JP5355139B2 - Terminal position estimation system, terminal position estimation apparatus, wireless terminal apparatus, and terminal position estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線端末と複数の基地局間の電波の到来方向を推定することで無線端末の位置を推定する端末位置推定システム、端末位置推定装置、無線端末装置及び端末位置推定方法に関する。 The present invention relates to a terminal position estimation system, a terminal position estimation apparatus, a radio terminal apparatus, and a terminal position estimation method that estimate the position of a radio terminal by estimating the arrival direction of radio waves between the radio terminal and a plurality of base stations.
図10は、本発明の背景となった技術による無線装置(端末位置推定システム)の構成を示すブロック図である。この図に示す無線装置による端末位置推定方法では、複数の無線基地局装置A0−1〜A0−Mと1又は複数の無線端末装置B0を装備した無線装置において、無線端末装置B0から複数の無線基地局A0−1〜A0−Mへの電波の到来方向を推定することで、無線端末装置B0の位置を推定する。
この場合、各無線基地局装置A0−1〜A0−Mは、複数の受信アンテナ#1〜#Ni(i=1,2,…,M)と無線部R0と到来方向推定部T0とを装備している。各無線基地局装置A0−1〜A0−Mは、到来方向推定部T0にて、各々電波の到来方向を推定し、無線基地局装置A0−1〜A0−Mの座標から到来方向推定直線l1〜lMを決定する。そして、端末位置推定部D0が、その到来方向推定直線l1〜lMから無線端末装置B0の位置を求める。具体的には、無線基地局装置が二つの場合は各々の無線基地局装置A0−1、A0−2で算出した到来方向推定直線l1、l2の交点の座標を無線端末装置B0の位置とする。無線基地局装置が3つ以上あった場合は各々の到来方向推定直線l1〜lMの交点が複数存在することから、端末位置推定部D0は、該交点を幾何学平均した座標を無線端末装置B0の位置とする(例えば、非特許文献1参照)。もしくは、端末位置推定部D0は、到来方向推定直線の方程式をそれぞれ正規化し、擬似逆行列演算にて求めた解を無線端末装置B0の位置とする(例えば、非特許文献2参照)。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device (terminal position estimation system) according to the technology that is the background of the present invention. In the terminal position estimation method by the wireless device shown in this figure, in a wireless device equipped with a plurality of wireless base station devices A0-1 to A0-M and one or more wireless terminal devices B0, a plurality of wireless terminals are transmitted from the wireless terminal device B0. The position of the wireless terminal device B0 is estimated by estimating the arrival directions of radio waves to the base stations A0-1 to A0-M.
In this case, each of the radio base station apparatuses A0-1 to A0-M includes a plurality of
図11は、本発明の背景となった技術による無線装置(端末位置推定システム)の他の構成を示すブロック図である。この図に示す無線装置では、無線端末装置B0−1は、複数の受信アンテナ#1〜#Lと無線部R’0と到来方向推定部T’0と端末位置推定部D’0とを具備している。無線端末装置B0−1は、到来方向推定部T’0にて、無線基地局装置S0−1〜S0−Mからの各々の電波の到来方向を推定して各無線基地局装置S0−1〜S0−Mの座標から到来方向推定直線l’1〜l’Mを決定する。そして、端末位置推定部D’0が、その到来方向推定直線l’1〜l’Mから無線端末装置B0−1の位置を求める。到来方向推定直線l’1〜l’Mから無線端末装置B0−1の位置の推定方法は図10に示す従来技術と同様である。
FIG. 11 is a block diagram showing another configuration of the wireless device (terminal position estimation system) according to the technology that is the background of the present invention. In the wireless device shown in this figure, the wireless terminal device B0-1 includes a plurality of receiving
しかしながら、上述した非特許文献1や2に示されているような従来の技術では、無線伝搬環境において、特に無線基地局装置から遠く離れた場所では無線端末装置から送信された無線信号の電力が大きく減衰してしまい、雑音による影響が大きくなり無線信号の到来方向の推定誤差が大きくなる。したがって、そのような環境下では各々の無線基地局装置で算出した到来方向推定直線の信頼度がそれぞれ異なり、各々の到来方向推定直線から無線端末装置の位置を推定する際に、信頼度の低い到来方向推定直線の影響を受け推定精度が劣化する、という問題がある。
However, in the conventional techniques as shown in
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる端末位置推定システム、端末位置推定装置、無線端末装置及び端末位置推定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a terminal position estimation system, a terminal position estimation apparatus, a wireless terminal apparatus, and a terminal position estimation method capable of improving the position estimation accuracy of the wireless terminal apparatus. Is to provide.
(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、を備えることを特徴とする端末位置推定システムである。 (1) The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention includes a plurality of reception antennas, a radio base station apparatus and a radio terminal apparatus received by each of the plurality of reception antennas. Based on the arrival direction estimation unit that estimates the arrival direction of radio waves from wireless signals transmitted to and received from each other, and the coordinate values of each of a plurality of wireless base station devices and the coordinate values of a plurality of reference points that represent positions Then, for each reference point, a geometric database creation unit that geometrically calculates the direction of radio waves determined by the positional relationship between the reference point and the radio base station apparatus, and for each reference point, the geometric in association with the direction of the radio wave which is calculated by the specific database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database for storing in advance, electricity which the arrival direction estimation unit has estimated Terminal position and direction of arrival, comprising: a, a terminal position estimating unit that estimates a position of the wireless terminal device based on the radio wave direction and position of each of the reference points read from the geometric database It is an estimation system.
(2)また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を具備する複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置される端末位置測定装置と、を備えることを特徴とする端末位置推定システムである。 (2) Moreover, one aspect of the present invention includes a plurality of receiving antennas, and an arrival direction estimating unit that estimates an arrival direction of a radio wave from a radio signal received from each of the plurality of receiving antennas. A plurality of radio base station devices, and a coordinate value of each of the plurality of radio base station devices and a coordinate value of a plurality of reference points representing a position, for each reference point, from each of the reference points geometric database creation unit that the calculating the arrival direction of the radio wave to the radio base station apparatus geometrically in, for each of the reference points, the arrival direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit in association with the position of the reference point, and the geometric database for storing in advance, the geometry and the incoming direction of the radio wave by the plurality of radio base station apparatus estimated respectively Anda terminal position estimating unit that estimates a position of the wireless terminal device based on the difference between the arrival direction of radio waves to each of the radio base station apparatus from the reference point read from the database, the radio base station A terminal position estimation system comprising: a terminal position measuring apparatus installed in the apparatus or independently of the radio base station apparatus.
