JP5555347B1 - 位置検知システム及び位置検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置を広範囲に亘り効率よく検知できるようにする。
【解決手段】移動体３に設けられた移動端末１０と移動体３が移動するエリアに設けられた複数の基地局２０と、サーバ装置３０とを含む位置標定システムを用いて構成される位置検知システム１において、基地局２０Ａ及び基地局２０Ｂが、移動端末１０から送られてくる位置標定信号８００に基づき、自身のアンテナ群２５のアンテナ配列軸の方向に移動端末１０を捕捉し、移動端末１０を捕捉しているアンテナ配列軸の方向と、基地局２０Ａと基地局２０Ｂとを結ぶ線分の方向とがなす角度θをサーバ装置３０に送信し、サーバ装置３０が、記憶している各基地局２０Ａ，２０Ｂの絶対位置と、基地局２０Ａから送られてくる角度θである角度θ１と、基地局２０Ｂから送られてくる角度θである角度θ２とに基づき、移動端末１０の絶対位置を求める。
【選択図】図５

Description

この発明は、位置検知システム及び位置検知方法に関し、とくに移動体の位置を広範囲に亘って効率よく検知する技術に関する。

移動体の位置を検知する仕組みとして、例えば、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位置検知システムが開示されている。

また上記位置標定システムを応用したものとして、例えば、特許文献１には、携帯端末が、位置標定に用いた座標系と絶対方位との関係を示す情報である基地局情報を基地局から受信し、受信信号強度に基づき指向性アンテナの指向方向が基地局の方向を向くように誘導する画面を表示し、標定した端末位置と基地局情報とに基づき絶対方位を示す情報を出力することが記載されている。

特開２０１１−２４２１６５号公報

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

非特許文献１に開示されている位置検知システムにおいては、基地局のアンテナの指向性によって位置検知が可能なエリア（以下、検知エリアと称する。）が定まる。例えば、指向角が９０°である場合、検知エリアは基地局と測定対象である携帯端末の高さとの差を半径とする円形のエリアとなる。基地局のアンテナとして指向性を有するものを採用する理由は、間接波（マルチパス、反射波等）の影響を避けて検知精度を確保（直接波によって位置検知を行うことで検知精度が高まる）するためである。

しかし指向性のアンテナを採用することで基地局一台あたりの検知エリアの大きさが制限され、広範囲に亘って位置検知システムを展開しようとすると短い間隔で多数の基地局を設置する必要があり、とくに基地局間でハンドオーバが確実に行われるようにしようとすれば、基地局を密接して配置する必要があり、基地局の台数が増えて設置や保守に要する負荷やコストが増大することとなる。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、移動体の位置を広範囲に亘って効率よく検知することが可能な、位置検知システム及び位置検知方法を提供することを目的としてなされたものである。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部と、第１のアンテナ対の各アンテナと第２のアンテナ対の各アンテナとを平面上に矩形状に並べるとともに、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対を配置して構成されるアンテナ群と、を有する複数の基地局と、前記基地局の夫々と通信可能に接続されるサーバ装置と、を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知システムであって、前記基地局である第１の基地局及び第２の基地局が、夫々、前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第１閾値を超えている場合は、前記アンテナ群を構成するアンテナのうちの２つのアンテナがそれぞれ受信する前記位置標定信号の位相差から求まる前記移動端末の方向と、予め設定されている前記アンテナ群と前記移動端末との高さの差と、に基づき前記移動端末の相対位置を求め、求めた前記相対位置を前記サーバ装置に送信し、前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が前記第１閾値以下であり、かつ、前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第２閾値（＜第１閾値）を超えている場合は、前記矩形の中心を通り前記平面に交差する回転軸を中心に前記アンテナ群を回転させ、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるアンテナ配列軸を挟んで隣り合う２つのアンテナによって受信される前記位置評定信号の位相差が最小になる際の前記アンテナ配列軸の方向と、前記第１の基地局と前記第２の基地局とを結ぶ線分の方向とがなす角度θを前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、予め記憶している前記第１の基地局及び前記第２の基地局の夫々の絶対位置と前記相対位置とに基づき、あるいは、前記絶対位置と前記第１の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ１と前記第２の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ２とに基づき、前記移動端末の絶対位置を求めることとする。

本発明は、基地局のアンテナ群のアンテナ配列軸の近傍において比較的高い位置標定精度が得られることを利用して、間接波（マルチパス、反射波等）の影響が大きい基地局から離れた場所においても、移動端末の位置を正確に標定できるようにしたものである。具体的には、第１の基地局及び第２の基地局の夫々が、移動端末から送られてくる位置標定信号に基づき、夫々のアンテナ配列軸の方向に移動端末を捕捉し、夫々のアンテナ配列軸の方向と、第１の基地局と第２の基地局とを結ぶ線分の方向とがなす角度θ（夫々、角度θ１，θ２）をサーバ装置に送信し、サーバ装置が、角度θ１，θ２と、予め記憶している（既知の）、第１の基地局及び第２の基地局の夫々の絶対位置（もしくは第１の基地局と第２の基地局との間の距離）とに基づき、移動端末の絶対位置を（幾何学的に）求める。本発明によれば、移動体が基地局から離れた場所に存在する場合でも、移動体の正確な位置を標定することができ、１つの基地局によって移動体の位置を標定できる範囲を拡大することができる。このため、設置や保守に要する負荷やコストを抑えて、広範囲に亘って位置検知システムを展開することができる。
また移動端末から受信した位置標定信号の受信電界強度が強い場合は（受信電界強度＞第１閾値）、位相差に基づき正確に移動端末の現在位置を標定した結果をサーバ装置に送信し、受信電界強度が第１閾値以下でありかつ第２閾値を超えている場合は(第２閾値＜受信電界強度≦第１閾値）、前述の幾何学的な方法で移動端末の絶対位置を求めるべく角度θをサーバ装置に送信するので、基地局やサーバ装置に不必要に負荷を与えず効率よく移動体の位置を標定することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局のうちの少なくともいずれかは複数の前記アンテナ群を備え、前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられていることとする。

