KR101871554B1

KR101871554B1 - 중앙국, 측위 시스템, 측위 방법 및 기록 매체

Info

Publication number: KR101871554B1
Application number: KR1020150169329A
Authority: KR
Inventors: 다케시 사토
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2018-06-26
Also published as: KR20170063215A

Abstract

(과제) 다변측정 시스템에 있어서, 수신 시각의 그룹을 적절히 선택하여 고정밀한 측위를 가능하게 하는 것.
(해결수단) 중앙국은, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 수신부와, 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화하는 그룹화부와, 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 결정부와, 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여 타깃의 위치를 측위하는 측위부를 구비하고 있다.

Description

중앙국, 측위 시스템, 측위 방법 및 기록 매체{CENTRAL STATION, POSITIONING SYSTEM, POSITIONING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 중앙국, 측위 시스템, 측위 방법 및 기록 매체에 관한 것으로, 특히, 다변측정 (MLAT : Multilateration) 에 기초하여 타깃의 측위를 실시하는 중앙국, 측위 시스템, 측위 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.

다변측정 (MLAT : Multilateration) 이란, 위치를 미리 알고 있는 복수의 수신국을 사용하여 타깃 (예를 들어, 이동체) 이 발신하는 신호를 수신하고, 각 수신국에 있어서의 수신 시각을 사용하여 타깃의 위치를 측위하는 것을 말한다 (특허문헌 1). 특히, 항공 관제의 분야에서는, 기존의 항공 감시 레이더인 2 차 감시 레이더 (SSR : Secondary Surveillance Radar) 시스템을 이용한 MLAT 가 알려져 있다 (비특허문헌 1).

SSR 시스템이 규정의 질문 신호를 송신하면, SSR 에 대응한 트랜스폰더를 갖는 항공기 (타깃에 상당한다) 는 응답 신호를 발한다. 따라서, MLAT 시스템의 인근에 SSR 시스템이 존재하는 경우, 항공기가 발하는 응답 신호에 의해 패시브형 MLAT 가 실현된다. 한편, SSR 시스템의 응답 신호에 상당하는 포맷에 의한 신호 (스퀴터 신호, 확장 스퀴터 신호라고 불린다) 를 트랜스폰더가 자동적으로 발하는 경우가 있다. 이 경우, 트랜스폰더가 자동적으로 발하는 신호를 이용하여 패시브형 MLAT 가 실현된다 (비특허문헌 1).

관련 기술로서, 비특허문헌 2 에는, 어떤 일정 기간에 있어서의 수신 시각의 집합을, 소정의 비용 함수에 기초하여 도출한 최적의 시간창에 의해서 그룹핑함으로써, 수신 시각차 (TDOA : Time Difference of Arrival) 의 품질을 개선하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 비특허문헌 3 에는, 타임 스탬프 기능에 관한 수신국간의 오차의 상관을 고려하여, TDOA 의 정밀도를 개선하는 방식이 개시되어 있다.

그리고, 비특허문헌 4 에는, 그룹핑되는 수신국 중, 수신 품질이 양호한 수신국만을 사용함으로써 TDOA 의 품질을 높이는 방법이 개시되어 있다.

국제 공개 제2013/121709호

M. L. Wood, "Multilateration system development history and performance at Dallas/Ft. Worth Airport," Digital Avionics Systems Conference, 2000, Proceedings, DASC. The 19th (Volume : 1), pages 2E1/1 - 2E1/8 vol.1. Yu Lu, Changzhong Liu, Zhengning Wang, Zili Xu, "TOA association based on an improved fuzzy clustering method in MLAT for A-SMGCS," Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSKD), 2011 Eighth International Conference on, Volume : 1, pages 554 - 558. Woo Chan Kim, Taek Lyul Song, Musicki, D., "Mobile emitter geolocation and tracking using correlated time difference of arrival measurements," Information Fusion (FUSION), 2012 15th International Conference on, pages 700 - 706. Pi-Chun Chen, "A non-line-of-sight error mitigation algorithm in location estimation," Wireless Communications and Networking Conference, 1999, WCNC, 1999 IEEE, pages 316 - 320 vol.1.

상기 특허문헌 및 비특허문헌의 전체 개시 내용은 본 서에 인용에 의해 포함되어 기재되어 있는 것으로 한다. 이하의 분석은, 본 발명자에 의해서 이루어진 것이다.

2 차 감시 레이더 (SSR : Secondary Surveillance Radar) 시스템에 있어서는, 트랜스폰더가 자발적으로 송신하는 신호 이외에, SSR 시스템에 의해서 트랜스폰더가 송신이 환기되는 신호로서 모드 S, 모드 A/C 등의 종류가 있다. 모드 S 에서는, 타깃이 되는 이동체에 대하여 개별적으로 질문을 행할 수 있기 때문에, 특정한 타깃에만 응답 신호를 출력시킬 수 있다. 한편, 모드 A/C 에서는, 모든 타깃을 대상으로 하는 공통의 All Call 질문밖에 할 수 없기 때문에, 1 개의 모드 A/C 의 질문에 대하여 복수의 타깃으로부터 응답 신호가 송신된다.

SSR 시스템에서는, 빔 폭이 2 ∼ 3 도 정도의 강한 지향성을 갖는 안테나가 사용되기 때문에, 1 개의 질문에 의해 응답 신호가 환기되는 타깃 수는 어느 정도 한정할 수 있다. 그러나, 400 Hz 정도의 고빈도로 질문이 송신되고, 응답 신호수는 질문의 빈도에 따라서 증대한다. 또한, 통상적으로, 다변측정 (MLAT : Multilateration) 시스템의 수신국으로서 무지향성 안테나가 사용된다. 따라서, 주위에 다수의 SSR 시스템이 존재하는 경우, MLAT 시스템의 수신국은, 그 모든 SSR 시스템에 의해서 환기된 대량의 응답 신호를 수신할 가능성이 있다.

통상적으로, MLAT 시스템은 4 국 이상의 수신국을 구비하고 있다. 각 수신국은, 수신한 응답 신호의 수신 시각을 중앙국에 송신한다. 중앙국은, 수신국간의 수신 시각차 (TDOA : Time Difference of Arrival) 를 이용한 MLAT 알고리즘을 사용하여, 타깃의 위치 측위를 실시한다. MLAT 알고리즘에서는, 각 수신국으로부터 전송되는 수신 시각 등의 응답 신호의 정보를 바탕으로, SSR 시스템의 질문 신호에 대하여 동일한 타깃이 동일한 시각에 송신한 응답 신호를 이용한다. 그 때문에, MLAT 알고리즘에서는, 각 수신국에서 수신한 응답 신호의 수신 시각을 결부시키는 그룹핑이라는 기능이 필요하게 된다. 이하에서는, 그룹핑에 의해서 결부되어진 수신 시각의 조 (組) 를 「그룹」이라고 한다.

SSR 시스템에서는, 응답 신호로부터 타깃 (예를 들어, 항공기 등의 이동체) 을 구별하는 것이 가능하다. 그러나, 상기한 바와 같이, 각 수신국에서 단시간에 대량의 응답 신호가 수신된 경우, 상이한 질문 신호에 대한 응답 신호를 그룹핑해 버릴 우려가 있다. 또한, 멀티패스가 발생한 경우, 지연파를 그룹핑해 버릴 가능성도 높아진다. 이로써, MLAT 알고리즘에 의해 측위되는 위치에 오차가 생기고, 측위 그 자체가 불가능해질 우려도 있다.

