JP4863966B2 - Positioning system, program and position determining method for determining position of mobile radio station - Google Patents
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Description
本発明は、移動無線端末の測位に関し、特に、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設における彼らの携帯する移動無線端末の位置の決定に関する。 The present invention relates to the positioning of mobile radio terminals, and more particularly to the determination of the location of mobile radio terminals they carry in places and facilities where visitors, such as museums and amusement parks move.
アクセス・ポイント(基地局)によって移動電話機の位置を決定してその電話機にその電話機の位置を伝えることは既知である。移動電話およびPHSで用いられている方法では、その電話機に最も近いアクセス・ポイントの位置によってその電話機の位置が決定される。その測位の精度または分解能は、PHSでは約100m〜約200mであり、移動電話では約800m以上である。 It is known to determine the position of a mobile telephone by means of an access point (base station) and to inform the telephone of the position of the telephone. In the method used in mobile phones and PHS, the location of the phone is determined by the location of the access point closest to the phone. The accuracy or resolution of the positioning is about 100 m to about 200 m for PHS and about 800 m or more for a mobile phone.
PHSで用いられている別の方法では、複数のアクセス・ポイントによって、移動電話機からの受信RF信号強度に従ってその電話機の位置が決定される。その測位精度は、約40m〜約70mである。 In another method used in PHS, multiple access points determine the location of the phone according to the received RF signal strength from the mobile phone. The positioning accuracy is about 40 m to about 70 m.
三角測量法に基づいて複数のアクセス・ポイントから移動無線端末までのRF信号の伝播時間に従ってその端末の位置を決定することは知られている。その測位精度は約10m〜約20mである。 It is known to determine the position of a terminal according to the propagation time of an RF signal from a plurality of access points to a mobile radio terminal based on triangulation. The positioning accuracy is about 10 m to about 20 m.
しかし、RF信号の強度および伝送時間から位置を決定するそのような方法は、障害物のない小さな領域では有効であろうが、一般的には、ビルや壁によるマルチパス等の影響で電波環境が変化しやすく、機器および端末に応じた検出のばらつきが大きいので測位精度が低い。 However, such a method for determining the position from the RF signal intensity and the transmission time may be effective in a small area where there is no obstacle. The positioning accuracy is low because of the large variation in detection depending on the device and terminal.
GPS(global positioning system、汎地球測位システム)を利用して移動無線端末の位置を決定することは既知である。GPSのみを利用する方法では、測位精度は約30m〜約100mである。補助システムとともにGPSを利用する別の方法では、基準局で測定された位置情報に従ってGPSによるその移動無線端末の推定位置が補正される。その測位精度は約5m〜約50mである。これらの方法は、信号処理が複雑であり、GPS衛星の運用組織の意向によって任意の時点で精度が低下させられる可能性がある。また、GPSは、屋内およびビルの間において測位の精度が低い。 It is known to determine the position of a mobile radio terminal using GPS (global positioning system). In the method using only GPS, the positioning accuracy is about 30 m to about 100 m. In another method using GPS together with the auxiliary system, the estimated position of the mobile radio terminal by GPS is corrected according to the position information measured at the reference station. The positioning accuracy is about 5 m to about 50 m. In these methods, signal processing is complicated, and the accuracy may be lowered at an arbitrary time depending on the intention of the operation organization of the GPS satellite. In addition, GPS has low positioning accuracy between indoors and buildings.
ゲルナーによって1995年2月16日付けで公開されたPCT出願公開公報WO95/04943号には、自走車両の追跡のためのモノパルス方位レーダ・システムが記載されている。このシステムは、自走車両に対する先行車の距離と角度から先行車の位置を決定する。このシステムは、移動端末の位置を決定するものではない。
加後によって1996年4月2日付けで公開された日本の特開平8−86864号公報(A)には、ETC(Electronic Toll Collection)システムにおいて、1レーンを4つのエリアに分け、異なる指向性の4つのアンテナからの受信信号を合成して、各エリアにおける進入車両の有無を検出することが記載されている。このシステムは、より広い範囲を高い精度でカバーするためには多数の小さなエリアと多数のそれぞれのアンテナが必要である。
玉置、他によって1994年8月12日付けで公開された日本の特開平6−222124号公報(A)には、指向性アンテナを用いて、移動体から送信されたRF信号の実際の受信強度パターンを予め求めてある受信強度パターンとマッチングさせてその移動体の位置を決定することが記載されている。そのアンテナのサイズは比較的大きく、そのアンテナの指向性の制御には大きな装置が必要である。
本発明の目的は、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定することである。 An object of the present invention is to more accurately determine the position of a mobile radio terminal in a relatively narrow area.
本発明の別の目的は、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現することである。 Another object of the present invention is to realize a simpler and smaller configuration for determining the position of a mobile radio terminal.
発明の概要
本発明の1つの特徴によれば、それぞれの位置が既知である少なくとも第1、第2および第3の基準無線局と、移動無線局とを含み、前記移動無線局の位置を決定する測位システムにおいて、前記移動無線局は、2つのアンテナと、前記2つのアンテナによって前記第1、第2および第3の基準無線局から受信したRF信号の位相差を検出し、その際、前記2つのアンテナからの2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて前記2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して前記受信したRF信号の位相差が正かまたは負かを判定する検出手段と、前記受信したRF信号の前記位相差を変換して前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記受信したRF信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したRF信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、前記第1の基準無線局の位置を表す第1のデータ、前記第2の基準無線局の位置を表す第2のデータおよび前記第3の基準無線局の位置を表す第3のデータを前記記憶手段に格納する記憶手段と、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第1の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第4のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第2の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第5のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第3の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第6のデータを前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局および第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、を具えている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, the mobile radio station includes at least first, second and third reference radio stations whose positions are known, and determines the position of the mobile radio station. In the positioning system, the mobile radio station detects two antennas and a phase difference between the RF signals received from the first, second, and third reference radio stations by the two antennas. Two received signals from two antennas are binarized, and the received signal is determined by determining the level of the other received signal at the timing of one of the two received signals binarized using a latch means . Detection means for determining whether the phase difference of the RF signal is positive or negative, and a predetermined direction with respect to the position of the two antennas in the mobile radio station by converting the phase difference of the received RF signal. Measuring means for measuring an angle direction of incidence of the received RF signal with respect to an arbitrary reference direction with respect to the first, second and third reference radio stations, and a transmission source from transmission data included in the received RF signal Extraction means for extracting identification information, first data representing the position of the first reference wireless station, second data representing the position of the second reference wireless station, and the position of the third reference wireless station Storage means for storing third data representing the storage means in the storage means, information representing a first angle of the angular direction of the first reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement means, and the Fourth data including a set of transmission source identification information of the first reference radio station extracted by the extraction unit, an angle of the second reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement unit Fifth data including a set of information representing a second angle of direction and transmission source identification information of the second reference radio station extracted by the extraction unit, the arbitrary reference direction measured by the measurement unit 6th data including a set of information representing a third angle in the angular direction of the third reference radio station with respect to the transmission source identification information of the third reference radio station extracted by the extraction means Storing the first, second and third data of the first, second and third reference radio stations and determining the first, second and third data stored in the storage means. , 4th, 5th and 6th data are processed based on the geometric relationship of the respective positions of the mobile radio station and the first, second and third reference radio stations, Said relative to said arbitrary reference direction in position The movement based on the first angle of the position of one reference radio station, the second angle of the position of the second reference radio station and the third angle of the position of the third reference radio station And processing means for determining the position of the radio station.
本発明の別の特徴によれば、それぞれの位置が既知である少なくとも第1、第2および第3の基準無線局と、移動無線局と、前記移動無線局の位置を決定する機能を有するノード装置と、を含み、前記移動無線局の位置を決定する測位システムにおいて、前記移動無線局は、2つのアンテナと、前記2つのアンテナによって前記第1、第2および第3の基準無線局から受信したRF信号の位相差を検出し、その際、前記2つのアンテナからの2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて前記2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して前記受信したRF信号の位相差が正かまたは負かを判定する検出手段と、前記受信したRF信号の前記位相差を変換して前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記受信したRF信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したRF信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第1の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第1のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第2の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第2のデータ、および前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第3の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第3のデータを生成して送信する処理手段と、を具えている。前記ノード装置は、前記第1の基準無線局の位置を表す第4のデータ、前記第2の基準無線局の位置を表す第5のデータおよび前記第3の基準無線局の位置を表す第6のデータを格納する記憶手段と、前記移動無線局から受信した前記第4のデータ、前記第5のデータおよび前記第6のデータを前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局および第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、を具えている。 According to another characteristic of the invention, at least first, second and third reference radio stations whose positions are known, a mobile radio station, and a node having a function for determining the position of the mobile radio station A positioning system for determining a position of the mobile radio station, wherein the mobile radio station receives from the first, second and third reference radio stations by two antennas and the two antennas The phase difference between the received RF signals is detected, and at this time, the two received signals from the two antennas are binarized and the timing of one received signal of the two received signals binarized using the latch means Detection means for determining the level of the other received signal to determine whether the phase difference of the received RF signal is positive or negative, and converting the phase difference of the received RF signal to convert the phase difference of the received RF signal in the mobile radio station in front Measuring means for measuring an angular direction of incidence of the received RF signal with respect to a predetermined direction with respect to positions of two antennas and an arbitrary reference direction with respect to the first, second and third reference radio stations; and An extraction means for extracting transmission source identification information from transmission data included in the transmitted RF signal, and a first angle in the angular direction of the first reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement means First data including a set of information and transmission source identification information of the first reference radio station extracted by the extraction means, the second reference radio station for the arbitrary reference direction measured by the measurement means Second data including a set of information representing the second angle of the angle direction of the second reference wireless station and source identification information of the second reference wireless station extracted by the extraction unit; Information representing a third angle of the angular direction of the third reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means, and transmission source identification of the third reference radio station extracted by the extracting means Processing means for generating and transmitting third data including a set of information. The node device includes fourth data representing a position of the first reference wireless station, fifth data representing a position of the second reference wireless station, and sixth representing a position of the third reference wireless station. Storage means for storing the data, and the fourth data, the fifth data and the sixth data received from the mobile radio station are stored in the storage means, and the first, second and third data are stored in the storage means. Determining the first, second and third data of the reference radio station, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth data stored in the storage means, The first reference radio with respect to the arbitrary reference direction at the position of the mobile radio station is processed based on a geometric relationship between positions of the mobile radio station and the first, second and third reference radio stations. The first angle of the position of the station, the position of the second reference radio station And comprising a processing means for determining the position of said mobile radio station based of the second angle and the third the third angular position of the reference radio stations.
