JP5340509B1 - POSITIONING METHOD AND POSITIONING SYSTEM - Google Patents

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Abstract

移動体3に設けた2つの発信源(移動端末30)の夫々から位置標定信号を送信し、基地局20に複数のアンテナ251を隣接して配置し、基地局20がアンテナ251の夫々によって受信される位置標定信号800の位相差Δθに基づき発信源が存在する方向を求め、求めた方向に基づき移動体3の位置を求める位置標定システム1において、基地局20が、アンテナ251の基準面からの高さHと2つの発信源の間の距離dを記憶し、発信源の夫々から送信されてくる位置標定信号800に基づき、発信源の夫々の基準面における位置を求め、求めた位置から2つの発信源の間の基準面における距離d’を求め、高さHに比(d/d’)を乗算して移動体3の基準面からの高さhを求める。   A positioning signal is transmitted from each of the two transmission sources (mobile terminals 30) provided in the mobile unit 3, and a plurality of antennas 251 are arranged adjacent to the base station 20, and the base station 20 receives the antennas 251 respectively. In the position locating system 1 that determines the direction in which the transmission source is present based on the phase difference Δθ of the position determination signal 800 to be obtained, and determines the position of the moving body 3 based on the determined direction, the base station 20 moves from the reference plane of the antenna 251. And the distance d between the two transmission sources are stored, and the positions of the transmission sources on the respective reference planes are obtained based on the position location signals 800 transmitted from the respective transmission sources. A distance d ′ on the reference plane between the two transmission sources is obtained, and the height h of the moving body 3 from the reference plane is obtained by multiplying the height H by a ratio (d / d ′).

Description

この発明は、位置標定方法、及び位置標定システムに関し、とくに移動体の3次元の位置を標定する技術に関する。   The present invention relates to a position locating method and a position locating system, and more particularly to a technique for locating a three-dimensional position of a moving body.

特許文献1には、3次元の位置を高精度かつ短時間で測位すべく、第2の発受信手段から距離測定信号と方向測定信号とを発信し、距離測定信号の位相を測定して第1の発受信手段からの距離を算出し、方向測定信号の位相差を測定して第1の発受信手段が位置する方向を算出して自局の3次元の位置を測位することが記載されている。   In Patent Document 1, a distance measurement signal and a direction measurement signal are transmitted from the second transmitting / receiving means to measure the three-dimensional position in a short time with high accuracy, and the phase of the distance measurement signal is measured. It is described that the distance from one transmitter / receiver is calculated, the phase difference of the direction measurement signal is measured, the direction in which the first transmitter / receiver is positioned is calculated, and the three-dimensional position of the own station is measured. ing.

特許文献2には、受信手段の3次元の位置を高精度で測位するシステムを安価に実現すべく、同期信号と距離測定信号を発信手段から放射し、受信手段において複数組の無線信号から位相および位相差を測定して方向を測定し、距離測定信号の位相および位相差から距離を測定して3次元の位置を測位することが記載されている。   Patent Document 2 discloses that a synchronization signal and a distance measurement signal are radiated from a transmission unit and a phase from a plurality of sets of radio signals is received by the reception unit in order to realize a low-cost system that measures the three-dimensional position of the reception unit. And measuring the direction by measuring the phase difference and measuring the distance from the phase and phase difference of the distance measurement signal to determine the three-dimensional position.

非特許文献1には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置(方向、距離)と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得するようにした位置標定システムが開示されている。   In Non-Patent Document 1, a wireless signal is transmitted from a plurality of antennas installed in a base station to a portable terminal carried by a pedestrian, and the relative relationship between the portable terminal and the antenna is determined by the phase difference of the wireless signal transmitted from each antenna. A position locating system is disclosed in which a position is obtained and the current position of a pedestrian is obtained from the obtained relative position (direction, distance) and the absolute position of the base station.

特開2011−128144号公報JP 2011-128144 A 特開2009−282009号公報JP 2009-282009 A 武内 保憲,河野 公則,河野 実則、”2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会Takenori Takeuchi, Kiminori Kono, Minoru Kono, “Development of a location detection system using the 2.4 GHz band”, The 56th Annual Conference of the Chugoku Branch of the Institute of Electrical and Information Engineering, 2005

非特許文献1に開示されている位置標定システムは、基地局からみた携帯端末の方向を標定して携帯端末の位置を特定するものであり2次元の位置標定に関するものである。このため、位置標定システムによって3次元の位置標定を行おうとすれば、例えば、特許文献1、2に開示されているように、方向測定信号に加えて距離測定信号を用い、距離測定信号について別途位相差や位相を測定しなければならず、その分、装置構成が複雑化し、煩雑な計算を行う必要もある。   The position locating system disclosed in Non-Patent Document 1 is directed to locating a mobile terminal by locating the direction of the mobile terminal viewed from a base station, and relates to a two-dimensional position locating. For this reason, if a three-dimensional positioning is to be performed by the positioning system, for example, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, a distance measurement signal is used in addition to the direction measurement signal, and the distance measurement signal is separately provided. The phase difference and the phase must be measured, and accordingly, the apparatus configuration is complicated and complicated calculation is required.

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、3次元の位置標定を簡素な構成で実現することが可能な、位置標定方法、及び位置標定システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a position locating method and a position locating system capable of realizing three-dimensional position locating with a simple configuration.

上記目的を達成するための本発明の一つは、移動体に設けた2の無線信号の発信源から前記移動体の位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信し、基地局に複数のアンテナを隣接して配置し、前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記発信源が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求める位置標定方法であって、前記基地局、前記アンテナの基準面からの高さHを記憶し、前記移動体に設けられている2つの前記発信源の間の距離dを記憶し、前記発信源の夫々から送信されてくる前記位置標定信号に基づき、前記発信源の夫々の前記基準面における位置を求め、求めた前記位置から2つの前記発信源の間の前記基準面における距離d’を求め、前記移動体の基準面からの高さhを次式
h=H−(d/d’)・H
に基づき求めることとする。
One of the present invention for achieving the above object, transmits a position location signal is a radio signal for locating the position of the moving body from a source of the two radio signals provided to the moving body, the base A plurality of antennas are arranged adjacent to a station, and the base station determines a direction in which the transmission source exists based on a phase difference Δθ of the positioning signal received by each of the antennas. a the position determined Ru position location method for a mobile body on the basis, the base station stores the height H from the reference plane of the antenna, between two of said source provided on said mobile body The distance d is stored, and the position of each of the transmission sources on the reference plane is determined based on the positioning signal transmitted from each of the transmission sources, and the distance between the two transmission sources is determined from the determined position. Distance d ′ of the reference plane Calculated, the following equation height h from a reference plane of the movable body
h = H− (d / d ′) · H
Based on the above.

発明によれば、特別な装置を設ける必要がなく、また煩雑な計算を行う必要もなく、従来の位置標定システムの測位原理に対して特別な変更を加えずに簡素な構成で移動体の3次元の位置標定を行うことができる。 According to the present invention, there is no need to provide a special device, and it is not necessary to perform complicated calculations, and the mobile object can be configured with a simple configuration without any special change to the positioning principle of the conventional positioning system. Three-dimensional location can be performed.

本発明の他の一つは、上記位置標定方法であって、前記基地局は、前記移動体の真の座標位置(Xx,Yy)を以下の式に基づき求める
Xx=X1+(H−h)×Tan(ΔΦ(x))
Yy=Y1+(H−h)×Tan(ΔΦ(y))
(但し、(ΔΦ(x),ΔΦ(y))は、前記位相差Δθから求まる、前記基地局からみた前記移動体の方向の座標軸(x,y)方向成分、(X1,Y1)は、座標軸(x、y)の原点の位置)こととする。
Another aspect of the present invention is the above-described position locating method, wherein the base station obtains a true coordinate position (Xx, Yy) of the mobile body based on the following equation:
Xx = X1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (x))
Yy = Y1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (y))
(However, (ΔΦ (x), ΔΦ (y)) is obtained from the phase difference Δθ, and the coordinate axis (x, y) direction component of the moving body viewed from the base station, (X1, Y1) is The position of the origin of the coordinate axes (x, y) .

