JP7509237B2 - 探索装置、集約装置、探索システム、探索方法及び探索プログラム - Google Patents

Description

本開示は、探索装置、集約装置、探索システム、探索方法及び探索プログラムに関する。

地震や津波の発生時には、被災エリアの速やかな探索を行い、迅速に被災者を発見・救助することが重要である。近年では、災害時にロボットなどを活用して被災者を特定・救出するケースも見られるが、人手による救助方法が未だ一般的である。大規模災害発生時など、広大な被災エリアにおいて、有限な救助リソースを最大限効率化して配置するためには、予め何らかの方法で被災エリア内の被災者の位置情報を正確に収集することが必要である。
一般的な方法として、上空からの目視確認や画像解析による発見、ＧＰＳ（Global Positioning System）を使用した被災者所有の携帯端末の位置特定などが挙げられる。例えば、ＧＰＳを使用した方法では、周辺に高い建物などが存在しないオープンスカイ環境においては、数ｍ～十数ｍの測位精度により被災者の位置情報を取得することができる。しかし、ＧＰＳ測位で使用される信号は直進性が強く、建物などに反射してしまうため、屋内にある端末の位置測位には利用できない。また、端末が屋外にある場合でも、大規模災害時において瓦礫の下にいる被災者の特定などには利用できない。

このような環境下において、ＧＰＳの代替として利用される測位方式がキャリア携帯基地局の電波受信状況を利用した測位手法である。これは、実際に携帯端末の測位でＧＰＳによる測位によって測位結果を取得できない場合に利用される手法である。
例えば、特許文献１には、ワイヤレス通信ネットワークにおいて、移動端末が基地局から受信した無線信号を用いて測位基準信号シーケンスの到着時間を推定し、推定した到着時間等から移動端末の位置を推定する技術が開示されている。
また、特許文献２には、ドローンや車両などに簡易基地局を搭載した臨時の移動体基地局を用いて、被災者の携帯端末の位置を特定する技術が開示されている。
さらに、特許文献３には、ネットワーク制御装置と少なくとも３つの無線基地局を備えるシステムにおいて、各無線基地局がアップリンク到着時刻を測定し、移動体端末の位置を決定する技術が開示されている。
そして、特許文献４には、位置探索要求に対する応答を被探索端末が自動で行い、応答を受信した最近接の無線基地局の位置を、探索要求者に通報する技術が開示されている。この技術では、被探索端末の存在する領域が判明した場合、方向探知機を用いて被探索端末のより正確な位置を決定することができる。

特表２０１９－５３１４８３号公報 特開２０１９－２７７９１号公報 特表２００１－５１６１９４号公報 特開平６－１６５２４９号公報

上記のように、基地局の電波を利用して被災者の携帯端末の位置情報を取得する技術が知られている。しかし、一般に、４Ｇ（第４世代移動通信システム）用の基地局の電波到達距離は数百ｍ～数ｋｍである。したがって、１つの基地局からの電波を利用して被災者の位置特定をすると、極めて不十分な測位精度しか得られない。そのため、図１４に示すように、携帯端末が受信している複数の基地局電波情報を利用した３点測位などを行うことで被災者の位置推定範囲を狭めるなどの方法がとられている。同図では、端末側で複数の基地局９００ａ～９００ｃから受信した電波の情報を参照し、その重なりの中心点（同図の星印）を測位結果として算出する。端末の位置は、同図の網掛け領域内となり、この面積が測位誤差となる。基地局は４つ以上であってもよく、基地局の密度が高いほど、高い測位精度が期待できる。しかし、この方法によっても測位誤差は５０ｍ～２００ｍほどであり、これは大規模災害時において、許容できる測位精度ではない。また、災害による地上インフラ（基地局や基地局を立てている建物）の破壊などにより、このような方法が利用できないケースも想定される。

そこで、災害時においては、特許文献２で開示されるような、ドローンや車両に簡易基地局を搭載した移動体基地局を用いて測位を行うことが望ましい。このような移動体基地局は、被災エリアを柔軟に移動することができる。例えば、特許文献２では、移動体基地局を徐々に移動させ、携帯端末から受信する電波の状況から携帯端末位置の推定範囲を狭めるなどの方法をとっている。
しかしながら、特許文献２で開示された技術を用いても、十分な測位精度を得ることは困難である。本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、高い精度で被災者所有の端末を探索することが可能な探索装置、集約装置、探索システム、探索方法及び探索プログラムを提供することを目的とする。

本開示にかかる探索装置は、
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信する送信部と、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する受信部と、
前記端末の概位置を算出する算出部と、
を備え、
前記受信部は、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出部は、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference Of Arrival）を用いて前記端末の概位置を算出するものである。

本開示にかかる集約装置は、
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信し、前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する複数の探索装置から、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻とを受信する通信部と、
前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出部と、
を備えるものである。

本開示にかかる探索システムは、
第１の通信要求信号に応じて第１の応答信号を送信する端末と、
複数地点において前記端末に第１の通信要求信号を送信する送信部と、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を前記端末から受信する受信部とを有する複数の探索装置と、
前記複数の探索装置から前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とを受信する通信部と、前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出部と、を有する集約装置と、
を備えるものである。

本開示にかかる探索方法は、
コンピュータが、
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信するステップと、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信するステップと、
前記端末の概位置を算出するステップと、
を備え、
前記受信するステップでは、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出するステップでは、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出するものである。

本開示にかかる探索プログラムは、
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信するステップと、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信するステップと、
前記端末の概位置を算出するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記受信するステップでは、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出するステップでは、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出するものである。

本開示により、高い精度で被災者所有の端末を探索することが可能な探索装置、集約装置、探索システム、探索方法及び探索プログラムを提供することができる。

実施形態１にかかる探索装置の構成を示すブロック図である。 実施形態２にかかる探索システムの構成を示すブロック図である。 実施形態２にかかる探索装置の探索エリア捜索フェーズにおける動作の説明図である。 実施形態２にかかる探索装置の端末特定フェーズにおける動作の説明図である。 実施形態２にかかる探索装置の端末特定フェーズにおける動作の説明図である。 実施形態２において用いられるＯＴＤＯＡの説明図である。 実施形態２において用いられるＡｏＡの説明図である。 実施形態２において用いられるＡｏＤの説明図である。 実施形態２においてＯＴＤＯＡとＡｏＡとが組み合わせて用いられる場合の説明図である。 実施形態２においてＯＴＤＯＡとＡｏＡとが組み合わせて用いられる場合の説明図である。 実施形態２にかかる探索システムの探索エリア捜索フェーズにおける処理を示すシーケンス図である。 実施形態２にかかる探索システムの端末特定フェーズにおける処理を示すシーケンス図である。 実施形態２にかかる探索装置のハードウエア構成例を示す図である。 基地局による３点測位の説明図である。

＜実施形態１＞
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる探索装置１０の構成を示すブロック図である。探索装置１０は、送信部１１、受信部１２、算出部１３を備えている。
送信部１１は、複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信する。
受信部１２は、第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を端末から受信する。
算出部１３は、端末の概位置を算出する。
受信部１２は、第１の通信要求信号の端末における受信時刻を含む第１の応答信号を受信する。
算出部１３は、第１の通信要求信号の送信時刻と受信時刻とから得られる時刻差を算出する。また、算出部１３は、第１の通信要求信号を送信した複数地点のうち少なくとも２地点における時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference Of Arrival）を用いて端末の概ねの位置（以下、概位置）を算出する。