(3)また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定システムにおいて、前記端末位置推定部は、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。 (3) In addition, according to one aspect of the present invention, in the terminal position estimation system, the terminal position estimation unit may receive a radio wave from the reference point read from the geometric database to the radio base station apparatus. And the square of the angle difference with the arrival direction of the radio wave estimated by the radio base station apparatus is calculated for all the radio base station apparatuses, and the reference point with the smallest sum of the squares of the calculated angle differences is calculated. It is set as the position of the said radio | wireless terminal apparatus.
(4)また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向を幾何学的に算出するステップと、前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、前記電波の到来方向を推定するステップで推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。 (4) One embodiment of the present invention includes a step of estimating an arrival direction of a radio wave from a radio signal transmitted and received between a radio base station apparatus and a radio terminal apparatus received by each of a plurality of reception antennas , Based on the coordinate values of each of the radio base station devices and the coordinate values of a plurality of reference points representing the positions, for each reference point, the radio wave determined by the positional relationship between the reference point and the radio base station device A step of geometrically calculating a direction ; a step of storing the direction of the radio wave calculated in the step of calculating for each reference point in advance in a geometric database in association with the position of the reference point ; an arrival direction of the radio wave estimated in the step of estimating an arrival direction of the radio wave, radio wave for each of the reference points read from the geometric database A terminal position estimating method characterized by comprising the steps of estimating a location of the wireless terminal device based on the direction and position, the.
(5)また、本発明の一態様は、無線基地局装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置された端末位置測定装置が、複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出するステップと、前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、複数の前記無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。 (5) Further, according to one aspect of the present invention, the radio base station apparatus estimates a radio wave arrival direction from radio signals from radio terminal apparatuses received by each of the plurality of receiving antennas; Alternatively, the terminal position measurement device installed independently of the radio base station device is based on the coordinate values of a plurality of radio base station devices and the coordinate values of a plurality of reference points representing positions. for each point, a step of geometrically calculates the arrival direction of radio waves to each of the radio base station apparatus from the reference point, for each of the reference point, the direction of arrival of the radio wave calculated in the step of calculating in association with the position of the reference point, and storing in advance a geometric database, arrival direction of radio waves in which a plurality of the radio base station apparatus estimated respectively When, characterized in that it has the steps of estimating a location of the wireless terminal device based on the difference between the arrival direction of radio waves from the reference point read from the geometric database to each of the radio base station apparatus Is a terminal position estimation method.
(6)また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定方法において、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。 (6) Further, according to one aspect of the present invention, in the terminal position estimation method described above, a radio wave arrival direction from the reference point read from the geometric database to the radio base station apparatus, and the radio base station apparatus Is calculated for all the radio base station devices, and the reference point having the smallest sum of the squares of the calculated angle differences is the position of the radio terminal device. It is characterized by doing.
(7)また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナを有し、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する複数の無線基地局装置から推定した前記電波の到来方向を受信する受信部と、前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置されることを特徴とする端末位置測定装置である。 (7) Further, according to one aspect of the present invention, a plurality of radio base station apparatuses that have a plurality of reception antennas and estimate the arrival directions of radio waves from radio signals from radio terminal apparatuses received by the plurality of reception antennas. For each reference point, based on the receiving unit that receives the direction of arrival of the radio wave estimated from, and the coordinate values of the plurality of wireless base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points that represent positions A geometric database creation unit that geometrically calculates the direction of arrival of radio waves from the reference points to the radio base station devices, and the geometric database creation unit that calculates the reference points for each reference point. in association with the arrival direction of the radio wave at the position of the reference point, and the geometric database for storing in advance, the radio waves of the plurality of radio base station apparatus estimated respectively A terminal position estimating section for estimating the position of the wireless terminal device based on the direction of arrival read from the geometric database the reference point to the difference between the arrival direction of radio waves to each of the radio base station apparatus, the And a terminal position measuring apparatus installed in the radio base station apparatus or independently of the radio base station apparatus.
(8)また、本発明の一態様は、上記の端末位置測定装置において、前記端末位置推定部は、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。 (8) Further, according to one aspect of the present invention, in the terminal position measurement apparatus, the terminal position estimation unit may receive a radio wave from the reference point read from the geometric database to the radio base station apparatus. And the square of the angle difference with the arrival direction of the radio wave estimated by the radio base station apparatus is calculated for all the radio base station apparatuses, and the reference point with the smallest sum of the squares of the calculated angle differences is calculated. It is set as the position of the said radio | wireless terminal apparatus.
(9)また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナを有する無線端末装置と、前記無線端末装置に無線信号を送信する複数の無線基地局装置とからなる端末位置推定システムであって、前記無線端末装置は、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、を備えることを特徴とする端末位置推定システムである。 (9) One aspect of the present invention is a terminal position estimation system including a wireless terminal device having a plurality of reception antennas and a plurality of wireless base station devices that transmit wireless signals to the wireless terminal device, the wireless terminal device, an arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of a radio wave from the radio signal from each of said radio base station device from said plurality of receiving antennas of the plurality of radio base station apparatuses each of which receives the plurality On the basis of the respective coordinate values of each of the plurality of wireless base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points representing the positions, radio waves from each of the plurality of wireless base station devices to the reference point for each reference point. geometric database creation unit which calculates the arrival direction geometrically, for each of the reference points, the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit Associates come direction to the position of the reference point, and the geometric database for storing in advance, reads the incoming direction of the radio wave from each of the arrival direction estimation unit has estimated the radio base station apparatus from the geometric database And a terminal position estimation unit that estimates the position of the own apparatus based on a difference from the arrival direction of the radio wave from each radio base station apparatus to the reference point. .
