JP5127807B2 - 無線測位システム、無線測位方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線を用いて位置を測位するのに好適な無線測位システム、無線測位方法、及び、プログラムに関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）が利用できない屋内での測位技術として、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域無線通信）等を利用して被測距対象に対して測距を行い、測距結果を集約することによって被測距対象の位置を求める技術が知られている。測距方法として、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication：受信信号強度）によって、無線端末間の距離を推定する方法や、送信から受信までの遅延時間から距離を算出する方法がある。測位技術として、位置が判明していない無線装置から位置の判明している無線端末へ要求信号を送信し、両端末間の位置に関する情報を取得し、位置が判明していない無線装置の位置を推定する測位システム等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００４−５１６４６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、反射波と直接波との切り分けができず、測距誤差の大きい反射波による測距の測定値を測位計算に用いると測位誤差が大きくなるという問題がある。そこで、測距誤差の大きい測距データを抽出および除外し、測位の精度を高めるのに好適な新たな手法が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、無線を用いて位置を測位するのに好適な無線測位システム、無線測位方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線測位システムは、
移動端末と無線通信を行う通信部と、
前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出部と、
各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出部と、
前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位部と、
前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶部と、
前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新部と、を備え、
前記測位部は、前記優先度更新部により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
ことを特徴とする。

本発明のその他の観点に係る無線測位方法は、
移動端末と無線通信を行う通信工程と、
前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出工程と、
各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶工程と、
前記記憶工程により記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出工程と、
前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位工程と、
前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶工程と、
前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新工程と、を備え、
前記測位工程では、前記優先度更新工程により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
ことを特徴とする。

本発明のその他の観点に係るプログラムは、
コンピュータを
移動端末と無線通信を行う通信部、
前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出部、
各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶部、
前記記憶部に記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出部、
前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位部、
前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶部、
前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新部、として機能させ、
前記測位部は、前記優先度更新部により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、無線を用いて位置を測位することができる。

実施形態１に係る無線測位システムの概略的な構成を示す図である。 実施形態１に係る基地局の機能を示す概略的なブロック図である。 実施形態１に係る移動端末の機能を示す概略的なブロック図である。 実施形態１に係る集約装置の機能を示す概略的なブロック図である。 集約装置、基地局、移動端末の間の信号のやりとりを説明するための図である。 時系列データ解析方法を説明するための図である。 時系列データ解析方法を説明するための図である。 測位候補選択方法を説明するための図である。 実施形態１に係る集約装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態１に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 実施形態１に係る移動端末の動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る基地局の機能を示す概略的なブロック図である。 実施形態２に係る集約装置の機能を示す概略的なブロック図である 実施形態２に係る集約装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る基地局の動作を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下に記載する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素または全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る無線測位システムの概略的な構成を示す図である。本実施形態では、同図に示すように、フィールド上に基地局１ａ〜１ｆ、集約装置３、及び、設備機器４が設置され、任意の位置を移動する移動端末２が存在する。

基地局１ａ〜１ｆは、アンテナを備え、当該アンテナを介して移動端末２と通信を行う。また、基地局１ａ〜１ｆは、記憶部を備え、自身の位置情報を記憶する。ここで、位置情報とは、絶対座標、もしくは、ある位置を基準にした相対座標からなる情報をいう。基地局１ａ〜１ｆは、通信線を介して集約装置３と接続され、各基地局が保持する情報を共有することができる。

集約装置３は、基地局１ａ〜１ｆに記憶される情報を取得する。集約装置３は、設備装置４と接続され、基地局１ａ〜１ｆから取得された情報に基づいて、設備機器４を制御する。

集約装置３から測距指示を受けた基地局１ａ〜１ｆは、移動端末２に対して測距を行い、測距結果のデータと基地局を示すＩＤを集約装置３に送る。得られた測距結果のデータとその基地局を示すＩＤをまとめて測距データという。

