JP4649310B2 - 位置同定装置、位置同定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、位置同定装置、位置同定方法及びプログラムに関するものである。

送信機の位置を同定する位置同定システムとして、送信機からの電波を、受信方向を変更しつつ受信し、その電波強度と受信方向との関係に基づいて送信機の方向・位置を推定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

かかる位置同定システムは、複数の受信機を設置して送信機の位置を特定するものである。設置されたこれらの各受信機は、それぞれ送信機からの電波を、受信方向を変更しつつ受信する。位置同定システムは、その各受信方向における電波強度から最大電波強度を有する方向データを取得し、各受信機が取得した最大電波強度を有する方向データと各受信機の位置データとの関係に基づいて送信機の位置を特定する。

この位置同定システムでは、相関値が求められる。そして、最大相関値を有する位置データが送信機の位置として特定される。この最大相関値を有する位置データを取得するため、メジアンフィルタを用いたものがある。

メジアンフィルタは、複数のシフトレジスタとソータとを備え、各シフトレジスタの出力値をソータが並べ替えて、その中央値を出力するものである。このメジアンフィルタのシフトレジスタの段数は予め設定されている。

通常、雑音成分は入力値の中央値から離れた値となる。このため、メジアンフィルタは、この中央値を出力することにより、方向データから信号成分のみを取り出すことになる。

位置同定システムは、このメジアンフィルタが出力した中央値と各受信機の位置データとに基づいて送信機の位置を同定する。
特開平７−２３９３７８号公報（第１０頁、図７）

しかし、従来の位置同定システムでは、メジアンフィルタのシフトレジスタの段数が一定であるため、種々の不都合が生じる。即ち、通信状態が低下している場合、より多くのデータでフィルタリングをした方が位置の特定精度は良好になる。しかし、通信状態が低下している場合に、メジアンフィルタのシフトレジスタの段数が、精度上の必要数よりも少ないと、位置の特定精度は低下する。

一方、通信状態が良好の場合、少ないデータでフィルタリングをした方が精度が良好になる。しかし、通信状態が良好である場合に、メジアンフィルタのシフトレジスタの段数が、精度上の必要数よりも多いと、やはり、位置の特定精度は低下する。

このように、メジアンフィルタのシフトレジスタの段数が一定であると、通信状態に適した精度の良好なデータを取得することができない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、送信機の位置を正確に取得することが可能な位置同定装置、位置同定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る位置同定装置は、
基地局に対する送信機の位置を特定する位置同定装置において、
前記基地局に設けられ、受信方向を変更しつつ前記送信機からの電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次出力する受信部と、
前記基地局に対する前記送信機の位置データと前記位置データが示す位置において予め測定した前記送信機からの電波の受信強度データとを記憶する記憶部と、
受信方向を変更する毎に前記基地局の前記受信部から出力された測定データについて前記記憶部が記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力部と、
前記相関値出力部が順次出力した複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定部と、
前記相関値出力部が順次出力した最大相関位置データのうち、前記データ数設定部が設定したデータ数のデータから、前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして出力する位置データ出力部と、を備え、
前記データ数設定部は、
受信方向を変更する毎に前記相関値出力部が出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得部と、
前記平均値取得部のそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定部と、を備え、
前記複数の平均値取得部のそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得部のうちデータ数の少ない側の前記平均値取得部の取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得部の取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
前記位置データ出力部は、前記相関値出力部から順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定部が設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
ことを特徴とする。