また、本発明は、上述の測位システムを実現するためのプログラムに関する。 The present invention also relates to a program for realizing the above positioning system.
また、本発明は、上述の測位システムを実現するための方法に関する。 The invention also relates to a method for realizing the positioning system described above.
発明の効果
本発明によれば、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定でき、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現できる。
According to the present invention, can more accurately determine the location of the mobile radio terminal in a relatively narrow region, it is possible to realize a smaller configuration easier to determine the location of the mobile radio terminal.
図面において同じ要素には同じ参照番号が付されている。 In the drawings, the same elements have the same reference numerals.
図1は、本発明による、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設において、屋内および/または屋外の複数のエリア62および64等において彼らが携帯する移動無線端末または局260および280の位置を決定するシステムの概略的構成を示している。各エリアの移動無線端末に情報を提供しその端末から情報を収集するサーバ110と、各エリア内の移動無線端末の位置を決定する位置決定装置120と、位置が固定されたアクセス・ポイント(基地局)200とが、有線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)50を介して接続されている。アクセス・ポイント200は、位置基準としての基準無線局でもある。サーバ110、位置決定装置120およびアクセス・ポイント200等は、地理的に互いに離して配置されていてもよく、公衆電話網または専用回線等を介して互いに接続されていてもよい。
FIG. 1 illustrates a mobile wireless terminal that they carry in a plurality of indoor and / or
サーバ110はプロセッサ112および記憶装置114を有する。プロセッサ112は記憶装置114に格納されているサーバ機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、そのサーバ機能はプロセッサ112においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。位置決定装置120はプロセッサ122および記憶装置124を有する。プロセッサ122は、記憶装置124に格納されている位置決定機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、その位置決定機能はプロセッサ122においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。但し、位置決定装置120を設けることなく、後で説明するように、その位置決定機能をサーバ110、アクセス・ポイント、他の基準無線局または移動無線端末のような別の装置で実行してもよい。
The server 110 has a
入場者は、移動無線端末260および280等を携帯して、屋内および/または屋外にあるエリア62およびエリア64に入りその中を移動しそこから出る。従って、移動無線端末260および280は、エリア62およびエリア64を含む屋内および/または屋外の領域を移動する。移動無線端末260および280の各々は、アクセス・ポイント200を介してサーバ110と通信してサーバ110から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
Visitors carry
アクセス・ポイント200と、基準無線局220、230および240とが、エリア62およびエリア64をカバーする。基準無線局220、230および240は、無線でアクセス・ポイント200と通信しアクセス・ポイント200を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局220、230および240は有線でLAN50に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局200、220、230および240の位置A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)およびD(x4,y4)は既知であるものとする。基準無線局220、230および240はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
基準無線局200、220、230および240の各々は測位のための少なくとも1つのアンテナを有する。移動無線端末260および280の各々は測位のための少なくとも2つのアンテナを有する。基準無線局200、220、230および240および移動無線端末260および280は通信ノードである。基準無線局200、220、230および240の各々は移動無線端末260および280にその端末の位置(x,y)を決定するためのRF信号(電波)を送信する。その端末の位置(x,y)は、後で説明するように、移動無線端末260および280の各々によって受信されたそれらのRF信号に従って決定または検出される。
Each of the
図2は、図1のシステムの変形であって、本発明による、屋内または屋外の複数のエリア62および64等において移動無線端末262および282の位置を決定する別のシステムの概略的構成を示している。サーバ110と、位置決定装置120と、位置が固定されたアクセス・ポイント202とが有線LAN50を介して接続されている。アクセス・ポイント202は基準無線局でもある。
FIG. 2 shows a schematic configuration of another system for determining the position of
移動無線端末262および282は、エリア62およびエリア64を含む屋内および/または屋外の領域を移動する。移動無線端末262および282の各々は、アクセス・ポイント202を介してサーバ110と通信してサーバ110から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
アクセス・ポイント202と、基準無線局222、232および242とが、エリア62およびエリア64をカバーする。基準無線局222、232および242は、無線でアクセス・ポイント202と通信しアクセス・ポイント202を介して互いに通信してもよい。基準無線局222、232および242は有線でLAN50に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局202、222、232および242の位置A、B、CおよびDは既知であるものとする。基準無線局222、232および242はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
基準無線局202、222、232および242の各々は測位のための少なくとも2つのアンテナを有する。移動無線端末262および282の各々は測位のための少なくとも1つのアンテナを有する。基準無線局202、222、232および242および移動無線端末262および282は通信ノードである。移動無線端末262および282の各々は基準無線局202、222、232および242にその端末の位置(x,y)を決定するためのRF信号を送信する。その端末の位置(x,y)は、後で説明するように、基準無線局202、222、232および242によって受信されたそのRF信号に従って決定される。
Each of the
図3は、図1に示されている少なくとも1つのアンテナを有する基準無線局200、220、230および240、および図2に示されている少なくとも1つのアンテナを有する移動無線端末262および282を表す通信ノード300の概略的な装置構成を示している。ノード300は、アンテナ351、アンテナ351に結合された周波数変換器353、周波数変換器353に結合された変復調器355、変復調器355に結合された信号処理器370、およびROM、RAM等を含むメモリ372を有する。メモリ372は、処理器370用のプログラムおよびデータを格納する。
3 represents
図1のアクセス・ポイント200の信号処理器370はLAN50に接続されている。基準無線局220、230および240の信号処理器370は、無線でアクセス・ポイント200の信号処理器370と通信しアクセス・ポイント200を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局220、230および240の信号処理器370は有線でLAN50に接続されていてもよい。図2の移動無線局262および282の信号処理器370は無線でアクセス・ポイント200と通信する。
The
信号処理器370は、送信データと通信のための制御信号とを変復調器355に供給し、受信データと通信のための制御信号とをそれから受け取る。それらの制御信号は、信号処理器370を介して、サーバ110または位置決定装置120に送信されまたはそれから受信されるものであってもよい。送信データは送信元ID(識別子)を含んでいる。変復調器355によって送信データで変調されたキャリア信号は周波数変換器353でアップコンバートされてアンテナ351を介してRF信号として送信される。一方、アンテナ351によって受信されたRF信号は周波数変換器353で中間周波数(IF)にダウンコンバートされて変復調器355に供給され、そのダウンコンバートされた信号が変復調器355で復調されて受信データが生成され、その受信データが信号処理器370に供給される。
The
図4は、図1に示されている少なくとも2つのアンテナを有する移動無線端末260および280、および図2に示されている少なくとも2つのアンテナを有する基準無線局202、222、232および242を表す通信ノード400の概略的な装置構成を示している。ノード400は、2つのアンテナ411および451、アンテナ411および451にそれぞれ結合された周波数変換器413および453、周波数変換器413および453に結合された位相差検出器415、周波数変換器413および453に結合された変復調器455、変復調器455に結合されたID検出器457、信号処理器470、およびROM、RAM等を含むメモリ472を有する。信号処理器470は、位相差検出器415、変復調器455およびID検出器457に結合されている。メモリ472は、処理器470用のプログラムおよびデータを格納する。代替構成として、ID検出器457を設けることなく、検出器457のID検出機能を信号処理器470で行ってもよい。
4 represents
図1の移動無線局260および280の信号処理器470は無線でアクセス・ポイント200と通信する。図2の基準無線局222、232および242の信号処理器470は、無線でアクセス・ポイント202の信号処理器470と通信しアクセス・ポイント202を介して互いに通信する。代替構成として、基準無線局222、232および242の信号処理器370は有線でLAN50に接続されていてもよい。
The
図4のノード400は、測位のために、図3のノード300からの送信RF信号をアンテナ411および451を介して受信する。ノード400としての図1の移動無線端末260および280の各々は、ノード300としての図1の基準無線局200、220、230および240からの異なる送信RF信号をぞれぞれ受信する。ノード400としての図2の基準無線局202、222、232および242は、ノード300としての図2の移動無線端末262および282からの異なる送信RF信号を受信する。
信号処理器470によって生成された送信データは変復調器455に供給され、変復調器455によって送信データで変調されたキャリアの信号は、周波数変換器413または453によってアップコンバートされて、アンテナ411または451を介してRF信号としてノード300に送信される。
The transmission data generated by the