以上説明したように、本実施形態にかかる探索装置１０は、複数地点において端末に通信要求信号を送信し、この信号の端末における受信時刻を含む応答信号を受信する。探索装置１０は、通信要求信号の送信時刻と、受信した応答信号に含まれる受信時刻とから得られる時刻差を算出する。また、探索装置１０は、複数地点のうち少なくとも２地点における時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて端末の概位置を算出する。これにより、探索装置１０は、高い精度で被災者所有の端末を探索することができる。

＜実施形態２＞
実施形態２は、上述した実施形態１の具体例である。図２は、本実施形態にかかる探索システム１０００の全体構成を示すブロック図である。
探索システム１０００は、探索装置１００ａ及び１００ｂ、集約装置２００、携帯端末３００、捜索者端末４００を備えている。

探索システム１０００は、例えば、上述したような災害時において、被災者が所有する携帯端末３００を、空中を移動可能な探索装置１００により探索するシステムである。探索装置１００は、携帯端末３００の位置を特定し、その結果を、捜索者が所有する捜索者端末４００に通知する。図２では、探索装置１００ａ及び１００ｂと、これらが取得する情報を集約する集約装置２００が示されているが、探索装置１００は、単独で携帯端末３００の探索が可能である。したがって、ここでは、主として、探索装置１００ａが単独で携帯端末３００を探索する方法を説明する。

探索システム１０００が実行する処理は、大きく分けて２つのフェーズに分けられる。第１のフェーズは探索エリア捜索フェーズ、第２のフェーズは端末位置特定フェーズである。

図３は、探索エリア捜索フェーズにおける探索装置１００ａの動作を示す図である。災害時における移動体基地局の利用には、主に車両やドローンなどが用いられる。本実施形態では、細かい動きが可能な上、地上の障害物に左右されることなく移動が可能なドローンの利用を想定する。したがって、探索装置１００ａは、例えば、ＧＰＳを受信可能なアンテナと簡易基地局を搭載したドローンであってもよい。

探索エリア捜索フェーズでは、まず、被災エリア全体を複数の領域に区切り、探索装置１００ａの探索エリアとして設定する。探索エリアは、例えば、図３に示すような１ｋｍ四方の正方形が示す領域である。探索エリアは、探索装置１００ａから発することのできる電波の到達距離に応じて、適宜設定されてよい。例えば、探索装置１００ａが発することのできる電波の到達距離未満の長さを一辺の長さとして、探索エリアを設定することができる。

探索装置１００ａは、この探索エリアを十分覆うことが可能な電波強度において、携帯端末３００への通信要求信号（第１の通信要求信号）を繰り返し送信しながら移動する。ここでは、探索エリア方向に向けて、電波角を絞った状態で通信要求を送信する。これは、端末位置特定フェーズにおいて、電波角を用いた測位の安定性を向上させるためである。
探索装置１００ａは、例えば、同図に示すように、探索エリアの頂点である地点Ａから探索を開始する。探索装置１００ａは、携帯端末３００への通信要求信号を送信しながら、同図に示す矢印のように移動し、地点Ｂにおいて本フェーズにおける処理を終了する。

探索装置１００ａは、ある地点において通信要求を送信し、一定時間内に携帯端末３００からの応答信号（第１の応答信号）を受信すると、そこに含まれる電波情報を保管する。携帯端末３００から受信する応答信号には、通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻が含まれる。また、この応答信号には、後述するＯＴＤＯＡに用いられた地点からの通信要求信号のＡｏＤ、携帯端末３００を識別する端末ＩＤなどが含まれてもよい。
また、以降の説明では、携帯端末３００からの応答信号に含まれるこれらの受信時刻、ＡｏＤ、端末ＩＤなどの情報を、応答情報と称して説明することがある。
探索装置１００ａは、応答信号を受信した場合、又は一定時間経過後も携帯端末３００からの応答信号を受信しなかった場合、次の位置へ移動する。

探索装置１００ａは、探索エリア内において、通信要求信号の到達していない領域が生じないよう、探索エリアに沿うように移動する。探索装置１００ａは、常に一定の距離を移動してもよいし、異なる距離を移動してもよい。例えば、探索エリア内に携帯端末３００が１台しか存在しないことが判明している場合などは、応答信号を受信した地点から次の地点への移動距離を通常より長くしてもよい。これにより、探索にかかる時間を短縮することができる。また逆に、探索エリア内に複数の携帯端末３００が存在していることが判明している場合や、特定のエリアの探索を集中的に行う場合などは、次の地点への移動距離を通常より短くしてもよい。さらに、探索装置１００ａは、探索の状況に応じて、通信要求信号の電波角を広げてもよいし、絞ってもよい。

探索装置１００ａは、携帯端末３００との信号の送受信及び移動を繰り返し行い、探索エリアの２辺の移動を完了した時点で本フェーズを終了したものと判定する。そして、探索装置１００ａは、端末位置特定フェーズへ移行する。

図４及び図５は、端末位置特定フェーズにおける探索装置１００ａの動作を示す図である。本フェーズでは、探索装置１００ａは、まず、探索エリア捜索フェーズで得られた携帯端末３００からの応答信号に含まれる情報を活用し、算出部１７０により携帯端末３００の概位置を算出する。本実施形態では、５Ｇ（第５世代移動通信システム）で導入されるセルベース測位（基地局電波情報を活用した測位）を用いて携帯端末３００の概位置を算出する。これにより、探索装置１００が１台又は少数しか確保できない場合でも、被災エリアを適切に探索することができる。また、短い移動時間で探索することができるため、探索装置１００の電池消費を抑えることができる。

端末位置特定フェーズでは、まず、算出部１７０が、上記探索エリア捜索フェーズで保管した情報に基づいて、応答のあった携帯端末３００の概位置を算出する。具体的には、探索装置１００ａは、探索エリア捜索フェーズで得られた電波受信時刻や電波受信角度の情報から求められるＯＴＤＯＡ、ＡｏＡ（Angle of Arrival）、ＡｏＤ（Angle of Departure）の組み合わせにより、概位置を算出する。図４及び図５では、算出した概位置を星印で示している。

ここで、図６から図１０を用いて、算出部１７０による概位置の算出方法について説明する。
図６は、ＯＴＤＯＡを用いた測位方法の説明図である。例えば、同図の地点Ａ及びＢに基地局があり、各基地局から同時刻において携帯端末３００に通信要求信号を送信し、携帯端末３００がこれを受信したとする。地点Ａ及びＢの基地局の時刻は同期されているものとする。
携帯端末３００は、各基地局からの通信要求信号の送信時刻（同時刻）と、携帯端末３００におけるそれぞれの通信要求信号の受信時刻を用いて、それぞれの基地局からの信号到達時刻差ｔＡ及びｔＢを算出する。また、この到達時刻差ｔＡ及びｔＢの時間差（ｔＡ－ｔＢ）を用いて、電波の到来時間差が等しい地点を繋ぐことで、同図のようなＯＴＤＯＡの曲線を得ることができる。通常利用されるＯＴＤＯＡの測位手法では、複数の基地局を利用してこの曲線を複数作成し、その交点を携帯端末３００の位置として算出する。