本発明によれば、移動体の正確な高さhを取得することができるので、容易かつ正確に移動体の正確な位置を取得することができる。
According to the present invention, it is possible to obtain an accurate height h of the moving object, it is possible to obtain the exact position of easily and accurately the mobile.

本発明の他の一つは、上記位置標定方法であって、前記移動体に2つの無線信号の発信源の組を複数設け、前記組の少なくともいずれかから前記位置標定信号を送信し、前記基地局が、少なくともいずれかの前記位置標定信号に基づき前記位置標定を行うこととする。   Another one of the present invention is the above positioning method, wherein the mobile body is provided with a plurality of sets of two radio signal transmission sources, the positioning signal is transmitted from at least one of the sets, The base station performs the position location based on at least one of the position location signals.

本発明によれば、複数の組の少なくともいずれかから位置標定信号を送信して位置標定を行うので、間接波の影響による標定精度の低下を抑えることができる。   According to the present invention, since the positioning is performed by transmitting the positioning signal from at least one of the plurality of sets, it is possible to suppress a decrease in the positioning accuracy due to the influence of the indirect wave.

本発明の他の一つは、上記位置標定方法であって、前記移動体に2つの無線信号の発信源の組を複数設け、前記組の少なくともいずれかから前記位置標定信号を送信し、前記基地局が、前記発信源の組の夫々に基づく前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行うこととする。   Another one of the present invention is the above positioning method, wherein the mobile body is provided with a plurality of sets of two radio signal transmission sources, the positioning signal is transmitted from at least one of the sets, The base station performs the position determination of the moving body by statistically processing the result of the position determination based on each of the set of transmission sources.

本発明によれば、発信源の組の夫々に基づく前記位置標定の結果を統計的に処理するので、誤差等の影響を抑えて位置標定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, the position determination result based on each of the sets of transmission sources is statistically processed, so that the influence of errors and the like can be suppressed and the position determination accuracy can be improved.

本発明の他の一つは、上記位置標定方法であって、複数の前記基地局を隣接して配置し、前記基地局を互いに通信可能に接続し、前記基地局の夫々が行った前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行うこととする。   Another aspect of the present invention is the above-described position locating method, wherein a plurality of the base stations are arranged adjacent to each other, the base stations are communicably connected to each other, and the base stations perform the positions. The location of the moving body is determined by statistically processing the orientation results.

本発明によれば、基地局の夫々が行った位置標定の結果を統計的に処理するので、誤差等の影響を抑えて位置標定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, since the result of the position determination performed by each of the base stations is statistically processed, the influence of errors and the like can be suppressed and the position determination accuracy can be improved.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。   In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.

本発明によれば、3次元の位置標定の仕組みを簡素な構成で実現することができる。   According to the present invention, a three-dimensional positioning mechanism can be realized with a simple configuration.

第1実施形態の位置標定システム1の概略的な構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of position location system 1 of a 1st embodiment. サーバ装置10のハードウエア構成である。It is a hardware configuration of the server device 10. サーバ装置10の機能を説明する図である。3 is a diagram illustrating functions of a server device 10. FIG. 移動端末30のハードウエア構成である。This is a hardware configuration of the mobile terminal 30. 移動端末30の主な機能を説明する図である。2 is a diagram illustrating main functions of a mobile terminal 30. FIG. 基地局20のハードウエア構成である。This is a hardware configuration of the base station 20. 基地局20の主な機能を説明する図である。2 is a diagram illustrating main functions of a base station 20. FIG. 位置標定信号800のデータフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data format of the position determination signal 800. 基地局20及び移動端末30の位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the base station 20 and the mobile terminal 30. FIG. アンテナ群25を構成している各アンテナ251と移動端末30の位置関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between each antenna 251 constituting a group of antennas 25 and a mobile terminal 30. 基地局20と移動端末30の位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the base station 20 and the mobile terminal 30. FIG. 3次元の位置標定の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a three-dimensional location. 高さH、高さh、距離d、及び距離d’の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between height H, height h, distance d, and distance d '. 式8の関係が成立することを説明する図である。It is a figure explaining that the relationship of Formula 8 is materialized. 位置標定処理S1500を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining position location processing S1500.

図1に実施形態として説明する位置標定システム1の概略的な構成を示している。位置標定システム1は、例えば、移動体3(車両や歩行者等)の現在位置を監視するシステム、移動体3の安全確保に関するシステム、移動体3に対する道案内や目的地までの誘導を行うシステム、移動体3に対して現在地周辺の情報等を提供するシステム、地下街やビル街等における移動体3(人)の避難誘導システム、倉庫や工場等における移動体3(商品や搬送車両等)の流れを管理するシステム、工場等における移動体3(ロボット、搬送車両等)の誘導システムなどに適用される。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a position location system 1 described as an embodiment. The position locating system 1 is, for example, a system that monitors the current position of a moving body 3 (vehicles, pedestrians, etc.), a system that relates to ensuring the safety of the moving body 3, a system that guides the moving body 3 to a destination or a destination. , A system for providing information around the current location to the moving body 3, an evacuation guidance system for the moving body 3 (people) in an underground shopping center, a building street, etc., and a moving body 3 (product, transport vehicle, etc.) in a warehouse, factory, etc. The present invention is applied to a flow management system, a guidance system for a moving body 3 (robot, transport vehicle, etc.) in a factory or the like.

位置標定システム1は、データセンタなどに設けられるサーバ装置10、位置標定システム1が適用される地域の各所に設けられる複数の基地局20、及び移動体3に搭載もしくは携帯される2つの移動端末30a,30bなどを含んで構成されている。移動端末30aと移動端末30bは、移動体3が通常の姿態である場合、いずれも地表面からの高さが同じ高さになるように設けられている。尚、以下の説明において、2つの移動端末30a,30bを区別する必要がない場合はこれらを移動端末30と総称する。   The position location system 1 includes a server device 10 provided in a data center, a plurality of base stations 20 provided at various locations in an area to which the position location system 1 is applied, and two mobile terminals mounted on or carried by the mobile body 3 30a, 30b etc. are comprised. The mobile terminal 30a and the mobile terminal 30b are provided so that the height from the ground surface becomes the same height when the mobile body 3 is in a normal state. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the two mobile terminals 30a and 30b, these are collectively referred to as the mobile terminal 30.

基地局20は、構造物2(屋内であれば建物の壁や柱等、屋外であれば電柱等)の所定の高さ位置に設けられる。基地局20及び移動端末30は、有線もしくは無線による通信ネットワーク5(専用線、公衆回線、インターネット等)を介してサーバ装置10と通信可能に接続している。   The base station 20 is provided at a predetermined height position of the structure 2 (such as a wall or a pillar of a building if indoors, a utility pole if outdoor). The base station 20 and the mobile terminal 30 are communicably connected to the server device 10 via a wired or wireless communication network 5 (private line, public line, Internet, etc.).

図2にサーバ装置10のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置10は、CPUやMPUなどを用いて構成される中央処理装置11、半導体メモリ(RAM、ROM、NVRAM等)やハードディスク装置などで構成される記憶装置12、キーボードやマウスなどの入力装置13、液晶ディスプレイなどの表示装置14、サーバ装置10を通信ネットワーク5に接続するための通信インタフェース15などを備える。各構成要素はバス18を介して通信可能に接続されている。表示装置14には、例えば、移動体3(移動端末30)の現在位置や移動方向などを示す情報がリアルタイムに表示される。   FIG. 2 shows a hardware configuration of the server device 10. As shown in the figure, the server device 10 includes a central processing unit 11 configured by using a CPU, an MPU, and the like, a storage device 12 configured by a semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, etc.) and a hard disk device, and a keyboard. And an input device 13 such as a mouse, a display device 14 such as a liquid crystal display, and a communication interface 15 for connecting the server device 10 to the communication network 5. Each component is communicably connected via a bus 18. On the display device 14, for example, information indicating the current position and moving direction of the moving body 3 (mobile terminal 30) is displayed in real time.