図２は、基地局１の機能を示す概略的なブロック図である。基地局１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用インタフェース、測距用インタフェース、タイマなどのハードウェアから構成される。基地局１が備える測距用インタフェースは、高い時間分解能で信号を送受信するとともに、送受信に同期してタイマの操作を行う。なお、基地局１は、基地局１ａ〜１ｆの上位概念とし、基地局１について定義されたものは基地局１ａ〜１ｆについても適用されるものとする。

図２に示すように、基地局１は、測距指示受信部１１、測距データ送信部１２、測距要求送信部１３、タイマ１４、測距応答受信部１５、測距計算部１６、アンテナ１７を備える。

測距指示受信部１１は、集約装置３から通信線を介して送られた測距指示の信号を受信する。そして、測距指示受信部１１は、測距指示を受信した旨を示す信号を測距要求送信部１３に渡す。

測距データ送信部１２は、測距計算部１６で算出される測距データを集約装置３に通信線を介して送信する。

測距要求送信部１３は、測距指示受信部１１から測距指示の信号を受信すると、アンテナ１７を介して移動端末２に測距要求を送信する。また、測距要求送信部１３は、タイマ１４を同時に起動して、測距応答の信号を受信するまでの遅延時間の測定を開始する。

タイマ１４は、測距要求が送信されてから、測距応答を受信するまでの遅延時間を測定する。

測距応答受信部１５は、アンテナ１７を介して移動端末２から測距応答の信号を受信する。また同時に、測距応答受信部１５は、基地局１が測距要求の信号を送信してから測距応答の信号を受信するまでの遅延時間をタイマ１４から取得する。

測距計算部１６は、得られた遅延時間から、基地局１と移動端末２との間の距離を、後述する測距計算方法で算出し、算出結果を測距データ送信部１２に渡す。

図３は、本実施形態に係る移動端末２の機能を示す概略的なブロック図である。移動端末２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、測距用インタフェースなどのハードウェアから構成される。同図に示すように、移動端末２は、測距要求受信部２０、測距応答送信部２１、アンテナ２２を備える。移動端末２は、アンテナ２２を介して基地局１ａ〜１ｆと通信を行う。

測距要求受信部２０は、アンテナ２２を介して、基地局１から送信された測距要求の信号を受信する。

測距応答送信部２１は、測距要求の信号を受信後、アンテナ２２を介して基地局１に測距応答の信号を送信する。

図４は、本実施形態に係る集約装置３の機能を示す概略的なブロック図である。集約装置３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信用インタフェースなどのハードウェアから構成される。同図に示すように、集約装置３は、測距指示発行部３０、測距指示送信部３１、測距データ受信部３２、測距データ記憶部３３、時系列データ解析部３４、測位候補選択部３５、測位計算データ決定部３６、優先度記憶部３７、測位計算部３８、優先度更新部３９、設備機器制御部４０を備える。集約装置３は、基地局１ａ〜１ｆの測距データから移動端末２の位置を算出し、その結果に基づき、設備機器４を制御する。

測距指示発行部３０は、任意の時間（例えば、一定の時間間隔おき、所定の時刻）に測距指示を発行する。そして、測距指示発行部３０は、発行した測距指示を測距指示送信部３１に渡す。

測距指示送信部３１は、測距指示発行部３０から測距指示を受け付けると、通信線を介して基地局１に測距指示の信号を送信する。

測距データ受信部３２は、基地局１から測距データを受信し、当該測距データを測距データ記憶部３３に渡す。

測距データ記憶部３３は、基地局１ａ〜１ｆで測定された測距データを一定数ずつ記憶する。一定の時間間隔おきに測定された測距データが記憶されて蓄積されると、測距データは、所定の時系列構造を有するデータとなる。

時系列データ解析部３４は、後述する時系列データ解析方法によって、測距データ記憶部３３に記憶される基地局１ａ〜１ｆの時系列の測距データを解析する。時系列データ解析部３４は、測距誤差が大きいと判断される時系列の測距データを抽出および除外し、除外されなかった時系列の測距データから、測距データが除外されなかった各基地局と移動端末２との間の距離（以下、代表距離データという）を算出する。そして、時系列データ解析部３４は、算出した代表距離データを測位候補選択部３５に渡す。

