JP4772710B2 - 無線測位システムおよび無線測位方法 - Google Patents
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Description
また、基準局は優先度が高い程短い所定の待ち時間を有し、基準局は前記移動端末から送信された測位信号を受信後に所定の待ち時間の間他の基準局の基準信号を観察し、所定の待ち時間中に他の基準局の基準信号が送信されていないことを確認してから自局の基準信号を送信するようにしている。
また、基準局は、所定の待ち時間中に他の基準局の基準信号が送信されていないことを確認してから基準信号を送信した場合に、その基準局の優先度を最高にするようにしている。
図1において、移動端末1は、複数の基準局2および複数の基地局3から構成される所定領域内で、その位置を測位する対象の多数の移動端末であって、例えば携帯端末、PDA,更に、ICタグなどの所定信号を電波で送信する端末である。移動端末1は、測位信号生成部11、送信部12などから構成されるものである。
端末受信時刻保持部32は、移動端末1からの測位信号を受信した受信時刻を保持するものである。
図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。ここで、端末1は図1の移動端末1、基準局(1)は図1の基準局(1)2、基地局(1)は図1の基地局(1)3、サーバは図1の測位サーバ4にそれぞれ対応するものである。
・S31で受信した測位信号の受信時刻T01、T11
・S32で受信した基準信号の送信時刻T02
・S33で受信した基準信号の受信時刻T12、T22
をもとに、移動端末1の位置を算出する(具体的には、図5の説明参照)。
図3において、基準局1,2は、移動端末から測位信号を受信したときに、基準信号を送信(ブロードキャスト)するものであって、ここでは、相互に基準信号を送受信できる位置に配置したものである。
・移動端末から送信された測位信号は、実線の矢印で示すように、基地局1,2,4,5,6の5局で受信、および基準局1,2の2局で受信できる。
図4の(b)は、各基準局の登録情報テーブルの例を示す。基準局1の行が基準局1の登録情報テーブルであり、基準局2の行が基準局2の登録情報テーブルであり、以下同様である。登録情報テーブルには、デフォルトの優先度と最優先にする端末(移動端末1)のIDを登録IDリストとして並べたものであって、ここでは、図示の下記の情報を対応づけて登録するものである。
・登録IDリスト:
・サーバアドレス:
・その他:
ここで、優先度は基準局に予め設定された優先度(デフォルト値)であって、図示の例では、1が最高から2番目の優先度である。登録IDリストには、優先度を最高にする端末のIDが複数個並んだものである。この登録IDリストに並んだ端末は最高の優先度になる。サーバアドレスは、測位信号の受信時刻などを測位サーバ4に送信するためのアドレスである。
・座標 (x10,y10)
・端末ID:1 T01,T02
であり、このうちの座標(x10,y10)は基準局1が設置された固定の既知の座標であり、端末ID:1 T01、T02は、当該端末ID=1の移動端末からの測位信号の受信時刻T01、基準信号の送信時刻T02であって、例えば図2で既述した端末1からの測位信号を受信した当該基準局1のタイマで測定した受信時刻T01(図2のS2)、および当該基準局1が基準信号を送信したときの当該基準局1のタイマで測定した送信時刻T02(図2のS7)である。
・座標 (x11,y11)
・端末ID:1 T11,T12
であり、このうちの座標(x11,y11)は基地局1が設置された固定の既知の座標である。端末ID:2 T11、T12は、当該端末ID=2の移動端末からの測位信号の受信時刻T11、基準信号の受信時刻T12であって、例えば図2で既述した端末1からの測位信号を受信した当該基地局1のタイマで測定した受信時刻T11(図2のS21)、および基準局から送信された基準信号を受信したときの当該基地局1のタイマで測定した受信時刻T12(図2のS23)である。
・座標は、
・移動端末の座標(X1、Y1)