(10)また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定システムにおいて、前記端末位置推定部は、前記幾何学的データベースから読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。 (10) In addition, according to one aspect of the present invention, in the terminal position estimation system, the terminal position estimation unit may receive a radio wave from the radio base station apparatus read from the geometric database to the reference point. And the square of the angle difference with the arrival direction of the radio wave from the radio base station apparatus estimated by the arrival direction estimation unit is calculated for all the radio base station apparatuses, and the sum of the squares of the calculated angle differences The reference point having the smallest value is the position of its own device.
(11)また、本発明の一態様は、無線端末装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定するステップと、前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出するステップと、前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、前記電波の到来方向を推定するステップで推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。 (11) Further, an embodiment of the present invention, non-linear terminal device, the direction of arrival of radio waves from each of the radio base station apparatus from a radio signal from the plurality of radio base station apparatus each of a plurality of receiving antennas receives From each of the plurality of radio base station devices for each reference point based on the estimating step and the coordinate values of each of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points representing positions. Geometrically calculating the direction of arrival of radio waves at the reference point; and for each reference point, the direction of arrival of radio waves calculated in the calculating step is associated with the position of the reference point in advance, and storing the biological database, arrival direction of radio waves from each of the radio base station apparatus estimated in the step of estimating the direction of arrival of the radio wave Terminal and having the steps of: estimating a position of the own apparatus based on the difference between the radio wave arrival direction to the reference point from the geometric each of the radio base station apparatus read from the database and This is a position estimation method.
(12)また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定方法において、前記幾何学的データベースから読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。 (12) Further, according to one aspect of the present invention, in the terminal position estimation method described above, an arrival direction of a radio wave from the radio base station apparatus read from the geometric database to the reference point and the estimated radio base The square of the angle difference from the arrival direction of the radio wave from the station device is calculated for all the radio base station devices, and the reference point having the smallest sum of the squares of the calculated angle difference is set as the position of the own device. It is characterized by that.
(13)また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、を備えることを特徴とする無線端末装置である。 (13) In addition, according to one embodiment of the present invention, a plurality of reception antennas and arrival directions of radio waves from the radio base station devices from radio signals from the radio base station devices received by the plurality of reception antennas. And each of the plurality of radio base stations for each reference point based on the arrival direction estimation unit for estimating the coordinate values of each of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points representing positions. geometric database creation unit for geometrically calculates the arrival direction of the radio wave to the reference point from the station unit respectively, for each of the reference point, the direction of arrival of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit in association with the position of the reference point, and the geometric database for storing in advance, the radio base station apparatus or each of said arrival direction estimation unit estimates Each of said terminal position estimating unit that estimates a position of the own apparatus based on the difference from the radio base station apparatus and the arrival direction of the radio wave to the reference point and the arrival direction of the radio wave is read from the geometric database, A wireless terminal device.
(14)また、本発明の一態様は、上記の無線端末装置において、前記端末位置推定部は、前記幾何学的データベースから読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。
(14) Further, according to one aspect of the present invention, in the above wireless terminal device, the terminal position estimation unit includes an arrival direction of the radio wave from the wireless base station device read from the geometric database to the reference point. The square of the difference in angle with the arrival direction of the radio wave from the radio base station apparatus estimated by the arrival direction estimation unit is calculated for all the radio base station apparatuses, and the sum of the squares of the calculated difference in angle is The smallest reference point is the position of the own device.
本発明によれば、記憶部が記憶する参照ポイントごとの電波の方向及び位置と、推定した電波の到来方向に基づいて無線端末装置の位置を推定しているため、推定したそれぞれの到来方向の信頼度に基づいた無線端末位置の推定を行うことが可能となり、端末位置推定精度を向上させることができる。
また、到来方向の角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置の位置としているため、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向が優先される。つまり、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向の信頼度を高くする。これにより、推定した到来方向のうち、雑音による影響が少ないものを優先して無線端末装置の位置を推定できるため、無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる。
According to the present invention, the position of the wireless terminal device is estimated based on the direction and position of the radio wave for each reference point stored in the storage unit and the estimated arrival direction of the radio wave. The wireless terminal position can be estimated based on the reliability, and the terminal position estimation accuracy can be improved.
In addition, since the reference point with the smallest square sum of the angle difference of the arrival directions is set as the position of the wireless terminal device, the arrival direction of the wireless base station device located closer to the wireless terminal device is given priority. That is, the reliability of the arrival direction of the radio base station apparatus located closer to the radio terminal apparatus is increased. As a result, the position of the wireless terminal device can be estimated with priority given to the estimated arrival directions that are less affected by noise, and therefore the position estimation accuracy of the wireless terminal device can be improved.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳しく説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による無線装置(端末位置推定システム)の構成を示すブロック図である。図1に示す無線装置は、複数の無線基地局装置A1〜AMと、各無線基地局装置A1〜AMと所定の通信回線で接続された端末位置推定装置D1と、1又は複数の無線端末装置B1(図1では1台のみ示している)とを含んで構成される。各無線基地局装置A1〜AMと無線端末装置B1とは無線通信を行う。ここで、説明の便宜を図るため、以下、i番目の無線基地局装置A1〜AMを無線基地局装置Ai(i=1,2,…,M)と記す。なお、本実施形態では、端末位置推定装置D1は、無線基地局装置A1〜AMや無線端末装置B1から独立した装置であるが、いずれかの無線基地局装置A1〜AM内にその機能が設けられてもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless device (terminal position estimation system) according to the first embodiment of the present invention. The radio apparatus shown in FIG. 1 includes a plurality of radio base station apparatuses A1 to AM, a terminal location estimation apparatus D1 connected to each radio base station apparatus A1 to AM through a predetermined communication line, and one or a plurality of radio terminal apparatuses. B1 (only one unit is shown in FIG. 1). Each of the wireless base station devices A1 to AM and the wireless terminal device B1 perform wireless communication. Here, for convenience of explanation, the i-th radio base station apparatuses A1 to AM are hereinafter referred to as radio base station apparatuses Ai (i = 1, 2,..., M). In this embodiment, the terminal position estimation device D1 is a device independent of the radio base station devices A1 to AM and the radio terminal device B1, but the function is provided in any one of the radio base station devices A1 to AM. May be.