測位候補選択部３５は、後述する測位候補選択方法によって、複数の代表距離データから、測距誤差が含まれていると判断できる代表距離データを抽出し、除外する。ここで、測位候補選択方法によって除外されなかった代表距離データを、測位候補データという。

測位計算データ決定部３６は、優先度記憶部３７に記憶されたエリアごとの基地局の優先度に基づき、複数の測位候補データの中から測位の計算に用いるデータを測位に必要な数だけ選出する。ここで、選出された測位候補データを測位計算用データという。また、優先度に基づき測位計算用データを求める方法を測位計算用データ決定方法という。２次元上において測位を行う場合、測位計算には最低３つの測位候補データが必要となる。

優先度記憶部３７は、基地局の優先度を記憶する。

測位計算部３８は、測位計算データ決定部３６で選出された複数の測位計算用データを用いて移動端末２に対する測位計算を行う。

優先度更新部３９は、測位計算の結果と、測位計算用データを提供した基地局から、エリアごとの基地局の優先度を更新し、優先度記憶部３７に記憶させる。基地局１ａ〜１ｆから得られた測距データの中から、測距計算に用いられる測距データが選択される。優先度更新部３９は、測距計算に用いられる測距データを提供した基地局の優先度を上げて、逆に、測距計算に用いられなかった測距データを提供した基地局の優先度を下げる。また、優先度更新部３９は、基地局と移動端末２との距離に基づいて、基地局の優先度を更新することもできる。

設備機器制御部４０は、測位計算部３８が算出した測位計算の結果に基づき、設備機器４を制御する。例えば、特定の位置に移動端末２があると判断された場合は、設備機器制御部４０は、空調や照明などの設備機器４を制御して、その移動端末２がある位置に風や光が向かうように、風向や照射方向を調節することもできる。

次に、集約装置３、基地局１、及び、移動端末２の間で行われる信号伝達について図面を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る集約装置３、基地局１、移動端末２の間の信号のやりとりを説明するための図である。

まず、集約装置３から送信された測距指示の信号は基地局１で受信される。次に、測距指示の信号を受信した基地局１は、測距要求の信号を移動端末２に送信する。そして、測距要求の信号を受信した移動端末２は、所定の時間４１が経過後、測距要求に対応する測距応答の信号を基地局１に送信する。

測距応答の信号を受信した基地局１は、基地局１から移動端末２までの距離を算出する。基地局１から移動端末２までの距離を算出するための測距計算方法において、電波の空間上の伝播速度をｃ、基地局１で測距要求を送信してから測距応答を受信するまでの時間４２をｔ１、移動端末２で測距要求を受信してから測距応答を送信するまでの時間４１をｔ２、とすると、基地局１から移動端末２までの距離が、（ｔ１−ｔ２）／２×ｃで求められる。基地局１は、算出した測距データを集約装置３に送信する。そして、集約装置３は、測距データを受信する。

以上の信号のやりとりが行われることにより、基地局１から移動端末２までの距離を示す測距データが集約装置３に蓄積されていく。

次に、時系列データ解析方法について図面を参照して説明する。図６Ａ及び６Ｂは、本実施形態に係る時系列データ解析方法を説明するための図である。

時系列（測距回数）に応じて、蓄積された測距データが表示されると、図６Ａ及び６Ｂに示すように、測定距離に応じてばらつくデータが表示される。時系列の測距データ５０から求められる中央値（例えば、平均値、最頻値）５３を基準にして、一定距離長い距離を上限５１、一定距離短い距離を下限５２、とする。時系列に表示された測距データ５０の各値が、上限５１と下限５２との範囲に収まっていない場合、その時系列の測距データ５０には、伝播径路が複数ある反射波による測定値が含まれていることが示され、その測距データ５０は測距誤差が大きいと判断される。直接波と比較して反射波は、反射経路をたどってきた分だけ伝播径路が長いため、測距誤差が大きくなる。

