JP3777299B2 - 無線移動端末の位置検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信を行う通信システムを用いて無線移動端末の位置を検出するために利用される無線移動端末の位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車電話，携帯電話，パーソナル・ハンディホン・システム（以下、ＰＨＳと称する）のような移動体通信システムにおいては、互いに異なる位置に多数の基地局を配置し、それぞれの基地局が形成する無線ゾーンの組み合わせにより全体として大きな通信可能エリアを確保している。
【０００３】
また、この種の移動体通信システムにおいては、互いに隣接する基地局の無線ゾーンが部分的に重なるように構成されている。従って、端末は同時に複数の基地局からの電波を受信することができる。
このような移動体通信システムにおいては、複数の基地局からの電波のそれぞれの受信電界強度を測定することにより無線移動端末の位置を検出することが可能である。
【０００４】
例えば、再公表特許９７−０３３３８６号公報には次のような技術が開示されている。すなわち、複数の基地局のそれぞれについて、基地局と無線移動端末との距離（Ｒｅ(1)，Ｒｅ(2)，Ｒｅ(3)・・・）を無線移動端末の検出した電波の電界強度から求める。そして、図６に示すようにそれぞれの基地局の位置を中心として、求められた距離と半径が等しい円（２１(1)，２１(2)，２１(3)・・・）を描く。複数の円の交点が無線移動端末の位置に相当する。この方法を用いることにより、無線ゾーンの大きさよりも小さい誤差で無線移動端末の位置を求めることができる。
【０００５】
例えば、無線移動端末と基地局との間に特別な障害物が存在しない場合には、無線移動端末が検出する基地局からの電波の電界強度は両者の距離に応じて定まる。従って、電界強度から距離を求めることができるので、例えば無線移動端末が３つの基地局からの電波を同時に受信できる場合には、３つの基地局のそれぞれの位置を中心とする３つの円の交点として無線移動端末の位置を比較的正確に特定できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の移動体通信システムにおいては、無線移動端末と各基地局との間に存在する建物などによって電波が反射するため、環境に応じて電界強度と距離との関係が変化する。
特に、ＰＨＳでは直進性の高い１．９ＧＨｚ帯の電波を利用しているため、建物による電波の反射の影響が大きく正しい距離を求めるのは困難である。その結果、３以上の円の交点が２つ以上形成されたり、複数の円にそれらの交点が形成されない場合が生じる。
【０００７】
すなわち、２つの交点が現れた場合にはどちらの交点が無線移動端末の正しい位置なのか特定できないし、交点が現れない場合には無線移動端末の位置を特定できない。いずれにしても、従来の方法では無線移動端末の位置を正確に特定できない場合が多い。
また、本出願人は位置検出の精度を改善するための無線移動端末の位置検出方法（特願２０００−１７８７７２）を既に出願している。この位置検出方法においては、電界強度に基づいて無線移動端末と複数の基地局のそれぞれとの間の第１の距離を求めるとともに位置座標に基づいて第２の距離を求め、第１の距離と第２の距離との誤差に基づいて無線移動端末の位置を修正し、正しい位置を求めるようにしている。
【０００８】
しかしながら、電界強度から第１の距離を求める場合に用いられる関係式に含まれる係数は、実際の電波の伝搬路上に存在する地物（地上妨害物）の状態に応じて変化する。特に、反射の影響を受けた電波を受信した場合には、電界強度と距離との関係が大きく変化する。このため、電界強度及び関係式から求められる第１の距離が正しいとは限らない。従って、位置検出の精度が低下する可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は無線移動端末の位置検出方法において位置検出の精度を従来に比べて改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の無線移動端末の位置検出方法は、複数の基地局との間で無線通信が可能な無線移動端末の位置を測定するための無線移動端末の位置検出方法であって、複数の基地局から送出される電波のそれぞれの電界強度を無線移動端末の位置で測定し、前記無線移動端末が３以上の基地局からの電波を同時に受信できる場合に、前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定し、前記複数の基地局のそれぞれの位置座標と前記無線移動端末の位置座標との間の距離を第１の距離として算出し、電界強度と距離との関係を表す関係式に含まれる少なくとも１つの係数を、測定により得られた電界強度及び前記第１の距離に基づいて算出し、測定により得られた電界強度及び算出された前記係数を前記関係式に代入して、前記無線移動端末と複数の基地局のそれぞれとの間の距離を第２の距離として算出し、前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項１においては、無線移動端末の位置座標を暫定的に決定してから第１の距離第及び２の距離を求め、それらの情報を利用して無線移動端末の実際の位置に近づくように位置座標を修正する。第１の距離は、既知情報である各基地局の位置座標と前記無線移動端末の位置座標との間の距離として求められる。第２の距離は、測定により得られた電界強度を所定の関係式に代入することにより求められる。
【００１２】
例えば、理想的な条件を想定し、無線移動端末の決定された位置座標が実際の位置と等しく、しかも電界強度から求められた第２の距離が正確であると仮定すれば、全ての基地局について第１の距離と第２の距離とは等しくなる。
実際には、最初に決定される無線移動端末の位置座標は不正確であり、しかも第２の距離が正確であるとは限らない。従って、第１の距離と第２の距離との間に誤差が生じる。そこで、例えば第１の距離と第２の距離との間の誤差が最小になるように無線移動端末の位置座標を修正する。その結果、無線移動端末の位置座標の誤差を小さくすることができる。
【００１３】
しかしながら、前記関係式に含まれる係数は実際の電波の伝搬環境に応じて変化するので、その係数として予め定めた定数を用いると第２の距離に大きな誤差が生じることになる。
そこで、第２の距離を算出する前に、測定により得られた電界強度と前記第１の距離とを前記関係式に代入して前記係数を逆算する。この計算結果を前記関係式の係数として採用し、測定により得られた電界強度を関係式に代入して第２の距離を計算すれば、第２の距離を実際の電波の伝搬環境を考慮して比較的正確に求めることができる。
【００１４】
請求項２は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局に関する前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求めることを特徴とする。
請求項２においては、誤差の大きい基地局を排除した後で無線移動端末の位置座標を最適化する。これにより、電波の反射の影響などによって大きな誤差が生じている基地局の影響を最小限に抑制し、より正確に無線移動端末の位置を求めることができる。
【００１５】