図3にサーバ装置10の機能を示している。同図に示すように、サーバ装置10は、情報収集部101、情報提供部102、及び設定情報記憶部103を備える。これらの機能は、サーバ装置10が備えるハードウエアにより、もしくは、サーバ装置10の中央処理装置11が記憶装置12に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 3 shows functions of the server device 10. As illustrated in FIG. 1, the server device 10 includes an information collection unit 101, an information provision unit 102, and a setting information storage unit 103. These functions are realized by hardware provided in the server device 10 or by the central processing unit 11 of the server device 10 reading and executing a program stored in the storage device 12.

情報収集部101は、基地局20もしくは移動端末30から、移動端末30の現在位置等の情報を随時収集する。情報提供部102は、例えば、移動端末30もしくは基地局20に対し、道案内情報、目的地までの誘導情報、現在位置周辺の地理情報、移動体3の2次元又は3次元の現在位置や移動方向等の監視情報、移動体3の安全確保に関する情報などの各種の情報を随時提供する。設定情報記憶部103は、例えば、基地局20の設置位置を示す情報(緯度、経度、設置高さ等)などを設定情報として記憶する。   The information collection unit 101 collects information such as the current position of the mobile terminal 30 from the base station 20 or the mobile terminal 30 as needed. For example, the information providing unit 102 provides the mobile terminal 30 or the base station 20 with route guidance information, guidance information to the destination, geographic information around the current position, the two-dimensional or three-dimensional current position of the mobile body 3 and the movement. Various kinds of information such as monitoring information such as directions and information related to ensuring the safety of the moving body 3 are provided as needed. The setting information storage unit 103 stores, for example, information (latitude, longitude, installation height, etc.) indicating the installation position of the base station 20 as setting information.

図4に移動端末30のハードウエア構成を示している。同図に示すように、移動端末30は、CPUやMPUなどを用いて構成される中央処理装置31、半導体メモリ(RAM、ROM、NVRAM等)やハードディスク装置などで構成される記憶装置32、後述する位置標定信号の送信や他の装置との間で無線通信を行う無線通信インタフェース33、無線通信インタフェース33によって行われる無線通信に用いられるアンテナ341、タッチパネルや操作ボタンなどの入力装置35、及び液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置36を備える。各構成要素はバス38を介して通信可能に接続されている。   FIG. 4 shows the hardware configuration of the mobile terminal 30. As shown in the figure, a mobile terminal 30 includes a central processing unit 31 configured using a CPU, an MPU, and the like, a storage device 32 configured with a semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, etc.), a hard disk device, and the like. A wireless communication interface 33 for transmitting a position location signal to be transmitted and performing wireless communication with another device, an antenna 341 used for wireless communication performed by the wireless communication interface 33, an input device 35 such as a touch panel and operation buttons, and a liquid crystal A display device 36 such as a display or an organic EL display is provided. Each component is communicably connected via a bus 38.

アンテナ341としては、例えば、指向性アンテナや円偏波指向性アンテナが用いられる。とくに移動端末30を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ341として円偏波指向性アンテナが用いられる。円偏波の反射波(又は定在波)の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するが、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。   As the antenna 341, for example, a directional antenna or a circularly polarized directional antenna is used. In particular, when the mobile terminal 30 is used indoors where obstacles such as walls exist, a circularly polarized directional antenna is used as the antenna 341. The polarization plane of the circularly polarized reflected wave (or standing wave) is reversed when reflected by an obstacle such as a wall, but the reflected wave and standing wave are effectively used by using a circularly polarized directional antenna. Can be attenuated.

図5に移動端末30の主な機能を示している。同図に示すように、移動端末30は、位置標定信号送信部301、情報送受信部302、及び情報表示部303を備える。これらの機能は、移動端末30が備えるハードウエアにより、もしくは、移動端末30の中央処理装置31が記憶装置32に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 5 shows main functions of the mobile terminal 30. As shown in the figure, the mobile terminal 30 includes a position location signal transmission unit 301, an information transmission / reception unit 302, and an information display unit 303. These functions are realized by hardware included in the mobile terminal 30 or when the central processing unit 31 of the mobile terminal 30 reads out and executes a program stored in the storage device 32.

上記機能のうち位置標定信号送信部301は、移動端末30の現在位置の標定に用いられる無線信号(以下、位置標定信号と称する)を無線通信インタフェース33により送信する。   Among the above functions, the position location signal transmission unit 301 transmits a radio signal (hereinafter referred to as a position location signal) used for location of the current position of the mobile terminal 30 through the radio communication interface 33.

情報送受信部302は、無線通信インタフェース33による無線通信や通信ネットワーク5による有線通信によりサーバ装置10もしくは基地局20と通信し、移動体3に提示するための情報の受信(ダウンロード)や、サーバ装置10もしくは基地局20で用いられる各種情報の送信(アップロード)などを行う。情報表示部303は、移動体3などに提示する情報を表示装置36に出力する。   The information transmission / reception unit 302 communicates with the server device 10 or the base station 20 by wireless communication using the wireless communication interface 33 or wired communication using the communication network 5, and receives (downloads) information to be presented to the mobile unit 3. 10 or transmission (upload) of various information used in the base station 20 is performed. The information display unit 303 outputs information to be presented to the moving body 3 or the like to the display device 36.

図6に基地局20のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局20は、CPUやMPUなどを用いて構成される中央処理装置21、半導体メモリ(RAM、ROM、NVRAM、SSD(Solid State Drive)等)やハードディスク装置などで構成される記憶装置22、基地局20を通信ネットワーク5に接続する通信インタフェース23、無線通信を行う無線通信インタフェース24、アンテナ群25、及びアンテナ切替スイッチ26などを備える。各構成要素は、バス28を介して通信可能に接続されている。   FIG. 6 shows the hardware configuration of the base station 20. As shown in the figure, the base station 20 includes a central processing unit 21, a semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, SSD (Solid State Drive), etc.), a hard disk device, and the like that are configured using a CPU, MPU, and the like. A storage device 22, a communication interface 23 that connects the base station 20 to the communication network 5, a wireless communication interface 24 that performs wireless communication, an antenna group 25, an antenna changeover switch 26, and the like. Each component is communicably connected via the bus 28.

中央処理装置21は、記憶装置22に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局20が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース24は、移動端末30から送信された位置標定信号を受信する。   The central processing unit 21 implements various functions provided in the base station 20 by reading and executing a program stored in the storage device 22. The wireless communication interface 24 receives the position location signal transmitted from the mobile terminal 30.

アンテナ群25は、少なくとも4つのアンテナ251(指向性アンテナ、円偏波指向性アンテナ等)を含む。アンテナ切替スイッチ26は、アンテナ群25を構成しているいずれかのアンテナ251を選択し、選択したアンテナ251を無線通信インタフェース24に接続する。尚、基地局20を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合は、アンテナ群25を構成するアンテナ251として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波(又は定在波)の偏波面は壁等での反射時に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることにより反射波(又は定在波)を効果的に減衰させることができる。   The antenna group 25 includes at least four antennas 251 (directional antennas, circularly polarized directional antennas, etc.). The antenna changeover switch 26 selects one of the antennas 251 constituting the antenna group 25 and connects the selected antenna 251 to the wireless communication interface 24. When the base station 20 is used indoors where obstacles such as walls exist, it is preferable to use a circularly polarized directional antenna as the antenna 251 constituting the antenna group 25. Since the polarization plane of the circularly polarized reflected wave (or standing wave) is inverted when reflected on a wall or the like, the reflected wave (or standing wave) is effectively attenuated by using a circularly polarized directional antenna. be able to.

