｓ１２５）。一方、Ａ＜Ｂならば（Ｓ１２４で”Ｎｏ”）、集合Ｍに含まれる要素ｉに対応するｙ’軸方向の誤差からなる集合｛ｂｉ｝から絶対値の大きい順にｍ個取り出してｂord(1)、ｂord(2)、…、ｂord(m)とする（Ｓ１２６）。このとき、ord(1)、ord(2)、…、ord(m)が誤差改善見込みの大きい基地局の順番を示すので、基地局ＢＳord(1)はＢＳord(2)よりも誤差改善見込みが大きい。なお、上記｛ａｉ｝もしくは｛ｂｉ｝から絶対値の大きい順にｍ個取り出すときに、要素ｊ（ｊ＜ｍ）に対応するｘ’軸方向の誤差ａord(j)を１番目の要素に対応するｘ’軸方向の誤差ａord(1)で除した値の絶対値｜ａord(j)／ａord(1)｜と、要素ｊに対応するｙ’軸方向の誤差ｂord(j)を１番目の要素に対応するｙ’軸方向の誤差ｂord(1)で除した値の絶対値｜ｂord(j)／ｂord(1)｜の双方が予め定めた値ｓｕｐ＿ｒ以下であれば、ｊ番目以後の基地局による改善見込みは小さいと判定し、改善見込みのある基地局数を示すｍを、ｍ＝ｊ−１に更新して、当該順番づけを中止することもできる。そうすると、このｍを用いて、図２に示す位置算出方法で再測する基地局の数はｊ−１個になる。
【００５３】
次に、前述した位置算出装置（図１）において、この位置算出方法を実行させたときの動作について説明する。
【００５４】
処理部５は、蓄積部４から基地局情報を読み出し、基地局からの信号を受信するよう受信部１を制御する。処理部５は、蓄積部４に蓄積された基地局情報に含まれるタイミング情報に基づいて、各基地局の遅延プロファイルを作成するよう遅延プロファイル作成部２を制御する。処理部５は、遅延プロファイル作成部２が出力する各基地局の遅延プロファイルの信号電力に基づいて、それぞれの基地局からの信号が検出できたかを判定して、基地局ＢＳｉを特定する（Ｓ１０２）。
【００５５】
信号が検出できた基地局ＢＳｉについて、処理部５は、上記基地局の遅延プロファイルと、基準時間と、各基地局の送信タイミングの情報とに基づいて、信号伝搬遅延時間を判定するよう信号伝搬遅延時間測定部３を制御する。また、処理部５は、基地局ＢＳｉについて、基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）を蓄積部４に一時的に蓄積する。そして、信号伝搬遅延時間測定部３により測定された伝搬遅延時間判定値をｔｉとして蓄積部４に一時的に蓄積する。さらに、受信部１からの雑音電力と、遅延プロファイル作成部２からの信号電力とから、蓄積部４に蓄積されたＳＮＲ−σテーブルに基づいて測距誤差標準偏差σを求め、その逆数のｗｉを求めて蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０３）。
【００５６】
続いて、処理部５は、検出したすべての基地局の位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と信号伝搬遅延時間の判定値｛ｔｉ｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０４）。
【００５７】
そして、処理部５は、蓄積部４に蓄積された位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）と、基地局の位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と、測距誤差標準偏差の逆数｛ｗｉ｝とに基づいてＡ、Ｂ、θ、｛ａｉ｝、｛ｂｉ｝を求めて蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０５）。
【００５８】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂと、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された閾値とを比較して、ステップＳ１０７、Ｓ１０８に移るか、あるいはこの処理を終了するかを決定する（Ｓ１０６）。終了する場合には、蓄積部４に現在蓄積されている（ｘ０，ｙ０）を当該位置算出装置の位置として、位置算出装置から出力する。さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００５９】
処理部５は、蓄積部４からＡ、Ｂ、｛ａｉ｝、｛ｂｉ｝を読み出し、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された再検出する基地局の最大数（ｓｕｐ＿ｏｒｄ）とに基づいて、誤差改善見込みの大きい基地局の順番である｛ｏｒｄ（ｉ）｝を求め、蓄積部４に一時的に記憶する（Ｓ１０９）。
【００６０】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ｏｒｄ（ｉ）｝に基づき、上述したステップＳ１０２における処理部５の動作と同様に、誤差改善見込みの大きい基地局｛ＢＳord(i)｝について、各基地局からの信号を再検出して、遅延プロファイル作成部２が遅延プロファイルを作成する（Ｓ１１０）。
【００６１】
そして、信号伝搬遅延時間測定部３からの各伝搬遅延時間判定値と、蓄積部４に蓄積された｛ｗord(i)｝、｛ｔord(i)｝とから｛ｔord(i)｝を更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１１）。また、受信部１からの雑音電力と、遅延プロファイル作成部２からの各信号電力と、蓄積部４に一時的に蓄積した｛ｗｉ｝と、ＳＮＲ−σテーブルとに基づいて｛ｗord(i)｝に更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１１）。
【００６２】
そして、蓄積部４に蓄積された｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と｛ｔord(i)｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１２）。
【００６３】
図４は、本発明の第１の実施の形態の異なる位置算出方法のフローチャートである。
【００６４】
検出した基地局に関する測距誤差標準偏差を一定と仮定する場合には、予め設定した誤差以下となるような基地局の組み合わせとそれぞれの所要再検出回数を計算してから、基地局からの信号を再検出すると効率がよい。この図４に示す位置算出方法は、前述した位置算出方法（図２）と比較して、所要再検出回数ＣＮＴを用いたステップＳ１４３、ステップＳ１４９及びステップＳ１５１に特徴がある。
【００６５】
まず、ステップＳ１４１〜Ｓ１４４において位置算出装置の概略位置を求める。位置算出装置は、各基地局からの信号を受信（検出）して、送信元の基地局（ＢＳｉ）を特定する（Ｓ１４１）。
【００６６】
そして、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）を判定し、各基地局ＢＳｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を、特定した基地局の識別番号に基づいて蓄積部４から読み出し、伝搬遅延時間判定により生じる測距誤差標準偏差の計算値の逆数（ｗｉ）を予め定めた一定値（ｐｒｍ＿ｗ）とし、このｐｒｍ＿ｗをｗｉに入力する（Ｓ１４２）。すなわち、ステップＳ１４１で検出されたｎ台の基地局をそれぞれＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎとし、各基地局の位置をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、…、（ｘｎ，ｙｎ）とし、各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数のそれぞれｗ１、ｗ２、…、ｗｎをｐｒｍ＿ｗとし、各基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔ１、ｔ２、…、ｔｎとする。
【００６７】
また、検出したｎ台の基地局について、所要再検出回数を示すカウンタをＣＮＴ１、ＣＮＴ２、…、ＣＮＴｎとし、カウンタ値を０に初期化する（Ｓ１４３）。
【００６８】
次に、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）とに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する（Ｓ１４４）。位置算出装置の位置は、例えば、特開平７−１８１２４２号公報に記載された方法を利用して算出できる。
【００６９】
さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を、図２において説明した位置算出方法のステップＳ１０５と同様の方法で計算する（Ｓ１４５）。この測位誤差Ａは、ｘ軸の正方向を基準として反時計回りにθの角度をなすｘ’軸方向の誤差の成分であり、Ｂはｘ’軸に直交するｙ’軸方向の誤差の成分である。
【００７０】
Ｓ１４６では、基地局の組み合わせと各基地局の所要再検出回数との計算の終了を判定する。ステップＳ１４５で算出した推定測位誤差Ａ、Ｂともに予め定めた閾値以下にあれば（Ｓ１４６で”Ｙｅｓ”）、ステップＳ１５１に移る。
【００７１】
一方、Ａ、Ｂのいずれかが予め定めた閾値を越えている場合には（Ｓ１４６で”Ｎｏ”）、所要再検出回数ＣＮＴord(i)を判断した（Ｓ１４７）後、ステップＳ１４８に進む。
【００７２】
なお、ステップＳ１４６において、測位誤差Ａ、Ｂ各々と閾値とを比較するのではなく、Ａ2＋Ｂ2、もしくは（Ａ2＋Ｂ2）の平方根と予め定めた閾値とを比較するように構成してもよい。
【００７３】
そして、所要再検出回数ＣＮＴord(i)が所定値に達しているかを判定する（Ｓ１４７）。この所要再検出回数の判定は、ステップＳ１４５〜Ｓ１５０により所要再検出回数を増加させても測位誤差（Ａ、Ｂ）が閾値より低下せず、所要再検出回数の算出が無限ループとなることを避けるために、当該ステップを予め定めた規定回数実行した場合には、当該所要再検出回数の算出を終了するために設けられているものである。
【００７４】
そして ステップＳ１４５において計算した測位誤差に対し、誤差改善の見込みの大きい基地局の順番｛ｏｒｄ（ｉ）｝を導出する（Ｓ１４８）。この｛ｏｒｄ（ｉ）｝は、図３において説明した手順で導出される。
【００７５】
そして、誤差改善見込みの大きい各基地局について、所要再検出回数（ＣＮＴ）に、数式１５に示すように予め定めた再検出回数の増分値（ｐｒｍ＿ｓｔｅｐ）を加算する（Ｓ１４９）。
【００７６】
【数１５】
また、数式１６に示すように、測距誤差標準偏差の逆数ｗｉを更新する（Ｓ１５０）。
【００７７】
【数１６】
そして、ステップＳ１４５に戻り、再度測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を算出し（Ｓ１４５）、測位誤差が閾値以下かを判定する（Ｓ１４６）。
【００７８】
例えば、ｓｕｐ＿ｏｒｄ＝１で、ｐｒｍ＿ｓｔｅｐ＝１とした場合には数式１５は、
【００７９】
【数１７】
となり、数式１６は、
【００８０】
【数１８】
となる。
【００８１】
ステップＳ１４６、Ｓ１４７にてカウンタＣＮＴの算出（Ｓ１４９）を終了させると判断したら、ステップＳ１５１に移る。基地局ＢＳｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）からの信号をそれぞれＣＮＴｉ回、再検出し（Ｓ１５１）、再検出した信号を用いて各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉをＣＮＴｉ回判定して、それぞれの結果をｔｉ（１）、ｔｉ（２）、… 、ｔｉ（ＣＮＴｉ）とする（Ｓ１５１）。続いて、信号を再度検出した基地局に関し、基地局ＢＳｉからの信号の伝搬遅延時間の判定結果を、これらの測定結果とステップＳ１４２で得た結果を含めた平均値とする。すなわち、ｔｉ＝｛ｔｉ＋ｔｉ（１）＋…＋ｔｉ（ＣＮＴｉ）｝／｛１＋ＣＮＴｉ｝と更新する（Ｓ１５２）。
【００８２】
そして、各基地局の座標（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉとに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出して（Ｓ１５３）、位置算出装置の位置として出力する。さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００８３】
次に、前述した位置算出装置（図１）において、図４で説明した位置算出方法を実行させたときの動作について説明する。
【００８４】
ステップＳ１４１〜Ｓ１４４において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０２〜Ｓ１０４における処理部５の動作と同様に、｛（ｘｉ，ｙｉ）｝、｛ｔｉ｝、｛ｗｉ｝、（ｘ０，ｙ０）を求めて、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４２、Ｓ１４４）。また、｛ＣＮＴｉ｝を全て０に初期化して蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４３）。
【００８５】
ステップＳ１４５において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０５と同様の動作をする。
