JP6916491B2 - 測位システム、基地局、および、測位方法 - Google Patents

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Description

本発明は、測位衛星を利用した測位技術に関する。
近年世界的に自動車の無人制御システムの開発が行われているが、それに必要不可欠な位置情報に衛星測位がある。この衛星測位を行うシステム(衛星測位システム)は、米国、ロシアをはじめEU、中国、日本、インド等で開発が進んでいる。これらは全て世界統一の世界座標系に基づき開発され、地球上のどこでも同一の地心座標に基づき測位結果を計算する。一方、無人化技術が進んでいる自動車は、今や世界商品となっており、世界中で、高速に高域で移動する場合にも一定の高精度測位を実現し、また、山影やトンネルなどで衛星捕捉が途切れ、再捕捉した場合にも瞬間的に高精度解が与えられること、さらに、どこに移動しても信頼性のある一定のサブセンチメートルの精度を維持できることが必須条件である。また、これらを対象となる地域、国等で実施する場合は、信頼性のある精度で高域を高速で移動する移動体に確実に精度補正データを供給できる通信機能が絶対的に必要となる。
日本においては、全国を網羅する1200点余の国土地理院GPS(Global Positioning System)電子基準点の座標が測定されており、その測定された国土地理院GPS電子基準点の座標に基づいて、日本の地図(静的な地図)は作成されており、高精度なデジタルマップが実現されている。
このような電子基準点は,地上に固定された設備によりGPS衛星からの電波を連続的に観測する施設である。全国各地の電子基準点と、各電子基準点の観測データからその位置を算出する解析計算装置(国土地理院本院に設置)とからなるGPS連続観測システムの全体は、GEONET(GPS Earth Observation Network System)と呼ばれる。このシステムにより、時々刻々と進むわが国の地殻変動を全国ほぼ一様に監視することができるようになった。
しかしながら、近年、自動運転その他の応用のために、さらに超高精度でより高いリアルタイム性が必要とされる測位への要求がある。
たとえば、国土地理院GPS電子基準点は、地殻変動等により、時々刻々と移動しており、GPS電子基準点の座標として公開されている値と、リアルタイムに精密計測されたGPS電子基準点のある時刻における正確な座標との間には、一定の誤差がある。
超高精度やリアルタイム性が要求される用途に対しては、上記の誤差を無視することはできず、これを考慮する必要がある。そのため、非常に高い精度(誤差 10cm以下、望ましくは、誤差 数cm以下)で、特に、移動体の現在の正確な位置を地図上で正確に特定する技術、あるいは、移動体の超高精度で正確な現時刻での座標データを取得する測位技術が求められている。
すなわち、上述したとおり、近年、自動運転車の研究開発が盛んになされており、広域を高速で自動運転を実現するためには、走行している自動車と衛星測位システムから出力される位置が一致し、高精度で安定して測定する必要がある。そのため、移動体の位置を高信頼度・高精度で、かつ、高速に(リアルタイムで)特定する測位技術が求められている。また、自動運転車は、世界で共通に利用できるようにする必要があるので、上記のような高信頼度、高精度、かつ、高速な測位技術は、全地球的に、統一した基準のもとで実現されることが好ましい。
そのため、このような移動体の位置の特定に当たっては、世界測地座標系(GGRF:Global Geodetic. Reference Frame)を利用することが望ましい。
地球の形は完全な球体ではなく、その形や自転は常に少しずつ変化している。こうした複雑で変動し続ける地球上で緯度・経度を正確に測定するためには、地球上のさまざまな場所で正確な位置を常に測り、地球の正確な形とその変化を知ることが必要である。
従来の地図においては、国ごとに異なる地心座標を採用しており、国ごとに異なる基準に基づくのでは、全地球規模での正確な位置計測は困難となってしまう。自動運転技術などでは、特定国のみで可能なサービスは望ましくないため、地球の重心を原点とした「世界測地座標系」を採用することが必要になる。
また、近年、第5世代移動通信システム(5G)に向けた開発が進められており、このような第5世代移動通信システムにおいては、高速な通信速度を確保するために、基地局は従来よりも高密度に設置される必要がある。そこで、たとえば、第5世代移動通信システムでは、基地局の構成として、周波数利用効率等を向上させるために、送信電力が高く制御信号等の送受信を担当する基地局によるマクロセルと、送信電力は低いものの高速のデータ通信を可能とする基地局によるスモールセルとが混在して配置されるヘテロジニアスネットワーク(Heterogeneous Network)が用いられる構成が採用されようとしている(例えば、特許文献1を参照)。
一方で、屋外の基地局において、正確な時刻情報を取得するために、基地局に設置されたGPS受信装置により、測位衛星の時刻情報を取得することが行われている。
特開2016−127444号公報
高い精度やリアルタイム性が要求されるアプリケーション(例えば、自動運転車を実現させるためのアプリケーション)を実現するためには、高速で移動する物体(移動体)であっても、高い精度で現在の位置が測定する技術を確立させる必要がある。
このような技術を確立させるために、高信頼度であり、高精度かつ高速に任意の点の位置を測定する技術を広い範囲で均質に実現させる必要がある。
そこで、本発明は、高速に移動する移動体であっても、その位置を高信頼度、高精度、かつ、高速に測定することができる測位技術を実現させることを目的とする。また、本発明は、信頼性のある精度で高域を高速で移動する移動体に確実に精度補正データを供給できる通信機能を実現させることを目的とする。
上記課題を解決するために、第1の発明は、複数の第1基地局と、移動局と、第1基地局間のハンドオーバを制御するための管理局と、基地局位置算出システムと、を備える測位システムである。
第1基地局は、複数の測位衛星から送信される測位信号を第1測位信号として受信する第1受信装置を有し、位置計測の位置基準局に設定されるとともに、携帯電話通信網の基地局として機能する。
移動局は、複数の測位衛星から送信される測位信号を第2測位信号として受信する第2受信装置を有している。
管理局は、携帯電話網の通信のハンドオーバに併せて、前記位置基準局となる第1基地局の切り替えを制御する。
第1基地局は、第1受信装置が、第1測位信号から取得した測位情報であって、少なくとも搬送波位相積算値と疑似距離とを含む測位情報を、第1測位情報として、基地局位置算出システムに送信し、第2測位信号に基づく測位における誤差を補正するための情報を、第1基地局の自局位置情報とともに、移動局に補正情報として送信する通信インターフェースを含む。
移動局は、第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、第1基地局から送信される第1基地局の自局位置情報および第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、移動局の位置である移動局位置をリアルタイムキネマティック法により算出する移動局位置算出処理を実行する位置算出部を含む。
基地局位置算出システムは、複数の第1基地局から、それぞれ送信される第1測位情報を収集する受信部と、所定の時間内に収集された第1測位情報に基づいて、第1基地局の世界測地系座標系における位置を算出し、精密位置情報として取得する座標算出部と、複数の第1基地局のそれぞれに対して、座標算出部により算出された自局の精密位置情報を送信する送信部と、を含む。
この測位システムでは、複数の第1基地局から収集した測位情報を用いて、精密位置データを取得し、取得した精密位置データを第1基地局に配信することができる。この測位システムでは、精密測定した結果データによる精密位置データを位置基準局となる第1基地局が常に保持することができる。そして、この測位システムでは、その精密位置が分かっている第1基地局を位置基準局として、移動局との間でRTK測位を行うので、移動局の位置を高精度に測定することができる。さらに、この測位システムでは、通信のハンドオーバに併せて、RTK測位の位置基準局となる基地局も切り替えることができるので、移動局が高速で移動する場合であっても常に高精度な測位を行うことができる。
なお、基地局位置算出システムの座標算出部における、所定の時間内に収集された第1測位情報に基づいて、第1基地局の世界測地系座標系における位置を算出する方法としては、例えば、以下の算出方法を用いてもよい。すなわち、第1基地局(対象点)の周囲のIGS点の観測データとITRF座標値とを使って、各測位基準点の座標値を、static GNSS解析ソフトウェアを用いて精密決定する算出方法を用いてもよい。なお、static GNSS解析ソフトウェアとしては、例えば、マサチューセッツ工科大学のGAMIT、ベルン大学の Berneseなどのソフトウェアを用いることができる。
また、「携帯電話網の通信のハンドオーバに併せて」とは、携帯電話網の通信のハンドオーバに伴ってという概念を含むものである。したがって、例えば、管理局は、携帯電話網の通信のハンドオーバが実行されるのを契機として、位置基準局となる第1基地局の切り替えを制御するようにしてもよい。
第2の発明は、第1の発明であって、基地局位置算出システムは、電子基準点に基づいて生成された公共座標系であって所定の期間更新されない当該公共座標系と、精密位置測定により取得された位置情報から生成した世界測地座標系との差についての情報である誤差情報を、第1基地局に送信する。
これにより、例えば、静的地図上においても、適切な位置に移動局を表示させることができる。つまり、静的デジタルマップに基づいて作成された地図(静的地図)上に表示させると、当該静的地図に正しい位置との誤差があるため、移動局の位置がずれて表示されることになる。これを防止するために、この測位システムでは、静的デジタルマップと精密デジタルマップ(精密測定結果により作成したデジタルマップ)との誤差情報を、移動局に送信することで、移動局が、この誤差情報を用いて、位置を変更することで、静的地図上においても、適切な位置に移動局を表示させることができる。
第3の発明は、第1または第2の発明であって、第1基地局であるハンドオーバ元基地局から、第1基地局であるハンドオーバ先基地局へと携帯電話網の通信のハンドオーバが実行された場合、移動局は、第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、ハンドオーバ先基地局から送信される第1基地局の自局位置情報および第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、移動局位置算出処理を実行する。
これにより、この測位システムでは、通信のハンドオーバの切替元基地局と切替先基地局を、測位処理の位置基準局の切替元基地局と切替先基地局と一致させることができる。
第4の発明は、第1または第2の発明であって、第1基地局であるハンドオーバ元基地局から、第1基地局であるハンドオーバ先基地局へと携帯電話網の通信のハンドオーバが実行された場合、移動局は、第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、ハンドオーバ先基地局とは異なる第1基地局であって、移動局との距離が所定の距離以下である測位用切替先基地局から送信される第1基地局の自局位置情報および第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、移動局位置算出処理を実行する。