本実施形態では、探索装置１００ａが移動しながら地点Ａ及びＢにおいて携帯端末３００と通信することができるので、複数の基地局を必要とすることなく、同図に示すようなＯＴＤＯＡの曲線を得ることができる。具体的には、探索装置１００ａは、地点Ａ及びＢにおける通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻を、それぞれの地点において携帯端末３００から取得する。算出部１７０は、それぞれの地点における電波の送信時刻と、取得した受信時刻とを用いて、各地点から携帯端末３００までの電波の到来時間を算出することでＯＴＤＯＡによる曲線を得ることができる。

同図では、地点Ａ、Ｂ間のＯＴＤＯＡの曲線を示しているが、例えば、３地点において携帯端末３００の応答を得られた場合には、２つのＯＴＤＯＡの曲線を得ることができる。この場合、算出部１７０は、得られた２つの曲線が重なった部分を携帯端末３００の概位置として算出することができる。さらに多くの地点において携帯端末３００からの応答を得られた場合には、より多くのＯＴＤＯＡの曲線を得ることができるので、算出部１７０は、それらの重なった部分を概位置とすることでより高精度に測位を行うことができる。

また、探索装置１００を複数用いる場合には、上記と同様、１台の探索装置１００が複数地点の応答情報からＯＴＤＯＡによる曲線を求めてもよいし、複数の探索装置１００間の時刻を同期することで、上述した基地局の場合と同様にして、ＯＴＤＯＡによる曲線を求めてもよい。後者の場合、時刻同期がなされた複数の探索装置１００から、同時刻において携帯端末３００への通信要求信号を送信する。複数の探索装置１００は、携帯端末３００からそれぞれの通信要求信号の受信時刻を取得する。探索装置１００の情報を集約する集約装置２００により情報を集約することで、ＯＴＤＯＡを算出することができる。

図７は、ＡｏＡを用いた測位方法の説明図である。ＡｏＡは、基地局側で端末から受信した電波の電波角を使用し、測位を行う手法である。ＡｏＡでは、複数の基地局でアップリンクの電波の到来角を測定することで、得られた直線の交点を測位結果とする。

本実施形態では、探索装置１００ａが複数地点に移動し、それぞれの地点において携帯端末３００からの電波を受信する。よって、探索装置１００ａは、例えば、地点Ａ及びＢにおいて、携帯端末３００から受信した電波の到来角Ａ１及びＢ１をそれぞれ測定する。そして、算出部１７０は、到来角Ａ１により得られた直線Ａ１０と、到来角Ｂ１により得られた直線Ｂ１０との交点を、測位結果として算出する。

図８は、ＡｏＤを用いた測位方法の説明図である。ＡｏＤは、端末側で基地局から受信した電波の到来角を使用し、測位を行う手法である。ＡｏＤでは、複数の基地局から受信した電波の到来角から得られる直線の交点を、端末の測位結果とする。

本実施形態では、探索装置１００ａが複数地点に移動し、それぞれの地点において携帯端末３００に対して通信要求信号を送信する。よって、携帯端末３００は、例えば、探索装置１００ａが地点Ａ及びＢから送信した通信要求を、同じ位置において受信する。携帯端末３００は、地点Ａ及びＢにおいて、探索装置１００ａから受信した電波の到来角Ａ２及びＢ２をそれぞれ測定する。携帯端末３００は、地点Ａからの探索装置１００ａへの応答に到来角Ａ２を、地点Ｂからの探索装置１００ａへの応答に到来角Ｂ２を、それぞれ含めて返信する。そして、算出部１７０は、到来角Ａ２により得られた直線Ａ２０と、到来角Ｂ２により得られた直線Ｂ２０との交点を、測位結果として算出する。

図９は、ＯＴＤＯＡとＡｏＡとを組み合わせて用いる場合の説明図である。同図では、ＯＴＤＯＡとＡｏＡの組み合わせを示しているが、ＯＴＤＯＡとＡｏＤの組み合わせを用いる場合も同様に考えることができる。
同図に示すように、ＯＴＤＯＡで得られた（ｔＡ－ｔＢ）の曲線と、ＡｏＡで得られた直線Ａ１０及びＢ１０とを組み合わせることで、これらの線で囲まれた扇形を形成することができる。算出部１７０は、この扇形の中心点を、携帯端末３００の概位置として算出する。

同様に、ＯＴＤＯＡで得られた（ｔＡ－ｔＢ）の曲線と、ＡｏＤで得られた直線Ａ２０及びＢ２０とを組み合わせることで、これらの線で囲まれた扇形を形成することができる。算出部１７０は、この扇形の中心点を、携帯端末３００の概位置として算出する。

さらに、算出部１７０は、これらを組み合わせて、さらに精度の高い概位置を算出することもできる。例えば、ＯＴＤＯＡ及びＡｏＡによって作られる扇型の中心点をａとし、ＯＴＤＯＡ及びＡｏＤによって作られる扇型の中心点をｂとする。算出部１７０は、中心点ａ及びｂを結んだ直線ａｂの中心点ｃを、携帯端末３００の概位置として算出することができる。

また、探索エリア内に複数の携帯端末３００が存在する場合、算出部１７０は、端末ＩＤごとに携帯端末３００の概位置を算出する。また、同じ端末ＩＤの携帯端末３００から３つ以上の地点において応答信号を受信した場合、算出部１７０は、それらの応答情報を用いて、より高い精度の概位置を算出することができる。例えば、３地点から携帯端末３００の応答があった場合、算出部１７０は、ＯＴＤＯＡによって得られる曲線の交点ｄ、ＡｏＡによって得られる直線の交点ｅ、ＡｏＤによって得られる直線の交点ｆを結んだ三角形ｄｅｆの中心点を概位置とする。これにより、２地点からの電波情報を用いた場合よりも精度の高い概位置を算出することができる。

さらに、算出部１７０は、別の方法により概位置を算出してもよい。例えば、探索装置１００ａが、地点Ａ、Ｂ、Ｃの３地点から携帯端末３００の応答を受信したとする。算出部１７０は、３地点のうち２地点（例えば、地点Ａ及びＢ）の電波情報から、ＯＴＤＯＡとＡｏＡによる扇形を得ることができる。また、算出部１７０は、ＡｏＡに代えてＡｏＤを用いることができるので、ＯＴＤＯＡとＡｏＤによる扇形を得ることもできる。よって、算出部１７０は、地点Ａ及びＢの電波情報から、２つの扇形を得ることができる。ここで、算出部１７０は、この２地点と異なる組み合わせの２地点（例えば、地点Ａ及びＣ）の電波情報を同様に用いることで、上述した扇形とは別の２つの扇形を得ることができる。この場合、算出部１７０は、合計で４つの扇形を得る。算出部１７０は、これら４つの扇形の中心を結んだ四角形の中心を算出し、これを携帯端末３００の概位置としてもよい。これにより、算出部１７０は、さらに高い精度において概位置を得ることができる。

なお、算出部１７０は、必要に応じて電波情報の補正を行い、概位置を算出することができる。
例えば、ＡｏＡ又はＡｏＤによって得られた直線の交点が、探索装置１００ａから送信された電波のビーム角から外れる場合がある。この場合、算出部１７０は、当該交点がビーム角の範囲内に収まるよう、交点の位置を補正し、再度、ＡｏＡ又はＡｏＤの直線を引き直す。具体的には、ビーム外にある補正前の交点を、その交点と直交する電波の直線上に移動させ、移動後の位置をＡｏＡ又はＡｏＤにより得られた直線の交点とする。

