JPH11178043A

JPH11178043A - 位置検出方法

Info

Publication number: JPH11178043A
Application number: JP9337478A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Suwa; 敬祐諏訪; Tatsuo Furuno; 辰男古野; Tokio Taga; 登喜雄多賀
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、複数の基地局を用いる移動通信シ
ステムを利用して、ＧＰＳの電波を受信しなくても位置
検出が可能な位置検出方法を提供するものであり、移動
局の小型化と利便性の向上を図ることを主な目的とす
る。【解決手段】移動局１１０において、少なくとも４つ
の無線基地局２１０の電波の受信レベルを検出し、移動
局に備わった指向性アンテナを回転し、アンテナの向き
と移動局で検出される受信レベルの変化に基づいて、無
線基地局の各々の方向を検出し、複数の無線基地局の検
出された方向の差を相対角度として検出し、無線基地局
の各々の存在位置に基づいて複数の無線基地局の間の距
離を基地局間距離として求め、少なくとも４つの無線基
地局に関する前記相対角度および基地局間距離に基づい
て、移動局の位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋内、屋外等をサ
ービスエリアとする移動通信システムを使用して移動体
の現在位置を検出する位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体の位置を検出するシステムにおい
ては、従来より、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉ
ｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：汎地球測位システム）が利
用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳの衛星からの
信号を受信し、この信号を復調し、受信点の移動体の位
置を緯度及び経度の情報として得ることができる。ま
た、位置検出の信頼性を高めるために、予めメモリに記
憶した地図情報を参照して、検出された位置情報を修正
する場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出方法で
は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信し、更に地図情
報を参照して移動体の位置を確定する。従って、ＧＰＳ
電波の受信装置が大きくなり、かつ高価になるという不
具合がある。このため、例えば人間が受信装置を携帯し
て移動しながら位置を確認するには大きすぎて不便であ
った。

【０００４】また、屋内、地下街のようにＧＰＳの電波
が受信困難な場所では、位置検出が不可能になる問題が
ある。さらに、屋外においても、高層ビルによりＧＰＳ
電波が遮蔽されることにより位置検出精度が大きく劣化
するという問題がある。本発明は、地上もしくは屋内及
び地下街などに設置した複数の基地局を用いる移動通信
システムを利用して、ＧＰＳの電波を受信しなくても位
置検出が可能な位置検出方法を提供するものであり、移
動局の小型化と利便性の向上を図ることを主な目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の位置検出方法
は、所定の電気通信網に接続された複数の無線基地局
と、前記無線基地局との間で無線通信が可能な１つ以上
の移動局とで構成される通信システムを利用する位置検
出方法であって、前記移動局において、少なくとも４つ
の前記無線基地局からの電波を受信すると共に受信レベ
ルを検出し、前記移動局に備わった指向性アンテナを回
転し、前記指向性アンテナの向きと前記移動局で検出さ
れる受信レベルの変化に基づいて、前記無線基地局の各
々の方向を検出し、前記複数の無線基地局の検出された
方向の差を相対角度として検出し、前記複数の無線基地
局の各々の存在位置に基づいて前記複数の無線基地局の
間の距離を基地局間距離として求め、少なくとも４つの
前記無線基地局に関する前記相対角度および前記基地局
間距離に基づいて、前記移動局の位置を求めることを特
徴とする。

【０００６】例えば、移動局の指向性アンテナを回転
し、各基地局からの電波の受信レベルを調べて、受信レ
ベルの高い順番に４つの基地局を求め、これら４つの基
地局について、最大受信レベルとなる基地局を第１の基
地局に定め、各基地局の電波の到来方向について、第１
の基地局から反時計回りで順番に第２の基地局，第３の
基地局及び第４の基地局を定め、前記第１の基地局と第
２の基地局との電波の到来角度差、前記第２の基地局と
第３の基地局との電波の到来角度差、前記第３の基地局
と第４の基地局との電波の到来角度差、前記第４の基地
局と第１の基地局との電波の到来角度差をそれぞれ求
め、更に、前記第１の基地局の位置座標と第２の基地局
の位置座標からそれらの基地局間距離を求め、前記第２
の基地局と第３の基地局との基地局間距離を求め、前記
第３の基地局と第４の基地局との基地局間距離を求め、
前記第４の基地局と第１の基地局との基地局問距離を求
める。

