JP6361577B2 - 無線測位端末 - Google Patents
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Description
複数種類の通信経路により無線受信部が無線送信機から受信した信号を評価した情報であって、無線測位端末の位置により値が変化し、かつ、1つの通信経路により無線受信部が無線送信機から受信した信号に関する情報とは、無線測位端末の位置変化に対する変化傾向が異なる情報である複数受信情報を逐次決定する受信情報決定部(S256)と、
無線送信機から送信される信号を無線受信部により受信するときの複数受信情報と、無線測位端末の位置との間の複数点の対応関係が設定された情報である基準軌跡を記憶する基準記憶部(45)と、
無線測位端末の位置変化量を逐次算出する位置変化量算出部(S254)と、
受信情報決定部が決定した複数受信情報と、位置変化量との間の複数点の対応関係が設定された情報である測定軌跡を生成する軌跡生成部(S257)と、
基準記憶部に記憶されている基準軌跡と、軌跡生成部が生成した測定軌跡とのマッチング位置に基づいて、測定軌跡上における現在の点の位置を、現在位置として推定する位置推定部(S260、S261)とを備えることを特徴とする。
(無線測位システム10の構成の概要)
第1実施形態の無線測位システム10は、図1に示すように、基地局20と、基準測定端末30と、無線測位端末40と、管理サーバ50とを備える。
図2に示すように、基準測定端末30は、無線通信機31、車速センサ32、ジャイロセンサ33、広域無線通信機34、位置検出器35、制御部36を備える。
図3に示すように、無線測位端末40は、無線通信機41、車速センサ42、ジャイロセンサ43、広域無線通信機44、メモリ45、制御部46を備える。これらのうち、無線通信機41、車速センサ42、ジャイロセンサ43、広域無線通信機44は、それぞれ、基準測定端末30が備える無線通信機31、車速センサ32、ジャイロセンサ33、広域無線通信機34と同じものを用いることができる。無線通信機41は無線受信部に相当する。なお、基準測定端末30と異なり、位置検出器35を必ずしも備えている必要はない。
管理サーバ50は、図5に示すように、広域無線通信機51、基準軌跡データベース52、制御部53を備える。
基準測定端末30の制御部36は、図6に示す処理を周期的に実行する。ステップS10では、基地局20が送信する基地局電波を、無線通信機31により受信したか否かを判断する。この判断がNOであれば図6に示す処理を終了する。図6に示す処理を終了した場合には、図6の実行時期となった場合に、再度、図6を実行する。
管理サーバ50の制御部53は、図7に示す処理を周期的に実行する。ステップS110では、受信状況情報を受信したか否かを判断する。受信状況情報は、図6のステップS50が実行された場合に、基準測定端末30から送信される情報である。
無線測位端末40の制御部46は、図11に示す処理を周期的に実行する。ステップS210では、メモリ45に、走行中の道路の現在位置から進行方向の複数基準軌跡fm(s)が記憶されているか否かを判断する。メモリ45に記憶されている複数基準軌跡fm(s)が、走行中の道路の現在位置から進行方向の複数基準軌跡fm(s)か否かは、走行中の現在位置の変化から決定する無線測位端末40の移動軌跡と、複数基準軌跡fm(s)に含まれている複数の座標の軌跡とを比較して判断する。
以上、説明した第1実施形態によれば、無線測位端末40の制御部46は、複数プローブ軌跡を生成する(S257)。この複数プローブ軌跡の縦軸は、RSSI1−RSSI2であり、RSSIが無線測位端末40の位置により値が変化するので、RSSI1−RSSI2も、無線測位端末40の位置により値が変化する。
次に、第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
この第2実施形態では、複素振幅を含む評価関数を用いて複数基準軌跡と複数プローブ軌跡を生成する。複素振幅は位相により変化し、また、基地局電波の位相は位置により変化する。そのため、位相が考慮されていないRSSI1やRSSI2を縦軸とする単一のプローブ軌跡には特徴的な形状が生じない場合でも、複素振幅を含む評価関数を用いて生成した複数基準軌跡および複数プローブ軌跡には特徴的な形状を生じさせることができる。これら複数基準軌跡および複数プローブ軌跡に特徴的な形状を生じさせることができるので、高精度、高信頼、かつ、短時間で現在位置を推定することができる。
第3実施形態の無線測位システム310は、図18に示す構成を備える。図1に示す第1実施形態の無線測位システム10との違いは、1つは、基準測定端末130、無線測位端末140の構成である。他の1つは、基準測定端末130、無線測位端末140は、同じ位置において、換言すれば移動しなくても、複数(図18では2つ)の基地局20a、20bからの基地局電波を受信できる点である。
第3実施形態でも、基準測定端末30の制御部36は、第1実施形態で示した図6の処理を行う。ただし、第1実施形態では基準測定端末30の無線通信機31は2つのアンテナ31a、31bを備えていた。これに対して、第3実施形態の無線通信機31は第1アンテナ31aのみを備えており、基地局20aから第1アンテナ31aへのリンクと、基地局20bから第2アンテナ31bへのリンクの2つのリンクにより、基地局電波を受信する。なお、無線通信機31は、各基地局20a、20bから送信される基地局電波を、その基地局電波に含まれるID等により区別して取得することができる。
第3実施形態でも、管理サーバ50の制御部53は、第1実施形態で示した図7の処理を行う。ただし、受信状況情報に適用する評価関数は第1実施形態と異なる。第3実施形態では、式11−13に示す評価関数を用いる。