図６Ａに示すように、時系列の測距データ５０が、上限５１及び下限５２の範囲に収まっている場合、もしくは、中央値５３の付近に集中している場合、測距誤差は小さいと判断される。また、図６Ｂに示すように、時系列の測距データ５０が、上限５１及び下限５２の範囲に収まっていない、もしくは、中央値５３の付近に集中していない場合、測距誤差は大きいと判断される。時系列の測距結果にばらつきがある場合、障害物等によるマルチパスによって、測距データ５０は影響を受けていると推測される。マルチパスによって反射経路をたどってきた測距信号は、反射によって経路が長くなっている分、測距誤差が正の方向に大きくなり、時系列の測距データ５０から求められる中央値５３からずれる。このため、時系列の測距データ５０のばらつきが大きいと、測距誤差は大きいと判断される。

そして、測距誤差が大きいと判断される時系列の測距データが、抽出および除外されて、除外されなかった時系列の測距データから、各基地局と移動端末２との間の代表距離データが算出される。

なお、所定の数以上の代表距離データが算出されるように、測距データ５０から求められる標準偏差に基づいて、上限５１及び下限５２を定めることもできる。

次に、測位候補選択方法について図面を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る測位候補選択方法を説明するための図である。

測位候補選択方法は、複数の代表距離データの中から測距誤差が含まれているものを抽出および除外し、除外されなかった代表距離データを測位候補データとする。同図に示すように、測位候補選択方法では、まず、基地局１ａ〜１ｆの位置を中心点とし、基地局１ａ〜１ｆによって求められた移動端末２までの測定距離を半径とした円６０ａ〜６０ｆが求められる。例えば、円６０ａは、基地局１ａを中心点、基地局１ａから移動端末２までの測定距離を半径、とする円である。基地局を中心点として円が描かれるため、円の数は、基地局の数に対応している。次に、複数の円６０ａ〜６０ｆが描かれると、円同士が交差する複数の交点が現れる。そして、当該交点が描かれる所定のエリア６１の中心付近に移動端末２があると推定される。また、エリア６１に交点が含まれない円は、測距誤差の大きい測距データであると判断されて、除外される。例えば、円６０ｆは、エリア６１内において交点が存在しない。この場合、測距誤差が大きいために、基地局１ｆから移動端末２までの実際の距離と測定距離とが異なると判断されて、円６０ｆは、除外される。

なお、円同士が重ならない場合、二つの円の中心点を結ぶ線と円との交点を用いて、エリア６１を求めることもできる。
また、円の数（すなわち、基地局の数）によって交点の数が変化するため、エリア６１の範囲は変化する。このため、エリア６１は、複数の交点が存在する任意の範囲であり、円形に限られず、楕円形、交点が結ばれた多角形等、任意の形状である。
また、エリア６１内に推定される移動端末２の位置は、エリア６１の中心付近に限られず、重心点等、エリア６１内の任意の位置である。

次に、集約装置３の動作について説明する。図８は、本実施形態に係る集約装置３の動作の概要を説明するためのフローチャートである。以下、図面を参照して説明する。

まず、測距指示発行部３０は、例えば、一定の時間間隔おきに、測距指示を発行する（ステップＳ１０１）。

次に、測距指示送信部３１は、発行された測距指示を、通信線を介して基地局１に送信する（ステップＳ１０２）。図５に示すように、測距指示は、集約装置３から基地局１に送信される。測距指示は、集約装置３と接続される任意の基地局、もしくは、すべての基地局に送信される。なお、測距指示送信部３１は、移動端末２の過去の位置情報に基づいて、当該移動端末２と距離が近い基地局１から順番に、測距指示を送信することもできる。

次に、測距データ受信部３２は、基地局から測距データを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。測距データが受信されていない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、測距データ受信部３２は、測距データの受信を待機して、測距データを受信したか否かを再び判定する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３において、測距データが受信された場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、測距データ受信部３２は、受信した測距データを、測距データ記憶部３３に記憶させる（ステップＳ１０４）。