このように複数のアンテナ群を組み合わせることで、異なる方向を向いたアンテナ配列軸を容易に増設することができる。そしてアンテナ配列軸の方向が増えることで、少ない回転角にて移動端末をアンテナ配列軸の方向に捕捉することが可能となり、迅速に移動端末をアンテナ配列軸の方向に捕捉することができる。このため、例えば、移動体が早い速度で移動する場合でも、移動体の位置を正確に標定することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記矩形は正方形であり、前記アンテナ配列軸は、前記矩形の対角線の方向に設定された座標軸を含むこととする。

上記矩形が正方形である場合、当該矩形の対角線の方向にもアンテナ配列軸を設けることができる。また矩形の一辺の方向を向く前述のアンテナ配列軸と組み合わせることで、異なる方向を向いたアンテナ配列軸を容易に増設することができる。そしてアンテナ配列軸の方向が増えることで、少ない回転角で移動端末をアンテナ配列軸の方向に捕捉することが可能となり、迅速に移動端末をアンテナ配列軸の方向に捕捉することができる。このため、例えば、移動体が早い速度で移動する場合でも、移動体の位置を正確に標定することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置検知システムであって、前記基地局の少なくともいずれかが前記サーバ装置として機能することとする。

このようにサーバ装置の機能を基地局に担わせることで、サーバ装置を別途用意することなく、簡素な構成で位置検知システムを実現することができる。

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。

本発明によれば、移動体の位置を広範囲に亘って効率よく検知することができる。

位置検知システム１の概略的な構成を示す図である。 移動端末１０が備える主なハードウエアを示す図である。 移動端末１０が備える主な機能を示す図である。 基地局２０が備える主なハードウエアを示す図である。 基地局２０が備える主な機能を示す図である。 サーバ装置３０が備える主なハードウエアを示す図である。 サーバ装置３０が備える主な機能を示す図である。 位置標定信号８００のデータフォーマットを示す図である。 基地局２０のアンテナ群２５を構成している各アンテナ２５１と移動端末１０が備えるアンテナ１４との関係を説明する図である。 基地局２０と移動端末１０との位置の関係を説明する図である。 基地局２０のアンテナ群２５と原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸の関係を説明する図である。 アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることを説明する図である。 アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることを説明する図である。 アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることを説明する図である。 基地局２０のアンテナの一態様を示す図である。 アンテナ配列軸を利用した位置標定の仕組みを説明する図である。 アンテナ配列軸を利用した位置標定の仕組みを説明する図である。 捕捉可能エリア７１の構成例を示す図である。 基地局側処理Ｓ１７００を説明するフローチャートである。 角度θ情報１８００のデータ構成である。 サーバ装置側処理Ｓ１９００を説明するフローチャートである。 現在位置情報２０００の一例である。

図１に実施形態として説明する位置検知システム１の概略的な構成を示している。位置検知システム１は、例えば、倉庫や工場等において移動体３（商品、搬送／運搬車両等）の位置を管理するシステム、工場等において移動体３（ロボット、搬送／運搬車両等）の誘導を行うシステム、移動体３（車両や歩行者等）の現在位置の監視を行うシステム、移動体３の安全確保を行うシステム、移動体３に対して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いて移動体３（人）の避難誘導を支援するシステムなどに適用される。

位置検知システム１は、当該システムが適用されるエリア（以下、サービス提供エリアと称する。）内を移動する移動体３に設けられる移動端末１０、サービス提供エリアの全体をカバーするように設けられる複数の基地局２０、移動体３の管理や監視等を行う、情報処理システムのシステム管理センタなどに設けられるサーバ装置３０などを含んで構成されている。

サービス提供エリアが屋内である場合、基地局２０は、例えば、柱や建物の壁等に設けられる。またサービス提供エリアが屋外である場合、基地局２０は、例えば、電柱や鉄塔等の構造物に設けられる。図１では、各基地局２０の設置高さを一致させて描いているが、各基地局２０の設置高さは必ずしも一致していなくてもよい。また図１では、移動体３の移動面を平坦に描いているが、移動面は必ずしも平坦でなくてもよい。基地局２０と移動端末１０とは、無線もしくは有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３０と通信可能に接続されている。

図２に移動端末１０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動端末１０は、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（半導体メモリ等）、無線通信インタフェース１３、アンテナ１４、入力装置１５（タッチパネル、操作ボタン等）、及び出力装置１６（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、スピーカ等）を備える。これらの構成要素は、内部バス１７を介して互いに通信可能に接続されている。

アンテナ１４は、例えば、指向性アンテナである。サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ１４は円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、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からである。

図３に移動端末１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動端末１０は、位置標定信号送信部１０１、情報送受信部１０２、及び情報表示部１０３を備える。これらの機能は、移動端末１０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動端末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って実現される。

このうち位置標定信号送信部１０１は、後述する位置標定システムで用いられる無線信号である位置標定信号８００を、無線通信インタフェース１３から送信する。尚、位置標定信号送信部１０１は、例えば、予め設定されたタイミング（例えば、一定時間ごと、ユーザによって登録された時間等）が到来すると、位置標定信号８００を自動的に送信する。

情報送受信部１０２は、無線通信インタフェース１３により基地局２０やサーバ装置３０と通信し、基地局２０やサーバ装置３０への各種情報の送信（アップロード）並びに出力装置１６に出力する各種情報の受信（ダウンロード）を行う。

情報出力部１０３は、例えば、出力装置１６に人に報知するための情報を出力する。

図４に基地局２０が備える主なハードウエアを示している。基地局２０は、中央処理装置２１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置２２（半導体メモリ等）、基地局２０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、アンテナ切替スイッチ２６、ＲＳＳＩ計測部２７、及び制御装置２８を備える。これらの各構成要素は、内部バス２８を介して通信可能に接続している。

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１０から送信される位置標定信号８００を受信する。

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を選択して無線通信インタフェース２４に接続する。尚、サービス提供エリアが屋内である場合、アンテナ２５１は円偏波指向性アンテナであることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等の障害物で反射した際に反転するため、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からである。