또, 비특허문헌 2 에 기재된 방법에 의하면, 멀티패스가 일어난 경우에, 수신 시각의 변동에 대응하는 것이 불가능하다.

또한, 비특허문헌 3 의 방식에 따르면, 각 수신국에서 지연 시간이 상이한 멀티패스가 수신되는 경우의 수신국간 오차의 상관을 고려하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

그리고, 비특허문헌 4 에 기재된 방법에는, 다음의 문제가 있다. 즉, 이동체인 다수의 타깃과 수신국간의 거리와, 수신 신호 레벨의 관계를 일의적으로 결정하기가 곤란하다. 또한, 2 차 감시 레이더 (SSR : Secondary Surveillance Radar) 시스템에 있어서, 타깃이 응답 신호를 송신하는 송신 전력은 여러 종류 규정되어 있다. 즉, 타깃이 어느 전력값으로 송신하고 있는지를, 수신 신호만으로 판별하는 것은 곤란하다. 또한, 송신 전력에는 어느 정도의 오차가 존재한다. 이들을 고려하면, 다수의 이동체의 위치를 측위하는 환경에 있어서, 비특허문헌 4 에 기재된 방법을 적용하기는 어렵다.

그래서, 다변측정 시스템에 있어서, 수신 시각의 그룹을 적절히 선택하여 고정밀한 측위를 가능하게 하는 것이 과제가 된다. 본 발명의 목적은, 이러한 과제 해결에 기여하는 중앙국, 측위 시스템, 측위 방법 및 기록 매체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 1 양태에 관련된 중앙국은, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 수신부와, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화하는 그룹화부와, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 결정부와, 상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 측위부를 구비하고 있다.

본 발명의 제 2 양태에 관련된 측위 시스템은, 복수의 수신국과 중앙국을 구비한 측위 시스템이다. 상기 복수의 수신국은, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하여, 계측한 수신 시각을 상기 중앙국에 송신하고, 상기 중앙국은, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화하는 그룹화부와, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 결정부와, 상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 측위부를 갖는다.

본 발명의 제 3 양태에 관련된 측위 방법은, 중앙국이, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 단계와, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화하는 단계와, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 단계와, 상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 4 양태에 관련된 기록 매체는, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 처리와, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화하는 처리와, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 처리와, 상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 처리를 중앙국에 형성된 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기록된다. 또한, 기록 매체는, 비일시적인 컴퓨터 가독 기록 매체 (non-transitory computer-readable storage medium) 로 할 수도 있다.

본 발명에 관련된 측위 시스템, 중앙국, 측위 방법 및 기록 매체에 의하면, 다변측정 시스템에 있어서, 수신 시각의 그룹을 적절히 선택하여 고정밀한 측위를 실시할 수 있다.

도 1 은 일 실시형태에 관련된 측위 시스템의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2 는 일 실시형태에 관련된 측위 시스템에 있어서의 중앙국의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 있어서의 이동체의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 있어서의 수신국의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 5 는 제 1 실시형태에 있어서의 중앙국의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 6 은 제 1 실시형태에 관련된 측위 시스템의 동작을 예시하는 시퀀스도이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 있어서의 중앙국에 형성된 수신부의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 8 은 제 1 실시형태에 있어서의 중앙국에 형성된 TDOA 선택부의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 9 는 제 1 실시형태에 있어서의 중앙국에 형성된 그룹화부의 동작에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은 제 1 실시형태에 있어서의 TDOA 를 예시하는 도면이다.
도 11 은 제 1 실시형태에 있어서의 중앙국에 형성된 TDOA 결정부의 동작에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 일 실시형태의 개요에 대해서 설명한다. 또, 이 개요에 부기하는 도면 참조 부호는 오로지 이해를 돕기 위한 예시로, 본 발명을 도시한 양태로 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

다변측정 (MLAT : Maltilateration) 시스템은, 타깃 (예를 들어, 이동체) 이 발신하는 신호를, 위치를 미리 알고 있는 복수의 수신국에서 수신하고, 각 수신국에서의 수신 시각을 사용하여 타깃의 위치를 측위하는 시스템이다. 본 발명의 일 실시형태에서는, MLAT 알고리즘에서 이용하는 수신 시각차 (TDOA : Time Difference of Arrival) 를 산출하기 위한 수신 시각의 그룹을, 각 수신국에서의 수신 시각차, 수신 레벨, 또는 수신 시각의 순서의 시간 상관을 이용하여 결정하는 방법을 제공한다.

도 1 은, 일 실시형태의 측위 시스템의 구성을 예시하는 도면이다. 도 1 을 참조하면, 측위 시스템은, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 과 중앙국 (30) 을 구비하고 있다. 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 타깃 (이동체 (10)) 으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하여, 계측한 수신 시각을 중앙국 (30) 에 송신한다.

도 2 는, 일 실시형태의 측위 시스템 (도 1) 에 있어서의 중앙국 (30) 의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 2 를 참조하면, 중앙국 (30) 은, 수신부 (60), 그룹화부 (61), 결정부 (62) 및 측위부 (63) 를 구비하고 있다.

수신부 (60) 는, 타깃 (이동체 (10)) 으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터, 계측한 수신 시각을 수신한다. 수신부 (60) 는, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 의해 계측된 수신 시각을, 그 수신 시각을 계측한 수신국의 식별자 (수신국 ID (Identifier)) 와 관련지어서 유지한다. 그룹화부 (61) 는, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 의해 계측된 수신 시각을 그룹화한다. 결정부 (62) 는, 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정한다. 측위부 (63) 는, 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 타깃의 위치를 측위한다.

또한, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 상기 소정의 신호의 수신 레벨을 계측하여, 계측한 수신 레벨을 중앙국 (30) 에 송신하도록 해도 된다. 이 때, 수신부 (60) 는, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을, 당해 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지한다. 또한, 그룹화부 (61) 는 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을 그룹화한다. 그리고, 결정부 (62) 는, 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 당해 상관과 함께, 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신국마다의 수신 레벨에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하도록 해도 된다.

또, 결정부 (62) 는, 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 당해 상관과 함께, 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각을 계측한 수신국을 수신 시각순으로 한줄로 세웠을 때의 순서에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하도록 해도 된다.

이러한 측위 시스템에 의하면, 다변측정 시스템에 있어서, 수신 시각의 그룹을 적절히 선택하여 고정밀한 측위를 실시하는 것이 가능해진다. 그 이유는, 수신 시각차, 수신 레벨, 또는 수신국의 순서에 관한 상관을 사용함으로써, 품질이 높은 수신 시각차 (TDOA) 에 상당하는 수신 시각의 그룹을 선택할 수 있어, MLAT 알고리즘에 있어서, 품질이 높은 TDOA 를 사용하여 고정밀한 측위가 실현되기 때문이다.