【００８６】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂと、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された閾値とを比較して、ステップＳ１４７、Ｓ１４８に移るか、あるいはステップＳ１５１に移るかを決定する（Ｓ１４６）。
【００８７】
ステップＳ１４８において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０９と同様の動作をする。
【００８８】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ｏｒｄ（ｉ）｝、｛ＣＮＴｉ｝、｛ｗｉ｝、ｐｒｍ＿ｗおよびｐｒｍ＿ｓｔｅｐを読み出し、これらの値に基づいて、｛ＣＮＴｉ｝、｛ｗｉ｝を更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４９〜Ｓ１５０）。
【００８９】
ステップＳ１５１〜Ｓ１５３において、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ＣＮＴｉ｝に基づき、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０２〜Ｓ１０４と同様の動作をする。すなわち、｛ＢＳｉ｝についてそれぞれ遅延プロファイルを作成し、信号の再検出をそれぞれ｛ＣＮＴｉ｝回行う（Ｓ１５１）。また、信号伝搬遅延時間測定部３からの各伝搬遅延時間判定値と、蓄積部４に蓄積された｛ｔｉ｝および｛ＣＮＴｉ｝とから、｛ｔｉ｝を更新する（Ｓ１５２）。また、これら｛ｔｉ｝と蓄積部４に蓄積された｛（ｘｉ，ｙｉ）｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、位置算出装置から出力する（Ｓ１５３）。さらに、処理部５が蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂ、θを位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００９０】
このように、第１の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３及び蓄積部４を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５とを有し；
処理部５は、信号伝搬遅延時間測定部３により測定された伝搬遅延時間により位置算出装置の位置を求める位置算出手段と、伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算する標準偏差計算手段と、検出した各基地局の位置と、位置算出手段で計算した位置算出装置の位置と、標準偏差計算手段で計算した測距誤差標準偏差とにより位置算出装置の測位誤差を計算する誤差計算手段と、誤差計算手段で計算した測位誤差により測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出する導出手段とを備え、位置算出手段は、再検出された測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号により位置算出装置の位置を再度算出する。
【００９１】
よって、各基地局からの信号を検出して（Ｓ１０２）、各基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、位置算出装置の位置及び伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算し（Ｓ１０３）、各基地局の位置と、位置算出装置の位置及び測距誤差標準偏差とにより位置算出装置の測位誤差を計算し（Ｓ１０４、Ｓ１０５）、計算した位置算出装置の測位誤差に基づき、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し（Ｓ１０９）、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号を再検出して（Ｓ１１０）、位置算出装置の位置を再度算出することから（Ｓ１１２）、測位に要する時間や、消費電力の増大を抑えつつ、位置算出装置の正確な位置を測定することができる。
【００９２】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差と予め定めた値とを比較した結果に基づいて位置算出の終了を判定するので（Ｓ１０６）、測位誤差が一定値以下の位置測定結果を得ることができる。
【００９３】
さらに、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の各々からの信号を再検出（Ｓ１１０）して測定した各伝搬遅延時間と、該伝搬遅延時間の判定により生じる各測距誤差標準偏差と、当該再検出以前に判定された基地局の伝搬遅延時間判定値と、当該再検出以前に計算された測距誤差標準偏差と、各基地局の位置とに基づいて、位置算出装置の位置を算出するとともに、導出した測位誤差改善見込みが大きい基地局の各々について伝搬遅延時間判定値と、測距誤差標準偏差の計算値とを更新して（Ｓ１１１）、位置算出装置の位置を再度算出することから、少ない演算で位置算出装置の測位誤差を低減することができる（Ｓ１１２）。
【００９４】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差が大きい方向を算出して（Ｓ１０５）、当該方向から信号を送信している基地局を測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局として導出する。すなわち、計算した測位誤差と、各々の基地局に関して、位置算出装置に対する方向余弦の測距誤差標準偏差による商と、に基づいて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の順番を導出するので（Ｓ１０９）、少ない演算で位置算出装置の測位誤差の低減に寄与が大きい基地局を選択することができる。
【００９５】
また、図４において説明した位置算出方法では、各基地局からの信号を検出して（Ｓ１４１）、各基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、位置算出装置の位置及び伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算し（Ｓ１４２）、各基地局の位置と、位置算出装置の位置及び測距誤差標準偏差とにより、位置算出装置の測位誤差を計算し（Ｓ１４５）、計算した位置算出装置の測位誤差に基づき、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し（Ｓ１４８）、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局について、該基地局からの信号を再検出したときの測距誤差を計算して、基地局からの信号を再検出する所要再検出回数を計算し（Ｓ１４９、Ｓ１５０、Ｓ１４６）、各基地局からの信号を、所要再検出回数、再検出して測定した各伝搬遅延時間と、該伝搬遅延時間の測定により生じる各測距誤差標準偏差と、当該再検出以前に測定された基地局の伝搬遅延時間と、当該再検出以前に計算された測距誤差標準偏差と、各無線送信局の位置とに基づいて、前記位置算出装置の位置を再度算出する（Ｓ１５１〜Ｓ１５３）するので、基地局からの信号の検出回数による測位誤差の減少を試算してから、基地局からの信号を再検出して、受信機の位置を再度算出することから、無駄な演算を省いて、位置算出装置の正確な位置を測定することができる。
【００９６】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差が大きい方向を算出して、当該方向から信号を送信している基地局を測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局として導出する（Ｓ１４８）。すなわち、計算した測位誤差と、各々の基地局に関して、位置算出装置に対する方向余弦の測距誤差標準偏差による商と、に基づいて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の順番を導出するので（Ｓ１４８）、少ない演算で位置算出装置の測位誤差の低減に寄与が大きい基地局を選択することができる。
【００９７】
図５は、本発明の第２の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。第２の実施の形態の位置算出装置は、第１の実施の形態（図１）の位置算出装置と比べて、表示部６を備える点を特徴とする。なお、第１の実施の形態（図１）と同じ符号を付した構成は、同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。処理部５’は、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を出力する際に、蓄積部４に蓄積された測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）より測位誤差を示す楕円Ｅを求め、出力する。この楕円Ｅは数式１９により表される。
【００９８】
【数１９】
そして、表示部６はｘ−ｙ平面上に位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）と誤差楕円Ｅとを表示し、すなわち、第２の実施の形態の位置表示装置は、どの方向に誤差が大きいかを表示する測位誤差表示装置として機能する。
【００９９】
なお、楕円は相似形に拡大又は縮小して表示することもできる。例えば、
【０１００】
【数２０】
により表示する。ここで、Ｐは測位誤差の累積確率であり、測位結果が数式２０により示される楕円Ｅの中に含まれる確率がＰとなる。このとき、表示部６に確率Ｐを表示するように構成することもできる。
【０１０１】
図６は、本発明の第３の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。
【０１０２】
第３の実施の形態の位置算出装置は、第２の実施の形態（図５）の位置算出装置と比べて、地図データベース７を備える点で特徴がある。なお、なお、第１の実施の形態（図１）又は第２の実施の形態（図５）と同じ符号を付した構成は、同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。
【０１０３】
処理部５”は、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）に基づいて地図データベース７より地図データを読み出し、測位の推定誤差を示す楕円Ｅとともに、表示部６’へ出力する。すなわち、地図データベース７から読み出した地図データに誤差楕円Ｅを重ねた地図データを作成し、出力しする。表示部６’は、上記地図データと誤差楕円Ｅとを表示して、位置算出装置を誤差を表示する測位誤差表示装置として機能させる。さらに、地図情報と誤差楕円Ｅを重ねて表示することで、自分が存在する場所を容易に特定することもできる。例えば、図６において、誤差楕円の長径は北北西（南南東）の方向となっており、誤差楕円の付近に北北西から南南東の方向に道路が存在するので、この道路上にいる可能性が大きいことが分かる。
【０１０４】
また、処理部５”が、誤差楕円を特徴づけるパラメータＡ、Ｂ、Ｐに基づいて、表示部６’に楕円が適切に表示されるように、表示する地図の縮尺を制御するように構成することもできる。
【０１０５】
さらに、楕円Ｅを数式２０を用いて求め、確率Ｐを表示部６’に表示するように構成することもできる。
【０１０６】
図７は、本発明の第２又は第３の実施の形態の位置算出装置による、位置算出方法のフローチャートである。
【０１０７】
図７の位置算出方法は、第１の実施の形態の位置算出方法（図２）と比べて、ステップＳ１６６、Ｓ１６７に特徴がある。なお、図２の位置算出方法と同じ処理をするステップの説明は省略する。
【０１０８】
この位置算出方法の最初に、終了フラグをＯＦＦに設定しておく（Ｓ１６１）。測位誤差表示装置は、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を算出すると（Ｓ１６５）、その測位誤差に対応した楕円Ｅの表示を更新する（Ｓ１６６）。その後、終了フラグがＯＮであると判定すると（Ｓ１６７）、位置算出計算を終了する。
【０１０９】
ユーザーは、Ｓ１６５〜Ｓ１７１における位置算出計算の繰り返しによって、表示部６’に表示される、徐々に縮小していく楕円Ｅによって測位誤差の推定値を確認して、満足する誤差に達したら、処理部５”に対して入力されるパラメタである終了フラグをＯＮに設定し、位置算出計算を終了させる。入力パラメタの設定には、例えばキーボードを利用すればよい。
【０１１０】
このように、第２の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、位置算出結果を表示する表示部６と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４及び表示部６を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５とを有し、
処理部５は位置算出装置の位置と測位誤差とを算出するとともに、この測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、表示部６は位置算出装置の位置とともに誤差範囲を楕円にて表示するので、位置算出装置の正確な位置を測定することができるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１１１】
