JP4568641B2 - 無線通信システム、ノード位置算出方法及びノード - Google Patents

無線通信システム、ノード位置算出方法及びノード Download PDF

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Description

本発明は、多数のノードで構成される無線通信システムに関し、特に、ノードの位置を求める技術に関する。
多数のノードで構成される無線通信システムにおける、ノードの位置を求める方法（測位方法）が複数知られている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。ノードは、ユーザが使用する端末又はセンサノード等を含む。センサノードは、周囲の環境を測定するセンサを搭載した端末である。
以下、代表的なノードの測位方法について説明する。
無線通信システムは、ノード間の信号の受信信号強度（ＲＳＳ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）に基づいて、ノード間の距離を求める。そして、求めたノード間の距離を三辺測量することによって、ノードの位置を求める。
他にも、無線通信システムは、ノード間の信号の到達時間（ＴｏＡ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）又は到達時間差（ＴＤｏＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）に基づいて、ノード間の距離を求める。そして、求めたノード間の距離を三辺測量することによって、ノードの位置を求める。
他にも、無線通信システムは、ノード間の信号の到来角度（ＡｏＡ：Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）を測定する。そして、測定した到来角度を用いて三角測量することによって、ノードの位置を求める。
他にも、無線通信システムは、受信信号強度とノードの位置との関係を示すマップと照合することによって、ノードの位置を求める。
他にも、屋外における測位方法として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。ＧＰＳは、衛星からの電波を利用して求めた到達時間差に基づいて、ノードの位置を求める。
他にも、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の電波を利用して求めた到達時間差による三辺測量システムが知られている。
他にも、ノード間の信号の受信信号強度とノードの位置との関係を示すマップによって、ノードの位置を求めるマップ照合システムが知られている。
他にも、ノード間の超音波信号の到達時間による三辺測量システムが知られている。
また、複数のノードを多段に接続する無線通信システムが知られている。この無線通信システムでは、上位のノードから順に、位置を求める。そして、上位のノードの位置を用いて、下位のノードの位置を求める。
荻野敦、他５名、「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１）位置検出システムの検討」、２００３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、Ｂ−５−２０３、ｐ．６６２ A.Savvides，C.C.Han，M.B.Srivastava，「Dynamic Fine-Grained Localization in Ad-Hoc Wireless Sensor Networks」，in the proceedings of the International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom) 2001，Rome，Italy，July 2001
複数のノードを多段に接続する無線通信システムは、一つのノードのバッテリが切れてしまうと、当該ノードの位置を求めることができない。更に、バッテリが切れたノードの下位に存在するノードの位置を連鎖的に求めることができなくなってしまうという問題があった。
また、従来の無線通信システムは、同一の測位方法を用いて、すべてのノードの位置を求める。そのため、従来の無線通信システムは、測位対象のノードの特性及び状態に応じて、測位方法を変更できないという問題があった。ノードの特性は、例えば、バッテリの持続時間を重視するノード、測定精度を重視するノード、測位時間を重視するノード等である。ノードの状態は、ノードのバッテリの残量及び出力電圧等を含む。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであって、適切な測位方法を用いてノードを測位する無線通信システムを提供することを目的とする。
本発明は、互いに通信する複数のノードと、前記ノード間の通信を用いて前記ノードを測位するサーバと、を備える無線通信システムにおいて、前記ノードは、電力を供給するバッテリを有し、前記バッテリの状態を測定し、前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号を受信すると、当該同期信号の受信電力を測定し、前記測定したバッテリの状態及び前記同期信号の受信電力をサーバに通知し、前記サーバは、前記ノードから通知された受信電力に基づいて、前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号の送信出力を決定し、前記決定した送信出力を前記ノードに通知し、前記ノードから通知されたバッテリの状態に基づいて、当該ノードの測位方法を決定し、前記決定した測位方法によって、当該ノードの位置を算出することを特徴とする。
本発明によれば、無線通信システムは、適切な測位方法を用いてノードを測位できる。更に、ノードのバッテリの消費量を低減できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の単一の無線方式で通信する位置検出システムのブロック図である。
単一の無線方式で通信する位置検出システムは、サーバ１０１、クライアント１０４、無線方式１の基地局１０７及びノード１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄを備える。
無線方式１の基地局１０７は、一つを図示しているが、複数備えられていてもよい。また、ノード１０８Ａ等は、４つを図示しているが、いくつ備えられていてもよい。
ノード１０８Ａ等は、無線方式１を用いて、互いに通信する。また、無線方式１の基地局１０７と当該基地局１０７の通信範囲に存在するノード１０８Ａとは、無線方式１を用いて、互いに通信する。つまり、本説明図において、ノード１０８Ａは、単一の無線方式１を用いて、他のノード１０８Ｂ等及び無線方式１の基地局１０７と通信する。
無線方式１の基地局１０７、サーバ１０１及びクライアント１０４は、ＬＡＮ１０６を介して、互いに接続されている。
ノード１０８Ａ等は、図３で後述するが、センサを用いて、各種情報を測定する。そして、ノード１０８Ａ等は、測定した情報を、他のノード１０８Ａ等及び無線方式１の基地局１０７を介して、サーバ１０１に送信する。
例えば、ノード１０８Ｄは、ノード１０８Ｂ、ノード１０８Ａ、無線方式１の基地局１０７を介して、サーバ１０１に情報を送信する。
無線方式１の基地局１０７は、ノード１０８Ａ等から受信した情報を、サーバ１０１に転送する。
サーバ１０１は、図６で後述するが、ノード位置情報データ１０２及びセンサデータ１０３を管理する。具体的には、サーバ１０１は、後述する方法によって、ノード１０８Ａ等の位置を求める。そして、求めたノード１０８Ａ等の位置を、ノード位置情報データ１０２に格納する。また、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等がセンサを用いて測定した情報を受信する。そして、受信した情報をセンサデータ１０３に格納する。
サーバ１０１は、ノード位置情報データ１０２及びセンサデータ１０３を併せて管理することによって、ノード１０８Ａ等で測定された情報とノード１０８Ａ等の位置との連携を図ることができる。
更に、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等のバッテリの状態を監視する。そして、監視したバッテリの状態に応じて、ノード１０８Ａの位置を求める際に用いる測位方法を決定する。
クライアント１０４は、ノード位置情報データ１０２及びセンサデータ１０３をサーバ１０１から取得する。そして、取得したノード位置情報データ１０２及びセンサデータ１０３を用いて、センサデータ利用アプリケーション１０５を実行する。
図２は、本発明の第１の実施の形態の複数の無線方式で通信する位置検出システムのブロック図である。
複数の無線方式で通信する位置検出システムは、サーバ１０１、クライアント１０４、無線方式２の基地局２０１Ａ、無線方式変換ノード２０２Ａ及びノード１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄを含む。
サーバ１０１、クライアント１０４及びノード１０８Ａ等は、単一の無線方式で通信する位置検出システム（図１）の構成と同一である。よって、同一の構成には同一の番号を付し、説明を省略する。
無線方式２の基地局２０１Ａ及び無線方式変換ノード２０２Ａは、それぞれ一つを図示しているが、複数備えられていてもよい。また、ノード１０８Ａ等は、４つを図示しているが、いくつ備えられていてもよい。
ノード１０８Ａ等は、無線方式１を用いて、互いに通信する。また、無線方式変換ノード２０２Ａと当該無線方式変換ノード２０２Ａの通信範囲に存在するノード１０８Ａとは、無線方式１を用いて、互いに通信する。無線方式２の基地局２０１Ａと無線方式変換ノード２０２Ａとは、無線方式２を用いて、互いに通信する。
無線方式２の基地局２０１Ａ、サーバ１０１及びクライアント１０４は、ＬＡＮ１０６を介して、互いに接続されている。
無線方式変換ノード２０２Ａは、図４で後述するが、ノード１０８Ａ等から受信した無線方式１の情報を、無線方式２に変換する。そして、変換した情報を、無線方式２の基地局２０２Ａに送信する。
無線方式２の基地局２０１Ａは、図５で後述するが、無線方式変換ノード２０２Ａから受信した情報をサーバ１０１に送信する。
無線方式変換ノード２０２Ａと無線方式２の基地局２０１Ａとは、無線方式１より通信距離の長い無線方式２で、互いに通信する。そのため、複数の無線方式で通信する位置検出システムは、ノード１０８Ａ等からサーバ１０１へ情報を送信する際に経由するノード１０８Ａ等の数を減らすことができる。よって、複数の無線方式で通信する位置検出システムは、広いエリアに適用する場合に特に有効である。
以下、複数の無線方式で通信する位置検出システム（図２）を例として、第１の実施の形態を説明する。但し、無線方式２の基地局２０１Ａを無線方式１の基地局１０７に置き換え、更に、無線方式変換ノード２０２Ａをノード１０８Ａ等に置き換えれば、単一の無線方式で通信する位置検出システム（図１）に対しても第１の実施の形態を適用できる。
図３に、本発明の第１の実施の形態のノード１０８Ａのブロック図である。
ノード１０８Ａは、アンテナ２３０１、無線方式１の送信部２３０２、無線方式１の受信部２３０３、受信電力測定部２３０４、制御部２３０５、バッテリ状態測定部２３０６、バッテリ２３０７、センサ情報測定部２３０８、センサ２３０９、送信出力制御部２３１０、観測信号送信部２３１１及び観測信号受信部２３１２を備える。
アンテナ２３０１は、無線方式１のアナログ信号を送受信する。
無線方式１の送信部２３０２は、無線方式１の符号化処理及び無線方式１の変調処理を行なった後、変調されたデジタル信号を無線方式１のアナログ信号に変換する。
無線方式１の受信部２３０３は、アンテナ２３０１から受信した無線方式１のアナログ信号をデジタル信号に変換して、無線方式１の復調処理及び無線方式１の復号処理を行うことによって、送信された信号を復元する。
受信電力測定部２３０４は、アンテナ２３０１から受信した無線方式１の信号の受信電力を測定する。なお、受信電力測定部２３０４は、第２の実施の形態で使用される構成であり、本実施の形態では省略できる。
バッテリ２３０７は、ノード１０８Ａに電力を供給する。なお、ノード１０８Ａは、バッテリ２３０７の代わりに、電源回路が備えられていてもよい。電源回路は、ノード１０８Ａの外部の電源と有線によって接続し、外部の電源から入力された電力をノード１０８Ａに供給する。
バッテリ状態測定部２３０６は、バッテリ２３０７の状態を測定する。バッテリ２３０７の状態には、バッテリ２３０７の出力電圧、バッテリ２３０７の交換日及び／又はバッテリ２３０７の累積消費量等が含まれる。
センサ２３０９は、ノード１０８Ａの周辺の情報を測定する。センサ情報測定部２３０８は、センサ２３０９が測定した情報を加工処理する。加工処理では、例えば、時間平均や移動平均、閾値判定による測定情報の取捨選択などを行う。
制御部２３０５は、ノード１０８Ａの全体を制御する。例えば、制御部２３０５は、サーバ１０１との通信のプロトコル処理等を行う。
観測信号送信部２３１１は、ノード１０８Ａの外部に観測信号を送信する。なお、観測信号は、ノード１０８Ａ等の測位に用いる信号である。送信出力制御部２３１０は、観測信号送信部２３１１が送信する観測信号の送信出力を制御する。
観測信号受信部２３１２は、ノード１０８Ａの外部から観測信号を受信する。
なお、他のノード１０８Ｂ等の構成も、ノード１０８Ａと同一である。よって、説明を省略する。