第3実施形態でも、無線測位端末40の制御部46は、第1実施形態で示した図11、12の処理を行う。ただし、受信状況情報に適用する評価関数は、管理サーバ50と同様、式11−13に示す評価関数である。また、図12のステップS253で取得するRSSI1、RSSI2は、基準測定端末30と同じである。すなわち、RSSI1は基地局20aから受信した基地局電波のRSSIであり、RSSI2は基地局20bから受信した基地局電波のRSSIである。
第3実施形態において、fmin(s)の変化量とfmax(s)の変化量を比較する前に、fmax(s)の変化量が所定値以上であるかを否か判定し、fmax(s)の変化量が所定値以上であれば、fmin(s)の変化量とfmax(s)の変化量を比較せずに、fmax(s)を選択するようにしてもよい。
第2実施形態では、複数の評価関数の候補を用意することで、複数基準軌跡に特徴的な形状が生じるようにしていたが、アンテナ間距離Dを調整することで、複数基準軌跡に特徴的な形状が生じるようにしてもよい。アンテナ間距離Dに応じて、2つのアンテナ31a、31bがそれぞれ受信する基地局電波の位相差が変化する。したがって、複素振幅を含んでいる評価関数を用いる場合には、アンテナ間距離Dを調整しても、複数基準軌跡の形状を変化させることができるのである。
第2実施形態では、基準測定端末30、無線測位端末40の無線通信機31、41がそれぞれ2つのアンテナ31a、31b、41a、41bを備えることにより、複数リンクにおいて、基地局電波を受信していた。しかし、複数リンクにおいて基地局電波を受信する方法はこれに限られない。
複素振幅を含んでいる評価関数を用いる場合、複数リンクがあれば、複数基準軌跡に特徴的な形状を生じさせることが可能である。この複数リンクとして、基地局20が送信する基地局電波を、建物や路面等により反射されずに受信する直接パスと、建物や路面等により反射する経路(いわゆるマルチパス)を利用してもよい。
前述の実施形態では、リンクの数は2つであったが、リンクの数は3つ以上でもよい。
前述の実施形態では、基準測定端末30は、受信状況情報を管理サーバ50に送信していたが、この受信状況情報を基地局20に送信してもよい。この場合、基地局20が図7、あるいは、図14など、管理サーバ50が実行していた処理を行う。そして、無線測位端末40は、基地局20に基準軌跡要求を送信する。
また、基準測定端末30が複数基準軌跡を生成することもできる。さらに、無線測位端末40が基準測定端末30の機能を備えてもよい。無線測位端末40が基準測定端末30の機能を備えれば、無線測位端末40は、複数基準軌跡を記憶していない道路を走行するときは、基準測定端末30としての機能を実行する。そして、複数基準軌跡を記憶している道路を走行するときは、前述した実施形態で説明した無線測位端末40の機能を実行することにより、複数プローブ軌跡を生成して現在位置を推定する。また、現在位置を推定することに加えて、複数基準軌跡を再び生成して、すでに記憶済みの複数基準軌跡と平均して複数基準軌跡を更新すれば、現在位置推定精度を向上させていくことができる。
特許文献1と同じく、RSSIに代えて、TOFや電波の到来角度を用いてもよい。
Claims (6)
- 無線送信機(20、20a、20b)から無線送信される信号を受信する無線受信部(41)を備えた無線測位端末(40)であって、
複数種類の通信経路により前記無線受信部が前記無線送信機から受信した信号を評価した情報であって、前記無線測位端末の位置により値が変化し、かつ、1つの前記通信経路により前記無線受信部が前記無線送信機から受信した信号に関する情報とは、前記無線測位端末の位置変化に対する変化傾向が異なる情報である複数受信情報を逐次決定する受信情報決定部(S256)と、
前記無線送信機から送信される信号を前記無線受信部により受信するときの前記複数受信情報と、前記無線測位端末の位置との間の複数点の対応関係が設定された情報である基準軌跡を記憶する基準記憶部(45)と、
前記無線測位端末の位置変化量を逐次算出する位置変化量算出部(S254)と、
前記受信情報決定部が決定した前記複数受信情報と、前記位置変化量との間の複数点の対応関係が設定された情報である測定軌跡を生成する軌跡生成部(S257)と、
前記基準記憶部に記憶されている前記基準軌跡と、前記軌跡生成部が生成した前記測定軌跡とのマッチング位置に基づいて、前記測定軌跡上における現在の点の位置を、現在位置として推定する位置推定部(S260、S261)とを備えることを特徴とする無線測位端末。 - 請求項1において、
前記受信情報決定部は、1つの前記通信経路において前記無線受信部が前記無線送信機から受信した信号に関する情報を単受信情報とし、前記複数種類の前記通信経路のそれぞれに対応する前記単受信情報に、予め設定された評価関数を適用して、前記複数受信情報を決定することを特徴とする無線測位端末。 - 請求項2において、
前記評価関数が複素振幅を含むことを特徴とする無線測位端末。 - 請求項2において、
前記評価関数は、前記複数種類の前記通信経路のそれぞれに対応する複数の前記単受信情報のうち、前記無線測位端末の各位置において、位置の変化に対する前記単受信情報の変化が大きい前記単受信情報に基づいて前記複数受信情報を決定する関数であることを特徴とする無線測位端末。 - 請求項4において、
前記評価関数は、前記複数種類の前記通信経路のそれぞれに対応する複数の前記単受信情報のうち、前記無線測位端末の各位置において、位置の変化に対する前記単受信情報の変化が大きい前記単受信情報の値を、各位置に対応する前記複数受信情報とする関数であることを特徴とする無線測位端末。 - 請求項4において、
前記評価関数は、前記複数種類の前記通信経路のそれぞれに対応する複数の前記単受信情報のうち、前記無線測位端末の各位置において、位置の変化に対する前記単受信情報の変化が大きい前記単受信情報に対応する前記通信経路を、各位置に対応する前記複数受信情報とする関数であることを特徴とする無線測位端末。
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