【０００７】この場合、前記４つの基地局間距離の各々
を底辺とし、前記到来角度差（相対角度）を頂角とする
４つの三角形の頂点の座標の交点から、移動局の位置を
求めることができる。本発明では、複数の基地局からの
電波を移動局で受信し、基地局からの電波の到来角度の
差である相対角度と、基地局設置位置の座標から得られ
る基地局間距離に基づいて移動局の位置の確定ができる
ので、ＧＰＳ電波を受信するための受信機を移動局に備
える必要がない。従って、移動局の小型化、経済化が図
れる。

【０００８】請求項２は、請求項１記載の位置検出方法
において、前記４つの無線基地局に含まれる２つの無線
基地局の位置と移動局の位置とを結ぶ３角形に関する方
程式を複数利用し、前記相対角度および前記基地局間距
離を前記複数の方程式に代入して、前記複数の方程式に
共通の根を算出し、算出した根に基づいて前記移動局の
位置を求めることを特徴とする。

【０００９】請求項３は、請求項２記載の位置検出方法
において、互いに共通な辺を有し隣接する２つの第１組
の３角形に対応する２つの第１組の方程式に共通の複数
の第１の根を求め、互いに共通な辺を有し隣接する２つ
の第２組の３角形に対応する２つの第２組の方程式に共
通の複数の第２の根を求め、前記複数の第１の根と前記
複数の第２の根とを比較し、比較結果に応じて前記移動
局の位置を求めることを特徴とする。

【００１０】請求項４は、請求項１記載の位置検出方法
において、前記複数の無線基地局のそれぞれが、前記移
動局からの電波の受信レベルを検出し、検出した受信レ
ベルが最大の１つの特定無線基地局が、該特定無線基地
局の近傍の複数の無線基地局の識別符号および存在位置
の情報を前記移動局に対して送信し、移動局が、前記特
定無線基地局から送られる情報に含まれる識別符号のそ
れぞれに対応する複数の無線基地局の電波を受信して、
移動局の位置を検出することを特徴とする。

【００１１】無線基地局のそれぞれにおいて、移動局か
らの電波の受信レベルを測定し、複数の測定値を対比す
ることにより、移動局に最も近い特定無線基地局が特定
される。この特定基地局から移動局に対して、無線基地
局の存在位置及び基地局識別符号が転送されるので、多
数の無線基地局の全ての位置情報を予め移動局に保持す
る必要がない。

【００１２】請求項５は、請求項１記載の位置検出方法
において、前記移動局で検出される電波の受信レベルが
最大になる時の前記指向性アンテナの向きに基づいて、
前記無線基地局の各々の方向を検出することを特徴とす
る。請求項６は、請求項１記載の位置検出方法におい
て、前記移動局で検出される電波の受信レベルが最小に
なる時の前記指向性アンテナの向きに基づいて、前記無
線基地局の各々の方向を検出することを特徴とする。

【００１３】すなわち、アンテナの指向性のヌル点を利
用して、電波の到来方向を検出する。アンテナの指向性
のヌル点を利用すると、比較的高い精度で、電波の到来
方向を識別できる。請求項７は、請求項１記載の位置検
出方法において、前記移動局上の表示装置に、検出され
た移動局の位置を表示することを特徴とする。

【００１４】請求項８は、請求項４記載の位置検出方法
において、前記特定無線基地局が、その位置を基準とす
る特定範囲の地図情報を、前記移動局に送信し、前記移
動局上の表示装置に、前記特定無線基地局から移動局へ
送られた地図情報を表示することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の位
置検出方法の１つの実施の形態を、図１〜図９に示す。
この形態は、請求項１，請求項２，請求項３，請求項
４，請求項５，請求項７及び請求項８に対応する。

【００１６】図１は、位置検出システムの主要な構成要
素を示すブロック図である。図２は、図１の位置検出シ
ステムの移動局の構成を示すブロック図である。図３
は、図１の位置検出システムの基地局の構成を示すブロ
ック図である。図４は、移動局を１つの基地局に割り当
てるための処理を示すブロック図である。図５は、回線
制御局が生成するデータの構成例を示すマップである。
図６は、移動局が生成するデータの構成例を示すマップ
である。

