JP3770046B2 - Position detection system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、PHS(Personal Handyphone System)のようなデジタル無線通信システムが急速に普及している。図12はPHSの概略構成図であり、このシステムは、公衆電話回線のような通信回線網1に接続された複数の基地局CS1…と、基地局CS1…との間で無線回線を介してデジタル通信を行う複数の端末PS1…と、各基地局CS1…に個別に割り当てられた基地局IDやその設置位置を示す位置情報(例えば緯度や経度など)や送信出力などの情報が登録された位置データベース3を有し各端末PS1…の現在位置を推定する位置情報センター2とを備えている。
【0003】
端末PS1は、周辺に存在する複数の基地局CS1…の内、電波の受信レベルが最も高い基地局(例えば基地局CS1)との間に無線回線が設定され、この基地局CS1を介して通信回線網1に接続されるのであるが、端末PS1では基地局CS1の電波からこの基地局CS1に割り当てられた基地局IDを抽出することができる。従って、端末PS1が抽出した基地局CS1の基地局IDを位置情報センター2に送信し、位置情報センター2のサーバ4が基地局CS1の基地局IDを元に位置データベース3を検索して、基地局CS1の設置位置を読み出すことにより、端末PS1がこの基地局CS1の設置位置の周辺に存在していると推定できるから、各基地局CS1…の設置間隔程度の検出精度で端末PS1の現在位置を検出することができる。
【0004】
また、端末PS1の検出精度を高めるために、端末PS1が周辺に存在する複数の基地局CS1…からの電波を受信して、これらの基地局CS1…の基地局IDを抽出すると共に、各基地局CS1…からの電波の受信レベルを検出し、電波を受信した基地局CS1…の基地局IDとその電波の受信レベルを位置情報センター2に出力した位置検出システムも提案されている。図14に示すように電波の受信レベルは基地局CS1…からの距離に応じて減衰するので、位置情報センター2のサーバ4では、端末PS1…が受信した電波の受信レベルから基地局CS1…と端末PS1…との間の大凡の距離を推定することができ、複数の基地局CS1…と端末PS1との間の距離から三点測量の要領で端末PS1の現在位置を推定することができる(例えば、特開平10−239416号公報参照)。
【0005】
図13(a)はこの位置検出システムの動作アルゴリズムを示すフローチャートであり、端末PS1を所持する使用者が端末PS1の操作釦を操作して、自局の位置情報を位置情報センター2に要求する自局位置情報要求イベントを発生すると(ステップS31)、端末PS1では制御チャネルをサーチし、例えば端末PS1の周辺に存在する4つの基地局CS1〜CS4からの制御信号を取得する(ステップS32)。端末PS1は取得した制御信号から各基地局CS1〜CS4の基地局IDを抽出すると共に、各基地局CS1〜CS4からの電波の受信レベルL1〜L4を検出し、基地局IDと電波の受信レベルL1〜L4のデータを含む周辺基地局リストを作成した後、電波の受信レベルが最も高い基地局(例えば基地局CS4)を介して作成した周辺基地局リストを位置情報センター2に送信する(ステップS33)。この時、位置情報センター2のサーバ4は、端末PS1より送信された周辺基地局リストの基地局IDを元に位置データベース3から各基地局CS1〜CS4の位置情報及び送信出力を読み出し、図14に示す電波の減衰特性に基づいて各基地局CS1〜CS4の電波の受信レベルL1〜L4より端末PS1と各基地局CS1〜CS4との間の距離X1〜X4を推定する。そして、サーバ4では、端末PS1と各基地局CS1〜CS4との間の距離X1〜X4の推定値と、各基地局CS1〜CS4の設置位置の位置情報(経度や緯度など)とから、図15に示すように三点測量の要領で端末PS1の現在位置を推定し(ステップS34)、推定した端末PS1の位置を通信回線網1及び基地局CS4を介して端末PS1に送信する(ステップS35)。
【0006】
上述のように位置情報センター2では端末PS1の現在位置を検出することができるので、位置情報センター2から端末PS1にその現在位置を通知するだけではなく、端末PS1の現在位置から最も近い駅や周辺にあるレストランなどの店舗の情報を端末PS1側に通知するようなサービスを行うこともできる。またこの位置検出システムを、通信事業者と契約した第三者が端末PS1を持っている人の現在位置を知るためにも利用することができ、例えば端末PS1…を子供や徘徊者などの追跡対象者に持たせてその居場所を把握したり、工場や事業所内などで従業員に端末PS1…を持たせてその居場所を把握するといった用途にも利用できる。図13(b)のフローチャートは、第三者が端末PS1を所持する人の現在位置を検出する際の位置検出システムの動作アルゴリズムを示しており、第三者(オペレータ)が通信回線網1に接続された端末装置5を操作して、端末PS1の現在位置を検出するよう要求する端末位置検出要求メッセージを位置情報センター2に送信すると(ステップS36)、位置情報センター2のサーバ4が端末PS1に対して周辺基地局リストを送信するよう要求する基地局リスト送信要求メッセージを送信する(ステップS37)。端末PS1では基地局リスト送信要求メッセージを受信すると、制御チャネルをサーチして(ステップS38)、制御信号から周辺に存在する各基地局CS1…の基地局IDを抽出すると共に、各基地局CS1…からの電波の受信レベルを検出して、周辺基地局リストを作成した後、作成した周辺基地局リストを位置情報センター2に送信する(ステップS39)。この時、位置情報センター2のサーバ4は、端末PS1より送信された周辺基地局リストの情報と位置データベース3に登録された各基地局CS1…の位置情報とから端末PS1の現在位置を検出し(ステップS40)、その検出結果を端末装置5に送信し、第三者に対して追跡対象者の所持する端末PS1…の現在位置を通知する(ステップS41)。
【0007】
また、PHSを用いた位置検出システムとしては図16に示すようなシステムも提案されている。本システムでは各基地局CS1…が、初期設置時に通信回線網1を介して位置情報センター2との間で通信を行い、自局の設置位置に関する位置情報(例えば緯度や経度など)を取得して、内部のメモリに記憶させており、取得した位置情報や送信出力などの情報を制御チャネルの無線報知情報メッセージの空き領域を利用して常時間欠送信している。すなわち基地局CS1…は、図19に示すように、制御チャネルを約100msecの間隔で送信しており、その内のPCH(一斉呼出チャネル)領域では着呼が無い場合、通常アイドルデータを送信しているが、その代わりに自局の位置情報及び送信出力などの情報をPCH領域のフォーマットで送信している。そして、各端末PS1…では各基地局CS1…から受信した位置情報に基づいて自己の現在位置を推定している。尚、各基地局CS1…にGPS受信機を搭載すれば、位置情報センター2から位置情報を取得しなくても、GPS受信機を用いて自局の位置情報を取得することができる。
【0008】
図18のフローチャートは端末PS1…において自己の現在位置を検出する際の動作アルゴリズムを示しており、端末PS1を所持する使用者が端末PS1の操作釦を操作して、自局の位置情報を検出する自局位置情報要求イベントを発生すると(ステップS42)、端末PS1では制御チャネルをサーチし(ステップS43)、例えば端末PS1の周辺に存在する4つの基地局CS1〜CS4からの制御信号を取得し、各基地局CS1〜CS4の位置情報(経度及び緯度)やその送信出力などの情報を各基地局CS1〜CS4から直接取得する(ステップS44)。端末PS1の内部メモリには、各基地局CS1〜CS4からの電波の距離減衰特性が予め設定されており、端末PS1では各基地局CS1〜CS4の電波の受信レベルから各基地局CS1〜CS4と端末PS1との間の距離を推定し、各基地局CS1〜CS4の設置位置と各基地局CS1〜CS4までの距離とから、三点測量の要領で自己の現在位置を推定する(ステップS45)。
【0009】