次に、時系列データ解析部３４は、測距データ記憶部３３に記憶される測距データが、一定数以上蓄積されているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。これは、時系列データ解析方法によって、測距データ記憶部３３に記憶される基地局１（基地局１ａ〜１ｆ）の時系列の測距データを解析するためである。測距データが一定数以上蓄積されていないと判定された場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、測距データを受信したか否かが再び判定される（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０５において、測距データが一定数以上蓄積されていると判定された場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、時系列データ解析部３４は、時系列データ解析方法によって、それぞれの基地局における時系列の測距データを解析する（ステップＳ１０６）。時系列データ解析部３４は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、時系列に表示された測距データ５０の各値のばらつきから測距誤差を判断し、測距誤差が大きいと判断される時系列の測距データを抽出および除外し、除外されなかった時系列の測距データから、測距データが除外されなかった各基地局と移動端末２との間の代表距離データを算出する。

次に、測位候補選択部３５は、測位候補選択方法によって、複数の代表距離データから、測距誤差が含まれていると判断できる代表距離データを抽出し、除外することにより、除外されなかった測位候補データを抽出する（ステップＳ１０７）。測位候補選択部３５は、図７に示すように、基地局１ａ〜１ｆの位置を中心点とし、基地局１ａ〜１ｆによって求められた移動端末２までの測定距離を半径とした円６０ａ〜６０ｆを求める。複数の円６０ａ〜６０ｆが描かれると、円同士が交差する複数の交点が現れる。測位候補選択部３５は、エリア６１に交点が含まれない円６０ｆを、測距誤差の大きい測距データであると判断して、当該円６０ｆ（基地局１ｆ）に基づく測位候補データを除外する。そして、測位候補選択部３５は、円６０ａ〜６０ｅ（基地局１ａ〜１ｅ）に基づく測位候補データを抽出する。これにより、移動端末２を測位の際、測距誤差の大きい測距データを抽出および除外し、測位の正確度を高めることができる。

次に、測位計算データ決定部３６は、測位計算用データ決定方法によって、優先度記憶部３７に記憶されたエリアごとの基地局の優先度に基づいて、測位計算用データを決定する（ステップＳ１０８）。測位計算用データは、基地局の優先度に基づいて、複数の測位候補データの中から選出される。

次に、測位計算部３８は、決定された複数の測位計算用データを用いて、移動端末２に対する測位計算を行う（ステップＳ１０９）。測位計算部３８は、複数の測位候補データの中から、測位の計算に用いる必要な数の測位計算用データを選出する。

次に、優先度更新部３９は、測位計算の結果と測位計算用データを提供した基地局とからエリアごとの基地局の優先度を更新する（ステップＳ１１０）。更新された基地局の優先度は、優先度記憶部３７に記憶される。例えば、優先度更新部３９は、測距計算に用いられる測距データを提供した基地局の優先度を上げて、逆に、測距計算に用いられなかった測距データを提供した基地局の優先度を下げる。ここで、測距計算に用いられる測距データを提供した基地局とは、具体的には、図７に示すように、エリア６１内に交点が存在する円６０ａ〜６０ｅが描かれた基地局１ａ〜１ｅをいう。このため、基地局１ｆは、測距計算に用いられなかった測距データを提供した基地局となる。

次に、設備機器制御部４０は、測位計算の結果に基づいて、設備機器４を制御する（ステップＳ１１１）。例えば、特定の位置に移動端末２があると判断された場合は、設備機器制御部４０は、空調や照明などの設備機器４を制御して、その移動端末２がある位置に風や光が向かうように、風向や照射方向を調節することもできる。

そして、ステップ１１１の処理後、一定時間経過したか否かが判定される（ステップＳ１１２）。一定時間経過していないと判定された場合（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、所定の時間が経過した後、一定時間経過したか否かが再び判定される（ステップＳ１１２）。一定時間経過していると判定された場合（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、ステップ１０１に戻る。