これにより、この測位システムでは、通信のハンドオーバの切替元基地局と切替先基地局を、測位処理の位置基準局の切替元基地局と切替先基地局と一致させない場合においても、高精度の測位処理を実行することができる。つまり、この測位システムでは、通信のハンドオーバの切替元基地局と切替先基地局が、測位処理の位置基準局の切替元基地局と切替先基地局と一致しない場合にも高精度の測位処理を実行することができる。
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明であって、第1の大きさの領域であるスモールセルを通信可能領域とするスモールセル基地局と、スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第1のマクロセル基地局と、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する移動局と、を備える測位システムである。
第1のマクロセル基地局は、スモールセルにおいてユーザプレーンによる通信処理で用いられるデータであるユーザプレーンデータにより、GNSS衛星を用いた測位に用いられるデータであって、第1のマクロセル基地局がGNSS用データより取得したデータである測位用データを、移動局宛てのユーザプレーンデータとして、移動局が存在するスモールセルのスモールセル基地局に送信する。
スモールセル基地局は、第1のマクロセル基地局から受信した測位用データを含むユーザプレーンデータを移動局に送信する。
移動局は、スモールセル基地局からのユーザプレーンデータから測位用データを取得し、取得した当該測位用データと、移動局がGNSS衛星から受信した電波から取得したGNSSデータとを用いて、移動局の測位を行う。
この測位システムでは、ユーザプレーンデータにより、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを位置基準局であるマクロセル基地局から移動局へと送信することができる。これにより、高速無線通信ができるシステムにおいて、本来高速無線通信で使用される仕組みを利用して、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを、例えば、高速で移動する移動局に送信することができる。したがって、この測位無線通信システムでは、高速で移動する移動局に対しても高速かつ高精度の測位を行うことができる。
第6の発明は、第5の発明であって、スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第2のマクロセル基地局をさらに備える。
移動が、第1のマクロセル基地局のマクロセルである第1マクロセルから、第2のマクロセル基地局のマクロセルである第2マクロセルへ移動する場合であって、マクロセルによる制御を行うための制御プレーンデータの送信元を第1のマクロセル基地局から第2のマクロセル基地局へのハンドオーバ処理が実行されるときに、測位無線通信システムでは、移動局の測位を行うためのマクロセル基地局から移動局へ送信される測位データの送信元を、第1のマクロセル基地局から第2のマクロセル基地局への移行させる処理が実行される。
そして、処理が実行された後、第2のマクロセル基地局は、第2のマクロセル基地局が取得した測位用データを、移動局宛てのユーザプレーンデータとして、移動局が存在するスモールセルのスモールセル基地局に送信する。
スモールセル基地局は、第2のマクロセル基地局から受信した測位用データを含むユーザプレーンデータを移動局に送信する。
移動局は、第2のマクロセル基地局から、スモールセル基地局を介して送信されたユーザプレーンデータから測位用データを取得し、取得した当該測位用データと、移動局がGNSS衛星から受信した電波から取得したGNSSデータとを用いて、移動局の測位を行う。
この測位無線通信システムでは、移動局が、例えば、第1のマクロセルから第2マクロセルへの高速で移動した場合であっても、上記のように、ハンドオーバ処理を行うときに、位置基準局も、ハンドオーバ元のマクロセル基地局からハンドオーバ先のマクロセル基地局へと変更して、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを取得する先を変更する。したがって、この測位無線通信システムでは、移動局が、第1のマクロセルから第2のマクロセルへの高速で移動した場合であっても、常に、高精度なRTK測位ができる位置基準局(マクロセル基地局)から、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータをU−planeデータにより取得することができる。
第7の発明は、第5の発明であって、スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第2から第N(N:自然数)のマクロセル基地局をさらに備える。
移動が、第1のマクロセル基地局のマクロセルである第1マクロセルから、第2のマクロセル基地局のマクロセルである第2マクロセルへ移動する場合であって、マクロセルによる制御を行うための制御プレーンデータの送信元を第1のマクロセル基地局から第2のマクロセル基地局へのハンドオーバ処理が実行されるときに、第2のマクロセル基地局がGNSS衛星からの電波が受信可能なGNSS衛星であって、移動局と共通して受信可能なGNSS衛星の数が所定の数よりも少ない場合、測位無線通信システムは、移動局の測位を行うためのマクロセル基地局から移動局へ送信される測位データの送信元を、第1のマクロセル基地局から第2のマクロセル基地局以外のマクロセル基地局であって、GNSS衛星からの電波が受信可能なGNSS衛星であって、移動局と共通して受信可能なGNSS衛星の数が所定の数よりも多いマクロセル基地局に移行させる処理を実行する。

この測位システムでは、移動局が、第1のマクロセルから第2のマクロセルへの高速で移動した場合において、ハンドオーバ先のマクロセル基地局を位置基準局として測位(例えば、RTK測位)を行った場合、高精度、高速の測位(例えば、RTK測位)ができないと判断した場合、高精度、高速の測位(例えば、RTK測位)を保証できるマクロセル基地局を探索することができる。そして、この測位無線通信システムでは、高精度、高速の測位(例えば、RTK測位)を保証できるマクロセル基地局を位置基準局として、移動局にて、測位(例えば、RTK測位)を実行するので、安定して(高信頼度の)高精度、高速の測位(例えば、RTK測位)を実現することができる。
第8の発明は、第5から第7のいずれかの発明であって、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する複数のマクロセル基地局を含む。そして、複数のマクロセル基地局のうち、少なくとも1組のマクロセル基地局は、互いの距離が所定の距離以下となるように配置されている。
なお、「所定の距離」は、例えば、10kmである。「所定の距離」は、例えば、10km〜50kmぐらいの範囲の任意の距離としてもよい。
この測位無線通信システムでは、位置基準局となるマクロセル基地局が隣接するマクロセル基地局との距離が10km以下となるように配置されており、例えば、RTK測位の基線長が10km以下であることを保証できるので、GNSS信号を受信できるGNSS衛星の数が所定の数(例えば、13個以上)である場合、瞬時に未知点の位置を算出することができる。これにより、移動局が高速で移動している場合であっても、高精度の測位(例えば、RTK測位)により、移動局の位置を高精度かつ高速に特定することができる。
第9の発明は、移動局に対して、通信を行う無線通信システムに用いられる基地局であって、GNSS用アンテナと、GNSS受信部と、制御プレーン信号処理部と、ユーザプレーン信号処理部とを備える。
GNSS用アンテナは、GNSS衛星から送信される電波を受信する。
GNSS受信部は、GNSS用アンテナにより受信した電波に対して受信処理を実行することで、GNSS衛星から送信されるデータを取得する。
制御プレーン信号処理部は、マクロセルにおいて制御プレーンによる通信を行うための処理を実行する。
ユーザプレーン信号処理部は、スモールセルにおいてユーザプレーンによる通信を行うための処理を実行する。また、ユーザプレーン信号処理部は、移動局においてGNSS衛星からの電波を用いて行う測位処理に必要なデータをユーザプレーンによる通信用のデータに含める処理を行う。
これにより、ユーザプレーンデータにより、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを移動局に送信する基地局を実現することができる。
第10の発明は、第9の発明であって、時間情報取得部と、タイミング制御部と、をさらに備える。
時間情報取得部は、GNSS受信部により取得されたデータから、時間情報を取得する。
タイミング制御部は、時間情報に基づいて、無線通信システムで実行される通信のタイミング制御を行う。
これにより、基地局において、精度の高いGNSS衛星からの時間情報と高精度のタイミングを用いて、無線通信に使用する同期処理等を実現することができる。これにより、より高速で精度の高い通信を実現することができる。
第11の発明は、第1の大きさの領域であるスモールセルを通信可能領域とするスモールセル基地局と、スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とするマクロセル基地局であって、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有するマクロセル基地局とを用いて、GNSS受信機能を有する移動局に対して、通信を行う無線通信システムで実行される測位方法である。測位方法は、第1送信ステップと、第2送信ステップと、測位ステップとを備える。
第1送信ステップは、GNSS衛星を用いた測位に用いられるデータであって、マクロセル基地局がGNSS用データより取得したデータである測位用データを、スモールセルにおいてユーザプレーンによる通信処理で用いられるデータであるユーザプレーンデータにより、移動局が存在するスモールセルのスモールセル基地局に送信する。
第2送信ステップは、スモールセル基地局が受信した測位用データを、スモールセル基地局から移動局に送信する。
測位ステップは、スモールセル基地局から受信した測位用データと、移動局がGNSS衛星から受信した電波から取得したGNSSデータとを用いて、移動局の測位を行う。
この測位方法では、ユーザプレーンデータにより、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを位置基準局であるマクロセル基地局から移動局へと送信することができる。これにより、高速無線通信ができるシステムにおいて、本来高速無線通信で使用される仕組みを利用して、測位(例えば、RTK測位)に必要なデータを、例えば、高速で移動する移動局に送信することができる。したがって、この測位方法により、高速で移動する移動局に対しても高速かつ高精度の測位を行うことができる。
本発明によれば、高速に移動する移動体であっても、その位置を高信頼度、高精度、かつ、高速に測定するすることができる測位技術を実現させることができる。