前記データ数設定部は、前記通信状態が予め設定された通常の状態よりも悪いと判定した場合、データ数を予め設定された通常の状態よりも多く設定し、前記通信状態が予め設定された通常の状態よりも良いと判定した場合、データ数を予め設定された通常の状態よりも少なく設定するようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係る位置同定方法は、
基地局に対する送信機の位置を特定する位置同定方法であって、
前記基地局から受信方向を変更しつつ前記送信機からの電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次取得する受信ステップと、
予め測定した前記基地局に対する前記送信機の位置と当該位置における前記送信機からの電波の受信強度データとを記憶し、受信方向を変更する毎に順次取得した測定データについて前記記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力ステップと、
前記順次出力された複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、前記判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定ステップと、
前記順次出力された最大相関位置データのうち、前記設定したデータ数のデータから、前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして取得する位置データ出力ステップと、を備え、
前記データ数設定ステップは、
受信方向を変更する毎に前記相関値出力ステップが出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得ステップと、
前記平均値取得ステップのそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定ステップと、を備え、
前記複数の平均値取得ステップのそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得ステップのうちデータ数の少ない側の前記平均値取得ステップの取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得ステップの取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
前記位置データ出力ステップは、前記相関値出力ステップから順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定ステップが設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
ことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
電波を受信する基地局から受信方向を変更しつつ電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次取得する受信ステップと、
前記基地局に対する位置同定対象として予め測定した送信機の位置と当該位置における受信強度データとを記憶し、受信方向を変更する毎に順次取得した測定データについて前記記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力ステップと、
前記順次出力された複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、前記判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定ステップと、
前記順次出力された最大相関位置データのうち、前記設定したデータ数のデータから、位置同定対象の前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記基地局に対する前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして取得する位置データ出力ステップと、を実行させるためのものであって、
前記データ数設定ステップは、
受信方向を変更する毎に前記相関値出力ステップが出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得ステップと、
前記平均値取得ステップのそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定ステップと、を備え、
前記複数の平均値取得ステップのそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得ステップのうちデータ数の少ない側の前記平均値取得ステップの取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得ステップの取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
前記位置データ出力ステップは、前記相関値出力ステップから順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定ステップが設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
ことを特徴とする。

本発明によれば、送信機の位置を正確に取得することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る位置同定装置を、図面を参照して説明する。尚、本実施形態では、移動同定装置を位置同定システムとして説明する。
本実施形態に係る位置同定システムの構成を図１に示す。
本実施形態に係る位置同定システムは、送信機４００の位置を同定するものであり、受信基地１００，２００と、位置算出部３００と、からなる。

受信基地１００，２００は、送信機４００からの電波を受信するものである。受信基地１００は、角度θ1‘を制御して、送信機４００からの電波を受信方向を変更しつつ受信するものであり、アンテナ素子１０１〜１０４と、位相シフタ（ＰＳ）１１１〜１１４と、加算器１１５と、受信機１１６と、制御部１１７と、からなる。

アンテナ素子１０１〜１０４は、アレーアンテナ（array antenna）を構成するものであり、等間隔に配列される。また、アンテナ素子１０１〜１０４は、それぞれの電波受信点が直線上に並ぶように配列される。

位相シフタ１１１〜１１４は、それぞれ、制御部１１７から位相シフト量が供給されて各アンテナ素子１０１〜１０４の位相を、供給された位相シフト量だけシフトするものである。このアンテナ素子１０１〜１０４と位相シフタ１１１〜１１４とによってフェーズドアレーアンテナが構成される。

ここで、受信基地１００を例として、フェーズドアレーアンテナの原理を説明する。図２に示すように、各アンテナ素子１０１〜１０４の間隔をｄとし、直線Ａ−Ａ'を、アンテナ素子１０１〜１０４の電波受信点を結ぶ直線とする。直線Ｂ−Ｂ'は、等位相面を示す。また、Ｘは、直線Ａ−Ａ'に垂直な各アンテナ素子１０１〜１０４のメインローブの方向を示し、Ｘsは、直線Ｂ−Ｂ'に垂直な電波受信方向を示す。

この直線Ａ−Ａ'と直線Ｂ−Ｂ'との角度をθ1'として、直線Ｂ−Ｂ'に等位相面を形成する場合、アンテナ素子１０１からｎ個目の位相シフト量φqは、以下の式（１）で表される。
φq＝（ｎ−１）×ｄ×sinθ1' ・・・（１）
ここで、ｎは、２以上の整数であり、ｄは、一例として、λ／４又はλ／２に設定される。尚、λは、受信する電波の波長を示す。

各位相シフタ１１１〜１１４にこの位相シフト量φqが供給されることにより、アンテナ素子１０１〜１０４は、方向Ｘに対し、電波受信方向Ｘs（角度θ1'）が可変のフェーズドアレーアンテナとして機能する。