図４は、本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード２０２Ａのブロック図である。
無線方式変換ノード２０２Ａは、アンテナ２４０１、切替スイッチ２４０２、無線方式１の送信部２４０３、無線方式１の受信部２４０４、受信電力測定部２４０５、無線方式２の送信部２４０６、無線方式２の受信部２４０７、制御部２４０８、バッテリ状態測定部２４０９、バッテリ２４１０、送信出力制御部２４１１、観測信号送信部２４１２及び観測信号受信部２４１３を備える。
アンテナ２４０１は、無線方式１のアナログ信号及び無線方式２のアナログ信号を送受信する。
切替スイッチ２４０２は、無線方式１のアナログ信号と無線方式２のアナログ信号とを切り替える。
切替スイッチ２４０２は、例えば、無線方式１と無線方式２が同一の周波数帯域を利用する場合は、時間でスイッチを切替える。異なる周波数帯域を利用する場合はフィルタによって分離する。
また、アンテナ２４０１を無線方式１用のアンテナと、無線方式２用のアンテナを別々に持つことによって、切替スイッチ２４０２を不要とする構成でもよい。
無線方式１の送信部２４０３は、無線方式１の符号化処理及び無線方式１の変調処理を行った後、変調されたデジタル信号を無線方式１のアナログ信号に変換する。
無線方式１の受信部２４０４は、アンテナ２４０１から受信した無線方式１のアナログ信号をデジタル信号に変換して、無線方式１の復調処理及び無線方式１の復号処理を行うことによって、送信された信号を復元する。
受信電力測定部２４０５は、アンテナ２４０１から受信した無線方式１の信号の受信電力を測定する。なお、受信電力測定部２４０５は、第２の実施の形態で使用される構成であり、本実施の形態では省略できる。
無線方式２の送信部２４０６は、無線方式２の符号化処理及び無線方式２の変調処理を行った後、変調されたデジタル信号を無線方式２のアナログ信号に変換する。
無線方式２の受信部２４０７は、アンテナ２４０１から受信した無線方式２のアナログ信号をデジタル信号に変換して、無線方式２の復調処理及び無線方式２の復号処理を行うことによって、送信された信号を復元する。
バッテリ２４１０は、無線方式変換ノード２０２Ａに電力を供給する。なお、無線方式変換ノード２０２Ａは、バッテリ２４１０の代わりに、電源回路が備えられていてもよい。電源回路は、無線方式変換ノード２０２Ａの外部の電源と有線によって接続し、外部の電源から入力された電力を無線方式変換ノード２０２Ａに供給する。
バッテリ状態測定部２４０９は、バッテリ２４１０の状態を測定する。なお、バッテリ２４１０の状態は、バッテリ２４１０の出力電圧、バッテリ２４１０の交換日及び／又はバッテリ２４１０の累積消費量等を含む。
観測信号送信部２４１２は、無線方式変換ノード２０２Ａの外部に観測信号を送信する。送信出力制御部２４１１は、観測信号送信部２４１２が送信する観測信号の送信出力を制御する。
観測信号受信部２４１３は、無線方式変換ノード２０２Ａの外部から観測信号を受信する。
制御部２４０８は、無線方式変換ノード２０２Ａの全体を制御する。例えば、制御部２４０８は、サーバ１０１との通信のプロトコル処理を行う。また、制御部２４０８は、無線方式２の受信部２４０７から受けたデジタル信号を無線方式１の信号フォーマットに変換してから、無線方式１の送信部２４０３に転送する。同様に、無線方式１の受信部２４０４から受けたデジタル信号を無線方式２の信号フォーマットに変換してから、無線方式２の送信部２４０６に転送する。
なお、他の無線方式変換ノード２０２Ｂ等の構成も、無線方式変換ノード２０２Ａと同一である。よって、説明を省略する。
図５は、本発明の第１の実施の形態の無線方式２の基地局２０１Ａのブロック図である。
無線方式２の基地局２０１Ａは、アンテナ２５０１、無線方式２の送信部２５０２、無線方式２の受信部２５０３、受信電力測定部２５０４、制御部２５０５、電源回路２５０６、有線送信部２５０７、有線受信部２５０８、送信出力制御部２５０９、観測信号送信部２５１０及び観測信号受信部２５１１を備える。
アンテナ２５０１は、無線方式２のアナログ信号を送受信する。
無線方式２の送信部２５０２は、無線方式２の符号化処理及び無線方式２の変調処理を行った後、変調されたデジタル信号を無線方式２のアナログ信号に変換する。
無線方式２の受信部２５０３は、アンテナ２５０１から受信した無線方式２のアナログ信号をデジタル信号に変換して、無線方式２の復調処理及び無線方式２の復号処理を行うことによって、送信された信号を復元する。
受信電力測定部２５０４は、アンテナ２５０１から受信した無線方式２の信号の受信電力を測定する。なお、受信電力測定部２５０４は、第２の実施の形態で使用される構成であり、本実施の形態では省略できる。
制御部２５０５は、無線方式２の基地局２０１Ａの全体を制御する。例えば、制御部２５０５は、サーバ１０１との通信のプロトコル処理を行う。
電源回路２５０６は、無線方式２の基地局２０１Ａの外部の電源と有線によって接続し、外部の電源から入力された電力を無線方式２の基地局２０１Ａに供給する。なお、無線方式２の基地局２０１Ａは、電源回路２５０６の代わりに、バッテリが備えられていてもよい。
有線送信部２５０７は、ＬＡＮ１０６を介して、サーバ１０１等に情報を送信する。有線受信部２５０８は、ＬＡＮ１０６を介して、サーバ１０１等から情報を受信する。
観測信号送信部２５１０は、無線方式２の基地局２０１Ａの外部に観測信号を送信する。送信出力制御部２５０９は、観測信号送信部２５１０が送信する観測信号の送信出力を制御する。
観測信号受信部２５１１は、無線方式２の基地局２０１Ａの外部から観測信号を受信する。
なお、他の無線方式２の基地局２０１Ｂ等の構成も、無線方式２の基地局２０１Ａと同一である。よって説明を省略する。
図６は、本発明の第１の実施の形態のサーバ１０１のブロック図である。
サーバ１０１は、制御部１３０６、位置計算処理部１４０１及び記憶部を備える。
記憶部は、ノード位置情報データ１０２、センサデータ１０３、無線方式変換ノード位置情報データ１４０２、システム管理ポリシー１４０３、ノード状態管理データ１４０４及び無線方式変換ノード状態管理データ１４０５をデータベースとして記憶している。
ノード位置情報データ１０２には、ノード１０８Ａ等の測位の結果が格納される。ノード状態管理データ１４０４には、ノード１０８Ａ等の状態に関する情報が格納される。ノード１０８Ａ等の状態は、ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の状態を含む。
センサデータ１０３には、ノード１０８Ａ等のセンサ２３０９によって測定された情報が格納される。
無線方式変換ノード位置情報データ１４０２には、無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位の結果が格納される。
無線方式変換ノード状態管理データ１４０５には、無線方式変換ノード２０２Ａ等の状態に関する情報が格納される。無線方式変換ノード２０２Ａ等の状態には、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の状態を含む。
システム管理ポリシー１４０３には、ノード１０８Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位方法を決定する方針が格納される。
制御部１４０６は、サーバ１０１の全体を制御する。例えば、制御部１４０６は、ノード１０８Ａ等、無線方式変換ノード２０２Ａ等及び無線方式２の基地局２０１Ａ等との通信のプロトコル処理を行う。また、制御部１４０６は、ノード１０８Ａ等、無線方式変換ノード２０２Ａ等及び無線方式２の基地局２０１Ａから受信した情報を記憶部に格納する。また、制御部１４０６は、システム管理ポリシー１４０３に基づいて、ノード１０８Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位方法を決定する。
位置計算処理部１４０１は、ノード１０８Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等から受信した情報に基づいて、ノード１０８Ａ等の位置を算出する。同様に、位置計算処理部１４０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等及び無線方式２の基地局２０１Ａ等から受信した情報に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出する。
以下、無線方式変換ノード２０２Ａ等及びノード１０８Ａ等の位置を算出する方法について説明する。
図７Ａは、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法１の説明図である。
サーバ１０１は、位置算出方法１を用いて、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出する。
本説明図は、無線方式変換ノード２０２Ａを測位対象とする場合である。
まず、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａの測位方法（図１１〜１５で後述する。）を決定する。次に、決定した測位方法によって、無線方式変換ノード２０２Ａと無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃとの距離をそれぞれ測定する。
次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する。
但し、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ等の位置を予め記憶している。無線方式２の基地局２０１Ａ等は、設置時に測位されてもよいし、ＧＰＳ等によって所定のタイミングで測位されてもよい。
図７Ｂは、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法１の説明図である。
本説明図は、無線方式変換ノード２０２Ａ、２０２Ｂ及び２０２Ｃを測位対象とする場合である。
まず、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａと無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（ステップ１）。
同様に、無線方式変換ノード２０２Ｂと無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、無線方式変換ノード２０２Ｂの位置を算出する（ステップ２）。
更に、無線方式変換ノード２０２Ｃと無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、無線方式変換ノード２０２Ｃの位置を算出する（ステップ３）。
サーバ１０１は、このような処理を繰り返すことによって、すべての無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出できる。
位置算出方法１では、測位対象の無線方式変換ノード２０２Ａ等が三台以上の無線方式２の基地局２０１Ａ等と常に通信可能でなければならない。よって、位置算出方法１は、無線方式２の通信距離が長い場合に有効である。
なお、サーバ１０１は、位置算出方法１を用いて、ノード１０８Ａ等の位置を算出することもできる。この場合、無線方式２の基地局２０１Ａ等を無線方式変換ノード２０２Ａ等に置き換え、更に、無線方式変換ノード２０２Ａ等をノード１０８Ａ等に置き換える。
図８Ａは、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法２の説明図である。
サーバ１０１は、位置算出方法２を用いて、ノード１０８Ａ等の位置を算出する。
本説明図は、ノード１０８Ａを測位対象とする場合である。
まず、サーバ１０１は、ノード１０８Ａの測位方法（図１１〜１５で後述する。）を決定する。次に、決定した測位方法によって、ノード１０８Ａと無線方式変換ノード２０２Ａ、２０２Ｂ及び２０２Ｃとの距離をそれぞれ測定する。
次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、ノード１０８Ａの位置を算出する。
但し、サーバ１０１は、前述した位置算出方法１によって、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を予め測定している。
図８Ｂは、本発明の第１の実施の形態の位置算出方法２の説明図である。
まず、サーバ１０１は、ノード１０８Ａと無線方式変換ノード２０２Ａ、２０２Ｂ及び２０２Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、ノード１０８Ａの位置を算出する（ステップ４）。
次に、ノード１０８Ｂとノード１０８Ａ、無線方式変換ノード２０２Ａ及び２０２Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、ノード１０８Ｂの位置を算出する（ステップ５）。なお、サーバ１０１は、ステップ４でノード１０８Ａの位置を算出しているので、ノード１０８Ｂの位置を算出できる。
次に、ノード１０８Ｃとノード１０８Ａ、１０８Ｂ及び無線方式変換ノード２０２Ｃとの距離をそれぞれ測定する。次に、測定した距離に三辺測量の原理を用いることによって、ノード１０８Ｃの位置を算出する（ステップ６）。なお、サーバ１０１は、ステップ４でノード１０８Ａの位置及びステップ５でノード１０８Ｂの位置を算出しているので、ノード１０８Ｃの位置を算出できる。