第1実施形態の側位基準点データ提供システムの構成を説明するための概念図。 二重位相差による位置計測法を説明するための図。 第1実施形態に係る測位無線通信システム1000の概略構成図。 第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられるマクロセル基地局mBS1の概略構成図。 第1実施形態のマクロセル基地局mBS1のGNSS受信部13の概略構成図。 第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられるスモールセル基地局sBS1の概略構成図。 第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられる移動局Mb1の概略構成図。 第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で実行される各基地局の測位データの収集および精密測定結果データの配信方法のフローチャート。 移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、測位無線通信システム1000で、C−planeのハンドオーバ処理が実行される前の状態を示す図。 移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、測位無線通信システム1000で、C−planeのハンドオーバ処理が実行された後の状態を示す図。 測位無線通信システム1000で実行される処理のシーケンス図。 移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、本変形例の測位無線通信システム1000Aで、C−planeのハンドオーバ処理が実行された後の状態を示す図。 第1実施形態の変形例の測位無線通信システム1000Aで実行される処理のシーケンス図。 第1実施形態の変形例の測位無線通信システム1000Aで実行される処理のシーケンス図。 第1実施形態の変形例の測位無線通信システム1000Aで実行される処理のシーケンス図。 CPUバス構成を示す図。
[第1実施形態]
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
図1は、本実施の形態の測位基準点データ提供システムの構成を説明するための概念図である。
本実施形態の測位基準点データ提供システムは、世界のいずれの国においても運用が可能なものであるが、以下では、日本国内で運用する場合を例として説明する。
現在、日本の国土地理院は、国際GNSS事業(International GNSS Service:IGS)に参加し、精密軌道情報(精密暦)の作成に必要な観測データの提供や国際座標系(ITRF)を求めるための解析を行っている。
ここで、IGSでは、測地学・地球物理学等の研究活動を支援するために、各国関係機関の協力のもとで、世界各地の研究者にGPS、GLONASS、ガリレオ等の情報を提供することを目的としている。たとえば、以下のような事業が実施されている。
(1)全世界にGNSSの追跡局のネットワークを構築し、連続観測を行う。
(2)観測データを、データセンターで集中管理して提供する。
(3)解析センターでは、上記の観測データから精密軌道暦・地球回転パラメータ・IGS局の座標・速度等を生成し、提供する。
図1を参照して、本実施の形態の測位基準点データ提供システムでは、まず、上記のように国際的に構築されているIGS基準点のうち、測位の基準点を与える国外の複数個のIGS基準点と、後述するように携帯電話網における所定の基地局に設置された測位受信機による基準点とからなる測位基準点ネットワークからのGNSS受信データをリアルタイムに計算センターに収集する。
ここで、測位基準点ネットワークからのGNSS受信データは、たとえば、24時間にわたり、30秒ごとにサンプリングされたデータであり、各基準点において観測された、各測位衛星についての擬似距離データ、搬送波位相積算値、時刻データなどのデータである。
計算センターでは、周囲のIGS点の観測データとITRF座標値とを使って、各測位基準点の座標値を、static GNSS解析ソフトウェアを用いて精密決定する。ここで、static GNSS解析ソフトウェアとしては、たとえば、マサチューセッツ工科大学のGAMIT、ベルン大学の Berneseなどのソフトウェアを用いることができる。
また、日本国内の場合、IGS点は当面、東アジア・中央アジア・シベリア・北米・太平洋地域の30点程度を使用することができる。ITRF座標系としては、たとえば、ITRF2014座標基準系を用いることができる。これらの座標系を用いることで、測位位置基準点の座標を、上述した世界測地座標系で特定することが可能である。
たとえば、このようなstatic GNSS解析ソフトウェアを用いた、測位基準点の位置の精密決定の手法については、以下の文献にも開示がある。
公知文献 : 特許4846779号公報明細書
このようなstatic GNSS解析ソフトウェアを利用して、測位基準点ネットワーク中の所定数の基地局を、たとえば、日本国内で数千から数万箇所程度で、適時に、特定することが可能である。計算センターでは、たとえば、このようにして、所定数の基地局の世界測地座標系での座標を、毎日、決定する構成とすることができる。
一方で、計算センターは、測位基準点ネットワーク中の所定の携帯電話基地局から、所定間隔のタイミングで、当該基地局において計測された搬送波位相積算値等の情報を収集している。
その結果、計算センターでは、各基地局について、最も近い時間に精密決定された基地局の位置の情報と、所定のタイミングで収集された搬送波位相積算値の情報とが、基地局ごとに測位補正情報として蓄積される。計算センターは、このようにして蓄積した測位補正情報を携帯電話網の管理システムに送信する。
携帯電話網の管理システムは、移動局を識別する情報(移動局ID)と、当該移動局が現在交信中の基地局を識別する情報とを対応づけて保持している。
その結果、後述するように、移動局が、リアルタイムキネマテック(RTK)測位を実施する際には、当該移動局と交信中の基地局から、基地局の最新の精密決定された位置の情報および搬送波位相積算値の情報を、測位補正情報として、たとえば、RTCMフォーマットで送信する。
移動局では、自身で計測した測位衛星からの測位信号と基地局から受信した測位補正情報とに基づいて、二重位相差を計算することにより、RTK測位を実施することにより、自身の現在位置を高精度に特定することができる。
このような二重位相差による位置計測の手法については、たとえば、以下のような処理となる。
受信機で観測される搬送波位相データは、波数を単位とした積算データであり、衛星から発信される電波の周波数をL1とすると、搬送波位相データ(搬送波積算値)ΦL1は、以下のように表すことができる。
ΦL1=λL1 −1[r−IL1+T]+fL1(δt―δt)+NL1+εφ,L1
λL1:搬送波L1の波長
r:受信機と衛星間の幾何学的距離
L1:電離層遅延
T:対流圏遅延
L1:搬送波L1の周波数
δt:受信機の時計誤差
δt:衛星の時計誤差
L1:整数値バイアス
εφ,L1:局依存誤差(マルチパス、受信機雑音等による誤差)
図2に示すように、ある時刻において、n番衛星とm番衛星からの搬送波位相データを2台の受信機a,bで取得する場合、受信機aでの各衛星の搬送波積算値をΦna、Φmaとし、受信機bでの各衛星の搬送波積算値をΦnb、Φmbとすると、二重位相差DDΦnmabは、
DDΦnmab=(Φmb−Φnb)−(Φma−Φna
=λ−1[DDrnmab−DDInmab+DDTnmab]+DDNnmab+DDεnmab
となり、受信機時計誤差および衛星時計誤差が完全に除去される。なおDDxは、xについての二重位相差を表している。さらに、受信機aと受信機bとの距離(基線)が短い場合、電離層、対流圏の項は相殺される。したがって、基線が短い場合、二重位相差は、下記のように表すことができる。
DDΦnmab=λ−1×DDrnmab+DDNnmab+DDεnmab
受信機aをその位置が既知である基準局とし、受信機bをその位置が未知である移動局とし、各衛星からの送信周波数が等しいとすると、エポックtにおける二重位相差は、
DDΦnmab(t)=λ−1[rmb(t)−rma(t)]−λ−1[rnb(t)−rna(t)]+DDNnmab(t)
DDΦnmab(t)+λ−1[rma(t)−rna(t)]=λ−1[rmb(t)−rnb(t)]+DDNnmab(t)
DDNnmabは、既知である。rma(t)、rna(t)は、受信機aの位置と衛星m、nの位置が既知であるため、ピタゴラスの定理より求めることができる。未知数は、受信機bの位置(x(t),y(t),z(t))と、整数値バイアス項DDNnmab(t)である。
上記の数式を用いて連立方程式を定義する。測位に使用する衛星数をi個とし、基準衛星を1とすると、エポックtにおいて、下記のように、i−1個の独立な連立方程式を導出することができる。
エポックtの連立方程式:
DDΦ12ab(t)+λ−1[r2a(t)−r1a(t)]=[r2b(t)−r1b(t)]+DDN12ab(t)
DDΦ13ab(t)+λ−1[r3a(t)−r1a(t)]=[r3b(t)−r1b(t)]+DDN13ab(t)
DDΦ14ab(t)+λ−1[r4a(t)−r1a(t)]=[r4b(t)−r1b(t)]+DDN14ab(t)
・・・
DDΦ1iab(t)+λ−1[ria(t)−r1a(t)]=[rib(t)−r1b(t)]+DDN1iab(t)
上記i−1個の連立方程式において、(i−1)個のDDN(t)と受信機bの位置(x(t),y(t),z(t))が未知数であり、未知数が合計(i+2)個あるので、上記i−1個の連立方程式だけでは解を求めることはできない。
そこで、サイクルトリップが発生しない限り、整数値バイアスが一定であるという性質を利用して、エポック(t+1)においても同様の連立方程式を下記のように導出する。
エポック(t+1)の連立方程式:
DDΦ12ab(t+1)+λ−1[r2a(t+1)−r1a(t+1)]=[r2b(t+1)−r1b(t+1)]+DDN12ab(t)
DDΦ13ab(t+1)+λ−1[r3a(t+1)−r1a(t+1)]=[r3b(t+1)−r1b(t+1)]+DDN13ab(t)
DDΦ14ab(t+1)+λ−1[r4a(t+1)−r1a(t+1)]=[r4b(t+1)−r1b(t+1)]+DDN14ab(t)
・・・
DDΦ1iab(t+1)+λ−1[ria(t+1)−r1a(t+1)]=[rib(t+1)−r1b(t+1)]+DDN1iab(t)
上記のエポックtの連立方程式およびエポック(t+1)の連立方程式の両方を用いることで、未知数が(i+2)個であり、連立方程式の数が(2i−2)個であるので、i≧4である場合、全ての未知数を求めることができる。つまり、衛星数が4個以上である場合、全ての未知数を求めることができる。
しかし、上記により求めた整数値バイアスは、整数とはならず実数となる。そこで、求めた実数のバイアスを整数化しなければならない。最も簡単な方法は四捨五入することであるが、バイアスの標準偏差が大きい場合は、この方法では正確に解を求めることができない。一般にバイアスの平均値と標準偏差とから判断して、可能性のある整数値の組み合わせを仮定し、最小二乗法の残差を計算し、その残差を最も小さくする組み合わせを真の整数値バイアスとする。得られた整数値バイアスを固定することで、エポック(t+1)の連立方程式の未知数は、(x(t),y(t),z(t))の3つだけとなるので、解を求めることは容易となる。
このように、二重位相差を計算することで、RTK測位を実施することができる。
一方で、移動体において搭載され利用されるデジタルマップについては、日本国内の場合、基本的には、上述したような国土地理院のGSI基準点(日本国内で1200点)と整合するように作成されている。
ただし、このようにデジタルマップを作製した時点でのGSI基準点の座標(「地図基準位置」と呼ぶ)と、移動体の測位を行っている現時点でのこれらの基準点の位置座標とは正確には一致しない。
たとえば、測位基準点ネットワークの基準点の各位置座標を、地図基準位置を基に精密決定したとすると、これらは、上述したような、計算センターにおいて毎日精密決定されている測位基準点ネットワークの基準点の各位置座標との間には誤差が存在する。
したがって、地図基準位置および現在座標値を基に測位基準ネットワークのそれぞれの座標を三角測量法によるベクトルの閉合技術等により各座標を決定する。これにより、地図基準位置と整合性のある座標値を計算することができる。