図1において、無線基地局装置Ai(1≦i≦M)は、複数の受信アンテナ#1〜#Niと、無線信号を送受信するための無線部R1と、複数の受信アンテナ#1〜#Niを介して無線部R1で受信した無線端末装置B1からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部T1を装備し、互いに離れた場所に設置されている。受信アンテナ#1〜#Niは、アレー状に配置されてアレーアンテナを構成している。
In Figure 1, the radio base station apparatus Ai (1 ≦ i ≦ M) includes a plurality of receiving
また、本実施形態における到来方向推定部T1は、到来方向推定方法としてCMA(Constant Modulus Algorithm)を用いる。CMAでは、所望信号の包絡線が一定であるという性質に基づいて電波の到来方向を算出する。具体的には、まず、到来方向推定部T1は、評価関数QをQ=E[||y|p−σp|q]とする。ここで、E[・]はアンサンブル平均であり、y=wTxであり、Tは転置を表す。また、w=[w1,w2,…wNi]Tであり、x=[x1,x2,…,xNi]Tである。wjはj番目の受信アンテナ#1〜#Niのウェイトであり、xjは、j番目の受信アンテナ#1〜#Niで受信した無線信号のシンボルである。ウェイトとは、各受信アンテナ#1〜#Niの受信信号を合成する際の重みである。σは、所望信号の包絡線値である。次に、到来方向推定部T1は、最急勾配法やマルカート法を用いて、評価関数が最小となるように各受信アンテナ#1〜#Niのウェイトwjを決定する。そして、到来方向推定部T1は、ウェイトwj(1≦j≦Ni)に基づきアンテナ指向性パターンにおけるピーク値の角度を求め、この角度を電波の到来方向とする。
なお、本実施形態では、到来方向推定方法としてCMAを用いているが、MMSE(Minimum Mean Square Error)やMUSIC(Multiple Signal Classification)法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法を用いてもよい。
In addition, the arrival direction estimation unit T1 in the present embodiment uses CMA (Constant Modulus Algorithm) as an arrival direction estimation method. In CMA, the arrival direction of radio waves is calculated based on the property that the envelope of a desired signal is constant. Specifically, first, the arrival direction estimation unit T1 is the evaluation function Q Q = E a [|| y | q | p -σ p]. Here, E [•] is an ensemble average, y = w T x, and T represents transposition. In addition, w = [w1, w2, ... wN i] is a T, x = [x1, x2 , ..., xN i] is a T. wj is the weight of the j-th receive
In this embodiment, CMA is used as the direction of arrival estimation method. However, any method for estimating the direction of arrival using a plurality of antennas such as MMSE (Minimum Mean Square Error) and MUSIC (Multiple Signal Classification) methods can be used. It may be used.
各無線基地局装置A1〜AMは、無線端末装置B1から送信された無線信号を受信し、それぞれの到来方向推定部T1にて電波の到来方向を推定する。そして、各無線基地局装置A1〜AMは、推定した到来方向を端末位置推定装置D1に送信する。端末位置推定装置D1は、各無線基地局装置A1〜AMから受信した到来方向に基づいて無線端末装置B1の位置を推定する。 Each of the radio base station apparatuses A1 to AM receives the radio signal transmitted from the radio terminal apparatus B1, and estimates the arrival direction of the radio wave by each arrival direction estimation unit T1. And each wireless base station apparatus A1-AM transmits the estimated arrival direction to the terminal position estimation apparatus D1. The terminal position estimation device D1 estimates the position of the wireless terminal device B1 based on the arrival directions received from the wireless base station devices A1 to AM.
図2は、本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。図2に示すように、所定の方向をX軸方向とし、X軸方向に対し直交する方向をY軸方向としてXY座標系を定める。また、無線基地局装置A1〜AMと無線通信可能なエリア内にR個(Rは1以上の整数)の参照ポイントr(r=1,2,…,R)を設ける。また、参照ポイントrのXY座標値を(xr,yr)と定義し、参照ポイントrから無線基地局装置Aiへの電波の到来方向のX軸方向に対する角度を到来角θirと定義する。到来角θirは、参照ポイントrと無線基地局装置Aiの位置関係で定められる電波の方向である。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the angle of arrival and the reference point according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, an XY coordinate system is defined with a predetermined direction as an X-axis direction and a direction orthogonal to the X-axis direction as a Y-axis direction. Further, R reference points r (r = 1, 2,..., R) are provided in an area in which radio communication with the radio base station apparatuses A1 to AM is possible. Further, the XY coordinate value of the reference point r is defined as (x r , y r ), and the angle of the arrival direction of the radio wave from the reference point r to the radio base station apparatus Ai with respect to the X-axis direction is defined as the arrival angle θ ir . . The arrival angle θ ir is the direction of the radio wave determined by the positional relationship between the reference point r and the radio base station apparatus Ai.
図3は、本実施形態による端末位置推定装置D1の機能構成を示すブロック図である。端末位置推定装置D1は、推定到来角受信部D11と、端末位置推定部D12と、幾何学的データベースCと、幾何学的データベース作成部C1とを含んで構成される。
推定到来角受信部D11は、無線基地局装置A1〜AMからそれぞれの推定到来角φiを受信し、受信した推定到来角φiを端末位置推定部D12に出力する。推定到来角φiは、無線基地局装置A1〜AMが推定した電波の到来方向のX軸方向に対する角度である。
幾何学的データベースC(記憶部)は、無線基地局装置A1〜AMと無線通信可能なエリア内の所定の位置を表す複数の参照ポイントrごとに、参照ポイントrのXY座標値と到来角θir(参照ポイントrからそれぞれの無線基地局装置A1〜AMへの電波の到来方向)を記憶する。幾何学的データベースCに記憶されているデータについては後述する。
端末位置推定部D12は、入力された推定到来角φiと幾何学的データベースCから読み出した到来角θirとの差に基づいて無線端末装置B1の位置を推定する。端末位置推定部D12の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部C1は、各無線基地局装置A1〜AMのXY座標値と参照ポイントrのXY座標値に基づいて幾何学的に到来角θirを算出し、幾何学的データベースCに格納する。なお、各無線基地局装置A1〜AMのXY座標値と参照ポイントrのXY座標値は、予め端末位置推定装置D1に設定されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the terminal position estimation apparatus D1 according to the present embodiment. The terminal position estimation device D1 includes an estimated arrival angle reception unit D11, a terminal position estimation unit D12, a geometric database C, and a geometric database creation unit C1.