サーバ１０１は、このような処理を繰り返すことによって、すべてのノード１０８Ａ等の位置を算出できる。
具体的には、サーバ１０１は、三台以上の無線方式変換ノード２０２Ａ等と通信可能なノード１０８Ａ等の位置を算出する。そして、算出したノード１０８Ａ等の位置を利用して、すべてのノード１０８Ａ等の位置を算出する。
位置算出方法２では、ノード１０８Ａ等が三台以上の無線方式変換ノード２０２Ａ等と通信可能でなくてもよい。よって、位置算出方法２は、無線方式１の通信距離が短い場合に有効である。
なお、サーバ１０１は、位置算出方法２を用いて、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出することもできる。この場合、無線方式変換ノード２０２Ａ等を無線方式２の基地局２０１Ａ等に置き換え、更に、ノード１０８Ａ等を無線方式変換ノード２０２Ａ等に置き換える。
図９は、本発明の実施の形態のサーバ１０１のノード位置算出処理のフローチャートである。
まず、サーバ１０１は、前述した位置算出方法１によって、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（ステップ１）。同様に、位置算出方法１によって、無線方式変換ノード２０２Ｂの位置を算出する（ステップ２）。同様に、位置算出方法１によって、無線方式変換ノード２０２Ｃの位置を算出する（ステップ３）。
そして、サーバ１０１は、ステップ１からステップ３までの処理を所定の回数（例えば、Ｎ回）繰り返す。
サーバ１０１は、Ｎ回の処理で算出した位置に基づいて、それぞれの無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を求める。例えば、Ｎ回の処理で算出した位置の平均値を、それぞれの無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置とする。
次に、前述した位置算出方法２によって、ノード１０８Ａの位置を算出する（ステップ４）。このとき、算出した無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を利用する。次に、位置算出方法２によって、ノード１０８Ｂの位置を算出する（ステップ５）。次に、位置算出方法２によって、ノード１０８Ｃの位置を算出する（ステップ６）。
そして、サーバ１０１は、ステップ４からステップ６までの処理を所定の回数（例えば、Ｍ回）繰り返す。
サーバ１０１は、Ｍ回の処理で算出した位置に基づいて、それぞれのノード１０８Ａ等の位置を求める。例えば、Ｍ回の処理で算出した位置の平均値を、それぞれのノード１０８Ａ等の位置とする。
サーバ１０１は、以上のようにして、すべての無線方式変換ノード２０２Ａ等及びすべてのノード１０８Ａ等の位置を算出する。
しかし、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等又は無線方式変換ノード２０２Ａのいずれか一つでも位置を算出できないと、その他のノード１０８Ａ等の位置も算出できなくなる。この理由を、図１０で説明する。
図１０は、本発明の第１の実施の形態のサーバ１０１のノード位置算出処理の問題点の説明図である。
例えば、無線方式変換ノード２０２Ａのバッテリ２４１０の出力電圧が、動作に必要な電圧を下回った場合を説明する。この場合、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出できない。
すると、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａの位置が分からないので、ノード１０８Ａの位置も算出できない。更に、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ及びノード１０８Ａの位置が分からないので、ノード１０８Ｂ、１０８Ｃ及び１０８Ｄの位置も連鎖的に算出できなくなる。
このように、無線方式変換ノード２０２Ａのバッテリ２４１０の残量が閾値を下回ると、サーバ１０１は、当該無線方式変換ノード２０２Ａの位置だけでなく、ノード１０８Ａ等の位置も算出できなくなってしまう。
次に、ノード１０８Ｂのバッテリ２３０７の出力電圧が、動作に必要な所要電圧を下回った場合を説明する。この場合、サーバ１０１は、ノード１０８Ｂの位置を算出できない。
すると、サーバ１０１は、ノード１０８Ｂの位置が分からないので、ノード１０８Ｃ及び１０８Ｄ位置も算出できない。
このように、ノード１０８Ｂのバッテリ２３０７の残量が閾値を下回ると、サーバ１０１は、当該ノード１０８Ｂの位置だけでなく、当該ノード１０８Ｂの下位に位置するノード１０８Ｃ及び１０８Ｄの位置も算出できなくなってしまう。
なお、無線方式変換ノード２０２Ａのバッテリ２４１０及びノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の消費量は、測位方法によって異なる。
以下、五つの測位方法を説明する。ここでは、無線方式変換ノード２０２Ａを測位対象とする場合を例として説明する。しかし、無線方式２の基地局２０１Ａ等を無線方式変換ノード２０２Ａ等に置き換え、更に、無線方式変換ノード２０２Ａをノード１０８Ａに置き換えることによって、サーバ１０１は、ノード１０８Ａを測位できる。
図１１Ａは、本発明の第１の実施の形態の測位方法１の説明図である。図１１Ｂは、本発明の第１の実施の形態の測位方法１のシーケンス図である。
まず、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａに、測位指示７１０を送信する。
無線方式２の基地局２０１Ａは、測位指示７１０を受信すると、同期信号７１１を送信する。このとき、無線方式２の基地局２０１Ａは、同期信号７１１の送信時刻を調べ、記憶する。なお、同期信号７１１は、無線方式２の信号であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式２の基地局２０１Ｂ、２０１Ｃ及び無線方式変換ノード２０２Ａは、無線方式２の基地局２０１Ａから、同期信号７１１を受信する。このとき、無線方式２の基地局２０１Ｂ及び２０１Ｃは、同期信号７１１の受信時刻を調べ、記憶する。
一方、無線方式変換ノード２０２Ａは、同期信号７１１を受信すると、観測信号７１２を送信する。観測信号７１２は、無線信号、音波信号又は超音波信号等であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、観測信号７１２を受信する。そして、観測信号７１２の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、無線方式２の基地局２０１Ａは、記憶している観測信号７１２の受信時刻から同期信号７１１の送信時刻を減算することによって、同期信号７１１と観測信号７１２の時間差を求める。また、無線方式２の基地局２０１Ｂ及び２０１Ｃは、記憶している観測信号７１２の受信時刻から同期信号７１１の受信時刻を減算することによって、同期信号７１１と観測信号７１２との時間差を求める。
そして、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、求めた同期信号７１１と観測信号７１２との時間差を測定情報７１３として、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃから測定情報７１３を受信する。そして、受信した測定情報７１３に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（７０１）。
図１２Ａは、本発明の第１の実施の形態の測位方法２の説明図である。図１２Ｂは、本発明の第１の実施の形態の測位方法２のシーケンス図である。
まず、サーバ１０１は、無線方式基地局２０１Ａを介して、無線方式変換ノード２０２Ａに測位指示７２０を送信する。
無線方式変換ノード２０２Ａは、測位指示７２０を受信すると、同期信号７２１及び観測信号７２２を同時に送信する。なお、同期信号７２１は、無線方式２の信号であり、送信元の一意な識別子を含む。また、観測信号７２２は、無線信号、音波信号又は超音波信号等であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、同期信号７２１及び観測信号７２２を受信する。このとき、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、同期信号７２１の受信時刻及び観測信号７２２の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、記憶している観測信号７２２の受信時刻から同期信号７２１の受信時刻を減算することによって、同期信号７２１と観測信号７２２との時間差を求める。そして、求めた同期信号７２１と観測信号７２２との時間差を測定情報７２３として、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃから測定情報７２３を受信する。そして、受信した測定情報７２３に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（７０１）。
図１３Ａは、本発明の第１の実施の形態の測位方法３の説明図である。図１３Ｂは、本発明の第１の実施の形態の測位方法３のシーケンス図である。
まず、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃに測位指示７３０を送信する。測位指示７３０は、同期信号７３１及び観測信号７３２の送信タイミングを含む。送信タイミングは、すべての基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃで同じタイミングであってもよいし。それぞれの基地局２０１Ａ、２０１Ｂ又は２０１Ｃごとに異なるタイミングであってもよい。
無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、測位指示７３０に含まれる送信タイミングで、同期信号７３１及び観測信号７３２を同時に送信する。なお、同期信号７３１は、無線方式２の信号であり、送信元の一意な識別子を含む。また、観測信号７３２は、無線信号、音波信号又は超音波信号等であり、送信元の一意な識別子を含む。
無線方式変換ノード２０２Ａは、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃから、同期信号７３１及び観測信号７３２を受信する。このとき、無線方式変換ノード２０２Ａは、同期信号７３１の受信時刻及び観測信号７３２の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、無線方式変換ノード２０２Ａは、記憶している観測信号７３２の受信時刻から同期信号７３１の受信時刻を減算することによって、同期信号７３１と観測信号７３２との時間差を求める。なお、無線方式変換ノード２０２Ａは、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃのそれぞれに対して、時間差を求める。
そして、無線方式変換ノード２０２Ａは、求めた同期信号７３１と観測信号７３２との時間差を測定情報７３３として、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａから測定情報７３３を受信する。そして、受信した測定情報７３３に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（７０１）。
図１４Ａは、本発明の第１の実施の形態の測位方法４の説明図である。図１４Ｂは、本発明の第１の実施の形態の測位方法４のシーケンス図である。
なお、サーバ１０１が測位方法４を実行する場合、本実施の形態の位置検出システム（図１）は、同期信号基準局１００１を備える必要がある。同期信号基準局１００１は、観測信号を受信すると、同期信号を送信する。
以下、測位方法４の処理を説明する。
まず、無線方式変換ノード２０２Ａは、予め設定された周期で観測信号７４１を送信する。なお、観測信号７４１は、無線信号、音波信号又は超音波信号等であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ及び同期信号基準局１００１は、観測信号７４１を受信する。このとき、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、観測信号７４１の受信時刻を調べ、記憶する。一方、同期信号基準局１００１は、観測信号７４１を受信すると、同期信号７４２を送信する。なお、同期信号７４２は、無線方式２の信号であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、同期信号基準局１００１から同期信号７４２を受信する。このとき、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、同期信号７４２の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、記憶している同期信号７４２の受信時刻から観測信号７４１の受信時刻を減算することによって、同期信号７４２と観測信号７４１との時間差を求める。そして、求めた同期信号７４２と観測信号７４１との時間差を測定情報７４３として、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃから測定情報７４３を受信する。そして、受信した測定情報７４３に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（７０１）。