また、第３の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、位置算出結果を表示する表示部６’と、地図情報が読み出される地図データベース７と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４、表示部６’及び地図データベース７を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５”とを有し、
処理部５”は位置算出装置の位置と測位誤差とを算出するとともに、この測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、誤差楕円が含まれる範囲の地図情報を地図データベース７から選択して、表示部６’は位置算出装置の位置、誤差楕円とともに地図情報を表示するので、位置算出装置の正確な位置や誤差を測定することができるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１１２】
また、表示部に誤差楕円に位置算出装置の位置が含まれる確率を表示するので、算出された位置の精度を容易に認識することができる。
【０１１３】
図８は、本発明の第４の実施の形態の位置情報提供システムの主要な構成を示すブロック図である。
【０１１４】
推定測位誤差の算出と表示は、一つの装置のみで行う必要はなく、利用者の用途に応じて、システム上に分散して構成してもよい。第４の実施の形態の位置情報提供システムは第１〜３の実施の形態に係る位置検出方法を用いた位置情報提供システムである。
【０１１５】
第４の実施の形態の位置情報提供システムにおいて、位置検出端末１０は、第１の実施の形態に係る位置算出装置１２と、通信ネットワークを介してサーバ装置２０と通信する通信制御部１１とを備えている。表示端末２０は、通信ネットワークを介してサーバ装置２０と通信する通信制御部２１と、位置検出端末１０の位置及び誤差楕円Ｅが表示された地図を表示する表示部２２とを備えている。
【０１１６】
サーバ装置３０は、図９に示すように、通信ネットワークを介して他の端末と通信する通信制御部３１と、位置検出端末１０の識別情報に基づいて認証及び課金を行うための認証・課金部３２と、地図データベース３４と、位置及び誤差楕円Ｅとに基づいて、地図データベース３４より当該誤差楕円Ｅに対応する地図データを選択して、該地図に誤差楕円Ｅを追記するための地図作成部３３とを備える。
【０１１７】
なお、位置算出装置１２は第１の実施の形態に係るものを用いたが、第２又は第３の実施の形態に係る位置算出装置を用いてもよい、その場合、サーバ装置３０から位置検出端末１０と表示端末２０の両方に地図データを送信するように構成すると、位置検出端末１０に地図データを備える必要がない。
【０１１８】
次に、第４の実施の形態の位置情報提供システムの動作について説明する。
【０１１９】
図１０は、第４の実施の形態の位置情報提供システムの動作を示すフローチャートである。
【０１２０】
まず、位置検出端末１０において、位置検出端末１０の位置（ｘ０，ｙ０）とその推定誤差を示す楕円Ｅのパラメータ（Ａ、Ｂ、θ）とを算出する（Ｓ１８１）。そして、位置情報の発信元である位置検出端末１０の識別情報（端末ＩＤ）と、宛先となる表示端末２０の識別情報（電話番号、電子メールアドレス等）と、算出した位置（ｘ０，ｙ０）と、楕円Ｅのパラメータ（Ａ、Ｂ、θ）とを含むメッセージをサーバ装置３０に送付する（Ｓ１８２）。
【０１２１】
次に、サーバ装置３０は、メッセージに含まれる位置検出端末１０の識別情報に基づいて認証処理を行い（Ｓ１８３）、必要に応じて課金処理をする（Ｓ１８４）。続いて、同メッセージに含まれる位置（ｘ０，ｙ０）と、誤差楕円Ｅとに基づいて、地図データベース３４より誤差楕円Ｅを含む地図データを選択して、該地図上に誤差楕円Ｅを記載する（Ｓ１８５）。そして、発信元の位置検出端末１０の識別情報（端末ＩＤ）と、宛先となる表示端末２０の識別情報（電話番号等）と、誤差楕円Ｅを含む地図データとを、宛先となる表示端末２０へ転送する（Ｓ１８６）。
【０１２２】
そして、表示端末２０は、誤差楕円Ｅが記載された地図を表示部２２に表示する（Ｓ１８７）。
【０１２３】
このように、第４の実施の形態の位置情報提供システムは、複数の基地局からの信号の伝搬遅延時間により位置を算出する位置算出装置１２を備える位置検出端末１０と、地図情報を提供するサーバ装置３０と、位置検出端末が検出した位置情報を使用者が視認可能な形態で提供する表示端末２０と、位置検出端末１０、サーバ装置３０及び表示端末２０を通信可能に接続する通信ネットワークとを有する位置情報提供システムであって；位置算出装置１２は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出する導出手段と、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号を再検出して位置検出端末１０の位置を再度算出する位置算出手段とを備え；サーバ装置３０は、位置算出装置１２の位置に基づいて、この位置に対応する地図情報を選択して出力する地図情報出力手段を備え；表示装置２０は、位置算出装置１２の位置と地図情報とを使用者が認識可能な情報として出力する。よって、位置算出装置１２は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し、導出した基地局からの信号を再検出して位置検出端末１０の位置を再度算出し、該算出した位置情報を通信ネットワークに向けて出力し、表示端末２０は、位置算出装置１２にから通信ネットワークを介して受信した測位結果とサーバ装置３０が出力したこの測位結果に対応する地図情報とを関連させて表示部２２に表示するので、表示端末２０の所持者が、別の場所に位置する位置検出端末１０の実際の位置を探索することができる。また、地図データベースをサーバ装置３０で一元的に管理できるので、当該位置情報提供システムが複数の位置検出端末１０や表示端末２０を含む場合でも、地図データベースの保守が容易となる。
【０１２４】
さらに、位置算出装置１２は位置検出端末１０の位置とともに測位誤差を出力し、サーバ装置３０（地図情報出力手段）は測位誤差に基づいて算出された楕円が含まれる範囲の地図情報を選択して出力し、表示装置２０は位置検出端末の位置１０、誤差楕円及び地図情報を表示部２２に表示するので、位置検出端末１０の正確な位置を測定できるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１２５】
また、第４の実施の形態の位置情報提供システムに用いられるサーバ装置３０は、複数の基地局からの信号の伝搬遅延時間を用いて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局を導出し、前記導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局からの信号を再検出して、自装置の位置を算出する算出する位置算出装置１２を備える位置検出端末１０と、位置検出端末１０が検出した位置情報を使用者に提供する表示端末２０と、位置検出端末１０及び表示端末２０と通信ネットワークを介して通信可能に接続されるサーバ装置３０であって、通信ネットワークを介して他の端末と通信する通信制御部３１と、地図データベース３４から地図情報を読み出して提供する地図作成部３３とを有し、地図作成部３３は、位置算出装置１２により算出された位置検出端末１０の測位誤差（位置情報）に基づいて、この測位誤差に対応する地図情報を選択し、通信制御部３１は、表示端末２０に対し、該地図情報を出力するので、表示端末２０の所持者が、別の場所に位置する位置検出端末１０の位置を探索して、位置検出端末の位置、測位誤差を地図上で認識することができる。
【０１２６】
さらに、サーバ装置は、位置検出端末の識別情報に基づいて認証および課金を行うための認証・課金部３２を有し、認証・課金部３２は地図情報の利用状況に基づいて課金データを作成するので、地図利用に係る料金を確実に課金することができる。
【０１２７】
次に、本発明による位置算出方法の効果を計算機シミュレーションにより示す。
【０１２８】
目標測位精度として、測位誤差の累積分布の６７％値を５０ｍ以下とする。これは、１９９９年９月１５日にＦＣＣ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が報知したＥｎｈａｎｃｅｄ ９１１（Ｅ９１１）ＰｈａｓｅII ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓに記載されている条件である。
【０１２９】
シミュレーション条件として、以下を仮定する。ただし距離の単位はｍである。
・位置検出端末の真の位置 （ｘ０，ｙ０）＝（１５００，１３０）
・第一のステップで検出した基地局 ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３
・各基地局について測距誤差標準偏差の逆数 ｗ１＝ｗ２＝ｗ３＝１／４２
また、位置検出端末１０において信号検出の際に判定する各基地局についての伝搬遅延時間は、位置検出端末１０から基地局までの距離を光速で割った値に、基地局毎にそれぞれ独立したノイズを加えた値とする。ただし、このノイズは平均０、標準偏差０．１４μ秒の正規分布に従うものとする。よって、位置検出端末１０と基地局との距離は、この値で正規分布をする。
【０１３０】
図１１は、第１の実施の形態の位置算出方法により、位置検出端末１０位置を算出する途中の状態を示す誤差分布であり、図２のステップＳ１０４により算出された位置検出端末１０の測位結果の誤差分布を示す。図１１において横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とし、サンプル数は５０００である。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は５５ｍとなり、上記目標精度を満たさない。
【０１３１】
図２のステップＳ１０５及びステップＳ１０９を実行すると、上記の各測位結果いずれにおいても、ＢＳ３が誤差改善見込みが最も大きい基地局となる。例えば、測位結果が（ｘ０，ｙ０）＝（１５００，１３０）のとき、Ａ＝３０ｍ、Ｂ＝４４ｍ、θ＝２．７度、ｂ１＝−０．００３２、ｂ２＝−０．００４９、ｂ３＝０．０２４となる。この楕円パラメータと、位置検出端末１０と各基地局との相対位置から、この楕円の長径Ｂの方向にある基地局はＢＳ３であることがわかる。
【０１３２】
続いて、図２のステップＳ１１０〜Ｓ１１２を実行する。すなわち、誤差改善見込みが最も大きい基地局と判断したＢＳ３について信号を再検出して伝搬遅延時間を判定し、該基地局からの伝搬遅延時間を再判定して、位置検出端末１０位置を測位する。この測位結果の誤差の分布を図１２に示す。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は４８ｍとなり、上記目標精度を満たす。
【０１３３】
一方、誤差改善の見込みをつけずに、再測位した場合の誤差分布を図１３及び図１４に示す。図１３は基地局ＢＳ１について、図１４は基地局ＢＳ２について、前述したＢＳ３の場合と同様に再測位した結果の誤差の分布を示す。これらの場合、測位誤差の累積分布の６７％値はいずれも５１ｍとなり、上記目標精度は満たされない。
【０１３４】
上記と同様に、全ての基地局について信号を再検出して再測位した結果の誤差の分布の様子を図１５に示す。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は３９ｍとなる。上記目標精度を十分に満たすが、測位結果を得るまでの処理のほとんどは遅延プロファイルの作成に費やされる。そのため、全ての基地局（上記の場合、３局）について信号を再検出して再測位する場合には、一つの基地局について信号を再検出して再測位する場合に比べて約３倍の量の計算をしなければならない。その分、位置検出の処理時間が長くなり、消費電力が増大して、位置算出の効率が劣化してしまう。
【０１３５】
本発明によれば、予め誤差改善見込みの大きい基地局を計算して、その基地局からの信号の受信タイミングを再度測定して測位精度を向上させるので、位置算出に要する時間、消費電力の増加を抑制しつつ、測位精度を向上させることができる。
【０１３６】
特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
【０１３８】
請求項１に記載の位置算出方法において、前記移動局の測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、前記楕円が含まれる範囲の地図情報を地図データベースから選択することを特徴とする位置算出方法。
【０１３９】
さらに、前記誤差範囲を表す楕円に、前記受信機の位置が含まれる確率を算出することを特徴とする位置算出方法。
【０１４０】
複数の無線送信局からの信号の伝搬遅延時間により位置を算出する算出する位置算出装置を備える位置検出端末と、地図情報を提供するサーバ装置と、前記位置検出端末が検出した位置情報を使用者が認識可能な形態で提供する位置情報認識装置とを有する位置情報提供システムであって、
前記位置検出端末、前記サーバ装置及び前記位置情報認識装置は通信ネットワークを介して通信可能に接続されており、
前記位置算出装置は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局を導出する導出手段と、前記導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局からの信号を再検出して前記位置検出端末の位置を再度算出する位置算出手段とを備え、