ＲＳＳＩ計測部２７は、移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度（RSSI：Received Signal Strength Indication）を計測する。

制御装置２８は、アンテナ群２５の各アンテナ２５１の指向方向を制御する。制御装置２８は、例えば、アンテナ群２５が載置されるアンテナ基台、アンテナ基台を回転させてアンテナ群２５の各アンテナ２５１の指向方向を回転させる回転機構（例えば、モータ、アンプ、モータ制御用マイコン等を用いて構成される。）、予め設定された基準方向（基準方向は、例えば、後述する２つの基地局２０Ａ，２０Ｂを結ぶ線分の方向に設定される。）と後述するアンテナ配列軸の方向とがなす角度（後述する角度θ１，θ２）を取得する角度センサ、及び取得した角度を中央処理装置２１に伝える通信回路などを含む。尚、移動体３の動力機構が回転機能を備える場合、上記回転機構の機能をこの動力機構によって実現するように、即ち移動体３自身を回転させることにより実現するようにしてもよい。

図５に基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、情報送受信部２０１、位置標定信号受信部２０２、情報記憶部２０３、標定可能エリア内外判定部２０４、位置標定部２０５、位置標定結果通知部２０６、捕捉可能エリア内外判定部２０７、移動端末軸上捕捉部２０８、及び配列軸方向通知部２０９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って実現される。

情報送受信部２０１は、通信インタフェース２３や無線通信インタフェース２４を制御し、移動端末１０又はサーバ装置３０との間で各種情報の送受信を行う。

位置標定信号受信部２０２は、無線通信インタフェース２４並びにアンテナ切替スイッチ２６を制御し、移動端末１０から送信される位置標定信号８００を受信する。

情報記憶部２０３は、当該基地局２０の設置位置（絶対位置）を示す情報（以下、設置位置情報とも称する。）を記憶する。サービス提供エリアが屋内である場合、上記設置位置は、例えば、屋内に設定された座標系や、屋内の構造物（壁、柱等）からの相対距離等で表される。またサービス提供エリアが屋外である場合、上記設置位置は、例えば、緯度／経度や屋外に設定された座標系で表される。尚、各基地局２０間の距離Ｌは、上記設置位置から求めることができる。またサーバ装置３０は、各基地局２０と通信を行って設置位置情報を取得することができ、設置位置情報に基づき任意の２つの基地局２０間の距離Ｌを求めることができる。

標定可能エリア内外判定部２０４は、移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度に基づき、その位置標定信号８００を送信した移動端末１０が現在、位置標定部２０５による後述の位置標定の仕組み（図８〜図１０とともに説明する、後述する位相差Δθから直接、移動体３の位置を取得する仕組み）によって正確に位置標定を行うことが可能なエリア（以下、標定可能エリアとも称する。）内に存在するか否かを判定する。標定可能エリア内外判定部２０４は、例えば、移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度を、予め設定された閾値（以下、第１閾値とも称する。）と比較することにより、移動端末１０が現在、標定可能エリア内に存在するか否かを判定する（例えば、受信電界強度＞第１閾値であれば標定可能エリア内、受信電界強度≦第１閾値であれば標定可能エリア外と判定する。）。

位置標定部２０５は、移動端末１０から受信した位置標定信号８００に基づき、その移動端末１０の現在位置を標定する。尚、位置標定部２０５による位置標定の仕組みの詳細については後述する。

位置標定結果通知部２０６は、位置標定部２０５によって標定された移動端末１０の現在位置を示す情報（以下、位置標定結果とも称する。）をサーバ装置３０に送信する。

捕捉可能エリア内外判定部２０７は、受信した位置標定信号８００の受信電界強度に基づき、その位置標定信号８００を送信した移動端末１０が現在、自身のアンテナ群２５の後述するアンテナ配列軸上に捕捉することが可能なエリア（以下、捕捉可能エリアと称する。）内に存在するか否かを判定する。捕捉可能エリア内外判定部２０７は、例えば、移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度を、予め設定された閾値（以下、第２閾値とも称する（第２閾値＜第１閾値））と比較することにより、移動端末１０が現在、捕捉可能エリア内に存在するか否かを判定する（例えば、受信電界強度＞第２閾値であれば捕捉可能エリア内と判定し、受信電界強度≦第２閾値であれば捕捉可能エリア外と判定する。）。

移動端末軸上捕捉部２０８は、ＲＳＳＩ計測部２７により計測されるＲＳＳＩ計測値や位置標定部２０５によって標定される移動端末１０の位置に基づき制御装置２８を制御し、移動端末１０を、後述するアンテナ配列軸の軸上に捕捉する。

配列軸方向通知部２０９は、前述した基準方向と後述するアンテナ配列軸の方向とがなす角度（後述する角度θ１，θ２）をサーバ装置３０に通知する。

図６にサーバ装置３０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、中央処理装置３１（ＣＰＵやＭＰＵ等）、記憶装置３２（半導体メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）、入力装置３３（キーボード、マウス等）、出力装置３４（液晶ディスプレイ等）、及びサーバ装置３０を通信ネットワーク５に接続する通信インタフェース３５を備える。これらの構成要素は、いずれも内部バス３８を介して互いに通信可能に接続している。出力装置３４には、例えば、移動体３（移動端末１０）の現在位置、移動体３が現在存在するエリア、移動体３の移動方向／移動速度などの情報が出力される。

図７にサーバ装置３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、情報送受信部３０１、情報管理部３０２、位置標定結果受信部３０３、配列軸方向受信部３０４、及び移動体現在位置管理部３０５を備える。これらの機能は、サーバ装置３０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置３０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って実現される。

情報送受信部３０１は、基地局２０や移動端末１０との間で各種の情報、例えば、サービス提供エリアに存在する移動体３（移動端末１０）に関する情報（例えば、移動体３の現在位置、移動体３が現在存在するエリア、移動体３の移動速度や移動方向、移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度等）を送受信する。