The estimated arrival angle receiving unit D11 receives each estimated arrival angle φ i from the radio base station apparatuses A1 to AM, and outputs the received estimated arrival angle φ i to the terminal position estimation unit D12. The estimated arrival angle φ i is an angle of the arrival direction of the radio wave estimated by the radio base station apparatuses A1 to AM with respect to the X-axis direction.
The geometric database C (storage unit) stores the XY coordinate value and the angle of arrival θ of the reference point r for each of the plurality of reference points r representing a predetermined position in the area where the radio base station apparatuses A1 to AM can communicate with each other. ir (the direction of arrival of radio waves from the reference point r to each of the radio base station apparatuses A1 to AM) is stored. Data stored in the geometric database C will be described later.
The terminal position estimation unit D12 estimates the position of the wireless terminal device B1 based on the difference between the input estimated arrival angle φ i and the arrival angle θ ir read from the geometric database C. Detailed processing of the terminal position estimation unit D12 will be described later.
The geometric database creation unit C1 geometrically calculates the arrival angle θ ir based on the XY coordinate values of the radio base station apparatuses A1 to AM and the XY coordinate value of the reference point r, and stores them in the geometric database C. Store. Note that the XY coordinate values of the radio base station apparatuses A1 to AM and the XY coordinate value of the reference point r are set in advance in the terminal position estimation apparatus D1.
図4は、本実施形態による幾何学的データベースCが記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。図示するように、参照テーブルは、行と列からなる2次元の表形式のデータであり、参照ポイントと、基地局での到来角との各項目の列を有している。このテーブルの各行は参照ポイント毎に存在する。参照ポイントのデータ(項目)は、参照ポイントrのXY座標値(xr,yr)を保持する。基地局での到来角は、参照ポイントrから各無線基地局装置Aiへの電波の到来角θirである。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a data structure and an example of a reference table stored in the geometric database C according to the present embodiment. As shown in the figure, the reference table is two-dimensional tabular data composed of rows and columns, and has columns for each item of reference points and angles of arrival at the base station. Each row of this table exists for each reference point. The reference point data (item) holds the XY coordinate values (x r , y r ) of the reference point r. The arrival angle at the base station is the arrival angle θ ir of radio waves from the reference point r to each radio base station apparatus Ai.
次に、図5を参照して端末位置推定部D12による端末位置推定処理について説明する。図5は、本実施形態による端末位置推定処理を説明するための概略図である。端末位置推定部D12は、まず、次の式(1)により各参照ポイントの評価値Erを算出する。そして、評価値Erが最小となる参照ポイントrのXY座標値(xr,yr)を無線端末装置B1の位置とする。 Next, terminal position estimation processing by the terminal position estimation unit D12 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining terminal position estimation processing according to the present embodiment. The terminal position estimation unit D12 first calculates the evaluation value Er of each reference point according to the following equation (1). Then, the XY coordinate value (x r , y r ) of the reference point r that minimizes the evaluation value Er is set as the position of the wireless terminal device B1.
評価値Erが最小となる座標を無線端末位置Bの位置とすることにより、無線端末装置B1とより近い位置にある無線基地局装置A1〜AMにおける推定到来角φiが優先されるため、端末位置推定精度を向上させることができる。図5を例に説明する。実際の無線端末装置B1の位置Pは、参照ポイント2より参照ポイント1に近い位置である。また、位置Pは、無線基地局装置A1の位置に比べ無線基地局装置A2の位置に近い。このため、無線基地局装置A1における参照ポイント1に対する角度差|θ11−φ1|と参照ポイント2に対する角度差|θ12−φ1|とは大差なくほぼ等しい。これに対し、無線基地局装置A2における参照ポイント1に対する角度差|θ21−φ2|は参照ポイント2に対する角度差|θ22−φ2|に比べ小さい。つまり、無線端末装置B1の位置Pと近い位置にある無線基地局装置A2の角度差の方がより正確に無線端末装置B1の位置Pを表している。よって、角度差の二乗和Erが最小となる座標を無線端末装置B1の位置Pとすることにより、より精度良く無線端末装置B1の位置Pを推定することができる。
By setting the coordinate at which the evaluation value Er is minimum as the position of the wireless terminal position B, the estimated arrival angle φ i in the wireless base station apparatuses A1 to AM located closer to the wireless terminal apparatus B1 is prioritized. The position estimation accuracy can be improved. An example will be described with reference to FIG. The actual position P of the wireless terminal device B1 is closer to the
次に、上述した構成による無線装置の動作を説明する。無線端末装置B1が無線信号を送信すると、無線基地局装置A1〜AMの無線部R1が、複数の受信アンテナ#1〜#Niを介して送信された無線信号を受信する。そして、無線基地局装置A1〜AMの到来方向推定部T1が、それぞれ受信した無線信号から電波の到来方向の推定到来角φiを算出し、算出した推定到来角φiを端末位置推定装置D1に送信する。端末位置推定装置D1は、各無線基地局装置A1〜AMから受信した推定到来角φiと参照テーブルから読み出したθirを参照して式(1)により各参照ポイントの評価値Erを算出し、評価値Erが最も小さい参照ポイントのXY座標値を無線端末装置B1の位置とする。
Next, the operation of the wireless device configured as described above will be described. When the wireless terminal device B1 transmits a radio signal, the radio unit R1 of the radio base station apparatus A1~AM receives a radio signal transmitted through a plurality of receive