【００１７】図７は、移動局の位置検出処理を示すフロ
ーチャートである。図８は、移動局と基地局の配置を示
す平面図である。図９は、移動局と基地局の位置座標の
配置を示す平面図である。まず、図１を参照して位置検
出システム全体の構成を説明する。このシステムは、移
動局１１０と、基地局２１０，２３０，２５０及び２７
０と、回線制御局３００と、電気通信網４００と、基地
局データベース５００で構成されている。

【００１８】なお、この例では１つの移動局と４つの基
地局を示してあるが、実際のシステムにおいては、移動
局の数及び基地局の数は、必要に応じて増減される。基
地局２１０，２３０，２５０及び２７０は、回線制御局
３００を介して、電気通信網４００に接続されている。
また、回線制御局３００には、基地局データベース５０
０が接続されている。

【００１９】無線ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３及びＺ４は、
それぞれ、基地局２１０，２３０，２５０及び２７０に
対して無線通信が可能な範囲を意味する。移動局１１０
は、前記無線ゾーンＺ１〜Ｚ４の少なくとも１つの内部
に位置するので、基地局２１０，２３０，２５０，２７
０の何れかとの間で無線通信（送信及び受信）が可能で
ある。

【００２０】基地局２１０，２３０，２５０及び２７０
が回線制御局３００を介して電気通信網４００に接続さ
れているので、移動局１１０は、電気通信網４００に接
続された図示しない様々な端末装置との間で通信するこ
とができる。移動局１１０は、基地局２１０，２３０，
２５０及び２７０の何れか１つに登録され、登録された
基地局との間で無線通信を行う。移動局１１０の基地局
２１０，２３０，２５０及び２７０への登録は、回線制
御局３００の制御によって、図４に示すように処理され
る。

【００２１】図４を参照して説明する。まず移動局１１
０からの電波を受信可能な複数の基地局２１０，２３
０，・・・が、それぞれ、移動局１１０からの電波の受
信レベルを検出する。受信レベルを検出した各基地局
は、受信レベル，移動局識別符号及び基地局識別符号を
回線制御局３００に送出する。回線制御局３００は、入
力される各基地局の受信レベルの大きさを比較して、受
信レベルが最大の基地局を特定する。この１つの基地局
に対して、前記移動局識別符号に対応する移動局１１０
を登録するように指示を与える。

【００２２】登録を指示された基地局は、それ自身に前
記移動局識別符号に対応する移動局１１０を登録すると
ともに、移動局１１０に対して、登録の結果を通知す
る。位置検出を実施する場合、移動局１１０は、４つの
基地局の無線ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３及びＺ４のそれぞ
れの範囲内に位置する必要がある。移動局１１０は、基
地局２１０，２３０，２５０，２７０からの電波を受信
し、それぞれの基地局について、受信レベルと基地局識
別符号を検出する。

【００２３】移動局１１０で検出される基地局識別符号
及び受信レベルのデータは、受信レベルの高い順番に、
移動局１１０から基地局を経由して回線制御局３００に
転送される。回線制御局３００は、受信レベルの最も大
きい基地局の無線ゾーンに移動局１１０が在圏するとみ
なす。そして、移動局１１０の位置登録を回線制御局３
００にて行なう。

【００２４】ここでは、便宜上、基地局２１０を１番目
の基地局（＃１）とし、基地局２３０を２番目の基地局
（＃２）とし、基地局２５０を３番目の基地局（＃３）
とし、基地局２７０を４番目の基地局（＃４）とする。
また、この例では、移動局１１０における各基地局から
の電波の受信レベルの大きさは、基地局２３０が最も大
きく、基地局２７０が２番目に大きく、基地局２５０が
３番目に大きく、基地局２１０が４番目に大きい場合を
想定して説明する。

【００２５】従って、移動局１１０は基地局２３０の無
線ゾーンＺ２に位置登録されている。基地局データベー
ス５００には、システム全体に含まれる多数の基地局の
それぞれについて、基地局識別符号と設置位置の座標
（緯度及び経度）のデータが予め登録してある。回線制
御局３００は、必要に応じて基地局データベース５００
のデータを抽出し、そのデータを、位置登録を行なった
基地局２３０を介して、移動局１１０に転送する。

【００２６】図２に示すように、移動局１１０は、アン
テナ１１１，高周波回路１１２，変復調回路１１３，通
信情報処理回路１１４，コーデック１１５，スピーカ１
１６，マイク１１７，制御ユニット１１８，記憶回路１
１９，表示ユニット１２０，地図データ記憶ユニット１
２１，受信レベル検出回路１２２，アンテナ回転機構１
２３及びモータドライバ１２４を備えている。