情報管理部３０２は、各種の情報、例えば、各基地局２０の設置位置情報を管理する。

位置標定結果受信部３０３は、基地局２０から送られてくる前述の位置標定結果を受信する。

配列軸方向受信部３０４は、基地局２０から送られてくる、基準方向と後述するアンテナ配列軸の方向とがなす角度（後述する角度θ１，θ２）を受信する。

移動体現在位置管理部３０５は、サービス提供エリア内に存在する移動体３（移動端末１０）の現在位置を示す情報（以下、現在位置情報とも称する。）を管理し、基地局２０から受信した位置標定結果や角度（角度θ１，θ２）に基づき、現在位置情報を随時更新する。

＜位置標定システム＞
続いて、基地局２０の位置標定部２０５よって行われる位置標定の仕組みについて説明する（以下、この仕組みを実現するシステムのことを位置標定システムと称する。）。前述したように、移動端末１０は、位置標定信号８００を随時送信する。一方、基地局２０は、アンテナ群２５を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えつつ、移動端末１０から送られてくる位置標定信号８００を受信する。

図８に、位置標定信号８００のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号８００は、制御信号８１１、測定信号８１２、及び端末情報８１３を含む。

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に対する標定対象の存在する方向や基地局２０から標定対象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））が含まれる。端末情報８１３には、その位置標定信号８００を送信した移動端末１０の識別子（以下、端末ＩＤと称する。）が含まれる。

図９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１０との関係を示している。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（例えば、位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝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。）を含んで構成されている。尚、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄは、例えば、指向方向を真下方向もしくは斜め下方向に向けて設置される。

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１０の方向とのなす角をαとすると、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
の関係がある。尚、上記の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１０との間の伝搬路長の差（以下、経路差とも称する。）である。

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の夫々が受信する位置標定信号８００の位相差をΔθとすれば、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
の関係がある。また位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合はλ＝１２．５（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
の関係がある。測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）内では、αはΔθ（ラジアン）から算出することができるので、上式から基地局２０から見た移動端末１０が存在する方向αを取得することができる。

図１０に示すように、基地局２０アンテナ群２５の地上高をＨ（ｍ）、移動端末１０のアンテナ１４の地上高をｈ（ｍ）、基地局２０のアンテナ群２５から下ろした垂線と移動体３（移動端末１０）が移動する平面との交点を原点として直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を設定した場合における、方向αのＸＺ平面への射影をΔΦ（Ｘ）、方向αのＹＺ平面への射影をΔΦ（Ｙ）とすれば、原点に対する移動端末１０の相対座標は次式から求めることができる。
Δｄ（Ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｘ））
Δｄ（Ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｙ））

そして原点の絶対座標を（Ｘ１，Ｙ１，０）とすれば、移動端末１０の絶対座標（ＸＸ，ＹＹ，０）は次式から求めることができる。
ＸＸ＝Ｘ１＋Δｄ（Ｘ）
ＹＹ＝Ｙ１＋Δｄ（Ｙ）

尚、以上に説明した位置標定の基本原理については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報などにも詳述されている。

ところで、位置標定システムによる位置標定に際しては、移動端末１０や基地局２０が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍである場合、移動端末１０と基地局２０との間には最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、基地局２０のアンテナ切替スイッチ２６の切替周期を３２μｓとすると、２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じることになる。そこで本実施形態では、周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより、測定精度の向上を図るようにしている。

まず基地局２０のアンテナ群２５の第１のアンテナ対（第１アンテナ２５１ａ及び第２アンテナ２５１ｂ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５１ａを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した結果（＝測定値））は、移動端末１０のアンテナ１４から第１アンテナ２５１ａまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末１０のアンテナ１４から第２アンテナ２５１ｂまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１ ・・・式１

一方、基地局２０のアンテナ群２５の第２のアンテナ対（第３アンテナ２５１ｃ及び第４アンテナ２５１ｄ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５１ｃを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、移動端末１０のアンテナ１４から第３アンテナ２５１ｃまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末１０のアンテナ１４から第４アンテナ２５１ｄまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２ ・・・式２

また式１と式２の両辺の差を取ると、次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２） ・・・式３

ここで第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とは、第１のアンテナ対の各アンテナ２５１ａ，２５１ｂによって受信される位置標定信号８００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５１ｃ，２５１ｄによって受信される位置標定信号８００の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθｔ１と位相差Δθｔ２とが一致するように設けられており、この一致する値をθｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２とおけば、右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。

一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。以上より、式３は次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２ ・・・式４

式４から理解されるように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式１、式２における測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺することができる。このため、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θｔを高い精度で取得することができる。

尚、位相を測定する側（本実施形態では基地局２０側）に、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Controller）を設けて周波数偏差を減少させるようにすれば、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位相差θｔの測定精度を更に向上させることができる。

＜標定精度＞
ところで、基地局２０によって行われる位置標定の精度は、必ずしも標定可能エリアの全体に亘って一様ではなく、標定精度は通常、基地局２０と移動端末１０との距離が短い程（相対距離が近い程）高くなる。

また標定精度は、基地局２０の各アンテナ２５１の配列方向、即ち図１１Ａに示すように、正方形状に配置された４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄの中心（各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄの夫々の中心から等距離にある点）を原点Ｏとして正方形の一辺の方向に設定したＸ軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点ＯとしてＸ軸と直角な方向（上記一辺に隣接する他の一辺の方向）に設定したＹ軸の方向（以下、上記Ｘ軸又はＹ軸のことを、アンテナ配列軸とも称する。）と、移動端末１０のアンテナ１４との相対的な位置関係によっても変化する。

例えば、基地局２０のアンテナ群２５が図１１Ａに示す状態で配列している場合、図１１Ｂに示すように、アンテナ配列軸の近傍（上記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍）に移動端末１０のアンテナ１４が存在するときに比較的高い標定精度が得られる。またアンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局２０から所定範囲においても比較的高い標定精度が得られる。ここでこのような特性になることは、例えば、次のようにして理解することができる。

今、基地局２０の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと移動端末１０のアンテナ１４とが図１２Ａに示す位置関係である場合について考える。同図において、移動端末１０のアンテナ１４は、Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の方向に存在している。図中、一点鎖線で示す弧線７７，７８は、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の波面を表している。