図１５Ａは、本発明の第１の実施の形態の測位方法５の説明図である。図１５Ｂは、本発明の第１の実施の形態の測位方法５のシーケンス図である。
なお、サーバ１０１が測位方法５を実行する場合、本実施の形態の位置検出システム（図１）は、同期信号基準局１００１を備える必要がある。
以下、測位方法５の処理を説明する。
まず、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃに測位指示７５０を送信する。測位指示７５０には、観測信号７５１の送信タイミングを含む。送信タイミングは、すべての基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃで同じタイミングであってもよいし。それぞれの基地局２０１Ａ、２０１Ｂ又は２０１Ｃごとに異なるタイミングであってもよい。
無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃは、測位指示７５０に含まれる送信タイミングで、観測信号７５１を送信する。なお、観測信号７５１は、無線信号、音波信号又は超音波信号等であり、送信元の一意な識別子を含む。
無線方式変換ノード２０２Ａ及び同期信号基準局１００１は、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃから、観測信号７５１を受信する。このとき、無線方式変換ノード２０２Ａは、観測信号７５１の受信時刻を調べ、記憶する。一方、同期信号基準局１００１は、観測信号７５１を受信すると、同期信号７５２を送信する。なお、同期信号７５２は、無線方式２の信号であり、送信元の一意な識別子を含む。
すると、無線方式変換ノード２０２Ａは、同期信号基準局１００１から同期信号７５２を受信する。このとき、無線方式変換ノード２０２Ａは、同期信号７５２の受信時刻を調べ、記憶する。
無線方式変換ノード２０２Ａは、記憶している同期信号７５２の受信時刻から観測信号７５１の受信時刻を減算することによって、同期信号７５２と観測信号７５１との時間差を求める。なお、無線方式変換ノード２０２Ａは、無線方式２の基地局２０１Ａ、２０１Ｂ及び２０１Ｃのそれぞれに対して、時間差を求める。
そして、無線方式変換ノード２０２Ａは、求めた同期信号７５２と観測信号７５１との時間差を測定情報７５３として、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａから測定情報７５３を受信する。そして、受信した測定情報７５３に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａの位置を算出する（７０１）。
次に、測位方法１〜５の特徴を説明する。
図１６は、本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード２０２Ａ等の消費電力のグラフである。
本グラフは、測位対象の無線方式変換ノード２０２Ａ等の単位時間当たりの消費電力（ｍＡ／ｓｅｃ）を示す。なお、測位対象のノード１０８Ａ等の単位時間当たりの消費電力（ｍＡ／ｓｅｃ）も同様のグラフとなる。
本グラフは、以下の条件の場合である。同期信号を無線信号とし、観測信号を無線信号又は超音波信号とする。また、測位対象の無線方式変換ノード２０２Ａ等は、無線信号の送信時又は無線信号の受信時に２０ｍＡの電力を消費する。また、測位対象の無線方式変換ノード２０２Ａ等は、超音波信号の送信時に４０ｍＡの電力を消費し、超音波信号の受信時に１０ｍＡの電力を消費する。
本グラフによると、観測信号が無線信号である場合、測位方法４の消費電力が最も小さい。一方、観測信号が超音波信号であると、測位方法３及び測位方法５の消費電力が最も小さい。
観測信号の種類によって消費電力が異なるのは、超音波信号の送信時の消費電力が大きいことが原因である。つまり、観測信号が超音波信号の場合、測位される無線方式変換ノード２０２Ａ等が超音波信号を送信しない測位方法（測位方法３及び測位方法５）の消費電力が小さい。
次に、サーバ１０１が測位指示を送信してから位置を算出するまでの時間（測位時間）を比較する。すると、測位方法３及び測位方法５は、他の測位方法の３倍以上の測位時間を要する。
測位方法１、測位方法２及び測位方法４では、無線方式２の基地局２０１Ａ等は、無線方式変換ノード２０２Ａから観測信号を受信する度に、測定情報をサーバ１０１に送信する。一方、測位方法３及び測位方法５では、測位対象の無線方式変換ノード２０２Ａは、周囲に存在するすべての無線方式２の基地局２０１Ａ等から観測信号を受信してから、測定情報をサーバ１０１に送信する。このため、測位双方３及び測位方法５は、他の測位方法に比べ、測位時間を要する。
次に、サーバ１０１が算出した無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置の誤差（測定精度）を比較する。観測信号が超音波信号であると、測定精度は１〜３０ｃｍである。一方、観測信号が無線信号であると、測定精度は１〜３ｍである。
測定精度の違いは、伝播速度の違いから生じる。無線信号の伝播速度は、超音波信号の伝播速度と比較すると、１０の６乗程度速い。そのため、無線信号は、信号の受信時刻等を含む測定時間の誤差による測定精度への影響が超音波信号より大きくなる。
以上のように、消費電力、測位時間及び測定精度等を含む特性は、測位方法と観測信号の種類との組み合わせ（測位手法）によって異なる。本実施の形態では、サーバ１０１は、それぞれの測位手法の特性を考慮して、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の測位手法を決定する。
図１７は、本発明の第１の実施の形態の位置検出システムの位置算出処理のシーケンス図である。
まず、無線方式変換ノード２０２Ａ等及びノード１０８Ａ等は、バッテリの状態を含む状態通知をサーバ１０１に送信する。なお、バッテリの状態は、バッテリの出力電圧、バッテリの交換日及び／又はバッテリの累積消費量等を含む。
サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等及びノード１０８Ａ等から状態通知を受信する。次に、サーバ１０１は、受信した状態通知に基づいて、測位手法を決定する（１３０１）。なお、測位手法決定処理１３０１については、図２１で詳細を後述する。
次に、サーバ１０１は、決定した測位手法を、無線方式変換ノード２０２Ａ等及びノード１０８Ａ等に通知する。
すると、無線方式変換ノード２０２Ａ等及びノード１０８Ａ等は、通知された測位手法に対応する処理を行う。そして、サーバ１０１は、通知した測位手法によって、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の位置を算出する。
図１８は、本発明の第１の実施の形態にサーバ１０１が備えるシステム管理ポリシー１４０３の説明図である。
システム管理ポリシー１４０３は、要求目標テーブル１５１０及び要求重みテーブル１５２０を含む。
要求目標テーブル１５１０は、ノード名１５１１、要求測定精度１５１２、要求測位時間１５１３及びバッテリ交換要求日１５１４を含む。
ノード名１５１１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の一意な識別子である。
要求測定精度１５１２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等の測定精度の要求目標値である。なお、測定精度は、サーバ１０１が算出した無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置又はノード１０８Ａ等の位置の誤差である。要求測定精度１５１２は、予め設定された固定値であってもよいし、ユーザによって変更できてもよい。
要求測位時間１５１３は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等の測位時間の要求目標値である。なお、要求測位時間１５１３は、予め設定された固定値であってもよいし、ユーザによって変更できてもよい。
バッテリ交換要求日１５１４は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等のバッテリの交換予定日の要求目標値である。なお、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等のバッテリの交換予定日をできるだけ遅くしたい場合、バッテリ交換要求日１５１４には、「寿命最長」が格納される。
また、交換予定日の単位は日にちに限らず、予定日の何時何分何秒までの秒単位までの時刻情報であってもよい。
要求重みテーブル１５２０は、ノード名１５２１、測定精度の重み１５２２、測位時間の重み１５２３及びバッテリ交換予想日の重み１５２４を含む。
ノード名１５２１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の一意な識別子である。
測定精度の重み１５２２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等の測定精度の要求目標値の重要度である。
測位時間の重み１５２３は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等の測位時間の要求目標値の重要度である。
バッテリ交換予想日の重み１５２４は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等又は当該ノード１０８Ａ等のバッテリの交換予定日の要求目標値の重要度である。
なお、システム管理ポリシー１４０３は、更に、要求測定精度マップ１５０１及び要求測位時間マップ１５１３を含んでいてもよい。
要求測定時間マップ１５０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の位置と測定精度の要求目標値との対応関係を示す。
サーバ１０１は、ノード位置情報データ１０２を参照して、ノード１０８Ａ等の位置を判定する。次に、サーバ１０１は、判定したノード１０８Ａ等の位置と要求測定精度マップ１５０１とを比較することによって、当該ノード１０８Ａ等の測定精度の要求目標値を求める。そして、サーバ１０１は、求めた要求目標値を、要求目標テーブル１５１０の要求測定精度１５１２に格納する。
同様に、サーバ１０１は、無線方式変換ノード位置情報データ１４０２を参照して、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を判定する。次に、サーバ１０１は、判定した無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置と要求測定精度マップ１５０１とを比較することによって、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の測定精度の要求目標値を求める。そして、サーバ１０１は、求めた要求目標値を、要求目標テーブル１５１０の要求測定精度１５１２に格納する。
これによって、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等の位置又は無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置に応じて、要求目標テーブル１５１０の要求測定精度１５１２を変更できる。
要求測位時間マップ１５１３は、無線方式変換ノード２０２Ａ等又はノード１０８Ａ等の位置と測位時間の要求目標値との対応関係を示す。
サーバ１０１は、ノード位置情報データ１０２を参照して、ノード１０８Ａ等の位置を判定する。次に、サーバ１０１は、判定したノード１０８Ａ等の位置と要求測位時間マップ１５０２とを比較することによって、当該ノード１０８Ａ等の測位時間の要求目標値を求める。そして、サーバ１０１は、求めた要求目標値を、要求目標テーブル１５１０の要求測位時間１５１３に格納する。
同様に、サーバ１０１は、無線方式変換ノード位置情報データ１４０２を参照して、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を判定する。次に、サーバ１０１は、判定した無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置と要求測位時間マップ１５０２とを比較することによって、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位時間の要求目標値を求める。そして、サーバ１０１は、求めた要求目標値を、要求目標テーブル１５１０の要求測位時間１５１３に格納する。
これによって、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等の位置又は無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置に応じて、要求目標テーブル１５１０の要求測位時間１５１３を変更できる。
次に、サーバ１０１が備える無線方式変換ノード状態管理データ１４０５について説明する。無線方式変換ノード状態管理データ１４０５は、実測状態テーブル、測位手法選択テーブル及び予測リストテーブルを含む。
図１９Ａは、本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の実測状態テーブル１６００の構成図である。
実測状態テーブル１６００は、無線方式変換ノード名１６０１、バッテリ出力１６０２、バッテリ交換日１６０３、累積消費量１６０４、測定精度１６０５及び測位時間１６０６を含む。