加算器１１５は、各アンテナ素子１０１〜１０４が受信した電波信号を加算するものである。
受信機１１６は、加算器１１５が加算した電波信号に対し、受信処理を行って、信号を復調し、このときの電波強度の測定データを取得するものである。受信機１１６は、取得した測定データを、位相をシフトする一定時刻毎に、順次、制御部１１７に出力する。

制御部１１７は、受信基地１００を制御するものである。具体的に、制御部１１７は、位相シフタ１１１〜１１４の各位相シフト量φqを設定し、一定時刻毎に、設定した位相シフト量φqを各位相シフタ１１１〜１１４に供給する。

また、制御部１１７は、受信機１１６から測定データを取得して位置算出部３００に送信する。

受信基地２００は、角度θ2'を制御して受信方向を変更しつつ送信機４００からの電波を受信するものであり、アンテナ素子２０１〜２０４と、位相シフタ２１１〜２１４と、加算器２１５と、受信機２１６と、制御部２１７と、からなる。受信基地２００の各部は、それぞれ、受信基地１００の対応する各部と同様に構成されたものである。

位置算出部３００は、受信基地１００，２００から、順次、出力された測定データに基づいて、送信機４００の位置を算出するものである。

位置算出部３００は、図３に示すように、記憶部３０１と、相関器３０２と、データ数設定部３０３と、メジアンフィルタ３０４と、ソータ切り替え部３０５と、からなる。

記憶部３０１は、受信基地１００，２００に対する送信機４００の位置データとこの位置データが示す位置において予め測定した送信機４００からの電波の受信強度データとを記憶するものである。これらのデータはデータベース化され、記憶部３０１は、データベース化されたこれらのデータを記憶する。

相関器３０２は、受信機１１６又は受信機２１６から順次出力された測定データと記憶部３０１が記憶する受信強度データとの間の相関値を演算するものである。この相関値は、この時点における送信機４００の位置は不明であるため、複数となる。

相関器３０２は、測定データと受信強度データとの間の相関値を下記式（２）を用いて求め、この相関値を取得する。

・・・（２）
相関器３０２は、この演算を記憶部３０１のデータベース中の全データについて行う。

相関器３０２は、複数の相関値のうち最大相関値を取得する。そして、相関器３０２は、取得した最大相関値、この最大相関値を有する最大相関位置データを、それぞれ、データ数設定部３０３、メジアンフィルタ３０４に順次出力する。

データ数設定部３０３は、通信状態の良否を判定して、送信機４００の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するものである。データ数設定部３０３は、この通信状態の良否を、相関器３０２から出力された最大相関値の平均値に基づいて判定する。データ数設定部３０３は、シフト部３１１と平均値演算部３１２〜３１４と比較判定部３１５とからなる。

シフト部３１１は、相関器３０２から順次出力された最大相関値をシフトするものであり、シフトレジスタ３１１−１〜３１１−８からなる。シフトレジスタ３１１−１の入力端は、相関器３０２の一方の出力端に接続され、シフトレジスタ３１１−１〜３１１−８は直列接続されている。

そして、シフトレジスタ３１１−１〜３１１−８は、相関器３０２から順次出力された最大相関値を、入力される毎に順次、移送する。シフト部３１１は、相関器３０２から出力された最大相関値を出力値Ｃ１として出力し、各シフトレジスタ３１１−１〜３１１−８は、それぞれ、出力値Ｃ２〜Ｃ９を出力する。

平均値演算部３１２は、シフト部３１１から出力された出力値Ｃ１〜Ｃ９の平均値Ａ９を演算するものであり、演算した結果の平均値Ａ９を比較判定部３１５に出力する。

平均値演算部３１３は、シフト部３１１から出力された出力値Ｃ１〜Ｃ７の平均値Ａ７を演算するものであり、演算した結果の平均値Ａ７を比較判定部３１５に出力する。

平均値演算部３１４は、シフト部３１１から出力された出力値Ｃ１〜Ｃ５の平均値Ａ５を演算するものであり、演算した結果の平均値Ａ５を比較判定部３１５に出力する。

比較判定部３１５は、平均値演算部３１２〜３１４からそれぞれ出力された平均値Ａ５〜Ａ９を比較して、その最大値に基づいて通信状態の良否を判定し、判定結果に基づいて送信機４００の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するものである。