また、３地点以上において携帯端末３００からの応答を得られた場合、算出部１７０は、必要に応じて、ＯＴＤＯＡにより得られた複数の曲線のいずれか又は全てを用いることなく、概位置を算出してもよい。
例えば、図１０に示すように、地点Ａ及びＢの電波情報から得られたＯＴＤＯＡの曲線と、同地点において得られたＡｏＡによる直線Ａ１０及びＢ１０とによっては、扇形を形成できない場合がある。このような場合、算出部１７０は、これらの曲線及び直線を用いずに、別の２地点（例えば、地点Ａ及びＣ）で得られた電波情報を用いて概位置を算出する。このように、算出部１７０は、取得した電波情報を適宜補正することで、高い精度で概位置を算出することができる。

図４に戻り説明を続ける。概位置の算出後、探索装置１００ａは、携帯端末３００について、より詳細な位置を特定する。まず、探索装置１００ａは、図４に示すように、算出した携帯端末３００の概位置まで移動する。探索装置１００ａは、周囲の障害物などの環境などに応じて、概位置の近傍までの移動を行ってもよい。

探索装置１００ａは、概位置から所定の距離まで届く程度の微弱な電波を用いて、携帯端末３００の概位置から３６０度方向に、携帯端末３００に対する通信要求信号（第２の通信要求信号）を所定の順序により送信する。所定の距離は、例えば、概位置から１０ｍ、２０ｍ、４０ｍ、７０ｍ、１００ｍなどであり、探索装置１００ａは、それぞれの距離まで届く程度の微弱な電波を送信する。また、所定の順序は、例えば、概位置から到達する電波の距離が１０ｍ→２０ｍ→４０ｍ→７０ｍ→１００ｍと、徐々に電波が届くエリアが広がるように、予め設けておく。探索装置１００ａは、微弱な電波による通信要求信号の送信から一定時間を経過した後、携帯端末３００からの応答信号（第２の応答信号）が受信されない場合、所定の順序に従い、概位置から到達する電波の距離を広げて通信要求信号を再度送信する。

図５は、携帯端末３００から応答信号を受信した場合の探索装置１００ａの動作を示す図である。同図では、概位置から１０ｍの距離まで届く通信要求信号を送信したときには応答がなく、その後、電波の到達する距離を概位置から２０ｍにまで広げた結果、応答があった場合の動作を示している。

探索装置１００ａが携帯端末３００から応答信号を受信した場合、算出部１７０は、応答信号に含まれる情報に基づいて、携帯端末３００のより詳細な位置をさらに算出し、携帯端末３００の位置を特定する。
具体的には、探索装置１００ａは、概位置から携帯端末３００に送信された通信要求信号のＡｏＤを含む応答信号を、携帯端末３００端末から受信する。算出部１７０は、このＡｏＤに基づいて、携帯端末３００の位置をさらに算出する。
また、算出部１７０は、応答信号を受信したときだけでなく、応答信号を受信しなかったときの通信要求信号の電波の到達する距離を含めて、携帯端末３００の位置を特定する。図５の例では、算出部１７０は、概位置から２０ｍの距離まで届く通信要求信号に対しては応答があったこと及び概位置から１０ｍの距離まで届く通信要求信号に対しては応答がなかったことを用いて、携帯端末３００の位置を算出する。

算出部１７０は、これらの情報を受信して、応答信号から得られたＡｏＤに基づいて、携帯端末３００の位置をさらに算出する。ここで、応答信号から得られるＡｏＤには、例えば±１０度などの誤差範囲を予め設けておく。算出部１７０は、この誤差を考慮して、携帯端末３００の位置を算出する。図５の例では、網掛けにより示した領域が算出した携帯端末３００の位置である。同図に示されるように、携帯端末３００から応答がなかった範囲の情報を反映することで、その領域を除外して携帯端末３００の位置を特定することができる。

探索装置１００ａは、算出部１７０が特定した携帯端末３００の位置を捜索者端末４００に送信する。本フェーズにおいて複数の携帯端末３００が検出されている場合、探索装置１００ａは、位置の特定が完了していない携帯端末３００の概位置に移動し、上記と同様の処理を行う。探索装置１００ａは、全ての携帯端末３００について位置の特定が完了するまで、上記の処理を繰り返す。全ての携帯端末３００の位置の特定が完了すると本フェーズは終了する。

なお、探索エリアの形状、面積、探索装置１００ａの移動経路等は、上記に限られない。これらは、被災エリアの状況や探索装置１００の数などにより適宜変更されてよい。

続いて、探索装置１００の構成について詳細に説明する。
探索装置１００は、移動装置１１０、アンテナ１２０、移動制御部１３０、要求制御部１４０、基地局部１６０、保管部１８０、通信部１９０、時刻同期部１５０、算出部１７０を備えている。なお、探索装置１００ａ及び１００ｂは、探索装置１００と同様の構成を備えている。

移動装置１１０は、探索装置１００が正確に、かつ素早く移動するための飛行機能を備えている。移動装置１１０は、例えばマルチコプターなどの無人航空機である。移動装置１１０は、移動制御部１３０からの命令によって自律飛行を行うことができる。
探索装置１００は、移動装置１１０が、各機能部を備える小型コンピュータ、簡易基地局（基地局部１６０）、ＧＰＳアンテナ（アンテナ１２０）、を搭載することで実現される。探索装置１００は、例えばドローンのような飛行体である。
探索装置１００の移動可能時間は３０分程度、総移動可能距離は１０ｋｍ程度を想定している。移動装置１１０は、ジャイロセンサや磁気方位センサ、アンテナ１２０からの現在位置情報などを用いて、移動制御部１３０からの要求通りのポイントへの移動が可能である。移動装置１１０は、ドローンに限らず、例えば、ヘリコプタや自動車などであってもよい。また、移動装置１１０の性能は、上述の移動可能時間や総移動可能距離に限られない。

アンテナ１２０は、例えば、複数の衛星電波情報を受信し、ｃｍ級の測位が可能なＧＰＳアンテナである。これにより、探索装置１００は、携帯端末３００から応答信号を受信した地点及び時刻を高い精度により取得することができる。アンテナ１２０は、受信した電波情報を移動制御部１３０へ送信する。

移動制御部１３０は、アンテナ１２０から受信した衛星の電波情報から、現在位置を特定し、移動装置１１０へ位置情報及び移動要求を送信する。移動制御部１３０は、現在位置に応じて移動装置１１０を制御し、探索装置１００を目的位置へ移動させる。目的位置への移動完了後、移動制御部１３０は、要求制御部１４０に対して現在位置情報を通知する。