前記サーバ装置は、前記位置算出装置により算出された位置検出端末の位置に基づいて、この位置に対応する地図情報を選択して出力する地図情報出力手段を備え、
前記位置情報認識装置は、前記位置算出装置の位置と前記地図情報とを使用者が認識可能な情報として出力することを特徴とする位置情報提供システム。
【０１４１】
さらに、前記位置算出装置は、前記位置検出端末の位置とともに、測位誤差を出力し、
前記地図情報出力手段は、前記測位誤差に基づいて算出された楕円が含まれる範囲の地図情報を選択して出力し、
前記位置情報認識装置は、前記位置検出端末の位置、前記測位誤差及び前記地図情報を表示することにより出力することを特徴とする位置情報提供システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の位置算出装置のブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法のフローチャートである。
【図３】 第１の実施の形態における、改善見込みの大きい基地局を求める方法のフローチャートである。
【図４】 本発明の第１の実施の形態の異なる位置算出方法のフローチャートである。
【図５】 本発明の第２の実施の形態の位置算出装置のブロック図である。
【図６】 本発明の測位誤差表示装置の別の実施例を示す図である。
【図７】 本発明の別の位置算出方法のフローチャートである。
【図８】 本発明の第４の実施の形態の位置情報提供システムのブロック図である。
【図９】 図８に示す位置情報提供システムに用いられるサーバ装置のブロック図である。
【図１０】 図８に示す位置情報提供システムの動作フローチャートである。
【図１１】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１２】 本発明による位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１３】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１４】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１５】 全ての基地局について再測位した誤差分布図である。
【符号の説明】
１ 受信部
２ 遅延プロファイル作成
３ 信号伝搬遅延時間測定部
４ 蓄積部
５、５’、５” 処理部
６、６’ 表示部
７、３４ 地図データベース
１０ 位置検出端末
１１、２１、３１通信制御部
１２ 位置算出装置
２０ 表示端末
２２ 表示部
３０ サーバ装置
３２ 認証課金部
３３ 地図作成部、
ｘ０，ｙ０ 算出した端末（位置算出装置）の位置
ＢＳｉ 検出した基地局（無線送信局）
ｎ 検出した基地局の台数
ｘｉ，ｙｉ 基地局ＢＳｉの位置、
ｔｉ 基地局ＢＳｉからの信号の伝搬遅延時間の判定値、
ｗｉ 基地局ＢＳｉからの測距誤差標準偏差の計算値の逆数
Ａ、Ｂ、θ 推定測位誤差
ａｉ、ｂｉ 推定測位誤差を算出するための中間結果
ｏｒｄ（ｊ）推定測誤差に対し誤差改善見込みの大きい基地局の順番、
ＣＮＴｉ 基地局ＢＳｉに関する所要再検出回数
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線局が送信した信号の伝搬遅延時間に基づいて受信機の位置を測定する方法に関し、特に、移動通信基地局からの信号の伝搬遅延時間に基づいて移動通信端末の位置を精度よく測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムにおいて、基地局から送信される信号を利用して端末機の位置を検出する技術が提案されている。例えば、特開平７−１８１２４２号公報には、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムにおいて、各基地局の位置と、各基地局から端末機へ送信される信号の伝搬遅延時間とを用いて、各基地局のＰＮ符号の送信時の時間差を得て、端末機の位置を測定する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
基地局から送信される信号を利用した端末機の位置測定に伴う誤差は、各基地局からの信号の伝搬遅延時間の判定値を平均することや、伝搬遅延時間の判定に用いる信号の検出に費やす積分時間を延長することで改善することができる。しかし、平均化に用いるサンプル数の増大や、信号検出に費やす積分時間の延長は、測定誤差を低減する一方で、測定結果を取得するために要する時間を増加させ、端末機の消費電力を増大させる。従って、測位誤差を計算し、誤差の発生状況に応じて効率的に位置の算出をすることが課題となる。
【０００４】
本発明は、測位に要する時間や消費電力の増加を抑えつつ、端末機の測位誤差を低減して、正確な位置を測定することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の端末機の位置算出方法は、位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出方法であって、各無線基地局についての伝搬遅延時間を測定して、前記移動局の位置を仮に決定し、前記仮決定された移動局の位置の平面測位誤差を示す楕円を算出し、前記算出された楕円と、前記仮決定された移動局の位置と、前記仮決定された移動局の位置からみた前記各無線基地局の方向とに基づいて、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線基地局を導出し、前記追加的な伝搬遅延時間測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記移動局の位置の仮決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、前記移動局の位置を算出する。
【０００６】
また、本発明の位置算出装置は、位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出装置であって、受信した信号の遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を測定する信号伝搬遅延時間測定部と、位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部と、前記信号伝搬遅延時間測定部及び前記蓄積部を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部とを備え、前記処理部は、前記伝搬遅延時間の測定により生じる測距誤差標準偏差を推定する標準偏差計算手段と、前記各無線基地局の位置と、前記位置算出手段によって計算された前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差とにより、前記移動局の平面測位誤差を示す楕円を計算する誤差計算手段と、前記各無線基地局の位置と、前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差と、前記誤差計算手段によって計算された平面測位誤差を示す楕円とにより、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線送信局を導出する導出手段と、当該追加的な測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記位置算出装置の仮位置の決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、位置算出装置の位置を算出する位置算出手段とを備える。
【０００７】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、測位に要する時間や、消費電力の増大を抑えつつ、端末機の正確な位置を測定することができる。また、本発明による位置情報提供装置及び位置情報提供システムは、測位誤差を認識するのに役立ち、位置算出を継続するか、終了するかの判断に役立てることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００１０】
受信部１は、処理部５からの制御により基地局（図示省略）からの信号を受信し、ベースバンドフィルタ処理した信号を遅延プロファイル作成部２へ出力する。また、受信部１は雑音電力を測定し処理部５へ出力する。
【００１１】
遅延プロファイル作成部２は、受信部１からの信号に基づいて、処理部５から指示された基地局に関する遅延プロファイルを作成し、信号伝搬遅延時間測定部３と、処理部５とに出力する。
【００１２】
信号伝搬遅延時間測定部３は、処理部５からの制御により遅延プロファイル作成部２から出力である遅延プロファイルを解析して、基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、この伝搬遅延時間を処理部５に出力する。
【００１３】
蓄積部４は、基地局情報と、ＳＮＲ−σテーブルとを記憶、蓄積する。蓄積部４に蓄積されているこれらの情報は処理部５によって読み出される。基地局情報は、各基地局の識別番号に対応して、各基地局の位置、各基地局からの信号を受信するために必要な周波数（チャネル）、各基地局の送信タイミング（ＰＮ符号）の情報を含む。また、ＳＮＲ−σテーブルは、信号伝搬遅延時間測定部３において、信号伝搬遅延時間を判定することに伴う測距誤差標準偏差（σ）を、測定に使われる信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）から求めるための、ＳＮＲとσとの対応表である。なお、図４に示す位置算出方法では、ＳＮＲ−σテーブルを一定の値と仮定して測位誤差を算出する。
【００１４】
また、蓄積部４は、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）、各基地局に関する信号伝搬遅延時間の判定値（ｔｉ）、判定に伴う測距誤差標準偏差の計算値（σ）の逆数（ｗｉ）、誤差改善見込みの大きい基地局の順番（ｏｒｄ（ｉ））、推定測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）とその中間値（ａｉ，ｂｉ）および所要再検出回数を示すカウンタ（ＣＮＴ）を一時的に蓄積する。これら一時的に蓄積されている情報は、処理部５によって読み書きされる。
【００１５】
処理部５は、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４を制御し、各種パラメタを用いて、測位演算を行う。この処理部５プロセッサとメモリとにより構成され、このメモリに、後述する手順を実行し、後述する手段を機能させるためのプログラムを記憶・保持し、プロセッサはメモリからこのプログラムを読み出して、実行する。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法のフローチャートである。
【００１７】
まず、位置算出装置の位置算出演算の実行回数を示すカウンタをリセットする（Ｓ１０１）。このカウンタは、当該位置算出演算（Ｓ１０５〜Ｓ１１２）が無限ループとなることを避けるために設けられるものであり、予め”０”に初期化したカウンタを用意し（Ｓ１０１）、位置算出演算を実行する毎にカウンタを加算し（Ｓ１０８）、位置算出演算が規定回数に達しているか否かを判断して（Ｓ１０７）、位置算出演算を終了させるものである。
【００１８】
次に、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４において位置算出装置の概略位置を求める。まず、位置算出装置は、各基地局からの信号を受信（検出）して、送信元の基地局を特定する（Ｓ１０２）。
【００１９】
そして、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）を判定し、各基地局ＢＳｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を、特定した基地局の識別番号に基づいて蓄積部４から読み出し、伝搬遅延時間判定により生じる測距誤差標準偏差（σ）を計算する（Ｓ１０３）。測距誤差標準偏差（σ）の計算は、例えば、判定される信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づいて行う。具体的には、伝搬遅延時間の判定装置について予め実験で求めたＳＮＲとσの対応表（ＳＮＲ−σテーブル）を蓄積部４に記憶してこれを用いる。また、ＳＮＲとσの関係式を蓄積部４に記憶させて用いてもよい。また、判定装置によっては、ＳＮＲが変化してもσが変化しにくい場合もあり、σを一定の値と仮定して測位誤差を算出してもよい（図４参照）。その後、測距誤差標準偏差の逆数ｗｉを算出し、蓄積部４に蓄積する。
【００２０】
ステップＳ１０２で検出されたｎ台の基地局を、それぞれＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎとし、各基地局の位置をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、…、（ｘｎ，ｙｎ）とする。また、各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数をそれぞれｗ１、ｗ２、…、ｗｎとし、各基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔ１、ｔ２、…、ｔｎとする。
【００２１】