比較判定部３１５は、平均値Ａ９が最大値となった場合、通信状態が予め設定された通常の状態よりも悪いと判定する。この場合、データ数が多い方が位置同定精度は良好となるため、比較判定部３１５は、データ数“９”を設定する。

比較判定部３１５は、平均値Ａ７が最大値となった場合、通信状態は通常の状態と判定する。この場合、比較判定部３１５は、データ数“７”を設定する。

比較判定部３１５は、平均値Ａ５が最大値となった場合、通信状態が予め設定された通常の状態よりも良好であると判定する。この場合、データ数が少ない方が位置同定精度は良好となるため、比較判定部３１５は、データ数“５”を設定する。比較判定部３１５は、設定したデータ数をソータ切り替え部３０５に出力する。

メジアンフィルタ３０４は、相関器３０２から順次出力された最大相関位置データのうち、最大相関位置データの中央値を出力するフィルタであり、シフト部３２１と、ソータ３２２〜３２４と、からなる。

相関器３０２が出力した相関値には、受信信号の信号成分と雑音成分とが含まれている。通常、雑音成分は相関値の中央値から離れた値となる。このため、メジアンフィルタ３０４は、相関器３０２が出力した最大相関位置データの中央値を出力することにより、測定データから信号成分のみを取り出す。

シフト部３２１は、シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８からなる。シフトレジスタ３２１−１の入力端は相関器３０２の一方の出力端に接続され、シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８は、直列接続されている。

シフト部３２１は、相関器３０２から出力された最大相関位置データを出力値Ｄ１として出力する。また、シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８は、入力された最大相関位置データを、入力される毎に順次、移送する。そして、各シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８は、それぞれ、出力値Ｄ２〜Ｄ９を出力する。

ソータ３２２は、シフト部３２１から出力された出力値Ｄ１〜Ｄ５を、昇順又は降順に並べ替えて、出力値Ｓ１〜Ｓ５を出力するものであり、その出力値Ｓ１〜Ｓ５のうちの中央値Ｓ３を位置推定部３０６に出力する。

ソータ３２３は、シフト部３２１から出力された出力値Ｄ１〜Ｄ７を、昇順又は降順に並べ替えて、出力値Ｓ１〜Ｓ７を出力するものであり、その出力値Ｓ１〜Ｓ７のうちの中央値Ｓ４を位置推定部３０６に出力する。

ソータ３２４は、シフト部３２１から出力された出力値Ｄ１〜Ｄ９を、昇順又は降順に並べ替えて、出力値Ｓ１〜Ｓ９を出力するものであり、その出力値Ｓ１〜Ｓ９のうちの中央値Ｓ５を位置推定部３０６に出力する。

そして、メジアンフィルタ３０４は、中央値を送信機４００の位置データとして出力する。

ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５が設定したデータ数に基づいてメジアンフィルタ３０４のソータ３２２〜３２４を切り換えるものである。

ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５がデータ数として“５”を設定した場合、ソータ３２２を選択する。
ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５がデータ数として“７”を設定した場合、ソータ３２３を選択する。
ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５がデータ数として“９”を設定した場合、ソータ３２４を選択する。

そして、位置算出部３００は、メジアンフィルタ３０４が出力したデータと位相シフト量との関係に基づいて、受信基地１００の電波受信面に対する送信機４００の角度θ１と、受信基地２００の電波受信面に対する送信機４００の角度θ２と、を取得する。

次に本実施形態に係る位置同定システムの動作を説明する。
受信基地１００の制御部１１７は、位相シフタ１１１〜１１４の各位相シフト量φqを設定し、設定した位相シフト量φqを各位相シフタ１１１〜１１４に供給する。

各位相シフタ１１１〜１１４は、制御部１１７から供給された位相シフト量だけ、各アンテナ素子１０１〜１０４の位相をシフトする。これにより、受信基地１００が図２に示す直線Ｂ−Ｂ'等位相面として、受信方向（Ｘs方向）を変更しつつ送信機４００からの電波を受信する。