図7に基地局20の主な機能を示している。同図に示すように、基地局20は、通信処理部201、位置標定信号受信部202、設定情報記憶部203、位置標定部204、及び位置標定信号判定部205を備える。尚、これらの機能は、基地局20が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局20の中央処理装置21が記憶装置22に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 7 shows the main functions of the base station 20. As shown in the figure, the base station 20 includes a communication processing unit 201, a position location signal receiving unit 202, a setting information storage unit 203, a position location unit 204, and a position location signal determining unit 205. Note that these functions are realized by hardware included in the base station 20 or by the central processing unit 21 of the base station 20 reading and executing a program stored in the storage device 22.

通信処理部201は、無線通信インタフェース24や通信インタフェース23によって移動端末30やサーバ装置10との間でデータの送信又は受信を行う。   The communication processing unit 201 transmits or receives data to / from the mobile terminal 30 or the server device 10 through the wireless communication interface 24 or the communication interface 23.

位置標定信号受信部202は、無線通信インタフェース24及びアンテナ切替スイッチ26を制御して移動端末30から送信される位置標定信号を受信する。アンテナ切替スイッチ26は、例えば、十分に短い周期で周期的(サイクリック)に切り替えられる。   The location signal receiving unit 202 receives the location signal transmitted from the mobile terminal 30 by controlling the radio communication interface 24 and the antenna changeover switch 26. For example, the antenna changeover switch 26 is periodically (cyclically) switched with a sufficiently short period.

設定情報記憶部203は、前述した設定情報(例えば、当該基地局20の現在位置を示す情報(緯度、経度、後述するアンテナ251の高さH、移動体3に設けられる2つの移動端末30の間の距離d等))を記憶する。   The setting information storage unit 203 stores the above-described setting information (for example, information indicating the current position of the base station 20 (latitude, longitude, height H of an antenna 251 described later, two mobile terminals 30 provided in the moving body 3). The distance d between))) is stored.

位置標定部204は、位置標定信号受信部202が受信した位置標定信号に基づき移動端末30の2次元の現在位置もしくは3次元の現在位置を標定する。位置標定部204によって行われる位置標定の仕組みについては後述する。尚、位置標定部204によって標定された移動端末30の現在位置は、通信処理部201によってサーバ装置10や移動端末30に随時送信される。   The position locating unit 204 locates the two-dimensional current position or the three-dimensional current position of the mobile terminal 30 based on the position locating signal received by the position locating signal receiving unit 202. The position locating mechanism performed by the position locating unit 204 will be described later. The current position of the mobile terminal 30 determined by the position determination unit 204 is transmitted to the server device 10 and the mobile terminal 30 as needed by the communication processing unit 201.

位置標定信号判定部205は、移動端末30から送信された位置標定信号が直接波であるか否かを判定する。   The position location signal determination unit 205 determines whether or not the position location signal transmitted from the mobile terminal 30 is a direct wave.

<位置標定の仕組み>
次に位置標定の仕組みについて説明する。移動端末30の位置標定信号送信部301は、自身に備えられているアンテナ341から位置標定信号を送信する。一方、基地局20の無線通信インタフェース23は、アンテナ群25を構成している複数のアンテナ251を周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号からなる位置標定信号を受信する。
<Positioning mechanism>
Next, the position location mechanism will be described. The location signal transmitting unit 301 of the mobile terminal 30 transmits a location signal from an antenna 341 provided in itself. On the other hand, the radio communication interface 23 of the base station 20 receives a position location signal composed of a radio signal subjected to spectrum spreading while periodically switching a plurality of antennas 251 constituting the antenna group 25.

図8に移動端末30から送信される位置標定信号のデータフォーマットの一例を示している。同図に示すように、位置標定信号800には、制御信号811、測定信号812、及び端末情報813などの信号及び情報が含まれている。   FIG. 8 shows an example of the data format of the position location signal transmitted from the mobile terminal 30. As shown in the figure, the position location signal 800 includes signals and information such as a control signal 811, a measurement signal 812, and terminal information 813.

このうち制御信号811には、変調波や各種の制御信号が含まれている。測定信号812には、数m秒程度の無変調波(例えば、基地局20に対する移動端末30の存在する方向や基地局20に対する移動端末30までの相対距離の検出に用いる信号(例えば、2048チップの拡散符号))が含まれている。端末情報813には、移動端末30を識別する情報(以下、移動端末IDと称する。)が含まれている。   Among these, the control signal 811 includes a modulated wave and various control signals. The measurement signal 812 includes a non-modulated wave of about several milliseconds (for example, a signal used to detect the direction in which the mobile terminal 30 exists with respect to the base station 20 and the relative distance to the mobile terminal 30 with respect to the base station 20 (for example, 2048 chips). ) Spread code)). The terminal information 813 includes information for identifying the mobile terminal 30 (hereinafter referred to as mobile terminal ID).

図9に本実施形態で説明する基地局20と移動端末30の位置関係を示している。動端末30は地上高h(m)の位置に存在し、基地局20(のアンテナ251)が地上高H(m)の位置に設けられている。基地局20の直下から移動端末30までの直線距離(地表面(基準面)上の距離)はL(m)である。   FIG. 9 shows the positional relationship between the base station 20 and the mobile terminal 30 described in this embodiment. The mobile terminal 30 is present at the ground height h (m), and the base station 20 (the antenna 251) is provided at the ground height H (m). The straight line distance (distance on the ground surface (reference plane)) from directly below the base station 20 to the mobile terminal 30 is L (m).

図10に基地局20のアンテナ群25を構成している複数のアンテナ251と移動端末30との関係を例示している。同図に示すように、アンテナ群25は、位置標定信号800の1波長(12.5cm)以下の間隔をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された4つの円偏波指向性アンテナ(以下、アンテナ251a〜251dと称する。尚、特に個々を区別する必要がない場合はアンテナ251と総称する。)を含んで構成されている。各アンテナ251a〜251dは、例えば、いずれも指向方向を斜め下方向に向けて設置されている。   FIG. 10 illustrates the relationship between the plurality of antennas 251 constituting the antenna group 25 of the base station 20 and the mobile terminal 30. As shown in the figure, the antenna group 25 includes four circularly polarized light beams arranged adjacently at equal intervals in a substantially square shape with an interval of one wavelength (12.5 cm) or less of the position determination signal 800. (Hereinafter, referred to as antennas 251a to 251d. Note that the antennas 251 are collectively referred to when there is no need to distinguish between them). Each of the antennas 251a to 251d is installed, for example, with the directivity direction obliquely downward.

同図において、アンテナ群25の高さ位置における水平方向とアンテナ群25に対する移動端末30の方向とのなす角をαとし、移動端末30からアンテナ群25から放射されるビームの中心線に下ろした垂線の長さをD(m)とすれば、例えば、例えば、2.4GHz帯の電波を用いた場合、
α=arcTan(D(m)/L(m))
=arcSin(ΔL(cm)/3(cm)) ・・・式1
の関係となる。尚、ΔL(cm)は、アンテナ群25を構成しているアンテナ251のうち、特定の2つのアンテナ251と移動端末30との間の伝搬路長の差(以下、経路差とも称する。)である。
In the figure, the angle formed by the horizontal direction at the height of the antenna group 25 and the direction of the mobile terminal 30 with respect to the antenna group 25 is α, and the angle is lowered to the center line of the beam radiated from the antenna group 25 from the mobile terminal 30. If the length of the perpendicular is D (m), for example, when a 2.4 GHz band radio wave is used,
α = arcTan (D (m) / L (m))
= ArcSin (ΔL (cm) / 3 (cm)) Equation 1
It becomes the relationship. ΔL (cm) is a difference in propagation path length between two specific antennas 251 and the mobile terminal 30 among the antennas 251 constituting the antenna group 25 (hereinafter also referred to as a route difference). is there.