請求項３は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記係数を最初に算出する際には、最大の電界強度が測定された第１の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を算出し、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記第１の基地局に関する電界強度よりも小さい電界強度が測定された第２の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を再び算出し、算出された前記係数に基づいて前記第２の距離を修正してから前記除外対象の基地局を再び特定することを特徴とする。
【００１６】
誤差の大きい基地局を除外した後の基地局数が３未満になる場合には、前記変数を求める際に基準として選択した第１の基地局からの電波が反射などの強い影響を受けている可能性がある。また、無線移動端末の位置を正確に検出するためには、３以上の基地局に関する情報を利用するのが望ましい。
そこで、請求項３においては、誤差が大きいとみなして特定の基地局を除外した結果、残りの基地局数が３未満になる場合には計算をやり直す。これにより、残りの基地局数を３以上にするとともに電波の反射などの影響を減らすことができ、正確な位置の検出が可能になる。
【００１７】
初回の計算では、最大の電界強度が測定された第１の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を算出し、その結果を用いて第２の距離を求め誤差の大きい基地局を除外する。その結果、残りの基地局数が３未満になる場合には、前記第１の基地局に関する電界強度よりも小さい電界強度が測定された第２の基地局に関する電界強度を用いて前記係数を再び算出し、その結果を用いて第２の距離を求め、誤差が大きい除外対象の基地局を再び特定する。
【００１８】
なお、計算を２回行っても残りの基地局数が３未満になる場合には、同様の計算を３回以上繰り返し行ってもよい。
請求項４は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記閾値を修正して除外対象条件を緩め、前記第１の距離と第２の距離との誤差を修正された前記閾値と比較して除外対象の基地局の決定を再び行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項４においては、第１の距離と第２の距離との誤差を閾値と比較することにより除外対象の基地局を決定する。閾値としては定数を用いることができる。しかし、閾値の値の選定が適当でない場合には、除外した後の残りの基地局数が３未満になる可能性がある。無線移動端末の位置を正確に検出するためには、３以上の基地局に関する情報を利用するのが望ましい。
【００２０】
そこで、請求項４では、除外した後の残りの基地局数が３未満になる場合には、残りの基地局数を３以上にするために閾値の値を変更し、除外対象の基地局の決定を再び行う。
請求項５は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、利用する複数の基地局のそれぞれの位置座標の平均化により前記無線移動端末の暫定的な位置座標を決定することを特徴とする。
【００２１】
請求項５においては、利用する複数の基地局で囲まれた領域の中心に近い位置が暫定的に無線移動端末の位置座標に決定される。
請求項６は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末が利用する基地局毎に基地局識別符号を検出し、前記無線移動端末から所定の位置検出局に対して測定した各基地局の電界強度及び基地局識別符号を送信し、前記位置検出局が複数の基地局の電界強度及び基地局識別符号に基づいて前記無線移動端末の位置を検出することを特徴とする。
【００２２】
請求項６においては、無線移動端末の送信する情報に基づいて位置検出局が無線移動端末の位置を検出する。実際に無線移動端末の位置を検出するためには、各基地局の存在する位置を特定する座標情報や送信出力を特定する情報が必要である。しかし、通信システムに含まれる基地局が変更される可能性もあるし、様々な情報を無線移動端末が管理すると無線移動端末の負担が大きくなる。請求項６によれば、無線移動端末に大きな負担を与えることなくその位置を検出することができる。
【００２３】
請求項７は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末の位置座標に関する計算を、その位置座標の変化が小さくなるまで繰り返し実行するとともに、２回目以降の計算処理においては、最後の計算処理で得られた位置座標を前記無線移動端末の位置座標の初期値として利用することを特徴とする。
【００２４】
請求項７においては、計算処理を繰り返し行うのでより正確な位置を検出することができる。また、２回目以降の計算処理では最後に得られた位置座標を無線移動端末の位置座標の初期値として利用するので計算結果を徐々に収束させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線移動端末の位置検出方法の１つの実施の形態について図１〜図３及び図５を参照して説明する。この形態は請求項１〜請求項６に対応する。
【００２６】
図１はこの形態の位置検出手順を示すフローチャートである。図２はステップＳ２６の処理の具体例を示すフローチャートである。図３は移動体通信システムの構成例を示すブロック図である。図５は無線移動端末と基地局の位置関係の例を示す平面図である。
この形態では、図３に示すような移動体通信システムを用いて無線移動端末１０の位置を検出する場合を想定している。この例では、無線移動端末１０はその周囲に存在する複数の基地局１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)，１１(5)のそれぞれから到来する電波を受信できる。
【００２７】
請求項７は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定した後で、前記第１の距離の算出、前記係数の算出、第２の距離の算出ならびに前記第１の距離及び第２の距離に基づく無線移動端末の位置座標の修正を含む計算処理を、位置座標の計算結果が収束するまで繰り返し実行するとともに、２回目以降の前記計算処理においては、最後の計算処理で得られた位置座標を前記無線移動端末の位置座標の初期値として利用することを特徴とする。
【００２８】
多数の基地局（１１(1)，１１(2)，１１(3)・・・）と接続された有線通信網１２には、位置検出局１３が接続されている。また、位置検出局１３には基地局データベース１４が備わっている。
基地局データベース１４には、多数の基地局（１１(1)，１１(2)，１１(3)・・・）のそれぞれについて、基地局ＩＤ，当該基地局の位置座標，送信出力などの情報が予め保持されている。
【００２９】
この形態では位置検出局１３を利用している。すなわち、無線移動端末１０が検出した情報に基づいて位置検出局１３が無線移動端末１０の位置を検出する。位置検出の手順は図１に示すとおりである。図１において、ステップＳ１１，Ｓ１２は無線移動端末１０の動作であり、ステップＳ１３〜Ｓ２６は位置検出局１３の動作である。以下、図１の位置検出手順について説明する。
【００３０】
ステップＳ１１では、無線移動端末１０は現在電波を受信可能な複数の基地局１１のそれぞれについて、基地局ＩＤを検出するとともに、受信した電波の電界強度Ｅ(i)を測定する。なお、ここで括弧内のｉは基地局の区別を表している（以下の説明についても同様）。