<실시형태 1>

다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 측위 시스템에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 일례로서, 측위 시스템이 다변측정 (MLAT : Multilateration) 시스템인 경우에 대해서 설명한다. 여기서는, MLAT 시스템으로서, 항공 관제의 분야에서 사용되는 항공 감시 레이더인 SSR (SSR : Secondary Surveillance Radar : 2 차 감시 레이더) 시스템을 상정한다. 단, 본 발명의 적용 대상은 항공 관제의 분야나 SSR 시스템에 한정되지 않는다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 측위 시스템 전체의 구성을 예시하는 도면이다. 도 1 을 참조하면, 측위 시스템은 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 과, 중앙국 (30) 을 구비하고 있다.

이동체 (10) 는 측위의 대상 (타깃) 이 되는 장치이다. 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은 이동체 (10) 로부터의 신호를 수신하여, 수신 시각 등의 수신 신호에 관한 정보를 출력한다. 또, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 의 각각의 위치는 미리 알고 있는 것으로 한다. 중앙국 (30) 은 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터 정보를 취득하여, 측위 계산을 실시한다.

도 1 에서는 1 개의 이동체 (10) 를 기재하고 있지만, 복수의 이동체 (10) 가 존재해도 된다. 또, 도 1 에서는 4 개의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 을 나타내고 있지만, MLAT 계산이 가능한 수신국 수 이상이면 되고, 4 개 이상의 수신국이 존재해도 된다. 그리고, 도 1 에서는 1 개의 중앙국 (30) 만을 기재하고 있지만, 복수의 중앙국 (30) 이 존재해도 된다.

도 3 은, 본 실시형태에 있어서의 이동체 (10) 의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 3 을 참조하면, 이동체 (10) 는, 안테나 (11) 와 트랜스폰더 (12) 를 구비하고 있다.

안테나 (11) 는, 전파의 취득과 출력을 실시한다. 트랜스폰더 (12) 는, 안테나 (11) 로부터 입력된 질문 신호인 전파를 수신하여 디코드하고, 디코드 결과에 따라서 응답 신호를 생성하여, 전파 신호로서 안테나 (11) 에 출력한다.

도 4 는, 본 실시형태에 있어서의 수신국 (20) 의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 4 를 참조하면, 수신국 (20) 은, 안테나 (21), RF 신호 처리부 (22), 시각 카운터 (23), 수신 데이터 처리부 (24), 타임 스탬프부 (25), 메시지 작성부 (26) 및 메시지 송신부 (27) 를 구비하고 있다.

안테나 (21) 는, 이동체 (10) 가 출력하는 응답 신호에 상당하는 전파 신호를 취득하여, RF 신호 처리부 (22) 에 출력한다. RF 신호 처리부 (22) 는, 안테나 (21) 로부터 입력되는 전파 신호로부터 진폭 정보, 위상 정보 등의 신호 정보를 골라내는 RF 처리를 실시한다. 시각 카운터 (23) 는, 다른 수신국이나 중앙국 (30) 등 다른 구성과의 사이에서 시각을 일치시키기 위해, GPS (Global Positioning System) 등을 이용하여 수신국 (20) 내의 시스템 시각을 생성한다. 수신 데이터 처리부 (24) 는, RF 신호 처리부 (22) 로부터 입력되는 신호 정보로부터 질문 신호의 데이터의 디코드를 실시한다. 타임 스탬프부 (25) 는, RF 신호 처리부 (22) 로부터 입력되는 신호 정보로부터 응답 신호의 수신 시각을 결정한다. 메시지 작성부 (26) 는, 수신 데이터 처리부 (24), 타임 스탬프부 (25) 로부터 입력되는 데이터를 전송하기 위해서, 규정 인터페이스에 의한 포맷에 따라서 데이터를 가공한다. 메시지 전송부 (27) 는, 메시지 작성부 (26) 로부터 입력되는 가공 데이터를 규정 인터페이스에 따라서 중앙국 (30) 에 전송한다.

도 5 는, 본 실시형태에 있어서의 중앙국 (30) 의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 5 를 참조하면, 중앙국 (30) 은, 수신부 (31), TDOA 선택부 (32) 및 MLAT 측위부 (33) 를 구비하고 있다.

수신부 (31) 는, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터의 메시지를 수신하고, 필요에 따라서 데이터의 소팅, 데이터의 삭제 등의 필터링을 실시하여, TDOA 선택부 (32) 에 데이터를 출력한다. TDOA 선택부 (32) 는, 수신부 (31) 로부터 입력되는 데이터를, 특정한 타깃이 동일한 시각에 출력한 것으로 추측되는 응답 신호마다 각 수신국으로부터의 데이터의 결부 (그룹핑) 를 실시하여, MLAT 측위부 (33) 에 데이터를 출력한다. 여기서는, 그룹핑에 의해서 결부되어진 수신 시각의 조를 「그룹」이라고 한다. MLAT 측위부 (33) 는, TDOA 선택부 (32) 로부터 입력되는 그룹을 이용하여 MLAT 계산을 실시하고, 타깃의 측위 결과를 출력한다.

다음으로, 본 실시형태의 측위 시스템 (도 1 ∼ 도 5) 의 동작에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 도 6 은, 본 실시형태에 관련된 측위 시스템의 동작을 예시하는 시퀀스도이다. 먼저 도 6 을 참조하여, 본 실시형태의 측위 시스템 전체의 동작예에 대해서 설명한다.

도 6 을 참조하면, 이동체 (10) 는 자발적 또는 본 실시형태의 측위 시스템과는 별도의 SSR 시스템으로부터의 질문 신호에 응답하도록 응답 신호를 전파로서 송신한다 (단계 S1). 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 이동체 (10) 로부터 송신되고, 공간을 날라 전해진 전파를 수신한다. 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 도착한 전파 신호인 응답 신호를 수신 처리한다 (단계 S2). 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 예를 들어 LAN (Local Area Network) 등의 통신 매체에 의해, 중앙국 (30) 으로 처리 데이터를 송신한다 (단계 S3). 그러면, 중앙국 (30) 은, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터의 데이터를 수신한다 (단계 S4). 다음으로, 중앙국 (30) 은 수신 처리를 실시하고 (단계 S5), 그룹핑에 근거한 TDOA 의 선택 처리 (단계 S6) 와, MLAT 계산 (단계 S7) 을 실시한다. 이로써, 중앙국 (30) 은, 타깃인 이동체 (10) 의 위치를 측위한다. 이동체 (10) 가 다음 응답 신호 (단계 S8) 를 송출하면, 측위 시스템은 동일하게, 단계 S2 ∼ S7 의 처리를 반복한다.

도 7 은, 도 5 에 나타낸 중앙국 (30) 에 형성된 수신부 (31) 의 상세한 구성을 예시하는 블록도이다. 도 7 을 참조하면, 수신부 (31) 는, 버퍼 (41), 타깃 ID 구별부 (42), 데이터 종류 구별부 (43) 및 메모리 (44) 를 구비하고 있다.

버퍼 (41) 는, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터의 데이터를 수신하여 버퍼 (일시 축적) 한다. 타깃 ID 구별부 (42) 는, 버퍼 (41) 에 축적된 데이터에 대하여, 타깃 ID 로 데이터를 구별한다. 데이터 종류 구별부 (43) 는, 타깃 ID 로 구별된 데이터를, 다시 데이터 종류 (예를 들어, 모드 S, 모드 A/C 등) 에 의해서 구별한다. 메모리 (44) 는, 타깃 ID, 데이터 종류별로 구별하면서, 수신국 ID 별로 응답 신호의 수신 시각을 유지한다. 메모리 (44) 는, 유지한 정보를 TDOA 선택부 (32) 에 출력한다.