この位置検出システムでは、位置情報センター2のサーバ4にアクセスすることなく、端末PS1単独で自己の現在位置を検出することができるから、前述の位置検出システムと比較して、位置検出に要する処理時間が短くなり、また位置情報センター2側のシステム構成を簡略化でき、さらに位置情報センター2との間の通信コストを削減することもできる。また、この位置検出システムでは、第三者に端末PS1…の現在位置を通知するサービスを行わない場合、位置情報センター2を無くすこともでき、システムのコストを大幅に削減できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、PHSのように基地局CS1…の送信出力が弱い場合、屋内やビルの谷間などでは基地局CS1…の電波が端末PS1…に届かず、端末PS1…と基地局CS1…との間の無線通信ができないため、例えば窓際などに端末PS1…と基地局CS1…との間の電波信号を中継する無線中継装置6を設置し、無線中継装置6が基地局CS1…から送信された制御チャネルを屋内側に送信することによって、屋内においても端末PS1…と基地局CS1…との間の無線通信を可能にしている。
【0011】
ここで、図12に示す位置検出システムにおいて端末PS2が屋内にある場合、端末PS2は無線中継装置6を介して基地局CS1と無線通信を行っており、無線中継装置6の電波しか直接受信できないので、位置情報センター2から基地局リスト要求メッセージが入力された場合、端末PS2では周辺に存在する基地局CS1…の位置情報を検出することはできず、そのため無線中継装置6に個別に割り当てられた中継装置IDのみを送信する。しかしながら、無線中継装置6は可搬型であり、設置場所を容易に変更できるため、位置情報センター2で無線中継装置6の設置場所を管理するのは実際上無理があり、端末PS2…の位置を検出することはできなかった。
【0012】
また、屋内に存在する端末PS2が、無線中継装置6以外の基地局CS1…の電波を直接受信できたとしても、建物の外壁等によって基地局CS1…からの電波が著しく減衰されるため、電波の受信レベルから基地局CS1…までの距離を推定すると、実際の距離よりも推定結果が大きくなり、しかも最も近傍に存在する基地局の位置情報を利用できない場合があり、検出精度が悪化するという問題があった。尚、このような問題は、端末PS2が屋内に設置された場合だけではなく、屋外において例えばビルの谷間などの電波の届きにくい地域に無線中継装置6を設置した場合にも同様の問題が発生する虞がある。
【0013】
さらに、図17に示す位置検出システムは、上述した図16の位置検出システムにおいて例えば窓際などに無線中継装置6を設置し、屋内の端末PS2と基地局CS1…との間での無線通信を可能にしたシステムであるが、無線中継装置6では、無線中継装置6に最も近い(すなわち電波の受信レベルが最も高い)基地局CS1から送信される位置情報や送信出力などの報知情報SG1…を受信し、受信した報知情報SG1…を基地局CS1の送信タイミングとは異なるタイミングで端末PS2に送信している(図20参照)。ここで、無線中継装置6から送信される報知情報SG1…は、基地局CS1から送信される報知情報SG1…と同一であり、基地局CS1が自己の位置情報を報知情報として送信した場合、無線中継装置6では基地局CS1の位置情報をそのまま送信してしまうため、無線中継装置6の信号を受信した端末PS2では、無線中継装置6の位置を基地局CS1の位置と誤認識し、自己の現在位置を正確に検出できないという問題があった。
【0014】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、端末の現在位置の検出精度を向上させた位置検出システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、有線の通信回線網に接続された複数の基地局と、前記基地局との間で無線回線を介してデジタル通信を行う複数の端末と、前記各基地局の設置位置が登録された位置データベースを有し前記端末の現在位置を検出するセンター局と、前記基地局と前記端末との間で送受信される無線信号を中継する1乃至複数の無線中継装置とを備え、前記各端末が、当該端末の周辺に存在する1又は複数の基地局から送信された無線信号を受信する第1の受信手段と、前記第1の受信手段の受信した各基地局の無線信号から各基地局に個別に割り当てられた基地局IDを取得する基地局ID取得手段と、基地局ID取得手段が取得した基地局IDのリストをセンター局に送信する第1の基地局ID送信手段とを具備し、前記センター局が、前記端末より前記基地局及び前記通信回線網を介して送信された基地局IDのリストと前記位置データベースに登録された前記各基地局の設置位置とから前記端末の現在位置を推定する位置推定手段を具備して成る位置検出システムにおいて、前記各無線中継装置に、当該無線中継装置の周辺に存在する1又は複数の基地局から送信された無線信号を受信する第2の受信手段と、前記第2の受信手段の受信した各基地局の無線信号から取得した各基地局の基地局IDを記憶する記憶手段と、前記端末から基地局IDのリストを含む信号を受信すると、受信した基地局IDのリストに前記記憶手段の記憶した基地局IDを付加して前記センター局に送信する第2の基地局ID送信手段とを設け、前記センター局の位置推定手段は、前記端末より前記無線中継装置を介して基地局IDのリストを受信すると、基地局IDのリストに含まれる全ての基地局IDと、前記位置データベースに登録された前記各基地局の設置位置とをもとに前記端末の現在位置を推定することを特徴とする。
【0016】
このように、無線中継装置では、第2の受信手段が受信した無線信号から周辺に存在する基地局の基地局IDを取得して、記憶手段に記憶させており、この無線中継装置を介して基地局との間で無線通信を行う端末から基地局IDのリストを含む信号を受信すると、受信した基地局IDのリストに記憶手段に記憶させた基地局IDを付加して、第2の基地局ID送信手段がセンター局に送信しているので、センター局で端末の現在位置を推定する際に用いる情報を増やすことができ、端末の位置の推定精度を向上させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0020】
(基本構成)
先ず本発明に係る位置検出システムの基本構成を図1乃至図4を参照して説明する。図1は基本構成の位置検出システムをPHSに適用した例の概略構成図であり、公衆電話回線のような通信回線網1に接続された複数の基地局CS1…と、基地局CS1…との間で無線回線を介してデジタル通信を行う複数の端末PS1…と、各基地局CS1…の設置位置を示す位置情報(例えば緯度や経度など)や送信出力などの情報が登録された位置データベース3、及び、端末PS1…からの信号と位置データベース3に登録された各基地局CS1…の設置位置とに基づいて端末PS1…の現在位置を推定するサーバ(第1の位置推定手段)4からなる位置情報センター(センター局)2と、例えば建物の窓際などに設置され、端末PS1…と基地局CS1…との間の無線信号を中継する可搬型の無線中継装置6とを備えている。
【0021】
図4は端末PS1のブロック図であり、端末PS1は、周辺に存在する基地局CS1…や無線中継装置6から送信された無線信号をアンテナ19を介して受信する受信部(第1の受信手段)20と、アンテナ19を介して無線信号を送信する送信部22と、受信部20及び送信部21の動作を制御する制御部21と、動作プルグラムや各種のデータを記憶するメモリ23とで構成される。
【0022】
図3は無線中継装置6のブロック図であり、基地局CS1…から端末PS1…への信号を中継する際は、アンテナ11aを介して受信した基地局CS1…からの信号をRF部12aで周波数変換し、モデム部13aで復調した後、TDMA処理部14aでデコードして、CPU15で受信した情報を解析した後、TDMA処理部14bでコード化し、モデム部13bで変調した後、RF部12bで周波数変換し、アンテナ11bを介して外部に送信する。一方、端末PS1…から基地局CS1…への信号を中継する際は、上述と逆の信号経路で信号を中継し、アンテナ11aを介して基地局CS1…に信号を送信する。尚、図2中の16は動作プログラムやパラメータなどのデータを記憶するROM、17は演算データなどのデータや各基地局CS1…からの無線信号からCPU15が取得した各基地局CS1…の基地局IDを記憶する記憶手段としてのRAM、18は商用電源から電源供給され内部回路の動作電源を生成する電源部である。ここに、RF部12aやMODEM部13aやTDMA処理部14aなどから、基地局CS1…から送信された無線信号を受信する第2の受信手段や、RAMに記憶させた基地局IDを位置情報センター2に送信する第2の基地局ID送信手段が構成される。