ステップＳ１２では、無線移動端末１０は検出した複数の基地局１１のそれぞれについて、基地局ＩＤ及び電界強度Ｅ(i)を通信可能ないずれか１つの基地局１１を介して位置検出局１３宛てに送信する。
【００３１】
ステップＳ１３では、位置検出局１３は無線移動端末１０から受信したそれぞれの基地局ＩＤにより特定される基地局の情報を、基地局データベース１４から取得する。
ステップＳ１４では、位置検出局１３は無線移動端末１０の位置座標を暫定的に決定する。具体例として、ここでは無線移動端末１０が受信した複数の基地局１１の位置座標Ｑ(i)（基地局データベース１４から得られる情報）の平均値を位置座標Ｐの初期値として定める。
【００３２】
ステップＳ１５では、位置検出局１３は無線移動端末１０の位置座標Ｐと各基地局１１の位置座標Ｑ(i)とに基づいて、無線移動端末１０と各基地局１１(i)との間の水平面上の距離Ｒｃ(i)を求める。距離Ｒｃ(i)は次の第(1)式から求められる。
【数１】
次のステップＳ１６〜Ｓ２５の処理は、位置座標Ｐの修正に利用される情報から反射などの強い影響を受けた電波の情報を除外するために実施される。すなわち、利用可能な複数の基地局の情報のうち大きな計算誤差が生じる可能性の高い基地局を予め排除する。
【００３３】
ステップＳ１６では、カウンタｊに初期値として１をプリセットする。このカウンタｊは、後述する係数Ｋの算出の際に利用する基地局を特定するために利用される。
ステップＳ１７では、誤差の大きさを識別するために用いられる閾値εｔに初期値（定数）を割り当てる。
【００３４】
ところで、無線移動端末１０と基地局１１との間の距離と無線移動端末１０における受信電界強度Ｅとの関係は一般に次の第(2)式で近似的に表される。
【数２】
また、第(2)式を変形すると次の第(3)式が得られる。
【数３】
第(2)式における係数Ａ，αとしては、一般に定数が採用される。これらの定数は、周波数や伝搬路上に存在する地物の状況を考慮して決定される。しかしながら、電波を受信する位置，受信点の周囲のビル等の配置状況，人通りの多寡などは状況に応じて変化するので、係数Ａ，αとして定数を採用した場合には計算誤差が生じることになる。
【００３５】
この計算誤差を減らすために、ステップＳ１８では、ステップＳ１１で測定された電界強度Ｅ及びステップＳ１５で求められた距離Ｒｃを用いて係数Ｋを逆算する。
【００３６】
実際には、ステップＳ１８ではカウンタｊの値により特定される１つの基地局１１を選択し、その基地局１１に関する電界強度Ｅ(j)及び距離Ｒｃ(j)を用いて係数Ｋを求める。
また、ステップＳ１８で選択する１つの基地局１１については、この例では測定された電界強度Ｅ(i)の大きい順に決定する。すなわち、初回はカウンタｊの値が１なので、最も大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。
【００３７】
同様に、カウンタｊの値が２の場合には、２番目に大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。カウンタｊの値が３の場合には、３番目に大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。
ステップＳ１８で実際に係数Ｋを求める場合には、係数Ｋ及びαのいずれか一方に定数を割り当てて前記第(3)式を計算すればよい。例えば、係数αに定数１．５を割り当てて、α，Ｅ(j)，Ｒｃ(j)を第(3)式に代入すれば未知数の係数Ｋを求めることができる。
【００３８】
なお、この例では１つの基地局１１(j)の情報を利用して係数Ｋを求める場合を想定しているが、２つの基地局１１に関するＥ(j)，Ｒｃ(j)をそれぞれ第(3)式に代入すれば２つの未知数（Ｋ，α）を含む２つの式が得られるので、それらを連立方程式として構成し、連立方程式の解くことにより２つの未知数（Ｋ，α）を求めることもできる。
【００３９】
次のステップＳ１９では、前記第(3)式を用いて無線移動端末１０と各基地局１１(i)との間の距離Ｒｅ(i)をそれぞれ求める。すなわち、第(3)式のＥに各基地局１１(i)に関して測定された電界強度Ｅ(i)を代入し、第(3)式のＲとして距離Ｒｅ(i)を求める。また、ステップＳ１８で求められた係数Ｋ，αを採用して計算を実施する。
【００４０】
ステップＳ１８で求められた係数Ｋ，αには、実際の電界強度受信環境における電波の伝搬状態が反映されている。このような係数Ｋ，αを用いてステップＳ１９で距離Ｒｅ(i)を計算するので、距離Ｒｅ(i)に含まれる計算誤差を比較的小さくすることができる。
仮に、位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の現在位置と等しく、しかもステップＳ１９で求められた距離Ｒｅ(i)が正しい理想的な状態であれば、ステップＳ１５の距離Ｒｃ(i)とステップＳ１８の距離Ｒｅ(i)とは等しくなる。
【００４１】
しかし、通常は位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の位置とは異なり、しかもステップＳ１９の計算で計算誤差が生じるためＲｃ(i)とＲｅ(i)との間に違いが生じる。そこで、ここでは各基地局１１(i)に関する誤差ε(i)を次の第(4)式で表す。
【数４】
無線移動端末１０の受信した電波が反射等の影響を受けておらず、かつステップＳ１９における距離Ｒｅ(i)の計算誤差が小さければ、第(4)式の誤差ε(i)も小さくなる。
【００４２】
図１のステップＳ２０では、誤差ε(i)を第(4)式を用いて基地局１１(i)毎に計算する。
ステップＳ２１では、基地局１１(i)毎に誤差ε(i)を閾値εｔと比較する。そして、（ε(i)＞εｔ）の場合にはその基地局１１(i)からの電波は反射の影響が大きいとみなし、次のステップＳ２２で該当する基地局１１(i)の情報を計算の対象から除外する。
【００４３】
位置座標Ｐを計算するために、例えば三角測量などの計算を行う場合には、３つ以上の基地局に関する情報が必要になる。そこで、ステップＳ２２で除外を行った後に残る基地局の数が３以上になるように処理する。
ステップＳ２３では、残りの基地局の数を３と比較する。残りの基地局の数が３以上ならステップＳ２６に進み、３未満ならステップＳ２４に進む。
【００４４】
残りの基地局の数が３未満になる場合の原因の１つとしては、閾値εｔが小さすぎることが考えられる。そこで、ステップＳ２４では微小値Δεを閾値εｔに加算して閾値εｔを更新する。すなわち、ステップＳ２１における判定の条件を緩和する。そして、ステップＳ２１の処理に戻る。この場合、前回のステップＳ２２で除外した基地局を元に戻し、除外対象の基地局を特定するための処理をやり直す。
【００４５】
閾値εｔの値が不適切である場合には、ステップＳ２４で閾値εｔを大きくして処理をやり直すことにより、残りの基地局の数を３以上にすることが可能である。しかし、ステップＳ１８で選択したｊ番目の基地局１１(j)の電波が基準としてふさわしくない（大きな反射の影響を受けている）場合には、誤差ε(i)が大きいため閾値εｔを大きくしても残りの基地局の数を３以上にすることができない場合がある。
【００４６】
そこで、ステップＳ２４で更新後の閾値εｔが予め定めたその上限値εｔmax以上になった場合には、ステップＳ２４からＳ２５に進み、カウンタｊの値を更新してからステップＳ１７に戻る。
カウンタｊの値を更新することにより、ステップＳ１８で係数Ｋを算出する際に利用する基地局１１(j)が変更される。すなわち、２回目にステップＳ１８を実行する場合には、２番目に大きい電界強度Ｅ(j)に対応する基地局１１(j)の情報が選択される。