このように、本実施形態によれば、角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置B1の位置としているため、無線端末装置B1のより近くに位置する無線基地局装置Aiの推定到来角φiが優先される。これにより、雑音による影響が少ない推定到来角φiを優先して無線端末装置B1の位置を推定できるため、無線端末装置B1の位置推定精度を向上させることができる。 Thus, according to this embodiment, since the reference point with the smallest sum of squares of the angle difference is the position of the wireless terminal device B1, the estimated arrival of the wireless base station device Ai located closer to the wireless terminal device B1 is reached. The angle φ i is given priority. Thereby, since the position of the wireless terminal device B1 can be estimated with priority on the estimated arrival angle φ i that is less affected by noise, the position estimation accuracy of the wireless terminal device B1 can be improved.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図6は、本実施形態による無線装置(端末位置推定システム)の構成を示すブロック図である。図6に示す無線装置は、複数の無線基地局装置S1〜SMと、1又は複数の無線端末装置B2(図6では1台のみ示している)とを含んで構成される。第1の実施形態では、端末位置推定装置D1が、無線基地局装置A1〜AMが推定した推定到来角φiに基づいて無線端末装置B1の位置を推定したが、本実施形態では、無線端末装置B2が複数の受信アンテナ#1〜#L(Lは2以上の整数)を備え、自身の位置を推定する。ここで、説明の便宜を図るため、以下、i番目の無線基地局装置S1〜SMを無線基地局装置Si(i=1,2,…,M)と記す。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the wireless device (terminal position estimation system) according to this embodiment. 6 includes a plurality of radio base station apparatuses S1 to SM and one or a plurality of radio terminal apparatuses B2 (only one is shown in FIG. 6). In the first embodiment, the terminal position estimation device D1 estimates the position of the wireless terminal device B1 based on the estimated arrival angle φ i estimated by the wireless base station devices A1 to AM. The device B2 includes a plurality of receiving
図7は、本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。図7に示すように、所定の方向をX軸方向とし、X軸方向に対し直交する方向をY軸方向としてXY座標系を定める。また、無線基地局装置S1〜SMと無線通信可能なエリア内にR個の参照ポイントr(r=1,2,…,R)を設ける。また、参照ポイントrのXY座標値を(xr,yr)と定義し、無線基地局装置Siから参照ポイントrへの電波の到来方向のX軸方向に対する角度を到来角ψirと定義する。到来角ψirは、参照ポイントrと無線基地局装置Siの位置関係で定められる電波の方向である。 FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the angle of arrival and the reference point according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, an XY coordinate system is defined with a predetermined direction as an X-axis direction and a direction orthogonal to the X-axis direction as a Y-axis direction. Also, R reference points r (r = 1, 2,..., R) are provided in an area where radio communication with the radio base station apparatuses S1 to SM is possible. Further, the XY coordinate value of the reference point r is defined as (x r , y r ), and the angle of the arrival direction of the radio wave from the radio base station apparatus Si to the reference point r with respect to the X-axis direction is defined as the arrival angle ψ ir . . The arrival angle ψ ir is the direction of the radio wave determined by the positional relationship between the reference point r and the radio base station apparatus Si.
図8は、本実施形態による無線端末装置B2の機能構成を示すブロック図である。無線端末装置B2は、複数の受信アンテナ#1〜#Lと、無線信号を送受信するための無線部R2と、到来方向推定部T2と、端末位置推定部D2と、幾何学的データベースC2と、幾何学的データベース作成部C3とを含んで構成される。受信アンテナ#1〜#Lは、アレー状に配置されてアレーアンテナを構成している。なお、本実施形態では、無線部R2と、到来方向推定部T2と、端末位置推定部D2とは、電子回路又は電気回路により実装される。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a functional configuration of the wireless terminal device B2 according to the present embodiment. The radio terminal device B2 includes a plurality of receiving
到来方向推定部T2は、複数の受信アンテナ#1〜#Lを介して無線部R2で受信した無線基地局装置S1〜SMからの無線信号から各無線基地局装置S1〜SMからの電波の到来方向を推定し、推定した到来方向の推定到来角φ’iを端末位置推定部D2に出力する。推定到来角φ’iは、無線基地局装置Siからの電波の推定方向のX軸方向に対する角度である。具体的には、到来方向推定部T2は、到来方向推定方法としてCMAを用いる。なお、本実施形態では、到来方向推定方法としてCMAを用いているが、MMSEやMUSIC法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法を用いてもよい。
また、各無線基地局装置S1〜SMから送信される無線信号は、時分割により無線基地局装置S1〜SM毎に送信される時間が異なる。よって、無線端末装置B2は、無線信号の受信時間に基づいてどの無線基地局装置S1〜SMからの無線信号かを判別する。なお、本実施形態では、時分割により無線基地局装置S1〜SMを判別しているが、例えば、送信周波数による周波数分割や符号による空間分割など任意の方法を用いて各無線基地局装置S1〜SMの無線信号を判別してもよい。
The arrival direction estimation unit T2 receives radio waves from the radio base station devices S1 to SM from radio signals from the radio base station devices S1 to SM received by the radio unit R2 via the plurality of
Further, the radio signals transmitted from the respective radio base station apparatuses S1 to SM have different times transmitted for the respective radio base station apparatuses S1 to SM by time division. Therefore, the wireless terminal device B2 determines which wireless base station device S1 to SM is the wireless signal based on the reception time of the wireless signal. In this embodiment, the radio base station apparatuses S1 to SM are discriminated by time division. However, for example, each radio base station apparatus S1 to S1 is used by using an arbitrary method such as frequency division by transmission frequency or space division by code. The SM radio signal may be determined.
幾何学的データベースC2(記憶部)は、無線基地局装置S1〜SMと無線通信可能なエリア内の所定の位置を表す複数の参照ポイントrごとに、参照ポイントrのXY座標値と到来角ψir(無線基地局装置S1〜SMから参照ポイントへの電波の到来方向)を記憶する。幾何学的データベースC2に記憶されているデータについては後述する。
端末位置推定部D2は、入力された推定到来角φ’iと幾何学的データベースC2から読み出した到来角ψirとの差に基づいて無線端末装置B2の位置を推定する。端末位置推定部D2の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部C3は、各無線基地局装置S1〜SMのXY座法値と参照ポイントrのXY座標値に基づいて幾何学的に到来角ψirを算出し、幾何学的データベースC2に格納する。なお、各無線基地局装置S1〜SMのXY座法値と参照ポイントrのXY座標値は、予め無線端末装置B2に設定されている。
The geometric database C2 (storage unit) stores an XY coordinate value and an arrival angle ψ of a reference point r for each of a plurality of reference points r representing a predetermined position in an area capable of wireless communication with the radio base station apparatuses S1 to SM. ir (the arrival direction of radio waves from the radio base station apparatuses S1 to SM to the reference point) is stored. The data stored in the geometric database C2 will be described later.
The terminal position estimation unit D2 estimates the position of the wireless terminal device B2 based on the difference between the input estimated arrival angle φ ′ i and the arrival angle ψ ir read from the geometric database C2. Detailed processing of the terminal position estimation unit D2 will be described later.