ここでアンテナ群25を構成している特定の2つのアンテナ251で受信される位置標定信号800の位相差をΔθとすると、
ΔL(cm)=Δθ/(2π/λ(cm)) ・・・式2
の関係がある。また位置標定信号800として、例えば、2.4GHz帯の電波を用いた場合はλ≒12(cm)であるので、
α=arcSin(Δθ/π) ・・・式3
の関係がある。また測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)内では、α=Δθ(ラジアン)となるので、上式から基地局20が存在する方向を特定することができる。
Here, if the phase difference between the positioning signals 800 received by the two specific antennas 251 constituting the antenna group 25 is Δθ,
ΔL (cm) = Δθ / (2π / λ (cm)) Equation 2
There is a relationship. Further, for example, when a 2.4 GHz band radio wave is used as the position location signal 800, λ≈12 (cm).
α = arcSin (Δθ / π) Equation 3
There is a relationship. Also, within the measurable range (−π / 2 <Δθ <π / 2), α = Δθ (radian), so the direction in which the base station 20 exists can be specified from the above equation.

図11に本実施形態で説明する基地局20と移動端末30の位置関係を示している。同図に示すように、基地局20のアンテナ群25の地上高をH(m)、基地局20の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸(X軸、Y軸)を設定した場合における、基地局20から移動端末30の方向とX軸とがなす角をΔΦ(x)、基地局20から移動端末30の方向とY軸とがなす角をΔΦ(y)とすれば、原点に対する移動端末30の位置は次式から求めることができる。
d’(x)=H×Tan(ΔΦ(x)) ・・・式4
d’(y)=H×Tan(ΔΦ(y)) ・・・式5
そして原点の位置を(X1,Y1)とすれば、移動端末30の現在位置(Xx’,Yy’)は次式から求めることができる。
Xx’=X1+d’(x) ・・・式6
Yy’=Y1+d’(y) ・・・式7
FIG. 11 shows the positional relationship between the base station 20 and the mobile terminal 30 described in the present embodiment. As shown in the figure, when the ground height of the antenna group 25 of the base station 20 is set to H (m) and the position of the ground surface immediately below the base station 20 is set as the origin, orthogonal coordinate axes (X axis, Y axis) are set. If the angle between the base station 20 and the mobile terminal 30 and the X axis is ΔΦ (x) and the angle between the base station 20 and the mobile terminal 30 and the Y axis is ΔΦ (y), The position of the mobile terminal 30 can be obtained from the following equation.
d ′ (x) = H × Tan (ΔΦ (x)) Equation 4
d ′ (y) = H × Tan (ΔΦ (y)) Equation 5
If the position of the origin is (X1, Y1), the current position (Xx ′, Yy ′) of the mobile terminal 30 can be obtained from the following equation.
Xx ′ = X1 + d ′ (x) Expression 6
Yy ′ = Y1 + d ′ (y) (7)

以上に説明した位置標定の基本的な原理については、例えば、特開2004−184078号公報、特開2005−351877号公報、特開2005−351878号公報、及び特開2006−23261号公報等に詳述されている。   As for the basic principle of the positioning described above, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-184078, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-351877, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-351878, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-23261. It has been detailed.

=3次元の位置標定=
本実施形態の位置標定システム1は、以上に説明した仕組みにより移動端末30の2次元の位置標定を行うことができる。そして本実施形態の位置標定システム1は、さらに以下に説明する方法により移動端末30の3次元の位置標定を行うことができる。
= 3D location =
The position location system 1 of the present embodiment can perform the two-dimensional position location of the mobile terminal 30 by the mechanism described above. And the position location system 1 of this embodiment can perform the three-dimensional position location of the mobile terminal 30 by the method further demonstrated below.

図12は位置標定システム1により3次元の位置標定の原理を説明する図である。同図に示すように、基地局20の地表面(基準面)からの高さはHであり、移動端末30の地表面からの高さはhである。移動体3に設けられている移動端末30a(発信源)と移動端末30b(発信源)との間の距離はd(既知の値とする。)である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of three-dimensional position location by the position location system 1. As shown in the figure, the height of the base station 20 from the ground surface (reference surface) is H, and the height of the mobile terminal 30 from the ground surface is h. The distance between the mobile terminal 30a (transmission source) and the mobile terminal 30b (transmission source) provided in the moving body 3 is d (assumed to be a known value).

前述した2次元の位置標定の仕組みによれば、移動端末30の2次元の座標位置を取得することができるが、前述した2次元の位置標定の仕組みでは、位置標定に際して基地局20の地表面からの高さHのみを用いているため、移動端末30aについて標定される座標位置(Xx(a)’、Yy(a)’)及び移動端末30bについて標定される座標位置(Xx(b)’、Yy(b)’)は、あくまで基地局20を光源として移動端末30を地表面に投影した場合における地表面上の座標位置である。   According to the above-described two-dimensional positioning mechanism, the two-dimensional coordinate position of the mobile terminal 30 can be acquired. However, in the above-described two-dimensional positioning mechanism, the ground surface of the base station 20 is used for positioning. Since only the height H is used, the coordinate position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) specified for the mobile terminal 30a and the coordinate position (Xx (b) ′) specified for the mobile terminal 30b are used. , Yy (b) ′) is a coordinate position on the ground surface when the mobile station 30 is projected onto the ground surface using the base station 20 as a light source.

一方、移動端末30(移動体3)の地表面(基準面)からの実際の高さhを考慮すれば、移動端末30aの真の2次元の座標位置(Xx(a)、Yy(a))及び移動端末30bの真の2次元の座標位置(Xx(b)、Yy(b))は、いずれも地表面と平行かつ地表面からの高さがhの平面上に存在する。   On the other hand, when the actual height h from the ground surface (reference plane) of the mobile terminal 30 (moving body 3) is considered, the true two-dimensional coordinate position (Xx (a), Yy (a) of the mobile terminal 30a. ) And the true two-dimensional coordinate position (Xx (b), Yy (b)) of the mobile terminal 30b exist on a plane parallel to the ground surface and having a height from the ground surface of h.

ここで図13に示すように、基地局20のアンテナ251の座標位置、座標位置(Xx(a)、Yy(a))、及び座標位置(Xx(b)、Yy(b))の3点を頂点とする三角形Sと、基地局20のアンテナ251の座標位置、座標位置(Xx(a)’、Yy(a)’)、及び座標位置(Xx(b)’、Yy(b)’)の3点を頂点とする三角形S’とは相似形である。   Here, as shown in FIG. 13, the coordinate position of the antenna 251 of the base station 20, the coordinate position (Xx (a), Yy (a)), and the coordinate position (Xx (b), Yy (b)) are three points. And the coordinate position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) and the coordinate position (Xx (b) ′, Yy (b) ′) of the antenna 251 of the base station 20. The triangle S ′ having the three points is a similar shape.