同図から、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の到達時間に差がなく、またアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号８００の到達時間に差がなく、従って、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間、及びアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間では、Ｙ軸方向の位相差が０になることがわかる。

一方、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｂとの間では、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００の到達時間に差があり、またアンテナ２５１ｃとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号８００の到達時間に差があることがわかる。

図１２Ｂは、基地局２０のアンテナ群２５と移動端末１０のアンテナ１４とが図１２Ａの位置関係である場合に、それらを図１２ＡにおけるＹ軸の負の方向から眺めた図である。同図において、符号８１、８２で示す実線は、夫々、移動端末１０のアンテナ１４から送信される位置標定信号８００のうち、直接波として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。また符号９１、９２で示す破線は、夫々、移動端末１０のアンテナ１４から送信される位置標定信号８００のうち、間接波（マルチパス、反射波等）として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。このように、基地局２０のアンテナ群２５には、移動端末１０のアンテナ１４から送信された位置標定信号８００が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。

ここで間接波９１及び間接波９２に着目すれば、これらはアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃへの到達時間とアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄへの到達時間との間に差がある。従って、間接波９１がアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する直接波に与える影響）と、間接波９２がアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する直接波に与える影響）とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、Ｘ軸方向の位相差の測定精度に影響が生じることになる。

一方、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。またアンテナ２５１aとアンテナ２５１ｄとの間でも、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。従ってＹ軸方向の位相差の測定精度に与える影響は小さくなる。アンテナ配列軸の近傍で標定精度が高くなることは、以上のように理解することができる。

以上より、基地局２０のアンテナ配列軸の近傍（アンテナ配列軸の軸上を含む）では、比較的高い標定精度が得られることがわかる。尚、移動端末１０が、直接波が到達せず間接波のみが到達するような位置（標定可能エリア外）に存在する場合でも同様のことがいえるため、例えば、移動端末１０が標定可能エリアの境界付近や標定可能エリア外の基地局２０から所定範囲内（捕捉可能エリア内）に存在する場合でも、移動端末１０がアンテナ配列軸の近傍に存在していれば比較的高い標定精度で移動端末１０の位置を標定することができる。このため、アンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアを超えたより広い範囲（捕捉可能エリア）を対象として移動端末１０が存在する方向を検知することができ、移動端末１０が標定可能エリア外に存在する場合でも、移動端末１０がアンテナ配列軸の近傍に存在することを検知することができる。

＜アンテナ配列軸の増設＞
図１１Ｂには４つ（＋Ｘ，＋Ｙ，−Ｘ，−Ｙ）のアンテナ配列軸を示しているが、アンテナ配列軸の態様はこれに限られない。例えば、図１１Ａに示した正方形状に配置された４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄからなるアンテナ群２５の複数個を組み合わせるようにすれば、アンテナ配列軸の数をさらに増やすことができる。

図１３に一例を示す。この例では、４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄからなるアンテナ群２５（以下、第１のアンテナ群とも称する。）と、４つのアンテナ２５１ａ’〜２５１ｄ’からなるアンテナ群２５（以下、第２のアンテナ群とも称する。）とを、２つのアンテナ群２５の夫々の正方形の中心を原点Ｏに一致させて組み合わせることにより、原点から４５°ずつ８方向（＋Ｘ，＋Ｙ，−Ｘ，−Ｙ，＋Ｘ’，＋Ｙ’，−Ｘ’，−Ｙ’）に延びる８つのアンテナ配列軸が構成されるようにしている。尚、３つ以上のアンテナ群２５を組み合わせれば、アンテナ配列軸の数をさらに増やすこともできる。

また例えば、アンテナ配列軸は、アンテナ群２５の正方形の対角に位置する２つのアンテナ（図１１Ａに示したアンテナ群２５の場合はアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｃ、アンテナ２５１ｂとアンテナ２１５ｄ）を組み合わせて周波数偏差に起因する誤差を相殺するようにすることによっても、その数を増やすことができる。この場合、前述した４つの方向（＋Ｘ，＋Ｙ，−Ｘ，−Ｙ）に加えて、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｃとを結ぶ直線の方向、及びアンテナ２５１ｂとアンテナ２１５ｄとを結ぶ直線の方向にもアンテナ配列軸を設けることができる。ここで図１１Ａに示したアンテナ群２５において、対角に位置している第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄの組み合わせを例とした場合、上記誤差は次のようにして相殺されることになる。

まず第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第２アンテナ２５１ｂを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、位置標定信号８００を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ（第２アンテナ２５１ｂ及び第４アンテナ２５１ｄ）までの位置標定信号８００の伝搬経路の差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とし、間接波（マルチパス、反射波等）の影響をαとすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１＋α ・・・式５

一方、第４アンテナ２５１ｄを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した場合の位相差Δθ２は、位置標定信号８００を送信する無線装置のアンテナから各アンテナ（第２アンテナ２５１ｂ及び第４アンテナ２５１ｄ）までの位置標定信号８００の伝搬経路の差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、上述の測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２−α ・・・式６

式５と式６の両辺の差を取れば次のようになる。
（Δθ１−Δθ２）／２＝（（Δθｔ１＋Ｆ＋α）−（−Δθｔ２＋Ｆ−α））／２
＝（（Δθｔ１＋Δθｔ２）＋２・α）／２
・・・式７

ここでΔθｔ１とΔθｔ２とが等しくなるように第２アンテナ２５１ｂと第４アンテナ２５１ｄとが設けられているとすれば、θｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２となり、式７の右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなり、式７は次のようになる。
（Δθ１−Δθ２）／２＝（２・Δθｔ＋２・α）／２
＝Δθｔ＋α ・・・式８

尚、上式には間接波の間接波の影響αが残るが、位置標定の目的が限定される場合（例えば、Δθｔ＝０か否か（移動端末１０が基地局２０のアンテナ配列軸の近傍に存在するか否か））、図１２Ａ及び図１２Ｂとともに説明したように、間接波の影響はとくに問題にならない。