以上の処理により、集約装置３は、基地局１ａ〜１ｆに記憶される情報を取得して、当該情報に基づいて設備機器４を制御することができる。

次に、基地局１の動作について説明する。図９は、本実施形態に係る基地局１の動作の概要を説明するためのフローチャートである。以下、図面を参照して説明する。

まず、測距指示受信部１１は、集約装置３から測距指示を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。測距指示が受信されていない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、測距指示受信部１１は、測距指示の受信を待機して、測距指示を受信したか否かを再び判定する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、測距指示が受信された場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、測距要求送信部１３は、測距要求の信号を、アンテナ１７を介して移動端末２に送信し、同時にタイマ１４を起動する（ステップＳ２０２）。タイマ１４は、移動端末２に測距要求が送信されてから、移動端末２から測距応答を受信するまでの遅延時間を測定する。

次に、測距応答受信部１５は、移動端末２から測距応答を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。測距応答が受信されていない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、測距応答受信部１５は、測距応答の受信を待機して、測距応答を受信したか否かを再び判定する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３において、測距応答が受信された場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、測距計算部１６は、測距要求の信号を送信してから測距応答の信号を受信するまでの遅延時間をタイマ１４から取得する（ステップＳ２０４）。遅延時間は、図５に示すように、基地局１から測距要求が送信されてから、当該基地局１が測距応答を受信するまでの時間４２に相当する。当該遅延時間に基づいて、基地局１と移動端末２との距離が算出される。

次に、測距計算部１６は、測距計算方法によって、遅延時間から基地局１と移動端末２との距離を算出し、当該距離を測距データとする（ステップＳ２０５）。

次に、測距データ送信部１２は、算出された測距データを、通信線を介して集約装置３に送信する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の処理が行われた後、ステップ２０１に戻る。

以上の処理により、基地局１と移動端末２との距離を示す測距データが算出されて、当該測距データが集約装置３に集約されて記憶される。

次に、移動端末２の動作について説明する。図１０は、本実施形態に係る移動端末２の動作の概要を説明するためのフローチャートである。以下、図面を参照して説明する。

まず、測距要求受信部２０は、基地局１から送信された測距要求の信号を、アンテナ２２を介して受信したか否かを判定する（ステップＳ３０１）。測距要求が受信されていない場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、測距要求受信部２０は、測距要求の受信を待機して、測距要求を受信したか否かを再び判定する（ステップＳ３０１）。

ステップＳ３０１において、測距要求が受信された場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、測距応答送信部２１は、測距応答の信号を、アンテナ２２を介して基地局１に送信する（ステップＳ３０２）。移動端末２において、測距要求が受信されてから測距応答が送信される時間が、図５に示すように、時間４１に相当する。測距応答送信部２１は、測距応答の信号とともに、時間４１を示す情報も送信する。時間４１が基地局１に送信されることにより、基地局１において、遅延時間及び測距データを算出することができる。そして、ステップＳ３０２の処理が行われた後、ステップ３０１に戻る。

以上の処理により、基地局１と移動端末２との間で通信が行われ、遅延時間及び測距データを算出することができる。

（実施形態２）
実施形態１では、基地局１において、遅延時間及び測距データを算出する例を示した。本実施形態２では、集約装置３において、遅延時間及び測距データを算出する場合について説明する。以下、実施形態２に係る基地局１及び集約装置３について説明するが、実施形態１に係る基地局１及び集約装置３と同様の構成、動作については、説明を適宜省略する。

なお、移動端末２、無線測位システム、時系列データ解析方法、測位候補選択方法、測距計算方法等は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

図１１は、実施形態２に係る基地局１の機能を示す概略的なブロック図である。図２に示した実施形態１のブロック図と同じ構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略する。ハードウェアの構成は、実施形態１の基地局１と同様である。

図１１に示すように、実施形態２に係る基地局１は、測距指示受信部１１、測距要求送信部１３、タイマ１４、測距応答受信部１５、アンテナ１７、遅延時間送信部７０を備える。