이와 같이, 수신부 (31) 는 타깃 ID 및 데이터 종류에 의한 스크리닝의 기능을 갖는다. 단, 최종적으로 메모리 (44) 에 보존하고자 하는 데이터는, 특정한 응답 신호에 대한 각 수신국에서의 수신 시각과 수신국 ID 가 결부된 데이터이다. 다음 단인 TDOA 선택부 (32) 에 있어서의 그룹핑 처리에서는, 특정된 응답 신호의 각 수신국에서의 수신 시각과 수신국 ID 만이 사용된다.

본 실시형태에서는, 그룹핑을 실시하기 전에, 각 수신국으로부터의 데이터 중, 데이터를 출력한 타깃과 데이터 종류가 특정되어 있을 필요가 있다. 따라서, 복수의 타깃과 데이터 종류가 존재하고, 수신 신호에만 기초하여 타깃과 데이터 종류를 판별할 수 없는 경우, 본 실시형태의 방식을 적용하는 것은 불가능하다. 단, SSR 시스템에 있어서는, 응답 신호의 디코드가 정상이면, 통상적으로는 데이터를 출력한 타깃과 데이터 종류를 특정할 수 있기 때문에, 본 실시형태의 방식을 문제없이 적용할 수 있다. 또한, 신호 상태에 따라 디코드가 잘 되어 있지 않다고 판단된 응답 신호 데이터에 관해서는, 그룹핑 기능에 입력하기 전에 제외하도록 해도 된다.

도 8 은, 도 5 에 나타낸 중앙국 (30) 에 형성된 TDOA 선택부 (32) 의 상세한 구성을 예시하는 블록도이다. 도 8 을 참조하면, TDOA 선택부 (32) 는, 그룹화부 (51) 와 TDOA 결정부 (52) 를 구비하고 있다.

도 7 에 나타낸 수신부 (31) 에 의하면, 응답 신호에 대한 타깃과 데이터 종류가 특정되어, 각 수신국의 수신 시각과 ID 의 관계가 생성된다. 그러나, 각 수신 시각이 동일한 타깃에 의해서 송신된 동일한 응답 신호에 대한 수신 시각인지의 여부는 여전히 불분명하다. 그래서, 그룹화부 (51) 는, 수신국간의 거리에 따라서 결정되는 수신 시각차 (TDOA : Time Difference of Arrival) 에 대하여, 시간창을 적용한다. 그런데, TDOA 의 최대치는, 전체 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 있어서의 수신국간 거리의 최대치에 상당하는 거리를 전파가 전파되는 시간 이하이다. 본 실시형태에서는, 이러한 사실에 기초하여 적절한 사이즈의 시간창을 설정한다.

도 9 는, 시간창에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 그룹화부 (51) 는, 시간창에 의해 필터링한 그룹을 TDOA 결정부 (52) 에 출력한다. 도 9 의 점선은, 2 개의 시간창 (W1, W2) 을 나타낸다.

도 9 를 참조하면, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 중의 수신국 (20-2) 에 의한 수신 시각이 가장 빠르고, 수신국 (20-3) 에 의한 수신 시각이 가장 느리다. 가장 빠른 수신 시각에 시간창 (W1) 의 좌단을 맞췄을 때에, 시간창 (W1) 의 그룹은, 4 개의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 으로부터의 응답 신호가 모두 시간창 (W1) 에 들어가 있다. 이 때, 그룹화부 (51) 는, 시간창 (W1) 내의 모든 데이터를 사용 가능한 데이터로서 TDOA 결정부 (52) 에 송신한다. 한편, 시간창 (W2) 에서는, 수신국 (20-3) 의 데이터가 시간창 (W2) 밖으로 벗어나 있다. 이 때, 그룹화부 (51) 는, 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 의 데이터를 사용할 수 없는 것으로 하여, TDOA 결정부 (52) 에 송신하지 않고 제거한다.

도 10 은, TDOA 의 시간 상관을 예시하는 도면이다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 특정한 타깃으로부터의 수신 신호의 TDOA 는, 단기간 내 (도 10 에 나타내는 기간 TH_init_time) 이면, 거의 변동하지 않는다. TDOA 결정부 (52) 는 이러한 사실에 기초하여, 이하에 상세히 서술하는 동작을 실시한다. 여기서, 단기간이라고 할 때의 기간의 길이는 타깃의 상황에 따라서 변동할 수 있는데, SSR 시스템에 있어서는, 수 밀리초 내지 수 초 이내의 데이터이면, TDOA 가 시간 상관을 가질 가능성이 높은 것으로 생각된다.

TDOA 결정부 (52) 가 각 수신국 조합 (i, j) 에 대한 TDOA 를 결정하는 동작은, 초기 페이즈와 정상 페이즈로 나누어진다. 도 11 은, TDOA 결정부 (52) 의 동작을 예시하는 플로도이다. 초기 페이즈란, 설정된 기간 TH_init_time 에 입력된 복수의 그룹을 이용하여, TDOA 를 결정하는 페이즈이다. TDOA 결정부 (52) 는, 초기 페이즈에서는, 입력되는 그룹의 지표 데이터를 계산하면서, TDOA 를 결정하기 위한 데이터를 수집한다. 또, 초기 페이즈에서는, TDOA 결정부 (52) 가 기간 TH_init_time 에 상당하는 기간 중의 데이터를 수집한 후, TDOA 를 결정하는 방법도 생각된다. 단, 여기서는, 일례로서, TDOA 결정부 (52) 가 데이터를 수집하면서 축차적으로 TDOA 를 계산하는 동작에 대해서 설명한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 이하의 식 (1) 에 의해 각 수신국간의 TDOA 를 비교한다.

|TDOA(i, j, t) － TDOA_c_n(i, j)| = < TH_tdoa_diff 식 (1)

식 (1) 에 있어서, TDOA(i, j, t) 는 그룹의 샘플 번호 t 에 있어서의 수신국 i, j 의 각 조합의 TDOA 의 측정치를 나타낸다. 또한, TDOA_c_n(i, j) 는 수신국 i, j 의 각 조합에 대해서 구한 고품질 TDOA 의 후보를 나타낸다. 또, 첨자 n 은 후보의 번호를 나타낸다. 그리고, TH_tdoa_diff 는 그룹간의 TDOA 의 차에 대한 임계치를 나타낸다. 식 (1) 의 좌변의 절대치가 작을수록, 그룹 사이에 강한 상관이 있는 것으로 간주한다.

비교하는 그룹의 순서는 특별히 제한되지 않는다. 여기서는, 일례로서, 시각이 빠른 데이터부터 순서대로 비교하는 것으로 한다. 즉, 샘플 번호 t 는 TDOA 선택부 (32) 로의 입력 시각의 빠른 순으로 한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 기간 TH_init_time 내의 그룹 중, 식 (2) 와 같이 가장 시각이 빠른 그룹에 대해서 산출한 데이터 TDOA(i, j, 0) 를 초기 후보치로 한다.