また、移動制御部１３０は、算出部１７０より得られた携帯端末３００の測位結果を受信し、同様に目的位置への移動要求を移動装置１１０へ送信する。目的位置への移動完了後、移動制御部１３０は、要求制御部１４０に対して現在位置情報を通知する。移動制御部１３０は、要求制御部１４０より応答情報等の保管の処理が完了した旨の通知を受信した後、移動装置１１０を制御し、探索装置１００を次の目的位置へ移動させる。
移動制御部１３０は、探索エリア捜索フェーズについての終了判定を行う。移動制御部１３０は、探索エリア捜索フェーズにおける探索エリア内の処理が完了した場合には、本フェーズが終了したと判定する。例えば、移動制御部１３０は、探索装置１００ａが、１携帯端末３００との信号の送受信を繰り返し行いながら、探索エリアの２辺の移動を完了した時点で本フェーズを終了したものと判定する。
移動制御部１３０は、要求制御部１４０の移動要求に従い、探索装置１００を端末の概位置まで移動させる。

要求制御部１４０は、移動制御部１３０より現在位置情報の通知を受信し、基地局部１６０に対して通信要求を送信する。
要求制御部１４０は、基地局部１６０より携帯端末３００の応答情報を受信した場合、保持している現在位置情報と、携帯端末３００側の電波受信情報とを関連付けて、保管部１８０に送信する。また、基地局部１６０より携帯端末３００の情報がない旨の通知を受信した場合、要求制御部１４０は、その情報を現在位置と関連付けて保管部１８０に送信する。要求制御部１４０は、保管部１８０に対する全ての情報の送信完了後、移動制御部１３０に対して、処理完了の通知を送信する。
要求制御部１４０は、探索エリア内に存在する携帯端末３００の概位置一覧を算出部１７０から受信する。要求制御部１４０は、概位置の緯度経度をそれぞれ指定し、移動制御部１３０に対して移動要求を送信する。
要求制御部１４０は、算出部１７０から受信した測位結果を保管部１８０に送信する。
要求制御部１４０は、端末位置特定フェーズの終了判定を行う。要求制御部１４０は、探索エリア内の全ての携帯端末３００について位置の特定が完了したか否かを判定し、全ての携帯端末３００について位置の特定が完了した場合には本フェーズを終了すると判定する。

基地局部１６０は、実施形態１で説明した送信部１１及び受信部１２の一例である。基地局部１６０は、送信部１６１と受信部１６２を備えている。送信部１６１及び受信部１６２は、実施形態１で説明した送信部１１及び受信部１２にそれぞれ対応する。

送信部１６１は、移動装置１１０により探索装置１００が移動するのに伴い、探索エリア長を十分に覆うように、複数地点において携帯端末３００に第１の通信要求信号を送信する。
受信部１６２は、第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を携帯端末３００から受信する。また、受信部１６２は、第１の通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻を含む第１の応答信号を受信する。さらに、受信部１６２は、ＯＴＤＯＡに用いられた地点からの第１の通信要求信号のＡｏＤを含む第１の応答信号を携帯端末３００から受信する。また、受信部１６２は、これらの情報と共に、携帯端末３００を識別する端末ＩＤを第１の応答信号により受信する。端末ＩＤは、例えば、携帯端末３００の不揮発性メモリ等に記憶されている各携帯端末３００に固有の識別情報である。

概位置の算出後、探索装置１００ａが概位置に移動すると、送信部１６１は、概位置から特定の距離に到達する電波を用いて、携帯端末３００に第２の通信要求信号をさらに送信する。受信部１６２は、概位置からの第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を携帯端末３００からさらに受信する。送信部１６１は、第２の応答信号が送信部１６１により受信されない場合、概位置から到達する電波の距離を広げて第２の通信要求信号を再度送信する。

送信部１６１は、要求制御部１４０からの通信要求に基づいて、上記第１及び第２の通信要求信号を送信する。送信部１６１は、受信部１６２が受信した第１及び第２の応答信号に、それぞれの応答信号に対応する通信要求信号の送信時刻、ＡｏＡを補完し、これらの情報を要求制御部１４０に測位応答として送信する。

保管部１８０は、探索エリア捜索フェーズにおける携帯端末３００からの応答情報を要求制御部１４０より受信し、端末ＩＤと関連付けて、これを保管する。
また、保管部１８０は、端末特定フェーズにおいて、要求制御部１４０より測位結果を受信し、これを端末ＩＤと関連付けて保管する。そして、保管部１８０は、端末特定フェーズにおいて、通信部１９０を介し、測位結果を捜索者端末４００に対して送信する。
なお、複数の探索装置１００を用いて探索を行う場合には、探索装置１００を管理するサーバ（不図示）側で全ての応答情報の管理を行う。よって、この場合、保管部１８０は、保管している情報を、通信部１９０を介してサーバに送信する。

通信部１９０は、保管部１８０に保管されている測位結果を捜索者端末４００に送信する。また、複数の探索装置１００を用いて探索を行う場合、通信部１９０は、端末特定フェーズの終了後、保管部１８０に保管されているデータをサーバに送信する。

時刻同期部１５０は、複数の探索装置１００を活用して災害エリアを探索する際に、探索装置１００間の時刻を同期する。これにより、ＯＴＤＯＡ算出の際に誤差の発生を防ぐことができる。なお、本実施形態のように、探索装置１００ａが単独で探索を行う場合には、他の探索装置１００との時刻同期は不要である。

算出部１７０は、実施形態１で説明した算出部１３の一例である。算出部１７０は、携帯端末３００の概位置を算出する。
また、算出部１７０は、第１の通信要求信号の送信時刻と、第１の通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻とから得られる時刻差を算出する。算出部１７０は、複数地点のうち少なくとも２地点における時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて、携帯端末３００の概位置を算出する。

探索装置１００ａは、探索エリア捜索フェーズにおいて、２辺から探索エリアを覆うように通信要求を送信し続けている。よって、携帯端末３００は、少なくとも２地点から発信された通信要求を受信し、それに対して応答信号を送信している。したがって、算出部１７０は、２地点における応答情報から、図６を用いて説明したような、ＯＴＤＯＡによる曲線（ｔＡ－ｔＢ）を得ることができる。

また、算出部１７０は、ＯＴＤＯＡに用いられた地点における第１の応答信号のＡｏＡをさらに用いて携帯端末３００の概位置を算出する。具体的には、図９に示すように、ＯＴＤＯＡにより得られた曲線（ｔＡ－ｔＢ）と、ＡｏＡにより得られた直線Ａ１０、Ｂ１０によって、扇形が形成される。算出部１７０は、形成された扇形の中心点を、携帯端末３００の概位置として算出する。

そして、算出部１７０は、ＡｏＤをさらに用いて携帯端末３００の概位置を算出する。具体的には、上記の算出方法において、算出部１７０は、第１の応答信号のＡｏＡに代えて、第１の応答信号に含まれる第１の通信要求信号のＡｏＤを用いて概位置を算出してもよい。この場合、算出部１７０は、ＯＴＤＯＡにより得られた曲線（ｔＡ－ｔＢ）と、ＡｏＤにより得られた直線Ａ２０及びＢ２０（図８参照）とでできる扇形の中心点を、携帯端末３００の概位置として算出する。

算出部１７０は、ＯＴＤＯＡとＯＴＤＯＡに用いられた地点における第１の応答信号のＡｏＡとを用いて第１の概位置を算出し、ＯＴＤＯＡとＡｏＤとを用いて第２の概位置を算出し、第１及び第２の概位置を用いて、第３の概位置を算出してもよい。具体的には、算出部１７０は、上記で算出したＯＴＤＯＡとＡｏＡによる概位置を第１の概位置として、ＯＴＤＯＡとＡｏＤによる概位置を第２の概位置として保持する。算出部１７０は、第１及び第２の概位置を結んだ直線の中心点を、携帯端末３００の第３の概位置として算出する。これにより、より高い精度で携帯端末３００の概位置を算出することができる。なお、算出部１７０が行う概位置の算出は、上記の方法には限定されず、上記の方法と他の測位方法と組み合わせてもよい。