【００２７】アンテナ１１１は、図８に示すように、指
向性を有している。すなわち、アンテナ１１１の利得は
方向に応じて異なる。アンテナ１１１の向きを変えるた
めに、アンテナ１１１は、アンテナ回転機構１２３で支
持されている。アンテナ１１１を回転駆動するために、
アンテナ回転機構１２３には、図示しないステッピング
モータが備わっている。制御ユニット１１８は、モータ
ドライバ１２４を介してアンテナ回転機構１２３を制御
し、アンテナ１１１の向きを変えることができる。

【００２８】例えば、基地局２１０から送信された信号
は、アンテナ１１１で受信され、高周波回路１１２で低
周波信号に変換され、変復調回路１１３で復調され、通
信情報処理回路１１４で復号される。移動局１１０の受
信信号のうち、通信チャネルに含まれる音声情報はコー
デック１１５によりＤ／Ａ変換されて、アナログ信号と
してスピーカ１１６から出力される。また、移動局１１
０の受信信号のうち、制御チャネルに含まれる各種デー
タは、通信情報処理回路１１４から制御ユニット１１８
に入力される。

【００２９】制御ユニット１１８は、マイクロコンピュ
ータを内蔵した装置であり、様々な制御を実施する。制
御ユニット１１８に入力されたデータは、記憶回路１１
９に記憶され、必要に応じて読み出される。受信レベル
検出回路１２２は、各基地局からの電波の受信レベルを
検出し、ディジタル信号として、制御ユニット１１８に
印加する。また、受信される信号の制御チャネルに含ま
れる基地局識別符号は、通信情報処理回路１１４から制
御ユニット１１８に印加される。実質上同じタイミング
で、受信レベルの検出と基地局識別符号の検出を実行す
れば、それぞれの基地局に対する受信レベルを、移動局
１１０で把握できる。

【００３０】地図データ記憶ユニット１２１は、移動局
１１０の存在する位置を含む地図情報を保持している。
移動局１１０の位置が確定すると、制御ユニット１１８
の制御により、移動局１１０の現在位置の近傍の地図と
現在位置を示すマークが、表示ユニット１２０上に表示
される。

【００３１】マイク１１７から入力される音声信号は、
コーデック１１５でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号と
して通信情報処理回路１１４に印加される。このディジ
タル信号は、通信チャネルの信号として符号化されて、
通信情報処理回路１１４から出力される。通信情報処理
回路１１４が出力する信号は、変復調回路１１３で変調
され、高周波回路１１２で高周波信号に変換され、アン
テナ１１１から電波として送信される。送信する信号の
制御チャネルには、制御ユニット１１８から出力される
データ（例えば移動局識別符号）が含まれる。

【００３２】図３に示すように、基地局２１０は、アン
テナ２１１，高周波回路２１２，変復調回路２１３，通
信情報処理回路２１４，コーデック２１５，受信レベル
検出回路２１６，制御ユニット２１７及び記憶回路２１
８を備えている。他の基地局２３０，２５０，２７０の
構成は基地局２１０と同一である。移動局１１０から送
信された電波は、アンテナ２１１で受信され、高周波回
路２１２で低周波信号に変換され、変復調回路２１３で
復調され、通信情報処理回路２１４で復号される。

【００３３】基地局２１０の受信信号のうち、通信チャ
ネルに含まれる音声情報はコーデック２１５によりＤ／
Ａ変換されて、アナログ信号として図示しないスピーカ
から出力される。同時に、音声情報は、通信情報処理回
路２１４及び制御ユニット２１７を介して、回線制御局
３００に転送される。また、基地局２１０の受信信号の
うち、制御チャネルに含まれる各種データは、通信情報
処理回路２１４から制御ユニット２１７に入力される。

【００３４】また、高周波回路２１２の一方の出力は、
受信レベル検出回路２１６に入力される。受信レベル検
出回路２１６は、高周波回路２１２の出力レベル、即ち
受信電波の強度に比例する受信レベルを、ディジタル信
号として制御ユニット２１７に出力する。受信レベル検
出回路２１６が検出する受信レベルは、信号の制御チャ
ネル及び通信チャネルの何れか一方の成分である。