・基準局の座標(x10,y10)
・基地局1の座標(x11,y11)
・基地局2の座標(x21,y21)
と予め登録されており、
・移動端末からの測位信号を受信した受信時刻が
・基準局でT01と測定
・基地局1でT11と測定
・基地局2でT21と測定
・基準局が基準信号を送信した送信時刻がT02と測定
・基地局1が基準局から送信された基準信号を受信した受信時刻がT12と測定
・基地局2が基準局から送信された基準信号を受信した受信時刻がT22と測定
されたとする。
(1)移動端末から送信された測位信号が基準局と基地局1に到達する時刻差に光速を乗じたものは、移動端末と基準局間の距離と、移動端末と基地局1間の距離との差となるため、
Vc(T01-T11-Td1)=((X1-x10)2 +(Y1-y10)2)1/2 - ((X1-x11)2 +(Y1-y11)2)1/2 (式1) (2)同様に、移動端末から送信された測位信号が基準局と基地局2に到達する時刻差に光速を乗じたものは、移動端末と基準局間の距離と、移動端末と基地局2間の距離との差となるため、
Vc(T01-T21-Td2)=((X1-x10)2 +(Y1-y10)2)1/2 - ((X1-x21)2 +(Y1-y21)2)1/2 (式2) (3)また、基準局から基準信号が基地局1に到達する時間差から、
Vc(T12+Td1-T02)=((x11-x10)2 +(y11-y10)2)1/2 (式3)
(4)また、基準局から基準信号が基地局2に到達する時間差から、
Vc(T22+Td2-T02)=((x21-x10)2 +(y21-y10)2)1/2 (式4)
(5)従って、上記(1)から(4)の4つの式で未知数は,Td1,Td2,X1,Y1であるため、連立方程式を解くことにより、ここでは、移動端末の座標(X1、Y1)を求めることが可能となる。
図6の(a)は、移動端末例を示す。
パルス検出部314は、LNA313で増幅した後の信号中からパルスを検出するものである。
基準信号受信ブロック35は、パルス検出部314で検出されたパルス信号から、基準局2から送信されて受信された基準信号を抽出し、当該抽出した基準信号から受信データを復調および受信時刻を測定するものであって、相関器351、基準用PN系列発生部352、受信時刻保持部353、PPMデータ復調部354、受信データ355などから構成されるものである。
以上の構成により、アンテナ311で受信した信号中から、基準局2から送信されて受信された基準信号を抽出し、当該基準信号を受信した受信時刻および受信データを取り出すことが可能となる。
以上の構成により、アンテナ311で受信した信号中から、移動端末4から送信されて受信された測位信号を抽出し、当該測位信号を受信した受信時刻および受信データを取り出すことが可能となる。
基準用PN系列発生器62は、基準信号を変調あるいは復調(抽出)するときに使用する当該基準信号用の擬似ランダムデータを発生するものである。
以上の構成により、アンテナ55で受信した信号中から、他の基準局2から送信されて受信された基準信号を抽出し、当該基準信号を受信した受信時刻および受信データを取り出すことが可能となる。
S44、S45は、基準局1,2・・・が待時間表をそれぞれ受信し、自局の待時間表をそれぞれ更新する。
図12の(a)は、移動端末Tnが基準局1,2,3,4(R1,R2,R3,R4)の近くに図示の実線の矢印およびA,B,C,D,Eで示すように順次移動する様子を示す。
図12の(b)において、左上の待時間表(初期状態)は、初期の移動端末T1,T2、・・・Tn・・・に対応づけて基準局R1,R2,R3,R4の待時間(優先度)を初期設定したものである。
11:測位信号生成部
12:送信部
13:MPU
14:送信データ
15:PPMデータ変調部
16:端末用PN系列発生部
17:インパルス発生部
18:BPF
19:PA
20:アンテナ
2:基準局
21:受信部
22:端末受信時刻保持部
23:基準受信時刻保持部
24:待時間制御部
25:基準信号生成部
26:基準送信時刻保持部
27:送信部
3:基地局
31:受信部
311:アンテナ
312:BPF
313:LNA