【0023】
無線中継装置6は、例えばこの無線中継装置6に最も近い(すなわち電波の受信レベルが最も高い)基地局CS1との間に無線回線が設定され、基地局CS1の制御チャネルに含まれる位置報知情報を常時受信して、受信した位置報知情報と同一の情報を基地局CS1の送信タイミングとは異なるタイミングで端末PS2に間欠送信している。端末PS1が屋内にある場合、端末PS1では屋外に設置された基地局CS1…からの電波を直接受信することはできないが、無線中継装置6を例えば窓際に設置することによって、無線中継装置6を介して端末PS1と基地局CS1…との間の無線通信を可能にしている。
【0024】
図2は電源投入時における無線中継装置6の動作アルゴリズムを示しており、無線中継装置6に電源が投入されると(ステップS1)、無線中継装置6は制御チャネルをサーチし、周辺に存在する全ての基地局CS1…からの制御信号を取得する(ステップS2)。無線中継装置6のCPU15は、受信した制御信号から基地局IDを抽出すると共に、受信した信号の受信レベルを検出し、周辺に存在する基地局CS1…の基地局IDと、その電波の受信レベルのデータとで構成される周辺基地局リストを作成し、RAM17に記憶させる(ステップS3)。そして、CPU15は、RF部12aやMODEM部13aやTDMA処理部14aを用いて、RAM17に記憶させた周辺基地局リストを位置登録要求メッセージと共に基地局CS1及び通信回線網1を介して位置情報センター2に送信させる(ステップS4)。
【0025】
位置情報センター2内のサーバ4は、無線中継装置6から位置登録要求メッセージを受信すると、同時に受信した周辺基地局リストに含まれる基地局IDと電波の受信レベルのデータを取得し、基地局IDをもとに位置データベース3から周辺に存在する基地局CS1〜CS4の位置情報及びその送信出力の情報を検索する。またサーバ4では、電波の受信レベルと内部メモリに記憶している電波の減衰特性とから、周辺に存在する基地局CS1〜CS4と無線中継装置6との間の距離をそれぞれ推定し、それらの推定結果と各基地局CS1〜CS4の位置情報とを用いて三点測量の要領で無線中継装置6の設置位置を推定し、この無線中継装置6に割り当てられた中継装置IDとその位置情報とを位置データベース3に登録する(ステップS5)。尚、この無線中継装置6の位置情報が位置データベース3に既に登録されている場合、サーバ4は位置データベース3に登録されている位置情報を書き換える。その後、例えば位置情報センター2から無線中継装置6に運用開始信号が送信され、無線中継装置6が運用状態に移行する(ステップS6)。
【0026】
ここで、屋内にある端末PS1が自己の現在位置を検出する場合、端末PS1が屋外の基地局CS1…からの電波を全く受信できない場合でも、無線中継装置6からの電波を受信できれば、受信部20の受信した電波から基地局ID取得手段としての制御部21が無線中継装置6の中継装置IDを取得し、取得した中継装置IDをメモリ23に記憶させると共に、この中継装置IDを位置要求メッセージと共に第1の基地局ID送信手段としての送信部22から位置情報センター2に送信する。位置情報センター2内のサーバ4では、無線中継装置6から送信された位置情報要求メッセージと中継装置IDとを受信すると、この中継装置IDをもとに位置データベース3から無線中継装置6の設置位置を示す位置情報を検索し、無線中継装置6の位置情報を端末PS1に送信しており、端末PS1では無線中継装置6の設置位置から大凡の現在位置を検出することができる。
【0027】
尚、無線中継装置6の設置位置が通信事業者や無線中継装置6の位置情報を管理する管理者に無断で変更された場合でも、電源投入時に無線中継装置6が位置情報センター2へ位置登録要求メッセージを送信することによって、位置データベース3に登録されている位置情報が更新されるから、端末PS1の現在位置の誤検出を防止できる。
【0028】
(実施形態)
次に本発明の実施の形態を図5及び図6を参照して説明する。図5は本実施形態の位置検出システムをPHSに適用した例の概略構成図である。尚、無線中継装置6の動作以外は基本構成で説明した位置検出システムと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、端末PS1…及び無線中継装置6の構成は基本構成で説明した位置検出システムと同様であるので、図示及び説明は省略する。
【0029】
図6(a)は電源投入時における無線中継装置6の動作アルゴリズムを示しており、無線中継装置6に電源が投入されると(ステップS7)、無線中継装置6は制御チャネルをサーチし、周辺に存在する全ての基地局CS1…からの制御信号を取得する(ステップS8)。無線中継装置6のCPU15は、受信した制御信号から基地局IDを抽出すると共に、受信した信号の受信レベルを検出し、周辺に存在する基地局CS1…の基地局IDと、その電波の受信レベルのデータとで構成される周辺基地局リストを作成して、記憶手段としてのRAM17に周辺基地局リストを記憶させた後(ステップS9)、運用状態へ移行する(ステップS10)。
【0030】
また図6(b)は屋内の端末PS1が自局の現在位置を検出する際の動作アルゴリズムを示しており、端末PS1を所持する使用者が現在位置の検出操作を行うと、端末PS1にて自局の位置情報を要求するイベントが発生し(ステップS11)、従来の位置検出システムと同様に端末PS1の制御部(基地局ID取得手段)21が制御チャネルをサーチして、周辺に存在する各基地局CS1…の基地局IDを取得すると共に、各基地局CS1…からの電波の受信レベルを検出し、周辺基地局リストを作成した後(ステップS12)、作成した周辺基地局リストを位置情報要求メッセージとともに送信部22から無線中継装置6に送信させる(ステップS13)。
【0031】
無線中継装置6は端末PS1から位置情報要求メッセージと周辺基地局リストを受信すると、受信した位置情報要求メッセージと周辺基地局リストをそのまま位置情報センター2側に送信するのではなく、RAM17に記憶させた周辺基地局リストの内容を受信した周辺基地局リストに追加した後、RF部12aやMODEM部13aやTDMA処理部14aを用いて位置情報センター2へ送信させる(ステップS14)。位置情報センター2内のサーバ4では位置情報要求メッセージを受信すると、同時に受信した周辺基地局リストに含まれる基地局IDと電波の受信レベルのデータを取得し、基地局IDをもとに位置データベース3から周辺に存在する基地局CS1〜CS4の位置情報及びその送信出力の情報を検索する。またサーバ4では、電波の受信レベルと内部メモリに記憶している電波の減衰特性とから、周辺に存在する基地局CS1〜CS4と無線中継装置6との間の距離をそれぞれ推定し、それらの推定結果と各基地局CS1〜CS4の位置情報とを用いて三点測量の要領で端末PS1の位置を推定し(ステップS15)、その推定結果を通信回線網1、基地局CS1…及び無線中継装置6を介して端末PS1に送信する(ステップS16)。
【0032】
ここで、位置情報センター2のサーバ4が受け取った周辺基地局リストには、端末PS1が受信した基地局の情報と、無線中継装置6が受信した基地局の情報とが全て含まれている。端末PS1が屋内にある場合、建物の壁面などによって基地局CS1…からの電波が減衰されるため、端末PS1では周辺にある基地局CS1…の内ごく一部の基地局の電波しか受信できないが、無線中継装置6は例えば窓際などに設置されているため、屋内にある端末PS1よりも多くの基地局CS1…の電波を受信することができる。従って、端末PS1が受信した基地局の情報のみから端末PS1の現在位置を検出する場合に比べて、端末PS1の現在位置をより高い精度で検出することができる。
【0033】
また本実施形態の位置検出システムでは、上述した図12の位置検出システムにおいて無線中継装置6の構成を変更しているだけなので、基本構成で説明した位置検出システムのように位置情報センター2内のサーバ4やデータベース3を変更する必要がなく、従来の位置検出システムから本実施形態の位置検出システムへの移行が容易に行える。
