JP4032684B2

JP4032684B2 - 携帯情報端末装置

Info

Publication number: JP4032684B2
Application number: JP2001295393A
Authority: JP
Inventors: 吉典千田; 義章梅原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003111126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＧＰＳにより測位を行う携帯情報端末装置に係り、特に正確な位置情報を遅滞なく得るのに好適な携帯情報端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＧＰＳにより測位を行う測位システムの例として特開２００１−７４８６２号が挙げられる。この従来技術の測位装置としては携帯電話等が用いられ、測位装置はＧＰＳ衛星からデータを受信してメモリに記憶し、データの受信から２時間以内であればメモリに記憶されたデータが有効であるとして記憶されたデータを用いることにより、電池寿命の長期化を図るものである。そのため、データを受信してから２時間後に記憶されたデータの判定を行い、有効なら再びそのデータを用い、無効ならば最寄りの基地局に回線を接続して基地局が所有するデータを新たに取得していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、ＧＰＳ衛星から取得したデータを２時間以内は有効としてそのまま用いるので、この２時間の間に測位装置が移動した場合には移動の前後に置いて座標に大きな誤差が発生するという問題がある。また、基地局からデータをダウンロードした後、例えば数分でこの基地局の圏外に移動してしまった場合でも、２時間以内は移動前の基地局のデータが用いられるので、やはり移動の前後において座標に大きな誤差が発生するという問題がある。場合によってはｋｍ（キロメートル）オーダーの誤差が発生することもある。
【０００４】
本発明の目的は、携帯情報端末装置が移動しても最新の位置情報を速やかに入手できて、座標の誤差が少ない携帯情報端末装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる携帯情報端末装置は、人工衛星からの位置情報と、基地局からの位置情報に基づいて位置を判定する機能を有し、通信中に基地局から送信された信号を用いて基地局が切り替わったか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により基地局が切り替わったと判定された場合に通信を中止し、基地局の情報を更新した後に通信を再開し、前記人工衛星から位置情報を取得するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１および図３〜図１０により説明する。本実施の形態では、携帯情報端末装置が携帯電話機である例について説明する。本実施の形態における座標を計算する装置を用いたシステムの構成を図８に示す。Ｃ１は携帯電話である。Ｃ２はＧＰＳ用の人工衛星（以下ＧＰＳ衛星）であり、通常、複数存在するが図８では他のＧＰＳ衛星の図示は省略してある。Ｃ３は携帯電話の座標を計算する装置（以下座標計算装置）である。Ｃ４は位置情報を利用するアプリケーションを提供する装置（以下アプリケーション提供装置）である。Ｃ５およびＣ６は携帯電話の基地局である。Ｃ７は通信網である。携帯電話機Ｃ１は基地局Ｃ５またはＣ６および通信網Ｃ７を介して座標計算装置Ｃ３、アプリケーション提供装置Ｃ４と通信によりデータのやりとりが可能である。図８では携帯電話Ｃ１は基地局Ｃ５の圏内にいる状態が示されている。
【０００７】
携帯電話Ｃ１はＧＰＳ衛星群Ｃ２や少なくとも１つの基地局からの電波を観測し、観測結果を基地局Ｃ５および通信網Ｃ７を経由して座標計算装置Ｃ３へ送信する。このとき、携帯電話機Ｃ１は電波の観測結果をそのときに通信している基地局群の代表であるＣ５の識別子とともに座標計算装置Ｃ３へ送信し、座標計算装置Ｃ３は基地局Ｃ５の識別子を利用して座標の計算をおこなう。座標の計算結果は逆の経路を経由して携帯電話Ｃ１で受信される。座標は携帯電話Ｃ１から同様の経路をたどってアプリケーション提供装置Ｃ４へ送信される。アプリケーション提供装置Ｃ４は、携帯電話機Ｃ１に対して地図情報（現在位置、あるいは目的地への道順等）の提供、現在位置付近の案内情報（買い物情報、うまいもの情報、店舗情報、観光情報、医療情報、列車等の時刻あるいは行き先情報等）の提供、あるいは現在位置に関連した機能またはモードの切換サービス等、現在位置の位置情報に関連して行われるなんらかのサービス（以下、位置情報サービス）を提供する。