無線方式変換ノード名１６０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の一意な識別子である。
バッテリ出力１６０２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の出力電圧である。
バッテリ交換日１６０３は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０が前回交換された日である。
累積消費量１６０４は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の消費量の累積値である。
測定精度１６０５は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の前回算出された位置の誤差である。測位時間１６０６は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が前回測位された際の測位時間である。なお、測位時間は、サーバ１０１が測位指示を送信してから位置を算出するまでの時間である。
サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等から、状態通知を受信すると、無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の実測状態テーブル１６００を更新する。
具体的には、状態通知を受信した無線方式変換ノード２０２Ａの識別子と実測状態テーブル１６００の無線方式変換ノード名１６０１とが一致するレコードを、実測状態テーブル１６００から選択する。
次に、受信した状態通知に含まれるバッテリ２４１０の出力電圧を、選択したレコードのバッテリ出力１６０２に格納する。次に、受信した状態通知に含まれる前回のバッテリ２４１０の交換日を、選択したレコードのバッテリ交換日１６０３に格納する。次に、受信した状態通知に含まれるバッテリ２４１０の累積消費量を、選択したレコードの累積消費量１６０４に格納する。
また、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出すると、無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の実測状態テーブル１６００を更新する。
具体的には、位置を算出した無線方式変換ノード２０２Ａの識別子と実測状態テーブル１６００の無線方式変換ノード名１６０１とが一致するレコードを、実測状態テーブル１６００から選択する。
次に、サーバ１０１は、求めた測定精度を、選択したレコードの測定精度１６０５に格納する。次に、サーバ１０１は、測位指示を送信してから位置を算出するまでの時間（測位時間）を求める。そして、求めた測位時間を、選択したレコードの測位時間１６０６に格納する。
なお、サーバ１０１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の位置を算出する際に、測定精度を併せて算出する。
また、サーバ１０１は、測位手法と測定精度との関係を示すテーブルを備えることによって、測位手法に対応する測定精度を求めてもよい。なお、当該テーブルに格納される測定精度は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の周囲に存在する無線方式２の基地局２０１Ａ等の数等を考慮して、シミュレーションで予測した値である。
図１９Ｂは、本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の測位手法選択テーブル１６１０の構成図である。
測位手法選択テーブル１６１０は、無線方式変換ノード名１６１１、測位方法１６１２、観測信号１６１３、予想消費量１６１４、予想測位精度１６１５及び予想測位時間１６１６を含む。
無線方式変換ノード名１６１１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の一意な識別子である。
測位方法１６１２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の次回の測位に用いられる測位方法の識別子である。
観測信号１６１３は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の次回の測位に用いられる観測信号の種類である。例えば、観測信号１６１３には、「超音波」又は「無線」が格納される。
予想消費量１６１４は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が次回に測位される際の消費量の予想値である。
予想測位精度１６１５は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が次回に測位される際の測位精度の予想値である。例えば、予想測位精度１６１５は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が次回に測位される際に使用される観測信号の種類によって、一意に決まる。なお、測位精度１６１５は、サーバ１０１が三辺測量で求めた無線方式変換ノード２０２Ａ位置の誤差である。
予想測位時間１６１６は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が次回に測位される際の測位時間の予想値である。
サーバ１０１は、測位手法決定処理（図２１）によって無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位手法を決定すると、測位手法選択テーブル１６１０を更新する。
具体的には、測位手法を決定した無線方式変換ノード２０２Ａの識別子と測位手法選択テーブル１６１０の無線方式変換ノード名１６１１とが一致するレコードを、測位手法選択テーブル１６１０から選択する。
次に、決定した測位手法の測位方法を、選択したレコードの測位方法１６１２に格納する。次に、決定した測位手法の観測信号の種類を、選択したレコードの観測信号１６１３に格納する。
次に、サーバ１０１は、決定した測位手法に基づいて、無線方式変換ノード２０２Ａ等の予想消費量、予想測位精度及び予想測位時間等を求める。例えば、サーバ１０１は、これらの情報と測位手法との対応を示すテーブルを備えることによって、無線方式変換ノード２０２Ａ等の予想消費量、予想測位精度及び予想測位時間等を一意に求めることができる。
次に、求めた無線方式変換ノード２０２Ａ等の予想消費量を、選択したレコードの予想消費量１６１４に格納する。次に、求めた無線方式変換ノード２０２Ａ等の予想測位精度を、選択したレコードの予想測位精度１６１５に格納する。次に、求めた無線方式変換ノード２０２Ａ等の予想測位時間を、選択したレコードの予想測位時間１６１６に格納する。
図１９Ｃは、本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の予測リストテーブル１６２０の構成図である。
予測リスト１６２０は、無線方式変換ノード名１６２１、バッテリ交換予想日１６２２、予想測定精度１６２３及び予想測位時間１６２４を含む。
無線方式変換ノード名１６２１は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の一意な識別子である。
バッテリ交換予想日１６２２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の次回の交換が予想される日である。なお、バッテリ交換予想日１６２２は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の次回の測位手法を継続した場合の予想日である。
また、バッテリ交換予想日１６２２の単位は、日にちのみならず、何時何分何秒の時刻情報で秒の単位であってもよい。
予想測定精度１６２３は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等の次回に測位される位置の誤差の予想値である。予想測位時間１６２４は、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等が次回に測位される際の測位時間の予想値である。
サーバ１０１は、測位手法決定処理（図２１）において、予測リストテーブル１６２０を作成する。
具体的には、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の識別子と予測リストテーブル１６２０の無線方式変換ノード名１６２１とが一致するレコードを、予測リストテーブル１６２０から選択する。
次に、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の次回の測位手法に基づいて、当該無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の持続予想時間を算出する。
例えば、サーバ１０１は、以下の数式１で、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の持続予想時間Ｔ（ｈｏｕｒ）を算出する。
Figure 0004568641
なお、Ｘ（ｍＡｈ）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の容量である。また、Ｙ（％）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の動作効率である。また、Ｚ（ｍＡｈ）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の累積消費量である。また、Ｗ（ｍＡ）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０の測位時の消費電流である。また、ｓ（ｈｏｕｒ）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位時間である。また、ｔ（ｈｏｕｒ）は、無線方式変換ノード２０２Ａ等の測位におけるインターバルである。Ｉ（ｍＡ）、無線方式変換ノード２０２Ａ等のバッテリ２４１０のインターバル時の消費電流である。
次に、サーバ１０１は、算出した持続予想時間Ｔに、現在の日時を足すことによって、バッテリ２４１０の交換予想日を求める。そして、求めた交換予想日を、予測リストテーブル１６２０から選択したレコードのバッテリ交換予想日１６２２に格納する。
他にも、サーバ１０１は、バッテリ２４１０の出力電圧の変化に基づいて、バッテリ交換予想日１６２２を求めてもよい。
具体的には、サーバ１０１は、バッテリ２４１０の出力電圧と持続予想時間との関係を示すバッテリ特性テーブルを、平均消費量ごとに保持する。
そして、バッテリ２４１０の出力電圧が閾値を越えている場合、バッテリ２４１０の平均的な持続時間を、前回のバッテリ交換日時に足すことによって、バッテリ交換予想日１６２２を求める。
一方、バッテリ２４１０の出力電圧が閾値を下回ると、バッテリ特性テーブルに基づいて、バッテリ２４１０の持続予想時間を求める。そして、求めた持続予想時間に、現在の日時を足すことによって、バッテリ交換予想日１６２２を求める。
次に、サーバ１０１は、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の識別子と測位手法選択テーブル１６１０の無線方式変換ノード名１６１１とが一致するレコードを、測位手法選択テーブル１６１０から選択する。次に、選択したレコードから、予想測位精度１６１５を抽出する。
次に、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の周囲に存在する無線方式２の基地局２０１Ａ等の数を求める。そして、抽出した予想測位精度１６１５及び求めた無線方式２の基地局２０１Ａ等の数に基づいて、当該無線方式変換ノード２０２Ａの位置の誤差（測定精度）を求める。
そして、求めた測定精度を、予測リストテーブル１６２０から選択したレコードの予想測定精度１６２３に格納する。
次に、サーバ１０１は、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の前回の測位手法と次回の測位手法とが同じであるかを判定する。
測位手法が同じであると、リストを更新する無線方式変換ノード２０２Ａ等の識別子と実測状態テーブル１６００の無線方式変換ノード名１６０１とが一致するレコードを、実測状態テーブル１６００から選択する。次に、選択したレコードから測位時間１６０６を抽出する。そして、抽出した測位時間１６０６を、予測リストテーブル１６２０から選択したレコードの予想測位時間１６２４に格納する。
一方、測位手法が異なると、実測状態テーブル１６００の情報を使うことができない。よって、リストを作成する無線方式変換ノード２０２Ａ等の識別子と測位手法選択テーブル１６１０の無線方式変換ノード名１６１１とが一致するレコードを、測位手法選択テーブル１６１０から選択する。次に、選択したレコードから、予想測位時間１６１６を抽出する。そして、抽出した予想測位時間１６１６を、予測リストテーブル１６２０から選択したレコードの予想測位時間１６２４に格納する。
以上のように、サーバ１０１は、予測リストテーブル１６２０を作成する。
次に、サーバ１０１が備えるノード状態管理データ１４０４について説明する。ノード状態管理データ１４０４は、前述した無線方式変換ノード状態管理データ１４０５と同様に、実測状態テーブル、測位手法選択テーブル及び予測リストテーブルを含む。