アンテナ411および451を介して受信されたノード300からのRF信号はそれぞれの周波数変換器413および453で中間周波数(IF)にダウンコンバートされ、そのダウンコンバートされた受信信号は共に位相差検出器415に供給される。代替構成として、それぞれの周波数変換器413および453におけるダウンコンバート前の受信RF信号が共に位相差検出器415に供給されてもよい。周波数変換器413および453からのそのダウンコンバートされた両受信信号の一方または双方が変復調器455にも供給される。その両信号が変復調器455に供給されたときは、変復調器455によってその一方の信号上の受信データが選択されるかまたは良好な復調が行えるように双方が合成されるようにする。
The RF signal from
図5は、ID検出器457によって検出された送信元IDとノード400の位相差検出器415によって検出された受信RF信号の位相差とに従って移動無線端末の位置を決定するためのフロー図を示している。その位置の決定は、対応する記憶装置124、114、472または372に格納されたプログラムに従って、位置決定装置120、サーバ110、ノード400またはノード300のプロセッサ122、112、470または370によって実行される。
FIG. 5 shows a flow diagram for determining the position of the mobile radio terminal according to the transmission source ID detected by the
図5のステップ501において、そのプロセッサ122、112、470または370は、送信元IDと受信RF信号の位相差を取得する。ステップ503において、その処理器は、その送信元IDと位相差から移動無線端末と基準ノードの間の相対的角度方向を求める。ステップ505において、処理器は、基準ノードの既知の位置、その送信元IDおよびその相対的角度方向からその移動無線端末の位置を決定する。
In step 501 of FIG. 5, the
図6A〜6Dは、変復調器455によって復調された受信データDATA1、DATA2およびDATA3、位相差検出器415によって検出された位相差PDΔφ1、Δφ2およびΔφ3、位置決定用の角度方向データのフレーム、および決定された移動無線端末IDT1の位置データ(x,y)の関係を示している。
6A to 6D show received data DATA 1 , DATA 2 and DATA 3 demodulated by the
図4をも参照すると、変復調器455によって生成された図6Aの受信データDATA1、DATA2およびDATA3は信号処理器470に供給される。各ノード300からのその受信データはそのノード300の送信元IDを含んでいる。その受信データDATA1、DATA2およびDATA3は、図1の基準無線局200、220、230および240または図2の移動無線端末262および282等の送信元ID ID1、ID2およびID3をそれぞれ含んでいる。その受信データDATA1、DATA2およびDATA3はID検出器457にも供給され、ID検出器457はその受信データ中の送信元ID ID1、ID2およびID3を検出し抽出して信号処理器470に供給する。後で説明するような形で位相差検出器415によって検出された図6Bの位相差PDΔφ1、Δφ2およびΔφ3は信号処理器470に供給される。
Referring also to FIG. 4, the received data DATA 1 , DATA 2, and DATA 3 of FIG. 6A generated by the
通信ノード400の信号処理器470は、位相差PDに基づいて移動無線端末260および280の角度方向を求め、その求めた角度方向を送信元IDと組み合わせて別のノードまたは装置に送信する。位相差からの角度方向の計算は、後で説明するような形態で位相差検出器415によって行われてもよい。図6Dに示されているように、図6Cの送信元IDと角度方向の組のフレームに従って、後で説明するようにして移動無線端末(IDT1)の位置(x,y)が決定される。送信元IDと角度方向の組(ID1,θ1)、(ID2,θ2)および(ID3,θ3)は、図6Dに示された移動無線端末の位置の決定のために、他の装置に、好ましくは位置決定装置120に送信される。その決定された位置は、その移動無線端末における利用のためにその移動無線端末に送信されてもよい。代替構成として、図1の移動無線端末260または280において、それらの角度方向の組を別の装置に送信せずに、その移動無線端末の位置を自己の信号処理器470で決定してもよい。
The
上述のように、ノード400の信号処理器470は図6Cの送信元IDと角度方向のフレームを別のノードに送信し、図6Dに示された位置の決定はその別のノードまたは装置で実行すればよい。例えば、信号処理器470が、そのフレームをアクセス・ポイント200または202およびLAN50を介して位置決定装置120に送信し、位置決定装置120がそれらのフレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器470が、そのフレームをアクセス・ポイント200または202およびLAN50を介してサーバ110に送信し、サーバ110はそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器470が、そのフレームを1つの通信ノード300に送信し、通信ノード300の信号処理器370はその受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、アクセス・ポイント200または202の信号処理器370または470が、それらのフレームを他のノードから収集してそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。その位置の決定を移動無線端末240、260、242および262以外の装置で実行すれば、その移動無線端末における処理負荷を軽減できる。
As described above, the
代替構成として、ノード400の信号処理器470は、送信元IDと位相差PDの組(ID1,Δφ1)、(ID2,Δφ2)および(ID3,Δφ3)をそれぞれ含むフレーム(図示せず)をそれぞれ生成してその別のノードに送信してもよい。その角度方向および位置は、その別のノードまたは装置において、その受信した送信元IDと位相差PDに従って決定される。
As an alternative configuration, the
基準無線局と移動無線端末の間の通信、従って通信ノード300および400の通信ユニットは、典型的には近距離無線通信規格、例えばブルートゥース規格または無線LAN規格に従う。ブルートゥース規格では、ISM帯と呼ばれる2.4GHz帯域(2.402〜2.480GHz)が使用され、パワー・クラス1〜3(1mW、2.5mW、100mW)が規定されており、そのクラスに応じて約10m〜約100mの範囲の近距離通信が可能である。その規格ではGFSK変調および周波数ホッピング方式が使用される。例えばIEEE802.11による無線LAN規格では、使用周波数2.4GHz帯(2.40〜2.497GHz)において、スペクトラム直接拡散方式およびDBPSK変調またはDQPSK変調で、または周波数ホッピング方式およびGFSK変調で通信を行う。
The communication between the reference wireless station and the mobile wireless terminal, and thus the communication units of the
図7Aは、図1のシステムにおける各エリア内の1つの移動無線端末Tに対する3つの基準ノードまたは基準無線局A、BおよびCのそれぞれの求められた角度方向θ1、θ2およびθ3に従ってその端末Tの位置(x,y)を決定する方法を説明するのに役立つ。3つの基準ノードA、BおよびCの位置は既知である。 FIG. 7A shows according to the respective determined angular directions θ 1 , θ 2 and θ 3 of three reference nodes or reference radio stations A, B and C for one mobile radio terminal T in each area in the system of FIG. It helps to explain how to determine the position (x, y) of the terminal T. The positions of the three reference nodes A, B and C are known.
図7Aにおいて、移動無線端末Tが、後で説明するようにして決定された基準角度方向(角度の基準方向)または方位RTを持っているものとする。移動無線端末Tにおけるその基準方向RTと3つの基準ノードA、BおよびCとの間のそれぞれの求めた角度方向をそれぞれθ1、θ2およびθ3とする。3つの基準通信ノードA、BおよびCは図1の基準無線局200〜240のうちの3つである。基準ノードAおよびBの位置を結ぶ直線と基準ノードBおよびCの位置を結ぶ直線とがエリアの外に位置するように3つの基準ノードA、BおよびCを配置しておけば、基準ノードA、BおよびCの位置が既知であるから、求めた角度方向θ1、θ2およびθ3から移動無線端末Tの位置は一意的に決定できる。
In FIG. 7A, it is assumed that the mobile radio terminal T has a reference angle direction (reference direction of angle) or azimuth RT determined as described later. Each theta 1 each determined angular direction between the reference direction R T and three reference nodes A, B and C in the mobile radio terminal T, and theta 2 and theta 3. The three reference communication nodes A, B, and C are three of the
但し、基準角度方向RTが何らかの手段で地理的に常に同じ方位を示すようにし、2つの基準ノードAおよびBの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードAおよびBを配置しておけば、端末Tにおける基準方向RTに対する2つの基準ノードの角度方向、例えばAおよびBの角度方向θ1およびθ2から、移動無線端末Tの位置は一意的に決定できる。 However, the reference angle direction RT is always geographically indicated by some means, and the reference nodes A and B are arranged so that the straight line connecting the positions of the two reference nodes A and B is located outside the area. Once you have, the angular orientation of the two reference nodes with respect to the reference direction R T in the terminal T, for example, from an angle direction theta 1 and theta 2 of a and B, the position of the mobile radio terminal T may be uniquely determined.
図7Bは、図2のシステムにおける2つの基準ノードAおよびBに対する各エリア内の1つの移動無線端末Tのそれぞれの求められた角度方向θ1およびθ2に従ってその端末Tの位置(x,y)を決定する方法を説明するのに役立つ。少なくとも2つの移動無線端末Tの求めた角度方向から、その移動無線端末Tの位置が決定される。2つの基準ノードAおよびBの位置は既知である。 FIG. 7B shows the position (x, y) of the terminal T according to the respective determined angular directions θ 1 and θ 2 of one mobile radio terminal T in each area relative to the two reference nodes A and B in the system of FIG. ) To explain how to determine. The position of the mobile radio terminal T is determined from the angular direction obtained by at least two mobile radio terminals T. The positions of the two reference nodes A and B are known.