【０００８】
本発明に至る過程で検討されたシステムにおいては、携帯電話機Ｃ１のプログラムは図２に示されるように、待ち受け状態（Ｓ１１）でアプリケーション起動操作（Ｓ１２）が行われてデータ通信が開始され、アプリケーションから位置情報サービスが選択されて開始され（Ｓ１３）、ＧＰＳおよび基地局の電波を観測する処理が行われ（Ｓ１５）、観測した情報を座標計算装置Ｃ３に送信し（Ｓ１６）、座標計算装置Ｃ３から座標データを受信していた（Ｓ１７）。このシステムでは、基地局の識別子は待受け中にしか更新されないため、携帯電話機の移動に伴い通信したままの状態で代表基地局が基地局Ｃ６に変更されると、基地局Ｃ５の情報で基地局Ｃ６からの電波の観測結果を計算してしまい、座標に大きな誤差が発生することがある。
【０００９】
本発明の１実施の形態における携帯電話機の主要部の構成及び外形形状を図９、図１０により説明する。携帯電話機は、筐体１００内に高周波回路部４２０と、音声回路部４３０と、ＧＰＳ受信回路部４６０と、ＧＰＳ信号処理部４７０と、ＣＰＵを有して各種の機能を制御する制御部１０２を備え、制御部１０２はこれに接続された記憶部１０３に記憶された制御プログラムに従って高周波回路部４２０、音声回路部４３０、を制御する。音声回路部４３０には受話器４４５、マイクロフォン（以下マイク）４４０が接続される。また、高周波回路部４２０は通信用のアンテナ４１０に、ＧＰＳ受信回路部４６０はＧＰＳ用のアンテナ４１５にそれぞれ接続される。本実施の形態では携帯電話機はさらに制御部１０２には入力部１０１および表示部１０４が接続され、制御部１０２は入力部１０１からの入力によっても制御プログラムに基づいて高周波回路部４２０、音声回路部４３０、ＧＰＳ受信回路部４６０、ＧＰＳ信号処理部４７０の制御を行い、通信に必要な情報（電波状態、相手の電話番号、メールアドレス、受信あるいは送信されるメールデータ等）、位置に関する情報または携帯電話の使用者が必要とする情報を表示装置としての表示部１０４に表示させる。本実施の形態においては、表示部１０４は発光体により液晶表示器が照明される表示装置により構成されている。以下、説明の便宜上、表示部１０４のある面を正面、その反対側を背面とする。また、「上下左右」を、携帯電話機を正面から見て文字が正しく読める状態においた場合の上下左右に対応させ、図１０においてはマイク４４０を有する側を下側、受話機４４５を有する側を上側と定義する。
【００１０】
本実施の形態では表示部１０４と入力部１０１はいずれも筐体４００の正面に設けられている。入力部１０１からは文字入力も行われ、制御部１０２は入力部１０１から入力された文字入力の処理も行う。図１０に示されるように、入力部１０１は表示画面や各種の機能を制御するファンクションキー（カーソル上下左右キー及びソフトキーを含む）と主として数値や文字を入力するダイヤルキーを有している。表示部１０４は携帯電話の使用者が必要とする情報を表示するとともに、文字入力時においては入力文字と文字入力に関連するデータを表示する。記憶部１０３は制御部１０２にて必要な文字入力に関するデータを記憶するエリアを有する。
【００１１】
本実施の形態における携帯電話機は、待ち受け中に基地局から情報を受信して更新しており、通話中にも基地局から情報を受信して更新している。待ち受け中に受信する情報の種類と通話中に受信する情報の種類は異なり、また、基地局が異なると同じ種類の情報でも内容が異なることがある。特に携帯電話機は通話中に複数の基地局を切り替えながら移動することができるので、基地局Ｃ５で待ち受けていた携帯電話機Ｃ１が通話を開始し、やがて移動に伴い基地局Ｃ６と通話を開始することがある。このとき、基地局Ｃ５で待ち受け中に更新した情報は、基地局が基地局Ｃ６に切り替わっているため有効ではなくなる。
【００１２】
ARIB STD-T53規格対応の携帯電話機は通信方式がＣＤＭＡの場合は、同じ周波数チャネルにおいて符合分割多重により待受けと通話を切り替えることができる。この場合、携帯電話機は待受け中にその基地局の緯度と経度を受信していて、この座標を自分のおよその位置であると看做すことができる。通話中は基地局の緯度と経度を受信できないため、通話状態で移動して他の基地局に切り替わっても自分のおよその位置を更新することができない。
【００１３】