【００４７】
従って、反射の影響を受けている電波以外の基準としてふさわしい基地局１１(j)の電波に基づいて係数Ｋを算出することができる。
ステップＳ２６においては、３以上の基地局に関する有効な情報を利用することができるので、例えば三角測量などの方法を用いて無線移動端末１０の位置座標Ｐを求めることができる。
【００４８】
この例では、図２に示す手順でステップＳ２６の処理を実現している。
距離Ｒｃ(i)と距離Ｒｅ(i)とが等しい場合には、図５に示すように位置座標Ｐを中心として半径が各距離Ｒｅ(i)と等しい同心円を描くと、いずれかの円の円周上に基地局１１が存在することになる。実際には、距離Ｒｃ(i)と距離Ｒｅ(i)とが異なり、位置座標Ｐも正しくないため図５に示すように各円周上からずれた位置に基地局１１が存在する。
【００４９】
位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の位置に近い場合には、前記第(4)式の誤差ε(i)も小さくなる。そこで、位置座標Ｐを最適化するために用いる目的関数ｆ(Ｐ)をここでは次式で表す。
【数５】
但し、ｎは利用する基地局１１の数である。
【００５０】
第(5)式の目的関数ｆ(Ｐ)を最小にするように位置座標Ｐを修正すれば、位置座標Ｐを最適化することができる。つまり、より正確な無線移動端末１０の位置を求めることができる。
図２のステップＳ３０では、現在の位置座標Ｐについて目的関数ｆ(Ｐ)を計算する。
【００５１】
ステップＳ３１では、目的関数ｆ(Ｐ)が小さくなる方向に向かって、位置座標Ｐを微小距離だけ移動して位置座標Ｐを更新する。
ステップＳ３２では、更新された位置座標Ｐについて距離Ｒｃ(i)を再び計算する。
ステップＳ３３では、ステップＳ３２で求められた距離Ｒｃ(i)について目的関数ｆ(Ｐ)を再び計算する。
【００５２】
ステップＳ３１の位置座標Ｐの更新によってステップＳ３３の目的関数ｆ(Ｐ)が所定以上変化した場合には、位置座標Ｐの最適化の余地がまだ残されているのでステップＳ３１に戻りステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。目的関数ｆ(Ｐ)がほとんど変化しなくなった場合には、位置座標Ｐの最適化が終了したとみなして処理を終了する。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の無線移動端末の位置検出方法のもう１つの実施の形態について、図４を参照して説明する。この形態は請求項７に対応する。
この形態は第１の実施の形態の変形例であり、位置検出手順が図４のように変更された以外は第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態と同一の部分については、以下の説明を省略する。
【００５４】
図４において、ステップＳ４１は図１のＳ１５〜Ｓ２６と同じ処理である。また、図４のステップＳ１１〜Ｓ１４は図１のＳ１１〜Ｓ１４と同じ処理である。図４の処理には、ステップＳ４０及びＳ４２〜Ｓ４５が追加されている。
図１の処理を１回実行するだけでは正確な位置座標Ｐを算出できない場合があるため、図４の処理においては、位置座標Ｐの計算結果が収束するまでステップＳ４１の処理が繰り返し実行されるようになっている。ｎ回目の処理で得られた位置座標がＰ(n)で表されている。
【００５５】
ステップＳ４２では、今回の計算で得られた位置座標Ｐ(n)と前回求めた位置座標Ｐ(n-1)とを比較する。両者の差異が比較的大きい場合には、計算結果が収束していないとみなしてステップＳ４３に進む。
ステップＳ４３では今回の計算結果である位置座標Ｐ(n)を保存する。次のステップＳ４４では、今回の計算結果である位置座標Ｐ(n)を次回の計算処理（Ｓ４１）における位置座標Ｐの初期値に定める。
【００５６】
ステップＳ４１の処理を繰り返すことにより計算結果（Ｐ(n)）の変化が徐々に小さくなりより正しい座標に収束する。その場合にはＰ(n)とＰ(n-1)との差がほとんどなくなるのでステップＳ４２を通って処理を終了する。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば受信電界強度と距離との関係を表す関係式の係数（Ｋ）を実際に受信した電界強度及び第１の距離に基づいて計算するので、測定位置における実際の電波環境が前記係数に反映される。このため、第２の距離に関する計算誤差が小さくなり、無線移動端末の位置を高い精度で検出できる。
【００５８】
また、第１の距離と第２の距離との相対誤差を考慮して不適当な基地局の情報を除外してから計算を行うことにより、電波の反射などの影響を低減し、より正確に無線移動端末の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の位置検出手順を示すフローチャートである。
【図２】ステップＳ２６の処理の具体例を示すフローチャートである。
【図３】移動体通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の位置検出手順を示すフローチャートである。
【図５】無線移動端末と基地局の位置関係の例を示す平面図である。
【図６】従来例の位置検出方法を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 無線移動端末
１１ 基地局
１２ 有線通信網
１３ 位置検出局
１４ 基地局データベース
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信を行う通信システムを用いて無線移動端末の位置を検出するために利用される無線移動端末の位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車電話，携帯電話，パーソナル・ハンディホン・システム（以下、ＰＨＳと称する）のような移動体通信システムにおいては、互いに異なる位置に多数の基地局を配置し、それぞれの基地局が形成する無線ゾーンの組み合わせにより全体として大きな通信可能エリアを確保している。
【０００３】
また、この種の移動体通信システムにおいては、互いに隣接する基地局の無線ゾーンが部分的に重なるように構成されている。従って、端末は同時に複数の基地局からの電波を受信することができる。
このような移動体通信システムにおいては、複数の基地局からの電波のそれぞれの受信電界強度を測定することにより無線移動端末の位置を検出することが可能である。
【０００４】
例えば、再公表特許９７−０３３３８６号公報には次のような技術が開示されている。すなわち、複数の基地局のそれぞれについて、基地局と無線移動端末との距離（Ｒｅ(1)，Ｒｅ(2)，Ｒｅ(3)・・・）を無線移動端末の検出した電波の電界強度から求める。そして、図６に示すようにそれぞれの基地局の位置を中心として、求められた距離と半径が等しい円（２１(1)，２１(2)，２１(3)・・・）を描く。複数の円の交点が無線移動端末の位置に相当する。この方法を用いることにより、無線ゾーンの大きさよりも小さい誤差で無線移動端末の位置を求めることができる。
【０００５】
例えば、無線移動端末と基地局との間に特別な障害物が存在しない場合には、無線移動端末が検出する基地局からの電波の電界強度は両者の距離に応じて定まる。従って、電界強度から距離を求めることができるので、例えば無線移動端末が３つの基地局からの電波を同時に受信できる場合には、３つの基地局のそれぞれの位置を中心とする３つの円の交点として無線移動端末の位置を比較的正確に特定できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の移動体通信システムにおいては、無線移動端末と各基地局との間に存在する建物などによって電波が反射するため、環境に応じて電界強度と距離との関係が変化する。