TDOA_c_1(i, j) = TDOA(i, j, 0) 식 (2)

다음으로, TDOA 결정부 (52) 는, t = 1 의 그룹에 대하여, 식 (1) 에 의해 비교를 실시한다.

|TDOA(i, j, 1) － TDOA_c_1(i, j)| = < TH_tdoa_diff 식 (3)

TDOA 결정부 (52) 는, 식 (3) 이 만족된 경우, TDOA 의 후보 TDOA_c_1(i, j) 에 대한 그룹의 갯수로서 카운트한다. 한편, TDOA 결정부 (52) 는, 식 (3) 이 만족되지 않은 경우, TDOA(i, j, 1) 을 TDOA 의 다른 후보로서 TDOA_c_2(i, j) 로 설정하고, 이후의 그룹에 대해서는, TDOA_c_1(i, j) 와 TDOA_c_2(i, j) 의 쌍방에 대해서 식 (1) 의 비교를 실시한다. 여기서, TDOA 결정부 (52) 는, TDOA_c_2(i, j) 에 대해서, 이하의 식 (4) 를 사용하여 비교를 실시한다.

|TDOA(i, j, t) - TDOA_c_2(i, j)| = < TH_tdoa_diff 식 (4)

TDOA 결정부 (52) 는, TDOA_c_1(i, j) 에 기초한 비교 (식 (3)) 와, TDOA_c_2(i, j) 에 기초한 비교 (식 (4)) 의 양방이 만족된 경우, 양방의 후보에 대하여 그룹의 갯수를 카운트한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 이상의 비교를 전체 수신국의 조합 i, j 에 대하여, 동일한 플로에 기초하여 독립적으로 실시한다. TDOA 결정부 (52) 는, 기간 TH_init_time 내의 전체 그룹을 비교한 후, 그룹의 갯수가 최다의 후보 TDOA_c_n(i, j) 를 가장 품질이 높은 고품질 TDOA 를 갖는 그룹 (고품질 그룹) 으로서 결정하고, TDOA 후보 그룹 중 가장 새로운 데이터를 고품질 TDOA (이하, TDOA_hq(i, j) 로 표시한다.) 로 한다. 또, TDOA 결정부 (52) 는, TDOA 후보 그룹 중의 그룹간의 상관이 매우 강한 경우에는, 평균치를 고품질 TDOA 로 해도 된다.

TDOA 결정부 (52) 는, 정상 페이즈에서는, 초기 페이즈에서 결정한 고품질 TDOA TDOA_hq(i, j) 를 이용하여, 다음 식 (5) 의 비교를 실시한다.

|TDOA(i, j, t) - TDOA_hq(i, j)| = < TH_tdoa_diff 식 (5)

식 (5) 에 있어서, TDOA TDOA(i, j, t) 는 정상 페이즈에 새롭게 수신한 그룹에 대해서 산출한 TDOA 를 나타낸다. 식 (5) 가 만족된 경우, TDOA 결정부 (52) 는, 고품질 TDOA 를 다음 식 (6) 에 의해서 갱신한다.

TDOA_hq(i, j) = TDOA(i, j, t) 식 (6)

한편, 식 (5) 가 만족되지 않은 경우, TDOA 결정부 (52) 는 TDOA TDOA(i, j, t) 를 기각하고, 현상태의 TDOA_hq(i, j) 를 그대로 유지한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이 TDOA TDOA(i, j, t) 의 샘플 시각과 고품질 TDOA TDOA_hq(i, j) 의 생성 시각을 기억해 놓는다. TDOA 결정부 (52) 는, 2 개의 시각차가 기간 TH_time_diff 이상이 된 경우, 수신국 조합 (i, j) 에 관해서는 초기 페이즈로 되돌아가, 고품질 TDOA TDOA_hq(i, j) 를 클리어하고, 새롭게 수신한 데이터의 TDOA TDOA(i, j, t) 에 대하여, 초기 페이즈의 동작을 실시한다. 왜냐하면, 시각차가 커지면, 고품질 TDOA TDOA_hq(i, j) 와 새로운 데이터 TDOA(i, j, t) 와의 상관이 작아져, 고품질 TDOA TDOA_hq(i, j) 의 타당성이 상실되기 때문이다. 여기서, 기간 TH_time_diff 는, TDOA 의 시간 상관성에 관한 임계치를 나타낸다.

TDOA 결정부 (52) 는 새로운 그룹을 수신하고, 각 수신국 조합 (i, j) 에 대한 TDOA_hq(i, j) 를 갱신 후, 그 시점에 있어서 존재하는 TDOA_hq(i, j) 를 구성하는 수신국 수가 TH_tdoa_rec 이상일 때, TDOA_hq(i, j) 를 MLAT 측위부에 송신하여, MLAT 계산을 실행시킨다. 여기서, TH_tdoa_rec 은, MLAT 계산이 성립하기 위한 최소 수신국 수에 대한 임계치를 나타낸다.

본 실시형태의 측위 시스템에 의하면, TDOA 의 품질이 높아진다. 그 이유는, 상관이 있다고 생각되는 일정 시간 내의 복수의 그룹에 대하여, 고빈도의 데이터에 기초해서 TDOA 를 결정하는 점에서, 통계적인 효과에 의해, 품질이 높은 TDOA 가 선택될 가능성이 높아지기 때문이다.

또한, 본 실시형태의 측위 시스템에 의하면, MLAT 계산 처리의 부하가 경감된다. 그 이유는, MLAT 계산에 입력하기 전에 그룹에 대하여 필터링를 실시하기 때문이다.

또, 본 실시형태의 측위 시스템에 의하면, 멀티패스에 의한 영향을 저감할 수 있다. 그 이유는, 상관이 있다고 생각되는 일정 시간 내의 복수의 그룹의 샘플에 대하여, 고빈도의 데이터에 기초하여 TDOA 를 결정하는 점에서, 통계적인 효과에 의해, 품질이 높은 TDOA 가 선택될 가능성이 높아지기 때문이다.

또한, 본 실시형태의 측위 시스템에 의하면, MLAT 계산의 정밀도가 향상된다. 그 이유는, 품질이 높은 TDOA 가 선택될 가능성이 높기 때문이다.

<제 1 실시형태의 변형예>

제 1 실시형태의 측위 시스템에서는, 일정 기간 내에 취득한 복수의 그룹의 최빈치 (最頻値) 로 했지만, 평균치 또는 중앙치를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 제 1 실시형태의 측위 시스템에서는, 초기 페이즈에 있어서 관측 시간 내의 데이터를 전부 수신한 후에 고품질 TDOA 를 결정하고 있다. 이 대신에, 고품질 TDOA 를 결정하는 조건으로서, 그룹간의 상관이 높은 그룹이 2 회 이상 연속으로 도래하는 등의 조건을 채용해도 된다. 이러한 조건에 기초하여 고품질 TDOA 를 결정함으로써, 초기 페이즈의 시간을 단축하는 것이 가능해진다.

그리고, 제 1 실시형태의 측위 시스템에서는, 그룹간의 상관을 조사할 때, 샘플치 사이의 차를 검토하는 방법을 채용하였다. 단, 복수의 TDOA 가 존재하면서 또한 TDOA 를 구성하는 수신국이 일치하고 있는 경우에는, 상관계수를 이용할 수도 있다.