算出部１７０は、算出した概位置を要求制御部１４０に送信する。探索エリア内に複数の携帯端末３００が存在する場合、算出部１７０は、携帯端末３００を識別する端末ＩＤごとに概位置を算出する。そして、算出部１７０は、全ての携帯端末３００の概位置を要求制御部１４０に応答する。
また、算出部１７０は、端末位置特定フェーズにおいて、第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、携帯端末３００の位置をさらに算出する。これにより、算出部１７０は、携帯端末３００のより詳細な位置を特定できる。

集約装置２００は、探索エリア捜索フェーズにおいて複数の探索装置１００を用いる場合に、各探索装置１００が取得した応答情報を集約し、携帯端末３００の概位置を算出する装置である。例えば、図９の例では、地点Ａ及びＢにおける通信を探索装置１００ａが単独で行うのではなく、地点Ａでは探索装置１００ａ、地点Ｂでは探索装置１００ｂがそれぞれ携帯端末３００と通信を行う。探索装置１００ａ及び１００ｂで受信した応答情報を集約装置２００に集約することにより、上述の説明と同様の効果を得ることができる。

図２に示すように、集約装置２００は、通信部２９０、保管部２８０、算出部２７０を備えている。
通信部２９０は、複数の探索装置１００から、第１の通信要求信号の送信時刻と第１の通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻とを受信する。既に説明したように、探索装置１００のそれぞれは、複数地点において携帯端末３００に第１の通信要求信号を送信し、第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を携帯端末３００から受信するものである。
また、通信部２９０は、ＯＴＤＯＡに用いられた地点における第１の応答信号のＡｏＡをさらに受信する。
さらに、通信部２９０は、保管部２８０に保管されている応答情報をサーバに送信する。

保管部２８０は、探索エリア捜索フェーズにおける携帯端末３００からの応答情報を、各探索装置１００から通信部２９０を介して受信し、端末ＩＤと関連付けて、これを保管する。保管部２８０は、所定のタイミングにおいて、保管している応答情報を、通信部２９０を介してサーバに送信する。

算出部２７０は、第１の通信要求信号の送信時刻と第１の通信要求信号の携帯端末３００における受信時刻とから得られる時刻差を算出する。また、算出部２７０は、複数地点のうち少なくとも２地点における時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて携帯端末３００の概位置を算出する。
また、算出部２７０は、ＯＴＤＯＡに用いられた地点における第１の応答信号のＡｏＡをさらに用いて携帯端末３００の概位置を算出する。

続いて、図１１及び図１２を用いて、探索システム１０００における処理を説明する。図１１は、探索エリア捜索フェーズにおける探索システム１０００の処理の流れを示すシーケンス図、図１２は、端末位置特定フェーズにおける１０００の処理の流れを示すシーケンス図である。

まず、図１１を用いて、探索エリア捜索フェーズにおける探索システム１０００の処理を説明する。
アンテナ１２０は、移動制御部１３０に対し、衛星信号情報を送信する（Ｓ１０１）。移動制御部１３０は、現在位置を計算し（Ｓ１０２）、目的移動位置を計算する（Ｓ１０３）。移動制御部１３０は、移動装置１１０に対し、目的移動位置への移動要求を送信する（Ｓ１０４）。移動装置１１０は、目的の移動位置に向かい移動する（Ｓ１０５）。目的位置に到着すると、移動装置１１０は、その旨を移動制御部１３０に対し送信する（Ｓ１０６）。移動制御部１３０は、アンテナ１２０に対し、衛星信号情報を要求する（Ｓ１０７）。アンテナ１２０は、移動制御部１３０に対し、衛星信号情報を送信する（Ｓ１０８）。

移動制御部１３０は、現在位置を計算し（Ｓ１０９）、要求制御部１４０に対し、現在位置を通知する（Ｓ１１０）。要求制御部１４０は、基地局部１６０に対し、通信要求を送信する（Ｓ１１１）。基地局部１６０は、携帯端末３００に対し、通信要求を送信する（Ｓ１１２）。携帯端末３００は、基地局部１６０に対し、端末ＩＤ、受信時刻、ＡｏＤを含む応答信号を送信する（Ｓ１１３）。基地局部１６０は、要求制御部１４０に対し、これらの情報を含む応答信号を送信する（Ｓ１１４）。要求制御部１４０は、保管部１８０に対し、応答端末情報と現在位置を送信する（Ｓ１１５）。保管部１８０は、これらの情報を保管し、要求制御部１４０に対し、保管完了の旨を通知する（Ｓ１１６）。

要求制御部１４０は、移動制御部１３０に対し、処理完了の旨を通知する（Ｓ１１７）。移動制御部１３０は、探索エリア捜索フェーズについての終了判定を行う（Ｓ１１８）。探索エリア捜索フェーズが終了していないと判定した場合、移動制御部１３０は、アンテナ１２０に対し、衛星信号情報を要求する（Ｓ１１９）。探索システム１０００は、Ｓ１０１からＳ１１９の処理を探索エリア捜索フェーズ終了まで繰り返す。探索エリア捜索フェーズが終了したと判定した場合、移動制御部１３０は、端末位置特定フェーズの処理に移行する。

続いて、図１２を用いて、端末位置特定フェーズにおける探索システム１０００の処理を説明する。
Ｓ１１８において探索エリア捜索フェーズが終了したと判定した場合、移動制御部１３０は、要求制御部１４０に対し、終了通知を送信する（Ｓ２０１）。要求制御部１４０は、算出部１７０に対し、測位要求を送信する（Ｓ２０２）。算出部１７０は、保管部１８０に対し、保管している応答情報の取得要求を送信する（Ｓ２０３）。保管部１８０は、算出部１７０に対し、保管している応答情報を送信する（Ｓ２０４）。算出部１７０は、測位計算を行い、携帯端末３００の概位置を算出する（Ｓ２０５）。算出部１７０は、要求制御部１４０に対し、算出した携帯端末３００の概位置の一覧を送信する（Ｓ２０６）。

要求制御部１４０は、移動制御部１３０に対し、移動要求を送信する（Ｓ２１０）。移動制御部１３０は、移動装置１１０に対し、移動要求を送信する（Ｓ２１１）。移動装置１１０は、目的位置である携帯端末３００の概位置に向かい移動する（Ｓ２１２）。移動装置１１０は、目的位置まで移動すると、移動制御部１３０に対し、目的位置に到達した旨を送信する（Ｓ２１３）。移動制御部１３０は、アンテナ１２０に対し、衛星信号情報を送信する（Ｓ２１４）。アンテナ１２０は、移動制御部１３０に対し、衛星信号情報を送信する（Ｓ２１５）。