特に、ＰＨＳでは直進性の高い１．９ＧＨｚ帯の電波を利用しているため、建物による電波の反射の影響が大きく正しい距離を求めるのは困難である。その結果、３以上の円の交点が２つ以上形成されたり、複数の円にそれらの交点が形成されない場合が生じる。
【０００７】
すなわち、２つの交点が現れた場合にはどちらの交点が無線移動端末の正しい位置なのか特定できないし、交点が現れない場合には無線移動端末の位置を特定できない。いずれにしても、従来の方法では無線移動端末の位置を正確に特定できない場合が多い。
また、本出願人は位置検出の精度を改善するための無線移動端末の位置検出方法（特願２０００−１７８７７２）を既に出願している。この位置検出方法においては、電界強度に基づいて無線移動端末と複数の基地局のそれぞれとの間の第１の距離を求めるとともに位置座標に基づいて第２の距離を求め、第１の距離と第２の距離との誤差に基づいて無線移動端末の位置を修正し、正しい位置を求めるようにしている。
【０００８】
しかしながら、電界強度から第１の距離を求める場合に用いられる関係式に含まれる係数は、実際の電波の伝搬路上に存在する地物（地上妨害物）の状態に応じて変化する。特に、反射の影響を受けた電波を受信した場合には、電界強度と距離との関係が大きく変化する。このため、電界強度及び関係式から求められる第１の距離が正しいとは限らない。従って、位置検出の精度が低下する可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は無線移動端末の位置検出方法において位置検出の精度を従来に比べて改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の無線移動端末の位置検出方法は、複数の基地局との間で無線通信が可能な無線移動端末の位置を測定するための無線移動端末の位置検出方法であって、複数の基地局から送出される電波のそれぞれの電界強度を無線移動端末の位置で測定し、前記無線移動端末が３以上の基地局からの電波を同時に受信できる場合に、前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定し、前記複数の基地局のそれぞれの位置座標と前記無線移動端末の位置座標との間の距離を第１の距離として算出し、電界強度と距離との関係を表す関係式に含まれる少なくとも１つの係数を、測定により得られた電界強度及び前記第１の距離に基づいて算出し、測定により得られた電界強度及び算出された前記係数を前記関係式に代入して、前記無線移動端末と複数の基地局のそれぞれとの間の距離を第２の距離として算出し、前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項１においては、無線移動端末の位置座標を暫定的に決定してから第１の距離第及び２の距離を求め、それらの情報を利用して無線移動端末の実際の位置に近づくように位置座標を修正する。第１の距離は、既知情報である各基地局の位置座標と前記無線移動端末の位置座標との間の距離として求められる。第２の距離は、測定により得られた電界強度を所定の関係式に代入することにより求められる。
【００１２】
例えば、理想的な条件を想定し、無線移動端末の決定された位置座標が実際の位置と等しく、しかも電界強度から求められた第２の距離が正確であると仮定すれば、全ての基地局について第１の距離と第２の距離とは等しくなる。
実際には、最初に決定される無線移動端末の位置座標は不正確であり、しかも第２の距離が正確であるとは限らない。従って、第１の距離と第２の距離との間に誤差が生じる。そこで、例えば第１の距離と第２の距離との間の誤差が最小になるように無線移動端末の位置座標を修正する。その結果、無線移動端末の位置座標の誤差を小さくすることができる。
【００１３】
しかしながら、前記関係式に含まれる係数は実際の電波の伝搬環境に応じて変化するので、その係数として予め定めた定数を用いると第２の距離に大きな誤差が生じることになる。
そこで、第２の距離を算出する前に、測定により得られた電界強度と前記第１の距離とを前記関係式に代入して前記係数を逆算する。この計算結果を前記関係式の係数として採用し、測定により得られた電界強度を関係式に代入して第２の距離を計算すれば、第２の距離を実際の電波の伝搬環境を考慮して比較的正確に求めることができる。
【００１４】
請求項２は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局に関する前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求めることを特徴とする。
請求項２においては、誤差の大きい基地局を排除した後で無線移動端末の位置座標を最適化する。これにより、電波の反射の影響などによって大きな誤差が生じている基地局の影響を最小限に抑制し、より正確に無線移動端末の位置を求めることができる。
【００１５】
請求項３は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記係数を最初に算出する際には、最大の電界強度が測定された第１の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を算出し、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記第１の基地局に関する電界強度よりも小さい電界強度が測定された第２の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を再び算出し、算出された前記係数に基づいて前記第２の距離を修正してから前記除外対象の基地局を再び特定することを特徴とする。
【００１６】
誤差の大きい基地局を除外した後の基地局数が３未満になる場合には、前記変数を求める際に基準として選択した第１の基地局からの電波が反射などの強い影響を受けている可能性がある。また、無線移動端末の位置を正確に検出するためには、３以上の基地局に関する情報を利用するのが望ましい。
そこで、請求項３においては、誤差が大きいとみなして特定の基地局を除外した結果、残りの基地局数が３未満になる場合には計算をやり直す。これにより、残りの基地局数を３以上にするとともに電波の反射などの影響を減らすことができ、正確な位置の検出が可能になる。
【００１７】
初回の計算では、最大の電界強度が測定された第１の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を算出し、その結果を用いて第２の距離を求め誤差の大きい基地局を除外する。その結果、残りの基地局数が３未満になる場合には、前記第１の基地局に関する電界強度よりも小さい電界強度が測定された第２の基地局に関する電界強度を用いて前記係数を再び算出し、その結果を用いて第２の距離を求め、誤差が大きい除外対象の基地局を再び特定する。
【００１８】
なお、計算を２回行っても残りの基地局数が３未満になる場合には、同様の計算を３回以上繰り返し行ってもよい。