The geometric database creation unit C3 geometrically calculates the arrival angle ψ ir based on the XY coordinate value of each of the radio base station apparatuses S1 to SM and the XY coordinate value of the reference point r, and the geometric database C2 To store. Note that the XY coordinate value of each of the radio base station apparatuses S1 to SM and the XY coordinate value of the reference point r are set in advance in the radio terminal apparatus B2.
図9は、本実施形態による幾何学的データベースC2が記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。図示するように、参照テーブルは、行と列からなる2次元の表形式のデータであり、参照ポイントと、無線端末での到来角との各項目の列を有している。このテーブルの各行は参照ポイント毎に存在する。参照ポイントのデータ(項目)は、参照ポイントrのXY座標値(xr,yr)を保持する。無線端末での到来角は、各無線基地局装置Siから参照ポイントrへの電波の到来角ψirである。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a data structure and a data example of a reference table stored in the geometric database C2 according to the present embodiment. As shown in the figure, the reference table is two-dimensional tabular data composed of rows and columns, and has columns for each item of a reference point and an arrival angle at the wireless terminal. Each row of this table exists for each reference point. The reference point data (item) holds the XY coordinate values (x r , y r ) of the reference point r. The arrival angle at the wireless terminal is an arrival angle ψ ir of radio waves from each wireless base station device Si to the reference point r.
次に、端末位置推定部D2による端末位置推定処理について説明する。端末位置推定部D2は、まず、次の式(2)により各参照ポイントの評価値E’r(r=1,2,…,R)を算出する。そして、評価値E’rが最小となる参照ポイントrのXY座標値(xr,yr)を無線端末装置B2の位置とする。 Next, terminal position estimation processing by the terminal position estimation unit D2 will be described. The terminal position estimation unit D2 first calculates an evaluation value E′r (r = 1, 2,..., R) of each reference point by the following equation (2). Then, the XY coordinate value (x r , y r ) of the reference point r that minimizes the evaluation value E′r is set as the position of the wireless terminal device B2.
次に、上述した構成による無線端末装置B2の動作を説明する。まず、受信アンテナ#1〜#Lを介して無線部R2が各無線基地局装置S1〜SMからの無線信号を受信する。そして、到来方向推定部T2が、各無線基地局装置S1〜SMから受信した無線信号に基づいて、各無線基地局装置S1〜SMからの電波の到来方向の推定到来角φ’iを算出する。次に、端末位置推定部D2が、到来方向推定部T2が算出した推定到来角φ’iと参照テーブルから読み出した到来角ψirを参照して式(2)により各参照ポイントの評価値E’rを算出し、評価値E’rが最も小さい参照ポイントのXY座標値を無線端末装置B2の位置とする。
Next, the operation of the wireless terminal device B2 configured as described above will be described. First, the radio unit R2 receives radio signals from the radio base station apparatuses S1 to SM via the
このように、本実施形態によれば、角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置B2の位置としているため、無線端末装置B2のより近くに位置する無線基地局装置Aiの推定到来角φ’iが優先される。これにより、雑音による影響が少ない推定到来角φ’iを優先して無線端末装置B2の位置を推定できるため、無線端末装置B2の位置推定精度を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, since the reference point with the smallest sum of squares of the angle difference is the position of the radio terminal apparatus B2, the estimated arrival of the radio base station apparatus Ai located closer to the radio terminal apparatus B2 The angle φ ′ i is preferred. Thereby, since the position of the wireless terminal device B2 can be estimated with priority on the estimated arrival angle φ ′ i that is less influenced by noise, the position estimation accuracy of the wireless terminal device B2 can be improved.
また、図3に示す端末位置推定装置又は図8に示す無線端末装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、端末位置推定処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Also, a program for realizing the functions of the terminal position estimation device shown in FIG. 3 or the wireless terminal device shown in FIG. 8 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The terminal position estimation process may be performed by reading and executing. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices.
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
#1,#2,…,#NM,#L 受信アンテナ
A1,A2,…,AM,S1,S2,…,SM 無線基地局装置
B1,B2 無線端末装置
C,C2 幾何学的データベース
C1,C3 幾何学的データベース作成部
D1 端末位置推定装置
D11 推定到来角受信部
D2,D12 端末位置推定部
R1,R2 無線部
T1,T2 到来方向推定部
# 1, # 2,..., #N M , #L Receiving antennas A1, A2,..., AM, S1, S2,..., SM Radio base station equipment B1, B2 Radio terminal equipment C, C2 Geometric database C1, C3 Geometric database creation unit D1 Terminal location estimation device D11 Estimated arrival angle reception unit D2, D12 Terminal location estimation unit R1, R2 Radio unit T1, T2 Arrival direction estimation unit
Claims (14)
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、
前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、
前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 Multiple receive antennas;
An arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of radio waves from radio signals transmitted and received between the radio base station apparatus and the radio terminal apparatus received by each of the plurality of reception antennas;
Based on the coordinate values of each of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points representing the positions, the reference point is determined by the positional relationship between the reference point and the radio base station device for each reference point. A geometric database creation unit for geometrically calculating the direction of radio waves,
For each of the reference points, in association with the direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database that stores in advance,
A terminal position estimation unit that estimates the position of the wireless terminal device based on the arrival direction of the radio wave estimated by the arrival direction estimation unit, and the direction and position of the radio wave for each reference point read from the geometric database ;
A terminal position estimation system comprising:
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を具備する複数の無線基地局装置と、
前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、
前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置される端末位置測定装置と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 Multiple receive antennas;
An arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of a radio wave from a radio signal from a wireless terminal device received by each of the plurality of reception antennas;
A plurality of radio base station devices comprising:
Radio waves from the reference point to each of the radio base station devices for each reference point based on the coordinate values of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of a plurality of reference points representing positions. A geometric database creation unit for geometrically calculating the direction of arrival of
For each of the reference points, it associates the incoming direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database that stores in advance,
The radio terminal based on a difference between an arrival direction of the radio wave estimated by each of the plurality of radio base station apparatuses and an arrival direction of the radio wave from the reference point read from the geometric database to the radio base station apparatus A terminal position estimator for estimating the position of the device;
A terminal position measuring device installed in the radio base station device or independently from the radio base station device;
A terminal position estimation system comprising:
複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向を幾何学的に算出するステップと、
前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、
前記電波の到来方向を推定するステップで推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 Estimating the direction of arrival of radio waves from radio signals transmitted and received between a radio base station apparatus and a radio terminal apparatus received by each of a plurality of receiving antennas;
Based on the coordinate values of each of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of the plurality of reference points representing the positions, the reference point is determined by the positional relationship between the reference point and the radio base station device for each reference point. Calculating the direction of the radio wave geometrically;
For each of the reference points , associating the direction of the radio wave calculated in the calculating step with the position of the reference point, and storing in advance in a geometric database ;