次に、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）とに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する（Ｓ１０４）。位置算出装置の位置は、例えば、特開平７−１８１２４２号公報に記載された方法を利用して算出できる。
【００２２】
ステップＳ１０５では、測位誤差（平面測位誤差を示す等確率楕円の特性値：Ａ、Ｂ、θ）を計算する。測位誤差の推定値は、例えば、東西方向で東向きを正とするｘ軸及び南北方向で北向きを正とするｙ軸に対して、ｘ軸の正方向を基準として反時計回りにθの角度をなすｘ’軸と、ｘ’軸に直交するｙ’軸を設定する。このとき、測位誤差の推定値のｘ’軸方向の成分をＡ、ｙ’軸方向の成分をＢとし、推定誤差をＡ、Ｂ、θで表す。これらＡ、Ｂ、θは、各々数式１、数式２、数式３により求める。
【００２３】
【数１】
【数２】
【数３】
【００２６】
【数４】
【００２７】
【数５】
【００２８】
【数６】
【数７】
また、数式３で用いられるφは、
【００３０】
【数８】
【００３１】
【数９】
【００３２】
また、
【００３３】
【数１０】
【００３４】
【数１１】
【００３５】
【数１２】
【００３６】
ステップＳ１０６では位置算出の終了を判定する。ステップＳ１０５で算出した推定測位誤差Ａ、Ｂともに予め定めた閾値以下にあれば（Ｓ１０６で”Ｙｅｓ”）、当該位置算出を終了し、その時点で得られている（ｘ０，ｙ０）を位置算出装置の位置として出力する。
【００３７】
一方、Ａ、Ｂのいずれかが予め定めた閾値を越えている場合には（Ｓ１０６で”Ｎｏ”）、測位演算回数を示すカウンタ値を判断した（Ｓ１０７）後、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０６において、測位誤差Ａ、Ｂ各々と閾値とを比較するのではなく、Ａ2＋Ｂ2、もしくは（Ａ2＋Ｂ2）の平方根と予め定めた閾値とを比較するようにしてもよい。
【００３８】
そして、位置算出演算回数を示すカウンタが所定値に達しているかを判定する（Ｓ１０７）。このカウンタは、ステップＳ１０５〜Ｓ１１２による位置算出によっても、測位誤差（Ａ、Ｂ）が閾値より低下せず、位置算出演算が無限ループとなることを避けるために、当該ステップを予め定めた規定回数実行した場合には、当該位置算出を終了させるために設けられているものである。そして、ステップＳ１０８で、当該位置算出演算を１回行う毎に、位置算出演算実行回数を示すカウンタに”１”を加算する。
【００３９】
そして ステップＳ１０５において計算した測位誤差に対し、誤差改善の見込みの大きい基地局の順番｛ｏｒｄ（ｉ）｝を導出する（Ｓ１０９）。このステップＳ１０９の詳細な動作は図３にて後述する。
【００４０】
その後、ステップＳ１０９で求めた順番に含まれる各基地局ＢＳord(i)からの信号を再度検出し（Ｓ１１０）、再検出した信号を用いて各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔord(i)を再判定し、信号を再検出した基地局に関する測距誤差標準偏差を再度計算して、この標準偏差の逆数ｗord(i)を更新する（Ｓ１１１）。
【００４１】
当該ステップにおいて信号の再検出の対象となった基地局をＢＳｉとする。直前のステップまでに測定され、取得している該基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔｉ、上記信号の伝搬遅延時間判定に伴う測距誤差標準偏差の逆数をｗｉ、再検出により測定した信号の伝搬遅延時間をｔｉ’、当該信号の伝搬遅延時間の判定に伴う測距誤差標準偏差の逆数をｗｉ’とすれば、
【００４２】
【数１３】
【００４３】
【数１４】
【００４４】
そして、各基地局の座標（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉとに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し（Ｓ１１２）、ステップＳ１０５に戻り、再度測位誤差を算出し（Ｓ１０５）、測位誤差が閾値以下かを判定する（Ｓ１０６）。
【００４５】
ステップＳ１１０〜Ｓ１１２において、複数測定した伝搬遅延時間判定値の平均化によって、再検出対象となる基地局に関する測距誤差の低減を図ることもできる。一般に、個々の測定が独立事象であれば、Ｍ回の測定値のの平均化によって、一回の測定における誤差を繰返回数（Ｍ）の平方根の逆数倍に低減することができる。
【００４６】
また、受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）の改善によっても、再検出対象となる基地局に関する測距誤差の低減を図ることもできる。この具体例として、同相加算の回数増加があげられる。一般にｍ倍の同相加算によって、ＳＮＲをｍ倍に改善することができる。
【００４７】
上記ステップＳ１０３又はステップＳ１１１において、伝搬遅延時間ｔｉ、ｔord(i)を判定する際の基準時間は絶対的に正確な時間でなくても、相対的に正確な時間であればよい。ただし、ステップＳ１０３及びステップＳ１１１では同一の基準時間を使用しなければならない。例えば、ステップＳ１０３において特定した基地局の一つが送信するパイロット信号を基準時間に用いると、基準とした基地局をステップＳ１１１において再検出の対象に含め、この基地局から送信されるパイロット信号を基準に用いる必要がある。
【００４８】
誤差改善見込みの大きい基地局は、図３において説明する方法により、測位誤差の最も大きい方向に最も近い方向にある基地局又は近い方向から上位の数局の基地局を選択することにより求める。
【００４９】
図３は、図２に示す位置算出方法における、改善見込みの大きい基地局を求める方法を示すフローチャートである。
【００５０】
まず、最近検出したｎ台の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎの添字（サフィックス）からなる集合をＮ＝｛１，２，…，ｎ｝とする（Ｓ１２１）。Ｎの任意の要素ｉと予め定めた値ｓｕｐ＿ｗに対し、ｗｉ＜ｓｕｐ＿ｗを満たすようなｉからなる集合をＭとする（Ｓ１２２）。ここで、ｗｉは各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数であり、ｓｕｐ＿ｗは測距誤差標準偏差の逆数に対する閾値である。ステップＳ１２２で作成した集合Ｍは、検出した全基地局のうち、測距誤差標準偏差が所定の閾値より大きい（測距誤差標準偏差の逆数が所定の閾値より小さい）基地局について得られる基地局の添字の集合である。なお、計算した測距誤差標準偏差に閾値を設ける必要がない場合には、Ｍ＝Ｎとしてもよい。
【００５１】
そして、Ｍに含まれる要素の数と、予め定めた再測する基地局の最大数（ｓｕｐ＿ｏｒｄ）との小さい値をｍとする（Ｓ１２３）。
【００５２】
その後、ｘ’軸方向の推定誤差Ａと、ｙ’軸方向の推定誤差Ｂとを比較する。Ａ≧Ｂならば（Ｓ１２４で”Ｙｅｓ”）、集合Ｍに含まれる要素ｉに対応するｘ’軸方向の誤差からなる集合｛ａｉ｝から、ａｉの絶対値の大きい順にｍ個取り出してａord(1)，ａord(2)，…，ａord(m)とする（Ｓ１２５）。一方、Ａ＜Ｂならば（Ｓ１２４で”Ｎｏ”）、集合Ｍに含まれる要素ｉに対応するｙ’軸方向の誤差からなる集合｛ｂｉ｝から絶対値の大きい順にｍ個取り出してｂord(1)、ｂord(2)、…、ｂord(m)とする（Ｓ１２６）。このとき、ord(1)、ord(2)、…、ord(m)が誤差改善見込みの大きい基地局の順番を示すので、基地局ＢＳord(1)はＢＳord(2)よりも誤差改善見込みが大きい。なお、上記｛ａｉ｝もしくは｛ｂｉ｝から絶対値の大きい順にｍ個取り出すときに、要素ｊ（ｊ＜ｍ）に対応するｘ’軸方向の誤差ａord(j)を１番目の要素に対応するｘ’軸方向の誤差ａord(1)で除した値の絶対値｜ａord(j)／ａord(1)｜と、要素ｊに対応するｙ’軸方向の誤差ｂord(j)を１番目の要素に対応するｙ’軸方向の誤差ｂord(1)で除した値の絶対値｜ｂord(j)／ｂord(1)｜の双方が予め定めた値ｓｕｐ＿ｒ以下であれば、ｊ番目以後の基地局による改善見込みは小さいと判定し、改善見込みのある基地局数を示すｍを、ｍ＝ｊ−１に更新して、当該順番づけを中止することもできる。そうすると、このｍを用いて、図２に示す位置算出方法で再測する基地局の数はｊ−１個になる。
【００５３】
次に、前述した位置算出装置（図１）において、この位置算出方法を実行させたときの動作について説明する。
【００５４】
処理部５は、蓄積部４から基地局情報を読み出し、基地局からの信号を受信するよう受信部１を制御する。処理部５は、蓄積部４に蓄積された基地局情報に含まれるタイミング情報に基づいて、各基地局の遅延プロファイルを作成するよう遅延プロファイル作成部２を制御する。処理部５は、遅延プロファイル作成部２が出力する各基地局の遅延プロファイルの信号電力に基づいて、それぞれの基地局からの信号が検出できたかを判定して、基地局ＢＳｉを特定する（Ｓ１０２）。
【００５５】
信号が検出できた基地局ＢＳｉについて、処理部５は、上記基地局の遅延プロファイルと、基準時間と、各基地局の送信タイミングの情報とに基づいて、信号伝搬遅延時間を判定するよう信号伝搬遅延時間測定部３を制御する。また、処理部５は、基地局ＢＳｉについて、基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）を蓄積部４に一時的に蓄積する。そして、信号伝搬遅延時間測定部３により測定された伝搬遅延時間判定値をｔｉとして蓄積部４に一時的に蓄積する。さらに、受信部１からの雑音電力と、遅延プロファイル作成部２からの信号電力とから、蓄積部４に蓄積されたＳＮＲ−σテーブルに基づいて測距誤差標準偏差σを求め、その逆数のｗｉを求めて蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０３）。
【００５６】
続いて、処理部５は、検出したすべての基地局の位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と信号伝搬遅延時間の判定値｛ｔｉ｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０４）。
【００５７】
そして、処理部５は、蓄積部４に蓄積された位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）と、基地局の位置｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と、測距誤差標準偏差の逆数｛ｗｉ｝とに基づいてＡ、Ｂ、θ、｛ａｉ｝、｛ｂｉ｝を求めて蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１０５）。
【００５８】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂと、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された閾値とを比較して、ステップＳ１０７、Ｓ１０８に移るか、あるいはこの処理を終了するかを決定する（Ｓ１０６）。終了する場合には、蓄積部４に現在蓄積されている（ｘ０，ｙ０）を当該位置算出装置の位置として、位置算出装置から出力する。さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００５９】
処理部５は、蓄積部４からＡ、Ｂ、｛ａｉ｝、｛ｂｉ｝を読み出し、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された再検出する基地局の最大数（ｓｕｐ＿ｏｒｄ）とに基づいて、誤差改善見込みの大きい基地局の順番である｛ｏｒｄ（ｉ）｝を求め、蓄積部４に一時的に記憶する（Ｓ１０９）。
【００６０】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ｏｒｄ（ｉ）｝に基づき、上述したステップＳ１０２における処理部５の動作と同様に、誤差改善見込みの大きい基地局｛ＢＳord(i)｝について、各基地局からの信号を再検出して、遅延プロファイル作成部２が遅延プロファイルを作成する（Ｓ１１０）。
【００６１】
そして、信号伝搬遅延時間測定部３からの各伝搬遅延時間判定値と、蓄積部４に蓄積された｛ｗord(i)｝、｛ｔord(i)｝とから｛ｔord(i)｝を更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１１）。また、受信部１からの雑音電力と、遅延プロファイル作成部２からの各信号電力と、蓄積部４に一時的に蓄積した｛ｗｉ｝と、ＳＮＲ−σテーブルとに基づいて｛ｗord(i)｝に更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１１）。
【００６２】
そして、蓄積部４に蓄積された｛（ｘｉ，ｙｉ）｝と｛ｔord(i)｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１１２）。
【００６３】
図４は、本発明の第１の実施の形態の異なる位置算出方法のフローチャートである。
【００６４】
検出した基地局に関する測距誤差標準偏差を一定と仮定する場合には、予め設定した誤差以下となるような基地局の組み合わせとそれぞれの所要再検出回数を計算してから、基地局からの信号を再検出すると効率がよい。この図４に示す位置算出方法は、前述した位置算出方法（図２）と比較して、所要再検出回数ＣＮＴを用いたステップＳ１４３、ステップＳ１４９及びステップＳ１５１に特徴がある。