計算センターでは、このような誤差を、デジタルマップに対する補正値として、各基地局ごとに保持している。このような補正値を、移動体に配信することとすれば、移動体は、世界測地座標系で特定した現在の自身の正確な位置が、自身が保持するデジタルマップ上のどの位置に対応するかを算出することが可能となる。
<1.1:測位無線通信システムの構成>
以下では、一例として、上述したような携帯電話網が、マクロセルとスモールセルから成る通信ネットワークで構成されている場合を一例として、さらに、本実施形態を詳しく説明することとする。
図3は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000(測位システムの一例)の概略構成図である。
図4は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられるマクロセル基地局mBS1の概略構成図である。
図5は、第1実施形態のマクロセル基地局mBS1のGNSS受信部13の概略構成図である。
図6は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられるスモールセル基地局sBS1の概略構成図である。
図7は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で用いられる移動局Mb1の概略構成図である。
図8は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で実行される各基地局の測位データの収集および精密測定結果データの配信方法のフローチャートである。
測位無線通信システム1000は、ヘテロジニアスネットワーク(Heterogeneous Network)による無線通信システムであり、移動局Mb1の位置をGNSS衛星を用いて高精度に測定する測位処理を実行するシステムである。測位無線通信システム1000は、図1に示すように、通信可能範囲がマクロセルであり送信電力の高い基地局であるマクロセル基地局(図1の場合、マクロセル基地局mBS1〜mBS3)と、通信可能範囲がスモールセルであり送信電力の低い基地局であるスモール基地局(図1の場合、スモール基地局sBS1)と、マクロセル基地局、スモールセル基地局をコアネットワークを介して管理制御するコアNW管理局NWC1、NWC2(MME/S−GW、MME:Mobility Management Entity、S−GW:Serving−Gateway)と、携帯電話網管理システムMC1と、計算センター(基地局位置算出システム)SYS1とを備える。
コアNW管理局NWC1、NWC2、および、携帯電話網管理システムMC1は、図1に示すように、例えば、携帯電話網用ネットワークNW_telに接続されている。携帯電話網管理システムMC1と、計算センター(基地局位置算出システム)SYS1とは、例えば、直接またはインターネット等のネットワークを介して接続されている。
測位無線通信システム1000において、1つのマクロセル内に複数のスモールセルが設定され、スモールセルごとに、スモールセル基地局が設置される。
なお、説明便宜のために、測位無線通信システム1000において、図1に示すように、マクロセルmacro_C1を通信可能範囲とするマクロセル基地局mBS1と、マクロセルmacro_C2を通信可能範囲とするマクロセル基地局mBS2と、マクロセルmacro_C3を通信可能範囲とするマクロセル基地局mBS3と、スモールセルsmall_C1を通信可能範囲とするスモールセル基地局sBS1と、移動局Mb1とに注目して、以下説明する。
また、測位無線通信システム1000では、複数のGNSS衛星(例えば、図1に示したN個(N:自然数)のGNSS衛星)からの電波を受信して移動局の位置を測定する測位処理が実行される。また、測位無線通信システム1000では、各マクロセル基地局がGNSS衛星からの電波を受信する機能を有している。そして、各マクロセル基地局は、隣接するマクロセル基地局との距離が、例えば、10km以下となるように配置される。
(1.1.1:マクロセル基地局mBS1の構成)
マクロセル基地局mBS1は、図4に示すように、通信処理部11と、通信インターフェース12と、GNSS用アンテナAnt_GNSSと、GNSS受信部13と、を備える。
通信処理部11は、図4に示すように、HO判定部111と、タイミング制御部112と、記憶部113と、X2信号処理部114と、U−plane信号処理部115と、C−plane信号処理部116と、バスBus11とを備える。通信処理部11の上記の各機能部は、図4に示すように、バスBus11によりバス接続されている。なお、通信処理部11の上記の各機能部は、バス接続ではなく、他の接続形態(例えば、直接接続)で接続されるものであってもよい。また、通信処理部11は、GNSS受信部13から出力されるGNSSに関するデータD_GNSSを入力する。
HO判定部111は、移動局Mb1に対して自局(マクロセル基地局mBS1)から他のマクロセル基地局へのC−planeのハンドオーバが必要か否かの判定をする。
タイミング制御部112は、GNSS受信部13から出力される時間情報に関する信号に基づいて、基地局間通信、コアネットワーク通信、および/または、移動体Mb1との通信に使用するクロック信号、同期処理の基準となる信号等を生成し、当該信号により、上記通信の同期処理や、所定のデータ、信号の通信タイミングの制御を行う。
記憶部113は、通信処理部11での処理に必要なデータであって、記憶保持することが必要なデータを記憶する。そして、記憶部113に記憶されたデータは、当該データを必要とする機能部により読み出すことができる。
X2信号処理部114は、基地局間通信インターフェース121を介して、他の基地局(マクロセル基地局又はスモールセル基地局)との間でC−planeデータ及びU−planeデータを送受信するための処理を実行する。
U−plane信号処理部115は、コアNW通信インターフェース122を介してコアネットワーク(MME/S−GWを含む)とU−planeデータを送受信するための処理を行う。また、U−plane信号処理部115は、移動体とU−planeデータを送受信するための処理を行う。なお、「U−plane」とは、User planeのことであり、無線通信システムにおいて、ユーザが送受信するデータ、その手順、または、仕組みを表す。
C−plane信号処理部116は、コアNW通信インターフェース122を介してコアネットワーク(MME/S−GWを含む)とC−planeデータを送受信するための処理を行う。また、C−plane信号処理部116は、移動体とC−planeデータを送受信するための処理を行う。なお、「C−plane」とは、Control planeのことであり、無線通信システムにおいて、通信の制御を行うデータ、信号、その手順、または、仕組みを表す。
また、測位データ処理部17は、計算センターSYS1により取得された精密測定した結果の位置データ、および、計算センターSYS1により取得された補正値を、コアネットワーク管理局を介して、U−planeデータにより受信する。
通信インターフェース12は、図4に示すように、基地局間通信インターフェース121と、コアネットワーク通信インターフェース122と、移動体用通信インターフェース123とを備える。
基地局間通信インターフェース121は、X2インターフェースを用いて他の基地局(マクロセル基地局またはスモールセル基地局)との間の通信を行う。
コアネットワーク通信インターフェース122は、MME/S−GWを含むコアネットワーク内の装置との間の通信を行う。
移動体用通信インターフェース123は、移動体に対する通信を行う。移動体用通信インターフェース123は、移動体に送信するデータに対してベースバンド処理、RF変調処理等を実行し、移動体へ送信する無線信号を生成し、生成した無線信号を移動体に対して送信する。また、移動体用通信インターフェース123は、移動体からの無線信号を受信し、RF復調処理、ベースバンド処理等を実行することで、移動体から送信されるデータを取得する。
GNSS用アンテナAnt_GNSSは、GNSS衛星(GNSS:Global Navigation Satellite System)からの電波を受信するためのアンテナである。
GNSS受信部13は、図5に示すように、高周波増幅器131と、周波数変換器132と、中間周波数増幅器133と、AD変換器134と、コード相関部135と、局部発振器136と、測位データ取得部137とを備える。
高周波増幅器131は、GNSS用アンテナAnt_GNSSが受信したRF信号RF1を入力し、RF信号RF1を増幅する。高周波増幅器131は、増幅した信号を周波数変換器132に出力する。
周波数変換器132は、高周波増幅器131から出力される信号に対して、局部発振器136から出力される交流信号を乗算することでデジタル化に最適な中間周波数にダウンコンバートする処理を実行する。そして、当該処理により取得された信号は、周波数変換器132からAD変換器134に出力される。
AD変換器134は、周波数変換器132から出力される信号に対してAD変換を行い、デジタル信号を取得し、取得したデジタル信号をコード相関部135に出力する。
コード相関部135は、AD変換器134から入力される信号に対して、C/Aコード(Coarse/Acquisition code)の復調処理を実行する。具体的には、コード相関部135は、各衛星固有のC/Aコードと比較され、コード復調を実行する。コード相関部135は、n個のPRN(Pseudo Random Noise code)コード(PRN1〜PRNn)(n個の衛星に対応し衛星を特定するコード)に基づいて、例えば、並列に、C/Aコード復調処理を実行する。そして、各衛星に対応するコード復調結果を測位データ取得部137に出力する。また、コード相関部135は、復調結果データを局部発振器136に出力する。
局部発振器136は、コード相関部135から出力される復調結果データを入力し、当該復調結果データに基づく周波数の交流信号を発生させ、周波数変換器132に出力する。
測位データ取得部137は、図5に示すように、時間情報取得部1371と、航法メッセージ取得部1372と、疑似距離取得部1373と、搬送波位相取得部1374とを備える。
時間情報取得部1371は、コード復調結果から時間情報(例えば、衛星の原子時計による時間情報)を取得する。
航法メッセージ取得部1372は、コード復調結果から航法メッセージを取得する。
疑似距離取得部1373は、コード復調結果から疑似距離を取得する。具体的には、疑似距離取得部1373は、GNSS受信部13内のコードのビットを1ビットずつずらしながらコード相関部135に入れ、自己相関係数を計算する。自己相関係数は、両コードのタイミングが違っていればゼロになり、両コードが同期していれば1に近い値となるので、同期するまでにずらしたビット数に対応する時間が、両コードのタイミングの差ΔTに相当し、これが対応する衛星から出力された信号(電波)の伝搬時間と解釈できる。この伝搬時間に電波の速度を乗算することで疑似距離が取得される。
搬送波位相取得部1374は、コード復調結果から搬送波位相を取得する。具体的には、搬送波位相取得部1374は、GNSS受信部13内で搬送波(衛星からの電波)とGNSS受信部13内で生成された基準搬送波を掛け合わせることで、両者の位相差を表すビート信号の位相(ビート位相)を観測する。そして、ある基準時刻t0から時刻tまでの位相の積算値Φ、つまり、搬送波位相データ(搬送波積算値)Φを取得する。
GNSS受信部13は、以上のようにして測位データ取得部137で取得された各データをまとめて測位データD_GNSSとして通信処理部11に出力する。