また後述の証明から明らかなように、座標位置(Xx(a)、Yy(a))と座標位置(Xx(b)、Yy(b))とを結ぶ線分の長さd(既知)と、座標位置(Xx(a)’、Yy(a)’)と座標位置(Xx(b)’、Yy(b)’)とを結ぶ線分の長さd’(位置標定システムにより標定可能)の比と、H−hとH(未知)の比は等しく、次式の関係がある。
d:d’=H−h:H ・・・式8
Further, as will be apparent from the proof described later, the length d (known) of the line segment connecting the coordinate position (Xx (a), Yy (a)) and the coordinate position (Xx (b), Yy (b)) and , The length d ′ of the line segment connecting the coordinate position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) and the coordinate position (Xx (b) ′, Yy (b) ′) (can be determined by the position determination system) And the ratio of Hh to H (unknown) are equal and have the relationship:
d: d ′ = H−h: H Expression 8

ここで上式を変形すれば、
h=H−(d/d’)・H ・・・式9
となり、上式から、高さH(既知)、距離d(既知)、及び距離d’(位置標定結果から取得)の値に基づき移動体3の地表面からの高さhを求めることができることがわかる。またこのようにして移動体3の真の高さhが求められることで、移動体3の真の2次元の座標位置(Xx、Yy)を以下の式から求めることができる。
d(x)=(H−h)×Tan(ΔΦ(x)) ・・・式10
d(y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(y)) ・・・式11
Xx=X1+d(x) ・・・式12
Yy=Y1+d(y) ・・・式13
If the above equation is transformed,
h = H− (d / d ′) · H Equation 9
From the above equation, the height h from the ground surface of the moving body 3 can be obtained based on the values of the height H (known), the distance d (known), and the distance d ′ (obtained from the position location result). I understand. In addition, since the true height h of the moving body 3 is obtained in this way, the true two-dimensional coordinate position (Xx, Yy) of the moving body 3 can be obtained from the following expression.
d (x) = (H−h) × Tan (ΔΦ (x)) Equation 10
d (y) = (H−h) × Tan (ΔΦ (y)) Equation 11
Xx = X1 + d (x) Expression 12
Yy = Y1 + d (y) Expression 13

尚、移動端末30aと移動端末30bとの間の距離距離dが十分に小さければ、座標位置(Xx、Yy)≒座標位置(Xx(a)、Yy(a))、座標位置(Xx、Yy)≒(Xx(b)、Yy(b))である。   If the distance d between the mobile terminal 30a and the mobile terminal 30b is sufficiently small, the coordinate position (Xx, Yy) ≈coordinate position (Xx (a), Yy (a)), coordinate position (Xx, Yy) ) ≈ (Xx (b), Yy (b)).

図14は、三角形Sと三角形S’が相似形である場合に式8の関係があることを説明する図である。ここで同図に示す直角三角形は、基地局20からd’に垂線(長さl)を引くことにより得られる2つの直角三角形(図13を参照)のうちの一つであり、同図によれば、
n1=m1・sinθ ・・・式14
n2=m2・sinθ ・・・式15
の関係があることがわかる。ここで14及び式15からsinθを消去すれば、次式の関係が得られ、前述した式8の関係が成立することがわかる。
m2/m1=n2/n1 ・・・式16
FIG. 14 is a diagram for explaining that there is a relationship of Expression 8 when the triangle S and the triangle S ′ are similar. Here, the right triangle shown in the figure is one of two right triangles (see FIG. 13) obtained by drawing a perpendicular (length l) from the base station 20 to d ′. According to
n1 = m1 · sin θ (14)
n2 = m2 · sin θ Equation 15
It can be seen that there is a relationship. Here, if sin θ is eliminated from 14 and Equation 15, the relationship of the following equation is obtained, and it can be seen that the relationship of Equation 8 described above is established.
m2 / m1 = n2 / n1 Equation 16

尚、基地局20の座標位置、基地局20のアンテナ251から地表面に下ろした垂線と地表面との交点の座標位置、並びに座標位置(Xx(a)’、Yy(a)’)の3点を通る直角三角形(例えば、図13に示す直角三角形M’)と、基地局20の座標位置、基地局20のアンテナ251から地表面に下ろした垂線と地表面との交点の座標位置、並びに座標位置(Xx(a)、Yy(a))の3点を通る直角三角形(例えば、図13に示す直角三角形M)とに基づいても、上記と同様の結論を得ることができる。   It should be noted that the coordinate position of the base station 20, the coordinate position of the intersection of the perpendicular line drawn from the antenna 251 of the base station 20 and the ground surface, and the coordinate position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) A right triangle passing through the point (for example, a right triangle M ′ shown in FIG. 13), a coordinate position of the base station 20, a coordinate position of an intersection of a perpendicular drawn from the antenna 251 of the base station 20 to the ground surface, and A conclusion similar to the above can be obtained also based on a right triangle (for example, a right triangle M shown in FIG. 13) passing through three points of the coordinate positions (Xx (a), Yy (a)).

尚、位置検知結果に間接波(マルチパスや反射波等)の影響が含まれていると測定誤差が大きくなるが、位置標定システム1を屋外で用いる限り間接波の影響は小さく、屋外であれば以上に説明した方法によって十分に実用的な精度で移動体3の3次元の位置標定を行うことができる。   If the position detection result includes the influence of indirect waves (multipath, reflected waves, etc.), the measurement error increases. However, as long as the positioning system 1 is used outdoors, the influence of indirect waves is small. Thus, the three-dimensional positioning of the moving body 3 can be performed with sufficiently practical accuracy by the method described above.

一方、屋内で位置標定システム1を使用する場合は通常は測定結果が間接波に大きく影響されるが、屋内であっても公知の手法(例えば、「UWB−IR無線方式による屋内位置検知」,電子情報通信学会誌 Vol.92,No.4,2009、電界強度比較方式)等を適用して間接波の影響を抑えるようにすれば前述した方法によって十分に実用的な精度で移動体3の3次元の位置標定を行うことができる。   On the other hand, when the position location system 1 is used indoors, the measurement result is usually greatly influenced by indirect waves, but even indoors, a known method (for example, “indoor position detection by the UWB-IR wireless method”, If the influence of indirect waves is suppressed by applying the Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Vol.92, No.4, 2009, electric field strength comparison method, etc. Three-dimensional location can be performed.

<位置標定処理>
以上に説明した原理に基づく位置標定の処理例を示す。図15は移動体3の位置を標定する際に基地局20が行う処理(以下、位置標定処理S1500と称する。)を説明するフローチャートである。尚、位置標定処理S1500が行われる前提として、基地局20は、自身の地表面からの高さHと、移動体3に設けられている移動端末30aと移動端末30bとの間の距離dを記憶しているものとする。
<Positioning process>
An example of position location processing based on the principle described above will be shown. FIG. 15 is a flowchart for explaining a process (hereinafter referred to as a position locating process S1500) performed by the base station 20 when locating the position of the moving body 3. As a premise that the position location process S1500 is performed, the base station 20 determines the height H from the ground surface and the distance d between the mobile terminal 30a and the mobile terminal 30b provided in the mobile body 3. It shall be remembered.

同図に示すように、まず基地局20は、移動端末30aから送られてくる位置標定信号800に基づき移動端末30aの地表面上の位置(Xx(a)’、Yy(a)’)を標定する(S1511)。   As shown in the figure, first, the base station 20 determines the position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) of the mobile terminal 30a on the ground surface based on the positioning signal 800 sent from the mobile terminal 30a. Orientation is performed (S1511).

次いで基地局20は、移動端末30aから送られてくる位置標定信号800に基づき移動端末30bの地表面上の位置(Xx(b)’、Yy(b)’)を標定する(S1512)。   Next, the base station 20 locates the position (Xx (b) ′, Yy (b) ′) of the mobile terminal 30b on the ground surface based on the location signal 800 sent from the mobile terminal 30a (S1512).

次に基地局20は、S1511及びS1512にて標定した夫々の地表面上の位置(Xx(a)’、Yy(a)’)と(Xx(b)’、Yy(b)’)とから、これらの間の地表面上の距離d’を求める(S1513)。   Next, the base station 20 determines the position (Xx (a) ′, Yy (a) ′) and (Xx (b) ′, Yy (b) ′) on the ground surface determined in S1511 and S1512. Then, a distance d ′ on the ground surface between them is obtained (S1513).

次いで基地局20は比(d/d’)を求め(S1514)、求めた比(d/d’)と前述した式9とに基づき、移動体3の真の高さh(=H−(d/d’)・H)を求める(S1515)。   Next, the base station 20 obtains the ratio (d / d ′) (S1514), and based on the obtained ratio (d / d ′) and Equation 9 described above, the true height h (= H− ( d / d ′) · H) is obtained (S1515).

次に基地局20は、求めた真の高さhと前述した式10乃至式13とに基づき、移動体3の真の位置を求める(S1516)。   Next, the base station 20 obtains the true position of the moving body 3 based on the obtained true height h and the above-described equations 10 to 13 (S1516).