図7Bにおいて、2つの基準通信ノードAおよびBがそれぞれの基準角度方向RAおよびRBを持っているものとする。2つの基準通信ノードAおよびBにおけるそれぞれの基準方向RAおよびRBと移動無線端末Tとの間のそれぞれの求めた角度方向をθ1およびθ2とする。2つの基準通信ノードAおよびBは図2の基準無線局202〜242のうちの2つである。
In FIG. 7B, it is assumed that two reference communication nodes A and B have respective reference angular directions R A and R B. The obtained angular directions between the respective reference directions R A and R B and the mobile radio terminal T in the two reference communication nodes A and B are defined as θ 1 and θ 2 . The two reference communication nodes A and B are two of the
2つの基準通信ノードAおよびBの基準角度方向RAおよびRBが互いに独立に(無関係に)決定されているときは、一方の基準通信ノードAにおけるその基準方向RAと他方のノードBの間の角度方向θ12と、他方の基準通信ノードBにおけるその基準方向RBと他方のノードAの間の角度方向θ21とが求められて、2つの基準通信ノードAおよびBの既知の位置と求めた角度方向θ12、θ21、θ1およびθ2(即ち(θ12−θ1)および(θ21−θ2))とから移動無線端末Tの位置が一意的に決定できる。その角度方向θ12およびθ21を求めるために、図4のノード400の形態の基準通信ノードAおよびBの各々は、図3のノード300からのRF信号と同様の、他方の基準通信ノード(400)BまたはAからその一方のアンテナ411または451を介して送信された送信元IDを含むRF信号を受信する。
When the reference angular directions R A and R B of two reference communication nodes A and B are determined independently of each other (independently), the reference direction R A of one reference communication node A and the other node B the angular orientation theta 12 between, and the angular orientation theta 21 between the reference direction R B and the other nodes a is obtained in the other reference communication nodes B, known positions of the two reference communication nodes a and B The position of the mobile radio terminal T can be uniquely determined from the obtained angular directions θ 12 , θ 21 , θ 1 and θ 2 (that is, (θ 12 −θ 1 ) and (θ 21 −θ 2 )). In order to determine its angular directions θ 12 and θ 21 , each of the reference communication nodes A and B in the form of
一方、2つの基準通信ノードAおよびBの位置におけるそれぞれの基準角度方向または方位RAとRBの相対的関係が既知とし、基準ノードAおよびBの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードAおよびBを配置しておけば、2つの基準通信ノードAおよびBの位置が既知であるから、その既知の位置と基準方向RAおよびRBに対する求めた角度方向θ1およびθ2から移動無線端末Tの位置は一意的に決定できる。 On the other hand, the relative relationship between the reference angular directions or the orientations R A and R B at the positions of the two reference communication nodes A and B is known, and a straight line connecting the positions of the reference nodes A and B is located outside the area. If the reference nodes A and B are arranged in this manner, the positions of the two reference communication nodes A and B are known, and thus the obtained angular directions θ 1 and the reference directions R A and R B position of the mobile radio terminal T from theta 2 may be uniquely determined.
図8は、図4の通信ノード400の2つのアンテナANT1(411)およびANT2(451)によって受信されたRF信号またはそのRF信号上のIF信号の位相差に従ってRF信号の入射角度方向を求める手法を説明するのに役立つ。RF信号は、波長λ、例えば2.5GHz付近では約12cmを有する。アンテナANT1およびANT2は、水平な線上にあって、距離d(<λ/2)だけ離れており、例えば約3cm離れている。アンテナANT1およびANT2の双方の位置を含む直線をアンテナ基準線とする。アンテナ基準線に垂直な水平平面上の方向を基準角度方向Rとする。この基準方向Rを、図7Aおよび7Bにおける基準角度方向RT、RAおよびRBとして用いると有利である。
FIG. 8 shows a method for determining the incident angle direction of the RF signal according to the phase difference of the RF signal received by the two antennas ANT1 (411) and ANT2 (451) of the
図8において、通信ノード400の基準方向Rに対して水平に角度θで入射するRF信号は、アンテナANT1およびANT2によって受信されたときの行路差がd・sinθとなる。2つのアンテナANT1およびANT2の間の位相差は、Δφ=2π(d・sinθ)/λとなる。従って、基準方向Rに対するRF信号の入射角度方向はθ=Sin−1((λ/2πd)Δφ)となる。
In FIG. 8, the RF signal incident at an angle θ horizontally with respect to the reference direction R of the
図7Aに関連して説明したように移動無線端末Tの基準角度方向RTを地理的に常に同じ方位、例えばN極方向とする場合には、移動無線端末Tに設けることができるジャイロスコープ、コンパス等を用いて求められる基準角度方向RTに対する図8の基準角度方向Rの差によって、それぞれの求めた角度方向の値を補正すればよい。 Geographically always the same azimuth reference angle direction R T of the mobile radio terminal T as described in relation to FIG. 7A, for example, in the case of the N-pole direction, the gyroscope can be provided to the mobile radio terminal T, The value of each obtained angular direction may be corrected by the difference between the reference angular direction R shown in FIG. 8 and the reference angular direction RT obtained using a compass or the like.
図9は、受信RF信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための処理のブロック図を示している。図9はその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。アンテナANT1 411によって受信されたRF信号は周波数変換器413でダウンコンバートされて中間周波数の信号A1cos(ωt+φ1)が生成される。ここで、A1は振幅、ωは角速度、φ1は初期位相を表す。アンテナANT2 451によって受信されたRF信号は周波数変換器453でダウンコンバートされて信号A2cos(ωt+φ2)が生成される。ここで、A2は振幅、ωは角速度、φ2は初期位相を表す。中間周波数は例えば50MHzである。代替構成として、前述のように、信号A1cos(ωt+φ1)およびA2cos(ωt+φ2)はダウンコンバート前のRF信号であってもよい。信号A1cos(ωt+φ1)およびA2cos(ωt+φ2)は位相差検出器415に供給される。
FIG. 9 shows a block diagram of a process for obtaining the angle direction θ of the mobile radio terminal according to the received RF signal. FIG. 9 can also be viewed as a flow chart of processing for obtaining the direction. The RF signal received by the
位相差検出器415において、信号A1cos(ωt+φ1)およびA2cos(ωt+φ2)は、それぞれリミッタ・アンプで形成された振幅補正器417および457によってそれぞれ振幅が補正されて正規化され、信号cos(ωt+φ1)およびcos(ωt+φ2)が生成される。
In the
正規化された信号cos(ωt+φ1)とcos(ωt+φ2)の双方は、加算器419と減算器459に供給される。加算器419は両信号の和cos(ωt+φ1)+cos(ωt+φ2)=cos((φ1−φ2)/2)cos(ωt+(φ1+φ2)/2)を生成する。減算器459は両信号の差cos(ωt+φ1)−cos(ωt+φ2)=−sin((φ1−φ2)/2)sin(ωt+(φ1+φ2)/2)を表す信号を生成する。
Both normalized signals cos (ωt + φ 1 ) and cos (ωt + φ 2 ) are supplied to an
その和および差の信号は2乗検波器422および462においてそれぞれ2乗され、レベル検出器424および464においてその和の2乗およびその差の2乗のレベル(大きさ)cos2((φ1−φ2)/2)およびsin2((φ1−φ2)/2)が求められて、除算器426に供給される。除算器426において、そのレベルに従って、sin2((φ1−φ2)/2)/cos2((φ1−φ2)/2)=tan2((φ1−φ2)/2)が求められ、その平方根|tan((φ1−φ2)/2)|=tan(|φ1−φ2|/2)が求められて、位相差の絶対値|Δφ|=|φ1−φ2|が生成される。その位相差の絶対値|Δφ|が入射方向決定器480に供給される。レベル検出器424および464は、好ましくはA/D変換器を含んでいてディジタル信号を出力として供給する。
The sum and difference signals are squared in
一方、その和の信号は、リミッタ・アンプで形成された振幅補正器434にも供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号cos(ωt+(φ1+φ2)/2))が生成される。その差の信号は、また、遅延素子442でπ/2の遅延を受け(sin((φ1−φ2)/2)cos(ωt+(φ1+φ2)/2))、それがリミッタ・アンプで形成された振幅補正器444に供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号sgn(φ1−φ2)cos(ωt+(φ1+φ2)/2)が得られる。ここで、x>0についてsgn(x)=+1であり、x<0についてsgn(x)=−1である。
On the other hand, the sum signal is also supplied to an
振幅補正器434からの信号cos(ωt+(φ1+φ2)/2)と振幅補正器444からの信号sgn(φ1−φ2)cos(ωt+(φ1+φ2)/2)は加算器442で加算される。加算器442は、位相差φ1−φ2>0(ゼロ)(正)に対して値2を生成し、位相差φ1−φ2<0(ゼロ)に対して値0(ゼロ)(負)を生成する。加算器442の出力は、符号判定器444によって閾値処理されてそれが正(+)かまたは負(−)かが判定される。その正負の符号が、位相差(φ1−φ2)の符号として入射方向決定器480に供給される。
The signal cos (ωt + (φ 1 + φ 2 ) / 2) from the
入射方向決定器480は、図8に関連して説明したような形態で、絶対位相差|Δφ|=|φ1−φ2|とその位相差の符号(+または−)とアンテナ間の距離dとからRF信号の入射角度方向θを求める。
The
代替構成として、入射方向決定器480の入射角度方向の決定の機能、または除算器426および入射方向決定器480の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器415ではなくて、ノード400の信号処理器470、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図9においてレベル検出器424および464から除算器426へそれぞれ供給される2つのレベル信号と、符号判定器444から入射方向決定器480へ供給される符号信号とを、送信元IDと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント200または202およびLAN50を介して位置決定装置120に送信するとよい。
As an alternative configuration, the function of determining the incident angle direction of the
図10は、図9のブロック図の変形であり、受信RF信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための別の処理のブロック図を示している。図10もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図10の処理では、図9の除算器426および入射方向決定器480の代わりに入射方向決定用のROMテーブル482が設けられている。ROMテーブル482は、レベル検出器424および464からのその和の2乗およびその差の2乗のレベルcos2((φ1−φ2)/2)およびsin2((φ1−φ2)/2)と符号判定器444からの符号とをインデックスとして、RF信号の対応する入射方向θの値を出力として供給する。ROMテーブル482において、図8に関連して説明した式に従って、それらのインデックスと入射角度方向θの値とを関係付ける表が設けられている。
FIG. 10 is a modification of the block diagram of FIG. 9 and shows a block diagram of another process for obtaining the angle direction θ of the mobile radio terminal according to the received RF signal. FIG. 10 can also be viewed as a flow chart of processing for obtaining the direction. In the process of FIG. 10, a ROM table 482 for determining the incident direction is provided instead of the
図11は、図10のブロック図の変形であり、受信RF信号から移動無線端末の角度方向θを求めるためのさらに別の処理のブロック図を示している。図11もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図11の処理では、図10の2乗検波器422および462およびレベル検出器424および464の代わりに、スイッチ420および430の間に2乗検波器423およびレベル検出器425が設けられている。スイッチ420は、切換制御信号で同期的に切り換えられて加算器419からの和cos((φ1−φ2)/2)cos(ωt+(φ1+φ2)/2)と、差−sin((φ1−φ2)/2)sin(ωt+(φ1+φ2)/2)とを交互に2乗検波器423およびレベル検出器425に供給する。スイッチ430は、その和の2乗とその差の2乗のレベルcos2((φ1−φ2)/2)およびsin2((φ1−φ2)/2)を交互にROMテーブル482に供給する。ROMテーブル482は、前述したのと同様に、RF信号の対応する入射角度方向θの値を出力として供給する。
FIG. 11 is a modification of the block diagram of FIG. 10 and shows a block diagram of still another process for obtaining the angle direction θ of the mobile radio terminal from the received RF signal. FIG. 11 can also be seen as a flow chart of processing for obtaining the direction. In the process of FIG. 11, a
代替構成として、図10および11において、ROMテーブル482を、位相差検出器415ではなくて、ノード400の信号処理器470、別のノードまたは別の装置等に設けて、そこで入射角度方向を決定してもよい。その入射角度方向の決定が別のノードまたは装置で行われる場合、レベル検出器424および464からまたはスイッチ430を介してレベル検出器425からROMテーブル482へ供給されるレベル信号と、符号判定器444からROMテーブル482へ供給される符号信号とを、送信元IDと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント200または202およびLAN50を介して位置決定装置120に送信するとよい。
As an alternative configuration, in FIGS. 10 and 11, the ROM table 482 is provided not in the
図12は、図9〜11の処理の代替構成として、受信RF信号から移動無線端末の方向を求めるための論理的処理のブロック図を示している。図12もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。 FIG. 12 shows a block diagram of logical processing for obtaining the direction of the mobile radio terminal from the received RF signal as an alternative configuration of the processing of FIGS. FIG. 12 can also be viewed as a flow chart of processing for obtaining the direction.