【0034】
(参考例1)
本発明に係る位置検出システムの参考例1を図7及び図8を参照して説明する。図8は参考例1の位置検出システムをPHSに適用した例の概略構成図である。尚、本システムの構成は基本構成の位置検出システムと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、端末PS1…及び無線中継装置6の構成は基本構成で説明した位置検出システムと略同様であるので、図示及び説明は省略する。
【0035】
位置情報センター2の位置データベース3には各基地局CS1…の設置位置を示す位置情報が予め設定されており、各基地局CS1…の位置情報取得部30は初期設置時に通信回線網1を介して位置情報センター2のサーバ4にアクセスして、位置データベース3に書き込まれた自局の位置情報を取得し、取得した自局の位置情報を内部メモリ(図示せず)に記憶させている。そして、各基地局CS1…の報知情報送信部(第1の報知情報送信手段)32は、取得した位置情報(すなわち設置位置の経度と緯度)や送信出力などの情報を制御チャネルの無線報知情報メッセージの空き領域を利用して常時間欠送信している。尚、各基地局CS1…に位置情報取得手段としてGPS受信機を搭載すれば、位置情報センター2から自局の設置位置を示す位置情報を取得しなくても、GPS受信機を用いて自局の設置位置を取得することができる。
【0036】
ここで、屋外の端末PS2では、各基地局CS1…から送信される位置情報や送信出力などの情報を利用して、自己の現在位置を検出している。即ち、端末PS2の受信部20は制御チャネルをサーチし、周辺に存在する全ての基地局CS1…からの制御信号を取得する。第2の位置情報抽出手段たる制御部21は、受信部20の受信した制御信号から各基地局CS1…の位置情報や送信出力等の報知情報を抽出すると共に、受信した信号の受信レベルを検出する。端末PS2のメモリ23には基地局CS1…からの距離と電波の受信レベルとの関係を示すデータが格納されており、第2の位置推定手段としての制御部21は各基地局CS1…の送信出力と受信した電波の受信レベルから各基地局CS1…までの距離を推定し、各基地局CS1…の位置情報と各基地局CS1…までの距離とから、三点測量の要領で自己の現在位置を推定する。
【0037】
また、基地局CS1…からの電波が届きにくい地域で、基地局CS1…と端末PS1…との間の無線通信を中継する無線中継装置6においても、上述と同様の方法で自局の設置位置を推定することができる。図8は無線中継装置6の動作アルゴリズムを示しており、無線中継装置6に電源を投入すると(ステップS17)、無線中継装置6では制御チャネルをサーチし(ステップS18)、無線中継装置6の周辺に存在する全ての基地局CS1…からの制御信号を取得する。
【0038】
無線中継装置6では、第2の位置情報抽出手段たるCPU15が、受信した制御信号から各基地局CS1…の位置情報や送信出力等の情報を抽出すると共に、受信した信号の受信レベルを検出する(ステップS19)。無線中継装置6のRAM17には基地局CS1…からの距離と電波の受信レベルとの関係を示すデータが格納されており、第3の位置推定手段たるCPU15が各基地局CS1…の送信出力と受信した電波の受信レベルから各基地局CS1…までの距離を推定し、各基地局CS1…の位置情報と各基地局CS1…までの距離とから三点測量の要領で自己の現在位置を推定して、推定結果をRAM17に記憶させる(ステップS20)。ここで、無線中継装置6は、無線中継装置6に最も近い(すなわち電波の受信レベルが最も高い)基地局(例えば基地局CS1)との間に無線回線が設定され、基地局CS1からの無線報知情報を常時受信しており、基地局CS1から受信した情報と同じ内容の情報をRF部12bやMODEM部13bやTDMA処理部14bを用いて基地局CS1の送信タイミングとは異なるタイミングで送信しているが、基地局CS1から受信した情報に基地局CS1の位置情報が含まれている場合、この位置情報をRAM17に記憶している自己の位置情報に置き換えて送信し(ステップS21)、運用状態に移行する(ステップS22)。ここに、RF部12bやMODEM部13bやTDMA処理部14bから第2の報知情報送信手段が構成される。
【0039】
従って、無線中継装置6を介して基地局CS1との間で無線通信を行う端末PS1が自己の現在位置を検出する場合、端末PS1では無線中継装置6から送信された無線中継装置6の位置情報に基づいて自己の現在位置を検出することができるので、無線中継装置6の送信範囲程度の誤差で自己の現在位置を推定することができる。
【0040】
(参考例2)
本発明に係る位置検出システムの参考例2を図9乃至図11を参照して説明する。図9は本実施形態の位置検出システムをPHSに適用した例の概略構成図である。尚、無線中継装置6以外の構成は上述した参考例1と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。また、端末PS1…及び無線中継装置6の構成は基本構成で説明した位置検出システムと略同様であるので、図示及び説明は省略する。
【0041】
図10は無線中継装置6の動作アルゴリズムを示しており、無線中継装置6に電源を投入すると(ステップS23)、無線中継装置6では制御チャネルをサーチし(ステップS24)、無線中継装置6の周辺に存在する全ての基地局CS1…からの制御信号を取得する。無線中継装置6では第2の位置情報抽出手段たるCPU15が、受信した制御信号から各基地局CS1…の基地局ID、位置情報、及び送信出力等の報知情報を抽出して、周辺基地局リストを作成し、記憶手段としてのRAM17に記憶させる(ステップS25)。
【0042】
ここで、無線中継装置6は、無線中継装置6に最も近い(すなわち電波の受信レベルが最も高い)基地局(例えば基地局CS1)との間に無線回線が設定され、基地局CS1からの無線報知情報を常時受信しており、基地局CS1から受信した情報と同じ内容の情報を基地局CS1の送信タイミングとは異なるタイミングで送信しているが、基地局CS1から受信した情報に基地局CS1の位置情報が含まれている場合は、この情報を送信する代わりに、RAM17に記憶させた周辺基地局リストの情報(すなわち、周辺の基地局CS1〜CS4の基地局ID、位置情報などの情報)をリストの上から順番にRF部12bやMODEM部13bやTDMA処理部14bを用いて送信させる。
【0043】
図11は基地局CS1の送信データと無線中継装置6の送信データとの関係を示しており、基地局CS1では制御チャネルの無線報知情報メッセージの空き領域を利用して位置情報D1を送信している。ここで、無線中継装置6は基地局CS1からBCCH(報知チャネル)やSCCH(個別セル用チャネル)やPCHなどの情報を受信した場合、受信した情報をそのまま送信しているが、位置情報D1を受信した場合は位置情報D1だけを送信するのではなく、RAM17に記憶された周辺の基地局CS1〜CS4の位置情報D1〜D4を位置情報D1から順番に送信し、位置情報D4まで送信し終えると再び位置情報D1に戻って繰り返し順番に送信する。
【0044】
従って、無線中継装置6を介して基地局CS1との間で無線通信を行う端末PS1が自己の現在位置を検出する場合、端末PS1が実際に受信できる電波は無線中継装置6の電波のみであるが、上述のように無線中継装置6は、無線中継装置6の受信した複数の基地局CS1〜CS4の位置情報を端末PS2へ送信しているので、複数の基地局CS1〜CS4の位置情報を用いて自己の現在位置を推定することができ、現在位置の検出精度を高めることができる。
【0045】
【発明の効果】