なお、マクロセル基地局mBS2、mBS3の構成は、マクロセル基地局mBS1の構成と同様である。
(1.1.2:スモールセル基地局sBS1の構成)
スモールセル基地局sBS1は、図6に示すように、通信処理部21と、通信インターフェース22とを備える。
通信処理部11は、図6に示すように、タイミング制御部212と、記憶部213と、X2信号処理部214と、U−plane信号処理部215と、C−plane信号処理部216と、バスBus21とを備える。通信処理部21の上記の各機能部は、図6に示すように、バスBus21によりバス接続されている。なお、通信処理部21の上記の各機能部は、バス接続ではなく、他の接続形態(例えば、直接接続)で接続されるものであってもよい。
タイミング制御部212は、基地局間通信、コアネットワーク通信、および/または、移動体Mb1との通信に使用するクロック信号、同期処理の基準となる信号等を生成し、当該信号により、上記通信の同期処理や、所定のデータ、信号の通信タイミングの制御を行う。
記憶部213は、通信処理部21での処理に必要なデータであって、記憶保持することが必要なデータを記憶する。そして、記憶部213に記憶されたデータは、当該データを必要とする機能部により読み出すことができる。
X2信号処理部214は、基地局間通信インターフェース221を介して、他の基地局(マクロセル基地局又はスモールセル基地局)との間でC−planeデータ及びU−planeデータを送受信するための処理を実行する。
U−plane信号処理部215は、コアNW通信インターフェース222を介してコアネットワーク(MME/S−GWを含む)とU−planeデータを送受信するための処理を行う。また、U−plane信号処理部215は、移動体とU−planeデータを送受信するための処理を行う。
C−plane信号処理部216は、コアNW通信インターフェース122を介してコアネットワーク(MME/S−GWを含む)とC−planeデータを送受信するための処理を行う。また、C−plane信号処理部216は、移動体とC−planeデータを送受信するための処理を行う。
通信インターフェース22は、図6に示すように、基地局間通信インターフェース221と、コアネットワーク通信インターフェース222と、移動体用通信インターフェース223とを備える。
基地局間通信インターフェース221は、X2インターフェースを用いて他の基地局(マクロセル基地局またはスモールセル基地局)との間の通信を行う。
コアネットワーク通信インターフェース222は、MME/S−GWを含むコアネットワーク内の装置との間の通信を行う。
移動体用通信インターフェース223は、移動体に対する通信を行う。移動体用通信インターフェース223は、移動体に送信するデータに対してベースバンド処理、RF変調処理等を実行し、移動体へ送信する無線信号を生成し、生成した無線信号を移動体に対して送信する。また、移動体用通信インターフェース223は、移動体からの無線信号を受信し、RF復調処理、ベースバンド処理等を実行することで、移動体から送信されるデータを取得する。
(1.1.3:移動局Mb1の構成)
移動局Mb1は、図7に示すように、通信処理部31と、移動体用通信インターフェース32と、GNSS用アンテナAnt_GNSS3と、GNSS受信部33と、を備える。
通信処理部31は、図7に示すように、タイミング制御部312と、記憶部313と、U−plane信号処理部315と、C−plane信号処理部316と、バスBus31とを備える。通信処理部31の上記の各機能部は、図7に示すように、バスBus31によりバス接続されている。なお、通信処理部31の上記の各機能部は、バス接続ではなく、他の接続形態(例えば、直接接続)で接続されるものであってもよい。また、通信処理部31は、GNSS受信部13から出力されるGNSSに関するデータD_GNSSおよび時間情報に関するデータD_clockを入力する。
タイミング制御部312は、GNSS受信部13から出力される時間情報に関する信号に基づいて、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局との通信に使用するクロック信号、同期処理の基準となる信号等を生成し、当該信号により、上記通信の同期処理や、所定のデータ、信号の通信タイミングの制御を行う。
記憶部313は、通信処理部31での処理に必要なデータであって、記憶保持することが必要なデータを記憶する。そして、記憶部313に記憶されたデータは、当該データを必要とする機能部により読み出すことができる。
U−plane信号処理部315は、移動体用通信インターフェース32を介して、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局とU−planeデータを送受信するための処理を行う。また、U−plane信号処理部315は、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局とU−planeデータを送受信するための処理を行う。
C−plane信号処理部316は、移動体用通信インターフェース32を介して、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局とC−planeデータを送受信するための処理を行う。また、C−plane信号処理部316は、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局とC−planeデータを送受信するための処理を行う。
移動体用通信インターフェース32は、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局との通信を行う。移動体用通信インターフェース32は、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局に送信するデータに対してベースバンド処理、RF変調処理等を実行し、移動体へ送信する無線信号を生成し、生成した無線信号をスモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局に対して送信する。また、移動体用通信インターフェース32は、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局からの無線信号を受信し、RF復調処理、ベースバンド処理等を実行することで、スモールセル基地局、および/または、マクロセル基地局から送信されるデータを取得する。
GNSS用アンテナAnt_GNSS3は、GNSS衛星(GNSS:Global Navigation Satellite System)からの電波を受信するためのアンテナである。
GNSS受信部33は、マクロセル基地局mBS1のGNSS受信部13と同様の構成を有している。GNSS受信部33は、取得した測位データD_GNSSを通信処理部31に出力する。
<1.2:測位無線通信システムの動作>
以上のように構成された測位無線通信システム1000の動作について、以下説明する。
図8は、第1実施形態に係る測位無線通信システム1000で実行される各基地局の測位データの収集および精密測定結果データの配信方法のフローチャートである。
(1.2.1:各基地局の測位データの収集および精密測定結果データの配信処理)
まず、各基地局の測位データの収集および精密測定結果データの配信処理について、図8のフローチャートを参照しながら、説明する。
(ステップS01):
ステップS01において、各マクロセル基地局は、GNSS受信部13により取得した測位データD_GNSSを通信処理部11により、通信インターフェース12を介して、コアネットワーク管理局に送信する。
コアネットワーク管理局は、管理するマクロセル基地局からの測位データD_GNSSを収集し、収集した測位データD_GNSSを、携帯電話網管理システムMC1を介して、計算センターSYS1に送信する。
(ステップS02):
ステップS02において、計算センターSYS1は、各マクロセル基地局(位置基準局)の周囲のIGS点とITRF座標を使って各点(各マクロセル基地局)の座標値をstatic GNSS解析ソフトウェアを用いて精密測定する。
(ステップS03):
ステップS03において、計算センターSYS1は、上記処理により取得した各マクロセル基地局(位置基準局)の精密測定結果データを、携帯電話網管理システムMC1に送信する。
携帯電話網管理システムMC1は、対応するマクロセル基地局を管理するコアネットワーク管理局を特定し、特定したコアネットワーク管理局を介して、対応するマクロセル基地局にその基地局についての精密測定結果データを送信する。
各マクロセル基地局は、自局の精密測定結果データをコアネットワーク管理局から、通信インターフェース12により受信する。そして、通信処理部11の測位データ処理部17は、受信したデータから、自局の精密位置を示すデータを取得し、記憶部113に記憶する。
上記の処理は、所定の周期で繰り返し実行される。これにより、位置基準局となる各マクロセル基地局において、自局の精密位置を示すデータを常に保持することができる。
なお、計算センターSYS1は、上記処理を実行するとともに、各マクロセル基地局から収集した測位データ(これを測位データD1_GNSSとする)に基づいて、RTK測位等に必要となるデータを生成する処理を実行するようにしてもよい。計算センターSYS1は、例えば、マクロセル基地局を位置基準局として、移動局の位置をRTK測位により測定する場合に必要となるデータ(マクロセル基地局の精密位置データ、マクロセル基地局で観測した疑似距離データ、マクロセル基地局で観測した搬送波位相データ)を、対象となるマクロセル基地局に対応付けて取得するようにしてもよい。このようなデータを、計算センターSYS1は、例えば、図1に示すようなテーブルにより管理してもよい。
そして、計算センターSYS1は、上記のデータ(例えば、RTK測位に必要となるデータ)を、例えば、RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services)データとして各マクロセル基地局に送信するようにしてもよい。このとき、計算センターSYS1は、上記データを、RTCMに準拠したフレームとして、各マクロセル基地局に送信するようにすることが好ましい。
(1.2.2:移動局の測位処理)
次に、移動局の測位処理について、説明する。
測位無線通信システム1000では、隣接するマクロセル基地局との距離が数km以下(例えば、10km以下)となるように配置されており、かつ、各マクロセル基地局は、GNSS受信部13を備えている。また、移動局Mb1も、GNSS受信部33を備えている。したがって、測位無線通信システム1000では、各マクロセル基地局を基準点(正確な座標が求められている点)とすることで、実際に測定したい点(未知点)である移動局Mb1の位置を、例えば、相対測位(例えば、DGPS(differential global positioning system)やRTK(Realtime Kinematic))により測定することができる。
測位無線通信システム1000では、上記処理(精密位置測定処理)により、世界測地座標系(GGRF)による各マクロセル基地局の座標値が求められ、求められた座標値のデータが記憶部113に記憶されている。
以下では、測位無線通信システム1000において、各マクロセル基地局を基準点(位置基準局)とし、移動局Mb1を未知点として、移動局Mb1の位置をRTKにより測定(測位)する場合であって、移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合について、説明する。
図9は、移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、測位無線通信システム1000で、C−planeのハンドオーバ処理が実行される前の状態を示す図である。