図13A〜13Cは、絶対位相差を求めるための図12の諸信号の論理レベルを示している。図14Aおよび14Bは、位相差の符号を求めるための図12の諸信号の論理レベルを示している。 13A to 13C show the logic levels of the signals in FIG. 12 for obtaining the absolute phase difference. 14A and 14B show the logic levels of the signals in FIG. 12 for determining the sign of the phase difference.
図12において、図4の周波数変換器413からの信号は2値化素子467に供給され、2値化素子467において閾値で処理されて2値信号Aが生成され、図4の周波数変換器453からの信号は2値化素子477に供給され、2値化素子477において閾値で処理されて2値信号Bが生成される。
In FIG. 12, the signal from the
2値化素子467からの信号Aは、排他的論理和EXOR469の一方の入力に供給される。2値化素子477からの信号Bは、EXOR469の他方の入力に供給される。EXOR469は信号Aと信号Bの排他的論理和をとってEXOR出力を供給する。図13Aおよび13Bは、信号Aの位相が信号Bの位相より進んでいるときの諸信号の関係を示している。図13Cは、信号Aの位相が信号Bの位相より遅れているときの諸信号の関係を示している。図13A〜13Cに示されているように、信号Aと信号Bの絶対位相差|Δφ|が大きくなるにしたがって、EXOR出力の各パルスの幅が大きくなる。EXOR出力の各パルスの幅は絶対位相差を表す。
The signal A from the
EXOR469の出力は低域濾波器(LPF)472に供給され、LPF472によって濾波されて位相差がアナログ・レベルに変換される。LPF472からのアナログ信号はレベル検出器474によってそのアナログ・レベルがディジタル値として検出され、絶対位相差|Δφ|=|φ1−φ2|が生成される。絶対位相差|Δφ|は入射方向判定器486に供給される。
The output of
図12において、2値化素子477からの信号Bは、ラッチ素子437にも供給され、ラッチ素子437において2値化素子467からの信号Aの立ち上がり端縁(エッジ)のタイミングでラッチされる。
In FIG. 12, the signal B from the
図14Aに示されているように、信号Aの位相が信号Bの位相より進んでいるときは、ラッチ素子437の出力は常にLレベルとなる。図14Bに示されているように、信号Aの位相が信号Bの位相より遅れているときは、ラッチ素子437の出力は常にHレベルとなる。ラッチ素子437からのHまたはLレベルを表す信号は符号判定器445に供給され、符号判定器445は、その信号がHレベルのときは正(+)の符号を入射方向判定器486に供給し、その信号がLレベルのときは負(−)の符号を入射方向決定器486に供給する。
As shown in FIG. 14A, when the phase of the signal A is ahead of the phase of the signal B, the output of the
入射方向決定器486は、図8に関連して説明したような形態で、絶対位相差|Δφ|=|φ1−φ2|とその位相差の符号(+または−)とアンテナ間の距離dとからRF信号の入射角度方向θを求める。入射方向決定器480は、図10と同様の、絶対位相差と符号とをインデックスとするROMテーブルを含んでいてもよい。
The
代替構成として、入射方向決定器486の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器415ではなくて、ノード400の信号処理器470、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図12においてレベル検出器474から入射方向決定器486へ供給されるレベル信号と、符号判定器445から入射方向決定器486へ供給される符号信号とを、送信元IDと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント200または202およびLAN50を介して位置決定装置120に送信するとよい。
As an alternative configuration, the function of determining the incident angle direction of the
図15Aおよび15Bは、複数の基準通信ノードを用いて異なる方法で端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。図15Aおよび15Bにおいて、基準ノードAに対する端末Tの角度方向DAと基準ノードBに対する端末Tの角度方向DBの間の求められた角度をθABとし、基準ノードBに対する端末Tの角度方向DBと基準ノードCに対する端末Tの角度方向DCの間の求められた角度をθBCとし、基準ノードCに対する端末Tの角度方向DCと基準ノードAに対する端末Tの角度方向DAの間の求められた角度をθCAとする。 FIGS. 15A and 15B serve to illustrate how to determine the location of a terminal in different ways using multiple reference communication nodes. In Figure 15A and 15B, the angle obtained between the angular direction D B of the terminal T with respect to the angular direction D A and the reference node B of the terminal T with respect to the reference node A and theta AB, angular orientation of the terminal T with respect to the reference node B the angle determined between the angular direction D C terminal T against D B and the reference node C and theta BC, the terminal T with respect to the angular direction D C and the reference node a of the terminal T with respect to the reference node C angular direction D a Let the angle obtained between them be θ CA.
図1および2の位置決定装置120、図1および2のサーバ110、図4のノード400の信号処理器470、または図3のノード300の信号処理器370は、前述したように、送信元IDと角度方向の組(ID1,θ1)、(ID2,θ2)および(ID3,θ3)を取得して、移動無線端末Tの位置(x,y)を求める。
The position determination device 120 in FIGS. 1 and 2, the server 110 in FIGS. 1 and 2, the
図7Aから、図1のシステムでは、3つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、角度方向の測定誤差によって基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることが分かるであろう。図7Bから、図2のシステムでは、2つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることがわかるであろう。 From FIG. 7A, in the system of FIG. 1, when determining the position of a mobile radio terminal using more than three reference radio stations, a plurality of terminal positions differing for different combinations of reference radio stations due to measurement errors in the angular direction. It can be seen that may be obtained. From FIG. 7B, in the system of FIG. 2, when determining the position of a mobile radio terminal using more than two reference radio stations, different terminal positions may be obtained for different combinations of reference radio stations. You will understand that.
図15Aにおいて、基準ノードAに対する端末Tの角度方向DAと基準ノードBに対する端末Tの角度方向DBに従って求めた端末Tの仮の位置と、基準ノードBに対する端末Tの角度方向DBと基準ノードCに対する端末Tの角度方向DCに従って求めた端末Tの仮の位置と、基準ノードCに対する端末Tの角度方向DCと基準ノードAに対する端末Tの角度方向DAに従って求めた端末Tの仮の位置とが一致しないときは、位置決定装置120、サーバ110または信号処理器470または370は、それらの求めた仮の位置の直交座標系(x,y)での平均を端末Tの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの仮の位置を頂点とする多角形の重心を端末Tの適切な位置と決定してもよい。
In Figure 15A, the temporary position of the terminal T determined in accordance with the angular direction D B of the terminal T with respect to the angular direction D A and the reference node B of the terminal T with respect to the reference node A, the angular direction D B of the terminal T with respect to the reference node B and provisional position of the terminal T determined in accordance with the angular direction D C of the terminal T with respect to the reference node C, the terminal T with respect to the reference node C angular direction D C and the reference node terminals was determined according to the angular direction D a of the terminal T with respect to a T When the position of the temporary position does not match, the position determination device 120, the server 110, or the
図15Bにおいて、角度方向DAと角度方向DBに従って求めた端末Tの仮の位置と、角度方向DBと角度方向DCに従って求めた端末Tの仮の位置と、角度方向DCと角度方向DAに従って求めた端末Tの仮の位置とが一致しないときは、それらの求めた角度θAB、θBCおよびθCAの中の最も直角に近い1つの角度を有する仮の位置を端末Tの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの角度θAB、θBCおよびθCAの中の最も直角に近い数個の角度を抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Tの適切な位置と決定してもよい。代替構成として、それらの角度の中の45度〜135度の範囲内のものを抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Tの適切な位置と決定してもよい。 In Figure 15B, the tentative position of the terminal T determined in accordance with the angular direction D A and the angular direction D B, and the temporary position of the terminal T determined in accordance with the angular direction D B and the angular direction D C, angular direction D C and the angle when the provisional position of the terminal T determined according to the direction D a do not coincide, their calculated angle theta AB, terminal positions of the temporary with the most right angles to one angle nearly in theta BC and theta CA T Determine the appropriate position. As an alternative configuration, the fewest angles among those angles θ AB , θ BC and θ CA are extracted, and the average of the temporary positions having the extracted angles is determined as the appropriate position of the terminal T. You may decide. As an alternative configuration, those angles in the range of 45 degrees to 135 degrees may be extracted, and the average of the temporary positions having the extracted angles may be determined as the appropriate position of the terminal T.