上述のように、本発明は、有線の通信回線網に接続された複数の基地局と、前記基地局との間で無線回線を介してデジタル通信を行う複数の端末と、前記各基地局の設置位置が登録された位置データベースを有し前記端末の現在位置を検出するセンター局と、前記基地局と前記端末との間で送受信される無線信号を中継する1乃至複数の無線中継装置とを備え、前記各端末が、当該端末の周辺に存在する1又は複数の基地局から送信された無線信号を受信する第1の受信手段と、前記第1の受信手段の受信した各基地局の無線信号から各基地局に個別に割り当てられた基地局IDを取得する基地局ID取得手段と、基地局ID取得手段が取得した基地局IDのリストをセンター局に送信する第1の基地局ID送信手段とを具備し、前記センター局が、前記端末より前記基地局及び前記通信回線網を介して送信された基地局IDのリストと前記位置データベースに登録された前記各基地局の設置位置とから前記端末の現在位置を推定する位置推定手段を具備して成る位置検出システムにおいて、前記各無線中継装置に、当該無線中継装置の周辺に存在する1又は複数の基地局から送信された無線信号を受信する第2の受信手段と、前記第2の受信手段の受信した各基地局の無線信号から取得した各基地局の基地局IDを記憶する記憶手段と、前記端末から基地局IDのリストを含む信号を受信すると、受信した基地局IDのリストに前記記憶手段の記憶した基地局IDを付加して前記センター局に送信する第2の基地局ID送信手段とを設け、前記センター局の位置推定手段は、前記端末より前記無線中継装置を介して基地局IDのリストを受信すると、基地局IDのリストに含まれる全ての基地局IDと、前記位置データベースに登録された前記各基地局の設置位置とをもとに前記端末の現在位置を推定することを特徴とする。
【0046】
而して本発明によれば、無線中継装置では、第2の受信手段が受信した無線信号から周辺に存在する基地局の基地局IDを取得して、記憶手段に記憶させており、この無線中継装置を介して基地局との間で無線通信を行う端末から基地局IDのリストを含む信号を受信すると、受信した基地局IDのリストに記憶手段に記憶させた基地局IDを付加して、第2の基地局ID送信手段がセンター局に送信しているので、センター局で端末の現在位置を推定する際に用いる情報を増やすことができ、端末の位置の推定精度が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成を示す概略構成図である。
【図2】 同上の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図3】 同上に用いる無線中継装置のブロック図である。
【図4】 同上に用いる端末のブロック図である。
【図5】 本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図6】(a)(b)は同上の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図7】 本発明の参考例1を示す概略構成図である。
【図8】 同上の無線中継装置の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図9】 本発明の参考例2を示す概略構成図である。
【図10】 同上の無線中継装置の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図11】 同上の基地局から送信される情報と無線中継装置から送信される情報との関係を示すタイミングチャートである。
【図12】 従来の位置検出システムの概略構成図である。
【図13】(a)(b)は同上の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図14】 同上の基地局と端末との間の距離と電波の受信レベルとの関係を示す図である。
【図15】 同上の位置推定方法を説明する説明図である。
【図16】 従来の別の位置検出システムの概略構成図である。
【図17】 同上の位置検出システムに無線中継装置を用いた場合の概略構成図である。
【図18】 同上の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図19】 同上に用いる無線中継装置が位置報知情報を送信する方法の説明図である。
【図20】 同上に用いる無線中継装置が位置報知情報を送信するタイミングを説明する説明図である。
【符号の説明】
CS1… 基地局
PS1 端末
2 位置情報センター
3 位置データベース
6 無線中継装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital wireless communication systems such as PHS (Personal Handyphone System) are rapidly spreading. FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the PHS. This system is configured to connect a plurality of base stations CS1... Connected to the communication line network 1 such as a public telephone line and the base stations CS1. A plurality of terminals PS1 that perform digital communication, base station IDs individually assigned to the respective base stations CS1,..., Position information (for example, latitude and longitude) indicating the installation position, and information such as transmission output are registered. And a
[0003]
The terminal PS1 is set up with a base station (for example, the base station CS1) having the highest radio wave reception level among a plurality of base stations CS1,... Existing in the vicinity, and communicates via the base station CS1. Although connected to the network 1, the terminal PS1 can extract the base station ID assigned to the base station CS1 from the radio wave of the base station CS1. Accordingly, the base station ID of the base station CS1 extracted by the terminal PS1 is transmitted to the
[0004]
In addition, in order to improve the detection accuracy of the terminal PS1, the terminal PS1 receives radio waves from a plurality of base stations CS1 existing in the vicinity, extracts base station IDs of these base stations CS1,. There has also been proposed a position detection system that detects the reception level of radio waves from the stations CS1... And outputs the base station IDs of the base stations CS1. As shown in FIG. 14, the reception level of radio waves is attenuated according to the distance from the base station CS1..., So that the
[0005]
FIG. 13A is a flowchart showing an operation algorithm of the position detection system. A user who owns the terminal PS1 operates the operation button of the terminal PS1 to request the