314:パルス検出部
315:時刻タイマ
32:端末受信時刻保持部
33:基準受信時刻保持部
34:送信部
35:基準信号受信ブロック
351:相関器
352:基準用PN系列発生部
353:受信時刻保持部
354:PPMデータ復調部
355:受信データ
36:測位信号受信ブロック
361:相関器
362:端末用PN系列発生部
363:受信時刻保持部
364:PPMデータ復調部
365:受信データ
37:MPU
4:測位サーバ
41:測位計算部
42:待時間調整部
43:全基地局待時間表
51、55:アンテナ
52:PA
53、56:BPF
54:時刻タイマ
57:LNA
58:パルス検出部
61:基準信号送信ブロック
611:送信データ
612:PPMデータ変調部
613:インパルス生成部
614:送信時刻保持部
62:基準用PN系列発生部
63:待時間制御部
631:受信ID
632:比較器
633:登録IDリスト
634:ウェイトタイマ
635:待時間表
636:ウェイトタイマ
637:MPU
64:基準信号受信ブロック
641:相関器
643:受信時刻保持部
644:PPMデータ復調部
645:受信データ
65:測位信号受信ブロック
651:相関器
652:端末用PN系列発生部
653:受信時刻保持部
654:PPMデータ復調部
655:受信データ
66:MPU
Claims (5)
- 移動端末の位置を無線で測位する無線測位システムにおいて、
電波の測位信号を送信する移動端末と、
前記移動端末から送信された測位信号を受信したときに当該測位信号の受信時刻、および基準局から受信した基準信号の受信時刻を、自局のタイマをもとにそれぞれ計測する、位置が既知の複数の基地局と、
前記移動端末から送信された測位信号を受信したときに当該自局の基準信号を送信する、位置が既知の複数の基準局と、
前記基地局からの測位信号の受信時刻と基準信号の受信時刻とを受信し、前記移動端末の位置を算出するサーバとを備え、
前記複数の基準局には前記基準局間で基準信号を送信する順序を定める優先度が設定され、前記優先度は高いほど短い待ち時間に設定され、前記基準局が前記移動端末から送信された前記測位信号を受信した場合に前記優先度に基づく前記待ち時間中に他の基準局の基準信号が送信されていないことを確認してから自局の基準信号を前記基地局に送信すると共に、前記基準局の優先度を最高にする、
ことを特徴とする無線測位システム。 - 前記隣接する基準局は相互に基準信号を受信できるように構成したことを特徴とする請求項1記載の無線測位システム。
- 前記基準局は前記移動端末の位置に応じて前記優先度を動的に変えることを特徴とする請求項1から請求項2のいずれかに記載の無線測位システム。
- 前記優先度が最高に設定された基準局に隣接する基準局の優先度を上げることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線測位システム。
- 移動端末の位置を無線で測位する無線測位方法において、
移動端末が電波の測位信号を送信するステップと、
位置が既知の複数の基地局が、それぞれ前記移動端末から送信された測位信号を受信したときに当該測位信号の受信時刻、および基準局から受信した基準信号の受信時刻を、自局のタイマをもとにそれぞれ計測し、送信するステップと、
位置が既知の複数の基準局が、前記移動端末から送信された測位信号を受信したときに当該自局の基準信号を送信するステップと、
サーバが、前記基地局からの測位信号の受信時刻と基準信号の受信時刻とを受信し、前記移動端末の位置を算出するステップとを備え、
前記複数の基準局には前記基準局間で基準信号を送信する順序を定める優先度が設定され、前記優先度は高いほど短い待ち時間に設定され、前記基準局が前記移動端末から送信された前記測位信号を受信した場合に前記優先度に基づく前記待ち時間中に他の基準局の基準信号が送信されていないことを確認してから自局の基準信号を前記基地局に送信すると共に、前記基準局の優先度を最高にする、
ことを特徴とする無線測位方法。
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