또, 제 1 실시형태의 측위 시스템에서는 TDOA 만을 고려하였지만, 응답 신호의 수신국으로의 도착 순서, 수신 레벨, 또는, TDOA, 도착 순서 및 수신 레벨 중 적어도 2 개 이상의 조합의 상관을 고려할 수도 있다. 특히, 수신 레벨이 거리에 의존하는 것으로 생각되는 경우, 수신 레벨의 레벨순과 수신국으로의 도착 순서의 상관만을 참조함으로써, TDOA 의 품질을 높이는 것이 가능해진다.

<실시형태 2>

다음으로, 제 2 실시형태에 관련된 측위 시스템에 대해서 설명한다. 제 1 실시형태의 측위 시스템에서는, 지표 데이터로서 수신 시각차 (TDOA : Time Difference of Arrival) 의 상관을 고려하였다. 본 실시형태의 측위 시스템에서는, TDOA 대신에, 또는 TDOA 와 함께, 각 수신국에서의 수신 레벨이나 응답 신호의 도착순을 고려한다.

본 실시형태의 측위 시스템에 있어서도, 초기 페이즈에서 고품질 TDOA 를 결정하고, 정상 페이즈에서 TDOA 를 갱신하는 플로와 MLAT 측위부 (33) 로의 TDOA 데이터를 송신하는 타이밍에 대해서는, 제 1 실시형태의 측위 시스템과 동일하다. 또한, 본 실시형태의 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 은, 이동체 (10) 로부터 수신한 응답 신호의 수신 레벨을 계측하여, 계측한 수신 레벨을 중앙국 (30) 에 송신한다. 또한, 중앙국 (30) 은, 복수의 수신국 (20-1 ∼ 20-4) 에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨과 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자를 관련지어서 유지하고 있는 (예를 들어, 도 7 의 메모리 (44) 에 있어서, 수신국 ID 와 수신 시각 및 수신 레벨을 결부시켜 유지한다) 것으로 한다.

본 실시형태의 측위 시스템에 있어서도, 제 1 실시형태의 측위 시스템의 식 (1) 과 동일한 방법에 의해, 그룹 사이의 수신 레벨의 차에 기초하여 상관의 유무를 결정하는 방법이 생각된다. 즉, TDOA 결정부 (52) 는, 이하의 식 (7) 과 같이, 그룹 사이의 수신 레벨의 차에 기초하여 그룹간의 상관의 유무를 결정하는 방법이 생각된다.

|Lvl(i, t) － Lvl_c_n(i)| = < TH_lvl_diff 식 (7)

식 (7) 에 있어서, 수신 레벨 Lvl(i, t) 는 샘플 시각 t 에 있어서의 수신국 i 의 수신 레벨을 나타낸다. 또한, 수신 레벨 Lvl_c_n(i) 는 수신국 i 에 대한 후보 번호 n 의 수신 레벨을 나타낸다. 그리고, TH_lvl_diff 는 그룹 사이의 수신 레벨에 상관이 있다고 판단되는 레벨차에 관한 임계치를 나타낸다.

TDOA 결정부 (52) 는, 후보치 Lvl_c_n(i) 를 정하는 방법으로서, 제 1 실시형태에 있어서의 식 (2) 와 동일하게, 가장 시각이 빠른 그룹으로 할 수 있다. 또한, TDOA 결정부 (52) 는, 초기 상태에 있어서의 이후의 플로도 제 1 실시형태와 동일하게, 식 (7) 이 만족되지 않은 경우, 후보치 Lvl_c_n(i) 의 수를 늘려 동일한 비교를 실시한다. TDOA 결정부 (52) 는, 기간 TH_init_time 내의 데이터에 관해서 최빈치인 수신 레벨 후보를, 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 로서 각 수신국에 관해서 구한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 고품질 수신 레벨이 결정된 후의 정상 페이즈에 있는 수신국에 관해서는, 식 (6) 과 같이, 수신 레벨 Lvl(i, t) 에 의해서 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 을 갱신한다. TDOA 결정부 (52) 는, 각 그룹 데이터를 수신한 시점에서 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 의 수신국 수가 임계값 TH_tdoa_rec 에 도달했을 때, 그러한 수신국들의 조합으로부터 계산되는 TDOA 치를 MLAT 측위부 (33) 로 송신하고, MLAT 계산을 실시시킨다.

또한, 식 (7) 대신에, 상이한 지표 데이터를 통합적으로 취급하는 방법으로서, 상관계수를 이용하는 방법에 대해서 설명한다. 즉, 본 실시형태에서는, TDOA 결정부 (52) 는 이하의 식 (8) 에 기초하여, 상관계수를 이용해서 상관의 유무를 판정한다.

r_lvl(t) > = TH_lvl_corr 식 (8)

식 (8) 에 있어서, 상관계수 r_lvl(t) 는 샘플 시각 t 에 있어서의 각 수신국의 수신 레벨과, 각 수신국의 수신 레벨 후보치와의 사이의 상관계수를 나타낸다. 또한, TH_lvl_corr 은 비교하는 그룹간에서의 상관의 유무를 판단하기 위한 임계치를 나타낸다.

TDOA 결정부 (52) 는, 데이터열

에 대한 상관계수를, 이하의 식 (9) 에 기초하여 산출한다.

식 (9)

식 (9) 에 있어서, i 는 수신국 ID 를 나타낸다. 또한, t 는 샘플 시각을 나타내고, N 은 상관계수 계산에 사용하는 수신국의 수를 나타낸다. 그리고,

는 샘플 시각 t 에 있어서의 수신국 i 의 수신 레벨을 나타내고,

는 샘플 시각 t 에 있어서의 i 에 관한

의 산술 평균을 나타낸다.

TDOA 결정부 (52) 는, 수신 레벨에 관한 상관계수 r_lvl(t) 를 구하기 위해, 식 (9) 에 있어서 이하의 대입을 실시한다.

x(i, t) = Lvl(i, t)

xc(i, t) = Lvl_c_n(i)

식 (9) 로부터 분명한 바와 같이, 상관계수를 이용하는 경우, 비교하는 그룹 사이에 있어서, 적어도 2 개 이상의 수신국이 중복하여 존재하지 않으면 안된다. 또한, 그룹간 상관을 취하는 수신국 수, ID 를 미리 일치시켜 둘 필요가 있다. 따라서, 상관계수를 이용하는 방식은, 많은 수신국이 정상 페이즈에 있고, 상관을 취하는 그룹간의 수신국 수, ID 가 안정되어 있는 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

TDOA 결정부 (52) 는, 후보치 Lvl_c_n(i) 를 정하는 방법으로서, 제 1 실시형태에 있어서의 식 (2) 와 동일하게, 가장 시각이 빠른 그룹으로 할 수 있다. 또한, TDOA 결정부 (52) 는, 초기 상태에 있어서의 이후의 플로도 제 1 실시형태와 동일하게, 식 (8) 이 만족되지 않은 경우, 후보치 Lvl_c_n(i) 의 수를 늘려 동일한 비교를 실시한다. TDOA 결정부 (52) 는, 기간 TH_init_time 내의 데이터에 관해서 최빈치인 수신 레벨 후보를, 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 로서 각 수신국에 대하여 구한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 수신 레벨만으로 고품질 TDOA 를 결정하는 경우, 이 시점의 수신국 수가 임계치 TH_tdoa_rec 에 도달했을 때, 각 수신국에 대한 고품질 수신 레벨을 결정하는 페이즈는 정상 페이즈로 이행된다. TDOA 결정부 (52) 는, 고품질 수신 레벨이 결정된 후의 정상 페이즈에서는, 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 과 수신 레벨 Lvl(i, t) 의 상관계수를 계산하여, 식 (8) 이 만족되는 경우, 수신 레벨 Lvl(i, t) 에 의해서 고품질 수신 레벨 Lvl_hq(i) 을 갱신한다.