[0006]
As described above, the
[0007]
As a position detection system using PHS, a system as shown in FIG. 16 has also been proposed. In this system, each base station CS1 ... communicates with the
[0008]
The flowchart of FIG. 18 shows an operation algorithm when detecting the current position of the terminal PS1..., And the user who owns the terminal PS1 operates the operation button of the terminal PS1 to detect the position information of the own station. When the local station location information request event occurs (step S42), the terminal PS1 searches for a control channel (step S43), and acquires control signals from, for example, four base stations CS1 to CS4 existing around the terminal PS1. Then, information such as position information (longitude and latitude) of each base station CS1 to CS4 and its transmission output is directly acquired from each base station CS1 to CS4 (step S44). In the internal memory of the terminal PS1, the distance attenuation characteristics of radio waves from the base stations CS1 to CS4 are set in advance. In the terminal PS1, the base stations CS1 to CS4 and the base stations CS1 to CS4 are The distance to the terminal PS1 is estimated, and the current position of itself is estimated from the installation position of each base station CS1 to CS4 and the distance to each base station CS1 to CS4 in the manner of three-point surveying (step S45). .
[0009]
In this position detection system, since the terminal PS1 alone can detect its current position without accessing the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the transmission output of the base station CS1... Is weak like PHS, the radio waves of the base station CS1... Do not reach the terminal PS1. Since wireless communication is not possible, for example, a
[0011]
Here, in the position detection system shown in FIG. 12, when the terminal PS2 is indoors, the terminal PS2 performs radio communication with the base station CS1 via the
[0012]
Further, even if the terminal PS2 existing indoors can directly receive the radio waves of the base stations CS1... Other than the
[0013]
Further, in the position detection system shown in FIG. 17, the
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a position detection system that improves the detection accuracy of the current position of the terminal.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,In the present inventionA location database in which a plurality of base stations connected to a wired communication line network, a plurality of terminals that perform digital communication with the base stations via a wireless line, and the installation positions of the base stations are registered And a center station that detects the current position of the terminal, and one or more radio relay apparatuses that relay radio signals transmitted and received between the base station and the terminal. A first receiving means for receiving a radio signal transmitted from one or a plurality of base stations existing in the periphery of the terminal, and a radio signal for each base station received by the first receiving means for each base station individually A base station ID acquisition means for acquiring the assigned base station ID, and a list of base station IDs acquired by the base station ID acquisition meansCenter stationFirst base station ID transmitting means for transmitting to the center station, and the center station is registered in the location database and a list of base station IDs transmitted from the terminal via the base station and the communication network. In addition, the current