遅延時間送信部７０は、基地局１が測距要求の信号を送信してから測距応答の信号を受信するまでの遅延時間と基地局を示すＩＤのデータとを、通信線を介して集約装置３に送信する。

図１２は、実施形態２に係る集約装置３の機能を示す概略的なブロック図である。図４に示した実施形態１のブロック図と同じ構成要素には同一の符号を付与し、説明を省略する。ハードウェアの構成は、実施形態１の集約装置３と同様である。

図１２に示すように、実施形態２に係る集約装置３は、測距指示発行部３０、測距指示送信部３１、測距データ記憶部３３、時系列データ解析部３４、測位候補選択部３５、測位計算データ決定部３６、優先度記憶部３７、測位計算部３８、優先度更新部３９、設備機器制御部４０、遅延時間受信部７１、測距計算部７２を備える。

遅延時間受信部７１は、基地局１からの遅延時間のデータと基地局１を示すＩＤとを受信する。また、遅延時間受信部７１は、基地局１から受信した情報を測距計算部７２に渡す。

測距計算部７２は、測距計算方法により、遅延時間から基地局１と移動端末２との間の距離を算出し、算出結果を測距データ記憶部３３に記憶させる。

次に、実施形態２に係る集約装置３の動作について説明する。図１３は、実施形態２に係る集約装置３の動作の概要を説明するためのフローチャートである。図８に示した実施形態１のフローチャートと同じステップには同一の符号を付与し、説明を省略する。以下、図面を参照して説明する。

ステップＳ１０２の処理が行われた後、遅延時間受信部７１は、基地局１からの遅延時間のデータと基地局１を示すＩＤとを受信したか否かを判定する（ステップＳ４０１）。遅延時間データ等が受信されていない場合（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、遅延時間受信部７１は、遅延時間データ等の受信を待機して、遅延時間データ等を受信したか否かを再び判定する（ステップＳ４０１）。

ステップＳ４０１において、遅延時間データ等が受信された場合（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、測距計算部７２は、測距計算方法によって、遅延時間から基地局１と移動端末２との距離を算出し、当該距離を測距データとする（ステップＳ４０２）。そして、測距計算部７２は、算出した測距データを、測距データ記憶部３３に記憶させる（ステップＳ１０４）。

以上の処理により、集約装置３において測距データが算出されるため、基地局１の負荷を軽減することができる。

次に、実施形態２に係る基地局１の動作について説明する。図１４は、実施形態２に係る基地局１の動作の概要を説明するためのフローチャートである。図９に示した実施形態１のフローチャートと同じステップには同一の符号を付与し、説明を省略する。以下、図面を参照して説明する。

ステップＳ２０４の処理が行われた後、遅延時間送信部７０は、基地局１が測距要求の信号を送信してから測距応答の信号を受信するまでの遅延時間と基地局を示すＩＤのデータとを、通信線を介して集約装置３に送信する（ステップＳ５０１）。そして、ステップＳ５０１の処理が行われた後、ステップ２０１に戻る。

以上の処理により、基地局１でなく集約装置３において測距データが算出されるため、基地局１の負荷を軽減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

本実施形態では基地局の数を６つとしたが、基地局の数は、限定されず任意である。

また、集約装置３における測位候補選択部３５は、測位の精度をさらに高めるためのものであるため、測位候補選択部３５を省略することもできる。測位候補選択部３５を省略する場合、測位候補選択方法によって測位候補データを求める過程はなくなり、代表距離データが直接、測位候補データとなる。

また、集約装置３における測位計算データ決定部３６、優先度記憶部３７、及び、優先度更新部３９も、測位の精度をさらに高めるためのものであるため、これらを省略することもできる。これらを省略する場合、測位候補データが直接、測位計算用データとなる。