請求項４は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記閾値を修正して除外対象条件を緩め、前記第１の距離と第２の距離との誤差を修正された前記閾値と比較して除外対象の基地局の決定を再び行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項４においては、第１の距離と第２の距離との誤差を閾値と比較することにより除外対象の基地局を決定する。閾値としては定数を用いることができる。しかし、閾値の値の選定が適当でない場合には、除外した後の残りの基地局数が３未満になる可能性がある。無線移動端末の位置を正確に検出するためには、３以上の基地局に関する情報を利用するのが望ましい。
【００２０】
そこで、請求項４では、除外した後の残りの基地局数が３未満になる場合には、残りの基地局数を３以上にするために閾値の値を変更し、除外対象の基地局の決定を再び行う。
請求項５は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、利用する複数の基地局のそれぞれの位置座標の平均化により前記無線移動端末の暫定的な位置座標を決定することを特徴とする。
【００２１】
請求項５においては、利用する複数の基地局で囲まれた領域の中心に近い位置が暫定的に無線移動端末の位置座標に決定される。
請求項６は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末が利用する基地局毎に基地局識別符号を検出し、前記無線移動端末から所定の位置検出局に対して測定した各基地局の電界強度及び基地局識別符号を送信し、前記位置検出局が複数の基地局の電界強度及び基地局識別符号に基づいて前記無線移動端末の位置を検出することを特徴とする。
【００２２】
請求項６においては、無線移動端末の送信する情報に基づいて位置検出局が無線移動端末の位置を検出する。実際に無線移動端末の位置を検出するためには、各基地局の存在する位置を特定する座標情報や送信出力を特定する情報が必要である。しかし、通信システムに含まれる基地局が変更される可能性もあるし、様々な情報を無線移動端末が管理すると無線移動端末の負担が大きくなる。請求項６によれば、無線移動端末に大きな負担を与えることなくその位置を検出することができる。
【００２３】
請求項７は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末の位置座標に関する計算を、その位置座標の変化が小さくなるまで繰り返し実行するとともに、２回目以降の計算処理においては、最後の計算処理で得られた位置座標を前記無線移動端末の位置座標の初期値として利用することを特徴とする。
【００２４】
請求項７においては、計算処理を繰り返し行うのでより正確な位置を検出することができる。また、２回目以降の計算処理では最後に得られた位置座標を無線移動端末の位置座標の初期値として利用するので計算結果を徐々に収束させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線移動端末の位置検出方法の１つの実施の形態について図１〜図３及び図５を参照して説明する。この形態は請求項１〜請求項６に対応する。
【００２６】
図１はこの形態の位置検出手順を示すフローチャートである。図２はステップＳ２６の処理の具体例を示すフローチャートである。図３は移動体通信システムの構成例を示すブロック図である。図５は無線移動端末と基地局の位置関係の例を示す平面図である。
この形態では、図３に示すような移動体通信システムを用いて無線移動端末１０の位置を検出する場合を想定している。この例では、無線移動端末１０はその周囲に存在する複数の基地局１１(1)，１１(2)，１１(3)，１１(4)，１１(5)のそれぞれから到来する電波を受信できる。
【００２７】
請求項７は、請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定した後で、前記第１の距離の算出、前記係数の算出、第２の距離の算出ならびに前記第１の距離及び第２の距離に基づく無線移動端末の位置座標の修正を含む計算処理を、位置座標の計算結果が収束するまで繰り返し実行するとともに、２回目以降の前記計算処理においては、最後の計算処理で得られた位置座標を前記無線移動端末の位置座標の初期値として利用することを特徴とする。
【００２８】
多数の基地局（１１(1)，１１(2)，１１(3)・・・）と接続された有線通信網１２には、位置検出局１３が接続されている。また、位置検出局１３には基地局データベース１４が備わっている。
基地局データベース１４には、多数の基地局（１１(1)，１１(2)，１１(3)・・・）のそれぞれについて、基地局ＩＤ，当該基地局の位置座標，送信出力などの情報が予め保持されている。
【００２９】
この形態では位置検出局１３を利用している。すなわち、無線移動端末１０が検出した情報に基づいて位置検出局１３が無線移動端末１０の位置を検出する。位置検出の手順は図１に示すとおりである。図１において、ステップＳ１１，Ｓ１２は無線移動端末１０の動作であり、ステップＳ１３〜Ｓ２６は位置検出局１３の動作である。以下、図１の位置検出手順について説明する。
【００３０】
ステップＳ１１では、無線移動端末１０は現在電波を受信可能な複数の基地局１１のそれぞれについて、基地局ＩＤを検出するとともに、受信した電波の電界強度Ｅ(i)を測定する。なお、ここで括弧内のｉは基地局の区別を表している（以下の説明についても同様）。
ステップＳ１２では、無線移動端末１０は検出した複数の基地局１１のそれぞれについて、基地局ＩＤ及び電界強度Ｅ(i)を通信可能ないずれか１つの基地局１１を介して位置検出局１３宛てに送信する。
【００３１】
ステップＳ１３では、位置検出局１３は無線移動端末１０から受信したそれぞれの基地局ＩＤにより特定される基地局の情報を、基地局データベース１４から取得する。
ステップＳ１４では、位置検出局１３は無線移動端末１０の位置座標を暫定的に決定する。具体例として、ここでは無線移動端末１０が受信した複数の基地局１１の位置座標Ｑ(i)（基地局データベース１４から得られる情報）の平均値を位置座標Ｐの初期値として定める。
【００３２】
ステップＳ１５では、位置検出局１３は無線移動端末１０の位置座標Ｐと各基地局１１の位置座標Ｑ(i)とに基づいて、無線移動端末１０と各基地局１１(i)との間の水平面上の距離Ｒｃ(i)を求める。距離Ｒｃ(i)は次の第(1)式から求められる。
【数１】
【００３３】
ステップＳ１６では、カウンタｊに初期値として１をプリセットする。このカウンタｊは、後述する係数Ｋの算出の際に利用する基地局を特定するために利用される。
ステップＳ１７では、誤差の大きさを識別するために用いられる閾値εｔに初期値（定数）を割り当てる。
【００３４】
ところで、無線移動端末１０と基地局１１との間の距離と無線移動端末１０における受信電界強度Ｅとの関係は一般に次の第(2)式で近似的に表される。
【数２】
【数３】
【００３５】
この計算誤差を減らすために、ステップＳ１８では、ステップＳ１１で測定された電界強度Ｅ及びステップＳ１５で求められた距離Ｒｃを用いて係数Ｋを逆算する。
【００３６】
実際には、ステップＳ１８ではカウンタｊの値により特定される１つの基地局１１を選択し、その基地局１１に関する電界強度Ｅ(j)及び距離Ｒｃ(j)を用いて係数Ｋを求める。
また、ステップＳ１８で選択する１つの基地局１１については、この例では測定された電界強度Ｅ(i)の大きい順に決定する。すなわち、初回はカウンタｊの値が１なので、最も大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。
【００３７】