＜アンテナ配列軸を利用した位置標定＞
以上に説明したように、基地局２０のアンテナ配列軸の近傍では比較的高い標定精度が得られるが、この特性を利用すれば、移動端末１０が標定可能エリア外に存在する場合でも、移動端末１０の位置を正確に標定することが可能である。以下、この仕組みについて説明する。

図１４は、位置検知システム１を構成している２つの基地局２０Ａ（第１の基地局），２０Ｂ（第２の基地局）、及び標定対象である移動端末１０を上方から眺めた図である。尚、移動端末１０は、各基地局２０Ａ，２０Ｂの標定可能エリア７０の外に存在し、かつ、各基地局２０Ａ，２０Ｂの捕捉可能エリア内に存在しているものとする。

移動端末１０の位置標定に際し、まず各基地局２０Ａ，２０Ｂは、夫々のアンテナ群２５の指向方向を回転させ、夫々のアンテナ群２５のアンテナ配列軸上に標定対象の移動端末１０を捕捉する。前述したように、捕捉可能エリア内では、アンテナ配列軸の近傍において比較的高い標定精度が得られるので、各基地局２０Ａ，２０Ｂはこれを利用してアンテナ配列軸上に移動端末１０を正確に捕捉することができる。尚、上記捕捉に際しては、アンテナ群２５は左右いずれの方向に回転させてもよい。またアンテナ群２５は、捕捉の都度、回転方向を逆転させてよいし、或いは捕捉の都度、回転方向をランダムに決定するようにしてもよい。またＲＳＳＩ計測部２７により計測される位置標定信号８００の受信電界強度が強まる方向を検知してそちらの方向に積極的に回転させるようにしてもよい。そのようにすれば捕捉に要する時間を短縮することができる。またアンテナ配列軸の本数を増やすことによっても捕捉に要する時間を短縮することができる。各基地局２０Ａ，２０Ｂの回転方向は一致していてもよいし異なっていてもよい。アンテナ群２５の回転速度は移動端末１０の移動速度に比べて十分に早いものとする。

図１５は、各基地局２０Ａ，２０Ｂが夫々のアンテナ群２５の指向方向を回転させ、夫々のアンテナ群２５のアンテナ配列軸上に移動端末１０を捕捉した状態を示している。同図において、角度θ１は、基地局２０Ａと基地局２０Ｂとを結ぶ線分の方向と移動端末１０の方向に向けた基地局２０Ａのアンテナ配列軸（＋Ｘ’）とがなす角であり、また角度θ２は、基地局２０Ａと基地局２０Ｂとを結ぶ線分の方向と移動端末１０の方向に向けた基地局２０Ｂのアンテナ配列軸（＋Ｙ’）とがなす角度である。これらの角度はいずれも基地局２０の制御装置２８によって取得することができる。また２つの基地局２０Ａ，２０Ｂ間の距離Ｌは情報記憶部２０３が記憶している設置位置情報から求めることができる。

同図から理解されるように、２つの基地局２０の間の直線距離Ｌと、角度θ１，θ２とから、２つの基地局２０Ａ，２０Ｂと移動端末１０とを頂点とする三角形の形状が定まる。従って、この三角形について幾何学的な計算を行えば、基地局２０Ａ又は基地局２０Ｂと移動端末１０との相対的な位置関係を正確に求めることができ、これと基地局２０Ａ又は基地局２０Ｂの絶対位置（設置位置情報から取得可能）とに基づき、移動端末１０の正確な絶対位置を求めることができる。尚、原理上、移動端末１０が２つの基地局２０Ａ，２０Ｂを通る直線上に存在する場合は上記の三角形が特定されないが、そのような場合は、例えば、基地局２０の組み合わせを三角形が特定されるように変更すればよい。

以上の仕組みによれば、移動端末１０が標定可能エリア外に存在する場合でも、移動端末１０の位置を正確に標定することができる。また以上に説明したように、この方法ではアンテナ群２５の水平面内での指向方向の情報のみを利用するので、各基地局２０の設置高さや移動端末１０の高さとは無関係に適用することができる。従って、以上に説明した仕組みは、多様な基地局２０の設置環境、多様な移動端末１０の移動環境に関わらず、柔軟に適用することが可能である。

尚、位置検知方式として、３台以上の基地局の夫々から発信される信号（音波、電波）の距離減衰特性を利用する、いわゆる３点測位によって標定対象の位置を特定する、ＲＳＳ方式（RSS：Received Signal Strength）があるが、ＲＳＳ方式は間接波（マルチパス、反射波等）の影響を受けやすく、とくに屋内では誤差が生じやすい。対して本実施形態の以上の仕組みは、２台の基地局２０のみで正確な位置標定を行うことが可能である。また位置標定信号８００の発信源からの電波が間接波（マルチパス、反射波等）の影響を受けるような状況においても標定対象（移動端末１０）の正確な位置を求めることができ、反射物の多い屋内でも標定対象の位置を正確に求めることができる。また前述したように、直接波が到達せず間接波のみが到達するような場所（標定可能エリア外）においても、捕捉可能エリア内である限り、標定対象（移動端末１０）の位置を正確に求めることができる。

＜エリアの構成例＞
図１６に複数の基地局２０によって捕捉可能エリア７１をより広域に拡大した例を示す。同図において、４つの基地局２０Ａ〜２０Ｄの夫々を中心として描かれている４つの円は、夫々、各基地局２０Ａ〜２０Ｄの捕捉可能エリア７１を示している。この例では、捕捉可能エリア７１を構成している円の半径がちょうど隣接する基地局２０間の距離に一致するようにしているが、必ずしも一致させなくてもよい。同図に示すように、複数の基地局２０を所定の間隔で配置することで、少数の基地局２０で広範囲に亘って位置標定が可能なエリアを構成することができる。尚、移動端末１０がいずれかの基地局２０の標定可能エリア７０内に存在するときは、必ずしも上記仕組みによって移動端末１０の位置を標定する必要はなく、図８〜図１０とともに説明した通常の位置標定の仕組みで移動端末１０の正確な位置を標定すればよい。