TDOA 결정부 (52) 는, 응답 신호의 도착 순서에 대한 상관계수 r_ao(t) 에 관해서도, 식 (9) 의 x(i, t) 를 샘플 시각 t 에 있어서의 수신국 i 의 도착 순서로 함으로써, 동일하게 구할 수 있다. 또, 전파의 상황에 의해, 어느 그룹에서는 수신할 수 없었던 수신국이 존재하는 경우, TDOA 결정부 (52) 는, 그 수신국을 제외한 복수의 수신국의 순서를 비교한다. TDOA 결정부 (52) 는, 그룹 사이에서 비교하는 수신국의 조를 일치시킨 다음에, 수신국의 순서를 비교한다. TDOA 결정부 (52) 는, 이하의 식 (10) 에 기초하여 상관의 유무를 판정한다.

r_ao(t) = > TH_ao_corr 식 (10)

식 (10) 에 있어서, r_ao 는, 동일한 복수 수신국에서의 응답 신호의 도착 순서에 관한 그룹간의 상관계수이다. TDOA 결정부 (52) 는, 식 (9) 를 사용하여 상관계수 r_ao 를 구한다.

한편, TDOA 결정부 (52) 는, 수신 시각차 TDOA(i, j, t) 에 관해서는, 수신국 (i, j) 의 조에 대하여 새롭게 번호를 붙여 (예를 들어, i' 로 한다), 식 (9) 의 x(i, t) 를 x (i', t) 로 함으로써, 수신 시각차 TDOA(i, j, t) 의 상관계수 r_tdoa(t) 를 계산할 수 있다. TDOA 결정부 (52) 는, 상관계수에 기초하여 상관의 유무를 판정하기 위해, 이하의 식 (11) 을 사용할 수 있다.

r_tdoa(t) = > TH_tdoa_corr 식 (11)

또, TDOA 결정부 (52) 는, 식 (8), (10), (11) 을 사용하여, 다음 식 (12) 에 의해 TDOA, 수신 레벨 및 도착 순서를 동시에 고려할 수 있다.

r_total = r_tdoa(t) ＋ r_lvl(t) ＋ r_ao(t)

> = TH_tdoa_corr ＋ TH_lvl_corr ＋ TH_ao_corr 식 (12)

또한, TDOA 결정부 (52) 는, 식 (12) 와 같이 TDOA, 수신 레벨 및 도착 순서의 3 가지를 동시에 고려하는 대신에, 이들 중 2 개를 동시에 고려하도록 해도 된다.

상관계수를 사용한 방법에서는, 그룹 사이에서 복수의 동일한 수신국을 공유하고 있을 필요가 있다. 또한, MLAT 계산으로 이행하기 위해서는, 「MLAT 계산에서 필요시 되는 최소 수신국 수 이상」의 동일한 수신국이 그룹에 존재할 필요가 있다. 따라서, 상관계수의 계산을 실행할 때의 조건으로서, 그룹 사이에서 공유하는 수신국 수가 「MLAT 계산에서 필요시되는 최소 수신국 수 이상」이라고 하는 경우, 상관계수를 사용한 방식이 유효하게 동작한다.

본 실시형태의 측위 시스템에 있어서도, 제 1 실시형태의 측위 시스템과 동일한 효과가 초래된다. 또한, 본 실시형태의 측위 시스템에 의하면, 수신 시각차뿐만 아니라, 수신 레벨이나 응답 신호의 도착 순서를 함께 고려함으로써, 다변측정 시스템에 있어서, 제 1 실시형태와 비교하여 더욱 적절한 수신 시각의 그룹의 선택이 가능해져, 타깃에 대한 보다 고정밀한 측위가 실현된다.

또한, 본 발명에 있어서, 하기 형태가 가능하다.

[형태 1]

상기 제 1 양태에 관련된 중앙국과 같다.

[형태 2]

상기 수신부는, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을, 그 수신 시각을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어 유지하는, 형태 1 에 기재된 중앙국.

[형태 3]

상기 그룹화부는, 상기 복수의 수신국의 각각에 의해서 계측된 수신 시각이 소정의 시간창에 포함되는 경우, 상기 소정의 시간창에 포함되는 복수의 수신 시각을 그룹화하는, 형태 2 에 기재된 중앙국.

[형태 4]

상기 소정의 시간창은, 상기 복수의 수신국간의 거리 중 최대치에 따라서 결정된 사이즈를 갖는, 형태 3 에 기재된 중앙국.

[형태 5]

상기 복수의 수신국은, 상기 소정의 신호의 수신 레벨을 계측하여, 계측한 수신 레벨을 상기 중앙국에 송신하고,

상기 수신부는, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을, 그 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하고,

상기 그룹화부는, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을 그룹화하고,

상기 결정부는, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신국마다의 수신 레벨에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는, 형태 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 중앙국.

[형태 6]

상기 결정부는, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각을 계측한 수신국을 수신 시각순으로 한줄로 세웠을 때의 순서에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는, 형태 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 중앙국.

[형태 7]

상기 결정부는, 소정의 기간 동안에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 또는 수신 시각과 수신 레벨을 그룹화하여 얻어진 3 이상의 그룹 중의, 수신 시각차, 수신 레벨 및 계측 순서 중 적어도 어느 것에 관한 다른 그룹과의 상관이 가장 강한 그룹을 고품질 그룹으로서 선택하고, 상기 소정의 기간의 경과 후에 상기 복수의 수신국에 의해서 계측된 수신 시각을 그룹화하여 얻어진 그룹과 상기 고품질 그룹과의 상관에 기초하여, 상기 얻어진 그룹을 상기 타깃의 측위에 사용할지 여부를 결정하는, 형태 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 중앙국.

[형태 8]

상기 결정부는, 상기 얻어진 그룹을 상기 타깃의 측위에 사용한다고 결정한 경우, 상기 얻어진 그룹에 의해서 상기 고품질 그룹을 갱신하는, 형태 7 에 기재된 중앙국.

[형태 9]

상기 제 2 양태에 관련된 측위 시스템과 같다.

[형태 10]

상기 제 3 양태에 관련된 측위 방법과 같다.

[형태 11]

상기 중앙국이, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을, 그 수신 시각을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하는 단계를 포함하는, 형태 10 에 기재된 측위 방법.

[형태 12]

상기 중앙국은, 상기 복수의 수신국의 각각에 의해서 계측된 수신 시각이 소정의 시간창에 포함되는 경우, 상기 소정의 시간창에 포함되는 복수의 수신 시각을 그룹화하는, 형태 11 에 기재된 측위 방법.