同様に、カウンタｊの値が２の場合には、２番目に大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。カウンタｊの値が３の場合には、３番目に大きい電界強度Ｅ(i)に対応する１つの基地局１１を選択する。
ステップＳ１８で実際に係数Ｋを求める場合には、係数Ｋ及びαのいずれか一方に定数を割り当てて前記第(3)式を計算すればよい。例えば、係数αに定数１．５を割り当てて、α，Ｅ(j)，Ｒｃ(j)を第(3)式に代入すれば未知数の係数Ｋを求めることができる。
【００３８】
なお、この例では１つの基地局１１(j)の情報を利用して係数Ｋを求める場合を想定しているが、２つの基地局１１に関するＥ(j)，Ｒｃ(j)をそれぞれ第(3)式に代入すれば２つの未知数（Ｋ，α）を含む２つの式が得られるので、それらを連立方程式として構成し、連立方程式の解くことにより２つの未知数（Ｋ，α）を求めることもできる。
【００３９】
次のステップＳ１９では、前記第(3)式を用いて無線移動端末１０と各基地局１１(i)との間の距離Ｒｅ(i)をそれぞれ求める。すなわち、第(3)式のＥに各基地局１１(i)に関して測定された電界強度Ｅ(i)を代入し、第(3)式のＲとして距離Ｒｅ(i)を求める。また、ステップＳ１８で求められた係数Ｋ，αを採用して計算を実施する。
【００４０】
ステップＳ１８で求められた係数Ｋ，αには、実際の電界強度受信環境における電波の伝搬状態が反映されている。このような係数Ｋ，αを用いてステップＳ１９で距離Ｒｅ(i)を計算するので、距離Ｒｅ(i)に含まれる計算誤差を比較的小さくすることができる。
仮に、位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の現在位置と等しく、しかもステップＳ１９で求められた距離Ｒｅ(i)が正しい理想的な状態であれば、ステップＳ１５の距離Ｒｃ(i)とステップＳ１８の距離Ｒｅ(i)とは等しくなる。
【００４１】
しかし、通常は位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の位置とは異なり、しかもステップＳ１９の計算で計算誤差が生じるためＲｃ(i)とＲｅ(i)との間に違いが生じる。そこで、ここでは各基地局１１(i)に関する誤差ε(i)を次の第(4)式で表す。
【数４】
【００４２】
図１のステップＳ２０では、誤差ε(i)を第(4)式を用いて基地局１１(i)毎に計算する。
ステップＳ２１では、基地局１１(i)毎に誤差ε(i)を閾値εｔと比較する。そして、（ε(i)＞εｔ）の場合にはその基地局１１(i)からの電波は反射の影響が大きいとみなし、次のステップＳ２２で該当する基地局１１(i)の情報を計算の対象から除外する。
【００４３】
位置座標Ｐを計算するために、例えば三角測量などの計算を行う場合には、３つ以上の基地局に関する情報が必要になる。そこで、ステップＳ２２で除外を行った後に残る基地局の数が３以上になるように処理する。
ステップＳ２３では、残りの基地局の数を３と比較する。残りの基地局の数が３以上ならステップＳ２６に進み、３未満ならステップＳ２４に進む。
【００４４】
残りの基地局の数が３未満になる場合の原因の１つとしては、閾値εｔが小さすぎることが考えられる。そこで、ステップＳ２４では微小値Δεを閾値εｔに加算して閾値εｔを更新する。すなわち、ステップＳ２１における判定の条件を緩和する。そして、ステップＳ２１の処理に戻る。この場合、前回のステップＳ２２で除外した基地局を元に戻し、除外対象の基地局を特定するための処理をやり直す。
【００４５】
閾値εｔの値が不適切である場合には、ステップＳ２４で閾値εｔを大きくして処理をやり直すことにより、残りの基地局の数を３以上にすることが可能である。しかし、ステップＳ１８で選択したｊ番目の基地局１１(j)の電波が基準としてふさわしくない（大きな反射の影響を受けている）場合には、誤差ε(i)が大きいため閾値εｔを大きくしても残りの基地局の数を３以上にすることができない場合がある。
【００４６】
そこで、ステップＳ２４で更新後の閾値εｔが予め定めたその上限値εｔmax以上になった場合には、ステップＳ２４からＳ２５に進み、カウンタｊの値を更新してからステップＳ１７に戻る。
カウンタｊの値を更新することにより、ステップＳ１８で係数Ｋを算出する際に利用する基地局１１(j)が変更される。すなわち、２回目にステップＳ１８を実行する場合には、２番目に大きい電界強度Ｅ(j)に対応する基地局１１(j)の情報が選択される。
【００４７】
従って、反射の影響を受けている電波以外の基準としてふさわしい基地局１１(j)の電波に基づいて係数Ｋを算出することができる。
ステップＳ２６においては、３以上の基地局に関する有効な情報を利用することができるので、例えば三角測量などの方法を用いて無線移動端末１０の位置座標Ｐを求めることができる。
【００４８】
この例では、図２に示す手順でステップＳ２６の処理を実現している。
距離Ｒｃ(i)と距離Ｒｅ(i)とが等しい場合には、図５に示すように位置座標Ｐを中心として半径が各距離Ｒｅ(i)と等しい同心円を描くと、いずれかの円の円周上に基地局１１が存在することになる。実際には、距離Ｒｃ(i)と距離Ｒｅ(i)とが異なり、位置座標Ｐも正しくないため図５に示すように各円周上からずれた位置に基地局１１が存在する。
【００４９】
位置座標Ｐが実際の無線移動端末１０の位置に近い場合には、前記第(4)式の誤差ε(i)も小さくなる。そこで、位置座標Ｐを最適化するために用いる目的関数ｆ(Ｐ)をここでは次式で表す。
【数５】
【００５０】
第(5)式の目的関数ｆ(Ｐ)を最小にするように位置座標Ｐを修正すれば、位置座標Ｐを最適化することができる。つまり、より正確な無線移動端末１０の位置を求めることができる。
図２のステップＳ３０では、現在の位置座標Ｐについて目的関数ｆ(Ｐ)を計算する。
【００５１】
ステップＳ３１では、目的関数ｆ(Ｐ)が小さくなる方向に向かって、位置座標Ｐを微小距離だけ移動して位置座標Ｐを更新する。
ステップＳ３２では、更新された位置座標Ｐについて距離Ｒｃ(i)を再び計算する。
ステップＳ３３では、ステップＳ３２で求められた距離Ｒｃ(i)について目的関数ｆ(Ｐ)を再び計算する。
【００５２】
ステップＳ３１の位置座標Ｐの更新によってステップＳ３３の目的関数ｆ(Ｐ)が所定以上変化した場合には、位置座標Ｐの最適化の余地がまだ残されているのでステップＳ３１に戻りステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。目的関数ｆ(Ｐ)がほとんど変化しなくなった場合には、位置座標Ｐの最適化が終了したとみなして処理を終了する。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の無線移動端末の位置検出方法のもう１つの実施の形態について、図４を参照して説明する。この形態は請求項７に対応する。
この形態は第１の実施の形態の変形例であり、位置検出手順が図４のように変更された以外は第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態と同一の部分については、以下の説明を省略する。
【００５４】
図４において、ステップＳ４１は図１のＳ１５〜Ｓ２６と同じ処理である。また、図４のステップＳ１１〜Ｓ１４は図１のＳ１１〜Ｓ１４と同じ処理である。図４の処理には、ステップＳ４０及びＳ４２〜Ｓ４５が追加されている。
図１の処理を１回実行するだけでは正確な位置座標Ｐを算出できない場合があるため、図４の処理においては、位置座標Ｐの計算結果が収束するまでステップＳ４１の処理が繰り返し実行されるようになっている。ｎ回目の処理で得られた位置座標がＰ(n)で表されている。