図２０Ａは、本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データ１４０４の実測状態テーブル１６５０の構成図である。
実測状態テーブル１６５０は、ノード名１６５１、バッテリ出力１６５２、バッテリ交換日１６５３、累積消費量１６５４、測定精度１６５５及び測位時間１６５６を含む。
ノード名１６５１は、ノード１０８Ａ等の一意な識別子である。
バッテリ出力１６５２は、当該ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の出力電圧である。
バッテリ交換日１６５３は、当該ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７が前回交換された日である。
累積消費量１６５４は、当該ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の消費量の累積値である。
測定精度１６５５は、当該ノード１０８Ａ等の前回算出された位置の誤差である。
測位時間１６５６は、当該ノード１０８Ａ等が前回測位された際の測位時間である。なお、測位時間は、サーバ１０１が測位指示を送信してから位置を算出するまでの時間である。
サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等から、状態通知を受信すると、実測状態テーブル１６５０を更新する。なお、ノード状態管理データ１４０４の実測状態テーブル１６５０の更新の処理は、無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の実測状態テーブル１６００（図１９Ａ）の更新の処理と同様なので、説明を省略する。
図２０Ｂは、本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データ１４０４の測位手法選択テーブル１６６０の構成図である。
測位手法選択テーブル１６６０は、ノード名１６６１、測位方法１６６２、観測信号１６６３、予想消費量１６６４、予想測位精度１６６５及び予想測位時間１６６６を含む。
ノード名１６６１は、ノード１０８Ａ等の一意な識別子である。
測位方法１６６２は、当該ノード１０８Ａ等の次回の測位に用いられる測位方法の識別子である。観測信号１６６３は、当該ノード１０８Ａ等の次回の測位に用いられる観測信号の種類である。例えば、観測信号１６６３には、「超音波」又は「無線」が格納される。
予想消費量１６６４は、当該ノード１０８Ａ等が次回に測位される際の消費量の予想値である。
予想測位精度１６６５は、当該ノード１０８Ａ等が次回に測位される際の測位精度の予想値である。例えば、予想測位精度１６６５は、当該ノード１０８Ａ等が次回に測位される際に使用される観測信号の種類によって、一意に決まる。
予想測位時間１６６６は、当該ノード１０８Ａ等が次回に測位される際の測位時間の予想値である。
サーバ１０１は、測位手法決定処理（図２１）によってノード１０８Ａ等の測位手法を決定すると、測位手法選択テーブル１６６０を更新する。なお、ノード状態管理データ１４０４の測位手法選択テーブル１６６０の更新の処理は、無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の測位手法選択テーブル１６１０（図１９Ｂ）の更新の処理と同様なので、説明を省略する。
図２０Ｃは、本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データ１４０４の予測リストテーブル１６７０の構成図である。
予測リスト１６７０は、ノード名１６７１、バッテリ交換予想日１６７２、予想測定精度１６７３及び予想測位時間１６７４を含む。
ノード名１６７１は、ノード１０８Ａ等の一意な識別子である。
バッテリ交換予想日１６７２は、当該ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の次回の交換が予想される日である。なお、バッテリ交換予想日１６７２は、当該ノード１０８Ａ等の次回の測位手法を継続した場合の予想日である。
また、バッテリ交換予想日１６７２の単位は、日にちのみならず、何時何分何秒の時刻情報で秒の単位であってもよい。
予想測定精度１６７３は、当該ノード１０８Ａ等の次回に測位される位置の誤差の予想値である。予想測位時間１６７４は、当該ノード１０８Ａ等が次回に測位される際の測位時間の予想値である。
サーバ１０１は、測位手法決定処理（図２１）において、予測リストテーブル１６７０を更新する。なお、ノード状態管理データ１４０４の予測リストテーブル１６７０の更新の処理は、無線方式変換ノード状態管理データ１４０５の測位手法選択テーブル１６２０（図１９Ｃ）の更新の処理と同様なので、説明を省略する。
図２１は、本発明の第１の実施の形態におけるサーバ１０１の測位手法決定処理のフローチャートである。
以下、ノード１０８Ａ等の測位手法を決定する場合を例として説明するが、無線方式変換ノード２０２Ａの測位手法を決定する場合も同様の処理である。
まず、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等を一つずつ順に選択する（１７０１）。
次に、選択したノード１０８Ａ等に関する要求目標及び要求重みを、システム管理ポリシー１４０３（図１８）から抽出する。
具体的には、選択したノード１０８Ａ等の識別子とシステム管理ポリシー１４０３に含まれる要求目標テーブル１５１０のノード名１５１１とが一致するレコードを、要求目標テーブル１５１０から選択する。そして、選択したレコードから、要求測定精度１５１２、要求測位時間１５１３及びバッテリ交換要求日１５１４を抽出する。
次に、選択したノード１０８Ａ等の識別子とシステム管理ポリシー１４０３に含まれる要求重みテーブル１５２０のノード名１５２１とが一致するレコードを、要求重みテーブル１５２０から選択する。そして、選択したレコードから、測定精度重み１５２２、測位時間重み１５２３及びバッテリ交換予想日重み１５２４を抽出する（１７０２）。
次に、測位手法を一つずつ順に選択する。次に、図２０Ｃで前述した方法によって、実測状態テーブル１６５０及び測位手法選択テーブル１６６０に基づいて、予測リストテーブル１６７０を作成する（１７０３）。
そして、作成した予測リストテーブル１６７０から、バッテリ交換予想日１６７２、予想測定精度１６７３及び予想測位時間１６７４を抽出する。
次に、要求目標テーブル１５１０から抽出した値と予測リストテーブル１６７０から抽出した値との差分を算出する（１７０４）。
具体的には、測定精度差、測位時間差及びバッテリ余裕時間を算出する。
まず、サーバ１０１は、数式２を用いて、測定精度差Ａを算出する。
Figure 0004568641
なお、Ａｆは、予測リストテーブル１６７０から抽出した予想測定精度１６７３である。また、Ａｒは、要求目標テーブル１５１０から抽出した要求測定精度１５１２である。
次に、サーバ１０１は、数式３を用いて、測位時間差Ｂを算出する。
Figure 0004568641
なお、Ｂｆは、予測リストテーブル１６７０から抽出した予想測位時間１６７４である。また、Ｂｒは、要求目標テーブル１５１０から抽出した要求測位時間１５１３である。
次に、サーバ１０１は、数式４を用いて、バッテリ余裕時間Ｃを算出する。
Figure 0004568641
なお、Ｃｆは、予測リストテーブル１６７０から抽出したバッテリ交換予想日１６７２である。また、Ｃｒは、要求目標テーブル１５１０から抽出したバッテリ交換要求日１５１４である。ただし、バッテリ交換要求日１５１４が「寿命最長」の場合、Ｃｒは、現在の日にちとする。バッテリ交換予想日１６７２とバッテリ交換要求日１５１４が、日にちと時刻情報を含む場合で、バッテリ交換要求日１５１４が「寿命最長」の場合、Ｃｒは、現在の日にちと時刻情報とする。
次に、サーバ１０１は、数式５を用いて、目的関数Ｆを算出する（１７０５）。
Figure 0004568641
なお、αは、要求重みテーブル１５２０から抽出した測定精度重み１５２２である。また、βは、要求重みテーブル１５２０から抽出した測位時間重み１５２３である。また、γは、要求重みテーブル１５２０から抽出したバッテリ交換予想日重み１５２４である。
次に、サーバ１０１は、算出した目的関数Ｆの値が記憶している最大値を上回ると、当該算出した値を最大値として記憶する。更に、ステップ１７０３で選択した測位手法及び予測リストテーブル１６７０から抽出したバッテリ交換予想日１６７２を記憶する（１７０６）。
一方、算出した目的関数Ｆの値が記憶している最大値以下であると、そのままステップ１７０７に進む。
次に、ステップ１７０３において測位手法をすべて選択した否かを判定する（１７０７）。
すべての測位手法を選択していない場合、選択していない測位手法の目的関数Ｆを算出するためにステップ１７０３に戻る。
一方、すべての測位手法を選択した場合、記憶したバッテリ交換予想日１６７２から現在の日にちを減算する。バッテリ交換予想日１６７２が日にちと時刻情報を含む場合は、現在の日にちと時刻情報を減算して時間差を求める。そして、減算した値が閾値より大きいか否かを判定する（１７０８）。
閾値より大きい場合、ステップ１７０６で記憶した測位手法を、ステップ１７０１で選択したノード１０８Ａ等の測位手法に決定する（１７０９）。そして、ステップ１７１１に進む。
一方、閾値以下である場合、ステップ１７０１で選択したノード１０８Ａ等を測位し続けると、当該ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７が所定の時間持たない。よって、当該ノード１０８Ａ等を測位しないと決定する（１７１０）。
次に、ステップ１７０１においてすべてのノード１０８Ａ等を選択したか否かを判定する（１７１１）。
すべてのノード１０８Ａ等を選択していない場合、選択しないノード１０８Ａ等の測位手法を決定するために、ステップ１７０１に戻る。
一方、すべてのノード１０８Ａ等を選択した場合、すべてのノード１０８Ａ等の測位手法を決定したので、測位手法決定処理を終了する。
例えば、γが１で、α及びβが０の場合の測位手法決定処理を説明する。ここでは、ステップ１７０３において、測位方法２及び測位方法３のみを選択する。
この場合、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等に対して、観測信号が超音波信号且つ測位方法が測位方法３の測位手法を決定する。なぜなら、測位方法３は、測位方法２より単位時間あたりの消費電流が小さいからである。
また、γが０．８で、βが０．２で、αが０の場合を説明する。ここでは、ステップ１７０３において、測位方法２及び測位方法３のみを選択する。
この場合、サーバ１０１は、バッテリ２３０７にある程度の余裕があるノード１０８Ａ等に対しては、観測信号が超音波信号且つ測位方法が測位方法２の測位手法を決定する。なぜなら、測位方法２は、測位方法３より測位時間が短いからである。
一方、サーバ１０１は、バッテリ２３０７に余裕がないノード１０８Ａ等に対しては、観測信号が超音波信号且つ測位方法が測位方法３の測位手法を決定する。なぜなら、測位方法３は、測位方法２より単位時間あたりの消費電流が小さいからである。
このように、サーバ１０１は、要求重みテーブル１５２０に格納されている重みに応じて、ノード１０８Ａ等の測位手法を決定する。
本実施の形態によれば、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等の状態（例えば、バッテリ２３０７の状態）に応じた測位手法を用いて、ノード１０８Ａ等の位置を算出できる。例えば、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等のバッテリ２３０７の寿命が短くなると、消費電力の小さい測位手法を用いる。
また、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等ごとに異なる測位手法を用いて、ノード１０８Ａ等の位置を算出できる。よって、それぞれのノード１０８Ａ等の特性に応じた測位手法を用いることができる。例えば、精度の高い測位が必要とされるノード１０８Ａ等に対しては、消費電力が大きくても測定精度が高い測位手法を用いる。また、精度の高い測位が必要とされないノード１０８Ａ等に対しては、測定精度が低くても消費電力が小さい測位手法を用いる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、ノード１０８Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等が、同期信号及び／又は観測信号の送信出力を制御する。
なお、第２の実施の形態の位置検出システムの構成は、第１の実施の形態（図１）と同一である。また、第２の実施の形態の位置検出システムの処理は、ノード１０８Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等が送信出力を制御する点を除き、第１の実施の形態（図１７及び図２１等）と同一である。同一の構成及び同一の処理は、説明を省略する。
図２２は、本発明の第２の実施の形態のノード１０８Ａ等の送信出力制御の説明図である。
本説明図では、ノード１０８Ａ等の送信出力制御を例として説明するが、無線方式変換ノード２０２Ａ等の送信出力制御も同様である。
まず、ノード１０８Ａは、送信電力Ｓ＿ＴＸＰ１の出力で同期信号を無線送信する。
すると、ノード１０８Ｂ及び１０８Ｃは、ノード１０８Ａから同期信号を受信する。そして、ノード１０８Ｂは、受信した同期信号の受信電力Ｓ＿ＲＸＰ１２を測定する。同様に、ノード１０８Ｃは、受信した同期信号の受信電力Ｓ＿ＲＸＰ１３を測定する。