移動制御部１３０は、現在位置を計算し（Ｓ２１６）、要求制御部１４０に対し、現在位置を通知する（Ｓ２１７）。要求制御部１４０は、基地局部１６０に対し、通信要求を送信する（Ｓ２１８）。基地局部１６０は、携帯端末３００に対し、通信要求を送信する（Ｓ２１９）。携帯端末３００は、基地局部１６０に対し、端末ＩＤ、受信時刻、ＡｏＤを含む応答信号を送信する（Ｓ２２０）。基地局部１６０は、要求制御部１４０に対し、これらの情報を含む応答信号を送信する（Ｓ２２１）。Ｓ２１９に対する携帯端末３００からの応答信号がない場合、要求制御部１４０及び基地局部１６０は、電波の到達範囲を広げて通信要求を再度送信する（Ｓ２１８～Ｓ２２１）。

要求制御部１４０は、算出部１７０に対し、測位要求を送信する（Ｓ２２２）。算出部１７０は、測位計算を行い、携帯端末３００の詳細な位置を算出し、携帯端末３００の位置を特定する（Ｓ２２３）。算出部１７０は、要求制御部１４０に対し、測位結果を送信する（Ｓ２２４）。要求制御部１４０は、保管部１８０に対し、特定した端末位置を送信する（Ｓ２２５）。保管部１８０は、通信部１９０に対し、特定した端末位置を送信する（Ｓ２２６）。通信部１９０は、特定した端末位置を捜索者端末４００に通知する（Ｓ２２７）。

通信部１９０は、保管部１８０に対し、捜索者端末４００への通知が完了した旨を通知する（Ｓ２２８）。保管部１８０は、要求制御部１４０に対し、上記通知を送信する（Ｓ２２９）。要求制御部１４０は、端末位置特定フェーズについての終了判定を行う（Ｓ２３０）。端末位置特定フェーズが終了していないと判定した場合、要求制御部１４０は、移動制御部１３０に対し、移動要求を送信する（Ｓ２３１）。探索システム１０００は、Ｓ２１０からＳ２３１の処理を端末位置特定フェーズ終了まで繰り返す。Ｓ２３０において、端末位置特定フェーズが終了したと判定された場合、探索システム１０００は処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態にかかる探索システム１０００では、探索エリア捜索フェーズにおいて、探索装置１００が移動しながら、複数地点において通信要求信号を携帯端末３００に送信し、探索エリア内の携帯端末３００を探索する。
また、端末位置特定フェーズにおいて、探索装置１００は、携帯端末３００からの応答情報を用いて携帯端末３００の概位置を算出する。さらに、探索装置１００は、算出した概位置から、特定の距離に到達する電波を用いて、携帯端末３００の位置をより詳細に算出する。
これにより、探索システム１０００は、高い精度で携帯端末３００を探索することができる。

本実施形態では、大規模災害発生時の救助・救急分野への適用を想定して、上述の説明を行った。本開示は、例えば、地震や津波などにより特定のエリア全体で建物の倒壊や地上インフラ（キャリア携帯基地局）の破壊の可能性がある災害において、地上インフラやＧＰＳが使用できない場合に、迅速な被災者の位置特定が必要となるような場面での利用が可能である。

一般に、測位の実施にかかる携帯端末の電池の消耗は激しい。また、被災者が被災した時点で、端末の電池がフル充電されているとは限らない。また、ドローンなど移動体基地局側の消費電力量の問題もある。現在主に使用されている一般的なドローンの平均飛行可能時間は３０分程度とされている。人手による探索が可能な範囲（概ね誤差１５ｍ程度）まで測位精度を保ちつつ、移動体基地局の移動に伴う消費電力を削減する必要がある。一度に多くの移動体基地局を動作可能な状況下であればよいが、被災エリアの被害が広範囲に広がった場合、１台又はごく少数の移動体基地局による探索が必要なケースも想定される。
本開示では、上述の説明の通り、１台の探索装置１００のみで測位を行うことができるので、移動体基地局の台数に限りがある場合でも、効率的に探索を行うことができる。

また、例えば、特許文献２では、移動体基地局を徐々に動かしながら、何度も携帯端末からの応答を確認する方法で測位精度を高めている。具体的には、応答要求信号を出す移動体基地局がエリア内を探索し、応答があった場合、一度自身の発している電波範囲外に移動する。その後、徐々に元々の電波範囲内に戻りながら、応答要求信号に対する応答を確認することで携帯端末を特定する。しかし、この方法では、１つの携帯端末の特定に時間を要してしまう。また、移動体基地局の移動距離及び移動時間の増加により、上述した電池消費に関する課題もある。
これに対し、本開示では、探索エリア内の複数箇所で受信した電波情報（応答の有無、電波受信時刻、ＡｏＤ）を用いて、少ない探索で携帯端末の概位置を算出し、概位置から微弱な電波を用いて携帯端末の位置を特定することができる。よって、特許文献２などの関連する技術と比較して、移動体基地局の移動距離を抑えることができる。本開示は、探索にかかる時間を短縮し、電池消費にかかる影響を軽減することで、より効率的に被災者の救出を行うことができる。

＜ハードウエアの構成例＞
探索装置１００の及び集約装置２００の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、探索装置１００等の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。

図１３は、探索装置１００等を実現するコンピュータ５００のハードウエア構成を例示するブロック図である。コンピュータ５００は、スマートフォンやタブレット端末などといった可搬型のコンピュータであってもよい。コンピュータ５００は、探索装置１００等を実現するために設計された専用のコンピュータであってもよいし、汎用のコンピュータであってもよい。

例えば、コンピュータ５００に対して所定のアプリケーションをインストールすることにより、コンピュータ５００で、探索装置１００等の各機能が実現される。上記アプリケーションは、探索装置１００等の機能構成部を実現するためのプログラムで構成される。

コンピュータ５００は、バス５０２、プロセッサ５０４、メモリ５０６、ストレージデバイス５０８、入出力インタフェース５１０、及びネットワークインタフェース５１２を有する。バス５０２は、プロセッサ５０４、メモリ５０６、ストレージデバイス５０８、入出力インタフェース５１０、及びネットワークインタフェース５１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ５０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

プロセッサ５０４は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又は FPGA（Field－Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ５０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス５０８は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。

入出力インタフェース５１０は、コンピュータ５００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース５１０には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイ装置などの出力装置が接続される。

ネットワークインタフェース５１２は、コンピュータ５００をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、LAN（Local Area Network）であってもよいし、WAN（Wide Area Network）であってもよい。

ストレージデバイス５０８は、探索装置１００等の各機能構成部を実現するプログラム（前述したアプリケーションを実現するプログラム）を記憶している。プロセッサ５０４は、このプログラムをメモリ５０６に読み出して実行することで、探索装置１００等の各機能構成部を実現する。

プロセッサの各々は、アルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又はそれ以上のプログラムを実行する。このプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）又は実体のある記憶媒体（tangible storage medium）に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

なお、本開示は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述の説明では、移動体基地局である探索装置１００としてドローンを想定したが、これに限られない。探索装置１００は、例えば、車両などであってもよい。その場合、探索において移動可能な範囲が制限されるものの、電池残量による影響を無視することができるので、より時間をかけて探索を行うことができる。

また、上述の説明では、大規模災害時において実際に稼働できる移動体基地局に限りがある場合を想定し、可能な限り少ない台数での実施形態を用いて説明したが、これに限られない。利用可能な移動体基地局の台数が限られていない場合には、より多くの移動体基地局を用いて測位を行うことで、測位精度を高めることが可能である。