図16は、図1における移動無線端末260および280の各々における2つのアンテナa1およびa2の配置の例を示している。図16において、アンテナa1およびa2は、移動無線端末260および280の上面に距離dを隔てて配置されている。アンテナa1およびa2の各々は、一辺が約1cm以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。アンテナa1およびa2の受信および送信RF信号強度パターンは水平の全ての方向にほぼ均一であり、アンテナa1およびa2は、任意の方向の基準ノードのアンテナからのRF信号を受信できる。アンテナa1およびa2は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。
FIG. 16 shows an example of the arrangement of two antennas a 1 and a 2 in each of
図17Aおよび17Bは、図1における移動無線端末260および280における2つのアンテナの配置の別の例およびその受信RF信号強度パターンをそれぞれ示している。図17Aにおいて、1対のアンテナa11およびa12は、移動無線端末260および280の正面に距離dを隔てて配置されている。別の1対のアンテナa21およびa22は、移動無線端末260および280の背面に距離dを隔てて配置されている。アンテナa11、a12、a21およびa22の各々は、一辺が約1cm以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。1対のアンテナa11およびa12と別の1対のアンテナa21およびa22は、それぞれの面側により高い指向性を有し、受信および送信RF信号強度パターンはそれぞれの面側がより強い。アンテナa11およびa12およびアンテナa21およびa22は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。このように高い指向性の2対のアンテナを設けたことによって、移動無線端末260および280は任意の方向の基準ノードからのRF信号を受信でき、その入射方向が正面側であるかまたは背面側であるかを、エリアの配置を考慮することなく確定できる。
17A and 17B show another example of the arrangement of two antennas in
図2における基準無線局202、222および242は、図16または17と同様のアンテナの配置を持っていればよい。基準無線局202、222および242は、測位エリア62および64に向けられた指向性の高い1対のアンテナを用いればよく、それによってマルチパスの影響を低減できる。基準無線局202、222および242は、装置のサイズがもっと大きくてもよい場合は平行な2本のロッドアンテナを持っていてもよい。
The
以上の説明では、移動無線端末260〜282および基準無線局200〜242は概ね同じ水平面上にあり、それらのアンテナの間の高さの差と水平平面に対するその端末のアンテナ基準線の傾斜とが無視できるまたは誤差の範囲内のものと仮定して説明した。基準無線局200〜242の間の距離は例えば約5m〜約10mとする。基準無線局200〜242のアンテナの高さは例えば約1.5m〜約2mの範囲の値とする。移動無線端末260〜282のアンテナの高さは例えば約1m〜約1.5mの範囲とする。この場合の移動無線端末の測位の精度または分解能は約1m以内と期待される。
In the above description, the
しかし、それらのアンテナの高さの差およびそのアンテナ基準線の傾斜が無視できないときは、基準無線局200〜242のアンテナの既知の高さおよびエリアの既知の地形に従って、方向および位置の3次元的な修正を行って移動無線端末260〜282の位置を求めればよい。
However, when the difference in height of the antennas and the inclination of the antenna reference line is not negligible, the direction and position of the three-dimensional are determined according to the known height of the antennas of the
図4の通信ノード400において2つのアンテナa1およびa2で受信したRF信号を処理する場合、位相差Δφは通信ノード400内の経路の回路の相違による誤差eを含むことがある。図18は、そのような経路の相違による誤差を補正するための2つのアンテナと2つの経路の間の接続を切り換えるためのスイッチSWを含む構成を示している。
When the RF signal received by the two antennas a 1 and a 2 is processed in the
まず、スイッチSWを第1の位置に置いて、アンテナa1を介して受信したRF信号を図4における周波数変換器413を含む経路1に供給し、アンテナa2を介して受信したRF信号を周波数変換器453を含む経路2に供給する。このときの位相差検出器415の出力に位相誤差eが存在するとする。検出された位相差はΔφ+eとなる。次に、スイッチSWを第2の位置に置いて、アンテナa1を介して受信したRF信号を周波数変換器453を含む経路2に供給し、アンテナa2を介して受信したRF信号を周波数変換器413を含む経路1に供給する。検出された位相差は−Δφ+eとなる。この誤差eを補正するために、2つの位相差の差をとると、誤差eが相殺されて2Δφが得られる。これを2で除算すると、補正されたΔφが得られる。
First, the switch SW is placed in the first position, the RF signal received via the antenna a 1 is supplied to the
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。 The embodiments described above are merely given as typical examples, and variations and variations thereof will be apparent to those skilled in the art. Those skilled in the art will depart from the principles of the present invention and the scope of the invention described in the claims. Obviously, various modifications of the above-described embodiment can be made.
(付記1) 移動無線局の位置を決定する装置であって、
第1の基準無線局の位置、第2の基準無線局の位置、前記移動無線局と前記第1の基準無線局の間の第1の相対的角度方向、および前記移動無線局と前記第2の基準無線局の間の第2の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定する手段を具える装置。
(付記2) 前記第1および第2の相対的角度方向は前記移動無線局の基準角度方向に対する前記第1および第2の基準無線局の角度方向である、付記1に記載の装置。
(付記3) 前記第1の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第1の基準無線局からの第1のRF信号に関連する第1の位相差から求められ、
前記第2の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第2の基準無線局からの第2のRF信号に関連する第2の位相差から求められるものである、付記1に記載の装置。
(付記4) 前記第1の相対的角度方向は前記第1の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向であり、前記第2の相対的角度方向は前記第2の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向である、付記1に記載の装置。
(付記5) 前記移動無線局の位置は、さらに前記第1の基準無線局と前記第2の基準無線局の間の第3の相対的角度方向に基づいて求められるものである、付記1に記載の装置。
(付記6) 前記第1の相対的角度方向は、前記第1の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第1の位相差から求められ、
前記第2の相対的角度方向は、前記第2の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第2の位相差から求められるものである、付記1に記載の装置。
(付記7) 前記位置を決定する手段は、前記第1と第2の基準無線局の位置、前記第1および第2の相対的角度方向、第3の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第3の基準無線局の間の第3の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記1に記載の装置。
(付記8) 前記移動無線局の位置は、前記第1、第2および第3の相対的角度方向の間の3つの角度の中の少なくとも2つに従って求められるものである、付記7に記載の装置。
(付記9) 前記移動無線局である付記1に記載の装置。
(付記10) 前記第1または第2の基準無線局である付記1に記載の装置。
(付記11) 前記第1の基準無線局にローカル・エリア・ネットワークを介して接続された付記1に記載の装置。
(付記12) 無線局の角度方向を求める装置であって、
受信RF信号に関連する位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求める手段を具える装置。
(付記13) 前記RF信号は前記無線局から受信されたものである、付記12に記載の装置。
(付記14) 前記RF信号は前記無線局によって受信されたものである、付記12に記載の装置。
(付記15) 前記位相差は2つのアンテナの間での前記受信RF信号に関連する位相差である、付記12に記載の装置。
(付記16) 前記無線局である付記12に記載の装置。
(付記17) 前記無線局から前記RF信号を受信する付記12に記載の装置。(付記18) 前記位相差を受信する付記12に記載の装置。
(付記19) さらに、前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定する手段を具える、付記12に記載の装置。
(付記20) RF信号を受信する所定の距離隔てられた第1と第2のアンテナと、
前記第1と第2のアンテナの間での前記受信されたRF信号に関連する位相差を検出する手段と、
を具える無線機器。
(付記21) さらに、前記受信されたRF信号に含まれている送信元識別を検出する手段を具える、付記20に記載の無線機器。
(付記22) 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
移動無線局と前記第1の基準無線局の間の第1の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第2の基準無線局の間の第2の相対的角度方向を取得するステップと、
第1の基準無線局の位置、第2の基準無線局の位置、前記第1の相対的角度方向および前記第2の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を実行させるよう動作可能なプログラム。
(付記23) 前記移動無線局によって受信された前記第1の基準無線局からの第1のRF信号に関連する第1の位相差から、前記第1の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第2の基準無線局からの第2のRF信号に関連する第2の位相差から、前記第2の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記22に記載のプログラム。
(付記24) 前記位置を決定するステップは、さらに前記第1の基準無線局と前記第2の基準無線局の間の第3の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記22に記載のプログラム。
(付記25) 前記第1の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第1の位相差から、前記第1の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第2の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第2の位相差から、前記第2の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記22に記載のプログラム。
(付記26) 位置を決定する前記ステップは、前記第1と第2の基準無線局の前記位置、前記第1および第2の相対的角度方向、第3の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第3の基準無線局の間の第3の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記22に記載のプログラム。
(付記27) 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
受信RF信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する無線局の角度方向を求めるステップと、を実行させるよう動作可能なプログラム。
(付記28) 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに実行させるよう動作可能な、付記27に記載のプログラム。
(付記29) 移動無線局の位置を決定する方法であって、
前記移動無線局と前記第1の基準無線局の間の第1の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第2の基準無線局の間の第2の相対的角度方向を取得するステップと、
第1の基準無線局の位置、第2の基準無線局の位置、前記第1の相対的角度方向および前記第2の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を含む、方法。
(付記30) 前記移動無線局によって受信された前記第1の基準無線局からの第1のRF信号に関連する第1の位相差から、前記第1の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第2の基準無線局からの第2のRF信号に関連する第2の位相差から、前記第2の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記29に記載の方法。
(付記31) 前記位置を決定するステップは、さらに前記第1の基準無線局と前記第2の基準無線局の間の第3の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記29に記載の方法。
(付記32) 前記第1の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第1の位相差から、前記第1の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第2の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのRF信号に関連する第2の位相差から、前記第2の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記29に記載の方法。
(付記33) 位置を決定する前記ステップは、前記第1と第2の基準無線局の前記位置、前記第1および第2の相対的角度方向、第3の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第3の基準無線局の間の第3の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記29に記載の方法。
(付記34) 無線局の角度方向を求める方法であって、
受信RF信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求めるステップと、
を含む、方法。
(付記35) 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに含む、付記34に記載の方法。
(Appendix 1) A device for determining the position of a mobile radio station,
A position of a first reference radio station, a position of a second reference radio station, a first relative angular direction between the mobile radio station and the first reference radio station, and the mobile radio station and the second An apparatus comprising means for determining a position of the mobile radio station from a second relative angular direction between a plurality of reference radio stations.