図10は、移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、測位無線通信システム1000で、C−planeのハンドオーバ処理が実行された後の状態を示す図である。
図11は、測位無線通信システム1000で実行される処理のシーケンス図である。
以下、図11のシーケンス図を参照しながら、測位無線通信システム1000の動作について説明する。
(ステップS0):
ステップS0において、計算センターSYS1は、携帯電話網管理システムMC1、携帯電話用ネットワークNW_telを介して、コアネットワーク管理局NWC1へ、マクロセル基地局mBS1と移動局とのRTK測位に必要となるデータ(自局の位置、自局で取得した搬送波位相データ等)を、データD3_RTCM(mBS1)として送信する。なお、データD3_RTCM(mBS1)は、計算センターSYS1により生成された、マクロセル基地局mBS1によりRTK測位を実行するときに必要なデータをRTCM形式のデータとしたものである。
コアネットワーク管理局NWC1は、受信したデータD3_RTCM(mBS1)をマクロセル基地局mBS1へ送信する。マクロセル基地局mBS1は、コアネットワーク管理局NWC1から送信されたデータD3_RTCM(mBS1)を受信する。
マクロセル基地局mBS1は、受信したデータD3_RTCM(mBS1)を記憶保持する。
計算センターSYS1は、携帯電話網管理システムMC1、携帯電話用ネットワークNW_telを介して、コアネットワーク管理局NWC1へ、マクロセル基地局mBS2と移動局とのRTK測位に必要となるデータ(自局の位置、自局で取得した搬送波位相データ等)を、データD3_RTCM(mBS2)として送信する。なお、データD3_RTCM(mBS2)は、計算センターSYS1により生成された、マクロセル基地局mBS2によりRTK測位を実行するときに必要なデータをRTCM形式のデータとしたものである。
コアネットワーク管理局NWC1は、受信したデータD3_RTCM(mBS2)をマクロセル基地局mBS2へ送信する。マクロセル基地局mBS2は、コアネットワーク管理局NWC1から送信されたデータD3_RTCM(mBS2)を受信する。
マクロセル基地局mBS2は、受信したデータD3_RTCM(mBS2)を記憶保持する。
(ステップS1):
ステップS1では、コアネットワーク管理局が移動局Mb1宛てのユーザデータD1をU−planeデータU−plane(D1)として、マクロセル基地局mBS1に送信する。
マクロセル基地局mBS1は、コアネットワーク管理局から、U−planeデータU−plane(D1)を受信する。
また、マクロセル基地局mBS1は、計算センターSYS1から受信したデータD3_RTCM(mBS1)、および、計算センターSYSから受信した自局の精密測定結果データ(自局の精密測定位置データを含むデータ)から、移動局Mb1とのRTKに使用するためのデータを取得する。すなわち、マクロセル基地局mBS1は、
(1)搬送波位相観測データ
(2)疑似距離観測データ
(3)基地局座標値(マクロセル基地局mBS1の精密位置の座標値)
を含めたデータであるRTCMデータ(RTCM:Radio Technical Commission For Maritime Services)として取得する。
そして、マクロセル基地局mBS1は、上記により取得したRTCMデータ(このデータをデータRTCM1と表記する)と、コアネットワーク管理局から受信したデータD1とをU−planeデータ(このデータをデータU−plane(D1+RTCM1)と表記する)として、移動局Mb1がそのエリア(スモールセル)内に存在しているスモールセル基地局sBS1に送信する。
スモールセル基地局sBS1は、マクロセル基地局mBS1からU−planeデータU−plane(D1+RTCM1)を受信し、受信した当該データを移動局Mb1にU−planeデータU−plane(D1+RTCM1)として送信する。
移動局Mb1は、マクロセル基地局mBS1からU−planeデータU−plane(D1+RTCM1)を受信し、移動局Mb1宛てのユーザデータD1を取得するとともに、RTK測位を行うために必要な位置基準局であるマクロセル基地局mBS1のRTCMデータであるデータRTCM1を取得する。
(ステップS2):
ステップS2において、移動局Mb1は、測位処理部317により、上記により取得したRTCMデータであるデータRTCM1から、RTK測位に必要なデータを取得し、RTK測位により、自局(移動局Mb1)の位置を測定(特定)する。
なお、RTKの測位計算では、搬送波(GNSS衛星からの電波)の二重位相差を求めることで、衛星時計誤差と受信機時計誤差が除去され、さらに、基線長(位置基準局(マクロセル基地局mBS1に相当)と未知点(移動局Mb1に相当)との距離)が、十分に短距離であれば、各疑似距離に同一の値が誤差として含まれている電離層と対流圏の伝搬遅延誤差や衛星軌道誤差がほとんど除去される。例えば、位置基準局と移動局の位置(未知点)との距離が10km以下であり、GNSS信号を受信できるGNSS衛星の数が13個以上である場合、瞬時に未知点の位置を算出することができる。
測位無線通信システム1000では、位置基準局であるマクロセル基地局の位置が、計算センターSYS1により精密に求められたものである。また、測位無線通信システム1000では、位置基準局であるマクロセル基地局が、隣接するマクロセル基地局との距離が10km以下となるように配置されているので、上記の基線長が10km以下となる。そして、この場合(位置基準局と移動局の位置(未知点)との距離が10km以下である場合)、GNSS信号を受信できるGNSS衛星の数が13個以上である場合、瞬時に未知点の位置を算出することができる。そして、この場合、移動局(移動局Mb1)の位置の測定誤差は、2cm±2ppm(測位誤差4cm以下)となり、高精度の測位が可能となる。
(ステップS3〜S8):
ステップS3において、移動局Mb1は、受信品質情報(Measurement Report)をマクロセル基地局mBS1に送信する。
ステップS4において、マクロセル基地局mBS1は、移動局Mb1から受信した受信品質情報(Measurement Report)に基づいて、移動局Mb1を他のマクロセル基地局にハンドオーバさせる必要があるか否かを判定する。マクロセル基地局mBS2にハンドオーバさせる必要があると判定された場合、マクロセル基地局mBS1は、ユーザプレーンの通信処理の制御を停止させる(ステップS5)。
そして、ステップS6において、X2インターフェースを使用して、マクロセル基地局mBS2に対してハンドオーバの要求(リクエスト)を行い、当該要求に対して、マクロセル基地局mBS2はAckを返信する。
マクロセル基地局mBS1は、RRC(Radio Resource Control)シグナリングによって、ハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2とのC−planeの通信を行うための接続の再設定を指示するメッセージ(RRC Connection Reconfiguration)を、移動局Mb1に送信する(ステップS7)。
移動局Mb1は、受信したRRC Connection Reconfigurationに基づいて、マクロセル基地局mBS2との接続の再設定を行う。そして、再設定が終了したら、再設定の完了を示すメッセージ(RRC Connection Reconfiguration Complete)を、ハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2へ送信する(ステップS8)。
(ステップS9):
ステップS9において、ハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2とコアネットワーク管理局との間でパス切替処理を実行する。
(ステップS10):
ステップS10では、コアネットワーク管理局が移動局Mb1宛てのユーザデータD1をU−planeデータU−plane(D1)として、ハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2に送信する。
マクロセル基地局mBS2は、コアネットワーク管理局から、U−planeデータU−plane(D1)を受信する。
また、マクロセル基地局mBS2は、計算センターSYS1から受信したデータD3_RTCM(mBS2)、および、計算センターSYSから受信した自局の精密測定結果データ(自局の精密測定位置データを含むデータ)から、移動局Mb1とのRTKに使用するためのデータ、すなわち、
(1)搬送波位相観測データ
(2)疑似距離観測データ
(3)基地局座標値(マクロセル基地局mBS2の精密位置の座標値)
を含めたデータであるRTCMデータとして取得する。
そして、マクロセル基地局mBS2は、上記により取得したRTCMデータ(このデータをデータRTCM2と表記する)と、コアネットワーク管理局から受信したデータD1とをU−planeデータ(このデータをデータU−plane(D1+RTCM2)と表記する)として、移動局Mb1がそのエリア(スモールセル)内に存在しているスモールセル基地局sBS1に送信する。
スモールセル基地局sBS1は、マクロセル基地局mBS2からU−planeデータU−plane(D1+RTCM2)を受信し、受信した当該データを移動局Mb1にU−planeデータU−plane(D1+RTCM2)として送信する。
移動局Mb1は、マクロセル基地局mBS2からU−planeデータU−plane(D1+RTCM2)を受信し、移動局Mb1宛てのユーザデータD1を取得するとともに、ハンドオーバ処理後のRTK測位を行うために必要な位置基準局であるマクロセル基地局mBS2のRTCMデータであるデータRTCM2を取得する。
(ステップS11):
ステップS11において、移動局Mb1は、測位処理部317により、上記により取得したRTCMデータであるデータRTCM2から、RTK測位に必要なデータを取得し、RTK測位により、自局(移動局Mb1)の位置を測定(特定)する。
このように、測位無線通信システム1000では、移動局Mb1が、マクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2への高速で移動した場合であっても、上記のように、ハンドオーバ処理を行うときに、位置基準局も、ハンドオーバ元のマクロセル基地局mBS1からハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2へと変更して、RTK測位に必要なデータを取得する先を変更する。したがって、測位無線通信システム1000では、移動局Mb1が、マクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2への高速で移動した場合であっても、常に、高精度なRTK測位ができる位置基準局(マクロセル基地局)から、RTK測位に必要なデータをU−planeデータにより取得することができる。
また、測位無線通信システム1000では、計算センターSYS1により、位置基準局となるマクロセル基地局の位置の精密位置が取得され、当該精密位置が各マクロセル基地局に配信されるので、各マクロセル基地局では、常に、自局の位置を高精度な位置データとして保持することができる。
そして、測位無線通信システム1000では、常に高精度にその位置を特定できる位置基準局となるマクロセル基地局が隣接するマクロセル基地局との距離が10km以下となるように配置されており、RTK測位の基線長が10km以下であることを保証できるので、GNSS信号を受信できるGNSS衛星の数が13個以上である場合、瞬時に未知点の位置を算出することができる。これにより、移動局Mb1が高速で移動している場合であっても、高精度のRTK測位により、移動局Mb1の位置を高精度かつ高速に特定することができる。