【００５５】
ステップＳ４２では、今回の計算で得られた位置座標Ｐ(n)と前回求めた位置座標Ｐ(n-1)とを比較する。両者の差異が比較的大きい場合には、計算結果が収束していないとみなしてステップＳ４３に進む。
ステップＳ４３では今回の計算結果である位置座標Ｐ(n)を保存する。次のステップＳ４４では、今回の計算結果である位置座標Ｐ(n)を次回の計算処理（Ｓ４１）における位置座標Ｐの初期値に定める。
【００５６】
ステップＳ４１の処理を繰り返すことにより計算結果（Ｐ(n)）の変化が徐々に小さくなりより正しい座標に収束する。その場合にはＰ(n)とＰ(n-1)との差がほとんどなくなるのでステップＳ４２を通って処理を終了する。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば受信電界強度と距離との関係を表す関係式の係数（Ｋ）を実際に受信した電界強度及び第１の距離に基づいて計算するので、測定位置における実際の電波環境が前記係数に反映される。このため、第２の距離に関する計算誤差が小さくなり、無線移動端末の位置を高い精度で検出できる。
【００５８】
また、第１の距離と第２の距離との相対誤差を考慮して不適当な基地局の情報を除外してから計算を行うことにより、電波の反射などの影響を低減し、より正確に無線移動端末の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の位置検出手順を示すフローチャートである。
【図２】ステップＳ２６の処理の具体例を示すフローチャートである。
【図３】移動体通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の位置検出手順を示すフローチャートである。
【図５】無線移動端末と基地局の位置関係の例を示す平面図である。
【図６】従来例の位置検出方法を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 無線移動端末
１１ 基地局
１２ 有線通信網
１３ 位置検出局
１４ 基地局データベース
Claims (7)
- 複数の基地局との間で無線通信が可能な無線移動端末の位置を測定するための無線移動端末の位置検出方法であって、
複数の基地局から送出される電波のそれぞれの電界強度を無線移動端末の位置で測定し、
前記無線移動端末が３以上の基地局からの電波を同時に受信できる場合に、
前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定し、
前記複数の基地局のそれぞれの位置座標と前記無線移動端末の位置座標との間の距離を第１の距離として算出し、
電界強度と距離との関係を表す関係式に含まれる少なくとも１つの係数を、測定により得られた電界強度及び前記第１の距離に基づいて算出し、
測定により得られた電界強度及び算出された前記係数を前記関係式に代入して、前記無線移動端末と複数の基地局のそれぞれとの間の距離を第２の距離として算出し、
前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求める
ことを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。 - 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、
前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、
それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、
除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局に関する前記第１の距離及び第２の距離を利用して前記無線移動端末の位置座標を修正し、前記無線移動端末の位置座標を求めることを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。 - 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、
前記係数を最初に算出する際には、最大の電界強度が測定された第１の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を算出し、
前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、
それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、
除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記第１の基地局に関する電界強度よりも小さい電界強度が測定された第２の基地局に関する電界強度及び前記第１の距離を用いて前記係数を再び算出し、
算出された前記係数に基づいて前記第２の距離を修正してから前記除外対象の基地局を再び特定する
ことを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。 - 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、
前記第１の距離の算出及び第２の距離の算出が終了した後で、前記第１の距離と第２の距離との誤差を求め、
それぞれの基地局について、前記誤差を所定の閾値と比較した結果に基づいて除外対象の基地局を決定し、
除外対象の前記基地局を除外した後で、残りの基地局の数が３未満の場合には、前記閾値を修正して除外対象条件を緩め、前記第１の距離と第２の距離との誤差を修正された前記閾値と比較して除外対象の基地局の決定を再び行う
ことを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。 - 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、利用する複数の基地局のそれぞれの位置座標の平均化により前記無線移動端末の暫定的な位置座標を決定することを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。
- 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、
前記無線移動端末が利用する基地局毎に基地局識別符号を検出し、
前記無線移動端末から所定の位置検出局に対して測定した各基地局の電界強度及び基地局識別符号を送信し、
前記位置検出局が複数の基地局の電界強度及び基地局識別符号に基づいて前記無線移動端末の位置を検出する
ことを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。 - 請求項１の無線移動端末の位置検出方法において、
前記無線移動端末の位置座標を暫定的に決定した後で、
前記第１の距離の算出、前記係数の算出、第２の距離の算出ならびに前記第１の距離及び第２の距離に基づく無線移動端末の位置座標の修正を含む計算処理を、位置座標の計算結果が収束するまで繰り返し実行するとともに、２回目以降の前記計算処理においては、最後の計算処理で得られた位置座標を前記無線移動端末の位置座標の初期値として利用することを特徴とする無線移動端末の位置検出方法。
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