アンテナ素子１０１〜１０４は、図４に示すように、送信機４００からの電波を受信し、加算器１１５は、アンテナ素子１０１〜１０４が受信した電波の信号を加算する。

受信機１１６は、加算器１１５が加算した電波信号に対し、受信処理を行って、信号を復調し、各受信方向における電波強度を示す測定データを取得して測定データを制御部１１７に出力する。

制御部１１７は、位相をシフトして電波を受信する毎に、順次、受信機１１６が取得した測定データを位置算出部３００に出力する。

また、受信基地２００の制御部２１７も、位相シフタ２１１〜２１４の各位相シフト量φqを設定し、設定した位相シフト量φqを各位相シフタ２１１〜２１４に供給する。

そして、制御部２１７は、位相をシフトして電波を受信する毎に、順次、受信機２１６が取得した測定データを位置算出部３００に出力する。

位置算出部３００の相関器３０２は、受信機１１６又は受信機２１６からの測定データと記憶部３０１に記憶された受信強度データとの最大相関値を取得する。式（２）において、ｋ＝９として、図５に受信機１１６又は受信機２１６からの測定データｄ（１）〜ｄ（９）と、記憶部３０１に記憶された受信強度データＩｎｔ（１）〜Ｉｎｔ（９）と、を示す。

相関器３０２は、図５に示す測定データｄ（１）〜ｄ（９）と受信強度データＩｎｔ（１）〜Ｉｎｔ（９）との間の相関値を式（２）を用いて求め、この相関値を取得する。
相関器３０２は、この演算を記憶部３０１のデータベース中の全データについて行う。

そして、相関器３０２は、全相関値とその位置データとをデータ数設定部３０３に出力し、最大となる相関値を最大相関値として取得し、最大相関値を取得したときの最大相関位置データをメジアンフィルタ３０４に出力する。

メジアンフィルタ３０４のシフト部３２１では、シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８は、入力された最大相関位置データを、入力される毎に順次、移送する。

そして、シフト部３２１は、相関器３０２から出力された最大相関位置データを出力値Ｄ１として出力し、シフトレジスタ３２１−１〜３２１−８のそれぞれの出力値Ｄ２〜Ｄ９を出力する。

一方、データ数設定部３０３のシフト部３１１では、シフトレジスタ３１１−１〜３１１−８が、相関器３０２から順次出力された最大相関値を、入力される毎に順次、移送し、それぞれ、シフト部３１１は、出力値Ｃ２〜Ｃ９を平均値演算部３１２〜３１４に出力する。

平均値演算部３１２〜３１４は、それぞれ、出力値Ｃ１〜Ｃ９、Ｃ１〜Ｃ７、Ｃ１〜Ｃ５の平均値を演算し、演算した平均値を、比較判定部３１５に出力する。比較判定部３１５は、平均値演算部３１２〜３１４からそれぞれ出力された平均値を比較する。

通信状態が良好である場合、図６（ａ）に示すように、平均値演算部３１２〜３１４がそれぞれ出力した平均値Ａ５〜Ａ９のうち、平均値演算部３１４が演算した平均値Ａ５が最も大きくなる。この場合、比較判定部３１５は、データ数“５”を設定し、設定したデータ数“５”をソータ切り替え部３０５に出力する。

ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５からデータ数“５”が供給されてメジアンフィルタ３０４のソータ３２２を選択する。選択されたソータ３２２は、シフト部３１１から出力されたデータＤ１〜Ｄ５を並べ替えて、その中央値としてデータＳ３を出力する。このため、通信状態が良好な場合に少ないデータ数“５”で精度が良好のデータが得られる。

通常の通信状態の場合、図６（ｂ）に示すように、平均値演算部３１２〜３１４がそれぞれ出力した平均値Ａ５〜Ａ９のうち、平均値演算部３１３が演算した平均値Ａ７が最も大きくなる。この場合、比較判定部３１５は、データ数“７”を設定し、設定したデータ数“７”をソータ切り替え部３０５に出力する。

ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５からデータ数“７”が供給されてメジアンフィルタ３０４のソータ３２３を選択する。選択されたソータ３２３は、シフト部３２１から出力されたデータＤ１〜Ｄ７を並べ替えて、その中央値としてデータＳ４を出力する。このため、通常の通信状態の場合、通常のデータ数“７”で精度が良好のデータが得られる。