【００６５】
まず、ステップＳ１４１〜Ｓ１４４において位置算出装置の概略位置を求める。位置算出装置は、各基地局からの信号を受信（検出）して、送信元の基地局（ＢＳｉ）を特定する（Ｓ１４１）。
【００６６】
そして、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）を判定し、各基地局ＢＳｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を、特定した基地局の識別番号に基づいて蓄積部４から読み出し、伝搬遅延時間判定により生じる測距誤差標準偏差の計算値の逆数（ｗｉ）を予め定めた一定値（ｐｒｍ＿ｗ）とし、このｐｒｍ＿ｗをｗｉに入力する（Ｓ１４２）。すなわち、ステップＳ１４１で検出されたｎ台の基地局をそれぞれＢＳ１、ＢＳ２、…、ＢＳｎとし、各基地局の位置をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、…、（ｘｎ，ｙｎ）とし、各基地局について計算した測距誤差標準偏差の逆数のそれぞれｗ１、ｗ２、…、ｗｎをｐｒｍ＿ｗとし、各基地局からの信号の伝搬遅延時間をｔ１、ｔ２、…、ｔｎとする。
【００６７】
また、検出したｎ台の基地局について、所要再検出回数を示すカウンタをＣＮＴ１、ＣＮＴ２、…、ＣＮＴｎとし、カウンタ値を０に初期化する（Ｓ１４３）。
【００６８】
次に、検出した各基地局の位置（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間（ｔｉ）とに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出する（Ｓ１４４）。位置算出装置の位置は、例えば、特開平７−１８１２４２号公報に記載された方法を利用して算出できる。
【００６９】
さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を、図２において説明した位置算出方法のステップＳ１０５と同様の方法で計算する（Ｓ１４５）。この測位誤差Ａは、ｘ軸の正方向を基準として反時計回りにθの角度をなすｘ’軸方向の誤差の成分であり、Ｂはｘ’軸に直交するｙ’軸方向の誤差の成分である。
【００７０】
Ｓ１４６では、基地局の組み合わせと各基地局の所要再検出回数との計算の終了を判定する。ステップＳ１４５で算出した推定測位誤差Ａ、Ｂともに予め定めた閾値以下にあれば（Ｓ１４６で”Ｙｅｓ”）、ステップＳ１５１に移る。
【００７１】
一方、Ａ、Ｂのいずれかが予め定めた閾値を越えている場合には（Ｓ１４６で”Ｎｏ”）、所要再検出回数ＣＮＴord(i)を判断した（Ｓ１４７）後、ステップＳ１４８に進む。
【００７２】
なお、ステップＳ１４６において、測位誤差Ａ、Ｂ各々と閾値とを比較するのではなく、Ａ2＋Ｂ2、もしくは（Ａ2＋Ｂ2）の平方根と予め定めた閾値とを比較するように構成してもよい。
【００７３】
そして、所要再検出回数ＣＮＴord(i)が所定値に達しているかを判定する（Ｓ１４７）。この所要再検出回数の判定は、ステップＳ１４５〜Ｓ１５０により所要再検出回数を増加させても測位誤差（Ａ、Ｂ）が閾値より低下せず、所要再検出回数の算出が無限ループとなることを避けるために、当該ステップを予め定めた規定回数実行した場合には、当該所要再検出回数の算出を終了するために設けられているものである。
【００７４】
そして ステップＳ１４５において計算した測位誤差に対し、誤差改善の見込みの大きい基地局の順番｛ｏｒｄ（ｉ）｝を導出する（Ｓ１４８）。この｛ｏｒｄ（ｉ）｝は、図３において説明した手順で導出される。
【００７５】
そして、誤差改善見込みの大きい各基地局について、所要再検出回数（ＣＮＴ）に、数式１５に示すように予め定めた再検出回数の増分値（ｐｒｍ＿ｓｔｅｐ）を加算する（Ｓ１４９）。
【００７６】
【数１５】
【００７７】
【数１６】
【００７８】
例えば、ｓｕｐ＿ｏｒｄ＝１で、ｐｒｍ＿ｓｔｅｐ＝１とした場合には数式１５は、
【００７９】
【数１７】
【００８０】
【数１８】
【００８１】
ステップＳ１４６、Ｓ１４７にてカウンタＣＮＴの算出（Ｓ１４９）を終了させると判断したら、ステップＳ１５１に移る。基地局ＢＳｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）からの信号をそれぞれＣＮＴｉ回、再検出し（Ｓ１５１）、再検出した信号を用いて各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉをＣＮＴｉ回判定して、それぞれの結果をｔｉ（１）、ｔｉ（２）、… 、ｔｉ（ＣＮＴｉ）とする（Ｓ１５１）。続いて、信号を再度検出した基地局に関し、基地局ＢＳｉからの信号の伝搬遅延時間の判定結果を、これらの測定結果とステップＳ１４２で得た結果を含めた平均値とする。すなわち、ｔｉ＝｛ｔｉ＋ｔｉ（１）＋…＋ｔｉ（ＣＮＴｉ）｝／｛１＋ＣＮＴｉ｝と更新する（Ｓ１５２）。
【００８２】
そして、各基地局の座標（ｘｉ，ｙｉ）と、各基地局からの信号の伝搬遅延時間ｔｉとに基づいて、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出して（Ｓ１５３）、位置算出装置の位置として出力する。さらに、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００８３】
次に、前述した位置算出装置（図１）において、図４で説明した位置算出方法を実行させたときの動作について説明する。
【００８４】
ステップＳ１４１〜Ｓ１４４において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０２〜Ｓ１０４における処理部５の動作と同様に、｛（ｘｉ，ｙｉ）｝、｛ｔｉ｝、｛ｗｉ｝、（ｘ０，ｙ０）を求めて、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４２、Ｓ１４４）。また、｛ＣＮＴｉ｝を全て０に初期化して蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４３）。
【００８５】
ステップＳ１４５において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０５と同様の動作をする。
【００８６】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂと、蓄積部４に蓄積（又は外部から入力）された閾値とを比較して、ステップＳ１４７、Ｓ１４８に移るか、あるいはステップＳ１５１に移るかを決定する（Ｓ１４６）。
【００８７】
ステップＳ１４８において、処理部５は、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０９と同様の動作をする。
【００８８】
さらに、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ｏｒｄ（ｉ）｝、｛ＣＮＴｉ｝、｛ｗｉ｝、ｐｒｍ＿ｗおよびｐｒｍ＿ｓｔｅｐを読み出し、これらの値に基づいて、｛ＣＮＴｉ｝、｛ｗｉ｝を更新し、蓄積部４に一時的に蓄積する（Ｓ１４９〜Ｓ１５０）。
【００８９】
ステップＳ１５１〜Ｓ１５３において、処理部５は、蓄積部４に蓄積された｛ＣＮＴｉ｝に基づき、図２で説明した位置算出方法のステップＳ１０２〜Ｓ１０４と同様の動作をする。すなわち、｛ＢＳｉ｝についてそれぞれ遅延プロファイルを作成し、信号の再検出をそれぞれ｛ＣＮＴｉ｝回行う（Ｓ１５１）。また、信号伝搬遅延時間測定部３からの各伝搬遅延時間判定値と、蓄積部４に蓄積された｛ｔｉ｝および｛ＣＮＴｉ｝とから、｛ｔｉ｝を更新する（Ｓ１５２）。また、これら｛ｔｉ｝と蓄積部４に蓄積された｛（ｘｉ，ｙｉ）｝とに基づいて当該位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を算出し、位置算出装置から出力する（Ｓ１５３）。さらに、処理部５が蓄積部４に蓄積されたＡ、Ｂ、θを位置算出装置から出力するように構成することもできる。
【００９０】
このように、第１の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３及び蓄積部４を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５とを有し；
処理部５は、信号伝搬遅延時間測定部３により測定された伝搬遅延時間により位置算出装置の位置を求める位置算出手段と、伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算する標準偏差計算手段と、検出した各基地局の位置と、位置算出手段で計算した位置算出装置の位置と、標準偏差計算手段で計算した測距誤差標準偏差とにより位置算出装置の測位誤差を計算する誤差計算手段と、誤差計算手段で計算した測位誤差により測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出する導出手段とを備え、位置算出手段は、再検出された測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号により位置算出装置の位置を再度算出する。
【００９１】
よって、各基地局からの信号を検出して（Ｓ１０２）、各基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、位置算出装置の位置及び伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算し（Ｓ１０３）、各基地局の位置と、位置算出装置の位置及び測距誤差標準偏差とにより位置算出装置の測位誤差を計算し（Ｓ１０４、Ｓ１０５）、計算した位置算出装置の測位誤差に基づき、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し（Ｓ１０９）、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号を再検出して（Ｓ１１０）、位置算出装置の位置を再度算出することから（Ｓ１１２）、測位に要する時間や、消費電力の増大を抑えつつ、位置算出装置の正確な位置を測定することができる。
【００９２】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差と予め定めた値とを比較した結果に基づいて位置算出の終了を判定するので（Ｓ１０６）、測位誤差が一定値以下の位置測定結果を得ることができる。
【００９３】
さらに、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の各々からの信号を再検出（Ｓ１１０）して測定した各伝搬遅延時間と、該伝搬遅延時間の判定により生じる各測距誤差標準偏差と、当該再検出以前に判定された基地局の伝搬遅延時間判定値と、当該再検出以前に計算された測距誤差標準偏差と、各基地局の位置とに基づいて、位置算出装置の位置を算出するとともに、導出した測位誤差改善見込みが大きい基地局の各々について伝搬遅延時間判定値と、測距誤差標準偏差の計算値とを更新して（Ｓ１１１）、位置算出装置の位置を再度算出することから、少ない演算で位置算出装置の測位誤差を低減することができる（Ｓ１１２）。
【００９４】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差が大きい方向を算出して（Ｓ１０５）、当該方向から信号を送信している基地局を測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局として導出する。すなわち、計算した測位誤差と、各々の基地局に関して、位置算出装置に対する方向余弦の測距誤差標準偏差による商と、に基づいて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の順番を導出するので（Ｓ１０９）、少ない演算で位置算出装置の測位誤差の低減に寄与が大きい基地局を選択することができる。
【００９５】
また、図４において説明した位置算出方法では、各基地局からの信号を検出して（Ｓ１４１）、各基地局からの信号の伝搬遅延時間を判定して、位置算出装置の位置及び伝搬遅延時間の判定により生じる測距誤差標準偏差を計算し（Ｓ１４２）、各基地局の位置と、位置算出装置の位置及び測距誤差標準偏差とにより、位置算出装置の測位誤差を計算し（Ｓ１４５）、計算した位置算出装置の測位誤差に基づき、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し（Ｓ１４８）、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局について、該基地局からの信号を再検出したときの測距誤差を計算して、基地局からの信号を再検出する所要再検出回数を計算し（Ｓ１４９、Ｓ１５０、Ｓ１４６）、各基地局からの信号を、所要再検出回数、再検出して測定した各伝搬遅延時間と、該伝搬遅延時間の測定により生じる各測距誤差標準偏差と、当該再検出以前に測定された基地局の伝搬遅延時間と、当該再検出以前に計算された測距誤差標準偏差と、各無線送信局の位置とに基づいて、前記位置算出装置の位置を再度算出する（Ｓ１５１〜Ｓ１５３）するので、基地局からの信号の検出回数による測位誤差の減少を試算してから、基地局からの信号を再検出して、受信機の位置を再度算出することから、無駄な演算を省いて、位置算出装置の正確な位置を測定することができる。
【００９６】