IS801規格対応の携帯電話はGPSによる測位のため基地局の識別子のうちいくつかのもの（BASE_ID）を使用するが、これは通話中には受信することができない。通話状態で移動して他の基地局に切り替わってから測位すると、誤った情報により結果を誤ってしまう。以上の理由により、待受け中に更新した情報がまだ有効かどうかを通話中に判定する方式と更新する方式が望まれている。
【００１４】
そのため、本実施の形態では以下の対応を行うものである。
（１）待受け中に受信できる情報と通話中に保持している情報のうち、共通している情報の内容を比較し、異なっていれば待受け中に受信した情報は有効でないと判定を行う。ARIB STD-T53規格に対応した携帯電話はSID、NID、PN等を用いて判定できる。
（２）基地局を切り替えたとき、以後は通話をやめるまで待受け中に受信した情報は有効でないと判定する。
（３）基地局との回線を一時切ることにより基地局に切れたことを認識させ、通話をいったん止めて待受け、情報を更新してから通話を再開する。
（４）それまで待受けていたことがある基地局の受信情報それぞれと通話中に保持している情報とを用いて（１）の判定をおこない、有効な情報があればそれで更新する。
（５）通話中に符合分割多重のチャネルを待受け中のチャネルに切り替え、待受け中に受信する情報を更新し、再び通話中のチャネルに切り替える。これは端末側でのみ行い、基地局には切れたことを認識させない。
【００１５】
本発明の１実施の形態における携帯電話機の情報更新について図１により説明する。図１（ａ）は座標を計算する前に基地局からの受信情報を更新する例である。待ち受け処理（Ｓ１１）の後、アプリケーションを起動する操作がおこなわれてデータ通信が開始される処理が行われ（Ｓ１２）、アプリケーションから位置情報サービスを選択する操作が行われ（Ｓ１３）る。次に基地局からの受信情報を更新する処理（Ｓ１４）が行われた後に、ＧＰＳおよび基地局の電波を観測する処理（Ｓ１５）が行われる。Ｓ１４にて更新した情報を座標計算装置へ送信し（Ｓ１６）、計算された座標を座標計算装置で受信する処理（Ｓ１７）を行う。
【００１６】
図１（ｂ）は図１（ａ）の処理フローに加えて基地局からの受信情報が有効であるか否か判定する例である。Ｓ１１からＳ１３までの処理およびＳ１５からＳ１７までの処理は（ａ）と同様である。このフローでは、Ｓ１３の後に受信情報が有効であるか否か判定する処理（Ｓ１８）が追加されており、Ｓ１８にて受信情報が無効であると判定されたときにはＳ１４の更新処理が行われた後Ｓ１５のＧＰＳ測位が行われる。一方、Ｓ１８にて受信情報が有効であると判定されたときにはＳ１５のＧＰＳ測位にジャンプし、Ｓ１４の更新処理は行われない。
【００１７】
Ｓ１８における判定の具体的内容例を図３により説明する。ＡＲＩＢＳＴＤＴ−５３規格に基づく携帯電話システムでは待受け中と通話中のどちらでも更新される変数にＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮがある。これらを比較し全て等しいときは基地局が切り替わっておらず、すなわち基地局からの受信情報は有効であると判定できる。ただし複数の基地局と同時に通信している状態では複数のＰＮをもつが、基準となるＰＮ一つをリファレンスＰＮと呼び、これをもって比較をおこなう。図３は有効判定のフローであり、Ｓ２１で待受け中に更新されたＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮと判定時点でのそれとを比較する処理を行い、ＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮが最後に待ち受けていたときと等しいかを判断する。等しい場合には有効であることを宣言する処理（Ｓ２２）を行い、等しくない場合には無効であることを宣言する処理（Ｓ２３）を行う。ここで、ＳＩＤは通信事業者コード、ＮＩＤは市町村等の区域のコード、ＰＮはＣＤＭＡ方式の場合のパイロット疑似雑音符号（ＰｓｅｕｄｏＮｏｉｓｅ）である。本実施の形態では変数としてＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮを比較したが、これに限ることはなく、ＣＤＭＡ以外の方式の場合にはその方式に適した変数を選択すればよい。
【００１８】