なお、上記では、ハンドオーバ判定処理をマクロセル基地局で実行する場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ハンドオーバ処理は、コアネットワーク管理局で実行されるものであってもよい。
また、上記では、移動局Mb1において、精密な位置を測定することができるが、当該精密な位置を、例えば、静的デジタルマップに基づいて作成された地図(静的地図)上に表示させると、当該静的地図に正しい位置との誤差があるため、移動局Mb1の位置がずれて表示されることになる。これを防止するために、計算センターSYS1から、静的デジタルマップと計算センターSYS1で生成した精密デジタルマップ(精密測定結果により作成したデジタルマップ)との誤差情報を、移動局Mb1に送信するようにしてもよい。移動局Mb1では、この誤差情報を用いて、位置を変更することで、静的地図上においても、適切な位置に移動局Mb1を表示させることができる。
また、静的デジタルマップが更新された場合、移動局Mb1は、計算センターSYS1から、携帯電話網管理システムMC1、コアネットワーク管理局、マクロセル基地局、スモールセル基地局を介して、静的デジタルマップが更新されたことを示す情報と、更新前の静的デジタルマップから更新後の静的デジタルマップへと補正するための補正値の情報とを受信するようにしてもよい。これにより、静的デジタルマップが更新された場合にも、移動局Mb1は、上記補正値に基づいて、更新された静的地図上において、適切な位置に移動局Mb1を表示させる処理を行うことができる。
≪変形例≫
次に、第1実施形態の変形例について説明する。
なお、上記実施形態と同様の部分については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
本変形例の測位無線通信システムでは、移動局Mb1が測位用判定処理を実行する点が第1実施形態と相違する。本変形例の測位無線通信システムでは、ハンドオーバ先のマクロセル基地局でのGNSS衛星からの電波の受信状況が劣悪である場合、測位用のデータ(RTCMデータ)の取得先(位置基準局とするマクロセル基地局)を変更することができる。
図12は、移動局Mb1がマクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2へと移動する場合において、本変形例の測位無線通信システム1000Aで、C−planeのハンドオーバ処理が実行された後の状態を示す図である。なお、図12は、マクロセル基地局mBS2のGNSS衛星からの電波の受信状況が劣悪であり、マクロセル基地局mBS3のGNSS衛星からの電波の受信状況が良好である場合の状態を示している。
図13〜図15は、本変形例の測位無線通信システム1000Aで実行される処理のシーケンス図である。
以下、図13〜図15のシーケンス図を参照しながら、本変形例の測位無線通信システム1000Aの動作について説明する。なお、第1実施形態の測位無線通信システム1000の動作と同様の部分については、詳細な説明を省略する。
(ステップS0A):
ステップS0Aにおいて、第1実施形態のステップS0と同様の処理が実行され、計算センターSYS1から、コアネットワーク管理局NWC1を介して、マクロセル基地局mBS1へデータD3_RTCM(mBS1)が送信される。また、計算センターSYS1から、コアネットワーク管理局NWC1を介して、マクロセル基地局mBS2へデータD3_RTCM(mBS2)が送信される。
また、計算センターSYS1は、携帯電話網管理システムMC1、携帯電話用ネットワークNW_telを介して、コアネットワーク管理局NWC1へ、マクロセル基地局mBS3と移動局とのRTK測位に必要となるデータ(自局の位置、自局で取得した搬送波位相データ等)を、データD3_RTCM(mBS3)として送信する。なお、データD3_RTCM(mBS3)は、計算センターSYS1により生成された、マクロセル基地局mBS3によりRTK測位を実行するときに必要なデータをRTCM形式のデータとしたものである。
コアネットワーク管理局NWC1は、受信したデータD3_RTCM(mBS3)をマクロセル基地局mBS3へ送信する。マクロセル基地局mBS3は、コアネットワーク管理局NWC1から送信されたデータD3_RTCM(mBS3)を受信する。
マクロセル基地局mBS3は、受信したデータD3_RTCM(mBS3)を記憶保持する。
(ステップS1〜S10):
ステップS1〜S10の処理は、第1実施形態の測位無線通信システム1000の処理と同様である。なお、図示していないが、ステップS0の処理も第1実施形態と同様である。
(ステップS11):
ステップS11において、ハンドオーバ先のマクロセル基地局mBS2は、GNSS受信部13により取得したGNSSデータから、電波を良好に受信できているGNSS衛星のID、電波を良好に受信できているGNSS衛星の個数を示すデータをU−planeデータ(データU−plane(D_GNSS))としてスモールセル基地局sBS1に送信する。
スモールセル基地局sBS1は、受信したデータU−plane(D_GNSS)を移動局Mb1に送信する。
(ステップS12〜S14):
ステップS12において、移動局Mb1は、スモールセル基地局sBS1から受信したデータU−plane(D_GNSS)から、マクロセル基地局mBS1でGNSS衛星から良好に受信できている衛星のID、および、衛星の個数を取得し、移動局Mb1において、マクロセル基地局mBS1を位置基準局として、RTK測位の精度を確保できるかを判定する。例えば、移動局Mb1とマクロセル基地局mBS1とで共通に受信できている衛星の数が13個以上である場合、マクロセル基地局mBS1と移動局Mb1との距離が10km以下であるので、移動局Mb1は、RTK測位により、瞬時に未知点(移動局Mb1)の位置を高精度(測位誤差4cm以内)で算出することができると判定する。
この場合、ステップS13、S14において、第1実施形態と同様の処理(第1実施形態のステップS10、S11の処理)が実行される。
(ステップS12、S121)
一方、図11に示すように、ステップS12において、移動局Mb1が、移動局Mb1において、マクロセル基地局mBS1を位置基準局として、RTK測位の精度を確保できないと判定した場合、移動局Mb1は、コアネットワーク管理局に対して、U−planeデータを用いて、測位用基準局の探索処理を実行する要求を行う。つまり、移動局Mb1は、測位用基準局の探索処理を実行する要求信号をデータU−plane(Req_GNSS_search)として、スモールセル基地局sBS1、マクロセル基地局mBS2を介して、コアネットワーク管理局に送信する(ステップS121)。このとき、移動局Mb1は、移動局Mb1にてGNSS信号を受信できている衛星のID、衛星の数等をデータU−plane(Req_GNSS_search)に含めて、コアネットワーク管理局宛てに送信する。
なお、移動局Mb1において、マクロセル基地局mBS1を位置基準局として、RTK測位の精度を確保できないと判定される場合とは、例えば、移動局Mb1とマクロセル基地局mBS1とで共通に受信できている衛星の数が少ない場合(例えば、4個)である場合等である。このような場合、RTK測位にかかる時間が長くなってしまい、瞬時に高精度の測位結果を取得することができない。
(ステップS122〜S125)
ステップS122において、コアネットワーク管理局は、移動局Mb1からの要求に応じて、測位用基準局の探索処理を実行する。具体的には、コアネットワーク管理局は、コアネットワークを介して、各マクロセル基地局に、GNSS信号を受信できている衛星のID、および、GNSS信号を受信できている衛星の数等のGNSSデータをコアネットワーク管理局に返信するように要求する。そして、コアネットワーク管理局は、各マクロセル基地局から集めたデータから、移動局Mb1と共通にGNSS信号を受信できている衛星の数が13個以上のマクロセル基地局であって、移動局Mb1との距離が10km以下であるマクロセル基地局を特定する。図14の場合、この特定したマクロセル基地局がマクロセル基地局mBS3であるとする。
コアネットワーク管理局は、上記結果のデータRes(位置基準局とするマクロセル基地局がマクロセル基地局mBS3であることを示すデータ)を、U−planeデータ(このデータをデータU−plane(D1+Res)と表記する)として、マクロセル基地局mBS2に送信する。
マクロセル基地局mBS2は、コアネットワーク管理局からのデータU−plane(D1+Res)から、移動局Mb1とのRTK測位の基準点となるマクロセル基地局がマクロセル基地局mBS3であることを把握し、マクロセル基地局mBS2からは、コアネットワーク管理局から送信されてくるユーザデータD1のみをU−planeにてスモールセル基地局sBS1を介して、移動局Mb1に送信する(ステップS123)。
ステップS124において、マクロセル基地局mBS3は、RTK測位に必要なデータを含めたRTCMデータ(データRTCM3)をU−planeデータ(データU−plane(RTCM3))としてコアネットワーク管理局に送信する。
コアネットワーク管理局は、受信したU−planeデータU−plane(RTCM3)をマクロセル基地局mBS2、スモールセル基地局sBS1を介して、移動局Mb1に送信する。
移動局Mb1は、受信したU−planeデータU−plane(RTCM3)から、データRTCM3を取得する。そして、移動局Mb1は、取得したデータRTCM3から、RTK測位に必要なデータを取得し、位置基準局をマクロセル基地局mBS3として、RTK測位を行い、移動局Mb1の位置を測定する。位置基準局としたマクロセル基地局mBS3と移動局Mb1との距離は10km以下であることが保証され、かつ、マクロセル基地局mBS3と移動局Mb1とで共通にGNSS信号受信できているGNSS衛星の数が13個以上であることが保証されているので、移動局Mb1において、瞬時に高精度の測位(測位誤差4cm以下)を行うことができる。
以上のように、測位無線通信システム1000Aでは、移動局Mb1が、マクロセルmacro_C1からマクロセルmacro_C2への高速で移動した場合において、ハンドオーバ先のマクロセル基地局を位置基準局としてRTK測位を行った場合、高精度、高速のRTK測位ができないと判断した場合、高精度、高速のRTK測位を保証できるマクロセル基地局を探索する。そして、測位無線通信システム1000Aでは、高精度、高速のRTK測位を保証できるマクロセル基地局を位置基準局として、移動局Mb1にて、RTK測位を実行するので、安定して(高信頼度の)高精度、高速のRTK測位を実現することができる。
なお、上記では、移動局Mb1での判断により、位置基準局となるマクロセル基地局を切り替える場合について説明したが、測位無線通信システムにおいて、他の判断により、位置基準局となるマクロセル基地局を切り替えるようにしてよい。例えば、通信の輻輳により、マクロセル基地局が切り替えられる場合において、RTK測位の精度が保つことができると判断出来る場合、通信のハンドオーバと同じように、マクロセル基地局の切替を行わなくてもよい。
つまり、RTK測位の精度が保つことができると判断出来る場合、通信のハンドオーバの切替元と切替先が、RTK測位の位置基準局となるマクロセル基地局を切り替え処理の切替元と切替先とが必ずしも一致しなくてもよい。
[他の実施形態]
上記実施形態(変形例を含む)では、位置基準局となるマクロセル基地局が10kmスパン以下となるように密に配置される場合について説明したが、地形等によっては、上記のように配置することが困難である場合、例えば、スモールセル基地局を位置基準局とするために、スモールセル基地局をGNSS受信部を搭載するようにしてもよい。あるいは、位置基準局が10kmスパン以下となるように、GNSS受信機を設置するようにしてもよい。