(Supplementary note 2) The apparatus according to
(Supplementary note 3) The first relative angular direction is obtained from a first phase difference associated with a first RF signal from the first reference radio station received by the mobile radio station,
The second relative angular direction is determined from a second phase difference associated with a second RF signal from the second reference radio station received by the mobile radio station, according to
(Supplementary Note 4) The first relative angle direction is an angle direction of the mobile radio station with respect to a reference angle direction of the first reference radio station, and the second relative angle direction is the second reference radio direction. The apparatus according to
(Additional remark 5) The position of the said mobile radio station is further calculated | required based on the 3rd relative angle direction between a said 1st reference | standard radio station and a said 2nd reference | standard radio station. The device described.
(Supplementary Note 6) The first relative angular direction is obtained from a first phase difference associated with an RF signal from the mobile radio station received by the first reference radio station,
The apparatus of
(Supplementary Note 7) The means for determining the position includes the positions of the first and second reference radio stations, the first and second relative angular directions, the position of the third reference radio station, and the mobile radio. The apparatus according to
(Supplementary note 8) The position of the mobile radio station is determined according to at least two of three angles between the first, second and third relative angular directions, according to supplementary note 7. apparatus.
(Additional remark 9) The apparatus of
(Additional remark 10) The apparatus of
(Supplementary note 11) The device according to
(Appendix 12) A device for determining the angle direction of a radio station,
An apparatus comprising means for determining an angular direction of the radio station relative to a reference angular direction from a phase difference associated with a received RF signal.
(Supplementary note 13) The apparatus according to
(Supplementary note 14) The apparatus according to
(Supplementary note 15) The device according to
(Supplementary note 16) The device according to
(Supplementary note 17) The apparatus according to
(Supplementary note 19) The device according to
(Supplementary note 20) First and second antennas separated by a predetermined distance for receiving an RF signal;
Means for detecting a phase difference associated with the received RF signal between the first and second antennas;
Wireless equipment with
(Supplementary note 21) The wireless device according to supplementary note 20, further comprising means for detecting a transmission source identification included in the received RF signal.
(Supplementary note 22) A program stored in a storage medium for an information processing device,
Obtaining a first relative angular direction between a mobile radio station and the first reference radio station;
Obtaining a second relative angular direction between the mobile radio station and a second reference radio station;
Determining the position of the mobile radio station from the position of the first reference radio station, the position of the second reference radio station, the first relative angular direction and the second relative angular direction;
A program that can run to run.
(Supplementary Note 23) Determining the first relative angular direction from a first phase difference associated with a first RF signal from the first reference radio station received by the mobile radio station;
Determining the second relative angular direction from a second phase difference associated with a second RF signal from the second reference radio station received by the mobile radio station;
The program according to appendix 22, operable to further execute
(Supplementary Note 24) The step of determining the position further determines the position of the mobile radio station based on a third relative angular direction between the first reference radio station and the second reference radio station. The program according to appendix 22, which is to be executed.
(Supplementary Note 25) Obtaining the first relative angular direction from a first phase difference related to an RF signal from the mobile radio station received by the first reference radio station;
Determining the second relative angular direction from a second phase difference associated with an RF signal from the mobile radio station received by the second reference radio station;
The program according to appendix 22, operable to further execute
(Supplementary note 26) The step of determining a position includes the position of the first and second reference radio stations, the first and second relative angular directions, the position of a third reference radio station, and the movement. The program according to appendix 22, comprising determining the position of the mobile radio station from a third relative angular direction between the radio station and the third reference radio station.
(Supplementary note 27) A program stored in a storage medium for an information processing device,
Obtaining a phase difference associated with the received RF signal;
Determining the angle direction of the wireless station with respect to a reference angle direction from the phase difference.
(Supplementary note 28) The program according to supplementary note 27, operable to further execute a step of determining the position of the wireless station from the obtained angular direction.
(Supplementary note 29) A method for determining the position of a mobile radio station,
Obtaining a first relative angular direction between the mobile radio station and the first reference radio station;
Obtaining a second relative angular direction between the mobile radio station and a second reference radio station;
Determining the position of the mobile radio station from the position of the first reference radio station, the position of the second reference radio station, the first relative angular direction and the second relative angular direction;
Including a method.
(Supplementary Note 30) Determining the first relative angular direction from a first phase difference associated with a first RF signal from the first reference radio station received by the mobile radio station;
Determining the second relative angular direction from a second phase difference associated with a second RF signal from the second reference radio station received by the mobile radio station;
The method according to appendix 29, further comprising:
(Supplementary Note 31) The step of determining the position further determines the position of the mobile radio station based on a third relative angular direction between the first reference radio station and the second reference radio station. The method according to appendix 29, wherein:
(Supplementary Note 32) Obtaining the first relative angular direction from a first phase difference related to an RF signal from the mobile radio station received by the first reference radio station;
Determining the second relative angular direction from a second phase difference associated with an RF signal from the mobile radio station received by the second reference radio station;
The method according to appendix 29, further comprising:
(Supplementary note 33) The step of determining a position includes the position of the first and second reference radio stations, the first and second relative angular directions, the position of a third reference radio station, and the movement. 32. The method of claim 29, comprising determining a position of the mobile radio station from a third relative angular direction between the radio station and the third reference radio station.
(Supplementary Note 34) A method for obtaining the angle direction of a radio station,
Obtaining a phase difference associated with the received RF signal;
Obtaining an angle direction of the wireless station with respect to a reference angle direction from the phase difference;
Including a method.
(Supplementary note 35) The method according to supplementary note 34, further comprising: determining a position of the wireless station from the obtained angular direction.
50 LAN
62、64 エリア
110 サーバ
120 位置決定装置
200 アクセス・ポイントおよび基準無線局
220、230、240 基準無線局
260、280 移動無線端末
50 LAN
62, 64 area 110 server 120
Claims (4)
前記移動無線局は、
2つのアンテナと、
前記2つのアンテナによって前記第1、第2および第3の基準無線局から受信したRF信号の位相差を検出し、その際、前記2つのアンテナからの2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて前記2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して前記受信したRF信号の位相差が正かまたは負かを判定する検出手段と、
前記受信したRF信号の前記位相差を変換して前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記受信したRF信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、
前記受信したRF信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、
前記第1の基準無線局の位置を表す第1のデータ、前記第2の基準無線局の位置を表す第2のデータおよび前記第3の基準無線局の位置を表す第3のデータを前記記憶手段に格納する記憶手段と、
前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第1の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第4のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第2の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第5のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第3の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第6のデータを前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局および第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、
を具えるものであることを特徴とする、
測位システム。 A positioning system comprising at least first, second and third reference radio stations each having a known position, and a mobile radio station for determining the position of the mobile radio station,
The mobile radio station
Two antennas,
A phase difference between RF signals received from the first, second, and third reference radio stations is detected by the two antennas, and the two received signals from the two antennas are binarized to latch means. Detecting means for determining whether the phase difference of the received RF signal is positive or negative by determining the level of the other received signal at the timing of one of the two received signals binarized using When,
Converting the phase difference of the received RF signal to a predetermined direction with respect to the position of the two antennas in the mobile radio station and to any reference direction with respect to the first, second and third reference radio stations Measuring means for measuring the angular direction of incidence of the received RF signal;
Extraction means for extracting transmission source identification information from transmission data included in the received RF signal;
Storing first data representing the position of the first reference radio station, second data representing the position of the second reference radio station, and third data representing the position of the third reference radio station Storage means for storing in the means;
Information representing a first angle of the angle direction of the first reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement means, and transmission source identification of the first reference radio station extracted by the extraction means Fourth data including a set of information, information representing a second angle of the angular direction of the second reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means, and the extracted by the extracting means Fifth data including a set of transmission source identification information of the second reference radio station, representing a third angle in the angular direction of the third reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means Sixth data including a set of information and transmission source identification information of the third reference wireless station extracted by the extraction means is stored in the storage means, and the first, second, and third reference non-references are stored. The first, second and third data of the station are determined, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth data stored in the storage means are used as the mobile radio station. And the position of the first reference radio station relative to the arbitrary reference direction at the position of the mobile radio station, processing based on the geometric relationship of the respective positions of the first, second and third reference radio stations Determining the position of the mobile radio station based on the first angle, the second angle of the position of the second reference radio station, and the third angle of the position of the third reference radio station. Processing means;
It is characterized by comprising
Positioning system.