以上に説明したように、本実施形態の位置標定システム1によれば、基地局20の地表面からの高さH及び移動体3に設けられる2つの移動端末30の間の距離dを既知の値として記憶しておき、2次元の位置標定システム1によって2つの移動端末30の夫々の位置標定を行って距離d’を求めることで、従来の2次元の位置標定システム1の測位原理に特別な変更を加えることなく、移動端末30(移動体3)の高さhを容易かつ正確に求めることができる。また求めた高さhと式10乃至式13とに基づき、移動体3の真の位置を求めることができる。   As described above, according to the location system 1 of the present embodiment, the height H from the ground surface of the base station 20 and the distance d between the two mobile terminals 30 provided in the mobile 3 are known. This is stored as a value, and the two-dimensional location system 1 performs the location of each of the two mobile terminals 30 to obtain the distance d ′, so that the positioning principle of the conventional two-dimensional location system 1 is special. The height h of the mobile terminal 30 (the moving body 3) can be obtained easily and accurately without making any change. Further, the true position of the moving body 3 can be obtained based on the obtained height h and Expressions 10 to 13.

以上、実施形態について詳細に説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。   Although the embodiment has been described in detail above, the above description is intended to facilitate understanding of the present invention and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.

例えば、以上の説明では、移動体3に2つの移動端末30a,30bを設け、移動端末30a,30bの夫々の位置を標定して夫々の間の距離d’を求めているが、移動体3に同じ移動端末30(ハードウエア)に接続された2つのアンテナ341を距離dだけ離間させて設け、移動体3の移動速度に対して十分に短い時間間隔で各アンテナ341の位置を標定して距離d’を求めるようにしてもよい。そのようにすれば、移動体3に搭載する移動端末3の数を減らすことができ、装置構成をさらに簡素化することができる。   For example, in the above description, the mobile body 3 is provided with two mobile terminals 30a and 30b, and the positions of the mobile terminals 30a and 30b are determined to determine the distance d ′ between them. Two antennas 341 connected to the same mobile terminal 30 (hardware) are provided apart by a distance d, and the position of each antenna 341 is determined at a sufficiently short time interval with respect to the moving speed of the moving body 3. The distance d ′ may be obtained. By doing so, the number of mobile terminals 3 mounted on the mobile body 3 can be reduced, and the device configuration can be further simplified.

また以上の実施形態では、移動端末30のアンテナ341から位置標定信号800を送信し、基地局20のアンテナ群25でこれを受信して基地局20が移動端末30の位置標定を行うようにしているが、位置標定信号800を基地局20から送信し、移動端末30が自身の位置標定を行うようにしてもよい。またこの場合、移動端末30にて標定した結果を通信ネットワーク5や無線通信を介してサーバ装置10や基地局20に送信するようにしてもよい。   In the above embodiment, the location signal 800 is transmitted from the antenna 341 of the mobile terminal 30 and is received by the antenna group 25 of the base station 20 so that the base station 20 performs the location of the mobile terminal 30. However, the position location signal 800 may be transmitted from the base station 20 so that the mobile terminal 30 performs its own location. Further, in this case, the result determined by the mobile terminal 30 may be transmitted to the server device 10 or the base station 20 via the communication network 5 or wireless communication.

移動端末30は、例えば、アクティブ型もしくはパッシブ型のRFIDタグとして機能するものであってもよい。この場合、位置標定信号800を、電磁誘導によってRFIDタグが備えるアンテナコイルから自発的にもしくは受動的に、基地局20に送信もしくは基地局20から受信するようにしてもよい。   For example, the mobile terminal 30 may function as an active or passive RFID tag. In this case, the positioning signal 800 may be transmitted to or received from the base station 20 spontaneously or passively from an antenna coil included in the RFID tag by electromagnetic induction.

一つの移動体3に前述した移動端末30aと移動端末30bの組を複数設け、それらの組の少なくともいずれかを用いて位置標定を行うようにしてもよい。そのようにすれば間接波が存在する環境下でも、間接波の影響による標定精度の低下を抑えることができる。   One mobile unit 3 may be provided with a plurality of sets of the mobile terminal 30a and the mobile terminal 30b described above, and position determination may be performed using at least one of these sets. By doing so, it is possible to suppress a decrease in orientation accuracy due to the influence of indirect waves even in an environment where indirect waves exist.

一つの移動体3に前述した移動端末30aと移動端末30bの組を複数設け、組ごとに個別に行った位置標定の結果を統計的に処理(例えば平均値を算出)することにより、移動体3の位置標定を行うようにしてもよい。そのようにすることで、誤差等の影響を抑えて位置標定の精度を向上させることができる。   A plurality of sets of the mobile terminal 30a and the mobile terminal 30b described above are provided in one mobile unit 3, and the result of the position determination performed individually for each set is statistically processed (for example, an average value is calculated), thereby the mobile unit You may make it perform 3 position location. By doing so, the influence of an error etc. can be suppressed and the accuracy of position location can be improved.

複数の基地局20を隣接して配置し、各基地局20を互いに通信可能に接続し、基地局20ごとに個別に行った位置標定の結果を統計的に処理(例えば平均値を算出)することにより、移動体3の位置標定を行うようにしてもよい。そのようにすることで、誤差等の影響を抑えて位置標定の精度を向上させることができる。   A plurality of base stations 20 are arranged adjacent to each other, the base stations 20 are connected so as to be communicable with each other, and the result of the positioning performed individually for each base station 20 is statistically processed (for example, an average value is calculated). Accordingly, the position of the moving body 3 may be determined. By doing so, the influence of an error etc. can be suppressed and the accuracy of position location can be improved.

1 位置標定システム
3 移動体
5 通信ネットワーク
10 サーバ装置
20 基地局
202 位置標定信号受信部
204 位置標定部
205 位置標定信号判定部
251 アンテナ
30a 移動端末
30b 移動端末
301 位置標定信号送信部
800 位置標定信号
341 アンテナ
S1500 位置標定処理
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position location system 3 Mobile body 5 Communication network 10 Server apparatus 20 Base station 202 Position location signal receiving part 204 Position location part 205 Position location signal determination part 251 Antenna 30a Mobile terminal 30b Mobile terminal 301 Position location signal transmission part 800 Position location signal 341 Antenna S1500 Positioning process

Claims (10)