また、移動端末２は、ＧＰＳを備え、当該ＧＰＳにより測位した自端末の位置情報を、基地局１に送信することもできる。また、移動端末２は、無線ＬＡＮやＵＷＢを備え、当該機能により測位した自端末の位置情報を、基地局１に送信することもできる。基地局１又は集約装置３は、測距計算方法において、遅延時間に基づいて算出される基地局１から移動端末２までの距離と、ＧＰＳ機能、もしくは、無線ＬＡＮやＵＷＢ機能により測位された基地局１から移動端末２までの距離と、を比較することにより、測距誤差を判断することもできる。

また、時系列データ解析方法、測位候補選択方法、及び、測位計算用データ決定方法は、基地局１や集約装置３に限られず、任意の装置で実行することができる。

この発明は、無線を用いて位置を測位することができる。具体的には、個人に対して個別に設備制御を行うパーソナル設備制御システムに組み込むことにより、移動端末を持った個人に対して測位を行い、空調や照明などの的確な制御に役立てることができる。

１（１ａ〜１ｆ） 基地局
２ 移動端末
３ 集約装置
４ 設備機器
１１ 測距指示受信部
１２ 測距データ送信部
１３ 測距要求送信部
１４ タイマ
１５ 測距応答受信部
１６ 測距計算部
１７ アンテナ
２０ 測距要求受信部
２１ 測距応答送信部
２２ アンテナ
３０ 測距指示発行部
３１ 測距指示送信部
３２ 測距データ受信部
３３ 測距データ記憶部
３４ 時系列データ解析部
３５ 測位候補選択部
３６ 測位計算データ決定部
３７ 優先度記憶部
３８ 測位計算部
３９ 優先度更新部
４０ 設備機器制御部
４１ 測距要求を受信してから測距応答を送信するまでの時間
４２ 測距要求を送信してから測距応答を受信するまでの時間
５０ 時系列の測距データ
５１ 中央値を基準とした上限
５２ 中央値を基準とした下限
５３ 中央値
６０ａ〜６０ｆ 測定距離が表す円
６１ 円の交点が集中するエリア
７０ 遅延時間送信部
７１ 遅延時間受信部
７２ 測距計算部

Claims (4)

1. 移動端末と無線通信を行う通信部と、
   前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出部と、
   各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出部と、
   前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位部と、
   前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶部と、
   前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新部と、を備え、
   前記測位部は、前記優先度更新部により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
   ことを特徴とする無線測位システム。
2. 前記測位された移動端末の位置に基づいて、所定の設備装置を制御する制御部、をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線測位システム。
3. 移動端末と無線通信を行う通信工程と、
   前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出工程と、
   各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶工程と、
   前記記憶工程により記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出工程と、
   前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位工程と、
   前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶工程と、
   前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新工程と、を備え、
   前記測位工程では、前記優先度更新工程により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
   ことを特徴とする無線測位方法。
4. コンピュータを
   移動端末と無線通信を行う通信部、
   前記移動端末と無線通信が行われるいずれかの基地局の位置と、当該移動端末の位置と、の距離を測定して算出する測距算出部、
   各基地局と前記移動端末との距離を示す測距データを、累積して記憶する記憶部、
   前記記憶部に記憶された複数の測距データのうち、所定範囲に含まれる測距データを、代表距離データとして抽出する抽出部、
   前記各基地局に対応付けられる各代表距離データに基づいて、当該各基地局と前記移動端末との各代表距離を算出し、前記各基地局の位置を中心点とし、算出した各代表距離を半径とする円をそれぞれ求め、求めたそれぞれの円が交差する交点が所定数以上ある領域の中心付近を、前記移動端末の位置と測定する測位部、
   前記各代表距離が算出される各基地局の優先順位を示す優先度を記憶する優先度記憶部、
   前記領域内に交点を有する円が求められた基地局か否かに基づいて、前記優先度を更新する優先度更新部、として機能させ、
   前記測位部は、前記優先度更新部により更新された優先度が高い基地局に対応付けられる代表距離データに基づいて、前記移動端末の位置を測定する、
   ことを特徴とするプログラム。

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