サーバ１０１は、数式６を用いて、ノード１０８Ａとノード１０８Ｂとの間の無線伝播路の伝播損Ｐ１２を求める。
Figure 0004568641
同様に、ノード１０８Ａとノード１０８Ｃとの間の無線伝播路の伝播損Ｐ１３を求める。
次に、サーバ１０１は、送信出力テーブル１８０１を参照することによって、観測信号の送信出力レベルを決定する。
送信出力テーブル１８０１は、ノード１０８Ａ等間の伝播損と観測信号の送信出力レベルとの対応を示す。例えば、送信出力テーブル１８０１では、ノード１０８Ａ等間の伝播損が小さいほど観測信号の送信出力レベルが小さく設定されている。また、ノード１０８Ａ等間の伝播損が大きいほど観測信号の送信出力レベルが大きく設定されている。
なお、サーバ１０１は、送信出力テーブル１８０１を参照せずに、ノード１０８Ａ等間の伝播損と観測信号の送信出力レベルとの関係式を用いて、観測信号の送信出力レベルを決定してもよい。
例えば、サーバ１０１は、ノード１０８Ｂに対する観測信号の送信出力レベルをレベル１と決定する。また、ノード１０８Ｃに対する観測信号の送信出力レベルをレベル３と決定する。
そして、サーバ１０１は、決定した送信出力レベルをノード１０８Ａに通知する。
すると、ノード１０８Ａは、通知された送信出力レベルで観測信号を送信する。つまり、ノード１０８Ａは、レベル１の送信出力レベルで観測信号をノード１０８Ｂに送信する。更に、ノード１０８Ａは、レベル３の送信出力レベルで観測信号をノード１０８Ｃに送信する。
図２３は、本発明の第２の実施の形態の測位方法２における送信出力制御の説明図である。
本説明図では、サーバ１０１が、ノード１０８Ａを測位する。
ノード１０８Ａは、送信出力レベルを変えながら、同期信号及び観測信号を送信する。ここでは、ノード１０８Ａは、低出力レベル又は高出力レベルのいずれかの送信出力レベルで、同期信号及び観測信号を送信する。
例えば、ノード１０８Ａが、低出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。すると、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ及び１０８Ｅが、同期信号及び観測信号をノード１０８Ａから受信する。なお、低出力レベルの動作範囲は、ノード１０８Ａが低出力レベルで送信した同期信号及び観測信号を受信できる範囲である。
また、ノード１０８Ａが、高出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。すると、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉが、同期信号及び観測信号をノード１０８Ａから受信する。なお、高出力レベルの動作範囲は、ノード１０８Ａが高出力レベルで送信した同期信号及び観測信号を受信できる範囲である。
つまり、ノード１０８Ａは、近くのノード１０８Ｂ、１０８Ｃ及び１０８Ｄに対しては、低い送信出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。また、ノード１０８Ａは、遠くのノード１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ及び１０８Ｈに対しては、高い送信出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
ノード１０８Ａが高出力レベルで同期信号及び観測信号を送信すると、当該同期信号及び観測信号を受信する周辺のノード１０８Ｂ等の数が多くなる。よって、サーバ１０１は、多くの周辺ノード１０８Ｂ等から測定情報を受信するので、ノード１０８Ａの位置を高精度で算出できる。しかし、ノード１０８Ａ等は、高出力レベルで同期信号及び観測信号を送信するので、消費電力が大きいという問題がある。
そこで、ノード１０８Ａは、低出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。すると、サーバ１０１が算出するノード１０８Ａの位置の精度は落ちるが、ノード１０８Ａの消費電力を小さくできる。
図２４は、本発明の第２の実施の形態の測位方法２における送信出力制御のシーケンス図である。
まず、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等を介して、測位対象のノード１０８Ａに測位指示を送信する。
ノード１０８Ａは、測位指示を受信すると、高出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
すると、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉが、同期信号及び観測信号をノード１０８Ａから受信する。このとき、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、受信した同期信号の受信電力を測定する。更に、同期信号の受信時刻及び観測信号の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、記憶している観測信号の受信時刻から同期信号の受信時刻を減算することによって、同期信号と観測信号との時間差を求める。そして、求めた同期信号と観測信号との時間差を測定情報とする。
次に、求めた測定情報及び測定した受信電力情報をサーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等から、測定情報及び受信電力情報を受信する。そして、受信した測定情報に基づいて、ノード１０８Ａの位置を算出する（２００１）。
サーバ１０１及びノード１０８Ａ等は、このような高出力レベル動作を所定の回数（例えば、Ｎ回）繰り返す。
次に、サーバ１０１は、受信した受信電力情報に基づいて、同期信号及び観測信号の送信出力レベルを決定する（２００２）。
具体的には、サーバ１０１は、ノード１０８Ａの測位に最低限必要なノード１０８Ｂ等を特定する。そして、特定したノード１０８Ｂ等の中から、同期信号の受信電力が最も小さいノード１０８Ｂ等を選択する。次に、サーバ１０１は、測位対象のノード１０８Ａの同期信号の送信電力から、選択したノード１０８Ｂの同期信号の受信電力を減算する。これによって、サーバ１０１は、同期信号の受信電力が最も小さいノード１０８Ｂと測位対象のノード１０８Ａとの伝播損を求める。なお、サーバ１０１は、ノード１０８Ａの同期信号の送信電力を予め記憶していてもよいし、ノード１０８Ａから通知されてもよい。
次に、サーバ１０１は、図２２で説明したように、ノード１０８Ａ等間の伝播損に基づいて、同期信号及び観測信号の送信出力レベルを決定する。
そして、サーバ１０１は、決定した送信出力レベルをノード１０８Ａに通知する。
ノード１０８Ａは、送信出力レベルの通知を受けると、通知された送信出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。ここでは、ノード１０８Ａは、低出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
すると、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ及び１０８Ｅが、同期信号及び観測信号をノード１０８Ａから受信する。このとき、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、同期信号の受信時刻及び観測信号の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、記憶している観測信号の受信時刻から同期信号の受信時刻を減算することによって、同期信号と観測信号との時間差を求める。そして、求めた同期信号と観測信号との時間差を測定情報とし、サーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等から、測定情報を受信する。そして、受信した測定情報に基づいて、ノード１０８Ａの位置を算出する（２００１）。なお、サーバ１０１は、高出力レベル動作時にノード１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉから受信した測定情報も用いて、ノード１０８Ａの位置を算出してもよい。
サーバ１０１及びノード１０８Ａ等は、このような低出力レベル動作を所定の回数（例えば、Ｍ回）繰り返す。
以上のように、サーバ１０１は、測位方法２においてノード１０８等の送信出力を制御しながら、ノード１０８Ａを測位できる。
図２５は、本発明の第２の実施の形態の測位方法３における送信出力制御の説明図である。
本説明図では、サーバ１０１が、ノード１０８Ａを測位する。
ノード１０８Ａの周囲に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉは、それぞれ異なる送信出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
例えば、高出力レベル動作時において、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉは、高出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
また、低出力レベル動作時において、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ及び１０８Ｅは、低出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
図２６は、本発明の第２の実施の形態の測位方法３における送信出力制御のシーケンス図である。
まず、サーバ１０１は、無線方式２の基地局２０１Ａ等及び無線方式変換ノード２０２Ａ等を介して、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉに測位指示を送信する。
すると、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、測位指示に含まれる送信タイミングで、同期信号及び観測信号を送信する。
ノード１０８Ａは、高出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等から、同期信号及び観測信号を受信する。このとき、ノード１０８Ａは、受信した同期信号の受信電力を測定する。なお、ノード１０８Ａは、高出力レベルの動作範囲内に存在するすべてのノード１０８Ｂ等の同期信号の受信電力を測定する。更に、ノード１０８Ａは、同期信号の受信時刻及び観測信号の受信時刻を調べ、記憶する。
次に、ノード１０８Ａは、記憶している観測信号の受信時刻から同期信号の受信時刻を減算することによって、同期信号と観測信号との時間差を求める。なお、ノード１０８Ａは、高出力レベルの動作範囲内に存在するすべてのノード１０８Ｂ等に対して、時間差を求める。そして、求めた同期信号と観測信号との時間差を測定情報とする。
次に、ノード１０８Ａは、求めた測定情報及び測定した受信電力情報をサーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等から、測定情報及び受信電力情報を受信する。そして、受信した測定情報に基づいて、ノード１０８Ａの位置を算出する（２２０１）。
サーバ１０１及びノード１０８Ａ等は、このような高出力レベル動作を所定の回数（例えば、Ｎ回）繰り返す。
次に、サーバ１０１は、受信した受信電力情報に基づいて、同期信号及び観測信号の送信出力レベルを決定する（２２０２）。
具体的には、サーバ１０１は、測位対象のノード１０８Ａの測位に最低限必要なノード１０８Ｂ等を特定する。そして、特定したノード１０８Ｂ等の中から、ノード１０８Ａが受信した受信電力が最も小さい同期信号を送信したノード１０８Ｂ等を選択する。次に、サーバ１０１は、選択したノード１０８Ｂ等の同期信号の送信電力から、選択したノード１０８Ｂの同期信号の受信電力を減算する。これによって、サーバ１０１は、選択したノード１０８Ｂ等と測位対象のノード１０８Ａとの伝播損を求める。なお、サーバ１０１は、ノード１０８Ｂ等の同期信号の送信電力を予め記憶していてもよいし、ノード１０８Ｂ等から通知されてもよい。
そして、サーバ１０１は、決定した送信出力レベルを、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ及び１０８Ｅに通知する。
低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、送信出力レベルの通知を受けると、通知された送信出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。ここでは、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等は、低出力レベルで同期信号及び観測信号を送信する。
ノード１０８Ａは、低出力レベルの動作範囲内に存在するノード１０８Ｂ等から、同期信号及び観測信号を受信する。このとき、ノード１０８Ａは、同期信号の受信時刻及び観測信号の受信時刻を調べ、記憶する。次に、ノード１０８Ａは、記憶している観測信号の受信時刻から同期信号の受信時刻を減算することによって、同期信号と観測信号との時間差を求める。なお、ノード１０８Ａは、低出力レベルの動作範囲内に存在するすべてのノード１０８Ｂ等に対して、時間差を求める。そして、求めた同期信号と観測信号との時間差を測定情報とする。