position of the terminal is estimated from the installation position of each base station.PlaceIn the position detection system comprising position estimation means, each radio relay apparatus has second receiving means for receiving radio signals transmitted from one or a plurality of base stations existing around the radio relay apparatus. Storage means for storing the base station ID of each base station acquired from the radio signal of each base station received by the second receiving means;When a signal including a base station ID list is received from the terminal, the base station ID stored in the storage unit is added to the received base station ID list and transmitted to the center station.A second base station ID transmission means, and the center stationPlace ofThe position estimation means isWhen receiving a list of base station IDs from the terminal via the wireless relay device, all base station IDs included in the list of base station IDs and the installation positions of the base stations registered in the position database are obtained. Based on the above, the present position of the terminal is estimated.
[0016]
in this way,In the radio relay apparatus, the base station ID of the base station existing in the vicinity is acquired from the radio signal received by the second receiving means, and stored in the storage means, and with the base station via this radio relay apparatus When a signal including a base station ID list is received from a terminal that performs wireless communication between the terminals, the base station ID stored in the storage unit is added to the received base station ID list, and the second base station ID transmission unit Is transmitted to the center station, it is possible to increase information used when the center station estimates the current position of the terminal, and to improve the accuracy of estimating the position of the terminal.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
(Basic configuration)
First, the basic configuration of the position detection system according to the present inventionWill be described with reference to FIGS. Figure 1Basic configuration1 is a schematic configuration diagram of an example in which the position detection system of FIG. 1 is applied to a PHS, and a wireless line is connected between a plurality of base stations CS1... Connected to a communication line network 1 such as a public telephone line and base stations CS1. A plurality of terminals PS1 through which digital communication is performed, a
[0021]
FIG. 4 is a block diagram of the terminal PS1, and the terminal PS1 receives a radio signal transmitted from the base station CS1... And the
[0022]
FIG. 3 is a block diagram of the
[0023]
For example, the
[0024]
FIG. 2 shows an operation algorithm of the
[0025]
When receiving the location registration request message from the
[0026]
Here, when the terminal PS1 located indoors detects its current position, even if the terminal PS1 cannot receive radio waves from the outdoor base station CS1... The
[0027]
Even when the installation position of the
[0028]
(Embodiment)
Next, embodiments of the present inventionWill be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an example in which the position detection system of this embodiment is applied to PHS. Other than the operation of the wireless relay device 6Position detection system explained in the basic configurationTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In addition, the configurations of the terminals PS1.Position detection system explained in the basic configurationTherefore, the illustration and description are omitted.