前記移動無線局は、2つのアンテナと、前記2つのアンテナによって前記第1、第2および第3の基準無線局から受信したRF信号の位相差を検出し、その際、前記2つのアンテナからの2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて前記2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して前記受信したRF信号の位相差が正かまたは負かを判定する検出手段と、前記受信したRF信号の前記位相差を変換して前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記受信したRF信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したRF信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第1の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第1のデータ、前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第2の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第2のデータ、および前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記抽出手段によって抽出された前記第3の基準無線局の送信元識別情報の組を含む第3のデータを生成して送信する処理手段と、を具え、
前記ノード装置は、前記第1の基準無線局の位置を表す第4のデータ、前記第2の基準無線局の位置を表す第5のデータおよび前記第3の基準無線局の位置を表す第6のデータを格納する記憶手段と、前記移動無線局から受信した前記第4のデータ、前記第5のデータおよび前記第6のデータを前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局および第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、を具えるものであることを特徴とする、
測位システム。 And including at least first, second and third reference radio stations whose positions are known, a mobile radio station, and a node device having a function of determining the position of the mobile radio station, and the mobile radio station A positioning system for determining the position of
The mobile radio station detects a phase difference between the RF signals received from the first, second, and third reference radio stations by using the two antennas and the two antennas. Two received signals are binarized and the level of the other received signal is determined at the timing of one of the two received signals binarized using a latch means, and the phase difference between the received RF signals Detecting means for determining whether the signal is positive or negative, and converting the phase difference of the received RF signal to be in a predetermined direction with respect to the position of the two antennas in the mobile radio station, the first and second Measuring means for measuring an angle direction of incidence of the received RF signal with respect to an arbitrary reference direction with respect to the third reference radio station, and transmission source identification information from transmission data included in the received RF signal. Extraction means for extracting the information, information representing a first angle of the angular direction of the first reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement means, and the first extracted by the extraction means First data including a set of transmission source identification information of a reference wireless station, information representing a second angle in an angular direction of the second reference wireless station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring unit, and Second data including a set of transmission source identification information of the second reference radio station extracted by the extraction means, and an angle of the third reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measurement means Processing means for generating and transmitting third data including a set of information representing a third angle of direction and transmission source identification information of the third reference radio station extracted by the extracting means , And comprising,
The node device includes fourth data representing a position of the first reference wireless station, fifth data representing a position of the second reference wireless station, and sixth representing a position of the third reference wireless station. Storage means for storing the data, and the fourth data, the fifth data and the sixth data received from the mobile radio station are stored in the storage means, and the first, second and third data are stored in the storage means. Determining the first, second and third data of the reference radio station, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth data stored in the storage means, The first reference radio with respect to the arbitrary reference direction at the position of the mobile radio station is processed based on a geometric relationship between positions of the mobile radio station and the first, second and third reference radio stations. The first angle of the position of the station, the position of the second reference radio station And characterized in that comprising a processing means for determining the position of said mobile radio station based of the second angle and the third the third angular position of the reference radio stations,
Positioning system.
前記記憶手段は、前記第1の基準無線局の既知の位置を表す第1のデータ、前記第2の基準無線局の既知の位置を表す第2のデータおよび前記第3の基準無線局の既知の位置を表す第3のデータを格納し、
前記移動無線局において前記第1の基準無線局から2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによってRF信号入射角度方向測定手段によって測定された前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記第1の無線基準局の識別情報の組を含む第4のデータ、前記移動無線局において前記第2の基準無線局から前記2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化して前記ラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによって前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記第2の無線基準局の識別情報の組を含む第5のデータ、および前記移動無線局において前記第3の基準無線局から前記2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化して前記ラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによって前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記第3の無線基準局の識別情報の組を含む第6のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定するステップと、
前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局、第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を実行させるためのプログラム。 A program for use in an information processing apparatus having storage means and processing means for determining the position of the mobile radio station based on the angular directions of the first, second and third reference radio stations in the mobile radio station Because
The storage means includes first data representing a known position of the first reference radio station, second data representing a known position of the second reference radio station, and known of the third reference radio station. Storing third data representing the position of
One of the received signals of the two received signals the binarized using a binarizing latch means two received signals of the RF signals received by the two antennas from the first reference radio station in the mobile radio station The level of the other received signal is determined at the timing and the phase difference between the two received signals is determined to be positive or negative so that the mobile radio station measures the mobile radio station measured by the RF signal incident angle direction measuring means. Information representing a first angle in an angular direction of the first reference radio station with respect to any reference direction with respect to the first, second and third reference radio stations in a predetermined direction with respect to two antenna positions; Fourth data including a set of identification information of the first radio reference station, R received by the two antennas from the second reference radio station in the mobile radio station The two received signals of the signal by binarizing by determining the level of one its other received signals at the timing of the received signals of the two received signals the binarized using the latch means the two received signals Information representing a second angle in the angular direction of the second reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means by determining whether the phase difference of the second reference radio station is positive or negative, and the second The latch means for binarizing two received signals of the fifth data including the set of identification information of the wireless reference station and the RF signal received from the third reference wireless station by the two antennas in the mobile wireless station the binarized two one determine the phase difference is positive or negative or a to determine the level of its other received signals at the timing of the received signal the two received signals of the reception signal by using the A sixth set of information including a set of information representing a third angle of the angular direction of the third reference wireless station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means and identification information of the third wireless reference station. Acquiring and storing the data in the storage means, and determining the first, second and third data of the first, second and third reference radio stations;
The first, second, third, fourth, fifth and sixth data stored in the storage means are stored in the respective positions of the mobile radio station, first, second and third reference radio stations. Of the first reference radio station position relative to the arbitrary reference direction at the position of the mobile radio station, and the position of the second reference radio station. Determining the position of the mobile radio station based on the second angle and the third angle of the position of the third reference radio station;
A program for running
前記記憶手段は、前記第1の基準無線局の既知の位置を表す第1のデータ、前記第2の基準無線局の既知の位置を表す第2のデータおよび前記第3の基準無線局の既知の位置を表す第3のデータを格納し、
前記処理手段を用いて、前記移動無線局において前記第1の基準無線局から2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化してラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによってRF信号入射角度方向測定手段によって測定された前記移動無線局における前記2つのアンテナの位置に対する所定の方向であって前記第1、第2および第3の基準無線局に対する任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の角度方向の第1の角度を表す情報および前記第1の無線基準局の識別情報の組を含む第4のデータ、前記移動無線局において前記第2の基準無線局から前記2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化して前記ラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによって前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第2の基準無線局の角度方向の第2の角度を表す情報および前記第2の無線基準局の識別情報の組を含む第5のデータ、および前記移動無線局において前記第3の基準無線局から前記2つのアンテナによって受信したRF信号の2つの受信信号を2値化して前記ラッチ手段を用いて当該2値化した2つの受信信号の一方の受信信号のタイミングでその他方の受信信号のレベルを判定して当該2つの受信信号の位相差が正かまたは負かを判定することによって前記測定手段によって測定された前記任意の基準方向に対する前記第3の基準無線局の角度方向の第3の角度を表す情報および前記第3の無線基準局の識別情報の組を含む第6のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第1、第2および第3の基準無線局の前記第1、第2および第3のデータを決定する工程と、
前記処理手段を用いて、前記記憶手段に格納された前記第1、第2、第3、第4、第5および第6のデータを、前記移動無線局、第1、第2および第3の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記移動無線局の位置における前記任意の基準方向に対する前記第1の基準無線局の位置の前記第1の角度、前記第2の基準無線局の位置の前記第2の角度および前記第3の基準無線局の位置の前記第3の角度に基づいて前記移動無線局の位置を決定する工程と、
を含む位置決定方法。 In the information processing apparatus having storage means and processing means, a position determination method for determining the position of the mobile radio station based on the angular directions of the first, second and third reference radio stations in the mobile radio station. And
The storage means includes first data representing a known position of the first reference radio station, second data representing a known position of the second reference radio station, and known of the third reference radio station. Storing third data representing the position of
Using the processing means, the two received signals of the RF signal received by the mobile radio station from the first reference radio station with two antennas are binarized, and the binarized two using the latch means Measured by the RF signal incident angle direction measuring means by determining the level of the other received signal at the timing of one received signal of the received signal and determining whether the phase difference between the two received signals is positive or negative. In addition, a predetermined direction with respect to the position of the two antennas in the mobile radio station and an angular direction of the first reference radio station with respect to an arbitrary reference direction with respect to the first, second and third reference radio stations. Fourth data including a set of information representing one angle and identification information of the first wireless reference station, and the two reference wireless stations from the second reference wireless station in the mobile wireless station. To determine the level of its other received signals at the timing of one of the received signals of the two reception signals by binarizing the two received signals of the RF signals received and the binarized using the latching means by Na Information representing a second angle in the angular direction of the second reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means by determining whether the phase difference between the two received signals is positive or negative. And five data including a set of identification information of the second radio reference station, and two received signals of the RF signal received by the two antennas from the third reference radio station in the mobile radio station. turned into the using the latching means binarized two to determine the level of one its other received signals at the timing of the received signal of the received signal the two received signals of the phase Information representing a third angle of the angular direction of the third reference radio station with respect to the arbitrary reference direction measured by the measuring means by determining whether is positive or negative, and of the third radio reference station Obtaining sixth data including a set of identification information, storing the sixth data in the storage means, and determining the first, second and third data of the first, second and third reference radio stations; When,
Using the processing means, the first, second, third, fourth, fifth and sixth data stored in the storage means are transferred to the mobile radio station, first, second and third data. Processing based on a geometric relationship of the respective positions of the reference radio station, the first angle of the position of the first reference radio station with respect to the arbitrary reference direction at the position of the mobile radio station, the second Determining the position of the mobile radio station based on the second angle of the position of the reference radio station and the third angle of the position of the third reference radio station;
A position determination method including:
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