Ｓ２１の判定フローの具体例を図４に示す。ＡＲＩＢＳＴＤＴ−５３規格に基づく携帯電話システムではハンドオフ開始後においてリファレンスＰＮが変ったときだけ基地局が切り替わったと判定することもできる。図４はこの場合の判定例である。図４（ａ）は初期化のフローを示し、待受け状態からアプリケーションが起動する処理が行われ（Ｓ３１）、次にデータ通信設定フラグをおろすことにより待ち受けから通信状態へ移行する処理を行い（Ｓ３２）、これによりデータ通信が成立している状態（Ｓ３３）となり、次の監視のフローに移る。図４（ｂ）は監視のフローを示し、基地局の切り替え処理（ハンドオフ）を行い（Ｓ３４）、次に基地局が切り替わったかどうかについてＰＮ符号が切り替わっているかどうかで判定を行い（Ｓ３５）、基地局が切り替わっている場合はフラグを立てて基地局が切り替わったことを宣言する処理（Ｓ３６）を行い次の判定のフローに移る。切り替わっていない場合はＳ３６をジャンプして次の判定のフローに移る。すなわち、切り替わっていない場合はフラグは降りたままである。図４（ｃ）は判定のフローである。まず、Ｓ３７でフラグが降りているか否かにより基地局が切り替わっているかどうかの判定を行う。通信開始時にＳ３２でフラグをクリアし、基地局が切り替わったときにＳ３６でフラグをセットしているので、フラグが立っているときは基地局が切り替わっている状態である。この場合には、受信情報は無効であると判定する（Ｓ２３）。一方、基地局が切り替わっていない場合はＳ３２でフラグがクリアされた後、Ｓ３６がジャンプされるためフラグは降りたままである。この場合には受信情報は有効であると判定する（Ｓ２２）。
【００１９】
リファレンスＰＮ以外についても判定する場合は、Ｓ３５でＰＮに代えてＳＩＤ、ＮＩＤについても同様の判定を行い、ＰＮ、ＳＩＤ、ＮＩＤのいずれか１つでもフラグが立っていれば基地局が切り替わったと判定することもできる。
【００２０】
Ｓ１４における情報更新について図５、図６、図７を用いて説明する。本実施の形態における情報更新は図５に示すように、待受けると受信情報が更新されることを利用する。図５は一旦通信を終了して待受け、受信情報を更新して再度通信を開始することを示す全体的なフローチャートである。まず、Ｓ４１でデータ通信を中断するために一旦通信を終了する処理を行う。次に、Ｓ４２で待受け状態を利用して受信情報（ＢＳ情報）の更新処理を行う。受信情報の更新後、Ｓ４３で通信を開始する処理を行う。
【００２１】
受信情報更新処理の詳細を図６により説明する。携帯電話機は一般に複数の基地局からの受信情報を記憶装置に保持することが可能であり、図６に示すように、そのなかから現在使用中の基地局の情報を検索することで新たに受信することなく受信情報を更新することができる。まず、保持している受信情報の頭出しをする処理（Ｓ５１）を行い、次にＳ５２はＳ２１と同様に、待受け中に更新されたＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮと判定時点でのそれとを比較する処理を行い、ＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮが最後に待ち受けていたときと等しいかの判定を行う。等しくないものが１つでもあればＳ５３に進み、ＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮの他に受信情報（ＢＳ情報）を保持しているかチェックすることにより、全ての受信情報を調べたかどうかの判定を行う。もし他の受信情報があれば、その受信情報を選択して呼び出す処理（Ｓ５４）を行い、Ｓ５２に戻って選択されたその他の受信情報が今のものと等しいか判定する。Ｓ５２でＳＩＤ、ＮＩＤ、ＰＮあるいはＳ５４で選択された情報が最後に待ち受けていたときと等しい時にはＳ５５に進み、受信情報を現在の受信情報に更新する処理を行う。次に受信情報を更新したことを宣言する処理（Ｓ５６）を行い次の処理へ進む。Ｓ５３で他の受信情報を保持していないと判断するとＳ５７に進み、受信情報を更新していないことを宣言する処理を行い、次の処理に進む。
【００２２】
図７にＣＤＭＡ方式における受信情報更新の例を示す。図７（ａ）は受信状態がそれほど悪くない場合の処理フローであり、図７（ｂ）は受信状態が悪い場合に対応する処理フローである。ＣＤＭＡ方式による携帯電話システムでは直交符合により通信路を切り替る。直交符合で分割された通信チャネルをコードチャネルと呼ぶ。図７（ａ）では、通話中のコードチャネルを記録して通話に使用している直交符合を記憶する処理（Ｓ６１）を行い、次にコードチャネルを待ち受けチャネルに切り替えて直交符合を待受け中のものに切り替る処理（Ｓ６２）を行う。携帯電話システムでは電波状態が悪くなることを想定してあるので、通信がわずかな時間だけ途切れても通信が切断されることはない。そこでＳ６２で直交符合を待受けに使用する符合に切り替え、Ｓ４２で受信情報を更新し、Ｓ６４で直交符合をＳ６１で記憶した符合、すなわち通話に使用していた符合に再び戻す処理を行い、コードチャネルを通話中に戻すことにより通信を再開することができる。