【００３５】制御ユニット２１７は、マイクロコンピュ
ータを内蔵した装置であり、様々な制御を実施する。制
御ユニット２１７に入力されたデータは、記憶回路２１
８に記憶され、必要に応じて読み出される。受信レベル
検出回路２１６が受信レベルを測定するときには、それ
と同時に、受信した信号の制御チャネルに含まれる移動
局識別符号が、制御ユニット２１７によって検出され
る。受信レベルとそれに対応する移動局識別符号は、一
対のデータとして、記憶回路２１８に記憶される。

【００３６】移動局１１０の制御ユニット１１８によっ
て実行される位置検出処理の内容を図７に示す。図７の
各処理について、以下に説明する。ステップＳ１１で
は、制御ユニット１１８は、受信レベル検出回路１２２
を用いて、各基地局からの電波の受信レベルを検出す
る。但し、アンテナ１１１が指向性を有しているので、
アンテナ１１１を回転させて、受信レベルが最大になる
向きで、各々の基地局の受信レベルを検出する。

【００３７】ステップＳ１２は、ステップＳ１１の受信
レベルの検出とほぼ同時に実行される。ステップＳ１２
では、移動局１１０で受信された信号に含まれる、基地
局識別符号を検出する。ステップＳ１１で検出された受
信レベルと、ステップＳ１２で検出された基地局識別符
号は、一対のデータとして、記憶回路１１９に保存され
る。４つの基地局のそれぞれについて、受信レベルと基
地局識別符号の検出を行うまで、ステップＳ１１〜Ｓ１
３の処理が繰り返される。

【００３８】ステップＳ１４では、制御ユニット１１８
は、予め移動局１１０に割り当てられた移動局識別符号
と、ステップＳ１１で検出された受信レベル及びステッ
プＳ１２で検出された基地局識別符号のデータを、基地
局２３０を介して回線制御局３００に転送する。

【００３９】回線制御局３００においては、移動局１１
０から、移動局識別符号と、４つの基地局のそれぞれに
対する基地局識別符号及び受信レベルのデータが入力さ
れると、図５に示すようなデータを生成する。図５に示
すデータのうち、各基地局の位置座標は、基地局識別符
号に基づいて、基地局データベース５００から抽出され
る。図５に示すデータ群が、基地局２３０を介して、移
動局１１０に転送される。

【００４０】図５に示すデータ群が、回線制御局３００
から移動局１１０に入力されると、制御ユニット１１８
が実行する処理は、ステップＳ１５を通ってステップＳ
１６に進む。ステップＳ１６では、４つの基地局のう
ち、受信レベルが最大の基地局（＃２）を識別し、その
基地局を基準として、反時計回りで各基地局の検出順を
決定する。この例では、基地局＃２，基地局＃４，基地
局＃３，基地局＃１の順に受信レベルが大きいので、基
地局＃２を基準として、反時計回りに、基地局＃２，基
地局＃３，基地局＃４，基地局＃１の順番に、検出順を
定める。

【００４１】ステップＳ１７では、基地局＃２に対する
受信レベルが最大になる基準方向の向きから、アンテナ
１１１を反時計回りに回転し、各基地局の方向を検出す
る。つまり、各基地局に対する受信レベルが最大になる
アンテナ１１１の向きを検出する。前記基準方向に対す
るアンテナ１１１の回転量から、相対的な方向が検出さ
れる。

【００４２】ステップＳ１８では、ステップＳ１７で検
出した各基地局の方向に基づいて、基地局間の相対角度
と基地局間の距離を検出する。すなわち、図８に示すよ
うに、基地局＃２の方向と基地局＃３の方向との相対角
度θ₂₃，基地局＃３の方向と基地局＃４の方向との相対
角度θ₃₄，基地局＃４の方向と基地局＃１の方向との相
対角度θ₄₁及び基地局＃１の方向と基地局＃２の方向と
の相対角度θ₁₂を求める。

【００４３】更に、基地局＃２−＃３間の距離ｒ₂₃，基
地局＃３−＃４間の距離ｒ₃₄，基地局＃４−＃１間の距
離ｒ₄₁及び基地局＃１−＃２間の距離ｒ₁₂を求める。こ
れらの距離は、回線制御局３００から入力された各基地
局の位置座標の差から計算で求められる。ステップＳ１
８が終了すると、図６に示すようなデータが得られる。
このデータに基づいて、ステップＳ１９，Ｓ２０及びＳ
２１の処理で、移動局１１０の位置が検出される。ステ
ップＳ２２では、検出された位置と地図を表示する。