＜処理例＞
続いて、以上の仕組みによって位置検知システム１が移動体３の位置を標定する場合の具体的な処理例を示す。

図１７は、移動端末１０の現在位置を標定する際に各基地局２０にて行われる処理（以下、基地局側処理Ｓ１７００と称する。）を説明するフローチャートである。

基地局２０は、移動端末１０から送られてくる位置標定信号８００の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ１７１１）。移動端末１０から位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１７１１：ＹＥＳ）、基地局２０は、受信した位置標定信号８００の受信電界強度に基づき、移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在するか否かを判定する（Ｓ１７１２）。移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在すると判定した場合（Ｓ１７１２：ＹＥＳ）、基地局２０は、受信した位置標定信号８００に基づく通常の位置標定を行って移動端末１０の現在位置を標定し、その結果(位置標定結果）をサーバ装置３０に送信する（Ｓ１７１３）。その後、処理はＳ１７１１に戻る。

一方、移動端末１０が自身の標定可能エリア内に存在しないと判定した場合（Ｓ１７１２：ＮＯ）、基地局２０は、受信した位置標定信号８００の受信電界強度に基づき、移動端末１０が自身の捕捉可能エリア内に存在するか否かを判定する（Ｓ１７２１）。移動端末１０が自身の捕捉可能エリア内に存在すると判定した場合（Ｓ１７２１：ＹＥＳ）、基地局２０は、自身のアンテナ群２５のアンテナ２５１を回転させることにより、当該アンテナ群２５のアンテナ配列軸のうちの一つの軸上に移動端末１０を捕捉し、角度θ（前述した角度θ１又は角度θ２）を含む情報（以下、角度θ情報とも称する。）をサーバ装置３０に送信する（Ｓ１７２２）。その後、処理はＳ１７１１に戻る。尚、移動端末１０が自身の捕捉可能エリア内に存在しないと判定した場合も（Ｓ１７２１：ＮＯ）、処理はＳ１７１１に戻る。

図１８に基地局２０がサーバ装置３０に送信する角度θ情報のデータ構成を示している。同図に示すように、角度θ情報１８００には、端末ＩＤ１８１１、基地局ＩＤ１８１２、及び角度θ１８１３が含まれている。このうち端末ＩＤ１８１１には、現在標定対象になっている移動端末１０（位置標定信号８００を送信した移動端末１０）の端末ＩＤが設定される。また基地局ＩＤ１８１２には、当該基地局２０に付与されている識別子（以下、基地局ＩＤと称する。）が設定される。角度θ１８１３には、アンテナ配列軸のうちの一つの近傍に移動端末１０を捕捉することにより求めた角度θが設定される。尚、移動体３について行うある時点の位置標定に際し基地局２０からサーバ装置３０に送信する角度θ情報１８００は必ずしも一つでなくてもよく、当該基地局２０の周辺に存在する異なる複数の基地局２０の夫々との間で求めた角度θが設定された複数の角度θ情報１８００を送信するようにしてもよい。

図１９は、サーバ装置３０にて行われる処理（以下、サーバ側処理Ｓ１９００と称する。）を説明するフローチャートである。

同図に示すように、サーバ装置３０は、基地局２０から送られてくる情報の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ１９１１）。基地局２０から情報を受信すると、サーバ装置３０は、受信した情報が位置標定結果であるか否かを判断する（Ｓ１９１２）。受信した情報が位置標定結果である場合（Ｓ１９１２：ＹＥＳ）、サーバ装置３０は、受信した位置標定結果に基づき、該当の移動端末１０の現在位置情報を更新する（Ｓ１９２１）。その後、処理はＳ１９１１に戻る。

一方、受信した情報が位置標定結果でない場合（Ｓ１９１２：ＮＯ）、サーバ装置３０は、続いて２つ以上の基地局２０から角度θを受信したか否かを判断する（Ｓ１９１３）。尚、サーバ装置３０は、短い時間（例えば、移動体３が移動することに起因する誤差を許容できるような時間）、２つ以上の基地局２０からの角度θ情報の受信を待機する。２つ以上の基地局２０から角度θ情報（角度θ１，角度θ２）を受信している場合（Ｓ１９１３：ＹＥＳ）、サーバ装置３０は、角度θ１，θ２と基地局２０間の距離Ｌとから（前述した三角形に幾何学的な計算を行うことにより）、移動端末１０の絶対位置を求め（Ｓ１９３１）、該当の移動端末１０の現在位置情報を更新する（Ｓ１９３２）。その後、処理はＳ１９１１に戻る。

尚、Ｓ１９１３において、３つ以上の基地局２０から角度θ情報を受信していた場合、サーバ装置３０は、例えば、受信した位置標定信号８００の受信電界強度が強い基地局２０から送信された角度θ情報を優先的に採用するようにする。この場合において、角度θ情報１８００に含ませるなどして、位置標定信号８００の受信電界強度を基地局２０からサーバ装置３０に通知するようにする。

図２０に現在位置情報の一例を示す。同図に示すように、現在位置情報２０００には、移動端末１０の端末ＩＤ２０１１に対応づけて、移動端末１０の現在位置２０１２、当該移動端末１０に関する最新の情報（位置標定結果又は角度θ情報）を送信してきた基地局２０の基地局ＩＤである最終通知基地局ＩＤ１８１３、現在位置２０１２の最終更新日時１２０１４などの情報が含まれている。

以上に説明したように、本実施形態の位置検知システム１においては、２つの基地局２０Ａ，２０Ｂの夫々が、移動端末１０から送られてくる位置標定信号８００に基づき、夫々のアンテナ配列軸の方向に移動端末１０を捕捉し、夫々のアンテナ配列軸の方向と、基地局２０Ａと基地局２０Ｂとを結ぶ線分の方向とがなす角度θ（角度θ１，θ２）をサーバ装置３０に送信し、サーバ装置３０が、角度θ１，θ２と、２つの基地局２０間の距離Ｌとに基づき移動端末１０の絶対位置を求めるので、移動体３が基地局２０から離れた場所（標定可能エリア外かつ捕捉可能エリア内）に存在する場合も、移動体３の正確な位置を求めることができ、１つの基地局２０が移動体３の位置を標定可能な範囲を拡大することができる。このため、設置や保守に要する負荷やコストを抑えて、広範囲に亘る位置検知システム１を展開することができる。