移動体に設けた2つの無線信号の発信源から前記移動体の位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信し、
基地局に複数のアンテナを隣接して配置し、
前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記発信源が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求める位置標定方法であって
前記基地局
前記アンテナの基準面からの高さHを記憶し、
前記移動体に設けられている2つの前記発信源の間の距離dを記憶し、
前記発信源の夫々から送信されてくる前記位置標定信号に基づき、前記発信源の夫々の前記基準面における位置を求め、求めた前記位置から2つの前記発信源の間の前記基準面における距離d’を求め、前記移動体の基準面からの高さhを次式に基づき求める
h=H−(d/d’)・H
ことを特徴とする位置標定方法。
Transmitting a positioning signal, which is a radio signal for locating the position of the moving body, from two wireless signal transmission sources provided on the moving body;
Place multiple antennas adjacent to the base station,
Said base station, said received by the respective antennas determine the direction in which the source is present based on the phase difference Δθ of the position location signals, position location method asking you to position on the moving object based on the direction obtained Because
The base station,
Storing the height H from the reference plane of the antenna;
Storing a distance d between the two transmission sources provided on the mobile body;
Based on the positioning signal transmitted from each of the transmission sources, the position of each of the transmission sources on the reference plane is obtained, and the distance d on the reference plane between the two transmission sources from the obtained position. 'And find the height h of the moving body from the reference plane based on the following equation
h = H− (d / d ′) · H
A location method characterized by that.
請求項1に記載の位置標定方法であって、
前記基地局は、前記移動体の真の座標位置(Xx,Yy)を以下の式に基づき求める
Xx=X1+(H−h)×Tan(ΔΦ(x))
Yy=Y1+(H−h)×Tan(ΔΦ(y))
(但し、(ΔΦ(x),ΔΦ(y))は、前記位相差Δθから求まる、前記基地局からみた前記移動体の方向の座標軸(x,y)方向成分、(X1,Y1)は、座標軸(x、y)の原点の位置)
ことを特徴とする位置標定方法。
The position locating method according to claim 1,
The base station obtains the true coordinate position (Xx, Yy) of the mobile body based on the following equation:
Xx = X1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (x))
Yy = Y1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (y))
(However, (ΔΦ (x), ΔΦ (y)) is obtained from the phase difference Δθ, and the coordinate axis (x, y) direction component of the moving body viewed from the base station, (X1, Y1) is The origin of the coordinate axes (x, y)
A location method characterized by that.
請求項1又は2のいずれかに記載の位置標定方法であって、
前記移動体に2つの無線信号の発信源の組を複数設け、
前記組の少なくともいずれかから前記位置標定信号を送信し、
前記基地局が、少なくともいずれかの前記位置標定信号に基づき前記位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定方法。
The position locating method according to claim 1 or 2,
A plurality of sets of two wireless signal transmission sources are provided on the mobile body,
Transmitting the position location signal from at least one of the sets;
The location determination method, wherein the base station performs the location determination based on at least one of the location determination signals.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の位置標定方法であって、
前記移動体に2つの無線信号の発信源の組を複数設け、
前記組の2つ以上から前記位置標定信号を送信し、
前記基地局が、前記発信源の組の夫々に基づく前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定方法。
It is the position location method as described in any one of Claims 1-3,
A plurality of sets of two wireless signal transmission sources are provided on the mobile body,
Transmitting the position location signals from two or more of the sets;
The position determination method, wherein the base station performs position determination of the mobile body by statistically processing the result of position determination based on each of the set of transmission sources.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の位置標定方法であって、
複数の前記基地局を隣接して配置し、
前記基地局を互いに通信可能に接続し、
前記基地局の夫々が行った前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定方法。
It is the position location method as described in any one of Claims 1-4,
A plurality of the base stations arranged adjacent to each other;
Connecting the base stations so that they can communicate with each other;
A position locating method, wherein the position of the moving body is determined by statistically processing the result of the position locating performed by each of the base stations.
移動体と基地局とを含み、
前記移動体は2つの無線信号の発信源を有し、
前記移動体は、前記移動体の位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信し、
前記基地局は、
隣接して配置された複数のアンテナを有し、
前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記発信源が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求める位置標定システムであって
前記アンテナの基準面からの高さHを記憶し、
前記移動体に設けられている2つの前記発信源の間の距離dを記憶し、
前記発信源の夫々から送信されてくる前記位置標定信号に基づき、前記発信源の夫々の前記基準面における位置を求め、求めた前記位置から2つの前記発信源の間の前記基準面における距離d’を求め、前記移動体の基準面からの高さhを次式に基づき求める
h=H−(d/d’)・H
ことを特徴とする位置標定システム。
Including mobiles and base stations,
The mobile has two radio signal sources,
The mobile body transmits a positioning signal that is a radio signal for locating the position of the mobile body,
The base station
Having a plurality of adjacent antennas,
The received by respective antennas determine the direction in which the source is present based on the phase difference Δθ of the position location signal, a position location system asking you to position on the moving object based on the direction obtained,
Storing the height H from the reference plane of the antenna;
Storing a distance d between the two transmission sources provided on the mobile body;
Based on the positioning signal transmitted from each of the transmission sources, the position of each of the transmission sources on the reference plane is obtained, and the distance d on the reference plane between the two transmission sources from the obtained position. 'And find the height h of the moving body from the reference plane based on the following equation
h = H− (d / d ′) · H
A location system characterized by that.
請求項6に記載の位置標定システムであって、
前記基地局は、前記移動体の真の座標位置(Xx,Yy)を以下の式に基づき求める
Xx=X1+(H−h)×Tan(ΔΦ(x))
Yy=Y1+(H−h)×Tan(ΔΦ(y))
(但し、(ΔΦ(x),ΔΦ(y))は、前記位相差Δθから求まる、前記基地局からみた前記移動体の方向の座標軸(x,y)方向成分、(X1,Y1)は、座標軸(x、y)の原点の位置)
ことを特徴とする位置標定システム。
The location system according to claim 6,
The base station obtains the true coordinate position (Xx, Yy) of the mobile body based on the following equation:
Xx = X1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (x))
Yy = Y1 + (H−h) × Tan (ΔΦ (y))
(However, (ΔΦ (x), ΔΦ (y)) is obtained from the phase difference Δθ, and the coordinate axis (x, y) direction component of the moving body viewed from the base station, (X1, Y1) is The origin of the coordinate axes (x, y)
A location system characterized by that.
請求項6又は7のいずれかに記載の位置標定システムであって、
前記移動体に2つの無線信号の発信源の組が複数設けられ、
前記組の少なくともいずれかが前記位置標定信号を送信し、
前記基地局が、少なくともいずれかの前記位置標定信号に基づき前記位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定システム。
A location system according to claim 6 or 7,
A plurality of sets of two wireless signal transmission sources are provided on the mobile body,
At least one of the sets transmits the position location signal;
The base station performs the position determination based on at least one of the position determination signals.
請求項6〜8のいずれか一項に記載の位置標定システムであって、
前記移動体に2つの無線信号の発信源の組が複数設けられ、
前記組の少なくともいずれかが前記位置標定信号を送信し、
前記基地局が、前記発信源の組の夫々に基づく前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定システム。
The position location system according to any one of claims 6 to 8,
A plurality of sets of two wireless signal transmission sources are provided on the mobile body,
At least one of the sets transmits the position location signal;
The position determination system characterized in that the base station performs position determination of the moving body by statistically processing the result of position determination based on each of the set of transmission sources.
請求項6〜9のいずれか一項に記載の位置標定システムであって、
複数の前記基地局が隣接して配置され、
前記基地局は互いに通信可能に接続され、
前記基地局の夫々が行った前記位置標定の結果を統計的に処理することにより、前記移動体の位置標定を行う
ことを特徴とする位置標定システム。
The position location system according to any one of claims 6 to 9,
A plurality of the base stations are arranged adjacent to each other;
The base stations are communicatively connected to each other;
A position locating system characterized in that the position of the mobile body is determined by statistically processing the result of the position locating performed by each of the base stations.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH052128A (en) * 1991-01-24 1993-01-08 Olympus Optical Co Ltd Range-finding device for camera
JPH07128013A (en) * 1993-11-08 1995-05-19 Sony Corp Optical position detector
JP2003285740A (en) * 2002-03-28 2003-10-07 West Japan Railway Co Accident preventing device for maintenance vehicle
JP2007212424A (en) * 2006-01-10 2007-08-23 Rcs:Kk Position detecting device and position detection program
JP2008267898A (en) * 2007-04-18 2008-11-06 Sharp Corp Optical position sensor and electronic apparatus
JP2010101710A (en) * 2008-10-22 2010-05-06 Rcs:Kk Three-dimensional positioning system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH052128A (en) * 1991-01-24 1993-01-08 Olympus Optical Co Ltd Range-finding device for camera
JPH07128013A (en) * 1993-11-08 1995-05-19 Sony Corp Optical position detector
JP2003285740A (en) * 2002-03-28 2003-10-07 West Japan Railway Co Accident preventing device for maintenance vehicle
JP2007212424A (en) * 2006-01-10 2007-08-23 Rcs:Kk Position detecting device and position detection program
JP2008267898A (en) * 2007-04-18 2008-11-06 Sharp Corp Optical position sensor and electronic apparatus
JP2010101710A (en) * 2008-10-22 2010-05-06 Rcs:Kk Three-dimensional positioning system

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