【００４４】ステップＳ１９の「移動局位置検出１」で
は、基地局＃２−＃３間の距離ｒ₂₃，基地局＃３−＃４
間の距離ｒ₃₄，基地局＃２−＃３間の相対角度θ₂₃及び
基地局＃３−＃４間の相対角度θ₃₄を用いて、移動局の
位置を第１の交点座標として求める。ステップＳ２０の
「移動局位置検出２」では、基地局＃４−＃１間の距離
ｒ₄₁及び基地局＃１−＃２間の距離ｒ₁₂，基地局＃４−
＃１間の相対角度θ₄₁及び基地局＃１−＃２間の相対角
度θ₁₂を用いて、移動局の位置を第２の交点座標として
求める。

【００４５】ステップＳ１９では、第１の交点座標とし
て複数の位置が検出される。また、ステップＳ２０で
は、第２の交点座標として複数の位置が検出される。ス
テップＳ２１では、複数の第１の交点座標と複数の第２
の交点座標のうち、第１の交点座標と第２の交点座標に
共通の座標（一致する座標）を、移動局１１０の位置と
して検出する。

【００４６】ステップＳ１９，Ｓ２０及びＳ２１におけ
る位置検出の原理について、基地局数が４の場合を例と
して説明する。移動局と各基地局の位置をｘ−ｙ平面座
標（緯度，経度に対応する）上に表すと、図９のように
なる。

【００４７】ここでは、図９に示すように、移動局の座
標を（ｘ_a，ｙ_a）で表し、基地局＃１，基地局＃２，基
地局＃及び基地局＃４の各座標を、それぞれ、（ｘ₁，
ｙ₁），（ｘ₂，ｙ₂），（ｘ₃，ｙ₃）及び（ｘ₄，ｙ₄）
で表す。また、移動局の位置をＥとし、基地局＃１，基
地局＃２，基地局＃及び基地局＃４の位置を、それぞ
れ、Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤとする。

【００４８】従って、ＡＥＢの角度はθ₂₃、ＢＥＣの角
度はθ₃₄、ＣＥＤの角度はθ₄₁、ＤＥＡの角度はθ₁₂で
ある。また、各基地局間の距離ｒ₂₃，ｒ₃₄，ｒ₄₁及びｒ
₁₂は、それぞれ、次式で表される。

【数１】図９に示す各三角形ＥＡＢ，ＥＢＣ，ＥＣＤ，ＥＤＡに
おいては、余弦定理により、次式が成立する。

【数２】ステップＳ１９では、θ₂₃，ｒ₂₃，θ₃₄及びｒ₃₄が与え
られるので、これらに基づいて、まず、三角形ＥＡＢ及
びＥＢＣについて、線分ＥＢを共通とし、交点の座標
（ｘ_a，ｙ_a）を求める。線分ＥＢは、移動局の座標（ｘ
_a，ｙ_a）と基地局＃３の座標（ｘ₃，ｙ₃）を通るから、
ｘａ，ｙａは、次に示すように、媒介変数を用いて表示
できる。

【００４９】μ＝cosφ_a ・・・（13） λ＝sinφ_a ・・・（14）とし、ｔを実数とすると、次式が成立する。ｘ_a＝ｘ₃＋μ・ｔ・・・（15）ｙ_a＝ｙ₃＋λ・ｔ・・・（16）ここで、上記第15式，第16式を、前記第５式，第６式に
代入し、次の第17式の関係を用いると、次の第18式，第
19式が成立する。但し、ｔは０以外とする。

【００５０】μ²＋λ²＝１・・・（17）

【数３】上記第18式，第19式を変形すると、次の第20式，第21式
が得られる。

【数４】一般に、２次方程式（ｘ²＋ｂ₁・ｘ＋ｃ₁＝０，ｘ²＋ｂ₂
・ｘ＋ｃ₂＝０）の共通の根は、次の第22式で表される。
また、第22式を整理すると、次の第23式が得られる。