通信状態が低下した場合、図６（ｃ）に示すように、平均値演算部３１２〜３１４がそれぞれ出力した平均値Ａ５〜Ａ９のうち、平均値演算部３１２が演算した平均値Ａ９が最も大きくなる。この場合、比較判定部３１５は、データ数“９”を設定し、設定したデータ数“９”をソータ切り替え部３０５に出力する。

ソータ切り替え部３０５は、比較判定部３１５からデータ数“９”が供給されてメジアンフィルタ３０４のソータ３２４を選択する。選択されたソータ３２４は、シフト部３２１から出力されたデータＤ１〜Ｄ９を並べ替えて、その中央値としてデータＳ５を出力する。このため、通信状態が低下した場合、より多くのデータ数“９”で精度が良好のデータが得られる。

位置算出部３００は、メジアンフィルタ３０４が出力したデータに基づいて、受信基地１００の電波受信面に対する送信機４００の角度θ１と、受信基地２００の電波受信面に対する送信機４００の角度θ２と、を取得する。そして、位置算出部３００は、これらの角度θ１、θ２と受信基地１００，２００の位置データとに基づいて送信機４００の位置を特定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、データ数設定部３０３の比較判定部３１５は、平均値演算部３１２〜３１４が演算した平均値Ａ５〜Ａ９を比較してデータ数を設定し、ソータ切り替え部３０５は、このデータ数に基づいてソータ３２２〜３２４を切り換えるようにした。。

その結果、位置算出部３０５は、通信状態が良好なときは、少ない最大相関位置データに基づいて送信機４００の位置を算出し、通信状態が低下するに従って、データ数を多くして、送信機４００の位置を算出する。従って、通信状態にかかわらず、送信機４００の位置を常に精度良く取得することができる。

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、上記実施の形態では、データ数設定部３０３が最大相関値の平均値に基づいて通信状態に良否を判定するようにした。しかし、判定に用いるデータは平均値に限られるものではなく、例えば、最大相関値の偏差値、最大相関値の最大値と最小値との差等であってもよい。

また、メジアンフィルタ３０４は、データ数設定部３０３の平均値演算部３１２〜３１４と同等のものであってもよい。
また、上記実施形態では、データ数設定部３０３は、平均値演算部３１２〜３１４の３つを備えるようにした。しかし、平均値演算部３１２〜３１４の数はこのものに限られるものではなく、４つ以上であってもよい。

同様に、シフト部３１１のシフトレジスタ３１１−１〜３１１−８、メジアンフィルタ３０４のシフト部３２１のシフトレジスタ３２１−１〜３２１−８、ソータ３２２〜３２４の数も上記実施形態のものに限られるものではない。

上記実施形態では、位置算出部３００をハードウェアとして説明した。しかし、この構成は、ハードウェアに限られるものではなく、コンピュータに内蔵されたソフトウェアによるものであってもよい。

この場合、コンピュータを、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。
さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。

本発明の実施形態に係る位置同定システムの構成を示すブロック図である。 フェーズドアレーアンテナの原理を示す図である。 図１に示す位置算出部の構成を示すブロック図である。 図１に示す受信基地が受信する電波を示す図である。 図３に示す位置算出部の相関器の具体的な動作を示す図である。 図１に示す位置算出部のデータ数設定部の具体的な動作を示す図である。

符号の説明

１ 位置同定システム
１００，２００ 受信基地
３００ 位置算出部
３０２ 相関器
３０３ データ数設定部
３０４ メジアンフィルタ
３０５ ソータ切り替え部
４００ 送信機

Claims (4)