また移動端末１０から受信した位置標定信号８００の受信電界強度が強い場合は（受信電界強度＞第１閾値）、通常の位相差に基づく位置標定の方法により正確に移動端末１０の現在位置を標定し、受信電界強度８００が第１閾値以下でありかつ第２閾値を超えている場合は(第２閾値＜受信電界強度≦第１閾値）、角度θ１，θ２及び距離Ｌを用いた幾何学的な方法によって移動端末１０の絶対位置を求めるので、基地局２０やサーバ装置３０に不必要に負荷を与えることなく効率よく移動体３の位置を標定することができる。

ところで、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。

例えば、以上の実施形態では、アンテナ群２５の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが正方形状に配列している場合を例として説明したが、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが長方形（矩形）状に配列している場合でも同様の仕組みを構成することができ、同様の効果を得ることができる（但し矩形状であることを利用してアンテナ配列軸を設けている場合を除く。）。

サーバ装置３０の全部又は一部の機能を基地局２０や移動端末１０に担わせるようにしてもよい。また基地局２０の全部又は一部の機能をサーバ装置３０や移動端末１０に担わせるようにしてもよい。

１ 位置検知システム
３ 移動体
１０ 移動端末
２０ 基地局
２０４ 標定可能エリア内外判定部
２０５ 位置標定部
２０６ 位置標定結果通知部
２０７ 捕捉可能エリア内外判定部
２０８ 移動端末軸上捕捉部
２０９ 配列軸方向通知部
３０ サーバ装置
３０３ 位置標定結果受信部
３０４ 配列軸方向受信部
３０５ 移動体現在位置管理部

Claims (6)

1. 移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、
   前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部と、第１のアンテナ対の各アンテナと第２のアンテナ対の各アンテナとを平面上に矩形状に並べるとともに、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対を配置して構成されるアンテナ群と、を有する複数の基地局と、
   前記基地局の夫々と通信可能に接続されるサーバ装置と、
   を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知システムであって、
   前記基地局である第１の基地局及び第２の基地局が、夫々、
   前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第１閾値を超えている場合は、前記アンテナ群を構成するアンテナのうちの２つのアンテナがそれぞれ受信する前記位置標定信号の位相差から求まる前記移動端末の方向と、予め設定されている前記アンテナ群と前記移動端末との高さの差と、に基づき前記移動端末の相対位置を求め、求めた前記相対位置を前記サーバ装置に送信し、
   前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が前記第１閾値以下であり、かつ、前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第２閾値（＜第１閾値）を超えている場合は、前記矩形の中心を通り前記平面に交差する回転軸を中心に前記アンテナ群を回転させ、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるアンテナ配列軸を挟んで隣り合う２つのアンテナによって受信される前記位置評定信号の位相差が最小になる際の前記アンテナ配列軸の方向と、前記第１の基地局と前記第２の基地局とを結ぶ線分の方向とがなす角度θを前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、予め記憶している前記第１の基地局及び前記第２の基地局の夫々の絶対位置と前記相対位置とに基づき、あるいは、前記絶対位置と前記第１の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ１と前記第２の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ２とに基づき、前記移動端末の絶対位置を求める
   ことを特徴とする位置検知システム。
2. 請求項１に記載の位置検知システムであって、
   前記基地局のうちの少なくともいずれかは複数の前記アンテナ群を備え、
   前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられている
   ことを特徴とする位置検知システム。
3. 請求項１乃至２のいずれか一項に記載の位置検知システムであって、
   前記基地局の少なくともいずれかが前記サーバ装置として機能する
   ことを特徴とする位置検知システム。
4. 移動体に設けられ、無線信号である位置標定信号を送信する移動端末と、
   前記位置標定信号の受信電界強度を測定する計測部と、第１のアンテナ対の各アンテナと第２のアンテナ対の各アンテナとを平面上に矩形状に並べるとともに、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対を配置して構成されるアンテナ群と、を有する複数の基地局と、
   前記基地局の夫々と通信可能に接続されるサーバ装置と、
   を備えて構成される位置標定システムを用いた位置検知方法であって、
   前記基地局である第１の基地局及び第２の基地局が、夫々、
   前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第１閾値を超えている場合は、前記アンテナ群を構成するアンテナのうちの２つのアンテナがそれぞれ受信する前記位置標定信号の位相差から求まる前記移動端末の方向と、予め設定されている前記アンテナ群と前記移動端末との高さの差と、に基づき前記移動端末の相対位置を求め、求めた前記相対位置を前記サーバ装置に送信し、
   前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が前記第１閾値以下であり、かつ、前記移動端末から受信した前記位置標定信号の受信電界強度が予め設定された第２閾値（＜第１閾値）を超えている場合は、前記矩形の中心を通り前記平面に交差する回転軸を中心に前記アンテナ群を回転させ、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定した座標軸であるアンテナ配列軸を挟んで隣り合う２つのアンテナによって受信される前記位置評定信号の位相差が最小になる際の前記アンテナ配列軸の方向と、前記第１の基地局と前記第２の基地局とを結ぶ線分の方向とがなす角度θを前記サーバ装置に送信し、
   前記サーバ装置は、予め記憶している前記第１の基地局及び前記第２の基地局の夫々の絶対位置と前記相対位置とに基づき、あるいは、前記絶対位置と前記第１の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ１と前記第２の基地局から送られてくる前記角度θである角度θ２とに基づき、前記移動端末の絶対位置を求める
   ことを特徴とする位置検知方法。
5. 請求項４に記載の位置検知方法であって、
   前記基地局のうちの少なくともいずれかは複数の前記アンテナ群を備え、
   前記アンテナ群の夫々は、夫々の前記矩形の中心を一致させて夫々の前記座標軸が所定角度ずれた関係となるように設けられている
   ことを特徴とする位置検知方法。
6. 請求項４乃至５のいずれか一項に記載の位置検知方法であって、
   前記基地局の少なくともいずれかが前記サーバ装置として機能する
   ことを特徴とする位置検知方法。