【数５】上記第22式及び第23式の係数ｂ₁，ｂ₂，ｃ₁，ｃ₂は、次
式のように与えられる。

【数６】次の第28式の関係から第29式が得られるので、第29式の
λを前記第23式に代入し、方程式をμについて解く。そ
の結果と第22式を、前記第15式，第16式に代入すると、
交点の座標（ｘ_a，ｙ_a）を求めることができる。

【数７】上記処理が、図７のステップＳ１９に対応する。上記処
理で求められる座標（ｘ_a，ｙ_a）は、μ，λが複数の解
を有するため、求めるべき移動局の位置座標を含み、か
つ、複数種類の座標値を有する。従って、複数の座標値
の中から、移動局の位置座標を確定する必要がある。そ
こで、上記処理で計算対象とした三角形以外の三角形に
ついても、上記と同様の処理を行う。つまり、図７のス
テップＳ２０では、次に示す処理を行う。

【００５１】ステップＳ２０では、θ₄₁，ｒ₄₁，θ₁₂及
びｒ₁₂が与えられるので、これらに基づいて、三角形Ｅ
ＤＣ及びＥＤＡについて、線分ＥＤを共通とし、交点の
座標（ｘ_b，ｙ_b）を求める。線分ＥＤは、移動局の座標
（ｘ_b，ｙ_b）と基地局＃１の座標（ｘ₁，ｙ₁）を通るか
ら、ｘ_b，ｙ_bは、次に示すように、媒介変数を用いて表
示できる。

【００５２】μ＝cosφ_b ・・・（30） λ＝sinφ_b ・・・（31）とし、ｔを実数とすると、次式が成立する。

【００５３】ｘ_b＝ｘ₁＋μ・ｔ・・・（32）ｙ_b＝ｙ₁＋λ・ｔ・・・（33）ここで、上記第30式，第31式を、前記第７式，第８式に
代入し、前記第17式の関係を用いると、次の第34式，第
35式が成立する。但し、ｔは０以外とする。

【数８】前記第34式，第35式を変形すると、次の第36式，第37式
が得られる。

【数９】一般に、２次方程式（ｘ²＋ｄ₁・ｘ＋ｅ₁＝０，ｘ²＋ｄ₂
・ｘ＋ｅ₂＝０）の共通の根は、次の第38式で表される。
また、第38式を整理すると、次の第39式が得られる。

【数１０】上記第38式及び第39式の係数ｄ₁，ｄ₂，ｅ₁，ｅ₂は、次
式のように与えられる。

【数１１】前記第29式のλを第39式に代入してμについて解き、更
にλを求める。μ及びλを前記第36式又は第37式に代入
し、ｔについて解く。この結果を前記第32式，第33式に
代入すれば、交点座標（ｘ_b，ｙ_b）が得られる。上記処
理が、図７のステップＳ２０に対応する。上記処理で求
められる座標（ｘ_b，ｙ_b）は、μ，λが複数の解を有す
るため、求めるべき移動局の位置座標を含み、かつ、複
数種類の座標値を有する。

【００５４】ステップＳ２１では、複数の交点座標（ｘ
_a，ｙ_a）と、複数の交点座標（ｘ_b，ｙ_b）の両方に共通
な座標を、移動局の位置座標として確定する。（第２の実施の形態）この形態の移動局のアンテナの指
向特性を図１０に示す。この形態は、請求項６に対応す
る。

【００５５】図１０に示すアンテナを、前記第１の実施
の形態のアンテナ１１１の代わりに利用することができ
る。但し、方向を検出する場合には、アンテナを回転
し、受信レベルが最低になる方向を検出する。

【００５６】すなわち、この形態では、アンテナの指向
性のヌル点（受信レベルが最も落ち込む点）を用いて到
来方向を求める。ヌル点近傍の方が受信レベルの低下が
急峻であるため、第１の実施の形態よりも、電波の到来
方向をより高精度に求めることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明では、移動局において基地局から
の到来電波の相対角度を測定し、相対角度と基地局問距
離から移動局の位置を確定できるので、ＧＰＳ電波を受
信するための受信機を移動局に備える必要がない。従っ
て、移動局の小型化、経済化が図れる。さらに、ＧＰＳ
電波が受信できない屋内においても位置検出が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】位置検出システムの主要な構成要素を示すブロ
ック図である。

【図２】図１の位置検出システムの移動局の構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１の位置検出システムの基地局の構成を示す
ブロック図である。