さらに、本開示は、大規模災害時における被災者の救助等以外の分野への適用が可能である。例えば、本開示は、山岳部における遭難者の特定などに適用することができる。山岳部は、ＧＰＳのマルチパスの影響を受けやすく、ＧＰＳの精度が悪い地帯の１つとされている。また、地上インフラの設置も測位に不十分であるケースが多い。したがって、本開示のような移動体基地局及び端末の特定方法を適用することで、山岳部においても早急な救助を行うことができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信する送信部と、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する受信部と、
前記端末の概位置を算出する算出部と、
を備え、
前記受信部は、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出部は、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference Of Arrival）を用いて前記端末の概位置を算出する
探索装置。
（付記２）
前記算出部は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡ（Angle of Arrival）をさらに用いて前記概位置を算出する
付記１に記載の探索装置。
（付記３）
前記受信部は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点からの前記第１の通信要求信号のＡｏＤ（Angle of Departure）を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出部は、前記ＡｏＤをさらに用いて前記概位置を算出する
付記１又は２に記載の探索装置。
（付記４）
前記受信部は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点からの前記第１の通信要求信号のＡｏＤを含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出部は、
前記ＯＴＤＯＡと前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡとを用いて第１の概位置を算出し、
前記ＯＴＤＯＡと前記ＡｏＤとを用いて第２の概位置を算出し、
前記第１及び第２の概位置を用いて、第３の概位置を算出する
付記１に記載の探索装置。
（付記５）
前記送信部は、前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
前記受信部は、前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
前記算出部は、前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出する
付記１から４のいずれか１項に記載の探索装置。
（付記６）
前記送信部は、前記第２の応答信号が受信されない場合、前記概位置から到達する電波の距離を広げて前記第２の通信要求信号を再度送信する
付記５に記載の探索装置。
（付記７）
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信し、前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する複数の探索装置から、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻とを受信する通信部と、
前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出部と、
を備える集約装置。
（付記８）
前記通信部は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡをさらに受信し、
前記算出部は、前記ＡｏＡをさらに用いて前記概位置を算出する
付記７に記載の集約装置。
（付記９）
第１の通信要求信号に応じて第１の応答信号を送信する端末と、
複数地点において前記端末に第１の通信要求信号を送信する送信部と、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を前記端末から受信する受信部とを有する複数の探索装置と、
前記複数の探索装置から前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とを受信する通信部と、前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出部と、を有する集約装置と、
を備える探索システム。
（付記１０）
前記通信部は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡをさらに受信し、
前記算出部は、前記ＡｏＡをさらに用いて前記概位置を算出する
付記９に記載の探索システム。
（付記１１）
コンピュータが、
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信するステップと、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信するステップと、
前記端末の概位置を算出するステップと、
を備え、
前記受信するステップでは、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出するステップでは、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する
探索方法。
（付記１２）
複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信するステップと、
前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信するステップと、
前記端末の概位置を算出するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記受信するステップでは、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
前記算出するステップでは、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する
探索プログラム。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０２０年１２月１１日に出願された日本出願特願２０２０－２０５６７４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 探索装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 算出部
１００、１００ａ、１００ｂ 探索装置
１１０ 移動装置
１２０ アンテナ
１３０ 移動制御部
１４０ 要求制御部
１５０ 時刻同期部
１６０ 基地局部
１６１ 送信部
１６２ 受信部
１７０ 算出部
１８０ 保管部
１９０ 通信部
２００ 集約装置
２７０ 算出部
２８０ 保管部
２９０ 通信部
３００ 携帯端末
４００ 捜索者端末
５００ コンピュータ
５０２ バス
５０４ プロセッサ
５０６ メモリ
５０８ ストレージデバイス
５１０ 入出力インタフェース
５１２ ネットワークインタフェース
９００ａ～９００ｃ 基地局
１０００ 探索システム

Claims (9)

1. 複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信する送信手段と、
   前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する受信手段と、
   前記端末の概位置を算出する算出手段と、
   を備え、
   前記受信手段は、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
   前記算出手段は、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡ（Observed Time Difference Of Arrival）を用いて前記端末の概位置を算出し、
   前記送信手段は、前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
   前記受信手段は、前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤ（Angle of Departure）を含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
   前記算出手段は、前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出する
   探索装置。
2. 前記算出手段は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡ（Angle of Arrival）をさらに用いて前記概位置を算出する
   請求項１に記載の探索装置。
3. 前記受信手段は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点からの前記第１の通信要求信号のＡｏＤを含む前記第１の応答信号を受信し、
   前記算出手段は、前記第１の通信要求信号のＡｏＤをさらに用いて前記概位置を算出する
   請求項１又は２に記載の探索装置。
4. 前記受信手段は、前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点からの前記第１の通信要求信号のＡｏＤを含む前記第１の応答信号を受信し、
   前記算出手段は、
   前記ＯＴＤＯＡと前記ＯＴＤＯＡに用いられた地点における前記第１の応答信号のＡｏＡとを用いて第１の概位置を算出し、
   前記ＯＴＤＯＡと前記第１の通信要求信号のＡｏＤとを用いて第２の概位置を算出し、
   前記第１及び第２の概位置を用いて、第３の概位置を算出する
   請求項１に記載の探索装置。
5. 前記送信手段は、前記第２の応答信号が受信されない場合、前記概位置から到達する電波の距離を広げて前記第２の通信要求信号を再度送信する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の探索装置。
6. 複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信し、前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信する複数の探索装置から、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻とを受信する通信手段と、
   前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出手段と、
   を備え、
   前記探索装置は、前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
   前記探索装置は、前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
   前記算出手段は、前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出する集約装置。
7. 第１の通信要求信号に応じて第１の応答信号を送信する端末と、
   複数地点において前記端末に第１の通信要求信号を送信する送信手段と、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を前記端末から受信する受信手段とを有する複数の探索装置と、
   前記複数の探索装置から前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とを受信する通信手段と、前記送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出する算出手段と、を有する集約装置と、
   を備え、
   前記送信手段は、前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
   前記受信手段は、前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
   前記算出手段は、前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出する探索システム。
8. コンピュータが、
   複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信し、
   前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信し、
   前記端末の概位置を算出し、
   前記第１の応答信号の受信では、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
   前記端末の概位置の算出では、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出し、
   前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
   前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
   前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出する
   探索方法。
9. 複数地点において端末に第１の通信要求信号を送信し、
   前記第１の通信要求信号に対する第１の応答信号を前記端末から受信し、
   前記端末の概位置を算出すること
   をコンピュータに実行させ、
   前記第１の応答信号の受信では、前記第１の通信要求信号の前記端末における受信時刻を含む前記第１の応答信号を受信し、
   前記端末の概位置の算出では、前記第１の通信要求信号の送信時刻と前記受信時刻とから得られる時刻差を算出し、前記複数地点のうち少なくとも２地点における前記時刻差に基づいて得られるＯＴＤＯＡを用いて前記端末の概位置を算出し、
   前記コンピュータに、
   前記概位置から特定の距離に到達する電波を用いて前記端末に第２の通信要求信号をさらに送信し、
   前記概位置からの前記第２の通信要求信号のＡｏＤを含む第２の応答信号を前記端末からさらに受信し、
   前記第２の通信要求信号のＡｏＤに基づいて、前記端末の位置をさらに算出することをさらに実行させる
   探索プログラム。