さらに、計算した位置算出装置の測位誤差が大きい方向を算出して、当該方向から信号を送信している基地局を測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局として導出する（Ｓ１４８）。すなわち、計算した測位誤差と、各々の基地局に関して、位置算出装置に対する方向余弦の測距誤差標準偏差による商と、に基づいて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局の順番を導出するので（Ｓ１４８）、少ない演算で位置算出装置の測位誤差の低減に寄与が大きい基地局を選択することができる。
【００９７】
図５は、本発明の第２の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。第２の実施の形態の位置算出装置は、第１の実施の形態（図１）の位置算出装置と比べて、表示部６を備える点を特徴とする。なお、第１の実施の形態（図１）と同じ符号を付した構成は、同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。処理部５’は、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）を出力する際に、蓄積部４に蓄積された測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）より測位誤差を示す楕円Ｅを求め、出力する。この楕円Ｅは数式１９により表される。
【００９８】
【数１９】
【００９９】
なお、楕円は相似形に拡大又は縮小して表示することもできる。例えば、
【０１００】
【数２０】
【０１０１】
図６は、本発明の第３の実施の形態の位置算出装置の主要な構成を示すブロック図である。
【０１０２】
第３の実施の形態の位置算出装置は、第２の実施の形態（図５）の位置算出装置と比べて、地図データベース７を備える点で特徴がある。なお、なお、第１の実施の形態（図１）又は第２の実施の形態（図５）と同じ符号を付した構成は、同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。
【０１０３】
処理部５”は、位置算出装置の位置（ｘ０，ｙ０）に基づいて地図データベース７より地図データを読み出し、測位の推定誤差を示す楕円Ｅとともに、表示部６’へ出力する。すなわち、地図データベース７から読み出した地図データに誤差楕円Ｅを重ねた地図データを作成し、出力しする。表示部６’は、上記地図データと誤差楕円Ｅとを表示して、位置算出装置を誤差を表示する測位誤差表示装置として機能させる。さらに、地図情報と誤差楕円Ｅを重ねて表示することで、自分が存在する場所を容易に特定することもできる。例えば、図６において、誤差楕円の長径は北北西（南南東）の方向となっており、誤差楕円の付近に北北西から南南東の方向に道路が存在するので、この道路上にいる可能性が大きいことが分かる。
【０１０４】
また、処理部５”が、誤差楕円を特徴づけるパラメータＡ、Ｂ、Ｐに基づいて、表示部６’に楕円が適切に表示されるように、表示する地図の縮尺を制御するように構成することもできる。
【０１０５】
さらに、楕円Ｅを数式２０を用いて求め、確率Ｐを表示部６’に表示するように構成することもできる。
【０１０６】
図７は、本発明の第２又は第３の実施の形態の位置算出装置による、位置算出方法のフローチャートである。
【０１０７】
図７の位置算出方法は、第１の実施の形態の位置算出方法（図２）と比べて、ステップＳ１６６、Ｓ１６７に特徴がある。なお、図２の位置算出方法と同じ処理をするステップの説明は省略する。
【０１０８】
この位置算出方法の最初に、終了フラグをＯＦＦに設定しておく（Ｓ１６１）。測位誤差表示装置は、測位誤差（Ａ、Ｂ、θ）を算出すると（Ｓ１６５）、その測位誤差に対応した楕円Ｅの表示を更新する（Ｓ１６６）。その後、終了フラグがＯＮであると判定すると（Ｓ１６７）、位置算出計算を終了する。
【０１０９】
ユーザーは、Ｓ１６５〜Ｓ１７１における位置算出計算の繰り返しによって、表示部６’に表示される、徐々に縮小していく楕円Ｅによって測位誤差の推定値を確認して、満足する誤差に達したら、処理部５”に対して入力されるパラメタである終了フラグをＯＮに設定し、位置算出計算を終了させる。入力パラメタの設定には、例えばキーボードを利用すればよい。
【０１１０】
このように、第２の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、位置算出結果を表示する表示部６と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４及び表示部６を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５とを有し、
処理部５は位置算出装置の位置と測位誤差とを算出するとともに、この測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、表示部６は位置算出装置の位置とともに誤差範囲を楕円にて表示するので、位置算出装置の正確な位置を測定することができるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１１１】
また、第３の実施の形態の位置算出装置は、基地局からの信号を受信する受信部１と、基地局からの信号の遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成部２と、遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を判定する信号伝搬遅延時間測定部３と、位置算出装置の位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部４と、位置算出結果を表示する表示部６’と、地図情報が読み出される地図データベース７と、受信部１、遅延プロファイル作成部２、信号伝搬遅延時間測定部３、蓄積部４、表示部６’及び地図データベース７を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部５”とを有し、
処理部５”は位置算出装置の位置と測位誤差とを算出するとともに、この測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、誤差楕円が含まれる範囲の地図情報を地図データベース７から選択して、表示部６’は位置算出装置の位置、誤差楕円とともに地図情報を表示するので、位置算出装置の正確な位置や誤差を測定することができるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１１２】
また、表示部に誤差楕円に位置算出装置の位置が含まれる確率を表示するので、算出された位置の精度を容易に認識することができる。
【０１１３】
図８は、本発明の第４の実施の形態の位置情報提供システムの主要な構成を示すブロック図である。
【０１１４】
推定測位誤差の算出と表示は、一つの装置のみで行う必要はなく、利用者の用途に応じて、システム上に分散して構成してもよい。第４の実施の形態の位置情報提供システムは第１〜３の実施の形態に係る位置検出方法を用いた位置情報提供システムである。
【０１１５】
第４の実施の形態の位置情報提供システムにおいて、位置検出端末１０は、第１の実施の形態に係る位置算出装置１２と、通信ネットワークを介してサーバ装置２０と通信する通信制御部１１とを備えている。表示端末２０は、通信ネットワークを介してサーバ装置２０と通信する通信制御部２１と、位置検出端末１０の位置及び誤差楕円Ｅが表示された地図を表示する表示部２２とを備えている。
【０１１６】
サーバ装置３０は、図９に示すように、通信ネットワークを介して他の端末と通信する通信制御部３１と、位置検出端末１０の識別情報に基づいて認証及び課金を行うための認証・課金部３２と、地図データベース３４と、位置及び誤差楕円Ｅとに基づいて、地図データベース３４より当該誤差楕円Ｅに対応する地図データを選択して、該地図に誤差楕円Ｅを追記するための地図作成部３３とを備える。
【０１１７】
なお、位置算出装置１２は第１の実施の形態に係るものを用いたが、第２又は第３の実施の形態に係る位置算出装置を用いてもよい、その場合、サーバ装置３０から位置検出端末１０と表示端末２０の両方に地図データを送信するように構成すると、位置検出端末１０に地図データを備える必要がない。
【０１１８】
次に、第４の実施の形態の位置情報提供システムの動作について説明する。
【０１１９】
図１０は、第４の実施の形態の位置情報提供システムの動作を示すフローチャートである。
【０１２０】
まず、位置検出端末１０において、位置検出端末１０の位置（ｘ０，ｙ０）とその推定誤差を示す楕円Ｅのパラメータ（Ａ、Ｂ、θ）とを算出する（Ｓ１８１）。そして、位置情報の発信元である位置検出端末１０の識別情報（端末ＩＤ）と、宛先となる表示端末２０の識別情報（電話番号、電子メールアドレス等）と、算出した位置（ｘ０，ｙ０）と、楕円Ｅのパラメータ（Ａ、Ｂ、θ）とを含むメッセージをサーバ装置３０に送付する（Ｓ１８２）。
【０１２１】
次に、サーバ装置３０は、メッセージに含まれる位置検出端末１０の識別情報に基づいて認証処理を行い（Ｓ１８３）、必要に応じて課金処理をする（Ｓ１８４）。続いて、同メッセージに含まれる位置（ｘ０，ｙ０）と、誤差楕円Ｅとに基づいて、地図データベース３４より誤差楕円Ｅを含む地図データを選択して、該地図上に誤差楕円Ｅを記載する（Ｓ１８５）。そして、発信元の位置検出端末１０の識別情報（端末ＩＤ）と、宛先となる表示端末２０の識別情報（電話番号等）と、誤差楕円Ｅを含む地図データとを、宛先となる表示端末２０へ転送する（Ｓ１８６）。
【０１２２】
そして、表示端末２０は、誤差楕円Ｅが記載された地図を表示部２２に表示する（Ｓ１８７）。
【０１２３】
このように、第４の実施の形態の位置情報提供システムは、複数の基地局からの信号の伝搬遅延時間により位置を算出する位置算出装置１２を備える位置検出端末１０と、地図情報を提供するサーバ装置３０と、位置検出端末が検出した位置情報を使用者が視認可能な形態で提供する表示端末２０と、位置検出端末１０、サーバ装置３０及び表示端末２０を通信可能に接続する通信ネットワークとを有する位置情報提供システムであって；位置算出装置１２は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出する導出手段と、導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局からの信号を再検出して位置検出端末１０の位置を再度算出する位置算出手段とを備え；サーバ装置３０は、位置算出装置１２の位置に基づいて、この位置に対応する地図情報を選択して出力する地図情報出力手段を備え；表示装置２０は、位置算出装置１２の位置と地図情報とを使用者が認識可能な情報として出力する。よって、位置算出装置１２は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある基地局を導出し、導出した基地局からの信号を再検出して位置検出端末１０の位置を再度算出し、該算出した位置情報を通信ネットワークに向けて出力し、表示端末２０は、位置算出装置１２にから通信ネットワークを介して受信した測位結果とサーバ装置３０が出力したこの測位結果に対応する地図情報とを関連させて表示部２２に表示するので、表示端末２０の所持者が、別の場所に位置する位置検出端末１０の実際の位置を探索することができる。また、地図データベースをサーバ装置３０で一元的に管理できるので、当該位置情報提供システムが複数の位置検出端末１０や表示端末２０を含む場合でも、地図データベースの保守が容易となる。
【０１２４】
さらに、位置算出装置１２は位置検出端末１０の位置とともに測位誤差を出力し、サーバ装置３０（地図情報出力手段）は測位誤差に基づいて算出された楕円が含まれる範囲の地図情報を選択して出力し、表示装置２０は位置検出端末の位置１０、誤差楕円及び地図情報を表示部２２に表示するので、位置検出端末１０の正確な位置を測定できるとともに、測位誤差を認識させることができ、位置算出の継続や終了の判断に役立てることができる。
【０１２５】
また、第４の実施の形態の位置情報提供システムに用いられるサーバ装置３０は、複数の基地局からの信号の伝搬遅延時間を用いて、測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局を導出し、前記導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局からの信号を再検出して、自装置の位置を算出する算出する位置算出装置１２を備える位置検出端末１０と、位置検出端末１０が検出した位置情報を使用者に提供する表示端末２０と、位置検出端末１０及び表示端末２０と通信ネットワークを介して通信可能に接続されるサーバ装置３０であって、通信ネットワークを介して他の端末と通信する通信制御部３１と、地図データベース３４から地図情報を読み出して提供する地図作成部３３とを有し、地図作成部３３は、位置算出装置１２により算出された位置検出端末１０の測位誤差（位置情報）に基づいて、この測位誤差に対応する地図情報を選択し、通信制御部３１は、表示端末２０に対し、該地図情報を出力するので、表示端末２０の所持者が、別の場所に位置する位置検出端末１０の位置を探索して、位置検出端末の位置、測位誤差を地図上で認識することができる。
【０１２６】
さらに、サーバ装置は、位置検出端末の識別情報に基づいて認証および課金を行うための認証・課金部３２を有し、認証・課金部３２は地図情報の利用状況に基づいて課金データを作成するので、地図利用に係る料金を確実に課金することができる。
【０１２７】