次に、ノード１０８Ａは、求めた測定情報をサーバ１０１に送信する。
サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等から、測定情報を受信する。そして、受信した測定情報に基づいて、ノード１０８Ａの位置を算出する（２２０３）。なお、サーバ１０１は、高出力レベル動作時にノード１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ及び１０８Ｉから受信した測定情報も用いて、ノード１０８Ａの位置を算出してもよい。
サーバ１０１及びノード１０８Ａ等は、このような低出力レベル動作を所定の回数（例えば、Ｍ回）繰り返す。
以上のように、サーバ１０１は、測位方法３においてノード１０８等の送信出力を制御しながら、ノード１０８Ａを測位できる。
本実施の形態では、測位方法２及び測位方法３における送信出力制御を説明した。同様に、測位方法１、測位方法４及び測位方法５においても、サーバ１０１は、ノード１０８Ａ等の送信出力を制御できる。
第２の実施の形態によれば、ノード１０８Ａ等は、消費電力を更に低減できる。
本発明は、ノードの位置を算出する無線通信システムに適用できる。
本発明の第１の実施の形態の単一の無線方式で通信する位置検出システムのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の複数の無線方式で通信する位置検出システムのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態のノードのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノードのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式２の基地局のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態のサーバのブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法１の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法１の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法２の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の位置算出方法２の説明図である。 本発明の実施の形態のサーバのノード位置算出処理のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態のサーバのノード位置算出処理の問題点の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法１の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法１のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法２の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法２のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法３の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法３のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法４の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法４のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法５の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の測位方法５のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノードの消費電力のグラフである。 本発明の第１の実施の形態の位置検出システムの位置算出処理のシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態にサーバが備えるシステム管理ポリシーの説明図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データの実測状態テーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データの測位手法選択テーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の無線方式変換ノード状態管理データの予測リストテーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データの実測状態テーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データの測位手法選択テーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態のノード状態管理データの予測リストテーブルの構成図である。 本発明の第１の実施の形態におけるサーバの測位手法決定処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態のノードの送信出力制御の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の測位方法２における送信出力制御の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の測位方法２における送信出力制御のシーケンス図である。 本発明の第２の実施の形態の測位方法３における送信出力制御の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の測位方法３における送信出力制御のシーケンス図である。
符号の説明
１０１ サーバ
１０２ ノード位置情報データ
１０３ センサデータ
１０４ クライアント
１０５ センサデータ利用アプリケーション
１０６ ＬＡＮ
１０７ 無線方式１の基地局
１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄ、１０８Ｅ、１０８Ｆ、１０８Ｇ、１０８Ｈ、１０８Ｉ ノード
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ 無線方式２の基地局
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ 無線方式変換ノード
１００１ 同期信号基準局
１４０１ 位置計算処理部
１４０２ 無線方式変換ノード位置情報データ
１４０３ システム管理ポリシー
１４０４ ノード状態管理データ
１４０５ 無線方式変換ノード状態管理データ
１４０６ 制御部
１５０１ 要求測位精度マップ
１５０２ 要求測位時間マップ
１８０１ 送信出力テーブル
２３０１ アンテナ
２３０２ 無線方式１の送信部
２３０３ 無線方式１の受信部
２３０４ 受信電力測定部
２３０５ 制御部
２３０６ バッテリ状態測定部
２３０７ バッテリ
２３０８ センサ情報測定部
２３０９ センサ
２３１０ 送信出力制御部
２３１１ 観測信号送信部
２３１２ 観測信号受信部
２４０１ アンテナ
２４０２ 切替スイッチ
２４０３ 無線方式１の送信部
２４０４ 無線方式１の受信部
２４０５ 受信電力測定部
２４０６ 無線方式２の送信部
２４０７ 無線方式２の受信部
２４０８ 制御部
２４０９ バッテリ状態測定部
２４１０ バッテリ
２４１１ 送信出力制御部
２４１２ 観測信号送信部
２４１３ 観測信号受信部
２５０１ アンテナ
２５０２ 無線方式２の送信部
２５０３ 無線方式２の受信部
２５０４ 受信電力測定部
２５０５ 制御部
２５０６ 電源回路
２５０７ 有線送信部
２５０８ 有線受信部
２５０９ 送信出力制御部
２５１０ 観測信号送信部
２５１１ 観測信号受信部

Claims (10)

  1. 互いに通信する複数のノードと、前記ノード間の通信を用いて前記ノードを測位するサーバと、を備える無線通信システムにおいて、
    前記ノードは、
    電力を供給するバッテリを有し、
    前記バッテリの状態を測定し、
    前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号を受信すると、当該同期信号の受信電力を測定し、
    前記測定したバッテリの状態及び前記同期信号の受信電力をサーバに通知し、
    前記サーバは、
    前記ノードから通知された受信電力に基づいて、前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号の送信出力を決定し、
    前記決定した送信出力を前記ノードに通知し、
    前記ノードから通知されたバッテリの状態に基づいて、当該ノードの測位方法を決定し、
    前記決定した測位方法によって、当該ノードの位置を算出することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記サーバが決定しうる測位方法は、
    測位対象の前記ノードが、前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号及び前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号を送信し、
    測位対象でない前記ノードが、
    同期信号及び観測信号を前記測位対象のノードから受信し、
    前記サーバが、前記測位対象でないノードが前記同期信号を受信した時刻と当該ノードが前記観測信号を受信した時刻との差に基づいて、前記ノードの位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号を送信する同期信号基準局を備え、
    前記サーバが決定しうる測位方法は、
    測位対象の前記ノードが、前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号を送信し、
    前記同期信号基準局は、前記観測信号を前記測位対象のノードから受信すると、前記同期信号を送信し、
    測位対象でない前記ノードが、
    前記観測信号を前記測位対象のノードから受信し、
    前記同期信号を前記同期信号基準局から受信し、
    前記サーバが、前記測位対象でないノードが前記同期信号を受信した時刻と当該ノードが前記観測信号を受信した時刻との差に基づいて、前記ノードの位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 前記サーバは、
    前記ノードから通知されたバッテリの状態及び前記ノードのバッテリの消費量に基づいて、バッテリの交換時期を測位方法ごとに推定し、
    推定したバッテリの交換時期に基づいて、前記ノードの測位方法を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  5. 前記ノードは、前記サーバからの通知に基づいて、観測信号の送信出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 前記ノードは、バッテリの消費量が異なる複数の通信部を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  7. 複数のノード間の通信を用いて前記ノードを測位するサーバにおけるノード位置算出方法であって、
    前記ノードのバッテリの状態、及び、前記ノードが他の前記ノードから受信した、前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号の受信電力を取得し、
    前記取得した受信電力に基づいて、前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号の送信出力を決定し、
    前記決定した送信出力を前記ノードに通知し、
    前記取得したバッテリの状態に基づいて、当該ノードの測位方法を決定し、
    前記決定した測位方法によって、当該ノードの位置を算出することを特徴とするノード位置算出方法。
  8. 互いに通信する複数のノードと、前記ノード間の通信を用いて前記ノードを測位するサーバと、を備える無線通信システムにおけるノードであって、
    電力を供給するバッテリを有し、
    前記バッテリの状態を測定し、
    前記ノード間での時刻の同期に用いられる同期信号を受信すると、当該同期信号の受信電力を測定し、
    前記測定したバッテリの状態及び前記同期信号の受信電力をサーバに通知し、
    前記サーバから測位方法を通知されると、前記通知された測位方法に対応する処理を実行することを特徴とするノード。
  9. バッテリの消費量が異なる複数の通信部を有することを特徴とする請求項８に記載のノード。
  10. 通知された受信電力に基づいて決定される前記ノード間の距離の測定に用いられる観測信号の送信出力を前記サーバから受信し、前記受信した送信出力に基づいて観測信号を制御することを特徴とする請求項８に記載のノード。
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