【図４】移動局を１つの基地局に割り当てるための処理
を示すブロック図である。

【図５】回線制御局が生成するデータの構成例を示すマ
ップである。

【図６】移動局が生成するデータの構成例を示すマップ
である。

【図７】移動局の位置検出処理を示すフローチャートで
ある。

【図８】移動局と基地局の配置を示す平面図である。

【図９】移動局と基地局の位置座標の配置を示す平面図
である。

【図１０】第２の実施の形態の移動局のアンテナの指向
性を示す平面図である。

【符号の説明】

１１０移動局１１１アンテナ１１２高周波回路１１３変復調回路１１４通信情報処理回路１１５コーデック１１６スピーカ１１７マイク１１８制御ユニット１１９記憶回路１２０表示ユニット１２１地図データ記憶ユニット１２２受信レベル検出回路１２３アンテナ回転機構１２４モータドライバ２１０，２３０，２５０，２７０基地局２１１アンテナ２１２高周波回路２１３変復調回路２１４通信情報処理回路２１５コーデック２１６受信レベル検出回路２１７制御ユニット２１８記憶回路３００回線制御局４００電気通信網５００基地局データベースＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４無線ゾーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の電気通信網に接続された複数の無
線基地局と、前記無線基地局との間で無線通信が可能な
１つ以上の移動局とで構成される通信システムを利用す
る位置検出方法であって、前記移動局において、少なくとも４つの前記無線基地局
からの電波を受信すると共に受信レベルを検出し、前記移動局に備わった指向性アンテナを回転し、前記指向性アンテナの向きと前記移動局で検出される受
信レベルの変化に基づいて、前記無線基地局の各々の方
向を検出し、前記複数の無線基地局の検出された方向の差を相対角度
として検出し、前記複数の無線基地局の各々の存在位置に基づいて前記
複数の無線基地局の間の距離を基地局間距離として求
め、少なくとも４つの前記無線基地局に関する前記相対角度
および前記基地局間距離に基づいて、前記移動局の位置
を求めることを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】請求項１記載の位置検出方法において、
前記４つの無線基地局に含まれる２つの無線基地局の位
置と移動局の位置とを結ぶ３角形に関する方程式を複数
利用し、前記相対角度および前記基地局間距離を前記複
数の方程式に代入して、前記複数の方程式に共通の根を
算出し、算出した根に基づいて前記移動局の位置を求め
ることを特徴とする位置検出方法。
【請求項３】請求項２記載の位置検出方法において、
互いに共通な辺を有し隣接する２つの第１組の３角形に
対応する２つの第１組の方程式に共通の複数の第１の根
を求め、互いに共通な辺を有し隣接する２つの第２組の
３角形に対応する２つの第２組の方程式に共通の複数の
第２の根を求め、前記複数の第１の根と前記複数の第２
の根とを比較し、比較結果に応じて前記移動局の位置を
求めることを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】請求項１記載の位置検出方法において、
前記複数の無線基地局のそれぞれが、前記移動局からの
電波の受信レベルを検出し、検出した受信レベルが最大
の１つの特定無線基地局が、該特定無線基地局の近傍の
複数の無線基地局の識別符号および存在位置の情報を前
記移動局に対して送信し、移動局が、前記特定無線基地
局から送られる情報に含まれる識別符号のそれぞれに対
応する複数の無線基地局の電波を受信して、移動局自身
の位置を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項５】請求項１記載の位置検出方法において、
前記移動局で検出される電波の受信レベルが最大になる
時の前記指向性アンテナの向きに基づいて、前記無線基
地局の各々の方向を検出することを特徴とする位置検出
方法。
【請求項６】請求項１記載の位置検出方法において、
前記移動局で検出される電波の受信レベルが最小になる
時の前記指向性アンテナの向きに基づいて、前記無線基
地局の各々の方向を検出することを特徴とする位置検出
方法。
【請求項７】請求項１記載の位置検出方法において、
前記移動局上の表示装置に、検出された移動局の位置を
表示することを特徴とする位置検出方法。
【請求項８】請求項４記載の位置検出方法において、
前記特定無線基地局が、その位置を基準とする特定範囲
の地図情報を、前記移動局に送信し、前記移動局上の表
示装置に、前記特定無線基地局から移動局へ送られた地
図情報を表示することを特徴とする位置検出方法。