[형태 13]

상기 소정의 시간창은, 상기 복수의 수신국간의 거리 중 최대치에 따라서 결정된 사이즈를 갖는, 형태 12 에 기재된 측위 방법.

[형태 14]

상기 중앙국이, 상기 소정의 신호의 수신 레벨을 계측한 상기 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 레벨을 수신하는 단계와,

상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을, 그 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하는 단계와,

상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을 그룹화하는 단계와,

상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신국마다의 수신 레벨에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 단계를 포함하는, 형태 10 내지 13 중 어느 하나에 기재된 측위 방법.

[형태 15]

상기 중앙국이, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각을 계측한 수신국을 수신 시각순으로 한줄로 세웠을 때의 순서에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 단계를 포함하는, 형태 10 내지 14 중 어느 하나에 기재된 측위 방법.

[형태 16]

상기 제 4 양태에 관련된 기록 매체와 같다.

[형태 17]

상기 프로그램은, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을, 그 수신 시각을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 형태 16 에 기재된 기록 매체.

[형태 18]

상기 프로그램은, 상기 복수의 수신국의 각각에 의해서 계측된 수신 시각이 소정의 시간창에 포함되는 경우, 상기 소정의 시간창에 포함되는 복수의 수신 시각을 그룹화하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 형태 17 에 기재된 기록 매체.

[형태 19]

상기 소정의 시간창은, 상기 복수의 수신국간의 거리 중 최대치에 따라서 결정된 사이즈를 갖는, 형태 18 에 기재된 기록 매체.

[형태 20]

상기 프로그램은, 상기 소정의 신호의 수신 레벨을 계측한 상기 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 레벨을 수신하는 처리와,

상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을, 그 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하는 처리와,

상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을 그룹화하는 처리와,

상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신국마다의 수신 레벨에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 형태 16 내지 19 중 어느 하나에 기재된 기록 매체.

[형태 21]

상기 프로그램은, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각을 계측한 수신국을 수신 시각순으로 한줄로 세웠을 때의 순서에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 형태 16 내지 20 중 어느 하나에 기재된 기록 매체.

또, 상기 특허문헌의 전체 개시 내용은, 본 서에 인용에 의해 포함되어 기재되어 있는 것으로 한다. 본 발명의 전체 개시 (청구범위를 포함한다) 의 범위 내에 있어서, 추가로 그 기본적 기술 사상에 기초하여 실시형태의 변경·조정이 가능하다. 또한, 본 발명의 전체 개시의 범위 내에 있어서 각종 개시 요소 (각 청구항의 각 요소, 각 실시형태의 각 요소, 각 도면의 각 요소 등을 포함한다) 의 다양한 조합, 내지 선택이 가능하다. 즉, 본 발명은 청구범위를 포함한 전체 개시, 기술적 사상에 따라서 당업자라면 이뤄낼 수 있는 각종 변형, 수정을 포함하는 것은 물론이다. 특히, 본 서에 기재한 수치 범위에 관해서는, 당해 범위 내에 포함되는 임의의 수치 내지 소범위가, 별다른 기재가 없는 경우라도 구체적으로 기재되어 있는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 이동체 (타깃)
11, 21 : 안테나
12 : 트랜스폰더
20, 20-1 ∼ 20-4 : 수신국
22 : RF 신호 처리부
23 : 시각 카운터
24 : 수신 데이터 처리부
25 : 타임 스탬프부
26 : 메시지 작성부
27 : 메시지 전송부
30 : 중앙국
31 : 수신부
32 : TDOA 선택부
33 : MLAT 측위부
41 : 버퍼
42 : 타깃 ID 구별부
43 : 데이터 종류 구별부
44 : 메모리
51 : 그룹화부
52 : TDOA 결정부
60 : 수신부
61 : 그룹화부
62 : 결정부
63 : 측위부
W1, W2 : 시간창

Claims

타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 수신부와,
소정의 시간 내에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 동일한 그룹으로 그룹화하는 그룹화부와,
상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 결정부와,
상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 측위부를 구비하는 것을 특징으로 하는 중앙국.
제 1 항에 있어서,
상기 그룹화부는, 상기 복수의 수신국의 각각에 의해서 계측된 수신 시각이 소정의 시간창에 포함되는 경우, 상기 소정의 시간창에 포함되는 복수의 수신 시각을 그룹화하는, 중앙국.
제 2 항에 있어서,
상기 소정의 시간창은, 상기 복수의 수신국간의 거리 중 최대치에 따라서 결정된 사이즈를 갖는, 중앙국.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 수신국은, 상기 소정의 신호의 수신 레벨을 계측하여, 계측한 수신 레벨을 상기 중앙국에 송신하고,
상기 수신부는, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을, 그 수신 시각 및 수신 레벨을 계측한 수신국의 식별자와 관련지어서 유지하고,
상기 그룹화부는, 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 및 수신 레벨을 그룹화하고,
상기 결정부는, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는, 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신국마다의 수신 레벨에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는, 중앙국.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정부는, 상기 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관 대신에, 또는, 그 상관과 함께, 상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각을 계측한 수신국을 수신 시각순으로 나열했을 때의 순서에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는, 중앙국.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정부는, 소정의 기간 동안에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각 또는 수신 시각과 수신 레벨을 그룹화하여 얻어진 3 이상의 그룹 중의, 수신 시각차, 수신 레벨 및 계측 순서 중 적어도 어느 것에 관한 다른 그룹과의 상관이 가장 강한 그룹을 고품질 그룹으로서 선택하고, 상기 소정의 기간의 경과 후에 상기 복수의 수신국에 의해서 계측된 수신 시각을 그룹화하여 얻어진 그룹과 상기 고품질 그룹과의 상관에 기초하여, 상기 얻어진 그룹을 상기 타깃의 측위에 사용할지 여부를 결정하는, 중앙국.
복수의 수신국과 중앙국을 구비한 측위 시스템으로서,
상기 복수의 수신국은, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하여, 계측한 수신 시각을 상기 중앙국에 송신하고,
상기 중앙국은, 소정의 시간 내에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 동일한 그룹으로 그룹화하는 그룹화부와,
상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 결정부와,
상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 측위부를 갖는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
중앙국이, 타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 단계와,
소정의 시간 내에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 동일한 그룹으로 그룹화하는 단계와,
상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 단계와,
상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 중앙국은, 상기 복수의 수신국의 각각에 의해서 계측된 수신 시각이 소정의 시간창에 포함되는 경우, 상기 소정의 시간창에 포함되는 복수의 수신 시각을 그룹화하는, 측위 방법.
타깃으로부터 소정의 신호를 수신한 수신 시각을 계측하는 복수의 수신국으로부터, 계측한 수신 시각을 수신하는 처리와,
소정의 시간 내에 상기 복수의 수신국에 의해 계측된 수신 시각을 동일한 그룹으로 그룹화하는 처리와,
상기 그룹화에 의해서 얻어진 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 관한 상이한 그룹간의 상관에 기초하여, 상기 타깃의 측위에 사용할 그룹을 결정하는 처리와,
상기 결정된 그룹에 포함되는 수신 시각에 대하여 산출한 수신 시각차에 기초하여, 상기 타깃의 위치를 측위하는 처리를 중앙국에 형성된 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 기록 매체.