また、上記実施形態(変形例を含む)では、相対測位としてRTK測位を用いる場合について説明したが、これに限定されることはなく、他の測位(例えば、PPP、GDGPS、VRS等)を用いてもよい。その場合、採用する測位を実行するために必要なデータを例えば、RTCMデータとして、例えば、U−planeデータとして、移動局Mb1に送信するようにすればよい。
また、上記実施形態(変形例を含む)において、「搬送波位相積算値」は、すべて計算センターに集積されるものとして説明したが、「搬送波位相積算値」を基地局に対応付けて集積するのは、「携帯電話網管理システム」でもよいし、あるいは、「コアNW管理局」でもよい。
また、本発明により、位置基準局(上記実施形態ではマクロセル基地局)の正確な位置を常時測定することができるので、位置基準局(上記実施形態ではマクロセル基地局)でGNSS衛星からの信号を受信し、測位データを取得し、当該測位データを、例えば、計算センターSYS1で解析することで、多様な高精度解析を行うことができる。例えば、電離層シンチレーションや大気擾乱による水蒸気遅延のモデルの推定処理や解析処理を行うことができる。
また、上記実施形態で説明した測位無線通信システムに含まれる各装置の一部または全部の機能部は、LSIなどの半導体装置により個別に1チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように1チップ化されても良い。
なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置(CPU)により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ROMなどの記憶装置に格納されており、ROMにおいて、あるいはRAMに読み出されて実行される。
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア(OS(オペレーティングシステム)、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。)により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。
例えば、上記実施形態の各機能部を、ソフトウェアにより実現する場合、図17に示したハードウェア構成(例えば、CPU、ROM、RAM、入力部、出力部等をバスBusにより接続したハードウェア構成)を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。
また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、大容量DVD、次世代DVD、半導体メモリを挙げることができる。
上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
1000、1000A、2000 測位無線通信システム
mBS1、mBS2、mBS3 マクロセル基地局
sBS1 スモールセル基地局
13 GNSS受信部
115 U−plane信号処理部
116 C−plane信号処理部
Dev4 補正処理装置

Claims (7)

  1. 複数の第1基地局と、
    移動局と、
    前記第1基地局間のハンドオーバを制御するための管理局と、
    基地局位置算出システムと、
    を備え、
    前記第1基地局は、複数の測位衛星から送信される測位信号を第1測位信号として受信する第1受信装置を有し、位置計測の位置基準局に設定されるとともに、携帯電話網の基地局として機能し、
    前記移動局は、複数の測位衛星から送信される測位信号を第2測位信号として受信する第2受信装置を有しており、
    前記管理局は、
    前記携帯電話網の通信のハンドオーバに併せて、前記位置基準局となる第1基地局の切り替えを制御し、
    前記第1基地局は、
    前記第1受信装置が、前記第1測位信号から取得した測位情報であって、少なくとも搬送波位相積算値と疑似距離とを含む前記測位情報を、第1測位情報として、前記基地局位置算出システムに送信し、
    前記第2測位信号に基づく測位における誤差を補正するための情報を、前記第1基地局の自局位置情報とともに、前記移動局に補正情報として送信する通信インターフェースを含み、
    前記移動局は、
    前記第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、前記第1基地局から送信される前記第1基地局の前記自局位置情報および前記第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、前記移動局の位置である移動局位置をリアルタイムキネマティック法により算出する移動局位置算出処理を実行する位置算出部を含み、
    前記基地局位置算出システムは、
    前記複数の第1基地局から、それぞれ送信される前記第1測位情報を収集する受信部と、
    所定の時間内に収集された前記第1測位情報に基づいて、前記第1基地局の世界測地座標系における位置を算出し、算出した当該位置を精密位置情報として取得する座標算出部と、
    前記複数の第1基地局のそれぞれに対して、前記座標算出部により算出された自局の精密位置情報を送信する送信部と、
    を含み、
    前記基地局位置算出システムは、
    電子基準点に基づいて生成された公共座標系であって所定の期間更新されない前記公共座標系と、精密位置測定により取得された位置情報から生成した世界測地座標系との差についての情報である誤差情報を、前記第1基地局に送信する、
    測位システム。
  2. 前記第1基地局であるハンドオーバ元基地局から、前記第1基地局であるハンドオーバ先基地局へと前記携帯電話網の通信のハンドオーバが実行された場合、
    前記移動局は、
    前記第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、前記ハンドオーバ先基地局から送信される前記第1基地局の前記自局位置情報および前記第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、前記移動局位置算出処理を実行する、
    請求項1に記載の測位システム。
  3. 前記第1基地局であるハンドオーバ元基地局から、前記第1基地局であるハンドオーバ先基地局へと前記携帯電話網の通信のハンドオーバが実行された場合、
    前記移動局は、
    前記第2測位信号に基づく搬送波位相積算値と、前記ハンドオーバ先基地局とは異なる前記第1基地局であって、前記移動局との距離が所定の距離以下である測位用切替先基地局から送信される前記第1基地局の前記自局位置情報および前記第1測位信号に基づく搬送波位相積算値とに基づいて、前記移動局位置算出処理を実行する、
    請求項1に記載の測位システム。
  4. 前記複数の第1基地局は、
    第1の大きさの領域であるスモールセルを通信可能領域とするスモールセル基地局と、
    前記スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第1のマクロセル基地局と、
    を含み、
    前記第1のマクロセル基地局は、
    スモールセルにおいてユーザプレーンによる通信処理で用いられるデータであるユーザプレーンデータにより、GNSS衛星を用いた測位に用いられるデータであって、前記第1のマクロセル基地局が前記GNSS用データより取得したデータである測位用データを、前記移動局宛てのユーザプレーンデータとして、前記移動局が存在するスモールセルの前記スモールセル基地局に送信し、
    前記スモールセル基地局は、
    前記第1のマクロセル基地局から受信した前記測位用データを含む前記ユーザプレーンデータを前記移動局に送信し、
    前記移動局は、
    前記スモールセル基地局からの前記ユーザプレーンデータから前記測位用データを取得し、取得した当該測位用データと、前記移動局が前記GNSS衛星から受信した電波から取得したGNSSデータとを用いて、前記移動局の測位を行う、
    請求項1から3のいずれかに記載の測位システム。
  5. 前記スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第2のマクロセル基地局をさらに備え、
    前記移動が、前記第1のマクロセル基地局のマクロセルである第1マクロセルから、前記第2のマクロセル基地局のマクロセルである第2マクロセルへ移動する場合であって、
    マクロセルによる制御を行うための制御プレーンデータの送信元を前記第1のマクロセル基地局から前記第2のマクロセル基地局へのハンドオーバ処理が実行されるときに、
    前記移動局の測位を行うためのマクロセル基地局から前記移動局へ送信される測位データの送信元を、前記第1のマクロセル基地局から前記第2のマクロセル基地局への移行させる処理が実行され、
    前記処理が実行された後、
    前記第2のマクロセル基地局は、前記第2のマクロセル基地局が取得した測位用データを、前記移動局宛てのユーザプレーンデータとして、前記移動局が存在するスモールセルの前記スモールセル基地局に送信し、
    前記スモールセル基地局は、
    前記第2のマクロセル基地局から受信した前記測位用データを含む前記ユーザプレーンデータを前記移動局に送信し、
    前記移動局は、
    前記第2のマクロセル基地局から、スモールセル基地局を介して送信された前記ユーザプレーンデータから前記測位用データを取得し、取得した当該測位用データと、前記移動局が前記GNSS衛星から受信した電波から取得したGNSSデータとを用いて、前記移動局の測位を行う、
    請求項4に記載の測位システム。
  6. 前記スモールセルよりも大きな領域であるマクロセルを通信可能領域とし、GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する第2から第N(N:自然数)のマクロセル基地局をさらに備え、
    前記移動が、前記第1のマクロセル基地局のマクロセルである第1マクロセルから、前記第2のマクロセル基地局のマクロセルである第2マクロセルへ移動する場合であって、
    マクロセルによる制御を行うための制御プレーンデータの送信元を前記第1のマクロセル基地局から前記第2のマクロセル基地局へのハンドオーバ処理が実行されるときに、
    前記第2のマクロセル基地局がGNSS衛星からの電波が受信可能なGNSS衛星であって、前記移動局と共通して受信可能なGNSS衛星の数が所定の数よりも少ない場合、
    前記移動局の測位を行うためのマクロセル基地局から前記移動局へ送信される測位データの送信元を、前記第1のマクロセル基地局から前記第2のマクロセル基地局以外のマクロセル基地局であって、GNSS衛星からの電波が受信可能なGNSS衛星であって、前記移動局と共通して受信可能なGNSS衛星の数が所定の数よりも多いマクロセル基地局に移行させる処理を実行する、
    請求項4に記載の測位システム。
  7. GNSS衛星から送信される電波を受信し当該電波からGNSS用データを取得するGNSS受信機能を有する複数のマクロセル基地局を含み、
    前記複数のマクロセル基地局のうち、少なくとも1組のマクロセル基地局は、互いの距離が所定の距離以下となるように配置されている、
    請求項4から6のいずれかに記載の測位システム。
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