Estimating a location of the wireless terminal device based an arrival direction of the radio wave estimated in the step of estimating an arrival direction of the radio wave, the radio wave direction and position of each of the reference points read from the geometric database When,
A terminal location estimation method characterized by comprising:
複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、
前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置された端末位置測定装置が、
複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出するステップと、
前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、
複数の前記無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と、前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 The wireless base station device
Estimating a direction of arrival of radio waves from a radio signal from a wireless terminal device received by each of a plurality of receiving antennas;
A terminal position measuring device installed in the radio base station device or independently from the radio base station device ,
Based on each coordinate value of each of a plurality of radio base station devices and each coordinate value of a plurality of reference points representing positions, radio waves from the reference point to each of the radio base station devices for each reference point Calculating the direction of arrival geometrically;
For each of the reference points, and storing the incoming direction of the radio wave calculated in the step of calculating in association with the position of the reference point, the advance geometric database,
An arrival direction of the radio wave which a plurality of the radio base station apparatus estimated respectively, on the basis of the difference between the arrival direction of radio waves from the reference point read from the geometric database to each of the radio base station apparatus radio Estimating the position of the terminal device;
A terminal location estimation method characterized by comprising:
前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、
前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置されることを特徴とする端末位置測定装置。 Receiving that has a plurality of receiving antennas and receives the direction of arrival of the radio waves estimated from a plurality of radio base station apparatuses that estimate the direction of arrival of radio waves from radio signals from radio terminal apparatuses received by each of the plurality of receiving antennas And
Radio waves from the reference point to each of the radio base station devices for each reference point based on the coordinate values of the plurality of radio base station devices and the coordinate values of a plurality of reference points representing positions. A geometric database creation unit for geometrically calculating the direction of arrival of
For each of the reference points, it associates the incoming direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database that stores in advance,
The radio terminal based on a difference between an arrival direction of the radio wave estimated by each of the plurality of radio base station apparatuses and an arrival direction of the radio wave from the reference point read from the geometric database to the radio base station apparatus A terminal position estimator for estimating the position of the device;
And a terminal position measuring apparatus installed in the radio base station apparatus or independently of the radio base station apparatus.
前記無線端末装置は、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、
前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。 A terminal position estimation system comprising a wireless terminal device having a plurality of receiving antennas and a plurality of wireless base station devices that transmit wireless signals to the wireless terminal device,
The wireless terminal device
A direction-of-arrival estimation unit that estimates a direction of arrival of radio waves from each of the radio base station devices from radio signals from the plurality of radio base station devices received by each of the plurality of reception antennas;
Based on each coordinate value of each of the plurality of radio base station devices and each coordinate value of a plurality of reference points representing positions, for each reference point, from each of the plurality of radio base station devices to the reference point A geometric database creation unit for geometrically calculating the direction of arrival of radio waves,
For each of the reference points, it associates the incoming direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database that stores in advance,
The difference between the arrival direction of the radio wave from each of the radio base station devices estimated by the arrival direction estimation unit and the arrival direction of the radio wave from each of the radio base station devices read from the geometric database to the reference point A terminal position estimator for estimating the position of the own apparatus based on;
A terminal position estimation system comprising:
複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定するステップと、
前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出するステップと、
前記参照ポイントごとに、前記算出するステップで算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め幾何学的データベースに記憶するステップと、
前記電波の到来方向を推定するステップで推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。 No line terminal device,
Estimating an arrival direction of radio waves from each of the radio base station devices from radio signals from a plurality of radio base station devices received by each of the plurality of receiving antennas;
Based on each coordinate value of each of the plurality of radio base station devices and each coordinate value of a plurality of reference points representing positions, for each reference point, from each of the plurality of radio base station devices to the reference point Calculating the direction of arrival of radio waves geometrically;
For each reference point, associating the direction of arrival of the radio wave calculated in the calculating step with the position of the reference point, and storing in advance in a geometric database;
The direction of arrival of radio waves from each of the radio base station devices estimated in the step of estimating the direction of arrival of radio waves and the direction of arrival of radio waves from each of the radio base station devices read from the geometric database to the reference point Estimating the position of the device based on the difference between,
A terminal location estimation method characterized by comprising:
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
前記複数の無線基地局装置のそれぞれの座標値と位置を表す複数の参照ポイントのそれぞれの座標値とに基づいて、前記参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向を幾何学的に算出する幾何学的データベース作成部と、
前記参照ポイントごとに、前記幾何学的データベース作成部で算出した前記電波の到来方向を前記参照ポイントの位置に対応付けて、予め記憶する幾何学的データベースと、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記幾何学的データベースから読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。 Multiple receive antennas;
A direction-of-arrival estimation unit that estimates a direction of arrival of radio waves from each of the radio base station devices from radio signals from a plurality of radio base station devices received by each of the plurality of reception antennas;
Based on each coordinate value of each of the plurality of radio base station devices and each coordinate value of a plurality of reference points representing positions, for each reference point, from each of the plurality of radio base station devices to the reference point A geometric database creation unit for geometrically calculating the direction of arrival of radio waves,
For each of the reference points, it associates the incoming direction of the radio wave which is calculated by the geometric database creation unit to the position of the reference point, and the geometric database that stores in advance,
The difference between the arrival direction of the radio wave from each of the radio base station devices estimated by the arrival direction estimation unit and the arrival direction of the radio wave from each of the radio base station devices read from the geometric database to the reference point A terminal position estimator for estimating the position of the own apparatus based on;
A wireless terminal device comprising:
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