[0029]
FIG. 6A shows an operation algorithm of the
[0030]
FIG. 6B shows an operation algorithm when the indoor terminal PS1 detects the current position of the local station. When a user who owns the terminal PS1 performs an operation of detecting the current position, the terminal PS1 An event requesting the location information of the local station occurs (step S11), and the control unit (base station ID acquisition means) 21 of the terminal PS1 searches the control channel and exists in the vicinity as in the conventional location detection system. After acquiring the base station ID of each base station CS1,..., Detecting the reception level of the radio wave from each base station CS1,... And creating a neighboring base station list (step S12), the created neighboring base station list is positioned. Along with the information request message, the
[0031]
When the
[0032]
Here, the neighboring base station list received by the
[0033]
Moreover, in the position detection system of this embodiment, since the configuration of the
[0034]
(Reference Example 1)
The present inventionExample 1 of position detection system related toWill be described with reference to FIGS. Figure 8Reference example 1It is a schematic block diagram of the example which applied this position detection system to PHS. In addition, this systemConfiguration is a basic position detection systemTherefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In addition, the configurations of the terminals PS1.Position detection system explained in the basic configurationSince it is substantially the same, illustration and description are omitted.
[0035]
Position information indicating the installation positions of the base stations CS1... Is set in advance in the
[0036]
Here, the outdoor terminal PS2 detects its current position using information such as position information and transmission output transmitted from each base station CS1. That is, the receiving
[0037]
Further, in the
[0038]
In the
[0039]
Therefore, when the terminal PS1 that performs wireless communication with the base station CS1 via the
[0040]
(Reference Example 2)
The present inventionReference Example 2 for Position Detection SystemWill be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an example in which the position detection system of this embodiment is applied to PHS. The configuration other than the
[0041]
FIG. 10 shows an operation algorithm of the
[0042]
Here, the
[0043]
FIG. 11 shows the relationship between the transmission data of the base station CS1 and the transmission data of the
[0044]
Therefore, when the terminal PS1 that performs wireless communication with the base station CS1 via the
[0045]
【The invention's effect】
As mentioned above,The present inventionIs a location where a plurality of base stations connected to a wired communication line network, a plurality of terminals performing digital communication with the base station via a wireless line, and a location where each base station is installed are registered A center station that has a database and detects a current position of the terminal, and one or more wireless relay devices that relay radio signals transmitted and received between the base station and the terminal, First receiving means for receiving radio signals transmitted from one or a plurality of base stations existing around the terminal, and each base station individually from the radio signals of each base station received by the first receiving means A base station ID acquisition means for acquiring a base station ID assigned to the base station ID, and a list of base station IDs acquired by the base station ID acquisition meansCenter stationFirst base station ID transmitting means for transmitting to the center station, and the center station is registered in the location database and a list of base station IDs transmitted from the terminal via the base station and the communication network. In addition, the current position of the terminal is estimated from the installation position of each base station.PlaceIn the position detection system comprising position estimation means, each radio relay apparatus has second receiving means for receiving radio signals transmitted from one or a plurality of base stations existing around the radio relay apparatus. Storage means for storing the base station ID of each base station acquired from the radio signal of each base station received by the second receiving means;When a signal including a base station ID list is received from the terminal, the base station ID stored in the storage unit is added to the received base station ID list and transmitted to the center station.A second base station ID transmission means, and the center stationPlace ofThe position estimation means isWhen receiving a list of base station IDs from the terminal via the wireless relay device, all base station IDs included in the list of base station IDs and the installation positions of the base stations registered in the position database are obtained. Based on the above, the present position of the terminal is estimated.
[0046]
Thus, according to the present invention,In the radio relay apparatus, the base station ID of the base station existing in the vicinity is acquired from the radio signal received by the second receiving means, and stored in the storage means, and with the base station via this radio relay apparatus When a signal including a base station ID list is received from a terminal that performs wireless communication between the terminals, the base station ID stored in the storage unit is added to the received base station ID list, and the second base station ID transmission unit Is transmitted to the center station, the information used when the center station estimates the current position of the terminal can be increased, and the terminal position estimation accuracy is improved.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]The basic composition of the present invention is shown.It is a schematic block diagram.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation algorithm of the above.
FIG. 3 is a block diagram of a wireless relay device used in the above.
FIG. 4 is a block diagram of a terminal used in the above.
[Figure 5]Embodiment of this invention is shownIt is a schematic block diagram.
6A and 6B are flowcharts showing the operation algorithm of the above.
[Fig. 7]Reference Example 1 of the present invention is shown.It is a schematic block diagram.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation algorithm of the wireless relay device.
FIG. 9Reference Example 2 of the present invention is shown.It is a schematic block diagram.
FIG. 10 is a flowchart showing an operation algorithm of the above wireless relay device.
FIG. 11 is a timing chart showing a relationship between information transmitted from the base station and information transmitted from the radio relay apparatus.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a conventional position detection system.
FIGS. 13A and 13B are flowcharts showing the operation algorithm of the above.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the distance between the base station and the terminal and the reception level of radio waves.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the position estimation method described above.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of another conventional position detection system.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram when a wireless relay device is used in the position detection system of the above.
FIG. 18 is a flowchart showing the operation algorithm of the above.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a method for transmitting position notification information by the wireless relay device used in the above embodiment.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the timing at which the wireless relay device used for transmitting position notification information is transmitted.
[Explanation of symbols]
CS1 ... Base station
PS1 terminal
2 location information center
3 Location database
6 wireless relay device
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