【００２３】
一方、ＡＲＩＢＳＴＤＴ−５３規格に基づく携帯電話システムではある周波数チャネルにおいて待ち受けのコードチャネルが必ずしも存在しないことを許しており、また受信状況が悪く受信が不可能なこともある。図７（ｂ）はこのような受信状態が悪い場合に対応する処理フローである。この場合も、最初は図７（ａ）と同じく、通話中のコードチャネルを記録して通話に使用している直交符合を記憶する処理（Ｓ６１）を行い、次にコードチャネルを待ち受けチャネルに切り替えて直交符合を待受け中のものに切り替る処理（Ｓ６２）を行う。次に受信状況が悪く受信が不可能なこともあるのでタイマを起動し（Ｓ６５）、タイマの満了と受信処理完了のどちらが先に発生したかの判定により、受信完了前にタイムアウトしたか判定し（Ｓ６６）、タイムアウトしたときは情報更新に失敗したと判定して（Ｓ５７）次の処理へ進む。Ｓ６６の判定でタイムアウトしていないときは、情報更新に成功したと判定して（Ｓ５６）、コードチャネルを通話中に戻し（Ｓ６４）、次の処理へ進む。
【００２４】
以上、本実施の形態で説明されたプログラム（ソフトウェア）は携帯情報端末装置内の記憶手段（メモリ）に記憶される。これは、製品の工場出荷時に予め記憶させておいてもよく、またはＪＡＶＡ言語を用いたアプリケーションとして、出荷後にインターネットを介してメモリに記憶させることができるものでもよい。
【００２５】
本実施の形態では携帯情報端末が、携帯電話機である例について説明したが、これに限ることはなく、通信機能をそれ自体で有する、あるいはＰＨＳや携帯電話等の通信機器に接続された、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）またはハンドヘルドコンピュータなどであってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、携帯情報端末が移動しても最新の位置情報を速やかに入手できて、座標の誤差が少ない携帯情報端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】受信情報を更新する方式（左）、および、加えて受信情報の有効性も判定する方式（右）を示すフローチャートである。
【図２】従来の位置情報サービスを利用するための方式を示すフローチャートである。
【図３】待受け中と通話中で共通に更新される情報を用いた受信情報の有効性を判定する方式を示すフローチャートである。
【図４】ハンドオフを監視して受信情報の有効性を判定する方式を示すフローチャートである。
【図５】通信をいったん止めて受信情報を更新する方式を示すフローチャートである。
【図６】記憶装置に保持している情報から受信情報を検索する方式を示すフローチャートである。
【図７】拡散符合を切り替えて受信情報を更新する方式を示すフローチャートである。
【図８】位置情報を利用するシステムの構成を示す図である。
【図９】携帯情報端末装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】携帯情報端末装置の外観を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｃ１：携帯電話、Ｃ２：ＧＰＳ衛星、Ｃ３：携帯電話の座標を計算する装置、
Ｃ４：位置情報を利用するアプリケーションを提供する装置、
Ｃ５、Ｃ６：携帯電話の基地局、Ｃ７：通信網、１００：筐体、１０１：入力部、１０２：制御部、１０３：記憶部、１０４：表示部、４１０：通信用のアンテナ、４１５：ＧＰＳ用のアンテナ、４２０：高周波回路部、４３０：音声回路部、４４０：マイクロフォン、４４５：受話器、４６０：ＧＰＳ受信回路部、４７０：ＧＰＳ信号処理部。

Claims

人工衛星からの位置情報と、基地局からの位置情報に基づいて位置を判定する機能を有する携帯情報端末装置であって、
通信中に基地局から送信された信号を用いて基地局が切り替わったか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により基地局が切り替わったと判定された場合に通信を中止し、基地局の情報を更新した後に通信を再開し、前記人工衛星から位置情報を取得するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする携帯情報端末装置。
前記携帯情報端末装置はCDMA方式の装置であり、前記基地局から送信された信号はパイロット擬似雑音符号であることを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末装置。