次に、本発明による位置算出方法の効果を計算機シミュレーションにより示す。
【０１２８】
目標測位精度として、測位誤差の累積分布の６７％値を５０ｍ以下とする。これは、１９９９年９月１５日にＦＣＣ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）が報知したＥｎｈａｎｃｅｄ ９１１（Ｅ９１１）ＰｈａｓｅII ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓに記載されている条件である。
【０１２９】
シミュレーション条件として、以下を仮定する。ただし距離の単位はｍである。
・位置検出端末の真の位置 （ｘ０，ｙ０）＝（１５００，１３０）
・第一のステップで検出した基地局 ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３
また、位置検出端末１０において信号検出の際に判定する各基地局についての伝搬遅延時間は、位置検出端末１０から基地局までの距離を光速で割った値に、基地局毎にそれぞれ独立したノイズを加えた値とする。ただし、このノイズは平均０、標準偏差０．１４μ秒の正規分布に従うものとする。よって、位置検出端末１０と基地局との距離は、この値で正規分布をする。
【０１３０】
図１１は、第１の実施の形態の位置算出方法により、位置検出端末１０位置を算出する途中の状態を示す誤差分布であり、図２のステップＳ１０４により算出された位置検出端末１０の測位結果の誤差分布を示す。図１１において横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とし、サンプル数は５０００である。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は５５ｍとなり、上記目標精度を満たさない。
【０１３１】
図２のステップＳ１０５及びステップＳ１０９を実行すると、上記の各測位結果いずれにおいても、ＢＳ３が誤差改善見込みが最も大きい基地局となる。例えば、測位結果が（ｘ０，ｙ０）＝（１５００，１３０）のとき、Ａ＝３０ｍ、Ｂ＝４４ｍ、θ＝２．７度、ｂ１＝−０．００３２、ｂ２＝−０．００４９、ｂ３＝０．０２４となる。この楕円パラメータと、位置検出端末１０と各基地局との相対位置から、この楕円の長径Ｂの方向にある基地局はＢＳ３であることがわかる。
【０１３２】
続いて、図２のステップＳ１１０〜Ｓ１１２を実行する。すなわち、誤差改善見込みが最も大きい基地局と判断したＢＳ３について信号を再検出して伝搬遅延時間を判定し、該基地局からの伝搬遅延時間を再判定して、位置検出端末１０位置を測位する。この測位結果の誤差の分布を図１２に示す。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は４８ｍとなり、上記目標精度を満たす。
【０１３３】
一方、誤差改善の見込みをつけずに、再測位した場合の誤差分布を図１３及び図１４に示す。図１３は基地局ＢＳ１について、図１４は基地局ＢＳ２について、前述したＢＳ３の場合と同様に再測位した結果の誤差の分布を示す。これらの場合、測位誤差の累積分布の６７％値はいずれも５１ｍとなり、上記目標精度は満たされない。
【０１３４】
上記と同様に、全ての基地局について信号を再検出して再測位した結果の誤差の分布の様子を図１５に示す。この場合、測位誤差の累積分布の６７％値は３９ｍとなる。上記目標精度を十分に満たすが、測位結果を得るまでの処理のほとんどは遅延プロファイルの作成に費やされる。そのため、全ての基地局（上記の場合、３局）について信号を再検出して再測位する場合には、一つの基地局について信号を再検出して再測位する場合に比べて約３倍の量の計算をしなければならない。その分、位置検出の処理時間が長くなり、消費電力が増大して、位置算出の効率が劣化してしまう。
【０１３５】
本発明によれば、予め誤差改善見込みの大きい基地局を計算して、その基地局からの信号の受信タイミングを再度測定して測位精度を向上させるので、位置算出に要する時間、消費電力の増加を抑制しつつ、測位精度を向上させることができる。
【０１３６】
特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
【０１３８】
請求項１に記載の位置算出方法において、前記移動局の測位誤差から誤差範囲を表す楕円を算出し、前記楕円が含まれる範囲の地図情報を地図データベースから選択することを特徴とする位置算出方法。
【０１３９】
さらに、前記誤差範囲を表す楕円に、前記受信機の位置が含まれる確率を算出することを特徴とする位置算出方法。
【０１４０】
複数の無線送信局からの信号の伝搬遅延時間により位置を算出する算出する位置算出装置を備える位置検出端末と、地図情報を提供するサーバ装置と、前記位置検出端末が検出した位置情報を使用者が認識可能な形態で提供する位置情報認識装置とを有する位置情報提供システムであって、
前記位置検出端末、前記サーバ装置及び前記位置情報認識装置は通信ネットワークを介して通信可能に接続されており、
前記位置算出装置は、測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局を導出する導出手段と、前記導出した測位誤差の大きい方向に近い方向にある無線送信局からの信号を再検出して前記位置検出端末の位置を再度算出する位置算出手段とを備え、
前記サーバ装置は、前記位置算出装置により算出された位置検出端末の位置に基づいて、この位置に対応する地図情報を選択して出力する地図情報出力手段を備え、
前記位置情報認識装置は、前記位置算出装置の位置と前記地図情報とを使用者が認識可能な情報として出力することを特徴とする位置情報提供システム。
【０１４１】
さらに、前記位置算出装置は、前記位置検出端末の位置とともに、測位誤差を出力し、
前記地図情報出力手段は、前記測位誤差に基づいて算出された楕円が含まれる範囲の地図情報を選択して出力し、
前記位置情報認識装置は、前記位置検出端末の位置、前記測位誤差及び前記地図情報を表示することにより出力することを特徴とする位置情報提供システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の位置算出装置のブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法のフローチャートである。
【図３】 第１の実施の形態における、改善見込みの大きい基地局を求める方法のフローチャートである。
【図４】 本発明の第１の実施の形態の異なる位置算出方法のフローチャートである。
【図５】 本発明の第２の実施の形態の位置算出装置のブロック図である。
【図６】 本発明の測位誤差表示装置の別の実施例を示す図である。
【図７】 本発明の別の位置算出方法のフローチャートである。
【図８】 本発明の第４の実施の形態の位置情報提供システムのブロック図である。
【図９】 図８に示す位置情報提供システムに用いられるサーバ装置のブロック図である。
【図１０】 図８に示す位置情報提供システムの動作フローチャートである。
【図１１】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１２】 本発明による位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１３】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１４】 本発明によらない位置算出方法の測位誤差分布図である。
【図１５】 全ての基地局について再測位した誤差分布図である。
【符号の説明】
１ 受信部
２ 遅延プロファイル作成
３ 信号伝搬遅延時間測定部
４ 蓄積部
５、５’、５” 処理部
６、６’ 表示部
７、３４ 地図データベース
１０ 位置検出端末
１１、２１、３１通信制御部
１２ 位置算出装置
２０ 表示端末
２２ 表示部
３０ サーバ装置
３２ 認証課金部
３３ 地図作成部、
ｘ０，ｙ０ 算出した端末（位置算出装置）の位置
ＢＳｉ 検出した基地局（無線送信局）
ｎ 検出した基地局の台数
ｘｉ，ｙｉ 基地局ＢＳｉの位置、
ｔｉ 基地局ＢＳｉからの信号の伝搬遅延時間の判定値、
ｗｉ 基地局ＢＳｉからの測距誤差標準偏差の計算値の逆数
Ａ、Ｂ、θ 推定測位誤差
ａｉ、ｂｉ 推定測位誤差を算出するための中間結果
ｏｒｄ（ｊ）推定測誤差に対し誤差改善見込みの大きい基地局の順番、
ＣＮＴｉ 基地局ＢＳｉに関する所要再検出回数
Claims (8)
- 位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出方法であって、
各無線基地局についての伝搬遅延時間を測定して、前記移動局の位置を仮に決定し、前記仮決定された移動局の位置の平面測位誤差を示す楕円を算出し、
前記算出された楕円と、前記仮決定された移動局の位置と、前記仮決定された移動局の位置からみた前記各無線基地局の方向とに基づいて、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線基地局を導出し、
前記追加的な伝搬遅延時間測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記移動局の位置の仮決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、前記移動局の位置を算出することを特徴とする位置算出方法。 - 前記伝搬遅延時間の測定誤差の標準偏差の各推定値に基づいて、前記平面測位誤差を示す楕円を算出し、前記追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる無線送信局を導出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出方法。
- 前記無線基地局の位置に関し前記移動局の仮位置に対する方向余弦成分の、前記各測距誤差の標準偏差の推定値による各々の商の降順に基づいて、前記追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる無線基地局の順番を導出することを特徴とする請求項２に記載の位置算出方法。
- 前記算出された平面測位誤差を示す楕円の長軸方向を利用して、前記追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる無線基地局の順番を導出することを特徴とする請求項１に記載の位置算出方法。
- 位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出装置であって、
受信した信号の遅延プロファイルを解析して信号の伝搬遅延時間を測定する信号伝搬遅延時間測定部と、
位置算出に必要なデータを蓄積する蓄積部と、
前記信号伝搬遅延時間測定部及び前記蓄積部を制御し、位置算出に用いる各種データに処理をして、測位演算を行う処理部とを備え、
前記処理部は、
前記伝搬遅延時間の測定により生じる測距誤差標準偏差を推定する標準偏差計算手段と、
前記各無線基地局の位置と、前記位置算出手段によって計算された前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差とにより、前記移動局の平面測位誤差を示す楕円を計算する誤差計算手段と、
前記各無線基地局の位置と、前記移動局の仮位置と、前記標準偏差計算手段によって推定された測距誤差標準偏差と、前記誤差計算手段によって計算された平面測位誤差を示す楕円とにより、追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる前記無線送信局を導出する導出手段と、
当該追加的な測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記位置算出装置の仮位置の決定のために測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とに基づいて、位置算出装置の位置を算出する位置算出手段とを備えることを特徴とする位置算出装置。 - 前記導出手段は、前記無線基地局の位置に関し前記位置算出装置の仮位置に対する方向余弦成分の、前記各測距誤差の標準偏差の推定値による各々商の降順に基づいて、前記追加的な伝搬遅延時間測定の対象となる無線基地局の順番を導出することを特徴とする請求 項５に記載の位置算出装置。
- 前記誤差計算手段によって計算された平面測位誤差を示す楕円を表示する表示部を備え、
前記処理部は、追加的な伝搬遅延時間測定の終了の指示を入力パラメタとして受け付けることを特徴とする請求項５に記載の位置算出装置。 - 位置が既知である複数の無線基地局と移動局との間における無線信号の伝搬遅延時間により該移動局の位置を算出する位置算出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記移動局の位置を仮に決定し、前記仮決定された移動局の位置の平面測位誤差を示す楕円を算出する第１の手順と、
前記算出された楕円と、前記仮決定された移動局の位置と、前記各無線基地局の位置と、前記伝搬遅延時間の測距誤差の標準偏差の推定値とに基づいて、追加的な伝搬遅延時間測定の対象をとなる前記無線基地局を決定する第２の手順と、
さらに、前記追加的な測定を行い、当該追加的な測定によって得られた伝搬遅延時間と、前記仮決定の際に測定された各伝搬遅延時間と、前記各無線基地局の位置とによって、前記移動局の位置を決定する第３の手順とを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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