1. 基地局に対する送信機の位置を特定する位置同定装置において、
   前記基地局に設けられ、受信方向を変更しつつ前記送信機からの電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次出力する受信部と、
   前記基地局に対する前記送信機の位置データと前記位置データが示す位置において予め測定した前記送信機からの電波の受信強度データとを記憶する記憶部と、
   受信方向を変更する毎に前記基地局の前記受信部から出力された測定データについて前記記憶部が記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力部と、
   前記相関値出力部が順次出力した複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定部と、
   前記相関値出力部が順次出力した最大相関位置データのうち、前記データ数設定部が設定したデータ数のデータから、前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして出力する位置データ出力部と、を備え、
   前記データ数設定部は、
   受信方向を変更する毎に前記相関値出力部が出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得部と、
   前記平均値取得部のそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定部と、を備え、
   前記複数の平均値取得部のそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得部のうちデータ数の少ない側の前記平均値取得部の取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得部の取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
   前記位置データ出力部は、前記相関値出力部から順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定部が設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
   ことを特徴とする位置同定装置。
2. 前記データ数設定部が、前記通信状態が予め設定された通常の状態よりも悪いと判定した場合、データ数を予め設定された通常の状態よりも多く設定し、前記通信状態が予め設定された通常の状態よりも良いと判定した場合、データ数を予め設定された通常の状態よりも少なく設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置同定装置。
3. 基地局に対する送信機の位置を特定する位置同定方法であって、
   前記基地局から受信方向を変更しつつ前記送信機からの電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次取得する受信ステップと、
   予め測定した前記基地局に対する前記送信機の位置と当該位置における前記送信機からの電波の受信強度データとを記憶し、受信方向を変更する毎に順次取得した測定データについて前記記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力ステップと、
   前記順次出力された複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、前記判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定ステップと、
   前記順次出力された最大相関位置データのうち、前記設定したデータ数のデータから、前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして取得する位置データ出力ステップと、を備え、
   前記データ数設定ステップは、
   受信方向を変更する毎に前記相関値出力ステップが出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得ステップと、
   前記平均値取得ステップのそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定ステップと、を備え、
   前記複数の平均値取得ステップのそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得ステップのうちデータ数の少ない側の前記平均値取得ステップの取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得ステップの取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
   前記位置データ出力ステップは、前記相関値出力ステップから順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定ステップが設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
   ことを特徴とする位置同定方法。
4. コンピュータに、
   電波を受信する基地局から受信方向を変更しつつ電波を受信し、受信した電波の強度を示す測定データを順次取得する受信ステップと、
   前記基地局に対する位置同定対象として予め測定した送信機の位置と当該位置における受信強度データとを記憶し、受信方向を変更する毎に順次取得した測定データについて前記記憶する複数の受信強度データとそれぞれ相関値を取ってそのうちの最大相関値を取得し、受信方向を変更する毎に取得した最大相関値と当該最大相関値を取得したときの受信強度データに対応する位置データである最大相関位置データとを順次出力する相関値出力ステップと、
   前記順次出力された複数の最大相関値に基づいて、通信状態の良否を判定し、前記判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定するデータ数設定ステップと、
   前記順次出力された最大相関位置データのうち、前記設定したデータ数のデータから、位置同定対象の前記送信機の位置を示す最大相関位置データと雑音による最大相関位置データとを分離して、前記基地局に対する前記送信機の位置を示す最大相関位置データを前記送信機の位置データとして取得する位置データ出力ステップと、を実行させるためのプログラムであって、
   前記データ数設定ステップは、
   受信方向を変更する毎に前記相関値出力ステップが出力した最大相関値の平均値を取得する複数の平均値取得ステップと、
   前記平均値取得ステップのそれぞれが取得した前記平均値を比較することにより前記通信状態の良否を判定し、判定した通信状態の良否に基づいて前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を設定する比較判定ステップと、を備え、
   前記複数の平均値取得ステップのそれぞれが互いに異なるデータ数分の最大相関値の平均値を取得し、前記複数の平均値取得ステップのうちデータ数の少ない側の前記平均値取得ステップの取得した平均値が、データ数の多い側の前記平均値取得ステップの取得した平均値と比較して大きくなるにつれて通信状態が良好と判定して、前記送信機の位置を取得するのに必要な最大相関位置データのデータ数を少なく設定するものであり、
   前記位置データ出力ステップは、前記相関値出力ステップから順次出力された最大相関位置データのうち、前記データ数設定ステップが設定したデータ数のデータから、前記最大相関位置データの中央値を選択することで前記分離を行い、前記中央値を前記送信機の位置データとして出力するメジアンフィルタによって構成されたものである、
   ことを特徴とするプログラム。

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